第10 章 城市运行产品平台
城市运行产品平台要求产品必须经济节能､安全可靠｡其原因, 一方面是应对能源资源有限性的挑战, 推动汽车产业的绿色可持续发展;另一方面则是出于对公民生命财产安全的保护, 确保每一辆在城市中穿梭的乘用车都能提供坚实的安全保障｡经济节能的特性, 不仅能帮助用户节省能源成本,还能减少尾气排放, 为城市环保做出贡献｡而安全可靠的性能, 则是保障公民出行安全､维护城市交通秩序的关键｡
为了实现这些要求, 城市运行产品平台引入了一系列先进的技术手段｡全场景高效能量管理技术的运用,能够根据不同场景下的行驶需求智能调节车辆能量管理策略, 实现能量的高效利用; 轻量化集成化设计能够在降低车辆自重的同时, 保持甚至提升原有的性能表现｡这不仅提高了车辆的运行效率, 还进一步提升了产品的经济性和环保性｡通过与现代通信等技术的深度融合, 乘用车能够实现与道路､其他车辆的实时信息交互和协同控制, 这不仅提升了车辆的安全性和便利性, 也为未来智能交通系统的构建奠定了基础｡
由此可见, 城市运行产品平台及其各种技术的引入和应用, 不仅是对现代城市出行需求的积极响应, 也是汽车行业技术创新和转型升级的重要体现｡它们为城市带来了更加经济､安全､舒适和便利的出行方式, 也为城市的可持续发展注入了新的动力｡为满足市场对城市运行车型的性能需求, 本章定义了乘用车城市运行产品平台, 探索该场景下智能底盘技术发展的趋势和方向｡
1 产品平台定义
城市运行产品平台定义范围如图10 -1 所示｡
图10 - 1 城市运行产品平台定义范围
1.1 场景定义
乘用车城市运行产品平台的使用人群广泛, 涵盖了上班族､出租车驾驶员和网约车驾驶员等多类群体｡这些用户在日常生活中都需要频繁地在城市内移动, 对于乘用车的性能和功能有着特殊的需求, 需要在高峰时段穿越拥堵的城市街道, 抵达公司或返回家中, 因此, 对于车辆的经济性､安全性和舒适性都有很高的期待｡
乘用车城市运行产品平台的使用场景主要集中在城市通勤方面｡在上下班高峰时段, 拥堵的路况和低速行驶工况是城市通勤的典型特点｡这些场景对于乘用车的要求极高, 需要车辆能够在复杂的交通环境中稳定行驶, 同时保持低能耗和高效能｡此外,城市通勤还常常伴随着频繁的启停操作, 这就要求车辆具备出色的动力响应和制动性能, 以确保乘客的舒适性和安全性｡
乘用车城市运行产品平台的场景特点主要体现在路况复杂､交通流量大和启停频繁等方面｡城市中的道路网络错综复杂, 车辆需要频繁变换车道和穿越路口, 这就要求车辆具备灵活的操控性和稳定的行驶性能｡同时, 城市中的交通流量巨大, 车辆之间的间距较小, 容易发生刮擦和碰撞等事故｡因此, 乘用车城市运行产品平台需要配备先进的安全系统, 以预防潜在的安全风险｡此外,频繁的启停操作也是城市通勤中不可避免的现象, 平台需要优化车辆的能量管理系统, 以减少启停过程中的能耗和排放｡
1.2 车型级别
城市运行乘用车的车型级别主要包括A 级､B 级､C 级､D 级等, 定位和价格区间多样, 配置较多, 覆盖范围较广｡以下介绍一些常见的城市运行新能源汽车及其特点｡
特斯拉Model 3 的底盘技术和悬架系统能够确保车辆在应对城市中的复杂路况时, 如急转弯､紧急变道等, 具有出色的稳定性和灵活性｡搭载先进的电力驱动系统, 实现了顺滑的加速性能｡其动力输出线性精确, 驾驶者和乘客都能感受到接近燃油汽车的平顺体验｡同时, Model 3 还提供了单电机后轮驱动和双电机四轮驱动两种版本, 满足不同驾驶者的需求｡Model 3 配备了全面的主/ 被动安全功能, 如碰撞预警和车道偏离预警, 这些功能在提升车辆安全性的同时,也减轻了驾驶者的疲劳感｡而其辅助驾驶系统则能在一定程度上辅助人工驾驶,使驾驶者在长途驾驶或拥堵路况中更加轻松｡Model 3 采用了先进的电池技术和
