智慧網聯汽車線控底盤技術深度解析

01 線控技術認知

線控技術（X by Wire），是將駕駛者的操作動作經過感測器轉變成電訊號來實現傳遞控制，取代傳統機械系統或液壓系統，並由電訊號直接控制執行機構以達到控制目的，基本原理如圖1所示。

此技術源自於美國國家航空暨太空總署（National Aeronautics and Space Administration，NASA）1972年推出的線控飛行技術（Fly by Wire）的飛機。

其中，「X」就像數學方程中的未知數，代表汽車中傳統上由機械或液壓控制的各個部件及相關的操作。

#圖1 線控技術的基本原理圖

#由於線控系統取消了傳統的氣動、液壓及機械連接，取而代之的是感測器、控制單元及電磁執行機構，所以具有安全、響應快、維護費用低、安裝測試簡單快捷的優點。

智慧網路線控技術主要包括線控轉向技術、線控制動技術、線控驅動技術、線控換檔技術和線控懸吊技術等。

02 線控轉向系統認知

#線控轉向系統簡介

線控轉向系統（Steering By Wire，SBW），是智慧網聯汽車實現路徑追蹤與避障避險必要的關鍵技術，為智慧網聯汽車實現自主轉向提供了良好的硬體基礎，其性能直接影響主動安全與駕駛體驗。

線控轉向系統取消了傳統的機械式轉向裝置，轉向盤和轉向輪之間無機械連接，可以減輕車體重量，消除路面衝擊，具有減小噪聲和隔震等優點。

針對線控轉向系統的研究，國外起步相對較早。

著名汽車公司和汽車零件廠家，如美國Delphi公司、天合TRW公司、日本三菱公司、ZF公司、寶馬公司等都相繼在研發各自的SBW系統。

TRW公司最早提出以控制訊號取代轉向盤和轉向輪之間的機械連接。

但受制於電子控制技術，直到1990年代，線控轉向技術才有較大進展。

Infiniti的「Q50」成為第1款應用線控轉向技術的量產車款。

2017年，耐世特（Nexteer）公司開發了由「靜默轉向磁碟系統」和「隨需轉向系統」組成的線控轉向系統，該系統可隨需轉向，在自動駕駛時轉向碟可保持靜止，並可收縮至組合儀表上，從而提供更大的車內空間。

國內企業對線控汽車的研究起步相對較晚，與國外差距較大，各大學對線控系統的研究主要以理論為主。

2004年，同濟大學在上海國際工業博覽會上展示了配備線控轉向系統的四輪獨立驅動微型電動車“春暉三號”，如圖2所示。

#圖2 線控轉向電動車春暉三號

#圖2 線控轉向電動車春暉三號

線控轉向系統結構

######線控轉向系統，主要由方向盤模組、轉向執行模組和ECU三個主要部分以及自動防故障系統、電源系統等輔助模組組成，如圖3所示。 ######

#圖3 線控轉向系統組成結構圖

#轉向盤模組包括轉向盤、轉向盤轉角感測器、扭矩馬達。

其主要功能是將駕駛員的轉向意圖，透過測量轉向盤轉角轉換成數位訊號並傳遞給主控制器；同時接受ECU送來的力矩訊號產生轉向盤回正力矩，提供駕駛者對應的路感訊號。

轉向執行模組包括轉角感測器、轉向執行馬達、轉向馬達控制器和前輪轉向組件等，其主要功能是接受ECU的命令，控制轉向馬達實現要求的前輪轉角，完成駕駛員的轉向意圖。

ECU對採集的訊號進行分析處理，判別汽車的運動狀態，向扭矩馬達和轉向執行馬達發送命令，控制兩個馬達的工作，其中轉向執行馬達完成車輛航向角的控制，扭力馬達模擬產生方向盤回正力矩以保障駕駛人駕駛感受。

電源系統，承擔控制器、執行馬達以及其他車用馬達的供電任務，以確保電網在大負載下穩定運作。

自動防故障系統，是確保線上控轉向系統故障時，提供冗餘式安全保障。

它包括一系列監控和實施演算法，針對不同的故障形式和等級作出相應處理，以求最大限度地保持汽車的正常行駛。

當偵測到ECU、轉向執行馬達等關鍵零件產生故障時，故障處理ECU自動運作，首先發出指令使ECU和轉向執行馬達完全失效，其次緊急啟動故障執行馬達以保障車輛航向的安全控制。

