舒适刹车,电车晕车的「药方」
舒适刹车,电车晕车的「药方」
舒适刹车,这个看似不起眼的功能,正在越来越多的新车中出现,企业也挖空心思在优化。
这个功能最早来自制动巨头博世。作为供应商,博世的逻辑自然是从制动系统,也就是常说的刹车入手。比亚迪汉 EV,第一批吃了螃蟹,近期的新车小鹏 MONA 03,也搭载了相同的功能。可以说,这是目前最主流的方案。
而去年,理想汽车 CEO 李想在微博对外表示,由于博世一类供应商交付的制动产品底层代码都是黑盒子,所以理想汽车的办法是,利用悬架中的 CDC 减震器,来解决刹车点头和起步抬头。但仍有用户抱怨效果不够好,这一办法似乎无法根治电车开起来摇晃太大的问题。
研发能力更全面的华为,也推出了自己的舒适制动功能。在售的智界与问界车型,实现逻辑与理想无异,都是调节减震器的阻尼。但今天新上市的问界 M9 五座版上,这一功能进阶了。华为的新办法是:让驱动电机精准介入,对抗车身惯性。
问界 M9 舒适制动功能对比
车企之所以重视刹车体验,一是因为电车整车重量更大,其惯性本就更大;二是能量回收又增强了制动力,而且制动力输出更快,惯性释放反应更急。
实际体验中能感受到的就是,刹车时车辆更容易摇摆,且摇摆幅度更大,这让很多用户感觉 " 晕车 "。
怎样刹车才没有顿挫感,是几乎每个新手司机的必修课,有经验的驾驶员通常采用缓踩或多次点踩的方式。缓踩很好理解,尽量让车缓慢停止,而点踩原理则是通过降低单次刹车冲击,达到平缓的效果。
所以,把这套老司机经验放到电车上,也就有了刹车点头的解题思路,首先当然是车辆减重,但这是更大的工程设计,车企能在后期可操作落地的,就是更精妙地控制刹车力的输出。
从制动系统寻求晕车药方
目前,最主流的刹车结构还是盘片摩擦。即当驾驶员踩下刹车踏板,位于卡钳内侧的两块刹车片夹紧刹车盘,用产生的摩擦力让快速运动的车轮趋向静止。
在刹车片夹紧和放松的瞬间,轮胎会经历动静状态的快速切换,就在这一瞬间,车辆与乘客都会因为惯性会向前倾倒,这便是刹车带来不适感的根源。所以人们如何评判刹车是否舒适呢?核心便是避免力度过猛。
而电车又比油车多了一层制动力:动能回收。这个将势能转换成动能的过程,能给车辆再提供一定的制动力。也就是,电车其实在用更大的力截停汽车。双重制动力帮助缩短刹车距离的同时,也加重了刹车时的点头现象。
针对这一现象,博世推出了舒适制动功能。
有博世工程师告诉 36 氪汽车,这套舒适制动功能的原理,是计算车辆所需的最小制动力,提前释放驾驶员施加的多余力量。从制动系统上避免刹车过猛,这的确是最基础的解决方案。
想得出最小制动力并不复杂。首先需要判断车辆当前速度与路面坡度,然后根据车辆刹车片的摩擦系数、轮胎 / 卡钳 / 叉臂等簧下结构及制动力的前后分配形态,计算出车辆当时所需的最小制动力。
这是一道理论计算题,且行业计算能力已相当成熟。真正的考验是刹车的过程,也就是制动力该怎么输出。
从日常驾驶中不难发现,除了急踩,刹车后从踏板急抬也会致使车辆晃动,晃动来源于速度的剧烈变化,所以舒适制动的调教要领便是 " 缓 "。
有经验的司机通常会在充分观察路况的情况下,采取松油门滑动至自然停车,或采取多次点刹,降低单次减速度的方式让车辆缓慢刹停。
开发舒适制动功能的工程师对 36 氪汽车表示,他们的工作就是将制动力增大与减小的过程 " 变得平滑 ",但平滑不意味着两点之间是直线,他们需要模拟老司机的开法,让减速度均匀发生,使制动力变化形成最适合乘客的曲线," 每款车硬件结构不同,跟底盘一样,制动曲线也得一车一调教 "。
这里的调教,涉及车型所用刹车片与刹车盘的材质、卡钳类型、轮胎型号以及制动力分配等等," 这里的调教不太追求个性化,无论哪家车企什么车型,对舒适刹车的标准都比较相近,比较考验每款车的工程落地 ",有工程师向 36 氪汽车讲述道。
蔚来 ES6 ISS 舒适制动功能对比
在蔚来 ES6 车型上,我们可以清晰地看见," 舒适制动 " 功能开关前后,车辆在刹车瞬间的点头现象得到明显缓解。效果来源于系统调节,而非驾驶员 " 脚法 ",所以无论驾驶经验如何,在非紧急状况下,车辆都会呈现优秀的刹车体验。
但消费者可能又有疑惑了:这样的功能会增加制动距离,威胁行车安全吗?
