前瞻科技

构型方案	方案特点	关键技术及优势	代表性案例
轮毂电机-减速器驱动结构	传动形式：内转子行星齿轮传动功能集成：驱动+制动	通过内转子行星减速驱动技术，可有效提高电机的功率密度、效率	代表厂商：舍弗勒集团
轮毂电机直接驱动结构	传动形式：外转子直驱传动功能集成：驱动+制动	通过电机-轮辋-制动器高集成技术，可取消减速机构，集成度较高，尺寸较小	代表厂商：TM4 Motor Inc.
轮边电机结构	传动形式：内转子带传动功能集成：驱动+制动+悬架	通过一体化单摆臂技术，利于传递纵向力，增大系统结构刚度，角模块高度小，主销内倾角变化小	代表厂商：同济大学
轮边电机-制动-转向-悬架角模块结构	传动形式：内转子行星齿轮传动功能集成：驱动+制动+转向+悬架	采用虚拟主销技术，在烛式悬架中集成了线控转向系统，实现转向角度达到90º，同时减小主销偏移距变化	代表厂商：舍弗勒集团
多功能电动轮结构	传动形式：外转子直驱形式功能集成：驱动+制动+转向+悬架	通过新型电机、集成式悬架的紧凑式结构，大大减少部件尺寸，进一步降低了集成难度	代表厂商：米其林集团

构型方案	方案特点	关键技术及优势	代表性案例
轮毂电机-减速器驱动结构	传动形式：内转子行星齿轮传动功能集成：驱动+制动	通过内转子行星减速驱动技术，可有效提高电机的功率密度、效率	代表厂商：舍弗勒集团
轮毂电机直接驱动结构	传动形式：外转子直驱传动功能集成：驱动+制动	通过电机-轮辋-制动器高集成技术，可取消减速机构，集成度较高，尺寸较小	代表厂商：TM4 Motor Inc.
轮边电机结构	传动形式：内转子带传动功能集成：驱动+制动+悬架	通过一体化单摆臂技术，利于传递纵向力，增大系统结构刚度，角模块高度小，主销内倾角变化小	代表厂商：同济大学
轮边电机-制动-转向-悬架角模块结构	传动形式：内转子行星齿轮传动功能集成：驱动+制动+转向+悬架	采用虚拟主销技术，在烛式悬架中集成了线控转向系统，实现转向角度达到90º，同时减小主销偏移距变化	代表厂商：舍弗勒集团
多功能电动轮结构	传动形式：外转子直驱形式功能集成：驱动+制动+转向+悬架	通过新型电机、集成式悬架的紧凑式结构，大大减少部件尺寸，进一步降低了集成难度	代表厂商：米其林集团

构型方案	方案特点	关键技术及优势	代表性案例
丝杠式（盘式）	中空式电机+行星轮系+滚珠丝杠（同轴布置）	通过满足强度、耐久，以及噪声、振动与声振粗糙度（Noise, Vibration, Harshness, NVH）要求的滚珠丝杠集成设计，实现轮边空间进一步节约	代表厂商：大陆集团
滚珠坡道式（盘式）	一体式电机+斜齿轮+蜗轮蜗杆+行星轮系+滚珠坡道（平行布置）	通过坡道结构非线性关键参数优化及执行器多功能模块化设计，实现大夹紧力、快回退、零拖滞等要求	代表厂商：HL万都株式会社
凸轮式（盘式）	一体式电机+多级组合齿轮系+凸轮（垂直布置）	通过凸轮基础构型设计理论及自适应鲁棒夹紧力控制技术，以满足长时间耐久鲁棒控制要求	代表厂商：奥地利维也纳机械
楔式自增力式（盘式）	线性驱动单元+多楔形面（垂直布置）	通过热机耦合作用下楔形块增力非线性特性及关键尺寸设计，实现极小功率下的精准夹紧力控制	代表厂商：西门子股份公司
丝杠式（鼓式）	一体式电机+蜗轮蜗杆+滑动/滚珠丝杠（垂直布置）	通过集成紧凑的丝杠传动机构及压力传感器布置集成设计，可实现制动力的精准测量及控制，以抑制制动蹄与鼓旋转的自增力作用和制动蹄磨损下制动性能降低的问题	代表厂商：HL万都株式会社
齿条式（鼓式）	一体式电机+齿轮系+双齿条（垂直布置）	通过高精度高效率的齿条式结构集成设计，可以提供对称夹紧力，具有较高的机械可靠性，制动力调节方便且维护成本较低，但噪声和磨损较大	代表厂商：罗伯特·博世有限公司

构型方案	方案特点	关键技术及优势	代表性案例
丝杠式（盘式）	中空式电机+行星轮系+滚珠丝杠（同轴布置）	通过满足强度、耐久，以及噪声、振动与声振粗糙度（Noise, Vibration, Harshness, NVH）要求的滚珠丝杠集成设计，实现轮边空间进一步节约	代表厂商：大陆集团
滚珠坡道式（盘式）	一体式电机+斜齿轮+蜗轮蜗杆+行星轮系+滚珠坡道（平行布置）	通过坡道结构非线性关键参数优化及执行器多功能模块化设计，实现大夹紧力、快回退、零拖滞等要求	代表厂商：HL万都株式会社
凸轮式（盘式）	一体式电机+多级组合齿轮系+凸轮（垂直布置）	通过凸轮基础构型设计理论及自适应鲁棒夹紧力控制技术，以满足长时间耐久鲁棒控制要求	代表厂商：奥地利维也纳机械
楔式自增力式（盘式）	线性驱动单元+多楔形面（垂直布置）	通过热机耦合作用下楔形块增力非线性特性及关键尺寸设计，实现极小功率下的精准夹紧力控制	代表厂商：西门子股份公司
丝杠式（鼓式）	一体式电机+蜗轮蜗杆+滑动/滚珠丝杠（垂直布置）	通过集成紧凑的丝杠传动机构及压力传感器布置集成设计，可实现制动力的精准测量及控制，以抑制制动蹄与鼓旋转的自增力作用和制动蹄磨损下制动性能降低的问题	代表厂商：HL万都株式会社
齿条式（鼓式）	一体式电机+齿轮系+双齿条（垂直布置）	通过高精度高效率的齿条式结构集成设计，可以提供对称夹紧力，具有较高的机械可靠性，制动力调节方便且维护成本较低，但噪声和磨损较大	代表厂商：罗伯特·博世有限公司

