《智能底盘》系列文章聚焦当下底盘智能化发展趋势,并对主流的底盘产品进行介绍。
自汽车诞生一百余年以来,底盘发展就和汽车发展深度绑定。底盘系统决定了汽车纵向、横向和垂向六个自由度的动态行为,是汽车能够跑运行的必要条件。根据广义上的定义,底盘系统的组成部件繁多,除了驱动、转向和制动等系以外,还包含车身、油门、离合器等部件;但如果仅站在六个自由度控制的角度,底盘系统可以细化成以下4个子系统。
在早期车辆质量比较小,速度比较低,机械式底盘能够满足驾驶员操控需求。驾驶员通过对方向盘和踏板的操作来直接控制轮胎的六分力,从而间接地改变车辆的三向平动和三向转动的自由度。
随着科学技术的发展及汽车工业的发展,尤其是军用车辆及军用技术的发展,底盘系统也有了新的突破,比如液压转向和液压制动的推出是对机械时期底盘的重大技术革新。于此同时,随着车辆越来越重,助力器开始被广泛使用于底盘控制中,为驾驶员提供转向或制动助力。
该阶段典型的产品有机械液压助力转向系统和真空助力器。机械液压助力转向系统利用发动机的动力带动油泵给机械转向提供液压助力,这样操作方向盘就更轻松了。但是由于使用了发动机动力作为油泵动力,所以,发动机用于行驶的动力会有部分损耗。
驾驶员踩下制动踏板,由于杠杆作用,踏板力经过第一级放大传递到真空助力器;真空助力器经过第二级放大将制动力传递到主缸;主缸的制动液被推入轮缸并在压强的作用下产生更大的制动力,推动轮端卡钳加紧刹车盘,从而实现制动。
真空助力器正常工作的关键在于有稳定的真空来源。装有汽油发动机的车辆由于发动机采用点燃式,因此在进气歧管可以产生较高的真空压力,可以为真空助力制动系统提供足够的真空来源,而对于柴油发动机驱动的车辆,由于发动机采用压燃式CI(Compression Ignition cycle),这样在进气歧管处不能提供相同水平的真空压力,所以需要安装提供真空来源的真空泵。
虽然液压系统的引入为驾驶员提供了助力,但是从本质上看,底盘机械时期的车辆运动控制完全取决于驾驶员的输入。
在机电混合时期,传统的机械液压设计与单片机控制结合,在进一步减轻驾驶员的驾驶负荷的同时,还能够通过软件控制辅助驾驶员进行更好地车辆控制,车辆的燃油经济性、安全性和舒适性都大大提高。
在这一时期,最为大家熟知的革命性产品之一就是制动防抱死系统 (Anti-lock Brake System, ABS)。就乘用车来说,在日常驾驶中有时候紧急制动来避险,但是紧急制动下制动卡钳对制动盘作用力过大,会导致车轮抱死。车轮抱死引起的车辆表现不当(如紧急制动时无法在安全距离内刹停或者紧急制动时车辆甩尾)往往带来严重的交通事故。
早在上世纪30年代,汽车工程师就开始研究制动防抱死系统ABS (Anti-lock Brake System, ABS) 来解决紧急制动时车轮抱死问题。ABS是制动系统中的一种闭环控制装置,在制动时它可以防止车轮抱死,保证车辆的制动性和稳定性。
到了70年代后期,由于数字电子计算机技术的发展,同时也得益于液压控制技术的进步,德国博世公司推出基于液压控制的ABS,控制效果相当理想,于是博世在1978年正式量产ABS产品。博世ABS的问世正式拉开了底盘电子稳定性系统发展的序幕,在这以后,Bosch、ITT Automotive、Kelesy-Hayes、Wabco等许多公司不断加强对ABS的研究,各种新型的ABS层出不穷,性能不断优化而价格逐渐降低,如今ABS已经成为了轿车和商用车的标配。
在今天汽车电动化和智能化的浪潮之下,传统动力升级为三电系统,底盘系统上传统的机械零部件得到精简,电控程度越来越高;与此同时,随着辅助驾驶系统(如ACC、AEB等)的日益普及和自动驾驶系统的逐步落地,衍生出了越来越丰富的智能化场景的新需求。
