自動(dòng)駕駛技術(shù)應(yīng)用向前推進(jìn) 自主線控底盤技術(shù)取得突破

自動(dòng)駕駛無(wú)疑是汽車智能化發(fā)展的一大亮點(diǎn)，而在感知、決策、控制這三大核心支撐環(huán)節(jié)上，線控底盤的重要性有被忽視的傾向。

不久前，長(zhǎng)城汽車發(fā)布了自主開發(fā)的全新智慧線控底盤。“全新的智慧線控底盤，是底盤架構(gòu)的一次全面革新，是實(shí)現(xiàn)高級(jí)別自動(dòng)駕駛的載體，是自動(dòng)駕駛的技術(shù)基石。”長(zhǎng)城汽車技術(shù)副總裁宋東先表示，長(zhǎng)城汽車智慧線控底盤是國(guó)內(nèi)首個(gè)支持L4+級(jí)自動(dòng)駕駛的線控轉(zhuǎn)向技術(shù)，將于2023年投入商用。

其實(shí)，不僅長(zhǎng)城汽車，拿森、海之博等國(guó)內(nèi)汽車零部件企業(yè)也紛紛發(fā)布了自主研發(fā)的線控底盤及其組件。

在線控底盤領(lǐng)域，一個(gè)新的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)“風(fēng)口”正在形成。

高級(jí)別自動(dòng)駕駛的“支柱”

汽車的智能化，不僅僅是大屏娛樂、語(yǔ)音控制，更多體現(xiàn)為通過(guò)電腦計(jì)算控制，替代以往駕駛員手動(dòng)控制的系統(tǒng)。

“傳統(tǒng)底盤離不開人的操控，它就像提線木偶一樣，拽一下抬腿，抻一下動(dòng)胳膊。而線控底盤則是依靠中央處理器，利用傳感器結(jié)合路面情況做出協(xié)調(diào)。”宋東先稱。

據(jù)介紹，長(zhǎng)城汽車的線控底盤主要有兩大自主創(chuàng)新的技術(shù)特色。一是電子機(jī)械線控制動(dòng)系統(tǒng)，與之前采用液壓系統(tǒng)的線控制動(dòng)系統(tǒng)(EHB)相比，使用了電機(jī)直接夾緊摩擦片的制動(dòng)器(EMB)，同時(shí)還替代了線控制動(dòng)系統(tǒng)中的車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ESP)、機(jī)電伺服助力系統(tǒng)、液壓管路和電子剎車系統(tǒng)(EPB)四大部件，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械部件“四合一”。據(jù)悉，采用四輪EMB技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)減重10%，控制精度更高，響應(yīng)速度更快，制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間由430毫秒減至80毫秒。二是電子機(jī)械線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，徹底擯棄了轉(zhuǎn)向器與轉(zhuǎn)向管柱之間的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸，改為由汽車總線系統(tǒng)升級(jí)版(CANFD)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)信號(hào)傳遞，支持方向盤收折，完全隔絕路面振動(dòng)，噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度(NVH)更好，同時(shí)采用手感模擬器來(lái)模擬路感，保留了駕駛體驗(yàn)感。

線控底盤技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)日趨明顯，越來(lái)越受到車企及零部件供應(yīng)商的重視。“長(zhǎng)城汽車等企業(yè)自主研發(fā)線控底盤技術(shù)，動(dòng)力當(dāng)然是來(lái)自技術(shù)進(jìn)步需求的倒逼。”江蘇大學(xué)汽車工程研究中心研究員孫若愚在接受《中國(guó)汽車報(bào)》記者采訪時(shí)表示，線控底盤對(duì)于自動(dòng)駕駛的安全性具有重要意義，也是高級(jí)別自動(dòng)駕駛不可或缺的重要組成部分。

孫若愚表示，自動(dòng)駕駛汽車之所以選擇線控底盤，一是因?yàn)榫€控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以支持多種精確轉(zhuǎn)向模式，消除了機(jī)械轉(zhuǎn)向的個(gè)性化差異;二是線控制動(dòng)系統(tǒng)可以單獨(dú)工作，無(wú)需制動(dòng)踏板，用電量少，靠蓄電池供電即可，不會(huì)因電動(dòng)汽車缺電受到影響，可實(shí)現(xiàn)始終如一的穩(wěn)定控制;三是配合相應(yīng)的機(jī)械裝置，能夠控制更大尺寸的底盤，解決了小尺寸底盤應(yīng)用場(chǎng)景有限等問(wèn)題。“目前，已有很多電動(dòng)汽車的底盤具備了部分線控能力，而線控轉(zhuǎn)向和制動(dòng)是面向自動(dòng)駕駛執(zhí)行端方向最核心的產(chǎn)品，其中又以制動(dòng)技術(shù)難度最高。”他說(shuō)，國(guó)內(nèi)智能汽車大量上市，迫切需要更多自主整車及零部件企業(yè)研制適合中國(guó)國(guó)情的線控底盤產(chǎn)品。

