汽车线控技术系列1----汽车线控技术简介

1-1汽车线控技术简介
• 另一个是FlexRay（动态部分byteflight 协议）， 这是一种既支持时间触发， 又支持事件触发访问方式的协议。
• FlexRay得到众多实力厂商例如宝马、大 众、通用的支持，最近包括丰田、日产、 本田等一些亚洲汽车厂商也加入了 FlexRay标准组织，使之有可能成为事实 标准。
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• TTP协议原先应用于航空产品，安全性设 计非常严格，基于严格的时序安排，具 有非常可靠和容错的特性。系统中包含 的每一个节点都和其他节点由2个重复的 通道连接。这些节点可以被复制，并分 组成为容错单元（FTU）来弥补通讯错误。
• 由于重复信息同时在2个不同的通道上发 送，所以传输信息的时间和量值都被复 制。该协议的节点成本比其他协议的成 本更高。
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• HONDA在新一代雅阁V6轿车上采用线控油门技术。 • 德国大众也有线控的概念车。 • 美国通用公司在2003年研制的HY-WIRE概念车和2005年研制的Sequel
概念车上都采用了线控转向和线控制动技术。
• 下为通用的HY-WIRE概念车，它采用氢动力和线控控制，通过电机驱动 实现汽车的启动、转向和制动等，是全新的一种概念车。
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通用公司的HY-WIRE概念车
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• 线控技术得以逐渐在汽车上普遍应用的 技术背景：
– 微电子器件的成本降低、可靠性提高，如单 片机，DSP等；
– 电力电子装置的功能增强、成本降低，可靠 性提高，如执行步进电机，伺服电机，传感 器等等。
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汽车网络协议
• 线控技术的全面应用将意味着汽车由机 械到电子系统的转变。线控技术要求网 络的实时性好、可靠性高，而且一些线 控部分要求功能实现冗余，以保证在出 现一定的故障时仍可实现这个装置的基 本功能。这就要求用于线控的网络数据 传输速度高，时间特性好（通讯事件发 生时间是确定的）和可靠性高。
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• 其实质就是在需要有机构动作的地方不 是应用液压系统来传递操纵动作，而是 利用弱电信号再控制强电执行机构来完 成。线控（电控）系统中弱电信号早期 用模拟信号较多，目前多用数字信号。
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• 线控技术就可理解为电控方式。这里的 “X”代表着汽车中传统上由机械或液压控 制的各个功能部件，如：制动、转向、 悬架、油门、离合器、门锁等。
• 线控技术对汽车电源技术提出了新的要求，汽 车42V电源技术的发展为线控技术提供了可靠 的能量保证。
• 随着汽车电子化的不断深入，线控技术将在汽车上 得到普遍应用，笨重、精确度低的机械系统将被精 确、敏感的电子传感器和执行元件所代替，汽车传 统的操纵机构、操纵方式、执行机构也将会发生根 本性的变革。
• 目前几乎所以汽车上要操纵控制动作的地方都可以 用电（线）控，下介绍汽车线控技术的几个具体应 用。
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• 线控技术（X-by-Wire） 源于飞机控制系统， 飞机的新型飞行控制系统是一种线控系统 （Fly-by-Wire），它将飞机驾驶员的操纵命 令转换成电信号，利用计算机控制飞机飞行。
• 这种控制方式引入到汽车驾驶上，就是将驾驶 员的操作动作经过传感器转变成电信号，通过 电信号网络传输到攻率放大再推动执行机构。
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汽车线控技术要求的关键技术
容错控制技术
• 为了提高汽车的可靠性和安全性，汽车 线控系统必须采取容错控制，即当有些 部件出现故障或失效的时候，它们在系 统中的功能可以用系统中的其它部件完 全或部分代替，使系统能继续保持规定 的性能或不丧失最基本的功能，或进一 步实现故障系统的性能最优。
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FlexRay协议主要是满足两方面的要求： 1. 可靠性。 FlexRay采用冗余备份的办法，
分别由2条总线和2个网络控制器构成一 个完整网络，每个ECU分别和2条总线相 连，正常情况下可以利用双通道进行数 据传递，当其中一个网络发生故障时也 可以由另一个备份网络承担通讯任务。 2. 速度。发动机、制动和方向等控制有很 强的实时特性，必须有很高的数据传输 速率才能满足。
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• 线控系统网络协议主要有两个选择: • 一个是TTP/C (Time Triggered
Protocol,SAE Class C)，即满足SAE C 级网络的时间触发协议）， 目前有 VOLKSWAGEN 、AUDI、HONEYWELL和 DELPHI等选用这个协议作为线控网络的 协议标准。
• 典型的有线控转向（ Steer-by-Wire）、 线控制动（Brake-by-Wire）等。
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• 目前所有大型汽车制造商都在开发线控 系统雏形及其产品。
• 美国TRW公司开发的线控驾驶系统使得燃 油经济性上升5％；DELPHI汽车在电子转 向系统中也作了类似改进；BOSCH、 VALEO公司和其他一些设备制造商已开发 或正在开发线控技术和产品；
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• 目前提出新系统标准为42V。实验证明，电压 越高，电流越小，在传输过程中损失的能量越 小，电源系统越有效。但为什么止于42V呢？ 因为对于直流电，60V是一个安全极限，超过 60V将要考虑到系统的安全性，需要使用更加 先进的材料，这无疑增加了汽车的生产成本。 而对于42V来说，工作峰值电压58V在安全极限 之内，既满足了增ห้องสมุดไป่ตู้电压的要求，也不会增加 太多的生产成本。
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汽车电源技术
• 随着线控技术在汽车中的应用，汽车上的电子 元件也变得越来越多，对电量的需求也越来越 大，传统的14V电源已经不能满足将来的需要， 甚至阻碍了线控技术的发展。这就需要对汽车 现有的电源技术进行革新。
• 众所周知，电压值的提高可使系统电流减小。 而小的电流可使导线上的损耗减少，从而可使 用更细更小的线束。提高电压值，也可以减少 电器装置本身的体积、质量和损耗，也有利于 控制装置的小型化，提高集成度。