InfinitiQ50線控轉向系統

透過傳統的轉向管柱將轉向盤與轉向執行機構連接在一起，基本形態與普通燃油車無異，但在轉向管柱與轉向執行機構之間由電控多片離合器連接。

如下圖4所示。

#圖4  英菲尼迪Q50線控轉向系統

正常行駛過程中，多片離合器為斷開狀態，雖然轉向管柱仍然存在，但並非對前輪直接作用。

只有當線控轉向機構發生故障的緊急情況下，多片離合器自動接通，方向盤、轉向柱與轉向機構（齒輪齒條機構）的剛性連接實現轉向操作，保證駕駛安全。

Bosch公司線控轉向系統

######Bosch系統與英菲尼迪Q50的線控轉向系統有很大的區別，博世公司開發的線控轉向系統，完全取消了轉向柱，由上轉向執行器SWA構成的上轉向系統和全冗餘式下轉向執行器SRA構成的下轉向系統組成，且上轉向系統和下轉向系統之間沒有剛性連結。如下圖5所示。 ###############################圖5  博世公司線控轉向系統############ ######線控轉向系統運作原理#########

圖6 線控轉向系統工作原理圖

6所示，線控轉向系統的工作原理是：當轉向盤轉動時，轉向盤轉矩感測器和轉向角感測器將測量的駕駛員轉矩和轉向盤的轉角轉變成電信號輸入到電子控制單元ECU，ECU依據車速感知器和安裝在轉向傳動機構上的角位移感知器的信號來控制轉矩反饋電動機的旋轉方向，並根據轉向力模擬生成反饋轉矩，同時控制轉向電動機的旋轉方向、轉矩大小和旋轉角度，透過機械轉向裝置控制轉向輪的轉向位置，使汽車沿著駕駛期望的軌跡行駛。

學習小結

#1. 線控轉向系統取消了部分傳統的機械式轉向裝置，轉向盤和轉向輪之間無機械連接，可減輕車體重量，消除路面衝擊，具有降低噪音和隔震等優點。

2. 線控轉向系統，主要由轉向盤模組、轉向執行模組和ECU三個主要部分以及自動防故障系統、電源等輔助模組組成。

03 線控驅動系統認知

#線控驅動系統簡介

線控驅動系統（Drive By Wire，DBW），是智慧網聯汽車實現的必要關鍵技術，為智慧網聯汽車實現自主行駛提供了良好的硬體基礎，也稱為線控節氣門或者電控節氣門（Throttle by Wire）。

引擎透過線束取代拉線或拉桿，在節氣門側安裝驅動電動馬達帶動節氣門改變開度，根據汽車的各種行駛訊息，精確調節進入汽缸的油氣混合物，改善引擎的燃燒狀況，大大提高汽車的動力性和經濟性。

而且，線控驅動系統可以讓汽車更為便利的實現定速巡航、自適應巡航等功能。

線控驅動系統結構

#線控油門系統主要由加速踏板、加速踏板位置感知器、ECU、資料匯流排、伺服電動機和加速踏板執行機構組成。

該系統取消了加速踏板和節氣門之間的機械結構，透過加速踏板位置感測器偵測加速踏板的絕對位移。

ECU計算得到最佳的節氣門開度後，輸出指令驅動馬達控制節氣門保持最佳開度。如下圖7所示。

#圖7 線控制驅動系統結構示意圖

圖7 線控制驅動系統結構示意圖

線控驅動系統分類

目前，與智慧網聯汽車的兩種主要類型相匹配，線控驅動系統分為傳統汽車線控驅動和電動汽車線控驅動兩種類型。 傳統汽車線控驅動系統

#對於傳統汽車而言，加速踏板的自動控制是實現線控驅動的關鍵，如圖8所示。主要有以下兩種方式。

#######圖8 傳統汽車線控制驅動系統控制原理圖##########

方式一	在加速踏板的位置增加一套執行機構，去模擬駕駛踩加速踏板。同時也要增加一同閉迴路負回授控制系統，輸入是目標車速訊號，實際車速作為回授。透過控制系統計算，去控制執行機構具體動作（圖9）
方式二	#接管節氣門控制單元加速踏板的位置訊號，只需要增加一套控制系統，輸入目標車速訊號，把實際的車速作為回饋，最後控制系統計算輸出加速踏板位置訊號給節氣門控制單元。

