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線控底盤如何讓自動駕駛加速奔跑?

2024-12-12 09:25
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線控底盤技術是智能駕駛系統(tǒng)的核心技術之一,通過電子信號取代傳統(tǒng)的機械傳動,實現(xiàn)車輛動力、轉向、制動、懸架及換擋等功能的精準控制。它不僅是實現(xiàn)L3及以上自動駕駛的關鍵,也是推動智能化汽車快速發(fā)展的技術基石。

引言

在汽車行業(yè)邁向智能化、網(wǎng)聯(lián)化和電動化的過程中,線控底盤的應用變得愈發(fā)重要。線控底盤通過電子信號取代傳統(tǒng)機械裝置,在車輛動力、轉向、制動等方面實現(xiàn)更高效、更精準的控制,是L3級及以上自動駕駛不可或缺的執(zhí)行單元。從人機解耦到智能駕駛,從模塊化設計到跨域協(xié)同,線控底盤的技術發(fā)展既是自動駕駛技術創(chuàng)新的驅動力,也是未來汽車開發(fā)模式轉型的關鍵抓手。

線控底盤的技術構成

線控底盤技術可劃分為五大模塊,包括線控制動、線控轉向、線控驅動、線控懸架和線控換擋。這些模塊各自承擔不同的控制任務,共同支撐車輛的穩(wěn)定運行和自動駕駛系統(tǒng)的高效執(zhí)行。

線控底盤組成

2.1線控制動技術的核心價值與發(fā)展路徑

線控制動(Brake-by-Wire)是線控底盤最具技術挑戰(zhàn)的組成部分之一,其核心在于以電信號取代傳統(tǒng)液壓傳動,實現(xiàn)對制動過程的精準控制。傳統(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)在能量傳遞過程中存在響應滯后及效率損耗,而線控制動技術能夠顯著提高系統(tǒng)響應速度,增強制動的可控性和靈敏度。

當前市場上的線控制動技術主要分為兩類:EHB(電子液壓制動)和EMB(電子機械制動)。EHB屬于過渡型技術,雖然仍保留液壓回路,但通過電信號實現(xiàn)對液壓壓力的控制,響應速度和精準度得以提升。相比之下,EMB則徹底去除了液壓系統(tǒng),通過電機直接驅動制動卡鉗,不僅減少了機械結構的復雜性,還大幅提高了制動系統(tǒng)的集成化水平。然而,EMB也面臨高溫衰減、冗余設計和高成本等挑戰(zhàn),當前多用于高端車型或特定場景。未來,隨著核心零部件的技術突破和成本下降,EMB有望成為線控制動的主流選擇。

在實際應用中,線控制動系統(tǒng)還需與制動能量回收系統(tǒng)協(xié)同工作,以滿足電動車輛對能量利用效率的更高要求。中國企業(yè)在這一領域雖然起步較晚,但憑借電動化市場的快速發(fā)展,國產替代正逐步加速。據(jù)預測,到2026年,EMB系統(tǒng)有望實現(xiàn)量產,成為高級自動駕駛車輛的標配。

2.2線控轉向的技術原理與發(fā)展現(xiàn)狀

線控轉向(Steer-by-Wire)通過電子信號完全取代傳統(tǒng)機械或液壓連接,使駕駛員操作方向盤的信號能夠直接傳遞給轉向執(zhí)行單元。線控轉向的最大技術特點在于實現(xiàn)了完全的人機解耦,為L4及以上自動駕駛的實現(xiàn)奠定了基礎。

線控轉向技術路徑

線控轉向技術目前仍處于市場導入期,EPS(電子助力轉向)作為其過渡形態(tài),廣泛應用于乘用車和商用車中。EPS雖具備電控化的優(yōu)勢,但仍保留了機械連接,未能實現(xiàn)真正的線控特性。而完全線控轉向系統(tǒng)(SBW)通過完全電子化的信號傳遞,不僅能提升車輛轉向的精確度,還可實現(xiàn)更多智能化功能,例如多模式駕駛和自動回正。