另一方面,消费市场对汽车定位也在发生改变。终端消费者不再只将汽车视为运载工具,汽车变成了提高生活品质的载体和空间,这一消费趋势意味着行业在追求汽车智能的同时,也需要更进一步地提高汽车的舒适性和驾驶质量,为消费者提供更愉悦的用车体验。
在这一浪潮的驱动下,汽车对底盘系统也提出了更高的要求,更加智能的底盘才能适应汽车电动化和智能化的发展需要。
首先,智能底盘为自动驾驶系统、座舱系统、动力系统提供承载平台,这是承载对象的变化。其次,在行驶任务实现方面,我们从人车路的关系梳理了智能底盘具备的新能力。在车与路的关系中,智能底盘对车轮与地面间的相互作用具备认知、预判和控制的能力。在车与人的关系中,汽车变为无人驾驶后,原本人对底盘异常状态的感知和适应性操纵消失了,智能底盘应具备管理自身运行状态的能力。这是底盘新增的几个能力,这些能力都服务于行驶任务,所以最终智能底盘还是具体实现车辆智能行驶任务的系统。
虽然从目前的市场占有率看,底盘系统还处于机电混合时期,但是已经可以看到正在向智能底盘过渡的趋势。
首先是线控技术在汽车上的普及和进化。线控技术源于飞机控制系统,它将飞机驾驶员的操纵命令转换成电信号,通过电缆直接传输到自主式舵机。线控技术最大的优势是响应精准迅速,这一优势在汽车线控技术上得到继承。
当前各个底盘控制子系统都已经实现线控,但是底盘线控技术更多体现在控制决策层面,驾驶员输入层面还是依赖驾驶员的直接输入(转向或踩踏板)。随着自动驾驶的演变,驾驶员的角色得到弱化,方向盘和踏板的作用逐渐减弱,线控底盘已有向真正意义上的线控发展的趋势。最明显的一个印证趋势的案例就是线控转向产品的法规落地。早在几年前就有车企推出线控转向产品,但是受限于法规无法量产,如今法规已经渐渐不是阻碍,拿中国来说,GB 17675-2021 《汽车转向系 基本要求》中删除了不得装用全动力转向机构的要求(1999年的3.3),也就是国内法规层面已允许转向系统方向盘与转向器之间的物理解耦。而Cybertruck在多国的热售也意味着其他国家的相关法规也是同样的趋势。
电控系统和驾驶员机械接口解耦,可以更加灵活地对底盘系统特性进行调节,从而满足不同客户的个性化需求,这是线控底盘的另一优势。
智能底盘系统对个性化需求的追求也表现在搭载主动悬架系统所的车辆的价位的下探。众所周知,悬架系统的核心在于协调舒适性和操稳性的矛盾,而主动悬架系统则被认为是鱼和熊掌兼得的答案,它能够精准地感知车况和路面等信息并自动调整悬架高度、刚度和阻尼,从而大幅度提高车辆操稳和舒适性。另外,系统能学习用户的驾驶习惯,并合理调节出最适合用户的悬架控制策略。
其次,智能驾驶系统E/E的变革也催生了智能底盘E/E的进化。在机电混合时期,底盘系统的E/E架构为简单的子系统ECU的叠加,虽然子系统间有合作,但是这些合作仅体现在信息共享层面,各个子系统依旧“各自为营”,功能控制受到彼此的制约,响应迟缓,没有体现出“1+1>
2”的效果。在基于底盘域控制器的新E/E架构下,智能控制核心功能集中于域控制器内,实时对各个子系统进行协同控制,精准且快速响应,打破子系统间功能简单叠加的壁垒。
目前主流的主机厂和供应商都在积极拥抱智能驾驶系统E/E的变革浪潮,其中底盘融合趋势越来越明显,且有很多功能已经量产,给用户带来了更好的体验。
举例来说,博世2023年推出的车辆动态控制系统2.0(VDC2.0)适用于装备分轴三电机及四电机动力系统的车辆,可协调控制驱动电机及制动控制器。其可以将驱动扭矩矢量控制和制动控制完美结合,通过对车轴或车轮扭矩的合理分配,充分挖掘车辆加速潜能,发挥弯道极限,优化动态响应。在装备有线控转向的车辆中,博世车辆动态控制系统2.0可协调控制线控转向的转向轮角度和制动控制器。其协同线控转向功能后,制动和线控转向执行器便能形如一体、相得益彰,充分释放底盘各执行器的最大潜能。车辆动态控制系统2.0可满足全场景定制化驾驶体验,适用于各种车辆类型和不同动力总成配置,通过跨域线控执行器实现车辆运动与控制的集成与协调,可在制动系统及其它系统上灵活部署功能软件,助力更安全、舒适且敏捷的驾乘体验。
