【清流閑話·新能源車(chē)】汽車(chē)轉(zhuǎn)向發(fā)展史之如何讓車(chē)像螃蟹一樣行走

編者按

刷短視頻刷到生理不適、且對(duì)新能源和車(chē)圈有興趣、愿意靜下來(lái)讀一點(diǎn)長(zhǎng)文章的人。

本文適合如下閱讀場(chǎng)景:

1、午飯后,來(lái)杯咖啡;

或者:

2、晚飯后,泡杯茶邊喝邊看。

所以叫,閑話。

這一回,我們聊聊車(chē)圈Top玄學(xué):轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

轉(zhuǎn)向系統(tǒng):

司機(jī)和車(chē)的最親切直接交流

沒(méi)人不愛(ài)車(chē),不分男女。

沒(méi)人不愛(ài)酷炫炸裂的車(chē)外觀,和易于操控的絲滑感,不分男女。

比亞迪仰望U8橫向移動(dòng)

(來(lái)源:仰望發(fā)布會(huì)視頻)

舉個(gè)例子。比亞迪在今年發(fā)布了高端品牌——仰望,旗下U8車(chē)型在發(fā)布會(huì)開(kāi)場(chǎng)像螃蟹一樣地橫向移動(dòng)到舞臺(tái)中央,并原地旋轉(zhuǎn)一圈,這個(gè)炸裂的表現(xiàn)引發(fā)了大量關(guān)注和討論,這個(gè)開(kāi)場(chǎng)也讓比亞迪品牌朝著“酷炫高端大氣”踏上堅(jiān)實(shí)的一步,在眾多人心目中也變成既好又好的首選。但是,不同于絕大部分汽車(chē)使用轉(zhuǎn)向系統(tǒng)來(lái)掉頭,其實(shí)U8的表現(xiàn)是巧妙地使用了一種特殊的輪胎來(lái)實(shí)現(xiàn),但這種輪胎因?yàn)闊o(wú)法高速使用,并且磨損極大而無(wú)法在乘用車(chē)領(lǐng)域量產(chǎn)。

比亞迪U8原地掉頭

(來(lái)源:仰望發(fā)布會(huì)視頻)

汽車(chē)像螃蟹一樣走路,炫酷,可以,但沒(méi)必要。實(shí)際情況還得靠我們方向盤(pán)+轉(zhuǎn)向系統(tǒng)來(lái)操作。

汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就是可以按照駕駛員的意愿控制汽車(chē)行駛方向的執(zhí)行系統(tǒng)。如果把整臺(tái)車(chē)看作人的身體,那轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就是汽車(chē)的腰腹核心,它的好壞直接決定了你駕駛?cè)粘5氖孢m度和在做復(fù)雜運(yùn)動(dòng)時(shí)的表現(xiàn)。比如《頭文字D》里有這么經(jīng)典的一幕:藤原拓海利用排水渠過(guò)彎技驚四座,除了要用極高的速度入彎,另一個(gè)關(guān)鍵就是精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)向,差一點(diǎn)就會(huì)車(chē)毀人亡。

AE86排水渠過(guò)彎超車(chē)

(來(lái)源:頭文字D電影)

一個(gè)現(xiàn)代轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示意圖大致如下,如果被各種詞匯和結(jié)構(gòu)弄得暈頭轉(zhuǎn)向也沒(méi)關(guān)系,你可以想象一下,你小時(shí)候是不是喜歡騎到爸爸脖子上,當(dāng)你轉(zhuǎn)動(dòng)爸爸的頭(圖上的方向盤(pán)),他的脖子(轉(zhuǎn)矩傳感器)感受到你的力量發(fā)送到他的大腦(ECU),知道你要左拐去游樂(lè)場(chǎng),大腦發(fā)送信號(hào)給腰腹肌肉(電動(dòng)機(jī))扭胯(轉(zhuǎn)向器)帶動(dòng)雙腿(輪胎)進(jìn)行左拐,行云流水地完成這套動(dòng)作。

汽車(chē)轉(zhuǎn)向示意圖

(來(lái)源:ATC汽車(chē)底盤(pán))