SBW的技術實現(xiàn)并非易事。完全取消機械連接要求系統(tǒng)具備高度的冗余能力,以應對信號失效或執(zhí)行單元故障帶來的安全風險,此外其生產成本較高,導致滲透率較低。盡管如此,隨著法規(guī)對自動駕駛技術的支持以及行業(yè)內企業(yè)的積極探索,線控轉向技術的市場化步伐正逐漸加快。

2.3線控驅動的技術特點與市場應用

作為線控底盤中最成熟的模塊之一,線控驅動(Throttle-by-Wire)技術通過電子控制單元(ECU)實現(xiàn)對車輛動力輸出的精準管理。在傳統(tǒng)燃油車和新能源汽車中,線控驅動已廣泛應用,且具有快速響應、可編程性強等顯著優(yōu)點。

線控驅動技術的應用主要集中于車輛加速和能量管理。通過優(yōu)化動力輸出,線控驅動不僅能提升車輛的經(jīng)濟性,還可為智能駕駛系統(tǒng)提供精準的縱向控制能力。例如,在高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)中,線控驅動系統(tǒng)能夠與自動巡航功能無縫銜接,實現(xiàn)平穩(wěn)駕駛。

在技術發(fā)展方向上,未來的線控驅動系統(tǒng)將進一步與整車電控系統(tǒng)融合,實現(xiàn)更高層次的智能協(xié)同。結合車路協(xié)同(V2X)技術,線控驅動還將為車輛在復雜工況中的自動駕駛提供有力支持。

2.4線控懸架的智能化升級與技術難點

線控懸架(Suspension-by-Wire)通過動態(tài)調整懸架系統(tǒng)的阻尼和剛度,為車輛行駛提供更好的舒適性和穩(wěn)定性。當前主流的線控懸架技術包括CDC(連續(xù)可調阻尼懸架)和空氣懸架,它們通過傳感器實時感知路面情況,并動態(tài)調節(jié)懸架特性。

線控懸架分類

在商用車和高端乘用車中,線控懸架的應用逐漸增多,尤其是在越野場景和長途駕駛中,線控懸架能夠顯著提升駕乘體驗。然而,國內企業(yè)在核心部件如電磁閥和懸架控制器上仍依賴外資供應商,國產化替代亟需加速。隨著自主研發(fā)能力的提升,預計未來5至10年內,中國企業(yè)將在這一領域取得重要突破。

2.5線控換擋的應用與技術升級

線控換擋(Shift-by-Wire)技術通過電子信號控制變速器的檔位切換,具有操作便捷、結構緊湊的優(yōu)點。目前,線控換擋主要應用于新能源車型中,因其技術復雜度相對較低,市場滲透率較高。

線控換擋不僅提升了駕駛體驗,還能與智能駕駛系統(tǒng)深度集成,支持多場景切換。例如,在自動泊車或復雜交通場景中,線控換擋系統(tǒng)能夠快速響應系統(tǒng)指令,實現(xiàn)精準的檔位調節(jié)。未來,隨著車輛智能化程度的提高,線控換擋將在更多車型中實現(xiàn)標配。

市場格局與應用場景

3.1市場規(guī)模與行業(yè)分布

線控底盤作為自動駕駛技術的重要組成部分,其市場規(guī)模在過去幾年中保持快速增長。根據(jù)預測,2025年中國線控底盤市場規(guī)模將達到282億元,到2030年預計進一步增長至1267億元,年復合增長率顯著。從行業(yè)分布來看,乘用車市場占據(jù)了線控底盤市場的主要份額,占比接近90%。這與乘用車領域對智能駕駛功能的需求快速上升密切相關,特別是L3及以上級別自動駕駛車輛的逐步商業(yè)化,進一步推動了線控底盤的滲透率提升。

在商用車市場,線控底盤的應用也在逐步擴大,主要集中于中重型貨車和客車領域,這些車型在運輸效率、安全性能以及運營成本優(yōu)化方面對線控底盤的需求尤為強烈。此外,低速無人車市場也顯示出巨大潛力。無人配送車、無人環(huán)衛(wèi)車等低速無人裝備逐漸實現(xiàn)商業(yè)化示范應用,為線控底盤開辟了新的市場空間。

