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BBA们引以为傲的悬架技术,是如何被「技术平权」的?

本文作者:虞超 2024-01-05 18:13
导语:从被动悬架到主动悬架,BBA们凭借着数十年的积累,形成了与新势力的“不对称优势”。但悬架控制器的出现,让这些国际大厂成了被「技术平权」的对象。

老司机常说,“坐奔驰,开宝马”。

奔驰、宝马之所以有着自己鲜明的驾乘特性,都要归功于老牌厂家对于底盘,尤其是悬架的能力积累。

人们对于悬架的研究,其实早在汽车诞生前的马车时代就开始了。1776年,马车用的叶片弹簧取得了专利;1886年,专利号为DRP 37435的 "奔驰专利一号车",就搭载了叶片弹簧悬架。

BBA们引以为傲的悬架技术,是如何被「技术平权」的?

叶片弹簧悬架被使用到20世纪30年代,直到1934年,世界上才出现了第一个由螺旋弹簧组成的被动悬架。

不过被动悬架的参数是根据经验或优化设计来实现的,更像是一种“万金油”,很难适应更为复杂的路况,于是逐渐成为提高汽车性能的瓶颈。

主动悬架和半主动悬架自此开始迈上历史舞台。

主动悬架的概念早在1954年就被美国通用汽车公司在悬架设计中被率先提出。但其结构复杂、成本昂贵且能耗较高,过去往往只在许多顶级豪车上装配,比如奥迪S8、保时捷911。

半主动悬架的研究工作开始于1973年,由D.A.Crosby 和D.C.Karnopp 首先提出。半主动悬架以改变悬架的阻尼为主,一般较少考虑改变悬架的刚度。但其结构较为简单,工作时不需要消耗车辆的动力,就能取得与主动悬架相近的性能。

20世纪80年代后期,该技术趋于成熟,福特、日产等知名车企开始陆续在自家轿车上进行应用,宝马725、奔驰ML250等中高端车型均搭载了半主动悬架。

“坐奔驰,开宝马”的传言,某种程度上也因此而来。

能否实现悬架的“技术平权”?

由于多种复杂原因,自主品牌车企在半主动和主动悬架的研究上起步晚,与国外厂家存在差距,这也使得很多国际头部车厂在面对造车新势力时,依旧保有一些属于自己的竞争优势。

可外企品牌的优势正在被慢慢消减,特别是智能驾驶技术的发展,以及一些新的应用场景对车身高度,悬架系统的软硬和阻尼感诞生了新的需求,促生了新的赛道——悬架控制器。

作为电控悬架系统的控制核心,悬架控制器通过对减震器和空气弹簧进行控制,可以有效提升车辆的舒适性和操控性。

它的出现,让不同品牌间的竞争变得更加多元化,尤其是当智驾功能和一些底盘高阶功能以及底盘域控制器结合起来的时候,会起到弯道超车的作用。

也就是说,如果既想要奔驰的舒适感,又想要宝马的操控感,那么悬架控制器就可以把这两种风格集成到一辆车上,做到“既要又要”。

BBA们引以为傲的悬架技术,是如何被「技术平权」的?

奇瑞瑞虎9已搭载悬架控制器

可以预见的是,悬架控制器将会成为重要卖点,甚至成为一些车企在某些车型中体现差异化的卖点。

而且,结合智能驾驶的不断发展,可调节悬架或者配有控制器的悬架,也会形成更多的智能化组合,例如配合摄像头和激光雷达对于路面的扫描,消费者的用户体验也就更加的丰富。

因此,有业内人士告诉雷峰网(公众号:雷峰网)新智驾,悬架控制器在三到五年后会迎来风口。目前涉足悬架控制器的厂家包括明然科技、联合电子、时驾科技、科博达、保隆科技等。

不过也有些业内人士对此保持冷静,认为悬架控制器虽然很热门,渗透率也逐步攀升,但终究不像底盘里的线控产品,比如车身稳定、刹车或者转向这类产品,其需求相对更强,往往会成为标配,而悬架控制器则有一定的成本敏感性。

