自動(dòng)駕駛的線控底盤(pán)就是我們通常意義上的手跟腳，用來(lái)做控制執(zhí)行，是自動(dòng)駕駛控制技術(shù)的**硬件。

本文知識(shí)概念圖，只做參考。

ー 1 ー關(guān)于底盤(pán)

說(shuō)到汽車(chē)底盤(pán)，我們并不陌生。一般由懸置系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、排擋踏板系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車(chē)輪輪胎系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)等子系統(tǒng)構(gòu)成。

ー 2 ー關(guān)于線控

線控=Drive-by-wire 或 X-by-wire，即用線（電信號(hào)）的形式來(lái)取代機(jī)械、液壓或氣動(dòng)等形式的連接，從而不需要依賴駕駛員的力或者扭矩的輸入。

線控系統(tǒng)主要有五大子系統(tǒng)：線控轉(zhuǎn)向，線控油門(mén)，線控制動(dòng)，線控懸架，線控?fù)Q擋。

其中，對(duì)于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，線控油門(mén)、線控轉(zhuǎn)向、線控制動(dòng)這三個(gè)子系統(tǒng)尤其重要。

ー 3 ー線控油門(mén)（TBW）

線控油門(mén)=TBW，即Throttle-by-wire，或稱作Accelerate-by-wire。

發(fā)展：機(jī)械→電子（線控）

在早期的傳統(tǒng)汽車(chē)上，油門(mén)控制是通過(guò)拉索或者拉桿連接油門(mén)腳踏板和節(jié)氣門(mén)（throttle）連動(dòng)版而工作，這樣通過(guò)機(jī)械裝置來(lái)控制節(jié)氣門(mén)的方法我雖然反應(yīng)延遲小，但也有很大的局限性，沒(méi)有辦法應(yīng)對(duì)復(fù)雜道路下的各種工況，也無(wú)法很好地控制油耗和排放。

然后產(chǎn)生了線控油門(mén)（即電子油門(mén)），通過(guò)用導(dǎo)線來(lái)代替拉索或者拉桿，由油門(mén)踏板位置產(chǎn)生的電信號(hào)給ECU來(lái)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)控制。取消了踏板和節(jié)氣門(mén)之間的機(jī)械連接，而是通過(guò)檢測(cè)油門(mén)腳踏板的位移（這個(gè)位駕駛員的駕駛意圖），把該位移信號(hào)傳遞給ECU，進(jìn)行計(jì)算處理得到節(jié)氣門(mén)開(kāi)度，再驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門(mén)控制電動(dòng)機(jī)。線控油門(mén)系統(tǒng)主要由油門(mén)踏板和位移傳感器、ECU（電控單元）和數(shù)據(jù)總線（負(fù)責(zé)與其他ECU間的通信）、電動(dòng)機(jī)和節(jié)氣門(mén)構(gòu)成。

原理

主控電腦如何控制油門(mén)呢？常用的方法是在油門(mén)腳踏板和ECU之間接入一個(gè)控制器，當(dāng)處于自動(dòng)駕駛模式時(shí)，控制器會(huì)接受主控電腦的信號(hào)傳輸給ECU；而未啟動(dòng)自動(dòng)駕駛模式的，控制器作為一個(gè)繼電器將油門(mén)踏板的電信號(hào)傳輸給ECU。

應(yīng)用

巡航定速則是線控油門(mén)的基礎(chǔ)應(yīng)用，凡具有定速巡航功能的車(chē)輛都配備有線控油門(mén)。從發(fā)展階段來(lái)看，目前線控油門(mén)滲透率接近100%，相對(duì)處于較成熟階段。就算是傳統(tǒng)燃油車(chē)，線控油門(mén)也基本是標(biāo)準(zhǔn)配置，而混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車(chē)更是完全采用線控油門(mén)。因此在自動(dòng)駕駛的應(yīng)用中，線控油門(mén)的改裝與實(shí)現(xiàn)也相對(duì)容易。