不過(guò)上圖的這套系統(tǒng)也經(jīng)歷了超過(guò)百年的歷程,包含數(shù)次迭代和更新才變成這樣。到了新能源車(chē)時(shí)代,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)正朝著更智能、更電氣化的方向飛速狂奔。但不管它怎么變,其發(fā)展核心的脈絡(luò)就是讓車(chē)變得更“大眾”,讓人開(kāi)車(chē)更輕松,最好人人都能彎道超車(chē)、排水溝過(guò)彎。我們可以把它的歷史大致分為以下幾段:

  • 19世紀(jì)末到20世紀(jì)初,純機(jī)械的轉(zhuǎn)向系統(tǒng),開(kāi)車(chē)最為費(fèi)勁,轉(zhuǎn)向全靠臂力硬掰,司機(jī)必須是“大力水手”;

  • 20世紀(jì)50年代,在機(jī)械系統(tǒng)之外額外加上了通過(guò)液體壓力來(lái)提供助力的裝置,簡(jiǎn)稱(chēng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) HPS(Hydraulic Power Steering),這個(gè)時(shí)候轉(zhuǎn)向主要還是靠臂力,助力只是輔助;

  • 20世紀(jì)90年代至今,進(jìn)化出使用電機(jī)來(lái)提供助力的轉(zhuǎn)向系統(tǒng),簡(jiǎn)稱(chēng)電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng) EPS(Electrical Power Steering),此時(shí)轉(zhuǎn)向力主要由電機(jī)提供,人力主要提供意圖,人人可以開(kāi)車(chē)。同時(shí),還出現(xiàn)了后輪轉(zhuǎn)向來(lái)輔助讓大車(chē)的轉(zhuǎn)向更簡(jiǎn)單;

  • 新能源車(chē)時(shí)代,電氣化、智能化技術(shù)快速進(jìn)步,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)冗余的基礎(chǔ)上,慢慢具備主動(dòng)控制,并逐步替換掉剩余的機(jī)械連接,往純線控轉(zhuǎn)向SbW(Steering by Wire)發(fā)展。從發(fā)動(dòng)機(jī)向電機(jī)的變化讓輪邊電機(jī)的方案成為可能,這種方式也讓汽車(chē)原地掉頭變成現(xiàn)實(shí)。

轉(zhuǎn)向的市場(chǎng)格局

(數(shù)據(jù)來(lái)源:佐思汽研)

機(jī)械時(shí)代:

邁巴赫與奔馳奠定發(fā)家基礎(chǔ)

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是司機(jī)和車(chē)的最直接交流,但是在汽車(chē)問(wèn)世之初,這種交流既不親切、也不友好,甚至可以說(shuō)是蠻力相向、需要“大打出手”。

1886年,戴姆勒基于馬車(chē)開(kāi)發(fā)出第一臺(tái)汽車(chē),其轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也沿用了傳統(tǒng)馬車(chē)的轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu),但它的問(wèn)題是車(chē)輪與轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間的機(jī)械連接特別長(zhǎng),導(dǎo)致駕駛者轉(zhuǎn)向時(shí)非常費(fèi)力且難以控制。以下圖為例:兩個(gè)成年男性150kg,當(dāng)時(shí)的汽車(chē)250kg,橡膠輪胎的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3,假設(shè)齒輪傳動(dòng)比5比1,大致推算轉(zhuǎn)向力需要24kg,所以當(dāng)時(shí)的駕駛員基本都是成年男性,而且這車(chē)操作困難容易翻車(chē),開(kāi)車(chē)也很容易受傷。

第一臺(tái)汽車(chē)與轉(zhuǎn)向

(來(lái)源:Steering Handbook)

為了解決這個(gè)問(wèn)題,1889年,威廉·邁巴赫,也就是我們熟知的邁巴赫汽車(chē)的創(chuàng)始人,通過(guò)一種特殊的機(jī)械設(shè)計(jì)降低了轉(zhuǎn)向力,這個(gè)設(shè)計(jì)被奔馳在1893年首次應(yīng)用在量產(chǎn)的維多利亞車(chē)型上進(jìn)行推廣。雖然這種設(shè)計(jì)改善了轉(zhuǎn)向能力,但是仍需要使用蠻力轉(zhuǎn)向,每次開(kāi)車(chē)都等于在健身房做力量訓(xùn)練。在這個(gè)階段女性和大部分男性無(wú)法駕駛?cè)匀皇且驗(yàn)楸哿Σ粔颉?/p>

