汽車電動化、智慧化的發展,必然引發底盤系統從傳統底盤向電動底盤、智慧底盤的技術變革。
在2022年11月18日的蓋世汽車2022第二屆汽車智慧底盤大會上,華夏龍暉(北京)汽車電子科技股份有限公司研發院院長羅會標表示:
傳統ECU平臺構架、分散式開發已滿足不了智慧車多部件生命週期內的按需協同,因此需要統一整車軟體架構和能力,通用域控制器平臺也應運而生。
華夏龍暉的多域控制器平臺採用的是AUTOSAR分散式分層架構,模組間實現松耦合與服務化,軟體易重用,此外,I/O與計算解耦也有助於業務的靈活部署、獨立升級。
羅會標 | 華夏龍暉(北京)汽車電子科技股份有限公司 研發院院長
智慧駕駛“風起”,底盤域控變局將至
智慧化浪潮下,智慧座艙和智慧駕駛市場已然成為萬眾矚目的兩大藍海,而作為智慧駕駛的主要載體,汽車底盤從機械向整合化、
輕量化
和智慧化發展,無疑是大勢所趨。
在此背景下,汽車底盤正逐步從傳統底盤、電動底盤向智慧底盤變革。其中,傳統底盤具有承載和行駛這兩大基礎功能,以發動機和變速箱為承載主體,機械耦合程度深,結構複雜,通用性差,往往一個車型對應一種底盤型別,且一般都只能被動響應。
電動底盤在一定程度上進行了機械解耦,實現了電機驅動,在佈置和控制上更加靈活,多個車型可以對應一種底盤,還可以實現縱向、橫向的獨立控制。
在延續傳統底盤的兩大基本功能的基礎上,智慧底盤實現了進一步擴充套件:
承載物件由以動力系統為主,擴充套件為承載座艙、自動駕駛、動力三大系統,
具備認知、預判、控制車輪與地面相互作用、管理自身運動狀態的各項功能。
更重要的是,智慧底盤將
全方位實現機械解耦,實現縱,橫,垂三向一體化主動控制,並具備自學習的能力
,從而為使用者提供更舒適、更個性化的駕駛體驗。
從傳統底盤向智慧底盤的演進 圖源:華夏龍暉
要達成以上目標,
必須實現線控制動系統,線控轉向系統,智慧懸架系統的深度協同,這也正是智慧底盤的本質要求。
智慧底盤的基本架構 圖源:華夏龍暉
路向何方?商乘雙維度下的智慧底盤發展路徑
具體而言,智慧底盤將沿怎樣的路徑發展?這需要基於乘用車和商用車的不同維度進行考慮。
首先,乘用車智慧底盤的發展會經歷以下三個階段:
1。0階段,要求智慧底盤具備域控制系統且系統介面標準化,能夠實現縱向和橫向的部分線控化和協同控制,具備OTA功能;
2。0階段,智慧底盤就需要在橫向、縱向、垂向上實現三方向線控化和協同控制,實現底盤一體化域控,達成
“軟體定義底盤”
。
3。0階段,已經可以實現四輪驅動汽車底盤的高度整合與控制(4WD+ESC+EPS+空氣懸架),此時的智慧底盤將具備自適應、自學習能力,並全面實現功能安全和預期功能安全的整合控制,並搭建健全的資訊保安防護體系。
智慧底盤的發展路徑 圖源: 中國汽車工程學會
由於在高階自駕領域的發展較快,商用車智慧底盤發展路徑可以直接根據自動駕駛等級進行劃分:
對L2及以下的低等級自動駕駛而言,底盤採用分散式控制系統結構,具備主動縱向控制即可。
對L3級別而言,需要底盤子系統作為冗餘備份,具備主動縱向和主動橫向控制、系統健康報警功能。
對L4級別而言,需要以底盤域控最小功能作為冗餘備份,具備底盤線控子系統、主動縱向控制、主動橫向控制、橫縱協同控制、系統健康報警功能。
而L4級以上還會增加底盤域全功能備份,需要縱橫垂三向的協同綜合控制。
“解耦&多域協同” 智慧底盤系統的發展關鍵詞
智慧底盤的效能提升與控制系統息息相關,
羅會標看來,智慧底盤控制系統有五項基本要求:
第一、解耦。
智慧底盤將高度解耦,包括機械解耦、軟硬體解耦和應用系統解耦。
其中,機械解耦是電控的基礎,軟硬體解耦可以實現軟硬體的非同步開發,提高軟體複用性,應用系統解耦有利於不同供應商之間實現分工協作,快速實現系統的開發。
第二、域控。智慧底盤系統要求實現縱橫垂三向的協同控制,羅會標強調:“
這一點的實現必須在底盤域層面基礎之上。”
