为什么说线控技术是无人驾驶实现的前提?

本文来源:智车科技

/ 导读 /

如今,自动驾驶已经不再是纸上谈兵,更多的是步入量产化实战筹备。而在此过程中,线控技术因其重要性和必要性正逐步成为企业关注和竞争的焦点。更有专家认为,它的发展关系着自动驾驶能否落地,可以说是未来自动驾驶技术发展无法绕开的一道关,是自动驾驶真正实现落地的前提。那么线控技术究竟是什么,为何在火热的自动驾驶领域如此受到重视及关注呢,是否离开这项技术自动驾驶就真的玩不转了呢?本篇文章就带读者来深入解读一番。

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什么是线控技术

汽车线控技术起源于飞机的电传操纵系统,飞行员不再通过传统的机械回路或者液压回路来控制飞机的飞行姿态,而是通过安装在操纵稳定杆上的传感器检测飞行员施加在其上的力和位移,并将其转换为电信号,在ECU中将信号进行处理,传递到执行机构从而实现飞机控制。这项技术后面迁移到了汽车上面。

汽车线控技术就是将驾驶员的操纵动作通过传感器转变为电信号,通过电缆传输到执行机构的一种系统。目前汽车的线控技术主要有:线控转向、线控油门、线控制动、线控悬架、线控换挡等,通过分布在汽车各处的传感器实时获取驾驶员的操作意图和汽车行驶过程中的各种参数信息,传递给控制器,控制器将这些信息进行分析和处理,得到合适的控制参数传递给各个执行机构,从而实现对汽车的控制,提高车辆的转向性、动力性、制动性和平顺性。

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汽车线控的关键技术

上面说到目前的线控技术包括线控换档系统、线控制动系统、线控悬架系统、线控增压系统、线控油门系统及线控转向系统。 而在未来自动驾驶车辆上,转向杆、刹车和加速踏板等都不会再保留,车辆智能感知单元通过线束将指令传递给转向或制动系统来实现车辆的操控,因此,线控转向和线控制动则当中两项至为关键的技术。

首先来说线控转向,实际上,电子助力转向(EPS)非常接近线控转向,不过当中的大区别在于线控转向取消了方向盘与车轮之间的机械连接,用传感器获得方向盘的转角数据,然后 ECU 将其折算为具体的驱动力数据,用电机推动转向机转动车轮。而 EPS 则根据驾驶员的转角来增加转向力。相对EPS而言,线控转向安全性更高、反应更快,方向盘布局也更为灵活。目前,该技术在高级轿车、跑车及概念车上已有一定的应用。

线控制动是线控技术中关键也是难的部分。中国人工智能学会理事长李德毅院士曾在其公开演讲时表示,自动驾驶车的量产举步维艰,重要原因在于线控的制动。目前,线控制动主要有两类技术模式:线控液压制动器(EHB)和电子机械制动(EMB)。其中,EHB是在传统的液压制动器基础上发展而来的,不过比传统的液压制动器, EHB 有了显著的进步,其结构紧凑、改善了制动效能、控制方便可靠、制动噪声显著减小、不需要真空装置、提供了更好的踏板感觉,然局限性是整个系统基本还是离不开制动液。而EMB和 EHB 的区别就在于它不再需要制动液和液压部件,制动力矩完全是通过安装在 4 个轮胎上的由电机驱动的执行机构产生。因此相应的取消了制动主缸、液压管路等,大大简化制动系统的结构,更为显著的是随着制动液的取消,减少了污染。

其实无论是哪类线控技术,目标都很明确,为了使汽车结构更简单、重量更轻、制造更方便、运行更高效。而对于未来自动驾驶而言,线控亦称得上是一种标配性技术。

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为什么要采用线控技术?

在了解了线控技术之后,下一个问题便是为何要在自动驾驶汽车领域采用这项技术呢?其实相比于传统的机械控制系统,线控系统采用了完全不同的控制方式,有着机械控制系统无可比拟的优点。

首先,汽车更加轻便,采用线控系统之后,舍去了传统的机械控制装置,一方面极大地减轻了汽车的整备质量,降低了汽车的能源消耗,也减少了汽车的噪声和震动;另一方面,传统机械装置的去除以及电线布置的灵活性也节省了大量的空间,提高驾驶员和乘客的乘坐舒适性,也有利于实现模块化的底盘设计。

第二,控制更为精确,由于采用传感器试试收集汽车的各项参数,驾驶员动作的行程,需要调节的程度也可以通过传感器准确地记录,控制的精度大大提升。

第三,控制的策略更加丰富,可以实现对底盘多个子系统的协调控制,以提高汽车的各项性能。

第四,生产制造也更加简单,线控技术在汽车上的发展可以极大地简化汽车地生产、装配和调试过程,节约生产成本和开发周期,也有利于汽车生产企业根据用户需求地不同进行个性化的定制。

第五,安全性大大地提升。采用线控转向系统的汽车,由于舍去了传统的转向轴,当汽车发生撞击时,减少了机械部件对驾驶员的伤害。

最后,系统工作效率大大提高。汽车内部各种信息都是通过电信号进行传输,极大提高了信息传递的效率,控制更加迅速,响应更加灵敏,而这对于自动驾驶这一对实时性要求如此严格的领域是至关重要的。

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线控技术的应用现状及未来发展

线控技术并非是近年才出现,该技术已存在20余年,但之前因为技术上的不成熟导致消费者使用感受不如传统机械系统,且线控技术是由行车电脑对于转向、加速等行为进行调节控制,责任归属方面很难理清,种种因素阻碍了其在市场上的普及推广。而近年智能网联汽车的快速发展,为其带来了新的生机,同时良好的市场前景引发了企业及相关机构的竞相投入。

当中,近两年动作较大的要数全球领先的底盘系统集成商舍弗勒,2018年8月,舍弗勒与全球领先的线控驱动技术提供商帕拉万有限公司成立合资公司,而作为交易的一部分,合资公司获得了帕拉万的SPACE DRIVE技术。据了解,SPACE DRIVE开始是为残疾人开发,在市场上已应用17年,100%用可靠的全电子系统代替笨重的机械车辆控制系统。

由于线控系统的可靠性、容错技术、生产成本、传感器精度、蓄电池电压和功率等因素的影响,线控系统目前还只能在小范围内应用。但随着电子产品成本的降低,底盘控制技术的逐步完善,汽车开发的节能、环保和安全要求的日益强烈,以及纯电动汽车的广泛深入研究,线控技术在自动驾驶领域的应用将逐步走向现实,成为未来自动驾驶落地不可替代的核心技术之一。

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