智能电控底盘的虚拟化开发和应用

为提升产品的开发速度和稳健性，泛亚汽车自2013年开始进行虚拟化开发的研究。泛亚搭建的硬件在环测试系统可为各底盘电控子系统的开发提供系统功能安全以及性能的标定和测试，在此基础上泛亚通过整车车辆动力学的优化、虚拟功能安全和底盘模拟场景的设置，形成了底盘XYZ集成的硬件在环虚拟测试能力。

2022年11月18日，由盖世汽车主办，上海虹桥国际中央商务区管委会、上海闵行区人民政府指导，上海南虹桥投资开发（集团）有限公司协办的2022第二届汽车智能底盘大会中，泛亚底盘电控系统和架构技术总监崔海峰表示，“进一步畅想，能否将智能底盘系统与智驾系统、电驱系统的虚拟开发进一步融合？车辆的运动控制开发、自动驾驶系统开发、驾乘舒适性开发以及智能网联的功能测试，都在面向虚拟化开发的方向发展。”

崔海峰 | 泛亚底盘电控系统和架构技术总监

以下为演讲内容整理：

关于智能电控底盘的思考

和业界朋友交流时我们经常探讨一些关键话题，比如线控制动选择One Box还是Two Box？有了ASIL-D的安全转向为什么要开发线控转向？四驱控制系统应该如何和现在的ESP系统进行功能融合与集成？面对不同等级的自动驾驶，底盘域控制器应如何开发？以及应该由主机厂领导零部件的开发，还是让供应商去进行零部件的集成开发？这些问题都很难用简单的是和否回答，值得与同仁探讨，今天简单分享一下我的理解和思考。

今年，中国汽车工程协会和电动车产业联盟起草了《2022智能底盘技术路线图》，在起草过程中清华大学的李克强院士提到，智能底盘的核心技术还是底盘本身，传统底盘提供车辆的制动、转向、平顺、驱动以及操纵稳定性，而智能底盘通过线控制动、线控转向、主动悬架和电驱系统的应用，大大提升了系统的控制精度和响应时间，从而为智能底盘带来了安全、舒适和低碳环保的技术发展要求。

另一方面，我们更加关注智能底盘给用户带来的感知。线控底盘技术使系统做到了软硬件的解耦，同时也使整车的传感器的信息得到融合。我们以整车动力学的融合控制为目标，通过稳定系统的前馈控制，加上整车执行机构X、Y、Z的融合控制，以及通过软件拓展底盘的边界和带宽，在此基础上就能够改变车辆的驾驶性能和体验。

关于电控底盘关键技术的发展，很多人在问EMB什么时候可以量产？下面通过一个链条展示一下EMB产业的现状。

图片来源：泛亚

以中国的汽车工业为例，我们的卡钳和EPB系统的成熟度和普及度已经非常高，而EMB系统在工作噪声、耐久性等方面仍需要不断加强。在EMB的闭环控制上，目前电子踏板的力传感器、EMB卡钳的力传感器等属于整个行业的短板，也是我们的空白领域。

此外，在ECU、稳定性控制算法、伺服电机的闭环控制等方面已有很多业内基础，业内也已经有了许多液压控制领域的领头羊和入局者。线控制动系统还需要关注系统架构层面的需求，包括电子踏板功能安全方面的需求，需建立起相关的标准法规体系。

在关注EMB何时能量产时，我们不能只关注EMB产品本身的价格，而应该更多关注EMB能给主机厂和客户带来什么样的综合性收益。比如说滑板底盘、电池和底盘一体化的开发、线控踏板等，在整车布置和生产制造过程能为客户带来的哪些新的体验和功能，结合这些综合性的因素才使我们看到EMB产品在未来3-5年的市场上快速发展的机会。

关于底盘域控制器，目前业内有两大技术发展路线，一个以控制器融合为方向，部分主机厂将电控减振器和空气弹簧进行融合，在此基础上将双控EPB、后轮转向的控制驱动进行融合，集成了更多的控制器。面对电动车驱动和制动的分布式控制，面向轮边的制动和驱动、稳定性的集成和控制成为业内主机厂积极探索的方向。我个人认为这两大方向殊途同归，最终的目标都是将底盘的控制器进行综合和融合，以提升驾驶的稳定性和舒适性。

