摘要:什么样的技术才能支撑其60多万的起售价呢?U7的答案是云辇-Z悬架、水平对置插混专用发动机、易四方四电机驱动、后轮转向、天神之眼A智驾等等。对于普通消费者来说,大家可能并不清楚这些技术名称背后的含义,但要是说它们是国际、国内首创的技术,大家或许就会肃然起敬了。
前段时间,仰望品牌旗舰轿车U7终于上市了,62.8-70.8万的售价区间,成为了整个比亚迪集团售价最贵的新能源轿车。
什么样的技术才能支撑其60多万的起售价呢?U7的答案是云辇-Z悬架、水平对置插混专用发动机、易四方四电机驱动、后轮转向、天神之眼A智驾等等。对于普通消费者来说,大家可能并不清楚这些技术名称背后的含义,但要是说它们是国际、国内首创的技术,大家或许就会肃然起敬了。
迪粉们应该还记得,在2023年的时候比亚迪就发布了云辇智能车身控制系统,如今云辇已经发展成A、C、P、X、Z这5种。其中,从云辇-A到X都是围绕着现有的机械、空气、油气悬架开发的。至于最顶级的云辇-Z悬架,则是一个全新的领域,业内将其称作--电磁式馈能悬架。
什么是电磁式馈能悬架?熟悉底盘的朋友应该知道,悬架主要的部件就是弹簧和减震器,其中,减震器的作用就是用自身的阻尼将振动转换为热量,从而起到了衰减振动的效果。而电磁式馈能悬架的不同之处在于,它把传统的油液减震器变为可以发电的减震器,通俗地说,就是把电机塞进了减震器。
由于电机同时具有做功和发电的功能,所以电磁式馈能悬架不仅把悬架振动转换为电能,而且还能主动调节悬架行程,从而改变车身姿态或者底盘高度。换言之,电磁式馈能悬架其实就相当于可发电的主动悬架。
问题来了,汽车厂商为啥会如此重视悬架的发电能力呢?这就不得不提主动悬架的分级了,目前主动悬架根据调节频率和功率可以分为慢主动和全主动两种类型。其中慢主动悬架的调节频率≤5Hz,也就是1秒最高调5次。当然,这个频率调节范围对于车身的俯仰、侧倾抑制来说是足够的。因为慢主动悬架调节频率不是很高,所以理论上的功率需求为1-5kW。相比之下,全主动悬架的调节频率能达到30Hz,功率也上升至5-10kW,不论是油车还是电车,这样的能耗需求都是非常夸张的。
而且以上仅仅是理论值,实际上主动悬架所需的功率要更大,就拿奔驰的E-ABC主动悬架系统来说,它的工作频率为0.5-5Hz,属于慢主动悬架,但E-ABC的峰值功率高达13kW。好在E-ABC的电动油泵具有发电功能,所以悬架的能量回收功率也有6kW。通过回收悬架的能量,E-ABC的平均能耗仅为150W,属于大部分车型都可以接受的程度。
与奔驰E-ABC不同的是,仰望U7的云辇-Z悬架属于全主动悬架,它的调节频率达到了惊人的200Hz,是前者的40倍,系统峰值功率也达到了夸张的50kW。如果U7也像奔驰E-ABC那样依靠电动油泵间接回收电能,那么不仅能量回收效率不高,而且传统的油气悬架也难以实现如此高的调节频率。也就是说,要让车辆的主动悬架实现极高的调节频率,并兼顾低能耗,那电磁式馈能悬架就是唯一的选择。
在电磁式馈能悬架的设计中,理想的方案就是采用直线和旋转式两种电机。而早在上世纪末,BOSE公司推出的概念车就采用了旋转式电机。
所谓的旋转式,其实就是利用滚珠丝杠的原理,也就是把电机连接在滚珠丝杠的螺杆上,螺母则固定在减震器套筒上,那么电机的旋转自然就会带动减震器上下移动。需要说明的是,除了BOSE之外,通用、福特、本田后来申请的电磁式馈能悬架专利,都不约而同的选择了旋转式电机,只不过它们至今都未能量产。
如今唯一一个将概念变为产品的就是仰望U7的云辇-Z,但与BOSE、通用、福特等厂商不同的是,U7采用的是直线式电机。
二者的不同之处在于,旋转式电机外形是圆的,一般定子在外圆,转子在内圆,所以转子做旋转运动。而直线电机的定子、转子(也叫动子)则是按照上下平行的方式布置在一条直线上,它类似于磁悬浮技术,列车(动子)在一条笔直的轨道(定子)上来回做往返运动,这和减震器的压缩、复原过程完全一样。
除了结构不同之外,在性能层面直线电机也有一些独特的优势。相比旋转电机,直线电机应用在悬架上时,无需配备前面提到的滚珠丝杠结构,并且直线电机自身的离心力小,因此它具有运行阻力小、调节速度快、精度高、噪音低等特点。从仰望U7的宣传上可以证实这点,比如U7的悬架行程调节精确到了1mm,峰值调节速度可以达到每秒500mm,这些性能指标在其它主动悬架上是从来没有宣传过的。
