东风汽车：智能电动时代下的底盘技术变革

新能源汽车与传统车辆相比，存在系统性差异，主要表现为高度智能化、全方位信息感知、强劲动力与充足电力供给，以及广域协同的信息交换能力。而这些技术均依赖于底盘系统的承载，因此底盘技术至关重要。

2024年11月28日，在第四届汽车智能底盘大会上，东风汽车集团有限公司研发总院主任工程师谢庆喜博士认为，智能底盘发展趋势可概括为以下几点：

第一，电动化向线控化转变。汽车逐步从真空助力机械方式，过渡到液压，最终实现线控电动化，即电机化。电机响应迅速、控制精确，易于实现系统解耦。

第二，架构从分布式到集中式。随着算力提升，未来将采用中央计算平台加少量区域控制器的架构，实现跨域信息融合。

第三，系统集成化与柔性化。原来各区制管权相互独立，未来将走向集成方式，可应用于不同车型，实现车辆架构的灵活调整。单一功能将向柔性化拓展趋势发展。

谢庆喜 | 东风汽车集团有限公司研发总院主任工程师

以下为演讲内容整理：

前言

11月14日，中国新能源汽车年产量首次突破了1000万辆，成为全球首个新能源汽车年度达产1000万辆的国家。此外，预计2024年全年销量有望达到1200万辆。中国新能源汽车的市场渗透率远超其他国家。

2020年，新能源汽车的市场渗透率仅为5.8%，但此后几乎以每年10%的速度稳步增长。截至今年前9个月，渗透率已高达45.5%，预计全年渗透率或将达到55%。在此期间，我国经济面临诸多挑战，消费者普遍体验到了经济压力，导致消费降级，同时燃油车市场竞争激烈，价格不断下探。尽管面临诸多不利因素，新能源汽车的发展依然势头强劲。究其原因，主要有以下几点，一是政策的持续引导；二是技术的不断突破；三是有广大的市场，消费者对新能源汽车抱有极高的期待与热情。

图源：演讲嘉宾素材

回溯至2009年，我国新能源汽车产业尚处于起步阶段，销量十分有限。然而，经过十年的不懈努力，至2018年，我国新能源汽车销量首次突破百万辆大关，并在此后呈现出非线性增长态势。2022年，销量达到500万辆，而到了2024年，更是实现了1000万辆的壮举。这一过程中，国家政策的持续引导起到了至关重要的作用。同时，我国在电池、电机、电控等新能源汽车核心技术方面不断取得突破，并逐步掌握了全系统的供应链，这使得新能源汽车的成本相对较低，进一步推动了其市场普及。

此外，智能化与网联化的深度融合为消费者带来了更为丰富的体验，特别是年轻消费群体，他们对智能化体验的需求尤为强烈。在实际使用过程中，新能源汽车还展现出诸多优势，如使用和保险成本相对较低，且符合当下社会对于环保理念的追求。

对比新能源汽车与传统车辆，不难发现它们之间存在一些系统性的差异，这些差异为智能底盘的发展提供了广阔的拓展空间。

首先，传统车辆的设计更侧重于动力总成等传动系统，以及大型机械总成的结构布局，因此其布局空间相对受限。然而，新能源汽车所采用的各种先进技术为其创造了大量的布局空间。

第二，新能源汽车配备了丰富的感知与决策元件，能够融合智能网联、车路云协同以及摄像头等感知设备的信息，从而获取更多数据并作出更优的决策。

第三，新能源汽车的电力供给十分充足。鉴于当前多数执行器均依赖电力驱动，缺乏充足的电力便无法充分发挥其性能，这一点至关重要。相比之下，燃油车在电力供应方面则显得不够充裕。

此外，新能源汽车在系统性差异方面展现出几大特点。第一，高度智能化。第二，具备全方位的感知能力或全方位的信息获取能力。第三，拥有强劲的动力输出和充分的电力供给。第四，实现广域协同，即各系统域之间能够进行高速的信息交换，以优化整车控制。这些方面共同为智能底盘的发展奠定了坚实的基础。

在2023年电动汽车智能底盘的技术路线图中，智能汽车被划分为几个关键方面，一是智能热管理系统；二是智能驾驶系统；三是先进的动力总成。所有这些技术均依赖于底盘系统的承载与支撑，底盘系统才是真正意义上的技术基础。

高阶的智能驾驶需要系统的冗余，智能底盘天然具备这种优势，能够为其提供技术支撑。今年智能底盘市场的发展非常迅猛，无论是国内还是国外的整机厂或零部件供应商都开始大范围布局智能底盘。同时，国家层面也给予了许多支持。

