德科智控——線控轉(zhuǎn)向賦能智能底盤商業(yè)化落地

隨著汽車電動(dòng)化和智能化的技術(shù)革命，底盤系統(tǒng)也迎來了從傳統(tǒng)底盤、電動(dòng)底盤再到智能底盤的技術(shù)變革。智能底盤為自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、座艙系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)提供承載平臺(tái)，承載對(duì)象也正在發(fā)生快速迭代。

安全可靠的自動(dòng)駕駛不僅需要強(qiáng)大的軟件實(shí)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(shù)之一，線控轉(zhuǎn)向通過數(shù)字信號(hào)對(duì)轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)執(zhí)行系統(tǒng)的機(jī)械解耦。

第一部分：線控底盤簡介

智能駕駛，分為三個(gè)層次——感知層，決策層，執(zhí)行層。近年來執(zhí)行層，即線控底盤的關(guān)注度持續(xù)提升。

圖1.1 智能駕駛級(jí)別

從上圖可知，人工參與程度隨自動(dòng)駕駛等級(jí)提升而下降。從表面上看，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能是在弱化；實(shí)際上，為滿足高階自動(dòng)駕駛，對(duì)轉(zhuǎn)向產(chǎn)品的要求卻逐級(jí)遞增。轉(zhuǎn)向產(chǎn)品在自動(dòng)駕駛的發(fā)展過程中的重要性，不言而喻。

從傳統(tǒng)汽車-電動(dòng)汽車-智能汽車的發(fā)展趨勢(shì)，衍生出傳統(tǒng)底盤-電動(dòng)底盤-智能底盤的發(fā)展方向。線控轉(zhuǎn)向在 1.0 階段時(shí)，需要滿足 EPS 和OTA升級(jí)功能。在2.0時(shí)代，線控轉(zhuǎn)向要實(shí)現(xiàn)冗余式EPS 以及 OTA 升級(jí)。到達(dá)3.0時(shí)代，則完全過渡到線控轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向產(chǎn)品每一個(gè)階段的發(fā)展，都是迭代積累和技術(shù)飛躍。

圖1.2 智能底盤進(jìn)化

線控轉(zhuǎn)向會(huì)隨智能底盤控制關(guān)鍵技術(shù)的三大板塊：E/E架構(gòu)，域控技術(shù)以及功能安全進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。在E/E架構(gòu)中，EPS需要實(shí)現(xiàn)信號(hào)全冗余；在域控中，線控轉(zhuǎn)向需和整個(gè)域控進(jìn)行無縫對(duì)接；在電控系統(tǒng)的功能安全中，線控轉(zhuǎn)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(yè)整體布局來看，執(zhí)行層企業(yè)，相較于感知層和決策層企業(yè)，布局相對(duì)較少。在此背景下，也為德科智控進(jìn)行線控轉(zhuǎn)向的研發(fā)及量產(chǎn)，提供廣闊的市場(chǎng)空間和極大挑戰(zhàn)。

第二部分：線控轉(zhuǎn)向在線控底盤的應(yīng)用

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有四個(gè)發(fā)展階段：第一代的機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，第二代的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，第三代的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，及第四代線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

圖2.1 智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)化

隨著智能化底盤的發(fā)展，對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)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(dòng)助力轉(zhuǎn)向，目前處于大規(guī)模應(yīng)用階段；而未來的第四代線控轉(zhuǎn)向，目前處于高速發(fā)展階段。因此，EPS和SBW均能滿足智能底盤從 1.0 到 3.0 發(fā)展的歷程。

公開統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，到 2025 年前，商用車和乘用車領(lǐng)域的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展增長十分可觀，保有量巨大。由下圖可知，資本市場(chǎng)對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向以及未來的線控轉(zhuǎn)向發(fā)展增速保持十分樂觀的態(tài)度。

圖2.2 智能轉(zhuǎn)向市場(chǎng)分析

根據(jù)券商的市場(chǎng)預(yù)估，線控制動(dòng)屬于成長期，線控驅(qū)動(dòng)屬于成熟期，而線控轉(zhuǎn)向目前處于導(dǎo)入期。究其原因，是線控轉(zhuǎn)向在開發(fā)層面仍具有極高的技術(shù)門檻。

德科智控，作為國內(nèi)領(lǐng)先的智能駕駛轉(zhuǎn)向產(chǎn)品供應(yīng)商，專注于線控底盤技術(shù)，特別是線控轉(zhuǎn)向技術(shù)的研發(fā)和量產(chǎn)。通過20年的研發(fā)及量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，形成了滿足“全場(chǎng)景、全車系、全冗余”的線控技術(shù)。自主研發(fā)線控轉(zhuǎn)向的三大核心技術(shù)，包括扭角一體式傳感器（TAS）、ECU及無刷電機(jī)。同時(shí)擁有L2-L4級(jí)線控智能硬件平臺(tái)和L4級(jí)車輛智能駕駛線控冗余算法。

圖2.3 德科智控簡介

德科智控形成四大核心產(chǎn)品布局。

在乘用車方面，布局從適配于A級(jí)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(dòng)循環(huán)球轉(zhuǎn)向，及適用于重型商用車的電液循環(huán)球轉(zhuǎn)向。

圖2.4 德科智控產(chǎn)品矩陣

在線控轉(zhuǎn)向方面，德科智控已實(shí)現(xiàn)了在低速場(chǎng)景和干線物流所需的智能轉(zhuǎn)向產(chǎn)品的批量生產(chǎn)。

