2025年9月12日，在第五屆智能商用車創(chuàng)新大會(huì)上，吉林大學(xué)汽車底盤集成與仿生全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授、博士生導(dǎo)師鄭宏宇深入探討了電驅(qū)動(dòng)掛車平臺(tái)開發(fā)與主掛一體化控制技術(shù)的前景。他指出，智能汽車的發(fā)展帶動(dòng)了智能底盤技術(shù)的快速迭代，而電動(dòng)化作為智能化的優(yōu)質(zhì)載體，正推動(dòng)底盤技術(shù)不斷革新。商用車作為生產(chǎn)資料，其核心訴求在于降本增效，這促使底盤技術(shù)向智能化、電動(dòng)化方向發(fā)展。此外，電驅(qū)動(dòng)掛車通過動(dòng)力化轉(zhuǎn)型，不僅能延長續(xù)航里程，還能實(shí)現(xiàn)能源協(xié)同利用，成為行業(yè)新的增長點(diǎn)。
鄭宏宇指出，主掛一體化控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)牽引車與掛車最優(yōu)匹配的關(guān)鍵，它能顯著提升車輛的綜合性能，包括節(jié)能性、能量回收、動(dòng)力性能及行車安全性等。當(dāng)前，技術(shù)難點(diǎn)集中于主掛一體化控制策略開發(fā)及電子架構(gòu)重構(gòu)。同時(shí)，商用車領(lǐng)域的技術(shù)驗(yàn)證需求特殊，基于仿真和硬件在環(huán)平臺(tái)的技術(shù)驗(yàn)證方案成為降低研發(fā)成本、優(yōu)化控制策略的有效途徑。
鄭宏宇｜吉林大學(xué)汽車底盤集成與仿生全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授、博士生導(dǎo)師
以下為演講內(nèi)容整理：
個(gè)人與單位簡(jiǎn)介
汽車底盤集成與仿生全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的前身為汽車仿真與控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。我們所研究的底盤，是大底盤理念，其范疇不局限于乘用車與商用車的底盤領(lǐng)域，還涵蓋基于仿生的設(shè)計(jì)、控制技術(shù)，以及全生命周期中包含數(shù)字孿生與數(shù)字汽車的管理等內(nèi)容。
我研究的領(lǐng)域主要分為乘用車與商用車兩大方向。在商用車方面，我們組建了一支專業(yè)團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)成員包括多名教授、副教授，他們均對(duì)商用車研究滿懷熱忱或長期投身于商用車領(lǐng)域。此外，我們也與國內(nèi)相關(guān)整車與零部件企業(yè)開展了多項(xiàng)合作。此處所提及的商用車，同樣遵循大商用車概念，涵蓋重卡、客車以及輕型車等車型，還包括了特種車與農(nóng)用車輛等。
因?yàn)樘胤N車、農(nóng)用車和工程車輛等與商用車存在諸多相通之處，例如特種車輛，尤其在感知層面，硬件可實(shí)現(xiàn)與重型商用車完全共享。此外，農(nóng)用機(jī)械、拖拉機(jī)等領(lǐng)域的智能化與電動(dòng)化發(fā)展也也值得關(guān)注，未來有廣闊的市場(chǎng)空間。
研究背景與現(xiàn)狀
圖源：演講嘉賓素材
前面提到過，智能汽車的發(fā)展帶動(dòng)了智能底盤的火熱。智能化發(fā)展需要底盤提供有力支撐。電動(dòng)化堪稱智能化的優(yōu)質(zhì)載體，電控與智能技術(shù)也是相輔相成、相伴相生的。從汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程來看，在早期階段，國外汽車技術(shù)確實(shí)領(lǐng)先于國內(nèi)。然而，就電動(dòng)化領(lǐng)域而言，受基礎(chǔ)設(shè)施等因素制約，國外電動(dòng)商用車發(fā)展相對(duì)遲緩。盡管許多國外頭部企業(yè)已開展相關(guān)研究，但由于缺乏充電基礎(chǔ)設(shè)施，其發(fā)展仍受到一定局限。
反觀國內(nèi)，當(dāng)前正處于百家爭(zhēng)鳴的發(fā)展階段。傳統(tǒng)商用車廠商也在積極推進(jìn)電動(dòng)化轉(zhuǎn)型，推出了許多車型。此外，客車與工程機(jī)械領(lǐng)域的頭部企業(yè)也大都開發(fā)了新能源商用車，特別是重型商用車，而且銷量都在國內(nèi)市場(chǎng)處于前列。
