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”于上海汽車城瑞立酒店隆重召開。本次會議持續(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、智能駕駛計算平臺、電子電氣架構(gòu)、軟件定義汽車、車規(guī)芯片等行業(yè)焦點話題展開。會議期間，采埃孚VMC軟件負責(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。以下為演講實錄，供參考。

圖為：采埃孚VMC軟件負責(zé)人  方高明

演講實錄：

大家下午好，接下來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：自動駕駛（Automated Driving），車輛運動控制（Vehicle Motion Control），集成式安全系統(tǒng)（Integrated Safety），電驅(qū)動（Electric Mobility）。今天要介紹的是其中的車輛運動控制VMC。

下面將從四個方面帶大家對采埃孚VMC有一個認識。

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。同時在底盤系統(tǒng)相關(guān)產(chǎn)品方面也有全面的覆蓋，比如說前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（AKC），制動系統(tǒng)（如IBC one box），還有電驅(qū)動，懸架系統(tǒng)（如半主動阻尼器CDC、主動阻尼器S-Motion、主動橫向穩(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提供了一個比較大的優(yōu)勢。

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，在移動出行方案中起到承上啟下的作用。對于整個車輛系統(tǒng)而言，最上層是所謂的感知決策層，通過對傳感器信息的處理和相關(guān)控制算法的決策規(guī)劃，計算出期望的車輛運動目標(biāo)。這里的感知決策者可以指輔助駕駛系統(tǒng)或自動駕駛系統(tǒng)控制器，當(dāng)然廣義來講也可以是駕駛員人為對車輛的操控。最下層是整車底盤執(zhí)行器，比如說轉(zhuǎn)向，制動，驅(qū)動和懸架。上層感知決策所計算出的目標(biāo)或者來自于駕駛員期望的目標(biāo)，最終是要由底盤各個執(zhí)行器去執(zhí)行實現(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動控制抽象層。VMC的軟件cubiX?，作為車輛運動控制的中央?yún)f(xié)調(diào)器，會將接收到的上層控制目標(biāo)進行分解，通過內(nèi)部的車輛運動控制算法分解出各個底盤執(zhí)行器的控制指令，如目標(biāo)后輪轉(zhuǎn)角、目標(biāo)制動、驅(qū)動力等，進而綜合利用各個執(zhí)行器實現(xiàn)期望的車輛運動目標(biāo)。

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

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駕駛情況（cubiX? AD, Trajectory Execution）。而對于輔助/自動駕駛，cubiX?可以從車輛動力學(xué)等方面綜合考慮車輛對目標(biāo)軌跡的執(zhí)行能力，并將這個執(zhí)行能力以軌跡約束（Trajectory Constraints）的形式反饋給上層控制器，進而保證決策層規(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，如果將對上對下的接口做標(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)計使它在功能上具有可擴展性，可以擴展或者開發(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動控制和底盤執(zhí)行器方面的專業(yè)能力和技術(shù)儲備，可以實現(xiàn)人工駕駛時車輛駕駛性能的改善，包括對車輛操控性和駕駛穩(wěn)定性地綜合提升，同時還可以實現(xiàn)客戶對駕駛特性定制的需求。

輔助/自動駕駛方面，cubiX? AD從車輛動力學(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動學(xué)或者幾何關(guān)系的角度考慮目標(biāo)軌跡的規(guī)劃；而對于目標(biāo)軌跡的執(zhí)行完全交由cubiX?負責(zé)。這樣一來，上層控制器可以專注在對自己感知決策算法的設(shè)計與優(yōu)化，而對車輛動力學(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?進行，即可以做到所謂的“專業(yè)的人做專業(yè)的事”。

接下來給大家介紹一下VMC控制功能的情況。

基于車輛的動力學(xué)狀態(tài)，我們將車輛的行駛工況分為正常駕駛區(qū)域，動態(tài)操縱區(qū)域，以及更加接近動力學(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)域和動態(tài)操縱區(qū)域。

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

比如cubiX? PD的可變駕駛特性功能，用來在車輛行駛工況的正常駕駛和動態(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)。該功能可以通過綜合利用各個執(zhí)行器，包括四驅(qū)、后轉(zhuǎn)、制動、主動橫向穩(wěn)定桿、電子阻尼器等，實現(xiàn)車輛性能的改善。

