三一重工通用技术研究院：面向轮式专用车的智能底盘

当前，商用车的电动化渗透率面临着政策驱动和新能源车产品力两方面的影响。2023年11月16日，在2023第三届汽车智能底盘大会上，三一重工通用技术研究院副院长黄桂恒表示，我们预估2030年的专用车的电动化渗透率至少可达到90%。同时在碳达峰逐步落地的背景下，商用车新能源市场至少能达到万亿规模。

商用车是个大市场，但面临着许多小的服务场景。据黄桂恒介绍，商用车服务的细分领域很多，每个车的差异化巨大。针对不同版图，三一专用车根据多种复杂的专用车应用工况，推进设备全面低碳化战略，包括电动搅拌车、电动挖掘机、电动泵车、电动抖料机、电动自卸车、电动装载机等运输车辆。整体来看，专用车智能化要做到更安全、更高效、更经济、更舒适。从智能底盘角度而言，黄桂恒表示，更安全，要求线控升级主动安全配置；更经济要求线控节能；更舒适要求智能配置减少驾驶负担。

三一重工通用技术研究院副院长

以下为演讲内容整理:

行业现状

目前商用车电动化渗透率受两个核心因素影响，第一是政策驱动，第二是电动车包括新能源车的产品力。产品力方面受国家低碳策略影响，预估2030年的渗透率可以达到90%，为什么会有这种判断？因为商用车是根据行规来的，商用车和乘用车比较大的区别是会有一轮一轮的汰换，乘用车是给人用，商用车是运输的工作车辆，是挣钱的工具，有比较大的差距。在碳达峰逐步落地的情况下，市场专用车是大市场，三一重工专用车新能源模块有百亿规模，到未来整个市场能达到万亿规模。

图源:三一重工通用技术研究院

商用车是个大市场，但又有很多小场景，小场景有比较特殊的分类，因为不像乘用车都在公路路面，专用车有很多不同的工况，包括重载的矿山坑口，运输建筑的负荷重载，很多是按照吨重分类，包括标载25吨最后重载的100吨。有公路沙石的重载，公路沙石的负荷，公路煤炭运输的标载，常见渣土运输的轻载。整个专用车市场是个大市场，但每个细分领域都分的特别细，差异化比较大，是根据场景和业务运输的运力需求进行定制化开发，每个车的差异有且大。所以三一针对电动化的版图做了电动化版图布局，包括运输车辆的电动搅拌车、电动牵引车，作业设备的电动挖掘机、电动装载机、电动起重机，同时还有电动泵车、电动宽体车、电动环卫车和做辅助作业的车。

专用车智能底盘需求

专用车智能底盘的需求化是整个行业需要回答的问题，我从两个方面给大家解答。第一，商用车智能底盘化基于本身需求，更安全、更高效、更经济、更舒适。安全主要是驾驶风险比较高，商用车保险费用非常高，一年基本2-3万一台车，对客户来说是较高的负担。我们可以通过智能底盘、线控底盘技术减少驾驶误差。司机不像开乘用车时更注重享受，对专用车领域来说，专用车是上班，上班就会有疲劳，疲劳就会有失误，所以智能驾驶可以减少司机带来疲劳的失误，包括主动制动、疲劳预警以及疲劳驾驶监控。

图源:三一重工通用技术研究院

同时新能源对于运力场景业务来说，运营效率是比较大的话题，我们可以通过智能化的数据，优化客户的调度，如果从一天跑三趟变成一天跑四趟，一台车一年可以多挣40多万，这种调度的优化是商用车大的方向。第三个话题是更经济，单个场景情况下，每台车差异较大，最大的可以有2.9每度电每公里，但是小的有1点几。举细化一点的例子，一天24小时运营的客户，如果能优化10%的能耗，对他来说一个月可以省6000块。因为商用车能耗比较高，具体能耗省下来的可以实打实带来经济价值。舒适性差也是比较大的痛点，很多司机都会有职业病，颠簸比较严重，线控底盘可以增加司机舒适性的需求，这种更安全性、更高效、更经济、更舒适是整个用车方面的需求。

车端方面的需求有多装备协同作业及调度需求，这是和传统用车的区别。一台车是不能形成战斗力的，整个运力场景要多设备形成军团的作业，包括根据业务来。专用车底盘是综合解决方案不可或缺的一部分，举个例子，昆明机场的扩建工程应工程需求有安全、环保、技术方面的要求，即项目工地设计的生产，要进行数字化有很多智能化的需求。多端可视化有中控大屏，手机APP也能看到。云端智能要做OTA，要做进出的管理，环境检测、视频监控、安全管理、告警模块、任务模块、资源调度、设备管理、充电管理、数据分析、物料管理等。

可以看到智能化需求非常大，同时网络传输也有多种形式，包括速度更快的5G，但很多工地都在荒郊野岭，5G设备一般比较难架，很多4G就能满足要求了，Wifi连接有线就可以做到。车端多端的联合设备有比较多需求，有很多作业设备是在同一工况下进行工作的。包括智能自卸车、混凝土搅拌车、压路机、泵车、摄像头、传感器以及其他的路面设备，这种综合解决方案才是未来专用车智能化的趋势。

这种方案有什么优点？第一是智能化。支持装备互联和多种车型传感器的介入，业务联动装备统一管理，多方可视，可以从多个角度看设备的运行情况进行管理。做云边的架构协同，实现算力共享。运力随需制定，需求是业务方案的解决，根据工作需求进行车辆的种类和设备的调度，对车端的调度要求较高，开放性主要兼容主流的开放生态，与客户的系统对接，支持工程车辆多种设备的介入。针对车端，聚焦于有限场景下的无人运输，开发L4级别的无人驾驶，满足无人驾驶园区、矿区驾驶的运力场景。工作封闭场景车速为35公里每小时，可以实现自动避障，自动适应，自动跟随，自动泊车，自动卸料V2X的协调自动驾驶作业功能。