博世相关工程师告诉 36 氪汽车,首先,舒适制动功能有开启条件,在紧急情况下,车辆以驾驶员需求的制动力为执行的第一标准。而这个紧急,系统会通过车辆减速度来判断,一旦瞬时减速度达到某一个阈值,舒适制动功能便不会启动。这项判断,技术已经非常成熟了。
但舒适制动开启后,还会增加 40 厘米左右的距离,不过在非紧急状况下,这个距离并不影响驾驶的安全。
以上功能的实现,均需建立在解耦式的线控制动系统上。这是一项底盘的新技术,量产上车至今只有三年,应用这项新技术的车型总量并不大,代表有比亚迪汉、蔚来 ES6 等。
那在此之前发售的电车,如果也有舒适制动需求,该怎么办呢?给车辆施加一个对抗惯性的力。
主动悬架调节是良方么?
这个力的来源,一种方案是通过驱动电机提供力。
简单地说,在车辆制动时,其仍需启动驱动电机,来对抗车辆惯性。制动供应商需要坚守安全逻辑,在踩下制动踏板时,无论启动驱动电机、或违背驾驶者意愿不让刹车,都是不被允许的。
余承东在享界 S9 发布会上公开表示,为了更新制动方面功能,华为在与供应商的交涉上,付出了很大精力。显然,这种技术路线的普及难度更大。
另一种方案便是通过悬架,过滤来自车轮的力与力矩。
悬架其实是个两面体,操纵稳定性与乘坐舒适性,往往相互矛盾。举个例子,行车时,支撑性强的悬架在过弯、刹车等场景表现稳健,但其对路面颠簸的过滤力度便很小。能大幅度过滤路面颠簸的悬架,通常行程较长,行车时舒适,但往往容易出现起步抬头、刹车点头等现象。
有工程师向 36 氪汽车表示,通过悬架达到舒适制动,其实就是调节舒适性悬架在刹车时的摇晃力度。首先来看结果:
智界 S7 舒适制动功能对比
无论起步还是刹停,应用了华为途灵底盘的智界 S7,车身俯仰姿态都有明显改善。有华为工程师告诉 36 氪汽车,这套功能起核心作用的是悬架结构中连续可变阻尼的 CDC 减震器。在刹车的瞬间,CDC 减震器能在毫秒间完成阻尼调整,为弹簧提供拉住车身的力。
而弹簧需要做的,一是刹车瞬间提升硬度,应对点头下沉,二是弹簧能量示范的瞬间,阻止回弹动作," 减震器的调节速度与精准度是关键,而挑战其实在调教 "。
传统机械结构避震器每秒调节次数仅为个位数,而当前热门的 CDC 减震器,每秒可调节 100 次,搭载 CDC 减震器的车型已经赢在起跑线了。而关于悬架调教,多位工程师向 36 氪汽车表示," 这是一门玄学 "," 凭经验,靠阅历,多试验 "。
并且,悬架布局、质量、车身及整车底盘情况,都将影响调教结果。调教不佳,效果可能适得其反。这种方案,非常考验车企的技术功底。
搭载 CDC 且拥有优秀调教能力的企业并不多,随着线控制动新技术的推广,未来,行业还是会制动供应商开发的功能为主流,毕竟成本更低、难度更小。
不过,刹车的第一要义仍是安全,舒适制动总归是一种辅助功能,核心是改善刹车体验、避免乘坐晕车,而非帮助司机刹车。要想兼顾安全与舒适,还得靠成熟的驾驶习惯。
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