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皓天鑫
智能底盤(pán)作為跨學(xué)科技術(shù)集成的產(chǎn)品，是一個(gè)值得討論的話題。李成從開(kāi)發(fā)者的層面出發(fā)分析了四個(gè)方面，分別為智能底盤(pán)的存在價(jià)值、智能底盤(pán)的技術(shù)路徑、奇瑞智能底盤(pán)的探索、智能底盤(pán)的冷靜對(duì)待。
智能底盤(pán)存在的價(jià)值
技術(shù)發(fā)展都遵循一定規(guī)律，即從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，復(fù)雜到不能再?gòu)?fù)雜的時(shí)候,就會(huì)有人另辟蹊徑，落到汽車底盤(pán)之上也是如此。汽車從誕生之后七十年的時(shí)間，被稱為純機(jī)械時(shí)代。
當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)復(fù)雜到一定程度，其可靠性就受到了挑戰(zhàn)。就像曾經(jīng)在市面上存在過(guò)機(jī)械計(jì)算器，其復(fù)雜程度超出人類的想象，但性能卻一般，時(shí)不時(shí)的還罷工…同樣汽車底盤(pán)也是同理。
但若跨出一個(gè)技術(shù)維度，就會(huì)發(fā)現(xiàn)豁然開(kāi)朗。在一個(gè)領(lǐng)域不敢相信的科技技術(shù)，到了另一個(gè)領(lǐng)域，突然變得很平常了。目前汽車產(chǎn)業(yè)處于機(jī)電混合時(shí)代，經(jīng)過(guò)了四十年的發(fā)展，時(shí)至今日慢慢又遇到了瓶頸，面對(duì)越來(lái)越多新的場(chǎng)景和新的環(huán)境變化，程序當(dāng)中沒(méi)有辦法窮舉所有可能，既然無(wú)法窮舉所有可能，那就教給它一種學(xué)習(xí)方法，當(dāng)遇到一種新的環(huán)境時(shí)，可以將環(huán)境識(shí)別記錄下來(lái)。這就是所謂的智能時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)等。
這也預(yù)示了底盤(pán)的下一個(gè)時(shí)代——智能時(shí)代。
智能底盤(pán)存在的價(jià)值，可以從兩個(gè)維度分析。局限于底盤(pán)域范圍之內(nèi)，它可以在底盤(pán)四大系統(tǒng)，懸架，轉(zhuǎn)向，制動(dòng)，傳動(dòng)，這四大系統(tǒng)之間進(jìn)行聯(lián)合控制，產(chǎn)生新的特色的功能。若跳出底盤(pán)域往外延伸，智能底盤(pán)又是L3以上智能駕駛的強(qiáng)有力執(zhí)行機(jī)構(gòu)，有非常重要的存在價(jià)值。
智能底盤(pán)的技術(shù)路徑
智能底盤(pán)技術(shù)發(fā)展路徑，脫不開(kāi)四大子系統(tǒng)的智能化發(fā)展，線控的制動(dòng)，主動(dòng)或半主動(dòng)懸架，線控轉(zhuǎn)向，線控驅(qū)動(dòng)模塊。智能底盤(pán)究其根本，還是這四個(gè)系統(tǒng)的智能化與在它們之間的聯(lián)合控制。
對(duì)懸架系統(tǒng)而言，目前主流依然使用Skyhook天棚原理來(lái)控制。如圖，從左到右是其的理論模型，數(shù)學(xué)模型，物理模型，實(shí)物模型，理論模型假設(shè)與車身、天棚結(jié)合在一起，無(wú)論路面多么顛簸，車身是渾然不動(dòng)的。不過(guò)車身與天棚的結(jié)合，實(shí)際上是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，但是我們可以通過(guò)改變阻尼器C1來(lái)間接的實(shí)現(xiàn)C2，因此Skyhook是主動(dòng)理論懸架當(dāng)中最基本的。
實(shí)物模型是現(xiàn)在典型主動(dòng)懸架模型，其當(dāng)中有空氣彈簧、CDC減震，三個(gè)車身加速度傳感器，四個(gè)車輪高度傳感器，一個(gè)ECU控制器。
