2024 年 3 月 27 日，在 2024 哪吒汽车技术论坛暨前瞻技术展上，哪吒汽车汽车工程研究院总工吕健波博士表示，与其它底盘不同的是，滑板底盘作为一种创新的设计概念，其核心在于下车体（底盘）与上车体（车身及座舱）的分离。这种设计理念使得底盘可以作为独立模块进行开发和优化，从而大大缩短整车的研发周期。一款滑板底盘可作为多款车型的下车体，只要配备不同的车身，因此有人戏称其为 " 共享底盘 "。 哪吒汽车的浩智滑板底盘正是基于这一理念，它支持多车型的开发，集成多个子系统，并通过预留电气和机械接口，实现底盘的高度模块化与可通用性。

吕健波博士认为，滑板底盘智能化涉及到汽车出行中的多个关键需求，如决策、安全、服从和保护等方面，同时对滑板底盘系统集成及浩智滑板底盘做了详细介绍。 

吕健波 | 哪吒汽车汽车工程研究院总工

以下为演讲内容整理：

1. 引言

我们探讨了智能化技术的未来趋势，特别是在汽车行业中的应用。我首先想提三个问题供大家思考：第一，假设汽车目前的形式会再存在五千年，当前为大家所关注的智能化技术有多少会持续存在？这个问题让我们去思考什么是汽车的可持续智能化技术。第二，当大多数人对汽车智能化的诉求都集中在与智能手机、冰箱、彩电、大沙发等相关的功能时，车企要不要继续研发与出行需求强相关的 " 隐性 " 技术？这个问题旨在去思考如何在汽车作为 " 工具 " 与汽车作为 " 玩具 " 之间找到平衡。第三，我们能真正地说清楚汽车智能化到底指的是什么？这个问题会引导我们去思考如何在不迷失方向的前提下，进行智能化技术的有效创新。

要回答好第一个与二个问题，关键还是在对第三个问题的把握上。也就是说在对滑板底盘进行顶层设计时，必须首先要清楚地知道我们要打造什么样的车辆智能化。这些车辆智能化，可以自然而然地传到滑到滑板底盘。考虑到电动汽车智能化是汽车产业的战略，你会期望对汽车智能化的定义是明确的且经得起时间的考验。但我发现无法找到一个令人满意的定义与描述。  这也是我今天报告的动机之一。

2. 滑板底盘的定义 

图源：哪吒汽车

对滑板底盘技术的需求，一方面是为了将新车开发时间从传统的三到五年缩短至一到二年，另一方面是为了降低不同车型的整车开发与制造成本。我们用并行模块化设计的方法将汽车划分成三个 Tier   -1/3 的并行系统：上车体、下车体和高级智能驾驶系统。这些系统之所以叫并行系统，是因为它们可以独立且并行地开发与制造。在理想情况下，这种分工允许仅需传统（串行）整车开发周期的三分之一就可完成一辆整车的开发。当然在实际操作中，我们更注重实际步骤的快速执行与系统整合所导致降低的成本，而非仅仅追求理论上的划分。三个系统应独立打造并以开放方式相互协作，这不仅提高了灵活性，还有助于快速适应市场需求的变化。当高级智能驾驶系统与上车体（主要包括车体与座舱）成熟到可以进行 " 舱驾一体化 " 时，我们也可以把汽车分成二个 Tire-1/2 系统。在这二种分法中，无论下车体被定义为 Tire-1/3 或 Tire-1/2 系统，其内涵都没有发生任何变化，我们将其称为滑板底盘。

