本系列博客包括6个专栏，分别为：《自动驾驶技术概览》、《自动驾驶汽车平台技术基础》、《自动驾驶汽车定位技术》、《自动驾驶汽车环境感知》、《自动驾驶汽车决策与控制》、《自动驾驶系统设计及应用》。
此专栏是关于《自动驾驶汽车平台技术基础》书籍的笔记.
7.自动驾驶汽车机械设计
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车辆动力与驱动系统
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在进行车辆自动驾驶改造时，对于不是专门从事车辆研究的单位而言，选用液力自动机械变速器(Automatic Transmission，AT)的车型更方便；装有AT的汽车，纵向动力总成一般由发动机、自动变速器、传动轴及车轮等部件组成；
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在传统设计方法下单独设计各个部件，主要存在以下问题：
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动力传动系统输出特性问题。
发动机运转时，其功率、扭矩和耗油量这3个基本性能指标都会随着负荷的变化而变化；发动机在稳态工况下运行，控制主要依据发动机特性曲线；只有将发动机特性曲线与变速器、减速传动比及传动系挡数相互匹配，才能得到良好的车辆动力性和经济性；
在传统汽车基础上改装自动驾驶汽车，如果单独改装发动机，将破坏原有的特性曲线，则将改变原始匹配好的性能指标，造成车辆动力不匹配，燃油消耗恶化，过渡过程的控制品质较差等一系列问题；
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换挡品质的控制问题。
在换挡过程中输出转矩扰动与两个交替摩擦元件的摩擦转矩有很大关系；在常见的离合器-离合器、离合器-制动器换挡过程中，摩擦转矩交替过程定时不当，换挡重叠不足或重叠过多，都会产生不应有的换挡冲击；
换挡过程中的缓冲油压特性，液力变距器闭锁过程中闭锁离合器的缓冲控制等，对换挡品质控制尤其重要；传统外加机构式的改造对换挡过程的控制比较生硬，不能考虑到变速器内部的特性，影响换挡品质，与换挡过程相关的各摩擦元件会产生过度磨损，导致改造后自动驾驶汽车的可靠性和稳定性下降；
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换挡过程中发动机的协调控制。
变速器输出轴上的转矩波动，会产生冲击和动载，换挡过程中发动机转矩和离合器缓冲控制不协调，会影响车辆的换挡品质和系统的动力性能，降低了整个控制系统的可靠性和一致性。
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外加机构式的改造方案仅仅是在制动踏板和加速踏板处施加力来控制车辆的纵向运动，而不能控制发动机和换挡过程及变矩器闭锁过程，也就同样不能协调它们的合理运行，使得自动驾驶汽车的纵向动力性和燃油经济性较差。
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车辆转向系统
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汽车的横向控制部件的发展主要经历机械转向系统(Mechanical Steering System，MS)、液压助力转向系统(Hydraulic Power Steering System，HPS)和电动助力转向系统(Electric Power Steering System，EPS)3种类型；
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电动助力转向系统EPS是汽车动力转向技术的发展方向，车辆转向系统如下图所示：
- EPS系统由转矩传感器、车速传感器、电控单元、助力电机、减速机构等几部分组成；
- EPS工作原理：方向盘转动时，转矩传感器检测方向盘转矩的大小和方向，产生一个转矩电信号；同时，车速传感器产生一个车速电信号；将转矩信号和车速信号传给电控单元，电控单元根据转矩信号和车速信号并通过一定的控制算法决定助力电机的旋转方向和助力电流的大小，从而完成实时控制助力转向；
- 方向盘转矩越大，助力电机提供的助力力矩也越大，以提高汽车的转向轻便性，同时，电控单元根据车速的大小来控制路感；车速低时，提供较大的助力，车速高时，提供较小的助力，以增强驾驶员的路感；
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