干货速览 | 一体化智能底盘:概念、设计原则及标准化倡议
汽车行业正在经历其诞生以来最深刻的变革,从先前的机械化时代,到如今的电动化和智能化浪潮,整个行业尤其是中国的汽车行业,正以前所未有的速度向前演进,一体化智能底盘(滑板底盘)的出现,为移动出行行业提供了全新的造车思路和移动能量载体解决方案,赋能行业破除当前“内卷”状态,实现场景化、智能化、个性化的发展。
近日,由中国汽车工程学会指导,宁德时代(上海)智能科技有限公司主编的《一体化智能底盘:概念、设计原则及标准化倡议》(简称“标准化倡议”)正式发布。标准化倡议阐述了智能滑板底盘(即一体化智能底盘)诞生的行业背景和市场需求适应性,定义了一体化智能底盘的设计原则,另外提出接口标准化推动智能滑板行业发展。
此次发布的标准化倡议全篇共分5章,以下为框架及内容摘要,文末附完整文件获取方式,欢迎各位一起探讨、共同加入一体化智能底盘标准化建设事业。
第一章:滑板底盘是智能电动汽车发展的必然阶段
2023年我国新能源乘用车的销售量达到700多万辆,保有量超过了1800万辆,产销量规模、保有量规模都占全球一半以上。根据中国汽车工业协会及日本工业协会数据显示,中国在2023年上半年已超越了日本,成为了全球最大的汽车出口国。李强总理在召开国务院会议的时候指出,要加强动力电池系统、新型底盘架构、智能驾驶体系等重点领域关键核心技术攻关,提升全产业链自主可控能力和绿色发展水平。这为新型底盘架构,也就是一体化智能底盘的发展提供了契机。
与此同时,汽车不再仅仅是一种交通工具,它正逐渐演变为连接人们生活与工作的重要纽带,成为一个“移动的第三空间”;而智能化时代,汽车产业价值链也正经历着一场重塑。
电动化的发展让底盘产品趋于成熟稳定;个性化的用户需求让汽车制造商更专注于智能座舱与自动驾驶的开发,马力正逐渐让位于算力;线控技术的日趋成熟为上下车体解耦提供了技术基础,碳达峰碳中和的要求期待低碳方案和循环经济。为了解决行业“重复造轮子”的问题,实现汽车平台及部件的跨企业标准化共享成为必然。
可以预见到,未来的智能汽车时代,上下车体将完全解耦、平行开发、异步迭代。滑板底盘将助力移动出行企业筑牢电气化的底座,助力其聚焦在智能化、场景化需求下精准发力、高效发展,构建“智能化”下半场的核心竞争力。
第二章:智能滑板底盘的定义及行业价值
事实上,早在20多年前通用汽车发布的概念车就是解性地提出了上下车体解耦的概念。此后的20多年间,它成为了指引滑板底盘技术发展的灯塔。经过行业先行者不断地探索与创新,滑板底盘概念逐步演化成为现实,商业化落地已然来临。
智能滑板底盘是具备一定程度自主控制车辆运动能力的整体式电动可行驶的最小车辆单元,至少由车架或其他承载结构、能量系统、动力系统、传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统等部分组成,外形为平板状或类似平板形状。在接受来自驾驶员或者智驾系统的指令时,可依据当前车辆状态进行主动修正和反馈。简单来说,智能滑板底盘就是一个能支撑智能驾驶乃至自动驾驶,集能量单元和车辆运动单元为一体的集成控制单元。智能滑板底盘有三个典型的特征属性,即电动化、一体化和智能化。
中国汽车工程学会智能底盘分会主任委员、清华大学张俊智教授深刻阐明了滑板底盘与智能底盘的关系,指出滑板底盘是智能底盘的一种产品形态,是一种商业模式,是一支重要的新生力量,所以它是一个新产品、新业态、新品种。
智能滑板底盘以创新型的上下车体分离方案打破了传统汽车行业垂直一体化顺序集成的思路,通过上下车体平行开发、异步迭代,提升了行业的造车效率。同时通过平台行业共享,打破了传统行业“重复造轮子”的封闭体系,将以标准化的全新造车理念繁荣未来的出行生态。
从产业链方面,智能滑板底盘代表车的下车体,是平台化的可共享且相对标准化的底盘,共享模式下研发成本将大幅度降低。另一方面从车的全生命周期,通过智能滑板底盘可让整车的全生命周期价值最大化。最后,结合不同国情需求,智能滑板底盘将更好地支持小国造车产业落地。
第三章:一体化智能底盘的设计要求
1. 内部集成:筑牢电气化底座,提升行业效率
一体化智能底盘的首要设计要求是内部集成,通过更加紧凑的物理集成,把尽可能多的系统及部件集成到底盘里并做到纯平底盘设计,为上车体提供更大的设计灵活度;同时,通过更高的部件集成度有助于降低底盘的重量,提升电池的成组效率。通常来说,一体化智能底盘的内部集成包括机械集成、能量集成和控制集成。
其中机械集成分为能量舱与底盘集成、电驱与底盘集成、转向制动悬架与底盘集成、高低压配电与底盘集成、热管理系统与底盘集成等。
2. 上下解耦:异步开发,加速行业向智能化转型
上下解耦分为机械解耦、电子电气解耦和软件解耦。
机械解耦包含线控技术,作为全球汽车电动化和智能化发展的关键,线控技术是支撑上下车体解耦的重要途径,重点包含线控制动和线控转向。线控制动产品有响应快、能耗低和制动力精准等优点,配合电子制动踏板可实现完全的上下车体解耦,并支持制动助力、车身稳定控制、CRBS、VAFs、dTCS以及电子驻车等功能,满足AEB对制动系统反应时间的要求,并可实现多种踏板感。
