近年来，随着智能汽车的不断发展，“线控底盘”一词越来越多地被厂商提及，作为重点宣传对象。

那么，线控底盘到底是什么？为什么一辆智能汽车必须有一个线控底盘？它能给智能汽车带来什么好处？

今天，我们就用最简单的方式来谈谈线底盘。

在此之前，让我们快速了解一下智能汽车的工作逻辑。

智能驾驶汽车工作原理

智能驾驶汽车(不同车公司的宣传不一样，有的是高级辅助驾驶，有的是自动驾驶，有的是无人驾驶，其实这三者是逐层递进的关系，即L2、L3/L4、L5，这里我们统称为智能驾驶)功能大致可以分为3个层次：感知层、决策层和执行层。

传感层也就是大家经常听到的传感器，比如摄像头、激光雷达、毫米波雷达等。根据企业是否携带激光雷达，智能驾驶行业分为两组：以特斯拉为首的视觉组(摄像头为主要传感元件，毫米波雷达为辅助)和其他企业的激光雷达组。

决策层处理感知层收集的信息，以决定车辆应该如何反应。例如，当摄像头检测到前方有人穿过马路时，决策者会告诉汽车刹车或闪避。它包括计算平台、中间件、芯片等，芯片包括算法、计算能力等。

执行层是执行决策层给出的指令，如车辆转向、制动、加速等，这些都是执行层的工作，即车辆控制功能。

就像人类的大脑，有一套非常简单的逻辑。

因为执行层的所有控制功能都集中在车辆的底盘上。因此，要保证智能驾驶拥有非常柔滑的体验，良好的底盘系统必不可少。这就引出了本文的重点：线控底盘。

为了进行比较，让我们来看看传统底盘是如何工作的。

传统底盘工作原理：机械结构为主

底盘的控制功能主要包括5个部分，即转向、制动、换挡、油门和悬架。其中，最关键的是制动、油门和转向控制。让我们以这三个例子来了解一下传统汽车底盘是如何工作的。

节流阀：在传统燃油汽车上，节流阀踏板连接到一个拉杆(有些是拉线)，拉杆打开和关闭发动机节流阀，以控制气缸中的空气量，从而控制注入的燃油量，以驱动车辆。

转向：在方向盘下面有一个转向杆，它驱动转向臂，改变方向盘转动的方向。转向大概要经历机械转向、液压动力转向(HPS)、电子液压动力转向系统(EHPS)、电动动力转向系统(EPS)几个阶段。

机械转向仅仅是通过机器之间的力来改变方向。HPS在机械转向系统上增加了一个液压泵系统，通过控制油压来控制方向盘。EHPS是一种基于电子控制单元(ECU)的HPS，通过ECU控制油压以辅助转向。另一方面，ESP使转向执行器通电，使转向更轻。

制动：大概经历了机械制动、压力制动、液压管路控制几个阶段的作用。技术路线与转向系统类似，从纯机械制动开始，慢慢转向辅助制动，然后转向电动制动。

以上所有的底盘控制功能都有一个共同的缺点：有很多机械零件、辅助零件。这也使得底盘结构复杂、质量重、体积大、成本高、维修困难。

此外，对于智能汽车来说，机械部件不够灵敏，无法满足智能驾驶的低延迟响应要求。

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线控底盘的核心是“电控”

再次对应以上三个功能，看看“线控底盘”是怎么回事。

线路油控门：由油门踏板、位移传感器、数据总线、控制器、执行器等组成。加速踏板位移传感器感知加速踏板的行程，并通过数据线将电信号传输给控制器。控制器分析数据并向执行器发出指令，执行器执行指令。

它最大的优点是省去了以往的节流阀杆等一系列机械部件，由数据线来完成“信号”的传递。

线阀已成为一些智能驾驶辅助功能的必要条件，如ACC(自适应巡航)、TCS(牵引力控制)等功能的车辆，都必须配备线阀才能实现。

行控制。以布雷博的EMB系统为例。其原理如下：

制动踏板传感器通过“线路”将车辆的“消息”信号(踏板行程)传递给制动控制单元BCU。BCU对信号进行处理后，通过“线路”向致动器发出指令，致动器执行(电机、电控)命令。

它主要分为两类，EHB:电液压制动(液压管路控制)和EMB:机电制动(机械管路控制)。根据是否集成ABS/ESP, Ehbs可分为One-Box和Two-Box两种方案。

随着技术的不断进步，长城汽车自主开发的基于EMB结构的生产线控制系统也具有集成功能。它采用了带有直接电机夹紧摩擦盘的EMB制动器，将ESP(车身稳定系统)、ibooster(电子制动助力系统)、液压管线和EPB(电子驻车制动系统)合二为一。

线控转向：主要部件包括转向盘模块、转向机模块、车载传感器模块。所述方向盘模块包括方向盘、方向盘传感器和道路感应电机；舵机模块包括舵机和舵机致动器；车载传感器模块包括速度传感器、加速度传感器、偏航角传感器和控制器。其工作原理如下：

