讓底盤參與決策，理想汽車的技術(shù)新“王炸”——專訪理想汽車整車電動研發(fā)高級副總裁劉立國

導(dǎo)言

在很多人的理解里，車輛底盤始終是一個“執(zhí)行層”。轉(zhuǎn)向給方向，制動給減速，懸架則負(fù)責(zé)過濾路面振動，單一系統(tǒng)都在盡忠職守地完成各自被賦予的任務(wù)，卻很少被當(dāng)作“決策的一部分”。而如果當(dāng)轉(zhuǎn)向、制動、懸架同時被電動化并接入統(tǒng)一控制之后，控制鏈條得到重新組織，整車行為被賦予了一個“躍遷”的全新能力。

最近，本刊通過一系列的技術(shù)提問，在與理想汽車整車電動研發(fā)高級副總裁劉立國的對話之中，嘗試尋找出理想汽車如何通過工程方式將這全新功能變?yōu)楝F(xiàn)實。

理想汽車整車電動研發(fā)高級副總裁劉立國

AF：理想在四年多前就啟動了全線控底盤的預(yù)研，當(dāng)時這個方向尚未成為行業(yè)熱點，判斷依據(jù)是什么？與后來的具身智能有沒有關(guān)聯(lián)？

劉立國：我們是在2021年Q3、Q4開始做準(zhǔn)備，當(dāng)時是小團隊在其他項目里擠資源做前期研究，2022年上半年正式立項。

當(dāng)時行業(yè)沒有形成熱點，毅然選擇這個方向是基于對電動化路徑的判斷。動力系統(tǒng)先完成電動化，從發(fā)動機、變速箱到電驅(qū)；接著是座艙電動化，比如電動座椅、電動門、電動冰箱等。我們認(rèn)為下一步一定是底盤電動化——懸架、制動、轉(zhuǎn)向這些系統(tǒng)逐步實現(xiàn)電控。

在開發(fā)過程中我們逐漸確認(rèn)，如果底盤不電動化，智能化其實是做不起來的。傳統(tǒng)底盤是分布式架構(gòu)，轉(zhuǎn)向、制動、懸架分別由不同供應(yīng)商開發(fā)，各控制器之間鏈路很長，很難統(tǒng)一優(yōu)化。只有當(dāng)這些系統(tǒng)全部變成電控，軟件才有可能統(tǒng)一調(diào)度，整車控制鏈條才有機會一體化。

隨著感知能力提升，底盤也開始發(fā)生變化。過去底盤是被動執(zhí)行，需要用戶觸發(fā)才動作；現(xiàn)在隨著環(huán)境識別和用戶意圖理解能力提升，底盤可以參與到主動控制中。環(huán)境識別、決策、執(zhí)行控制、動力學(xué)模型，這些能力本身是同源的。底盤電動化的過程，進一步驗證了我們對具身智能方向的判斷。

AF：為什么選擇800V平臺？與48V方案相比，本質(zhì)差異在哪里？

劉立國：核心還是能力邊界。第一，同樣功率下，800V平臺電流更小，產(chǎn)熱更低，線束負(fù)擔(dān)更小，整車效率更高；第二，電壓提高之后，電機功率密度更高，體積和重量都可以做得更??；第三，整車本身就是800V高壓架構(gòu)，如果再引入48V，就必須通過DC/DC降壓轉(zhuǎn)換，多一個環(huán)節(jié)就多一層損耗，也多一個潛在故障點，集成度也會下降。

48V主動懸架并不新，二十年前就有。明顯限制在功率不足，執(zhí)行器只能布置在輪端，增加了簧下質(zhì)量?；上沦|(zhì)量每增加1公斤，對整車的影響遠(yuǎn)大于簧上。旋轉(zhuǎn)部件質(zhì)量的增加，也對整車帶來更大負(fù)擔(dān)。同時，48V系統(tǒng)最大輸出力有限，大約7千牛級別，對于大尺寸SUV來說，很難真正抵抗高速過彎時的側(cè)傾力矩，也無法實現(xiàn)四輪完全解耦。再加上主動懸架四個執(zhí)行器峰值功率可以超過10千瓦，如果用48V供電，電流會非常大，效率也會很低。

所以從一開始做一套原生于高壓平臺的方案，是更合理的路徑。

AF：全主動懸架、EMB線控機械制動、包含四輪轉(zhuǎn)向的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組合在一起，最大的技術(shù)挑戰(zhàn)是什么？

劉立國：這是一個系統(tǒng)性問題。從機械硬件、架構(gòu)設(shè)計、軟件開發(fā)、標(biāo)定調(diào)校到安全可靠性，每一項都要重新設(shè)計。比如在架構(gòu)階段，就必須把冗余想清楚，包括雙路信號、雙路電源、機械保底等。

驗證規(guī)模也遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)開發(fā)。我們做了四年多開發(fā)，多輪整車驗證，每一輪都是完整流程，而不是像傳統(tǒng)開發(fā)那樣只在最后一輪做全套。

另外，路測規(guī)模也很大，理想線控底盤專項路試?yán)塾嬂锍桃殉?00萬公里，覆蓋全國23個省市不同氣候和工況，在各類極端場景及人為斷開信號的模擬測試中，均未出現(xiàn)全部失效情況。這種驗證規(guī)模，在傳統(tǒng)汽車開發(fā)中是比較少見的。

