汽車底盤智能化設計的案例
汽車底盤智能化設計分析系統的研發
因此，對其他汽車子系統的智能化設計分 析系統的開發和應用效果進行研究是值得嘗試的。
汽車底盤智能化技術
來源：汽車測試網
導讀：底盤是汽車動力、制動、轉向以及車身等執行部件和機械構件的承載部分，底盤電子化的水平，也是汽車先進水平和智能化的標志，尤其對ADAS及智能駕駛技術的發展息息相關。本文摘取自梁濤年博士的一篇關于底盤智能化技術的分享報告。
梁濤年博士，2011年博士畢業于西安電子科技大學機電工程學院，2015年博士后畢業于哈爾濱工業大學電氣工程專業。從2004年開始在西安正昌電子從事ABS系統的研發和軟件設計等工作，2014年在陜汽集團作為汽車電子及底盤穩定控制專家從事ADAS系統的研發，2016年在浙江亞太從事智能駕駛方面的研發工作。
正文
我今天主要有三個方面的問題和大家分享，第一個是汽車電子底盤控制技術，第二個是底盤線控技術，第三個是智能化底盤及關鍵技術。
制動控制主要有底盤方面的ABS、ASR、EBD、EPB以及電子穩定系統（ESC/ESP），還有集成制動系統像目前的博世的iBooster，亞太的IBS等。
展開 新能源汽車底盤輕量化設計思路
表面處理
汽車零件的防護性電鍍由原來單一的鍍鋅鈍化工藝，向耐蝕性能更好且具有耐熱、低氫脆性、良好加工性能及環保性能的鋅合金鍍層及無鉻達克羅工藝發展。在鍍層的耐腐蝕性能獲得很大提高的同時，正向鍍層耐熱性能好、低摩擦系數方向發展。
環保要求
在底盤領域，隨著對環保要求的不斷提高，目前，世界各大汽車公司正在集中開發環境友好的零件，如低滾動阻力輪胎、綠色輪胎、不含鉛的車輪平衡塊、不含六階鉻的新零件涂層技術、電動轉向系統等，相信不久的將來，底盤技術一定會朝著保護環境的方向越走越廣闊。
現代汽車底盤電子化
隨著各種汽車電子輔助功能在底盤上的應用，明顯提高了汽車的主動安全性和駕駛舒適性，這些系統包括ABS/ASR/ESP集成控制系統、自適應巡航控制系統（ACC）、泊車輔助系統（PLA）、車道偏離和駕駛員警示系統、胎壓監測系統（TPMS）、可調阻尼控制系統（ADC）等。隨著底盤電子控制系統越來越向電子化、智能化、網絡化方向發展。
底盤設計要求
底盤設計考慮的關鍵在于滿足整車性能的各項指標。汽車應當具備的基本性能可概括為動力性、經濟性、制動性、操穩性、平順性、安全性和耐久性。一般所說的底盤工程包括前后懸架、轉向系、制動系和車輪的設計配置。與這些系統直接相關的整車性能有制動性、操穩性和平順性。底盤的懸架部件本身要足夠牢固，而其設計是否到位直接影響車架車身的受力大小，同時底盤設計也和耐久性相關。
新能源車的底盤設計特點
新能源車的底盤設計跟傳統燃油車有很大區別。首先車身設計自由度更大，現在的底盤越來越趨于平面化，為了空氣流動性好，下面一般都是平的。車身與它分離，所以車身的設計自由度變大。第二，內部空間增加。
展開 汽車底盤懸架關鍵部件輕量化設計分析
1.底盤懸架概述
底盤懸架是彈性連接車輪和承載系統的裝置，其作用不僅有衰減振動、傳遞載荷，還有緩和沖擊，另外，對處于行駛狀態的汽車而言，底盤懸架往往可用來調節車身位置，避免安全事故出現。
