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由于汽車動力系統(tǒng)等技術(shù)的變革，現(xiàn)在汽車已經(jīng)不能完全稱之為”汽車”。車輛逐漸轉(zhuǎn)變成智能的移動終端和儲能單元，那么底盤系統(tǒng)則由傳統(tǒng)的被動輔助響應(yīng)，變?yōu)楦鶕?jù)人-車-路特性實施主動控制，在操控上逐漸去人化，成為智能底盤系統(tǒng)。
智能底盤系統(tǒng)屬于智能網(wǎng)聯(lián)汽車的“控制執(zhí)行技術(shù)”，是智能駕駛、動力及智能座艙的支撐底座，主要包括智能制動系統(tǒng)，冗余轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電控主動懸架等。智能底盤控制系統(tǒng)是智能車輛的“手”“腳”，新一代線控化智能底盤系統(tǒng)是實現(xiàn)自動駕駛的必備條件，也是增加新能源車?yán)m(xù)駛里程的關(guān)鍵系統(tǒng)。
智能時代底盤控制系統(tǒng)的技術(shù)趨勢
自上世紀(jì)70年代電控產(chǎn)品出現(xiàn)后，車輛的自動化程度逐漸增加，對人的依賴性就逐漸減少，但越是高等級的自動駕駛功能，對底盤安全可靠要求也更高。張杰指出傳統(tǒng)的底盤電控系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時可以降級或者關(guān)閉，達到fail-safe狀態(tài)；但L3以上自動駕駛車必須要達到Fail-operational，要有冗余的備份系統(tǒng)，這就對底盤電控系統(tǒng)的功能安全提出更高要求。
智能底盤系統(tǒng)還需滿足基于域控的新型EE架構(gòu)發(fā)展，目前以融合域、區(qū)域控制、中央超算平臺為特征，以滿足自動駕駛高算力和高帶寬的需求，有助于軟硬件解耦及軟件定義功能，實現(xiàn)統(tǒng)一OTA升級迭代。但同時，這也對信息安全、網(wǎng)絡(luò)安全提出新的要求。張杰以一家股東方主機廠的域控架構(gòu)規(guī)劃為例做了開展說明，1.0是一個傳統(tǒng)分布式電控的結(jié)構(gòu)；2.0升級到功能域控的架構(gòu)；現(xiàn)正在開發(fā)3.0的新架構(gòu)，其中，第一階段是完全的融合域控，域控制器包括智駕、智控、智聯(lián)；第二階段是形成”融合域和區(qū)域”的綜合架構(gòu)。
對于新能源車輛而言，底盤的制動和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)往無刷電機助力發(fā)展，相關(guān)控制算法需要革新；底盤系統(tǒng)更加注重輕量化設(shè)計，通過能量回收實現(xiàn)節(jié)能、優(yōu)秀的NVH表現(xiàn)，還要研究底盤和動力之間如何更好地聯(lián)合控制，更加靈活的底盤調(diào)校維度和個性化需求，兼顧多目標(biāo)性能的綜合優(yōu)化。
當(dāng)智能電動底盤平臺在向一體化、模塊化發(fā)展時，CTC一體化電動底盤，其省去了模組的結(jié)構(gòu)，可以減重、降低成本、提高續(xù)駛里程。但是對于底盤的結(jié)構(gòu)以及電芯的安全性、后續(xù)維護保養(yǎng)也提出新的挑戰(zhàn)。目前主要用于小型無人車輛的輪端執(zhí)行機構(gòu)，集成了輪轂電機、線控制動、大角度轉(zhuǎn)向、可抬升的主動懸架，能夠?qū)崿F(xiàn)橫向移動、原地轉(zhuǎn)向，大大提升了靈活機動性。
結(jié)合線控底盤技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)前不久發(fā)布了《智能底盤技術(shù)路線圖框架》，對底盤的構(gòu)型、線控化程度、EE架構(gòu)、域控技術(shù)、功能安全都做了規(guī)劃說明。例如，線控制動將來關(guān)注EMB趨勢，電控懸架有望實現(xiàn)國產(chǎn)化多腔氣囊和連續(xù)阻尼可變減振器的批量應(yīng)用，從X、Y方向?qū)崿F(xiàn)部分線控化協(xié)同控制到三向的協(xié)同控制。除此之外，車載總線技術(shù)方面，要求高帶寬、高速、嚴(yán)實時，以太網(wǎng)有望實現(xiàn)普及。
