徐国栋:线控底盘与传统零部件的协同创新之路

  2021年10月15日-16日,由中国汽车工业协会、重庆两江新区管理委员会联合主办的“2021中国汽车供应链大会”在重庆举办,长安汽车、地平线作为官方合作伙伴全力支持本次大会。本届供应链大会主题为“补短铸长、融合创新——构建中国汽车供应链新生态”,共同探讨产业政策,交流分享技术,研判产业趋势,展示创新成果,旨在促进产业国内国际互动,凝聚产业链条上下齐心,共谋产业协同发展之路。其中,在10月16日上午举办的“线控底盘与传统零部件新发展”主题论坛上,上海同驭汽车科技有限公司联合创始人、技术总监徐国栋发表精彩演讲。以下内容为现场演讲实录:

  各位领导、各位专家,大家上午好,我是来自上海同驭汽车科技有限公司的徐国栋,接下来我为大家分享一下我们关于线控底盘与传统零部件的协同创新之路。刚才几位专家都分别讲了高屋建瓴的一些方面,而我们同驭的优势更偏向于零部件细节层面,包括EHB以及基于EHB的变种组合产品,所以下面我就跟大家探讨一下这类产品的关键问题——线控底盘和传统的零部件,怎么样去进行协同创新。
  首先这边必须要强调一下,由于现在科技发展非常迅速,导致在科技领域,大家经常会认为传统零部件是过时的零部件,但是我们从百度百科也可以查到,其实传统这个词并不是具有褒义或者贬义的词,它更是一个中性词。像传统零部件这样一个名词,其实它更多地意味着他是一种具有成熟的技术积累,受到广泛客户认可的零部件。但由于时代的一些应用背景,有了一些局限性。这也是为什么我们需要去跟传统的零部件进行协同创新。
  上海同驭汽车科技有限公司是在同济大学和浙江万安支持下成立的一家专注于线控底盘关键零部件的高科技型企业。我们现在在上海和宜春工厂共计建设了60万台EHB的生产基地,可以说在线控制动这个领域已经成为了国内领先的头部企业之一。我们花了9年时间去钻研打磨EHB这个产品,并衍生地开发了许多基于EHB的结合EPB、ABS等功能的产品。在这个研发过程中,我们进行了与传统零部件的协同创新,也正是因此,我们打造了一个具有高性能、高鲁棒性的产品。历史告诉我们,同驭的发展需要和传统的零部件进行相当深度的协同创新。
  那这条路到底应该怎么样去实施呢?我接下来就从几个例子来跟大家分享一下。
  首先可能做制动系统的朋友都非常了解,500N踏板力对应2.44m/s2减速度的法规要求。这个概念到底来源于什么呢?我也花了非常多时间去探究这个问题,最后我得到的结论,我认为可能最接近真相的一个说法,就是这两个数据其实来源于早期欧洲统计驾驶员踩制动时的制动减速度的频谱的分析,通过这个统计结果他们发现这个频谱数据更接近于正态曲线,于是便用正态曲线进行拟合,取其中的特征点作为了法规的标准值。从这一点我们可以看出来2.44m/s2的减速度这个数据,其实已经能够满足足够多的制动场景,这样我们就可以去回答这样一个问题,我们到底应该选择在500N的踏板力下尽可能高的减速度,还是实现2.44m/s2减速度的踏板力尽可能小?我们同驭选择的方向是实现2.44M/S的踏板力尽可能小。做出这种选择,更能够贴近用户的真实需求,也更能够让产品在市场上具有更好的操控性。这是通过溯源给我们协同创新带来的巨大成果。
  第二个问题是关于ABS在工作过程当中,制动踏板存在抖动的问题。这个问题我也花了比较长的时间去研究,这个抖动的感觉到底是一种Good practice?还是一个无奈的举动?直到有一天我开着某个试验车,发现这台车的制动系统方案由于是一种液压解耦的方式,在ABS工作中,其抖动过程非常轻微,这导致在雨天开车的时候,我踩下刹车的时候,我很难判断当前我的制动能力是不是已经到了极限,我几乎每一脚都在猜,当前的刹车距离是不是还有富余的。出于这样的考虑,我们同驭在进行解耦功能的开发和PRL功能的开发时,还是保留一定的抖动感,来提示驾驶员,当前的制动能力已经是极限了,驾驶员必须要更小心控制他的安全车距,才能保证车辆的安全性,这个算是我们在创新过程中,采用的借鉴手法去讨论的设计问题。
