文|黃華丹
軟件定義汽車已經(jīng)成為行業(yè)共識(shí)，采埃孚則認(rèn)為，軟件定義汽車的本質(zhì)是軟件定義底盤。
相比于傳統(tǒng)的底盤系統(tǒng)，智能底盤的兩大特質(zhì)是線控技術(shù)以及軟硬件解耦，應(yīng)用層軟件上移。而在汽車行業(yè)邁向自動(dòng)駕駛的過(guò)程中，底盤執(zhí)行器的冗余是必不可少的一環(huán)，也是冗余技術(shù)的成熟使得線控成為了可能。
線控底盤，也被稱為自動(dòng)駕駛的基礎(chǔ)，正成為多家傳統(tǒng)Tier 1發(fā)力的方向。
11月13日，采埃孚在“下一代出行日”上展示了其全面的線控和懸架系統(tǒng)產(chǎn)品，同時(shí)首發(fā)全新線控制動(dòng)系統(tǒng)，無(wú)需制動(dòng)液，可干濕混合使用。11月1日，舍弗勒也在其太倉(cāng)新能源二期工廠啟用儀式上表示其正在開發(fā)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的核心部件，將在2025年前后投入批量生產(chǎn)。
01.線控底盤可實(shí)現(xiàn)人機(jī)解耦
傳統(tǒng)汽車的底盤主要由傳動(dòng)系、行駛系、轉(zhuǎn)向系和制動(dòng)系四部分組成。而線控底盤，則是對(duì)汽車底盤信號(hào)的傳導(dǎo)機(jī)制進(jìn)行線控改造，以電信號(hào)傳導(dǎo)替代機(jī)械信號(hào)傳導(dǎo)，其核心特點(diǎn) 是可實(shí)現(xiàn)“人機(jī)解耦”，即將執(zhí)行器與駕駛員所控制的方向盤和剎車踏板做到解耦。
此外，由于線控結(jié)構(gòu)下操作單元和執(zhí)行單元之間不存在機(jī)械能量的傳遞，其響應(yīng)時(shí)間也將大大縮短，精度大幅提升。同時(shí)，執(zhí)行單元使用外來(lái)能源執(zhí)行操作命令，其執(zhí)行過(guò)程和結(jié)果受電子控制器的監(jiān)測(cè)和控制，也有利于在遇到緊急工況時(shí)保證駕駛員和乘客的安全，因此線控底盤亦具有高安全性的特點(diǎn)。
線控底盤分為線控?fù)Q擋、線控油門、線控懸架、線控轉(zhuǎn)向、線控制動(dòng)五大功能。
其中，線控油門及線控?fù)Q擋由于技術(shù)難度較低，目前已實(shí)現(xiàn)較高的滲透率。相較而言，線控懸架、轉(zhuǎn)向及制動(dòng)系統(tǒng)，受制于高昂技術(shù)壁壘及上車成本，目前整體仍處于量產(chǎn)的初期階段。據(jù)測(cè)算，當(dāng)前線控制動(dòng)滲透率僅為 3%左右，線控懸架滲透率不足 3%，線控轉(zhuǎn)向則幾乎尚未實(shí)現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)。
02.線控轉(zhuǎn)向是先進(jìn)且高安全的產(chǎn)品，幾乎還沒(méi)有量產(chǎn)
舍弗勒中國(guó)汽車科技事業(yè)部總裁陳相濱博士表示，線控轉(zhuǎn)向是一個(gè)很明顯的趨勢(shì)，通過(guò)線控轉(zhuǎn)向可實(shí)現(xiàn)解耦，取消方向盤。在高級(jí)別的自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，線控轉(zhuǎn)向是必須的。
舍弗勒中國(guó)首席技術(shù)官劉泳也表示，在乘用車領(lǐng)域，到L3級(jí)別自動(dòng)駕駛功能出現(xiàn)以后，線控技術(shù)就會(huì)成為必須。并且這種線控技術(shù)的功能安全冗余，要達(dá)到最高功能安全等級(jí)Level D，包括網(wǎng)絡(luò)安全等所有一套系統(tǒng)都要加上去，是一個(gè)復(fù)雜，先進(jìn)且高安全性的產(chǎn)品。同時(shí)對(duì)駕駛員和整車的操控性會(huì)更好。因?yàn)樗ㄟ^(guò)信號(hào)來(lái)控制，全電的響應(yīng)速度會(huì)更快。通過(guò)控制邏輯、還有各種算法的調(diào)節(jié)，也會(huì)使控制的精度更高。
而在商用車領(lǐng)域，今年的上海車展上，舍弗勒與重卡自動(dòng)駕駛公司智加科技建立合作伙伴關(guān)系，共同打造卡車行業(yè)的自動(dòng)駕駛解決方案。舍弗勒將主要開發(fā)和制造創(chuàng)新的電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
