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全部车型的底盘(车企们一直吹嘘)

时间:2023-07-02 作者: 小编 阅读量: 1 栏目名: 范文大全

其工作原理是,传感器通过“数据线”将电信号传递给控制器,控制器处理信号,执行器执行命令。线控底盘优势明显线控底盘有很多好处,包括但不限于:1、车辆轻量化。

全部车型的底盘?这几年,随着智能汽车不断发展,“线控底盘”这个词越来越被厂家提起,当做重点宣传对象,下面我们就来说一说关于全部车型的底盘?我们一起去了解并探讨一下这个问题吧!

全部车型的底盘

这几年,随着智能汽车不断发展,“线控底盘”这个词越来越被厂家提起,当做重点宣传对象。

那么,究竟什么是线控底盘?为什么智能汽车一定要用线控底盘?它能给智能汽车带来什么好处?

今天,我们就用最通俗易懂的方式,一文聊透线控底盘。

在此之前,我们先来粗略的了解一下智能驾驶汽车的工作逻辑。

智能驾驶的工作原理

智能驾驶汽车(不同车企的宣传不一样,有些是高级辅助驾驶,有些是自动驾驶,有些是无人驾驶,实际上三者是层层递进的关系,即L2、L3/L4、L5,这里我们统称为智能驾驶)的功能实现大致可以分为3个层面:感知层、决策层和执行层。

感知层也就是大家常听到的传感器,比如摄像头,激光雷达、毫米波雷达等。根据企业有没有搭载激光雷达,目前业内在智能驾驶上又分为两派,以特斯拉为首的视觉派(以摄像头为主要感知原件,毫米波雷达为辅),以及其他企业的激光雷达派。

决策层就是处理感知层搜集到的信息,来决策车辆应该做出怎样的反应。比如当摄像头检测到前方有人横穿马路时,决策层就告诉车辆采取刹车或者闪避的决策。它包括计算平台、中间件、芯片等,而芯片又包含了算法、算力等。

执行层就是执行决策层给出的指令,比如车辆的转向,刹车,加速等等,都是执行层干的事情,也就是车辆的控制功能。

像人的大脑一样,一套非常简单的运作逻辑。

由于执行层里所有的控制功能都集中在车辆底盘上。所以,要保证智能驾驶有非常丝滑的体验,一套好的底盘系统是必不可少的。这就引出了本文讨论的重点:线控底盘。

作为对比,我们先来看看传统底盘是如何工作的。

传统底盘工作原理:机械结构为主

底盘的控制功能主要包含5个部分,分别是:转向、制动、换挡、油门和悬架。其中,最关键的就是制动、油门和转向的控制。我们就以这三者为例,粗略看一下传统汽车底盘是如何工作的。

油门:在传统燃油汽车上,油门踏板连着拉杆(有些是拉线),通过它控制发动机节气门的开闭程度,以控制气缸入气量,进而控制燃油喷射量来驱动车辆行驶。

转向:方向盘下面连着转向杆,转向杆带动转向臂,改变车轮转动的方向。转向大概经历了机械转向、液压助力转向(HPS)、电控液压助力转向系统(EHPS)、电动助力转向系统(EPS)几个阶段。

机械转向就是纯靠机械之间的作用力改变方向。HPS在机械转向的基础上加了一套油压泵系统,通过控制油压来帮助方向盘转向。EHPS是在HPS的基础上增加了电控单元,通过它来控制油压大小,以此给车辆转向提供助力。ESP则是在之前的基础上让转向的执行机构电动化,让转向更加轻盈。

制动:大概经历了机械制动、压力制动、液压线控制动几个阶段。技术路线和转向系统差不多,都是从最开始的纯机械制动慢慢向助力制动转变,然后再电驱动化。

以上所有的底盘控制功能有一个共同弊端:存在大量的机械件,辅助件。这也使得底盘结构复杂,质量重,体积大,成本高,维修难。

此外,对于智能汽车来说,机械件的灵敏度不够,无法满足智能驾驶的低延迟反应需求。

这时候,线控底盘的优势就凸显出来了。因为“线”带来的是“电”,顾名思义,线控底盘也可以理解为“电控底盘”,也就是原本机械实现的功能在线控底盘上全部由“电”来控制。

线控底盘的核心是“电控”

还是对应以上三个功能,看看“线控底盘”是怎么回事。

线控油门:由油门踏板、位移传感器、数据总线、控制器、执行器等组成。油门踏板位移传感器感知油门踏板行程,通过数据线将电信号传给控制器,控制器对数据进行分析,对执行器下达指令,执行器执行指令。

它的最大优势就是取消了之前的油门拉杆等一系列机械件,由数据线来完成“信号”传输。

线控油门已经成了一些智能辅助驾驶功能的必要条件,比如具备ACC(自适应巡航)、TCS(牵引力控制)等功能的车辆,都必须搭载线控油门才能实现。

线控制动,以Brembo的EMB系统为例,其原理如下:

制动踏板传感器将车辆的“报文”信号(踏板行程),通过“线”传递给制动控制单元BCU,BCU对信号处理之后通过“线”对执行器发出指令,执行器执行(电机,电控)命令。

它主要分两类,EHB: ElectroHydraulic Brake(液压式线控制动)和EMB: Electro Mechanical Brake(机械式线控制动)。其中,EHB又可以根据是否与ABS/ESP集成分为One-Box和Two-Box方案。

随着技术不断进步,长城汽车自研的基于EMB结构的线控制动系统也具备了集成功能。它使用电机直接夹紧摩擦片的EMB制动器,将ESP(车身稳定系统)、ibooster(电控刹车助力系统)、液压管路和EPB(电子驻车制动系统)四合一。

