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| 本文作者： 虞超 | 2024-01-05 18:13 |
老司機常說，“坐奔馳，開寶馬”。
奔馳、寶馬之所以有著自己鮮明的駕乘特性，都要歸功于老牌廠家對于底盤，尤其是懸架的能力積累。
人們對于懸架的研究，其實早在汽車誕生前的馬車時代就開始了。1776年，馬車用的葉片彈簧取得了專利；1886年，專利號為DRP 37435的 "奔馳專利一號車"，就搭載了葉片彈簧懸架。
葉片彈簧懸架被使用到20世紀30年代，直到1934年，世界上才出現(xiàn)了第一個由螺旋彈簧組成的被動懸架。
不過被動懸架的參數(shù)是根據(jù)經(jīng)驗或優(yōu)化設計來實現(xiàn)的，更像是一種“萬金油”，很難適應更為復雜的路況，于是逐漸成為提高汽車性能的瓶頸。
主動懸架和半主動懸架自此開始邁上歷史舞臺。
主動懸架的概念早在1954年就被美國通用汽車公司在懸架設計中被率先提出。但其結(jié)構(gòu)復雜、成本昂貴且能耗較高，過去往往只在許多頂級豪車上裝配，比如奧迪S8、保時捷911。
半主動懸架的研究工作開始于1973年，由D.A.Crosby 和D.C.Karnopp 首先提出。半主動懸架以改變懸架的阻尼為主，一般較少考慮改變懸架的剛度。但其結(jié)構(gòu)較為簡單，工作時不需要消耗車輛的動力，就能取得與主動懸架相近的性能。
20世紀80年代后期，該技術(shù)趨于成熟，福特、日產(chǎn)等知名車企開始陸續(xù)在自家轎車上進行應用，寶馬725、奔馳ML250等中高端車型均搭載了半主動懸架。
“坐奔馳，開寶馬”的傳言，某種程度上也因此而來。
由于多種復雜原因，自主品牌車企在半主動和主動懸架的研究上起步晚，與國外廠家存在差距，這也使得很多國際頭部車廠在面對造車新勢力時，依舊保有一些屬于自己的競爭優(yōu)勢。
可外企品牌的優(yōu)勢正在被慢慢消減，特別是智能駕駛技術(shù)的發(fā)展，以及一些新的應用場景對車身高度，懸架系統(tǒng)的軟硬和阻尼感誕生了新的需求，促生了新的賽道——懸架控制器。
作為電控懸架系統(tǒng)的控制核心，懸架控制器通過對減震器和空氣彈簧進行控制，可以有效提升車輛的舒適性和操控性。
它的出現(xiàn)，讓不同品牌間的競爭變得更加多元化，尤其是當智駕功能和一些底盤高階功能以及底盤域控制器結(jié)合起來的時候，會起到彎道超車的作用。
也就是說，如果既想要奔馳的舒適感，又想要寶馬的操控感，那么懸架控制器就可以把這兩種風格集成到一輛車上，做到“既要又要”。
奇瑞瑞虎9已搭載懸架控制器
可以預見的是，懸架控制器將會成為重要賣點，甚至成為一些車企在某些車型中體現(xiàn)差異化的賣點。
而且，結(jié)合智能駕駛的不斷發(fā)展，可調(diào)節(jié)懸架或者配有控制器的懸架，也會形成更多的智能化組合，例如配合攝像頭和激光雷達對于路面的掃描，消費者的用戶體驗也就更加的豐富。
因此，有業(yè)內(nèi)人士告訴雷峰網(wǎng)新智駕，懸架控制器在三到五年后會迎來風口。目前涉足懸架控制器的廠家包括明然科技、聯(lián)合電子、時駕科技、科博達、保隆科技等。
不過也有些業(yè)內(nèi)人士對此保持冷靜，認為懸架控制器雖然很熱門，滲透率也逐步攀升，但終究不像底盤里的線控產(chǎn)品，比如車身穩(wěn)定、剎車或者轉(zhuǎn)向這類產(chǎn)品，其需求相對更強，往往會成為標配，而懸架控制器則有一定的成本敏感性。
因此，能否成為標配，主要取決于行業(yè)的發(fā)展，比如電子控制器系統(tǒng)成本是否能降到更低級別的程度，以及整車電子電氣架構(gòu)未來的發(fā)展態(tài)勢，是否允許它被集成到其他底盤控制器里。
另外，懸架控制器配套的機械部件不再是普通的機械式、被動式懸架，而是更高級別的減震器和空氣彈簧，所以對于MCU控制芯片有較高的要求。
如果說空氣彈簧這類底盤部件就像人體的四肢和軀干，那么懸架控制器就是頭部，MCU則是最重要的大腦。
