「看不见」的线控战争|深度

来源:安博体育电竞网址    发布时间:2024-03-04 14:53:00

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  视频中,蔚来ET9大幅度左右抖动,清除车身上的积雪,狠炫了一把「天行底盘」。不但悬架行程长,且反应速度快。

  与ET9一样,来自底盘技术的震撼,还有去年广州车展上比亚迪仰望U8概念车。该车可以不依赖制动器、转向杆,仅靠四电机独立驱动实现刹车和转向。

  从价格,卷到技术,各汽车品牌都伺机炫技,智能底盘技术也成为整花活儿的素材库。

  抖雪和转圈圈,是线控悬架、线控转向的应用,再加上线控制动、线控油门、线控换挡,五大技术组合在一起就是「线控底盘」。

  线控底盘,是实现智能底盘的必要条件之一,而智能底盘,又是高阶智能驾驶的必要。

  2024年,城市NOA范围将扩大,相关车型销量有望突破150万辆。外加,去年L3测试牌照的大量发放,势必带动底盘变革加速。

  相关数据预测显示,2022-2026年国内线控底盘市场复合增长率可达21%,2026年市场规模将达到570亿元,2030年或将达到1420亿元。

  未来早已清晰,方向也很明确,但不代表不曲折。命运的节点能不能踩对?过渡路线怎能不踏空?可靠性和成本如何均衡?技术换代时如何把握国产替代机会?

  去年,问界和小鹏领衔的开城大战,让智驾进入“城市NOA时代”。相比之下,新能源老大比亚迪在智能化上似乎落伍。于是,1月16日,比亚迪紧急喊话,“智能化绝不止智舱智驾,整车智能才是真智能。”

  整车智能固然重要,但一般不与智能驾驶和智能座舱并列,其中很多技术理应归于智能驾驶的大范畴。

  比亚迪所谓的整车智能,比较有名的是云辇车身控制技术。例如,云辇-X能利用双目摄像头或激光雷达来识别前方路面起伏,预判并主动调整悬架系统状态。实际上的意思就是线控悬架。

  线控油门和线 年代初开始慢慢地量产上车,且当前渗透率已较高。定速巡航即为线控油门的基础应用。

  随着智能化大战升级,汽车已对难度更高的线控底盘、线控制动和线控转向发起进攻。

  先来看线控悬架,即主动空气悬架。在空气悬架基础上,增加传感器和电控系统,根据道路情况,主动调节悬架的高度、刚度和阻尼,实现精细化控制。

  除了仰仗云辇“跳舞”的仰望U9,近来最出圈的要数蔚来ET9。其「高频振动测试」和「香槟塔挑战」,展示了「全主动悬架」快速的响应速度和强大的抬升力;「抖雪模式」还呈现出足够大的悬架行程。

  按照蔚来的说法,ET9天行底盘的悬架每秒可进行1000次扭矩调整,转向的传递效率也能够提升40%,正是得益于这样的硬件基础,ET9才能玩出花活儿。

  不太出圈的,去年11月,保时捷发布了全新的第三代Panamera,也传播过“跳舞”小视频。

  Panamera全系标配保时捷主动悬架管理系统(PASM),尤其E-Hybrid车型,可以选装“主动悬架控制管理系统”,通过单腔空气弹簧、双阀减振器与电动液压泵单元相结合,可对每个减震器单独精准作用,独立控制四个车轮悬架的高低和阻尼,不受运动方向的影响。

  蔚来ET9售价80万,仰望U9售价168万,保时捷Panamera更是真富人座驾。但其实,主动空气悬架,已经卷到了30万及以下的车型。

  去年12月,星途的星纪元ES正式上市。传播的主要卖点之一,即“全系标配IAS智能空气悬架+CDC电磁减振系统”,并宣称是“30万以内唯一全系标配车型”。而此前9月上市的星途遥光飞鱼版,则宣称是“20万以内唯一全系可配CDC电磁悬挂的车型”。