AF：四輪EMB線控機械制動路線相比“前濕后干”，最大的工程難點在哪里？

劉立國：我們在2021年做過大半年“前濕后干”，后來在2022年切換到四輪EMB線控機械制動。原因是“前濕后干”系統(tǒng)復(fù)雜度更高，但收益不明顯。前艙仍然要保留液壓系統(tǒng)和管路，整體簡化有限。而四輪EMB線控機械制動可以實現(xiàn)真正的獨立控制。

最大的工程難點是零位識別，也就是制動盤和制動片接觸的起點。這個位置會受到溫度、濕度、材料膨脹等多種因素影響。比如連續(xù)急剎后溫度升高，制動盤膨脹；遇到雨水或低溫，又會變化。如果零位識別不準(zhǔn)，會導(dǎo)致制動不線性，用戶會感覺頓挫。尤其在組合工況下更復(fù)雜，比如急剎后進入低附著路面，或者雨雪環(huán)境下冷熱變化疊加，這些都會影響識別精度。這個問題涉及材料學(xué)、熱力學(xué)、環(huán)境因素，需要通過大量臺架和道路驗證來解決。

AF：系統(tǒng)如何處理上下電、溫度突變等極端工況，？

劉立國：這些都必須在工程階段考慮。比如用戶剛下電，又很快上電；或者劇烈駕駛后停車，溫度變化導(dǎo)致零位偏移，這些都需要通過自檢邏輯和重新標(biāo)定來處理。這些問題不是理論問題，而是必須通過驗證逐一解決的工程問題。

AF：系統(tǒng)的安全冗余能力是否已經(jīng)在量產(chǎn)層面成立？

劉立國：已經(jīng)實現(xiàn)，并且經(jīng)過實車驗證。EMB四輪是獨立控制的，不同于傳統(tǒng)的液壓制動單輪失效不會影響其他輪。如果轉(zhuǎn)向失效，可以通過差異制動實現(xiàn)偏航控制；如果制動部分失效，電驅(qū)動可以提供額外制動力作為補償。系統(tǒng)在供電、通信、控制器層面都有冗余設(shè)計，任何單點失效都有備份接管。這不是理論設(shè)計，而是已經(jīng)驗證過的能力。

AF：從用戶體驗角度，這套底盤的變化體現(xiàn)在哪？

劉立國：比較直觀的有幾個。一個是側(cè)傾控制，800V全主動懸架能夠讓大尺寸SUV在彎道中的響應(yīng)更快、幅度更小，車內(nèi)穩(wěn)定性明顯提升，對減少暈車有幫助。另一個是長波路面過濾，比如過減速帶，余振衰減更快。

制動方面，EMB線控機械制動在同樣條件下比傳統(tǒng)液壓制動的制動距離可以縮短大約2米，同時響應(yīng)更快，滑移率控制更精細(xì)，腳感更線性。

轉(zhuǎn)向方面，方向盤單側(cè)轉(zhuǎn)角約230度，泊車基本不用倒手；結(jié)合后輪轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)彎半徑可以做到5米多。自動泊車時方向盤可以保持微動，不再頻繁旋轉(zhuǎn)。

AF：線控轉(zhuǎn)向如何處理“路感”？ 取消機械連接備份如何實現(xiàn)？

劉立國：路感分兩部分。一種是沖擊，這部分其實是負(fù)面體驗，是我們從用戶體驗研判需要弱化的；另一種是附著力反饋，這部分必須保留。我們保留的是附著力變化，讓駕駛者仍然可以感知路面狀態(tài)。

系統(tǒng)本身有多重冗余，包括雙電源、雙信號、雙電機。極端情況下，如果轉(zhuǎn)向完全失效，可以通過四輪差異制動產(chǎn)生偏航力矩，實現(xiàn)方向控制，這個我們已經(jīng)在實車中驗證過。

AF：這套系統(tǒng)和自動駕駛之間的協(xié)同邏輯是什么？

劉立國：主要體現(xiàn)在三個方面。第一，通信延遲降低。底盤控制和自動駕駛部署在同一顆芯片上，芯片內(nèi)通信延遲在1毫秒以內(nèi)，而跨控制器通信至少10毫秒；第二，一個整車模型替代多個子系統(tǒng)模型。過去轉(zhuǎn)向、制動、懸架各自運行小模型，現(xiàn)在可以用一個更完整的整車模型統(tǒng)一控制；第三，從被動控制變成前饋控制。過去是轉(zhuǎn)向動作發(fā)生后，制動和懸架再響應(yīng)，現(xiàn)在可以在決策階段同時計算三者的最優(yōu)動作。本質(zhì)上是把執(zhí)行和決策放在同一個體系中。

編后按

如果把三套系統(tǒng)拆開來看，汽車行業(yè)里都能找到各自的對標(biāo)方案。但理想這套線控底盤的關(guān)鍵，不在單點能力，而在于把原本分散的控制鏈條收攏到同一套邏輯里，讓車輛在縱向、橫向與姿態(tài)三個維度的動作能夠同時、安全地完成。其價值在于開始正面處理那些過往被拆開、被延后的問題，當(dāng)這些問題可同時被放進單一體系內(nèi)去解決，理想汽車無疑在底盤這件事上，打出了一套漂亮的“王炸”。