隨著汽車工業的發展，汽車越來越重，車速越來越高，這些變化除了對汽車的基礎制動能力提出了更高要求外，也對車輛的穩定性提出了更高挑戰。根據對汽車安全性研究顯示，在道路交通事故中，大約10％的事故是由于車輛在制動瞬間偏離預定軌道或甩尾造成的。

眾所周知，完善底盤的制動性能是減少交通事故的重要措施，而對制動進行主動干預是完善制動性能的關鍵。 雖然對制動系統進行主動干預以提高車輛穩定性的理論研究很早就已經展開，但是真正落地卻要依賴技術上的天時地利，液壓制動替代傳統的機械制動的廣泛應用以及機電技術的發展給實現制動主動干預提供了技術基礎，并為實現驅動主動干預甚至懸架主動干預提供了可能。

自此，從最開始的制動防抱死系統 (Anti-lock Brake System, ABS)到今天的車輛動態控制系統 (Vehicle Dynamic Control, VDC)，底盤電子穩定性系統開始了華麗的進化之路。

然而底盤電子穩定性系統的進化還沒有停止。智能底盤新的E/E架構又給底盤電子穩定性系統帶來了新的優化方向，比如在底盤域控制器的控制下各個子系統協同工作可以實現更快速的穩定性控制。智能底盤與電子穩定性系統這一話題正在成為主流主機廠和供應商的研究熱點。



動力底盤域示意圖，圖片來自“中國汽車工程協會”

智能底盤與電子穩定性系統

在今天汽車電動化和智能化的浪潮之下，傳統動力升級為三電系統，底盤系統上傳統的機械零部件得到精簡，電控程度越來越高；與此同時，隨著輔助駕駛系統（如ACC、AEB等）的日益普及和自動駕駛系統的逐步落地，衍生出了越來越豐富的智能化場景的新需求。

另一方面，消費市場對汽車定位也在發生改變。終端消費者不再只將汽車視為運載工具，汽車變成了提高生活品質的載體和空間，這一消費趨勢意味著行業在追求汽車智能的同時，也需要更進一步地提高汽車的舒適性和駕駛質量，為消費者提供更愉悅的用車體驗。



智能化場景對底盤系統的新需求，圖片來自“中國汽車工程協會” 在這一浪潮的驅動下，汽車對底盤系統也提出了更高的要求，更加智能的底盤才能適應汽車電動化和智能化的發展需要。 對智能底盤的新要求可以概況為四類：

有個性：根據客戶駕駛習慣提供個性化定制

高性能：系統響應更加精準和迅速

可成長：系統具備自學習能力并支持OTA升級

高安全：產品安全和信息安全多重安全保證

雖然從目前的市場表現看，底盤系統還處于機電混合時期，但是已經可以看到正在向智能底盤過渡的趨勢。 首先是線控技術在汽車上的普及和進化。線控技術源于飛機控制系統，它將飛機駕駛員的操縱命令轉換成電信號，通過電纜直接傳輸到自主式舵機。線控技術最大的優勢是響應精準迅速，這一優勢在汽車線控技術上得到繼承。

當前各個底盤控制子系統基本都已經實現線控。 隨著自動駕駛的演變，駕駛員的角色得到弱化，方向盤和踏板的作用逐漸減弱。電控系統和駕駛員機械接口解耦，可以更加靈活地對底盤系統特性進行調節，從而滿足不同客戶的個性化需求，這是線控底盤的另一優勢。

其次，智能駕駛系統E/E的變革也催生了智能底盤E/E的進化。在機電混合時期，底盤系統的E/E架構為簡單的子系統ECU的疊加，雖然子系統間有合作，但是這些合作僅體現在信息共享層面，各個子系統依舊“各自為營”，功能控制受到彼此的制約，響應遲緩，沒有體現出“1+1>2”的效果。

車輛動態控制系統 (Vehicle Dynamic Control, VDC)的性能就受制于傳統E/E架構的約束。VDC依賴轉向系統和制動系統的狀態輸入來判斷車輛是否有出現轉向不足或轉向過度的趨勢，并通過對輪端制動力的修正進行橫擺角速度控制使車輛重新回到穩定狀態，雖然轉向系統對車輛穩定性有直接影響，但是VDC并不直接干預轉向系統的方向盤轉角控制，因此，在這個過程中轉向系統的表現會對穩定性調節的速度產生實時的影響，但其影響只能讓制動系統處于“補救調節”的循環中。換句話說，轉向系統對穩定性控制無法起到“主動輔助”的作用。