  同月,岚图追光PHEV上市,售价25.28万起。其中,27.78万元的四驱旗舰版,配置了空气悬架和CDC组成的魔毯底盘,可实现悬架软硬高低主动智能调节。通过ADAS系统的前置摄像头扫描前方5~15m的路面,然后将信息输入控制器,提前调节阻尼的幅度。

  这几款“平价”车都是通过CDC减震来实现主动悬架。CDC即Continuous Damping Control,是一种连续自动减震系统。CDC和MRC(电磁悬挂)系统,是「半主动悬架」的两位主流,二者的差别主要在阻尼调节方式。

  CDC使用普通液压机油,MRC则是依靠磁流变液,后者的控制频率是前者的10倍,但成本高,且部分终端用户反馈并不好。

  据高工智能的统计,2023年1-8月,中国乘用车前装标配CDC/MRC搭载率为7.21%,CDC标配搭载交付新车86.39万辆,MRC仅为6.64万辆,前者已成顶流;CDC标配同比增长49.15%。

  MRC可变悬架系统也在趋于平民化。以2023年1-8月为统计口径,长城坦克、小鹏、智己、传祺、极氪、奇瑞星途等自主品牌车型已经搭载MRC系统。而合资品牌仍仅有凯迪拉克为部分车型标配。

  没有外加动力源的半主动悬架,在转向、起步、制动等工况时可能没办法有效地控制阻尼力,反应速度也没有全主动快,但是CDC在成本和性能之间取得了平衡,成本和维护费用更低。

  “2025年很也许会出现售价不超过20万标配空气悬架的车型。”浙江孔辉汽车科技有限公司董事长兼CEO郭川曾表示。

  过去主动空气悬架是BBA及以上的豪华车才有的配置,单价在大几万,现在海外品牌的电控悬架系统也普遍在15000元以上。

  在孔辉、保隆等国产供应商的突破下,空气悬架的成本正在迅速下降。据佐思汽研公布的信息数据显示,目前单支空气弹簧的成本仅千元左右,这样低廉的价格让CDC+空气弹簧组成的国产主动悬架系统,能做到一万多。据行业推算,未来将降到几千元,成为中低价车型标配。

  由于线控悬架(主动悬架)技术建立在空气悬架基础上,所以空气悬架巨头在线控悬架依然占据优势。

  比如,大陆集团和威巴克两家公司在空气弹簧市场上拥有较大的份额,而在供气单元领域,则由威伯科、AMK 和大陆集团瓜分;倍适登、采埃孚、马瑞利则主攻减震器。

  在去年7月举办的理想 “空气悬架技术日” 上,理想车辆工程副总裁刘立国回忆,当时理想曾找过大陆和威巴克,但大陆只卖全套的产品。理想只好自研部分悬架技术,然后交由孔辉生产。

  同样,蔚来人士也曾透露,“大陆集团这套空气悬架性能虽好,但属于‘黑盒子’,车企没有很好的方法在上面做定制开发。”

  去年10月,蔚来与国内供应商保隆科技签订框架协议,双方拟针对空气悬架展开全方位战略合作,将空气供给单元小总成定点给了中鼎。

  此外,部分主机厂也在自研。比亚迪旗下弗迪科技、长城汽车旗下的长城精工,都计划自研自产空气悬架。

  郭川预计,2024年的国内空气悬架渗透率将达到9%以上,2025年将达到15%。

  主动空气悬架的课题,除了降本、国产化和向下渗透,需要面临算法的考验。性能受到摄像头识别能力、算法能力和空气悬架本身缺陷等的影响。

  例如,到2025年才能大规模交付的蔚来ET9,并非因为产能局限,而是天行底盘的测试需要更加多的时间。好消息是,主动悬架的品质和算法可以在后期OTA中不断升级。

  2023年8月,理想通过OTA4.5.3版本升级「魔毯空气悬架2.0」,新增“运动魔毯”模式,加入新的风格,改善了变道和过弯的侧倾、加速和刹车的俯仰幅度等。

  有趣的是,该版本新开发的CDC调整策略,理想此次还将调整策略应用到了没有搭载空气悬架但配备CDC的Air车型上。

  在过去相当长时间,线控制动都被博世iBooster所统治。比如特斯拉全民皆知的“刹车门”事件背后,就有iBooster的身影。

  线控制动大体可分为液压式(EHB)和机械式(EMB),前者保留了传统的液压管路,后者线控更彻底。液压式分为One-Box 和 Two-Box 两种,One-Box集成度更高。

