海克斯康技术｜自动驾驶的线控技术究竟是怎么回事？

线控技术最早来源于飞机的线控飞行系统，随着汽车电子工业的发展，线控技术越来越多的应用在了汽车上面，简单来说，线控技术就是用线束以及电机代替了原来的机械结构，显著的提高了系统的响应速度，同时有助于汽车的轻量化以及燃油经济性。对于自动驾驶来说，如果感知是眼睛，规划决策是大脑，线控就相当于是手和脚。相对来说汽车是一个比较封闭的系统，对于很多布局自动驾驶的科技公司来说，要想实现车辆的线性控制，一直有着不低的门槛。

海克斯康旗下的Autonomoustuff作为一家专门提供自动驾驶研发平台的公司，在汽车线控化改造这一细分领域有着不俗的实力。下面就让我们一起看看线控技术都有哪几部分以及他们是如何工作的。

汽车线控技术前世今生

汽车线控主要可以分为线控油（电）门、线控转向、线控制动三部分，当然，汽车的一些主动安全设施，比如转向灯、喇叭等也可以实现线控功能。

线控油门也就是电子油门，相对来说比较简单，并且已经在大量应用，电子油门通过用线束（导线）来代替拉索或者拉杆，在节气门处装一只微型电动机，用电动机来控制节气门的开度。电子油门主要由踏板位移传感器、节气门控制电机、节气门开度传感器、ECU等组成，工作流程一般是：外界通过踏板位移传感器输入信号，信号传输到ECU，ECU将信号发送到执行电机，电机来控制节气门开度，同时，节气门开度传感器监测开度大小，使整个系统形成一个闭环控制系统，达到节气门开度最佳的目的。

随着汽车整备质量的增加，只靠人力来进行转向，变得越来越不现实，大家在实际生活中也可以发现，汽车在不点火时，转动方向盘很费劲，而汽车启后，方向盘也变得轻盈了起来，这是因为汽车上面都有一套转向助力系统，转向助力系统主要分为液压助力转向和电动助力转向两类，由于电动助力转向不存在液压油泄露、线路相对简单的优点，所以目前大多数汽车都采用的是电动助力转向系统。因此在我们转动方向盘的时候，电动助力转向装置提供了转向所需要的大部分动力。

电动助力转向系统结构

电动助力转向系统主要由转角位移传感器、执行电机、ECU、力反馈电机、轮速传感器等组成。当驾驶员转动方向盘，转角位移传感器监测到位移信号，将位移信号转变成电子信号发送给ECU，由于转向在车辆安全行驶中的重要性，ECU同时还需要接收轮速传感器等多个传感器的信号，将这些信号进行综合运算处理，再统一输出到执行电机处，通过执行电机来控制转向器完成转向过程。线控转向正是基于电动助力转向来实现的，不同的地方在于，线控转向系统需要一个力反馈电机，来根据车速进行一个路感的模拟，避免驾驶员失去路感，同时还需要有故障处理和故障离合装置，确保转向系统安全可靠。

线控转向系统结构

线控中的复杂部分：线控制动

在整个线控部分中，线控制动是属于比较复杂的部分，要想理解线控制动，我们首先需要对汽车的制动过程进行一个简单了解。传统制动系统主要由真空助力器、主缸、储液壶、轮缸、制动鼓或制动碟构成。当踩下刹车踏板时，储液壶中的刹车油进入主缸，然后进入轮缸。轮缸两端的活塞推动制动蹄向外运动进而使得摩擦片与刹车鼓发生摩擦，从而产生制动力。

当驾驶者踩下制动踏板时，机构会通过液压把驾驶人脚上的力量传递给车轮。但实际上要想让车停下来必须要一个很大的力量，这要比人腿的力量大很多。所以制动系统必须能够放大腿部的力量，要做到这一点我们可以利用杠杆作用和帕斯卡定律，将放大的力量通过制动系统传递给车轮，但是液压油是一个充满粘性的物质，单靠踏板的杠杆作用仍然达不到要求，这时候就需要用到真空助力器，真空助力器通过空气的压差来推动主缸。了解了这些，我们很容易就可以想到，直接用电子助力器来取代真空助力器，再对电机进行控制，不就可以实现线控制动了嘛。

基础制动结构

有了基础的制动结构，我们可以加上ECU、轮速传感器形成ABS控制系统，在ABS的基础上我们又可以实现ESP（车身稳定系统），有了这些系统，我们就可以对车轮上的制动力进行合理分配，到这里，线控制动系统的条件就都具备了。制动系统工作时，踏板位移传感器检测到踏板位移，将信号发送给ECU，ECU再对信号进行综合处理，最后发送给执行电机，从而完成制动过程。因此只要我们可以获得ABS ECU的接口，我们就可以利用车辆本身的基础制动系统结构，实现线控制动，Autonomoustuff正是采用了这种方式，通过ECU接口，对电子助力器电机发送指令，从而控制车辆。

实践检验：人工与自动控制比较

以海克斯康旗下的自动驾驶开发平台雷克萨斯RX450H为例，Autonomoustuff在该车型优异的电子电气基础上，开发出了PACMod 3.0系统，从油门到转向再到制动，都不需要对原车的机械结构进行暴力破坏，可以直接借用原车的结构实现车辆的线性控制，极大的保证了自动驾驶研发平台的安全性，于此同时，通过对输入信号的不断调教，PACMod 3.0线控系统可以带来和人类驾驶员非常接近的驾驶体验，开发人员及乘客基本不会感受到急加速急减速带来的不舒适感。这张图片是两种驾驶方式下的一个比较。

线控系统作为实现自动驾驶的一个底层功能，在自动驾驶领域有非常重要的作用，但是汽车对于安全性能有着很高的要求，因此这些控制接口整车厂一般都不会轻易开放，不过随着越来越多的科技公司进入汽车领域，我们相信整车厂和一级供应商能够在安全和开放之间取得一个平衡，与科技公司共同推进自动驾驶的发展。

（张维元 海克斯康创新资讯）

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