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汽車線傳轉向控制與其應用實例 [趨勢新知]
種類:其他公告  發布單位:技術處  發布日期:2020-07-01 14:00
作者:蕭瑞聖/工研院

一、前言

線傳控制(X-by-Wire)系統源自飛機駕控(Fly-by-Wire)概念,已於航空與軍事車輛行之有年,使其應用載具得以表現優異操控特性並提高系統可靠度,線傳控制系統將成為先進車輛與汽車的技術發展重心,因應汽車導入市場,多數與車輛安全相關之機械操作次系統(Subsystem),逐漸更換成具高可靠度的線傳控制,其中X代表與汽車安全相關的操作,線傳控制是藉由車載控制網路(CAN BUS)通信協定連結電子設備,藉以控制引擎或機構的方式,將傳統車輛上原先各自獨立操作的複雜機構或零組件,如機械或油壓裝置改以訊號取代或整合,並經由車輛行車電腦控制,大幅提升電動車輛操縱性與安全性,汽車機械結構得以因此精簡化,進而提升車輛設計靈活性,達成輕量化的目的,汽車電子應用技術的突飛猛進,線傳控制將成為新一代汽車設計的重要議題。

二、線傳控制種類特徵

目前已上市的傳統汽車或汽車多有線傳控制的應用例子,線傳控制計有線傳轉向控制(Steer-by-Wire)、線傳懸吊控制(Suspension-by-Wire)、線傳煞車控制(Brake-by-Wire)、線傳油門控制(Throttle-by-Wire或Drive-by-Wire)、線傳排檔控制(Shift-by-Wire)等應用方式。

三、線傳控制技術發展

汽車導入線傳控制應用,可以省略傳統的氣動、液壓或機構,取而代之的是感測器、汽車電子控制單元(Electronic Control Unit, ECU)、電磁的執行機構,感測器精度、控制單元硬體可靠性、抗電磁干擾性 (Electromagnetic Compatibility, EMC)、控制演算法的可靠性與容錯性(Fault Tolerance)、執行機構的快速性、各系統控制單元之間的通信即時性、車載控制網路整合能力等。

四、線傳轉向應用實例

(一)機構配置與應用潛力

汽車轉向系統的基本性能是保證車輛在任何情況下轉動方向盤時有較理想的操縱穩定性,隨著汽車電子技術的精進發展與汽車功能系統的整合,汽車轉向系統從傳統的液壓助力轉向系統(Hydraulic Power Steering System, HPS)、電控液壓動力轉向系統(Electronic Control Hydraulic Power Steering System, ECHPS),發展到現在逐漸推廣應用的電動液壓動力轉向系統(Electro-Hydraulic Power Steering System, EHPS)。

(二)主要車廠導入線傳轉向實例

2016年的北美車展,Infiniti展示第二代線傳轉向系統Q50乘用車,與第一代線傳控制轉向系統比較,第二代線傳轉向系統改善轉向回饋與轉向迴正力矩,進一步優化汽車轉向的精確性與操控性,隨著汽車電子元件與控制技術的精進,在越來越強調汽車安全性與舒適性的未來,線傳轉向系統將逐漸取代現有傳統的轉向系統,成為汽車轉向系統的發展方向,也為汽車零組件產業提供嶄新的轉型機會。

五、領導廠商動態

線傳轉向系統的發展與電動動力轉向(EPS)一脈相承,其所應用的關鍵零組件在EPS中類似,其系統相對於EPS需要有備份功能,目前線傳轉向系統有兩種方式:其一是取消方向盤與轉向機構的機械連接,藉由多個電動馬達與控制器增加系統的備份,其二是在方向盤與轉向機構之間增加一個電磁離合器作為失效備份,增強系統的備份功能。

六、結論

汽車導入市場,提供新型車輛零組件的創新應用機會,其動力系統控制與機械結構與傳統汽車不盡相同,線傳控制系統將刺激汽車電子零組件的擴大應用領域與比例,諸如汽車半導體、汽車整合IC控制晶片、電力電子元件、各類型感測器及汽車演算技術的需求將大幅增加,隨著電動車輛比例增加,將帶動汽車電子零組件廣泛應用機會。

完整內容請詳見:【產業技術評析】汽車線傳轉向控制與其應用實例
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更新日期:2020-04-28

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