注:本文基于《电动汽车智能底盘平台定义》(机械工业出版社)相关内容整理,并结合工程实践与行业技术进行补充与拓展。
在前两篇中,我们分别从“性能本质”和“系统架构”解释了智能底盘如何构建极限能力。而真正让用户感知到性能差异的,并不是系统本身,而是具体功能。
智能底盘如何重构极限驾驶边界:定义与性能本质
极限驾驶靠什么实现?智能底盘系统架构深度拆解
从工程角度看,所谓“高性能功能”,本质是将复杂的车辆动力学控制问题,通过算法封装为用户可感知的模式。这一过程的核心,是把原本难以控制的非线性区域,转化为“可控的体验”。
2.2 功能架构特征
1 . 漂移功能:
降低漂移难度,增强漂移稳定性与极限可控性
1) 通过优化车辆的动力系统, 可以使车辆实现更加平滑和强大的动力输出。精确的加速踏板响应和线性的动力输出, 使得驾驶者能够更加容易掌握车辆的速度和侧向力, 从而降低漂移的难度。
2) 通过精确的悬架调校和优化的底盘布局, 使车辆可以在侧滑过程中提供更好的支撑和稳定性。这不仅可以减少车身侧倾和轮胎打滑的情况, 还可以提高车辆在极限状态下的操控性能。驾驶者可以更有信心进行漂移操作, 而不用担心车辆失控或侧翻。
3) 牵引力控制系统和车身稳定控制系统等底盘主动安全控制系统可以通过对车辆的动态行为进行实时监测和调整, 来提供额外的稳定性和安全性。当驾驶者进行漂移操作时, 这些系统可以自动调整车辆的动力分配和悬架刚度, 以保持车辆的稳定性和可控性。
从动力学角度看,漂移的本质是让后轴进入“受控侧滑状态”,同时通过前轮转向与转矩分配维持横摆力矩平衡。这是一种典型的非稳定平衡问题,需要持续的动态修正。
在控制实现上,漂移功能通常涉及三个关键变量:横摆角速度(Yaw Rate)、质心侧偏角(Side Slip Angle)以及轮胎滑移率(Slip Ratio)。控制目标是在保证车辆不失稳的前提下,将这些变量维持在特定范围内。
现代量产车中的“漂移模式”,通常会放宽ESP的干预阈值,同时引入更激进的转矩分配策略。但仍然保留底层安全边界控制,以避免完全失控,这也是量产车与纯赛车在控制策略上的重要区别。
2. 赛道功能:
充分利用地面附着力,提升直线和弯道的极限速度性能
1) 要充分利用地面附着力, 车辆的轮胎是关键。高性能的轮胎能够提供更大的摩擦力, 使车辆能够更好地抓住地面, 减少打滑和滑移现象。在赛道上,轮胎的选择和调校至关重要, 因为不同的赛道和气候条件对轮胎的要求不同。
2) 车辆的悬架系统和底盘调校也是提升赛道性能的关键因素。经过精心设计的悬架系统能够提供出色的支撑和稳定性, 减少车身的侧倾和振动, 使车辆在高速行驶和激烈操控时保持平稳。而底盘调校则能够优化车辆的质量分布和空气动力学性能, 进一步提升车辆的极限速度性能。
从工程角度看,赛道模式的核心目标是“最大化附着利用率”。这意味着在纵向(加速/制动)与横向(转弯)之间进行动态权衡,使轮胎始终工作在附着极限附近,而不是单一方向过度使用。
这一过程通常依赖于整车三向耦合控制(纵向、横向、垂向),例如在弯道中通过转矩分配减少转向不足,通过悬架控制抑制侧倾,从而提高轮胎接地稳定性。
此外,赛道模式往往会调整动力响应、制动分配以及热管理策略,以适应连续高负荷工况。例如,在连续制动工况下优化制动力分配,避免局部过热导致性能衰减。
3 . 弹射功能:
利用电机转矩响应快的特性,减少车辆起步响应时间
1) 电机几乎可以在瞬间产生最大转矩, 这是因为电机的转矩输出直接与其电流和磁场强度相关, 不需要经过机械转换过程。因此,电机具有非常快的转矩响应速度,能够在极短的时间内提供强大的动力。基于电机的这一特性, 弹射功能得以实现。当驾驶者踩下加速踏板时, 车辆的控制系统会立即检测到这一动作, 并迅速向电机发送指令, 使其产生最大的转矩输出。同时, 车辆的起步控制系统会优化离合器或变速器的接合过程, 以减少起步时的动力损失和延迟。这样, 车辆可以在极短的时间内达到较高的速度, 从而实现快速起步的效果。
