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传统的MPV因为体积原因,基本掉头停车都很难。由于转弯空间不够,得来回打方向,甚至无法通过,所以开MPV从来就谈不上什么驾驶乐趣。
而这次小鹏X9凭借后轮转向这张敏捷王牌,再配合前轮高达 41.5°的大转角,即使是5.3米的MPV车型也能拥有紧凑型A级汽车的转弯半径,甚至超过了Smart的水平,仅有5.4m!这样可以和开小车一样的灵活方便。
这个转弯数据,即便与带有后轮转向系统的旗舰车型相比,X9的转弯直径依然算是非常优异。
那么到底什么是后轮转向?一般来说,后轮转向分为被动式和主动式。被动式的后轮转向缺点很明显,只有在达到比较高的速度时,前轮转弯才会拉动后轮,这样在高速变道时不容易甩尾,但是并不能改善车辆在低速时的转弯半径。
主动式后轮转向结构比较复杂,在后轴上都会布置一个转向电机,还需要进行复杂的软件标定。因为后轮转向会影响到悬挂的动态,同时又和方向盘并不存在硬链接,而是一套专属的控制系统。
因为后轮转向成本比较高,而且只能部署在后五连杆或者H臂连杆的悬挂结构上,更提高了成本。一般豪华车型才会标配,比如奔驰S级 EQS 450+ 先锋版,保时捷 Taycan Turbo S等。据《晚点 Auto》的报道,一套后轮主动转向系统的硬件采购成本目前在 1 万-2 万元,是电池以外,车上最昂贵的零部件之一。除了硬件成本,搭载后轮转向系统还要投入比较高的研发和实验费用,比如 X9 对悬架进行了重新设计,软件标定和测试都需要消耗大量的人力和时间。
这套后轮转向系统的处理过程,是有一个信息收集中心,它实时地收集车辆行进时的各种动态信息,数据信息经处理分析后,再通过控制单元会发出指令来控制后轮进行相应的转向动作。简单来说就是同向增加不足转向,反向增加过度转向。
例如车辆在低速行驶时,可以通过后轮与前轮的反向转动,来适当增加转向过度,提高了车辆的灵活性,并减小了车辆的转弯半径。
而车辆在高速行驶时,如果没有后轮转向,很容易出现转向过度的倾向。但是后轮如果在此时,能产生一个相同方向的转向——即便角度很小,也可以非常大的弥补转向过度的趋势,特别是在避让和紧急变线的情况下。这样会让汽车有更好的平衡性,也增加了车辆整体的灵活性,高速过弯时也更加稳定,让驾驶同样充满乐趣。除了让驾驶者更加愉悦,在体验X9快速变道时,我坐在第三排明显感觉到没有传统MPV那么甩了,体感好了很多。
本次小鹏X9为了追求顶尖的后轮转向使用体验,后轮转向相关部件的供应商,使用了全球第一的后轮转向品牌——采埃孚。这也是奔驰、保时捷、路虎、奥迪等高端型号同平台产品。
采埃孚的主动式后轮转向系统叫做AKC(Active Kinematics Control)。采埃孚的AKC一般有两种模式:中央控制器模式,安装在车轴的中心,并通过前束连杆操纵两个车轮。 还有一种双控制器,每个车轮均由单独的执行器单独转向。AKC系统的技术难点在于控制逻辑:后轮应该在何时、何方向、何角度进行转向,才能达到最佳的效果。如果控制逻辑不够完善,就会造成反作用,而不是积极的作用。
X9车型在2020年立项后,除了采用了世界顶级后轮转向供应商,小鹏还为X9的后轮转向系统进行了全栈自研的研发,建立了一个涵盖软件开发、标定、测试的专项团队。
小鹏自研了 VMC 后转控制软件, 对低中高速、功能安全等进行了长达 30 个月的开发验证。以至于在 X9 的研发费用中,后轮转向技术是单项最贵的那一个。
除了刚刚提到的低速、中速、高速这种三种常见工况下,小鹏还开发了预稳定控制(Rws pre-stability control)——提前针对转向不足和转向过度的可能进行提前干预;还有对开稳定控制(Rws split-mu control)——对制动和驱动时,提升纵向稳定性;以及结合了泊车系统,通过后轮转向提高了泊车的成功率。
因此后轮转向并不仅仅是掉头的半径变小了,它完全改善了在日常行驶中的整体驾驶体验,后轮转向能力在每种驾驶情况下都具有优势:
不但调头更容易,车辆变道超车、过弯也更加从容更,尤其是在非常狭窄的城市地区,机动能力大大提升,就连泊车时也更容易了。
