电子发烧友网报道(文/梁浩斌)汽车智能化趋势下,除了智能驾驶和智能座舱,近年可以发现汽车厂商在底盘上也开始加入更多的电子部件,令底盘有更多动态调整空间,以实现更加智能化的底盘,智能底盘也与智能驾驶、智能座舱一起,成为智能汽车时代的三大核心。
比如比亚迪的云辇、上汽的灵犀底盘、华为图灵底盘、蔚来的天行底盘等,虽然名称各不相同,但本质都是通过加强对底盘的控制能力来实现智能化的地盘。小米尽管目前只推出了一款车型,但在智能底盘上也已经有所布局。
11月14日,雷军发布视频,对外披露了小米智能底盘预研技术,包括“全主动悬架、超级四电机系统、48V线控制动、48V线控转向”四大部分的核心技术。
会“跳舞”的全主动悬架
在仰望U9上的云辇-X系统,让车辆起跳,还可以表演“跳舞”。而这些功能都来源于全主动悬架,当然全主动悬架不只是用来“表演”,而是有实际用途的。相比于目前常见的被动悬架和半主动悬架,全主动悬架最大的不同在于,具备可以主动产生对抗车轮与车身垂向运动的力,也就是说全主动悬架可以根据路面情况来精准控制每个车轮,让车辆在道路上行驶时,可以最大程度避免道路状况带来的影响,以及在不同的运动状态时保持车身的姿态。
而“跳舞”“跳高”等动作,除了表演的意义之外,其实还体现了全主动悬架的能力,因为在面对不同道路和运动场景时,都需要主动悬挂产生足够大的力量,以及有足够快速的调整能力。
图源:小米汽车
那么主动悬架是如何驱动的?根据小米介绍,小米全主动悬架系统使用液压驱动,液压油泵作为全主动悬架系统的“心脏”,它的流量和响应时间等特性保证了车辆高度的调节速度。液压泵流量,代表单位时间内通过泵的液体体积,决定了悬架系统传递液压动力的大小和速度。流量越大,悬架调节的速度就越快。油泵电机的响应时间,代表油泵建立流量的速度。
具体数据方面,小米为每个轮端的全主动悬架分别配备了功率高达 4.6kW 的强大动力源,让油压能够快速传递到减震器,举升力最大可以超过 44400N,相当于两个 SU7 Max的重量。能够完成原地起跳的动作,就是这种能力的具象化表现。
除此之外,结合自动驾驶感知系统,小米全主动悬架也与目前市面上其他全主动悬架一样,可以对道路状态进行预瞄判断,并实时融合车辆状态,对车辆悬架高度、阻尼等进行实时调整,提高车辆行驶舒适性和稳定性。
小米超级四电机系统
小米在SU7 Ultra上搭载了三电机系统,而更加极致的四电机系统小米也已经具有技术储备。目前市面上搭载四电机系统的车型有极氪001FR、仰望U8/U9等,四电机带来的一个特性就是,四个车轮都由独立的电机控制,因此可以实现原地坦克掉头等传统汽车不能实现的动作。
四电机系统的难点在于,四个电机如何同步控制整车的运动,以及四电机带来的空间挑战。与三电机相比,四电机需要在前舱加入一个电机,前舱由于需要给车轮转向系统、悬架等留有一定空间,所以前舱双电机的体积和布置就成了一个难题。
图源:小米汽车
小米表示,为了解决这个问题,工程师团队通过创新设计,采用 X-Pin 绕组将双电机尺寸缩短 20mm,并通过行星齿轮减速器减少 14kg电驱重量,成功实现电驱轻量化和尺寸的最小化。从而在前舱空间设计上,不仅升级为可以放置双电机,还方便了悬架系统和转向系统的布置,实现了空间的最大化利用。
小米的自研前电机,单个功率高达449匹马力,峰值扭矩380Nm,最高转速28000rpm。在这套四电机系统中,后电机采用与SU7 Ultra相同的双V8S电机,于是配合新的自研前电机,整体功率密度高达11.89kW/kg,总功率高达2054匹马力。
在控制方面,小米超级四电机配合全新的整车控制器,能实现每秒 500 次的高频扭矩协同控制,结合扭矩矢量控制技术,车辆能够轻松应对打滑、陷车等挑战,确保车辆在复杂场景中平稳驾驶。同时也能通过四个车轮的转速,完成车辆原地掉头的动作。
48V线控转向和线控刹车
在汽车从燃油转向电动化的过程中,不仅仅是驱动能源的改变,在整车架构,甚至一些关键零部件方面的结构原理方面都大有不同。在汽车诞生之初,转向和刹车,这两个在车辆操控中极为关键的部分,都采用了机械硬连接的方式。后来加入了助力功能,比如在制动系统中,利用发动机带动的真空泵来加大液压制动力;在转向系统中,使用电动液压助力等。
而随着汽车电气化的进展,一方面是电动汽车没有发动机,无法沿用燃油车时代的真空泵;另一方面是用电机直驱的效率和响应速度更快。但另一方面,由于制动和转向等需要的电机功率较大,传统的12V低压系统无法满足功率需求。
图源:小米汽车
因此小米智能底盘上采用了48V低压系统,从 SU7 的 12V DPB+ESP10.0 电子液压制动跃级至 48V 四轮全干电子机械制动。这套系统上,每个车轮均配有独立的 48V EMB 电子制动卡钳,卡钳上的电机动力模块通过机械传动机构直接推动活塞产生制动力,更高传动效率,更快制动速度。相比电子液压制动,其夹紧响应速度提升 40%;百公里制动测试,驾驶员踩下刹车踏板至车辆停止,制动距离缩短了 1 米以上。
由于没有采用液压控制,因此无需使用刹车油,减少了管路和泵的部件,降低保养频率,集成度更高。另外据小米介绍,其EMB 电子制动卡钳,具有卡钳盘片间隙主动调节功能,可根据工况智能调整,制动系统摩擦损耗(拖滞力矩)减少 50%,车辆续航里程额外增加 10 公里以上。
线控转向同样是汽车电气化时代的一个革命性改进。线控转向系统去除了上转和下转之间的机械连接,方向盘部分采用了直驱电机进行转向阻力模拟,通过检测转向角度来将转向信号传递至执行电机,从而控制车辆转向。
而线控转向的好处在于,可以自适应调整方向盘转向比(范围可达5:1至15:1)和转向圈数,在车辆不同速度时可以有更加合适的转向手感;同时去除了方向盘和转向轴的硬连接,那么方向盘能够更好地隔绝底盘震动,而在需要的时候,比如运动模式时则可以通过传感器和直驱电机模拟出真实的路感。
当然,线控转向最大的困难在于安全问题,电机一旦失效,那么方向盘将无法控制车辆方向,造成严重的安全问题。小米在线控转向系统的手力模拟器和轮胎执行器中采用全冗余设计,对供电、通讯、传感器、主芯片、电路等关键部件进行全面备份,满足 ASIL-D功能安全等级,提供最大的安全保障。
小结:
实际上,小米这次展示的预研技术,都是目前行业中的主流发展方向。但目前来看,这些具备“革命性”意义的技术,拥有技术储备,或是已经投入到量产的车企并不多,而这些先进技术的普及,也需要更多车企的投入,打通产业链条,才能进一步推向落地和普及。小米表示,将通过“量产一代、发布一代、预研一代”的节奏,推动底盘技术实现跨越式进步。
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