Tech Talk|ET9天生会踢足球?
从稳稳「端着香槟塔慢跑」,到在浅水坑里「凌波微步」,再到零下20℃的雪地里「甩掉积雪」,ET9用几个月时间,将「天行全主动悬架」的技能像拼图一样,一块一块、有条不紊地呈现在大家面前,让大家重新认识了智能电动汽车的创新实力。
在决赛开始前,我们也在思考——ET9能不能和足球产生一些交集?
最终,ET9以令人意想不到的方式——足球迷宫,展示了其高超的技艺,提前「预演」了欧洲杯的决赛。
此后,底盘新技术开发工程师Figo还放出了ET9「颠球」的测试视频,再次令人大开眼界。大家一定很好奇,ET9为什么能如此「多才多艺」?
本期 Tech Talk,我们邀请到了ET9舒适与动态控制标定负责人 HM.李,以及转向和悬架软件研发负责人 BT.王,带大家从悬架标定和软件控制角度,进一步了解ET9「天行全主动悬架」的实力。
「天行全主动悬架」竟然有「足球天赋」?
在2023年的 NIO Day 上,行政旗舰ET9亮相。ET9搭载的「SkyRide · 天行」智能底盘,是基于蔚来高性能、高安全、高智能基因打造的底盘系统。「天行」这一名称的灵感,就源于飞机在万米高空平流层飞行时的稳定特性。
「天行底盘」的核心技术之一「天行全主动悬架」,是ET9在日常行驶中能保持极致平稳和舒适特质的关键所在。
「天行全主动悬架」的核心部件是主动式悬架电驱单元,它将驱动电机、液压油泵以及减振器集成在一起,体积小巧、空间利用率高,由此构建了全球首个集成式液压全主动智能悬架。
全主动悬架是目前全行业的尖端技术,在「天行全主动悬架」问世之前,其他品牌几乎都采用分布式布置方式,即驱动电机、液压油泵与减振器通过管路连接。不仅对车身总布置提出了高要求,同时零件总成的集成度低,在执行效率、能耗层面不具备优势。
主动式悬架电驱单元
ET9采用的高度集成主动式悬架电驱单元,不仅更容易布置,反应速度也更快,能快速完成对车身姿态的调节,带来全场景下极致舒适的驾乘体验。
「足球迷宫」和「颠球」这两个脑洞大开的想法得以实现,主要依靠「天行全主动悬架」的四大技术优势:
1.快速响应性能:1毫秒内完成信息处理、计算和响应,高性能无刷电机每秒可进行1,000次扭矩调整;
2.四轮独立控制:通过手机陀螺仪控制,车身可实现像飞机一样的6轴自由调节,而且主动式悬架电驱单元低时延、响应快、控制精度高,「控球」非常流畅;
3.悬架调节范围大:调节范围在+40mm(上升)至-50mm(下降)之间,并能在2s内快速完成最大幅度的悬架上下调节,轻松玩「颠球」;
4.主动式悬架电驱单元高频响应:对车身高度调节的速度是空气弹簧的60倍,平衡操控性、舒适性和安全性。
不难发现,极致灵敏的特性,为「天行全主动悬架」赋予了与生俱来的「足球天赋」,是其「球感」好的关键。
让ET9「玩足球」,难在什么地方?
台上一分钟,台下十年功。这次ET9的全新展示,是开发和体验团队攻克了一个个难题、通力协作的结果。
「天行全主动悬架」本身有诸多优势,尤其硬件性能上限很高。但如何用好上限,让动作执行「快、稳、准」,是非常不容易的。
「天行全主动悬架」的结构中包含空气弹簧和主动式液压机构两部分,开发中最难的一点是如何让两个部分默契配合。
空气弹簧和主动式液压机构都能控制车身高度,比如在稳态场景,需要持续保持一种车身高度,就会用到空气弹簧;而在瞬态场景,比如舒适进出、连续颠簸路段,就会用到主动式液压机构。但是两个部分在调节车身高度的过程中可能会产生干涉,这就需要积累大量的数据和场景来让悬架「学习、成长」。
「足球迷宫」和「颠球」这两项技能,实际上就是典型的瞬态场景,需要让四个悬挂独立控制,或是保持同上同下,这正好发挥了主动式悬架电驱单元的特长——精度高、反应快。
面对路面坑洼,天行全主动悬架能让车身始终保持平稳
悬架带动车身起伏的规律,用专业术语解释称为「振动频率」,它是指物体在单位时间内往复振动的次数。如果说「端着香槟塔慢跑」展现了「天行全主动悬架」应对中频振动的技术特性,那么在浅水坑里「凌波微步」,就展现了应对高频振动的技术特性。
而颠球这个场景,介于中高频之间,和前两项技能的主要区别为,「天行全主动悬架」让车身上下起伏,四个轮子紧紧贴地,相当于「反向操作」。
在软件控制层面,尤其悬架对于车身状态的估算,是非常难的。因为「天行全主动悬架」施加的是主动力矩,如果车身状态估算跟悬架主动力矩配合不够协调,其效果可能适得其反。所以,天行全主动悬架对于相位和频率比较敏感,比如相位延迟(可理解为四轮在相同频率起伏同时,位置能否对齐)不能超过2°,相位不对会导致频率失调。我们对于这部分的开发和调试,投入了大量的精力和资源。
聪明的全主动悬架,还有隐藏技能
ET9智能线控底盘的「大脑」,进化为了「VMC智算平台」。VMC实现了软硬件解耦,结合「SkyOS · 天枢」蔚来整车全域操作系统,支持灵活部署,可扩展新功能和新的线控硬件。
蔚来全线控智能底盘
VMC上接智能驾驶,下连底盘各执行机构,融合了驱动系统、制动系统、转向系统、主动悬架等线控硬件,使得车辆的运动控制达到一个新高度。
而此次ET9「新本领」的展示,也进一步诠释了「软件定义汽车」的能力。基于电子线控的硬件体系,我们带来了手机车控功能对「天行全主动悬架」姿态控制的「新玩法」,这相当于开放了一个隐藏技能。在车辆静止状态下,手机通过蓝牙与车辆建立连接后,能够借助手机内置陀螺仪信号,对ET9车身的XYZ轴进行六自由度控制。
所以在「足球迷宫」挑战中,我们看到工程师可以通过 NIO Phone 自如地控制ET9,完成前后俯仰、左右侧倾等动作,精准控制车顶「球场」的足球,实现传球、射门等一系列动作。
让ET9「玩足球」只是「炫技」吗?
对于「天行全主动悬架」而言,高能力也意味着可以激发更大的想象空间,让工程开发团队不断挖掘新功能和新体验。
其实,过往ET9让大家惊叹的每一种技能,除了是对于技术实力的展示之外,其实最终都会转化为用户在实际用车场景中功能,为大家带来极致便捷、舒享的驾乘体验。
比如舒适进入模式,就是利用「天行全主动悬架」迅速调节高度这一特性所实现的功能。当你拉开车门时,悬架会在2s内降低50mm,以更低的离地间隙方便用户进出车辆。
我们的工程团队在研发过程中,仍然在持续不断地产生新想法,探索如何将「天行全主动悬架」的强大能力用到极限,创造更多的使用场景和体验。