博世车辆动态控制系统2.0(VDC2.0)方案实现多执行器融合. 来源:搜狐汽车
安全始终是底盘系统设计的重要课题,汽车智能化发展对智能底盘延申了新的安全线对车辆自动化级别的分类对读者来说已不陌生。如果将这五个级别进行进一步归类则可以归纳为:
对于辅助驾驶,当系统出现故障以后,只要正确向驾驶员报告了故障,接下来能否脱险全看驾驶员的水平,出了事故责任方在驾驶员,汽车厂家是没有责任的。
对于自动驾驶,系统在出现故障之后,需要系统来自己操作避免事故(自动驾驶等级越高,驾驶员可以越晚介入接管甚至是完全不用接管),出了事故是汽车厂家的责任而不是驾驶员的责任。
对于高速自动驾驶系统而言,车辆在高速运行过程中出现单一故障,安全状态通常定义为停到路边的应急车道,为实现这一安全状态,目前业界普遍达成一致的方案至少需要以下冗余:
感知冗余:多传感器数据融合技术可以保证车辆行驶构成中精准实现物体及行人的识别,从而支持车辆时刻做出正确的控制行为
大脑控制器冗余:两个大脑互相监督、互为备份,主大脑故障发生时,备份大脑及时接管
制动冗余:主制动系统失效后,备份系统依然提供一定的制动能力来维持制动控制及制动稳定性控制
转向冗余:如果故障发生后的安全状态定义为继续运行而不是刹停,那么当一路转向系统故障后,备份系统需要能够支持车辆完成接下来的运行场景中的转弯工况
目前汽车行业达成的普遍共识是:功能安全、预期功能安全和信息安全是保障汽车智能化安全的“三驾马车”。
以上可以看出,为满足汽车的电动化和智能化发展的新要求,智能底盘的发展思路正在逐步清晰;而从落地层面看,智能底盘的发展才刚刚起步,可以预见将会面临重重挑战。
但是,挑战也意味着机遇。首先是国家战略层面,智能电动汽车已成为我国汽车产业发展的战略方向,这意味着作为智能电动汽车的支撑基础,智能底盘有了良好的发展土壤。其次,市场需求对智能电动汽车的需求的持续走高也为智能底盘的发展提供了经济支持,而在新E/E架构下主机厂和供应商之间新的合作模式和职责划分也使得中国本土品牌将迎来一次难得的崛起良机。
滑板底盘技术在汽车行业中的应用越来越受到关注。近日,哪吒汽车发布了浩智技术品牌2.0,并一次性亮相了五大技术产品阵容,其中包括浩智滑板底盘。据介绍,该平台采用了CTC电池系统,具备快速充电和长续航里程的特点。同时,浩智滑板底盘还支持一体化压铸 能量舱的设计,提升了车辆的空间利用率。此外,该底盘还具备强大的算力和智能驾驶升级能力。 滑板底盘技术是电动汽车制造业的一个关键创新,其设计理念源于底盘的形状酷似一块滑板。在这种设计下,电池、电机以及其他控制装置都被集成到这个平面底盘中。这种高度集成化的设计使得车身结构变得更加紧凑和灵活,同时也让各类轿车、SUV甚至商用车等多样化设计成为可能。最重要的是,这种结构使得电池组被安装在底盘下方
新技术,2025年上车 /
在国家发改委日前召开的新闻发布会上,国家发改委政策研究室副主任兼新闻发言人孟玮表示,国家发改委已启动国家智能汽车创新发展战略起草工作,将明确未来一个时期我国智能汽车发展的战略方向、发展目标、主要路径、重点任务、保障措施,使其成为引领我国智能汽车发展的宏伟蓝图和行动纲领,并在战略中提出近期行动计划,确保战略尽早启动、有序实施。 随着新一轮科技革命和产业变革的不断深化,全球范围内智能汽车发展势头迅猛,已成为产业发展的战略方向,对增强我国综合国力和产业竞争力,促进经济社会持续健康发展具有重要意义。 近期,我委就加快我国智能汽车创新发展组织了专题研究。总的看,我国发展智能汽车具有良好的汽车产业基础、先进的通信网络技术和巨大的市场需
