线控底盘系统在智能驾驶中的应用

线控底盘系统在智能驾驶中的应用

智能驾驶系统对底盘线控系统的需求：近年来，随着芯片

处理能力的快速发展，以及车载雷达、摄像头等识别感应装置

的性能提高与成本降低，AEB/AVP/LKA/ACC等以提高车辆全性

能为目的的驾驶辅助系统在类别和数量上都急剧增加。

随着智能驾驶技术的进一步发展，智能驾驶系统控制完全

替代驾驶员的“无人驾驶系统''的应用可行性将会大幅度提

升。而底盘线控系统是这一切的基础。

OEM对底盘线控系统联合开发和快速响应的要求：跨国供

应商普遍将核心于发工作放在公司总部完成，无法满足OEM对

底盘线控系统联合开发和快速响应的要求。

智能驾驶技术快速迭代对底盘线控系统的响应和开放要

求：国内供应商切入市场的机会恰恰在于这当中产生的响应速

度和开放接口要求。芯片、电机、仿真、开发工具等技术发

展，给国内底盘控制系统的开发插上了翅膀。国内底盘控制

系统的经验积累和初代产品量产成功带来了信心。良好的整

零关系、产业链融合是国内底盘控制系统占据市场主导地位的

基础。

新一代汽车对底盘技术的特点

智能化

感知更多的信息

识别驾驶员意图

•接收多种控制源

安全化

•硬件冗余化设计

•完善的监控系统

•安全的软硬件架构

电动化

•电子控制为核心

•机电一体化设计

•Control-by-wire（线控）

智能汽车对制动系统新要求

（1）制动系统的有效性：主要监控指标可以是制动距离、

制动减速度、制动力和制动时间等。

（2）制动系统的稳定性：指汽车在制动过程中维持制动

能力和行驶方向的能力。

（3）制动系统的可靠性：系统的失效严重度、失效频率

都保持在较低水平，而且应该装有监控与报警模块，及时发

现安全隐患。完全基于通信网路的指令发送和执行，失效模式

下的处理措施需全面考虑。

（4）制动系统的易操作性：最基本的比如液压刹车系统

中踩刹车所需要的力要合适。

（5）制动系统的冗余性：智能驾驶汽车要求制动系统必

须冗余备份。

(6)制动系统的智能化：实现主动制动及快速响应。

智能汽车对制动系统新要求

响应智能汽车通过总线制动指令发送，为不依赖真空源的

机电一体化可控系统

满足智能汽车对制动速度的要求，最快建压速度＜100ms

满足智能汽车对于精确制动压力的需求，液压控制精度通

常＜0.IMPa

具备冗余的制动系统，在常规系统失效时备用系统可以提

供持续的制动力，减速度＞4.0m/s2

具备冗余的驻车系统，在常规驻车系统失效时备用驻车系

统可以保证车辆的停驻

制动系统技术革新

【行车制动系统】机械助力演变为电子制动

IBCEMB

【驻车制动系统】机械驻车演变为电子驻车

SteerincAn<leSensor*'

TrailerContrdUntb转向角传影已

牵引隼幽单元・

2*Ch»nnelElect1^■PneumatkModule•

双通道电子气压IE力«元・

VRMeSensor^

槽擅率及例向加速度传感叁

rootBrakeModule

七和卫依次.

