在此之前，我們先來粗略的了解一下智能駕駛汽車的工作邏輯。

智能駕駛的工作原理

智能駕駛汽車（不同車企的宣傳不一樣，有些是高級輔助駕駛，有些是自動駕駛，有些是無人駕駛，實(shí)際上三者是層層遞進(jìn)的關(guān)系，即L2、L3/L4、L5，這里我們統(tǒng)稱為智能駕駛）的功能實(shí)現(xiàn)大致可以分為3個(gè)層面：感知層、決策層和執(zhí)行層。

感知層也就是大家常聽到的傳感器，比如攝像頭，激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等。根據(jù)企業(yè)有沒有搭載激光雷達(dá)，目前業(yè)內(nèi)在智能駕駛上又分為兩派，以特斯拉為首的視覺派（以攝像頭為主要感知原件，毫米波雷達(dá)為輔），以及其他企業(yè)的激光雷達(dá)派。

決策層就是處理感知層搜集到的信息，來決策車輛應(yīng)該做出怎樣的反應(yīng)。比如當(dāng)攝像頭檢測到前方有人橫穿馬路時(shí)，決策層就告訴車輛采取剎車或者閃避的決策。它包括計(jì)算平臺、中間件、芯片等，而芯片又包含了算法、算力等。

執(zhí)行層就是執(zhí)行決策層給出的指令，比如車輛的轉(zhuǎn)向，剎車，加速等等，都是執(zhí)行層干的事情，也就是車輛的控制功能。

像人的大腦一樣，一套非常簡單的運(yùn)作邏輯。

由于執(zhí)行層里所有的控制功能都集中在車輛底盤上。所以，要保證智能駕駛有非常絲滑的體驗(yàn)，一套好的底盤系統(tǒng)是必不可少的。這就引出了本文討論的重點(diǎn)：線控底盤。

作為對比，我們先來看看傳統(tǒng)底盤是如何工作的。

傳統(tǒng)底盤工作原理：機(jī)械結(jié)構(gòu)為主

底盤的控制功能主要包含5個(gè)部分，分別是：轉(zhuǎn)向、制動、換擋、油門和懸架。其中，關(guān)鍵的就是制動、油門和轉(zhuǎn)向的控制。我們就以這三者為例，粗略看一下傳統(tǒng)汽車底盤是如何工作的。

油門：在傳統(tǒng)燃油汽車上，油門踏板連著拉桿（有些是拉線），通過它控制發(fā)動機(jī)節(jié)氣門的開閉程度，以控制氣缸入氣量，進(jìn)而控制燃油噴射量來驅(qū)動車輛行駛。

轉(zhuǎn)向：方向盤下面連著轉(zhuǎn)向桿，轉(zhuǎn)向桿帶動轉(zhuǎn)向臂，改變車輪轉(zhuǎn)動的方向。轉(zhuǎn)向大概經(jīng)歷了機(jī)械轉(zhuǎn)向、液壓助力轉(zhuǎn)向（HPS）、電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EHPS）、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）幾個(gè)階段。

機(jī)械轉(zhuǎn)向就是純靠機(jī)械之間的作用力改變方向。HPS在機(jī)械轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上加了一套油壓泵系統(tǒng)，通過控制油壓來幫助方向盤轉(zhuǎn)向。EHPS是在HPS的基礎(chǔ)上增加了電控單元，通過它來控制油壓大小，以此給車輛轉(zhuǎn)向提供助力。ESP則是在之前的基礎(chǔ)上讓轉(zhuǎn)向的執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動化，讓轉(zhuǎn)向更加輕盈。

制動：大概經(jīng)歷了機(jī)械制動、壓力制動、液壓線控制動幾個(gè)階段。技術(shù)路線和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)差不多，都是從*開始的純機(jī)械制動慢慢向助力制動轉(zhuǎn)變，然后再電驅(qū)動化。

以上所有的底盤控制功能有一個(gè)共同弊端：存在大量的機(jī)械件，輔助件。這也使得底盤結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量重，體積大，成本高，維修難。

此外，對于智能汽車來說，機(jī)械件的靈敏度不夠，無法滿足智能駕駛的低延遲反應(yīng)需求。

這時(shí)候，線控底盤的優(yōu)勢就凸顯出來了。因?yàn)椤熬€”帶來的是“電”，顧名思義，線控底盤也可以理解為“電控底盤”，也就是原本機(jī)械實(shí)現(xiàn)的功能在線控底盤上全部由“電”來控制。

線控底盤是"電控"

