8月26日，由蓋世汽車主辦的“2021行業(yè)首屆智能汽車域控制器創(chuàng)新峰會(huì)”于上海汽車城瑞立酒店隆重召開。本次會(huì)議持續(xù)兩天，將圍繞智能汽車、智能駕駛域控制器、智能座艙域控制器、底盤及車身域控制器、智能駕駛計(jì)算平臺(tái)、電子電氣架構(gòu)、軟件定義汽車、車規(guī)芯片等行業(yè)焦點(diǎn)話題展開。會(huì)議期間，采埃孚VMC軟件負(fù)責(zé)人方高明發(fā)表了《采埃孚車輛底盤集成控制 》的主題演講。以下為演講實(shí)錄，供參考。

圖為：采埃孚VMC軟件負(fù)責(zé)人  方高明

演講實(shí)錄：

大家下午好，接下來(lái)跟大家介紹一下采埃孚車輛底盤集成控制。

著眼于下一代移動(dòng)出行方案和零愿景的戰(zhàn)略目標(biāo)，采埃孚定義了所關(guān)注的四大技術(shù)領(lǐng)域：自動(dòng)駕駛（Automated Driving），車輛運(yùn)動(dòng)控制（Vehicle Motion Control），集成式安全系統(tǒng)（Integrated Safety），電驅(qū)動(dòng)（Electric Mobility）。今天要介紹的是其中的車輛運(yùn)動(dòng)控制VMC。

下面將從四個(gè)方面帶大家對(duì)采埃孚VMC有一個(gè)認(rèn)識(shí)。

采埃孚作為傳統(tǒng)老牌底盤件的供應(yīng)商，在底盤相關(guān)系統(tǒng)專業(yè)領(lǐng)域具有比較廣泛和深厚的技術(shù)積累。同時(shí)在底盤系統(tǒng)相關(guān)產(chǎn)品方面也有全面的覆蓋，比如說(shuō)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（AKC），制動(dòng)系統(tǒng)（如IBC one box），還有電驅(qū)動(dòng)，懸架系統(tǒng)（如半主動(dòng)阻尼器CDC、主動(dòng)阻尼器S-Motion、主動(dòng)橫向穩(wěn)定桿ERC等）。采埃孚在底盤專業(yè)領(lǐng)域以及相關(guān)產(chǎn)品方面深厚的技術(shù)積累為VMC提供了一個(gè)比較大的優(yōu)勢(shì)。

采埃孚VMC具有自己的軟件產(chǎn)品，稱為cubiX?。cubiX?作為車輛底盤集成控制的協(xié)調(diào)器，在移動(dòng)出行方案中起到承上啟下的作用。對(duì)于整個(gè)車輛系統(tǒng)而言，最上層是所謂的感知決策層，通過(guò)對(duì)傳感器信息的處理和相關(guān)控制算法的決策規(guī)劃，計(jì)算出期望的車輛運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。這里的感知決策者可以指輔助駕駛系統(tǒng)或自動(dòng)駕駛系統(tǒng)控制器，當(dāng)然廣義來(lái)講也可以是駕駛員人為對(duì)車輛的操控。最下層是整車底盤執(zhí)行器，比如說(shuō)轉(zhuǎn)向，制動(dòng)，驅(qū)動(dòng)和懸架。上層感知決策所計(jì)算出的目標(biāo)或者來(lái)自于駕駛員期望的目標(biāo)，最終是要由底盤各個(gè)執(zhí)行器去執(zhí)行實(shí)現(xiàn)掉。而VMC便是在感知決策層和執(zhí)行層中間抽象出的車輛運(yùn)動(dòng)控制抽象層。VMC的軟件cubiX?，作為車輛運(yùn)動(dòng)控制的中央?yún)f(xié)調(diào)器，會(huì)將接收到的上層控制目標(biāo)進(jìn)行分解，通過(guò)內(nèi)部的車輛運(yùn)動(dòng)控制算法分解出各個(gè)底盤執(zhí)行器的控制指令，如目標(biāo)后輪轉(zhuǎn)角、目標(biāo)制動(dòng)、驅(qū)動(dòng)力等，進(jìn)而綜合利用各個(gè)執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)期望的車輛運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。

cubiX?作為底盤控制的中央?yún)f(xié)調(diào)器具有一些特點(diǎn)。

首先，既適用于人工駕駛情況（cubiX? PD, Performance Drive），也適用于輔助駕駛和自動(dòng)駕駛情況（cubiX? AD, Trajectory Execution）。而對(duì)于輔助/自動(dòng)駕駛，cubiX?可以從車輛動(dòng)力學(xué)等方面綜合考慮車輛對(duì)目標(biāo)軌跡的執(zhí)行能力，并將這個(gè)執(zhí)行能力以軌跡約束（Trajectory Constraints）的形式反饋給上層控制器，進(jìn)而保證決策層規(guī)劃的路徑是可執(zhí)行的，做到類似于規(guī)劃和執(zhí)行的閉環(huán)。