除了國(guó)外供應(yīng)商（博世、大陸、電裝、Magneti Marelli、日立、Delphi Technologies、SKF等）外，國(guó)內(nèi)供應(yīng)商（海拉、聯(lián)電、寧波高發(fā)、奧聯(lián)電子、凱眾股份等）也有所參與。但是，電噴執(zhí)行機(jī)構(gòu)、ECU等技術(shù)均掌握在國(guó)際零部件巨頭手中，產(chǎn)業(yè)格局較穩(wěn)定，因此國(guó)內(nèi)企業(yè)的參與度還處于較低的狀態(tài)，國(guó)產(chǎn)化是未來(lái)的線控油門(mén)領(lǐng)域的努力方向。

ー 4 ー線控轉(zhuǎn)向（SBW）

線控轉(zhuǎn)向=SBW，即Steering By Wire，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)掌控著自動(dòng)駕駛路徑與方向的精確控制。

發(fā)展

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)完成了機(jī)械式→液壓助力→電控液壓助力→電動(dòng)助力的一系列進(jìn)化。

?機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（MS）

機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)=Manual Steering，是汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。所謂機(jī)械式，即以駕駛員的力為基礎(chǔ)，借助方向盤(pán)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等全機(jī)械機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)，轉(zhuǎn)向器中的減速器放大力矩，再由拉桿控制轉(zhuǎn)向節(jié)完成車(chē)輛轉(zhuǎn)向。

優(yōu)點(diǎn)：MS系統(tǒng)性能可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：由于地面對(duì)輪胎的反作用力直接傳動(dòng)到方向盤(pán)，導(dǎo)致在泊車(chē)和低速行駛時(shí)方向盤(pán)負(fù)擔(dān)過(guò)于沉重。

?液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS）

液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)=Hydraulic Power Steering，主要由油泵、油管、油罐、壓力流體控制閥、傳動(dòng)皮帶等組成。HPS系統(tǒng)動(dòng)力源是發(fā)動(dòng)機(jī)，駕駛員*需輕微用力就能轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)，利用發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力帶動(dòng)油泵，轉(zhuǎn)向控制閥控制油液流動(dòng)的方向和油壓大小，給機(jī)械轉(zhuǎn)向提供轉(zhuǎn)向助力。

優(yōu)點(diǎn)：HPS系統(tǒng)在中低車(chē)速時(shí)有較好的助力性和操縱穩(wěn)定性。缺點(diǎn)：在高速行駛時(shí)，由于方向盤(pán)給駕駛員力量反饋太小，導(dǎo)致駕駛員的路感較差，固定的助力效果會(huì)使轉(zhuǎn)向盤(pán)過(guò)于靈敏。其次，為了保持壓力，不論是否需要轉(zhuǎn)向助力，發(fā)動(dòng)機(jī)始終帶動(dòng)油泵旋轉(zhuǎn)，造成了發(fā)動(dòng)機(jī)能量的浪費(fèi)。

?電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ EHPS）

電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)=Electro Hydraulic Power Steering，與HPS系統(tǒng)相比，EHPS增加了電控單元，包括動(dòng)力轉(zhuǎn)向ECU、電磁閥和車(chē)速傳感器等。通過(guò)車(chē)速傳感器對(duì)車(chē)速的實(shí)時(shí)監(jiān)控，電控單元獲取數(shù)據(jù)后通過(guò)控制轉(zhuǎn)向控制閥的開(kāi)啟程度改變油液壓力，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力力度的大小調(diào)節(jié)。

優(yōu)點(diǎn)：EHPS系統(tǒng)可以根據(jù)車(chē)速而改變提供轉(zhuǎn)向助力的大小，使得高速行駛時(shí)，車(chē)身更穩(wěn)，手感更好。缺點(diǎn)：其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)較高，具有液壓系統(tǒng)所帶來(lái)的通病，是介于液壓助力和電動(dòng)助力之間的過(guò)渡階段。

