2.5 控制系統
2.5.1 車輛底層平臺
車輛底層平臺是智能駕駛汽車必須具備的硬件基礎，總的來講，包括機械平臺和電子電氣平臺兩方面，具體包括：轉向系統、制動系統、發動機控制系統、換擋控制系統、信號控制系統、中央處理系統、電源系統、全車網絡與布線系統等，這些系統構成了智能駕駛汽車實現自主控制的基礎，其性能的好壞、可靠性的高低直接決定了智能駕駛汽車的功能實現和性能情況。
一般來說智能駕駛汽車底層平臺有以下兩種實現方式：
（1）后期改裝。這種方式適合非汽車生產廠家和研究機構。谷歌公司的無人駕駛汽車就是購買其他汽車廠家的汽車后進行改裝的。采用這種方式需要對車輛的加速系統、制動系統、轉向系統、換擋控制系統、信號控制系統等各種結構進行改造，工作量較大。
（2）前期設計整合。這種方式適合打造智能汽車的專業汽車公司。如今，梅賽德斯-奔馳、沃爾沃、通用、福特等公司已經推出了自己的智能駕駛樣車。對于掌握汽車設計技術，尤其是汽車電子控制系統設計技術的汽車廠家，如果能夠在設計之初就考慮車輛的電源、加速系統、制動系統、轉向系統、換擋控制系統、信號控制系統的接口和功能，將極大減少和降低后期改裝的工作量和難度，同時也可以提高整車的可靠性。前期設計整合還可以將電子式節氣門、轉向、制動、換擋等功能通過總線的方式整合到汽車電控系統中，從而最大限度減少車輛硬件的改動和后期布線。
2.5.2 發動機的控制
發動機的控制包括轉速控制和轉矩控制兩方面。這兩方面需要智能駕駛汽車控制系統對加速踏板位置進行控制，同時需要采集節氣門位置信號和發動機轉速信號作為反饋。發動機的節氣門有機械式節氣門和電子式節氣門兩種，下面分別介紹這兩種節氣門的控制方式。
（1）機械式節氣門的控制。
機械式節氣門是由加速踏板通過傳動機構（通常為鋼絲繩）控制的。要實現機械式節氣門的線控，可以通過以下兩種方式實現。
① 控制加速踏板：與控制制動踏板的方式相同，可以采用拉線式或者其他方式控制加速踏板，從而控制節氣門開度。
② 控制節氣門：對于機械式節氣門，也可以采用電機直接控制節氣門的開度。該電機控制機構與加速踏板并聯。
（2）電子式節氣門的控制。
對于采用電子式節氣門的發動機電控系統，加速踏板的作用是為發動機的ECU提供代表其位置的電壓信號，這一信號由加速踏板位置傳感器（Ac-celerator Position Sensor，APS）提供。因此，對于采用電子式節氣門的電控發動機，只需為發動機的ECU提供一個模擬的APS信號即可。這個信號可由智能駕駛汽車控制器通過一個D/A轉換器輸出。
如果汽車廠家自己開發發動機的ECU，也可以在ECU的軟件中制訂電子式節氣門的控制協議，從而由智能駕駛汽車控制系統通過CAN總線直接向其發送控制指令，控制發動機的轉速和轉矩。
2.5.3 轉向控制
電子控制的轉向系統是智能駕駛汽車實現汽車橫向控制的硬件條件。智能駕駛汽車轉向系統應該滿足兩方面的功能和性能需求：① 轉速控制，當車輛以不同的車速通過不同彎道時，轉向盤角速度不相同；② 轉矩控制，控制系統可以通過傳感器感知轉向盤轉矩，從而獲得“路感”，實現轉向的反饋控制。這種反饋控制可以與車身加速度、輪速信號等一起實現。
電子控制的智能駕駛汽車轉向系統可以是液壓助力轉向系統或電動助力轉向系統。目前采用電動助力轉向系統的方式居多，電動助力轉向系統根據具體的實現手段不同，可以分為外加電機式轉向系統、電動助力轉向系統和線控電動轉向控制系統。
（1）外加電機式轉向系統。
對于處于實驗階段的車輛或者改裝車輛的轉向系統，通常采取外加轉向盤驅動電機的方式。驅動電機可以直接驅動轉向盤，也可以驅動轉向軸。
① 驅動轉向盤。
美國Kairos轉向控制系統如圖2-7所示。在轉向盤的上方或者下方增加由電機驅動的齒輪傳動機構，并將輸出齒輪與轉向盤相連，從而通過電機驅動轉向盤轉動。
圖2-7 美國Kairos轉向控制系統
② 驅動轉向軸。
這種方式將原來的轉向軸斷開，串入轉向電機和傳感器，從而實現轉向控制。其原理與電動助力轉向系統相同。
（2）EPS系統。
如果原車設計時已有EPS（Electric Power Steering，電動助力轉向）系統，則可以直接使用EPS系統實現智能駕駛汽車的轉向控制。不過，EPS電機的作用是提供助力轉矩Np，駕駛員提供操縱轉矩Nm，兩者之和才是轉向盤的總轉矩Nw，即