构型方案	方案特点	关键技术及优势	代表性案例
主-从式部分冗余架构	双路电源，双路控制器局域网总线（Controller Area Network, CAN），2个电子控制单元（Electronic Control Unit, ECU），单个六相电机	利用单六相冗余电机，使得单点失效后能提供50%的转向力	代表厂商：天津德科智控股份有限公司
主-主式部分冗余架构	双路电源，双路CAN，2个ECU，2个三相电机	利用双三相冗余电机，使得单点失效后能提供50%的转向力	代表厂商：特斯拉汽车公司
多冗余架构	双路电源，双路CAN，2个ECU，单个十二相电机	利用单十二相冗余电机，使得单点失效后，根据失效位置不同，可提供100%、75%、50%、25%的转向力	代表厂商：罗伯特·博世有限公司
完全冗余架构	四路电源，四路CAN，4个ECU，2个六相电机	利用双六相冗余电机，使得单点失效后，根据失效位置不同，可提供100%、75%、50%、25%的转向力	代表厂商：耐世特汽车系统集团有限公司

构型方案	方案特点	关键技术及优势	代表性案例
主-从式部分冗余架构	双路电源，双路控制器局域网总线（Controller Area Network, CAN），2个电子控制单元（Electronic Control Unit, ECU），单个六相电机	利用单六相冗余电机，使得单点失效后能提供50%的转向力	代表厂商：天津德科智控股份有限公司
主-主式部分冗余架构	双路电源，双路CAN，2个ECU，2个三相电机	利用双三相冗余电机，使得单点失效后能提供50%的转向力	代表厂商：特斯拉汽车公司
多冗余架构	双路电源，双路CAN，2个ECU，单个十二相电机	利用单十二相冗余电机，使得单点失效后，根据失效位置不同，可提供100%、75%、50%、25%的转向力	代表厂商：罗伯特·博世有限公司
完全冗余架构	四路电源，四路CAN，4个ECU，2个六相电机	利用双六相冗余电机，使得单点失效后，根据失效位置不同，可提供100%、75%、50%、25%的转向力	代表厂商：耐世特汽车系统集团有限公司

构型方案	方案特点	关键技术及优势	代表性案例
液压式	液压泵+蓄能器	采用高压液压泵提供更大的阻尼力，执行器功率达2.5 kW，车辆运动调节频率达5 Hz，有效减少大垂向激励和转弯时车身位移	代表厂商：德国采埃孚股份公司
液压泵+电磁阀	利用灵敏度高、小型化的智能阀替代传统蓄能器，可独立调节2个端口阀压力，响应频率达10 Hz，适应性好、集成度高	代表厂商： ClearMotion, Inc.
机电式	旋转电机+摇臂	通过电机-摇臂构型主动控制悬架垂直运动，运行功率仅10~200 W	代表厂商：奥迪股份公司
直线电机	以直线电机替代传统液压减震器，作动频率可达50 Hz，可实现悬架馈能，兼具响应快和能效高特点	代表厂商：Bose 公司
复合式	直线电机+磁流变液减震器	利用直线电机并联弹簧和液压减震系统，控制响应速度至10 ms，响应快且可靠性高	代表厂商：比亚迪云辇-Z

构型方案	方案特点	关键技术及优势	代表性案例
液压式	液压泵+蓄能器	采用高压液压泵提供更大的阻尼力，执行器功率达2.5 kW，车辆运动调节频率达5 Hz，有效减少大垂向激励和转弯时车身位移	代表厂商：德国采埃孚股份公司
液压泵+电磁阀	利用灵敏度高、小型化的智能阀替代传统蓄能器，可独立调节2个端口阀压力，响应频率达10 Hz，适应性好、集成度高	代表厂商： ClearMotion, Inc.
机电式	旋转电机+摇臂	通过电机-摇臂构型主动控制悬架垂直运动，运行功率仅10~200 W	代表厂商：奥迪股份公司
直线电机	以直线电机替代传统液压减震器，作动频率可达50 Hz，可实现悬架馈能，兼具响应快和能效高特点	代表厂商：Bose 公司
复合式	直线电机+磁流变液减震器	利用直线电机并联弹簧和液压减震系统，控制响应速度至10 ms，响应快且可靠性高	代表厂商：比亚迪云辇-Z

域控架构	方案特点	优缺点
功能域控	分布式以太网关+域控制器（智能座舱、整车控制、智能驾驶）	与传统架构相比，系统/软件层面集成度提升，但算力需求大，电子系统成本较高
分区域控	中央域（驾驶辅助系统等）+左车身域（转向等）+右车身域（动力系统等）	与功能域控相比，汽车电子系统成本降低，但软件开发难度高
中央超算+ 区域控制	中央超算（车控、智驾、座舱）+区域控制器（就近原则，分区接管功能）	与分区域控相比，本方案的功能集成度更高，通信速度更快，但开发难度进一步提升