在探討智能商用車時(shí)，我們往往容易忽略一個(gè)關(guān)鍵群體——用戶。商用車終端用戶使用者雖然是駕駛員，但是其用戶群體存在復(fù)雜性，例如更集中的用戶群體實(shí)則是物流公司等主導(dǎo)。當(dāng)前，在智能商用車領(lǐng)域，許多物流企業(yè)正積極投資造車新勢(shì)力，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)資源與市場(chǎng)資源的有效互補(bǔ)，使得在產(chǎn)品銷售端也非常具有競(jìng)爭(zhēng)力。在乘用車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)已趨白熱化的背景下，資本開始轉(zhuǎn)向商用車領(lǐng)域，當(dāng)前商用車市場(chǎng)同樣呈現(xiàn)出激烈競(jìng)爭(zhēng)的態(tài)勢(shì)。
商用車與乘用車最大的區(qū)別在于其作為生產(chǎn)資料的屬性，其核心訴求在于實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益，具體表現(xiàn)為降本增效，如減少人力投入、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)省燃油消耗等，歸根結(jié)底是要提升盈利能力。當(dāng)然，這一切都需以安全性為前提，而安全性通常通過法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)來保障。在此背景下，經(jīng)濟(jì)性成為商用車技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵考量因素，這一需求變化也推動(dòng)了底盤技術(shù)的革新，進(jìn)而催生了智能底盤的概念。
此外，隨著AI技術(shù)的發(fā)展，一個(gè)值得探討的問題是，未來AI是否會(huì)顛覆傳統(tǒng)底盤開發(fā)模式。例如底盤開發(fā)涉及大量標(biāo)定工作，同樣感知系統(tǒng)也需要標(biāo)定。雖然未來智能化程度提升和技術(shù)的不斷工作，這些標(biāo)定工作有望首先實(shí)現(xiàn)智能化方法完成，即減少人工干預(yù)甚至實(shí)現(xiàn)無人化操作。
一體化控制技術(shù)
當(dāng)前，眾多車企包括造車新勢(shì)力，均將關(guān)注焦點(diǎn)集中于牽引車領(lǐng)域。然而，牽引車若不與掛車配合使用，單獨(dú)的牽引車無法構(gòu)成完整的生產(chǎn)資料，其真正的產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益依賴于與掛車的協(xié)同完成。實(shí)際上，掛車市場(chǎng)同樣規(guī)模龐大，但目前掛車與牽引車大多還是由不同且相互獨(dú)立的企業(yè)生產(chǎn)制造，導(dǎo)致商用車行業(yè)對(duì)掛車領(lǐng)域的關(guān)注度也相對(duì)不足。但是從市場(chǎng)銷售額來看，掛車市場(chǎng)并不遜色于牽引車市場(chǎng)。同時(shí)掛車具備的甩掛運(yùn)輸特性，在國外，掛車的數(shù)量是牽引車的三倍左右，而國內(nèi)牽引車與掛車的數(shù)量大致相等，掛車稍多，這也說明國內(nèi)的掛車還有廣闊的市場(chǎng)上升空間
因此，隨著掛車電動(dòng)化技術(shù)的出現(xiàn)，主掛協(xié)同控制技術(shù)也變得越來越重要。如何使?fàn)恳嚺c掛車實(shí)現(xiàn)更優(yōu)匹配，從而提升整體運(yùn)輸效率，這將是行業(yè)未來需要重點(diǎn)突破的方向。