自主整零企業(yè)開始走向臺(tái)前

記者了解到，國(guó)內(nèi)企業(yè)自主研制的線控底盤相關(guān)產(chǎn)品已逐漸走向成熟。“截至目前，拿森完成了所有底盤需要的縱向控制和橫向控制系統(tǒng)的研制。”拿森汽車電子有限公司總經(jīng)理陶喆透露，圍繞未來(lái)智能汽車及自動(dòng)駕駛的需求，他們研制了完整線控底盤所需要的解決方案，其中包括已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的國(guó)內(nèi)第一個(gè)線控制動(dòng)產(chǎn)品NBooster、車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)(ESC)，由此構(gòu)成了未來(lái)L3、L4、L5級(jí)自動(dòng)駕駛所需要的冗余制動(dòng)的解決方案。

線控底盤技術(shù)的進(jìn)步不僅在行業(yè)引發(fā)關(guān)注，也讓資本嗅到了商機(jī)。日前，海之博電子科技有限公司在蘇州的線控底盤制造基地正式啟用，耀途投資、相城國(guó)有資本等參與投資。據(jù)介紹，該公司專注于線控底盤及相關(guān)的線控制動(dòng)系統(tǒng)、電子真空泵、智能助力器和線控傳感器等零部件的研發(fā)與生產(chǎn)。今年7月，海之博完成數(shù)千萬(wàn)元A+輪融資，由順為資本獨(dú)家投資。“這些投資將用于夯實(shí)公司技術(shù)核心，儲(chǔ)備汽車自動(dòng)駕駛新一代線控底盤等產(chǎn)品，構(gòu)建新一代汽車供應(yīng)鏈，為乘用車自動(dòng)駕駛和新興的無(wú)人駕駛場(chǎng)景賦能。”海之博創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官?gòu)埲巯蛴浾弑硎荆壳埃€控底盤相關(guān)技術(shù)是國(guó)內(nèi)智能汽車發(fā)展的一大瓶頸，雖然有為數(shù)不多的企業(yè)進(jìn)行研發(fā)，但并沒有從整體上改變現(xiàn)狀，而技術(shù)迭代是國(guó)內(nèi)零部件行業(yè)把握智能汽車技術(shù)進(jìn)化的一大寶貴機(jī)遇。

另一家國(guó)內(nèi)線控底盤零部件企業(yè)易咖智車，近日也完成了數(shù)千萬(wàn)元的Pre-A輪融資，由天奇創(chuàng)投獨(dú)家投資。據(jù)悉，此輪融資將主要用于線控底盤技術(shù)團(tuán)隊(duì)擴(kuò)建、核心零部件開發(fā)、自研標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)線建設(shè)等。易咖智車首席執(zhí)行官舒亮介紹稱，其線控底盤技術(shù)得到了京東、阿里巴巴等行業(yè)頭部客戶的高度認(rèn)可，有了較好的現(xiàn)金流支撐。在實(shí)際落地應(yīng)用中，易咖智車積累了大量線控底盤技術(shù)開發(fā)、工程、服務(wù)數(shù)據(jù)及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，形成了在實(shí)際運(yùn)營(yíng)反饋中快速迭代的良性循環(huán)。

“從新產(chǎn)品研發(fā)推出到企業(yè)吸引資本青睞，都表明線控底盤技術(shù)是圍繞自動(dòng)駕駛最有潛力的技術(shù)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。”華東新材料技術(shù)研究院研究員林澍文告訴記者，線控底盤融合了當(dāng)代電子、材料、通信、傳動(dòng)等多學(xué)科技術(shù)，是服務(wù)于自動(dòng)駕駛尤其是高級(jí)別自動(dòng)駕駛的核心技術(shù)支柱。

需以實(shí)際驗(yàn)證贏得市場(chǎng)信任

“很多人在問(wèn)，國(guó)內(nèi)線控底盤產(chǎn)品與國(guó)外競(jìng)品相比有什么區(qū)別。我認(rèn)為，有很多不同。”陶喆以拿森的線控底盤為例解釋說(shuō)，其中之一是我們的線控底盤在能量回收上優(yōu)于國(guó)外產(chǎn)品，有較高的附加值，可以在市場(chǎng)上進(jìn)行差異化競(jìng)爭(zhēng)。