圖9  傳統汽車線路控制驅動系統控制方式圖

##電動車線控驅動系統

##如下圖10所示，由於電動車整車控制單元（VCU）的主要功能是透過接收車速訊號、加速度訊號以及加速踏板位移訊號，實現扭力需求的計算，然後發送轉矩指令給馬達控制單元，進行馬達轉矩的控制，所以透過整車控制單元VCU的速度控制接囗來實現線控驅動控制。

#圖10 電動汽車線控驅動系統控制原理圖

學習小結

1. 線控驅動系統是智慧網路汽車實現的必要關鍵技術，為智慧網路汽車實現自主行駛提供了良好的硬體基礎，也稱為線控節氣門或電控節氣門。

2. 線控驅動系統主要由加速踏板、加速踏板位置感知器、ECU、資料匯流排、伺服電動機和加速踏板執行機構所組成。

3. 根據汽車類型的不同，線控驅動系統分為傳統汽車線控驅動和電動車線控驅動兩種類型。

04 線控制動系統認知

#線控制動系統簡介

線控制動系統（Brake by Wire，BBW），是智慧網聯汽車「控制執行層」的必要關鍵技術，為智慧網聯汽車實現自主停車提供了良好的硬體基礎，是實現高級自動駕駛的關鍵部件之一。

它是將原有的煞車踏板機械訊號透過改裝轉變為電控訊號，透過加速踏板位置感知器接收駕駛人的煞車意圖，產生煞車電控訊號並傳遞給控制系統和執行機構，並根據一定的演算法模擬踩踏感覺回饋給駕駛人。

傳統煞車系統與線控制動系統的差異如圖11所示， 線控制動技術在F1賽車上的應用已經非常成熟，但因其成本及技術問題，並未在乘用車上普及。

#圖11 傳統煞車系統與線控制動系統的差異

早期的BMWM3，曾經採用過線控制動系統這種煞車方式。

由於線控制動透過ECU實現系統控制，ECU的可靠性、抗干擾性、容錯性以及多控制系統之間通訊的即時性，都有可能對制動控制產生影響，制約了線控制動系統的應用與推廣。

線控制動系統分類、組成及原則

##圖12  線控制動控制技術分類#電子液壓煞車系統EHB

#########電子液壓煞車系統EHB，是Electronic Hydraulic Brake的簡稱，是從傳統的液壓煞車系統發展來的。 ######

但與傳統煞車方式的不同點在於，EHB以電子元件取代了原有的部分機械元件，將電子系統和液壓系統相結合，是一個先進的機電液一體化系統，其控制單元及執行機構佈置集中。

因為使用煞車油作為煞車力道傳遞的媒介，也稱為集中式、濕式煞車系統。

EHB主要由電子踏板、電子控制單元（ECU）、液壓執行機構等部分組成。

電子踏板是由煞車踏板和踏板感知器（踏板位移感知器）組成。

加速踏板位置感知器用於偵測踏板行程，然後將位移訊號轉換成電訊號傳給ECU，實現踏板行程和煞車力按比例進行調控。如圖13所示。

#圖13  電子液壓煞車系統（EHB）結構圖

當正常工作時，煞車踏板與煞車之間的液壓連接斷開，備用閥處於關閉狀態。 ECU透過感知器訊號判斷駕駛人的煞車意圖，並透過馬達驅動液壓幫浦進行煞車。當電子系統故障時，備用閥打開，EHB變成傳統的液壓系統。煞車踏板輸入訊號後驅動煞車總泵內的煞車油經由備用閥流入連接各車輪煞車的煞車輪缸，進入常規的液壓系統煞車模式，確保車輛煞車的必要安全保障。

EHB能透過軟體整合如ABS（防鎖死煞車系統）、ESP（車身電子穩定係統）、TCS（牽引力控制系統）等功能模組，可進一步提高行車的安全性和舒適性。當煞車涉水後，EHB系統可以通過適當的煞車動作，恢復煞車的乾燥，保持煞車的工作性能。

與傳統的液壓或氣壓煞車系統相比，EHB 系統增加了煞車系統的安全性，使車輛在線上控制動系統失效時還可以進行煞車。但備用系統仍包含複雜的煞車油傳輸管路，使得EHB並不完全具備線控制動系統的優點。