2) 弹射功能不仅提高了车辆的加速性能, 还为驾驶者带来了更加激动人心的驾驶体验。当驾驶者按下弹射按钮或切换到相应的驾驶模式时, 车辆会如同被弹射出去一般迅速加速, 带来强烈的推背感。这种瞬间的加速快感能让驾驶者感受到车辆强大的动力性能, 同时也增加了驾驶的乐趣。然而,需要注意的是, 弹射功能并不适合在日常驾驶中频繁使用。因为高强度的起步加速会对车辆的轮胎、制动系统和传动系统造成较大的负荷, 长期频繁使用可能会对车辆的性能和寿命产生不利影响。因此, 弹射功能通常只在特定的驾驶模式或赛道模式下提供, 驾驶者在合适的场合使用。
从控制角度看,弹射起步的关键在于“滑转率控制”。如果驱动力过大,会导致轮胎打滑;如果过小,则无法发挥最大加速性能。因此控制系统需要在起步瞬间,将滑转率控制在最佳附着区间。
这一过程通常涉及驱动系统、制动系统与悬架系统的协同控制。例如,通过制动系统对打滑车轮进行快速干预,通过悬架控制优化车轮载荷分布,从而提升牵引能力。
对于电动车而言,由于没有传统变速器的缓冲作用,转矩输出更为直接,因此对控制精度要求更高。这也是为什么高性能电动车普遍依赖精细化控制策略来实现稳定弹射起步。
3 功能特征
3.1 漂移功能
1 . 功能定义
通过主动调节驱动系统前后转矩分配和制动力矩, 后轮进入稳定的饱和侧滑状态,前轮反向转向抑制质心侧偏角的增大, 维持后轴稳定侧滑的平衡态,如图8 -3 所示。
图8 - 3 漂移功能
2. 技术路径
研究稳态漂移的动力学机理及非稳定平衡态控制器的设计。
研究基于驱动制动协同的漂移稳定性控制方法。
研究基于强化学习的漂移控制技术。
研究临界稳定性控制及自适应动态规划方法。
研究基于轮速动力学的漂移控制方法。
3 . 评价指标
以当前汽车市场上的典型B 级纯电动轿车为例:
干沥青路面定桩漂移工况后轮内外侧轮速差≤50km/ h。
干沥青路面定桩漂移工况后轮平均滑转率≤80%。
3.2 赛道功能
1 . 功能定义
基于整车运动状态, 实时调节前后轴动力分配、四轮制动力矩、悬架高度和阻尼, 使得车辆在直线和弯道均可充分利用四轮地面附着力, 以保证极限情况下的整车加速性能和稳定过弯性能, 如图8 -4 所示。
图8 - 4 赛道功能
2. 技术路径
研究横、纵、垂三向的整车动力学机理。
研究极限运动工况下的转矩管理方法。
研究极限运动工况下的悬架姿态控制方法。
研究驱动制动协同的赛道稳定性控制方法。
研究极限与非极限混合工况下的运动控制算法。
3 . 评价指标
以当前汽车市场上的典型B 级纯电动轿车为例:
弯道最大G 值提升10%。
弯道最高通过车速提升5%。
3.3 弹射功能
1 . 功能定义
通过协调控制电机驱动转矩、机械制动与主动悬架, 保证车辆最佳起步姿态, 使驱动电机在起步瞬间爆发最大转矩, 实现车辆快速与稳定起步, 如图8 -5 所示。
图8 - 5 弹射功能
2. 技术路径
研究电机低转速与大转矩堵转控制技术。
研究电机驱动、机械制动与主动悬架协调控制技术。
研究基于滤波加速度的道路坡度识别与转矩控制方法。
研究基于最佳滑转率的起步转矩控制方法。
3 . 评价指标
以当前汽车市场上的典型B 级纯电动轿车为例: 0—100km/ h 加速时间提升5%。
从工程视角看,该指标不仅取决于动力系统本身,更取决于控制系统能否在起步阶段最大化利用附着条件。
结语
如果说系统架构决定了“能做到什么”,那么功能架构决定了“用户能感知到什么”。
智能底盘真正的价值,不在于极限本身,而在于让极限变得可控、可重复、可工程化。
《电动汽车智能底盘平台定义》目录
序
前 言
第1 部分 智能底盘技术平台定义
第1 章 智能底盘关键零部件技术...003
1 轮边电机与EMB 集成的双电制动系统...003
2 线控与差动集成的多模式转向系统...005
3 可变行程和可变特性的自适应主动悬架...008
第2 章 智能底盘总体架构设计技术...010
1 智能底盘软硬件架构设计...011
2 新构型底盘集成设计...013
第3 章 智能底盘切换控制技术...015