來自轉向系統的方向盤轉角信號是VDC的重要輸入之一 在基于底盤域控制器的新E/E架構下，智能控制核心功能集中于域控制器內，實時對各個子系統進行協同控制，精準且快速響應，打破子系統間功能簡單疊加的壁壘。



動力底盤域示意圖，圖片來自“中國汽車工程協會”

比如同樣是VDC系統，域控制器可以綜合各個子系統反饋的車輛狀態，在車輛達到動態穩定性極限之前就及時介入控制，對制動和轉向甚至懸架進行快速修正，和傳統控制相比，由傳統的“補救型控制”轉變為“預防型控制”，不僅更安全，也讓駕駛員更加舒適。

可以預見，隨著智能底盤的演進，電子穩定性系統將會迎來革命性的進化，進化的趨勢主要是“協同合作”、“補救變預防”以及“快速精準”。與此同時，電子穩定性系統將不僅僅由某個供應商獨立提供，而是變成一個涉及多方控制器的復雜系統，各個子系統協調配合的程度將直接決定電子穩定性系統的性能。

dTCS (分布式牽引力控制系統)

當前各大主流OEM和供應商都在朝著基于域集中的E/E架構發展，但是距離大規模落地還有一段時間，當前依舊以分布式E/E架構為主。



E/E架構的演變趨勢 不過，在行業探索的過程中已經逐漸顯現出各個子系統加強“協同合作”的趨勢，即使在分布式的E/E架構下也已經衍生了出提高電子穩定性系統性能的方案。比亞迪和博世聯合研發并在純電車漢上首發的分布式牽引力控制系統(dTCS, distributed Traction Control) 就是制動系統和動力系統協調合作的一個成功案例。

漢四驅EV首發dTCS，圖片來自網絡 牽引力控制系統（TCS）主要是通過限制發動機扭矩和調節輪端制動壓力來保證車輛能在冰面或者分離路面(一側低附，一側高附)抑制車輪打滑，順利起步。

對于純電動汽車，驅動電機替代了傳統的發動機，由于驅動電機扭矩響應迅速，且轉動慣量小，導致新能源汽車在冰面上起步時更容易突破路面附著極限，為實現順利起步，更加精準、快速地調節驅動扭矩顯得尤為重要。 傳統的TCS系統控制周期為20ms，再加上通訊網絡的延遲，從輪胎打滑到調整驅動扭矩輸出的扭矩閉環響應大約需要100ms左右。

在閉環控制過程中，驅動電機扭矩響應快和轉動慣量小的特性加大了車輪在冰面起步時的打滑量，讓TCS需要更長的時間才能調節到目標扭矩，對TCS的調節時間造成了負面影響。



純電車TCS控制示意圖，圖片來自網絡

另一方面，驅動電機控制器MCU的控制周期遠遠短于傳統TCS系統依賴的ESP或IPB ECU，后者為毫秒級別，而前者為微秒級別。如果將扭矩控制模塊從ESP/IPB ECU移到電機控制器MCU，那么將極大地縮短TCS的控制時間，化劣勢為優勢。這正是dTCS系統的核心思想。



純電車dTCS控制示意圖，圖片來自網絡

為實現這一想法，關鍵是需要將動態扭矩控制單元(DMC, Dynamic Motor Control)從傳統的TCS系統中剝離然后集成到MCU的軟件中。在比亞迪和博世的合作中，博世提供IPB系統和DMC軟件，比亞迪負責將DMC軟件集成到自主開發的電機控制器中，并在漢EV四驅版本上聯合調試，將車輪驅動扭矩響應提升了約10倍，大大降低了車輪的打滑量，使車輪始終保持著較好的路面附著力，從而極大地提升了駕駛安全性。



純電動車TCS控制和dTCS控制對比，圖片來自網絡

dTCS系統很好的體現了在智能底盤下電子穩定性系統存在著巨大的進化空間。可以預見，域控制器的落地將會為各個子系統的協調合作創造出更大的空間，屆時，電子穩定性系統將會迎來更大的進化。

審核編輯：劉清