之所以称其为 " 滑板底盘 "，主要是就其的结构形式而言的，可以理解为它是具有 " 滑板外形 " 的汽车底盘。滑板底盘目前是一个较为宽泛的概念，主要构造是 " 前桥 + 电池 + 热管理 + 后桥 + 运动管理子系统 " 等，包含了一辆车所需的驱动、制动、转向、电池等器件。与其他底盘不同的是，滑板底盘通过预留的电子电气、机械结构接口，实现与上车体分离，进而使车身与座舱可以根据需求更换，因此也有人戏称滑板底盘为 " 共享底盘 "。滑板底盘的大部分子系统，都拥有自己的基础控制系统。也就是用软件控制的相关机电零部件，以达到特定的系统与整车控制功能，如制动系统的 ABS，转向与动力电机的伺服控制。这些控制功能都具有智能化的表征（如负反馈自动调节、自适应等），但在今天的报告里，它们不再被定义为 " 智能化 "。我们所讨论的滑板底盘智能化，在这里指的是更广义的智能化，也是对上述基础控制功能所做的增量。

3.智能化的定义

那么滑板底盘应该具有什么样的智能化增量？要回答这个问题，我们需要了解什么是智能化。讲到智能化，大家提及最多的就是用户关注度比较高的，如基于大屏的人机对话、车联网、手机遥控、充电技术、续航里程、驾驶辅助、高级自动驾驶等。这里既有与驾驶强相关的技术如驾驶辅助和高级自动驾驶，更多的是与有用户体验紧密相关的 " 显性 " 技术。这就有个问题，假如用户能看的到、摸的到的驾乘体验智能化技术改变时，是不是有些智能化技术就会被淘汰？比如当全息、虚拟现实技术可以代替大屏时，所有基于触屏的技术是不是需要被推到重来？显然我们在打造用户体验时，这个技术的时效性问题是需要特别关注的。

我们同时也必须关注与出行需求强相关的 " 隐性 " 技术，尤其是那些经得起时间考验的技术需求。这些技术需求通常解决的是出行的核心问题，往往不太会随着时间的推移而被淘汰，比如主动安全技术、系统冗余技术等。因此我们必须同时在 " 显性 " 与 " 隐性 " 技术这二个方面同时发力，才可保证我们开发的汽车智能化技术能有市场、经得起时间考验以及可实现持续性的发展。

我们可以将滑板底盘当着一个大型轮式机器人来设计。设计它的智能，就是 " 人工智能 "。对人工智能的目标及该如何去做，由于出发点与看问题的观点迥异，大家可能会有不同的解读。以高级自动驾驶为例，如人工智能的终极目标是打造更接近人类智能的虚拟驾驶员，那么端到端的全视觉方案会被青睐，因为它模仿的是人类的驾驶方法——用眼睛和直觉而无需用高清地图去驾驶。 如不单纯考虑智能化以人为本的诉求，而为解决阶段性难题，增加激光雷达和高清地图也是无可非议。这二种自动驾驶技术路径，孰好孰坏还没有定论。但我个人认为第一种技术路径（端到端的全视觉方案）极有可能最终会胜出。这给了我一个启示，就是在设计滑板底盘智能化时，应该首先思考智能化的终极目标，再去关注具体的技术。如一开始就过度重视碎片化的技术，必然会造成 " 水多了加面、面多了加水 " 的局面，且并不一定会解决智能化的核心问题与诉求。

设计滑板底盘时，以机器人设计为准则不失为一个好的设计方向。 机器人设计可从遵从阿西莫夫的机器人三定律入手，这包括设计的机器人应该有不伤害人类、服从人类、保护机器人自身三方面的诉求。我们今天就选择从决策、安全、服从、保护这四个方面来探讨滑板底盘智能化的问题。 你也可以选择其它的方面， 但这这四个方面是我们今天要聚焦的。" 决策 " 在这里是指滑板底盘可以分析、处理感知数据，并基于这些数据来做出智能化决策，以应对滑板底盘或整车运行条件的变化而带来的驾驶需求变化。" 安全 " 则指的是避免装有滑板底盘的整车去撞向其它车辆、行人或其它物体。" 安全 " 同时也包括在滑板底盘的某个子系统或零部件失效时，如何通过让滑板底盘实施最小风险策略来保护车内外人员安全。" 服从 " 指的是让滑板底盘智作为一个超级执行器，必须服从人类自驾驶员的命令。" 服从 " 也必须服从来自 " 机器 " 的命令，如驾驶辅助或高级自动驾驶系统的命令。" 保护 " 分为内保护和外保护两种：外保护强调如何保护滑板底盘自身 ,   如避免被其它车辆碰撞；而内保护则是为了在滑板底盘子系统失效前， 通过预测可能的失效，并采取必要的措施来避免车辆在运行时抛锚。 同时在子系统真正失效时，能尽快地控制车辆到达最小风险条件。