整车是配备无人驾驶自己的一套系统，包括远程激光雷达、摄像头、中距雷达、毫米波雷达、线控底盘技术，主要做工地运输场景、修建高速路场景和铜矿场景。这种多设备的协同基于无人驾驶和V2X的技术，实现装备作业、自动泊车的需求。整个架构有三个方面，一是后台架构，是云端的建设。路端架构包括网关、信号机的介入主要是V2X的方案，车载系统主要是雷达。

轮式专用车的智能底盘开发

针对这些需求提出我们对智能专用车智能底盘开发的想法，底盘定义包含什么东西？我们要做的是专用车的电驱桥、控制器、域控和线控底盘的应用，专用车有很多细分领域，一个底盘要匹配不同的上装，可以做各种领域的上装整车。自主集成桥适应电动重载下坡工况，有比较大的特点，重载能量回收大，传统的电驱桥、车桥一般是限制50%的反拖力矩，自主电驱桥开发要做到100%，基本能耗节能提升30%以上，对客户的经济收益明显。

图源:三一重工通用技术研究院

目前电池商用车领域基于行业发展，用的电池是客车那一套标准包，对专用车来说不一定适用，所以我们要开发高密度一体化的集成电池，最近做了更高能量密度，更快的充电技术，而且是模块化的组合。电子架构方面做了域控+中央控制器的方案，做快速充电技术包括兆瓦级充电，快速充电快速补能对客户来说是比较大的优点，需要在运营的间隙进行补能，兆瓦级充电我们预判最快2027年才能落地商用，包括充电桩车端和桩端的能力需要突破。

线控底盘方面主要提升功能方面安全，分为线控制动，线控转向，线控油门，线控上装。线控制动主要做匹配响应速度的优化，对专用车来说响应速度自动率要求更快更准确。线控转向主要做冗余的控制，提高安全性，线控油门主要提供精度和响应速度。本阶段我们做的智能底盘要与上装解耦，实现不同车型的演变，为后续车型开发奠定基础，缩短开发周期和缩短成本。有三大特点，一是可以做无人自卸，去掉驾驶室优化布置，只是做纯作业机械；可以做无人集卡，有人驾驶方面做更多实质性的配置，包括底盘上装以及配置的多元化设计，安全操作性提升，车端的拓展开发周期，订单周期缩短，使我们有人工驾驶、辅助驾驶、智能驾驶等多个模式的选择。

电子电气方面我们采用的是央控+域控的模式，做域融合的电子电气架构，有高速的智能架构，整车故障率比原来下降30%，用100兆的高带宽，高压控制器用碳化硅的硬件，MCU的冗余，算力大于50tops。座舱和车域的控制，智能配电，以太网和高速OTA，包括中央域控有集成式中央控制器，网关，仪表控制器，ADAS和VCU几个功能。域控方面有左域、右域、后域，支持L3+级别。

电驱动和乘用车有较大差距，乘用车往轮边电机、轮毂电机这个方向走。专用车主要有中央驱动和集成桥这两个方式，中央驱动是我们常用的电机+变速箱+传动轴到中后桥的传动模式。分布式驱动是两种，一种是轮边，一种是轮毂，总体方向由中央驱动向轮边驱动发展，由于整个行业电机需求发展，目前主要是集成桥中央驱动为主，专用车的电驱动行业还是刚刚发展的阶段，电机的扭矩需求要到3000以上，功率需求400千瓦以上，电机需求功率很大，效率要求高，和乘用车的区别比较大。

全冗余线控也是一个方向，目前我们主要是电动助力+液压助力，两者任意失效都不会影响，正常以液压助力为主。EHPS实现交互，实现线控。主要做三个功能，一是功能更加丰富，包括助力主动回振，故障诊断，原保护基础的功能提升，舒适性的高级功能提升，跑偏补偿，转角叠加控制，路面干扰控制等，同时有完全的双冗余备份。

线控制动方面从4个方面进行提升。一是开放和冗余的行车制动方案，目前智驾请求情况的行动方案一边是控制器为ECU的单路CAN，在智能模式下ECU故障导致整车失效的风险，目前做的是冗余方案开发EPB的行车冗余，满足功能安全需求。同时我们开发EBS故障情况下的速度闭环控制，主要实现有故障的时候单通道和双通道阀和阈值的通讯，发送前后的车桥，前后桥的车速给域实现闭环控制，同时优化域能量的回收。

专用车对于线控方面的要求是实用性大于舒适性，舒适性是加分项，但实用性是必备项。但是遇到很多难题也是需要大家行业的沟通，包括电机的功率需求，扭矩需求和轮边集成是没有行业资源的。电动转向和全冗余转向商用车这块做的比较少，转向力要求很高，线控制动力和线控制动的冗余方案都需要整个商业的供应商。

我们的发展策略有4个建议:第一，特种车的智能底盘基于场景进行综合的解决方案开发。第二，加强与各行业科研机构，高校联合合作，推动技术研发应用。第三，电动全球出海的建议。目前2023年电动化的渗透率和我们预计有比较大的出入，我们出口是在持续增长的，目前出口以燃油车为主，未来新能源车也是出口的主力军，希望大家加强与国际的交流合作，共同探讨全球市场。第四，多元化的需求根据市场定制，拓展业务需求，从单一的产品到多元产品线的发展，从产品到服务的需求，从单个产品服务到综合解决方案的提供。