线控转向由于取消了方向盘与车轮之间的全部机械连接,不仅操纵性、稳定性能更优,也给智能驾驶和智能座舱设计带来了更多颠覆性想象力,在驾驶方式和车辆空间方面都带来前所未有的体验。
随着软件定义汽车的不断深入,软件与硬件分离,控制逐步上移,底层硬件逐步标准化,全车实现软件SOA,整车电子电气架构逐步由当前主流的多域融合架构,向上下车体解耦驾控一体的中央计算架构演进。上车体(智慧空间)的系统控制&计算中心与下车体(一体化智能底盘)运动&能量中心通过标准化通信接口实现解耦,可适配不同应用场景。
软件解耦分为控制解耦和服务解耦。一体化智能底盘通过大量共性模块的集成应用,具有一套通用的控制系统软件架构可以适配不同车型的需求,赋予产品高拓展性及高通用性,控制上需解决一体化智能底盘与外部域控模块间的接口标准化问题。一体化智能底盘按照功能开发策略,将复杂的功能进行模块化开发,按照标准接口形式对外部暴露,服务之间采用标准中间件SOME/IP、DDS进行通信。
3. 对外开放:促进行业共享,繁荣未来出行生态
从硬件物理形态上讲,一体化智能底盘是一个具备独立承载与移动能力的出行平台,方便行业玩家在平台上进行场景化造车;同时,在更为广义的产业层面,它也应当成为一个开放包容、承上启下的聚合平台。
一体化智能底盘产品为满足客户个性化、多场景应用,底盘平台还应具备软件开放与数据开放能力,是整个车联网的一部分,不应是封闭的系统。
一体化智能底盘将各个部件(智能部件和非智能部件)进行统一集成和管理,利用一体化智能底盘统一的硬件身份标识对底盘各个子部件产生的数据进行身份标识和密码学保护后,在保证其真实性和完整性的前提下,结合汽车VID技术,可以构建一个汽车底盘数据的大数据应用和共享平台,开放给第三方。
第四章:以接口标准化推动智能滑板底盘的行业发展
未来高度智能化的汽车产品必须满足用户日益提升的个性化需求,为此必须通过接口标准化来实现硬件与软件的全面解耦。这种标准化在手机和电脑的发展历程中可见一斑。
面向智能化发展,汽车行业应借鉴电脑与手机行业的“最佳实践”,尽快形成标准化的共识。智能滑板底盘具有天然的标准化潜力,产业链上下游企业可以将智能滑板底盘作为接口标准化的突破口和落地平台,积极推动行业的标准化进程,更好地实现上下车体及软硬解耦的目标,以标准化的智能滑板底盘夯实智能汽车的通用底座。
本文分别阐述智能滑板底盘上车身机械接口、电气接口、以及软件接口的标准化定义,并提出接口标准化的倡议。
机械接口包括上下车体的合拼及密封两个部分。
硬件机械接口的标准化与快换技术将与智能滑板底盘产品协同发展并不断进化,并分阶段、分场景地在逐步落地,并真正实现上下车体从解耦、易换,到任意换的终极目标。
智能滑板底盘对外的标准化高压接口包括:交直流一体充电座、直流充电高压连接器、交流充电高压连接器;智能滑板底盘对外低压接口包括:上下车身12V电源连接与上下车身信号连接。
为了支撑智能滑板底盘上下车体解耦式开发,软件上需解决底盘与外部域控模块间的接口标准化问题,以实现一套通用的系统软件架构灵活适配不同车型。软件接口标准化可分为通信接口、控制接口、服务接口三大类。上下车体软件可以通过标准化的接口进行交互、采用SOA服务架构,将智能滑板底盘的能力进行标准化封装,以标准接口的形式对外暴露智能滑板底盘的能力,并实现服务解耦、独立开发,统一集成。
第五章:基于智能滑板底盘的未来出行畅想
未来的自由移动时代,车有望向“第三生活空间”乃至于全场景空间进化,汽车将演化成为上下分离的两个部分,即满足消费者使用的智慧空间 - 空间属性,与承担移动功能的智能底盘 - 移动属性。上车体主要承担智慧空间的功能,这个功能融合智能座舱与自动驾驶,是消费者与车的主要交互与体验空间,大算力超级计算中心满足的各种体验,如AI助手(虚拟人),车云互动等。下车体主要承担智能移动载体的功能,高度集成的一体化底盘能够实现对能量、运动的高效管理,实现对上车体的高效移动功能。
智能滑板底盘是构建未来自由移动空间的底座,由此分离出的智慧空间与智能底盘或将助推产业链分工的进一步细化,进而提升行业的整体效率与竞争力;在“用户体验为中心”的理念驱动下,产业链上下游的合作模式也将转变。
在商业模式层面,智能座舱与自动驾驶对重塑未来行业格局话语权至关重要,未来将涌现新型商业模式与玩家——出现以用户为核心的服务和以车辆为核心的服务两大商业模式。智能滑板底盘可以进一步为上述两大商业模式提供支撑。根据需要,电池、底盘、上车身都可以独立做资产的运营管理,进一步提高资产利用率。
未来汽车行业也将出现围绕终端用户(2B/2C)的多种业态,其关键要素是智慧空间(上车体),智能滑板底盘(下车体),以及围绕终端用户(C端及B端客户)的运营方(包括整车厂OEM及平台运营方)。