在国内企业份额不到1% 的细分领域中,想要夺回中国智能汽车“手脚” 甚至“小脑”的自主权,绝非易事。拿森从零破局,实现自主线控制动系统技术和量产的突破,也就有了样本意义。实现中国汽车供应链的自主、安全、可控,“拿森们”正在自己深耕的环节上不断求索。

 

自动驾驶

 

1%的危险与机遇

一轮看似寻常的汽车冬季标定测试, 因为“不到1%”这个数字,或将意义重大且深远。

 

2021年春节前后,上海拿森汽车电子有限公司(以下简称“拿森”)的工程师们忙着对其线控制动系统等一系列产品进行全面的冬季大考。其官方消息显示,此次测试规模空前,共有16款车型参与,覆盖轿车、SUV、轻型卡车等多种车型,涉及比亚迪、福特等多家车企。

 

在每年进行冬季测试的汽车大军中, “16款”、“数个品牌”的确不是一串耀眼的数字。但于国内汽车线控领域而言,也许将是自主新突破的一个重要起点。

 

近年来,汽车“新四化”大潮汹涌,自动驾驶高歌猛进。业内普遍认识到,“无线控,不自动驾驶”。具体而言,自动驾驶系统可分为感知层、决策层以及执行层。线控底盘相当于智能汽车的“手和脚”,是其落地的终极载体,部分智能化功能依赖于线控底盘的执行。

 

线控底盘的控制主要通过制动系统(EBX、ESC、ABS)和转向系统(EPS) 等实现。据业内专家介绍,这两项是当前线控的主要难点和重要研究方向,是支撑智能电动汽车各种功能和性能的基石,也是车辆经济性能提升的关键技术。

 

作为汽车电动化与智能化两个赛道的核心交汇点,线控底盘已经站上汽车进化的新风口,跨国零部件巨头在这一领域争相落子,博世、大陆、采埃孚、日立、舍弗勒等一众企业几乎顺势垄断了中国市场。 

 

这直接导致该领域被外资技术“卡脖子”多年。“特别是线控制动,尤其ESC车身稳定控制系统,国产化率甚至低于1%, 行业应高度重视。” 拿森CEO陶喆忧心忡忡地透露了这一非常不乐观的占比,“这意味着(自主企业)几乎无一幸存”。

 

据业内人士透露,造成这一局面的重要原因之一是,线控及相关技术涉及底盘核心技术开发和高安全等级系统开发,且是国际上前沿底盘制动系统技术,开发难度和门槛非常高,国内鲜有成熟产品或案例,成本也相对较高。

 

陶喆曾陆续在博世、上汽工作多年,专门从事线控底盘的研发工作,对这种“手脚” 被束缚之痛感受更深:“未来进入高级自动驾驶阶段,车辆可以通过OTA在云端刷新软件,假如负责执行的关键零部件都是外资企业的,一旦发生黑客入侵等事件,车辆完全失控,风险巨大。”

 

在当前国内外大环境的影响下,国家已将构建自主安全可控的汽车产业链提升至前所未有的高度。近期国务院办公厅印发的《新能源汽车产业发展规划(2021— 2035)》就明确指出,汽车核心零部件要实现自主可控,要攻克线控执行系统这一“卡脖子”的核心技术。

 

这不仅是以拿森为代表的自主线控企业的重大战略机遇,更是与外资企业竞争的首要战略优势。

 

“要么就做中国企业没做出来的,要么就做没做好的。”在陶喆心中,拿森就是肩负这样的使命而生,要代表中国队、代表民族解决一个领域的难题,要代表自主企业与外企竞争。

 

解放“手脚”,自主突围

2016年春,拿森在这个有“自动驾驶元年”之称的年份应时成立。虽然市场与大势可期,但这片蓝海并不“蓝”。外资巨头环伺, 拿森只能强化优势,拼命奔跑。

 

国外企业在汽车底盘领域已经有100多年的积累,有一套完整的方法论、体系化的开发流程,包括如何开发、如何验证,如何找到潜在的bug、如何修复等。拿森在技术上却仍有自信,因为其核心研发团队已经在这一细分领域深耕15年,具备核心全栈线开发能力和软件ASPICE的开发能力。“我们的核心竞争力就是具备全正向的产品定义和开发能力,并在这些方面有真正的积累。” 陶喆认为,这一点非常关键。

 

一个有力的证明是,2018年三季度, 拿森在国内率先实现了NBooster智能线控制动系统的量产,比外资企业同类产品的国产时间提前几个月。这一成果也被上海市经信委认定为“国内首台突破高端智能装备”。在研发与生产中,拿森开创了国内多项“第一”,包括引进国内第一批用于验证线控刹车系统的试验设备,打造了国际先进水平的试验中试平台以及中国第一条智能线控刹车批量产线等,形成了“研发-中试-检验-量产”的完整产品开发体系。