前言 近几年,中国的汽车迅速发展,火山喷发式的增长速度已经在全球遥遥领先。导航仪,现代科技的产物,多用于汽车上,用于定位、导航和娱乐,随着汽车的普及和道路的建设,城际间的经济往来更加频繁,车载GPS导航仪显得很重要,准确定位、导航、娱乐功能集于一身的导航更能满足车主的需求,成为车上的基本装备。 行业现状 本以为靠着导航可以路路畅通,更快捷地找到目的地,近日央视《每周质量报告》报道称,目前汽车导航产品的准确性能不尽如人意,导航仪硬件、软件质量以及地图更新等问题层出不穷。近日,中国电子科技集团公司第五十四研究所认证中心对13个主流厂家、18个型号的卫星导航产品进行了质量检验和试验,并在全国19个地区开展
如今的汽车市场正受到经济危机的冲击,与此同时,提高安全性能和绿色环保这两大趋势也驱动着新一代汽车的发展,并指引着汽车厂商生产出与消费者的意向最相符、具有差异化特性的下一代汽车。 对经济的预期,使得消费者对汽车新功能的需求首先以安全为导向。能够保障司机、乘客和行人安全,有效降低事故发生的高级安全系统,比如无需增加太多成本的先进驾驶辅助系统(ADAS),将是一个快速增长汽车电子领域,并对汽车的差异化设计产生重要影响。除了安全气囊等被动安全系统外,未来越来越多的汽车还将采用基于视觉的主动安全系统,包括后视系统、车道偏离告警系统、司机注意力告警系统、前灯控制系统、防碰撞系统以及能够在各种照明条件下检测并分辨物体的自动巡航控
吉林工业大学汽车工程学士学位及上海大学获得机电一体化硕士学位。2000年加入大陆集团旗下的合资公司—上海汽车制动系统(SABS)。2005年被任命为SABS研发中心总监,全面负责液压制动系统/电子制动系统/助力器和制动软管的开发工作。从2008年七月起,胡国亮先生被任命为电子制动事业部中国客户中心总监,负责所有中国客户的电子制动业务。 1、电子制动经过长期的发展,目前包含的产品已相当广泛。从早期的HBS、ABS,到EBD、TCS、ESC、ESCⅡ再到先进的ADAS、Contiguard主被动安全系统整合。 电子制动经过长期的发展,目前包含的产品已相当广泛。从早期的HBS、ABS,到EBD、TCS、ESC、ESC
随着第三代移动通信技术的不断成熟和发展,物联网在汽车领域的应用也不断深入扩展。消费者在接触到3G概念产品时首先是3G手机,然后是3G笔记本。随着消费者对3G网络的熟悉与应用,越来越多人对这种随时随地保持与互联网对话的技术产生依赖。 而车载汽车影音系统的多媒体、娱乐化的发展趋势更是将3G技术与汽车影音系统的发展找到了一个完美的契合点,于是3G汽车的概念应运而生。 3G技术在传输声音和的速度上有着2G难以超越的提升,它能够在全球范围内更好地实现无线漫游,并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式,提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。 所有成熟的3G技术对于促进汽车影音系统的集成化、智能化和娱乐化
10月22日,由中国汽车工程研究院股份有限公司(隶属于通用技术集团,以下简称“通用技术中国汽研”)、车联网安全联合实验室牵头编写、社会科学文献出版社出版的《智能网联汽车信息安全发展报告(2021)》(以下简称“蓝皮书”),在嘉兴市举办的第四届中国汽车安全与召回技术论坛闭幕会上正式发布。来自汽车行业管理部门、汽车资深专家、整车零部件企业、互联网企业、安全公司、新闻媒体及蓝皮书编写单位等多位代表参加了本次会议。 第四届中国汽车安全与召回技术论坛闭幕会议现场 闭幕会由智能网联汽车远程升级(OTA)专题论坛和技能大赛颁奖仪式两部分组成。其中,智能网联汽车远程升级(OTA)专题论坛由通用技术中国汽研总经理万鑫铭主持。在蓝皮书发布
报告(2021)》在嘉兴正式发布 /
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