奥迪技术“软硬兼施”:从前沿的机械系统到互联的高端控制单元

2020年8月6日,英戈尔施塔特——四十年前,奥迪为汽车界带来革命性变化。1980年,奥迪quattro全时四驱技术的诞生,象征着全新底盘技术路径的问世,奠定了奥迪的“突破科技,启迪未来”愿景。如今,在电控底盘系统(Electronic Chassis Platform)的支持下,电动主动式横向稳定杆补偿系统(electromechanical Active Roll Stabilization)、预测式主动悬架(predictive active suspension)和动态全轮转向(Dynamic All-wheel Steering)等创新性的底盘系统之间可实现智能互联,将各个系统的潜力展露无遗。在奥迪e-tron中,电动液压集成制动控制系统(integrated Brake Control System)让能效成为底盘开发过程中第三大要素,和舒适性、运动感同等重要。未来的综合车身动态管理系统(vehicle dynamics computer)是集成高端科技的控制单元,可同时启动多达90个车辆部件。

神经中枢:综合车身动态管理系统

奥迪始终致力于驱动底盘技术和动力总成技术的融合。未来,综合车身动态管理处理器将操控车辆的纵向与横向动态控制,同时实现能效与动力总成的管理。制动能效回收、瞬时确定阻尼器压缩率、实现车道精准保持,这一切几乎同步发生。未来的底盘发展目标非常明确:除了追求更高水平的运动感和舒适性之外,与能效技术的结合至关重要。

未来的车身动态管理处理器可对几乎所有功能实现全面控制,实现纵向、横向和垂直动态管理。例如,整合底盘、动力总成和能效回收功能的处理器,其功能比当前的电控底盘系统有显著提升。未来的综合车身动态管理系统的运行速度约为当前系统的10倍,最多可同时控制多达90个系统部件,而当前的电控底盘系统大约可控制20个系统部件。全新的综合车身动态管理系统在不同类型的动力总成上也具有广泛适用性和模块化能力。换句话说,无论是传统燃油动力、混合动力或是电力驱动的车辆,还是电动前驱、后驱、四驱系统均可运用。得益于此,中央车身动态管理系统与车联网功能结合起来,还可以根据驾驶者的需求启动相关功能。精确的数据运算还可支持实现高级驾驶辅助功能。

奥迪底盘技术的开发强调通过智能电控,加强各机电底盘部件与车辆功能的协同与互联。电控底盘系统(Electronic Chassis Platform)于2015年搭载奥迪Q7首次亮相。如今,无论是奥迪旗下的中型、全尺寸还是豪华车型,电控底盘系统都可以将底盘系统的各个组件连接起来。随着电控底盘系统的智能互联功能持续强大,quattro全时四驱系统、自适应空气悬架、动态全轮转向等底盘技术得到了长足发展,奥迪已具备出色的乘坐舒适性与高水平的驾驶动态性。

智能协作——前所未有的灵活,兼备舒适与动感

奥迪SQ7和奥迪SQ8的电动侧倾稳定系统完美地诠释了奥迪在底盘技术设计上付出的无限心血。智能协作与互联的存在,使得系统能够发挥出全部潜力。在转弯和负载变化过程中,全尺寸SUV的车身侧倾降至最小。此外,它还为奥迪全尺寸SUV提供了卓越的横向动力学性能,为驾驶者带来惊艳的驾驶体验。

车辆快速转弯的情况下,电控调节的稳定杆有效减少了车身侧倾。在短短数毫秒内,稳定器可以平稳提升弯道外侧的车辆侧面,抵抗瞬间高达1200 牛顿米的离心力。得益于此,车辆可获得更快的转弯速度,与此同时显著减少负载变化反应。在直线行驶期间,例如在崎岖不平的路面上,行星齿轮系统将稳定器的两部分分开,以提高乘坐舒适性。作为中央控制单元,电控底盘系统还可以匹配奥迪 SQ7和奥迪SQ8中的其他底盘技术提供的信息,例如全轮转向系统、空气悬架和quattro运动差速器。通过高水平的操控性和敏捷性,驾驶者能够充分体验奥迪底盘系统之间的紧密协作。

另一个显著提升舒适性的底盘技术亮点已运用于奥迪A8,主动悬架技术。这是一个完全主动的机电式操控悬架系统。每个车轮都带有一个电机,并由48V主电气系统供能。主动悬架的控制信号由电控底盘系统每五毫秒发送一次。皮带驱动和紧凑型应变波齿轮将电机的扭矩转换为1100 牛米,并将其传递到钢制扭矩管。扭矩从扭杆末端通过杠杆和连接杆到达底盘。在前轴上,扭矩作用在自适应空气悬架的空气弹簧支柱上,在后轴上则作用于横向控制臂(叉骨)上。

