2023年10月16日,博世華域在武漢工廠舉辦主題為“智駕轉向,“合”攜未來“的技術周活動。活動期間,博世華域全方位展示了其汽車轉向產品,重點介紹了國產化芯片和線控轉向技術的進展。
博世華域成立于1994年,由上汽集團旗下華域汽車與博世共同合資組建。目前擁有上海、煙臺、武漢和南京4座生產基地。根據華域汽車年度報告顯示,2022年博世華域全年銷售667萬套電動轉向系統(EPS),同比增長11.17%。
圖源:華域汽車2022年年度報告
方位的產品類型覆蓋
汽車電動轉向產品中,最基本的要求需要滿足轉向過程中所需轉向力的大小要求,對應的考量參數便是齒條力性能。由于車輛類型的不同如駕駛取向、車重等,相應的的齒條力性能也也就不同。同時為了保證硬件機械結構能夠匹配相應的齒條力性能要求,相應的轉向機構也需要對應改變。
根據助力電機安裝的位置和機械結構進行分類,常見的電動轉向產品類型主要包括管柱式(EPSc)、單小齒輪式(EPSp)、雙齒輪式(EPSdp)以及平行軸式(EPSapa)。其中管柱式對應的齒條力性能為9kN以下,單小齒輪對應值為11.5kN,雙小齒輪對應值為12kN,更高的齒條力性能要求則需采用平行軸式。
不同齒條力要求對應電動轉向產品分類,來源:博世華域,整理:NE時代
除齒條力性能指標外,電動助力轉向的功能安全要求也在不斷提升。目前博世華域產品中,B3產品達到ASIL-B標準,C3和C6產品達到ASIL-C標準,D6達到最高功能安全等級ASIL-D標準。其中D6可滿足L3級別及以上自動駕駛對轉向系統的功能安全要求。
現場工程師告訴NE時代,對于ASIL-D的產品要求,除了需要采用冗余備份的方案外,還需要考慮整個產品的體積以及對應的成本。為此,博世華域采用了雙控制器+6相電機的方案。在實際工作時,雙控制器各輸出電機所需的50%的性能要求。即使單個控制器出現失效時,另外控制器也可保證50%的性能輸出,滿足轉向助力要求。在此過程中無需電機冷啟動,縮短電機相應時間。更關鍵該方案整體空間要求與現有方案差異較小,無需更多的空間預留。
深化本土化研發能力,2024年量產全國產芯片電動轉向方案
博世華域展示其研發戰略的三大支柱,即雙軌平臺戰略實施、供應鏈深度本土化以及本土研發持續投入。
在雙軌平臺中,博世華域推出了全本土化自住研發的“合”平臺系列產品,主要包括CSEC和CSER。“合”來源于中文的合作以及德語的“HE”翻譯成英語就是High Effcinency,寓意高效產品。該平臺產品主要面向國內自主品牌整車客戶。在提及“合”平臺開發的初衷時,博世華域告訴NE時代,隨著中國汽車市場的發展,尤其是新能源汽車持續增長,自主品牌對轉向系統提出了新的要求,比如NVH方面。為應對這種變化,博世華域針對自主品牌客戶需求特征結合自身技術積累,實現了“合”平臺的自主研發并順利批產。
目前“合”平臺產品已經實現大規模搭載,如理想L9、奇瑞瑤光、比亞迪海豹等。
圖源:博世華域
得益于“合”平臺系列產品的順利批產,國產芯片也開始逐步引入。博世華域透露,未來的目標是芯片全部實現國產化。具體進度來看,目前包括MOS、CAN、TAS芯片已經在今年完成批產。滿足ASIL-D功能安全等級要求的國產芯片產片將在明年完成批產。屆時包括MCU、TAS、RPS、SBC和GDU在內的所有芯片都將完成國產化批產。
國產芯片與進口芯片對比,圖源:博世華域
博世華域現場透露,國產芯片在結構上雖然是pin to pin的替代關系,但在實際應用中,在驅動算法和測試方面都需要嚴格按照V流程重新開發驗證。尤其是最為關鍵的MCU,驅動、應用環境、Autosar都需要共同開發”
為此博世華域投資數千萬元在2022年10月啟用了業內首家集成電路測試中心,滿足從功能ATE測試,到可靠性、耐久性等所有的測試要求。目前武漢工廠已經具備包括芯片可靠性驗證、ECU總成測試、整車道路測試和系統級臺架測試在內全流程芯片測試驗證能力。同時博世華域還主導了汽車行業標準《汽車底盤ECU標準》的制定。
2025年量產線控轉向