因此，如果直接使用EPS系統實現轉向控制，則應該加大EPS電機的功率。
（3）線控電動轉向控制系統。
無論采用哪種轉向系統，都可以采用總線控制的方式或直接線控的方式。
總線控制指轉向系統采用一個獨立的控制器，該控制器通過CAN總線或其他總線與智能車控制系統相連，從而實現轉向控制。這種方式連線少，可靠性高，也便于布線，轉向過程的決策可以由轉向控制器來實現，從而減少智能車控制系統的工作量。
直接線控指智能車控制系統直接通過功率模塊驅動轉向電機的控制方式。這種方式需要將傳感器信號和控制信號引至控制系統，由控制系統實現轉向過程中的控制，相比之下更為復雜。
2.5.4 制動控制
為了實現自主控制，智能駕駛汽車的制動系統必須采用線控的方式。具體的實現方法有兩種：控制制動踏板和介入式制動系統。
（1）控制制動踏板。
① 拉線式：這種方式通過電機和鋼絲繩拉動制動踏板，以實現制動控制的目的。拉線式控制具有結構簡單、容易控制等優點，缺點是響應速度較慢，傳動用鋼絲繩容易變形。
② 氣壓或液壓促動式：除了拉線式，也可以采用氣壓或者液壓促動裝置來控制制動踏板，從而實現制動控制，但這種方式使用較少。
（2）介入式制動系統。
對于采用液壓或氣壓制動系統的車輛，可以在原車制動系統的基礎上加以改進，實現制動控制的線控操作。具體有半介入式和深度介入式兩種。
① 半介入式：對于液壓制動系統來說，半介入式指通過在原車制動系統的基礎上增加專門的液壓泵和電磁閥來實現制動系統線控操作的模式。氣壓制動系統的實現方法與此類似。
② 深度介入式：如今的乘用車基本都配備了制動防抱死系統（Antilock Brake System，ABS），有些還具有ASR/ESP等功能。對于具有ASR/ESP功能的車型，可以在此基礎上加以改進，借助ASR/ESP系統實現制動控制的線控操作。要實現此功能需要滿足以下兩個條件：制動系統須具備ABS/ASR/ESP功能；ABS出節氣門電磁閥可以長期通電工作（常規ABS/ASR/ESP系統出節氣門電磁閥通電工作時間僅能持續數秒）。
2.5.5 擋位控制
當前，智能駕駛汽車基本都采用具有自動變速器的成熟車型作為平臺，其最大的優點是便于實現擋位控制。自動變速器包括液力機械式自動變速器（Automatic Transmission，AT）、電控機械式自動變速器（Automated Mechanical Transmission，AMT）、無級變速器（Continuously Variable Transmission，CVT）和雙離合式自動變速器（Dual Clutch Transmission，DCT）等。無論哪一種自動變速器，都可以采用以下三種控制方式：
（1）換擋桿控制。
這種方式不改變變速器的內部信號和結構，而是使用一個外置雙向推動裝置控制換擋桿的位置，無須掌握變速器內部結構和原理，容易實現。但由于外加了動力裝置，會影響到汽車的外觀；在無人駕駛/人工駕駛轉換時需要在控制裝置與換擋桿之間進行手動連接或分離。
（2）擋位信號控制。
對于無級變速器和一部分自動變速器，換擋桿只需要給PCU（Power Con-trol Unit，功率控制單元）或TCU（Transmission Control Unit，變速器控制單元）提供一個擋位信號，PCU或TCU再進行擋位控制。對于這些變速器，可以將擋位信號輸入端引出，由智能駕駛汽車控制機構模擬輸出擋位信號，從而實現擋位的線控操作。
（3）總線控制。
自動變速器的TCU或者PCU由汽車廠家自己開發，可以在ECU的軟件中制訂擋位控制的協議，從而由智能駕駛汽車控制系統通過CAN總線直接向其發送控制指令，進行換擋操作。
2.5.6 信號控制
智能駕駛汽車的信號包括聲音信號和燈光信號兩種。對這些信號進行控制在技術上很容易實現，但是由于信號數量多，因此接線和布線是最大的問題。信號控制可以采用以下兩種方式。
（1）直接控制：將各種燈光、喇叭的線束引到車輛的控制器中，由控制器進行直接控制。
（2）總線控制：為燈光和喇叭專門設計一個控制器，該控制器與智能駕駛汽車控制器或中央處理系統之間通過CAN總線或其他總線相連。