浅谈汽车智能化下的滑板底盘技术(一）

babylemon828

一、前言

在与诸君的讨论过程中我们常会提到‘车载产品必是跟随汽车的发展而不断进化的过程’，在此进化过程中会衍生出多条技术路线去适应汽车在不同阶段下的发展方向，而此衍生出来的相关技术或仅是基于当下技术的优化与创新，但由于汽车所处的发展阶段所致而被大规模推行，或由于太过前卫而致使其无法被当下汽车市场所应用，最终沦为‘无用技术’。本文与诸君讨论的便是在汽车智能化下所衍生出的滑板底盘技术，无论是对该技术处于支持还是抵制，我们首先需要做的便是了解它。

二、何谓滑板底盘

在汽车智能化的过程中，由于相关技术的发展，那些由传统机械式或气动式的控制方式逐渐转变为基于传感器、执行器等器件所组成的电子系统，并通过软件以实现对该相关系统的智能控制。此过程中由于传统的机械结构被电子系统所取代，由此便形成了以线束进行信息传递、以传感器作为信息采集的车载线控系统，由这些线控系统所组成的底盘系统便被称之为线控底盘技术。其发展过程示意可简单如下图所示：


图1 线控底盘的由来示意
在线控底盘的形成过程中，由于整车对智驾、安全、性能等需求水平在不断提升，这促使应用于底盘系统上的相关控制单元、电子电气架构以及软件算法等技术进一步得到进化，同时为了确保整车的行车安全性以及可靠性，基于功能安全的相关冗余技术在底盘系统中被也被广泛应用。

在当下的汽车所处的发展阶段下，通过融合底盘控制、智能驾驶等相关技术从而形成对车辆底盘的智能化控制技术，同时相关控制技术的发展又促进了线控底盘的到来，而此基于线控底盘相关系统架构再结合不同控制技术、功能安全冗余技术所形成的车辆底盘在当下可称之为智能底盘。其发展过程可如下示意：


图2 智能底盘的由来
在底盘的智能化过程中，无论其过程如何变化，最主要的还是基于底盘的控制系统。此系统从物理结构看上是由各种传感器、执行器、控制单元等所组成电控系统，其所涉及的机械结构、动力架构还非常少，因此通常我们所说的线控底盘或智能底盘多指代其系统。但基于电池CTC（Cell to Chassis）技术以及一体化压铸等技术的成熟与应用，原本是系统与车架等物理结构分开的底盘形式被部分厂家所集成为一体，从而形成外形类似滑板的通用底盘，此底盘便称之为滑板底盘。其形成过程如下示意：


图3 滑板底盘的由来
若要将滑板底盘进行非官方定义的话，可以是：基于非承载式车身，采用电池CTC、一体化压铸等工艺将动力电池、驱动电机、热管理以及相关系统集成为一体，并通过线控底盘、智能驾驶以及动力控制等技术实现对独立底盘的稳定、智能控制，由此形成的形似滑板的底盘便称之为滑板底盘。

三、滑板底盘的关键技术

从整车物理结构上看，采用滑板底盘进行的整车开发可被分为两部分即上车体与下车体。上车体是由座舱空间所构成的独立功能区，是用户对于汽车应用感受最为真实的空间，它可与下车体所预留的标准机械接口、电气接口等进行连接，以形成上下车体的二合一。

采用此方案进行整车开发、制造时，车企可根据对车型的定位与规划单独对车辆外壳即上车体进行设计与开发，并在制造中使用由底盘供应商所提供的同一款底盘进行多车型的应用，此过程就犹如搭积木一样，将上下车体进行拼接以完成整车的制造。


图4 基于滑板底盘的整车开发与制造
下车体即滑板底盘，如图3所示，需在满足此多项技术的普及与应用的前提下方可实现滑板底盘的真正应用。基于将多技术集于一身的滑板底盘，为了便于认识它，本文从结构、电子系统、电子电气架构、软件架构等方面对所涉及的主要技术进行分项介绍：

3.1、结构

3.1.1.滑板底盘的非承载式车身

是基于低地板结构，通过车架上的螺孔、刚性/柔性连接接口，对动力电池、悬挂以及相关系统以底盘中心为布置扩散基点进行相关零部件及系统的布置与固定，以此让底盘具有更低的重心以及更强的稳定性能，并通过底盘车架具有的独立结构和高强度特性，通过上下分体的形式实现当车辆受到外部应力作用时可由底盘的大梁来承受尽可能多的外力，而减少外力对上车身所造成的伤害，从而对车内驾乘人员进行保护的一种底盘形式。非承载式车身在新能源、传统车上皆有量产应用，尤其是在商用车领域。


图5 车身对比及滑板底盘接口
3.1.2.CTC与一体化技术

CTC技术是一种电池技术，物理结构上是通过取消在CTP应用中电池包的上盖板而代之以底盘的地板，从而实现动力电池与底盘的一体化（诸君若有兴趣可查阅之前文章）。目前该技术在多数车企的相关车型上已实现量产应用。同时为了降低制造成本，通过一体化压铸技术对相关零件进行制造的工艺也已普及（诸君若有兴趣可查阅之前文章），此两种在结构工艺上的先进技术为滑板底盘的实现提供了基础。


图6 CTC技术
3.1.3.集成电驱动技术

在当前新能源汽车的应用中，对于驱动电机的布置方案主要还是以通过在车轮中间位置进行前/后方式的布置以实现车辆的前驱、后驱或四驱的应用为主。而在滑板底盘方案中，由于线控技术的支撑，为了尽可能释放由机械件所占据的空间，以让上车体中座舱获得更大的使用空间，将采用轮边或轮毂电机的形式对车辆四轮进行分布式驱动。由于驱动电机转移至四轮处，上车体空间在增加的同时动力电池的布置空间也得以扩展，这有利于车辆获得更长的续航里程。

不过，尽管轮边或轮毂电机具有集成度高、传动效率高、机动性好等特性，可由于四轮分布式控制对于软件控制的精度与要求较之传统驱动控制更高，同时系统对于失效安全机制需有而外的设计，这无疑增加了整车的开发难度。基于多因素作用，当前车市中采用轮边/轮毂电机的车型并不普及，且多以高端车型为主。


图7 ‘中心电机’到轮毂电机让空间更大