能量管理系统, 实现了高能量利用效率和长续驶里程｡同时, 特斯拉还在Model3 上加入了多项创新技术, 如全景天窗､环绕式氛围灯等, 不仅提升了视野的通透感和车内的科技感, 也为驾驶者带来了更加舒适和愉悦的驾驶环境｡
日产聆风的车身设计考虑了空气动力学原理, 降低了风噪和风阻, 使驾驶更为安静｡同时, 车辆的悬架系统经过精心调校, 能够应对各种路况, 确保行驶的平稳性｡此外, 日产聆风还配备了多种驾驶辅助系统, 如前方碰撞辅助制动系统和e⁃Pedal 加速制动二合一模式踏板, 这些系统能够进一步提升驾驶的舒适性和安全性｡聆风搭载了高效的电机和先进的电池管理系统, 能够最大限度地提高能量利用率,降低能耗｡此外, 车辆还采用了多种节能技术, 如发光二极管(LED) 智能感光开关前照灯和节能轮胎等｡配备了ProPILOT 半自动驾驶技术, 能够实现车辆在单车道上的自动驾驶, 包括自动加速､制动､转向和换档等｡车辆配备的e⁃Pedal 电子单踏板系统, 使驾驶者可以通过一个踏板实现加速､减速和停车操作, 简化了驾驶操作｡这些智能驾驶技术不仅提升了驾驶的便捷性, 也提高了行驶的安全性｡
比亚迪秦PLUS DM⁃i 的底盘经过精心调校, 既保证了驾驶的稳定性, 又提供了良好的操控性能｡在行驶过程中, 无论是城市道路还是高速公路, 秦PLUSDM⁃i 都能提供平稳且舒适的驾驶体验｡同时, 车辆内部的座椅设计也充分考虑了人体工学, 提供了良好的支撑性和舒适性,进一步提升了乘坐体验｡秦PLUSDM⁃i 采用了先进的DM⁃i 超级混合动力技术, 以电驱动为主, 实现了出色的低油耗｡该车型通过大功率高效电机进行驱动, 汽油发动机则主要在高效转速区发电, 适时直驱, 从而大幅降低了油耗｡此外, 秦PLUS DM⁃i 还搭载了大容量动力电池, 可以在纯电动模式下实现长距离行驶, 进一步提升了能量利用效率｡
该车型配备了多种智能驾驶辅助系统, 如自适应巡航､车道偏离预警､盲点监测等, 这些系统能够提升驾驶的安全性,减少事故的发生｡同时, 秦PLUS DM⁃i还具备L2 级别的自动驾驶功能, 能够在特定情况下实现自动驾驶, 为驾驶者带来更加便捷和轻松的驾驶体验｡
吉利银河E8 采用了高性能悬架系统, 前麦弗逊后多连杆的结构不仅提供了优秀的操纵稳定性, 更在滤振性能上做出了精细的调整, 使得行驶过程中路面的颠簸被大大削弱, 为乘客带来较好的乘坐体验｡同时, 车辆的座椅设计也充分考虑了人体工学, 采用了高级材质和贴合人体曲线的造型, 即便长时间驾驶或乘坐也不会感到疲劳｡此外, 银河E8 还应用了噪声､振动､声振粗糙度(NVH) 优化技术, 确保车内环境的静谧性, 让乘客在行驶过程中能够享受到宁静舒适的乘坐环境｡该车型搭载了高效的电机和动力电池, 通过精细的能量管理策略, 实现了长续驶里程和低能耗的优秀表现｡车辆的能量回收系统也非常出色, 能够在制动和滑行过程中有效地回收能量, 提高能量的利用效率｡此外, 银河E8 还支持快速充电技术, 大幅缩短了充电时间, 提高了使用的便捷性｡银河E8 配备了多种先进的智能驾驶辅助系统, 如自适应巡航､车道保持､自动泊车等, 这些系统能够大大减轻驾驶者的负担, 提高驾驶的安全性｡同时, 银河E8 还搭载了高精度的感知设备, 如激光雷达､毫米波雷达和高清摄像头等, 能够实时感知车辆周围的环境和交通状况, 为智能驾驶提供强大的数据支持｡此外, 更值得一提的是, 吉利银河E8 还具备L3 级别的自动驾驶能力, 在特定的道路和交通条件下, 车辆可以自动完成大部分驾驶任务, 如自动变道､自动超车等, 让驾驶变得更加轻松和智能｡在自动驾驶模式下, 车辆依然会实时监控路况, 一旦遇到无法处理的情况, 系统会立即提醒驾驶者接管控制, 确保行车安全｡
