白皮書下載｜智能底盤：線控技術如何重塑轉向、制動與懸架

簡介

車輛的路感始終由底盤定義。如今，電氣化與線控技術正在推動汽車行業向著全面實現自動駕駛發展，同時提供更加絲滑、更加安全、響應更加靈敏的駕駛體驗。這些技術正在迅速取代轉向、制動和懸架應用中采用的機械系統，不斷滿足智能底盤設計的精度、性能和安全要求。

滿足這些需求離不開精密檢測、實時計算和高性能執行，而確定性控制、完全符合功能安全要求以及支持全架構可擴展集成正是實現這一切的基石。這些功能相輔相成，消除了機械延遲和振動，并向著超越汽車工程師學會 (SAE) J3016 3 級的更高自動化水平發展。

如果高級駕駛輔助系統 (ADAS) 傳感器充當車輛的眼睛和耳朵，那么算力就是大腦，通信就是神經系統，而智能底盤則作為身體，其中每一項決策都會伴隨著一個物理響應。

圖 1 整車底盤渲染圖展示智能底盤系統的
集成轉向、制動及懸架架構

本白皮書由德州儀器汽車系統動力總成與底盤系統部門總經理 Jerry Shi 撰寫，研究了向智能底盤系統的轉型、相關工程挑戰，以及一些支持技術，幫助原始設備制造商 (OEM) 與一級供應商充滿信心地實現國際標準化組織 (ISO) 26262 汽車安全合規，更快地將下一代底盤系統投放市場。

內容概覽

智能底盤融合了軟件、傳感器和線控執行器，實時對轉向、制動、駕乘舒適度及穩定性進行優化。線控轉向、線控制動和主動懸架三大核心技術共同實現這一轉型，將底盤打造成一個智能運動控制平臺。

線控執行要求設計人員在動態性能、系統集成、散熱限制及功能安全合規之間達成平衡。一些內部控制環路以微秒級響應速度運行，高級運動控制環路以毫秒級響應速度運行，低延遲和極少抖動是保障車輛運行精準、穩定、平順的關鍵。

圖 2 區域架構中集成了線控環路
與動力總成 ECU 以滿足安全要求

線控轉向架構消除了方向盤與車輪之間的永久性機械連接，由方向盤單元與齒條執行器單元兩個子系統協同工作。由于線控轉向直接控制車輛方向，其功能安全要求在車輛中排在首位，許多架構均以 ISO 26262 ASIL D 等級為設計目標，需要在傳感器、電源、通信路徑以及計算處理器中實現冗余。

主動懸架的價值遠遠不止舒適度，它同時提升車輛穩定性、操控精度與車身控制。與前視攝像頭、雷達、激光雷達或其他路面預瞄傳感器配對時，懸架控制器可以在車輛到達之前預測路面變化，預調阻尼力、行駛高度或車身姿態。

遠程控制協議解決方案包括 10BASE-T1S、CAN FD Light 和 UART over CAN。這些協議以半雙工模式運行，允許兩個器件之間進行非同步雙向數據傳輸。

圖 3 主動懸架系統可以預調阻尼力或
車身姿態，提供更加平順的駕駛體驗

線控轉向、線控制動和主動懸架平臺共享五項核心技術構建模塊，它們必須相輔相成，實現確定性時序、高可靠性和功能安全：

• 檢測：位置、角度、扭矩、電流與輪速檢測是底盤控制的關鍵，傳感器診斷、冗余和環境可靠性通常具有設計優先級。

• 計算：實時處理可發生在本地 MCU、區域控制器或集中式域處理器中，TI 實時 MCU 產品組合（包括基于 C2000? 和 Arm? 的車載處理器）支持低延遲控制與功能安全要求。

• 執行：隨著車輛電子架構從 12V 向著 48V 及更大功率的分布式系統發展，執行器電子器件必須提供更高的功率密度、熱性能與診斷覆蓋率。

• 電源管理：現代底盤 ECU 要求多個穩壓電源軌，并支持啟動時序控制、電壓監測、瞬態保護和故障報告。

• 通信：CAN、CAN FD、本地互連網絡和車載以太網按帶寬與確定性要求選用，安全通信、網絡診斷以及遠程升級適配能力的重要性不斷提升。

圖 4 機電制動執行器的簡化方框圖

結語

智能底盤系統正在快速定義下一代車輛。在轉向、制動和懸架功能從機械系統向軟件控制的線控架構轉型過程中，底盤從一種被動結構發展成為一個主動運動控制平臺，提高了舒適度、響應性和安全性，同時支持未來更高水平的駕駛自動化。

工程挑戰是嚴峻的，包括實時控制、功能安全要求合規、散熱限制和系統集成，但是可以通過檢測、處理、電源和通信技術的適當組合戰勝這些挑戰。立即獲取這些構建模塊，依托未來的智能底盤硬件，將加快實現可擴展 SAE J3016 4 級和更高等級自動駕駛。

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