面向车身轻量化的线控底盘平台

2020-10-29 17:50 282 0 来自: 智电未来
简介
【汽车轻量化在线】底盘是汽车的重要组成部分之一,主要包括传动系统、行驶系统、制动系统和转向系统等。目前,在能源、安全和环保等因素的不断推动下,国内外汽车产业正在朝着电动化、智能化、网联化、轻量化的方向 ...
汽车轻量化在线】底盘是汽车的重要组成部分之一,主要包括传动系统、行驶系统、制动系统和转向系统等。目前,在能源、安全和环保等因素的不断推动下,国内外汽车产业正在朝着电动化、智能化、网联化、轻量化的方向发展,随着汽车领域的不断发展、用户对车辆的需求不断提高,线控技术顺理成章地被引入到了汽车领域中,底盘系统将有望实现革新。

关于底盘

汽车一般由发动机、底盘、车身、电气等主要部分组成,其中底盘是指汽车上由传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统等部分的组合,其功能包括支承、安装汽车车身、发动机及其它各部件及总成,形成汽车的整体造型,承受发动机动力,保证车辆正常行驶等。

关于线控技术

线控技术简称“Drive-by-wire或X-by-wire”,它最早应用于航空领域,来自于飞机的飞行控制系统。它将飞行员执行的操作转换为弱电信号,再通过该弱电信号来控制强电的执行机构实现相应的飞行控制。

简单来说就是,用导线(电信号)的形式取代了机械、液压、气压等形式的连接,而不需要依赖驾驶员的力输出或扭矩的输出。该技术减少了复杂的机械连接,使车辆整体的质量更轻,降低了能耗和制造成本,并且控制更加的方便快捷,还可以引入计算机辅助控制系统,为智能汽车、无人驾驶汽车的发展铺平了道路。

关于线控底盘

线控系统有五个主要的子系统,分别是线控油门、线控转向、线控制动、线控悬架、线控换挡。其中线控转向和线控制动又是未来发展的重点和难点。未来具有线控底盘的汽车从某种意义上来说,它的车身更多的是承载能力,并不具备行驶的功能,而线控底盘作为中间角色,来执行整个计算后的结果。

例如PIXLOOP线控底盘,它提供了全面、强大而且开放的API接口,兼容主流的自动驾驶系统,是专门为自动驾驶开发者打造的线控底盘。

电动化推动线控底盘发展

电池成本下降、产品技术提升等因素的推动下,全球电动车产销量快速增长,电动化已成为全球汽车产业的发展方向。这也为底盘相关零部件带来新的发展机遇。对比一下传统燃油车和新能源汽车的底盘系统,我们会发现,传动系统发生了较大变化,制动系需要将机械真空泵替换成电子真空泵,行驶系和转向系基本一致,此外还需要新增电池盒等零件。

简单来说,沿用传统底盘的设计进行改造,虽然开发难度小、开发成本低、开发周期短,但是模块集成化较低、总体布置的难度较大,因此急需一种电动车专用的底盘平台,可以满足电动车设计更优化、集成度更高、性能更卓越的要求,线控底盘的出现可以更好地满足这样的要求。

相较于原有底盘系统的刚性连接,线控制动更加柔性化,可以降低底盘设计和布局难度,避免因为子系统刚性连接而调整其他部件位置,有利于实现模块化底盘设计。在智能汽车时代,线控系统没有机械传递部件中的硬约束,基于电子控制单元(ECU)的系统控制策略可更加丰富,从而实现对底盘多个子系统的协同控制。

智能化推动线控底盘发展

智能网联汽车是汽车产业的未来,伴随着汽车新四化的提出、政策暖风频频吹动,智能网联汽车的发展迎来了新的机遇。智能汽车的感知识别、决策规划、控制执行三个核心系统中,与底盘相关的主要是控制执行,那么就需要对传统汽车的底盘进行线控改造以适用于自动驾驶。而且,整个智能系统对线控底盘的需求随着芯片处理系统、以及多传感器深度融合、深度学习的发展在逐渐的上升。