線控轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)了方向盤與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)之間的物理解耦，可滿足高階自動(dòng)駕駛的同時(shí)兼具舒適性、輕量化等優(yōu)勢(shì)。
不過(guò)，目前市場(chǎng)主流的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以四類EPS電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為主，在新能源領(lǐng)域滲透率已接近100%。
EPS，electricpower steering，即電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，也可稱為半線控轉(zhuǎn)向，仍保留轉(zhuǎn)向軸及齒輪齒條，電機(jī)僅起到助力作用，可滿足L0-L2級(jí)別自動(dòng)駕駛。
線控轉(zhuǎn)向則可通過(guò)各種傳感器獲得方向盤的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)，由ECU將其計(jì)算為具體的轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)，結(jié)合車速及車輛行駛狀態(tài)來(lái)對(duì)轉(zhuǎn)向電機(jī)進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。
目前，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的規(guī)模化量產(chǎn)仍然面臨著以下幾方面技術(shù)難點(diǎn)：包括電子器件的冗余安全問(wèn)題，路感電機(jī)控制算法優(yōu)化，以及與自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性問(wèn)題。
預(yù)計(jì)將在2024年左右開始實(shí)現(xiàn)商業(yè)化落地，早期供應(yīng)商仍以海外Tier 1為主。
根據(jù)各公司官方網(wǎng)站信息披露，舍弗勒、萬(wàn)都、捷太格特、耐世特、現(xiàn)代摩比斯等企業(yè)都在開發(fā)線控轉(zhuǎn)向產(chǎn)品。而國(guó)內(nèi)廠商由于切入較晚差距較大，多數(shù)企業(yè)正處于研發(fā)階段。
采埃孚同樣表示，其線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)預(yù)計(jì)將于2025年量產(chǎn)。
03.線控制動(dòng)是新能源汽車的最優(yōu)解
采埃孚通過(guò)車輛運(yùn)動(dòng)控制軟件cubiX?對(duì)線控轉(zhuǎn)向（包括后輪轉(zhuǎn)向）、帶有集成制動(dòng)控制的線控制動(dòng)、電控主動(dòng)阻尼等技術(shù)整合，構(gòu)建了智能網(wǎng)聯(lián)的底盤系統(tǒng)。不僅能夠提供更好的車輛控制、更短的制動(dòng)距離，同時(shí)讓轉(zhuǎn)向更靈活，高速行駛更穩(wěn)定，續(xù)航里程和效率也更高。
采埃孚線控制動(dòng)
采埃孚的“干式”線控制動(dòng)系統(tǒng)無(wú)需制動(dòng)液，制動(dòng)壓力由小型電機(jī)而非液壓產(chǎn)生，制動(dòng)踏板和制動(dòng)執(zhí)行器之間的信號(hào)也只通過(guò)電訊號(hào)傳輸。
制動(dòng)技術(shù)在保障汽車的流暢操控以及安全上發(fā)揮著決定性的作用，整體來(lái)看，制動(dòng)系統(tǒng)主要由供能裝置、控制裝置、傳動(dòng)裝置和制動(dòng)器四部分組成。壓力制動(dòng)包含氣壓制動(dòng)和液壓制動(dòng)兩種，其中氣壓制動(dòng)反應(yīng)慢、制動(dòng)力大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通常應(yīng)用于重卡、貨車等；液壓制動(dòng)反應(yīng)靈敏、制動(dòng)力小、結(jié)構(gòu)靈活不受管路限制，通常應(yīng)用于乘用車之中。
與傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)相比，新的線控制動(dòng)系統(tǒng)，例如集成制動(dòng)控制系統(tǒng)（IBC），可以實(shí)現(xiàn)更短的制動(dòng)距離、更好的制動(dòng)能量回收、以及更低的維護(hù)費(fèi)用。