線控底盤5大應用領域

3.2典型應用場景

線控底盤的應用場景可以劃分為低速與高速兩類:低速場景下的示范應用為其技術驗證提供了寶貴經(jīng)驗,高速場景的復雜需求則進一步推動技術的成熟與迭代。

低速場景:

低速無人裝備是線控底盤技術率先規(guī);瘧玫念I域之一。在港口、礦山、末端配送等場景中,低速無人車通過線控底盤技術實現(xiàn)自主導航和精準控制。例如,在港口物流中,配備線控底盤的無人駕駛拖車可在復雜環(huán)境中高效運行,同時提升安全性和運輸效率。在礦山場景中,重型無人礦車通過線控制動、轉向等技術實現(xiàn)了高負載環(huán)境下的自主作業(yè),進一步推動了礦業(yè)運輸?shù)淖詣踊椭悄芑?/p>

高速場景:

在高速開放道路上,線控底盤的主要應用集中于L3及以上級別的高級輔助駕駛系統(tǒng)(ADAS)和自動駕駛車輛中。這些場景對線控底盤的性能提出了更高要求,尤其是在高速行駛狀態(tài)下對轉向精度、制動冗余以及動力響應的精準控制。例如,Robotaxi服務作為一種典型應用,配備線控底盤的自動駕駛出租車能夠在復雜的城市交通環(huán)境中實現(xiàn)無縫運行,不僅提升了出行效率,也為未來智慧交通的構建奠定了基礎。

3.3行業(yè)格局與企業(yè)布局

當前,線控底盤市場的參與者主要分為零部件供應商、底盤集成商和整車廠商三類。國際Tier 1供應商如博世、大陸、采埃孚等在核心技術上具有領先優(yōu)勢,尤其是在線控制動和轉向領域占據(jù)主導地位。然而,隨著國內汽車產業(yè)鏈的不斷完善,國產供應商逐步崛起。以伯特利、長城精工、拓普集團等為代表的中國企業(yè)正通過自主研發(fā)與產業(yè)鏈整合,縮小與國際巨頭的差距。

整車廠商方面,許多國內主流車企也開始在線控底盤領域加大投入。例如,吉利的遠程GXA超感架構基于線控底盤技術開發(fā)了一系列智能商用車,而比亞迪、長城等品牌則在乘用車領域實現(xiàn)了線控系統(tǒng)的批量化應用。這種“整車廠+零部件供應商”協(xié)同發(fā)展的模式不僅加速了技術的產業(yè)化進程,也為線控底盤的普及奠定了基礎。

技術挑戰(zhàn)與瓶頸

盡管線控底盤技術的潛力巨大,其在實際開發(fā)和應用過程中仍面臨諸多技術挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)不僅影響了技術的成熟度,也限制了線控底盤的大規(guī)模普及。

4.1系統(tǒng)安全性與冗余設計

線控底盤通過電子信號取代機械連接,顯著簡化了車輛的底盤結構。然而,這種完全電子化的控制方式對系統(tǒng)的安全性提出了更高要求。一旦系統(tǒng)發(fā)生故障,車輛可能失去轉向、制動或動力控制,從而引發(fā)嚴重事故。因此,如何在底盤系統(tǒng)中引入多層次的冗余設計,確保系統(tǒng)在單點故障情況下仍能維持基本功能,是當前技術開發(fā)中的重要方向。

以線控制動為例,為保證其安全性,通常需要配備多冗余電機、傳感器和控制單元。此外,在高溫或極端環(huán)境下,線控制動系統(tǒng)的可靠性仍需進一步驗證。這些問題的解決不僅需要更先進的硬件支持,也依賴于底盤域控制器等核心軟件算法的優(yōu)化。

