三一重工黄桂恒:面向轮式专用车的智能底盘开发

2023年8月23日,电动汽车智能底盘大会在深圳会展中心(福田)开幕,大会由中国汽车工程学会主办,电动汽车产业技术创新战略联盟、中国汽车工程学会智能底盘分会、智能绿色车辆与交通全国重点实验室连横承办。
在当天下午的智能底盘关键技术专题演讲中,三一重工研究院的院长黄桂恒分享了面向轮式专用车的智能底盘开发的主题演讲。
三一重工黄桂恒:面向轮式专用车的智能底盘开发
以下为演讲全文:
各位来宾,各位同行,各位专家大家下午好,我今天带来的是三一对新能源解决方案的探索,面向轮式专用机械车包括搅拌车、牵引车智能底盘的方案。其实特种车对于传统的乘用车主要三个方面,一个是行业现状,第二个是专用车的智能化需求包括如何开发专用车底盘。
大家对专用车的市场不是特别了解,这是根据3060的零碳的加速落地,各位专家也抛砖引玉提到了电动的渗透率慢慢上涨,我们给出的评估是到2030年整个市场有大概170万专用车电动车替换,面对一万亿的市场。所以专用车是个小众领域,但是不是小市场,而且面对专用车智能化和电动化也做了很多探索,会面对很多困难,因为专用车是大市场,但是落到小地方场景非常多元化。
首先,面对八大场景,第一个是重载领域的矿山、港口、钢厂的复杂情况,包括重载超重可能超过80吨的领域,对线控的领域要求很高,包括线控的转向力、制动,乘用车和商用车用到的零部件设备要求是不能满足的,包括钢厂港口不一样的就是高温、高腐蚀性,跟我们传统的不太一样。同时像渣土车、复合板的渣土车效率比较高,还有公路的沙石料对载重要求比较高,还有标载的小众的领域,两桥的五小工程领域,这里面只是简单提八大场景,但是其实每一种车都有很大的差异,所以专用车智能底盘开发是需要根据场景来。
三一从2015年开始做进行电动化的布局,包括四大方面的电动化,目前已经全面落地。电动化也是专用车走向智能化的标准基础,第一个就是运输车辆的电动化,已经实现电动搅拌车、电动牵引车的电动化和全面推出,连续两年是市占率第一,工程设备我们已经开发出电动挖掘机、电动装载机、电动起重机,像工程的机械装卸像电动泵车、电动环卫车,大家对这些设备可能比较陌生,包括一些专用的港口设备,电动抓机,电动正面吊,堆高机。但是为什么会三一做这些全面电动化?其实是为了满足客户电动化智能需求做的。
专用车智能化的需求来说,在客户端我们提出四个点,一个是更安全、更高效、更经济、更舒适。第一个要做到更安全,是因为专用车保险额一直是非常高,特别是电动车之后明显是整个保费直接翻倍,同时因为很多专用车采用电池侧挂的方案,如果转向不足或者司机操作失误,撞到电池损失非常高,虽然是3.40万以上,对主动的安全有一定的需求。
第二点是可以看到左下角这个图,我们的客户同一批车型,10个车同时能耗的差异非常高,最高2.6,最少1.7,可能光说能耗没有什么概念,但是在商用车面对客户,客户给的诉求是如果降低6%的能耗,可能一个月多挣6、7000元,这是一个很可观的数字,所以做到经经济也是潜在的需求。
第三个是专用车的场景,有矿山,荒郊野岭运营效率是很低的,排队时间占一天60%以上,从电动车优化的排队效率来看,每天多跑一趟,就多挣700块钱,这也是非常可观的数字。
第四个是舒适性,专用车也是传统的痛点,司机会反映驾驶体验差,可能在矿山里面,像一些工程项目,专用设备连收音机都没有了,这跟传统很不一样。这里提到的客户端的需求,其实我们做那么多电动化的需求是为了多装备协同作业调度需求整个总包解决方案,包括可以看到这些多端可视、智能语音控、网络传输和装备的联动。主要包括手机端、大屏、电脑端可视,云端包括一系列运控能力,调度,OTA升级,智能运货,包括智能的监控,设备可能要互联整个工程项目很多设备,包括现在用车比较多的搅拌车,压路机、泵车、堆高机、挖掘机,还有现场的摄像头,所以对专用车的智能化要求比较高,需要全装备智能化电动化。
这种方案优势包括智能化可以实现装备互联,服务化就是云端全部的数据管控,可以实时同步,多端调度,同时是整个智能化解决方案是开源的。还也可以看到我们开发出一代的无人驾驶,已经实现L4级别的无人驾驶,可以在多种场景应用包括工地运输,钢厂的沙石料运输。这里面主要包括可以实现自动蔽障、自动泊车,自动卸料和互联。