  博世的第一代Two-Box产品——iBooster早在2013 年量产,为电动车解决了真空制动助力缺失问题,并实现能量回收。2016年,博世推出第二代产品,后来蔚来的 EC6、EC8,小鹏 P7 以及理想 ONE 均搭载过这款iBooster2.0 。

  之后,博世把iBooster和ESP等集成,形成One-Box的产品——IPB,成本、体积和重量都有所降低。2021年,比亚迪汉曾经大力宣传为“中国首个搭载博世「IPB智能集成制动系统」的新能源量产车”。

  有趣的是,借助疫情缺货的契机,比亚迪旗下的弗迪科技当年也发布了自己的One-Box产品——智能集成制动系统BSC。2021年,首发搭载在比亚迪e平台3.0的首款纯电动车,如今已经搭载在旗下多款车型,并于2023年开始,在非比亚迪品牌(赛力斯)量产交付。

  在威肯西科技硬件技术总工赵武超看来,One-Box成为行业未来的主流产品,因为One-Box不仅拥有更低的成本,每件便宜400元。其在NVH、集成度及维修保养上也有更好表现。

  据佐思汽研报告,以伯特利为代表的国内厂商于2021年首次量产One-Box产品。到了2023年,国内外供应商产品均已迭代到One-Box方案。

  高工智能汽车研究院监测数据显示,2023年1-8月中国市场(不含进出口)乘用车前装标配One-Box线%。确实是当下的主流产品。

  从市场份额看,过去Two-Box时代,除了博世没有别人说线年及以前,博世曾经一度占据乘用车线%。直到现在,博世、大陆集团、万都、采埃孚等外资供应商依然占据主要市场份额。

  但是,借助疫情期间的缺芯少电,外加技术换代,线控制动的国产化替代发展很快。

  国内目前已经量产One-Box产品的国产厂商有伯特利、弗迪动力、利氪科技。其中,伯特利背靠奇瑞,弗迪动力是比亚迪子公司,利氪科技为一汽、北汽、哪吒参股的科创公司。

  伯特利是国产替代的龙头,成立于2004年,在国内乘用车市场的One-Box产品——WCBS的出货量仅次于博世IPB。据国泰君安数据,其2023年One-Box市场占有率接近13%,“预计与博世形成双寡头格局”。

  伯特利合作车企包括奇瑞、北汽、广汽、理想、东风、吉利、长城等。二代产品——WCBS 2.0已经有多个定点项目,预计2024年上半年量产。机械式(EMB)的研发工作也正在进行中,功能样件已顺利研制完成。

  有趣的是,2023年中报业绩会上,伯特利管理层曾表示 “2023年受新能源汽车的销量和价格竞争的影响,(线控制动)实际完成量与预算相比略有下降。”

  当时有消息称,受价格战影响,迫于成本压力,奇瑞在2023年二季度末将瑞虎8的部分车从WCBS切换回ESP的配置。据悉,前者单车配套价格在600元左右,而WCBS一套成本在1600元左右,可见价格战之激烈。

  主机厂自研线控制动,除了前面的比亚迪的弗迪动力,还有长城旗下菲格科技,目前已布局EAD(Two-Box)、 EAI(One-Box)、EMB多款产品,实现量产交付;上汽旗下联创汽车电子布局有IEB(One-Box)等。