域控架构	方案特点	优缺点
功能域控	分布式以太网关+域控制器（智能座舱、整车控制、智能驾驶）	与传统架构相比，系统/软件层面集成度提升，但算力需求大，电子系统成本较高
分区域控	中央域（驾驶辅助系统等）+左车身域（转向等）+右车身域（动力系统等）	与功能域控相比，汽车电子系统成本降低，但软件开发难度高
中央超算+ 区域控制	中央超算（车控、智驾、座舱）+区域控制器（就近原则，分区接管功能）	与分区域控相比，本方案的功能集成度更高，通信速度更快，但开发难度进一步提升

汽车线控底盘技术现状与发展建议

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熊璐 ¹ , 冷搏 ¹^,^† , 章新杰 ² , 贺宜 ³ , 唐辰 ¹ , 周泉 ¹ , 韩伟 ¹

前瞻科技 | 综述与述评 2025,4(2): 99-114

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前瞻科技 | 综述与述评 2025, 4(2): 99-114

汽车线控底盘技术现状与发展建议

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熊璐¹, 冷搏¹^,^†, 章新杰², 贺宜³, 唐辰¹, 周泉¹, 韩伟¹

作者信息

1.同济大学汽车学院，上海 201804

2.吉林大学汽车底盘集成与仿生全国重点实验室，长春 130022

3.武汉理工大学智能交通系统研究中心，武汉 430063

熊璐，教授，博士研究生导师。同济大学汽车学院院长、新能源汽车及动力系统国家工程研究中心副主任。国家杰出青年科学基金获得者。担任SAE International智能网联汽车学术与技术委员会主席，中国汽车工程学会汽车智能交通分会主任委员、智能底盘分会副主任委员等职务。主要从事线控底盘控制、分布式驱动电动汽车、智能驾驶等研究。电子信箱：xiong_lu@tongji.edu.cn。

冷搏，副教授，博士研究生导师。同济大学汽车学院院长协理，上海电动汽车工程技术研究中心副主任。入选中国科协“青年人才托举工程”“上海科技青年35人引领计划”。担任SAE International智能网联汽车学术与技术委员会联合主席、中国汽车工程学会汽车智能交通分会委员等职务。主要从事分布式驱动电动汽车、智能汽车运动规划与控制领域研究。电子信箱：lengbo@tongji.edu.cn。

通信作者:

†

State-of-the-art Advances and Development Suggestions on X-by-wire Chassis

Lu XIONG¹, Bo LENG¹^,^†, Xinjie ZHANG², Yi HE³, Chen TANG¹, Quan ZHOU¹, Wei HAN¹

Affiliations

1. School of Automotive Studies, Tongji University, Shanghai 201804, China

2. National Key Laboratory of Automotive Chassis Integration and Bionics, Jilin University, Changchun 130022, China

3. Intelligent Transportation Systems Research Center, Wuhan University of Technology, Wuhan 430063, China

出版时间: 2025-06-20 doi: 10.3981/j.issn.2097-0781.2025.02.008

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摘要

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在汽车电驱动化和智能化大趋势下，承载汽车行驶核心功能的底盘系统正经历从传统机械式底盘到线控底盘的深度变革。利用电力作动且通过电信号操控制动、驱动、转向等功能的线控底盘对于汽车设计、动力学控制和智能驾驶等各方面的提升潜力巨大，成为国内外竞争焦点，亟需进行前瞻布局，以实现中国新能源汽车技术的持续引领。文章对底盘线控化发展的国内外现状进行了深入分析，系统梳理了底盘关键子系统、结构、控制领域的最新进展和关键技术，研判了未来线控底盘的发展趋势，结合当前中国线控底盘技术和产业存在的不足与挑战提出了发展建议。

关键词

线控底盘 / 底盘结构 / 底盘控制 / 智能电动汽车

Abstract

收起

In the context of the major trends toward electrification and intelligence in automobiles, the chassis system, which bears the core functions of vehicle driving, is undergoing a profound transformation from traditional mechanical chassis to x-by-wire chassis. The x-by-wire chassis, which uses electric power to operate and controls braking, driving, steering, and other functions through electrical signals, has great potential for the improvement of various aspects of automotive design, dynamics control, and intelligent driving and has become the focus of domestic and international competition. It is urgent to carry out a forward-looking layout of the x-by-wire chassis to achieve the continuous leadership of China’s new energy vehicle technology. This paper conducts a thorough analysis of the global development status of the x-by-wire chassis, systematically organizing the latest advancements and key technologies in its main subsystems, structures, and control areas. It examines and forecasts future trends in x-by-wire chassis development and also offers suggestions for its advancement based on current shortcomings and challenges in China’s x-by-wire chassis technology and industry.

