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2025年度国家科学技术奖|未来汽车不用方向盘?东南大学团队全线控技术革新底盘规则

7月8日,2025年度国家科学技术奖正式揭晓。由东南大学殷国栋教授团队牵头完成的“全线控强容错商用车底盘关键技术与应用”项目,荣获国家技术发明奖二等奖。这项深耕二十余载的成果,用电信号彻底取代传统底盘机械传动装置,从根本上重构了商用车底盘的底层逻辑。团队攻克线控底盘高安全性与强可靠性的世界性难题,形成完全自主可控的核心技术体系。目前该技术已实现规模化落地,为全自动驾驶时代打通关键执行堵点。

告别机械传动,实现毫秒级响应

“商用车涵盖货车、客车以及运载大型物件的特种车辆等,是道路运输的绝对主力。然而,目前国内九成以上商用车仍采用传统机械底盘。看似成熟的结构背后,藏着响应滞后、灵活度受限等难以突破的先天短板。”殷国栋介绍,传统机械底盘依靠方向盘、转向柱、转向横拉杆等一套机械装置传递指令,机械传动的链路每增加一级,能量就损耗一分,响应也就慢上一拍。“而全线控底盘,驾驶指令直接变成电信号,可瞬间传到执行端,中间没有任何机械传动环节。”这种变革不是简单的效率提升,而是从根本上改变了汽车的构造逻辑——这意味着,未来的全线控底盘汽车甚至可以没有方向盘,座舱布局将被彻底解放。

为什么“响应速度”如此关键?殷国栋直言,提到自动驾驶,大家往往更关注感知技术,实际上,其真正的瓶颈在执行效率。“阻碍我们迈向全自动驾驶的一个重要障碍,不在于‘看见’,而在于‘做到’。”殷国栋以制动场景为例解释:传统底盘响应时间在秒级,当车辆以时速60公里行驶时,从驾驶员反应到制动力真正到位,车辆可能已经滑行了十几米;而全线控底盘可将响应时间压缩至毫秒级,制动距离能缩短一个车身甚至更多。

“在紧急关头,这就是‘撞上’与‘稳稳停住’的区别。”在殷国栋看来,目前高等级自动驾驶迟迟未能全面推广,除了法律伦理问题,技术上的核心难点之一就在执行系统。而把线控执行系统做好,相当于把最关键的一块拼图补上。

给关键部件配“备胎”,极端场景“不掉链”

为了啃下这块硬骨头,团队从2002年开始攻关,历时二十余年突破了三大难关。第一个突破在于,通用化底盘的敏捷构型设计。传统商用车的底盘架构是“一把钥匙开一把锁”,即不同车型需要不同的底盘匹配,开发周期长、成本高。而在该项目中,团队设计了一套通用化的全线控底盘构型,将线控转向、线控制动、主动悬架、线控驱动四大子系统集成。“这套架构的核心是‘双冗余’。通俗地讲,就是给每一个关键执行部件都配上一个‘备胎’。一旦主系统出现问题,备份系统能在毫秒级内无缝切换。”殷国栋说。

第二个突破在于,车辆全状态的精准估计。“商用车不同于乘用车,它的载重变化极大。空车和满载时,车身姿态、重心位置、轮胎与地面的抓地力完全不同。传统底盘靠的是驾驶员的经验和感觉,而全线控底盘则需要算法自己去‘感知’这些变化。”为此,团队研发了一套全状态估计算法,能实时监测载荷分布、路面附着系数、车身侧倾角度等关键参数,让控制指令始终“心中有数”。殷国栋打了个比方:“就像滑雪运动员,你得随时知道自己脚下的雪况、重心在哪,才能做出最精准的动作。”

第三个突破,也是最让团队自豪的——强容错闭环控制。释放自由度带来了灵活性,但也带来了风险:如果某个电机或执行器突然失效,怎么办?“四个轮胎即使有三个出现故障,我们仍能通过主动容错算法让车辆安全停下来。”殷国栋告诉记者,这套系统能提前预判故障信号,从执行机构和控制策略两个层面同时启动备份方案。

不仅如此,全线控底盘还能做到原地转向、斜行移动、之字形爬坡、内八字制动等传统底盘想都不敢想的动作。“在狭隘山路或单行道上,传统底盘转弯半径是固定的,基本是‘一条路走到黑’,而我们的车却可以轻松应对这些复杂场景,即便数百吨的重载特种车辆也能灵活避让障碍物。”

底盘“从0到1”变革,只为更安心地出发

殷国栋坦言,全线控底盘技术打破了延续百年的机械传动方式,是推动汽车底盘从机械向电信号控制的“从0到1”变革。目前,相关成果已在南京金龙、格陆博等多家企业实现规模化产业应用,取得了显著的社会经济效益,对我国商用车产业的发展作出了重大贡献。南京金龙基于项目成果研发了业内首个车规级5G远程驾驶系统及全线控商用车底盘,车辆安全性与可靠性达行业领先水平。

“国家技术发明奖代表大家对我们过去的认可,而技术一定是面向未来的。”在殷国栋看来,全线控底盘最激动人心的应用还在不远的将来。

为此,团队早已规划好技术延伸路线:首先是商用车领域的全面普及。商用车载重大、轴距长,对底盘性能要求更高,也最适合作为新技术的“试验田”。一旦在商用车上验证成熟,技术就能向更广阔的领域延伸。如何在技术迭代中持续引领中国汽车智能化?殷国栋给出的方案之一,是把成熟的线控底盘技术向乘用车领域迁移。商用车底盘空间充足,可直接搭载轮毂、轮边电机;而乘用车空间狭小,团队正在设计“角模块”方案——即把驱动、制动、悬架、转向集成在一个模块里,实现分布式驱动。他透露,团队将优化架构设计,在保障高安全冗余的前提下压缩生产成本;同时,线控底盘零部件高度标准化,长期维修成本可低于结构复杂的传统机械底盘。

“技术最终要回归到人。我们所有的技术攻坚,都是为了人类更加美好的生活。”殷国栋口中的这份美好,或许并不宏大——未来的某一天,我们坐进一辆没有方向盘的车里,说出要去的地方,然后安心地睡上一觉,醒来时已经到达。疲劳、分神、视野盲区……人类驾驶有太多不确定性,而全线控底盘带来的极速响应与多重容错,正把这些风险一步步降下去。“我们正在做的,就是让这样的日常,来得更早一些。”殷国栋说。

新华日报·交汇点记者 谢诗涵/文 刘莉/图 曹凯琪/视频

责编:程晓琳
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