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2022-08-25 16:36 出处:PConline原创 作者:智哥 责任编辑:linjiongjia

  2022成都车展上,除了新车外,智能底盘技术了受到行业以及用户的关注。2022年开始,行业关于智能底盘的讨论越来越火热,2月9日,高通宣布与法拉利展开战略合作,利用骁龙数字底盘为下一代汽车提供技术。同月22日,集度就宣布与采埃孚签署战略协议,双方将联合开发汽车机器人智能底盘技术。

  

  智能底盘忽如一夜春风来,随着我们研究的深入,会发现智能汽车的前提是智能硬件,而智能硬件不仅仅是底盘,还要和自动驾驶,智能座舱,动力系统深度融合才能实现真正的智能化。

  这些领域单靠车企不行,单靠科技公司也不行,车企需要科技公司的智能科技,科技公司需要车企的底盘技术,可预见的时间,车企与科技公司的合作一定会成为了智能化的主流。

  现在高通和法拉利的强强合手只为征服智能底盘,那智能底盘究竟有什么魔力,能让科技公司与车企打通次元壁,成为好基友的?今天我们就来详细聊聊智能底盘的那些事。

  智能底盘是偶然中的必然

  在聊底盘前,先思考一个问题,假如现在的你穿越到50年前,要将当时的轮盘电话演变成智能手机,第一步应该做什么?

  答案是取消机械机构。当时的转轮轮盘连接着一根主轴,主轴上有发条,转动时会带动下方的主动轮一起转动,动轮上有个用绝缘材料制作的三叶轮,三叶轮转动外凸部分会将脉冲簧片隔开,外凸部分离开时脉冲簧片又接通,由此发号回路中就会形成了脉冲信号。

  这是纯粹的机械结构,虽然充满了理工科的浪漫,但单凭机械结构,轮盘电话永远不可能变成iPhone。回到底盘,想实现汽车智能化,仅靠传统底盘的机械结构是不可能的。在智能化时代,电子线控底盘逐渐成为主流

  有意思的是,如果我们回顾历史,会发现每一次底盘的重大突破,并不是朝着智能化的目标去的,智能化只是在恰好的时机,恰好出现了。

  比如在1886年第一款汽车亮相时,汽车底盘设计只考虑能量的转换,以保证汽车的正常使用就够了,并没有那么复杂;到了20世纪60年代,由于汽车保有量的增加,交通事故的频发成了严重的社会问题,所以汽车底盘改造了制动装置,也添加了许多安全装置,最原始的制动是机械制动,驾驶员操纵一组简单的机械装置向制动器施加作用力,从而达到制动的效果。后来随着汽车质量的增加,开始出现真空助力装置。

  来到70年代,能源危机和环境保护的重大问题,底盘设计应考虑如何减少行驶阻力,此时以机械控制和液压控制系统为主,1978 年 8 月,奔驰与博世在德国发布了全球首款 ABS,并且率先应用在 W116 世代的 S 级车上。20世纪80年代,随着电子技术的发展,汽车底盘也采用了许多电子控制技术,电子技术的加入,才让智能底盘有了可能性。

  每次底盘的迭代,并不是奔着智能化去的,但又因为陆续迭代,最后汇聚成一条智能化的长河,在偶然形成的智能必然。

  接下来,我们把时间拉回2022年。如今,由于新能源汽车的出现,底盘设计主要分支成两种路径。一种是由传统底盘改制设计,尽可能地沿用原有设计,根据需要进行部分的改制工作,开发难度小、开发成本低、开发周期短,并且能够与传统车共用平台,在很大程度上沿用传统车的成熟零部件。但是考虑到公用性等,在开发设计的过程中受到的限制较多,总布置的难度较大,模块集成化较低等缺点。

  另外一种是新能源专有平台开发,没有燃油车公用等众多原有的限制,新能源专有底盘的设计可以更优化、集成度更高、性能更卓越,因此专有平台如今已经成为新能源汽车底盘设计的新趋势,例如比亚迪的E平台3.0就是针对新能源车的专有平台。

  智能底盘就是从新能源专用平台演变而来,与传统底盘不同在于,传统底盘集成了发动机等零部件,而智能底盘则侧重于一些数字领域的整合,如云服务、SOC、蜂窝智联平台等软件解决方案,支持汽车在其整个生命周期中的功能升级。

  如果用一句话来形容底盘发展,那就是从最初的纯机械结构,转变为现在的数字结构,传统底盘活跃了百年,现在开始,汽车将舞台交给智能底盘,会发生什么样的新变化?