4. 滑板底盘特质的智能化

下面我们来详细讨论上述的四个滑板底盘智能化。第一个是 " 决策 "。滑板底盘的 " 决策 " 能力是指其在面对不同的车辆运行条件时，能够采取的智能化响应和执行策略。这种能力使得滑板底盘能够根据应用场景、驾驶习惯、路面状况等的变化，自动或自适应地进行调整，以满足用户的需求和确保车辆的性能。

以四个不同的应用场景为例：短途出行、长途旅行、运动驾驶和野外探险。在短途出行场景中，用户可能更关注车辆的经济性、舒适性和便利性；而在长途旅行中，用户则更关心车辆的续航能力、行驶平稳性和安全性。运动驾驶场景下，用户追求的是卓越的操控体验和驾驶乐趣；而在野外探险时，用户则需要车辆具备强大的地形适应性、智能脱困能力和高效的动力管理。

对于上述场景，用户有不同的需求。问题是我们要怎么做的问题。是用四套软件与四套不同的底盘，还是用四套软件与一个底盘，或用一套自适应软件与一个底盘？实际应用时，不关是场景，驾驶员如何驾车也会与场景相互作用。所以滑板底盘应能监测出不同的场景，并对驾驶行为做出判断，然后做出相应的功能算法调整。也就是说这种智能化的决策系统可以通过集成的传感器和先进的控制算法来实现，而不需要为每个场景设计不同的底盘或软件系统。通过这种方式，滑板底盘可以在保持核心结构和布局不变的情况下，通过调整软件参数来适应不同的应用场景、驾驶行为和车辆状态。 

因为滑板底盘是独立于上车体设计的，这就有了如何在上车体不存在时，设计滑板底盘的基本智能软件的问题。从理论上讲，滑板底盘在子系统功能及布局、构架变化不大的情况下，只通过适当改变相关结构的尺寸，就可以适配不同的上车体，如轿车，SUV，MPV，旅行车，皮卡的上车体。因此，滑板底盘的基本智能软件需要能够参数化，这些参数包括上车体、下车体与整车的惯性参数及各种重心位置等。这样参数化的软件只需要在上车体完成后，作少量调校与验证而不再需要传统 " 二冬一夏 " 的调校与验证。基本智能软件也应能够对车辆参数进行实时识别，如实时估算车辆的负载。

当车辆、能源、云服务和道路实现协同作业时，滑板底盘应利用云端数据和车载传感器信息，对路面状况进行准确估算，并利用这些信息进行智能驾驶管理、底盘控制、能量管理和动力电子控制等方面的决策。这种智能化的决策能力不仅提高了车辆的性能和安全性，也为用户带来了更加便捷和舒适的驾驶体验。

第二个智能化是 " 安全 "。滑板底盘智能化的 " 安全 " 特性至关重要，它要求在滑板底盘中集成关键的主动安全功能，以确保人身安全的最大化，并作为高级自动驾驶系统的安全冗余。这一需求源于自动驾驶技术尚未达到完美无缺的阶段，仍然存在潜在的安全风险。

2018 年发生的自动驾驶车的第一个致命事故，就是一个典型案例。当时，一辆自动驾驶 SUV 在美国亚利桑那州行驶时，以 40 英里每小时的速度撞上了一位推自行车过马路的妇女。当时，车上的安全员因为分心没能执行安全接管功能， 只能依靠虚拟驾驶员（或称自动驾驶软件）来自己决策与应对此突发事件。在事故发生前的 6 秒钟，车辆的雷达和激光雷达传感器系统先后检测到了一个物体，但由于判断错误，虚拟驾驶员未能及时采取制动措施。尽管在撞击前 1.6 秒，车辆的内置紧急制动系统已经检测到了该妇女的存在，但由于虚拟驾驶员的干预，紧急制动功能未能启动，导致了这起本可避免的悲剧。

