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bd半岛官网:同驭汽车科技:智能底盘关键零部件的产业化之路

  2023年11月17日,在2023第三届汽车智能底盘大会上,上海同驭汽车科技有限公司联合创始人徐国栋谈及上述三个时代的核心差异,坦言演化的过程是电子化参与率越来越高的过程。

  电子化参与多意味着什么?徐国栋表示,在机械底盘时代,想要让汽车普及化,必须降低驾驶难度,于是底盘出现了电子控制系统,最显著的特征是电子稳定性控制系统ESC,电子化使得汽车得以普及;另外对于特殊路面,使用电子化的控制系统能够取得比人控制更好的效果。同驭科技坚持智能底盘关键零部件的平台研发,更加注重项目的量产落地;致力于为行业输送优质的技术和产品,助力汽车智能化的持续发展。

  首先谈一谈同驭对于智能底盘发展历史的研判。汽车底盘部件大概经历了三个阶段,包括机械底盘、机械底盘+电子控制系统、再到现在逐步演化的线控底盘。这几个阶段的核心差异是什么?单从产品的名字可以发现,演化的过程是电子化参与率越来越高的过程。

  几年前同驭刚刚发展的时候,很多投资人问我:为什么底盘还需要做很多演化?在部分消费者或者终端消费者的眼里,汽车发展了很多年但底盘层面并没有太多演进。他们认为车能够开起来、能刹住、能转向,底盘的功能就实现了,为什么说底盘需要发展更多东西?这其实在于对底盘三个阶段的变化理解。

  在机械底盘的理解里,所有汽车的控制都是依赖于人的。假设这些车在偏极限的工况下保持车辆处于稳定的运动状态,则需要驾驶员具备非常高超的驾驶技能,这样才能保障车辆在任何时间都处于相对安全的状态,比如漂移就是高超驾驶技术的体现。在传统机械底盘时代,驾驶员属于非常专业的人,而想要让汽车变成更普及化的产品,必须降低驾驶难度,于是在底盘上开始出现了一些电子控制系统。

  最显著的特征是电子稳定控制系统ESC,这个产品让驾驶员可以在冬天、在冰面上平稳驾驶汽车,这之后汽车底盘才开始真正普及起来。

  但是这种状态是无法满足未来我们对于自动驾驶需求的,原因在于这类产品无法长时间提供自动驾驶的辅助功能。现在,自动驾驶ACC、AEB等功能在实车上的应用场景越来越丰富,功能使用率已超过30%。在这样的场景下,传统类型产品无法提供足够安全可靠和足够寿命的制动、转向等方面的需求,所以需要往线控底盘的方向发展。

  从机械底盘到电子控制系统,再到线控底盘的过程中,线控执行器的寿命和性能得到了非常明显的提升。另外,线控底盘开始实现和人的驾驶实现解耦。在机械底盘+电子控制系统的时间里,驾驶员操作方向盘的时候,方向盘的角度和轮子转向角度是有一定耦合关系的。假设驾驶员出现错误的操作,车辆往往会遇到无法挽回的错误情况。

  对于高等级的线控底盘,为了应对高等级的自动驾驶需求,要保证底盘在一定程度上比普通的驾驶员更聪明,这就意味着规避驾驶员错误指令的输入。线控底盘对于驾驶员的操作和底盘控制之间的解耦变成非常关键的环节,比如线控转向系统需要把中间的管柱去掉,这在一定程度上保证即使驾驶员乱打方向,智能驾驶车辆、尤其是无人驾驶车辆仍然按照正确的轨迹行进。这可以朝着未来L4、L5的发展方向进行努力。

  制动方面,对于特殊的路面,电子化控制系统能够取得比人控制效果更好的情况。即使是最专业的驾驶员——F1的驾驶员用脚踩的方式实现ABS,他的控制频率往往只能做到10-20赫兹,这也是非常高的。我们使用ABS最基础的电子控制的器件,已经做到100赫兹以上,控制效率是人远远不能达到的。线控底盘实现这样的解耦,是对于未来智能驾驶最重要的提升点。