電子機械煞車系統EMB

#。機械煞車系統EMB（Electronic Mechanical Brake），基於一種全新的設計概念，完全摒棄了傳統煞車系統的煞車油及液壓管路等部件，由馬達驅動產生煞車力，每個車輪上安裝一個可以獨立工作的電子機械制動器，也稱為分散式、乾式煞車系統。 EMB系統，主要由電子機械煞車、ECU和感知器等組成，如圖14所示。

EMB結構極為簡單緊湊，煞車系統的安排、組裝和維修都非常方便，同時由於減少了一些煞車零件，大大減輕了系統的重量，更為顯著的優點是隨著煞車油的取消，使汽車底盤使用、工作及維修環境得到很大程度地改善。

#圖14 EMB的結構圖

EMB工作時，煞車控制單元ECU接收煞車踏板傳來的踏板行程訊號，ECU計算踩煞車踏板的速度訊號並結合車輛速度、加速度等其他電訊號，明確汽車行駛狀態，分析各個車輪上的煞車需求，計算出各車輪的最佳煞車力矩大小後輸出對應的控制訊號，分別控制各車輪上的電子機械煞車中工作馬達的電流大小和轉角，透過電子機械煞車中的減速增矩以及運動方向轉換，將馬達的轉動轉換為煞車鉗塊的夾緊，產生足夠的煞車摩擦力矩。

EMB系統的關鍵部件之一是電子機械制動器，它通過ECU改變輸出電流的大小和方向實現執行電機的力矩和運動方向的改變，將電機軸的旋轉變換為制動鉗塊的開合，透過相應的機構或控制演算法補償因摩擦片的磨損造成的煞車間隙變化。電子機械煞車器依其結構特性與運作原理可分為無自增力煞車、自增力煞車兩大類。

無自增力煞車：電動馬達透過減速增矩的機械執行機構產生夾緊力作用到煞車碟盤上，煞車力矩與煞車碟盤和摩擦片之間的壓力、摩擦係數成線性正相關，控制驅動馬達軸轉角大小即可實現對於煞車轉矩的控制，控制系統相對簡單，煞車的工作性能穩定，但對於馬達的功率需求較高，因而尺寸較大，如圖15所示。

#圖15  無自增力煞車結構圖

################################################################### # ####自增力煞車：在煞車碟盤與煞車卡鉗塊之間增加一個楔塊，煞車工作時，煞車碟盤的摩擦力使楔塊進一步楔入煞車碟盤和煞車鉗塊，增大夾緊力，從而產生自增力效果，產生更強的煞車效能。此系統馬達的功率較小，裝置的體積和重量也較小，但其煞車效能取決於楔塊的工作狀況，因此對楔塊的製程及精度要求很高，不易加工，且其煞車穩定性相對較差，難於控制。如圖16所示。 ##################################################16  自增力煞車結構圖##################################### ###與EHB相比，EMB中沒有液壓驅動部分，系統的響應速度更高，工作穩定性和可靠性更好，但由於完全採取線控的方式，不存在備用的製動系統，因而對系統的工作可靠性和容錯要求更高。另外，使用電信號控制馬達驅動，使煞車系統的響應時間縮短，同時，感測器訊號的共享以及煞車系統和其他模組功能的集成，便於對汽車的所有行駛工況進行全面的綜合控制，提高了汽車的行駛安全性。 ###############線控制動系統的特徵################1）由於EHB以液壓為控制能量源，液壓的產生和電控化相對來說比較困難，不容易做到和其他電控系統的整合，而且液壓系統的複雜性相對系統輕量化不利；############2）EMB技術的安全優勢極為突出，煞車反應迅速，沒有複雜的液壓、氣壓傳遞機構，直接從電訊號轉換為煞車動作，可大幅提升反應速度，反應時間在100 ms以內，大幅縮短煞車距離，進而提升安全性；############3）線控制動系統在ABS模式下無迴彈震動，可消除靜音；###########4）線控制動系統便於整合電子駐車、防鎖死、制動力分配等附加功能；############5）工作環境惡劣，特別是高速煞車下的高溫。煞車片溫度達幾百度，且振動高，限制現有EMB零件的設計。 ###############學習小結################1. 線控制動系統BBW是Brake by Wire的簡稱，將原來的煞車踏板機械訊號以加速踏板位置感知器電訊號取代，以接受駕駛人的煞車意圖，產生煞車電訊號並傳遞給控制系統和執行機構，根據一定的演算法模擬踩踏感覺回饋給駕駛人。 ############2. 根據工作原理的不同，線控制動控制技術分為電子液壓煞車系統（EHB）和電子機械煞車系統（EMB）兩種。 ######