車載芯片從業(yè)者李曉飛告訴雷峰網(wǎng)(公眾號：雷峰網(wǎng))新智駕，鑒于MCU在懸架控制器中的關鍵地位，因此也有一些硬性指標：
首先是CPU的實時處理性能。通常情況下，即使不同廠家會有不同的算力性能指標，但落地到應用通常以調(diào)節(jié)懸架軟硬的控制周期作為主要的產(chǎn)品性能衡量點，調(diào)節(jié)的周期越短，理論上可以更好地應對細微的路面變化，帶來更好的用戶體驗。鑒于此，高性能的CPU和其周邊外設鏈路，意味著MCU能更快地去完成所需的環(huán)路計算，縮短調(diào)節(jié)周期。
其次是接口要齊全。底盤會有一些傳感器，因此芯片需要具備相應的接口接入來自于傳感器的數(shù)據(jù)。有一些路面信息需要通過智駕系統(tǒng)中的各類傳感器進行提前采集， 經(jīng)由高性能MCU處理并輸出控制信號，實現(xiàn)更好的用戶體驗。
其次就是定時器。最終的調(diào)節(jié)指令是通過復雜的定時器外設來輸出的，所以芯片里需要有比較靈活可配、性能可靠、功能強大的定時器，才能更好地對外面的閥體進行調(diào)節(jié)控制。
李曉飛說，如果要涉及懸架控制器這一應用場景，其實還需要考驗一些芯片廠家的軟實力。例如：
底盤的工作環(huán)境溫度較高，因此要求MCU最好具有車規(guī)Grade 1的溫度等級。
智能汽車會有一些功能安全上的考慮，所以芯片最好具備一定的功能安全機制，能夠通過功能安全認證并達到一定等級，以應對一些潛在功能安全設計方面的挑戰(zhàn)。
再有就是，懸架控制器這類應用，不同芯片廠家往往都有一些固有的算法，如果要在一顆新的芯片上應用，那么軟件需要進行分層或者模塊化，那么芯片廠家對AUTOSAR（即汽車開放系統(tǒng)架構(gòu)，由全球各家汽車制造商、零部件供應商及研究、服務機構(gòu)共同參與的一種汽車電子系統(tǒng)的合作開發(fā)框架，并有一套開放的ECU標準軟件架構(gòu)。）的支持就顯得尤為關鍵，特別是AUTOSAR MCAL的成熟可靠、第三方的AUTOSAR的生態(tài)適配以及整個軟件系統(tǒng)的可量產(chǎn)能力。
就目前而言，能夠具備以上條件的芯片廠家主要是國際大廠，例如瑞薩、英飛凌等。這些芯片大廠憑借多年的行業(yè)積累，在汽車MCU的綜合實力非常領先，尤其是產(chǎn)品的設計、質(zhì)量的管控、成本的控制等維度。
而在國內(nèi)芯片廠家中，目前在底盤域懸架控制器上量產(chǎn)的，只有芯馳科技的MCU產(chǎn)品E3系列。
芯馳科技是全場景智能車規(guī)芯片企業(yè)，面向電子電氣架構(gòu)核心域控方向布局了智能座艙、智能駕駛和中央網(wǎng)關三款SoC芯片產(chǎn)品，以及高性能的MCU控制芯片產(chǎn)品。
芯馳科技市場總監(jiān)何旭鵬表示，未來隨著區(qū)域化、跨域或中央計算架構(gòu)的發(fā)展，一部分MCU的（性能）需求會越來越高，另一部分可能會偏向于成為輕量化的終端傳感器和執(zhí)行器，所以對于汽車MCU領域而言，至少有一部分ECU對MCU的需求是不斷提升的。這一趨勢其實從國際友商的一些公開的產(chǎn)品規(guī)劃信息中，也能得到印證。
現(xiàn)在和未來的汽車電子電器架構(gòu)中，高性能的MCU都是非常重要的，甚至會出現(xiàn)介于MCU和SoC之間的跨界產(chǎn)品。除了懸架控制器以外，還有高階智駕控制器里進行輔助處理的MCU，前視ADAS 里做規(guī)劃控制和通信的MCU，集成了車身網(wǎng)關及部分底盤功能的域控使用的MCU，或者中高端電機驅(qū)動，這些應用中對MCU性能的需求都越來越高。而這些領域，也是芯馳E3系列產(chǎn)品的量產(chǎn)應用方向。
芯馳團隊量產(chǎn)經(jīng)驗豐富，截至2023年，其全系列車芯產(chǎn)品總出貨量已超過300萬片，在國內(nèi)汽車芯片創(chuàng)企中居于領先，其中以智能座艙和MCU芯片占比最高。據(jù)了解，除了底盤域懸架控制器外，芯馳MCU在區(qū)域控制、電池管理、激光雷達、前視一體機、高精度定位P-Box等領域均已量產(chǎn)出貨。