助力時(shí)代:

一切都是為了讓開(kāi)車(chē)不那么物理費(fèi)力

在20世紀(jì)40年代,乘用車(chē)在干燥水泥路上需要的方向盤(pán)轉(zhuǎn)向力仍達(dá)8公斤之大,這無(wú)疑進(jìn)一步提高了駕駛的門(mén)檻。它大致等同于現(xiàn)在去開(kāi)一個(gè)老式的大貨車(chē),以前的貨車(chē)司機(jī)可都是彪形大漢。而現(xiàn)代轉(zhuǎn)向的設(shè)計(jì)理念是駕駛員施加在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的作用力不超過(guò)3公斤,即一個(gè)普通的成年女性也可以輕松駕駛。

老式大貨車(chē)的方向盤(pán)與轉(zhuǎn)向

(來(lái)源:網(wǎng)絡(luò))

轉(zhuǎn)向助力隨之應(yīng)運(yùn)而生。克萊斯勒是第一個(gè)采用助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車(chē)企,這套助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是基于1926年Francis·W.Davis的發(fā)明專(zhuān)利開(kāi)發(fā)的,但卻首次應(yīng)用在1951年的克萊斯勒的New Yorker車(chē)型上,前后相隔25年之久——是的你沒(méi)看錯(cuò),這么一個(gè)創(chuàng)意設(shè)計(jì)落地人類(lèi)花了25年。而在這么長(zhǎng)的時(shí)間里,人類(lèi)都在用“大力水手”的模式開(kāi)車(chē)。

Davis的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)是一套液壓-機(jī)械活塞的反饋控制,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán),一方面會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)里面的機(jī)械裝置,另一方面還會(huì)擠壓一個(gè)密閉活塞里的液體,液體被擠壓后壓力增大,然后把壓力輸出到轉(zhuǎn)向器上形成助力,這樣駕駛者就可以節(jié)省很多力氣來(lái)控制方向盤(pán)了。

1926年10月,Davis向美國(guó)通用汽車(chē)、克萊斯勒汽車(chē)及配件商Gemmer等廠商展示了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),所有人對(duì)這套系統(tǒng)表現(xiàn)的性能都很興奮,它不僅僅提供了助力,而且實(shí)際裝車(chē)后發(fā)現(xiàn)操控感很強(qiáng),并且轉(zhuǎn)向時(shí)不會(huì)出現(xiàn)機(jī)械式的搖擺或晃動(dòng)問(wèn)題,這也進(jìn)一步降低了操作難度。在各家哄搶之下,最終,當(dāng)時(shí)的美國(guó)汽車(chē)巨頭通用獲得了與Davis合作的機(jī)會(huì)。

液壓助力轉(zhuǎn)向的出現(xiàn)是一個(gè)重大里程碑

(來(lái)源:USA Auto Industry in World War II)

但這套機(jī)械液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的上車(chē)之路十分坎坷。在經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的開(kāi)發(fā)-測(cè)試-驗(yàn)證后,1933年,這套系統(tǒng)準(zhǔn)備首次量產(chǎn)應(yīng)用在通用汽車(chē)的凱迪拉克品牌上。但由于碰到美國(guó)經(jīng)濟(jì)大蕭條,通用汽車(chē)產(chǎn)量縮減到15000臺(tái)/年,而應(yīng)用液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又會(huì)增加額外不少成本,所以通用擱置了這個(gè)項(xiàng)目。這一擱置就是20多年,直到1951年,克萊斯勒再次將液壓助力轉(zhuǎn)向的車(chē)型推向市場(chǎng),但由于此時(shí)Davis的專(zhuān)利保護(hù)期滿了,Gemmer公司也可以提供類(lèi)似產(chǎn)品,并通過(guò)更好的價(jià)格與更優(yōu)的工程化贏得此單。

Gemmer公司憑借價(jià)格和服務(wù)快速商業(yè)化

(來(lái)源:USA Auto Industry in World War II)

這是助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)零的突破,接下來(lái)的兩年里,HPS從零快速攀升到100萬(wàn)套/年,到1956年,近1/4的美國(guó)銷(xiāo)售的車(chē)輛裝備HPS,其中Gemmer公司是行業(yè)領(lǐng)頭羊。