值得一提的是,带有后轮转向的车辆也变得更加稳定安全。结合车辆稳定性控制,后轮转向技术甚至可以缩短制动距离并提高拖车牵引时的稳定性。也可以在车辆通过雨雪湿滑路面时,通过控制后轮转角,提升车辆横向稳定性。
有人可能会问为什么不能把前轮转向角度增加,这样转弯半径也会变小,而且还节省了后轮转向的硬件成本和系统研发、标定成本。实际上确实有的车是仅仅把前轮转向角度调大的,造成一个宣传上看起来很好的转弯半径,但是弊病很多。
单纯增加前转向角,当车速较快时,微小的转角输入都会导致汽车快速的转弯,从而发生车辆失控。因此汽车在设计的时候一般都具备适度的不足转向,而后轮转向也恰恰可以提供这种补偿,扭转这种转向过度的风险。
此外,如果没有后轮转向,仅仅把汽车的前轮角度调大,由于力矩分配的夹角变大,前桥载荷也会更大,对轮胎的侧向刚性强度要求也越高。总的来说,除了低速掉头的情况更好,比如在地库低速转弯时其实更容易剐蹭到旁边的墙体,对狭窄路段的腾挪和高速工况可能起到反向帮助。
所以,兼顾驾控和安全的前提下,最好是前后转向同步协同,除了成本较高之外,在全工况下都更加有利。尤其对于大尺寸车型来说,后轮转向最好全系标配,可以极大的提升全场景下的驾驶体验和安全性。
对于X9标配后轮转向的设计,由于占用了一部分后悬架的空间,有些用户可能会担心这会不会从而导致车辆后部的空间表现不佳?这是一个合理的疑问,因为在整车车长控制在 5.3 米以内,车宽控制在 2 米以内的尺寸边界下,后转机构的布置面临巨大的挑战:
需要在保证后轮转向功能的同时,还要确保后排和后备箱的空间充足,还要预留双腔空气悬挂的空间、后置电机的空间,以及第三排座椅向后翻折消失实现大平层空间,还要能上19寸以上的轮毂满足造型方面的要求,还要有高达3.3吨的负载能力,更重要的是要满足相对速度高达88km/h的尾部碰撞安全要求。
这些所有矛盾的因素要糅合在一起,是很难两全其美,这是研发和工程实现上遇到的一个非常大的难题。这种难度连友商都想象不到是怎么做到的,可见工程领域上的难度有多大。
据相关知情人士了解,小鹏为了实现这种超高工程难度的布置方案,也是各个部门“互摔了十几个茶杯后才取得毫米级的平衡”,甚至“冰箱彩电的方案,甚至都没有资格进吵架专用的会议室,因为要挑战的工程极限太多了。”
为了实现这些矛盾的东西,X9上首次采用了小鹏自研的后置同轴电机,用最小的尺寸满足最大的功率需求。设计了全新后H臂多连杆独立悬架,结构更加紧凑,舒适度也有所提升。
相对于市面上通用的把后轮转向控制器布置在副车架后端的做法,小鹏X9创新了转向器前置布置,选择布置在副车架前端,避免了转向器侵占后部空间。
减振器和双腔空气悬挂也靠外布置,同时也把胎宽控制在235宽度,最后又动用了目前市面上唯一可以量产的12000吨的前后一体化压铸技术,成功挑战了各种工程极限。
实现了上面的所有的工程奇迹之后,X9 甚至还拥有行业6-7座SUV和MPV车型同级最轻的100%全铝底盘,而底盘的轻量化,带来的好处就是整车的操控好、续航长,以及非常强大(755-2554L)的后备箱空间。
我所从事的软件行业有一句话叫:“不重复造轮子”,即拿现成的来就用才是最高效的,也是成本最低的,当然这样也会受到一些桎梏。而小鹏却反其道行之,甚至联合三家一线轮胎厂商针对X9开发了 Highload 超高强度轮胎,最后还把一个3吨重的MPV车型的百公里制动性能控制在了37米以内。
写到这里,我也是为小鹏X9的成本控制捏了一把汗的。随着新能源汽车行业越来越卷,其实很多之前豪华车上遥不可及的配置,和之前不可能实现的各种矛盾需求,使用创新工程技术实现后,都会逐渐下放到大众眼前。何小鹏在1024技术发布会上说:技术的创新,一个方面是使能力更强,另一个方面是使更多人可以用得上,更多人用得上一定是更大众及成本更可控,更能够规模量产。
后轮转向只是一个科技平权的开始,X9除了后轮转向,还额外给了无风感中央空调,可向后翻折消失的第三排,以实现大平层空间,在这点上的想象力也是巨大的。搞臭硬核技术的值得尊敬,也相信未来国产厂商能给消费者越来越多,越来越越卷的选择。
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