 

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官方资料显示,成立至今,拿森公司掌握了线控制动、线控转向、车辆稳定控制等线控底盘全方位自主核心知识产权, 已拥有130余项知识产权。

 

经过近两年的快速发展,拿森成长为国内首家实现线控底盘制动产品大批量产的企业,实现了自主线控制动系统从0到1的技术和量产突破。拿森终于在外企包围的线控关键领域打开了一个缺口,与涌入这一行业的国内企业一起迈出了重要一步,并凭借技术优势和更高的市场占有率在其中脱颖而出,俨然线控领域的自主“头羊”。

 

各种新的挑战与质疑却从未停止。

 

陶喆最常被问起的大约有两大类问题,一类是“你们的产品究竟好在哪”,另一类是“拿什么与外资巨头竞争”。

 

在产品方面,拿森一直在努力证明自主线控技术解决方案更好。

 

春节前,特期拉加速失控撞车事件频频登上业内热搜榜。在专业人士看来,这与特斯拉车辆采用的one-pedal方案有重大关系,因为它将加速和减速功能集中在一个踏板上,操作中右边的油门踩下去是加速、往回收是减速,与传统车辆的两个踏板设计完全不同。这就改变了用户的正常驾驶习惯,应急场景下可能误把油门当成制动踏板,错误操作而导致失控。

 

一般制动会消耗汽车30%左右的能耗,特斯拉等车企之所以采用这种单踏板模式,是希望最大限度回收制动能量,降低车辆能耗,延长电动汽车的续航里程。

 

是否有既增加制动能量回收又不改变驾驶员驾驶习惯的两全方案? 

 

拿森有,是他们自主研发的协调式的能量回收系统,NBooster智能制动系统。

 

据陶喆介绍,这套产品已经过三代技术迭代,在多数应用场景可有效回收制动中消耗的20%的能耗,使纯电动汽车续航里程增加10%-15%,单车成本节省3000-7000元,也降低了多装电池的能耗和安全隐患。于消费者而言,其适用温域更宽,工作温度范围已经扩展至-40℃- 105℃,可以部分缓解他们关于电动车冬季续航里程大幅缩水的焦虑。

 

不仅如此,NBooster的智能化等级已经达到L3级,制动响应非常快,可实现在200ms以内建立100bar最大制动压力,相比传统系统缩短3-5m最大制动距离,安全性更好,寿命长且无须售后维护。与国际产品相比,NBooster还具有无噪音、踏板感一致等优点。

 

据了解,大众MEB平台上就采用了类似这种协调式回收系统作为标准配置;拿森目前已经与20多家主机厂展开了协调式能量回收NBooster系统的产业化配套和研究。

 

凭借产品和技术的优势,陶喆一直非常自信的认为,“我们有些指标已经做得与博世等企业一样好了,甚至更好, 比如噪音控制、安全性、平顺性等。” 

 

用好本土优势

在与外资企业的竞争中,陶喆跳出了过去国内汽车行业惯有的“跟随”心态,一心“超越”,在他看来,除了国家提出“打造自主安全可控供应链”的这一战略优势,自主线控企业还应当用好4个“本土优势”。

 

首先,中国的企业更懂中国市场、中国用户,可以针对本土特点定制所需功能。陶喆指出,国外通常向中国输出标准化产品,往往缺少这类功能,本土企业可以借此形成差异化的产品力,例如,“一些NBooster系统有的功能,外资企业的同类产品中是没有的,因为他们的产品架构开发是在10年前做的,当时并没有意识到今天的中国汽车市场到底需要什么。”

 

其次,本土企业的产品在成本控制上做得更好,这正是对成本敏感的中国车企所需要的。

 

再次,智能汽车时代的软硬件更新迭代速度非常快,而本土企业的响应速度比外资企业更有优势。陶喆判断,未来智能汽车的更新速度将很快缩短至1年以内, 整车厂需要更迅速灵活的合作伙伴一起实现快速迭代。“外企的核心研发一般放在国外,国内的改动权限受限,一旦有修改要经历的周期也更长。” 

 

还有与整车企业的合作模式。一方面,智能网联汽车需要各方以更加开放的姿势投入到合作中,打造开源生态,外资企业即便愿意配合,在具体操作中也面临更多障碍。另一方面,目前很多外资企业凭借产品和技术壁垒,对国内整车厂往往采取绑定销售策略,一环套一环,深度控制车企的供应链。

 

“我们反其道而行之,可以帮他们‘解套’。”曾在大型整车集团工作多年的经历让陶喆更懂客户的“苦”,因此拿森考虑的商业模式会更加灵活。

 