  第三点,我们在五年的EHB开发过程中,遇到了非常常见的问题,就是由于VCU原来是与真空助力器配合,其滑行能量回收功能,通常是直接给出一个比较大的电机扭矩,这样就导致了几个比较明显的问题,一个是在滑行过程中,由于滑行制动比较大,所以有相当多的驾驶员,在实际减速过程中,有时候甚至需要通过踩一定的油门去控制这个减速度,来防止车子减速度过大的情况。但是,这样的结果实际上是和开发此功能的初衷是背道而驰的。由于驾驶员去踩了油门,反而一部分能量又通过驱动的方式消耗了,这就导致最后这套系统它的实际能量回收率更低。第二就是,因为低速段电机没有能量回收的能力,制动减速度会变小,这就让驾驶员判断制动距离非常困难,就会导致问题。第三是在ABS工作时,会有制动减速度瞬件丢失的问题。而在有了EHB和VCU协同工作后,我们其实能够实现全解耦的能量回收,包括像在非常复杂的WLTC工况中,也可以克服以上问题。我们大部分客户的能量回收功能,都会让驾驶员感受到,这台车拥有和传统车辆一样的驾驶体验。这就是我们通过和传统零部件VCU进行协同创新得到的非常好的功能效果,让驾驶员获得了良好的驾驶体验。
  上述内容可以看到,溯源、借鉴、和协同是和传统零部件协同创新所需要关心的词汇。
  汽车历史悠久,创新不是一件简单的事情,只有尊重历史规律,以人为本的创新型技术踩能焕发持久的生命力。而尊重历史规律,以人为本的创新最好方式,其实就是和我们传统零部件进行创新。这里也可以看到,汽车发展了100多年,它的核心功能并没有发生太多的变化,我们只是在上面加了一些传感器,加了一些新的决策机构,但是本质上它的优异性能还是在那里,我们应当去尊重这些规律。
  我再介绍一下我们基于这套思想去完成的一些典型案例。首先我们是跟我们的一些传统零部件合作伙伴,共同去做EHB相关的开发,来提高制动系统的鲁棒性。由于EHB比传统的真空助力器产品多了非常多的传感器,这就导致我们必须对这些信号进行诊断处理。但是从世界技术水平来看,这些传感器的信号会有什么异常特性,我们是不完全知道的,如果我们简单地认为,试验室没有出现的情况就是故障的话,那我们很可能会遇到,量产后的车很多都是在报故障的,制动可能是没有助力或助力降级的,这样当然是不合适的。基于这个理念,我们在做EHB产品研发的过程中,我们实际上是跟我们所有的对手件都一一做了一个详细的讨论,我们找到供应商朋友们,了解他们的设计原理和失效模式。基于他们可能的失效模式,我们都定义了我们的产品应该怎么去做诊断。在相当多的时候,我们对于产品一些特性,不是通过报故障,而是仅仅是提高我们自己的助力类似这样的方式去让EHB进行工作,从而让驾驶员获得更好的鲁棒性的体验。最后,依靠这个思路,我们实现了数万台EHB的大规模应用。
  举两个相关的例子,我们曾经和某个客户在合作EHB产品时,遇到一个问题是,由于我们的产品是弹簧的模拟器方案,在踏板回弹的时候有一些异响。我们最后发现解决这个问题最好的办法,是调整踏板上一个历史悠久的缓震块,我们把它力臂的位置延长,用这个很简单的方式,把这个问题给借鉴掉了,最后的表现在市场端也是从来没有用户对此反馈问题。
  第二个例子是关于EPB方面的,我们在研发过程中发现,EPB的动作会对我们整车的PV特性有非常非常多的干扰,因为这些干扰容易对我们学术领域谈上的EHB对制动性能的监控会有一个比较明显的干扰,如何去应对这些干扰?其实想要去深入地分析这套东西,本身就是一件不可能的事情。我们最后发现最合适的办法,就是使产品的助力能够满足产品要求,这段时间我们是可以去忽略它的各类控制误差。通过这样的设计,我们的产品不会产生把正常工况中常遇到的现象识别为故障的情况,可以保证驾驶员在实际用车的过程中,能够尽最大可能正常使用这辆车,把软件报故障的风险降到最低。