第三、高智慧化。不但具備主動控制功能,還需具有自適應、自學習的能力,從而根據不同客戶的駕駛習慣提供個性化的服務。
第四、安全。包括多重安全控制和跨域安全控制,其中,多重安全控制可以在底盤域範疇內實現,涉及到預期功能安全和資訊保安;跨域安全控制主要指底盤域同動力域、自動駕駛域的協同控制安全。
第五、擴充套件性。系統需要平臺化、模組化、介面標準化、以及配備OTA功能。
智慧底盤控制系統的五大要求 圖源:華夏龍暉
為了實現以上要求,智慧底盤控制系統在開發上將面臨三項技術重點:
首先是架構問題,
系統開發過程中,架構的選擇至關重要。
智慧底盤需要採用分散式系統架構,將系統控制的核心功能集中在域控制器,並對各子系統進行協同控制,以達成響應速度快,高控制精確度的要求。
軟體方面,基於AUTOSAR的分層軟體架構將是主流,實現軟硬體解耦,支援異構開發,支援OTA升級,從而實現系統快速迭代升級。
第二個重點是域控,除了底盤系統縱橫垂三維一體化協同控制,
智慧底盤需要與自動駕駛域、動力域、車身域等一起多域融合控制,達到更好的控制性能和安全性
。羅會標強調,
一體化協同控制演算法、多域融合演算法、大資料分析與應用
將是重點研究課題。
第三個重點是功能安全,智慧底盤需要具備產品功能安全、預期功能安全、資訊保安等多重安全保護。
實際上,華夏龍暉所推出的多域控制器平臺解決方案正瞄準了以上三方面的技術重點。
搶先發力多域控制器,華夏龍暉優勢為何?
2006年,華夏龍暉汽車電子科技股份有限公司成立於北京,聚焦智慧車控領域的核心控制技術研發與產業化,是北京市“專精特新”企業,中國汽車基礎軟體生態委員會(AUTOSEMO)會員單位,國家及北京市軟體企業和軟體產品“雙軟”認證企業。
羅會標提出,
“
傳統ECU平臺構架、分散式開發已滿足不了智慧車多部件生命週期內的按需協同,因此需要統一整車軟體架構和能力,通用域控制器平臺也應運而生。”
具體而言,傳統的ECU平臺一般採用分散、煙囪式的軟體架構,一個模組的改變往往會牽一髮而動全身,帶動多個模組的變更,這樣難以實現單個模組的獨立升級,且軟體的複用性較差。
從分散式向通用域控制器的演進 圖源:華夏龍暉
考慮到這一點,華夏龍暉的多域控制器平臺採用的是AUTOSAR分散式分層架構,模組間實現松耦合與服務化,軟體易重用,此外,I/O與計算解耦也有助於業務的靈活部署、獨立升級。
硬體架構上,羅會標表示,“
華夏龍暉的多域控制器採用的是模組化,積木化的開發方式,可以根據不同的應用場景匹配不同的元器件。”
其核心MCU選取的是ST等國際主流晶片(也同國內晶片廠商合作推出全國產化方案),電源部分則支援12 V和24 V兩種系統,感測器電源輸出部分可以滿足不同型別感測器(5V,8V,9V)的電源需求;IO方面,系統資源豐富,可以靈活定義埠;通訊方面,支援LIN,CAN,乙太網這三種通訊模式。
多域控制器平臺硬體架構 圖源:華夏龍暉
此外,華夏龍暉具有從架構設計、建模、編譯、除錯、標定完整的開發工具鏈,可以保證開發質量和開發進度,系統安全可靠、資源消耗小、可裁剪、可擴充套件、移植性強。
總而言之,華夏龍暉的多域控制器平臺具有五大優勢:高效能MCU,安全設計,標準通訊介面,快速迭代升級,軟體架構平臺化,可支援底盤控制、動力系統、整車控制、車身控制四類應用場景:
華夏龍暉的多域控制器平臺的功能實現 圖源:華夏龍暉
以“為智慧出行提供動力和安全保障”為企業願景,華夏龍暉在汽車核心控制領域已歷經十六載春秋。從汽油發動機動力總成研發並量產百萬,到2017年搶先發力底盤域控賽道,正如羅會標所言:”
公司將聚焦智慧車核心控制領域,力求突破國際壟斷,為汽車核心控制模組提供國產化方案。
”
目前,華夏龍暉正基於底盤域控(CDCU)、動力域控制器(PCU)、電驅動域控制器的研發和量產經驗,向多域控制及中央域控這一全新領域展開探索。