EBS日。ctrocwcControlUnit*

EBS控制0元/WheelSpeedSensor3

K：速传彤

PressureControlValve，1-Ch»nndOectr^-PneumBtichlodde**

压力梭翔a通11电千气压位制©元•

EBS功能简介：

制动控制：坡道防溜车、电子制动力限制、减速器控制、

接合力控制、复合制动、减速控制

稳定性控制：防抱死制动功能、牵引力控制、电子稳定

性控制、差速锁控制、发动机/制动扭矩控制

性能监测：制动性能监测、衬片磨损控制、制动温度监

测、胎压指示器

IBC解决方案

方式一：独立的机电一体化建压部件+ABS/ESC总成（two

box方案）

独立的主动线性建压模块+调节模块系统框图

方式二：建压及调压共用一套电机，集成在一个模块（one

box方案）

优势：系统集成度高劣势：结构复杂制造困难，电控系

统涉及面太广，失效模式多。技术难度大。

液压控制单元

•ESC作为AEB的执行器时，其制动强度大约为0.5g。

AEB对制动系统的制动强度要求在0.8g以上，ESC建压能力有

限。

•ESC控制制动系统的设计初衷是在极少数情况下使用，

使用频次可能小于2次/年。ESC的低压蓄能器（LPA）空间极

小，一般为3ml,频繁使用会导致阀体发热严重，精密度下

降，最终导致ESC系统寿命急剧下降。

•ESC的回油泵驱动电机功率有限，反应速度远低于IBC,

最快建压速度比IBC慢大约200-350nis。这在高速时差距明显。

ESC不能做常规线性控制系统。HCU管路空间结构复杂,

制造难度很大°

电子驻车EPB系统

点火信号离合器传感器

档位传IS器

♦乂区型

------1EPB开关

CANBU>

EPB控棚gI

油门踏板信号

驾驶员安全带信号制动踏板信号轮速信号

点火钥匙状态信号离合器位置信号怆速脉冲计数信号

：发动机扭矩信号主缸压力信号

：发动机转速信号CDP功能信号

发动机运转状态AutoHold功畿信号执行机构MOCX2

TCU场档位信号HDC功能信号

档位手柄信号：

发展趋势-EPB与ESC集合

ESC-EPB软件集成架构

集成EPBi软件开发

EPB和ESC代码级的融合开发。其他系统完全可以参考，

发挥产业链上下游各自所长，加快集成系统开发进度。

发展趋势-无人驾驶制动系统

无人驾驶的制动系统二IBC+ESC+EPB

•ESC车身稳定性控制

•ABS防抱死制动

•EBD制动力分配

•HDC陡坡缓降

•ACC自适应巡航

•AEB自动紧急制动

•AUTOHOLD功能

•DAA辅助起步

•针对电动汽车和混合动力汽车的应用，还可以配合制

动能量回收系统实现再生制动的调节控制，协调再生制动和

液压制动之间的制动力过渡和衔接。

Era电子融A

新一代制动系统架构（液压）

无人驾驶需要冗余备份的制动系统

IBC电液制动控制系统•BSC制动稳定性控制系统,

集成ESC+EPB

无人驾驶车的制动系统应用

高速车辆

•行车制动主控系统IBC

•行车制动备用系统ESC

无人驾驶车的制动系统应用

•提供液压制动，作为车辆的刹车控制执行

控制模块I一部件.

•提供驻车制动，作为车辆驻车控制部件，保持车

辆的长时间停泊.

•可以根据整车相关控制模块的请求自动执行驻车

的拉起和松开.

低速车辆

•行车制动主控系统IBC

•行车制动备用系统EPB

发展趋势-电子制动系统EMB

由踏板传感器检测踏板行程，然后将位移信号转化成电信

号传给EBS的ECU电控单元，无刷电机驱动制动器产生制动

力，踏板行程和制动力可按比例进行调控。

优点：

♦结构简单，没有液压油管路，信号通过电传播；

♦反应灵敏，减小制动距离，工作稳定，维护简单；

♦通过ECU直接控制，易于实现主动制动等智能化功能。

转向技术发展

难压・力,・■«一0，

诞生于1902年

20世纪50年代美国GM率先在轿车上采用液压助力转向

系统

解决泊车和低速行驶时驾驶员的转向操纵负担过于沉重

•HPS通过发动机动力输出转化成液压泵压力，对转向

系统施加辅助作用力

•为保持压力，不论是否需要转向助力，系统总要处于

工作状态，能耗较高

转向技术发展

EPS

电动助力转向

•1988年，日本Suzuki公司首先在小型轿车Cervo上

配备了Koyo公司研发的转向柱助力式电动助力转向系统

•1990年，日本Honda公司也在运动型轿车NSX上采用

了自主研发的齿条助力式电动助力转向系统

EPS由电动助力机通过电机提供转向力矩EPS只是在转

向时才由电机提供助力

•节能环保•降低油耗•助力比可变•更好的操

控性

转向技术发展

前轮前轮

Steer-by-Wire

线控转向

线控转向系统取消了方向盘与转向轮之间的机械