當(dāng)前，掛車領(lǐng)域正探索動(dòng)力化發(fā)展方向。掛車動(dòng)力化具有顯著優(yōu)勢(shì)，一是若掛車配備電池，可有效延長牽引車與掛車的整體續(xù)航里程；二是若技術(shù)進(jìn)一步突破，新能源牽引車的電能與掛車可以相互補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)能源協(xié)同利用。此外，從運(yùn)營成本角度分析，盡管純電動(dòng)與混合動(dòng)力路線是行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，但現(xiàn)階段內(nèi)燃機(jī)牽引車仍占據(jù)物流市場(chǎng)主導(dǎo)地位。若將掛車電動(dòng)化而牽引車保持內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)，這種“內(nèi)燃機(jī)牽引車+電動(dòng)掛車”的組合也可以視為是一種商用車混合動(dòng)力架構(gòu)，這也可以實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)上已經(jīng)存在的內(nèi)燃機(jī)牽引車在運(yùn)輸過程中的節(jié)能減排。
綜上，在此背景下電動(dòng)掛車需解決與不同驅(qū)動(dòng)類型牽引車的匹配問題，既要實(shí)現(xiàn)與內(nèi)燃機(jī)牽引車的動(dòng)力協(xié)同，也要支持混合動(dòng)力系統(tǒng)的集成，同時(shí)需具備與純電動(dòng)牽引車適配的能力。這種多模式匹配特性將成為電動(dòng)掛車技術(shù)以及主掛一體化控制技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵考量因素。
當(dāng)前，行業(yè)普遍以全生命周期成本作為評(píng)估商用車經(jīng)濟(jì)性的核心指標(biāo)，強(qiáng)調(diào)通過全周期成本優(yōu)化實(shí)現(xiàn)降本增效，也緩解新能源商用車售價(jià)相對(duì)高的市場(chǎng)接受度問題。
在此背景下，如何構(gòu)建用戶快速接受的市場(chǎng)模式成為關(guān)鍵。當(dāng)前智能卡車市場(chǎng)出現(xiàn)了采用租賃模式進(jìn)行推廣，以解決智能輔助駕駛系統(tǒng)及感知設(shè)備成本高昂，直接銷售難度大的問題。通過租賃方式，可實(shí)現(xiàn)供應(yīng)商與使用方的風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)和利益共享，形成可持續(xù)的商業(yè)模式。
值得注意的是，掛車市場(chǎng)本身已形成成熟的租賃體系，其產(chǎn)品特性天然適配租賃運(yùn)營模式。這種“即租即用”的屬性，使電動(dòng)化、智能化掛車能夠無縫融入現(xiàn)有智能卡車與物流產(chǎn)業(yè)生態(tài)，為行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了更具操作性的路徑選擇。
電驅(qū)動(dòng)掛車除具備動(dòng)力輸出優(yōu)化降低燃油消耗，提升經(jīng)濟(jì)性。其電動(dòng)化特性為系統(tǒng)設(shè)計(jì)增加了控制自由度，可通過與制動(dòng)系統(tǒng)的協(xié)同匹配進(jìn)行制動(dòng)能量回收的同時(shí)，也可以提升安全性。因此，在使用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不可避免的增加硬件成本的同時(shí)，需充分挖掘軟件功能潛力，以提升整車性價(jià)比和性能競(jìng)爭(zhēng)力。
值得注意的是，國外純電動(dòng)牽引車發(fā)展相對(duì)緩慢，但純電動(dòng)掛車領(lǐng)域卻呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢(shì)，并涌現(xiàn)出多家造車新勢(shì)力。反觀國內(nèi)市場(chǎng)，目前尚未出現(xiàn)專注電動(dòng)掛車的新興企業(yè)，該領(lǐng)域存在顯著的市場(chǎng)空間和發(fā)展機(jī)遇，具備成為行業(yè)新藍(lán)海的潛力。
此外，電驅(qū)橋技術(shù)的不斷成熟也為電驅(qū)動(dòng)掛車的發(fā)展提供了條件支撐。由于電驅(qū)動(dòng)掛車需安裝電池系統(tǒng)，采用傳統(tǒng)集中式電驅(qū)動(dòng)的構(gòu)型會(huì)面臨占據(jù)空間大、安裝布置困難等問題，而電驅(qū)橋方案則成為更優(yōu)選擇。