Key words

x-by-wire chassis / chassis structure / chassis control / intelligent electric vehicles

引用本文

熊璐, 冷搏, 章新杰, 贺宜, 唐辰, 周泉, 韩伟. 汽车线控底盘技术现状与发展建议. 前瞻科技, 2025 , 4 (2) : 99 -114 . DOI: 10.3981/j.issn.2097-0781.2025.02.008

Lu XIONG, Bo LENG, Xinjie ZHANG, Yi HE, Chen TANG, Quan ZHOU, Wei HAN. State-of-the-art Advances and Development Suggestions on X-by-wire Chassis[J]. Science and Technology Foresight, 2025 , 4 (2) : 99 -114 . DOI: 10.3981/j.issn.2097-0781.2025.02.008

正文

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世界汽车产业正经历百年未有之大变局，汽车电动化和智能化转型加速。底盘是汽车和地面作用力的唯一载体，决定了车辆行驶性能，电动化和智能化转型也带来了底盘的颠覆性变革：自1886年德国奔驰发明第一辆汽车以来，延续了百余年的机械传动、人力操纵的“传统机械式底盘”，正全面转变为能量线传、信息线传的“线控底盘（X-by-wire Chassis）”，即底盘各执行器利用电力作动力且由驾驶员或控制器通过电信号来控制的底盘。

汽车底盘的传动、制动、转向、悬架等系统都不断向取消机械-液压操纵机构的线控化方向演进，尤其是汽车电动化后，传统“发动机-变速箱-主减速器”的集中驱传动模式正在被安装在各车轮内或近轮端的多个分布式驱动电机代替，同时，制动和转向执行器也朝着轮端作动方向发展，这些变革取消了轮间和轴间机械连接约束，为车辆运动精准控制、软硬件解耦和模块化设计提供了基础，实现了系统硬件构型与软件算法独立开发。底盘线控化可全面提升电动汽车制动能量回收、辅助驾驶和自动驾驶性能^[1-2]。

线控底盘为基于软件的汽车功能、性能迭代提供了物理平台，是汽车成为移动智能终端不可或缺的前提。新一代线控底盘技术已成为全球汽车领域竞争焦点：特斯拉汽车公司Model 3汽车采用底盘域控技术满足智能驾驶纵横向联合控制需求，通过一体化压铸技术降低了底盘制造成本；其Cybertruck进一步实现了前后轴全线控转向和三电机分布式驱动。国内，比亚迪股份有限公司（简称比亚迪）仰望U8采用“易四方”平台技术，通过四电机分布式驱动实现了极限操稳和敏捷转向等功能；华为途灵智能底盘采用驱动、制动和悬架协同的底盘域控制等技术提升车辆运动控制能力。底盘构型变革引发了电子电器架构变革，宝马公司发布首个覆盖全动力系统和全细分车型的电子电气架构，实现动力传动系统与驾驶动态功能的深度融合，响应延迟低于1 ms；联合汽车电子有限公司的跨域融合整车运动控制器VCU8.6平台支持悬架、车身姿态控制及四轮独立扭矩矢量控制等功能。

在国家新能源汽车发展战略的牵引和推动下，中国新能源汽车产销量连续10年位居全球第一；2024年中国L2及以上辅助驾驶新能源乘用车装车率达67.8%^[3]；汽车出口640.7万辆，同比增长22.8%，超过日本跃居世界首位，连续2年位居全球第一。中国汽车产业由跟随迈向赶超。同时也要看到，中国在电动化领域虽取得了巨大进展，但底盘制动、悬架等关键部件仍然受制于人。市场被德国博世等国际零部件巨头公司主导，中国企业在技术积累上处于相对劣势地位。如图1^[4]，在2023年全球汽车底盘零部件主流供应商Top 20榜单中，德国、美国占据了半壁江山，而国内市场同样被各大国外厂商广泛占据，进一步印证了国内在制动、转向等关键零部件技术积累薄弱的现状。此外，汽车也是重要的国防装备，线控底盘可提升战车机动性、增强作战能力和战场生存能力，在现代化战争中具有重要的战略价值。因此，在汽车技术加速变革期，亟需对线控底盘这一信息化、智能化终端的载体和底座进行前瞻布局，突破关键核心技术，以实现中国新能源汽车技术的持续引领。

1 线控底盘技术国内外发展现状

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传统意义上的底盘由传动系统、制动系统、转向系统和行驶系统四大系统组成（图2^[5]）。其中传动系统是将动力由主动力源传至车轮的关键总成，由离合器、变速器、万向传动装置、主减速器、差速器和半轴等组成；制动系统是实现车辆运动时减速以及停车后驻车的关键部件，主要由制动踏板、制动主缸及助力器、制动压力调节控制单元、制动轮缸及制动器组成；转向系统由转向操纵机构、转向器和转向传动机构组成，使驾驶员通过操纵转向盘来改变车辆的行驶方向；行驶系统主要由悬架导向机构及车轮总成等组成，承载整车重量，并传递车轮和路面间的作用力。

汽车底盘经历了从全机械式操纵到部分线控化，再向全线控化发展的历程。电动化技术的进一步发展使得机械传动变成能量线传，多电机分布式电驱动技术在乘用车、商用车领域量产应用，引发了线控底盘从结构到控制的全面变革。从21世纪初美国通用汽车公司展示的Autonomy概念车（图3）到近年来日本丰田汽车公司推出的e-Palette原型车（图4），展现了底盘线控化后汽车架构全面变革前景。底盘关键子系统的全面线控化将进一步提高车辆运动控制精度和响应速度，并为结合在线升级（Over-the-air, OTA）实现基于软件的汽车功能拓展和性能提升奠定了基础。目前，线控底盘在不同场景下呈现出多元化的应用特征。在干线物流和无人出租车等中高速场景，车辆依托线控底盘高精度轨迹跟踪能力，实现毫秒级横向纵向协同控制，支撑车队编队行驶间距压缩至10 m以内，领航辅助驾驶在高速路和复杂城区落地应用；但高动态下的多源信号干扰易引发控制延迟，需通过异构冗余电子电气架构与学习型预测控制算法提升控制鲁棒性和快速性。自动驾驶接驳、特种作业、城市末端配送等低速场景对线控底盘的控制模式多样性和灵活性提出更高要求，需突破全解构结构底盘设计和协同控制技术。