未来3-5年，还有一大趋势是在底盘域控制器开发的基础上，底盘域将与智能座舱域和智能驾驶域的控制器进一步融合。目前国内很多的主机厂都在进行下一代电子架构和域控制器的战略布局，这是值得我们重点关注的方向。

随着线控底盘技术产品和功能的快速发展，对于智能底盘标准体系的需求也随之出现。《2022智能底盘路线图》提出在2025-2030年完成智能底盘标准规范体系的建设，包括整车级、系统级、零部件、接口和测试标准。我们希望通过标准体系的搭建，能够为国内自主的智能底盘平台和架构开发提供支撑。

在智能电控底盘标准体系的建设中，有所缺失的部分主要集中于线控转向、主动悬架和分布式驱动系统等，希望业内同仁和有识之士和我们一起完成这些标准体系的搭建。

智能电控底盘的稳健性开发

当前智能底盘对客户的吸引度越来越高，主机厂在推出一个车型时已经不再仅限于用功能吸引客户，而是考虑功能本身如何能系统化地为客户提供便捷性和舒适性体验。制动踏板感、方向盘的手感是理所当然要做好的，此外纵向的制动舒适性、驾驶的稳定性等也需要进行保证，底盘多模式、智能迎宾、再生制动等功能则能让客户眼前一亮。在这些功能开发中我们看到另外一个趋势——底盘的功能开发和周边系统的融合度越来越高。

以客户的高感知功能AVH（自动驻车保持）为例，在智能驾驶车辆上，当单踏板车辆在坡上停止后，如何通过AVH系统更好地实现驻坡？以及如何将AVH与ACC、AEB、APA等系统间功能的融合？这对底盘功能开发提出了巨大挑战。

我们希望通过底盘功能为客户提供舒适便捷，但实际上安全可靠也是非常重要的一个环节。泛亚通过10多年的积累探索了从功能安全到失效可控性，再到底盘功能相关的预期功能安全的开发，其中包括对功能安全指标的定义，整车功能安全开发的流程，以及如何对底盘电控产品进行故障注入开发等。在预期功能安全方面，如何提供操作合理性判断和人员警示信息，是我们正在探索和开发的路线。

图片来源：泛亚

这是泛亚在功能安全开发过程中积极参与相关标准的制定工作。其中需特别指出的是，GB 21670《乘用车制动系统技术要求及试验方法》在今年的改版中率先引入了功能安全，泛亚也梳理了我们在功能安全方面的相关工作，形成参考的技术文档以及功能安全测试案例，通过这些工作支撑标准的制定。

针对底盘电控系统，我们在2014年提出ASIL-D的底盘控制器架构，制动和转向系统已经搭载多款车型量产，能有效保证底盘产品的安全性。2022年，泛亚也借助《路线图》提出了智能底盘跨系统的冗余安全架构，两者有一个相同点：冗余传感器、冗余执行器以及三层安全控制。

去年我们对制动相关的功能安全进行了改版，从QM升级到ASIL-A。当前R13H对失效的要求是500N，0.25g，对于One Box产品制动系统也做到了500N，0.5g。考虑到日本驾驶员的老龄化的发展趋势，日本的JAMA汽车制造商联盟在2020年曾提出，制动失效的可控性需做到200N，0.4g，这个趋势和要求对于中国的驾驶员市场同样适用。

我们欣喜地看到，在今年中国汽车工程协会牵头的自动驾驶线控底盘性能和测试要求中，无论是转向系统还是制动系统都对冗余失效系统提出了更高要求，包括冗余备份系统的响应时间、最大减速度、故障出现后的系统切换时间等，这些要求对于零部件的开发过程以及未来的发展方向都非常重要，使我们在开发制动产品和转向产品时更关注周边系统的融合。

