11月18日,比亚迪成立30周年暨第1000万辆新能源汽车下线。这么隆重的日子,第1000辆新能源车的荣誉会给谁呢?
有人猜比亚迪汉EV,它是比亚迪集团设计最卓越的一款车,也是一枚福将:自从2020年汉EV发布上市之后,比亚迪集团也迎来了否极泰来的时刻,结束了十年的颠沛流离,开启了一飞冲天之路。
有人猜 仰望U9,毕竟仰望是比亚迪最高端的品牌,而U9是刚刚征战纽北、创下7分17秒900好成绩的功臣。
有人猜方程豹豹8,因为它在一周前的11月12日刚刚发布,正是需要宣传的时候;作为方程豹品牌目前定位最高的车型,也扛得起这样的殊荣。
很少有人猜到,比亚迪第1000万辆新能源车是腾势Z9。虽然Z9是在广州车展正式上市,但大家都知道它和Z9GT是姊妹车型(两车轴距均为3125mm),某种意义上并不是那么“全新”,至少不如豹8更为“全新”。
那么,让腾势Z9/Z9GT如此重要的究竟是什么?那必然是腾势的专属技术平台“易三方”,这是“以科技重塑豪华”的关键技术。
后轮转向的历史
后轮转向历史悠久,但真正得到大发展还是在近十来年。
早在100年前的1910年,澳大利亚汽车公司 Caldwell Vale推出了一款 80 马力的、带后轮转向的拖拉机。按理说,拖拉机犁的农田都还是较为开阔的,为什么要带后轮转向呢?历史已不可考,因为这家公司因为打官司失败大受挫折,于1916年就被Purcell Engineering收购了[1]。
非乘用车的工程器械,经常要在没路的地方使用。这对灵活性要求比较高,所以广泛应用了后轮转向技术。
说到灵活性,厂房里常用的叉车也采用后轮转向:
著名的导弹运输车MAX 7907为了提升机动性和灵活性,也采用了后轮转向系统:
工程器械离生活有点远,大家可能不是很感兴趣,那么应用后轮转向的乘用车呢?到了乘用车领域,后轮转向(rear-wheel steering)也被称为全轮转向(all-wheel steering)或四轮转向(four-wheel steering)。
这是因为因为国家标准《GB 17675-2021 汽车转向系 基本要求》第4.1.7条明确规定:“汽车的转向车轮不应仅是后车轮”。也就是说,乘用车(一般为前后四轮)一定具备前轮转向(front-wheel steering)功能,再加上后轮转向的话,那就也是全轮转向/四轮转向了!
二战期间,德国Stoewer汽车公司设计了Stoewer R200 Spezial,它拥有全轮驱动、全轮转向和三把锁,可以说是越野的大杀器。军方需求旺盛,哈诺马格(汉诺威)和宝马(艾森纳赫)工厂协助生产了5225辆。
此车型的后轮转向角度可能非常激进,因为它使转向半径从6.35 m缩小到惊人的 3.25 m[2]。还有一个副作用,就是当车速在25km/h以上并接合后轮转向系统时,很容易翻车!那个时代没有电控系统,后轮转向由纯机械结构实现,很难依据车身姿态和车速进行转向角度的精确控制。
后来出现一种“后轮随动转向”技术,不走寻常路的法系品牌将其应用在平价车雪铁龙爱丽舍、富康等车型上,提升了转向稳定性,饱受好评。之所以能用在平价车上,主要原因是设计巧妙、成本较低:在悬挂与车身之间布置了可变形的橡胶衬套,转向时受到车身的挤压而被迫形变,从而实现了“被动式后轮转向”。
采用这种设计,对底盘调校的要求比较高,这非常适合喜欢螺丝壳里做道场的法系品牌。为什么后来法系品牌在中国市场没落呢? 我猜与起名字有关系。就比如说Elysées这个词,翻译成了“爱丽舍”,听起来就像不值钱的服装品牌;徐志摩将两个词连起来,将Champs–Elysées翻译成了“香榭丽舍”,瞬间就高级了有没有。
早期的后轮转向一般是通过机械结构来实现,无法做到随心所欲地控制转向角。现代后轮转向则为主动后轮转向,通过传感器感知车身姿态和车速、以电子控制单元(ECU)依据车辆动力学模型来决策、通过电机等执行器来自由控制车轮转向角[3]。
现代后轮转向系统通常应用在豪华品牌的高端车型上,比如奔驰S、宝马7系、保时捷911。奔驰S450、S500可以花1.56万元选装后轮转向系统,转向角最大为10°。
奔驰EQS标配后轮转向硬件,但默认转向角仅有4.5°,每年支付3998元或一次性支付16998元才可解锁10°的完整能力。我很好奇,EQS车主付费解锁这个功能的,比例能有多少? 其实我觉得还好,因为宝马7系花1.2万元选装的后轮转向系统也只有3°,相比之下奔驰EQS免费的4.5°已经不小了!