還是對應(yīng)以上三個(gè)功能，看看“線控底盤”是怎么回事。

線控油門：由油門踏板、位移傳感器、數(shù)據(jù)總線、控制器、執(zhí)行器等組成。油門踏板位移傳感器感知油門踏板行程，通過數(shù)據(jù)線將電信號傳給控制器，控制器對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對執(zhí)行器下達(dá)指令，執(zhí)行器執(zhí)行指令。

它的**優(yōu)勢就是取消了之前的油門拉桿等一系列機(jī)械件，由數(shù)據(jù)線來完成"信號"傳輸。

線控油門已經(jīng)成了一些智能輔助駕駛功能的必要條件，比如具備ACC（自適應(yīng)巡航）、TCS（牽引力控制）等功能的車輛，都必須搭載線控油門才能實(shí)現(xiàn)。

線控制動，以Brembo的EMB系統(tǒng)為例，其原理如下：

制動踏板傳感器將車輛的“報(bào)文”信號（踏板行程），通過“線”傳遞給制動控制單元BCU，BCU對信號處理之后通過“線”對執(zhí)行器發(fā)出指令，執(zhí)行器執(zhí)行（電機(jī)，電控）命令。

它主要分兩類，EHB: ElectroHydraulic Brake（液壓式線控制動）和EMB: Electro Mechanical Brake（機(jī)械式線控制動）。其中，EHB又可以根據(jù)是否與ABS/ESP集成分為One-Box和Two-Box方案。

隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，長城汽車自研的基于EMB結(jié)構(gòu)的線控制動系統(tǒng)也具備了集成功能。它使用電機(jī)直接夾緊摩擦片的EMB制動器，將ESP（車身穩(wěn)定系統(tǒng)）、ibooster（電控剎車助力系統(tǒng)）、液壓管路和EPB（電子駐車制動系統(tǒng)）四合一。

線控轉(zhuǎn)向：主要組件包括轉(zhuǎn)向盤模塊、轉(zhuǎn)向機(jī)模塊、整車傳感器模塊。其中轉(zhuǎn)向盤模塊包括方向盤、轉(zhuǎn)向盤傳感器、路感電動機(jī)；轉(zhuǎn)向機(jī)模塊包括轉(zhuǎn)向機(jī)、轉(zhuǎn)向機(jī)執(zhí)行器；整車傳感器模塊包括車速傳感器、加速度傳感器、橫擺角傳感器以及控制器。工作原理如下：

轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速傳感器將駕駛員的轉(zhuǎn)向指令轉(zhuǎn)換為電信號輸入控制器，控制器輸出控制信號給執(zhí)行器，執(zhí)行器控制轉(zhuǎn)向輪動作，完成轉(zhuǎn)向操作。

你一定發(fā)現(xiàn)了其中的共性，線控底盤的**包含4個(gè)層面：傳感器、數(shù)據(jù)線、控制器，執(zhí)行器。其工作原理是，傳感器通過"數(shù)據(jù)線"將電信號傳遞給控制器，控制器處理信號，執(zhí)行器執(zhí)行命令。

它的邏輯就是，盡可能取消復(fù)雜繁瑣的機(jī)械件，用"數(shù)據(jù)線"來傳遞電信號，（也就是車輛的信息，加速、制動、轉(zhuǎn)向等）然后控制器ECU處理信號，電驅(qū)動執(zhí)行命令。

線控底盤優(yōu)勢明顯

線控底盤有很多好處，包括但不限于：

1、車輛輕量化。

線控底盤去掉了車輛大量的機(jī)械連接裝置、氣壓、液壓等輔助裝置。減輕了車身重量，并且結(jié)構(gòu)簡單，有利于后期的故障維修。

2、車輛的機(jī)械結(jié)構(gòu)被取消，電控單元直接進(jìn)行車輛控制，讓很多功能布置更加靈活，不受物理?xiàng)l件的限制。

3、更有利于車輛的二次開發(fā)，不斷迭代或者增加新的功能。也就是廠家經(jīng)常宣傳的OTA升級。

4、控制功能的響應(yīng)速度更快，有利于智能駕駛。比如長城汽車官方介紹，其線控底盤制動響應(yīng)時(shí)間由原來的430ms減少至80ms（制動踏板接受到制動命令到執(zhí)行制動動作的時(shí)間）。

線控底盤"可零可整"

線控底盤是一個(gè)非常龐大的產(chǎn)業(yè)，有不少玩家參與其中。目前業(yè)內(nèi)對線控底盤的研究主要有兩種：一種將線控油門，線控制動、線控轉(zhuǎn)向，各個(gè)系統(tǒng)分開來開發(fā)；另一種是從整體的底盤域設(shè)計(jì)入手，系統(tǒng)性規(guī)劃線控底盤的各個(gè)功能。