  据高工智能统计,从2023年比亚迪车型的实际搭载来看,博世IPB仍占据主要份额。也许国产产品在技术成熟度上还要精进,需要供应商在 ABS/ESC 集成、控制算法开发、电机控制参数标的等多方面有所积淀。

  从特斯拉“刹车门”能够准确的看出,制动系统与安全紧密攸关,要有足够的冗余设计。

  威肯西科技CEO兼CTO翟林铎表示,“现阶段本土企业的主要任务,是保障产品质量稳定性,只有质量做稳定了,主机厂才敢用,本土企业响应速度快、成本相对低廉的优势才能显现出来。”

  取消液压装置,线控得更彻底的电子机械式制动(EMB),也有进展。行业预计在2024和2025年会量产上车,满足更高阶的智能驾驶需求。

  2023年11月,采埃孚“下一代出行日”上,全球首发全新线控制动系统。官方介绍,该系统无需制动液,制动压力由小型电机产生,制动踏板和制动执行器之间的信号只通过电讯号传输。

  采埃孚表示,在100km/h速度下,自动紧急制动功能的制动距离相比传统制动系统可缩短高达9米。还可以更好地配合制动能量回收,增加17%的续航里程。

  从采埃孚的例子能够准确的看出,EMB的好处是真好,没有液压装置,结构少了,易于维修,系统重量轻了,制动更快更准,还能提高能量回收。

  从长远看,EMB将电机直接集成在制动器上,完美适应中央计算架构,使软件定义汽车全面实现成为可能。

  EMB尚未真正量产是有原因的,首先,系统会消耗更多电,搭配48V技术食用更佳;轮毂电机功率不足;永磁电机靠近刹车片会高温消磁;缺乏备份冗余……

  所以,提高散热工艺、电机耐高温、低压供电能力和冗余安全结构这些都要克服,从量产角度说,还要进一步优化结构,并降低成本。

  去年年末,赛车手Romain Dumas驾驶一辆经过大幅度改装、使用eFuels合成燃料的保时捷911,登上智利奥霍斯德尔萨拉多火山,攀升海拔6,734米,正式刷新世界纪录。

  在这个“车辆登山项目”中,经过改装的悬架系统、传动系统和车身轻量化都是功臣,除此之外,由舍弗勒提供的Space Drive线控转向也功不可没。

  越野老炮都知道,在登山过程中,轮胎容易受到石头的冲击,致使方向盘突然震动,倘若此时没有紧握方向盘,车辆极易失控。

  舍弗勒运用线控转向,方向盘与转向轮之间不存在机械连接,完全解耦,通过电信号传递转向信息,消除登山过程中进入方向盘的多余力量,保证车辆平稳。

  其实,线控转向的应用时间并不短,最早是概念车,比如奔驰F200概念车和BMWZ22概念车,日本走在量产前列。

  早在2013年,英菲尼迪Q50便第一个吃螃蟹,是业内首个量产线控转向的车型。为了能够更好的保证车辆的安全性,Q50保留了机械连接装置作为安全冗余。

  根据官方解释,当发动机在电瓶低电压启动时,控制单元有一定的概率会对方向盘角度做出误判,导致方向盘和车轮的转动角度存在一定的差异。此时,即使方向盘转到中立位置,车轮也不会返回到直行状态。

  2022年,丰田在bZ4X上使用了One Motion Grip线控转向系统,取消机械柱,通过电信号控制电机拉动转向,第二个电机提供力回馈。该系统来自丰田旗下的捷太格特(JTEKT)。

  这台bZ4X近似方形的方向盘,左右每侧的最大转幅为150度,加起来不到一圈,采用可变转向比,操作更便捷,但需要适应一阵,以防转向过度。而且,此系统也有一套备用控制器。

  2022年10月,丰田在全世界内召回bZ4X,原因是轮毂问题。在中国市场,因为法规问题,bZ4X仍然采用了带机械连接的转向系统。

  同样在2022年,全新雷克萨斯RZ在海外发布,也配备了线X差不多的扁方形方向盘,也是左右打150度即可打满轮。也是一个电机接收信号驱动转向,另一个电机提供反馈,同样冗余备份系统。