現將其核心功能概括如下：①向車架傳遞車輪受路面作用所產生應力，如支承力、制動力、驅動力和側向反力，當然，上述應力帶來的力矩同樣經由底盤懸架向車架進行傳遞，這點易被忽視；②緩沖并吸收不平路面給行駛中汽車帶來的沖擊、振動，為車載貨物的安全性提供保證，乘坐體驗也會得到一定程度優化；③確保車輪和車身的關系始終滿足動態幾何特征，具體來說，就是車輪按照特定規律跳動，車身自然可以按照預期軌跡運動。現有汽車的底盤懸架，以非獨立懸架較為常見，該懸架主要分為兩部分，由穩定桿、減振器等部件組成的前懸架以及由緩沖塊、平衡軸等部件構成的后懸架，其中，后懸架結構以平衡結構為主。
2.輕量化設計探究
2.1 優化策略
要想使底盤懸梁達到輕量化設計所提出的要求，有關人員應著重考慮結構、工藝及材料的優化，以下將逐一對其進行介紹，希望能夠給人以啟發。
2.1.1 結構優化
對于底盤懸架而言，結構優化既能夠實現輕量化設計目標，又可使零件質量與成本處于平衡狀態。在計算機技術滲透到各行各業的當下，利用計算機對結構進行仿真設計和優化成為大勢所趨。隨著尺寸優化及形狀優化手段被引入，汽車業可在成本維持不變的前提下，盡量降低結構質量。經由CAE 確定材料密度分布優化方向，得出符合扭力梁主體需求的方案，通過對尺寸加以優化，掌握結構、管梁厚度的最佳參數，可使汽車質量顯著降低，這也是輕量化設計被提出的初衷。
展開 
集度汽車：高精度駕駛模擬技術加速電控底盤性能開發 | 蓋世汽車2021中國汽車智能底盤大會
由蓋世汽車主辦的2021中國汽車智能底盤大會將于11月18-19日在上海汽車城瑞立酒店舉辦。
嘉賓信息
舒進 博士
集度汽車整車集成總監
舒進女士畢業于北京理工大學車輛工程專業，工學博士
從業17年，主要從事車輛性能開發，底盤及整車架構開發，電控懸架及轉向系統開發，智能底盤相關產品研發等；
負責過上汽通用多個自主車型及整車架構的整車動力學性能及底盤架構開發；獲得多項上汽集團及中國汽車工業科學技術獎等重要獎項，并有多個專利及論文發表。
未來已來，電動汽車的設計是否將智能化？制造是否將離散化？
雖然3D打印與汽車制造的結合之路還很長，這其中除了制造技術，軟件技術將發揮舉足輕重的作用，在具體的制造實施中，包括產品設計和迭代的快速數據收集以及定制生產復雜的機電一體化系統，這些都需要軟件和物流系統的集成來提供“無縫”的制造環節的銜接。
不過一方面是傳統造車廠和互聯網新勢力造車廠動輒上百億的電動汽車研發與制造的投入，另一方面市場上還出現了一股個性化定制汽車的潮流，試圖將汽車的設計與制造變得個性化和離散化。
按一下按鈕即可定制汽車
只需按一下按鈕，即可定制汽車和摩托車。加州創業公司Hackrod計劃通過個性化設計和3D打印徹底改變移動解決方案的生產。西門子為公司提供數字創新平臺，這是一個集成的軟件包，可以順利實現從設計和開發到車輛生產的整個過程。
想象一下，消費者不必費力地選擇經銷商處的輪輞或座套的顏色，也不必為您不需要的配置買單。相反，買家可以在屏幕上自行設計車身，底盤或決定車內裝飾。雖然這仍然是一個愿景，但加州創業公司Hackrod的創始人正在進行各種平臺化和制造的測試。在西門子軟件的幫助下，他們希望在未來幾年內實現這一未來主義方案。
按需3D打印夢想汽車
Hackrod與Siemens PLM 軟件合作為消費者提供設計自己的3D打印汽車的機會。為了讓消費者迅速get到Hackrod的實力并捕捉到這一商業模式的思路，Hackrod還為一款名為“La Bandita”的汽車3D打印了一體化的車身結構。
