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中汽创智:国产智能底盘系统的研发与创新实践

汽车 盖世汽车网    2021-12-01 14:49

由于汽车动力系统等技术的变革,现在汽车已经不能完全称之为”汽车”。车辆逐渐转变成智能的移动终端和储能单元,那么底盘系统则由传统的被动辅助响应,变为根据人-车-路特性实施主动控制,在操控上逐渐去人化,成为智能底盘系统。

智能底盘系统属于智能网联汽车的“控制执行技术”,是智能驾驶、动力及智能座舱的支撑底座,主要包括智能制动系统,冗余转向系统、电控主动悬架等。智能底盘控制系统是智能车辆的“手”“脚”,新一代线控化智能底盘系统是实现自动驾驶的必备条件,也是增加新能源车续驶里程的关键系统。

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中汽创智科技有限公司智能底盘制动系统高级总监 张杰

智能时代底盘控制系统的技术趋势

自上世纪70年代电控产品出现后,车辆的自动化程度逐渐增加,对人的依赖性就逐渐减少,但越是高等级的自动驾驶功能,对底盘安全可靠要求也更高。张杰指出传统的底盘电控系统在出现故障时可以降级或者关闭,达到fail-safe状态;但L3以上自动驾驶车必须要达到Fail-operational,要有冗余的备份系统,这就对底盘电控系统的功能安全提出更高要求。

智能底盘系统还需满足基于域控的新型EE架构发展,目前以融合域、区域控制、中央超算平台为特征,以满足自动驾驶高算力和高带宽的需求,有助于软硬件解耦及软件定义功能,实现统一OTA升级迭代。但同时,这也对信息安全、网络安全提出新的要求。张杰以一家股东方主机厂的域控架构规划为例做了开展说明,1.0是一个传统分布式电控的结构;2.0升级到功能域控的架构;现正在开发3.0的新架构,其中,第一阶段是完全的融合域控,域控制器包括智驾、智控、智联;第二阶段是形成”融合域和区域”的综合架构。

对于新能源车辆而言,底盘的制动和转向系统往无刷电机助力发展,相关控制算法需要革新;底盘系统更加注重轻量化设计,通过能量回收实现节能、优秀的NVH表现,还要研究底盘和动力之间如何更好地联合控制,更加灵活的底盘调校维度和个性化需求,兼顾多目标性能的综合优化。

当智能电动底盘平台在向一体化、模块化发展时,CTC一体化电动底盘,其省去了模组的结构,可以减重、降低成本、提高续驶里程。但是对于底盘的结构以及电芯的安全性、后续维护保养也提出新的挑战。目前主要用于小型无人车辆的轮端执行机构,集成了轮毂电机、线控制动、大角度转向、可抬升的主动悬架,能够实现横向移动、原地转向,大大提升了灵活机动性。

结合线控底盘技术的发展,国内前不久发布了《智能底盘技术路线图框架》,对底盘的构型、线控化程度、EE架构、域控技术、功能安全都做了规划说明。例如,线控制动将来关注EMB趋势,电控悬架有望实现国产化多腔气囊和连续阻尼可变减振器的批量应用,从X、Y方向实现部分线控化协同控制到三向的协同控制。除此之外,车载总线技术方面,要求高带宽、高速、严实时,以太网有望实现普及。

基于以上的趋势,可以发现:智能底盘行业发展向好,市场潜力巨大,但也面临着新的机遇和挑战,尚存在一些需要去攻克的难题,行业内逐渐有更多呼声要密切合作联合攻关核心技术和突破市场应用。

初创企业对智能底盘新布局

中汽创智成立于2020年6月,其深耕于智能电动底盘,氢燃料动力平台,智能网联平台三大板块,瞄准前瞻、共性、平台、核心的技术研发,意图打造原创技术策源地,突破卡脖子技术,成为国家战略的重要力量;目标是构建绿色低碳、智能安全、极致体验的美好汽车生活,争取打造中国第一、世界一流的创新型高科技企业。目前公司处于初创阶段,经过一年多的努力,也取得了阶段性的进展成果。

CAIC在智能底盘领域的定位与传统的Tier1并不一样,他们定位为Tier0.5的概念,旨在开创未来汽车产业合作的全新格局。中汽创智认为这个概念有四方面的内涵。

第一,由于中汽创智是国家战略下创立的关键技术创新企业,其立足于三大家央企股东方主机厂,提升国内汽车产业竞争力为使命,实现自主化的技术标准及产业链体系。

第二,产学研用市场化的核心纽带,开展前瞻性的研究,与高校和创新平台进行合作,将一流的研发技术成果转化。

第三,他们和国内的Tier1/ 2充分合作,包括研发、生产、制造、供货、投资方面都可以采用灵活开放、合作共赢的模式。

第四,OEM产业发展的强有力支撑,直接参与各股东方的前瞻研发以及新平台车型的规划,提供开发式的软件架构、集成化产品与整体解决方案。

张杰表示,他们在智能底盘规划分三个阶段:第一阶段完成冗余的智能制动系统IBC+RBU量产;第二阶段是冗余智能转向RISS-DP/R以及制动与转向协同控制开发;第三阶段是主动悬架系统CDC和底盘域控制器iCCS的量产。

