電子發燒友網報道(文/梁浩斌)汽車智能化趨勢下,除了智能駕駛和智能座艙,近年可以發現汽車廠商在底盤上也開始加入更多的電子部件,令底盤有更多動態調整空間,以實現更加智能化的底盤,智能底盤也與智能駕駛、智能座艙一起,成為智能汽車時代的三大核心。
比如比亞迪的云輦、上汽的靈犀底盤、華為圖靈底盤、蔚來的天行底盤等,雖然名稱各不相同,但本質都是通過加強對底盤的控制能力來實現智能化的地盤。小米盡管目前只推出了一款車型,但在智能底盤上也已經有所布局。
11月14日,雷軍發布視頻,對外披露了小米智能底盤預研技術,包括“全主動懸架、超級四電機系統、48V線控制動、48V線控轉向”四大部分的核心技術。
會“跳舞”的全主動懸架
在仰望U9上的云輦-X系統,讓車輛起跳,還可以表演“跳舞”。而這些功能都來源于全主動懸架,當然全主動懸架不只是用來“表演”,而是有實際用途的。相比于目前常見的被動懸架和半主動懸架,全主動懸架最大的不同在于,具備可以主動產生對抗車輪與車身垂向運動的力,也就是說全主動懸架可以根據路面情況來精準控制每個車輪,讓車輛在道路上行駛時,可以最大程度避免道路狀況帶來的影響,以及在不同的運動狀態時保持車身的姿態。
而“跳舞”“跳高”等動作,除了表演的意義之外,其實還體現了全主動懸架的能力,因為在面對不同道路和運動場景時,都需要主動懸掛產生足夠大的力量,以及有足夠快速的調整能力。
圖源:小米汽車
那么主動懸架是如何驅動的?根據小米介紹,小米全主動懸架系統使用液壓驅動,液壓油泵作為全主動懸架系統的“心臟”,它的流量和響應時間等特性保證了車輛高度的調節速度。液壓泵流量,代表單位時間內通過泵的液體體積,決定了懸架系統傳遞液壓動力的大小和速度。流量越大,懸架調節的速度就越快。油泵電機的響應時間,代表油泵建立流量的速度。
具體數據方面,小米為每個輪端的全主動懸架分別配備了功率高達 4.6kW 的強大動力源,讓油壓能夠快速傳遞到減震器,舉升力最大可以超過 44400N,相當于兩個 SU7 Max的重量。能夠完成原地起跳的動作,就是這種能力的具象化表現。
除此之外,結合自動駕駛感知系統,小米全主動懸架也與目前市面上其他全主動懸架一樣,可以對道路狀態進行預瞄判斷,并實時融合車輛狀態,對車輛懸架高度、阻尼等進行實時調整,提高車輛行駛舒適性和穩定性。
小米超級四電機系統
小米在SU7 Ultra上搭載了三電機系統,而更加極致的四電機系統小米也已經具有技術儲備。目前市面上搭載四電機系統的車型有極氪001FR、仰望U8/U9等,四電機帶來的一個特性就是,四個車輪都由獨立的電機控制,因此可以實現原地坦克掉頭等傳統汽車不能實現的動作。
四電機系統的難點在于,四個電機如何同步控制整車的運動,以及四電機帶來的空間挑戰。與三電機相比,四電機需要在前艙加入一個電機,前艙由于需要給車輪轉向系統、懸架等留有一定空間,所以前艙雙電機的體積和布置就成了一個難題。
圖源:小米汽車
小米表示,為了解決這個問題,工程師團隊通過創新設計,采用 X-Pin 繞組將雙電機尺寸縮短 20mm,并通過行星齒輪減速器減少 14kg電驅重量,成功實現電驅輕量化和尺寸的最小化。從而在前艙空間設計上,不僅升級為可以放置雙電機,還方便了懸架系統和轉向系統的布置,實現了空間的最大化利用。