同時(shí),Gemmer公司開(kāi)始海外擴(kuò)張,在1953年與德國(guó)采埃孚ZF合作,并開(kāi)始在德國(guó)生產(chǎn)銷(xiāo)售,這又打開(kāi)了另外一個(gè)潘多拉的盒子。

到這里,HPS已經(jīng)開(kāi)始讓轉(zhuǎn)向掙脫人力大小的束縛,解放了更多不健身的老司機(jī)和女性,但仍然存在問(wèn)題:

一、隨著汽車(chē)的發(fā)展,車(chē)輛變得越來(lái)越大、越來(lái)越重;

二、因?yàn)榈退俚哪Σ料禂?shù)高,汽車(chē)在低速轉(zhuǎn)向時(shí)仍需要駕駛員對(duì)方向盤(pán)施加接近10公斤力才能使汽車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng),在側(cè)方位停車(chē)等日常的低速駕駛中依然有大卡車(chē)的駕駛感。

市場(chǎng)在召喚。于是,大約1970年代開(kāi)始出現(xiàn)使用電機(jī)來(lái)進(jìn)行助力的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研發(fā)。

最開(kāi)始很自然的想法是電機(jī)能提供更大的扭矩,那么直接在HPS上加一個(gè)電機(jī)就行了,電子液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EHPS(Electrical Hydraulic Power Steering)應(yīng)運(yùn)而生,但很快由于可靠性和成本的原因“曇花一現(xiàn)式”地淡出了歷史舞臺(tái)。

1988年,電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS首次應(yīng)用在日本鈴木Suzuki Servo緊湊車(chē)型上,這個(gè)車(chē)型的整體質(zhì)量輕,其電動(dòng)轉(zhuǎn)向的電機(jī)功率只有240W,但整體的技術(shù)棧已經(jīng)完備:駕駛者輸入至方向盤(pán)的力矩被力矩傳感器監(jiān)測(cè)到,然后控制器計(jì)算出需要輸入的助力并驅(qū)動(dòng)電機(jī),電機(jī)動(dòng)力傳遞至轉(zhuǎn)向系統(tǒng),這跟我們前面提到的“轉(zhuǎn)爸爸頭”的自然模型已經(jīng)非常接近了。這項(xiàng)專(zhuān)利的另一個(gè)顯著特點(diǎn)是車(chē)輛的行駛速度也被考慮并輸入至控制單元,這使得可以依據(jù)駕駛條件調(diào)校轉(zhuǎn)向手感。

這個(gè)技術(shù)框架延續(xù)到了現(xiàn)代EPS,變化的是電機(jī)的功率、控制器的計(jì)算能力以及電機(jī)布置的位置,具體分為:電機(jī)助力直接作用在管柱上的C-EPS、電機(jī)助力直接作用在轉(zhuǎn)向齒輪P-EPS、電機(jī)助力直接作用在齒條上R-EPS。這三種不同類(lèi)型的EPS都存在在現(xiàn)代的汽車(chē)?yán)锩?,可以去找找你的?ài)車(chē)手冊(cè),看看你車(chē)?yán)锏腅PS是哪一種。

不同類(lèi)型的EPS對(duì)比

(來(lái)源:清流資本研究)

EPS逐漸成為現(xiàn)代汽車(chē)的標(biāo)配,轉(zhuǎn)向力可以被輕易控制到很低,到這個(gè)時(shí)候幾乎已經(jīng)沒(méi)有人再討論乘用車(chē)需要的轉(zhuǎn)向力太大而讓人開(kāi)車(chē)費(fèi)勁了。但又迎來(lái)另一個(gè)問(wèn)題,車(chē)越來(lái)越大,特別是電動(dòng)車(chē),中國(guó)用戶認(rèn)為車(chē)是家的移動(dòng)第二空間,普遍喜歡大車(chē),所以轉(zhuǎn)向和掉頭需要的道路空間也非常大。但隨著城市里車(chē)越來(lái)越多,特別在一些老城區(qū),道路十分擁擠,給的空間又不太夠,矛盾就變得很突出了。