如此一来,奥迪A8的每个车轮都可以单独承受或减轻额外的负荷,适应不同的道路。在任何驾驶情况下,车身位置都可以得到主动控制。由于主动悬架的灵活性,驾驶特性延展到全新的境界。当驾驶者在奥迪驾驶模式选择系统中选择“动态模式”时,车辆变得更加动感:平稳地转入弯道,侧倾角仅为普通悬架的一半,制动过程中车身几乎没有倾斜。“舒适模式”下,车辆在任何不规则的路面都可以实现平稳驾驶。为了使车身平稳,主动悬架不断适应各种驾驶情况,为车身实时增减能量。如此一来,驾驶者和乘客不再感受到机械动力总成和驾驶效果切换带来的影响。

另一方面,如果即将发生速度高于25千米/小时的侧面碰撞,奥迪A8的主动悬架会瞬间将车身提高,高度多达80毫米,从而使另一辆车在更耐撞的区域撞入。乘员舱变形的情况以及对乘员的影响(尤其在胸部和腹部区域)比没有悬架提升装置的侧面碰撞要低50%。同样,电控底盘系统负责激活主动悬架及其与其他底盘组件(如空气弹簧)之间的协作与互联,最大程度地保障出色的驾乘舒适性和安全性。

赢在制动——奥迪e-tron的集成式制动控制系统

奥迪e-tron搭载的集成式制动控制系统完美诠释了底盘技术与动力总成技术之间日益紧密的联系与融合。电动液压集成制动控制系统让能效成为底盘开发过程中第三大目标,和舒适性、运动感同等重要。

例如,能效回收系统对电动SUV续航里程的贡献高达30%。电控液压集成制动控制系统包括两个电机和液压集成制动系统,并率先结合了三种不同类型的回收系统:使用拨片的手动回收系统,使用预测效率辅助和制动能效回收的自动回收系统,可在电动和液压减速之间平稳过渡。奥迪e-tron仅通过电机,而无需启动常规制动器,就可以回收制动力在0.3g内的能量,这包含了日常使用90%的减速情况。实际操作中,所有正常的制动操作都能将能量反馈回电池中。

​驾驶者可以使用拨片,在奥迪e-tron中选择三档能量回收。在最低档时,当驾驶者的脚从加速踏板上抬起时,汽车滑行而不需要额外的拖拽力。在最高档,这款电动SUV自动显著降低速度——驾驶者可以通过仅控制油门踏板减速或加速,从而产生所谓的单踏板感。减速时,制动踏板不是必须的。车轮制动器仅在10公里/小时的车速下,或是当制动力超过0.3 g或电池充满电时会起才会介入产生制动力。

奥迪是全球范围内首个在电动量产车型中采用全新电动液压制动概念的汽车制造商。得益于此,驾驶者再也感觉不到电动制动力到机械制动力的转变。电动制动力能量回收主要是通过电动牵引电机进行,而机械制动力的产生是通过液压操作的常规摩擦制动器。这种“混合制动”可以有效地改善踏板的感觉,并具有明确的恒定压力点,就像在具有常规内燃机和液压车轮制动器的车辆中一样。制动踏板未连接至液压系统,从电动机制动过渡到常规制动器的过渡平稳顺畅,对驾驶者而言可谓无感无缝转换。

这是通过复杂的电动液压系统来实现的:紧凑型制动模块中的液压活塞产生额外的压力和制动力,以补充能效回收产生的制动扭矩。在自动紧急制动情况下,从减速启动到在制动片和制动盘之间施加了最大制动压力时间仅间隔了150毫秒。根据不同的驾驶情况,电液集成式制动控制系统决定奥迪e-tron是否将通过电机、车轮制动或两者结合的方式(在每个轴上分别电动或单独)进行减速。借助该系统,这款电动SUV能够最大限度地发挥能效回收潜力。

集成式制动控制系统也凸显了系统之间的协作与互联。车上标配的能效辅助系统完美支持电控液压集成制动控制系统。系统可以利用雷达传感器、摄像头图像、导航数据和car-to-x车联网信息识别交通环境和路线。只要系统认为驾驶者可以从加速踏板上抬起脚,相关提示信息就会出现在奥迪虚拟驾驶舱中。与选装配置自适应巡航辅助系统配合使用时,能效辅助系统还可以预测性地使电动SUV自动进行加减速。



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