  除此之外,由于线控底盘还需要考虑自动驾驶的冗余场景和备份场景,所以往线控方向发展的执行器必须要有冗余备份的能力。现在,很多人提到制动讲Onebox+RBU,或者使用Tow-box方案实现冗余,都是在体现这一点。线控转向也会考虑类似的方案。

  制动系统大概有这样三代产品:最早期有真空助力器,加入电子稳定控制之后,有了真空助力器和ESC的配合。这套产品可以实现的液压力的控制精度在5bar左右,控制性能不够理想。这个时候所有车辆依然能够做到较高的制动距离和控制水平,但无法满足自动驾驶的需求。5bar是什么概念?减速度控制过程中可能有正负0.5米每2次方秒的误差,在减速度控制中,尤其在倒车、APA这种类型的工况下会带来非常大的影响,要么是噪音问题,要么是减速度控制不好。

  第二代是我们经常提到的Tow-box,也就是EHB+ESC的方案,或者One-box,把两个产品合在一起。对这种产品来说,制动控制精度做到1bar可以满足线控控制的应用场景,它的响应速度可以做到150毫秒以内,这对车辆来说有非常明显的线控制动性能的提升,车辆的安全性得到很好的保障。

  最后是制动方面的EMB。前面两套方案依赖于液压实现制动的控制效果。这套控制下来最大的问题不是性能不够,而是由于有大量制动液,这就涉及到相关维护。相信很多车主有开车五六万公里需要换制动液的体验,这个体验相对不够好,而且制动液存在环保问题。由于EHB、ESC、One-box的产品是集中式的控制,对于四轮子的控制无法做到精准控制,单轮制动的特殊工况性能不够强,难以满足更高等级自动驾驶对于车辆矢量方面的控制要求,EMB产品则可以把这些缺陷弥补掉。

  转向层面,经历了三类产品,首先是液压转向。最早期的产品没有用到电控助力,大家一般用液压阀的方式实现液压助力,这套产品在商用车上还有一定程度的使用。但由于这个产品没有电子化,也不具备线控能力,慢慢它被乘用车普及回了电动助力转向EPS的产品,控制的扭矩、线控的能力方面都有了很大提升。它的方向盘和车轮转向控制是有一定耦合性的。这个耦合性会带来一部分的安全冗余,同时也带来一部分驾驶员误操作的可能性,在这个层面为了进一步提升自动驾驶的能力,需要发展线控转向。这两张图片可以看到,EPS和SBW最大的差别是中间少了管柱,失去这根管柱后,在常规驾驶员行驶的模式下,人操作方向盘的时候有一个电机,这个电机模拟路感,实现转向力的驾驶反馈。

  在车轮上也有电机控制车轮的转动,以实现上下的联动。这样的联动关系因为是通过电信号实现的,可以实现完全的解耦。通过这个解耦保证驾驶员出现一些误操作的时候,车轮可以给更好的反馈。还是可以举漂移的例子。很多专业的驾驶员知道,当方向盘打得过度、车辆出现明显的转向的时候,通过方向盘的反打,即车子往左边走、方向盘往右打,来保证车辆减轻转向不足的趋势,同时也仍然保持在向左转的状态,这就是漂移最明显的方向盘操作。

  很多驾驶员不知道这个操作,如何让这部分人、包括让自动驾驶的系统意识到这种情况下车轮可以往另一个方向转?我们可以通过线控转向实现,方向盘由驾驶员往左打方向,产生了制动意图或者由ADAS的系统告诉转向系统,希望往左边转向。

  由于当前的车辆路面、车速以及车辆稳定性的情况,把车轮的转动方向变成向右转,这样减少车辆转向不足的情况,通过这种方式保证车身姿态仍然处于稳定安全的状态,保障车辆稳定控制,稳定转向,达到驾驶员或者自动驾驶系统预期的转向效果。应用这种线控转向系统才能够真正的帮助未来自动驾驶系统去实现超越人能力的转向能力。

