站长之家用户 - 传媒 2022-07-04 10:46

德科智控——线控转向赋能智能底盘商业化落地

随着汽车电动化和智能化的技术革命,底盘系统也迎来了从传统底盘、电动底盘再到智能底盘的技术变革。智能底盘为自动驾驶系统、座舱系统、动力系统提供承载平台,承载对象也正在发生快速迭代。

安全可靠的自动驾驶不仅需要强大的软件实力,还需要更智能的底盘硬件支持。作为底盘智能化的核心技术之一,线控转向通过数字信号对转向执行机构进行控制,可实现执行系统的机械解耦。

头先部分:线控底盘简介

智能驾驶,分为三个层次——感知层,决策层,执行层。近年来执行层,即线控底盘的关注度持续提升。

图1.1 智能驾驶级别

从上图可知,人工参与程度随自动驾驶等级提升而下降。从表面上看,转向系统的功能是在弱化;实际上,为满足高阶自动驾驶,对转向产品的要求却逐级递增。转向产品在自动驾驶的发展过程中的重要性,不言而喻。

从传统汽车-电动汽车-智能汽车的发展趋势,衍生出传统底盘-电动底盘-智能底盘的发展方向。线控转向在 1.0 阶段时,需要满足 EPS 和OTA升级功能。在2. 0 时代,线控转向要实现冗余式EPS 以及 OTA 升级。到达3. 0 时代,则完全过渡到线控转向。转向产品每一个阶段的发展,都是迭代积累和技术飞跃。

图1.2 智能底盘进化

线控转向会随智能底盘控制关键技术的三大板块:E/E架构,域控技术以及功能安全进行相应调整。在E/E架构中,EPS需要实现信号全冗余;在域控中,线控转向需和整个域控进行无缝对接;在电控系统的功能安全中,线控转向必须完成功能安全和信息安全两大板块的要求。

从智能驾驶行业整体布局来看,执行层企业,相较于感知层和决策层企业,布局相对较少。在此背景下,也为德科智控进行线控转向的研发及量产,提供广阔的市场空间和极大挑战。

第二部分:线控转向在线控底盘的应用

转向系统具有四个发展阶段:头先代的机械转向系统,第二代的液压转向系统,第三代的电动助力转向系统,及第四代线控转向系统。

图2.1 智能转向系统进化

随着智能化底盘的发展,对转向系统在智能化、安全性、舒适性方面也提出更多的要求。第三代的电动助力转向,目前处于大规模应用阶段;而未来的第四代线控转向,目前处于高速发展阶段。因此,EPS和SBW均能满足智能底盘从 1.0 到 3.0 发展的历程。

公开统计数据表明,到 2025 年前,商用车和乘用车领域的转向系统发展增长十分可观,保有量巨大。由下图可知,资本市场对电动助力转向以及未来的线控转向发展增速保持十分乐观的态度。

图2.2 智能转向市场分析

根据券商的市场预估,线控制动属于成长期,线控驱动属于成熟期,而线控转向目前处于导入期。究其原因,是线控转向在开发层面仍具有很高的技术门槛。

德科智控,作为国内领先的智能驾驶转向产品供应商,专注于线控底盘技术,特别是线控转向技术的研发和量产。通过 20 年的研发及量产经验,形成了满足“全场景、全车系、全冗余”的线控技术。自主研发线控转向的三大核心技术,包括扭角一体式传感器(TAS)、ECU及无刷电机。同时拥有L2-L4 级线控智能硬件平台和L4 级车辆智能驾驶线控冗余算法。

图2.3 德科智控简介

德科智控形成四大核心产品布局。

在乘用车方面,布局从适配于A级轿车的C-EPS,到大型轿车的DP-EPS及R-EPS。商用车方面,则布局适配于轻型商用车的电动循环球转向,及适用于重型商用车的电液循环球转向。

