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線控轉向賦能智能底盤商業化落地
2022-07-12 09:12

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安全可靠的自動駕駛不僅需要強大的軟件實力,還需要更智能的底盤硬件支持。


作為底盤智能化的核心技術之一,線控轉向通過數字信號對轉向執行機構進行控制,可實現執行系統的機械解耦。


01

線控底盤簡介


智能駕駛,分為三個層次——感知層,決策層,執行層。近年來執行層,即線控底盤的關注度持續提升。640 (1).png

                                                                              圖1.1 智能駕駛級別


從上圖可知,人工參與程度隨自動駕駛等級提升而下降。從表面上看,轉向系統的功能是在弱化;實際上,為滿足高階自動駕駛,對轉向產品的要求卻逐級遞增。轉向產品在自動駕駛的發展過程中的重要性,不言而喻。



從傳統汽車-電動汽車-智能汽車的發展趨勢,衍生出傳統底盤-電動底盤-智能底盤的發展方向。線控轉向在 1.0 階段時,需要滿足 EPS 和OTA升級功能。在2.0時代,線控轉向要實現冗余式EPS 以及 OTA 升級。到達3.0時代,則完全過渡到線控轉向。轉向產品每一個階段的發展,都是迭代積累和技術飛躍。


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                                                                       圖1.2 智能底盤進化


線控轉向會隨智能底盤控制關鍵技術的三大板塊E/E架構,域控技術以及功能安全進行相應調整。


在E/E架構中,EPS需要實現信號全冗余;在域控中,線控轉向需和整個域控進行無縫對接;在電控系統的功能安全中,線控轉向必須完成功能安全和信息安全兩大板塊的要求。


從智能駕駛行業整體布局來看,執行層企業,相較于感知層和決策層企業,布局相對較少。


在此背景下,也為德科智控進行線控轉向的研發及量產,提供廣闊的市場空間和極大挑戰。


02

線控轉向在線控底盤的應用




轉向系統具有四個發展階段:第一代的機械轉向系統,第二代的液壓轉向系統,第三代的電動助力轉向系統,及第四代線控轉向系統。

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                                       圖2.1 智能轉向系統進化


隨著智能化底盤的發展,對轉向系統在智能化、安全性、舒適性方面也提出更多的要求。


第三代的電動助力轉向,目前處于大規模應用階段;而未來的第四代線控轉向,目前處于高速發展階段。因此,EPS和SBW均能滿足智能底盤從 1.0 到 3.0 發展的歷程。


公開統計數據表明,到 2025 年前,商用車和乘用車領域的轉向系統發展增長十分可觀,保有量巨大。


由下圖可知,資本市場對電動助力轉向以及未來的線控轉向發展增速保持十分樂觀的態度。

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圖2.2 智能轉向市場分析


根據券商的市場預估,線控制動屬于成長期,線控驅動屬于成熟期,而線控轉向目前處于導入期。究其原因,是線控轉向在開發層面仍具有極高的技術門檻。


德科智控,作為國內領先的智能駕駛轉向產品供應商,專注于線控底盤技術,特別是線控轉向技術的研發和量產。


通過20年的研發及量產經驗,形成了滿足“全場景、全車系、全冗余”的線控技術。自主研發線控轉向的三大核心技術,包括扭角一體式傳感器(TAS)、ECU及無刷電機。同時擁有L2-L4級線控智能硬件平臺和L4級車輛智能駕駛線控冗余算法。

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                                                            圖2.3 德科智控簡介


德科智控形成四大核心產品布局。


乘用車方面,布局從適配于A級轎車的C-EPS,到大型轎車的DP-EPS及R-EPS。


商用車方面,則布局適配于輕型商用車的電動循環球轉向,及適用于重型商用車的電液循環球轉向。

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                                             圖2.4 德科智控產品矩陣