以下是德科智控在商用車方面的研發(fā)線路圖，即產(chǎn)品迭代方式，預(yù)計(jì) 2024 年可實(shí)現(xiàn)全冗余SBW的量產(chǎn)。

圖2.5 EPS/SBW研發(fā)線路圖

第三部分：線控轉(zhuǎn)向開發(fā)流程

一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包含路感反饋和執(zhí)行總成。中國汽車工程學(xué)會(huì)智能底盤技術(shù)路線圖工作組給出了 2025年 到 2030 年線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的目標(biāo)，包括技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)，零部件的發(fā)展目標(biāo)、系統(tǒng)特性目標(biāo)和量產(chǎn)目標(biāo)。比如 2022 年，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)功能；2023年，實(shí)現(xiàn)高級(jí)功能；到 2025 年，實(shí)現(xiàn)線控轉(zhuǎn)向量產(chǎn)；到 2030 年，智能底盤完全支持，如獨(dú)立的四輪轉(zhuǎn)向等。

轉(zhuǎn)向開發(fā)過程中，首先是進(jìn)行智能轉(zhuǎn)向控制功能需求確定。根據(jù)客戶需求不同，德科智控會(huì)根據(jù)每款車型所定義的底盤功能要求，進(jìn)行轉(zhuǎn)向部分功能提煉和開發(fā)。

整體開發(fā)架構(gòu)，其中包括生命周期管理和過程管理。依據(jù)以上邏輯進(jìn)行項(xiàng)目的開發(fā)。

圖3.1 設(shè)計(jì)開發(fā)架構(gòu)

軟件部分主要按照建模、仿真、自動(dòng)代碼下載、實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定以及整車標(biāo)定、數(shù)據(jù)反饋，再進(jìn)行模具修正的循環(huán)來保證整體項(xiàng)目的模塊化及安全運(yùn)行，最后通過黑盒白盒測(cè)試，保證代碼安全高效。

軟件基于AUTOSAR的軟件設(shè)計(jì)規(guī)范，從需求分析到系統(tǒng)測(cè)試，MIL, SIL, HIL等，按照以上流程進(jìn)行開發(fā)。之前提及的整體規(guī)范，保證了系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)及可靠性設(shè)計(jì)。V字型的開發(fā)保證整個(gè)開發(fā)流程是在大框架下完成。

同時(shí)，軟件系統(tǒng)的操作系統(tǒng)大框架下包括三個(gè)板塊，最底層是硬件支撐平臺(tái)，同時(shí)嵌入搜索系統(tǒng)，最上層是應(yīng)用程序。由此保證在系統(tǒng)開發(fā)過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的移植。

硬件部分，以L4級(jí)別的轉(zhuǎn)向方案作為參考。方案采用全冗余六相電機(jī)，（如為了追求更高的自動(dòng)駕駛等級(jí)，也可采用九相電機(jī)或是十二相電機(jī)）雙冗余的控制系統(tǒng)，及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。根據(jù)客戶不同的需求，會(huì)對(duì)應(yīng)不同的硬件設(shè)計(jì)方案。

第四部分：線控轉(zhuǎn)向應(yīng)用

德科智控已和數(shù)十家行業(yè)頭部企業(yè)戰(zhàn)略合作，服務(wù)多家高校無人駕駛團(tuán)隊(duì)，依托二十余年在電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，和近160萬臺(tái)市場(chǎng)交付，融合車規(guī)級(jí)產(chǎn)品化能力，助力合作伙伴的L4級(jí)無人車產(chǎn)品商業(yè)化落地和規(guī)?；桓丁?/p>

在智慧城市物流、L4級(jí)自主代客泊車、無人駕駛礦車、無人駕駛割草機(jī)、無人邊防巡邏車、商用車ADAS等多個(gè)場(chǎng)景中率先落地。

圖4.1 車規(guī)級(jí)智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)P-EPS

德科智控明星產(chǎn)品—齒條式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)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。如采用6相永磁同步電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電源模塊、通訊模塊、MCU、傳感器、MOS驅(qū)動(dòng)模塊全部進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)，則可以滿足L4級(jí)自動(dòng)駕駛的使用需求和安全性要求。

圖4.2 車規(guī)級(jí)智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)R-EPS

德科智控電液伺服循環(huán)球轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，采用了領(lǐng)先的一體式的集成化設(shè)計(jì)，可應(yīng)用于重卡、大型客車以及公交，支持 L2-L3 級(jí)別ADAS和LKA功能。

圖4.3 車規(guī)級(jí)智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EHRBS

德科智控電動(dòng)循環(huán)球產(chǎn)品，可覆蓋4.5 噸以下所有輕卡，最大輸出力矩可達(dá)2200 Nm。且滿足國五和國六的標(biāo)準(zhǔn)，具有極佳的節(jié)能體驗(yàn)。

圖4.4 車規(guī)級(jí)智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)RB-EPS

德科智控為“專精特新”小巨人企業(yè)，位于天津，占地16500m2。擁有獨(dú)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(jī)生產(chǎn)線以及完整的實(shí)驗(yàn)室。公司還獲得了歐盟的ECE認(rèn)證及IATF16949 質(zhì)量體系認(rèn)證。德科智控與合作伙伴建立了良好的合作關(guān)系，連續(xù)8年保持同行業(yè)出口第一，產(chǎn)品在多個(gè)細(xì)分領(lǐng)域保持第一。