在2025年末,L3自动驾驶终于迎来了政策落地,长安、极狐两款搭载L3级别自动驾驶系统的车型获得了准入许可,比亚迪、鸿蒙智行、小鹏、理想、蔚来、小米、广汽等车企也宣布开始进行L3自动驾驶路测。

而随着更高级别的自动驾驶到来,传统汽车的底盘上各种需要器械传动的部件,已经无法满足自动驾驶系统更精细化的控制。线控底盘作为执行端核心,正加速替代传统机械底盘,成为车企实现智能化、平台化开发的关键支撑。其核心逻辑是通过电子元器件取代制动、转向、悬架系统中的机械连接,以电信号传输实现精准控制,适配高阶智驾的快速响应需求。

线控底盘的核心组成

传统汽车底盘上,其实也有不少电子控制的安全系统,比如ABS制动防抱死系统、ESP车身稳定系统、TCS牵引力控制系统等,这些系统通过传感器监测车辆和车轮动态,实时通过调整动力分配和刹车等来保证车身的稳定。所以从汽车电气化的趋势来看,即使自动驾驶系统进展不及预期,而为了更高的行驶效率和安全的角度来看,线控底盘依然会是趋势。

底盘主要是由转向、制动、传动、行驶几个部分组成,而目前线控底盘的概念,主要也是围绕着几个部分来进行电气化升级。

以转向为例,转向部分由方向盘、转向器、转向节等零部件构成,通过驾驶员对方向盘的控制来驱动车轮的转向角度。目前的汽车转向部分基本都是物理结构机械连接,通过液压或电机进行助力。

而线控转向,就将方向盘和转向的机械连接部分去除,转向与方向盘实现机械解耦,完全通过电机来提供转向助力和路感反馈,在方向盘侧使用转角传感器、扭矩传感器、回正力矩电机等部件,感知转向角度反馈至转向执行电机,并通过车轮转角传感器和其他的传感器反馈路感至回正力矩电机模拟真实手感。目前蔚来ET9是最早在国内应用SBW线控转向系统的车型,实现了彻底摆脱了方向盘与转向机构的机械硬连接。

在制动部分,目前市场主流的是真空助力液压制动系统,比如在燃油车中,利用发动机运转过程需要从外界吸气的原理,为真空助力器提供低压环境,以驱动液压泵。但显然,在目前的插电混动、增程以及纯电动汽车中无法提供持续的真空环境,所以需要添加电子真空泵或者是采用线控制动。

线控制动实际上也分为两种,一是基于传统的液压制动系统为基础的液压式线控制动系统(EHB),使用制动液作为动力传递媒介,同时具备液压备份制动系统,是目前的主流技术方案;二是通过四个安装在轮端的电机来控制制动力的机械式线控制动系统(EMB),完全是剥离液压管路。

小米在2024年底公布的预研技术中就有48V线控制动的展示,这套系统上,每个车轮均配有独立的 48V EMB 电子制动卡钳,卡钳上的电机动力模块通过机械传动机构直接推动活塞产生制动力,更高传动效率,更快制动速度。相比电子液压制动,其夹紧响应速度提升 40%;百公里制动测试,驾驶员踩下刹车踏板至车辆停止,制动距离缩短了 1 米以上。

由于没有采用液压控制,因此无需使用刹车油,减少了管路和泵的部件,降低保养频率,集成度更高。另外据小米介绍,其EMB 电子制动卡钳,具有卡钳盘片间隙主动调节功能,可根据工况智能调整,制动系统摩擦损耗(拖滞力矩)减少 50%,车辆续航里程额外增加 10 公里以上。

另外,在悬架系统上,传统钢制弹簧升级为空气弹簧+电子控制器的形式早在20年前就已经在一些豪华车型上应用,这种形式的悬架系统可通过传感器数据实时调节车身高度,适配不同路况与智能驾驶需求。

但在电动汽车时代,由于电力输出功率得到保障,一些全主动悬架也正在崭露头角。比如小米的全主动悬架为每个轮端的全主动悬架分别配备了功率高达 4.6kW 的强大动力源,让油压能够快速传递到减震器,举升力最大可以超过 44400N。