因此,能否成为标配,主要取决于行业的发展,比如电子控制器系统成本是否能降到更低级别的程度,以及整车电子电气架构未来的发展态势,是否允许它被集成到其他底盘控制器里。

另外,悬架控制器配套的机械部件不再是普通的机械式、被动式悬架,而是更高级别的减震器和空气弹簧,所以对于MCU控制芯片有较高的要求。

悬架控制器的核心——MCU

如果说空气弹簧这类底盘部件就像人体的四肢和躯干,那么悬架控制器就是头部,MCU则是最重要的大脑。

车载芯片从业者李晓飞告诉雷峰网新智驾,鉴于MCU在悬架控制器中的关键地位,因此也有一些硬性指标:

首先是CPU的实时处理性能。通常情况下,即使不同厂家会有不同的算力性能指标,但落地到应用通常以调节悬架软硬的控制周期作为主要的产品性能衡量点,调节的周期越短,理论上可以更好地应对细微的路面变化,带来更好的用户体验。鉴于此,高性能的CPU和其周边外设链路,意味着MCU能更快地去完成所需的环路计算,缩短调节周期。

其次是接口要齐全。底盘会有一些传感器,因此芯片需要具备相应的接口接入来自于传感器的数据。有一些路面信息需要通过智驾系统中的各类传感器进行提前采集, 经由高性能MCU处理并输出控制信号,实现更好的用户体验。

其次就是定时器。最终的调节指令是通过复杂的定时器外设来输出的,所以芯片里需要有比较灵活可配、性能可靠、功能强大的定时器,才能更好地对外面的阀体进行调节控制。

李晓飞说,如果要涉及悬架控制器这一应用场景,其实还需要考验一些芯片厂家的软实力。例如:

底盘的工作环境温度较高,因此要求MCU最好具有车规Grade 1的温度等级。

智能汽车会有一些功能安全上的考虑,所以芯片最好具备一定的功能安全机制,能够通过功能安全认证并达到一定等级,以应对一些潜在功能安全设计方面的挑战。

再有就是,悬架控制器这类应用,不同芯片厂家往往都有一些固有的算法,如果要在一颗新的芯片上应用,那么软件需要进行分层或者模块化,那么芯片厂家对AUTOSAR(即汽车开放系统架构,由全球各家汽车制造商、零部件供应商及研究、服务机构共同参与的一种汽车电子系统的合作开发框架,并有一套开放的ECU标准软件架构。)的支持就显得尤为关键,特别是AUTOSAR MCAL的成熟可靠、第三方的AUTOSAR的生态适配以及整个软件系统的可量产能力。

就目前而言,能够具备以上条件的芯片厂家主要是国际大厂,例如瑞萨、英飞凌等。这些芯片大厂凭借多年的行业积累,在汽车MCU的综合实力非常领先,尤其是产品的设计、质量的管控、成本的控制等维度。

而在国内芯片厂家中,目前在底盘域悬架控制器上量产的,只有芯驰科技的MCU产品E3系列。

BBA们引以为傲的悬架技术,是如何被「技术平权」的?

芯驰科技是全场景智能车规芯片企业,面向电子电气架构核心域控方向布局了智能座舱、智能驾驶和中央网关三款SoC芯片产品,以及高性能的MCU控制芯片产品。

芯驰科技市场总监何旭鹏表示,未来随着区域化、跨域或中央计算架构的发展,一部分MCU的(性能)需求会越来越高,另一部分可能会偏向于成为轻量化的终端传感器和执行器,所以对于汽车MCU领域而言,至少有一部分ECU对MCU的需求是不断提升的。这一趋势其实从国际友商的一些公开的产品规划信息中,也能得到印证。

现在和未来的汽车电子电器架构中,高性能的MCU都是非常重要的,甚至会出现介于MCU和SoC之间的跨界产品。除了悬架控制器以外,还有高阶智驾控制器里进行辅助处理的MCU,前视ADAS 里做规划控制和通信的MCU,集成了车身网关及部分底盘功能的域控使用的MCU,或者中高端电机驱动,这些应用中对MCU性能的需求都越来越高。而这些领域,也是芯驰E3系列产品的量产应用方向。