1 健康- 异常- 容错多模式时序协同的底盘切换控制...016
2 自动驾驶、座舱、底盘多域融合控制...017
第4 章 智能底盘健康状态管理技术...020
1 底盘关键部件寿命预测与性能演化...020
2 底盘异常状态的感知与管理...022
第5 章 智能底盘开发测试技术...024
1 驾驶模拟器...025
2 驱动/制动硬件在环...026
3 转向硬件在环...026
第2 部分 乘用车智能底盘产品平台定义
第6 章 乘用车智能底盘产品平台定义编制思路...029
1 智能底盘产品平台概述...029
2 乘用车智能底盘产品平台定义框架...033
第7 章 乘用车智能底盘产品平台共性特征...036
1 乘用车智能底盘产品平台系统架构...036
2 乘用车智能底盘产品平台功能架构...046
第8 章 极限运动产品平台...051
1 产品平台定义...051
2 架构特征...055
3 功能特征...058
第9 章 高端公务产品平台...061
1 产品平台定义...061
2 架构特征...066
3 功能特征...070
第10 章 城市运行产品平台...075
1 产品平台定义...075
2 架构特征...079
3 功能特征...083
第11 章 智能越野产品平台...087
1 产品平台定义...087
2 架构特征...092
3 功能特征...097
第12 章 展望与建议...100
1 共性技术...100
2 产品平台...101
第3 部分 商用车智能底盘产品平台定义
第13 章 商用车智能底盘产品平台共性技术...108
1 总体框架...109
2 底盘系统架构及控制技术...110
3 底盘系统基础技术...118
第14 章 公路重型货车产品平台...127
1 重型货车运行场景...127
2 重型货车底盘关键子系统...130
第15 章 轻型货车产品平台...150
1 轻型货车运行场景...150
2 轻型货车底盘关键子系统...152
第16 章 载人客车产品平台...167
1 客车运行场景...167
2 客车底盘关键子系统...169
第17 章 特种车产品平台...178
1 特种车运行场景...178
2 特种车底盘关键子系统...183
第18 章 展望与建议...197
1 共性技术...197
2 产品平台...198
附 录...203
附录A 缩略语表...203
附录B 主要参与单位...208
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本书内容简介
依托中国汽车工程学会, 电动汽车智能底盘平台定义工作得到了来自汽车、电子、通信等不同产业背景众多行业顶级专家的大力支持, 定义了面向2025 年的智能底盘技术平台和特色产品平台, 指明了技术和产业的具体发展路线, 给出了关键技术指标的提升方向。
本书主要包括3 部分内容: 第1 部分重点介绍了智能底盘技术平台定义, 包括智能底盘关键零部件技术、智能底盘总体架构设计技术、智能底盘切换控制技术、智能底盘健康状态管理技术、智能底盘开发测试技术; 第2 部分重点介绍了乘用车智能底盘产品平台定义, 包括乘用车智能底盘产品平台定义编制思路、乘用车智能底盘产品平台共性特征、极限运动产品平台、高端公务产品平台、城市运行产品平台、智能越野产品平台、展望与建议; 第3 部分重点介绍了商用车智能底盘产品平台定义, 包括商用车智能底盘产品平台共性技术、公路重型货车产品平台、轻型货车产品平台、载人客车产品平台、特种车产品平台、展望与建议。
本书适合汽车行业, 尤其是电动化、智能化底盘领域相关技术研发、企业战略研究人员, 以及负责制定和实施汽车产业相关政策的各级政府工作人员阅读, 也适合作为对汽车产业发展感兴趣的人员了解汽车技术发展方向的专业读物。
END
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来源:汽车测试网