“客觀而言，在線控底盤領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)零部件企業(yè)的產(chǎn)品與國(guó)際零部件巨頭相比，盡管在局部指標(biāo)上可能有優(yōu)勢(shì)，但整體上還有較大差距。”西安工業(yè)大學(xué)微電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室工程師魏冬在接受記者采訪時(shí)表示，早在20世紀(jì)90年代，博世、采埃孚、大陸等國(guó)際零部件巨頭就開始研發(fā)線控底盤系統(tǒng)，掌握了全球領(lǐng)先的核心技術(shù)。

魏冬認(rèn)為，線控底盤領(lǐng)域盡管已有拿森、海之博、格陸博等自主零部件企業(yè)突圍，但總體來(lái)說(shuō)市場(chǎng)還處于培育期，機(jī)遇與挑戰(zhàn)共存。一方面，國(guó)內(nèi)核心零部件長(zhǎng)期以來(lái)依賴進(jìn)口。線控底盤作為自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵，涉及安全問(wèn)題，對(duì)技術(shù)性能、可靠性等方面的要求非常高，國(guó)內(nèi)零部件企業(yè)即使目前拿出產(chǎn)品，還需實(shí)際驗(yàn)證，才能取得車企的信任。另一方面，自動(dòng)駕駛的蓬勃發(fā)展，又為國(guó)內(nèi)線控底盤企業(yè)提供了良好的市場(chǎng)機(jī)遇。

“客觀上講，相比國(guó)外零部件巨頭，國(guó)內(nèi)供應(yīng)商在成本、響應(yīng)速度、定制化服務(wù)、軟件開放等方面具有一定優(yōu)勢(shì)，但安全冗余仍是目前面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。”中南大學(xué)交通運(yùn)輸研究中心研究員時(shí)蔚然表示，作為自動(dòng)駕駛的執(zhí)行層，線控底盤是自動(dòng)駕駛中最高安全等級(jí)的產(chǎn)品。而適用于乘用車的線控底盤的安全驗(yàn)證周期大約3～4年，線控底盤及冗余技術(shù)也是當(dāng)前技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。

林澍文表示，目前線控底盤的國(guó)產(chǎn)化率較低，部分核心零部件國(guó)產(chǎn)化率低于1%，自主產(chǎn)業(yè)鏈也不完備，需要引起行業(yè)的高度重視。而國(guó)內(nèi)企業(yè)努力的目標(biāo)，就是要致力于成為自主可控的線控底盤技術(shù)掌控者。

事實(shí)上，線控底盤自主技術(shù)正在不斷進(jìn)步，一些技術(shù)指標(biāo)持續(xù)優(yōu)化。長(zhǎng)城汽車線控底盤已實(shí)現(xiàn)較高的冗余。宋東先還表示，長(zhǎng)城汽車的線控底盤讓自動(dòng)駕駛車輛操控性能得到全面提升，制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間更快;制動(dòng)的動(dòng)能回收率提升，使續(xù)駛里程提升超20%;系統(tǒng)間協(xié)同渾然一體，提升了整體性能。在硬件架構(gòu)與應(yīng)用層軟件、基層軟件配合上，也均是長(zhǎng)城汽車完全自主開發(fā)，可自主完成持續(xù)迭代，讓車輛性能和功能持續(xù)升級(jí)。同時(shí)，為了滿足軟件升級(jí)的需求，長(zhǎng)城智慧線控底盤預(yù)留出了足夠的硬件能力。

自主線控底盤技術(shù)取得突破

基于全新電子電氣架構(gòu)，長(zhǎng)城汽車線控底盤整合了線控轉(zhuǎn)向、線控制動(dòng)、線控?fù)Q擋、線控油門、線控懸掛5個(gè)核心底盤系統(tǒng)，涵蓋車輛前后左右上下6個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)控制，囊括所有底盤駕駛動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了1個(gè)大腦協(xié)調(diào)5大系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)6個(gè)自由度控制的功能。宋東先表示，其中從電子機(jī)械線控制動(dòng)、轉(zhuǎn)向器、電機(jī)、模擬器、控制器等核心硬件到包括整個(gè)軟件系統(tǒng)，全部由長(zhǎng)城汽車自主完成設(shè)計(jì)，擁有全部自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。目前，圍繞線控底盤核心技術(shù)，長(zhǎng)城汽車已申請(qǐng)專利100余項(xiàng)。

