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自主线控底盘还需软硬兼顾

  6月5日,上海拿森汽车电子有限公司(以下简称“拿森电子”)发布了自主研发的线控底盘三大产品,成为国内零部件行业支持自动驾驶的最新自主创新技术成果之一。

  “线控底盘是智能化和电动化两个赛道的交汇点。”天津大学机械工程学院教授姚春德向《中国汽车报》记者表示,随着自动驾驶技术进化,从已经广泛应用的L2级到L3级乃至L5级自动驾驶,对技术的冗余和安全要求越来越高,对线控底盘也提出了更高的要求。自主研制的线控底盘能符合这些要求,说明国产零部件在这一领域有了新的进步。

  “线控底盘是实现自动驾驶的关键载体。”辽宁工业大学汽车与交通工程学院教授李刚在接受《中国汽车报》记者采访时说,线控底盘是自动驾驶汽车主要的控制执行机构,其通过控制器、电源线、信号线和电机等电气部件对自动驾驶汽车进行操控,一旦电能不足或电气零部件出现故障,整个线控系统将失去控制,出现严重安全隐患。因为其中涉及电动化部件控制,也关乎对自动驾驶的操控,所以,它被称为智能化和电动化的交汇点和“司令部”。

  拿森电子首席执行官陶喆表示,此次推出的拿森NBooster+ESC(线控系统+车身电子稳定系统)冗余线控制动解决方案,具备电源冗余、通信冗余、控制器冗余、执行器冗余、轮速冗余和驻车冗余六大制动冗余,可充分满足L2级自动驾驶的松手辅助、L3级至L5自动驾驶及全自动泊车等不同场景的自动驾驶应用。

  线控底盘的实际使用,供电是必不可少的“硬指标”。在正常情况下,由NBooster作为线控制动主执行器,实现VLC主控,当NBooster失效时,系统由ESC接管。即使ESC失效,由NBooster备份ABS(防抱死系统),保证车辆不甩尾,具备转向功能。

  冗余与备份看似简单,实则技术复杂,至今能突破相关技术壁垒的企业并不多。在支持L3级、L4级自动驾驶的拿森线控转向系统解决方案中,具备双份独立互为备份的32位MCU(微控制器)、电机本体冗余备份、扭矩转角传感器冗余、电机转角传感器冗余、双路独立供电、双路独立CAN通信等六大冗余系统,并具备高精度的位置控制能力,在任意一个节点失效下,均可保证转向系统的可用性,且不需要退出自动驾驶模式。

  “无线控,无自动驾驶。”陶喆提出,底盘是汽车重要组成部分之一,主要包括传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统等。在能源、环保、安全等因素的推动下,底盘零部件有望大幅受益,成为汽车进化的新风口。

  当前,业界基本达成共识:线控执行端是自动驾驶非常重要的环节。“智能电动汽车发展的三大趋势,除了更安全、更智能以外,就是在软件定义汽车背景下的电控架构从分布式向集中式变化,线控底盘就是这一趋势的代表之一。”北京航空航天大学交通科学与工程学院教授杨世春向《中国汽车报》记者表示,实现线控底盘技术自主开发的突破是汽车智能化和电动化变革的重中之重。

  “作为自动驾驶汽车控制单元,线控底盘包括线控转向、线控制动、线控换挡、线控油门、线控悬挂,其中转向和制动则是面向自动驾驶执行端方向最核心的产品,线控制动技术难度最高,而线控油门、线控换挡、线控空气悬挂的技术相对成熟,但最关键的转向和制动系统当前适用于L4级以上自动驾驶的稳定的量产产品还较少。”李刚说,当前全球范围内较为领先的线控底盘零部件供应商博世、采埃孚、大陆等跨国公司从20世纪90年代末开始研发,在底盘控制领域具有丰富的技术积累和供应经验。近年来,海拉、联合电子、宁波高发、奥联电子、凯众股份等零部件企业也进入了研发线控底盘的行列。

