基于自动驾驶的线控底盘技术现状和发展趋势

谈思汽车 2023-02-06 11:28

【有奖直播】深入学习Microchip时钟和全新单片机方案 【有奖直播】提升毫米波信号测试精度

点击上方蓝字谈思汽车

获取更多汽车网络安全资讯

线控底盘技术现状总结

◼ 线控转向

目前线控转向系统技术主要在研发阶段，从整车厂角度，已搭载该技术的量产车型仅英菲尼迪Q50一款车，泛亚和同济大学联合进行预研发，并没有与零部件厂商合作。从供应商角度，目前博世、采埃孚等厂商正积极研发做样件，但还未在整车上搭载，博世线控转向系统采用的是双冗余全备份方案。

◼ 线控制动

目前市场上线控制动技术主流的路线是电子液压制动（EHB）系统，且已经有多款量产产品，如博世的 iBooster 、大陆的MK C1等。电子机械制动（EMB）系统由于技术不够成熟，目前仍处于研发阶段。

◼ 线控驱动

针对传统内燃机汽车，线控驱动技术（线控油门）目前在乘用车和商用车上普遍应用，市场占有率达99%以上；针对新能源汽车，线控驱动技术已经全面应用，现在正处于集中电机驱动阶段，随着电气化水平的提高，未来将向以轮边电机和轮毂电机为代表的分布式驱动发展。

◼ 线控悬架

线控悬架虽能自动调节线控弹簧的刚度、车身高度以及减震器阻尼，但由于重量、成本和可靠性的原因，目前属于非刚需配置，主要在C级和D级车中配备。因此对于整车厂而言，线控减震器的装配优先级最高，其次是线控弹簧，最后是线控防倾杆。从发展潜力上讲，线控空气弹簧、CDC/MRC型线控减震器的未来发展前景相对较好。

线控底盘技术难点总结

◼ 线控转向

➢ 线控转向技术的应用核心难点是系统的安全性和可靠性。由于线控转向系统方向盘和转向轮之间没有直接的机械连接，当线控转向系统出现故障时，车辆将无法保证转向功能，会处于失控状态。虽然目前采用冗余措施，但也仅能一定程度上提高可靠性，目前的控制器在故障诊断和处理能力上还需要进一步提升。另外，路感模拟技术也是线控转向系统的技术难点之一。

◼ 线控制动

➢ 电子液压制动（EHB）系统相较于电子机械制动（EMB）系统要成熟的多，目前在应用上几乎没有太大的难点。EMB系统应用落地的主要难点有：

（1）没有备份系统，对安全性要求极高；

（2）刹车力不足问题，需要提供足够多的能量；

（3）工作环境恶劣，如高温、震动等。

◼ 线控驱动

➢ 针对传统内燃机汽车，线控驱动技术目前没有应用难点，随着自动驾驶等级的提高，优化冗余备份及提高功能安全等级即可；针对新能源汽车，线控驱动技术难点：在电机方面，包括永磁同步电机效率的提升，轮边、轮毂电机技术的突破，比如冷却技术、集成技术等；在电控方面，IGBT散热技术、封装技术、布局优化等需要解决，随着自动驾驶等级的提升，电机控制器功能安全的等级也需要随之升级。

◼ 线控悬架

➢ 线控悬架并非新潮事物，除了购置成本较高外，硬件层面并未特别的技术难点。由于线控悬架系统需要连续调控四个独立悬架系统的刚度和阻尼，属于闭环自适应控制系统，因此软件层面的复杂控制算法调校是其主要应用难点。线控悬架通常采用PID控制机理实现自反馈，以车身垂直加速度为控制器的输入量，调节车身加速度使其达到理想要求，具体参数通常需要经过仿真测试以及实车调校后才能最终确定下来。

线控底盘系统电气架构现状

线控底盘系统电气架构趋势（3~5年）

线控底盘系统电气架构趋势（5年后）

L3/L4/L5级别下线控技术路线总结

6.1 各子系统总结

线控转向

◼针对L3/L4级别自动驾驶，EPS和线控转向技术路线为:

（1）软硬件冗余备份路线：电机冗余采用六相电机（双三相电机），ECU冗余是进行双备份设计，即芯片、电路板等均采用两套零件，ECU控制采用PID算法；

（2）总线技术方案：ECU与执行机构沟通交流使用CAN FD总线。

◼针对L5级别自动驾驶，线控转向技术路线为:

（1）软硬件冗余备份路线：硬件上转向电机、路感电机和方向盘等取消，以轮毂电机实现其功能。对ECU进行冗余备份，即芯片、电路板等均采用两套零件；ECU控制算法除了PID 算法外还可能会使用模糊算法、神经网络等；