市場(chǎng)又來(lái)發(fā)出使命召喚了,于是,后輪轉(zhuǎn)向出現(xiàn)了。

王謝堂前燕,飛入新能源:后輪轉(zhuǎn)向

現(xiàn)代乘用車(chē)轉(zhuǎn)向通常都布置在前輪,大家對(duì)后輪轉(zhuǎn)向相對(duì)陌生,當(dāng)下由于新能源汽車(chē)的滲透提升,后輪轉(zhuǎn)向也開(kāi)始從幕后走向前臺(tái)。它作為前輪轉(zhuǎn)向的補(bǔ)充,原多用于大型豪華轎車(chē)和SUV上,例如,寶馬5/7系、奧迪Q7/8都可以選裝后輪轉(zhuǎn)向,而小鵬X9在宣傳時(shí)就號(hào)稱(chēng)是“全球唯一標(biāo)配后輪轉(zhuǎn)向的MPV”,其實(shí)不止小鵬,新勢(shì)力里面問(wèn)界M9、智己L7等都可以搭載后輪轉(zhuǎn)向。

小鵬X9全系標(biāo)配后輪轉(zhuǎn)向

(來(lái)源:小鵬汽車(chē))

為什么電動(dòng)車(chē)會(huì)越來(lái)越多采用后輪轉(zhuǎn)向呢?一方面是純電平臺(tái)的電動(dòng)車(chē)須把電池放在前后軸之間,普遍軸距較長(zhǎng),而軸距長(zhǎng)會(huì)增加轉(zhuǎn)彎半徑,而后輪轉(zhuǎn)向技術(shù)能夠有效提高靈活性;另一方面后輪轉(zhuǎn)向技術(shù)是基于電氣操作,在純電平臺(tái)上更容易實(shí)現(xiàn)。

后輪轉(zhuǎn)向角度通常在2-5°之間,雖然不大,但可以“四兩撥千斤”:當(dāng)我們需要車(chē)輛進(jìn)行轉(zhuǎn)彎的時(shí)候,前輪隨著方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng),后輪則會(huì)自動(dòng)朝著相反的方向調(diào)整微小的幾度,最終帶來(lái)的結(jié)果是車(chē)輛快速朝著目標(biāo)方向轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)彎半徑大幅減少。

幾個(gè)主流車(chē)型后輪轉(zhuǎn)向的角度

(來(lái)源:網(wǎng)絡(luò))

比如大眾途銳(C級(jí)大型SUV,與Q7/X5同級(jí)別,車(chē)長(zhǎng)4878mm),在后輪轉(zhuǎn)向介入之后,車(chē)輛的轉(zhuǎn)彎半徑從6.09米減少到5.59米,接近大眾高爾夫6(A級(jí)車(chē),車(chē)長(zhǎng)4199mm)的5.45m。

這也是為什么小鵬X9選擇標(biāo)配后輪轉(zhuǎn)向并且大力宣傳,畢竟對(duì)于一臺(tái)車(chē)長(zhǎng)4891mm軸距接近3米的車(chē)來(lái)說(shuō),沒(méi)有后輪轉(zhuǎn)向確實(shí)駕駛的難度會(huì)提高。后輪轉(zhuǎn)向的普及也符合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)降低駕駛的門(mén)檻,讓車(chē)變得更符合“大眾”的發(fā)展脈絡(luò)。

主動(dòng)控制時(shí)代:

充滿高級(jí)感的線控轉(zhuǎn)向與分布式驅(qū)動(dòng)

隨著新能源車(chē)的發(fā)展和滲透,同時(shí)進(jìn)一步朝著自動(dòng)駕駛邁進(jìn),轉(zhuǎn)向系統(tǒng)準(zhǔn)備進(jìn)入”主動(dòng)控制“時(shí)代了。線控轉(zhuǎn)向SbW被認(rèn)為是未來(lái)的理想方案。SbW是全動(dòng)力轉(zhuǎn)向,不僅僅是提供額外的力量來(lái)減輕駕駛員的操作力量,更重要的是它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)車(chē)輛轉(zhuǎn)向的全面控制,是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛必不可少的執(zhí)行器件,是特斯拉無(wú)方向盤(pán)座艙方案的基礎(chǔ),是真正解放司機(jī)的終極方案。

特斯拉無(wú)方向盤(pán)座艙

(來(lái)源:特斯拉)