這是一種車庫級別的離散生產形態，La Bandita是全球首款采用虛擬現實技術設計的個性化汽車。由碳和鋁制成的Speedster車身結構，通過西門子產品生命周期管理（PLM）軟件中的智能設計程序獲得了優化的車架。
展開 底盤智能化的發展
上述諸多問題，有待于我們在實用化過程中進一步研究。
像車道變換輔助與決策系統，它不是一個單獨的系統，而是由多個系統的整合。如果將智能化底盤上的各個ADAS功能進行合理的軟件架構、硬件架構和網絡架構等，最終不就形成了車輛的控制大腦。因此，智能化底盤及關鍵技術里面要解決一個智能網聯的決策控制單元，即大腦的構件問題。
我們知道現在百度在做百度大腦，其實最終的發展是要做一個智能底盤的大腦來取代一個整車的VCU來進行工作。上述PPT展示的只是我的智能駕駛大腦的網絡構架方面的初步設想，如通信信號可以是WIFI/V2X/5G等接入智能車的網絡系統，再將信號經過處理后送入各個控制執行機構。
這里面的關鍵技術是特別多的，我只是粗略的列了幾條，可能這里面的專家要比我知道的更多。其中包括硬件體系架構的設計，包括硬件的選型與多控制芯片的架構；硬件電路的熱設計和電磁兼容性設計；多傳感器和多源信息融合算法、推理決策以及深度學習；軟件構架；網絡體系構架；整車電氣網絡構架；整車傳感器布局與構架設計。這些都是大的條條框框的，另外里面還有一些詳細的點。如果有機會再和大家進行詳細探討，共同探討智能底盤的大腦如何設計的問題。
智能網聯汽車的大腦講完以后，把這些ADAS功能都整合到一個平臺上，將構成了智能電驅動平臺，進行平臺化設計，同時根據車型和要求對其進行適當修改，可以滿足不同客戶和消費人群的需要。
在未來輪轂電機為主要驅動模式的情況下，將是一個以輪轂電機為驅動系統的智能電驅動平臺。
展開 智能網聯汽車底盤線控技術解析
圖2-4 電動汽車線控驅動系統控制原理圖
學習小結
1. 線控驅動系統是智能網聯汽車實現的必要關鍵技術，為智能網聯汽車實現自主行駛提供了良好的硬件基礎，也稱為線控節氣門或者電控節氣門。
2. 線控驅動系統主要由加速踏板、加速踏板位置傳感器、ECU、數據總線、伺服電動機和加速踏板執行機構組成。
3. 根據汽車類型的不同，線控驅動系統分為傳統汽車線控驅動和電動汽車線控驅動兩種類型。
展開 電動化與輕量化 - 汽車底盤技術的挑戰
操控與制動是汽車的基本功能。即便如此，相應的技術還在不斷地發展過程中。底盤技術未來所面臨的挑戰是電動化與輕量化。
排放、輔助駕駛和自動駕駛的準備是汽車工業目前所面臨的主題。但是底盤技術依然是汽車生產商開發的重點，尤其是制動和操控相關的技術。汽車工程師一直在持續努力，將最新的輕量化技術應用于底盤開發中。
采埃夫集團乘用車底盤技術主管克萊因認為，對于底盤來說，輕量化是一個真正的機會。采用新材料來替代傳統的鋼材，從而實現材料的替代。新材料包括了熱塑性塑料、熱固性聚合物、長纖維增強塑料、玻璃纖維增強塑料、碳纖維增強塑料等等，另外，還有鋁與各種高強鋼，以及基于這些材料的混合構造、三明治構造等等。
對于復雜性更好的理解
