车身控制新篇章,比亚迪云辇系统技术解读

在今年4月10日,比亚迪发布了全球首个新能源专属智能车身控制系统——云辇(nian)。云辇智能车身控制系统并不是某一个单独技术,而是比亚迪完全自主开发的新能源平台车身控制系统的综合,通过不同技术的搭配,云辇产品矩阵也包含云辇-C、云辇-A、云辇-P、云辇-X等多种形式,从舒适性、操控性、安全性、越野性等多方面提升消费者的驾乘体验。

那么,什么是云辇系统,这个系统有何独到之处?下面由我进行技术解读。

云辇是什么?

相信很多小伙伴看到这个词很陌生,甚至不会读,其实这个单词是有寓意的。“云辇”出自《魏书》,“辇”代表中国古代的帝王座驾,而“云”象征着轻盈平稳的驾乘体验,源自古代对出行的极致追求,比亚迪寄希望于融合新时代的先进科技,用“云辇”重新定义“中式新豪华”

为什么要做云辇?

前段时间,第三代保时捷帕拉梅拉在上海全球首发。其最大变化是标配带有保时捷主动悬挂管理系统(PASM)的双腔双阀空气悬架,E-Hybrid插混车型还可以选装全新的 Porsche Active Ride液压主动悬挂系统,拥有主动调节能力,甚至让车身跳舞,这标志着保时捷拥有汽车底盘全主动控制技术。目前世界上豪华品牌基本都具备车身控制领域的独到技术,比如奔驰的魔毯技术等。

伴随着科技进步与消费水平提升,用户对驾乘体验提出更高要求。而与此同时,国内在这一领域的研究相对碎片化,缺乏系统化、全方面的解决方案,尤其在垂直方向控制技术的发展更是处于“卡脖子”状态。而新能源汽车相比同级别燃油车质量更大,要求底盘具备更高的承载能力,新能源汽车对于风阻系数较为敏感,又需要相对低矮的车身。同时,电动化和智能化也为车身控制提供了新机遇。一方面电动化带来了整车架构的变革,车辆控制由机械控制向电信号控制转变,精度、效率大幅提升,另一方面新能源汽车融入了多种感知元件,可实现整车深度智能融合,使感知维度更加多元。在这个背景下,比亚迪系统化思考新能源汽车的车身控制,融合感知、决策、控制、交互等软硬件技术,诞生了比亚迪乃至行业首个新能源专属智能车身控制系统——云辇。

云辇技术方案是什么?

云辇可以理解为智能车身控制系统,它的推出,是比亚迪继刀片电池、CTB、易四方之后的又一技术突破。比亚迪汽车历时5年、耗资数十亿元全栈自研,打造了智能车身控制系统。

行业目前针对车身垂直方向控制的研究,主要从单一技术或者单一硬件入手,我们非常熟悉的车身稳定系统、可变阻尼悬架系统、可变悬架行程系统、智能扭矩分配系统等等,这些都是点对点的功能。而云辇智能车身控制系统属于系统层面解决方案,由云辇智探架构、云辇智算中心、云辇智控技术、关键零部件构成,形成感知、决策、执行的完整系统架构,从人、车、路、云、系统五大维度出发,通过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。

我举个云辇系统对车身控制的案例,给大家做个参考。首先要明确驾驶者的意图,云攀系统可以获取车速、方向盘转角、制动和加速踏板的信号,识别驾驶员意图,预测整车运动是即将加速还是减速,高速变线还是低速过弯,给下一步系统联动控制提供依据。其次要明确车身目前的姿态,云辇系统通过加速度、高度传感器及惯性测量单元等,进行实时信号采集,监测车身三向六自由度的变化,为车身精准控制提供信息支持。再次要知道路面的状态,云辇系统有预瞄功能,可以深度融合单/双目摄像头、激光雷达等多个路面感知元件,识别车辆前方5-150m范围内的路面特征及高程曲线,据说识别精度高达±3mm,15m内识别精度达99%以上,可以时刻确保对路面特征的识别、进行全地形监测。为了确保系统的可靠性,云辇系统还具备感知能力,通过压力、温度等传感单元,实时监测车身系统工作状态,提升系统可靠性,保障高强度、极端环境稳定运行。如今的互联网大数据时代也为该系统提供更智能化的自学习功能,云辇系统通过大量车辆的驾驶,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。

简而言之,比亚迪从系统设计、关键零部件设计、软件及策略算法开发、匹配验证等方面实现了全栈自研,在车身垂直方向控制领域做到了突破,实现上下车身的解耦控制,具有多维感知、精准决策、智能控制、稳定执行等优势,可全面提升用户驾乘体验。

云辇有哪些种类,搭载什么车型?