4.2技術標準與法規(guī)限制

線控底盤作為涉及車輛核心安全的關鍵技術,其發(fā)展受到嚴格的法規(guī)約束。盡管我國已出臺了如《低速線控底盤通用技術要求》等若干與線控底盤相關的國家標準和行業(yè)規(guī)范,但在國際范圍內的技術規(guī)則仍需進一步統(tǒng)一和完善。此外,現(xiàn)階段仍存在部分技術規(guī)范制定速度相對滯后的問題,難以匹配行業(yè)快速發(fā)展的需求。這種法規(guī)與技術發(fā)展的不對稱性,對企業(yè)的技術布局和產品導入造成了一定制約。

線控底盤標準進度

4.3技術成熟度與經(jīng)濟性

線控底盤的技術復雜性較高,開發(fā)周期較長,同時核心零部件的生產成本也較為昂貴。以完全線控制動(EMB)為例,目前其成本遠高于傳統(tǒng)制動系統(tǒng),這對整車廠商控制車型成本造成一定壓力。線控轉向(SBW)雖然在高級自動駕駛車輛中具有應用潛力,但由于其開發(fā)難度大、滲透率低,目前尚未成為市場主流。這些技術瓶頸需要通過規(guī)模效應和國產化替代來逐步克服。

未來發(fā)展趨勢

5.1智能化與模塊化驅動創(chuàng)新

隨著智能駕駛技術的深入發(fā)展,線控底盤的功能將逐步從單一模塊化控制向多域集成化控制演進。底盤域控制器(CDCU)作為核心部件,能夠將制動、轉向、驅動等控制功能統(tǒng)一協(xié)調,實現(xiàn)車輛縱向、橫向及垂向的一體化控制。此外,模塊化設計將進一步增強線控底盤的靈活性,使其適應不同車型和場景需求。

5.2國產化替代與成本優(yōu)化

中國汽車市場的規(guī)模優(yōu)勢為線控底盤的國產替代提供了良好條件。通過自主研發(fā)與技術協(xié)同,本土企業(yè)在驅動、制動、懸架等關鍵領域逐步實現(xiàn)突破。未來,隨著國產替代率的提升,線控底盤的生產成本將顯著下降,為其在中低端市場的普及提供有力支撐。

5.3滑板底盤與新型開發(fā)模式

滑板底盤作為線控底盤技術與電動化的深度結合,是未來汽車開發(fā)模式的重要方向。滑板底盤通過高度集成的線控系統(tǒng)與車身模塊,實現(xiàn)了上下解耦和多場景靈活適配。以Rivian、悠跑科技等企業(yè)為代表的滑板底盤產品,不僅在輕型商用車中展示了潛力,也為未來智能汽車開發(fā)提供了新思路。

5.4域集中化與跨域協(xié)同

未來,線控底盤將逐步從獨立系統(tǒng)的模塊化控制轉向多系統(tǒng)融合的域集中化控制模式。底盤域控制器(CDCU)作為關鍵技術,通過整合底盤的轉向、制動、驅動及懸架系統(tǒng),實現(xiàn)了橫向、縱向及垂向控制的一體化,從而提升車輛在復雜工況下的動態(tài)穩(wěn)定性與駕駛性能。同時,CDCU可通過軟件升級(OTA)不斷優(yōu)化控制算法,以應對不同應用場景的需求,進一步延長系統(tǒng)的生命周期。

此外,跨域協(xié)同成為推動線控底盤智能化升級的重要方向。通過與智能駕駛域(ADC)及座艙域的深度融合,底盤系統(tǒng)不僅能夠根據(jù)路況數(shù)據(jù)實時調整懸架剛度、轉向角度等關鍵參數(shù),還能與自動駕駛系統(tǒng)無縫對接,優(yōu)化路徑規(guī)劃與動態(tài)響應。例如,在L4級以上自動駕駛車輛中,底盤與智能駕駛域的協(xié)同可顯著提升決策速度與執(zhí)行精度,從而實現(xiàn)更高階的自動駕駛功能。

5.5低速無人裝備與規(guī);涞

低速無人裝備是線控底盤率先實現(xiàn)規(guī);瘧玫闹匾I域。在末端配送、港口轉運、環(huán)衛(wèi)作業(yè)等場景中,線控底盤通過其快速響應、高精度控制及模塊化特性,成功適配了各種低速無人裝備需求。例如,濟馭科技開發(fā)的魔毯M線控底盤,通過底盤域控制器(CDCU)、線控制動(EHB)及線控轉向系統(tǒng)的深度集成,實現(xiàn)了無人配送車在狹窄巷道及復雜環(huán)境中的高效運行。

