一文解析自动驾驶的线控底盘技术

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目前线控转向系统技术主要在研发阶段，从整车厂角度，已搭载该技术的量产车型仅英菲尼迪Q50一款车，泛亚和同济大学联合进行预研发，并没有 与零部件厂商合作。从供应商角度，目前博世、采埃孚等厂 商正积极研发做样件，但还未在整车上搭载，博世线控转向系统采用的是双冗余全备份方案。

目前市场上线控制动技术主流的路线是电子液压制动（EHB）系统，且已经有多款量产产品，如博世的 iBooster 、大陆的MK C1等 。电子机械制动（EMB）系统由于技术不够成熟，目前仍处于研发阶段。

针对传统内燃机汽车，线控驱动技术（线控油门）目前在乘用车和商用车上普遍应用，市场占有率达99%以上；针对新能源汽车，线控驱动技术已经全面应用，现在正处于集中电机驱动阶段，随着电气化水平的提高，未来将向以轮边电机和轮毂电机为代表的分布式驱动发展。

线控悬架虽能自动调节线控弹簧的刚度、车身高度以及减震器阻尼，但由于重量、成本和可靠性的原因，目前属于非刚需配置，主要在C级和D级车中配备。因此对于整车厂而言，线控减震器的装配优先级最高，其次是线控弹簧，最后是线控防倾杆。从发展潜力上讲，线控空气弹簧、CDC/MRC型线控减震器的未来发展前景相对较好。

线控转向技术的应用核心难点是系统的安全性和可靠性。由于线控转向系统方向盘和转向轮之间没有直接的机械连接，当线控转向系统出现故障时，车辆将无法保证转向功能，会处于失控状态。虽然目前采用冗余措施，但也仅能一定程度上提高可靠性，目前的控制器在故障诊断和处理能力上还需要进一步提升。另外，路感模拟技术也是线控转向系统的技术难点之一。

电子液压制动（EHB）系统相较于电子机械制动（EMB）系统要成熟的多，目前在应用上几乎没有太大的难点。EMB系统应用落地的主要难点有：

（1）没有备份系统，对安全性要求极高；

（2）刹车力不足问题，需要提 供足够多的能量；

（3）工作环境恶劣，如高温、震动等。

针对传统内燃机汽车，线控驱动技术目前没有应用难点，随着自动驾驶等级的提高，优化冗余备份及提高功能安全等级即可；针对新能源汽车，线控驱动技术难点：在电机方面，包括永磁同步电机效率的提升，轮边、轮毂电 机技术的突破，比如冷却技术、集成技术等；在电控方面，IGBT散热技术、封装技术、布局优化等需要解决，随着自动驾驶等级的提升，电机控制器功能安全的等级也需要随之升级。

线控悬架并非新潮事物，除了购置成本较高外，硬件层面并未特别的技术难点。由于线控悬架系统需要连续调控四个独立悬架系统的刚度和阻尼，属于闭环自适应控制系统，因此软件层面的复杂控制算法调校是其主要应用难 点。线控悬架通常采用PID控制机理实现自反馈，以车身垂直加速度为控制器的输入量，调节车身加速度使其达到理想要求，具体参数通常需要经过仿真测试以及实车调校后才能最终确定下来。

线控底盘系统电气架构趋势（3~5年）

线控底盘系统电气架构趋势（5年后）

针对L3/L4级别自动驾驶，EPS和线控转向技术路线为:（1）软硬件冗余备份路线：电机冗余采用六相电机（双三 相电机），ECU冗余是进行双备份设计，即芯片、电路板等均采用两套零件，ECU控制采用PID算法；（2）总线 技术方案：ECU与执行机构沟通交流使用CAN FD总线。

针对L5级别自动驾驶，线控转向技术路线为:（1）软硬件冗余备份路线：硬件上转向电机、路感电机和方向盘等 取消，以轮毂电机实现其功能。对ECU进行冗余备份，即芯片、电路板等均采用两套零件；ECU控制算法除了PID 算法外还可能会使用模糊算法、神经网络等；（2）总线技术方案：车载以太网将成为解决方案之一。

针对L3/L4级别自动驾驶，线控制动技术路线为：采用EHB技术路线；（1）软硬件冗余备份路线：采用主制动系 统+辅制动系统硬件架构、主制动系统ECU采用双芯片设计、电源系统采用双电源设计；（2）总线技术方案：L3 级别下可使用CAN FD总线；L4级别下可使用CAN FD或车载以太网；

针对L5级别自动驾驶，线控制动技术路线为：采用轮毂电机方案；（1）软硬件冗余备份路线：ECU选用高性能多 核芯片，双备份；电源系统采用双48V电源设计；（2）总线技术方案：选用车载以太网。

线控驱动

针对L3/L4级别自动驾驶，线控驱动技术路线为：针对内燃机汽车：使用电子节气门体，通过ECU来控制进气量；针对新能源汽车：使用永磁同步电机的集中驱动方案；（1）软硬件冗余备份路线：针对内燃机汽车：进行线控燃 油系统传感器备份；针对新能源汽车：进行电机控制器软硬件冗余备份，以及传感器的冗余备份；（2）总线技术：线控驱动大脑或底盘域控制器与整车VCU沟通交流使用CAN FD。

