刘兆勇:智能汽车线控底盘发展及产业化探讨

  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,格陆博科技有限公司董事长刘兆勇发表了精彩演讲。以下内容为现场演讲实录:

  非常高兴跟各位分享我们自主品牌在智能底盘方面,像制动、转向整个底盘域大家的一些研发成果以及我们的合作成果。
  也非常感谢中汽协这个平台,希望在这个平台上,我们这些自主品牌公司,各自发挥自己的优势。今天的分享主要有以下几部分:一是有关格陆博在智能底盘方面的发展规划以及现在取得的进展;第二是现在线控底盘的一些技术特点,包括制动、转向以及底盘域的发展。重点讲制动系统,因为我本身制动系统做了20多年,底盘域这块我们也有自己的一些理解,这里跟大家分享一下。
  因为我在底盘电控领域自主研发了很多年,然后自主创业,软银、达晨等也投资了我们,我们在南通有自己的工厂。我们主要的产品也围绕线控底盘、智能控制系统。众所周知,整个智能驾驶包含三大系统:感知、决策、执行。线控执行确实是卡脖子的核心系统。这里面的核心难点在软件、可靠性、稳定性、算法、电磁阀、电气控制等需要我们去突破。实际上,整个的线控底盘域是智能汽车里面比较核心的系统,相当于小脑和四肢。整个域的概念大家都知道,底盘域、自动驾驶域、座舱域、动力域是整车四大域,我们主要做底盘域的,包括two-box和one-box、ESC、EPB等。我们团队在ABS、EPB方面是国内最早大规模量产的,包括商用车、乘用车的EPB系统。商用车领域,商用车的智能化大家关注不是特别多,但是它的底盘尤其是制动系统,比如说EBS系统的需求和发展非常快,所以格陆博在商用车领域也布局了EBS系统。转向系统我们目前专注冗余的转向控制。
  这几个图既是格陆博产品的发展规划,也是国内外大家公认的线控底盘产品的发展趋势。首先EPB现在也是越来越重要,无论是怎么冗余都离不开EPB,我们规划了从MOC卡钳式到CP拉线式,然后到整个EPB制动器总成,还有双控冗余式R-EPB。eBooster产品线大家知道,从机械解耦、非解耦再到液压解耦,液压解耦实际上最好的方案是one-box的一些功能融合。One-box产品线实际上是从ABS、ESC往上发展的,格陆博的one-box开发的双向建压的系统,和RBU串联做冗余备份,满足自动驾驶功能安全要求。EPS产品线最终到SBW线控转向。底盘域控制器格陆博一开始就有规划。我们集成制动、转向、悬架的协同控制。商用车EBS产品线,从ABS、ASR、ESC到EBS系统,这也是我们发力的一个方向。
  从今年开始,大家对线控底盘的关注比以前要关注得多,第一,智能汽车的快速发展,带来线控底盘的巨大需求,也带动线控底盘的大规模应用,“无线控、不智能”。第二,我们整个的供应链比以前强的多,比如说电磁阀、电机控制、传感器等,供应链的发展让线控系统可以实现自主研发和产业化,我们有了跟国内外主机厂匹配的机会,开始匹配,开始标定。第三、未来的汽车底盘,肯定是整个的线控底盘平台,动力、转向、制动、悬架等最终集成到动力底盘域。我们发现现在动力域和底盘域的融合也越来越多。整个线控底盘后面肯定是智能化、安全化和电动化。安全是今天大家一直在讲的课题。安全除了冗余,还有功能的安全,包括通信、诊断及各个产品之间协同的安全。
  以后如果实现域的概念,底盘控制基本上都将通过总线来控制,对网络通信的安全以及失效模式的措施提出了新的要求。因为L3级别以上,人为控制的最后一道关没有了,怎么办?肯定涉及到整个的安全冗余备份。另外就是快速响应,随着电机的技术进步以及芯片的算力发展,响应速度可以满足要求。
  从整个的制动系统的发展趋势来看,最早是真空助力器、真空泵,再到two-box系统,再到one-box系统,加上RBU冗余。这个过程中two-box和one-box在一段时间内会并存,以适用于不同的客户需求,最终是one-box全面取代。手刹EPB是发展趋势,无论是商用车还是乘用车最终是全部标配EPB,EPB不依赖于液压,是电机控制卡钳。最终是不是会发展到全电制动并取代液压制动,这个可能还需要一定时间,全电制动系统目前有同行在研发,还没有大规模量产出现。
  商用车领域的电子制动系统EBS,国内基本没有创业公司做,难度大,都是威伯科、克诺尔垄断,我这里也讲一下。商用车原来因为车比较长、比较大、比较重,很多是分离式部件,很难像液压系统一样做一个one-box系统。现在EBS系统出现了,它是在原来的基础上集成,分成前桥模块、后桥模块和脚模块,再和ESC集成,EBS就是商用车的one-box系统。
  我们也在探讨线控制动和主动悬架系统结合起来,做整个的纵向稳定性控制。随着各个系统的电动化,车辆稳定性控制系统ESC的算法也在发生变化。格陆博的ESC从机械到电控到软件都自主研发,ESC也已经量产。我们也欣喜的看到国内自主品牌整车厂对我们国产ESC、EPB的接受度越来越高。我们相信未来三到五年应该是国产快速爆发的时期。
