“什么是人机解耦,什么是线控底盘”,近两年随着新能源车型以及智能驾驶技术的持续不断的发展,线控技术再一次被提上了日程。
那么所谓的“线控”到底是什么,在我们的车辆中究竟又能起到怎样的作用,让我们大家一起来了解一下。
线控底盘其实是一个较为笼统的名称,一套完全的线控底盘其中包含着“线控驱动、线控制动、线控转向、线控悬架、线控换挡几个大的分支”。
其实线控技术按照上面的理解也不算错,只不过这根线指的是电子线束。而线控技术实际上就是取消了机械连接,通过电信号的方式对执行机构进行控制。
而线控技术其实早已应用到航空技术当中,只需将操纵指令信号传给飞控计算机,飞控计算机根据信号运算,指令控制各操纵面(方向舵,升降舵,副翼)按需偏转,以此来实现飞行时对飞机的控制,不再需要传统的液压钢索。飞行员更轻松,飞机也能减轻自身的重量。
车辆的线控技术应用也是如此,采用传感器结合电信号与车载处理器,取代传统的机械传递装置。目前线控底盘的应用,主要是满足于驾驶优化、高阶智能驾驶、成本降低三个方面。
而我们此前说过的滑板底盘,也都是采用了线控底盘,将传统的汽车开发从“整车一体式”升级为“上下分体式”,重新定义汽车研发的顶层逻辑、技术形态和供应链。它高度集成智能电动车的核心能力,包含三电、悬架、制动、转向、智驾及热管理等。
而采用了线控技术的滑板底盘,优点是新车的研发周期可有效缩短 6-12 个月,成本和准入门槛大幅降低。
前面我们也提到线控底盘这中间还包括了多种线控技术,并且这些技术有些已经大规模应用,有些还处在小范围试用阶段,就让我们大家一起来了解一下。
线控驱动能够说是目前线控底盘中最为成熟的技术,当下大部分车辆的油门已经实现了机械解耦,不再通过机械传递部件进行驱动。
最早,我们所常说的拉线油门就是机械驱动,油门踏板通过机械线束控制发动机节气门的开度,踏板踩得越深节气门开度越大,发动机动力也就更大。
但目前的油车基本都已经配备了电子节气门技术,取消了油门拉线,通过 ECU 监控油门开度,再将电子信号传递给电控节气门。
而新能源车型就更简单了,油门踏板与电机之间只可以通过各个传感器传达动力需求,并不存在机械的信息传递装置。
线控制动的应用则是为了取代传统的机械液压制动,传统制动采用的是真空助力器+液压制动系统相结合的方案。
进入到线控时代后,线控制动目前的方案有 EHB(电子液压制动) 与 EMB (电子机械制动)。目前大规模应用的是 EHB 方案,但 EHB 方案由于保留了机械安全冗余也被称作不完全线控制动技术,因为法规的安全要求,在电子助力失效的情况下,驾驶员大力踩下刹车踏板,机械部件仍能让刹车系统工作起到减速作用。
而 EMB 方案由于没机械冗余结构目前不足以满足法规要求,并且技术上还有许多难点未能突破,所以其距离大规模应用还有段距离。
两者的区分也很简单,EHB 由于保留了液压组件所以被称为湿式方案,EMB 则是电机直接驱动卡钳完成制动,是真正意义的线控制动系统,由于其完全抛弃了液压系统,所以也被称为干式方案。
但线控制动在极端条件下也有例外,例如此前小米 SU7 下赛道失去制动力的事件, 是因为其配备了 DPB 2.0 智能解耦制动系统,这就是由于线控制动并不像传统机械液压刹车一样有刹车热衰减的脚感反馈,这也就导致了小米 SU7 会“突然没有刹车”。
当然下赛道属于极端条件,平时我们仍旧是会有很小的概率遇到电助力失效导致踏板变硬难以踩下,这也是大部分车型会“刹车失灵”的原因之一,刹车并没有消失或者热衰减,只是因为液压系统罢工,需要用更大的力气踩下踏板才能制动。
线控悬架则更好理解了,除去纯机械的悬架系统,现在我们所说的空悬、电控悬架等等刚度、阻尼可调的悬架都是属于线控悬架。
线控悬架所带来的好处也是显而易见的,就为了更好地控制车辆的姿态,包括控制横摆、侧倾、俯仰等等。
线控换挡也是大规模普及的一项技术,以往的燃油车型大都采用换挡杆与变速箱通过机械部件直接连接,而早期例如宝马的“鸡腿档把”以及奔驰的怀挡就是电子档杆,也就是采用了线控技术的档把,取消了传统的机械装置。
目前即便是纯燃油车型,都已经大规模普及了线控换挡技术。而新能源车型由于没传统意义上的变速箱,也只能是采用线控换挡技术。
线控转向技术相对来说以及是趋于成熟了,海外车型也有搭载该技术的车型量产上市。国内方面,有关技术也有主机厂和供应商在布局,但目前受限于法规限制都未能量产上车。
线控转向技术则是取消了传统的机械转向柱,由于机械完全解耦,线控转向可实现任意转向比、定制化转向手感等功能。
虽然由于高阶智能驾驶的硬性需要,对于线控转向国内近几年的政策有所松动,但受限于线控转向的安全冗余问题,目前国内的线控转向大规模上车还需要时间。
例如海外的丰田 bZ4X 与雷克萨斯 RZ 就配备了线控转向系统,从驾驶来看,其便能轻松实现转向比的无极切换,低速状态下方向盘转动一圈便可实现最大转向,车速提高则转向比再转换为常规状态。
当然受制于法规限制,国内的丰田 bZ4X 与雷克萨斯 RZ 还是切换为了常规的保留机械转向柱的方案。
除去降本和增加操控乐趣以外,线控底盘的实际应用还是为了针对未来的高阶智能驾驶, 目前中国市场搭载 L2 级别辅助驾驶的车型占比已达到了 30% 左右,新能源汽车已达到了 50%,并且呈现进一步上升的趋势。
线控底盘在一整到智能驾驶系统中属于执行端 ,相比于传统技术,线控底盘具有快速响应和精准执行的特点,能达到和上层感知和决策高度协同。 而域控制器又实现了软硬件分离,软硬件分离的架构使得系统灵活性更好和可扩展。
例如线控转向可以加强智能系统对于车辆的横向控制,线控驱动与制动可以优化纵向控制,线控悬架则是对于车辆垂向的优化。
当然最大优势还是线控底盘的智能化,通过总线或者通过其他的通讯方式,便可以让智能驾驶系统对车辆的 XYZ 三轴都进行很好的整合控制。
例如宁德时代智能科技执行总裁就表示: “智能驾驶系统如果要把车辆纵横垂分立控制,线 这个门槛基本上迈不过去,当然有无人驾驶域的问题,但核心问题是 L3 以上一定要有冗余,一定要有全冗余,而冗余是有代价的。
如果像传统底盘每个子系统去做各自的冗余,那就是增加无穷的成本,要考虑到各个系统之间是否能相互备份,相互做冗余,除了执行器的冗余还有控制器的冗余,还有传感器的冗余,还有算力的冗余。”
所以线控底盘对于软硬件的集成化是不可或缺的,那些概念车中炫酷的无人驾驶收回方向盘与踏板的演示,也需要线控底盘去实现。
现在来看,线控技术作为未来汽车发展的趋势,已经在车辆的各方面都有应用,一整套齐全的线控底盘离我们已不远。
虽说目前的线控制动与线控转向技术都还面临着研发与法规难点,但相信随技术发展这一些难题都将会被攻克,未来就让我们一同期待。