【足迹】智能底盘领域的技术进阶

智能汽车及电动化加速了底盘系统的变革。伴随着整车电子电气架构的集成化升级,对于底盘系统集成化的要求越来越高,底盘域控制器将作为整车“小脑”,进行多执行系统的协同控制,底盘也将由子系统线控化向整个底盘全线控进化。线控底盘系统标准化、模块化,底盘运算控制集成化、协同化将成为重要发展趋势。

Automechanika Shanghai(AMS)是全球汽车行业深具影响力的展会,2022年精心筹办的深圳特展将在12月20-23日于深圳国际会展中心(宝安新馆)隆重举行。作为世界知名的汽车全产业链专业服务平台,每年AMS展会零部件产品中,底盘件相关产品占比将近30%,为行业全面展现了当下全球范围内智能底盘企业的领先产品和解决方案,成为业内人士把握该领域乃至上下游配套延伸部分的重要参考。AMS2022深圳特展 “智能底盘”板块亦将带来领先的解决方案。

机电混合向智能底盘过渡

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,是汽车能够运行起来的必要条件。广义上的定义,底盘系统的组成部件繁多,除了驱动、转向和制动系统等以外,还包含车身、离合器等部件;但如果仅站在六个自由度(纵向、横向和垂向)控制的角度,底盘系统囊括的子系统包括:驱动系统、制动系统、转向系统和悬架系统。而纵观底盘系统的发展历程,可以概况为三个时期:机械时期、机电混合时期、智能时期。

从目前市场表现看,底盘系统还处于机电混合时期:传统的机械液压设计与单片机控制结合,在进一步减轻驾驶负荷的同时,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。

在汽车电动化和智能化的浪潮下,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新需求。智能底盘时代正在加速到来。

零部件企业的技术进阶

从机械式底盘到电控,再到现在的线控技术,是汽车智能底盘产品的技术发展路线趋势。

从这些核心技术产品市场占有率来看,大多数还是以上百年发展历史的外企品牌巨头为主。如博世、大陆、采埃孚、捷太格特、NSK、耐世特等在传统底盘技术基础上,不断进行底盘系的新技术升级,占据着线控制动、线控转向和智能悬架的主要市场。线控制动的市场代表产品有博世的iBooster、大陆的MKC1、采埃孚的IBC等。

伴随着底盘技术的升级,国内领先的自主零部件企业多年前也已开始蓄势,并在某些产品领域逐渐取得了一些成果。

以万安集团为例。这家始创于1985年以传统制动产品起家的汽车零部件公司,总部位于浙江诸暨。近年来,万安集团分别与瑞典Haldex、美国WiTricity、富奥股份等公司开展合资及合作,坚持高级驾驶辅助系统、电子电控系统、轻量化底盘模块、无线充电系统的研发和智能网联汽车技术领域的拓展,聚焦于底盘模块、制动系统、转向系统、离合器操纵系统等多个系列产品的研发、生产和销售。

万安-气压钳体自动机加线

“万安目前已建成‘一地三岸’的正向研发基地,”在接受采访时,浙江万安科技股份有限公司副总经理吴建松表示:“‘一地’即浙江诸暨总部。‘三岸‘即上海、北京、匈牙利布达佩斯研发中心”。四个研发中心专业分工、协同发展,持续专注适合于高进阶自动驾驶汽车技术产品的正向研发。目前万安科技拥有8家全资子公司及13家控股及参股公司,万安将年销售额的近5%投入到研发中。

具体到智能底盘领域,万安在线控制动、线控转向、以及轻量化底盘方面均有产品布局,并实施“商乘并举”战略。公司主导产品ABS、EBS、ESC、AEB、EPB、ECAS、EMB、EHB、铝合金固定卡钳、轻量化底盘模块、无线充电等已积累大量基础试验数据,产品性能稳定可靠,这些产品在一汽、东风、上汽、陕汽、戴姆勒、沃尔沃、福特、一汽-大众、蔚来、理想、小鹏等国内外主流车企上均得到了广泛应用和高度认可。

万安-EBS产品装配线

值得一提的是,万安科技研发并量产的EBS系统属于汽车核心部件,是所有危险品车辆与最高车速90 km/h以上的牵引车和挂车法规强制标配的产品,具有广阔的市场前景及可再提升空间。其X-EPS(循环球电动转向装置)研发的成功,则填补了国内企业在商用车电动转向上的空白。该产品量产后,整车降低能耗4%以上,顺应了国家节能减排的大趋势。万安X-EPS目前已开发出3个系列10余款产品,覆盖总质量3.5~7 t的卡车和客车,正在研发满足总质量10 t以上车型的EHPS,是国内唯一全系列、整体系覆盖商用车电制动和电转向系统的供应商。当前已开发完成的第3代X-EPS产品,主要应用在燃油和新能源商用车上。目前,该产品批量配套的整车企业有金龙客车、宇通客车、福田、江淮、徐工、一汽解放、上汽大通、奇瑞等。

汽车行业对智能悬架的产品也正在呈大幅上升趋势。两年之前,国内空气悬架的装配率还非常低。最近两年几乎所有的造车新势力和高端自主品牌,乘用车30万元以上的车型,商用车定价45万元以上的车都希望装配空气悬架。全球汽车空气悬架供应商中,大陆康迪泰克、威巴克和凡士通,这三家占据了主要市场。近两年,国内自主品牌如保隆和孔辉已经进入该领域的配套市场。