1.1 驱传动系统

车辆传动系统随着驱动系统的变革而演变（图5）。乘用车的驱动系统与驱动形式经历了“内燃机集中驱动→内燃机与电机混合驱动→集中式电驱动→分布式电驱动”的发展历程，从而传动系统的演变可以分为4个阶段。① 传统汽车传动系统主要功能是拓展传统车辆内燃机的转矩-转速范围，实现变速、变矩和倒车，需配备手动变速器（Manual Transmission, MT）、液力自动变速器（Automatic Transmission, AT）、自动机械变速器（Automatic Mechanical Transmission, AMT）或无级变速器（Continuously Variable Transmission, CVT）等结构复杂的变速器，传动部件多、链路长。② 混合传动系统耦合了电机和发动机，有效地提升了传动系统的经济性和平顺性，相比传统内燃机车辆可节油10%以上^[6]。③ 采用集中电机驱动的乘用车取消了复杂的变速器，且电机的响应速度大幅优于内燃机，传动系统响应速度相比于采用传统内燃机驱动和复杂传动系统的车辆缩短一个数量级；但仍需通过减速器、差速器实现对车轮的驱动。④ 分布式的电驱动系统可仅通过半轴甚至直接驱动车轮，进一步提升了传动效率，缩短响应时间，便于同其他底盘系统集成实现模块化设计（表1）。同时，分布式驱动取消了中央差速器和传动轴，解放了车轮的自由度，有助于实现汽车研发的软硬件解耦^[7]。

商用车相比乘用车具有更大的质量、风阻系数、迎风面积，轴数的布置更加灵活，电动商用车的驱传动系统也更加复杂^[8]。与乘用车类似，商用车电驱技术也经历了由集中式电驱动向分布式电驱动发展的阶段。采用集中式电驱动的商用车通常需要搭载自动变速器，以满足商用车对大扭矩的需求。分布式电驱动的商用车通过轮边电机或轮毂电机组成的驱动桥，直接为商用车提供强劲的动力，精简了变速机构，实现大幅减重。同时，得益于精简的构型，采用分布式电驱动技术也增强了商用车车身和上装布置的灵活性，能够适应包括低地板宽通道客车、超重型矿车在内的几乎所有商用车应用场景。分布式电驱动商用车有望通过可扩展构型设计，摆脱现有重载车辆固定轴数与轮数设计带来的运力无法动态扩展的问题，突破车辆当前运载极限。

1.2 制动系统

乘用车制动系统经历了“机械制动→助力制动→电控制动→线控制动”的发展历程。① 在人力制动基础上，乘用车发展出依赖发动机提供的真空源实现助力制动的液压制动系统。② 防抱死制动系统（Anti-lock Braking System, ABS）、电子稳定性控制系统（Electronic Stability Control, ESC）等在液压制动基础上引入电子控制，提高了汽车主动安全性。③ 汽车电动化和智能化带来了汽车真空源的缺失以及制动能量回收和主动制动需求，线控制动技术应运而生（图6）。电子液压制动系统（Electro-hydraulic Brake, EHB）使用电机-减速机构代替真空源进行制动助力，其响应时间可以缩短至150 ms以内，压力控制精度在1 bar（1 bar=10⁵ Pa）左右^[9]。④ 电子机械制动系统（Electro-Mechanical Braking System, EMB）（表2）利用电机力矩通过传动机构直接推动活塞产生制动力，不再需要机械助力机构^[10]。由于没有液压系统的迟滞，建压响应时间可以进一步缩短至100 ms以内，制动力控制误差小于0.3 bar。

商用车由于质量大、对制动力需求大，液压制动力难以满足，同时商用车对可靠性要求也更高，液压管路存在受热汽化风险，所以中、重型商用车主要采用气压制动。但液压制动具有制动响应快、制动距离短等优点，最大总质量在6 t以下的轻型商用车和客车仍采用液压制动技术。伴随着电动化和电控技术的发展，近年来商用车线控制动技术出现了电控气压制动技术、电动液压助力制动技术、新能源电气复合制动技术和电子机械制动技术等多种类型。

1.3 转向系统

乘用车转向系统经历了“机械转向→液压助力转向→电控助力转向→线控转向”的发展历程（图7），可大致划分为4个发展阶段。① 早期的纯机械式转向系统完全依赖驾驶员操纵，驾驶员精力和体力消耗大。② 液压助力转向系统（Hydraulic Power Steering, HPS）在机械转向系统上增加液压助力装置，大幅降低驾驶员操作强度；但其助力特性不可调，导致低速助力效果差，高速转向过于灵敏。③ 电动助力转向系统（Electric Power Steering, EPS）使用电机驱动助力系统，并通过增加传感器及控制器实现可变的助力特性。但由于保留了转向盘与转向轮间的机械连接，使得其安装布置受限，转向盘助力特性难以自由设计^[11]。④ 面向自动驾驶精准转向、快速响应的技术需求，线控转向系统（Steer-by-wire, SBW）（表3）应运而生，其完全通过电信号实现转向信息的传递和控制，为智能辅助驾驶和无人驾驶奠定了基础^[12]。

商用车转向系统相较乘用车而言需要克服重载、长轴距及多轴转向等难题^[13]。基于大输出扭矩的液压助力系统，商用车发展出电液耦合转向（Electro-hydraulic Coupling Steering, EHCS）、电动液压助力转向（Electric Hydraulic Power Steering, EHPS）等一系列成熟的电液转向技术。随着新能源商用车的迅速发展，驱动液压泵的动力源由发动机转变为电机，车载高压电池的应用使大功率电动泵成为可能，从而加速了商用车电控转向系统的发展。同时，大型多轴商用车的后桥普遍采用随动转向，容易出现轮胎异常磨损等问题。由此发展出后桥主动电控液压转向系统（Rear Active Steering, RAS），已在客车及公交车上应用^[14]。

