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舍弗勒发布48V架构方案,下一步是如何迈向线控底盘?

汽车低压电网向48V演进,正在与区域控制和线控底盘的发展相互结合。现阶段,一条可行的路径是让12V与48V双电压网络共存:适合升级的负载采用48V供电,部分成熟设备继续使用12V,两者通过DC/DC连接,在提高供电能力的同时控制迁移成本。

舍弗勒的产品布局体现了这一思路。其48V区域控制器支持多种配电架构,并集成48V转12V板载DC/DC,为区域内两种电压的负载共存提供条件。围绕这一节点,舍弗勒还布局了高压转48V电源,以及48V线控转向、电子机械制动和电子水泵等执行部件。

这些产品背后,是舍弗勒从精密机械向机电系统延伸的长期积累。从2015年量产的48V主动侧倾稳定器,到后续规划的12V与48V车轮转向执行器,再到如今开展联合概念验证的48V区域控制器,其参与范围逐步覆盖供电、配电与执行端。梳理这条路线,可以看清舍弗勒如何搭建48V方案,以及底盘技术在其中承担的角色。

01.

舍弗勒的48V架构方案

当前,舍弗勒已开发支持星型网络配电、骨干网络配电等架构的48V区域控制器,并可提供前、中、后区域控制方案,融合传统区域控制器的相关功能。平台能够适配多种48V配电网络,按架构需求集成双通道隔离等子系统。

图片来源:舍弗勒

这意味着,整车厂可以根据负载位置、供电路径和冗余要求选择配电结构。星型与骨干式网络各有适用条件,具体采用哪种方式,需要结合节点数量和故障隔离需求进行比较。

在功能层面,舍弗勒48V区域控制器集成了48V配电保护、48V转12V板载DC/DC,以及48V/12V应急搭电等功能,同时具备电路防反、电弧检测和软启动能力。这些配置分别对应供电保护、电压兼容及上电过程管理等实际需求。

其中,板载DC/DC为12V负载接入48V网络提供了条件。电能可以通过48V线路输送至相应区域,再转换为当地设备所需的12V电源。区域控制器由此同时承担通信连接、本地控制和电能分配任务。

舍弗勒官网也将区域控制器定义为车辆高速骨干网络与本地网络之间的网关,负责区域内控制单元、传感器和执行器的连接、控制与供电,并明确列出了12V或48V配置及可选48V转12V转换功能。在上层控制方面,舍弗勒正在围绕高性能计算平台开发中央电子电气架构,并结合以太网和远端控制协议(RCP),推动跨域功能集中。

舍弗勒48V区域控制器具有成熟的48V配电保护、48V-12V板载DCDC、48V/12V应急搭电等功能,目前正与多个主机厂进行联合概念验证。基于自有的48V系统测试台架,舍弗勒为48V系统开发提供从架构设计到性能测试的全栈服务。

此外,舍弗勒还可提供如HV-48V DCDC、48V SbW、48V EMB、48V EWP等零部件,为主机厂提供一站式48V低压电网解决方案。

02.

如何迈向线控底盘

舍弗勒长期向汽车行业供应轮毂轴承、减振支柱轴承等底盘部件。在这些业务基础上,舍弗勒制定了一条向复杂系统延伸的技术路线:先发展精密机械执行机构,再集成电机、电子控制与软件,逐步进入线控转向和整体底盘方案。

如果再向前追溯,舍弗勒早在2015年就实现了48V主动侧倾稳定器的量产。其2022年公布的底盘技术路线中,也已经规划了面向线控转向的12V和48V车轮执行器。

滚珠丝杠是其中的基础产品。舍弗勒于2009年推出相关产品,将机床领域的精密传动技术用于汽车底盘,应用方向包括机电转向和制动系统。滚珠丝杠承担旋转运动与直线运动之间的转换,其精度、效率和承载能力,会直接影响执行机构的表现。集成四点接触轴承,也为结构紧凑化提供了条件。2015年,舍弗勒的机电式主动侧倾稳定器进入量产。舍弗勒称其为全球首个实现48V版本量产的底盘执行器。

相比被动式稳定杆,主动系统能够通过执行机构调节抗侧倾作用,减小车辆转弯时的侧倾,并兼顾操控与乘坐舒适性。对于舍弗勒而言,这项产品还积累了电机控制、应用软件和机电系统集成经验,为后续转向产品开发提供了基础。

随着部分电动车采用更长轴距,低速掉头和狭窄空间内的机动性成为设计问题。后轮转向可以通过低速时前后轮反向转动,缩小转弯直径;在较高车速下,则可通过适当的同向转动改善车辆响应和稳定性。

舍弗勒的机电式后轮转向系统iRWS,由机械机构与动力控制模块两部分组成。机械部分以行星滚柱丝杠机构(PWG)为基础;动力控制模块包括电机、控制电子和软件。

iRWS的一项关键设计,是兼顾传动效率与自锁能力。

其后轮转向可在发生功能故障时,应避免后轮出现不可控转动,并保持最后设定的转向角。为此,舍弗勒采用能够通过预紧调整效率与自锁特性的行星滚柱丝杠方案。不要求自锁时,该类机构的效率可接近80%。舍弗勒的具体设计,是通过精密轴承技术施加预紧,在效率与所需自锁能力之间取得平衡。

软件方面,舍弗勒自主开发应用层功能,包括后轮目标角度的闭环控制。在部分项目中,还承担根据车辆状态计算后轮目标转角的控制任务。

面向前轮线控转向,舍弗勒则基于Space Drive经验,开发集成式FWS系统。它主要由方向盘执行器HWA和车轮转向执行器RWA组成。

HWA负责采集驾驶员输入并生成方向盘力反馈,还可结合电动可调转向柱EAC实现位置调节。舍弗勒介绍了两种力反馈方案:紧凑直驱方案最大反馈力矩15N·m,蜗杆传动方案可达35N·m。可调转向柱则规划了超过200mm的移动行程,为特定自动化座舱方案提供结构条件。

与48V直接相关的产品是RWA。它承担车轮转向执行任务,舍弗勒当时规划了面向不同车型的机械方案:中小型车辆采用小齿轮传动,大型车辆采用滚珠丝杠,同时开发12V与48V两种动力控制模块。

总结.

从产品布局来看,舍弗勒正将48V区域配电与底盘执行系统连接起来。区域控制器承担通信、配电和本地控制,电源转换产品支持不同电压网络共存,而长期积累的精密传动、电机控制与软件能力,则为48V线控转向等执行系统提供基础。这让舍弗勒能够同时参与供电端和用电端的设计,扩大整车系统开发的范围。

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舍弗勒48V架构线控底盘

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