什么是 By-Wire 線控技術？

所謂線控技術（By-Wire），通俗來講就是由“電線”或者電信號來傳遞轉向控制，而不是通過機械連接裝置的“硬”連接來實現(xiàn)操作。

線控技術的核心是智能機電傳動裝置，其起源于飛機上的電傳操縱技術（Fly-By-Wire）

X-By-Wire 線控技術是無人駕駛車輛（ UGV）以及先進駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS)的技術，目前廣泛應用于現(xiàn)代汽車的駕駛系統(tǒng)，有 Steer-by-wire，Bake-by-wire，Shift-by-wire，Park-by-wire 等等。

日產(chǎn)旗下的英菲尼迪 Q50 所搭載的線控主動轉向系統(tǒng) Direct Adaptive Steering（DAS）就是電控操縱技術，作為首款搭載此項技術的量產(chǎn)車型，其顛覆了 100 多年的汽車機械轉向歷史。

圖：英菲尼迪 Direct Adaptive Steering（DAS）線控轉向系統(tǒng)

線控轉向系統(tǒng)技術重點

線控轉向系統(tǒng)取消了轉向盤與轉向輪之間的機械連接，其角傳遞和力傳遞都是通過電傳機構實現(xiàn)。由于物理上的完全解耦，雙向的獨立驅動模塊給汽車轉向特性帶來巨大的設計空間

一般來說，線控轉向技術的優(yōu)勢有很多：操控響應更快、操控舒適性增加、被動安全性提高、能夠協(xié)同實現(xiàn)主動安全轉向，可定制化的駕駛感受等。

線控轉向系統(tǒng)的核心技術

線控轉向的方向盤模塊和轉向機模塊之間的轉角和轉矩耦合完全通過電控系統(tǒng)來完成協(xié)同，所以在模擬機械傳動的轉向特性時首先需要解決兩個方面的問題：

1、前輪轉向系統(tǒng)和方向盤輸入之間的協(xié)同跟隨控制

2、轉向感力矩的反饋模擬控制方法。

同時作為汽車安全部件，線控系統(tǒng)還需要解決第三個難題：

3、轉向系統(tǒng)冗余可靠性設計

圖：線控轉向系統(tǒng)機構示意圖

線控轉向轉角指令跟隨控制

要求轉向輪迅速響應駕駛員的轉向意圖，解決在復雜未知路面、信號傳遞延時等情況下如何保持轉向實時性、精確性。

轉角執(zhí)行系統(tǒng)閉環(huán)反饋控制算法（前饋+反饋+補償）

各控制分量表達為：

轉向路感的反饋模擬方法

線控系統(tǒng)沒有機械連接，需要通過電機模擬實際的路感反饋給駕駛員，遙操作過程中路面反力的在線觀測一直是研究的難點。

在傳統(tǒng)轉向系統(tǒng)中，路感是由很多要素組成：

1、輪胎回正力矩

2、機械系統(tǒng)慣性、阻尼和摩擦力矩

3、傳統(tǒng)系的減速比例

4、轉向助力力矩

要加載路感，首先需要觀測轉向反饋力矩，目前有三種典型的方法：

1、Model-based approach

轉向反饋力矩可以基于輪胎模型，結合轉向角度實時計算出回正力矩的大小：

使用此方法的問題是反饋力矩的計算依賴精確的輪胎模型，然而到目前為止，輪胎模型多是基于經(jīng)驗數(shù)據(jù)的擬合實現(xiàn)，不同情況下難以統(tǒng)一應用。

2、Torque map-based method

該方法依據(jù)大量實驗數(shù)據(jù)建立經(jīng)驗庫，最后依據(jù)行駛車速、方向盤轉角等輸入構建和路感力矩之間的映射關系，從而實現(xiàn)對手感力矩的評估。

使用此方法的問題是路感力矩經(jīng)驗庫的構建需要大量的實車道路測試，同時也很難全面覆蓋可能的車輛轉向路況。

3、Senor-based approach

基于齒條力矩傳感器或者電機電流傳感器建立負載力矩的在線觀測，進而評估實際的轉向力矩大小。

使用該方法的問題是傳感器的成本問題以及惡劣工況下的可靠性問題。

先進智能車輛線傳操控技術

先進智能車輛線傳操控技術能夠發(fā)揮線控系統(tǒng)的物理解耦優(yōu)勢，實現(xiàn)駕駛操控動力學的可變傳遞設計。

線控轉向可變傳動優(yōu)勢：個性化、舒適化

1、轉向角 / 力傳動比優(yōu)化

低速轉向時傳動比較小，減少轉向盤轉動幅度，提升車輛轉向輕便性和 靈活性；

高速行駛傳動比較大，降低響應靈敏度，提供車輛高度行駛穩(wěn)定性和安全性。

2、優(yōu)化車輛底盤性能：

完全電控、無機械干涉，能方便地與其他底盤動力學控制系統(tǒng)（ABS、4WD 等）進行集成控制，為未來的汽車底盤一體化奠定良好的基礎。

3、轉向特性個性化定制

線控向轉向系統(tǒng)轉向盤與轉向輪解耦，轉向特性可進行一定的個性化設計，如：普通模式、運動模式，滿足不同操縱性能需求。

可變轉向角傳動比優(yōu)化設計

可變轉向角傳動比優(yōu)化設計根據(jù)角傳動比隨車速增大而增大、橫擺角速度增益隨車速增大而降低，同時依據(jù)轉向靈敏度的限制和傳動比上下限的限制可以得出車輛轉向最優(yōu)化的目標函數(shù) J（目標函數(shù)的計算方法如圖）進而得出最優(yōu)轉向傳動比系統(tǒng)。

由各單項指標的加權平均可得總優(yōu)化函數(shù) J

最后對復雜路況轉向行駛進行驗證：

復雜行駛工況下，變傳動比轉向有效減小方向盤轉角和角速度，降低駕駛員忙碌程度和駕駛負擔。

編輯：hfy