1.4 行驶系统

汽车行驶系统由车架、车桥、悬架及车轮总成4部分组成，其中悬架的作用是把车桥和车架弹性地连接起来，传递车身与车轮之间的力，缓和冲击、衰减震动，并控制车身与车轮的姿态。

悬架系统经历了“被动悬架→半主动悬架→主动悬架”的发展历程（图8）。① 传统的乘用车悬架为纯机械结构，其减震器阻尼、弹簧刚度、悬架高度不可调节，又称“被动式悬架”。② 为进一步改善乘坐舒适性及安全性，出现了可对悬架阻尼、刚度、高度进行部分主动控制的半主动悬架。阀控式减震器（Continuous Damping Control, CDC）和磁流变式减震器（Magnetorheological Damper, MRD）替代传统的被动式减震器，实现了悬架阻尼的连续可调^[15]。另外，空气弹簧及液压调节悬架取代了螺旋弹簧和钢板弹簧，实现了悬架高度和刚度多级可调^[16]。③ 主动悬架可以在任意行驶工况下施加一定频率宽度内的主动控制力来实现车辆减震，根据控制带宽的不同可分为慢主动（<5 Hz）和全主动（>20 Hz）悬架。在乘用车领域，多种形式的半主动和全主动悬架（表4）正从最初的豪华车型下探至中级车型^[17]。

商用车悬架发展经历了“钢板弹簧悬架→钢板弹簧和空气气囊复合式悬架→被动空气悬架→主动空气悬架”的过程。商用车的电控空气悬架（Electronic-controlled Air Suspension, ECAS）根据车速、路况自适应调节悬架参数来提高不同工况下的车辆平顺性、操纵稳定性和通过性^[18]。目前中国重型汽车集团有限公司、东风商用车有限公司、一汽解放集团股份有限公司、北汽福田汽车股份有限公司等相继在高端车型上配装空气悬架，但产品覆盖率不高。

1.5 电控系统

汽车底盘控制系统的发展起源于对车辆纵向运动的主动安全控制。1978年博世公司开始批量生产防抱死制动系统，标志着底盘控制的重要进步，其通过监测车轮是否抱死主动调整制动力，提高了制动稳定性。随后牵引力控制系统的普及，实现了对驱动力的主动调节。21世纪初，博世的电子稳定控制系统（Electronic Stability Program, ESP^®）进一步扩展了对车轮驱、制动力的综合控制能力，提高了车辆在不同路况下的稳定性和操控性能。近年来，随着自动驾驶技术的崛起，车辆可以通过多源传感器和先进算法实现更精准、快速的底盘主动控制，以实现更安全和智能的驾驶体验。

伴随着汽车电动化、智能化进程的深入，传统汽车电子电气架构中将各类传感器、电子控制单元（Electronic Control Unit, ECU）、线束拓扑和电子电气分配系统整合在一起的方案难以为继。采用独立的ECU将导致控制器数量激增，分布式架构由于算力分散、布线复杂、软硬件耦合深、通信带宽瓶颈等缺点而无法适应汽车高度智能化的发展，线控底盘的电子电气架构亟需向集中式架构迈进（表5）。特斯拉Model 3通过3个区域控制器控制其附近的元器件，充分发挥当今芯片的通用性和高性能，大幅减少了布线复杂度，降低了汽车开发和制造成本，奠定了中央集中式架构的雏形。底盘中央集中式控制架构通过将多个功能集成到一个高性能计算平台上，能够显著减少控制器数量，降低布线复杂度，提高系统响应速度和通信效率。随着5G通信技术和车联网的普及，集中式控制架构将能够更好地支持车辆与外部环境的实时交互，进一步提升底盘运动控制的安全性和可靠性。

2 未来发展趋势与挑战

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线控底盘技术打破了传统底盘力和运动通过机械结构传递的约束，通过能量线传、信息线传的形式，推动了底盘系统的模块化，实现了汽车底盘构型可拓展、功能可拓展。线控底盘技术的发展推动了车辆底盘结构、控制和研发流程等多方面变革，变革之路也存在新的挑战。

1）分布式驱动底盘结构进一步解耦，需要构建与之相应的新汽车理论

分布式驱动线控底盘释放了底盘轮间、轴间及执行器与驾驶员操纵机构之间的机械约束，由若干具有独立驱动、制动与转向功能的角模块构成底盘系统，取消了轮轴间的机械传动轴、机械转向梯形及横拉杆，全面释放各轮运动自由度，具有构型灵活、扩展性强等优点。底盘角模块集成了分布式驱动、线控制动、线控转向和主动悬架，实现了车辆功能的末端执行^[19]。Pix Moving、舍弗勒集团、Protean Electric、同济大学等机构针对车辆的不同应用场景提出了一系列角模块技术，全面拓展了车辆的控制自由度、运动形式和承载能力，为软件定义汽车提供了强大、灵活、多样的硬件平台（图9^[20]）。

