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雨雪天气下,燃油车和电车谁更稳?

时间:2023-10-13 20:37:02 脉冲涡轮传感器

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出品|虎嗅APP

文| 孙铭远


住在北方的朋友应该有过这样的经历。在冰雪路上骑自行车,一旦踩踏板或刹车紧急,自行车就会突然滑动失控,甚至摔得很结实。

其实原理挺简单的,就是轮胎和地面保持滚动摩擦(即静摩擦)。由于扭矩的突然变化(快速加速或快速减速),轮胎的力超过了摩擦的极限,从静摩擦变为动摩擦,轮胎无法附着在路边,导致滑动失控。

▲(静摩擦和动摩擦)

注:简单解释一下,两个接触面之间的粗糙坑洼相互卡住,即形成静摩擦;一旦发生位移,两面的接触面积会大大缩小,因此动摩擦系数小于静摩擦系数。

对汽车来说,这样的事情也会发生。

只是现在很多车都有了TCS(Traction Control System,牵引控制系统)系统,通过传感器干预轮胎打滑,尽快恢复抓地力,确保安全。

对燃油车而言,TSC一般来说,有几种方法可以单独或平行干预车辆:

  • 调整发动机一个或多个缸的点火;

  • 减少一个或多个缸的喷油量;

  • 若有线控油门,则关闭油门输入;

  • 在涡轮增压发动机中降低涡轮压力;

  • 制动单个或多个轮子。

综上所述,要么降低发动机输出功率,要么制动轮子,以减少轮子上的扭矩;从而使轮胎从动摩擦中恢复静摩擦。

注:对应ABS(Auto Brake System,防抱死制动系统),即是急刹车时刹车扭矩太大,通过脉冲式松刹车,以达到减小轮上扭矩的作用,实现轮胎由动摩擦恢复静摩擦。

▲(前驱左前轮打滑,单轮制动,恢复抓地力实现转向)

控制功率输出对内燃机来说并不简单,但对电机来说却很容易。

简单来说,内燃机的四冲程工作需要飞轮来保证大旋转惯性,导致输出功率降低需要很长时间;电机转子的旋转惯性很小,可以快速降低功率。此外,与内燃机相比,电机的输出功率控制要准确得多,因此电动汽车TCS比燃油车简单多了。

至于说刹车两者并无太多实质差别,都可以通过电信号进行较为精准和快速的控制。

然而,电动汽车缩短了响应时间TCS,事实上,它仍然跟不上电机极其快速的扭矩变化;电机瞬时传递的扭矩变化使整个扭矩变化TCS系统总是滞后半步。

实际驾驶起来的感受,就是当轮胎遭遇摩擦系数很低的路面时,突然踩下电门后,车辆会先“冲”一下,轮胎滑动一下,然后紧接着随之而来的动力削弱,恢复抓地力,然而不断重复该过程;就像是两个人打网络游戏,一个人的延迟很高,所做出的“接招”总是慢半拍。

当车辆出现这样的挫折和恐慌时,如果司机不是很有经验,很容易引起恐慌,甚至危险。

不用说,电动汽车已经成为主流,但越来越便宜的电动汽车的动力越来越强。如果这个问题不能解决,对车主或其他车辆或行人来说都是危险的。

在这种大趋势和环境下,博世与比亚迪合作了4年的研发和验证,推出了dTCS(distributed TCS,

分布式牵引力控制系统);声称能使车辆在低附着路面(积水、冰雪、泥泞等)完全防滑。

在博世自己的试车场体验之后,笔者不禁感叹自己的技术研发和四年前的长远愿景。最重要的是,这个系统只需要OTA可以实现,不需要硬件改装,也就是说,配备博世刹车系统的比亚迪汉车型可以通过软件升级来实现。

要解释这个系统的区别,首先要补充一点知识。通常来讲,TCS和ABS由于共用制动系统和轮速传感器,dTCS系统的专利权和技术核心在博世,其功能自然需要博世IPB(Integrated Power Brake,实现智能集成制动系统)的车辆,但实际上这套技术原理并不局限于博世IPB。

普通电动汽车TCS响应过程由传感器(这里是IPB)传输信号VCU(Vehicle Control Unit,车辆控制器),处理后传输给电机MCU(Microcontroller Unit),响应传输给电机;每个过程需要100ms,这个时间长度看起来不多,但对于电机来说,已经是“A thousand year later”了。

而博世这套dTCS取消系统VCU本阶段的传输,重新设计电子电气架构的软件部分,直接向电机传输信号MCU,整个过程的响应时间缩短了10倍,达到了10倍ms。

比亚迪汉是合作伙伴EV在低附着路面试驾过程中,电门一脚踩到底,作者丝毫没有感觉到任何电子介入的突兀感,换句话说,在踩下的那一刻,dTCS立即介入工作,限制了功率输出和轮上扭矩,整个过程非常平稳,只能注意到车辆加速变慢。

尤其是左右轮胎附着系数不同的路面时,dTSC系统可以保持扭矩在动态稳定状态,保持稳定的抓地力,在作者没有注意到的情况下平稳行驶。

根据博世和比亚迪的官方说法,搭载dTCS的汉EV冰面上的四轮驱动版0-50km/h加速时间可缩短2s,而在雪面上0-60km/h加速时间缩短0.8s左右;在冰雪圆环测试中,汉EV四轮驱动版最高可控转弯速度可提高10km/h。

当然,作者很惊讶,仔细考虑了博世和比亚迪的研发合作dTCS背后的意思。

一是搭载博世IPB在这个系统的车型中,比亚迪在市场上的关注度和知名度最高;博世系统可以在不改变硬件的情况下升级车辆,所以当比亚迪汉EV拿出这样的性能来提高成绩后,其他的OEM工厂不得不向博世购买dTCS提高产品的竞争力。

其二,dTCS研发测试花了四年时间才完成,其中最关键的部分是电子电气架构和软件部分。所以作者之前的许多文章都提到,在电动汽车时代,影响进步速度的关键是谁掌握了数据。配备博世IPB比亚迪不是唯一的系统,但三电系统完全是自己开发和掌握的。除了特斯拉,比亚迪目前只有一个。

这意味着,当系统进行研发测试时,比亚迪不需要找到其他供应商来提供黑盒子数据,他可以完全提供它。这是博世的研发dTCS缩短了大量的时间和成本。

注:一般来说,当供应商提供软硬件时,数据是半封闭或完全封闭的,需要从供应商那里提取数据。在此期间,沟通成本对当前汽车行业的发展速度非常巨大。

因此,基于以上两点,博世选择比亚迪合作是一个明显的双赢结果。

但话说回来,dTCS对于大多数消费者来说,他们只会在紧急情况下感受到系统的安全性和稳定性。大多数时候,他们没有深刻的感知,所以产品实力的提高并不大;此外,由于专利权和核心数据掌握在博世手中,市场上肯定会有更多dTCS车型出现了,比亚迪汉EV先发优势可能只持续1-2年。

然而,可以肯定的是,随着电动汽车的先天优势不断被行业巨头挖掘,电动汽车的各个方面性能不可避免地会逐步击败燃料汽车。

限制人们想象力的不是燃料汽车过去的辉煌,而是汽车行业的老板推出了更多的黑色技术。当人们习惯了各种黑色技术时,这是人们开始放弃燃料汽车的季节。


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