保时捷911 GT3的后轮最大转角不超过3°。官方详解了它的三种典型场景[4]:
- 低速场景:后轮转角方向与前轮相反,增强灵活性,便于泊入泊出,相当于缩短了轴距。
- 高速场景:后轮转角方向与前轮相同,相当于增大了轴距,增强行驶稳定性。
- 紧急避让:后轮转角方向与前轮相同,增强了操控稳定性。
低速场景
高速场景
紧急避让
保时捷911 GT3的3°后轮转角是不是太小了? 也不能这么看。以奔驰EQS为例,低速场景增强灵活性的后轮转角可达10°,但高速场景增强稳定性的后轮转角仅有1.7°[5]。由此可见,后轮转向对同向转角的需求并不高,对车长仅有4.57米的911 GT3来说,重点需要的就是同向转角时的操控稳定性,那么3°后轮转角也不小了!
值得注意的是一点,保时捷帕拉梅拉采用的是单转向机的设计。911 GT3等性能跑车上,采用的是双转向机的设计,理论上也能摆成“内外”、“外八”的多轮转向功能,但我并未查询到它设计了这样的工作模式,它们采用双转向机只是为了响应速度和控制精度。
左上:单转向机 右:双转向机 左下:工作模式
易三方:后轮转向+扭矩矢量分配
全面了解后轮转向技术史之后,我们就能更好地理解易三方的技术突破。易三方整车智能控制技术平台,技术亮点在于后双电机的大角度独立转向,向左、向右的最大转角均可达10°。
如果只有一个转向机,那么后轴所有车轮仅能向同一方向转动,《GB 17675-2021 汽车转向系 基本要求》第3.1.4.2定义的后轮转向。上图的后轮转向系统有左右两个转向机,那么后轴左右两车轮既可以向同一方向转动,也可以相反方向转动以摆成“外八”、“内八”姿态,这种按法规定义则为多轮转向(Multi-wheel steering)。
多轮转向这个概念用得比较少,咱们就还是把它归为“后轮转向”概念之中吧!
与市面上的主流后轮转向车型做一对比,就会发现腾势Z9/Z9GT不仅后轮转向转角最大、可实现的功能最多,而且易三方全系标配,车价还显著低了一大截!
下面介绍一下易三方后轮转向的四种模式:
模式1:反向转动
后轴双车轮同时朝与前轮相反的方向偏转,从而实现缩短“虚拟轴距”、缩短转弯半径的效果,这也是后轮转向最为广为人知的功能。请注意,后轴双车轮为“同向偏转”,但相对于前车轮“反向偏转”。
传统的后轮转向功能,可以让腾势Z9GT的转向半径从6.1m降低到5.08m,这其实已经非常强了!易三方更强的一点在于:它在后轮转向的同时,还可以叠加易三方三个驱动电机的转矩独立控制,以实现4.62m的转向半径,这已经比大部分A级车还要灵活了!
日常用车的时候,默认是5.08m的转向半径。在一些极端场景下(比如狭窄山路),可停下车手动开启4.62m半径的极限转向功能,低速通过后再关闭。
模式2:同向转向
较高车速行驶过程中转弯或变道时,后轴双车轮同时朝与前轮相同的方向偏转,从而实现增长“虚拟轴距”、降低车身横摆转动的效果,提升乘坐舒适性和操控稳定性,提升操控极限。
腾势Z9GT依据国际标准《ISO 3888-2:2011》进行麋鹿试验,取得了难以置信的93.6km/h的好成绩。
9月第一次试驾Z9GT的时候,我也试乘了一下麋鹿试验,教练开出来93.35km/h的好成绩,接近最高纪录了。当然也要指出,关于Z9GT麋鹿试验成绩,网上关于测试标准、动能回收模式均有争议。我认为腾势在中汽中心的专业监督之下,并在视频中把《ISO 3888-2:2011》标准和最大动能回收模式大大方方写出来了,尽可能避免信息混淆,这已经做得很到位了!