?電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ EPS）

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)=Electric Power Steering，主要由ECU、轉(zhuǎn)向扭矩傳感器、助力電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)等組成。其原理是，駕駛員在轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)，轉(zhuǎn)矩傳感器檢測(cè)到轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)向以及轉(zhuǎn)矩的大小，將電壓信號(hào)輸送到ECU，ECU根據(jù)轉(zhuǎn)矩傳感器檢測(cè)到的信息進(jìn)行計(jì)算并向電動(dòng)機(jī)控制器發(fā)出指令，使電動(dòng)機(jī)輸出相應(yīng)大小和方向的轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)矩，從而產(chǎn)生助力。EPS系統(tǒng)根據(jù)助力電機(jī)的安裝位置不同，又可分為轉(zhuǎn)向軸助力式、齒輪助力式、齒條助力式3種模式。

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，所占空間小，零部件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便，維護(hù)費(fèi)用低；以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，電動(dòng)機(jī)只在需要時(shí)才啟動(dòng)，耗用電能較少，提高了汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性；可實(shí)時(shí)地在不同的車(chē)速下為汽車(chē)轉(zhuǎn)向提供不同的助力，保證汽車(chē)在低速行駛時(shí)輕便靈活，高速行駛時(shí)穩(wěn)定可靠；助力大小可以通過(guò)軟件調(diào)整，能夠兼顧低速時(shí)的轉(zhuǎn)向輕便性和高速時(shí)的操縱穩(wěn)定性，回正性能好。

?線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（SBW）

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)=Steering By Wire，是在EPS上發(fā)展起來(lái)的，SBW相對(duì)于EPS具有冗余功能，并能獲得比EPS更快的響應(yīng)速度。對(duì)于L3及以上的自動(dòng)駕駛汽車(chē)來(lái)說(shuō)，部分會(huì)脫離駕駛員的操控，因此自動(dòng)駕駛駕駛控制系統(tǒng)對(duì)于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等要求控制精確、可靠性高，只有線控轉(zhuǎn)向可以滿足要求，因此成為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

原理

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是指，在方向盤(pán)和轉(zhuǎn)向齒條之間是通過(guò)線控（電子信號(hào)）連接和控制的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，即在它們之間沒(méi)有直接的液力或機(jī)械等物理連接。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要分為三個(gè)部分：①轉(zhuǎn)向盤(pán)系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)向盤(pán)、轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感器、轉(zhuǎn)矩反饋電動(dòng)機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)裝置；②電子控制系統(tǒng)，包括車(chē)速傳感器，也可以增加橫擺角速度傳感器、加速度傳感器和電子控制單元以提高車(chē)輛的操縱穩(wěn)定性；③轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括角位移傳感器、轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)、齒輪齒條轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和其他機(jī)械轉(zhuǎn)向裝置等。

首先，方向盤(pán)將駕駛者的轉(zhuǎn)向意圖通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，隨后傳遞給轉(zhuǎn)向齒條執(zhí)行機(jī)構(gòu)。同時(shí)，根據(jù)不同的車(chē)速及駕駛工況提供模擬的方向盤(pán)力矩反饋，從而實(shí)現(xiàn)方向盤(pán)的回正以及駕駛手感等功能。轉(zhuǎn)向齒條執(zhí)行機(jī)構(gòu)則從方向盤(pán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受信號(hào)，并根據(jù)駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖將方向盤(pán)角度信號(hào)轉(zhuǎn)換成輪胎的擺動(dòng)。給助力電機(jī)發(fā)送電信號(hào)指令，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行控制。

EPS（電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向）與SBW（線控轉(zhuǎn)向）的區(qū)別又是什么呢？

SBW取消了方向盤(pán)與車(chē)輪之間的機(jī)械連接，用傳感器獲得方向盤(pán)的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)，然后通過(guò)ECU處理計(jì)算并輸出驅(qū)動(dòng)力數(shù)據(jù)，用電機(jī)推動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)車(chē)輪。而EPS 則根據(jù)駕駛員的轉(zhuǎn)角來(lái)增加轉(zhuǎn)向力。