目前云辇有四种,分别是搭载在仰望 U8 上的云辇-P; 仰望U9上的云辇-X;搭载在腾势N7 上的云辇-A;搭载在比亚迪汉、唐及腾势D9三款车型的云辇-C(需要OTA升级)。虽然云辇核心是以高端技术打造极致安全,但针对不同产品的定位和需求,会进行功能和硬件匹配。

云辇-C:智能阻尼车身控制系统

云辇-C可以理解为智能阻尼车身控制系统,配备在具有电磁悬架的车型上。它是通过控制减振器电磁阀调节阻尼,实现阻尼的无级自适应调节。相比于传统被动悬架,云辇-C 在驾乘舒适性方面实现了“质”的提升。在满足极致舒适的同时,云禁-C 亦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。

从性能参数上看,云辇-C每秒可接收上千次信号输入,通过微秒级的计算系统响应,实现减振器阻尼的快速调节,满足不同场景的需求。

当系统识别到车辆经过颠簸路面时,自动采用高频小阻尼的舒适性控制策略,控制底盘变“软”,缓冲路面激励,抑制车身的垂向运动。根据比亚迪的官方数据,在 60km/h 通过连续振动路面工况,搭载云辇-C系统的车型,整车隔振率达到96%,相比传统悬架,舒适性大幅提升。

当系统识别到车辆处于快速过弯、加速、制动时,会自动采用低频大阻尼的操控性控制策略,使底盘变“硬”,提供更大支撑力,抑制车身侧倾、俯仰,保证车辆操控稳定性。比如在时速 100km/h 的双移线工况,云辇-C系统可以帮助侧倾角速度降低39.7%,人为感觉车辆更稳定,操控性大幅提升。

凭借这套系统的加持,让普通家用车能兼顾驾驶操控性和乘员舒适性。

云辇-A:智能空气车身控制系统

云辇-A可以理解为智能空气车身控制系统,配备在具有空气悬架的车型上。经云辇精准感知技术,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,实现车身控制的动态调节,使整车具备极致的舒适性、平稳性、支撑性与通过性。搭载云辇-A系统的车型,有高度调节、刚度调节、阻尼调节和智能侧翼座椅主动调节。

云辇-A的高度调节可根据不同车型类别适配,悬架调节行程可达 150mm,并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,包括随速调节模式、迎宾模式、便捷取物模式、高度安全锁定等多种功能模式,并可通过个性化设置,为用户带来丰富的使用体验。

云辇-A的刚度调节可根据车型需求提供不同的刚度方案。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。

云辇-A的阻尼调节通过电控减振器实现阻尼的无级自适应调节、在舒适模式下,系统以高频小阻尼应对脉冲路面、随机路面等路况,提升车辆的整体平顺性。在运动模式下,系统以低频大阻尼应对紧急刹停、全油门加速、高速过弯等工况,提升车辆操控性。

此外,云辇-A还首创智能侧翼座椅高度集成,这个设计是行业独创,通过共享气路设计,将空间利用率提升60%;并且对气量智能随速分配,侧翼响应时间缩短 40%,兼具轻量化优势。车辆高速过弯时,云辇智算中心根据车身姿态变化及转向信号,可快速控制智能侧翼座椅,实现腰部支撑自适应调节,使用户始终保持良好驾乘姿态,提升行车安全性。

凭借这套系统的加持,让比亚迪高端车型的驾驶操控性和乘员舒适性上了一个台阶。

云辇-P:智能液压车身控制系统

云辇-P是为旗舰车型和越野车型打造的顶级车身控制系统。经云辇精准感知与智算中心快速决策,输出控制策略,通过控制减振器进油量、阻尼调节阀、刚度调节阀来实现车身控制的动态调节。云辇-P是集机械、液压、电控三项核心技术于一体,属于全球首款的智能液压车身控制系统。还具备四轮联动、露营调平等创新功能,满足用户的极致越野需求。

云辇-P也具备高度调节,悬架调节行程可达200mm,不但可实现四轮同步升降能力,也可实现单轮独立升降。系统举升力达到5吨,满足高强度越野连续举升需求。云辇-P还为用户提供多档高度调节,实现随速调节、便捷取物、智能迎宾等多种功能。

