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《暗信号·发现智能汽车的100个创新》专题由虎嗅汽车出品。聚焦于智能汽车产业正在发生的关键创新点,结合产业、商业以及用户视角,为读者解码智能汽车产业正在发生的关键创新,并分析其背后的技术原理,以及将带来的变化。

出品丨虎嗅汽车组

作者丨周到

编辑丨张博文

头图丨《速度与激情:特别行动》

过去,硬派越野车,主打一个“硬”就对了。

以牧马人为例,这款车采用了越野车常用的非承载式车身,前后均搭载了带自适应减震器和稳定杆的多连杆整体桥式悬架。这种悬架的好处是能承受很大扭力,同时采用了螺旋弹簧,让悬挂具备了更大行程。这不仅抬高了车身,还能让车辆面对野外的糟糕路面时拥有很强的通过性。

同时,牧马人的底盘上还纵向布置了一条连接车前后桥,由锰钢打造的大梁,负责承受车辆的所有受力。在此之上,才是车身。这套结构就是传说中的“非承载式车身”,它能够经受住长期恶劣路面的冲击,被老一代路虎卫士、奔驰G级以及诸多皮卡车型采用。

说白了,以牧马人为代表的传统越野车,一切设计的取向就是考虑如何让这辆车更耐“造”。但坏处则是,更“韧”的悬架和车身结构,带来了糟糕的舒适性体验。无论是路面细碎的颠簸,还是减速带这样的沟沟坎坎,都会被传统越野车硬派的车身结构几乎无衰减地传递到车内。更要命的是,越野车天生高大的车身,在高速过弯时还会有恼人的侧倾。但凡乘客在车上多看会儿手机,就会有晕车的风险。

显然,这类车型天生就更适合野外,而不是市区通勤。

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城里开越野车,真的不是件让人舒服的事

但关键问题是,除非你真的住在穷山恶水或者草原深处,否则铺装道路是一辆车绝大多数的使用场景。这也就是为什么,牧马人尽管在越野车这个细分赛道里成为了标杆性的产品,但在我国一直卖不好的原因。

所以,如何让一辆硬派越野车能兼顾越野性能和日常道路行驶,才是让硬派越野车能大卖的关键。因此,在车身和悬架上做文章,就成了最直接的解题思路。

自适应悬架,如何拯救越野车?

显然,要想解决越野车舒适性低下的难题,首先就得从改变车身的动态表现上入手。

首先,是车辆需要对自身高度进行动态调节,尤其是在中高速行驶时将车辆的高度调低,在减少风阻的同时降低重心,减少在转向时的侧倾。同时,车辆还需要能在遇到非铺装路面时将车身高度举升,以便拥有更好的通过性。

谁不喜欢“能自己动”的主动式悬架呢?

其次,则是要对车身行驶中的动态表现进行控制,提升车辆的操纵稳定性。这具体表现为在急转弯、急加速和紧急制动时抑制车身姿态的变化,也就是减少俯仰角、侧倾角。而具体到重量和车身尺寸相比较普通家用车更大的越野车而言,这块对悬架的支撑性、灵活性以及响应的及时性提出了更严苛的要求。

最后,则是需要车辆能够动态调节自身悬架系统的减震力和刚性系数。也就是说,车身要在车主需要它提供舒适性时“应软尽软”,而在户外越野时“该硬就硬”,这就涉及到了刚性和阻尼特性的调节。

除此之外,改变车身结构也很重要。这也就是为什么在新一代的路虎卫士上,我们看到这家以豪华SUV著称的传统车企在硬派越野车上的妥协。相比较经典的老车,新车放弃了承载式车身,并搭载了可调空气悬架,在舒适性上明显上了一个台阶。

从万人吐槽到人见人爱,路虎卫士的妥协显然做对了

但同样的解题思路,放到电动越野车上就有了新的问题。众所周知,相比较燃油车,同级别电动车的车重要大得多。以尺寸和定位相仿的奔驰GLC和蔚来ES6为例,后者由于搭载了75kWh的磷酸铁锂电池,整备质量相比较前者重了316公斤,相当于车上多坐了4个大汉。

这种质量的差距,对于车身动态表现带来的影响显然是显著的。而放到像全尺寸SUV这个级别上,差距就更加惊人。以林肯领航员和仰望U8作为对比,尽管前者在车身长宽高和轴距上均超越了后者,但仰望U8的整备质量比领航员要高出了近700公斤。

相当于一辆柯尼塞格超跑RAW了。

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因此,像仰望这类车长超过5.3米的新能源硬派越野车,就需要给出更加“坚挺”悬架方案。为此,比亚迪针对仰望U8这类“特种车辆”,提供了云辇-P系统。而其中的悬架系统,则是螺旋弹簧+油气弹簧的复合弹簧结构。

之所以没有选择常见的空气悬架,而选择了“冷门”的液压悬架(也称“油气悬架”),比亚迪研究院方面给出的原因是,后者相比较前者在通过性、循迹性和涉水性方面的表现更优。而空气悬架的气室由于普遍采用橡胶覆盖件,在极限越野场景下有易老化、密封等级要求高等潜在风险。

仰望U8

相比之下,油气悬架的关键零部件均采用了铁质包裹结构。而液压带来的举升力,也能够保证弹簧系统在整体尺寸可控的前提下,在各种恶劣的路况条件中调节车身高度,将三吨多的仰望U8举升到需要的高度。据介绍,云辇-P能够具备最大5吨的举升力,足以应对在野外满载装备的车辆需求。

当然了,仰望U8还得在城市路况下,为用户提供百万豪车应有的舒适体验。因此在车身姿态控制、路面细碎的颠簸过滤方面,依然需要系统考虑到。

那么问题就来了,这套油气弹簧,到底是怎么工作的呢?