目前基于法规做了封闭和半封闭场景的无人驾驶配套方案,包括可以实现高效作业,成本优势,有更安全可靠的功能,同时实现车端互联、实时监控,智能调度。这里可以看到一个全景图,对于整个机械车工况的无人驾驶是从装料点出发,包括过半,过半会行驶一段路,路可能要避让行人、车辆、猫猫狗狗。同时需要选择正确的路线,包括进行协同作业,工程设备协同作业,可以从司机端进行调度,包括挖机师傅挖完可以要求下一个车来用,这种是实时调度的,后面再把物料装到运料点,就是整个作业过程,就是运输、作业、调度是三位一体。
我们做的轮式专用底盘开发,目前提出五大方面的要求。
第一是做三一专用智能底盘包括自主集成桥、高温密度的电池、域控和相关技术的应用,同时开发智能底盘要匹配不同车型,一个底盘可以匹配更加多种车型,主要是包括效率的提升,电池主要是续航里程的需求,中央域控,包括域控,刚才也提了很多域融合的方案。充电就是提高我们的运动效率,线控也是基于现有的技术水平做的几个方案,一个是线控转向包括主要是提高精度,线控制动提高响应速度,线控驱动方面尤其是油门响应和能耗开发,还有一些协同作用的线控控制。
整个底盘主要是通过上端解耦设计实现不同车型的演变,包括后续开发完全解耦的底盘进行电力基础,实现缩短开发周期,降低成本的需求,可以看到智能底盘可以做不配驾驶的完全无人驾驶,也可以做无人集卡,也可以面向有人的机械车,就是一个平台配多种车型。这也做了简单的平台演变的分析、介绍,包括一个车型可以搭载不同的像8×车平台可以搭载搅拌车、泵车,6×4平台也可以搅拌车、机械车,专用的环卫车,像4×2的小平台也可以做四车、小货车、环卫车。可以看到平台化的设计是我们专用车智能底盘的基本要求,因为是面向多种设备一个底盘。
电子电气架构方面,前面的很多专家也介绍过,三一也是做域融合和中央控制器加域控制器。中央控制器刚才也提到不少是高速的智能架构,整车的故障率、电气方面比以前是下降30%,用以太网一百兆的通讯速度,用碳化硅的硬件和MCU冗余,算力大于50top,从而实现座舱和车域的跨域融合,智能配电车载有以太网的高效OTA。六合一主要包括中央控制器、网关、仪表控制器和维修的集成,域主要分为中央域和几个左右域和一个后域,整个域融合跟乘用车和商用车方案比较接近,基本都有。
电驱动的规划,对专用车来说是比较同质化竞争的部分,目前专用车和商用车都用第一种方案,就是中央集成,包括集成电机,第二种集成电机桥,后面到轮毂电机,轮毂电机专用车开发很少,目前了解是在军用上投入比较大。目前整个技术路线是从中央驱动向分布式驱动发展,中央驱动是我们目前的主流,集成驱动桥也是慢慢在用,在公路工况用。像刚才提到的八大场景,很复杂的山区、港口有比较大的困难,而且集成桥面对专用车比较难搞的就是环向质量比较大,这会影响可靠性,包括悬架设计难度比较大。
像线控转向主要做三个方面的努力,一个是基础功能做得更丰富,线控助力主动回正,包括路段诊断和原保护,还有高级功能的适用,包括跑偏的补偿,路面干扰的抑制,包括为SLD的冗余备份和功能安全更可靠,从准线控的EHPS到完全线控的EHPS。线控自动方面也是从四大方面进行优化,包括开发冗余的行车自动线控方案,让行车更加安全,从原来的单控制到有EPB的冗余控制,有开发EBS、ECU情况下的闭环控制,如果完全闭环单通道阀和双通道阀跟预控制器直接实现控制冗余,同时优化域能量的能量回收。
专用车有一个比较大的特点,就是载重比较大,传统的能量回收对我们来说是非常非常有改善意义,如果优化再控制能耗再降10%以上,这里同时引出另一个问题,电机正转和反转相对传统大车桥,后桥反转一般目前减到50%左右,像瀚德桥,目前整个行业的卡点做到百分之百很难,但是用集成桥能做到百分之百反脱,优化诊断功能也是目前的方向。
最后讲一下整个发展方向,特种车的智能底盘需求是基于综合解决方案发展,基本是基于场景,不是一个单品类的开发,是总包,基于面向客户端的开发需求。同时也是希望加强与各个行业、科研机构、高校间的合作关系,推动研发发展。因为确实特种车智能底盘的需求是比较单一,跟很多行业不一样,不像乘用车,可能每一个都有不同的开发需求,同时也在全球化的布局下,国内目前特种车、商用车的需求逐渐有点下降。目前三一集团也是走全面国际化、全球化的路线,目前市场份额全球化已经占比超过50%,希望后面加强与国际的交流合作,共同探索国际市场。
最后是多元化的发展需求是根据市场的需求拓展业务领域,目前从单一产品到多一产品的产品线,从产品到服务的转变,是贯通整个价值链,给客户创造更多的价值。我汇报到这里,谢谢。

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