05/06/2023

Tech Talk | 汽车如何学会“刹车不点头”

大家期待已久的全新ES6,在近期终于慢慢揭开了神秘面纱。许多用户朋友都非常好奇,它配备的“ISS智能舒适刹停系统”是一个什么“黑科技”?

要解释清楚这项技术,我们要首先回答这样几个问题:汽车在制动时为何容易“点头”?智能电动汽车为何能帮助驾驶员拥有“黄金右脚”?如何在坡道上顺滑停稳且不溜车?

本期Tech Talk,我们邀请到了蔚来驾乘体验经理 H.周 与 蔚来驾驶稳定控制工程师 Z.刘,一起探秘汽车制动“点头”的成因,以及如何让智能舒适刹停系统掌握“老司机”的制动诀窍。


老司机如何做到“刹车不点头”

在重要的外事接待、会议活动的新闻视频中,经常会有一列庄严、豪华的车队驶入镜头,将嘉宾安全、舒适的送抵现场,这便是我们的国宾车队。“起步不闯,拐弯不晃,刹车不点头”是他们驾驶车辆的基本要求。其中,看似轻巧的“刹车不点头”需要驾驶员基于车距、车速、路况、制动性能等因素,在刹车的不同阶段调整车辆的制动力。

“刹车不点头”不仅能防止车内物品洒落,更是为了减少刹车造成的不舒适和晕车。当驾驶员踩踏制动踏板后,制动卡钳夹紧刹车盘,二者摩擦使车辆减速。如果在车辆即将停止时仍踩紧制动踏板,由于车速很低,较大的制动摩擦力会产生一个反向的冲击,使座舱摇晃。同时由于惯性,车辆前悬架弹簧受到挤压。在刹停的那一刻,被挤压的弹簧开始回弹,车身也会发生俯仰。综合两个因素,眼睛(视觉)看到的静止状态与前庭器官(平衡觉)感受到的前后运动状态发生冲突,晕车感便产生了。

日常驾驶中,老司机们会在保证安全制动距离的前提下,在车辆即将刹停前,将制动踏板略微抬起,在车辆刹停时再完全松开,消减了由于制动摩擦力和惯性导致的点头感。但面对日趋复杂的早晚高峰路况,大部分驾驶员很难在频繁的启停中时刻保持“黄金右脚”。

汽车怎样练就刹车“黄金右脚”

让车辆的制动系统在刹车时协助驾驶员实现“刹车不点头”的体验,其功能原理就是让制动系统模仿有经验的驾驶员,在刹车末端主动释放制动力,即通过集成了电机的汽车制动控制单元,精准的控制四轮卡钳的夹紧力。

图:蔚来ES7底盘结构示意

蔚来第二代技术平台车型采用集成式制动系统(IPB/IDB)为例,其将助力器和制动控制单元集成在一起,集成度高、响应快。更重要的是,将制动踏板与助力器解耦,为“ISS智能舒适刹停系统”的开发提供了可能。同时,通过联动蔚来智能底盘域控制器(NIO ICC)以及电驱系统,借助动态阻尼控制系统(CDC)更好抑制车身俯仰,并在制动中提供更平顺的减速度。

蔚来研发团队为这项功能设定了三个体验目标:

1. 确保车辆刹停安全,在坡道或急刹车场景中,优先保证制动距离并且防止车辆溜坡; 

2. 保证刹停平稳丝滑,消除点头和前后摇晃,同时保证整体减速过程中的丝滑感受; 

3. 该功能的激活条件尽可能覆盖用户日常的刹停场景。

ISS智能舒适刹停系统会根据车速变化、路面坡度、当前制动力等信息,匹配在前期研发、测试中标定的不同场景参数,选择合适的激活时机与介入程度。在前进挡(D挡)下,ISS会在用户日常高频使用的减速强度范围内激活(0.1g~0.5g,参考:车速100km/h时全力制动,乘员所受重力加速度约为1g)。对于特别轻的制动(<0.1g),由于此区间内车身在制动时基本不发生明显摇晃,所以ISS不激活;对于紧急的制动工况(>0.5g),为确保实现最短制动距离,ISS也不激活。

为了尽可能覆盖更多用车工况,工程师在平衡安全的基础上,激活车速下探到行业内最低的3km/h(行业主流水平5km/h),功能触发的场景范围为全行业最广。每下降1km/h,背后都意味着大量的工况验证。在舒适性方面,借由自研的软件控制,工程师能够在标定时增加更多的刹车压力控制点,通过精细化标定打磨,保证“黄金右脚”的作用更细致、平滑,刹停体验更佳。

坡道停稳面临哪些挑战

相信参加过驾照“科目二”考试的用户,会对其中的坡道定点停车印象深刻。对动力与制动力协调的偏差,很容易停不准,甚至溜坡。而要在停得准、稳的同时实现线性制动,难上加难。对蔚来研发团队而言,让车辆在坡道实现舒适安全的刹停,也是ISS功能开发中最大的挑战。

由于在坡道上的车辆会因自身重量对制动系统产生更明显的影响,在坡道上的制动压力需要更高,以保证车辆不后溜,但制动力过高又会影响制动的舒适性。为了解决这个看似难两全的挑战,蔚来研发团队在进行ISS开发时进行了大量测算,模拟不同车速、减速度、载荷在常用坡度范围(3%-15%,坡度 = (高程差/路程)x100%)的表现,并在各大试验场和公共道路上开展了超10,000“脚”的标定验证,保证了软件在复杂坡道场景中也能够辅助驾驶员实现舒适刹停。

研发团队在基本控制逻辑基础上建立了三重坡道保护措施,这在行业内属于首创:

根据检测到的坡度值计算最小制动压力的理论值,保证通过“抬脚”释放后的刹车压力依然能保证不溜车;

RP(Rolling Protection)策略,保证极端工况下即使车辆即将溜车,系统能第一时间检测到并强制刹停,倒溜距离不超过5cm;

在坡道上进行紧急制动时,ISS系统自动退出,不干扰驾驶员的应急操作。

ISS智能舒适刹停系统将在全新ES6上首发,并通过FOTA,很快在蔚来全系第二代技术平台车型(NT2.0)推送。

愉悦的制动体验不止于此:得益于蔚来车型标配的丰富传感器,以及基于自研体系可实现的软硬件深度融合,ISS功能的后续开发中有望加入对环境温度、刹车盘温度、制动模块健康度信息的检测,体验更细腻。同时,我们还将借助“数字孪生”技术,根据不同车辆行驶、制动数据的分析,为每台车的全生命周期制动体验制定优化方案。