这起事故当时引发了汽车行业的广泛关注和讨论。许多人开始意识到，无论车辆是否配备了虚拟驾驶员，传统的主动安全功能，如紧急制动系统，仍然不可或缺。这些功能不仅能够在自动驾驶系统出现故障或误判时提供关键的安全保障，还能够作为自动驾驶技术的有力补充，确保车辆在各种复杂环境下的安全行驶。

因此，滑板底盘智能化的安全设计必须考虑到各种可能的风险，并配备相应的主动安全措施。这包括但不限于自动紧急制动、车道保持辅助等功能。通过这些内置的主动安全功能，滑板底盘能够在自动驾驶系统发生错误或面对不可预测的交通情况时，及时作出正确的反应，保护驾乘人员和行人的安全，减少交通事故的发生。

第三个智能化是 " 服从 "。滑板底盘智能化的 " 服从 " 特性要求其遵循来自人类驾驶员、驾驶辅助系统或高级自动驾驶系统的指令。然而，当人类驾驶员的指令与安全原则发生冲突时，底盘的智能软件必须启动主动安全功能，以最大限度地减少由于人为误操作可能导致的负面后果。同样地，当驾驶辅助系统或高级自动驾驶系统发出的指令与安全原则相悖时，滑板底盘的智能软件应当对这些指令进行适当调整。

在指令被修改的情况下，驾驶辅助系统或高级自动驾驶系统的指令将不再被完全信任，这意味着车辆需要在一定的时效内具备某些独立判断能力，以应对可能的系统错误。这就涉及到在自动驾驶辅助或高级自动驾驶系统出现故障时，车辆应如何安全有效地运行的问题。

此外，为了实现人类驾驶员与驾驶辅助或高级自动驾驶系统之间的无缝切换，滑板底盘的智能化软件需要提供一种切换机制。这种机制确保在需要人类接管控制时，能够迅速且安全地将车辆的控制权转移给驾驶员，从而保证车辆在各种情况下都能安全行驶。这种设计不仅提高了车辆的安全性，也为驾驶员提供了更多的信心和操控感。

第四个智能化是 " 保护 "。滑板底盘智能化的保护机制包括外部保护和内部保护两个方面。外部保护主要依赖于环境感知信息，通过先进的感知技术，最大限度地规避自己被其它物体碰撞上的风险（避被其自身去碰撞其它物体是在上述的 " 安全 " 功能上体现）。而内部保护则涵盖了冗余设计、故障检测和故障预测等多个层面。

在冗余保护方面，滑板底盘通过构建同构或异构的冗余系统，确保在关键部件发生故障时，仍能维持一定条件的运行（一般低于正常运行水平，如减速、停车或变换车道），从而保障底盘不受损害。异构冗余通过多个子系统的协同工作，减轻单一关键部件故障带来的负面影响。这种设计能够在部件或子系统出现故障时，通过健康检测系统实时监测到异常，及时向驾驶员发出警告，并在必要时启动冗余保护或执行最小风险操纵策略。

最小风险操纵是滑板底盘的一项关键安全功能，它在系统遇到无法解决的危险情况或故障时自动启动，通过采取相应措施将车辆引导至安全状态，从而降低对乘客和其他道路使用者的潜在风险。在执行最小风险操纵过程中，如果驾驶员进行了干预，系统应允许驾驶员掌控，除非这样做会增加安全风险。

此外，滑板底盘还应具备自我健康预测的能力，能够预测子系统的潜在失效时间，并提供预防性维护建议，以减少车辆意外抛锚的可能性。同时，为了进一步提升安全性，滑板底盘还应设计有防止电池自燃的内部保护措施，确保电池在各种环境下都不会发生燃烧，从而为用户带来更加安全可靠的驾驶体验。