以角模块为核心的新型底盘技术改变了传统汽车设计“特定功能-固定构型”的设计范式，呈现汽车构造全解构、机械结构自由度可变、系统功能软件定义特点。一方面，新型底盘构型上的变革需要线控执行器在轮端狭小空间内的高度集成，需要打破传统汽车驱动、制动、转向、悬架等系统解耦设计的边界，开展构型和结构的协同设计，以实现对轮端狭小空间的充分利用；另一方面，由于车轮间取消了转向拉杆等物理约束，传统车辆设计过程当中确定的机械设计参数（如车轮前束角、阿克曼率等）需要通过对线控执行器的控制以保证车辆基本结构的稳定性，需要新的车辆动力学理论来支持这类可变自由度机构的动力学分析与控制。由此可见，当前的汽车设计范式和控制理论难以满足新构型车辆的研发需求，需要发展针对新车辆构型的新汽车动力学理论、汽车设计理论和汽车控制理论。

2）底盘横-纵-垂控制进一步协同，需要构建新型整车控制框架

线控底盘角模块技术是具有广阔前景的新一代底盘技术，拓展了传统底盘难以实现的应用场景，如原地掉头与零半径转向、蟹行移动、路面预瞄式悬架调节，但也对底盘控制提出了更高的要求。例如，车辆在高速行驶过程当中，如果没有与构型相匹配的精准控制技术，势必造成重大事故。然而，传统车辆控制理论主要面向固定结构、单一功能和辅助控制，不适用于线控底盘角模块的多功能集成控制和多角模块协同控制。因此，需要建立线控底盘控制理论与技术体系，并将控制与设计进行深度协同，以满足末端执行系统的功能和安全需求。

随着控制系统由分离的嵌入式变为解耦的协同式，电子电气架构技术必将由分布式向集中式演进（图10^[21]）。控制协同难度大幅增加，软件自研与外包均将大幅增长，软件将成为整车差异的主要决定因素。车辆动力学控制方面，由于驱动、制动、转向3类底盘子系统直接决定了车辆的平面运动轨迹，极大影响了车辆的操纵性与安全性，因此，业界首先将目光着眼于横、纵向维度的集成控制，通过优化轮胎和路面的作用力，避免控制系统之间的作用效果相互冲突和干涉，协调控制系统之间的耦合关系，以发挥各执行系统的最大潜能。但由于轮胎力与车辆动力学存在横、纵、垂耦合特性，因此对于轮胎垂向力的调节也会影响车辆的运动状态与轨迹，同时，垂向力直接影响车辆舒适性^[22]。伴随着近年来主动悬架的快速发展，底盘集成控制由横、纵平面集成控制逐渐发展为横、纵、垂综合运动控制，有望进一步提升车辆在复杂工况下的操纵稳定性、行驶安全性和驾乘舒适性。但是，由于物理约束的解构，全线控底盘各车轮驱动、制动、转向、轮跳等均独立控制，加之轮地作用条件随机，各车轮之间以及车轮与整车之间因不确定性导致的功率寄存、运动不协调等“内耗”风险增加，在多轮轴车辆中将尤为显著，架构设计与协同控制技术面临更大挑战。

同时，随着底盘电子器件数量的快速增长，底盘故障点增多，对功能安全也提出了更高的要求。在部件层面，面向传感、计算、执行的冗余架构已成为行业共识。随着无人化的推进，面向高等级辅助驾驶与智能驾驶系统，单部件功能安全难以满足更高的故障检测精度和更短的容错响应时间等要求。通过驱-制-转-悬跨系统的功能冗余对底盘侧-纵-垂向的运动控制实现功能冗余，将进一步提升整车功能安全。

3）线控软件硬件加速向解耦化发展，亟待补全开发工具链短板

线控底盘技术的发展推动了底盘硬件通用化、控制软件客制化的进程，软硬件解耦开发逐渐成为行业的热点技术和共性需求。随着底盘电子电气架构向域集中和中央计算发展，应用软件和底层硬件逐渐分离，并可以通过标准化的基础平台和接口通信，实现了软件和硬件的解耦，便于软件快速迭代，软件的开发逐渐成为车辆系统开发的核心。具备云端开发和远程升级能力的软件系统可实现基本功能的快速部署和功能、性能的持续提升。例如，特斯拉通过持续采集用户实际驾驶数据，不断强化、优化其自动驾驶功能，并通过软件OTA更新持续地优化用户使用体验。未来，随着高集成功能模块（如角模块）的快速发展，车辆的机械结构有望实现物理约束全解构，硬件的约束通过控制软件来实现。例如，通过对角模块的独立控制实现车轮的定位约束。

软硬件解耦使得研发流程从“先子系统软硬件集成研发再多个子系统匹配”，变为“系统软硬件同步研发”。在该趋势下，新开发工具的重要性更加凸显。然而，目前线控底盘及其关键零部件的主流开发软件和工具大多掌握在欧美国家手中（图11），存在“卡脖子”风险。

3 发展建议

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1）设立涵盖重点基础研究、高技术研发和产业化攻关等一系列国家重大专项，引领线控底盘科技攻关

线控底盘是汽车向超级移动智能终端演进的平台基础，是电动汽车下半场研发竞争的焦点。为推动线控底盘技术创新与研发，建议相关部门围绕底盘关键总成构型变革和控制变革牵引出的科学问题布设重大项目和相关重点、面上项目群，加大资源投入和资金支持，以提高中国线控底盘技术领域的研究水平和竞争力。建议设立汽车线控底盘领域联合基金和重点研发计划项目，发挥研究导向作用，吸引和集聚全国的优势产学研力量，重点突破线控底盘技术面临的难题，促进创新。加强国际合作交流，扩大技术领域合作网络，推动线控底盘技术的发展。重视人才培养，加大青年科技人才政策支持，为年轻的科技人才提供更多机会和资源，培养一批高水平科研人员，增强高水平科技成果的供给能力，扶持成熟技术成果尽快实现产业化。