1.3 性能需求
智能底盘城市运行产品平台的定义: 城市运行产品平台要求产品经济节能､安全可靠, 通过全场景高效能量管理技术､轻量化集成化设计､智能网联技术等, 实现经济性､舒适性及便利性的提升｡
乘用车城市运行产品的性能需求是多元化的, 其中, 经济节能､驾乘舒适以及使用便捷这三方面尤为关键｡
首先, 经济节能是城市乘用车不可忽视的性能需求｡随着公众环保意识的日益增强和能源资源的日益紧张, 经济节能成为消费者选择乘用车的重要考量因素｡城市乘用车需要具备较高的燃油经济性, 以降低运行成本, 减少能源消耗｡同时, 车辆还应具备先进的能量回收技术, 能够在制动和滑行过程中有效回收能量, 进一步提高能源利用效率｡这样不仅有助于降低用户的使用成本,还有助于减少对环境的影响, 实现可持续发展｡
其次, 驾乘舒适是城市乘用车必须满足的性能需求｡在城市中, 乘用车往往要面对复杂的路况和长时间的行驶, 因此, 驾乘舒适性显得尤为重要｡车辆需要配备舒适的座椅和合理的空间布局, 为乘客提供良好的乘坐环境｡同时,悬架系统和减振技术也需要精心设计和调校, 以应对不同路况带来的颠簸和振动, 确保乘客在行驶过程中能够享受到平稳舒适的乘坐体验｡
最后, 使用便捷是城市乘用车性能需求中不可或缺的一环｡城市中的交通状况复杂多变,因此, 乘用车需要具备高效的驾驶辅助系统和智能互联功能,以提高驾驶的便捷性和安全性｡例如, 智能驾驶辅助系统可以帮助驾驶者更好地应对交通拥堵和复杂路况, 减少驾驶压力; 智能互联功能则可以实现车辆与手机､智能家居等设备的无缝连接, 为驾驶者提供更为便捷的用车体验｡此外,车辆的起动､停车､充电等操作也应尽可能简化, 方便用户快速上手和使用｡
2 架构特征
城市运行产品平台架构包括系统架构及功能架构, 如图10 - 2 所示, 相对应的架构特征将于下文进行介绍｡
智能底盘城市运行产品平台的系统架构特征主要包括驱动系统､制动系统､悬架系统和轮胎的设计特征; 智能底盘城市运行产品平台的功能架构特征主要包括智能能量管理功能､智能舒适行驶功能､智能辅助驾驶功能｡
智能底盘城市运行产品平台的系统架构具有独特的设计特征, 其中, 驱动系统､制动系统､悬架系统和轮胎的设计特点尤为显著｡驱动系统采用先进的动力技术, 确保产品在各种路况下都能提供稳定且高效的动力输出｡制动系统则通过智能控制策略, 实现了快速且平稳的制动效果,保障行驶安全｡悬架系统则注重乘坐舒适性和操纵稳定性, 通过优化减振性能, 为乘客带来平稳的乘坐体验｡而轮胎设计则充分考虑了耐磨性和抓地力, 确保在各种天气和路况下都能提供稳定的行驶性能｡
图10 - 2 城市运行产品平台架构
同时, 智能底盘城市运行产品平台的功能架构也展现出了丰富的智能化特性｡智能能量管理功能通过精准控制能量的消耗和回收, 实现能源的高效利用,延长续驶里程｡智能舒适行驶功能则通过智能调节车辆运动特性参数等方式,为乘客打造舒适平稳的乘车感受｡智能辅助驾驶功能利用先进的传感器和算法,实现自动驾驶､自动泊车等高级功能, 提高了车辆驾驶的便捷性和安全性｡
2.1 系统架构特征