李成表示目前他們正在從硬件和軟件上對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。
在硬件上，按照天棚原理，如果想得到車身垂向加速度，現(xiàn)在都是通過(guò)車身加速度傳感器(三個(gè))來(lái)獲取車輛的垂向加速度，車輪加速度是通過(guò)車輪和車身之間的高度傳感器，兩次微分之后得到加速度。如果用一個(gè)六軸IMU來(lái)代替車身加速度傳感器，則可以大幅度減低成本，一個(gè)六軸IMU 的成本可能貴于一個(gè)垂向加速度的，但是三個(gè)垂向加速度跟一個(gè)六軸功能是一樣的。
另外一是軟件方面的更改，即CDC最后一步。CDC最后一步是控制減振器閥的電流。目前是通過(guò)PID的算法，PID是成熟廣泛的算法，但是PID也有它的局限性，PID微分、積分兩個(gè)系數(shù)是人為設(shè)定。雖然控制電流最終會(huì)收斂到目標(biāo)值，但系數(shù)的設(shè)定會(huì)影響這個(gè)收斂時(shí)間，我們希望的是收斂時(shí)間能越短越好，所以奇瑞嘗試將PID的算法替換成遺傳算法。即每一步都在此基準(zhǔn)條件之下求它的最優(yōu)解，下一步又在當(dāng)前最優(yōu)解的基礎(chǔ)上繼續(xù)求最優(yōu)解。
在線控制動(dòng)技術(shù)上，線控制動(dòng)的發(fā)展，目前市場(chǎng)上主流的還是兩個(gè)技術(shù)的路線，一個(gè)是two box，另一個(gè)是one box，但真正銷量來(lái)說(shuō)還是以博世的two box最多。其最大的優(yōu)勢(shì)即冗余性。但是結(jié)合觀察行業(yè)新聞，近年來(lái)自動(dòng)駕駛的呼聲遠(yuǎn)沒(méi)有四五年前火熱了，行業(yè)逐漸回歸理性了。因此，線控制動(dòng)雖然很重要，但是自動(dòng)駕駛似乎還有點(diǎn)遙遠(yuǎn)，在這兩個(gè)雙重需求的刺激之下，目前one box還是最具性價(jià)比的一個(gè)方案。實(shí)際上除了冗余這一項(xiàng)，其實(shí)one box的性能都是超越two box。
one box應(yīng)用在傳新能源或者混動(dòng)車型來(lái)說(shuō)，有很多優(yōu)勢(shì)，首先就是它的能量回收。第一個(gè)優(yōu)勢(shì)，one box解耦式的能量回收比非解耦式的能量回收，回收能量要更高。第二個(gè)優(yōu)勢(shì)，它的建壓能力也要更強(qiáng)一點(diǎn)。解耦式可以提供不同的踏板感的調(diào)教，適應(yīng)不同駕駛員的習(xí)慣。第三個(gè)優(yōu)勢(shì)，即其制動(dòng)助力失效后的減速度，可以輕松用較小的力去實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。
在線控轉(zhuǎn)向上，奇瑞主要還是基于非解耦的EPS，而線控轉(zhuǎn)向不單是L3以上自動(dòng)駕駛的必要條件，如果有了這個(gè)線控轉(zhuǎn)向之后，在底盤(pán)之間也能夠?qū)崿F(xiàn)附加的聯(lián)合控制。如果是非解耦的系統(tǒng)，這個(gè)時(shí)候就難以使EPS助力電機(jī)再去驅(qū)動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向，還需多個(gè)輸入還需要單獨(dú)的輸出，變成多頭控制，也就無(wú)法獲得唯一收斂的效果。
不斷探索智能底盤(pán)的邊界
任何一項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展都是必須要經(jīng)過(guò)前端的客戶需求。在分解到整車層級(jí)的功能，無(wú)論是技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，還是客戶不斷提高的駕乘需求。都需要分解到整車層面的智能控制，更多的協(xié)同控制，再把它分解到底盤(pán)方面，就是縱向垂向和側(cè)向，三個(gè)方向力的控制。這三個(gè)方向的控制又落實(shí)到制動(dòng)、轉(zhuǎn)向、懸架、驅(qū)動(dòng)上面。