  同驭在底盘域方面积累了多年经验。同驭团队创始于2012年在同济大学汽车学院学术课题组,在学术层面上取得一些成果之后,我们认为未来一定是线控底盘的时代,所以同驭这帮小伙伴在2016年成立了公司,开始做我们的产品。

  公司不辱使命,在2018年推出第一代小规格的EHB,实现量产效果。近年推出多款产品,包括今年还推出One-boxiEHB产品等等,代表了同驭的发展过程。现在同驭的底盘产品包括图中的产品,在制动和踏板有4种产品,也就是作为制动助力器的存在。我们在这个产品上尝试集成了很多其他的,包括EPB,这样就有了EHB和EPBi的产品。我们也做了One-box,通过EHB和ESC的集成实现了iEHB的方案。为了应对更未来高等级自动驾驶所需要的制动冗余情况,又在iEHB基础上减去了8个ABS电磁阀,实现了EHB-HD解耦式的制动产品。

  依托于底盘行业的研究经验,在稳定性控制方面,我们推出了ABS和ESC产品。在转向控制方面,今年正式研发同驭的SBW产品。在EPB方面,其实EPB也算有趣的话题,早期同驭实际上不太想往EPB方向发展,但由于很多客户说要把行车制动能力延伸到驻车制动方面去,我们就一股脑把这几套EPB产品做下来。

  EPB是相对有差异性的产品,最大的差异点就在于商用车和乘用车用到的电子驻车方案是不一样的,商用车往往用的是拉索式的,因为它的轮端制动器是鼓式制动器,无法利用电机在上面夹的方案实现EPB的控制,所以使用拉索EPB的方案会更合适。

  对于乘用车来说,就可以考虑用MGU的方案,它的EPB需要。在EPB控制过程中,我们又恰好赶上法规逐渐清晰化、明晰化的环境。对于EPB产品,既使对不需要高等级自动驾驶的车辆来说,也需要有备份冗余的能力,因此在这个产品上我们既做了低成本双控EPB的方案,也为了快速集成很多现有平台的车型,让车型增加冗余EPB功能,推出了BC-EPB产品,方便多款车型作快速的产品迭代。

  详细讲一下电子液压制动系统。同驭在这方面积累了多年研发经验,最早的专利是从同济大学学术成果中汲取而来的,研发过程中我们掌握了非常多的核心技术,包括多种具有自主知识产权的构型方案,我们的高精度、快响应、高鲁棒性的液压力控制算法,包括电液复合制动、线控制动的控制算法,以及推出了适配于L3及以上的制动系统全冗余的方案。

  在这些产品中,既可以做到EHB有制动的控制能力之外,也可以让它适当集成一部分的稳定性控制,实现低选ABS控制方式,能够保证车辆在ESC失效后依然有完整的制动能力,同时可以让ESC具有线控制动和稳定性控制方面的能力,这两套产品既可以用双电源,又可以用备份轮速来保证高等级自动驾驶制动功能需求。

  对于这套方案来说,整个平台累计出货量超过30万台,是业内排名比较靠前的出货情况。我们基于这一套产品方案推出了One-Box,我们叫iEHB,这套产品集成了EHB、ESC和冗余式EPB、智能轮胎监控等功能模块,可实现高品质的基础制动、线控制动、线控驻车、稳定性控制等功能。

  对于这一产品,我们还做了一件事情。在底盘域还没完全到来的情况下,我们在这个产品上留够了充足的算力冗余,这样能配合客户在这个产品上实现一定程度的底盘域控制。客户可以把车辆很多整车层面的算法全部放在这套里,用这套间接控制转向驱动等其他部件,

  这样可以达到的效果是很多智能化的车型都喜欢谈OTA,希望通过OTA不断提升车辆的智能化水平。但是在OEM层面上,这个过程往往非常痛苦,原因在于每次更新OTA的时候都需要把所有供应商拉上,让大家一起联合开发、联合测试,最终实现新版本的功能,通过OTA的方式迭代出去。如果把这部分接管式功能全部放在iEHB里,可以实现在整车后续更新OTA。

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