低速無人裝備的規(guī);涞夭粌H驗證了線控底盤技術的可行性,也為其在更復雜場景的推廣積累了經(jīng)驗。未來,隨著無人裝備在港口、礦山等場景中滲透率的提升,低速線控底盤的市場需求將進一步擴大,并逐步推動相關技術在高速車輛中的應用。

5.6滑板底盤與車體解耦

滑板底盤作為線控底盤與電動化的高度集成形態(tài),是未來車輛開發(fā)的重要趨勢之一。其核心在于通過標準化接口實現(xiàn)底盤與車身的完全解耦,從而使整車制造商能夠基于同一滑板底盤平臺快速開發(fā)不同車型。這種開發(fā)模式不僅大幅縮短了產品研發(fā)周期,也顯著降低了制造成本。

以Rivian和悠跑科技為代表的滑板底盤企業(yè),已推出涵蓋輕型卡車、物流車及中型乘用車的多款產品。例如,悠跑科技開發(fā)的UP超級底盤采用線控驅動、轉向及制動技術,并整合電池、熱管理系統(tǒng)及智能域控制器,為整車開發(fā)提供了高度模塊化的底盤解決方案。未來,隨著滑板底盤的技術成熟度進一步提升,其在非承載式車身(如皮卡、輕卡等)中的應用潛力將被進一步釋放。

5.7政策支持與國際化發(fā)展

線控底盤的發(fā)展離不開政策的強力支持。近年來,我國出臺了一系列政策文件,推動線控底盤技術的研發(fā)與產業(yè)化。以2023年12月發(fā)布的《產業(yè)結構調整指導目錄(2024年本)》為例,該文件明確鼓勵電動助力轉向系統(tǒng)、線控轉向系統(tǒng)及線控制動系統(tǒng)等相關技術的研究與推廣。此外,工信部等部門也提出要加速線控底盤國家標準和技術規(guī)范的制定,這將為國內企業(yè)提供更有利的研發(fā)和市場環(huán)境。

在國際化方面,國內企業(yè)需進一步加強與國際法規(guī)接軌,以提升技術的全球適用性。例如,聯(lián)合國UN/WP.29等國際組織已逐步制定線控底盤相關技術標準,這為國內企業(yè)開拓海外市場提供了規(guī)范依據(jù)。同時,通過參與國際技術法規(guī)的修訂,中國企業(yè)不僅能提升自身技術話語權,也能加快產品的國際化進程。

結論

線控底盤作為智能駕駛系統(tǒng)的重要基礎,正在從單一模塊化技術向多域協(xié)同化方向快速發(fā)展。其技術構成涵蓋了制動、轉向、驅動、懸架及換擋五大核心模塊,均為自動駕駛車輛的精準控制提供了關鍵支持。在市場層面,線控底盤已從低速場景的示范應用逐步向高速復雜場景擴展,并在乘用車與商用車領域展現(xiàn)了巨大潛力。

盡管技術的普及仍面臨成本高、法規(guī)不完善及技術壁壘較高等諸多挑戰(zhàn),但國產替代的加速及政策支持為其發(fā)展提供了良好契機。未來,隨著線控底盤實現(xiàn)域集中化控制與跨域協(xié)同,其在車輛智能化升級中的地位將進一步鞏固。特別是在滑板底盤模式的推動下,線控底盤有望重塑汽車開發(fā)模式,為行業(yè)帶來新的增長點。

線控底盤技術的快速發(fā)展不僅為自動駕駛系統(tǒng)提供了技術支撐,也將推動整個汽車產業(yè)向智能化和電動化方向邁進。在未來的行業(yè)競爭中,掌握線控底盤核心技術的企業(yè)將具備更大的市場競爭力,并在智能駕駛和智慧交通領域占據(jù)重要地位。

       原文標題 : 線控底盤如何讓自動駕駛加速奔跑?

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