線控底盤是未來發展趨勢

文 / 本刊記者 鄭雪芹

在汽車產業智能化浪潮下，整車線控底盤的滲透率將呈現較快增長趨勢，線控底盤的技術發展方向、傳統零部件企業如何進行轉型升級，成為行業關注的熱點。

汽車線控底盤主要由線控轉向、線控制動、線控換擋、線控油門以及線控懸掛五大系統組成。線控底盤是自動駕駛與新能源汽車中間的一個結合點，它是實現無人駕駛的關鍵載體，也是智能化時代行業關注和企業研發的熱點。

2021年10月15日-16日，由中國汽車工業協會、重慶兩江新區管理委員會聯合主辦的“2021中國汽車供應鏈大會”在重慶舉辦，其中在10月16日上午舉辦的“線控底盤與傳統零部件新發展”主題論壇上，邀請了來自業內的多位嘉賓研討了線控底盤的發展趨勢以及技術方向。

中國汽車工業協會副秘書長楊中平認為，線控底盤技術既是發展電動化、智能化的必經之路，同時也是未來智能汽車發展自動駕駛的必然要求，線控底盤系統取消了大量的機械連接裝置及液壓、氣壓等輔助零部件，同時還可以提升汽車能量利用效率，從而提升新能源汽車續航里程。據2020年國務院辦公廳發布的《新能源汽車產業發展規劃（2020-2035年）》，高級別自動駕駛汽車將有望實現規模應用，而行業現在有一個共識“無線控，不自動駕駛”，充分體現了線控底盤技術在新能源自動駕駛領域的核心地位，有望迎來規模爆發期。

線控底盤是未來發展的必然趨勢

據中汽創智科技有限公司智能底盤高級總監張杰介紹，隨著電動化和智能化的發展，汽車對底盤系統提出了新的要求。其中，新能源汽車對底盤的需求是不依賴于發動機真空源的助力、提高能量回收效率、提升制動性能和舒適性；智能網聯對底盤執行的需求是不完全依賴人力的主動制動、轉向、加速，并要求安全冗余、fail-operation。因此，新一代線控化智能底盤系統是實現自動駕駛的必備條件，也是增加新能源汽車續駛里程的關鍵系統。

張杰認為，智能時代的底盤系統需要有更高的冗余安全，以便提升安全可靠性，滿足智能冗余、功能安全。傳統汽車的電控單元在出現故障時，通常采用關閉系統、功能降級的方式。而L1-L2級駕駛輔助系統的底盤系統須具備fail-safe特性，L3級及以上的自動駕駛底盤系統則須具備“fail operational”故障下可運行功能，在某電氣系統出現故障之后仍需保留冗余可操作性。

而以融合域、區域控制、中央超算平臺為特征的新型E/E架構的出現，對底盤系統提出了更高的要求。傳統的EEA架構每個功能都由一個ECU控制，存在網絡結構復雜、難以協同、無法統一OTA升級等困擾。而新的E/E架構基于“中央計算-層-區”概念，呈現出域控、計算集中化、平臺標準化、軟硬件解耦及軟件定義功能的趨勢，同樣帶來底盤控制系統的架構變化、信息安全和網絡安全新要求。

新型底盤在滿足駕駛舒適性的同時，還要兼顧節能等多目的需求，如純電動底盤一體化設計與模塊化集成控制，有利于降低重量、節省成本、增加續駛里程、提升靈活機動性。未來，電動化、智能化、輕量化將大幅提升底盤系統單車價值量，從而開發工作量和復雜度也將成倍增加。

汽車的高安全性、高可靠性，對智能化提出了極大的挑戰，何以進階？唯有持續成長。聯創汽車電子有限公司智能制動事業部總經理隋巧梅認為，隨著汽車電子技術的快速發展，汽車的發展趨勢是集成化、模塊化、機電一體化以及智能化，其中，汽車底盤系統線控化將從部分子系統線控化逐漸演進到全局線控化，底盤系統集成化程度逐漸提高，線控底盤是未來發展的必然趨勢。

如何破解線控系統“卡脖子”難題

感知、決策和執行是智能駕駛的三大系統，其中，線控執行也是被“卡脖子”的核心系統。格陸博科技有限公司董事長劉兆勇認為，線控底盤域控制系統是智能汽車最核心的控制系統，相當于“小腦”+“四肢”。