前后轮同向转动,使整车斜向平移实现蟹行,可增加车辆在狭窄空间的灵活性。后轮转向最大是10°,但融合后双电机差动控制,可实现行业最大15°的蟹行角度。
这也正是易三方的独特优势:别人有双后轮独立转向的,却没有双独立电机差动控制;有后轴双电机扭矩矢量分配的,却没有双后轮独立转向;易三方两者都有,还将二者给有机融合起来,实现了1+1>2的效果!
模式3:内八转动
即双后轮同时朝向后轴中心转动,俯视看呈现“内八字”,提升车辆稳定能力。当车辆制动过程中,双后轮呈现出“内八字”转动效果,提高车辆抗侧向扰动能力,达到增加车辆稳定性的目的。
如何理解内八可以增强稳定性?可类比为滑雪运动,双腿摆成内八姿势就可以稳定刹车。如果是摆成外八,恐怕会人仰马翻!
低附着力路面上,后轮摆成内八转角可以增强行驶稳定性。
与稳定性相对的,就是转向过度与转向不足,都是非常危险的情况。
必须指出的一点,并不是后轮摆成内八就万事大吉了,而是要不断独立调整车轮转角和转矩,以实现低附路面上的稳定性控制。
在高速爆胎这种极端工况中,不仅精准快速识别爆胎,毫秒级速度调整非爆胎轮扭矩,并进行驱/制动力的动态分配,提升车辆稳定性。甚至还要将车道线识别这种智驾系统的信息给融合起来,减少车辆偏航,拓宽车辆安全边界,最高爆胎安全车速可达140km/h。
这也就是易三方的大脑:中央计算平台+域控控制系统。
模式4:外八转动
当车辆遇狭窄侧方停车,狭窄停车位或直角弯道时,可通过圆规掉头功能解决,此时双后轮呈现“外八字”转动效果,利用后双驱动电机的差动控制,实现绕前轴圆规掉头,增加车辆的灵活性。
除了狭窄侧方车位泊车之外,在野外狭窄道路也有妙用。例如重庆巫溪令牌石“拉链公路”有一个著名的十八弯。有的弯可以依靠后车轮“反向转向”来缩短转向半径来通过:
但有的弯难度更大,就需要后车轮“外八姿态”再加上左右差扭控制,以“圆规调头”的方式来通过了:
易三方与易四方
网上会有这样的争论:易三方与易四方,哪个更重要?有人会说,五环比四环多一环,更长!四方比三方多一方,当然更厉害啊!
我不是这么看的!
我认为,易三方与易四方是针对两个不同的领域易四方,针对的是“在没有路的地方开车”,也就是越野领域。易三方,针对的是“有路的地方开车”,也就是占销量99%以上的常规乘用车。易三方的应用范围,明显比易四方大得多!
在各自的领域,易三方是人无我有,拥有绝对优势;易四方呢,四轮独立驱动抗衡机械三把锁,还不一定有绝对优势。易三方和易四方技术当然都很重要,但从个人的品味出发呢,我更偏好易三方一些。
总 结
电动化与智能化的浪潮之下,自主品牌在冲击着一个又一个细分市场。时至2024年,最硬的骨头应该56E代表的豪华轿车市场。
现在有两款车在发起冲击,一个是鸿蒙智行的享界S9,另一个就是腾势的Z9/Z9GT。它们的打法都是“科技+豪华”,但具体方式上略有不同。个人理解,享界S9还是以豪华为本质,但在科技属性方面,以鸿蒙座舱和ADS3.0来取得面对56E的压倒性优势。
腾势Z9/Z9GT举的是“科技重塑豪华”大旗,明确提出了“新能源时代的豪华品牌必须要有一套专属技术架构”,对科技的倚重程度要更深一些。腾势的专属技术架构就是易三方整车智能控制技术平台!
参考文献:
[1] tractors.fandom.com/wiki/Caldwell_Vale
[2]trofmash.ru/gallery/bmw-325-le-gl-einhetis-pkw-1937/
[3]Deng B , Zhao H , Shao K ,et al.Hierarchical Synchronization Control Strategy of Active Rear Axle Independent Steering System[J].Applied Sciences, 2020, 10(10):3537.DOI:10.3390/app10103537.
[4] www.youtube.com/watch?v=bjb9iQv1p54
[5] newcar.xcar.com.cn/202009/news_2051369_2.html
[6]www.pca.org/news/if-the-porsche-you-want-is-offered-with-rear-axle-steering-get-it-pca-tech-tips
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