智能底盘城市运行产品平台的制动系统, 以其独特的低拖滞阻力和智能舒适的制动特性, 为城市运行提供了高效且舒适的制动解决方案｡低拖滞阻力设计使得制动系统在非制动状态下能够减少摩擦､降低能耗､提高行驶效率｡这种设计不仅减少了车辆在城市运行中的阻力, 还有助于延长制动系统的使用寿命｡同时, 智能舒适制动技术则通过先进的传感器和算法, 实时监测车辆的行驶状态, 根据驾驶员的意图和车辆状态智能调节制动力度, 确保制动过程平稳､舒适, 避免了传统制动系统可能带来的顿挫感和不适感｡这种制动系统的主要特性, 使得智能底盘城市运行产品平台在繁忙的城市交通中, 能够提供更加安全､高效且舒适的制动体验｡
智能底盘城市运行产品平台的驱动系统普遍采用高度集成化的设计, 将电机､控制器､减速器等关键部件集于一体, 实现了结构紧凑､体积小巧的特点,为城市运行车型提供了更加灵活的驱动方案｡同时, 该驱动系统稳定高效, 具备出色的动力性能和响应速度, 能够迅速响应驾驶员的指令, 实现平滑的加速和减速, 为城市驾驶提供了更加稳定､安全的驾驶体验｡此外, 该驱动系统还具备高能量回收效率, 能够将制动过程中产生的能量有效回收并转化为电能储存, 提高了能源利用效率｡轻量化设计则进一步提升了驱动系统的效能, 减轻了车辆的整体质量, 降低了能耗和排放, 符合城市运行车型对于环保和节能的要求｡
智能底盘城市运行产品平台的悬架系统一般采用结构轻量化设计, 通过优化材料和制造工艺, 大幅降低整体质量, 提高了车辆的能量利用经济性和行驶性能｡同时, 空间节约化布置使得悬架系统更加紧凑, 有效利用了车辆底部的空间, 为其他关键部件提供了更多的安装空间｡此外, 高疲劳耐久性也是该悬架系统的重要特点, 悬架系统能够承受长时间的运行和复杂的路况挑战, 保证了车辆在城市运行中的稳定性和安全性｡
智能底盘城市运行产品平台的轮胎设计主要特性体现在耐磨､低噪声以及低滚阻三大方面｡首先, 轮胎采用了高耐磨性材料和先进的制造工艺, 使得轮胎在长时间､高频率的城市运行中, 依然能够保持优异的耐磨性能,延长了使用寿命, 降低了更换频率, 为用户节省了维护成本｡其次, 轮胎在设计上注重降低噪声, 采用了静音花纹和降噪材料, 有效减少了轮胎与地面摩擦产生的噪声, 使城市运行车型具备了更为安静的车内环境｡最后, 轮胎采用优化的结构和材料, 降低了滚动时的阻力, 提高了车辆的行驶效率, 减少了能源消耗, 符合城市运行车型对于节能环保的要求｡
2.2 功能架构特征
1 . 智能能量管理功能
智能能量管理功能即采用先进的预测能量管理手段, 针对城市复杂多变的工况进行自学习控制, 旨在降低整车的行驶能耗, 从而实现车辆更加经济高效的运行｡
在实际应用中, 智能能量管理功能会根据车辆的行驶数据､路况信息以及驾驶员的驾驶习惯等因素,进行实时的能量预测和调度｡通过对这些数据进行深入分析和处理, 车辆能够预测未来一段时间内的能量需求和供应情况, 并据此优化发动机和电机的工作状态, 以达到最佳的能耗表现｡
此外, 智能能量管理功能还具备自学习控制的能力｡它会不断学习和适应城市复杂工况的特点, 自动调整能量管理策略, 以应对各种突发情况和变化｡
这种自适应的能力使得车辆能够在不同的路况和驾驶条件下, 都保持较低的能耗水平｡
2. 智能舒适行驶功能
智能舒适行驶功能即针对城市复杂多变的工况, 通过对驱动､制动及主动悬架的深度融合控制, 实现了对车身姿态的精准调整,从而显著提升了驾乘舒适性｡
在实际应用中, 智能舒适行驶功能会根据车辆的行驶状态､路况信息以及乘客的乘坐需求, 智能地调整驱动和制动系统的工作状态｡通过精确控制车轮的转矩输出和制动力分配, 该功能能够有效抑制车身的振动和晃动, 保持车身姿态的稳定性｡
同时, 主动悬架系统也发挥了关键作用｡它能够根据路况和车速的变化,自动调节悬架的刚度和阻尼, 以提供最佳的悬架性能｡无论是面对颠簸不平的路面还是急转弯等复杂工况, 主动悬架都能迅速响应并做出相应的调整, 确保乘客在车辆行驶过程中享受到平稳舒适的乘坐体验｡