  值得一提的是,2022年汽车转向系统新国标GB 17675-2021正式实施,取代已经执行超过20年的GB 17675-1999。其中,最重要的变化是,解除转向系统方向盘和车轮必须物理连接的限制,允许物理解耦。

  2023年的大消息,是特斯拉Cybertruck确认搭载线控转向,同时申请了一种新的线控转向专利。

  根据媒体披露的专利图,该系统包含:带两个控制器的方向盘扭矩反馈执行器组件;带两个分区隔离电机和控制器的前轮转向执行器组件;两个独立的电源组件;两个独立的车辆通信网络;每个节点之间的三个专用系统通信网络。

  该系统具有两倍冗余。根据海外试驾透露,CyberTruck在狭窄空间转向灵活,最大方向盘转幅180度,也是可变转向比。

  前文提到的蔚来ET9,也配备了线控转向,并自称是航空工业级别,传递效率提升40%,并支持OTA迭代升级。蔚来官方的数据称,实现最小10.9米的转弯直径,实现最小10.9米的转弯直径。

  从以上几个例子显而易见,线控转向灵活度高、效率高、操作性强、结构简化和轻量化,满足高阶智能驾驶,可以OTA,是未来方向。

  但是目前量产了了,市场主流依然是EPS(电子助力转向系统)。主要因为线控转向技术难度大、成本高、冗余要求高。尤其是安全冗余的要求,拿掉机械连接后如何确保安全性,通常来讲,软件的失效率可能比机械高一点。

  行业预计,早期的市场占有率仍然以博世、采埃孚等海外 Tier1 占据,尤其是EPS巨头有技术上的血缘优势。去年6月,博世与初创企业Arnold NextG达成了合作伙伴关系,致力于推动线控转向系统商业化。

  目前正在研发的有博世、舍费勒、采埃孚,日本的捷太格特、KYB,以及中国的耐世特(中航控股)等Tier1,也有丰田、特斯拉、长城汽车、蔚来、比亚迪等主机厂。

  舍弗勒的计划2025年前后开始投产线控转向系统关键零部件,随后将推出全集成的完整线控转向系统。博世华域给出的量产时间也是2025。

  而国内厂商由于切入较晚差距较大,多数企业正处于研发阶段。有必要注意一下的是,部分国产供应商也在综合布局线控产品。

  比如,除了深耕线控制动,伯特利也开始向线亿元,联合奇瑞科技子公司瑞智联能,收购了万达方向机股份有限公司,正式切入线控转向的赛道。

  同伯特利相比,威肯西的“3+1+X”一体化布局更广泛,包含“三大执行系统”(线控制动、线控转向、线控悬架)+“一个大脑”(底盘域控)+“链接无限可能的X”(智能底盘全开放平台)

  翟林铎表示,“先从三个执行单元全面开始做研发,然后逐步向决策层、感知层这个业务领域渗透,而不是从单一的执行单元向其他的执行单元过渡。“

  去年10月,威肯西科技正式对外发布了智能线,其中包含了线控制动产品HDBS、线控转向产品HWA、线控悬架产品ASU以及电控减振器等。

  威肯西表示,未来的产业链一定会聚焦于平台化、高融合,这种需求必然是井喷式。

  威肯西是耀宁科技集团的子公司,而耀宁科技集团成立于2020年12月,前身是吉利汽车零部件事业中心。耀宁科技集团的董事长李星星,正是吉利集团董事长李书福之子。

  据盖世汽车统计,在刚刚过去的2023年,智能底盘相关领域共计披露了20笔融资,相较于2022年9笔实现了翻倍。

  线控底盘是智能底盘、全车智能和高阶智驾的必备前提,渗透必然成为趋势。动力来自技术本身的进步,来自开城大战下的智驾潮流,来自市场卷战的驱动,也来自国产替代和制造强国的梦想。

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