又比如cubiX? PD的預(yù)穩(wěn)定性控制功能，用來在車輛行駛的動態(tài)操縱和穩(wěn)定性控制區(qū)域為車輛提供更好的穩(wěn)定性。該功能會在傳統(tǒng)的ESC穩(wěn)定性控制介入之前，通過綜合利用四驅(qū)、后轉(zhuǎn)、制動、主動橫向穩(wěn)定桿、電子阻尼器等可以利用的執(zhí)行器，實現(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)軌跡進行分解，得到目標(biāo)的方向盤轉(zhuǎn)角、后輪轉(zhuǎn)角、制動力、驅(qū)動力，實現(xiàn)對軌跡的跟蹤。

接下來結(jié)合整車應(yīng)用場景對cubiX功能和控制目標(biāo)做進一步的闡述。

按照車速從低到高的駕駛工況來看，對于低速的駕駛工況，VMC主要關(guān)注的是對車輛轉(zhuǎn)彎半徑的減小，實現(xiàn)更為敏捷靈活的駕駛響應(yīng)。人工駕駛時，cubiX? PD的低速靈活駕駛功能通過控制后輪轉(zhuǎn)角，使后輪轉(zhuǎn)角相對于前輪轉(zhuǎn)角進行反相偏轉(zhuǎn)，進而實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎半徑的減小，改善駕駛的靈活性。在自動駕駛的情況下，將后輪轉(zhuǎn)角引入到對目標(biāo)軌跡的規(guī)劃當(dāng)中，cubiX? AD的四輪轉(zhuǎn)向自動泊車功能在進行軌跡執(zhí)行時也同樣將后輪轉(zhuǎn)角考慮在內(nèi)，這樣可以在自動泊車時實現(xiàn)更小的轉(zhuǎn)彎半徑，減小對庫位尺寸的要求，也可以減少泊車是的庫位內(nèi)調(diào)整次數(shù)，提高泊車成功率。

對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，在正常行駛和動態(tài)操縱區(qū)域使車輛響應(yīng)更為敏捷靈活，此時，cubiX? PD的可變駕駛特性功能可以實現(xiàn)對車輛駕駛特性的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)偏向不足轉(zhuǎn)向、過度轉(zhuǎn)向或中性轉(zhuǎn)向的駕駛特性。

對于更高車速的駕駛工況，此時為車輛提供更為穩(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，cubiX? PD的預(yù)穩(wěn)定控制功能，配合可變駕駛特性功能，可以起到對車輛穩(wěn)定性的改善。預(yù)穩(wěn)定控制功能通過對整車橫擺的閉環(huán)控制，旨在在ESC穩(wěn)定性控制介入之前，彌補車輛的不足轉(zhuǎn)向或過度轉(zhuǎn)向的趨勢，并盡量使用除制動以外的其他執(zhí)行器，可以減少ESC介入或推遲ESC介入時機，減少駕駛過程中的制動干預(yù)，改善NVH性能。

此外，cubiX? PD的對開路面控制功能，能夠通過對前輪轉(zhuǎn)向、后輪轉(zhuǎn)向的控制，實現(xiàn)對車輛在對開路面加減速時因左右輪非對稱制動力產(chǎn)生的車輛橫擺進行補償。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采用更為激進的控制參數(shù)，二者配合可以綜合實現(xiàn)減少駕駛員修正車輛橫擺時的轉(zhuǎn)向介入以及減少車輛的制動距離。

對于cubiX? AD，在中高速時的功能主要是對目標(biāo)軌跡的執(zhí)行，而通過將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)行時同時進行作用，可使對目標(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)基于信號的軟件架構(gòu)（Signal-Based），此時，集成了cubiX?的ECU從總線接收或發(fā)送相關(guān)的信號，并通過Classic AUTOSAR的RTE實現(xiàn)相關(guān)信號與cubiX?的交互，這種基于信號的軟件方案也可以做到?jīng)Q策層與執(zhí)行層的解耦。

同時，VMC的軟件也將適應(yīng)未來電子電氣架構(gòu)的發(fā)展趨勢，適用于面向服務(wù)的（SOA）電子電氣架構(gòu)。這個時候cubiX?會基于Aaptive AUTOSAR進行開發(fā)，并可運行在搭載了采埃孚中間件（ZF Middleware）的高性能計算機平臺（如ProAI）或其他軟硬件平臺，此時cubiX被定義成了服務(wù)（Service）的形式，可以通過API進行調(diào)度。在軟件定義汽車大趨勢下，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，以及更多的附加價值。

我的介紹就到這里，謝謝大家。

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