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中方向盤(pán)與轉(zhuǎn)向執(zhí)行器間的機(jī)械連接,要由兩個(gè)電機(jī)、控制器及相關(guān)傳感器等部分組成,和EPS系統(tǒng)的直觀差異為取消了方向盤(pán)與齒輪齒條轉(zhuǎn)向的機(jī)械連接,完全使用電信號(hào)進(jìn)行控制:

EPS與SbW的對(duì)比

(來(lái)源:智電汽車(chē))

國(guó)外主機(jī)廠和零部件廠商在SbW早有布局,日本走在前列:英菲尼迪在2014年的Q50就首次量產(chǎn)了線控轉(zhuǎn)向,但他采用了雙系統(tǒng),仍然保留了機(jī)械結(jié)構(gòu)做冗余備份。但他在市場(chǎng)也沒(méi)有完成很好的示范表現(xiàn)和推廣,一是因?yàn)檎?chē)變更重了,二是后來(lái)因?yàn)榭刂茊卧锌赡軐?duì)方向盤(pán)角度作出誤判的事故而發(fā)生了召回。

豐田的bZ4X在2022年也搭載了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng),方向盤(pán)在只有正負(fù)150度的轉(zhuǎn)向幅度下,車(chē)輛能夠完成包括左右轉(zhuǎn)、掉頭、入庫(kù)、繞樁、麋鹿測(cè)試在內(nèi)的各種復(fù)雜測(cè)試動(dòng)作,甚至是空曠場(chǎng)地比較激烈的駕駛動(dòng)作。國(guó)內(nèi)當(dāng)前絕大部分線控轉(zhuǎn)向產(chǎn)品仍處于研發(fā)或小批量應(yīng)用階段,為高階自動(dòng)駕駛汽車(chē)的落地做技術(shù)儲(chǔ)備。

政策端也在逐步開(kāi)放,2022年1月1日,汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)新國(guó)標(biāo)正式實(shí)施,取代已經(jīng)執(zhí)行超過(guò)20年的GB 17675-1999。新國(guó)標(biāo)的重要變化將解除以往對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方向盤(pán)和車(chē)輪物理解耦的限制,意味著線控轉(zhuǎn)向可以逐步落地。但目前由于法規(guī)細(xì)則以及測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)等細(xì)節(jié)還沒(méi)明確,估計(jì)離量產(chǎn)落地還有3-5年。在過(guò)渡期內(nèi)要滿足L2+、L3級(jí)別輔助駕駛的要求,即電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS在發(fā)生單點(diǎn)失效的情況下,依然具備一定的助力能力,冗余EPS將成為這階段智能駕駛系統(tǒng)的關(guān)鍵性零部件。

分布式驅(qū)動(dòng)

電機(jī)取代發(fā)動(dòng)機(jī)后,電機(jī)可以分布式驅(qū)動(dòng)未來(lái)也會(huì)對(duì)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向能力產(chǎn)生影響。比如比亞迪仰望U8在后續(xù)使用普通輪胎也可以保留原地掉頭的功能:實(shí)現(xiàn)它的基礎(chǔ)是左右兩側(cè)車(chē)輪的反向轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)在車(chē)輛左右兩側(cè)車(chē)輪施加方向相反的驅(qū)動(dòng)力矩,輪胎會(huì)突破路面附著極限進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng),使車(chē)輛產(chǎn)生繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)車(chē)輛原地轉(zhuǎn)向動(dòng)作。

比亞迪U8原地掉頭測(cè)試示意圖

(來(lái)源:比亞迪官網(wǎng))

它通過(guò)四個(gè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的電機(jī)將動(dòng)力直接在輪邊釋放,然后基于四電機(jī)矢量控制精準(zhǔn)地控制車(chē)身姿態(tài),不過(guò)U8依然需要R-EPS來(lái)執(zhí)行日常的非180度掉頭的轉(zhuǎn)向場(chǎng)景,當(dāng)然分布式驅(qū)動(dòng)的方案并不是比亞迪的專(zhuān)屬,Rivian和奔馳EQG也都發(fā)布過(guò)類(lèi)似的功能。