基于以上的趨勢，可以發(fā)現(xiàn)：智能底盤行業(yè)發(fā)展向好，市場潛力巨大，但也面臨著新的機遇和挑戰(zhàn)，尚存在一些需要去攻克的難題，行業(yè)內(nèi)逐漸有更多呼聲要密切合作，聯(lián)合攻關(guān)核心技術(shù)和突破市場應(yīng)用。
初創(chuàng)企業(yè)對智能底盤新布局
中汽創(chuàng)智成立于2020年6月，其深耕于智能電動底盤，氫燃料動力平臺，智能網(wǎng)聯(lián)平臺三大板塊，瞄準(zhǔn)前瞻、共性、平臺、核心的技術(shù)研發(fā)，意圖打造原創(chuàng)技術(shù)策源地，突破卡脖子技術(shù)，成為國家戰(zhàn)略的重要力量；目標(biāo)是構(gòu)建綠色低碳、智能安全、極致體驗的美好汽車生活，爭取打造中國第一、世界一流的創(chuàng)新型高科技企業(yè)。目前公司處于初創(chuàng)階段，經(jīng)過一年多的努力，也取得了階段性的進展成果。
CAIC在智能底盤領(lǐng)域的定位與傳統(tǒng)的Tier1并不一樣，他們定位為Tier0.5的概念，旨在開創(chuàng)未來汽車產(chǎn)業(yè)合作的全新格局。中汽創(chuàng)智認為這個概念有四方面的內(nèi)涵。
第一，由于中汽創(chuàng)智是國家戰(zhàn)略下創(chuàng)立的關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新企業(yè)，其立足于三大家央企股東方主機廠，提升國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)競爭力為使命，實現(xiàn)自主化的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)業(yè)鏈體系。
第二，產(chǎn)學(xué)研用市場化的核心紐帶，開展前瞻性的研究，與高校和創(chuàng)新平臺進行合作，將一流的研發(fā)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化。
第三，他們和國內(nèi)的Tier1/ 2充分合作，包括研發(fā)、生產(chǎn)、制造、供貨、投資方面都可以采用靈活開放、合作共贏的模式。
第四，OEM產(chǎn)業(yè)發(fā)展的強有力支撐，直接參與各股東方的前瞻研發(fā)以及新平臺車型的規(guī)劃，提供開發(fā)式的軟件架構(gòu)、集成化產(chǎn)品與整體解決方案。
張杰表示，他們在智能底盤規(guī)劃分三個階段：第一階段完成冗余的智能制動系統(tǒng)IBC+RBU量產(chǎn)；第二階段是冗余智能轉(zhuǎn)向RISS-DP/R以及制動與轉(zhuǎn)向協(xié)同控制開發(fā)；第三階段是主動懸架系統(tǒng)CDC和底盤域控制器iCCS的量產(chǎn)。
智能制動系統(tǒng)的實踐落地
中汽創(chuàng)智于今年6月份發(fā)布了以”擎磐”為技術(shù)品牌的智能制動系統(tǒng)，按照三個理念來開發(fā)：“產(chǎn)品安全可靠、軟件穩(wěn)健魯棒，成本具有競爭力”。其具備安全可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、響應(yīng)快速等特點。重量僅為5.3kg，優(yōu)于競品水平；在自主創(chuàng)新方面，包括電機直驅(qū)助力、自主線性電磁閥、雙控EPB、開放式軟件架構(gòu)等；在個性化功能定制方面，包括40多項軟件功能，除了基本/標(biāo)準(zhǔn)包之外，還有節(jié)能/智聯(lián)的增值包，兼容第三方軟件，可個性化定制；對于軟件的智能迭代，將車端自學(xué)習(xí)與云端大數(shù)據(jù)相結(jié)合，可實現(xiàn)遠程監(jiān)控、預(yù)測控制等創(chuàng)新功能。