“應(yīng)對(duì)技術(shù)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的挑戰(zhàn)，拿森的線控底盤有幾個(gè)突出的特點(diǎn)。”據(jù)陶喆介紹，一是支持L3/L4級(jí)自動(dòng)駕駛解決方案，其中搭載了拿森解耦式的線控系統(tǒng)，再加上自主研制的車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)，形成兩個(gè)控制端及兩個(gè)執(zhí)行端的完整冗余備份制動(dòng)系統(tǒng)，其中包括控制器、馬達(dá)、傳感器、減速結(jié)構(gòu)相結(jié)合的一個(gè)復(fù)雜解耦式的系統(tǒng)。這套系統(tǒng)最大可以建立起7N·m的推動(dòng)力，可以做到在200毫秒內(nèi)響應(yīng)，并在很多車型上達(dá)到了150～170毫秒讓車輛制動(dòng)達(dá)到抱死的狀態(tài)，提高了安全系數(shù);二是可以實(shí)現(xiàn)踏板力在500N失效的時(shí)候，車輛仍然具有超過(guò)0.5g的減速度，即使這套系統(tǒng)失效，駕駛員仍能實(shí)現(xiàn)0.5g的減速度，車輛相對(duì)來(lái)說(shuō)是安全的，不會(huì)剎不住車;三是以嚴(yán)格的德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)標(biāo)，這套系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)220萬(wàn)次耐久循環(huán)，而國(guó)內(nèi)其他產(chǎn)品一般是30萬(wàn)次耐久循環(huán)。

“以制動(dòng)為例，對(duì)于L3級(jí)自動(dòng)駕駛，在90%的駕駛場(chǎng)景中，當(dāng)出現(xiàn)單點(diǎn)失效時(shí)要求駕駛員10秒之內(nèi)就能接管，即便出現(xiàn)極端情況，接管時(shí)間也應(yīng)該小于2分鐘。在這種情況下，就需要第二套系統(tǒng)在最短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行冗余制動(dòng)。至于L4級(jí)自動(dòng)駕駛，由于備份接管時(shí)間更長(zhǎng)，規(guī)定是正常情況下需要2分鐘內(nèi)接管，對(duì)線控底盤的冗余要求就更高了。”陶喆說(shuō)，目前拿森線控底盤系統(tǒng)具備電源、通訊、控制器、執(zhí)行器、輪速和駐車冗余6大制動(dòng)冗余特征，可充分滿足不同場(chǎng)景中的L2～L5級(jí)自動(dòng)駕駛應(yīng)用，無(wú)論線控系統(tǒng)失效，還是輪速傳感器失效，亦或車身穩(wěn)定系統(tǒng)失效，都有備份方案保證車輛正常制動(dòng)。“拿森在即將量產(chǎn)面向未來(lái)自動(dòng)駕駛需要的電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的同時(shí)，正在研制底盤的域控制器NXU，希望借此把車輛的縱向控制、橫向控制、垂直控制以及六個(gè)自由度的協(xié)同全部融合到一起。”他表示。

“業(yè)內(nèi)流傳一句話——無(wú)線控，不自動(dòng)駕駛，意思是線控底盤是自動(dòng)駕駛的必備系統(tǒng)之一，在L4～L5高級(jí)別自動(dòng)駕駛車輛上，由于不再需要人工駕駛，操縱指令需要通過(guò)電信號(hào)傳遞，因此線控底盤是必要條件。”舒亮告訴記者，易咖智車主攻的L4級(jí)自動(dòng)駕駛物流車線控底盤產(chǎn)品，已向京東物流、阿里巴巴、白犀牛、馭勢(shì)科技、一清創(chuàng)新、愛上集團(tuán)等企業(yè)供貨。

舒亮認(rèn)為，當(dāng)前，自動(dòng)駕駛技術(shù)快速迭代，客戶需求頻繁變化，對(duì)線控底盤供應(yīng)商提出了新的挑戰(zhàn)。而易咖智車的線控底盤可以達(dá)成車輛狀態(tài)管理、車輛運(yùn)動(dòng)控制、車輛能源管理、底盤控制策略，以及安全冗余設(shè)計(jì)和全新電子電氣架構(gòu)開發(fā)等，并形成了兩大開發(fā)平臺(tái)，已應(yīng)用的200余輛車一直處在較為穩(wěn)定的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，證明了產(chǎn)品的高可靠性。目前，易咖智車正在籌建年產(chǎn)5000輛車用線控底盤的生產(chǎn)線，將于年內(nèi)建成投產(chǎn)。“線控底盤的技術(shù)不是最復(fù)雜的，但指標(biāo)要求卻是最嚴(yán)格的。不同于傳統(tǒng)車輛類產(chǎn)品，L4級(jí)自動(dòng)駕駛汽車及線控底盤的批量生產(chǎn)、自動(dòng)檢測(cè)、流程化標(biāo)定等環(huán)節(jié)，沒有成熟方案可以借鑒，也沒有標(biāo)準(zhǔn)可循。”他介紹道。