其初期探索了各系統(tǒng)之間應(yīng)用的場(chǎng)景。比如在EPS和ESP之間的聯(lián)合控制，目前的車輛動(dòng)態(tài)控制邏輯中，車輛出現(xiàn)不足轉(zhuǎn)向或過(guò)度轉(zhuǎn)向時(shí)，只有ESP介入，轉(zhuǎn)向并不會(huì)介入。奇瑞團(tuán)隊(duì)便思考，此場(chǎng)景當(dāng)中轉(zhuǎn)向是否可以介入。為實(shí)現(xiàn)這種介入，必須有一個(gè)線控EPS來(lái)做支撐。在不動(dòng)這些供應(yīng)商蛋糕的情況下，最具可行性的一個(gè)方案，奇瑞想到了用AT指令的方式。
聯(lián)合控制核心數(shù)學(xué)模型也是ESP核心控制二自由度的模型。它是根據(jù)前輪的轉(zhuǎn)角以及車身的側(cè)向加速度，再結(jié)合前后輪的側(cè)偏角，通過(guò)側(cè)向加速度以及前輪轉(zhuǎn)角計(jì)算出車輛應(yīng)該有的橫擺值，再由理論橫擺值和實(shí)際橫擺值做一個(gè)對(duì)比。
技術(shù)落地，賦能未來(lái)出行
形成方案之后，還需要考慮如何落地?，F(xiàn)在奇瑞的方案是研發(fā)一體化的控制器，控制器和子系統(tǒng)之間通過(guò)AT指令通訊，具體還需各控制器來(lái)執(zhí)行。
在這個(gè)大的框架下，如果駕駛員駕駛一輛車以高速行駛在彎道上，從1位置到2這個(gè)位置。駕駛員發(fā)現(xiàn)車開(kāi)始不足轉(zhuǎn)向了，不按這個(gè)軌跡行駛之后，對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，本能的操作是打更多的轉(zhuǎn)向，但實(shí)際上，這反而適得其反。因?yàn)榍拜嗈D(zhuǎn)角越大，側(cè)向力在整車Y方向的分力反而越小。極端一點(diǎn)如果打90度轉(zhuǎn)向，這個(gè)時(shí)候輪胎的側(cè)向力變成了整車的縱向力，迫使汽車停止行駛。若此時(shí)回一些方向，讓前輪更多平行于車的縱向位置，反而會(huì)提升它過(guò)彎的方式。
但就這樣一個(gè)動(dòng)作，大部分人都不會(huì)做，因?yàn)檫@是人類的本能。但是這個(gè)可以通過(guò)聯(lián)合控制的方式，用線控制動(dòng)和線控轉(zhuǎn)向聯(lián)合控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。
第二階段，域控制器依然保留，其可以直接控制四個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行部分，但是同時(shí)這四個(gè)系統(tǒng)的子系統(tǒng)控制器還是保留的，作為一個(gè)冗余的備份。
智能底盤(pán)還需冷靜看待
奧迪汽車在底盤(pán)開(kāi)發(fā)上，處于數(shù)一數(shù)二的地位，當(dāng)?shù)妆P(pán)脫去智能化的外衣之后，人們所看到的是奧迪開(kāi)發(fā)的MLB平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)即使是純機(jī)械，不帶任何智能設(shè)備的話，它也是一個(gè)非常優(yōu)秀的懸架系統(tǒng)。無(wú)論是側(cè)向的支撐，縱向的柔度，垂向舒適度來(lái)說(shuō)那都是無(wú)與倫比的。
最后，李成強(qiáng)調(diào)雖然現(xiàn)在處于智能線控底盤(pán)的高光時(shí)代，但作為底盤(pán)人，還是要清楚的認(rèn)識(shí)到智能化底盤(pán)創(chuàng)造出價(jià)值的同時(shí)，對(duì)于底盤(pán)基本布局和設(shè)計(jì)還是不能夠放松。
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