數(shù)據(jù)顯示，在100km/h速度下，線控系統(tǒng)的自動(dòng)緊急制動(dòng)功能的制動(dòng)距離相比傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)可縮短高達(dá)9米。此外，線控制動(dòng)系統(tǒng)可以更好的配合制動(dòng)能量回收，增加高達(dá)17%的續(xù)航里程。
而采埃孚的干式線控制動(dòng)系統(tǒng)相較傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)，還可通過(guò)降低剎車片和制動(dòng)盤的接觸實(shí)現(xiàn)幾乎為0的殘余拖滯力矩，從而減少由于磨損而產(chǎn)生的顆粒排放，降低行駛阻力，節(jié)省能源并增加電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程。
而且，取消液壓系統(tǒng)同樣意味著更少的系統(tǒng)組件，可以顯著降低車輛在生產(chǎn)過(guò)程中的組裝和物流成本。在車輛使用期間，由于不再需要更換制動(dòng)液，相應(yīng)的維保工作也相應(yīng)減少，用戶也將從此受益。
此外，雖然線控制動(dòng)系統(tǒng)中，制動(dòng)踏板和制動(dòng)執(zhí)行裝置之間不再有機(jī)械連接，但用戶的制動(dòng)體驗(yàn)仍將與液壓制動(dòng)器相同。系統(tǒng)中備份了所有連接，系統(tǒng)以及能量供應(yīng)，以確保數(shù)據(jù)傳輸和處理的安全性，這與航空領(lǐng)域中常用的線控系統(tǒng)類似。
線控制動(dòng)為新能源汽車的最優(yōu)解，已逐步開始規(guī)?；慨a(chǎn)上車。線控制動(dòng)方案以電子助力器取代真空助力直接建壓，無(wú)需消耗能量建立真空源，可以有效解決新能源汽車真空源缺失的問(wèn)題；而且，由于其利用電信號(hào)控制電機(jī)，一定程度上可以減少能量損失、提升響應(yīng)速度，從而提升能量利用率，進(jìn)一步提高新能源汽車的續(xù)航能力。
公開信息顯示，目前頭部主機(jī)廠已逐步開始在新能源車型上規(guī)?；慨a(chǎn)線控制動(dòng)系統(tǒng)。據(jù)高工智能汽車研究院監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，2021年中國(guó)市場(chǎng)（不含進(jìn)出口）乘用車前裝標(biāo)配線控制動(dòng)系統(tǒng)上險(xiǎn)量為 306.75萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)58.06%，前裝搭載率為15.04%。
此外，線控制動(dòng)可實(shí)現(xiàn)能量回收的特性，也使其成為新能源車的重要配置。
線控制動(dòng)也仍處于行業(yè)發(fā)展初期，海外頭部Tier1憑借在傳統(tǒng)制動(dòng)領(lǐng)域的技術(shù)積淀及先發(fā)優(yōu)勢(shì)占據(jù)著全球絕大數(shù)市場(chǎng)份額。
而線控懸架又稱電控懸架或主動(dòng)懸架，是以空氣懸架為基礎(chǔ)，進(jìn)一步增加傳感器和電控系統(tǒng)的懸架系統(tǒng)，可根據(jù)道路實(shí)際情況主動(dòng)調(diào)節(jié)懸架的高度、剛度和阻尼，以實(shí)現(xiàn)行車和駐車姿態(tài)的精細(xì)化控制系統(tǒng)、提升駕駛舒適度。
目前，絕大多數(shù)空氣懸架已為電控空懸，但由于其懸掛結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高昂且需要與自動(dòng)駕駛系統(tǒng)進(jìn)一步協(xié)調(diào)配合，因而在乘用車中滲透率仍然較低。
除了線控油門和線控?fù)Q擋，線控底盤技術(shù)仍然在發(fā)展初期。但作為自動(dòng)駕駛的基座，已經(jīng)有越來(lái)越多的Tier 1進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域。
正如舍弗勒集團(tuán)汽車科技事業(yè)部首席執(zhí)行官M(fèi)atthias Zink所言，線控技術(shù)的發(fā)展將徹底改變駕駛員的駕駛體驗(yàn)，為汽車行業(yè)提供更多的設(shè)計(jì)自由度。