  底盘“新三化”成核心竞争力

  如今火热的智能底盘,如果进行归类,主要分为三大趋势,分别是电动化、智能化、以及轻量化

  电动化对于底盘最大的改变来自于动力电池系统。纯电动汽车与燃油汽车在设计开发思路方面有着明显不同。从安全方面来看,燃油车的整车安全设计主要围绕乘员舱展开,而纯电动汽车从设计之初,不仅要关注乘员舱安全,还要特别关注车身对动力电池的安全保护作用。换句话说,电动汽车平台的正向研发是以动力电池为核心开展的。

  除此之外,底盘电动化还体现在线控化程度,在中国汽车工程学会以及盖世汽车研究所发布的乘用车智能底盘发展路径中,底盘线控化程度分为三个阶段:

  1.0阶段:线控化程度支持X、Y两个方向实现部分线控化程度,实现OTA,底盘具备域控、形成标准化接口;

  2.0阶段:实现三方向线控,具备动力学控制全功能的冗余备份;可变减震器批量应用;实现标准化软件分离;

  3.0阶段:实现主动控制、自适应和自我学习能力,高度集成的软件定义底盘、OTA升级。

  猜猜我们现在到了哪个阶段?很遗憾,我们连1.0阶段都达不到,只能算0.5,我们的目标是在2025年达到1.0阶段,所以汽车想触及智能化,至少得等电动化达到第一阶段,也就是2025年后。

  原因很简单,电动化不达标,智能化代表之一的自动驾驶,便永无出头天。我们将智能汽车再细化成“拥有感知识别、决策规划、控制执行三个核心系统”的汽车,其中与底盘相关的主要是“控制执行”,这对自动驾驶技术尤为重要,传统汽车底盘的机械架构不适用于自动驾驶,只有先将底盘电动化,进行线控改造才适用于自动驾驶。 

  以制动为例,对于传统燃油汽车,一般利用发动机提供真空助力进行制动,而电动汽车没有发动机提供真空助力,而是需要使用电子真空泵或者使用线控制动系统。线控制动系统是在传统的制动系统上发展而来的,执行信息由电信号传递,制动压力响应更快,刹车距离更短更安全。

  对于 L3 及以上等级智能汽车,部分或全程会脱离驾驶员的操控,这对于转向系统也提出了更高的要求,必须能够做到控制精确、可靠性高才行,而这只有线控转向可以满足要求。由此可见,完备的底盘电控执行是自动驾驶实现的基础。

  因此,抛开电动化谈智能化,相当于在侏罗纪时期发明灯泡,电动化与智能化之间相辅相成,先有电动化,才有智能化。

  除了电动化、智能化外,轻量化也是汽车未来重要的发展方向之一。底盘系统轻量化主要是降低簧下质量,这有助于改善车辆的舒适性、操控性,具有额外的附加价值,同时对于动力电池汽车来说,减重可以增加续航里程。

  目前,轻量化研究的主要方向是轻质材料,包括高强度钢、铝合金和碳纤维复合材料等。

  以极狐品牌车型为例,其选择的是钢铝混合、上钢下铝的车身结构,在下车体采用多种形式的铝合金材料,实现轻量化的同时保证碰撞吸能和压力传递。而上车体则采用不同强度的钢材,在减小体积的同时实现了高强度、高安全的碰撞性能。

  轻量化的另一个好处是,纯电动汽车的整车成本结构中,电池约占 30% ~ 50%。在相同的续航里程下,采用轻量化技术的电动汽车可以减少电池数量,从而大幅度降低电池成本和整车成本。

  给看不懂的同学总结一下,智能化底盘的基础是电动化,电动化是将底盘的机械控制转为线束控制,你可以理解为原本我们打电话需要转轮,而现在只需要触摸屏幕即可,而轻量化能降低电池成本以及整车成本,我们现在仍处于智能化的0.5阶段,尚未完全电动化,但未来总会实现。

  智能底盘能为用户和车企带来什么?

  智能化其实是一个相对抽象的词,小时候小道哥问大人什么是智能手机时,他们的回答是能安装软件的手机就是智能手机,现在来看显然有些片面,可见并不是所有人能理解何为智能,转换回汽车,所谓智能汽车,并不是能在车机上安装抖音微信就是智能,那么究竟智能底盘能为用户或车企带来哪些可能性?

