底盘电子系统,安全等级最高的软件战场

导读：
上一篇我们聊了动力总成电子系统，它的特点是传感器执行器多、软件功能庞大、环境恶劣。这一篇我们看底盘电子系统。如果说动力总成是整车的"心脏"，那底盘就是整车的"骨架和神经"。它的特点只有两个字：安全。

一、底盘系统，到底包含什么？

底盘包括以下车辆部件：

• 车轴和车轮

• 制动装置

• 悬架和阻尼器

• 转向装置

相应地，底盘中的电子系统包括：

• 防抱死制动系统（ABS）

• 电子制动力分配系统（EBD）

• 车辆电子稳定程序（ESP）

• 电子驻车（EPB）

• 胎压监控系统（TPMS）

• 空气悬架系统

• 侧倾稳定系统

• 伺服系统

• 叠加转向系统

• 电液式制动（EHB）或机电式制动系统（EMB）

二、为什么底盘电子的安全性要求极高？

制动系统可能出现的故障有：

• 制动失效

• 非期望制动

转向系统可能出现的故障有：

• 转向失效

• 非期望转向

这些都可能会造成车辆完全失去控制，引起人员伤亡。

因此，这些系统的安全性要求极高，为设计工作带来诸多挑战。

设计人员常用的安全性设计手段包括：

• 减少与其他系统的接口

• 模块化设计

• 引入安全概念

• 增加监控功能

三、用户接口和设定值发生器：同样有限

与动力总成相似，属于底盘子系统的用户接口数量也十分有限。

除了制动踏板和转向盘外，驾驶员可以操作的只有驻车装置。

车辆状态的反馈信号通过显示器给出，例如组合仪表板。

而其他一些子系统，诸如空气悬架等，则可通过额外的控制装置来开启和关闭。

四、传感器和执行器：数量较少，但极其关键

与典型的动力总成系统相比，底盘子系统中的传感器和执行器的数量明显较少，通常主要用于ABS和ESP功能。

其中：

• ABS控制器的主要输入变量为轮边车速，信号来自轮速传感器，对应的执行器是车轮制动器；

• ESP控制器则使用转向盘转角传感器和偏航角传感器信号作为输入变量。

下图为ABS控制器与传感器/执行器的接口示意。

五、软件功能：跨域接口多，未来空间大

底盘子系统中的控制器可以实现众多软件功能。

这些控制器不仅彼此交互，而且还和动力总成及车身子系统中的其他软件功能存在接口。

可以预见的是，当前仍然采用液压或机械方式实现的功能，在未来都有可能借助软件来实现。

六、安装空间：分散布置，环境恶劣

由于底盘子系统的传感器和执行器分散于底盘的各个部位，且其功能对安全要求极高，因此控制器数量相对动力总成更多。

其中包括：

• ABS

• ESP

• 以及常作为选装功能的空气悬架、胎压监控等功能

与动力总成域相似，这些控制器也需要在恶劣的环境下运行。

七、变体及可扩展性：必须支持选装组合

通常，一款车在不同国家销售时，底盘子系统的基础功能配置可能不同，同时还存在一些选装功能。

因此，底盘子系统必须支持功能的可拓展性，且功能设计也需支持消费者自行选择和组合各类选装件。

八、写在最后

底盘电子系统的特点，可以概括为四句话：

• 用户接口有限，但安全等级最高；

• 传感器执行器数量少，但每一个都极其关键；

• 软件功能跨域接口多，未来软件化空间大；

• 控制器分散布置，环境恶劣，变体扩展要求高。

对质量人来说，这意味着：

• 安全等级最高，意味着功能安全（ISO 26262）是绕不开的硬要求；

• 故障后果严重，意味着失效模式分析（FMEA）必须做到极致；

• 跨域接口多，意味着系统级协同验证不能省；

• 选装组合多，意味着变体管理和配置验证是质量难点。

下一期，我们继续看车身电子系统。

我们下篇见。