图2.4 德科智控产品矩阵

在线控转向方面,德科智控已实现了在低速场景和干线物流所需的智能转向产品的批量生产。

以下是德科智控在商用车方面的研发线路图,即产品迭代方式,预计 2024 年可实现全冗余SBW的量产。

图2.5 EPS/SBW研发线路图

第三部分:线控转向开发流程

一个标准的线控转向系统包含路感反馈和执行总成。中国汽车工程学会智能底盘技术路线图工作组给出了2025 年 到 2030 年线控转向系统的目标,包括技术发展的目标,零部件的发展目标、系统特性目标和量产目标。比如 2022 年,实现基础功能; 2023 年,实现高档功能;到 2025 年,实现线控转向量产;到 2030 年,智能底盘完全支持,如独立的四轮转向等。

转向开发过程中,头先是进行智能转向控制功能需求确定。根据客户需求不同,德科智控会根据每款车型所定义的底盘功能要求,进行转向部分功能提炼和开发。

整体开发架构,其中包括生命周期管理和过程管理。依据以上逻辑进行项目的开发。

图3.1 设计开发架构

软件部分主要按照建模、仿真、自动代码下载、实验室标定以及整车标定、数据反馈,再进行模具修正的循环来保证整体项目的模块化及安全运行,收官通过黑盒白盒测试,保证代码安全有效。

软件基于AUTOSAR的软件设计规范,从需求分析到系统测试,MIL, SIL, HIL等,按照以上峰程进行开发。之前提及的整体规范,保证了系统的模块化设计及可靠性设计。V字型的开发保证整个开发流程是在大框架下完成。

同时,软件系统的操作系统大框架下包括三个板块,比较底层是硬件支撑平台,同时嵌入搜索系统,比较上层是应用程序。由此保证在系统开发过程中,能够实现良好的移植。

硬件部分,以L4 级别的转向方案作为参考。方案采用全冗余六相电机,(如为了追求更高的自动驾驶等级,也可采用九相电机或是十二相电机)双冗余的控制系统,及驱动系统。根据客户不同的需求,会对应不同的硬件设计方案。

第四部分:线控转向应用

德科智控已和数十家行业头部企业战略合作,服务多家高校无人驾驶团队,依托二十余年在电动助力转向系统研发的经验,和近 160 万台市场交付,融合车规级产品化能力,助力合作伙伴的L4 级无人车产品商业化落地和规模化交付。

在智慧城市物流、L4 级自主代客泊车、无人驾驶矿车、无人驾驶割草机、无人边防巡逻车、商用车ADAS等多个场景中率先落地。

图4.1 车规级智能转向系统P-EPS

德科智控明星产品—齿条式电动助力转向器(R-EPS),是目前全球推力比较大的EPS,目前已批量使用到乘用车和轻客上。如采用 6 相永磁同步电机作为执行机构,电源模块、通讯模块、MCU、传感器、MOS驱动模块全部进行冗余设计,则可以满足L4 级自动驾驶的使用需求和安全性要求。

图4.2 车规级智能转向系统R-EPS

德科智控电液伺服循环球转向系统,采用了领先的一体式的集成化设计,可应用于重卡、大型客车以及公交,支持 L2-L3 级别ADAS和LKA功能。

图4.3 车规级智能转向系统EHRBS

德科智控电动循环球产品,可覆盖4.5 吨以下所有轻卡,比较大输出力矩可达2200 Nm。且满足国五和国六的标准,具有很好的节能体验。

图4.4 车规级智能转向系统RB-EPS

德科智控为国家“专精特新”小巨人企业,位于天津,占地16500m²。拥有独立的总装车间、防尘防静电恒温恒湿控制器装配车间、有效的无刷电机生产线以及完整的实验室。公司还获得了欧盟的ECE认证及IATF16949 质量体系认证。德科智控与合作伙伴建立了良好的合作关系,连续 8 年保持同行业出口头位,产品在多个细分领域保持头位。

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