德國最新出版的《底盤技術手冊》中寫道：“通過底盤件的進一步開發，汽車生產企業與供應商對于底盤件之間復雜的相互作用有了更好更深的理解。在過去的二十年里，汽車底盤的質量和性能都得到了極大的提升。功能日益強大的開發工具、材料和制造方法都為此做出了貢獻，使得汽車底盤技術開發達到了一個機械智能化的高水準。”
汽車底盤技術所面臨的一個挑戰是要借助于功能強勁的計算機和程序所支撐的虛擬開發過程，以便于在開發過程中，充分利用對于底盤系統及其內在關系的全面理解和知識。此外，還需要加強和人體學、信息學等多方面知識領域的深入合作，以進一步改善客戶體驗。
德國最新出版的《底盤技術手冊》中，針對電動出行對于底盤技術的影響也進行了充分的討論。
“電動出行將會對整個傳動系統產生革命性的影響，尤其是電動車。電動車無須變速，或者只需要一級最多二級變速。發動機和傳動系統可以緊湊的構造放置于車的后部，這樣一來，傳動系統得到明顯簡化，空間得到更好地利用。”
展開 智能網聯汽車底盤線控技術
圖2-1 線控驅動系統結構示意圖
三、線控驅動系統分類
目前，與智能網聯汽車的兩種主要類型相匹配，線控驅動系統分為傳統汽車線控驅動和電動汽車線控驅動兩種類型。
（1）傳統汽車線控驅動系統
對于傳統汽車而言，加速踏板的自動控制是實現線控驅動的關鍵，如圖2-2所示。
主要有以下兩種方式。
圖2-2 傳統汽車線控驅動系統控制原理圖
圖2-3傳統汽車線控驅動系統控制方式圖
（2）電動汽車線控驅動系統
如下圖2-4所示，由于電動汽車整車控制單元（VCU）的主要功能是通過接收車速信號、加速度信號以及加速踏板位移信號，實現扭矩需求的計算，然后發送轉矩指令給電機控制單元，進行電機轉矩的控制，所以通過整車控制單元VCU的速度控制接囗來實現線控驅動控制。
圖2-4 電動汽車線控驅動系統控制原理圖
學習小結
1. 線控驅動系統是智能網聯汽車實現的必要關鍵技術，為智能網聯汽車實現自主行駛提供了良好的硬件基礎，也稱為線控節氣門或者電控節氣門。
2. 線控驅動系統主要由加速踏板、加速踏板位置傳感器、ECU、數據總線、伺服電動機和加速踏板執行機構組成。
3. 根據汽車類型的不同，線控驅動系統分為傳統汽車線控驅動和電動汽車線控驅動兩種類型。
3、線控制動系統認知
一、線控制動系統簡介
線控制動系統（Brake by Wire，BBW），是智能網聯汽車“控制執行層”的必要關鍵技術，為智能網聯汽車實現自主停車提供了良好的硬件基礎，是實現高級自動駕駛的關鍵部件之一。
它是將原有的制動踏板機械信號通過改裝轉變為電控信號，通過加速踏板位置傳感器接收駕駛人的制動意圖，產生制動電控信號并傳遞給控制系統和執行機構，并根據一定的算法模擬踩踏感覺反饋給駕駛人。
展開 智能駕駛中的底盤控制技術優化設計方案
智能駕駛汽車的發展中往往需要充分考慮到關聯系統的執行能力是否能夠滿足其頂層控制的期望值，這就要求在整車級規控、執行階段中充分掌握主動權。比如在轉向控制中，通過取消方向盤與轉向輪之間的傳統機械連接，可以擺脫傳統轉向系統限制，通過數據總線傳輸信號，轉向電機協調其運動關系，并從轉向控制系統中獲取反饋命令。最終實現智能駕駛系統的主動轉向控制。這也是智能駕駛汽車實現路徑跟蹤與避障避險的關鍵技術。又如引入全新設計的車輛概念的機會，例如直接使用電動機作為車輪驅動的電動汽車和混合動力汽車，肯定比配備內燃機的經典汽車更大。再如，將傳統的整體縱向控制模塊整體上移至頂層自動駕駛控制單元中，通過頂層調諧可以很好的適配車輛縱向運動控制。