“越来越多自主品牌在新车型上选配空气悬架产品,如蔚来ET7(配置|询价)、理想L9(配置|询价)、极氪001(配置|询价)、岚图的新车、比亚迪的新车等将配置空气悬架。市场的需求量一下就爆发了。”上海保隆汽车科技股份有限公司智能空气悬架业务单元副总经理李岭对市场继续预测道,“我们预计在未来3年内,乘用车空气悬架的市场装配率可达25%左右,这就意味着全球的空气悬架数总量将翻一倍。”保隆就是一家从传统减振器产品升级到空气悬架产品的典型代表之一。

保隆从2012年涉足商用车空气弹簧产品领域,2016年介入乘用车空气弹簧的开发,2018年开始做整个空气悬架系统算法和系统集成。直到2020年拿到第一个主机量产项目,也就是蔚来ET7的定点,这一定点项目用了两年左右的时间,到2021年年底实现量产。

紧随汽车新四化的进程中,由底盘延伸到智能轮胎的技术进阶也值得一提。“我把它称为高阶自动驾驶的‘胎压新四化’。” 森萨塔科技智能轮胎系统技术总监孙琦对于智能轮胎未来的发展侃侃而谈。

森萨塔科技智能轮胎管理系统

胎压的新四化主要是4个方面。首先是传输宽带化,相比于目前的射频传输技术,将来需要使用蓝牙传输技术,传输带宽从现在约10 kbps到2兆bps的宽带。

其次是轮胎的传感器贴装化。目前装在轮辋上的传感器主要采集的信息包括温度和压力。而到高阶自动驾驶阶段需要采集轮胎在行驶过程中的一系列物理量的变化,如滚动阻力、载荷、轮胎磨损等信息。因此,将传感器贴到轮胎内壁上是解决方案。

第三是实现能量采集。目前胎压传感器里的电池寿命有限,电能耗尽后就无法工作,也无法采集和上传任何信息。传感器贴装后就必须通过能量回收到电池,完成采集和上传信息。这需要通过附着在轮胎内壁的压力应变薄膜来收集轮胎内部的震动波差转化为电能,再通过一系列处理电路转化为胎压传感器芯片可用的电源。“目前这一技术还处在实验室阶段。最乐观估计要到2025-2026年走向应用。”

以上三个基础技术目前已经解决了前两个,第四点是基于前面基础的硬件技术之上通过软件的结合来实现整个轮胎的智能化,包含了多种功能的开发等。

软硬融合的必然趋势

有数据显示,2010年主流车型约含1000万行源代码, 2016年达到约1.5亿行。2018年软件约占D级车或大型乘用车整车价值的10%,据相关机构估算,未来软件价值占比将达到60%左右。整车技术与工程核心正从传统硬件层面转移到软件。大众汽车曾表示,软件创新将占未来汽车创新的90%左右。

车辆架构正朝着以通用计算平台为基础、面向服务架构的方向发展。未来车辆差异化将更多体现在软件和先进电子技术赋能的用户交互界面和体验层面,软件将带动汽车技术革新,引领产品差异化。软件定义汽车是大势所趋。而这背后则是软硬件的充分融合和协作。

“雷达和摄像头供应商之间的协作就是一个很好的案例。如果只是一味追求某一款‘大牌’雷达产品的性能参数指标,并不一定能解决问题。更重要的是从需求出发找到更适合的解决方案。比如摄像头看到一个虚假目标,如果通过改硬件或者要求算力很高的算法需要比较高的成本代价实现,但其实通过摄像头来辅助一下,就能够把这个场景覆盖掉,很好地解决问题。将来也一定是软硬件协作的过程,而不是单打独斗。”关于软硬件协作,楚航科技CEO兼创始人楚詠焱还举了另一个生动的例子。

“如果我们的雷达发生了一个小问题,只解决单个雷达硬件的问题可能要花比较多的成本,但如果与合作伙伴协同工作,我们工程师在后台系统写个算法打一个补丁就可以很轻松地解决了。”

这几年,无论是主机厂还是零部件企业都在加大软件的投入,传统汽车零部件企业参股软件公司的新闻不断出现。软件在定义汽车,软件也在定义零部件。

作为一家传统的传感器供应商,森萨塔科技分享了他们在软件方面的投入。孙琦2016年加入森萨塔科技时,团队里只有2名软件工程师,如今,仅其负责的胎压团队就有20多人,到2025年至少还会增加50%。写代码只是现在软件工程师工作的一部分,他们还需要分析需求、分解需求、定义需求等,对整个系统架构做设计,更多称之为系统工程师。

万安集团也不例外,从传统汽车零部件制造向智能制造转型生产电子化智能化产品开始,就走向了自我颠覆这条路,在颠覆传统产品的同时,不断超越自我。目前,万安近13%的员工是其技术研发团队,这些年还在不断地扩招软硬件工程师。

结语

2022年Automechanika Shanghai深圳特展中,众多底盘件产品的展出将从种类丰富程度和技术创新高度上给大家带来耳目一新的感觉。

万安将展出铝合金轻量化、电子制动系统EBS、无线充电系统等方面的全新产品及技术。森萨塔除了带来胎压监测系统与新一代智能轮胎管理系统(ITS)的系列成果外,还将出席“技术、创新、趋势”活动区并发布“森萨塔科技在汽车动力系统电动化领域的创新与应用”主题演讲。保隆科技也将在该活动区针对线控电子、智能底盘等前沿新技术、新模式,新业态与与会嘉宾进行论坛分享探讨。

2022年Automechanika Shanghai深圳特展诚邀汽车产业人士莅临。

2022-11-22

2022-11-22