拿森的种种努力和优势逐渐赢得了一批用户。2018年初,NBooster智能刹车系统搭载中国首辆L4级无人驾驶客车“阿波龙”亮相春晚;同年7月,与北汽新能源合作的EC3成功上市,这也是自主线控底盘供应商与整车厂的第一次大批量投产。此后,拿森向多家用户大批量供应线控底盘的核心产品——NBooster智能制动系统、DP-EPS线控转向控制系统、ESC电子稳定控制系统等。目前,拿森拥有2条NBooster 自动总成装配线及检测线,2条电磁阀全自动装配线,1条ESC/ABS洁净生产线, 1条EPS自动总成装配线,2条ECU及动力包防静电装配线,总规模可达到140万套/ 年。截至2020年底,拿森已实现累计供货10万套。

 

“朋友圈”也在迅速扩张。据了解,拿森已与比亚迪、北汽新能源、长安、福特和广汽新能源等近20家整车厂、一级供应商和自动驾驶公司达成合作,计划开发车型50余款。 

 

“小脑”自主,布局前瞻

近年来,各家车企都在不断加速高级自动驾驶落地,拿森的发力点也集中指向应对L3、L4级自动驾驶的线控制动解决方案,以抓住升级大势。如何化解失效安全备份的挑战是其重大课题之一。

 

陶喆分析指出,L3、L4级自动驾驶对制动有3大要求:一是行车制动系统需要备份,即任何一个行车制动系统失效以后,系统仍可接管,保证车辆安全制动;二是基本的车身稳定控制需要备份,即一个系统失效以后仍有接管,甚至人工接管,使车辆不甩尾,实现转向功能;三是驻车制动系统需要冗余和备份。

 

 

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拿森的解决方案主要采用NBooster智能制动和稳定控制系统,包含了6大冗余特征和备份特征(线控制动、基本车身稳定控制、驻车制动、轮速和车速信号、系统间通讯和交互的冗余备份以及NBooster 与ESC的供电相互独立等)。通过对所有重要环节进行充分备份,以确保制动系统作为车辆的最后一个安全环节,保障驾驶员的生命安全。

 

这种方案的一大亮点是提供了全冗余的线控转向系统,从感知、通讯、MCU 算法、处理、域控制器到电机驱动,全部双路控制,助力八大失效模式。这就意味着,任何一路感知或算法失效,这套线控转向系统都有备份方案,如果出现任意一路扭矩传感器故障、转角传感器故障、CAN通讯故障、MPS故障,可保证100% 助力能力;如果出现任意一路供电故障、MCU故障、驱动/H桥故障、电机故障, 可保障50%助力能力,完全满足日常行车中的安全和基本性能要求。

 

在智能化这条新赛道上,高级自动驾驶汽车将快速上量,陶喆判断,其发展有3大趋势:更安全、更智能以及在软件定义汽车时代,电控架构将发生重大变化。智能汽车正处于从第一代分布式架构向第二代集中式域架构的转变过程中,即一辆汽车上目前可能有100多个ECU,未来会集中到数个ECU中。

 

对此,拿森的前瞻布局指向自主开发线控底盘的域控制系统,想将“小脑”控于掌中。

 

陶喆打了个形象的比喻来解释自动驾驶“小脑”的作用,它类似于人类的小脑, 通过平衡人的四肢和各种不同的状态来确保安全,精准有效地执行大脑的指示动作。自动驾驶“小脑”在工作中需要接收、判断、执行“大脑”的决策:通过收集路面信息,对于车辆的安全性、舒适性、通过性和目标的运动轨迹进行平衡,控制驱动力矩、制动扭矩、车身稳定,进而实现对车辆纵向、横向和垂直3个维度的全域控制。

 

陶喆表示,拿森是目前国内唯一具有线控制动和转向两项核心技术的公司, 在开发集中式域控制系统中的优势非常明显。拿森希望在下一代产品开发中与上下游伙伴形成开放合作,并提出了三种各有优点的模式供其选择,一是“大脑”和“小脑”相对独立开发;二是“大脑”的软件集成到“小脑”域控制系统里;三是“小脑”软件集成到“大脑”的ECU当中。

 

陶喆始终在呼吁,中国企业要在智能汽车这个新赛道上取得突破,真正实现自主可控,就必须加强产业协同,创新整合新技术,加快生态变革,实现同行资源和上下游的优势互补。

 

从全面解放“手脚”到“小脑”完全自主,前路漫漫,拿森作为自主线控企业的代表,正上下求索,希望贡献自己的那份“中国力量”。

 

(注:本文首发于《汽车纵横》杂志2021年3月刊,敬请持续关注。)


来源:盖世汽车