佐思汽研發布《2022年乘用車智能轉向行業研究報告》。
2022年9月,吉利與海拉共同開發量產就緒的線控轉向系統解決方案,預計2026年實現量產;
2022年10月,蔚來與采埃孚簽署戰略合作協議,雙方將合作開發線控轉向產品;
2022年10月,豐田bZ4X車型搭載捷太格特的線控轉向技術量產上市;
2022年10月,舍弗勒收購Schaeffler Paravan公司剩余的10%股權,實現對該公司Space Drive線控轉向技術的全資控股;
……
從供需兩端看,以上行業現象預示著智能(含線控)轉向系統逐漸走入消費大眾市場,將為傳統機械連接時代畫上一個句號,2023年或將成為車輛線控轉向的元年。
線控轉向系統將逐步取代電子助力轉向 隨著汽車智能化的發展,汽車底盤正由傳統底盤向線控底盤過渡。為了追求更高的執行精度、更快的響應速度及更好的安全性,高階智能駕駛或自動駕駛汽車要求底盤系統能夠盡可能取消執行機構間的機械連接,用電信號來傳遞指令。同時,通過增加冗余的電子部件的方式來確保系統的可靠性和安全性。 目前最先進的規模化量產的轉向系統為電子助力轉向系統(EPS)。與EPS的根本區別在于,線控轉向系統(即SBW)中方向盤與轉向拉桿之間的機械連接被全部取消,實現方向盤和車輛轉向機構的完全解耦,在未來高端智能駕駛廣泛應用之后,能夠避免車輛在ECU控制下自動實現緊急轉向時對駕駛員轉向動作的干擾和可能的碰撞。SBW物理結構的取消也有助于提升車輛在輕量化、響應速度、座艙布局等方面的表現。 線控轉向系統是線控底盤中控制橫向運動的核心部件,是汽車高階智能駕駛的重要執行機構之一。目前,線控轉向系統仍處于技術驗證階段,尚未實現大規模量產。但是,機械冗余的取消對電子設備及系統可靠性提出了更高要求,在高階自動駕駛廣泛應用之前,SBW的發展仍面臨較多挑戰。目前,EPS仍為市場主流,但占用空間更小、安全性更高的SBW將成為未來趨勢。 乘用車智能轉向伴隨著自動駕駛高階發展與“電動化、智能化、軟件化、共享化”同步而行,呈現出如下發展趨勢:
發展趨勢一:轉向系統逐步演進
轉向系統作為底盤的核心部分,發展至今,經歷了機械轉向系統、液壓助力轉向系統(HPS)、電動助力轉向系統(EPS)、冗余轉向系統(RSS)、線控轉向系統(SBW)等多個階段,逐步實現從機械件到電動化再到智能化的轉變,轉向系統操作性能逐步提升,集成度、電動化、智能化水平持續提高。未來,隨著自動駕駛滲透率的逐步提升,轉向系統將加速向線控轉向系統演進,實現轉向系統升級與自動駕駛級別匹配。
乘用車轉向系統分類
來源:佐思汽研
發展趨勢二:從電控轉向、冗余轉向到線控轉向
汽車實現電動化的同時,智能化成為了轉向技術發展新的驅動力。為了更好滿足自動駕駛需求,轉向系統需要更高的安全性與可靠性,保證轉向系統在出現電氣系統故障的時候整車仍然可以進入安全狀態甚至繼續安全駕駛。因此,產業界正在研究保證系統安全的冗余EPS、線控轉向系統(SBW)等新技術。線控轉向相比冗余EPS最大區別在于方向盤和執行機構之間無機械連接,在成本控制、設計靈活性、功能豐富性、空間布置等方面具有明顯優勢。 轉向系統作為智能底盤核心零部件,具有很高的技術壁壘。當前德國、美國、日本、韓國的轉向供應商巨頭仍然占據著轉向系統的大部分市場,尤其是冗余EPS和SBW系統,中國仍然處于追趕的狀態。隨著中國智能汽車產業鏈日漸成熟,一些企業也開始逐步掌握轉向系統乃至SBW的核心技術,未來有望打破技術壁壘快速搶占市場份額。
乘用車轉向系統發展路徑
圖片來源:《智能電動底盤技術路線圖》
發展趨勢三:SBW尚未實現規模量產,國內外車企&供應商全力布局