与云辇-A一样,云辇-P也具备刚度调节模块,但在功能上具备多级刚度控制,可实现三级刚度调节。日常驾驶时,云辇-P 处于一级刚度,为用户带来舒适的驾乘体验;当车辆处于急加减速、高速过弯等激烈驾驶工况时,触发二级刚度,刚度可瞬时提升 200%,进一步提高整车的支撑性,实现更好的操控性能;当车辆在高强度越野或遭遇飞坡跌落等紧急情况时,可应急触发三级刚度,有效减少50%的冲击载荷,保障系统的安全稳定。

云辇-P通过连续阻尼控制模块实现在不同工况下精细化输出阻尼控制。在保证车辆超强越野性能的同时,从容应对搓板路、石子路、坑洼路、山地、泥地等非铺装路面,大幅提升舒适性。

于此同时,云辇-P作为旗舰级别系统,还具有四轮联动功能,专门应对极限越野工况下的单轮、对角轮悬空半失衡状态。四轮联动功能可为悬空轮减振器输送油液,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。云辇-P的四轮联动功能可使车辆轮差最大做到620mm,整车的循迹指数RTI值达600以上,具备极致的越野性能。

还有一个有意思的功能露营调平,实时监测车身姿态,在静止状态下可通过单轮高度调节,使车身与重力方向的平面始终保持垂直,从而实现车内的水平,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。

云辇-X:智能全主动车身控制系统

关于这套系统的介绍还不多,从目前披露的信息了解,搭载云辇-X技术的仰望U9展现了全主动车身控制技术,可实现“0”侧倾、“0”俯仰、三轮行驶、车辆跳舞与原地起跳等高阶功能,代表了全球车身控制系统的最高水平。

这四套系统是基于不同硬件结构下的解决方案,对车身垂向控制,及其与横向、纵向控制进行深度融合,成为比亚迪未来在底盘领域的核心竞争力。

云辇系统如何保证可靠性?

一套全新系统,可靠性是一项考验,因此在设计之初就会对其安全体系进行规划。比亚迪的云辇验证技术实现了智能车身控制系统的全流程验证能力,从零部件级、软件级、系统级到整车级的四重把关,充分保证云辇智能车身控制系统安全可靠品质稳定。

首先在零部件安全领域,针对传感器、智算中心、减振器、空气弹簧、调节阀、泵等影响车身控制的核心零部件,比亚迪自主建立了40+份技术标准,自主搭建了60+零部件台架,共累计进行了3000+项零部件测试,保障了云辇系统各零部件工作安全、可靠。

在软件领域,针对云辇系统,比亚迪自主建立了10+份技术标准、20000+个测试用例,自主搭建了10+套HIL台架,经 20+轮迭代验证(包括软件单元测试、软件集成测试、软件合格性测试),共累计进行了40万个测试事件,保障了云辇系统软件工作安全、可靠。目前云辇系统软件开发过程及产品现已被国际权威机构SGS授予ASPICE CL2级功能安全ASIL D认证证书,充分认可了云辇系统软件的安全性可靠性。

在系统安全维度,比亚迪自主制定了8 份系统技术标准,自主搭建了60+个系统台架,共完成了 2000+项系统集成测试,包括24通道模拟耐久、高低温四立柱耐久、1/4 悬架性能和耐久、举升性能和耐久、机械硬件在环验证MHIL、泥水耐久、NVH、EMC、高温火烧、高空跌落等极端苛刻的耐久试验,保障了系统安全、可靠。

整车级别的实车耐久验证历经超30个月,跨越全国6种温区,覆盖-40℃至85℃温度环境,6000米海拔,满足高温、高寒、高湿、高腐蚀等极端、严苛环境使用,完成1000万+公里验证。

经过这些验证体系,才能让产品投放到市场。

小结

以往,在燃油车时代,中国汽车在发动机、变速箱和底盘调校上一直处于跟随地位,学习西方技术。但是新能源时代,不但发动机,变速箱出现革命,底盘也因为布局、智能化等加持出现了变化。如今依托中国完整的新能源汽车产业链,国内在底盘领域也厚积薄发,诞生了很多高端技术,云辇,以高端技术打造极致安全,就是一个典型案例。

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汽车公司动力总成产品开发工程师,读过研,留过洋,开过课,代过言~ 动力总成硬核科普,汽车新技术,选车用车技巧。
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