为开发现有的底盘电控产品，在零部件和整车耐久的基础上，我们结合中国道路工况、中国驾驶员的习惯进行了大量售后市场的数据调研。通过调研，我们提取出驾驶员用户的典型制动行为，并形成鲁棒性和稳健性的测试场景，再融入底盘关键的安全和可靠性产品验证过程，使得底盘的安全性和鲁棒性得到进一步提升。

智能电控底盘的虚拟化开发

图片来源：泛亚

我们的母公司GM北美通用从1966年开始进行底盘性能、功能虚拟化开发的研究。通过五代的更新，形成了360度环视系统，可以进行整车和底盘功能的虚拟化开发。通过传统耐久实验和虚拟化技术的结合，能提高底盘系统产品的开发速度和稳健性。

泛亚汽车从2013年开始进行虚拟化开发研究，我们搭建起制动的硬件在环测试系统，这些测试系统能为底盘电控各个子系统的开发提供功能安全和性能的虚拟化标定和测试。在此基础上，结合主机厂的优势，我们通过整车车辆动力学的优化、虚拟功能安全以及虚拟驾驶场景的设置，我们形成了底盘XYZ集成的硬件在环虚拟测试能力。

我们在制动、转向、悬架等子系统层级都已经投入实践。除了制动踏板感的虚拟化标定、制动和转向功能安全以及功能和性能的台架和实车的虚拟化开发，还能实现跨系统的功能开发。例如当转向系统失效，如何通过差分制动提升车辆的转向可控性，这在实车开发的过程中非常具有挑战性。而我们的虚拟化平台以及驾驶员主客观标定的能力相结合，能够支撑我们快速进行系统间融合功能的开发。

进一步畅想，能否将底盘测试系统与智驾系统、电驱系统的虚拟开发进一步融合？车辆的运动控制开发、自动驾驶系统开发、驾乘舒适性开发以及智能网联的功能测试，都具备虚拟化测试的发展方向。

下面介绍几个应用实例，首先是我们将电控制动的硬件在环测试系统与电驱系统进行结合，实现再生制动系统功能和性能的HIL虚拟化开发，HIL在NEDC/CLTC工况下与实车对标，达到了90%以上的仿真精度。我们也构建了面向再生制动仿真的多元化新能源测试模型，可以迅速扩展双电机、电机以及四轮轮边电机的测试需求。

另外，针对ADAS的应用，通过底盘动态域HIL与ADAS域HIL互联集成，我们实现了纵向AEB/ACC和横向LKA/LCC等ADAS功能的虚拟化开发。

此外，我们建立了SOTIF虚拟化测试场景，通过实车和台架的结合，可以快速形成中国驾驶员在自动驾驶过程中信心度指标的数据库搭建。

总结与展望

传统底盘的功能、性能和安全是不变的，但在汽车的电动化和智能化发展趋势下，智能底盘呈现出了线控、域控和智控发展的新要求。更重要的是，我们还需关注智能底盘能否满足客户体验以及敏捷开发的需求。

将ADAS和主动悬架系统进行融合，能提升驾乘舒适性；将四轮的制动和驱动进行结合，能解决电动车再生制动能力不足的问题，并能为驾驶员带来平顺的制动减速度体验。另一方面，国内对于X向、Y向、Z向的融合开发也在紧锣密鼓的研究中。

在虚拟化开发方面，我们也正从单系统HIL构建，升级到跨系统HIL深度融合。我们希望通过X向、Y向、Z向域控的集合支撑起动力域HIL、驾驶员在环和智能驾驶的测试。

智能底盘最终的目标是服务于用户感知的提升、自动驾驶以及智能网联汽车的需求。最后，智能电控底盘的开发是我们底盘人的共同赛道，我们也希望能够将泛亚的开发经验、方法与大家分析，日后有机会能与在座的各位行业同仁合作。

（以上内容来自泛亚底盘电控系统和架构技术总监崔海峰于2022年11月18日由盖世汽车主办，上海虹桥国际中央商务区管委会、上海闵行区人民政府指导，上海南虹桥投资开发（集团）有限公司协办的2022第二届汽车智能底盘大会发表的《智能电控底盘的虚拟化开发和应用》主题演讲。）