下面我們將就如上典型的兩種技術方案進行有效的說明。
智能駕駛中的線控轉向技術
迄今為止為汽車開發的所有標準轉向系統
都
基于方向盤和車輪之間的可靠機械耦合。因此，在車輛的所有操作條件下，駕駛員都具有與轉向輪的直接機械連接，使車輛能夠直接遵循其預期的駕駛路線。
近幾十年來，轉向制造商和車輛工業在轉向領域的持續發展主要與轉向助力或轉向角疊加有關。例如，液壓或機電動力轉向系統可為所有可能的駕駛狀態提供完美調整的轉向動力，但仍基于機械傳動機構。特別是在出現錯誤的情況下，即當動力系統切換到所謂的故障安全或故障降級音模式時，機械部件會執行駕駛員的轉向命令，將其傳輸到車輪的執行任務。即使在具有角度疊加（主動轉向）的轉向系統中，這一方面仍然很重要。但是在引入這項技術之前，需要更改最新的法定法規，并且成本/收益比必須朝著可接受和盈利的范圍發展。
展開 
智能駕駛中的底盤控制技術優化設計方案
作者 | Aimee
出品 | 焉知
智能駕駛汽車的發展中往往需要充分考慮到關聯系統的執行能力是否能夠滿足其頂層控制的期望值，這就要求在整車級規控、執行階段中充分掌握主動權。
比如
在轉向控制中，通過取消方向盤與轉向輪之間的傳統機械連接，可以擺脫傳統轉向系統限制，通過數據總線傳輸信號，轉向電機協調其運動關系，并從轉向控制系統中獲取反饋命令。最終實現智能駕駛系統的主動轉向控制。這也是智能駕駛汽車實現路徑跟蹤與避障避險的關鍵技術。
又如
引入全新設計的車輛概念的機會，例如直接使用電動機作為車輪驅動的電動汽車和混合動力汽車，肯定比配備內燃機的經典汽車更大。
再如
，將傳統的整體縱向控制模塊整體上移至頂層自動駕駛控制單元中，通過頂層調諧可以很好的適配車輛縱向運動控制。
下面我們將就如上典型的兩種技術方案進行有效的說明。
智能駕駛中的線控轉向技術
迄今為止為汽車開發的所有標準轉向系統
都
基于方向盤和車輪之間的可靠機械耦合。因此，在車輛的所有操作條件下，駕駛員都具有與轉向輪的直接機械連接，使車輛能夠直接遵循其預期的駕駛路線。
近幾十年來，轉向制造商和車輛工業在轉向領域的持續發展主要與轉向助力或轉向角疊加有關。例如，液壓或機電動力轉向系統可為所有可能的駕駛狀態提供完美調整的轉向動力，但仍基于機械傳動機構。特別是在出現錯誤的情況下，即當動力系統切換到所謂的故障安全或故障降級音模式時，機械部件會執行駕駛員的轉向命令，將其傳輸到車輪的執行任務。即使在具有角度疊加（主動轉向）的轉向系統中，這一方面仍然很重要。但是在引入這項技術之前，需要更改最新的法定法規，并且成本/收益比必須朝著可接受和盈利的范圍發展。
展開 智能底盤技術(2) | 汽車制動系統的發展概述
博世第二代iBooster
在博世以后，國內外市場上又涌現出了新的智能助力器廠家，主流的有大陸、采埃孚和中國拿森，各個廠家命名不一，但統稱為eBooster。
目前主流的中高檔新能源汽車很多搭載“eBooster+ ESC”的組合，也被稱為“Two-box”方案，分別實現基礎制動功能和穩定性功能，為進一步降低成本，一種集成基礎制動功能和穩定性功能于一身的“One-box”方案開始受到主機廠的青睞。