智能制动系统的实践落地

中汽创智于今年6月份发布了以”擎磐”为技术品牌的智能制动系统,按照三个理念来开发:“产品安全可靠、软件稳健鲁棒,成本具有竞争力”。其具备安全可靠、结构紧凑、响应快速等特点。重量仅为5.3kg,优于竞品水平;在自主创新方面,包括电机直驱助力、自主线性电磁阀、双控EPB、开放式软件架构等;在个性化功能定制方面,包括40多项软件功能,除了基本/标准包之外,还有节能/智联的增值包,兼容第三方软件,可个性化定制;对于软件的智能迭代,将车端自学习与云端大数据相结合,可实现远程监控、预测控制等创新功能。

针对冗余架构系统设计,张杰称,中汽创智设计的是三级冗余的结构,IBCU主模块+RCU冗余模块+双控EPB,来实现L3以上自动驾驶所需求的Fail-operation功能。主模块最大建压能力大于200兆帕,冗余模块实现在500ms建压减速度大于0.65g,并具有纵向稳定控制功能,主冗切换时间小于100毫秒。

不断攻坚克难,突破技术壁垒

在整个产品开发过程中,中汽创智也突破了五项关键核心技术。

1、多级冗余制动系统架构设计:基于”三级冗余整体架构”,在这两个模块之间的电源、通讯、传感器、控制器、控制器设置了冗余,若系统诊断出主模块IBCU出现故障时,迅速通过整车网络通知RCU并切换为冗余功能。理论来讲是可以小于20毫秒。

2、针对机电液耦合的一体式执行器模块:IBCU采用电机与滚珠丝杠直驱助力、线性电磁阀、抗干扰性良好的感应式传感器等,兼顾多种制动模式,具有结构紧凑、重量更轻、适配性更好的优点。其中,关键零部件电磁阀产品存在三个难点:设计难、加工难、量产难,中汽创智依托于其牵头成立的“先进底盘控制工作组”,发起编制了液压制动系统电磁阀的团体标准,联合行业资源寻求突破。

3、控制电路冗余硬件设计:充分考虑安全可靠性,采用三轨电源冗余,MCU多核锁步交叉诊断措施,高功能安全的集成化芯片,预留MCU兼容方案,丰富的外设接口、多唤醒源等安全设计,休眠状态下减少漏电流,降低功耗;在控制功能集成、双控驻车、上电分段式预充、系统断电保护电路上具有创新性。

4、针对双控EPB的系列化配置设计:制定了IBCU单控制器的主从MCU交叉互检架构的全冗余双控EPB方案,可以实现高中低三级配置;在主控MCU失效时,辅助MCU基于电子驻车能提供辅助行车制动;对于IBCU+RBU双控制器的驻车冗余方案,可实现两个模块分别控制,满足取消P档所的驻车制动相关的法规要求。

5、核心控制算法策略:针对执行器机构及建压原理的变化,全新设计轮端压力控制模块,基于无刷电机工作噪音抑制和低压力区间高精度控制需求,增加前馈控制功能,保障各基本功能及扩展功能需求,预留智驾系统接口等;针对电动车TCS功能,中汽创智也有新的变化,传统的是靠制动控制器来控制动力和液压力的,电动汽车兴起之后直接可以将电机扭矩控制(DMC)集成与电机控制器之中,从而提升对动力控制的响应。

此外,中汽创智在软件开发方面搭建了全栈开发测试流程,针对不同的测试项目都有不同的工具链来应对,现在公司也在推ASPICE CL3的流程标准,同时融入了ISO26262功能安全的理念,形成了自主特色的软件开发流程,从而提升软件的鲁棒性。

目前中汽创智具备关键零部件/组件/总成/系统测试能力,覆盖产品研发全过程需求,尤其重视对关键部件电机、电磁阀等的性能验证。对于实车匹配开发,较其他Tier1,中汽创智能够较早介入OEM概念开发及A样件整车验证,对产品进行多轮充分验证,以提高产品可靠性。

张杰表示,基于公司Tier0.5供应商定位,希望与国内各级供应商、主机厂等开展全方位灵活开放、共赢的合作,一同努力进步。

【以上内容转自“盖世汽车”,不代表本网站观点。 如需转载请取得盖世汽车网许可,如有侵权请联系删除。】

 

责任编辑: 4150ZYN

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