3 . 智能辅助驾驶功能
智能辅助驾驶功能即将智能底盘技术与智能驾驶系统相结合, 旨在提升车辆的主动安全性, 有效缓解驾驶者的压力, 为城市出行带来更为安全､高效的新体验｡
在实际应用中, 智能辅助驾驶功能通过高精度的传感器和先进的算法, 实时感知周围环境的变化, 并快速做出反应｡智能辅助驾驶功能不仅能够自主控制车辆的加速､制动和转向,还能根据路况和交通信号的变化,智能调整行驶策略, 确保车辆在复杂多变的城市环境中始终保持安全､稳定的行驶状态｡
同时, 智能底盘的应用也为智能辅助驾驶功能提供了强有力的支撑｡智能底盘能够根据车辆的行驶状态和路况信息, 自动调整底盘悬架系统的刚性和阻尼, 确保车辆在不同路况下都保持稳定的操控性能｡这不仅提高了车辆的行驶安全性, 也为驾驶者带来了更加舒适､平稳的驾驶感受｡
智能辅助驾驶功能的应用, 使驾驶者在城市出行中能够享受到更加轻松､便捷的驾驶体验｡他们不再需要时刻关注路况变化和交通信号, 也不再需要频繁地操作车辆的加速､制动和转向, 而是可以将更多的注意力放在观察周围的环境和判断交通状况上, 这不仅大大降低了驾驶者的精神压力, 也提高了驾驶的安全性和效率｡
3 功能特征
3.1 智能能量管理
1 . 功能定义
基于对驾驶场景的快速识别及对未来工况的预测, 通过构建整车多热源-多负载- 多相精细化能量管理物理模型, 利用在线优化控制算法规划控制目标,实现整车最优的能量管理, 如图10 -3 所示｡
图10 - 3 智能能量管理
2. 技术路径
研究驾驶场景的在线判定及典型工况构建｡
研究整车多热源- 多负载- 多相精细化能量管理物理模型的搭建及对标｡
基于神经网络模型完成物理模型的降阶, 实现模型的在线应用｡
开发在线优化控制算法｡
3 . 评价指标
百公里最低能耗≤11.5kW·h (两轮驱动) (面向典型B 级纯电动轿车)｡
3.2 智能舒适行驶
1 . 功能定义
基于电机驱动､机械制动和主动悬架控制, 根据驾驶员意图, 动态控制车身俯仰, 降低制动“点头”和驱动“抬头”效应; 坡道工况通过电机控制车辆纵向运动, 改善起步与停车的驾乘舒适性､便利性, 如图10 -4 所示｡
图10 - 4 智能舒适行驶
2. 技术路径
研究电机回馈制动与机械制动的协调控制机制｡
研究制动与悬架对车身运动的协同控制机制｡
研究前后制动力分配与整车动态俯仰的耦合关系｡
研究制动减速度与乘员感知的主客观关联性｡
研究制动舒适与制动效能的安全边界｡
3 . 评价指标
面向典型B 级纯电动轿车, 典型城市运行工况:
减速度变化率≤10m/ s3｡
加速与制动俯仰角变化率≤1.5(°) / s｡
3.3 智能驾驶辅助
1 . 功能定义
针对城市工况场景需求, 基于电机控制与底盘控制的融合, 降低响应时延,提升响应精度, 在不同车速和运行环境条件下, 全面支撑智能驾驶辅助功能,如图10 -5 所示｡
图10 - 5 智能驾驶辅助
2. 技术路径
研究融合“底盘- 智驾”多传感器的智能底盘状态估计算法, 提高对车辆运动状态的辨识能力｡研究辅助驾驶功能域底盘融合控制技术, 发挥智能底盘控制优势｡针对智能驾驶辅助场景, 设计多模型动态切换控制方法,适配行车､泊车等多场景对智能底盘的性能需求｡利用智能驾驶芯片算力, 设计智能底盘运动控制参数的实时在线优化方法｡
3 . 评价指标
面向典型B 级纯电动轿车, 典型城市运行工况:
支撑高级驾驶辅助系统(ADAS)功能｡
行车制动减速度斜坡响应延迟时间≤100ms｡
行车转向方向盘转角正弦响应相位延迟时间≤80ms｡
来源：汽车测试网