近年來，隨著芯片處理能力的快速發展，以及車載雷達、攝像頭等識別感應裝置的性能提高與成本降低，AEB、AVP、LKA、ACC 等以提高車輛全性能為目的的駕駛輔助系統在類別和數量上都急劇增加。隨著智能駕駛技術的進一步發展，智能駕駛系統控制完全替代駕駛員的“無人駕駛系統”的應用可行性將會大幅度提升。而底盤線控系統是這一切的基礎。

當前，跨國供應商普遍將核心開發工作放在公司總部完成，無法滿足OEM對底盤線控系統聯合開發和快速響應的要求。國內供應商切入市場的機會恰恰在于這當中產生的響應速度和開放接口要求。芯片、電機、仿真、開發工具等技術發展，給國內底盤控制系統的開發插上了翅膀。劉兆勇認為，良好的整零關系、產業鏈融合是國內底盤控制系統占據市場主導地位的基礎。

隨著智能化的升級，從L1到L4對系統要求越來越高。上海拿森汽車電子有限公司總經理陶喆認為，L3、L4對線控的要求需要幾個自動備份的特征，第一個是制動助力，第二個是車身穩定控制，第三個駐車控制，第四個車速輪速信號，第五個NBooster與ESC的供電相互獨立的備份，第六個是系統間通訊及交互冗余備份。自動系統考慮的是安全，任何時間發生單點失效時，都要保證整個系統做到備份，以確保駕駛安全。

不斷創新是技術進步的前提。上海同馭汽車科技有限公司聯合創始人、技術總監徐國棟認為，只有尊重歷史規律、以人為本的創新型技術才能煥發持久的生命力。而尊重歷史規律、以人為本的創新最好方式，就是與傳統零部件進行協同創新。線控底盤的發展，也應當遵從這些規律。

徐國棟舉例到，過去的十余年里，手機完成了從功能和成本兩方面的螺旋式提升，擁有新功能的手機賺取了極高利潤，具有成本優勢的方案拿下了巨大市場。總體還是能夠看出，手機行業的產業化，比拼的說到底還是產品功能和成本。而互聯網時代的汽車，也顯著地朝著這一方向飛速發展著。

與之不同的是，汽車產業這一歷史悠久的資源消耗型產品，其利潤率已經很薄，很多零部件的價格已經和原材料價格接近。因此不能簡單地模仿手機零部件以量降本的方案。如此以來，協同傳統零部件的創新顯得更加重要，這些創新，很有可能是成本降本的巨大增長點。

所以，在汽車領域中，線控底盤新型產品與傳統零部件并不完全是相互替代的關系，還有著豐富的協同創新內涵，把握住這些內涵，完善產品功能，打造高性價比產品，國貨產品才能大有可為。

自動駕駛對轉向系統提出更高要求

蜂巢智能轉向系統（江蘇）有限公司總經理王朝久介紹了轉向系統的未來發展趨勢。

目前的轉向系統主要包括前輪轉向（2WS）、四輪轉向（4WS）、線控轉向（SBW）和四輪獨立轉向（4WIS）。其中，目前使用最普遍的是前輪轉向，技術成熟，價格便宜，但缺點是轉彎半徑比較大（乘用車一般轉彎半徑5-6m），尤其是軸距較大的車輛，在狹窄十字路口轉彎或在狹小空間泊車比較困難。另外，跑車速度較快，高速急轉彎時，車身容易漂移，非常危險。

為了解決低速轉彎困難和高速變道不完全問題，在后輪上也安裝轉向機構，讓車輛前后輪都能轉向（4WS），低速時前后輪逆相位轉向，高速時前后輪同相位轉向。4WS解決了低速靈活性和高速穩定性的矛盾。除后輪要增加一套轉向機構外，后輪懸架也比較復雜，增加相應成本，這也是目前不能普及的原因之一，但部分高端車型早已采用了4WS技術（例如AUDI A8）。

近幾年，隨著電動轉向的大量普及以及可靠性的提高，純電動4WS又有死灰復燃的跡象，前后輪無機械連接，后輪成為線控轉向。四輪轉向不僅僅具備隨速可變轉彎半徑，還增加了車身穩定控制功能。例如奧迪A6、A7、A8、Q7，寶馬X5、大眾途銳等。4WS雖然性能優良，但與2WS相比成本高，技術難度大，目前只有高檔豪華乘用車采用。但隨著道路擁擠和城市停車場狹小，駐車靈活的渴望增大，另外，豪華新能源汽車對4WS需求也明顯增多，未來市場需求可能逐漸旺盛。