智能底盘发展趋势

智能底盘发展趋势可以归结为几个点。首先，电动化正逐步向线控化演变。回顾汽车与航空技术的发展历程，两者存在着显著的相似性。最初，飞机的飞行控制依赖于机械拉索，随后过渡到液压系统，最终演变为电传动方式。汽车的发展也遵循着类似的轨迹。早期的汽车制动系统多采用空气真空助力机械方式，逐渐发展到液压系统，最终趋向于线控电动化。对于线控系统而言，其实质上就是电机化的过程，许多汽车系统将执行器转变为电机。由于电机具有更好的响应能力、更快的响应速度以及更精确的控制效果，仅需一个电信号即可实现良好的响应，因此能够采用解耦的方式进行控制。

其次，随着执行器智能化水平的提升，其对控制器的需求也日益增加。最初，系统采用分布式架构，各控制器独立工作，但这种方式难以实现理想的控制效果。因此，随后出现了域控架构，通过共享信息，实现各控制器之间的协同工作。最终，随着计算能力的不断增强，系统将逐步演变为中央计算平台辅以少量区域控制器的架构形式。这一点标志着系统由原本的信息孤岛状态，逐渐发展至跨域信息的深度融合。

第三，原有的区域控制权限下，各个系统基本处于相互独立的工作状态，但未来可能会朝向集成化的方向发展。例如，通过集成角模块，形成独立的角模块单元，这些模块可以灵活应用于不同类型的车型中。基于此，我们可以任意调整车辆的长度、宽度等尺寸，形成多样化的车辆架构。这表明，单一的功能将向柔性化拓展的趋势发展。

制动领域，最初采用的是真空助力系统，随后逐步发展到具备更强功能的ABS和ESC。然而，为了适应更高阶的自动驾驶需求，这些系统需要构建冗余架构，即在ESC的基础上进一步集成IBC等功能，并引入RBU等冗余架构。在不久的将来，我们有望见到EMB这种高级智能化制动系统应用于自动驾驶上，它将带来更优的响应时间、更快的制动精度，以及更加安全的冗余策略。

图源：演讲嘉宾素材

转向系统方面，最初的转向是机械式转向，后来逐渐演变为液压助力转向。然而，液压助力转向涉及较多的管路布置，且存在环保性能不佳和用户体验较差的问题。目前，主流已转向电动助力转向方式，不同车型呈现出多样化的EPS形态，如C-EPS、P-EPS和R-EPS等。同样地，为了适应高阶自动驾驶的需求，转向系统也需要实现冗余，因此出现了具备冗余功能的EPS形态。

当前备受瞩目的是线控转向技术的兴起，通过独立的路感模拟器与下转向执行器的配置，其形成了可编辑、可调试的路感反馈以及可变的传动比，从而极大地提升了驾驶体验。未来，这一技术可能会进一步发展为角模块集成形式，将多种功能整合于一体，赋予车辆更高的自由度与控制灵活性，同时确保其安全性，实现可调、可控、可安的特性。

悬架系统方面，最初的悬架设计相对简单，主要采用螺旋弹簧配以机械式减振器。然而，这种简单的结构难以满足现代汽车对舒适性的高要求。因此，后来出现了分段可调阻尼和连续可调阻尼的悬架形式，以及其他悬架结构。

多样化的悬架形态不断涌现，悬架系统逐渐由机械式、被动式向半主动式、主动式转变。它们通过不断调整悬架的可控性，实现了可调阻尼、可调刚度、可调高度等功能，甚至具备主动作用力，以更好地应对路面震动，并与其他自由度进行协调控制。

各执行器的优秀性能是否就意味着整车的性能达到最优呢？答案并非必然。正如一支足球队，即便每个队员都是顶尖的运动员，但整个球队的水平也未必就是最优的。这一现象促使我们产生了“域”的概念。通过将所有执行器的信息进行共享，并进行协调的仲裁控制，我们可以实现更为优化的系统性能。

首先出现的是驱制一体化技术，它关注制动系统与驱动系统的协调控制，以实现更为精准的加减速控制。随后，X轴与Y轴的协调控制也逐渐得以实现。最终，在2.0阶段，我们将实现更多自由度的协调控制，包括X、Y、Z三轴的协调，以达到整车六项自由度的完美匹配。

