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【深度】仰望U8云辇-P技术干货解析,让硬派越野从此更简单?

【EV视界技术解析】仰望U8,一台由国内自主品牌比亚迪打造的百万级新能源硬派越野SUV终于迎来了它的预售。作为一款专为实现越野梦想而生的座驾,仰望U8搭载了全球首款新能源越野车专属智能液压车身控制系统——云辇-P。或许刚听到这套系统的话,您是否认为它就是一个普通的气动悬架机构呢?那我得告诉您,云辇-P背后的技术含量是真的非常硬核的,下面我们就来详细地解读一下,绝对干货满满。

首先,当我们提到越野,首先想到的就是像路虎卫士、JEEP牧马人等这些具有传奇色彩的外国品牌越野车型。特别是当人们的品味趋向于多元化的发展后,它们不仅在豪华方面做到了延伸,并在越野技术上也牢牢地紧握在手中,成为当时自主品牌最望而却步的梦魇。但是,随着新能源汽车的普及发展,豪华越野领域似乎有了新的转机。特别是作为引领全球新能源汽车发展的自主品牌,为了实现我国汽车产业“弯道超车”的重任,面对曾经不可一世的外国品牌发起猛攻,因此就是在这个大环境下,比亚迪一鸣惊人地推出了“百万级”豪华SUV车型仰望U8,成为了让我国逆转全球汽车市场的“急先锋”,而其中的关键技术之一,就是比亚迪的云辇智能车身控制系统。

何为云辇?

其实关于这套系统的命名,其背后还是很有一段渊源的。“云辇”出自《魏书》,命名灵感源于中国古代的帝王座驾“辇”。“云”象征着以智能化技术创造更轻盈平稳的驾乘体验。源自古代对出行的极致追求,融合当代先进科技,“云辇”的出现就是重新定义“中式新豪华”,而这与比亚迪品牌对于中国文化的传承不谋而合。

说完命名我们再来看整套系统的组成结构。云辇智能车身控制系统由云辇智探架构、云辇智算中心、云辇智控技术等关键零部件组成。其中云辇智探架构通过全车超过50个传感器,可以从驾驶行为、车身、路面、云数据、系统等五个维度进行感知,结合方向盘、加速/制动踏板、单/双目摄像头、激光雷达等部件提供感知数据,从而实现多系统联动控制,提升驾驶体验。

其中,云辇智算中心具有多核高性能处理能力,支持多通讯和信号接口,同时,软件架构实现了底层、中间层、操作系统、应用层分层解耦,实现模块化开发,具有极强的稳定性、安全性、兼容性、可扩展、可移植、可升级。而在运作上,云辇智算中心可调取车辆感知层信号数据,通过行云算法,可对路面状态、车身姿态、车轮载荷等信息进行高速运算,实时输出最佳控制策略,最后再将数据信息传达至云辇智能车身控制系统来对悬架进行高度、刚度、阻尼、主动力的控制。可以说,云辇智能车身控制系统可根据车型适配不同的功能,完全能够满足用户多样化的使用需求。

当然,作为能满足广大用户需求的底盘技术,云辇智能车身控制系统还根据车型的不同,共分为了三种技术路线。包括:云辇-C 、云辇-A、云辇-P以及云辇-X 这四套智能车身控制系统,下面我们对于这四套系统做一个简单的解读。

云辇-C,又称智能阻尼车身控制系统,它主要是实现车辆舒适性和运动性的完美兼容。通过控制减振器电磁阀调节阻尼,可实现阻尼的无级自适应调节。相比于传统被动悬架,云辇-C在驾乘舒适性方面得到有效提升。并在满足极致舒适的同时,还兼顾了车辆的操控性,打破了传统被动悬架调校单一的局限,实现舒适性和操控性的完美结合。比如,当车辆经过颠簸路面时,采用高频小阻尼的舒适性控制策略,使底盘变“软”,可有效缓冲路面激励输入,快速抑制车身的垂直方向运动。目前,云辇-C硬件已搭载在比亚迪汉、唐及腾势D9三款车型的部分配置版本上,后续将通过OTA陆续升级为云辇-C系统。

云辇-A,又称智能空气车身控制系统,该技术主要是让整车具备极致的舒适性、支撑性与通过性,通过云辇精准感知技术,云辇智算中心快速决策,输出精准控制策略,控制空气弹簧进排气、刚度转换阀、减振器电磁阀等调节高度、刚度、阻尼等。工作方面,该系统可根据不同车型类别适配,悬架调节行程可达150mm,系统提供十余种功能模式,可实现主动调节,满足用户的多样化需求。比如当车辆加速、制动时,云辇-A自动触发多级刚度调节,车辆的抗俯仰能力提升25%以上。当车辆高速转向时,云辇-A自动触发多级刚度调节,车身侧倾角速度减小23%,大幅降低驾乘不适感,为用户带来更加安全、自如的操控体验。目前,云辇-A将首搭腾势N7之上。

