路特斯工程: 整车动态控制的软件定义--新架构的展望与挑战

路特斯工程：整车动态控制的软件定义——新架构的展望与挑战

2023年11月17日，在第三届汽车智能底盘大会上，路特斯工程整车控制首席专家王剑表示，在燃油车时代，路特斯已经将“操控”做到了极致。进入电气化时代，动力不再是稀缺资源了。为了在电动车时代继续保持“操控”基因，维系驾驶性的优势。路特斯专门开发了一款针对操控而生的纯电车平台“EPA”。EPA应用800V驱动电机、后轮转向系统、主动空悬、主动稳定杆等技术。目前，整车厂面临的两个最大挑战，一方面是架构和软件限制了调节带宽，另一方面是越来越敏捷的市场迭代周期提出的挑战。动力底盘功能合并及符合趋势的新主零合作模式，将提高开发效率，应对未来的挑战。

王剑|路特斯工程整车控制首席专家

以下为演讲内容整理：

路特斯灵魂——操控

路特斯发源于英国，已有75年的历史。我们在燃油车时代推出了超100款经典车型，进入电气化时代后先后推出了三款纯电动车。第一款是纯电超跑，全世界限量的Evija；第二款是HyperSUVELETRE，上市后市场给出了大量正面反馈；第三款即将上市的是EMEYA。

图源：演讲嘉宾素材

路特斯品牌的灵魂是操控。在燃油车时代，我们将操控做到了极致。但在进入电气化时代后，动力不再是稀缺资源。为了在电动车时代继续保持操控性，我们专门开发了一款针对操控而生的纯电车平台EPA，在该平台我们应用了大量最新技术，包括800V驱动电机、后轮转向系统、主动空悬、主动稳定杆。

图源：演讲嘉宾素材

就驾驶性而言，零部件提供了基础，整车的调教是关键。路特斯工程内部对于整车调教的概念是平台的调教带宽，指在这个阶段，这台工程车还能提供多大的空间为后期调教和优化做调教空间的准备。调教带宽越大，调教人员就越容易优化各项指数和属性，车的效果也就越接近想要达到的状态。比如转向手杆，我们的团队会针对所有工程目标调整参数，如电流曲线、阻尼曲线、扭矩活区、扭矩死区等，找到最符合的转向手杆，确定转向体验。此外还要集成驱动体验、制动体验、全驾的体验，将不同维度的体验综合在一起，给用户带来独一无二的操控感。这种操控感以及体验包含了主机厂对自身品牌价值的理解以及调教人员的主观风格。

整车厂所面临的挑战

图源：演讲嘉宾素材

当前整车厂面临着两大挑战。一是架构和软件限制了调教带宽。比如抖动无法改动，软件架构不支持，或是顿挫无法解决等。而这类问题会消耗整车厂大量的精力，因此我们希望通过架构和软件的调整增大调教带宽。二是越来越敏捷的市场迭代周期给我们提出了更大的挑战。

解决方案

为了应对以上挑战，我们的方案分为三个方向：分别是电气架构的集中化、控制软件的模块化、新的主零合作关系。

图源：演讲嘉宾素材

电气架构集中化的核心是跨越动力底盘域的整车层级域控制器，内部称之为VMCU整车运动控制器，基于VCU功能的范畴向底盘的功能方向进行拓展，集成底盘域所有整车层级的控制功能，包括TVC、ESP、TCS功能。执行件包括三电控制器，底盘里的制动转向悬架，围绕在其周围成为它的被控对象，受到统一协调。这样可以提升整车的动态性。动力和底盘的功能放在一个控制器后，驱动控制和液压制动之间的时延就会消除。

图源：演讲嘉宾素材

电机在整车动态性能中影响力越来越大，而电液配合问题是很多整车性能调教时的主要问题，并且电机有着更高的控制精度和更快的响应速度。电机在能量回收倒转时可以达到液压制动同样的效果，配合分布式驱动架构，通过左右的插扭可以让车辆产生横向加速度，更好提供车辆的操稳和驾驶乐趣。同时，相比液压制动的ESP，电机的介入不会影响动力性，体验会更好。

高算力控制器可以支持新的算法。根据我们的市场调研，当前各大芯片供应商已经在逐步推出更高算力的MCU芯片，不仅能带来更高算力，还能支持如MPC这样的新算法。MPC是模型预测控制，它在控制器中会对车辆模型进行未来几个周期的状态预估，从而更精确的控制各种变量。新的控制器具备并行处理的数据芯片，能够更好支撑MPC的运算。

动力和底盘功能放在一个控制器后，调教所需要的大部分参数都在控制器里，调教团队只需要专注这一个控制器就可以，不用像之前找好几个供应商进行技术交流。

此外，这样的架构更符合底盘趋势。底盘未来的趋势是线控化和软硬件解耦。线控制动的架构是中央控制器加4个EMB卡钳，EMB技术正在不断优化和成熟，这一技术成熟后就可以无缝融入到这套基于VMCU的架构中。

为了调整和增大调教带宽，还需要对当前的控制软件进行重构。我们正在和不同合作伙伴联合开发VMC整车动态控制软件。它可以基于车辆的状态和环境情况，基于优化算法和预测算法，算出未来XYZ三个方向上的最优解。之后车辆所有的动态性能都将通过这套软件来控制。

我们当前定义的架构是三层，分别为服务层、功能层、体现层。服务层包含了通用功能，比如信号处理、功能仲裁、安全监控、状态预估等。功能层主要是模块化功能等，这些功能会和硬件配置相联系。表现层主要是基于车辆状态和用户操作来动态调用下面的功能层，直接和用户进行交互。表现层会影响用户的体验和驾控感受。

我们将主要针对这一层整软件策略和参数，以不断更新驾控体验。我们也希望能有更多合作伙伴加入，和我们一起共创这套软件。之所以进行开放，是因为我们希望专注于主机厂自身的核心能力，即整车层级差异化开发，聚焦整车部分的差异软件和参数，让供应商专注于平台化零部件开发，双方各取所长、有机互补。

汽车行业是一个有积淀的行业，我们不需要去重新发明和制造轮子，只需要选择市场上现有的适合方案进行优化，这样才能创造一个共赢共生的环境。

虽然我们不坚持全栈自研的原则，但是我们所采取的是全栈可控的管理方式。希望和供应商建立互相信任的合作基础，在技术方面有更多的开发和共创的空间。

图源：演讲嘉宾素材

除此之外，我们希望能够和其他主机厂也创建更多的合作模式，作为路特斯集团的成员之一，路特斯工程具备将在路特斯汽车上应用的平台及相关工程研发资源以商业形式服务第三方客户的能力。我们非常欢迎主机厂客户与路特斯工程合作，共同开发和推出具有操控性和驾驶性能优势的新车型，从而共享技术和资源，实现互利共赢。

英国大文豪狄更斯曾说，这是一个最好的时代，也是一个最坏的时代。我们都说这是一个最卷的时代，卷意味着不确定性。不确定不一定就是不好，它也可以创造新技术、迎来新合作模式，解锁未来新的可能。我们愿意和各位合作伙伴共同创造一个灵活的架构，以及共生共赢、更加开放的合作模式，让所有的参与者都能从中受益，给用户带来更好的产品和体验。

（以上内容来自路特斯工程整车控制首席专家王剑于2023年11月16日-17日在第三届汽车智能底盘大会发表的《整车动态控制的软件定义：新架构的展望与挑战》主题演讲。）