線控轉向（SBW：Steering by Wire）的具體方案就是取消中間軸，亦即方向盤與車輪之間沒有機械連接，完全通過信號電纜連接。這樣既規避了碰撞風險，又提高了空間布置自由度，又降低了路面干擾。但線控轉向也有明顯缺點，由于取消機械連接，當助力失效后人類無法掌控車輪，同時由于增加手感模擬單元，成本明顯增加。針對這兩個缺點，英菲尼迪Q50-SBW保留了中間軸，使用離合器切換，當助力發生故障時，瞬間離合器閉合切換到機械連接模式。這種轉向機構顯然是多此一舉，一直沒有被大量采用。

四輪獨立轉向是在每個車輪上安裝轉向機構，四個車輪獨立回轉，除可以完成傳統轉向方式外，還可以讓車輛原地回轉、橫向駐車等。但四輪獨立轉向由于結構復雜，成本太高，短時間內很難在普通車輛上普及，但在特殊用途的車輛上，應該具有市場前景。例如物流小車、礦山車輛等，由于空間狹小，需要足夠的移動靈活性。如京東開發的物流小車，采用四輪獨立驅動和轉向，機動性更強，在狹小的街區甚至賓館走廊內都可以靈活穿梭配送。

隨著自動駕駛的發展，對轉向系統提出了更高的要求，簡單說只有兩點：一是要具備各種自動駕駛所需的高級功能，二是轉向系統要可靠。L0-L3級可以認為是ADAS，L4-L5可以認為是ADS。

L2級自動駕駛，不要求轉向系統冗余，但可靠性要高。L3級自動駕駛可以允許短時脫手，一旦系統發生故障，駕駛員能夠及時接管，因此要求轉向系統要有部分冗余。而L4-L5級自動駕駛，允許長時間脫手，一旦系統發生故障，駕駛員即使不接管，也能保障駕駛安全，因此要求系統冗余度更高。

湖北恒隆汽車系統集團有限公司智能轉向市場總監才振召認為，線控轉向怎樣讓駕駛員繼續感受到駕駛的樂趣，是比較大的技術難點，DP-EPS與轉向路感模擬器結合的線控轉向技術，將是未來的研發方向之一。

線控底盤電磁閥關鍵零部件如何產業化

據江蘇奕隆機電科技有限公司總經理潘勁介紹，電磁閥這個產品雖然名聲不顯，便宜的幾塊錢，貴的幾萬塊錢，但是它在液壓系統中的重要性不低。尤其是線控制動系統里的電磁閥，比鉛筆頭大不了多少，投影面積跟一塊芯片差不多，但它在液壓系統里面的重要性也跟芯片在ECU控制器里面的重要性差不多。

在線控底盤中，不管是制動系統的ABS、ESC、1-BOX，包括懸架系統的空氣彈簧等等，電磁閥都是其中的關鍵零件之一。目前這個產品基本是國外廠家壟斷市場，國內的品牌剛撕開一個角，國內自主產品所占比例很低，因此這個產品也被稱為是“卡脖子”的產品。

在潘勁看來，電磁閥產業化主要有三個方面的難度。第一個是產品設計難。雖然是一個小電磁閥，比鉛筆頭大不了多少，但是涉及的技術領域比較多，需要多參數的耦合，而且各參數相互影響，涉及到電、磁、液壓、材料成型、傳熱等多個學科，做一個電磁閥的設計，我們要考慮它的電、磁、流量匹配、升壓控壓甚至熱管理，所以要設計一個合適的產品難度比較大。

第二個是加工難。要加工的零件小、精度高、公差小、一致性要求高，需要幾十萬甚至上千萬的設備來加工這些零件，需要不同的金屬、橡膠、塑料材料，需要機加、沖壓、拉伸、注塑等不同工藝的工廠來生產和配合。

第三個是量產難。產品的性能要合格，一致性要好，合格率更是決定能否量產的關鍵因素。樣件出來后需要一系列的試驗測試，測試項目多、時間長，從發現問題到修改設計，再到重新試制樣件，再試驗，再修改。尤其是采用線性控制策略以后，對生產的一致性有了更高要求，需要生產企業在原材料、設備、工藝過程、人員等多個方面管控，所以難度就更大。

除了上述三個達到量產生產的難點以外，產業化的難點還在于要做到質優價廉的高性價比。讓做系統集成的Tire1有合作動力，這可能是目前產業化中更大的一個門檻。

國內的線控底盤控制系統產品起步晚，芯片等電子器件又受制于外資企業，競爭壓力很大。直白的說，在ECU上的劣勢，需要在機械執行機構上建立優勢找回來。如果上下游企業緊密合作，潘勁認為，對電磁閥企業來說，每年3000萬只電磁閥，是個平衡點，能基本具備與國外品牌競爭的能力。