另外，cubiX?作為承上啟下的中間層，如果將對(duì)上對(duì)下的接口做標(biāo)準(zhǔn)化的定義，可以做到“即插即用”（Plug & Play Interfaces），具有靈活性和可復(fù)用性，并將上層控制器和下面執(zhí)行器進(jìn)行解耦。其次，cubiX?作為軟件產(chǎn)品（Software Only），它可以較為靈活地集成運(yùn)行于具有相應(yīng)能力的控制器硬件上，其模塊化的軟件設(shè)計(jì)使它在功能上具有可擴(kuò)展性，可以擴(kuò)展或者開發(fā)更多具有附加值的新功能（Framework for New Functions）。

性能駕駛方面，cubiX? PD依托于采埃孚在車輛運(yùn)動(dòng)控制和底盤執(zhí)行器方面的專業(yè)能力和技術(shù)儲(chǔ)備，可以實(shí)現(xiàn)人工駕駛時(shí)車輛駕駛性能的改善，包括對(duì)車輛操控性和駕駛穩(wěn)定性地綜合提升，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)客戶對(duì)駕駛特性定制的需求。

輔助/自動(dòng)駕駛方面，cubiX? AD從車輛動(dòng)力學(xué)等方面綜合考慮車輛當(dāng)前的軌跡執(zhí)行能力，并將對(duì)應(yīng)的軌跡約束反饋給上層控制器；上層控制器只需要從車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)或者幾何關(guān)系的角度考慮目標(biāo)軌跡的規(guī)劃；而對(duì)于目標(biāo)軌跡的執(zhí)行完全交由cubiX?負(fù)責(zé)。這樣一來(lái)，上層控制器可以專注在對(duì)自己感知決策算法的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，而對(duì)車輛動(dòng)力學(xué)的考慮和軌跡執(zhí)行當(dāng)中涉及到的底盤控制則交由更為專業(yè)的cubiX?進(jìn)行，即可以做到所謂的“專業(yè)的人做專業(yè)的事”。

接下來(lái)給大家介紹一下VMC控制功能的情況。

基于車輛的動(dòng)力學(xué)狀態(tài)，我們將車輛的行駛工況分為正常駕駛區(qū)域，動(dòng)態(tài)操縱區(qū)域，以及更加接近動(dòng)力學(xué)極限的穩(wěn)定性控制區(qū)域。而cubiX?功能的控制目標(biāo)更多著眼于在駕駛中更常出現(xiàn)的正常駕駛區(qū)域和動(dòng)態(tài)操縱區(qū)域。

cubiX?功能可以通過(guò)綜合利用整車上可以利用的執(zhí)行器，比如說(shuō)驅(qū)動(dòng)/四驅(qū)、前輪轉(zhuǎn)向、后輪轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、懸架等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)期望的車輛運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和駕駛性能改善。

比如cubiX? PD的可變駕駛特性功能，用來(lái)在車輛行駛工況的正常駕駛和動(dòng)態(tài)操縱區(qū)域改善車輛的響應(yīng)性能，提供更為舒適或符合駕駛員意圖的車輛響應(yīng)。該功能可以通過(guò)綜合利用各個(gè)執(zhí)行器，包括四驅(qū)、后轉(zhuǎn)、制動(dòng)、主動(dòng)橫向穩(wěn)定桿、電子阻尼器等，實(shí)現(xiàn)車輛性能的改善。

又比如cubiX? PD的預(yù)穩(wěn)定性控制功能，用來(lái)在車輛行駛的動(dòng)態(tài)操縱和穩(wěn)定性控制區(qū)域?yàn)檐囕v提供更好的穩(wěn)定性。該功能會(huì)在傳統(tǒng)的ESC穩(wěn)定性控制介入之前，通過(guò)綜合利用四驅(qū)、后轉(zhuǎn)、制動(dòng)、主動(dòng)橫向穩(wěn)定桿、電子阻尼器等可以利用的執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)駕駛穩(wěn)定性的改善。

還比如cubiX? AD的軌跡執(zhí)行功能，以及軌跡執(zhí)行功能的拓展與應(yīng)用——四輪轉(zhuǎn)向泊車，將接收的目標(biāo)軌跡進(jìn)行分解，得到目標(biāo)的方向盤轉(zhuǎn)角、后輪轉(zhuǎn)角、制動(dòng)力、驅(qū)動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)對(duì)軌跡的跟蹤。

接下來(lái)結(jié)合整車應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)cubiX功能和控制目標(biāo)做進(jìn)一步的闡述。

