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解析长城线控底盘:为了全自动驾驶这是必要条件

发布时间:2022-10-05 08:48:53 来源:火狐体育全站app官网入口 作者:火狐体育全站app下载安装

  现在汽车的发展由几个方面驱动,电动化、智能化和轻量化。全球车企正在努力转型电动化时代,让电池成本一降再降,电动化已经成为全球的发展趋势。同时,智能网联汽车是汽车产业的未来方向,智能化汽车产品迎来了机遇。

  而轻量化,无论对于燃油车还是新能源车,都非常重要尤其是对后者的影响更大,直接关系到续航里程。为了达成“轻量化”的目的,线控底盘技术逐渐的走近了我们,例如长城汽车2023年就要量产并投入商业应用的线控底盘。

  今天,我们一起分析一波,未来你我都有可能用到的“线控底盘”技术与其中的两个核心功能。

  自动驾驶这个功能的实现,需要“前端感知层”和“中央决策层”与“底部执行层”这三个层面默契的配合才能实现真正意义上的自动驾驶功能。

  那么“前段感知层”指的是包括摄像头、毫米波雷达以及激光雷达在内的感知设备。而“中央决策层”则是对路线规划、行车控制等给出信号,传导到“底部执行层”的车轮、油门、转向以及制动等方面。所以,在整个执行过程中底盘的执行机构的功能要更完善、精度更高响应更迅速。为了满足以上需求,线控底盘是自动驾驶的一个必要条件。

  线控底盘有几个特征,操作机构和执行机构之间没有机械连接也没有机械供能,操作指令均以电信号形式进行传递给电子控制器以及执行机构。

  长城汽车在2023年要投入商业应用的这个线级别的自动驾驶之外,还有两个核心技术值得注意一下,分别是“电子机械线控制动”和“线控转向”。面对智能汽车需要大量且精准的底盘信号,因此这套线控底盘或许会采用一个新型的底盘域控制器,对多传感器的信号进行实时校验、判断以及修正。

  针对以上“线控制动”和“线控转向”两个功能,底盘域控制器需要回馈和判断的信息源包括但不限于:

  1方向盘目标角度、方向盘目标转速、方向盘转角、方向盘转速,转向机构故障信息;

  从执行端来看,线控油门、换挡以及线控空气悬挂技术都已经相对成熟,但,目前还没有一套能够适用于L4自动驾驶功能的线控转向、线控制动量产产品。

  在传统认知中,汽车的转向机构由方向盘、转向齿轮、转向摇臂等部件组成,然后驾驶员转动方向盘从而实现前轮的转向角度,这是传统意义上汽车的转向原理。而我们接下来要迎来的是被称为“Drive-by-wire”的线控技术,这套技术由人机接口、电信号模拟或数字模拟信号、执行机构传感器以及功能装置组成。最早是应用在飞机上的,驾驶员执行的操作转化成弱电信号,然后通过弱电信号控制强电执行机构,实现相应的飞行操作。

  背后的逻辑,用导线取代机械、液压等传统形式的链接机构,而且也不需要依靠驾驶员的输出的力就能实现车轮的转向操作。这样一来,减少了机械连接机构,减轻了车辆的质量从而减少能耗。然后,放在智能化车型上可以引入计算机辅助控制系统,这就给以后的智能汽车、无人驾驶汽车对应的L4、L5级别自动驾驶功能铺好了路。英菲尼迪已经有DAS线控技术在量产车上搭载了,例如Q50、Q60等,但前提投入量产之后也经历过一次大规模的召回。

  另外,长城汽车的线控转向系统是全国首个支持L4+自动驾驶功能的线控转向技术,其中还需要很多的传感器参与工作,这些传感器主要负责检测方向盘与转向机构的转角的大小和方向等情况,然后把信息转换为电信号传送到电子控制器。最后电子控制器根据传感器的信号进行分析、运算以及判断,最终把信息传送给转向电动机。

  而传感器的精度,决定了整个线控转向的性能是否优秀,虽然去除了机械结构,但增加的传感器对于整个线控转向系统的成本成为了一个重点问题。

  目前市面上已经出现了单电机前轮转向、双电机前轮转向、双电机独立前轮转向、后轮线控转向、四轮独立转向等转向模式(多应用于无人物流车等)。但,目前长城汽车的线控底盘技术还没有公布相关的配置以及传感器信息。目前能知道的,长城汽车线控底盘的线控转向技术,能实现转向比在9-16之间主动调节或自由设置。

  1电子部件能不能达到像机械部件那样的可靠度,在电子部件出现故障时,如何保证系统依旧能实现基本的转向功能;

  目前博世、采埃孚、NSK等零部件巨头都有自己相应的“线控转向技术”产品,但目前商业化落地的不多,比如Kayaba配套英菲尼迪量产。大概率长城汽车也会选择现成的外资供应商,毕竟外资企业在技术或者成本上都比自研更有优势。

  线控底盘里还包含了几个主要的系统,线控油门、线控转向、线控制动、线控换挡和线控悬架。其中的技术难点在于线控转向和线控制动。而线控底盘只是发挥承载以上这些功能的作用,最终来执行计算后的操作。

  那么,关于线控刹车长城汽车是怎么实现的?先明确一点,长城汽车的线控制动技术是由长城精工自主研发的制动系统。有别于目前的EHB液压线控制动系统,长城汽车用的是EMB,其两者都是线控制动BBW的分支。

  EMB也就是电子机械线控制动系统,让电机直接夹紧摩擦片,取代了EHB线控制动系统中的ESP、ibooster、液压管路和EPB四大部件。它和EHB的最大区别就在于它不再需要制动液和液压部件,制动力矩通过安装在4个车轮里电机驱动的执行机构产生。简单说就是EHB为“湿式制动器”而EMB是“干式制动器”后者直接抛弃了液压制动。

  而且EMB还取消了很多在EHB上现有的部件,长城汽车官方表示实现减重10%。而且液体不再作为传递介质,制动的响应速度变得更快,可以再不到100毫秒内响应,例如Brembo的线km/h车速下制动距离缩短5.8米。而长城精工提供的EMB制动系统,100km/h-0制动距离可缩短4.8米。

  虽然EMB制动系统相比于目前广泛应用的EHB有更多的优势,但也面临着不少的问题:

  2高速制动过程中,刹车片会产生大量的热量,EMB需要加强系统的热稳定性和散热能力;

  3刹车力度决定于电机大小,电机在轮毂内部也就等于轮毂体积决定了电机大小,从而决定电机功率大小;

  4由于采用大量的传感器、控制芯片,短时间内EMB系统成本会高于EHB成本,降低成本也是一个问题。

  智能化的最终目的,是实现自动驾驶,无论是线控转向、线控制动还是它们的载体线控底盘,都是车企像“自动驾驶”这一目的逐步完善的过程。而在这个过程中,还得实现轻量化,就像上文提到的智能化、轻量化在推动着汽车产业的“线控技术”发展。而线控技术的关键,就是安全和冗余设计。

  最后,关于可靠性这个事儿,延展一下。或许有不少人的传统观念里,电子设备容易发生故障,不如机械结构靠谱,但长城的这套线控底盘,用了三冗余设计,还有跨系统冗余。举例说明,车辆线控转向有A和B两套方案,A方案失效时启用B方案,当两套方案全部失效的时候,跨系统冗余会启动线控制动会调整不同车轮的制动力,制造轮速差从而实现转向的操作。如果,以上全都失效?还有一个动能回收兜底。

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