针对L5级别自动驾驶，线控驱动技术路线：针对内燃机汽车：使用电子节气门体，通过ECU来控制进气量；针对 新能源汽车：使用轮边电机或轮毂电机的分布式驱动方案；（1）软硬件冗余备份路线：轮毂电机或轮边电机互为 冗余备份，电机控制器软硬件冗余备份；（2）总线技术方案：线控驱动大脑或底盘域控制器与整车VCU沟通交流 使用车载以太网。

线控悬架系统从影响车辆自动驾驶行为角度上考量，并非刚需配置。线控悬架系统的发展路径更多的以技术成熟 度和经济性角度自我发展为主。

线控底盘集成系统，针对L3/L4级别自动驾驶，线控底盘集成方案：中央传动驱动+EHB+EPS+空气弹簧 +CDC型减震器/MRC型减震器悬架；总线技术为：底盘域控制器与VCU沟通使用CAN FD或者车载以太网。

针对L5级别自动驾驶，线控底盘集成方案：轮毂电机分布式驱动+空气弹簧+CDC型减震器/MRC型减震器悬 架；总线技术为：1. 底盘域控制器与VCU沟通使用车载以太网，与底盘各零部件控制器使用车载以太网或 CAN FD连接；2. 使用汽车云端计算技术，整车控制器与云端通过网络连接，整车控制器与线控底盘各零部件 控制器通过车载以太网连接。

技术总结

转向系统：与液压动力转向相比零件更少，只在转向时电动机提供助力，减少能耗；

制动系统：用一个综合制动模块(电机、泵、高压蓄能器等)来取代传统制动系统中 的压力调节系统，并可分别对四个轮胎的制动力矩进行单独调节；

驱动系统：对于传统汽车，取消了拉杆/拉索等机械部件，通过电子信号控制进气 量；对于新能源汽车，电机控制器接收整车VCU发来的扭矩信号，并输出给驱动桥 上的电机进行车轮驱动（中央传动驱动）；

悬架系统：换装CDC性减震器，自适应调节悬架阻尼，降低垂直方向加速度，大幅 提高驾乘舒适性。

转向系统：在上一状态的基础上做传感器、电机、电源、控制器等 的冗余；

制动系统：由分立式结构升级为整体式结构，并增加一套备用系统；

驱动系统：对于传统汽车，增加电子节气门系统部分传感器的冗余备份；对于新能源汽车，增加了电机控制器的冗余备份，电机无冗余备份方案；

悬架系统：将传统螺旋弹簧改为空气弹簧。

转向系统：硬件上取消方向盘、电机等，通过轮毂电机实现转向功能；

制动系统：无液压结构，直接通过轮毂电机实现制动；

驱动系统：由驱动桥上的电机集中控制变为分散到各个车轮上电机分布控制；

悬架系统：CDC型减震器换装MRC型减震器。

转向系统：液压助力结构布置较复杂，且组成部件较多，维修维护较EPS麻烦且复杂；

制动系统：传统制动系统加入ABS、TCS、ESP等电子控制系统后结构和管路布置复杂，液压或空气回路泄露的隐患加大，装配和维修难度较大；

驱动系统：对于传统汽车，传统机械式节气门控制精度差，不利于发动机节油和排 放性能的提高；对于新能源汽车，由于采用电机驱动，电机无法通过机械系统控制， 所以必须使用线控驱动系统；

悬架系统：CDC型线控减震器根据行车姿态自适应调节悬架阻尼，且成本相对空气弹簧低廉。

转向系统：对EPS做好冗余备份也可以实现L3~L4级的自动驾驶，SBW是非必须的，SBW的可靠性是核心瓶颈；

制动系统：提高集成度，降低成本，增加系统安全可靠性；

驱动系统：随着自动驾驶等级提高，为了确保系统安全可靠性，需提供电机控制器的冗余备份，但由于电机的体积、重量、成本等因 素以及各电机可以互为冗余备份，故无电机冗余方案；

悬架系统：灵活调节车身高度和悬架刚度，提升车辆通过性或操控性。

转向系统/制动系统/驱动系统：轮毂电机系统使得整车结构更加简单，可利用空间增大，传动效率提高，并同时集成了 转向、制动、驱动功能，更利于L5级别自动驾驶下的整车控制，符合未来汽车轻量化、集成化、自动化等发展趋势；

悬架系统：MRC减震器响应速度快，调节幅度增大。

转向系统：以EPS(带冗余方案：传感器、电机、电源、控制器等冗余)方案为主，总线采用CAN FD；

制动系统：将继续以EHB为技术路线，整体式(One-box)方案+备份方案将是主要线控制动方案，总线采用CAN FD或车载以太网；

驱动系统：主流方案以电机节气门系统与中央传动驱动系统为主，分布式驱动（轮边/轮毂电机）将得到发展，总线采用CAN和CAN FD；

悬架系统：悬架系统与自动驾驶相关性不高，更多沿着技术成熟度和经济性角度自我发展。线控悬架系统未来在空气弹簧+CDC减震器系统的基础上会接入更多车联网和ADAS信号，智能前馈性能逐步提升。总线未来主要采用CAN和CAN FD。

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