  下面我大致讲一下格陆博在two-box系统和one-box系统的技术开发、研发验证,以及这两者之间的区别。
  Two-box系统包括eBooster和ESC。eBooster有两种结构,解耦和非解耦,解耦也分两种,机械解耦和液压解耦,各有优缺点。国外公司大规模量产的是非解耦的,成本最低、踏板感好,但需要和ESC配合做制动能量回收。国内公司有做机械解耦量产的,成本高、踏板感很难解决,低端市场应用较多。液压解耦成本较高、踏板感好、独立可做能量回收,我们认为最终是液压解耦占主流,应用于中端市场。这是格陆博eBooster的性能、方案、产品应用等。毕竟制动属于安全件,它的设计及整个验证非常多,格陆博在这方面投入了大量的性能测试、耐久测试等测试设备。这是格陆博的eBooster生产线,也已经投产。
  One-box集成了ebooster+ESC+EPB,集成度更高,难度也更高,格陆博从2017年开始研发,目前到了2.0版本。它的难度高一是因为不单单像ebooster只是一个电机执行机构,它还涉及到整个车辆的稳定性控制以及安全,可靠性要求也更高。这部分我们也做了大量的仿真测试,包括前期自己内部的测试,把功能分解,然后一步一步逐步攻克。格陆博目前在做的one-box产品,集成了eBooster、ESC、EPB,EPB也是双控的,以后制动踏板和执行器是完全分开的,现在也有这个趋势。制动踏板以后也是完全解耦的。格陆博在液压单元、算法方面,也是做了大量的自主开发。
  One-box的算法功能把ESC、EPB、eBooster的功能全部集成,这里面要求所有的功能我们要自主掌握,因为任何一个功能如果没有摸透,有可能会在大规模量产时出现问题。所以,实际上要求还是非常的高,格陆博从仿真开发到半物理仿真,再到实际测试,做了大量测试。这是格陆博做的一些仿真,包括功能仿真、踏板仿真。针对one-box,我们做了电磁阀性能测试、高低温的总成性能综合测试、耐久测试等,包括生产方面的一些布局。
  One-box的整个控制链从驾驶员到制动踏板到压力再到软件控制再到电缸,再到压力调节,这个部分我们分解来看,我们国内自主品牌公司可以针对某一部分,完全做精,做扎实,大家再合在一起,创造一种更新型的研发模式。
  这个图是two-box和one-box的性能对比分析,two-box是满足不了L3级别以上自动驾驶功能安全要求的,one-box具有成本优势和性能优势,也易于整车制动系统平台化,串联RBU满足L3级别以上自动驾驶功能安全要求。Two-box是过渡产品,解耦式会在中低端的一些车型应用,主要是新能源车型。One-box是未来趋势,可以应用于新能源车和燃油车,逐步替代two-box。
  下面大致讲一下EPB,EPB控制器也在往底盘域里面集成。格陆博对EPB的规划,是从控制器到执行器到制动器总成。CP-EPB我们主要针对商用车。EPBi的开发模式,其他的产品是可以参考的,因为它是纯粹的代码级的开发融合,其他产品大家也可以类似模式联合开发。
  我再大致讲一下我们对转向的一些理解。现在转向也是逐步向线控转向发展,目前看可能DP-EPS应用得比较多,后续肯定是整个的线控转向。线控转向的一些功能最终也是要解耦的,电机、机械部分、电控部分,是双芯片的、双冗余的。线控转向的缺点就是成本会增加比较多,但是随着智能驾驶的发展,这个肯定是一个需求。格陆博主要做转向的电控部分,机械部分和合作伙伴联合开发。
  针对底盘域控制器,我们可以把现在的车辆控制给它分层,从智能驾驶的应用层、到协同控制的抽象层,协同控制抽象层集成在底盘域控制器,再到执行层:制动、转向、悬架,再到车辆的通用接口。这样的话底盘域就是一个桥梁:控制和执行的桥梁。底盘域控制器可以协调组织所有的执行器对车辆进行协同控制,协调应用层的规划情况,再反馈执行层的控制约束状态,形成一个闭环。它的优势就是我们可以持续优化车辆的性能、提供定制化的服务、解耦车型和应用层之间的功能。当前感知、决策、执行之间的沟通是不通畅的,尤其是面对一些国际化公司,它的开放程度更差。未来肯定是感知、决策、执行整个分工是明确的。感知系统,现在很多传感器内部增加了很多感知算法,未来肯定是提供原始数据发给智能驾驶的域控制器,然后底盘域控制器实现协同轨迹控制、车辆调度、动力学控制等,最终由执行部件动作,执行部件的基本功能还是要有的,也是功能的一个冗余。格陆博在底盘域控制器也做了一些自主开发,这是我们现在的一个产品。我们底盘域控制器也在跟整车厂有联合开发,也会逐步量产。
  底盘域控制器的优势,最重要的就是分工更明确,可以做到软硬件的解耦。最终的底盘肯定是线控化、智能化、共享化的发展趋势。
  在这里,格陆博也是希望跟在座的同仁,我们大家共同努力,把自主品牌的线控底盘事业做大做强。谢谢大家!
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