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、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，采埃孚定義了所關注的四大技術領域：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)老牌底盤件的供應商，在底盤相關系統(tǒng)專業(yè)領域具有比較廣泛和深厚的技術積累。同時在底盤系統(tǒng)相關產品方面也有全面的覆蓋，比如說前輪轉向系統(tǒng)，后輪轉向系統(tǒng)（AKC），制動系統(tǒng)（如IBC one box），還有電驅動，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)領域以及相關產品方面深厚的技術積累為VMC提供了一個比較大的優(yōu)勢。

采埃孚VMC具有自己的軟件產品，稱為cubiX?。cubiX?作為車輛底盤集成控制的協(xié)調器，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控制算法的決策規(guī)劃，計算出期望的車輛運動目標。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，比如說轉向，制動，驅動和懸架。上層感知決策所計算出的目標或者來自于駕駛員期望的目標，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協(xié)調器，會將接收到的上層控制目標進行分解，通過內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，如目標后輪轉角、目標制動、驅動力等，進而綜合利用各個執(zhí)行器實現(xiàn)期望的車輛運動目標。

cubiX?作為底盤控制的中央協(xié)調器具有一些特點。

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?可以從車輛動力學等方面綜合考慮車輛對目標軌跡的執(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準化的定義，可以做到“即插即用”（Plug & Play Interfaces），具有靈活性和可復用性，并將上層控制器和下面執(zhí)行器進行解耦。其次，cubiX?作為軟件產品（Software Only），它可以較為靈活地集成運行于具有相應能力的控制器硬件上，其模塊化的軟件設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從車輛動力學等方面綜合考慮車輛當前的軌跡執(zhí)行能力，并將對應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或者幾何關系的角度考慮目標軌跡的規(guī)劃；而對于目標軌跡的執(zhí)行完全交由cubiX?負責。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計與優(yōu)化，而對車輛動力學的考慮和軌跡執(zhí)行當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極限的穩(wěn)定性控制區(qū)域。而cubiX?功能的控制目標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，比如說驅動/四驅、前輪轉向、后輪轉向、制動、懸架等系統(tǒng)實現(xiàn)期望的車輛運動目標和駕駛性能改善。

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)域改善車輛的響應性能，提供更為舒適或符合駕駛員意圖的車輛響應。該功能可以通過綜合利用各個執(zhí)行器，包括四驅、后轉、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、后轉、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)行功能的拓展與應用——四輪轉向泊車，將接收的目標軌跡進行分解，得到目標的方向盤轉角、后輪轉角、制動力、驅動力，實現(xiàn)對軌跡的跟蹤。

接下來結合整車應用場景對cubiX功能和控制目標做進一步的闡述。

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主要關注的是對車輛轉彎半徑的減小，實現(xiàn)更為敏捷靈活的駕駛響應。人工駕駛時，cubiX? PD的低速靈活駕駛功能通過控制后輪轉角，使后輪轉角相對于前輪轉角進行反相偏轉，進而實現(xiàn)轉彎半徑的減小，改善駕駛的靈活性。在自動駕駛的情況下，將后輪轉角引入到對目標軌跡的規(guī)劃當中，cubiX? AD的四輪轉向自動泊車功能在進行軌跡執(zhí)行時也同樣將后輪轉角考慮在內，這樣可以在自動泊車時實現(xiàn)更小的轉彎半徑，減小對庫位尺寸的要求，也可以減少泊車是的庫位內調整次數，提高泊車成功率。

對于中速或中高速的駕駛工況，VMC主要關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節(jié)，實現(xiàn)偏向不足轉向、過度轉向或中性轉向的駕駛特性。

對于更高車速的駕駛工況，此時為車輛提供更為穩(wěn)定的車輛響應更為重要，更為穩(wěn)定的車輛響應也可以為駕駛員提供更多信心。此時，cubiX? PD的預穩(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，彌補車輛的不足轉向或過度轉向的趨勢，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，改善NVH性能。

此外，cubiX? PD的對開路面控制功能，能夠通過對前輪轉向、后輪轉向的控制，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，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的相關功能在軌跡執(zhí)行時同時進行作用，可使對目標軌跡的跟蹤更為精準舒適。

最后再給大家介紹一下VMC適應未來電子電氣架構的產品方案。

首先，VMC的軟件適用于傳統(tǒng)基于信號的軟件架構（Signal-Based），此時，集成了cubiX?的ECU從總線接收或發(fā)送相關的信號，并通過Classic AUTOSAR的RTE實現(xiàn)相關信號與cubiX?的交互，這種基于信號的軟件方案也可以做到決策層與執(zhí)行層的解耦。

同時，VMC的軟件也將適應未來電子電氣架構的發(fā)展趨勢，適用于面向服務的（SOA）電子電氣架構。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（Service）的形式，可以通過API進行調度。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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