线控技术是自动驾驶的基石。对于自动驾驶系统来说,线控油门、线控转向、线控制动这三个子系统尤其重要。尤其是L3级别及以上等级的自动驾驶汽车,部分或全程都会脱离驾驶员的操控,因此对于智能驾驶控制系统的需求将会迅速提高。

在传统汽车上,没有过多的传感器,没有过多精密的电子设备,且它们与底盘之间也没有过多的干扰;但对于智能汽车而言,由于其需要众多的传感器进行环境感知和与之相匹配的线束,那势必会涉及到汽车底盘与智能传感器的装调。

线控底盘是自动驾驶与新能源汽车中间的一个结合点,它是实现无人驾驶的关键载体。在自动驾驶还没有爆发之前,很少有人提到线控底盘这个概念。但是现在很多纯电动汽车的底盘已经具备了部分线控功能。随着自动驾驶的发展,线控底盘也得到了一个比较好的发展机遇,多种形态的高级别辅助驾驶或自动驾驶对线控底盘的需求也在增加。像蔚来ES6、理想ONE以及小鹏G3等车型都配备了一定程度的高级别辅助驾驶,它们都需要底盘具有一定的线控功能。拿制动系统来说,先进辅助驾驶或更高级的自动驾驶需要制动系统具备快速主动加压和精确控压的能力。传统的ABS不具备主动增压功能,ESP/ESC具备主动增压功能但增压速度无法满足自动驾驶的需求。所以,线控制动系统就显得尤为重要。

模块化推动线控底盘发展

基于模块理念进行技术协同是平台开发的最新发展形势。奥迪率先提出以模块为基础的MLB,并通过大众 MQB深化并推广模块化开发的理念。在汽车制造业中,模块是具有某种特定结构和功能的通用部件的组合。进一步说,模块是用于组成车辆上的各大系统的,基于功能性进行划分的,具备标准接口的通用独立的部件组合。我们可以这么定义模块:由基础部分、可变部分和专属部分构成,具备几何、性能及接口属性,典型特征为具有通用性,互换性和相对独立性。通过对模块属性创造性的进行几何和性能双维度的解耦与重构,形成标准化,系列化和规范化的规则,从而设计出具有带宽的差异化产品。

轻量化推动线控底盘快速发展

根据 2016年发布的《节能与新能源汽车技术路线图》所述,汽车底盘系统核心零部件的轻量化技术主要方向包括悬架系统的铝合金控制臂、铝合金副车架,转向系统的铝合金转向节、铝合金转向系统壳体及支架,制动系统的铸铝制动钳,行驶系统的铝制车轮等。可以看出,底盘轻量化的潜力巨大。

除了电动化和智能化,在燃油车油耗和电动车续航里程等因素推动下,轻量化是汽车产业另一个重要的发展方向。燃油经济性也一直是消费者购车时关注的焦点。但是传统发动机的油耗改进是有限的,往往多种措施叠加起来的节油量不足以支撑为了节油所增加的零部件成本问题。而对于电动车来讲,为了增加续航里程,厂商往往通过增大动力电池容量的方式来改善,带来的问题就是容量越大,整车重量越大,两者成正相关。采用了轻量化技术的电动车则不一样,在相同续航里程下,它减少了电池的数量,也降低了电池成本。可以看到,油耗和续航切切实实地推动了汽车轻量化的发展。

线控底盘相较于传统底盘,解决了传统底盘技术中液压系统结构和控制复杂,存在泄露隐患等问题,摒弃了驾驶员人机操纵界面与相应的执行机构之间的机械连接,而采用导线的方式进行柔性连接,大大简化了底盘的结构布置与生产制造工艺,达到了轻量化的目的。

全矢量线控底盘

全矢量控制(FVC)汽车是典型的过驱动系统:每个车轮都具有驱动、制动、转向和悬架4个独立的操控部件,且具备独立的电子电控系统,线控底盘域控制器作为整个底盘的主控模块,负责整车的动力学控制和4个电动轮的动态协调,实现驱动-制动-转向-悬架一体化的多功能电动轮系统。


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