（2）总线技术方案：车载以太网将成为解决方案之一。

线控制动

◼针对L3/L4级别自动驾驶，线控制动技术路线为：采用EHB技术路线；

（1）软硬件冗余备份路线：采用主制动系统+辅制动系统硬件架构、主制动系统ECU采用双芯片设计、电源系统采用双电源设计；

（2）总线技术方案：L3 级别下可使用CAN FD总线；L4级别下可使用CAN FD或车载以太网；

◼针对L5级别自动驾驶，线控制动技术路线为：采用轮毂电机方案；

（1）软硬件冗余备份路线：ECU选用高性能多核芯片，双备份；电源系统采用双48V电源设计；

（2）总线技术方案：选用车载以太网。

线控驱动

◼针对L3/L4级别自动驾驶，线控驱动技术路线为：针对内燃机汽车：使用电子节气门体，通过ECU来控制进气量；针对新能源汽车：使用永磁同步电机的集中驱动方案；

（1）软硬件冗余备份路线：针对内燃机汽车：进行线控燃油系统传感器备份；针对新能源汽车：进行电机控制器软硬件冗余备份，以及传感器的冗余备份；

（2）总线技术：线控驱动大脑或底盘域控制器与整车VCU沟通交流使用CAN FD。

◼针对L5级别自动驾驶，线控驱动技术路线：针对内燃机汽车：使用电子节气门体，通过ECU来控制进气量；针对新能源汽车：使用轮边电机或轮毂电机的分布式驱动方案；

（1）软硬件冗余备份路线：轮毂电机或轮边电机互为冗余备份，电机控制器软硬件冗余备份；

（2）总线技术方案：线控驱动大脑或底盘域控制器与整车VCU沟通交流使用车载以太网。

线控悬架

◼线控悬架系统从影响车辆自动驾驶行为角度上考量，并非刚需配置。线控悬架系统的发展路径更多的以技术成熟度和经济性角度自我发展为主。

6.2 底盘集成方案总结

线控底盘集成系统，针对L3/L4级别自动驾驶，线控底盘集成方案：中央传动驱动+EHB+EPS+空气弹簧 +CDC型减震器/MRC型减震器悬架；总线技术为：底盘域控制器与VCU沟通使用CAN FD或者车载以太网。

针对L5级别自动驾驶，线控底盘集成方案：轮毂电机分布式驱动+空气弹簧+CDC型减震器/MRC型减震器悬架；总线技术为：

1. 底盘域控制器与VCU沟通使用车载以太网，与底盘各零部件控制器使用车载以太网或 CAN FD连接；

2. 使用汽车云端计算技术，整车控制器与云端通过网络连接，整车控制器与线控底盘各零部件控制器通过车载以太网连接。

技术总结

7.1 与上一代变化点

现状

• 转向系统：与液压动力转向相比零件更少，只在转向时电动机提供助力，减少能耗；

• 制动系统：用一个综合制动模块(电机、泵、高压蓄能器等)来取代传统制动系统中的压力调节系统，并可分别对四个轮胎的制动力矩进行单独调节；

• 驱动系统：对于传统汽车，取消了拉杆/拉索等机械部件，通过电子信号控制进气量；对于新能源汽车，电机控制器接收整车VCU发来的扭矩信号，并输出给驱动桥上的电机进行车轮驱动（中央传动驱动）；

• 悬架系统：换装CDC性减震器，自适应调节悬架阻尼，降低垂直方向加速度，大幅提高驾乘舒适性。

2021-2030年

• 转向系统：在上一状态的基础上做传感器、电机、电源、控制器等的冗余；

• 制动系统：由分立式结构升级为整体式结构，并增加一套备用系统；

• 驱动系统：对于传统汽车，增加电子节气门系统部分传感器的冗余备份；对于新能源汽车，增加了电机控制器的冗余备份，电机无冗余备份方案；

• 悬架系统：将传统螺旋弹簧改为空气弹簧。

2030年以后

• 转向系统：硬件上取消方向盘、电机等，通过轮毂电机实现转向功能；

• 制动系统：无液压结构，直接通过轮毂电机实现制动；

• 驱动系统：由驱动桥上的电机集中控制变为分散到各个车轮上电机分布控制；

• 悬架系统：CDC型减震器换装MRC型减震器。

7.2 变化原因

现状

• 转向系统：液压助力结构布置较复杂，且组成部件较多，维修维护较EPS麻烦且复杂；

• 制动系统：传统制动系统加入ABS、TCS、ESP等电子控制系统后结构和管路布置复杂，液压或空气回路泄露的隐患加大，装配和维修难度较大；

• 驱动系统：对于传统汽车，传统机械式节气门控制精度差，不利于发动机节油和排放性能的提高；对于新能源汽车，由于采用电机驱动，电机无法通过机械系统控制，所以必须使用线控驱动系统；

• 悬架系统：CDC型线控减震器根据行车姿态自适应调节悬架阻尼，且成本相对空气弹簧低廉。

2021-2030年

• 转向系统：对EPS做好冗余备份也可以实现L3~L4级的自动驾驶，SBW是非必须的，SBW的可靠性是核心瓶颈；

• 制动系统：提高集成度，降低成本，增加系统安全可靠性；

• 驱动系统：随着自动驾驶等级提高，为了确保系统安全可靠性，需提供电机控制器的冗余备份，但由于电机的体积、重量、成本等因素以及各电机可以互为冗余备份，故无电机冗余方案；

• 悬架系统：灵活调节车身高度和悬架刚度，提升车辆通过性或操控性。

来源：cdmotor

谈思汽车社群目前已覆盖

自动驾驶、信息安全、网络安全、车联网……

登录阅读全文



免责声明：该内容由专栏作者授权发布或作者转载，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点，本站亦不保证或承诺内容真实性等。若内容或图片侵犯您的权益，请及时联系本站删除。侵权投诉联系： nick.zong@aspencore.com！

谈思汽车智能汽车安全新媒体

进入专栏

谈思汽车智能汽车安全新媒体

文章：1898篇粉丝：21人

 私信