優(yōu)點(diǎn)：

省略了轉(zhuǎn)向系功能模塊間的機(jī)械連接，降低了噪聲和震動(dòng)；

節(jié)省了空間，以用來(lái)布置傳感器、計(jì)算單元或其他娛樂(lè)系統(tǒng)高等；

消除了撞車(chē)事故中轉(zhuǎn)向柱后移引起傷害駕駛員的安全隱患；

方向盤(pán)轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)向力矩可以設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)適應(yīng)不同類型的“手感”。

缺點(diǎn)：

信息安全方面，存在被攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。

應(yīng)用

從目前整個(gè)市場(chǎng)來(lái)看，線控轉(zhuǎn)向尚處于發(fā)展早期階段，目前滲透率極低，*有少量車(chē)型配備，例如英菲尼迪Q50和Q60等裝備了線控轉(zhuǎn)向。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)于技術(shù)、資本、安全等要求較高，預(yù)計(jì)短期內(nèi)線控轉(zhuǎn)向產(chǎn)品還將為博世、采埃孚等巨頭所把控。隨著L3及以上智能駕駛的逐步滲透，線控制動(dòng)有望爆發(fā)。據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，線控制動(dòng)在2020-2025 年的市場(chǎng)空間年均復(fù)合增速可達(dá)166%。

ー 5 ー線控制動(dòng)（BBW）

線控制動(dòng)＝Brake By Wire，在線控底盤(pán)技術(shù)中是難度的，但也是關(guān)鍵的技術(shù)。線控制動(dòng)系統(tǒng)掌控著自動(dòng)駕駛的底盤(pán)安全性和穩(wěn)定控制，只有擁有足夠好的制動(dòng)性能（包括響應(yīng)速度快、平順性好等），才能為我們的安全提供良好保障。

發(fā)展

與油門(mén)、轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展過(guò)程相似，制動(dòng)技術(shù)經(jīng)歷了從機(jī)械制動(dòng)到壓力制動(dòng)再到電子制動(dòng)的發(fā)展過(guò)程。

?機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)

機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)能量完全由駕駛員來(lái)提供，駕駛員操縱一組簡(jiǎn)單的機(jī)械裝置向制動(dòng)器施加作用力，從而達(dá)到制動(dòng)的效果。

缺點(diǎn)：制動(dòng)力不足。由于這個(gè)階段的汽車(chē)還處于初級(jí)階段，它們結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、低速，因此對(duì)制動(dòng)力要求不高。而現(xiàn)在在普通汽車(chē)上已經(jīng)完全找不到機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的身影了，而在一些低速的農(nóng)用車(chē)、拖拉機(jī)上還在使用機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)。

?壓力制動(dòng)系統(tǒng)

后來(lái)隨著汽車(chē)質(zhì)量越來(lái)越大，車(chē)速越來(lái)越快，開(kāi)始出現(xiàn)壓力助力裝置。首先產(chǎn)生的是氣壓制動(dòng)，即真空助力裝置。利用壓縮空氣作動(dòng)力源，將發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)空壓機(jī)所產(chǎn)生的壓縮空氣的壓力轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械推力，使車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

缺點(diǎn)：氣壓制動(dòng)反應(yīng)慢，制動(dòng)力大卻難控制。由于氣壓制動(dòng)系統(tǒng)靠壓縮空氣助力，必須有空壓機(jī)、貯氣筒、制動(dòng)閥等裝置體積大，只有空間允許的車(chē)輛才能采用，多用于中、重型汽車(chē)。

隨著液壓技術(shù)的發(fā)展，液壓制動(dòng)系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。液壓制動(dòng)，是將駕駛員施壓于制動(dòng)踏板的力經(jīng)過(guò)推桿傳到主缸活塞從而壓縮制動(dòng)液，制動(dòng)液經(jīng)過(guò)油管加大制動(dòng)輪缸的壓力，輪缸活塞在壓力作用下驅(qū)使制動(dòng)蹄片壓向制動(dòng)鼓，在摩擦片的作用下使制動(dòng)鼓減小轉(zhuǎn)速或者停止轉(zhuǎn)動(dòng)，從而產(chǎn)生制動(dòng)力。

