取消机械式转向和刹车!汽车正在迎来线控时代?
“新车型上没有了机械式转向、刹车,现在都是线控了……”近日,参观了2024成都车展的很多观众,在谈到对车展印象之时,“线控”成为关键词之一。
的确,汽车进入智能化时代,从线控转向、线控制动到线控底盘,诸多线控技术的应用,不仅消除了机械连接,还提高了响应速度,增强了安全性,并使车辆更加智能化。
新兴技术引发关注
据不完全统计,2023年,国内的线控制动在智能汽车上的前装搭载率已经达到37.68%,超过2022年的24.95%。
智能汽车在应用线控之后,取消了相关的部分机械式结构,不仅驾驶员的操作和体验更为轻松,而且驾舱的空间也有了更大的感觉。
“线控技术在很大程度上取消了传统的气动、液压及机械连接,将驾驶员的操作动作经过传感器,转变成电信号来实现控制,并由电信号直接控制执行机构以实现控制目的,具有安全、响应快的优点。”西安工业大学微电子技术实验室工程师魏冬向《中国汽车报》记者谈到,这一技术是从航空器的线控飞行技术转化而来的。其中,一般情况下,行业通常把智能网联汽车线控底盘技术,涵盖线控转向、线控制动、线控驱动、线控换挡和线控悬架等。
据介绍,线控转向系统是智能网联汽车实现路径跟踪与紧急避障必要的关键技术,其性能直接影响主动安全与驾乘体验。线控转向系统取消了传统的机械式转向装置,方向盘与车轮之间基本无机械连接,可以减轻车体重量,消除路面冲击,具有减小噪声和隔震等优点。其主要由方向盘模块、转向执行模块和电子控制(ECU)三个主要部分以及故障管理系统、电源管理系统等辅助模块组成。当方向盘转动时,方向盘转矩和转角传感器传递电信号,去控制转矩反馈电机、转向电机进而控制车轮的转向角度。
汽车行驶中,到达预定地点,以及遇到紧急情况都需要进行制动。而线控制动系统是智能网联汽车实现自主安全停车的关键部件之一。它将原有的制动踏板机械连接转变为电控信号,从而实现电子化制动。“与传统的液压或气压机械式制动系统相比,线控制动系统提高了制动系统的安全性。”长三角研究院新能源应用技术研究中心研究员梁筱磊向记者表示,为保证安全,在线控制动的冗余设计中,目前往往还会通过液压模式,来保证系统的可靠性。他表示,随着汽车智能化水平的不断提高,以及线控技术本身所具有的多种优势,线控技术在汽车上的使用越来越多。
线控制动优势明显
如同其他能够得以应用和普及的技术一样,线控技术的比较优势也正在日益凸显。
“目前,在应用较多的线控制动方面,主要技术形式有两种。”魏冬表示,线控制动系统分为电子液压制动(EHB)和电子机械制动(EMB)两大类,其中EHB以液压制动为基础,仍保留液压部件产生制动力,实现了动力源的电控化,以电机取代了纯机械式制动中的真空助力器。EHB根据集成度高低进一步分为Two-Box和One-Box两类技术方案。Two-Box方案中,电子稳定控制系统(ESC)和电子助力器各自独立,互为冗余。One-Box方案中,ESC与电子助力器集成在一起。中期看,凭借重量轻、成本低、能量回收效率高等优势,One-Box形式的EHB或将是线控制动的主流方案。
而EMB是在电子液压制动(EHB)的基础上进一步简化,它取消了传统制动系统中的制动主缸和液压管路,将电机直接集成在制动器上方,并通过传动装置直接驱动制动钳来实现制动功能。“EMB是真正意义上的全线控制动,凭借更高制动功率、更快响应速度、更精准制动控制,EMB有望成为线控制动终极形态之一。”梁筱磊认为,但目前面临技术和量产难题,离大规模量产尚需时日。
“由于引入了电子控制回路和高精度传感设备,线控制动系统显著缩短了刹车反应时间,提高了制动效率。”魏冬以线控制动为例解释,线控制动系统在新能源汽车能量管理中扮演了重要角色,提供了强大的技术支持和安全保障。当车辆进行制动时,该系统能够巧妙地将制动时产生的能量转化为电能,实现能量的高效回收,从而显著提升了电动汽车电能的使用效率。同时,线控制动系统具备高度可配置的多重冗余机制,极大地增强了系统的安全性能。这样的设计使得系统能够更好地适应不断发展的自动驾驶技术需求,也为自动驾驶的快速演进赋能。
的确,线控制动系统不但可以实现零拖滞、降低能耗,同时还带来车辆经济性的提高,且无需制动液,达成了低污染、低排放、绿色环保的效果。而且,线控制动在快速响应的同时,整车几乎没有声音,提高了车内的静谧性。
多路资金纷纷抢入
在智能汽车的发展道路上,线控技术前景广阔。正因如此,也吸引了诸多资本和资金的涌入。
以往,线控技术供应商融资数千万元到数亿元都属于正常范围,但是,近日,一家国内线控技术生产企业宣布完成超10亿元人民币C轮融资,将用于扩充产能,保障其线控底盘产品在多个头部车企客户大规模量产订单交付。
“由此,不难发现,在这一技术领域,不仅有跨国零部件巨头活跃的身影,也有国内供应商在抢抓机遇。”魏冬表示,从目前国内的市场份额看,外资零部件巨头仍占据主要市场份额。但国产供应商也正在加速追赶,以抢夺更多市场份额。
数据显示,2023年,国内线控底盘相关领域共计披露了20笔融资,相较于2022年的9笔实现了翻倍。其中金额最高一笔达20亿元,该笔融资也是2023年智能电动汽车核心技术领域少有的超10亿元的融资。除此之外,多家线控技术企业去年也均获得了新的投资,融资规模都在数亿元级别。
这表明,作为汽车智能化和电气化变革的重要交汇点,伴随着智能电动汽车的快速发展,近两年线控底盘的市场增速加快,受到了资本的热捧。有研报指出,随着智能汽车电子电气架构从分布式向集中式的转变,预计到2025年,国内智能底盘的市场规模有望达到500亿元以上,从2023年至2025年复合增长率约51%,线控制动和空气悬架将是其中的核心增量。
“从行业发展趋势看,底盘域与智驾域的深度融合,将进一步拉高底盘智能化程度,因此也是线控技术的机遇,线控时代也渐行渐近。”梁筱磊表示,而线控技术的不断发展,也将为汽车智能化提供更加有力的技术支撑。