按照車速?gòu)牡偷礁叩鸟{駛工況來(lái)看，對(duì)于低速的駕駛工況，VMC主要關(guān)注的是對(duì)車輛轉(zhuǎn)彎半徑的減小，實(shí)現(xiàn)更為敏捷靈活的駕駛響應(yīng)。人工駕駛時(shí)，cubiX? PD的低速靈活駕駛功能通過(guò)控制后輪轉(zhuǎn)角，使后輪轉(zhuǎn)角相對(duì)于前輪轉(zhuǎn)角進(jìn)行反相偏轉(zhuǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎半徑的減小，改善駕駛的靈活性。在自動(dòng)駕駛的情況下，將后輪轉(zhuǎn)角引入到對(duì)目標(biāo)軌跡的規(guī)劃當(dāng)中，cubiX? AD的四輪轉(zhuǎn)向自動(dòng)泊車功能在進(jìn)行軌跡執(zhí)行時(shí)也同樣將后輪轉(zhuǎn)角考慮在內(nèi)，這樣可以在自動(dòng)泊車時(shí)實(shí)現(xiàn)更小的轉(zhuǎn)彎半徑，減小對(duì)庫(kù)位尺寸的要求，也可以減少泊車是的庫(kù)位內(nèi)調(diào)整次數(shù)，提高泊車成功率。

對(duì)于中速或中高速的駕駛工況，VMC主要關(guān)注的是更為舒適靈活的車輛駕駛特性，在正常行駛和動(dòng)態(tài)操縱區(qū)域使車輛響應(yīng)更為敏捷靈活，此時(shí)，cubiX? PD的可變駕駛特性功能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛駕駛特性的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)偏向不足轉(zhuǎn)向、過(guò)度轉(zhuǎn)向或中性轉(zhuǎn)向的駕駛特性。

對(duì)于更高車速的駕駛工況，此時(shí)為車輛提供更為穩(wěn)定的車輛響應(yīng)更為重要，更為穩(wěn)定的車輛響應(yīng)也可以為駕駛員提供更多信心。此時(shí)，cubiX? PD的預(yù)穩(wěn)定控制功能，配合可變駕駛特性功能，可以起到對(duì)車輛穩(wěn)定性的改善。預(yù)穩(wěn)定控制功能通過(guò)對(duì)整車橫擺的閉環(huán)控制，旨在在ESC穩(wěn)定性控制介入之前，彌補(bǔ)車輛的不足轉(zhuǎn)向或過(guò)度轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)，并盡量使用除制動(dòng)以外的其他執(zhí)行器，可以減少ESC介入或推遲ESC介入時(shí)機(jī)，減少駕駛過(guò)程中的制動(dòng)干預(yù)，改善NVH性能。

此外，cubiX? PD的對(duì)開路面控制功能，能夠通過(guò)對(duì)前輪轉(zhuǎn)向、后輪轉(zhuǎn)向的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛在對(duì)開路面加減速時(shí)因左右輪非對(duì)稱制動(dòng)力產(chǎn)生的車輛橫擺進(jìn)行補(bǔ)償。該功能可配合傳統(tǒng)的ABS功能，車輛的橫擺控制交由cubiX? PD的對(duì)開路面控制功能，而車輪的滑移控制（即防抱死）交由ABS，這樣如果ABS采用更為激進(jìn)的控制參數(shù)，二者配合可以綜合實(shí)現(xiàn)減少駕駛員修正車輛橫擺時(shí)的轉(zhuǎn)向介入以及減少車輛的制動(dòng)距離。

對(duì)于cubiX? AD，在中高速時(shí)的功能主要是對(duì)目標(biāo)軌跡的執(zhí)行，而通過(guò)將cubiX? AD于cubiX? PD集成為一體，可使cubiX? PD的相關(guān)功能在軌跡執(zhí)行時(shí)同時(shí)進(jìn)行作用，可使對(duì)目標(biāo)軌跡的跟蹤更為精準(zhǔn)舒適。

最后再給大家介紹一下VMC適應(yīng)未來(lái)電子電氣架構(gòu)的產(chǎn)品方案。

首先，VMC的軟件適用于傳統(tǒng)基于信號(hào)的軟件架構(gòu)（Signal-Based），此時(shí)，集成了cubiX?的ECU從總線接收或發(fā)送相關(guān)的信號(hào)，并通過(guò)Classic AUTOSAR的RTE實(shí)現(xiàn)相關(guān)信號(hào)與cubiX?的交互，這種基于信號(hào)的軟件方案也可以做到?jīng)Q策層與執(zhí)行層的解耦。

同時(shí)，VMC的軟件也將適應(yīng)未來(lái)電子電氣架構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)，適用于面向服務(wù)的（SOA）電子電氣架構(gòu)。這個(gè)時(shí)候cubiX?會(huì)基于Aaptive AUTOSAR進(jìn)行開發(fā)，并可運(yùn)行在搭載了采埃孚中間件（ZF Middleware）的高性能計(jì)算機(jī)平臺(tái)（如ProAI）或其他軟硬件平臺(tái)，此時(shí)cubiX被定義成了服務(wù)（Service）的形式，可以通過(guò)API進(jìn)行調(diào)度。在軟件定義汽車大趨勢(shì)下，采埃孚VMC也將為客戶提供更為靈活開放的軟件、系統(tǒng)方案，以及更多的附加價(jià)值。

我的介紹就到這里，謝謝大家。

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