線控轉向方面,德科智控已實現了在低速場景和干線物流所需的智能轉向產品的批量生產。


以下是德科智控在商用車方面的研發線路圖,即產品迭代方式,預計 2024 年可實現全冗余SBW的量產。

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                                                        圖2.5  EPS/SBW研發線路圖


03

線控轉向開發流程




一個標準的線控轉向系統包含路感反饋和執行總成。


中國汽車工程學會智能底盤技術路線圖工作組給出了 2025年 到 2030 年線控轉向系統的目標,包括技術發展的目標,零部件的發展目標、系統特性目標和量產目標。


比如 2022 年,實現基礎功能;2023年,實現高級功能;到 2025 年,實現線控轉向量產;到 2030 年,智能底盤完全支持,如獨立的四輪轉向等。


轉向開發過程中,首先是進行智能轉向控制功能需求確定。根據客戶需求不同,德科智控會根據每款車型所定義的底盤功能要求,進行轉向部分功能提煉和開發。


整體開發架構,其中包括生命周期管理和過程管理。依據以上邏輯進行項目的開發。

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                                                                      圖3.1  設計開發架構


軟件部分主要按照建模、仿真、自動代碼下載、實驗室標定以及整車標定、數據反饋,再進行模具修正的循環來保證整體項目的模塊化及安全運行,最后通過黑盒白盒測試,保證代碼安全高效。


軟件基于AUTOSAR的軟件設計規范,從需求分析到系統測試,MIL, SIL, HIL等,按照以上流程進行開發。


之前提及的整體規范,保證了系統的模塊化設計及可靠性設計。V字型的開發保證整個開發流程是在大框架下完成。


同時,軟件系統的操作系統大框架下包括三個板塊,最底層是硬件支撐平臺,同時嵌入搜索系統,最上層是應用程序。由此保證在系統開發過程中,能夠實現良好的移植。


硬件部分,以L4級別的轉向方案作為參考。方案采用全冗余六相電機,(如為了追求更高的自動駕駛等級,也可采用九相電機或是十二相電機)雙冗余的控制系統,及驅動系統。根據客戶不同的需求,會對應不同的硬件設計方案。

04

線控轉向應用


德科智控已和數十家行業頭部企業戰略合作,服務多家高校無人駕駛團隊。


依托二十余年在電動助力轉向系統研發的經驗,和近160萬臺市場交付,融合車規級產品化能力,助力合作伙伴的L4級無人車產品商業化落地和規?;桓?。


在智慧城市物流、L4級自主代客泊車、無人駕駛礦車、無人駕駛割草機、無人邊防巡邏車、商用車ADAS等多個場景中率先落地。


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                                             圖4.1 車規級智能轉向系統P-EPS

德科智控明星產品—齒條式電動助力轉向器(R-EPS),是目前全球推力最大的EPS,目前已批量使用到乘用車和輕客上。


采用6相永磁同步電機作為執行機構,電源模塊、通訊模塊、MCU、傳感器、MOS驅動模塊全部進行冗余設計,可以滿足L4級自動駕駛的使用需求和安全性要求。

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                                                                         圖4.2  車規級智能轉向系統R-EPS

德科智控電液伺服循環球轉向系統,采用了領先的一體式的集成化設計,可應用于重卡、大型客車以及公交,支持 L2-L3 級別ADAS和LKA功能。


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                                                     圖4.3  車規級智能轉向系統EHRBS

德科智控電動循環球產品,可覆蓋4.5 噸以下所有輕卡,最大輸出力矩可達2200 Nm。且滿足國五和國六的標準,具有極佳的節能體驗。

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                                          圖4.4 車規級智能轉向系統RB-EPS

德科智控為國家級“專精特新”小巨人企業,位于天津,占地16500m2。


擁有獨立的總裝車間、防塵防靜電恒溫恒濕控制器裝配車間、高效的無刷電機生產線以及完整的實驗室。


公司還獲得了歐盟的ECE認證及IATF16949 質量體系認證。與合作伙伴建立了良好的合作關系,連續8年保持同行業出口第一,產品在多個細分領域保持第一。



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