此外，國內(nèi)已有一些企業(yè)通過出口電驅(qū)掛車實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)增長，其典型模式是在掛車上集成電驅(qū)橋系統(tǒng)，預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)化控制接口，并針對(duì)扭矩、轉(zhuǎn)速等參數(shù)開發(fā)適配性控制策略，將開放接口提供給國外終端用戶進(jìn)行二次開發(fā)。這種模式既降低了海外客戶的技術(shù)適配門檻，也為企業(yè)開拓國際市場(chǎng)提供了新路徑。
圖源：演講嘉賓素材
掛車通過技術(shù)升級(jí)已具備獨(dú)立行走機(jī)構(gòu)的功能特性，但半掛車仍需依托牽引車的支撐點(diǎn)實(shí)現(xiàn)牽引、驅(qū)動(dòng)與轉(zhuǎn)向的協(xié)同運(yùn)作。當(dāng)前掛車已標(biāo)配制動(dòng)與懸架系統(tǒng)，新增驅(qū)動(dòng)功能后，如何實(shí)現(xiàn)主車與掛車底盤各系統(tǒng)的深度融合與一體化控制，形成“1+1＞2”的協(xié)同效應(yīng)，使組合車輛綜合性能顯著優(yōu)于傳統(tǒng)拼裝式牽引掛車組合，將成為未來市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的核心賣點(diǎn)。
主掛一體化控制的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在幾個(gè)維度，一是節(jié)能性顯著提升，可有效降低燃油消耗；二是具備能量回收功能，提升能源利用效率；三是動(dòng)力性能增強(qiáng)，通過新增動(dòng)力總成擴(kuò)大性能邊界。此外，雖然電驅(qū)橋及控制器的增加會(huì)推高初始購置成本，但從全生命周期成本及投資回收周期來看，仍具備經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)。更重要的是，該技術(shù)方案可顯著提升行車安全性，為智能輔助駕駛系統(tǒng)及主動(dòng)安全控制提供更可靠的技術(shù)支撐，形成差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
掛車本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度相對(duì)較低，現(xiàn)有牽引車的電驅(qū)動(dòng)技術(shù)具備向掛車移植的技術(shù)可行性。當(dāng)前技術(shù)難點(diǎn)集中于主掛一體化控制策略開發(fā)，以及因掛車電子電氣系統(tǒng)擴(kuò)展引發(fā)的電子架構(gòu)重構(gòu)需求。此外，設(shè)計(jì)成為關(guān)鍵約束條件——在整車載重上限固定的前提下，電驅(qū)橋及電控系統(tǒng)的增配會(huì)直接壓縮有效載荷空間，對(duì)材料選型與結(jié)構(gòu)優(yōu)化提出更高要求。
在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選型方面，國內(nèi)市場(chǎng)已形成電驅(qū)橋?yàn)橹髁鞣桨傅墓沧R(shí)，其規(guī)模化應(yīng)用優(yōu)勢(shì)顯著，且能有效規(guī)避電池組布置與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)干涉問題。但出口車型也有采用輪邊驅(qū)動(dòng)方案，該技術(shù)路線通過集成差速、輪邊轉(zhuǎn)向及扭矩矢量控制功能，可突破傳統(tǒng)掛車無主動(dòng)轉(zhuǎn)向能力的局限，顯著提升車輛機(jī)動(dòng)性。
除了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之外，商用車領(lǐng)域正迎來制動(dòng)系統(tǒng)升級(jí)的技術(shù)機(jī)遇。商用車線控制動(dòng)技術(shù)實(shí)際早于乘用車實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)應(yīng)用，由于制動(dòng)氣壓管路長導(dǎo)致的制動(dòng)延時(shí)問題，基于線控氣壓制動(dòng)技術(shù)的制動(dòng)系統(tǒng)EBS自20世紀(jì)90年代已開始批量裝車，縮短制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間的同時(shí)也提升了制動(dòng)力控制精度。隨著智能輔助駕駛發(fā)展需求，電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)EMB逐步進(jìn)入商用領(lǐng)域，該技術(shù)雖對(duì)輪邊空間要求較高，而商用車剛好有安裝空間優(yōu)勢(shì)。