缺點(diǎn)：制動(dòng)操縱費(fèi)力，且制動(dòng)力沒(méi)有氣壓制動(dòng)得大；過(guò)度受熱后，部分制動(dòng)液汽化，在管路中形成氣泡，嚴(yán)重影響液壓傳輸，使制動(dòng)系效能降低，甚至完全失效。優(yōu)點(diǎn)：作用滯后時(shí)間較短；輪缸尺寸小，可以安裝在制動(dòng)器內(nèi)部，直接作為制動(dòng)蹄的張開(kāi)機(jī)構(gòu)或制動(dòng)塊的壓緊機(jī)構(gòu)，而不需要制動(dòng)臂等傳動(dòng)件，使之結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,質(zhì)量小；機(jī)械效率較高，且液壓系統(tǒng)有自潤(rùn)滑作用。

?液壓式線控制動(dòng)（非純線控）

由于防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）、車(chē)身穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ESP）等逐步產(chǎn)生，線控制動(dòng)系統(tǒng)慢慢在傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)上發(fā)展起立。液壓式線控制動(dòng)EHB=Electro-Hydraulic Brake，以傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，用電子器件代了一部分機(jī)械部件的功能，使用制動(dòng)液作為動(dòng)力傳遞媒介，控制單元及執(zhí)行機(jī)構(gòu)布置的比較集中，有液壓備份系統(tǒng)，也可以稱之為集中式、濕式制動(dòng)系統(tǒng)。

正常工作時(shí)，制動(dòng)踏板與制動(dòng)器之間的液壓連接斷開(kāi)，備用閥處于關(guān)閉狀態(tài)。電子踏板配有踏板感覺(jué)模擬器和電子傳感器，ECU可以通過(guò)傳感器信號(hào)判斷駕駛員的制動(dòng)意圖，并通過(guò)點(diǎn)擊驅(qū)動(dòng)液壓泵進(jìn)行制動(dòng)。電子系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，備用閥打開(kāi)，EHB系統(tǒng)變成傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)。

缺點(diǎn)：液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜；容易發(fā)生液體泄漏，存在安全隱患；成本和維護(hù)費(fèi)用較高。優(yōu)點(diǎn)：由于具有備用制動(dòng)系統(tǒng)，安全性較高，是現(xiàn)階段的**方案。

原理

已經(jīng)普遍應(yīng)用的液壓制動(dòng)現(xiàn)在已經(jīng)是非常成熟的技術(shù)，隨著人們對(duì)制動(dòng)性能要求的提高，防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)、電子穩(wěn)定性控制程序、主動(dòng)避撞技術(shù)等功能逐漸融人到制動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中，并隨著電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展，制動(dòng)系統(tǒng)的控制裝置逐漸會(huì)電子化，電子化可以更加準(zhǔn)確、更高效率地實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。 機(jī)械連接逐漸減少，制動(dòng)踏板和制動(dòng)器之間動(dòng)力傳遞分離開(kāi)來(lái)，取而代之的是電線連接，電線傳遞能量，數(shù)據(jù)線傳遞信號(hào)，所以這種制動(dòng)又叫做線控制動(dòng)。

?線控制動(dòng)EMB

EMB=Electro-Mechanical Brake，即機(jī)械式線控制動(dòng)。EMB也被稱為分布式、干式制動(dòng)系統(tǒng)。和EHB的區(qū)別就在于它不再需要制動(dòng)液和液壓部件，制動(dòng)力矩完全是通過(guò)安裝在4個(gè)輪胎上的由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生。EMB系統(tǒng)的ECU根據(jù)制動(dòng)踏板傳感器信號(hào)及車(chē)速等車(chē)輛狀態(tài)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)和控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)來(lái)產(chǎn)生所需要的制動(dòng)力。

優(yōu)點(diǎn)：

響應(yīng)速度提高；

簡(jiǎn)化了制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、便于裝配和維護(hù)；

隨著制動(dòng)液的取消，降低了環(huán)境污染。

缺點(diǎn)：

對(duì)可靠性要求很高，需要備份系統(tǒng)來(lái)保證可靠性；