追求良好的性價(jià)比競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)

再好的產(chǎn)品也需要通過(guò)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行檢驗(yàn)，國(guó)產(chǎn)線控底盤的發(fā)展，正處于由產(chǎn)品到驗(yàn)證、再到形成市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵時(shí)期。

“如何開拓市場(chǎng)，是線控底盤企業(yè)需要認(rèn)真思考的問(wèn)題。”時(shí)蔚然表示，一是要認(rèn)真打造好高質(zhì)量的線控底盤產(chǎn)品，增強(qiáng)可靠性，減少故障率;二是要根據(jù)客戶要求，有計(jì)劃地開發(fā)有針對(duì)性的產(chǎn)品，如針對(duì)乘用車、物流車、商用車等;三是要對(duì)線控底盤的產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行有效掌控，才能逐漸形成自主產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。“目前，很多車型沒有涉及高級(jí)別自動(dòng)駕駛，推廣線控底盤肯定超前，但越來(lái)越多的智能汽車都配備了L2級(jí)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，這就是機(jī)遇。未來(lái)幾年將是智能汽車產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)期，線控底盤的需求將與日俱增，迎來(lái)更大機(jī)遇，所以，一定要打造優(yōu)質(zhì)、可靠的產(chǎn)品才是贏得未來(lái)最重要的因素。”他認(rèn)為，未來(lái)幾年，隨著量產(chǎn)及規(guī)模化應(yīng)用，國(guó)產(chǎn)線控底盤的價(jià)格也會(huì)有所下調(diào)，形成良好的性價(jià)比競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，有望打破國(guó)外產(chǎn)品壟斷，實(shí)現(xiàn)同臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)。

舒亮提出，在線控底盤產(chǎn)品推廣應(yīng)用環(huán)節(jié)，既要考慮針對(duì)性，也要考慮車企的意愿。應(yīng)該說(shuō)，乘用車、商用車才是車企的主戰(zhàn)場(chǎng)，無(wú)人物流車只是物流企業(yè)在使用，這些都需要零部件企業(yè)做到心中有數(shù)。乘用車以“人”為中心進(jìn)行設(shè)計(jì)，重點(diǎn)考慮人的安全、舒適和便捷性，而物流車以“貨物”為中心，重點(diǎn)考慮的是如何把貨物高效送達(dá)目的地。在安全性要求上，人員的安全級(jí)別比貨物更高。

事實(shí)上，隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，國(guó)產(chǎn)線控底盤也開始獲得更多“上車”機(jī)會(huì)。“要樹立國(guó)產(chǎn)線控底盤的良好信譽(yù)和品牌影響力，的確需要在核心技術(shù)突破、軟件硬件優(yōu)化上下功夫，力爭(zhēng)以過(guò)硬的產(chǎn)品、良好的指標(biāo)全面與國(guó)外產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)‘對(duì)標(biāo)’，在市場(chǎng)上并駕齊驅(qū)共同競(jìng)爭(zhēng)。”林澍文提出，市場(chǎng)接受度越高，越要重視技術(shù)優(yōu)化和產(chǎn)品質(zhì)量及可靠性，絕不能出現(xiàn)只求數(shù)量不求質(zhì)量的問(wèn)題，高質(zhì)量發(fā)展才是產(chǎn)品勝出的關(guān)鍵。

“前幾年，自動(dòng)駕駛領(lǐng)域大量的企業(yè)都將精力、物力及財(cái)力聚焦在感知和算法環(huán)節(jié)，而忽略了線控底盤。隨著自動(dòng)駕駛發(fā)展到一定程度，如果這個(gè)賽道上沒有自主線控底盤企業(yè)的存在，整個(gè)自動(dòng)駕駛生態(tài)其實(shí)很難形成閉環(huán)。”陶喆認(rèn)為。

“國(guó)內(nèi)線控底盤技術(shù)迭代本身需要時(shí)間，企業(yè)也需要通過(guò)終端用戶體驗(yàn)的反饋來(lái)迭代技術(shù)，這個(gè)磨合完善的過(guò)程大約在2025年前后可以完成。”孫若愚認(rèn)為，國(guó)內(nèi)相關(guān)整零企業(yè)應(yīng)該形成合力，共同努力，加速構(gòu)建線控底盤產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)。(記者:趙建國(guó))