未来的发展趋势中，智能底盘的发展将可能与车路协同、自动驾驶系统以及智能座舱系统紧密结合，通过更大范围的信息共享来实现OTA升级。更进一步地，智能底盘将能够依据每位客户的个性化需求进行升级，借助AI底盘技术，结合每位驾驶者的驾驶特性以及与其他车辆共享的信息，实现高度个性化的定制，从而打造千人千面的最舒适智能底盘体验。

智能底盘实践

在智能底盘领域，东风公司进行了大量的探索与实践，并针对智能底盘开展了相应的研究工作。自2021年至2022年期间，公司专门成立了研究课题，深入探索智能底盘的三大核心技术特征：低碳、智慧与集成。

自动驾驶领域，我们采用了全EMB技术路线，具体为EMB四卡钳配置，结合一个主控和一个辅控进行系统设计，并开发了相应的应用层软件。我们的系统能够在单点失效时维持70%的制动效能，双点失效时仍能保持50%的制动效能。

转向系统方面，我们针对大型车和小型车分别采用了DP和R形式的下转向执行器，以进行线控转向的开发。整个系统实现了全冗余设计，并进行了相应的应用开发，包括路感模拟、上下转向角度的协调控制，以及个性化的传动比设置。

目前，我们的方向盘已实现±180°的转向范围，能够完全实现全轮转向。这种全轮转向在低速时提供了更高的灵活性，而在高速时则通过增大传动比来确保整车的安全性。与当前的EPS相比，我们的系统手感模拟更加出色，能够达到0.2Nm的力矩波动，且冗余切换时间仅为20ms。

悬架系统方面，我们选择了具备优异NVH特性和快速响应速度的闭式空间悬架系统。目前，我们的系统已实现较好的弹簧调节速度和精度，CDC响应时间小于15ms。

整车执行器层面，我们在VMC方面也取得了一定进展。我们利用摄像头及整车各类传感器实现路面的自动识别，并根据当前路面状况选择相应的驾驶模式，进而激活特定的VMC特性，如低速巡航模式和坡道防抱死模式等。此外，系统既支持自动自适应状态，也允许通过软开关或硬开关进行模式切换。

我们还借助后轮转向技术和独立的四轮驱动系统，进一步提升了整车的性能。这包括基于目标规则的控制策略以及基于车辆稳定性的控制策略。基于规则的控制策略，在低速行驶时，能够实现小半径转向、斜行工作模式以及原地转向等功能。这些措施使得整车的转弯半径减少了9%以上。同时，通过后轮和整个驱动链的稳定性控制，我们在麋鹿测试中的车速也提高了9.8%以上。

在整个开发过程中，我们严格遵循V型测试的开发流程，建立了分层级的规范体系，以确保整车的性能能够达到预期目标。此外，我们正在进行新型的转向角模块设计，这一角模块设计具有通用性，能够适应不同的车型。我们的目标实现更高的车速和更短的响应时间，从而达到较为优异的性能水平。

通过角模块的设计，智能底盘的诸多优势得以更加充分地发挥。例如，其在安全性和冗余性方面表现出色，能够提供更高的灵活度来控制车辆。在冗余失效的情况下，如前轮转向出现冗余失效，我们可以通过跨域协同，利用驱动系统和制动系统实现冗余转向功能的补救，同时利用后轮转向作为冗余备份。此外，四轮转向技术的应用能够实现良好的蟹行、小转向半径、原地转向以及横向行驶，为车辆提供更多灵活自由度。这些执行器协同工作，将形成双电混合制动、复合转向等，共同实现高级功能。

展望

智能底盘的发展可以概括为以下几点。第一，跨域融合将成为智能底盘发展的一个重要趋势。这包括底盘域、动力域、智能座舱域等多个域的融合，通过分享更多信息来支持整车的决策制定、实时监控以及仲裁机制。当某个执行器出现故障时，跨域融合能够实现功能上的弥补，从而更好地保障整车的功能安全。

第二，为了实现执行器之间的协同工作，整车厂与零部件供应商之间的紧密合作至关重要。如果供应商不开放接口，那么整车的各个执行器之间的协同控制将无法实现，应用层的上移也将成为空谈。

综上所述，智能底盘的发展将呈现跨域融合，以及更加紧密的“整零”协同态势。我们期待与各位同仁一起开拓创新，共同开创智能底盘的新时代。

（以上内容来自东风汽车集团有限公司研发总院主任工程师谢庆喜于2024年11月27日-28日在第四届汽车智能底盘大会发表的《智能电动时代下的底盘技术变革》主题演讲。）

来源：盖世汽车