比亚迪的云辇Z则是采用了更为直接的方式,将直线电机塞进了空气弹簧内,直接通过直线电机改变阻尼。甚至由于减震器在行驶中会不断进行吸收路面振动,这些动能到直线电机中甚至能进行能量回收,转化为电能;也可以通过直线电机实现车身的垂向控制,实现悬架高度调节和阻尼调节的能力。当然,这对电机的功率密度提出了更高要求,据比亚迪介绍,云辇Z系统中四个电机总共能够输出高达50kW的功率。

线控底盘芯片需求

线控底盘作为一个整体,很多时候需要与自动驾驶系统进行协同,这就涉及到多传感器数据融合、跨系统指令协同、智能决策输出等,相应也需要高算力、高安全冗余的SoC。

但从系统中的细分部件来看,更多还是需要用到高性能MCU。比如在线控转向中,为了提高可靠性,系统需要双MCU冗余,或是采用锁步核配置的MCU。为了满足ASIL-D功能安全需求,业界最常见的就是英飞凌TC3XX系列MCU,这类MCU在智驾域控中也非常常见。

在智驾域控中,要求系统的功能安全达到ISO 26262 ASIL-D等级,而算力SoC虽然部分集成了安全岛的设计,但一般整颗芯片无法达到ASIL-D等级,因此需要外置一颗MCU来实现系统的冗余监控和功能安全。

以专为ADAS应用推出的TC39xXM为例,除了拥有6个最高300MHz的TriCore核心、最高16M带ECC保护的闪存、最高6.9MB内存之外,在安全性方面,还使用了具有时钟延迟的多种锁步内核、准入许可系统、安全管理模块、安全DMA、非锁步内核的逻辑内置自检和软件自测、符合ISO 26262/IEC61508以及高达ASIL-D/SIL3的安全标准,同时支持AUTOSAR 4.x。

而目前英飞凌面向下一代汽车E/E架构,已经推出了TC4XX系列MCU,应用了先进的RRAM阻变型NVM存储器,主频以及内核都有所升级,最高6个TriCore v 1.8@500MHz核心,片上内存升级到最高25MB,通过优化的A/B交换分区和外部内存接口实现零停机SOTA支持。接口方面也新增了5Gbps带宽以太网和PCIe等高速通信接口,以及新增支持CAN-XL和10BASE T1S以太网等。

不过,在线控转向领域,国产MCU厂商也已经推出了相关适配的产品,包括耐世特、浙江世宝等Tier1据称已推出采用国产MCU的SBW产品,同样支持双冗余设计。

比如今年芯旺微推出的KF32A158,是基于自主KungFu内核开发的32位汽车级高性能MCU,具备2048M FLASH, KF32A158符合ISO26262功能安全标准,达到了ASIL-B功能安全等级,具备高达2Mbyte 片上eflash,支持A/B分区,支持信息安全,支持多路的CANFD接口,可以实现安全boot启动。KF32A158可应用于对功能安全有一定要求的汽车电控单元中,如车控与底盘控制、智能座舱与互联控制、电池/电源/热管理控制、智能车灯与传感控制等汽车场景中。

国芯科技推出的CCFC3012PT则是对标英飞凌广泛应用于智能驾驶、智能座舱域控制器的TC397/TC399系列MCU。CCFC3012PT集成了10个C3007核心,其中包括6个主核和4个锁步核,该CPU核流水线采用双发射,DMIPS性能达到2.29/MHz;安全性能方面,CCFC3012PT内嵌硬件安全HSM模块,支持Crypto/SM2/AES/SM4等国际和国密算法,可以支持安全启动和OTA,并按照汽车电子Grade1等级、信息安全Evita-Full等级、功能安全ASIL-D等级进行设计和生产。

芯驰科技今年量产的E3650同样满足线控底盘的需求,E3650采用22nm车规工艺,集成了主频高达600MHz的ARM Cortex-R52+高性能锁步多核集群,并配备了高达16MB的嵌入式非易失性存储器,可用于区域控制器、VMC底盘域控、智驾/智舱域控、动力域控等领域。

小结:

线控底盘的智能化升级,本质是芯片算力、可靠性与冗余能力的全面竞争。从域控制器的大算力 SoC,到转向、制动系统的高安全 MCU,再到悬架系统的功率驱动芯片,每一类芯片都直接决定了线控底盘的性能上限。未来,随着L3级智能驾驶与Robotaxi的规模化落地,芯片将向更高算力、更强冗余、更优集成方向演进,同时国产化替代将成为行业核心趋势,为线控底盘产业的高质量发展提供核心支撑。

文章来自:电子发烧友

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作者 yinhua

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