云辇-X 智能车身控制系统则搭载在仰望 U9之上,其通过双目摄像头、主动式防倾杆、双阀减振器、空气弹簧、高度传感器、云辇智算中心等感知运算设备,使车辆实现了底盘的全主动控制,而这也能让仰望U9在出现单侧轮胎脱离后,依靠主动提高脱落车轮侧前悬架的位置,最终让车辆安全行驶的功能。另外,云撵X技术还能够实现悬架最大调节速500mm/s的高度快速独立调节和零侧倾和零俯仰的平稳行驶,如此也让这台车的驾驶质感得到全面的提升。

最后,我们再来看一下今天重点要说的云辇-P,也就是智能液压车身控制系统,它主要是能够实现超高举升、四轮联动、露营调平等超强越野的功能,通过云辇精准的感知技术,与云辇智算中心快速决策,输出控制策略,控制减振器进油量、阻尼调节阀、刚度调节阀来实现车身控制的动态调节。因此,可以说云辇-P技术集机械、液压、电控三项核心技术于一体,是全球首款智能液压车身控制系统,并具备四轮联动、露营调平等创新功能。

解读云辇-P工作原理

我们可以想象这样一个画面,在以往驾驶越野车行驶到一些坑洼极端路况时,往往需要依靠驾驶员所看到的路况样貌和所感觉到的车身起伏,再通过自身的经验来选取最佳路线行驶或者越障。因此,这对于驾驶员自身的素质要求很高。

说到这您发现没有,上面所提到的是不是可以用三组词汇来分别概括,即:感知、决策执行。而这三组词,恰巧也是比亚迪云辇-P的系统工作原理。

首先在感知层面,云辇-P通过驾驶行为感知、车身感知、路面感知、云数据感知这五大维度与50+个传感器实现全方位感知,使车辆实时掌握环境变化,带来智慧的舒适体验。首先在路面感知上,云辇-P可以通过视觉摄像头与激光雷达等感知元件,通过道路预瞄系统来进行信息的融合处理,来识别前方道路特征并输出高程曲线,具有精准探测计算、快速联动调节等优势,可实现全天候路面特征识别、全地形监测、障碍物识别等功能。

而到了驾驶行为感知,云辇-P获取方向盘转角、制动/加速踏板等信号,识别驾驶员意图,预测整车运动状态,实现多系统联动控制。

而在车身感知上,云辇-P通过加速度、高度传感器及惯性测量单元等,进行实时信号采集,其中布置在靠近车辆质心位置的IMU陀螺仪,可精准测量车辆三向六自由度的姿态变化,为车身精准控制提供信息支持。

系统感知则是通过压力、温度等传感单元,实时监测系统工作状态,提升系统可靠性,有力保障高强度、极端环境稳定运行。

最后在云数据感知方面,云辇-P可共享路面信息,并通过大数据分析能力,深度学习不同工况下车身控制策略,不断优化算法,提升驾驶体验。

前面在通过感知系统收集到路面信息之后,就要通过决策机构来进行数据的处理了。在这方面,云辇-P 的智算中心,由比亚迪完全自主研发的行云算法,为仰望U8提供多达17种驾驶模式,并且支持持续的OTA升级,从而实现更多的17+1种驾驶模式。

而后续通过OTA,还可升级调节行程的提升、功能模式增加、调节挡位增加、定制化升级、套件联动、快速迭代等等,保证了仰望U8对于全天候、全地形的适应能力。

说完感知与决策层面,最后就要到了云辇-P的执行层面了。

云辇-P的执行层就是指整套智能底盘技术的液压悬架系统了。它的主要构造包括复合弹簧、主动液压专用减振器、连续阻尼控制模块、多级刚度控制模块、四轮联动模块、姿态控制模块、多级缓冲蓄能器、悬架控制蓄能器、悬架电机泵模块等组成。

整个执行层通过智算中心输出的控制策略,来对液压系统的控制减振器进油量、阻尼调节阀、刚度调节阀来实现车身控制的动态调节。目前主流越野车中,仅有仰望U8可实现高度+刚度+阻尼三项可自主调节云辇-P还能够与横向、纵向控制协同,实现3向6自由度的车身控制。

所以从这可以看出,整套云辇-P底盘控制技术更像是一个经验丰富的“越野老司机”,通过自身的经验来完成对整个复杂极端路况的处理。那么,问题又来了。云辇-P的液压悬架机构是如何实现系统的调节呢?针对这一点,我们再继续解读一下。

解读云辇-P模块组成

在我们的认知中,悬架是用来缓和不平路面传递给车身的冲击载荷、衰减所引起的振动,以此来保证乘员的舒适性的结构元件,它基本上是由弹性元件、减振器及导向机构三大构件组成。目前在市面上,我们常见的悬架弹性元件分别为钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧、油气弹簧等形式。而这其中,空气弹簧拥有压缩刚度非线性的特点,可以更好地平衡舒适性与操控性。