线控转向:主要组件包括转向盘模块、转向机模块、整车传感器模块。其中转向盘模块包括方向盘、转向盘传感器、路感电动机;转向机模块包括转向机、转向机执行器;整车传感器模块包括车速传感器、加速度传感器、横摆角传感器以及控制器。工作原理如下:

转矩、转速传感器将驾驶员的转向指令转换为电信号输入控制器,控制器输出控制信号给执行器,执行器控制转向轮动作,完成转向操作。

你一定发现了其中的共性,线控底盘的核心包含4个层面:传感器、数据线、控制器,执行器。其工作原理是,传感器通过“数据线”将电信号传递给控制器,控制器处理信号,执行器执行命令。

它的核心逻辑就是,尽可能取消复杂繁琐的机械件,用“数据线”来传递电信号,(也就是车辆的信息,加速、制动、转向等)然后控制器ECU处理信号,电驱动执行命令。

线控底盘优势明显

线控底盘有很多好处,包括但不限于:

1、车辆轻量化。

线控底盘去掉了车辆大量的机械连接装置、气压、液压等辅助装置。减轻了车身重量,并且结构简单,有利于后期的故障维修。

2、车辆的机械结构被取消,电控单元直接进行车辆控制,让很多功能布置更加灵活,不受物理条件的限制。

3、更有利于车辆的二次开发,不断迭代或者增加新的功能。也就是厂家经常宣传的OTA升级。

4、控制功能的响应速度更快,有利于智能驾驶。比如长城汽车官方介绍,其线控底盘制动响应时间由原来的430ms减少至80ms(制动踏板接受到制动命令到执行制动动作的时间)。

线控底盘“可零可整”

线控底盘是一个非常庞大的产业,有不少玩家参与其中。目前业内对线控底盘的研究主要有两种:一种将线控油门,线控制动、线控转向,各个系统分开来开发;另一种是从整体的底盘域设计入手,系统性规划线控底盘的各个功能。

前者以大陆、博世、电装等供应商为主,为了更好的商业化上车;后者以主机厂为主,为了更好的智能驾驶体验,如长城汽车,特斯拉等。

由于市场前景的光明性。近几年,新崛起了不少研究线控底盘的企业。如国外的RIVIAN、REE、ARRIVAL和CANOO,国内的PIX Moving、悠跑科技等。(实际上它们对外宣传的是更宏大的滑板底盘概念,核心技术也包含了线控底盘。)

对应以上两点,企业实现线控底盘的方式也是两种:一种还是传统的供应商“拼接”方案,比如线控油门用博世的方案,线控转向用大陆的方案,线控制动用电装的方案,但各个功能之间彼此割裂,并不利于后期的OTA升级。

第二种就是厂家从底层架构开始设计,系统性的布置各个功能。这又牵扯到另一个知识点,即汽车的电子电气架构,它将汽车的电子电气系统分为底盘域、控制域、动力域、座舱域、车身域几个大的域结构。此时的线控底盘可以理解为底盘域的电子电气架构设计,车企完全自研的基于底盘域设计的线控底盘,更有利于器智能驾驶功能的完善。

线控油门,线控制动,线控转向,难度系数依次递增。由于目前法规不允许完全取缔机械件。所以,除了线控油门,线控制动和线控转向都处于早期阶段。这也导致目前车企的线控底盘以第一种方案为主,完全基于底盘域自研并且上车的线控底盘凤毛麟角。

线控底盘必须做好冗余安全

由于线控底盘本质上是由电子元器件作为主要控制器的底盘结构。不管再精密的电子元器件都存在着一定随机失效概率(即无法确定发生时间,遵循概率分布而发生的硬件失效,例如电阻开路、短路、阻值的漂移等)。所以线控底盘必须进行安全冗余设计。

传统汽车的电控单元在出现故障时,通常采用关闭系统、功能降级的方式。而L1-L2级驾驶辅助系统的底盘系统须具备fail-safe(失效保护:某一功能失效时也能保证安全)特性,L3级及以上的自动驾驶底盘系统则须具备“fail-operational” (故障-工作)故障下可运行功能。

目前,线控底盘在安全上的冗余办法主要有硬件冗余方法和解析冗余两种,就是软硬件两方面。

硬件冗余很好理解,就是把所有零部件或关键零部件做两套(有些甚至做三套,比如长城汽车的线控底盘),保证在一套失效的情况下,另一套能够发挥作用。但缺点是成本太高,因为线控系统的硬件包括电源、传感器、控制器、执行器等多个核心零部件,每一个零部件都做备份的话,沉没成本太高;再有,现在机械结构集成化的大趋势下,零部件的空间被不断压缩,多一套硬件备份,就会占用更多的空间。

所以业内一般用解析冗余的办法做安全备份,说白了就是多在软件层面下功夫。如软件的异构设计,在关键部件上采用两种不同原理不同策略的设计方式,有两组硬件或者两组软件算法。

某种程度上来说,长城汽车的线控底盘“跨系统安全保障功能”也有点软件冗余的意思:即转向功能失效情况,紧急情况下制动系统实现转向功能。它的工作原理是,通过线控制动系统对两侧车轮施加不等大制动力,使两侧车辆形成转速差,从而实现转向动作;制动功能失效情况,可以通过驱动电机转化为发电机产生阻力,通过增大动力总成及能量回收系统的反拖力矩降低车速。

关于线控底盘的所有问题,如上。如有问题,欢迎讨论。

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