圖源：演講嘉賓素材
因此，商用車領(lǐng)域存在特殊的技術(shù)驗(yàn)證需求。相較于乘用車可借助自媒體流量紅利通過實(shí)車測(cè)試進(jìn)行產(chǎn)品對(duì)比宣傳，商用車因測(cè)試工況復(fù)雜、實(shí)驗(yàn)條件嚴(yán)苛，難以通過類似方式開展推廣。例如，牽引車與掛車的匹配性驗(yàn)證涉及多場(chǎng)景、高負(fù)荷的聯(lián)合測(cè)試，若采用實(shí)車實(shí)驗(yàn)將面臨成本高、周期長等限制。因此，基于仿真平臺(tái)的技術(shù)驗(yàn)證方案成為更具可行性的選擇，其可通過數(shù)字化建模與虛擬場(chǎng)景模擬，在降低研發(fā)成本的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)主掛系統(tǒng)動(dòng)力性、制動(dòng)性及控制策略的精準(zhǔn)匹配與優(yōu)化。
總結(jié)與展望
當(dāng)前商用車市場(chǎng)需求呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢(shì)，如何精準(zhǔn)匹配市場(chǎng)訴求成為商用車產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵課題。受制于商用車市場(chǎng)規(guī)模相對(duì)有限，企業(yè)面臨銷量與利潤的雙重挑戰(zhàn)：一方面，較低的市場(chǎng)容量導(dǎo)致整體銷售額受限；另一方面，商用車從環(huán)境感知、決策規(guī)劃到執(zhí)行控制的系統(tǒng)復(fù)雜度顯著高于乘用車，需要投入更龐大的研發(fā)團(tuán)隊(duì)和更復(fù)雜的技術(shù)體系，這種“小市場(chǎng)、高投入”的矛盾構(gòu)成商用車行業(yè)發(fā)展的獨(dú)有核心悖論。
商用車的發(fā)展需要考慮產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同層面，商用車產(chǎn)業(yè)具有長鏈條特征，同時(shí)與交通運(yùn)輸與物流行業(yè)緊密相關(guān)，同時(shí)也受到嚴(yán)格的法規(guī)約束。法規(guī)規(guī)定了商用車的上限質(zhì)量，以電驅(qū)動(dòng)掛車開發(fā)為例，其電驅(qū)橋和電池導(dǎo)致自重增加問題也減少了可以裝載的貨物，這也是制約電動(dòng)掛車的核心問題與難點(diǎn)。目前，電驅(qū)橋與電池系統(tǒng)的集成可能導(dǎo)致整車增重超2噸。針對(duì)這一痛點(diǎn)，電驅(qū)動(dòng)掛車的輕量化設(shè)計(jì)成為一大解決方案，以廂式掛車為例，可以通過采用鋁鎂合金等輕量化材料替代鋼材，可在滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求的前提下實(shí)現(xiàn)3噸以上的減重效果，從而形成“增電減重”的凈優(yōu)化效果。這種材料替代策略不僅需要供應(yīng)鏈上游的鋁材加工技術(shù)支撐，更考驗(yàn)主機(jī)廠在多學(xué)科耦合設(shè)計(jì)方面的系統(tǒng)集成能力。
總之，目前智能化與電動(dòng)化背景下，使得智能底盤、電驅(qū)動(dòng)掛車、主掛一體化控制等技術(shù)都成為了商用車領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，也對(duì)產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力有重要的影響。參考乘用車的造車新勢(shì)力和新型底盤企業(yè)的發(fā)展歷程，未來商用車領(lǐng)域也一定會(huì)出現(xiàn)新勢(shì)力整車廠與零部件企業(yè)，而電驅(qū)動(dòng)掛車憑借其性能優(yōu)勢(shì)未來也會(huì)成為市場(chǎng)的重要組成，有廣闊的發(fā)展空間，但是如何提高牽引車-掛車的整車性能，還有諸多技術(shù)有待進(jìn)一步解決，這也需要行業(yè)與相關(guān)研發(fā)人員共同努力，這也將提升國家和行業(yè)的整理競(jìng)爭(zhēng)力。