李曉飛認為，做好一款高性能的MCU，需要平衡好產(chǎn)品的功耗、能效，控制好成本和良率。整個芯片設計上要讓各個高性能組件，比如存儲、總線、CPU、外設等的性能得到協(xié)同發(fā)揮，不能存在短板，最終考驗的是一家公司的芯片設計能力以及量產(chǎn)能力。
通過對比包括明然科技在內(nèi)的數(shù)款產(chǎn)品后，新智駕也發(fā)現(xiàn)，其所搭載的MCU在參數(shù)性能、接口配置、網(wǎng)絡傳輸速度、對AUTOSAR的支持等維度均存在共通之處。
以芯馳的E3為例，該芯片擁有五個獨立可編程的內(nèi)核，單個內(nèi)核主頻達600MHz（據(jù)新智駕了解，芯馳內(nèi)部甚至還有主頻高達800MHz的版本），最高4M的片上SRAM，能夠支持較高的綜合算力；同時還擁有內(nèi)存保護單元以及硬件加密模塊等，同時集成了高精度比例電磁閥驅(qū)動模塊以及六軸慣性傳感器(IMU)，支持PSI5通信、CAN-FD通信、FOTA遠程刷新等功能，符合AUTOSAR軟件架構(gòu)、ASPICE開發(fā)流程。
其他廠家的同類型產(chǎn)品，也具備類似的參數(shù)。
這表明，不同廠家的產(chǎn)品均搭載了更為高端的MCU。在懸架控制器領域，對高性能MCU的使用，不同廠家間已然達成了共識。
與此同時，整個國內(nèi)市場對于高端MCU芯片的需求也在水漲船高。
據(jù)不完全統(tǒng)計，今年年1-8月中國市場乘用車標配搭載CDC的交付新車達到86.39萬輛，同比增長49.15%。在這一背景下，中國芯片廠商迎來新的機遇期。數(shù)據(jù)顯示，32位MCU正在加速替代過去低端的8/16位產(chǎn)品，逐漸成為中國車規(guī)級MCU市場的主流。
因此，從國產(chǎn)替代的層面看，國內(nèi)車規(guī)芯片廠家也需要盡快啟動產(chǎn)品的高端化轉(zhuǎn)型。
值得注意的是，隨著MCU 平均售價的增高，產(chǎn)品規(guī)格的增高，功能安全就會變得越來越重要，會直接影響到行車安全，或一些關鍵環(huán)節(jié)的用戶體驗。在這一情況下，Tier1和主機廠其實就對芯片的功能安全認證有了更高的要求。
目前已量產(chǎn)的懸架控制器產(chǎn)品，如明然科技、聯(lián)合電子的產(chǎn)品，其MCU也均已通過了TUV萊茵的 ASIL-D 級功能安全產(chǎn)品認證。
不過，功能安全認證的投入比較大，同時也取決于一家公司所部署的產(chǎn)品生態(tài)位。
李曉飛說，很多國內(nèi)廠家主攻入門級MCU，主要用于一些非關鍵應用領域的國產(chǎn)替代，客戶對于功能安全的要求并不高，更關心的是質(zhì)量穩(wěn)定性、可靠性以及成本。之前國內(nèi)汽車 MCU 的初創(chuàng)公司或相關領域的一些企業(yè)，主要的業(yè)務也是一些相對入門的產(chǎn)品，所以當時功能安全問題不會那么突出。
相反，國際上的友商在功能安全流程建立之后，很早就開始按照該流程去開發(fā)產(chǎn)品了，所以在國際上，包括ASIL在內(nèi)的認證屬于標準和基礎。
但是國內(nèi)無論是半導體設計還是流程體系相對都會更晚一些，同時國內(nèi)有相關know-how的人也會更少，所以對于國內(nèi)的半導體廠商來說，這是汽車行業(yè)的必經(jīng)之路，但也困難重重，相信后續(xù)整個國產(chǎn)芯片行業(yè)也應該會快速跟進。
現(xiàn)在很多公司都陸續(xù)建立功能單安全流程體系并對外宣發(fā)，這是第一步，也是拿到產(chǎn)品功能安全認證的基礎。
李曉飛認為，國內(nèi)很多友商正走在產(chǎn)品認證的道路上，可能會選擇不同的認證機構(gòu)，但總體目標都是一致的。全行業(yè)已然達成共識，特別是中端、高端的MCU 或者 SoC，對功能安全認證的要求會更為明確。
（文中李曉飛為化名）
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