針對冗余架構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計，張杰稱，中汽創(chuàng)智設(shè)計的是三級冗余的結(jié)構(gòu)，IBCU主模塊+RCU冗余模塊+雙控EPB，來實現(xiàn)L3以上自動駕駛所需求的Fail-operation功能。主模塊最大建壓能力大于200兆帕，冗余模塊實現(xiàn)在500ms建壓減速度大于0.65g，并具有縱向穩(wěn)定控制功能，主冗切換時間小于100毫秒。
不斷攻堅克難，突破技術(shù)壁壘
在整個產(chǎn)品開發(fā)過程中，中汽創(chuàng)智也突破了五項關(guān)鍵核心技術(shù)。
1、多級冗余制動系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計：基于”三級冗余整體架構(gòu)”，在這兩個模塊之間的電源、通訊、傳感器、控制器、控制器設(shè)置了冗余，若系統(tǒng)診斷出主模塊IBCU出現(xiàn)故障時，迅速通過整車網(wǎng)絡(luò)通知RCU并切換為冗余功能。理論來講是可以小于20毫秒。
2、針對機電液耦合的一體式執(zhí)行器模塊：IBCU采用電機與滾珠絲杠直驅(qū)助力、線性電磁閥、抗干擾性良好的感應(yīng)式傳感器等，兼顧多種制動模式，具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量更輕、適配性更好的優(yōu)點。其中，關(guān)鍵零部件電磁閥產(chǎn)品存在三個難點：設(shè)計難、加工難、量產(chǎn)難，中汽創(chuàng)智依托于其牽頭成立的“先進底盤控制工作組”，發(fā)起編制了液壓制動系統(tǒng)電磁閥的團體標(biāo)準(zhǔn)，聯(lián)合行業(yè)資源尋求突破。
3、控制電路冗余硬件設(shè)計：充分考慮安全可靠性，采用三軌電源冗余，MCU多核鎖步交叉診斷措施，高功能安全的集成化芯片，預(yù)留MCU兼容方案，豐富的外設(shè)接口、多喚醒源等安全設(shè)計，休眠狀態(tài)下減少漏電流，降低功耗；在控制功能集成、雙控駐車、上電分段式預(yù)充、系統(tǒng)斷電保護電路上具有創(chuàng)新性。
4、針對雙控EPB的系列化配置設(shè)計：制定了IBCU單控制器的主從MCU交叉互檢架構(gòu)的全冗余雙控EPB方案，可以實現(xiàn)高中低三級配置；在主控MCU失效時，輔助MCU基于電子駐車能提供輔助行車制動；對于IBCU+RBU雙控制器的駐車冗余方案，可實現(xiàn)兩個模塊分別控制，滿足取消P檔所的駐車制動相關(guān)的法規(guī)要求。
5、核心控制算法策略：針對執(zhí)行器機構(gòu)及建壓原理的變化，全新設(shè)計輪端壓力控制模塊，基于無刷電機工作噪音抑制和低壓力區(qū)間高精度控制需求，增加前饋控制功能，保障各基本功能及擴展功能需求，預(yù)留智駕系統(tǒng)接口等；針對電動車TCS功能，中汽創(chuàng)智也有新的變化，傳統(tǒng)的是靠制動控制器來控制動力和液壓力的，電動汽車興起之后直接可以將電機扭矩控制(DMC)集成與電機控制器之中，從而提升對動力控制的響應(yīng)。
此外，中汽創(chuàng)智在軟件開發(fā)方面搭建了全棧開發(fā)測試流程，針對不同的測試項目都有不同的工具鏈來應(yīng)對，現(xiàn)在公司也在推ASPICE CL3的流程標(biāo)準(zhǔn)，同時融入了ISO26262功能安全的理念，形成了自主特色的軟件開發(fā)流程，從而提升軟件的魯棒性。
目前中汽創(chuàng)智具備關(guān)鍵零部件/組件/總成/系統(tǒng)測試能力，覆蓋產(chǎn)品研發(fā)全過程需求，尤其重視對關(guān)鍵部件電機、電磁閥等的性能驗證。對于實車匹配開發(fā)，較其他Tier1，中汽創(chuàng)智能夠較早介入OEM概念開發(fā)及A樣件整車驗證，對產(chǎn)品進行多輪充分驗證，以提高產(chǎn)品可靠性。
張杰表示，基于公司Tier0.5供應(yīng)商定位，希望與國內(nèi)各級供應(yīng)商、主機廠等開展多方位靈活開放、共贏的合作，一同努力進步。
(原標(biāo)題：中汽創(chuàng)智：國產(chǎn)智能底盤系統(tǒng)的研發(fā)與創(chuàng)新實踐)
浙公網(wǎng)安備 33010602000006號
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