小米的自研前電機,單個功率高達449匹馬力,峰值扭矩380Nm,最高轉速28000rpm。在這套四電機系統中,后電機采用與SU7 Ultra相同的雙V8S電機,于是配合新的自研前電機,整體功率密度高達11.89kW/kg,總功率高達2054匹馬力。
在控制方面,小米超級四電機配合全新的整車控制器,能實現每秒 500 次的高頻扭矩協同控制,結合扭矩矢量控制技術,車輛能夠輕松應對打滑、陷車等挑戰,確保車輛在復雜場景中平穩駕駛。同時也能通過四個車輪的轉速,完成車輛原地掉頭的動作。
48V線控轉向和線控剎車
在汽車從燃油轉向電動化的過程中,不僅僅是驅動能源的改變,在整車架構,甚至一些關鍵零部件方面的結構原理方面都大有不同。在汽車誕生之初,轉向和剎車,這兩個在車輛操控中極為關鍵的部分,都采用了機械硬連接的方式。后來加入了助力功能,比如在制動系統中,利用發動機帶動的真空泵來加大液壓制動力;在轉向系統中,使用電動液壓助力等。
而隨著汽車電氣化的進展,一方面是電動汽車沒有發動機,無法沿用燃油車時代的真空泵;另一方面是用電機直驅的效率和響應速度更快。但另一方面,由于制動和轉向等需要的電機功率較大,傳統的12V低壓系統無法滿足功率需求。
圖源:小米汽車
因此小米智能底盤上采用了48V低壓系統,從 SU7 的 12V DPB+ESP10.0 電子液壓制動躍級至 48V 四輪全干電子機械制動。這套系統上,每個車輪均配有獨立的 48V EMB 電子制動卡鉗,卡鉗上的電機動力模塊通過機械傳動機構直接推動活塞產生制動力,更高傳動效率,更快制動速度。相比電子液壓制動,其夾緊響應速度提升 40%;百公里制動測試,駕駛員踩下剎車踏板至車輛停止,制動距離縮短了 1 米以上。
由于沒有采用液壓控制,因此無需使用剎車油,減少了管路和泵的部件,降低保養頻率,集成度更高。另外據小米介紹,其EMB 電子制動卡鉗,具有卡鉗盤片間隙主動調節功能,可根據工況智能調整,制動系統摩擦損耗(拖滯力矩)減少 50%,車輛續航里程額外增加 10 公里以上。
線控轉向同樣是汽車電氣化時代的一個革命性改進。線控轉向系統去除了上轉和下轉之間的機械連接,方向盤部分采用了直驅電機進行轉向阻力模擬,通過檢測轉向角度來將轉向信號傳遞至執行電機,從而控制車輛轉向。
而線控轉向的好處在于,可以自適應調整方向盤轉向比(范圍可達5:1至15:1)和轉向圈數,在車輛不同速度時可以有更加合適的轉向手感;同時去除了方向盤和轉向軸的硬連接,那么方向盤能夠更好地隔絕底盤震動,而在需要的時候,比如運動模式時則可以通過傳感器和直驅電機模擬出真實的路感。
當然,線控轉向最大的困難在于安全問題,電機一旦失效,那么方向盤將無法控制車輛方向,造成嚴重的安全問題。小米在線控轉向系統的手力模擬器和輪胎執行器中采用全冗余設計,對供電、通訊、傳感器、主芯片、電路等關鍵部件進行全面備份,滿足 ASIL-D功能安全等級,提供最大的安全保障。
小結:
實際上,小米這次展示的預研技術,都是目前行業中的主流發展方向。但目前來看,這些具備“革命性”意義的技術,擁有技術儲備,或是已經投入到量產的車企并不多,而這些先進技術的普及,也需要更多車企的投入,打通產業鏈條,才能進一步推向落地和普及。小米表示,將通過“量產一代、發布一代、預研一代”的節奏,推動底盤技術實現跨越式進步。
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