3. EHB，是Electronic Hydraulic Brake的簡稱，是從傳統的液壓煞車系統發展來的，但與傳統煞車方式的控制有很大的不同，EHB以電子元件取代了原有的部分機械元件，將電子系統和液壓系統結合，是一個先進的機電液一體化系統，其控制單元及執行機構佈置的比較集中。

由於使用煞車油作為煞車力道傳遞的媒介，也稱為集中式、濕式煞車系統。

4. EMB，是Electronic Mechanical Brake的簡稱，基於一種全新的設計理念，完全摒棄了傳統制動系統的製動液及液壓管路等部件，由馬達驅動產生煞車力，每個車輪上安裝一個可以獨立工作的電子機械煞車器，也稱為分散式、乾式煞車系統。

05 線控換檔系統認知

#線控換檔系統簡介

#線控換檔系統（Shift By Wire，SBW），是將現有的擋位與變速箱之間的機械連接結構完全取消，透過電動執行控制變速箱動作執行的電子系統，線控換檔系統取代了傳統的檔位操作模式，透過旋鈕、按鍵等新式交互件電子控制車輛換檔，為智慧網聯汽車實現速度控制提供良好的硬體基礎，也稱為電子換檔。

線控換檔取消了傳統的換檔操縱機構與變速箱之間連接的拉索或推桿，變速桿和變速器之間無直接機械連接，可以簡化系統的部分結構，方便設計換檔桿的位置與操作介面（例如，安裝在儀表板上），使換檔操作更加輕巧容易。

BMW汽車公司最早引入了線控換檔系統與其MDKG七前速雙離合器變速箱相搭配，使得駕駛人換檔的動作變得簡單、輕鬆，而且不會出現駐車P檔的卡滯問題，廣泛應用於寶馬集團的全系列車型，其變速桿形式如圖17所示。

#圖17 寶馬線控換檔系統變速桿

線控換檔系統，主要由換檔操縱機構、換檔ECU、換檔執行模組、駐車控制ECU和擋位指示器等組成。

豐田混動車款線控換檔系統

圖18所示為豐田混動車型的線控換檔系統的結構圖，由排檔指示器、駐車開關、混合動力系統HV ECU、駐車控制ECU、駐車執行器和擋位指示器組成。

#圖18 豐田混合車款的線控換檔系統的結構圖

人機互動透過換檔操縱桿和駐車開關來實現。

車輛正常行駛過程中涉及到R、N、D三個擋位，駕駛員作用於變速桿的動作轉換為執行電信號傳遞給混合動力系統HV ECU，經過HV ECU計算後向變速箱輸出對應的擋位訊號，完成車輛行駛擋位的變換，同時儀錶板上的擋位指示器對應擋位號誌燈亮起。

當駕駛操控駐車開關時，混合動力系統HV ECU將擷取的執行電訊號經計算傳遞給駐車控制ECU，駐車控制ECU通過磁阻式感知器隨時擷取停車執行器馬達轉角訊號以判定車輛是否處於靜止狀態，若駐車執行器馬達轉角為0則執行駐車動作，儀錶板駐車指示燈亮起；反之，駐車控制ECU偵測到電機轉角訊號不為0，駐車指令會被駁回到混合動力系統HV ECU且無法完成車輛駐車動作。

執行邏輯如下：

變速桿→混動ECU→駐車執行器（R、N、D三個檔位）→擋位指示器

駐車開關→混動ECU→駐車ECU→駐車執行器（P檔位）→駐車P指示器

在該系統中，換檔操作是一種瞬時狀態，駕駛者能夠輕鬆舒適地操縱換檔。

駕駛員鬆開變速桿後，變速桿立即回到初始位置。

因此，當駕駛人操縱變速桿換到某個目標擋位時，不需要考慮目前的擋位狀態，車輛工作過程中擋位更換完成後，擋位指示器會準確顯示目前擋位，使駕駛意識到完全進行了換檔操作。由於採用電控系統控制變速箱的換檔操作，由各個部件協同工作實現換檔，可以有效的防止人為誤操作，並增強安全性。若換檔ECU偵測到不正確的操作時，會將擋位控制在安全的範圍內，並且向駕駛人發出警告。

