未来,汽车将告别方向盘
□ 本报记者 谢诗涵
东南大学殷国栋教授团队牵头完成的“全线控强容错商用车底盘关键技术与应用”,是江苏牵头完成的获奖项目中,唯一获国家技术发明奖的。这项深耕二十余载的成果,用电信号彻底取代传统底盘的机械传动装置,重构了商用车底盘的底层逻辑,攻克了线控底盘高安全性与强可靠性的世界性难题,为进入全自动驾驶时代打通了关键堵点。
商用车涵盖货车、客车以及运载大型物件的特种车辆,是道路运输的绝对主力。国内九成以上商用车仍采用传统机械底盘。殷国栋介绍,传统机械底盘依靠方向盘、转向柱、转向横拉杆等一套机械装置传递指令,机械传动链路每增加一级,响应就慢上一拍,“看似成熟的结构背后,藏着响应滞后、灵活度受限等难以突破的先天短板”。而全线控底盘将驾驶指令直接转化为电信号瞬间传到执行端,中间没有机械传动环节。这意味着,未来的全线控底盘汽车甚至可以不装方向盘。
为什么“响应速度”如此关键?殷国栋直言:“阻碍我们迈向全自动驾驶的一个重要障碍,不在于‘看见’,而在于‘做到’。”以制动场景为例:传统底盘响应时间在秒级,时速60公里时从刹车到制动力到位,车辆可能已滑行十几米;而全线控底盘可将响应时间压缩至毫秒级,制动距离能缩短一个车身甚至更多。在紧急关头,这就是“撞上”与“稳稳停住”的区别。
团队从2002年开始攻关,先后突破三大难关。
第一个突破在于通用化底盘的敏捷构型设计。传统商用车底盘开发是“一车一策”,每款车型都要从头匹配,周期长、成本高。团队设计了一套通用化的全线控底盘构型,将线控转向、线控制动、主动悬架、线控驱动四大子系统集成。“这套架构的核心是‘双冗余’。”殷国栋解释,“就是给每一个关键执行部件都配一个‘备胎’。一旦主系统出现问题,备份系统能在毫秒级内无缝切换。”
第二个突破在于车辆全状态的精准估计。商用车载重变化极大,空车和满载时,车身姿态、重心位置、抓地力完全不同。传统底盘靠驾驶员的经验判断,而全线控底盘靠算法感知变化。团队研发的全状态估计算法,能实时监测载荷分布、路面附着系数、车身侧倾角度等关键参数,让控制指令始终心中有数。
第三个突破是强容错闭环控制。释放自由度带来灵活性,也带来风险:如果某个电机或执行器突然失效怎么办?他们研发的系统能提前预判故障信号,从执行机构和控制策略两个层面同时启动备份方案。殷国栋告诉记者:“4个轮胎即使有3个出现故障,我们仍能通过主动容错算法让车辆安全停下来。”
不仅如此,全线控底盘还能做到原地转向、斜行移动、之字形爬坡、内八字制动等传统底盘无法完成的动作。“在狭隘山路或单行道上,使用我们的全线控底盘技术,车辆即便数百吨重载也能灵活避障。”
目前,成果已在南京金龙、格陆博等企业实现规模化应用。其中,南京金龙基于项目成果研发了业内首个车规级5G远程驾驶系统及全线控商用车底盘,安全性与可靠性达行业领先水平。
在殷国栋看来,全线控底盘激动人心的应用在不远的将来。团队规划:先在商用车领域全面普及——商用车载重大、轴距长,最适合作为新技术的“试验田”,待验证成熟后,再向乘用车领域迁移。因为乘用车空间狭小,团队正在设计“角模块”方案,把驱动、制动、悬架、转向集成在一个模块里。
“人类驾驶有太多不确定性,而全线控底盘带来的极速响应与多重容错,会把风险显著降下去。我们所有的技术攻坚,都是为了人类更加美好的生活。”殷国栋口中的这份美好或许并不宏大——未来的某一天,我们坐进一辆没有方向盘的车里,说出要去的地方,然后安心地睡上一觉,醒来时已经到达。
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