附贈(zèng):老司機(jī)裝x指南

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是駕駛員與車(chē)輛之間最直接的交流。我們都有這樣的經(jīng)驗(yàn):在買(mǎi)車(chē)試車(chē)、或者去試開(kāi)朋友新車(chē)之后,通常第一句話就是,我喜歡/不喜歡這車(chē)的轉(zhuǎn)向,而銷(xiāo)售或者你朋友會(huì)回懟一句——這車(chē)轉(zhuǎn)向手感很棒?。∵@個(gè)分歧是沒(méi)法調(diào)和的,因?yàn)槊總€(gè)人對(duì)轉(zhuǎn)向都有自己的主觀感受,主機(jī)廠驗(yàn)收汽車(chē)轉(zhuǎn)向的時(shí)候,主觀評(píng)價(jià)也是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié),作為一篇(假裝)“嚴(yán)謹(jǐn)”的科普文章,我們從駕駛員的角度來(lái)”科(Zhuang)學(xué)(Bi)“地拆解一下如何評(píng)價(jià)一臺(tái)車(chē)的轉(zhuǎn)向。

按車(chē)速以及方向盤(pán)輸入角度來(lái)綜合分配,我們可以分為三類(lèi):

中心區(qū)

中心區(qū)的定義為:方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)正負(fù)3°,此時(shí)的工況為車(chē)速高、方向盤(pán)輸入小,直線行駛為主,側(cè)向加速度0.1-0.2g 。我們?nèi)粘5某菂^(qū)駕駛95%的情況方向盤(pán)都是處于中心區(qū),如果方向盤(pán)在中心區(qū)域能自己保持一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài),它將大大減輕了司機(jī)的精力,同時(shí)還能保持車(chē)輛在一條直線上。其最重要的兩個(gè)指標(biāo):

(1)Torque Deadband力矩死區(qū),理想狀態(tài)是隨著車(chē)速增加死區(qū)應(yīng)減少;

(2)Yaw Deadband橫擺死區(qū),理想狀態(tài)是隨車(chē)速增加不要快速改變。

中心區(qū)指標(biāo):力矩和橫擺死區(qū)

(來(lái)源:IND4汽車(chē)人)

一個(gè)最基本原則就是:Torque Deadband小于Yaw Deadband,作為駕駛感受那就像“開(kāi)在一個(gè)槽里”,當(dāng)轉(zhuǎn)向過(guò)了中心區(qū),方向盤(pán)先變重,然后車(chē)輛才出現(xiàn)橫擺,如果反了,那這個(gè)車(chē)輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一定不是一個(gè)優(yōu)秀的設(shè)計(jì)。

非中心區(qū)

方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)大于3°,車(chē)速有低有高,方向盤(pán)輸入大,場(chǎng)景包括高速?gòu)澋?、突發(fā)情況避障等極限工況,側(cè)向加速大于0.3g。其最核心的指標(biāo)是偏航率增(Yaw-Rate),即隨著方向盤(pán)的大幅轉(zhuǎn)動(dòng),體現(xiàn)在方向盤(pán)上的力矩是否線性增加。

非中心區(qū)示意

(來(lái)源:網(wǎng)絡(luò))

停車(chē)

停車(chē)場(chǎng)景是車(chē)速低,方向盤(pán)輸入大。此階段評(píng)價(jià)的內(nèi)容主要集中在低速大轉(zhuǎn)角的范圍之內(nèi)。所以基本上集中于方向盤(pán)本身的感受之上,對(duì)于車(chē)輛的Yaw的關(guān)注并不多,主要關(guān)注方向盤(pán)輸入的左右對(duì)稱(chēng)性,回正的性能以及平滑性。

當(dāng)然主機(jī)廠會(huì)有更多的指標(biāo)和測(cè)試來(lái)綜合評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)向,但大致的場(chǎng)景和分類(lèi)就包含這三方面。希望當(dāng)下次你跟朋友一起去試駕的時(shí)候,除了評(píng)價(jià)這車(chē)轉(zhuǎn)向手感不錯(cuò),還可以用如下形容詞說(shuō)這車(chē):開(kāi)起來(lái)沒(méi)有“槽感”、偏航率增不夠線性、左右輸入不太對(duì)稱(chēng)和絲滑......朋友一定會(huì)給你豎起大拇指,夸你是個(gè)老司機(jī)!

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