芯驰团队量产经验丰富,截至2023年,其全系列车芯产品总出货量已超过300万片,在国内汽车芯片创企中居于领先,其中以智能座舱和MCU芯片占比最高。据了解,除了底盘域悬架控制器外,芯驰MCU在区域控制、电池管理、激光雷达、前视一体机、高精度定位P-Box等领域均已量产出货。

李晓飞认为,做好一款高性能的MCU,需要平衡好产品的功耗、能效,控制好成本和良率。整个芯片设计上要让各个高性能组件,比如存储、总线、CPU、外设等的性能得到协同发挥,不能存在短板,最终考验的是一家公司的芯片设计能力以及量产能力。

高端化与安全成为发力点

通过对比包括明然科技在内的数款产品后,新智驾也发现,其所搭载的MCU在参数性能、接口配置、网络传输速度、对AUTOSAR的支持等维度均存在共通之处。

以芯驰的E3为例,该芯片拥有五个独立可编程的内核,单个内核主频达600MHz(据新智驾了解,芯驰内部甚至还有主频高达800MHz的版本),最高4M的片上SRAM,能够支持较高的综合算力;同时还拥有内存保护单元以及硬件加密模块等,同时集成了高精度比例电磁阀驱动模块以及六轴惯性传感器(IMU),支持PSI5通信、CAN-FD通信、FOTA远程刷新等功能,符合AUTOSAR软件架构、ASPICE开发流程。

BBA们引以为傲的悬架技术,是如何被「技术平权」的?

其他厂家的同类型产品,也具备类似的参数。

这表明,不同厂家的产品均搭载了更为高端的MCU。在悬架控制器领域,对高性能MCU的使用,不同厂家间已然达成了共识。

与此同时,整个国内市场对于高端MCU芯片的需求也在水涨船高。

据不完全统计,今年年1-8月中国市场乘用车标配搭载CDC的交付新车达到86.39万辆,同比增长49.15%。在这一背景下,中国芯片厂商迎来新的机遇期。数据显示,32位MCU正在加速替代过去低端的8/16位产品,逐渐成为中国车规级MCU市场的主流。

因此,从国产替代的层面看,国内车规芯片厂家也需要尽快启动产品的高端化转型。

值得注意的是,随着MCU 平均售价的增高,产品规格的增高,功能安全就会变得越来越重要,会直接影响到行车安全,或一些关键环节的用户体验。在这一情况下,Tier1和主机厂其实就对芯片的功能安全认证有了更高的要求。

目前已量产的悬架控制器产品,如明然科技、联合电子的产品,其MCU也均已通过了TUV莱茵的 ASIL-D 级功能安全产品认证。

不过,功能安全认证的投入比较大,同时也取决于一家公司所部署的产品生态位。

李晓飞说,很多国内厂家主攻入门级MCU,主要用于一些非关键应用领域的国产替代,客户对于功能安全的要求并不高,更关心的是质量稳定性、可靠性以及成本。之前国内汽车 MCU 的初创公司或相关领域的一些企业,主要的业务也是一些相对入门的产品,所以当时功能安全问题不会那么突出。

相反,国际上的友商在功能安全流程建立之后,很早就开始按照该流程去开发产品了,所以在国际上,包括ASIL在内的认证属于标准和基础。

但是国内无论是半导体设计还是流程体系相对都会更晚一些,同时国内有相关know-how的人也会更少,所以对于国内的半导体厂商来说,这是汽车行业的必经之路,但也困难重重,相信后续整个国产芯片行业也应该会快速跟进。

现在很多公司都陆续建立功能单安全流程体系并对外宣发,这是第一步,也是拿到产品功能安全认证的基础。

李晓飞认为,国内很多友商正走在产品认证的道路上,可能会选择不同的认证机构,但总体目标都是一致的。全行业已然达成共识,特别是中端、高端的MCU 或者 SoC,对功能安全认证的要求会更为明确。

(文中李晓飞为化名)


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