但油气弹簧,它不但兼顾了空气弹簧的优点,同时,由于气腔是被金属壳体保护起来的,相比空气弹簧外露的气囊,有更高的安全性和抗石击能力,承载能力更强,布置更加灵活。因此云辇-P就继承了二者,选择了“油气弹簧+螺旋弹簧”共同构成的复合弹簧。

从外观上看,云辇-P看似采用了比较普通的螺旋弹簧与减震筒组合,其实它就是整套系统的油气弹簧。在它的内部,包含了蓄能器通过液压管路和减振器内腔连通。其中,油气弹簧部分主要由减振器油、液压管路、蓄能器及各调节阀组成,蓄能器在其中起到弹性的作用。


蓄能器是将压力液体的液压能转换为势能储存起来,当系统需要时再由势能转换为液压能做功的一种能量储蓄装置,蓄能器由壳体、气体腔、液体腔、隔层组成,气体腔预充有高压力惰性气体,隔层将气体腔与液体腔隔开,防止高压气体外泄及高压油液与预充气体混合。

那么,云辇-P选择复合弹簧的优势是什么呢?

首先,由于其采用了螺旋弹簧和油气弹簧这种结构,因此即使其中一个失去了效能,另一个也会继续工作,所以在可靠度方面有着非常不错的表现。

另外,云辇-P的复合弹簧提供了三级刚度可调的功能。因为在其每个减振器设置有多个蓄能器并联,并且在一部分蓄能器入口处设置有刚度阀。当刚度阀门关闭时,这部分蓄能器将不参与工作,相当于空气弹簧体积变小,不容易被压缩,从而实现刚度刚度提升2.44倍,提升悬架的支撑性,在急加速、急减速工况下,抗俯仰和前倾能力提升44%,在急弯、侧倾工况下,抗侧倾能力提高了5%。

所以在日常驾驶时,云辇-P会处于一级刚度,此时除了螺旋弹簧之外,悬架通过连续阻尼控制模块、多级刚度控制模块共同协作,为悬架提供充裕的刚度范围,因此能为用户带来舒适的驾乘体验

而当车辆处于急加减速、高速过弯等激烈驾驶工况时,会触发二级刚度,这个模式下参与工作蓄能器数量也最少,除了螺旋弹簧之外,只有连续可变阻尼模块参与工作,便让刚度瞬时提升200%,进一步提高整车的支撑性,实现更好的操控性能

最后,当车辆在高强度越野遭遇飞坡跌落等紧急情况时,可应急触发三级刚度,这个时候参与工作的蓄能器数量最多,所有的蓄能器转换阀都打开,包括连续阻尼控制模块、多级刚度控制模块、多级缓冲蓄能模块全都参与工作,如此则有效减少50%的冲击载荷,保障系统的安全稳定。

云辇-P在面对一些高低落差较大的崎岖路面时,整车易处于单轮、对角轮悬空的半失衡状态,此时车辆就会启用四轮联动模块来行驶。该模块的核心部件是位于四个流体腔(每个车轮对应一个)和一个活塞组成。每个流体腔均布置了出油口和进油口,由液压管路与各减振器、姿态控制阀相连。当任一减振器的液压力因适应行驶工况而变化时,四轮联动模块可通过活塞来灵活分配各车轮的压力,实现四轮交叉互联功能,以稳定车辆的整体姿态。

比如,当车辆在通过交叉轴、斜坡等越野场景时发生单边轮胎悬空的失衡状态时,云辇-P可为即将悬空的车轮减振器输送油液,拉长悬架行程,提高车轮贴地性与整车平衡感,保证四轮动力有效输出,提升整车贴地性与平衡感。

另外,云辇-P的四轮联动功能可使车辆最大轮差达620mm,整车的循迹指数RTI值达600以上,可以说具备了极致的越野性能。

最后,对于喜爱户外“扎寨”的用户来说,云辇-P还拥有露营调平功能,它是基于车身姿态控制模块的加持,在依据云辇智算中心实时监测车身姿态获得数据信息后,通过7阀门精准控制油液,来实现四轮同时升降或者单独升降四轮高度等动作,响应速度快至5ms。

之后,姿态控制模块会根据整车的需求,接受ECU的信号进行控制流道的通断来进行悬架高度调节,凭借对四轮高度的精准控制,创新性地实现了载荷平衡及行业独有的露营调平功能。可满足用户在野外露营时车内正常的休息与娱乐,不受地形的干扰。值得一提的是,在手动模式下,悬架最高可以提升 80mm 、最低降低40mm、露营模式下,最大轮差可以达到150mm。

写在最后:

可以说,云辇-P智能液压车身控制系统不仅可以让仰望U8满足各类地形的需求,并且伴随着智能化成为行业主角的当下,也能进一步地满足用户多样化的消费观念,可以说它是一个具有全面性的解决方案。特别是基于该技术的加持,让那些曾经“拿着核心技术”耀武扬威的海外车企彻底跌落神坛,从此让自主品牌逐步占领新的技术高地,成为全球新能源汽车发展中必不可少的一部分。

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刘昊编辑
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