油气弹簧,到底是什么?

尽管在生活中较为少见,但油气悬架的历史并不短。在航空领域,飞机的起落架就采用了油气悬架。而在乘用车方面,早在上世纪中叶,法国的雪铁龙公司就在研发和应用电控主动液压悬架,并在1989年在XM系列车型上第一次量产了搭载主动液压悬架系统(Hydractive)的家用车。此外,采用类似技术路线的悬架系统,还包括大家熟知的新一代奔驰S。

当然,相比较其他乘用车,比亚迪为仰望U9开发的云辇-P中,油气悬架的结构更加复杂,由螺旋弹簧、油气弹簧和蓄能器共同构成。其中,蓄能器作为弹性元件,通过液压管路和减震器内腔连通。

而在油气弹簧的部分,主要由减震器油、液压管路、蓄能器以及各调节阀组成。其中蓄能器的作用比较关键,它能将液压油所承受的液压转换为势能储存起来,随后在需要时再放出。需要注明的是,蓄能器中还具备气体腔室,预充有高压惰性气体,这让车辆可以一定程度上兼顾空气悬架的性能。

在工作中,油气弹簧的工作原理是这样的:当减震器受到压缩,系统压力高于储能器内的液体压力时,系统中的油液就会流入蓄能器中,直至蓄能器内外压力相等。反之则当减震器拉伸时,蓄能器中的油液就会流入到系统中,直至蓄能器内外压力平衡。

在功能上,云辇-P的整套油气弹簧系统可以为车辆带来多项性能调节,首先便是刚度方面。该系统一方面能利用液压的非线性硬特征,限制整车的动态振幅,避开共振并减少大冲击带来的颠簸;另一方面则可以利用压缩空气刚度非线性的特点,在悬架受到稀碎颠簸时减小刚度,提升驾乘人员的舒适性。

显然相比较牧马人,仰望U8在城市行驶中拥有更好的舒适性表现。毕竟就算买了这么巨大的硬派越野车,车主们一年里也很难有大块的时间,把仰望U8开到野地里去玩耍。

其次,则是油气弹簧系统能够对车身刚度进行3级调节。一般来说,带有单腔空气悬架的车辆仅有2个车身刚度调节档位。而通过布置多个蓄能器,云辇-P能够让仰望U8实现多个级别的可调刚度。同时,通过在一部分蓄能器入口处设置刚度阀,车辆还能进一步提升车身刚度,将最大刚度提升2.44倍。这有助于提高悬架的支撑性,在急加速和急减速工况下,将抗俯仰能力提升44%。

之所以要把悬架刚度提升到这个水平,比亚迪方面给出的解释是,这是在“飞坡”等极限越野工况下的考虑。在车辆发生四轮悬空这种情况时,车辆会直接将刚度提升到3级最高的水平,以便将车轮上调所产生的减震器压力,吸收到多级缓冲蓄能器中。毕竟,硬派越野还是要足够耐“造”的。

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最后在四轮联动方面,仰望U8搭载的四轮联动模块,拥有4个流体腔和一个活塞。其中每个流体腔军布置了出油口和进油口,由液压管路与各个减震器、姿态控制阀连通。一旦车辆通过交叉轴、斜坡等越野路况,车辆某个车轮或者一侧车轮悬空时,仰望U8就可以根据单一减震器液压力的减小,拉长悬架行程,尽量让车轮贴住地面,以保证四轮动力的有效输出。

正是基于这一套悬架系统,帮助仰望U8在今年4月,仅仅用了2分半的时间爬上了相对落差接近600米,部分坡度高达45°的必鲁图峰。

当然了,仰望U8油气弹簧的四轮联动作用还有一个“搂草打兔子”的意外功能。由于云辇-P的油液控制中心可以通过7个阀门精准控制油液的流入、流出,车辆还可以将每个车轮的高度进行单独升降。因此,仰望U8还实现了业界独有的露营调平功能。即使你把车停在了一块崎岖不平的路面上,只要地面凹凸的程度不算太大,车辆都可以将姿态调至水平,以便你不至于睡个头重脚轻。

在活动现场,仰望U8演示在崎岖路面上的露营调平功能

对于在用户心目中主打“性价比”的比亚迪而言,如何让预售价109.8万元的仰望U8获得市场认可,是该公司要解决的核心难题。在笔者看来,做成一个让用户广泛认可的豪华品牌,其难度并不亚于研发一套垂直整合的新能源汽车供应链。

毕竟,后者已经被特斯拉和比亚迪实现,但前者除了等待时间的积累以及常年的技术投入,好像并无他法。

但对于仰望而言,U8这辆车目前已经展示出的技术实力,的确给了消费者一个支付如此高昂售价的理由。那么比亚迪接下来要做的,就是交付合格乃至令人惊喜的产品,让敢于尝鲜的消费者,能够放心地复制冲上必鲁图峰的壮举了吧。