“One-box”方案相比eBooster的另一優勢是踏板解耦，駕駛員的踏板力不作用于主缸，踏板感通過模擬器實現，而制動力由伺服電機實現，因此踏板感調節的自由度更大。當前市場上“One-box”主流產品為博世最新一代 IPB、大陸 MK C1、伯特利WCBS等。
在今天汽車電動化和智能化的浪潮之下，隨著輔助駕駛系統（如ACC、AEB等）的日益普及和自動駕駛系統的逐步落地，衍生出了越來越豐富的智能化場景的新需求。在這一浪潮的驅動下，汽車對制動系統也提出了更高的要求，如何保障自動駕駛系統的安全是首要課題。
功能安全要求當E/E系統出現故障時，車輛需要能夠及時進入安全狀態，以避免不合理的會造成人身傷害的風險，這要求自動駕駛系統需要冗余設計，才能在解放駕駛員的同時保證出現單一故障時系統仍能夠接管直至進入安全狀態。制動系統冗余為實現這一要求至關重要。
綜上可以看出，線控制動系統在汽車電動化和智能化的浪潮之下將有更加廣闊的舞臺可以發揮，同時線控制動系統自身需要不斷進化以適應新時代的要求。
展開 2022汽車新供應鏈核心領域戰略圖譜——智能底盤（電子版）
底盤不僅是汽車可以正常運行的基礎，也是維護駕駛人員生命安全的重要保障。智能汽車作為現在產業上的風口，智能底盤作為跨學科應用的產物，其應用與發展也成為了當下產業探討的重要方向。
未來整個國內乘用車線控底盤的市場規模將預計達600億元人民幣左右，年均復合增長率達26%，其中線控懸架由于單車價值量較高，普遍在1-2萬，同時隨著自主高端品牌搭載空氣懸架車型的價格已經下探到30多萬的價格區間，這部分車型滲透率的提升將帶動線控懸架的發展。而線控轉向和線控制動的單車價值量也相對比較高，同時增速也較快是未來的重點發展方向。
為此，蓋世汽車根據行業熱度，從空氣懸架、線控制動、線控轉向三個方面出發，盤點了智能底盤行業內的熱點企業戰略信息，并整理出了“2022版汽車新供應鏈核心領域戰略圖譜——智能底盤（電子版）”供行業參考。
（JPG電子版）
圖譜介紹
1、汽車新供應鏈核心領域戰略圖譜——智能底盤（2022版）主要匯總了空氣懸架、線控制動、線控轉向3個產品模塊的企業戰略信息；
2、智能底盤圖譜系統反應當前國內外主流空氣懸架、線控制動、線控轉向生產/創新技術企業及旗下在華公司名稱、工廠所在地、主營產品、配套客戶、配套車型、部分企業的產品裝機量和產能規劃信息；
3、圖譜中各省市展現的企業簡稱為智能底盤企業工廠的區域分布；
4、圖譜格式：JPG高清大圖
大小：21M；
*圖譜僅為底盤分布圖使用，不代表國土面積、不用作地圖使用。
展開 走進比亞迪汽車丨智能化&網聯化&電動化
近些來，在互聯網思想影響下，在新四化概念的倡導下，在創新智能化趨勢的發展下，技術創新比以往任何時候都更加有力驅動產業的變革，這些新的大趨勢，不但對汽車零部件企業，而且對整車企業都是重大沖擊和變革，也孕育巨大的發展機遇，更需要我們共同研討大趨勢所需要的新技術，抓住新趨勢所呈現的機遇，加快汽車強國的實現。為了順應當前的行業發展趨勢，此次比亞迪和蓋世汽車共同舉辦走進主機廠新技術展示交流會，邀請在汽車零部件配套領域新四化、新技術、新材料相關的優秀供應商參與并進行深度技術交流。期待通過本次活動，能有更多的領先技術應用到新車型上。
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