線控轉向技術是一種新型的電動轉向系統,與現有的電動轉向系統相比,線控轉向技術采用了傳感器、電機及控制器取代了轉向管柱、軸及齒輪等機械部件,進而實現了方向盤和車輪之間的機械解耦。對應的線控轉向可分為上轉向和下轉向。
因為沒有了機械連接,上轉向的布置就不再受空間限,系統的兼容性就更強。如針對不同地區法規的要求,可以更方便的適配右舵車和左舵車。此外,配合整車智能化功能升級,一是結合上轉向長行程的調整技術,駕駛員方向盤位置調整幅度更大,甚至可以實現方向盤的隱藏,最大化釋放車內空間。二是在使用自動泊車功能時,方向盤可以保持不動,降低方向盤轉動對駕駛員的影響。三是在通過起伏路面時,可以隔絕路面對方向盤的頻繁震動,提升駕駛體驗。另外,用戶可以自由定制轉相比或者轉向手感,滿足不同的轉向手感需求。
視頻來源:博世華域
線控轉向技術更大的應用場景還是在于高階自動駕駛中。
因為機械解耦的關系,線控轉向在開發之初便采用冗余備份的方案以支持ASIL-D功能安全要求,所以在功能安全層面天然可滿足高階自動駕駛的要求。另外,線控轉向為了與現有助力轉向的手感保持一致,系統響應速度也更快。所以,線控轉向技術被認為是高階自動駕駛技術下主流的轉向方案。
在2022年1月,GB 17675-2021轉向標準解除了對方向盤和車輪物理連接的強制限制,但針對線控轉向量產產品的相關標準還在制定過程中,博世華域也是該標準的主要參與方之一。博世華域透露,結合法規和市場應用情況,線控轉向產品預計在2025年下半年可迎來量產,2026年初走向市場。
除了法規層面,線控轉向若要大規模替代現有的電動助力轉向產品,還將面臨成本的挑戰。
分解線控轉向的部件構成,雖然取消了轉向管柱及對應的軸、齒輪、扭矩傳感器等,但需在上轉向系統中增加電機和控制器以實現模擬手感、限位的功能,因此線控轉向成本自然要高于現有電動助力轉向產品。
博世華域升級現有平臺產品,通過模塊還開發的方式在滿足線控轉向要求的前提下,從而達到降低產品成本的目的。目前,其D6產品下轉向器已經滿足ASIL-D的功能安全要求,因此在線控轉向可直接基于該方案進行開發。在上轉向器產品中,電機和控制器繼續沿用現有方案,采用雙控制器+電機的方案滿足冗余備份的要求。而在整個線控轉向的功能安全要求層面,除上轉向器與下轉向器直接通訊外,兩者均與整車控制器單獨通訊,除快速響應自動駕駛控制需求外,還可保證在上、下轉向器通訊失效時,仍滿足轉向要求。
線控轉向,圖源:博世華域
繼續加碼投資力度,2025年實現國內市占率40%的目標。
以武漢工廠為例,從2014年10月正式投產至今,已經擁有6期工程,總面積達到5.5萬平方米。
博世華域武漢工廠,圖源:博世華域
除系統產品外,武漢工廠還提供控制器、齒輪等關鍵零部件的生產任務。其中最為關鍵的控制器產品,在2022年6月實現首次投產,在今年3月已經累計投資3條ECU產線。從2022年6月到2023年6月,在一年的時間里,武漢工廠已產出超過150萬套控制器產品。
除保證產能總量外,博世華域武漢工廠還通過自主開發自動化生產調度系統,降低產線人工介入。本次博世華域便展示了其“黑燈工廠”,在該產線中,通過使用RFID、二維碼技術,實現了物料全過程信息追溯。使用自動化AGV小車,實現在不同生產道序中產品的運輸。博世華域介紹,在2020年疫情困難時期,僅3名員工便可保障產線的正常生產,滿足生產任務。在2022年,武漢工廠還榮獲ROIEFESO工業4.0中國區智能工廠獎項,也是對其智能工廠能力的認可。
為不斷加強研發實力,堅持研發要走在市場的前面,2021年武漢研發技術科正式更名為武漢研發中心,以“軟件中心”和“智駕試驗中心”為特色,實現V模型本地開發的一體化。今年2月正式啟用武漢軟件中心大樓。目前從新項目立項到整個項目的設計、開發和驗證全部可以在武漢完成。
在研發和生產的支持下,博世華域之前透露了未來市場目標,即到2025年實現國內市場份額占比達到40%。
來源:第一電動網
作者:NE時代
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