5. 滑板底盘的挑战机遇

通过以上的讨论，我们可以看到滑板底盘的集成化设计，是汽车行业向智能化和电动化转型的关键步骤。

以下是滑板底盘系统在发展过程中所面临的一些主要挑战：

·  集成的复杂性：滑板底盘需要整合多种技术和子系统，如动力总成、能量系统、底盘线控系统、电子电气架构等，这无疑增加了设计和工程的复杂度。解决这一挑战需要跨学科的专业知识和强大的系统集成能力。

·  安全性与可靠性：对于任何车辆来说，安全性和可靠性是设计中的首要考虑因素。滑板底盘必须能够在各种环境和操作条件下提供稳定的性能，确保乘客和车辆的安全。

·  成本效益：在提供高性能和智能化功能的同时，控制滑板底盘的成本是一个重要的挑战。这需要通过创新的设计、材料选择和制造工艺来实现成本效益，以满足市场对高性价比产品的需求。

·  长期兼容性：随着技术的快速发展，滑板底盘的设计必须具有前瞻性，能够适应未来的技术进步和市场需求。这要求设计者在规划时考虑到长期的兼容性和可扩展性，以确保滑板底盘系统能够持续适应未来的变革。

应对这些挑战需要行业内的合作、持续的技术创新和对市场动态的把握。通过这些努力，滑板底盘技术可实现在汽车行业中的广泛应用。

以下是滑板底盘系统在当前发展过程中的一些机遇：

·  系统集成：滑板底盘涉及到多个集成后的子系统，它是一个系统的系统。这种集成目前还处于早期阶段， 有巨大的技术创新潜力，也可以降低整体设计的复杂度。

·  冗余设计：为了提高系统的可靠性，关键组件的冗余设计至关重要。这种设计允许在某个部分发生故障时，系统能够继续安全运行。目前，冗余设计的技术实现仍在不断进步中，这为改进和创新提供了空间。

·  标准化接口：开发统一的标准化接口可以促进不同车型和配置的快速适配，从而降低成本并加速开发周期。汽车行业内统一接口标准的制定，将有助于推动滑板底盘技术的广泛应用。

·  软件定义底盘：通过软件创新，可以为底盘提供更灵活的控制策略和功能扩展，使其能够适应市场的快速变化和技术的持续进步，这为该领域带来了丰富的机遇。

·  合作伙伴关系：通过与供应商、技术公司和其他汽车制造商建立战略伙伴关系，可以共享资源、减少重复投资，并提高整体的开发效率。合作共赢的模式有助于加速技术的发展和市场的应用。

这些机遇点不仅有助于提高汽车底盘的性能和可靠性，还能够促进行业的创新和成本效益。

6. 滑板底盘的例子

滑板底盘的集成化设计是汽车行业向智能化和电动化转型的关键步骤。我们最后来聊聊哪吒汽车的浩智滑板底盘。浩智滑板底盘是一个全球性平台架构，使用一体化压铸加 CTC 能量舱，减少了 100 多个零部件和 1700 多个焊点。它提升了电芯布置空间 14%，采用新型长寿命、高倍率充放电电芯，让续航里程达到 500-1000km。同时，浩智滑板底盘支持 400V 和 800V 双电压平台，兼容纯电、增程、两驱或四驱的驱动系统布置，可适配轿车、SUV、MPV、旅行车和皮卡等多种不同车型，这体现了模块化设计和标准化接口的优势。浩智滑板底盘的集成工作涉及到许多方面，有结构一体化、能量系统集成、运动线控集成、动力总成集成、电子电气架构等。它实际上相当于一个非常全面的系统的系统，我们面临的挑战是如何打造高性价比方案，在满足功能需求智能化的同时，把成本降下来，尤其是初始设计的成本及制造设备的成本。 

（以上内容来自哪吒汽车汽车工程研究院总工吕健波于 2024 年 3 月 27 日在 2024 哪吒汽车技术论坛暨前瞻技术展发表的《滑板底盘智能化的挑战与机遇》主题演讲。）