科技日报记者 金凤
暑期的江苏南京烈日当空，但东南大学机械工程学院教授殷国栋却带着学生们一次次迎着烈日，向着“新高度”发起挑战。
“最近我们一边优化‘东大·鲲鹏2号’飞行汽车折叠翼的控制系统，一边试飞，以验证飞行过程中某个折叠翼失灵，其他折叠翼能不能及时‘补位’，让飞行汽车安全稳定降落。”在实验室里，殷国栋摩挲着飞行汽车的螺旋桨介绍。
飞行汽车“振翅”蓝天，与殷国栋团队20年来的研究一脉相承。“此前我们考虑的是如果一个车轮坏了，用其他车轮的‘备份’能力保证汽车安全行驶，但如今我们要将这种能力应用于低空飞行。”
这种从地面“飞向”低空的技术源头，来自革新汽车底盘的全线控技术。这个被凝练为“全线控强容错商用车底盘关键技术与应用”的项目，近日摘得2025年度国家技术发明奖二等奖。
殷国栋介绍，全线控技术用“电信号传输”替代“机械传动”，重构了商用车底盘的构造逻辑，让商用车的行驶更安全、可靠，目前该技术已经广泛应用于15家商用车和零部件企业。
能原地掉头，也能内八字制动
“高安全性与高可靠性是商用车的根基，但当前70%以上的重大交通事故，是由商用车侧翻或侧滑等问题引起的。底盘作为商用车的最大组成部件，其操纵稳定性与容错能力直接决定了车辆的安全性与可靠性。”殷国栋介绍，20多年前跟随导师研发四轮转向车辆系统时，团队发现，想充分发挥车轮低速时的灵活转向能力和高速行驶时的操纵稳定性，必须系统革新汽车底盘。
殷国栋介绍，汽车底盘由转向、制动、驱动和悬架四大系统组成。目前国内九成以上商用车采用机械化或半机械化底盘，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，响应就慢上一拍。
在全球汽车工业向智能电动转型的浪潮中，线控技术被视为下一代底盘系统的核心技术之一。在推动智能网联汽车技术突破和产业化应用中，我国也在积极布局新型底盘架构、线控技术的技术攻关，并探索技术标准。
2024年4月25日，线控底盘领域首个国家标准《低速线控底盘通用技术要求》（GB/T 43947-2024）正式发布，该标准聚焦低速无人驾驶车辆，系统提出了线控转向、线控制动、电驱动等方面的性能要求，统一了关键评价指标，并明确了相应的试验方法。
“线控底盘可以取消方向盘与车轮间的机械连接，驾驶员的驾驶意图可以通过电信号直接传递给执行机构，实现电信号‘直驱’车轮，响应速度更快。”殷国栋说。
线控技术对车辆的灵活性和运动精准能力也提供了一种新的技术路径。殷国栋表示，团队利用线控技术重新设计商用车悬架和转向机构，让每个轮子都可以独立转向，可以原地掉头，横向、蟹行、之字形移动，甚至内八字制动。
殷国栋团队成员、东南大学机械工程学院车辆工程系主任庄伟超介绍，“即使有一两个车轮陷入沙地，其他车轮也可以驱动和转向。”而遇到有冰雪的路况，线控底盘也能主动感知到风险，通过调整所有车轮的驱动力和制动力，让车辆保持稳定。
新构型联袂算法等数智技术，助力安全稳定行驶
线控商用车底盘关键技术实现从理论到现实的跃迁，需要跨越一个个技术挑战。
如何搭建底盘构型首当其冲。“商用车的载重变化范围极大，从空载到满载，质量可能相差数百吨，而装载物体的重心、质量差异较大，又会导致车辆质心位置、前后轴荷、轮胎抓地力都发生巨大变化，这对底盘的控制和可靠性提出极高要求。”殷国栋说，对此，团队将电机制动与气压制动等多种方式结合，根据载重和路况，实现安全、高效的制动，同时采用六相电机线控转向，确保如果一个电机发生故障，其他电机可以迅速接替，保证转向功能不丧失。
如果说线控底盘构型让商用车底盘“刚柔相济”，能适应多种路况、载重、地形，那么，数模融合驱动建模与车辆状态评估，则为商用车底盘打造了一位“保健医生”。
“车辆行驶中，质心位置、轮胎侧偏力等关键状态很难用传感器直接测量。我们基于神经网络和卡尔曼滤波，发明了一种车辆运动状态估计器，利用少数低成本传感器测量的数据，结合算法模型，高精度地推演出关键状态变量，从而辅助驾驶员决策。”殷国栋说，这项技术为车辆控制提供了可靠的数据基础，其估计精度已超过90%。
第三项关键技术，则是稳定容错控制与高保真测试系统。“线控底盘自由度高了，灵活性是优势，但也带来了失控的风险。”殷国栋说，团队运用“主动容错控制”技术，在瞬间诊断出故障后，立即重新分配控制指令，“比如当左前轮转向或驱动失效时，系统可以通过调整其他三个车轮的力矩和转向角度，让车辆依然能够安全、稳定地行驶并停下来。”
那么，这些软硬件设计究竟能不能“攒”出一辆机敏、安全又身段灵活的商用车？团队与相关机构合作，开发了高保真数字孪生仿真平台。该系统可以对线控底盘的控制算法、冗余机制进行大量模拟测试，降低实车测试的成本和周期，为技术快速迭代和产业化提供支撑。
已在多家企业规模化应用，未来将向智能化方向发展
线控底盘是对汽车传统底盘进行的一次电子化、信息化与数字化升级，是实现各执行机构之间高效、精准协同控制的技术基础。在殷国栋看来，线控底盘技术也将革新汽车底盘的生产方式。
“我们可根据车辆不同车型与载重需求，灵活调整各部件参数，以模块化‘搭积木’的方式快速装配适配底盘，将底盘的开发周期从两三年压缩至一年乃至半年，机械零部件从上千个精简到数百个，大大降低生产成本与周期。”殷国栋说，目前团队的相关成果已在南京金龙客车制造有限公司（以下简称“南京金龙”）、格陆博科技有限公司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。
其中，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到行业领先水平。
此外，团队也与国内多家新能源车企合作，尝试将该技术应用于乘用车领域。“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，我们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。”殷国栋说。
线控底盘是汽车电动化与智能化的关键执行系统。殷国栋认为，“当前的线控底盘技术已经解决了汽车‘执行层’的问题，让车辆的‘手脚’变得灵敏、聪明。但要实现高级别智能驾驶，还需要与‘感知层’和‘决策层’的深度融合。”他透露，目前团队正尝试将汽车的感知、决策和执行能力深度融合，探索如何让汽车的眼睛、大脑和四肢高度协调，为实现高级别智能驾驶作好技术积累。
同时，团队的线控底盘技术，也正在向飞行汽车等更多新型运载工具延伸，拓展技术的应用场景。
“也许有一天，汽车不再需要方向盘，我们只需要输入目的地，全线控底盘的极速响应与多重容错能力，就会将我们安全地带往目的地。”殷国栋说。
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