“在当前汽车时代,硬件同质化现象越来越严重,所以在‘软件定义汽车’趋势之下,我们需要靠软件去构建一些差异化。”日前,在麦格纳“黑科技来了Tech Lab”系列分享会上,麦格纳动力总成软件工程经理何松如此表示。
事实上,“软件定义汽车”趋势已不断刷新造车逻辑。通过将车辆的功能和控制从硬件中解耦,软件可赋予汽车更高的灵活性和可升级性。
在何松看来,未来,汽车将更依赖通过软件来实现智能座舱、自动驾驶、车联网、车辆智能控制和娱乐功能,为驾驶者带来更安全、更智能、更舒适的驾驶体验。
图片来源:麦格纳(下同)
据麦肯锡预测,软件在D级车(或大型乘用车)上的整车价值正在持续稳定增长,预计到2030年占比将达30%。何松认为,“我们正面临着一个全新的、全面依赖软件的汽车新时代。”
从车辆动力总成板块来看,在车辆动力和车身控制方面,这一趋势也越来越明显。
据何松介绍,如今,该领域面临着众多的功能和硬件需求,包括主动悬架、电驱系统、空气动力学系统等。然而,在如此多的功能和系统需求下,仅仅依靠堆加控制器来实现新功能的方式已经不再适用。这种方式不仅会导致线束的繁琐和错综复杂,还会增加对硬件及软件的额外的需求。
因此,新的电子/电气架构迫切需要更高层面的整车功能,通过跨域控制的方式,对系统进行统一管理和控制。这样能够极大程度上减小对硬件的依赖并能实现更多的标准化。
而在这一过程中,软件扮演着关键角色。
为加快软件上车速度、扩大软件适用范围,麦格纳提出软件即产品(Software as a Product)概念,即“SaaP”,将软件和硬件充分解耦,实现软件的快速部署和应用。
“麦格纳一直致力于把软件系统从动力总成结构之中进行解耦,甚至还可以跟控制器进行解耦,从而让我们的软件范围可以变得更广,实现快速部署。”何松如此表示。
据悉,在“SaaP”的加持下,麦格纳提供的软件功能不再依赖于固定形式的动力总成结构,可以适应各种形式的动力总成架构,如混动、电动、双电机或三电机。同时,软件本身不再依赖于特定的控制器硬件,而是能与大多数现有的整车硬件兼容,实现软硬件解耦。
更为重要的是,基于此概念,麦格纳的能量与运动控制软件,通过先进的数据获取以及软件策略,可实现对能量的高效管理和精准的车身运动控制,优化出行体验。
举例来说,在路面积雪以及高速公路等危险工况下,由于车辆失控而引发的交通事故屡见不鲜,如何通过对车辆的精准控制,提升在冰雪路面行驶的安全性,日益受到重视。基于这种需求,该软件让车辆在冰雪路面的快速、安全行驶,甚至连续漂移成为可能。
据介绍,该软件支持更精确的扭矩矢量分配功能。在车辆行驶过程中,车轮的扭矩一直处于动态调整中,当车辆需要过弯时,不同车轮分配到不同正负的扭矩。在某些工况中,即使车速高达60公里/小时,车辆仍能保持稳定。当车辆需要出弯时,驾驶员踩下油门,此时软件又能重新分配驱动扭矩,保障动力的顺畅衔接。
另外,该软件还具备主动侧滑角限制控制功能,依靠算法实现实时精准的计算甚至预测整车的姿态和关键信息,在无任何硬件增加的情况下使车辆表现显著增强。即使普通驾驶员也能在该功能的帮助下,实现专业的驾驶表现。例如在某些漂移工况时,驾驶员是不需要反打方向盘,而由系统实时根据方向盘的角度为漂移的转向目标进行控制。
此外,该软件充分考虑了安全和动态的两驱/四驱切换策略,据称能够实时计算车辆安全行驶所需的轮端扭矩限值,并与以效率为考量的扭矩分配结合起来,从而进行智能模式切换。
综合来看,麦格纳的软件产品包含5个维度,涵盖车辆输入、车辆物理模型、车辆运动控制策略、智能执行机构和实车表现。
其中,车辆输入主要指由传感器或总线获取的整车信息,例如轮速、油门和刹车信息等。
而后,其会将前面所输入的这些基础数据,应用于先进并精准的整车物理模型中,实时运行并模拟出整车行驶状态,尤其是无法直接观测或者直接计算的关键信息,例如车轮以及车身侧偏角,道路摩擦系数等。
接下来,车辆运动控制策略根据车辆信息、驾驶员操作信息以及物理模型计算出来的整车姿态信息,进行轮端的扭矩矢量分配,并将扭矩需求值发送给执行机构——如前后桥电驱动系统,扭矩分配系统,动力断开解耦装置等。最终实现实车的优秀性能表现。
何松表示,在这5个维度中,车辆物理模型和车辆运动控制策略在整个控制系统中起着重要作用。这两者的结合奠定了整车的操控性、安全性和驾驶性。
据悉,从单一维度的软件应用,到完整的软件解决方案,麦格纳能根据整车厂需求提供非常灵活的合作模式。
至于相关应用对车辆架构的要求,麦格纳动力总成产品线管理高级专家冯永升表示,从系统角度来看,可以分为两种情况:
第一种情况,如果客户当前车辆的硬件系统具备这样的能力,只是这个功能没有开发出来,那么可以直接将功能增加到客户车辆上去。主要工作是在后期,也即整车软件标定以及验证的一些环节。
另外一种情况,如果当前整车的硬件系统不具备这样的能力,则可能要做一些升级和迭代,这就需要从整车开发的源头就介入进去,就相当于需要参与动力总成架构的设计,与客户一起制定,共同开发。
“还有电子电气架构方面的考量。比如说如果用传统的分布式的架构,考虑到通信之间的功能,包括协调,希望最好能在开发初期就介入进去。因为这样,无论在线束的布局上,还是功能的配合上,都能提前做好一些规划。但是如果我们是朝着未来的架构去发展,就可以晚一点介入,甚至在量产阶段介入。”何松补充道。