  第二个方面,我们也学习了传统零部件的功能优势,结合当前新的时代,市场的环境,我们开发了一些新的适合于市场的产品。首先一个要提到近几年来关于驻车方面的例子,在驻车冗余方面,电动车难以使用EPB加上驻车机构的驻车方案,我们最后推出了一个方案,就是我们去保留传统的EPB结构,然后我们从EPB的输出线到MOC中间的位置,增加了一个控制器控制输出线通断,如果EPB故障,我们就把输出线切换到备用的模式,这样我们既保留了传统EPB的功能,又可以实现法规所要求的冗余功能。最后这样的方案我们称它为备份EPB方案,我们仅仅花了三个月,就把这个产品,从产品需求分析,做到了OTS认可的状态。这个产品现在也进入到了量产的状态,客户也认同这样的思维模式,他实际上是用最低的成本,实现了最多的功能。
  第二个产品其实是关于拉索EPB,非常多的新入行的朋友对这个的印象可能还停留在教科书里面,这个产品在相当广泛的领域,已经基本淘汰了。但是由于拉索EPB这套产品集成度非常高,是非常适合于无人小车,我们这几年又重新对它进行了开发,更换了更高可靠性的电控单元。这个产品我们早期开发的时间也非常短,但是这个市场非常火爆。以至于我们当时做了三套手工要件,本来是打算拿到实验室去的,结果被我们客户拿走,他们的解释就是我们用车帮你们做实验。
  最后谈谈我们对于未来的一些考虑。
  首先从硬件层面,由于这些新的线控底盘产品之间的协同创新,其实制动器是可以调整的。早期制动器设计很大程度上考虑了热衰退的情况。但是由于有能量回收的存在,我们可以把这些制动器做小一点,用这种方案去进行成本的压缩。而且在制动器的前后轴分配上,由于能量回收的存在,β曲线其实会发生变化,那么制动器的配比,也是可以调整来优化成本的。
  从电机这个领域来看,当前的电机做的更多的优化还是驱动的优化,对于能量回收功能来说现在有非常大的问题,几乎所有的电动车在能量回收的时候,都有非常明显的高频尖叫声,在这个领域上也是需要一些协同创新去进行优化的。
  在这个软件定义汽车的时代,我们软件方面其实也有非常多的事情,比如APA这个功能,尽管他只是一个L2级的adas功能,但是在我们使用过程中,其实人类是非常难监控的,原因是在于它本身在适用于一些小距离行驶过程中,它对于距离的把控是非常敏感的,但人没办法对距离产生很精准的判断,这就造成人类没有办法去判断这辆车,下一个时刻是不是会撞上去。基于这样的思路,一个可行的方式,就是我们在做APA的时候,应该是上层要实时监控我们当前是不是正在刹车,即使是驱动工况,也要带一点刹车,这样上层就可以去监控,人类也可以根据故障灯去监控当前制动系统是不是完好的。另一个就是,在自动驾驶方面,目前大多数上层的算法几乎没有考虑当前制动性能,就连最基本的,几乎所有制动系统都能提供的最大建压能力,也是几乎没有进行考虑的,但这个东西是非常有意义的,在进行AEB功能时,雷达应当要知道当前最短制动距离,才能设置合适的刹车提前量。假如制动性能只剩下0.3G,但雷达还按照1G去算,这就是把驾驶员暴露在危险中了。
  过去的十余年来,手机完成了从功能和成本两方面的螺旋式提升,拥有新功能的手机赚取了极高利润,具有成本优势的方案拿下了巨大市场。手机行业的产业化比拼,说到底还是产品功能和成本的比拼。
  而未来这十年,互联网时代的汽车,也显著地朝着这一方向飞速发展着。与之不同的是,汽车这一历史悠久的资源消耗型产品,其利润率已经很薄,很多零部件的价格已经和原材料价格接近。不能简单地模仿手机,实施零部件以量降本的方案。这样,协同传统零部件的创新就显得更加重要,这类的创新,很有可能成为降本的巨大增长点。
  总的来说,在我们汽车领域,线控底盘这种新兴产品和传统零部件并不是相互替代的关系,而是还是有着非常丰富的协同创新的内涵,通过这些创新,我们能够实现产品功能的快速完善和整车成本地大幅下降。
  我相信在未来的这十年,我们自主品牌的汽车产品将大有可为。
  谢谢大家,以上就是我的分享内容。
  (注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)
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