2）构建行业创新联合体，整合优势资源，集中攻关线控底盘自主开发工具链和大型测评装备

工具链和测试设备是底盘研发的必备手段，但是中国在该领域基础薄弱。建议构建行业创新联合体，整合国内优势资源，建立线控底盘自主化产业链与工具链，形成自主开放供应商网络与协同创新生态。打造透明度高、开放性强、可解释性强、具备实时仿真能力的国产车辆动力学软件，构建自主化的线控底盘全流程试验测试设备体系，实现线控底盘软硬件正向开发与自主设计，突破线控底盘数字孪生开发技术，研发高性能执行器和传感器仿真优化技术，满足面向全工况的线控底盘设计需求，打造完备的、有竞争力的自主化线控底盘工具链及生态圈。

3）政府引导，国资先行，设立产业项目和基金，支持“卡脖子”问题中的零部件产业化，优先纳入央企和国企供应链，培育国内自主产业链

线控底盘不仅零部件数量占整车零部件比例最大、产业链最长，而且研发、制造成本也占整车成本最多。建议由行业协会和学会牵头，梳理线控底盘系统“卡脖子”问题中的关键零部件清单，构建线控底盘产业链上下游联盟，增强各单位的技术研发合作与培育，形成完整的线控底盘自主零部件生态；设立重大技术装备攻关工程、“揭榜挂帅”等项目，对自主零部件产业化项目给予直接财政支持；发挥国资引领作用，引导央企、国企整车企业优先将自主零部件纳入供应链，带动产业链上游企业的自主零部件应用，不断提升零部件自主化率；中央、地方政府与央企、国企联动，设立线控底盘自主产业链基金，结合财政、土地等政策，多方位支撑关键零部件自主研发。

4）建议由国家级相关标准委员会、学会和行业协会牵头，推动线控底盘标准建设规划，组建政产研学融合的标准化团队

汽车行业具有标准代法规的特征，标准是中国线控底盘产业有序发展的重要保障。标准化是科技成果转化为生产力的重要桥梁，能够提供统一的平台，使相关科研成果迅速地过渡到生产领域，转化为成熟的产品进入市场，助力线控底盘技术创新。建议国家层面推动线控底盘标准建设规划，由各类标准委员会、学会和行业协会牵头，扩大与各大高校、科研机构、企业及其他行业组织的深度合作，组成政产研学用融合的标准制定团队。同时，促进国际标准交流互鉴，积极开展与主要国际标准化组织的密切合作，鼓励国内专家加入国际标准委员会、参与线控底盘国际标准制定，进一步提高中国标准的国际认可度和权威性，推动中国汽车标准国际化。

5）联合国际企业技术攻关，设立跨境技术转化平台，适配“一带一路”国家本土市场，强化知识产权保护，助力线控底盘出海

中国线控底盘技术依托新能源汽车产业快速崛起，在分布式电驱动、线控制动等领域形成局部优势，但核心传感器、冗余控制等仍存短板。应继续发挥市场优势和有组织科研制度优势，通过设立国际合作项目、加大国际合作基地投入等方式，与合资和对华友好外资企业共建技术联盟，联合突破关键技术，推动标准与协议互认。建议设立跨境技术转化平台，整合全球资源自主研发核心部件，打破专利壁垒。对外出口应聚焦东盟、中东等“一带一路”市场，通过区域技术服务中心与本地化适配，推动中国线控系统与海外主机厂深度耦合。进一步完善知识产权保护机制，支持企业以技术授权、合资生产模式输出解决方案，并引导参与国际标准制定，构建“技术共研→标准共建→市场共拓”的生态闭环，提升中国线控底盘技术的全球竞争力和产业链话语权。

4 结束语

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在汽车电驱动化和智能化大趋势下，承载汽车行驶核心功能的底盘系统正经历从传统机械式底盘到线控底盘的深度变革。线控底盘技术打破了传统底盘力和运动通过机械结构传递的约束，通过能量线传、信息线传的形式，推动了底盘构型的模块化、可拓展设计，为基于软件的汽车功能拓展和性能提升奠定了基础。线控底盘技术的发展推动了车辆底盘执行器模块化集成、控制自由度增加、软件硬件解耦化等多方面变革，也面临着基础理论缺失、构型-控制设计协同度低、自主开发软件少等挑战。同时，中国底盘关键零部件仍受制于国外巨头供应商，核心技术积累薄弱。

为支撑中国汽车产业高质量发展，提升线控底盘这一重大装备的国际竞争力，亟需进行前瞻布局，建议设立国家重大项目引领线控底盘科技攻关，研发自主工具链及大型测试装备，培育国内自主产业链，加快线控底盘领域标准制定，推动底盘技术对外出口，支撑中国新能源汽车技术的持续引领。

基金

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国家自然科学基金(52325212)
国家自然科学基金(52432014)
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文献

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2025年第4卷第2期

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doi: 10.3981/j.issn.2097-0781.2025.02.008

接收时间：2024-12-10
出版时间：2025-06-20
发布时间：2025-06-26

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出版历史

收稿日期：2024-12-10
修回日期：2025-03-27

基金

国家自然科学基金(52325212)

国家自然科学基金(52432014)

国家自然科学基金(52372394)

作者信息

1.同济大学汽车学院，上海 201804

2.吉林大学汽车底盘集成与仿生全国重点实验室，长春 130022

3.武汉理工大学智能交通系统研究中心，武汉 430063

通讯作者:

†

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表12种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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