例如，只有當駕駛踩下煞車踏板時，才能從P位掛入其他的擋位；當汽車正在向前行駛時，若駕駛員將變速桿掛入R位，換檔ECU也會控制變速箱置入空擋；當汽車正在倒車時，若駕駛將變速桿掛入D位，換檔ECU也會控制變速箱置入空擋，只有當煞車踏板完全踩下時才能順利的從R位切換為D位；當換檔ECU監測到變速桿不在P位時，將控制車輛無法切斷電源。各個擋位之間的操作關係如表1所示。

表1 豐田混動車款的線控換檔操作關係表

##AudiQ7線控換檔系統

#目前，AudiQ7的線控換檔系統擋桿由蓋罩、變速桿、解鎖鍵、P位鍵、防塵套、換檔操縱機構蓋板、換檔範圍顯示、換檔操縱機構和多組插接器組成。如圖19、20所示。

#圖19  奧迪Q7的線控換檔系統

#圖20  奧迪Q7的線控換檔系統變速桿結構圖

AudiQ7的線控換檔系統與豐田混動車型線控換檔系統不同，變速桿的底部包含擋位位置鎖定電磁閥和Tiptronic擋位鎖定電機，用於支援複雜的安全換檔邏輯和使用者體感交互。如圖21所示。

變速桿可分別向前和向後移動兩個位置，當進入D位後，變速桿被底部的擋位位置鎖定電磁閥透過鎖定桿鎖定。此時，變速桿將只能向後移動在D/S位之間切換，而無法向前移動進入N/R位。為了有效且準確的識別變速桿的位置，線控換檔系統內部配備了多組位置感測器，分別用於感知自動擋位位置和Tiptronic擋位位置以及變速桿橫向鎖位置，以便基於檔位位置或換擋邏輯做出具體的換檔動作。

#圖21  鎖定機構圖表

學習小結#

1. 線控換檔系統（Shift By Wire，SBW），是一種完全取消傳統換檔系統的機械傳動結構，僅透過電子控制即可實現車輛換檔的系統，為智能網聯汽車實現速度控制提供良好的硬體基礎，也稱為電子換檔。

2. 線控換檔系統，主要由換檔操縱機構、換檔ECU、換檔執行模組、駐車控制ECU和擋位指示器等組成。

3. 由於採用電控系統控制變速箱的換檔操作，由各個部件協同工作實現換檔，可以有效的防止人為誤操作。

若ECU偵測到不正確的操作時，會將擋位控制在安全的範圍內，並且向駕駛者發出警告。

06 線控懸吊系統認知

#線控懸吊系統簡介

#線控懸吊系統（Suspension By Wire），也稱為主動懸吊系統，是智慧網聯車輛的重要組成部分，可實現緩衝振動、保持平穩行駛的功能，直接影響車輛操控性能以及駕乘感受。

1980年，BOSE公司成功研發了一款電磁主動懸吊系統。 1984年，電控氣壓懸吊開始出現，林肯汽車成為第一個採用可調整線控空氣懸吊系統的汽車。目前，BMW汽車安裝的「魔毯」懸吊系統，凱迪拉克汽車安裝的MRC主動電磁懸吊系統，以及自適應空氣懸吊系統，均屬於線控懸吊系統的不同形式。賓士新一代S級採用的MAGIC BODY CONTROL線控懸吊系統，可根據前方路面狀況，自動調整避震器的阻尼係數、車身高度等車輛參數，懸吊剛度、阻尼等關鍵參數跟隨汽車載重、行駛速度而變化。如圖22所示。

#圖22  MAGIC BODY CONTROL線控懸吊系統

#線控懸吊系統，主要由模式選擇開關、感測器、ECU和執行機構等部分組成，如圖23所示。

#圖23  典型線控懸吊系統運作原理示意圖

感知器負責擷取汽車的行駛路況（主要是顛簸情況）、車速以及起動、加速、轉向、煞車等工況轉變為電訊號，經簡單處理後傳送給線控懸吊ECU。其中，主要涉及車輛的加速度感測器、高度感測器、速度感測器和轉角感測器等關鍵感測器。空氣彈簧根據ECU的控制訊號，準確、快速、及時地作出反應動作，包括汽缸內氣體質量、氣體壓力及電磁閥設定氣壓等關鍵參量的改變，實現對車身彈簧剛度、減振器阻尼以及車身高度的調整。線控懸吊系統執行機構主要由致動器、阻尼器、電磁閥、步進電動馬達、氣壓幫浦電動馬達等組成。