需要说明的是,与市面上其它采用主动悬架技术的车型一样,U7的云辇-Z并没有完全舍弃弹簧。事实上,U7的悬架采用的是直线电机减震器+空气弹簧的组合形式。这种搭配有两个好处,首先空气弹簧替直线电机分担了一部分车身重量,所以直线电机的功率不用做得特别大。其次,当直线电机失效以后,空气弹簧就相当于备份。
在实际应用层面,直线电机距离装车还有不少的挑战。和车辆的驱动电机一样,直线电机高温下的耐久性也是一大问题,比亚迪的解决方案是在云辇-Z悬架上额外增加液冷系统。根据相关的专利信息来看,这套冷却系统是在定子总成内部设计了冷却循环水道,得益于此,云辇-Z在-25至85℃的温度范围内都可以正常工作。
除了高温之外,直线电机的定子与动子等部件还会产生摩擦,为了降低磨损和生热,比亚迪想尽了办法去提高加工工艺,按照官方的说法,云辇-Z的材料表面粗糙度降到了50nm,更高的加工精度意味着悬架的磨损会更小。同时整套悬架也满足了IP68的防尘、防水等级。总之,在经历了300万次的耐久测试后,云辇-Z才得以实现量产。
在悬架的安装布置上,由于直线电机自身的尺寸非常大,再加上云辇-Z又是将直线电机减震器嵌入在空气弹簧的气囊中,所以它的体积远大于传统悬架。为了把悬架顺利塞进轮拱内,U7的车身结构其实也做了较大改动。
具体来说,一般车辆的机舱前纵梁都会设计成一条直线,但U7为了将悬架与纵梁避开,特意将纵梁设计成了V字型。因为纵梁造型发生了变化,所以在正面碰撞中,U7的车头传力路径也需要专门进行优化升级,间接增加了车身的设计难度。
说完了U7上独一无二的云辇-Z悬架,我们再来看看U7的动力系统。熟悉比亚迪的朋友应该知道,仰望是比亚迪旗下的顶级豪华品牌,所以比亚迪最先进的易四方四电机技术也成为了仰望的专属。
不过跟U8不同的是,U7是一款轿车,它的车头高度只有869mm,而传统的直列发动机高度接近700mm。很显然,U7低矮、圆滑的车头造型,使得它根本无法同时在机舱内塞进双电机和发动机。但身为技术控的比亚迪并没有妥协,他们为U7专门开发了一台全新的2.0T水平对置发动机。
为了将发动机的高度压缩到极致,这台2.0T采用了性能车上常见的干式油底壳的设计,最终发动机的高度缩小至420mm。相比普通的直列发动机,这台水平对置发动机的高度减小了200mm以上,完全适配U7低矮、扁平的机舱造型。
于是我们可以看到,U7直接将这台低矮的2.0T水平对置发动机布置在了前桥双电机驱动系统的正上方,整套驱动系统的体积极其紧凑。
在NVH方面,水平对置4缸发动机与直列4缸有着本质区别。简单来说,直列4缸发动机因为自身结构的原因会产生上下方向的高频震动,一般把这种震动叫做二阶惯性力。
相比之下,4缸水平对置发动机天生就有着比较好的惯性力平衡效果。如果后期对水平方向加以约束的话,4缸水平对置发动机的震动会非常小。从官方视频可以看到,U7插混版配备了6点式机脚,其中上面两个机脚从水平方向约束发动机的震动,下面四个是电驱系统的机脚。至于官方宣传的电磁式机脚,我们估计是应用在发动机的机脚上。
另外,从宣传视频还可以看到,这台水平对置发动机的燃烧系统是全新的设计,与主打水平对置发动机的日系品牌并不一样。简单来说,U7这台2.0T发动机,它的喷油嘴紧挨着火花塞,两者一同布置在气缸的顶部,属于喷雾引导型设计。而日系品牌的同类型发动机,喷油嘴布置在气缸的一侧,属于气流引导型设计。U7的设计方案带来了两个好处,首先发动机不会出现机油增多的问题,其次可以实现更高级的燃烧方式。至于动力方面,新发动机拥有245马力、380牛·米的动力,而且可以加92号油。得益于发动机较高的马力储备,U7插混版在亏电状态下,0-100km/h加速时间依然可以达到4.1秒。
毫无疑问,U7就是一款用来炫技的车型,在它背后是比亚迪集团强大的技术储备,以及卓越的工程开发能力的综合体现。不仅如此,U7的量产对中国汽车产业来说也是意义非凡。一直以来中国汽车的发展模式都是模仿借鉴,也就是国外有什么技术,国内就跟着造什么。U7的出现改变了这种局面,因为它第一次采用了国外没有的技术--云辇-Z。将来当世界各地的车迷们翻阅汽车技术发展史时,在底盘篇的主动悬架一栏中,他们一定会看到这么一句话:2025年仰望U7成为了世界首个搭载直线电机电磁式馈能悬架的车型。也许这句话只是轻描淡写,但它已被载入史册......
来源:萝卜报告