豐田bZ4X再次將線控技術引入汽車市場,為線控技術的大規模量產應用提供先行經驗,有望成為線控轉向技術發展的重大突破。特斯拉計劃于Cybertruck純電皮卡上率先搭載SBW技術,長城汽車新一代智慧底盤也采用了線控轉向技術并計劃于2023年量產,SBW將迎來更廣泛的市場驗證。 當前,無論是國際廠商還是本土廠商均未實現SBW線控轉向技術的規模化量產,在本土企業大舉研發投入的背景下,具備EPS領先地位和技術沉淀的廠商有望在SBW術上有更好的表現,超越國際廠商的“彎道”或就在不遠的前方。
部分車企和Tier1線控轉向產品及布局情況
來源:佐思汽研
發展趨勢四:2023年或成為線控轉向量產元年
豐田將在歐洲市場推出搭載線控轉向系統的bZ4X車型,該系統加入了備用供電模塊,基于鋰電池和電容在傳統發電機和12V電源的基礎上提高系統供電的穩定性和多樣性。為保證系統可靠性,在安全冗余的配置上,bZ4X在電源、通信總線、扭矩傳感器、電機角度傳感器、微處理器、功率驅動和電機線圈均加入了電子冗余,著力保證轉向系統的高安全性。bZ4X再次將線控技術引入汽車市場,為線控技術的大規模量產應用提供先行經驗,有望成為線控轉向技術發展的重大突破。線控轉向技術成果已具雛形,2023年或成為量產元年。
發展趨勢五:線控轉向帶來若干便利
線控轉向取消轉向柱后,可避免事故中轉向柱對駕駛員的傷害;在駕駛員駕駛模式下,線控轉向ECU根據行駛狀態能夠判斷駕駛員操作是否合理,做出一定的調整,提升駕駛穩定性的同時提高安全性能;目前不同車型裝備不同的轉向系統,各車型轉向系統無法通用。 線控轉向由于實現了機械解耦,空間布置靈活,可以適用不同車型,助力底盤一體化發展,降低OEM生產配套成本;線控轉向系統取消了傳統轉向系統的中間軸的機械連接,可以實現由電子控制單元ECU主動決策執行轉向操作;并可在轉向過程中保持方向盤靜默,助力高級別智能駕駛,方便駕駛員接管;傳統轉向系統采用機械連接,轉向比一般固定,由齒輪等機械結構決定。 線控轉向沒有機械連接,轉向比完全可以靠軟件隨時調節,實現隨速度變化的傳動比變化;線控轉向取消轉向柱后,方向盤下方空間增加,能夠提供更大的腿部空間,提高駕駛位的自由度和進出的方便性。
線控轉向技術優勢
圖片來源:廣發證券
發展趨勢六:線控轉向系統發展的目標和技術路徑
根據電動汽車聯盟線控工作組2022年發布的《智能電動底盤技術路線圖》,乘用車線控轉向的發展目標如下圖所示:
線控轉向技術發展目標
來源:《智能電動底盤技術路線圖》
2025年目標:滿足L3+級自動駕駛的線控轉向系統國際領先,L3+級核心零部件具備自主設計能力進入小批量試裝階段,線控轉向滲透率達到5%。 2030年目標:滿足L4+級自動駕駛的線控轉向系統國際領先,L4+級核心零部件具備自主設計能力進入小批量試裝階段,線控轉向滲透率達到30%。
乘用車智能轉向的關鍵技術路徑是:
2022年,線控轉向實現隨速轉向手感和可變傳動比
2023年,功能安全實現安全開發網絡和安全開發
2024年,高級功能支持高速公路輔助、交通擁堵輔助和后輪線控轉向量產
2025年,實現前輪線控轉向量產雙冗余控制器量產(10fit)、轉向和制動協調控制
2028年,自動駕駛支持自學習功能、個性化軟件和FOTA升級
2030年,智能底盤支持線控轉向、線控制動、線控懸架實現三向協同控制。
審核編輯 :李倩
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原文標題:乘用車智能轉向研究:智能化加速,2023開啟批量上車
文章出處:【微信號:zuosiqiche,微信公眾號:佐思汽車研究】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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