如圖24所示，線控懸吊系統ECU可以實現減振器阻尼、氣壓彈簧剛度以及空氣彈簧長度（車身高度）的控制等主要功能。

#圖24  線控懸吊系統ECU控制示意圖

減振器阻尼和彈簧剛度的控制主要保證車身在多種工況下的穩定性和舒適性，具體工況包括防側傾控制、防點頭控制、防下蹲控制、高車速控制、不平整路面控制等，如圖25所示。

圖25  典型線控懸吊系統工作原理示意圖

#車身高度的控制，主要是控制車身在水平方向的高度，包括靜止狀態控制、行駛工況控制及自動水平控制等。靜止狀態控制，是指車輛靜止時，由於乘員和貨物等因素引起車載負荷的變化，線控懸吊系統會自動改變車身高度，以減少懸吊系統的負荷，改善汽車的外觀形象。

行駛工況控制，將車輛靜態負載和動態負載綜合考慮，當汽車在高速行駛時，線控懸吊系統主動降低車身高度以改善行車的操縱穩定性與氣動特性；當汽車行駛在起伏不平的路面時，主動升高車身以避免車身與地面或懸吊的磕碰，同時改變懸吊系統的剛度以適應駕駛舒適性的要求。

自動水平控制，在道路平坦開闊的行駛工況下，車身高度不受動態負載和靜態負載影響，保持基本恆定的姿態，以保證駕乘舒適性和頭燈光束方向不變，提高行車的安全性。美國BOSE公司推出的動力-發電減震器PGSA（Power-Generating Shock Absorber），完全由線性電動機電磁系統LMES(Linear Motion Electromagnetic System)組成電磁減震器，每個車輪單獨配置一套該系統，組件車身獨立懸吊系統。如圖26所示。

#圖26  美國BOSE公司的動力-發電減震器PGSA

其工作原理為：每個車輪的調節控制訊號透過BOSE功率放大器進行放大，以改變驅動馬達的工作電流，從而驅動電磁式線性馬達改變懸吊的伸縮狀態。該系統不但可以為馬達提供電流，而且還可以在整車行駛工況下由電機發電產生電流為電動車電池充電，形成一套能量回收機制，非常有利於純電力驅動的新能源汽車使用，可以增加蓄電池的電力，延長電動車的續航里程。

線控懸吊系統特點

#線控懸吊系統可以針對汽車不同的工況，控制致動器產生不同的彈簧剛度和避震器阻尼，既能滿足平順性和操縱穩定性的要求，也要保障駕乘的舒適性要求。其主要優點如下：

1）剛度可調，可改善汽車轉彎側傾、煞車前傾和加速抬頭等情況；

2）汽車載重變化時，能煞車維持車身高度不變；

3）在顛簸路面行駛時，能自動改變底盤高度，提高汽車通過性；

4）可抑制煞車點頭與加速抬頭現象，充分利用車輪與地面的附著條件，加速煞車過程，縮短煞車距離；

#5）讓車輪與地面保持良好的接觸，提高車輪與地面的附著力，並增加汽車抵抗側滑的能力。

儘管線控懸吊系統有許多優點，但其複雜的結構也決定了線控懸吊系統具有不可避免的缺點：

#1）結構複雜，故障機率和頻率遠高於傳統懸吊系統。由於線控懸吊要求每個車輪懸吊都有控制單元，得到路面資料後的最佳化處理演算法難度非常大，容易造成調節過度或失效；

2）採用空氣作為調整底盤高度的“推進動力”，減震器的密封性要求非常高，若空氣減震器出現漏氣，則整個系統將處於“癱瘓”狀態，而且頻繁地調整底盤高度，有可能造成氣泵系統局部過熱，大大縮短氣泵的使用壽命。

學習小結

1. 線控懸吊系統（Suspension By Wire），也稱為主動懸吊，是智慧網聯車輛的重要組成部分，可實現振動緩衝、保持平穩行駛的功能，直接影響車輛操控性能以及駕駛體驗。

2. 線控懸吊系統，主要由模式選擇開關、感測器、ECU和執行機構等部分組成。

3. 線控懸吊系統ECU的控制可以實現減振器阻尼、彈簧剛度以及車身高度的控制等主要功能。

以上是智慧網聯汽車線控底盤技術深度解析的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！