  首先对用户来说,智能底盘的加持让汽车变成一个独特的平台,在某种意义上它也像一个移动办公室或客厅。无论是配备精准导航功能、在线高分辨率视频播放,还是在后排座椅上进行虚拟现实的多人在线游戏,通过智能底盘都能为用户的出行带来丰富且身临其境的移动体验。

  这也是我们智能座舱的概念,但仅限于此吗?如果花费大量时间精力研制的智能底盘,仅用于智能座舱的实现未免有点大材小用。从智能底盘3.0的特性来看,智能底盘3.0的特性是实现主动控制、自适应和自我学习能力,高度集成的软件定义底盘、OTA升级。

  其中提到的“自我学习能力”,意味着未来的底盘让每台车都是一款驾驶模拟器,由用户根据自己的喜好决定车辆的性格。根据司机的性格与行为习惯,建立拟人类我的驾驶员模型,通过车辆OTA技术去做底盘性能的个性化设定,消费者不再被局限于他们所乘坐的汽车之中。

  往细点说,未来给汽车贴标签这事将不再存在,“这车比较省油(省电)”类似的言论,被汽车的自我学习能力所取代,用户倾向于省油,或倾向于动力,汽车都会根据用户习惯自我调教。

  当然,以上推论只是智能底盘发展到第三阶段为基础提出的假设,一切皆有可能,就像50年前使用轮盘电话的人,也想象不了iPhone的智能性。

  在车企方面,最大的变化就是智能底盘的出现,让本拥有重工程属性的底盘技术,变成了重科技属性,车企被迫处理与科技公司间的关系。目前分为两大阵营,一是部分车企选择与科技公司合作,另一部分是车企自身转变为科技公司

  其中,特斯拉、大众、长城、比亚迪、上汽等,选择自己成为科技公司。比如特斯拉抛开Mobileye和英伟达,自行开发出了FSD芯片,大众集团成立汽车软件公司CARIAD,自研软件平台和端到端电子架构;长城蜂巢率先实现了无钴电池的量产装车,比亚迪自研了IGBT功率半导体模组。

  以上车企之所以选择自立门户,上汽集团董事长陈虹一针见血地道明了原因:“上汽很难接受由单一一家供应商为我们提供整体的解决方案。这样它就会成为灵魂,而上汽就成了躯体。对于这样的结果,上汽是不能接受的,我们的灵魂一定要掌握在自己手中。”

  另一方阵营则是认为,当越来越多的企业都愿意主动参与到汽车产业的技术革命中,行业整体的蛋糕才能做大,这更利于智能汽车的长足发展

  以高通为例,高通希望在数字底盘大的框架之下,对外提供车对云的平台。这个平台是一个开放式的,无论是车企,还是所有希望能够接入这个平台的应用开发商,都可以通过这个平台进行编程,获取平台里的相关数据和内容,从而能够针对本地市场提供相关的服务和应用,帮助整车企业形成自己产品的差异化。

  当然,车企选择与科技公司合作,还有个原因是希望通过科技公司的基础,让产品实现快速迭代。现在的汽车开发迭代周期大大加快了,以前一辆车的生命周期可能有10年,现在已经到5年,甚至有的企业认为应该到1年,就像手机等智能产品的迭代速度。当发生智能化以后,即使硬件不更新,软件也需要迭代,尽量节约研发成本,缩短研发周期,这是汽车产业非常大的竞争力所在,才能快速适应消费者的需求变化。

       我们在此前滑板底盘的相关讨论文章中就有提到:“滑板底盘的出现实现了“一底盘多用”,不仅可加速研发周期和效率,极大降低研发成本”。感兴趣的朋友可以点击《滑板底盘探路,汽车行业的“硬件安卓”来了?》查看,这里就不再展开阐述。

  智行观

  智能底盘更接近于软件的定义,引用乔布斯的一句话:“真正认真对待软件的人,就应该自己做硬件。“科技公司集体下场造车了,不是为了造一个四个轮子的沙发,而是在造一个软件的外壳,对于我们的出行生活来说,或许正在发生颠覆的不是汽车,而是传统底盘演变成的智能底盘这种新物种。

  这对国内的汽车市场来说,也是一种机会。国内车机的机会在于,智能底盘领域,国外传统主机厂的优势不再,一切将重新布局,重新洗牌,这也将成为我国汽车产业实现弯道超车的一个契机,且机会只有一次,错过了,或许要再等百年。

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