前者以大陸、博世、電裝等供應(yīng)商為主，為了更好的商業(yè)化上車；后者以主機(jī)廠為主，為了更好的智能駕駛體驗(yàn)，如長城汽車，特斯拉等。

由于市場前景的光明性。近幾年，新崛起了不少研究線控底盤的企業(yè)。如國外的RIVIAN、REE、ARRIVAL和CANOO，國內(nèi)的PIX Moving、悠跑科技等。（實(shí)際上它們對外宣傳的是更宏大的滑板底盤概念，**技術(shù)也包含了線控底盤。）

對應(yīng)以上兩點(diǎn)，企業(yè)實(shí)現(xiàn)線控底盤的方式也是兩種：一種還是傳統(tǒng)的供應(yīng)商“拼接”方案，比如線控油門用博世的方案，線控轉(zhuǎn)向用大陸的方案，線控制動用電裝的方案，但各個(gè)功能之間彼此割裂，并不利于后期的OTA升級。

第二種就是廠家從底層架構(gòu)開始設(shè)計(jì)，系統(tǒng)性的布置各個(gè)功能。這又牽扯到另一個(gè)知識點(diǎn)，即汽車的電子電氣架構(gòu)，它將汽車的電子電氣系統(tǒng)分為底盤域、控制域、動力域、座艙域、車身域幾個(gè)大的域結(jié)構(gòu)。此時(shí)的線控底盤可以理解為底盤域的電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)，車企完全自研的基于底盤域設(shè)計(jì)的線控底盤，更有利于器智能駕駛功能的完善。

線控油門，線控制動，線控轉(zhuǎn)向，難度系數(shù)依次遞增。由于目前法規(guī)不允許完全取締機(jī)械件。所以，除了線控油門，線控制動和線控轉(zhuǎn)向都處于早期階段。這也導(dǎo)致目前車企的線控底盤以第一種方案為主，完全基于底盤域自研并且上車的線控底盤鳳毛麟角。

線控底盤必須做好冗余安全

由于線控底盤本質(zhì)上是由電子元器件作為主要控制器的底盤結(jié)構(gòu)。不管再精密的電子元器件都存在著一定隨機(jī)失效概率（即無法確定發(fā)生時(shí)間，遵循概率分布而發(fā)生的硬件失效，例如電阻開路、短路、阻值的漂移等）。所以線控底盤必須進(jìn)行安全冗余設(shè)計(jì)。

傳統(tǒng)汽車的電控單元在出現(xiàn)故障時(shí)，通常采用關(guān)閉系統(tǒng)、功能降級的方式。而L1-L2級駕駛輔助系統(tǒng)的底盤系統(tǒng)須具備fail-safe（失效保護(hù)：某一功能失效時(shí)也能保證安全）特性，L3級及以上的自動駕駛底盤系統(tǒng)則須具備“fail-operational” （故障-工作）故障下可運(yùn)行功能。

目前，線控底盤在安全上的冗余辦法主要有硬件冗余方法和解析冗余兩種，就是軟硬件兩方面。

硬件冗余很好理解，就是把所有零部件或關(guān)鍵零部件做兩套（有些甚至做三套，比如長城汽車的線控底盤），保證在一套失效的情況下，另一套能夠發(fā)揮作用。但缺點(diǎn)是成本太高，因?yàn)榫€控系統(tǒng)的硬件包括電源、傳感器、控制器、執(zhí)行器等多個(gè)**零部件，每一個(gè)零部件都做備份的話，沉沒成本太高；再有，現(xiàn)在機(jī)械結(jié)構(gòu)集成化的大趨勢下，零部件的空間被不斷壓縮，多一套硬件備份，就會占用更多的空間。

所以業(yè)內(nèi)一般用解析冗余的辦法做安全備份，說白了就是多在軟件層面下功夫。如軟件的異構(gòu)設(shè)計(jì)，在關(guān)鍵部件上采用兩種不同原理不同策略的設(shè)計(jì)方式，有兩組硬件或者兩組軟件算法。

某種程度上來說，長城汽車的線控底盤“跨系統(tǒng)安全保障功能”也有點(diǎn)軟件冗余的意思：即轉(zhuǎn)向功能失效情況，緊急情況下制動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能。它的工作原理是，通過線控制動系統(tǒng)對兩側(cè)車輪施加不等大制動力，使兩側(cè)車輛形成轉(zhuǎn)速差，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向動作；制動功能失效情況，可以通過驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)產(chǎn)生阻力，通過增大動力總成及能量回收系統(tǒng)的反拖力矩降低車速。