转矩和速度传感器将驾驶员的转向指令转换成电信号输入控制器，控制器将控制信号输出给执行器，执行器控制方向盘动作，完成转向操作。

你一定找到了共同点。线控驱动机箱的核心包含四层：传感器、数据线、控制器和执行器。其原理是，传感器通过“数据线”将电信号传输给控制器，控制器处理信号，执行器执行命令。

其核心逻辑是尽可能多地剔除复杂的机械部件，用“数据线”传输电信号(即车辆的信息、加速、制动、转向等)。然后控制器ECU处理信号，电驱动执行命令。

线控底盘优势明显

线控底盘有很多优点，包括但不限于：

1. 轻型车辆。

线控底盘省去了车辆的大量机械连接装置、气动、液压等辅助装置。机体重量减轻，结构简单，有利于后期故障维修。

2. 取消了车辆的机械结构，由ECU直接控制车辆，使许多功能的布局更加灵活，不受物理条件的限制。

3、更有利于车辆的二次开发，不断迭代或添加新功能。这是制造商经常宣传的OTA升级。

4. 控制功能的响应速度更快，有利于智能驾驶。例如，根据长城汽车的官方介绍，其线控底盘制动响应时间已从原来的430ms缩短至80ms(制动踏板接收制动指令至制动动作之间的时间)。

线控底盘“可零可整”

线控底盘是一个巨大的行业，有很多参与者参与其中。目前，业界对线控底盘的研究主要有两种：一种是分别开发线控油闸、线控运动和线控转向；另一种是从机箱的总体域设计入手，系统地规划布线机箱的各个功能。

前者向内地、博世、电装等供应商供货，以便更好地将汽车商业化；后者主要以主机厂为主，以更好的智能驾驶体验为主，如长城汽车、特斯拉等。

因为光明的市场前景。近年来，有很多新的企业在研究电线底盘。比如国外的RIVIAN、REE、ARRIVAL和Canoo，国内的PIXMoving、优润科技等(他们其实宣传的是更大的滑板底盘概念，核心技术包括线控底盘)。

与上述两点相对应，企业实现线控底盘的方式也有两种：一种是传统的供应商“拼接”方案，如博世的油控门方案、内地的线控方案、电装的线控方案等。但各功能相互分离，不利于后期OTA升级。

二是厂家从底层结构设计入手，对各个功能进行系统布局。这涉及到另一个知识点，即汽车电子电气体系结构，它将汽车的电子电气系统分为底盘域、控制域、动力域、座舱域和车身域。此时，线控机箱可以理解为机箱领域的电子电气架构设计。完全自主研发的基于底盘域的线控底盘更有利于智能驾驶功能的提升。

线控门、线控、线控转向，难度系数依次增大。因为目前的法规不允许完全禁止使用机械部件。因此，除了电缆阀，电缆动作和转向都处于早期阶段。这也导致了目前汽车企业在第一个方案中采用的线控底盘，完全基于底盘领域自主研发而成的车控线控底盘实属罕见。

线控底盘必须做好冗余安全

因为线控式机箱本质上是由电子元件为主要控制器的机箱结构。无论多么精密的电子元器件，都存在一定概率的随机故障(即不能确定发生时间并遵循概率分布的硬件故障，如开路电阻、短路、电阻值漂移等)。因此，电线机箱必须进行安全冗余设计。

传统汽车的电子控制单元(ECU)出现故障时，通常会导致系统关闭，功能下降。L1-L2驾驶辅助系统的底盘系统必须是故障安全的(当功能失效时故障安全)，L3及以上的自动驾驶底盘系统必须是“故障操作”的(故障操作)。

目前，电线机箱的安全冗余方法主要包括硬件冗余和分析冗余，即硬件冗余和软件冗余。

硬件冗余被很好地理解为将所有组件或关键组件做成两套(有些甚至是三套，比如长城的线控底盘)，这样如果一套出现故障，另一套仍能正常工作。但缺点是成本太高，因为线控系统的硬件包括电源、传感器、控制器、执行器等核心部件。如果每个部分都备份，沉没成本太高。另外，随着机械结构一体化的大趋势，备件的空间不断被压缩，多一套硬件备份会占用更多的空间。

因此，业界普遍采用分析冗余的方法来做安全备份，说白了就是多在软件层面下功夫。例如，在软件的异构设计中，关键部件的设计采用两种不同的原则和不同的策略，采用两组硬件或两组软件算法。

在某种程度上，长城汽车线控底盘的“跨系统安全保障功能”也是一种软件冗余：在发生转向故障的情况下，制动系统可以在紧急情况下提供转向功能。其工作原理是，通过直线控制动力系统对两侧车轮施加不等制动力，使车辆两侧速度差，从而实现转向动作；在制动失效的情况下，可以将驱动电机转换成发电机产生阻力，并通过增加动力总成和能量回收系统的反向牵引转矩来降低速度。

关于电线底盘的所有问题，如上所述。如果您有任何问题，请随时讨论。