  与发达国家企业相比,国内线控底盘技术和产品存在一定差距。“线控底盘作为自动驾驶汽车的核心零部件,综合了软件、硬件以及机械的能力,具有较高的技术门槛,尤其是在相关算法、软件上需要大力追赶,但近年来随着国内自动驾驶技术的快速进步,线控底盘技术进化的驱动力也在增多。”姚春德分析认为,一方面,尽管国内已经有了少数自主研发的企业,但整体上技术和产品尚处在培育期,也无法与跨国公司的技术与产品构成竞争。原因之一是,国内汽车核心零部件长期以来依赖进口,自主创新能力偏弱。另一方面,线控底盘作为自动驾驶安全相关的重要零部件,对技术性能、工艺水平以及算法、软件的要求较高,这是急需解决的问题。

  自动驾驶带来的新机遇是国内零部件企业的良机。“国内自动驾驶量产车型日益增多,为国内相关零部件企业的线控底盘自主研发带来了很大的机遇。”杨世春表示,要在技术上有所突破,一是必须补齐短板。国内零部件供应商以往大多偏重硬件,算法和软件能力弱。同时,新创科技企业在算法、软件方面较强,而制造能力、工艺水平不足,同样是需要弥补弱项。二是必须联手破局,在各家零部件企业能力不足的情况下,如果能相互合作、联合研发,就容易形成互补,尽快在技术上有所突破。三是国内零部件企业参与线控底盘研发者较少。如果行业组织整合行业力量,进行专项技术攻关,建立参与合作企业共享的“技术池”,就能够更快地突破技术难关。

  姚春德表示:“国内有了自主创新的线控底盘技术和产品,值得肯定。不过,国内零部件行业在线控底盘领域整体超越发达国家先进水平,还需要时间进行积累、磨砺和不断进取。”

  当前,配置L2级自动驾驶的国产汽车越来越多,对线控底盘的需求也越来越大,拿森电子、格陆博科技等企业都是线控底盘领域的自主创新先行者之一。“在线控底盘领域,芯片、电机、仿真、开发工具、算法、软件等技术发展,需要更多产业链融合,一家公司不可能延伸这么长的产业链,需要多个领域协作。整车企业和零部件厂商之间协作以及产业链融合,是国内底盘控制系统占据市场主导地位的基础。”格陆博首席执行官刘兆勇对记者所言,道出了线控底盘领域的现实和趋势。

  线控底盘将成为自动驾驶零部件领域的竞争热点。值得欣慰的是,国内零部件企业在这方面的自主研发正在趋热。至今,拿森电子已经与国内20多家主流整车企业开展了多种类型的配套研究,与比亚迪、北汽、长安、福特、广汽等分别开展了NBooster系统装车合作,在实际道路场景下对相关技术进行测试验证。

  “线控制动产品技术含量较高,且需要较长投入期,对于人才、技术和资本要求较高。兼备人才、技术和资本等优势的零部件却有望在未来的市场竞争中获得一席之地。”杨世春认为,传统底盘受机械连接形式限制,其执行操控决策信息的效率也受到限制。线控底盘的出现可以提升整个车身对获知操控决策后的动态执行效率。因此,未来的市场潜力巨大。

  近日,中国工程院院士、北京理工大学教授孙逢春在一次报告中就线控底盘问题提出了三个建议:一是要提升国产化率。线控底盘作为智能化的一个关键环节,但国产化率低。在线控制动领域,ESC车身稳定控制系统国产化率低于1%,就需要引起行业高度重视,应改变自主产业链不完整的现状。二是要加强产业协同。创新整合新技术,加快产业变革,群策群力实现“1+1+1>10”,实现同行资源和上下游优势互补。三是要资本深度参与。他建议以产业资本为纽带,深度参与整合行业资源,发挥资本为纽带对社会资源的配置作用。

  来自工信部的最新预测显示,我国汽车产量在2025年将达到2800万辆至3500万辆。由此带来的线控底盘的渗透率将呈现几何增长之势。

  姚春德说:“对于线控底盘而言,国内零部件企业面临一个新的机遇期,谁拥有先进的技术及产品,具备充分的冗余和可靠性,就会成为自主线控底盘的领导者。”

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