太帅了!
最近奔驰 EQG 一则坦克调头视频的刷爆朋友圈。
视频里, 一辆身披伪装衣的 EQG 在沙地上快速地「原地画圈」 ,引得尘土飞扬。很多人看完后都直呼牛逼!
这个场景不禁让我想起了两年前的 Rivian,同样是硬派越野电动车、同样是坦克调头,彼时 Rivian 的骚操作操作几乎和今天的奔驰一模一样,而且也在当时引起了不小的轰动。
可随着新车交付时间越来越近,Rivian 在去年突然表示坦克调头功能将会延迟,这让很多冲着这一功能去的用户大失所望。这不禁让人好奇,作为第一个把电动车坦克调头摆上桌面的 Rivian 究竟遇到了什么难题?
今天我们就从坦克调头这一功能的前世今生说起,一起来看看油车和电车的坦克调头究竟有何不同?它到底难在哪儿?它的存在究竟有什么作用?
什么是坦克调头?
顾名思义,汽车的坦克调头就是要求车辆像坦克一样进行调头的操作,你可以理解为原地调头,它的直接好处就是 降低车辆的转弯半径,在一些狭小空间中轻松实现调头。
真实的坦克执行调头一般会有两种操作方式:
- 通过差速器锁止一边的履带或降低它的转速,让两侧履带产生一个速度差,从而实现以一侧履带为中心的转弯调头;
- 依靠变速箱调节以及双差速器结构,使得两侧履带的运动方向相反,从而实现坦克围绕本体中心进行旋转调头。
简单来说,两种方式都是基于两侧履带「不同步」的物理原理实现的。至于如何减少转弯半径的,你可以脑补下圆规。可原理虽然简单,但要想实现并不容易。尤其是后者,虽然它的效果更好, 但因为结构复杂稳定性差,很难普及。
基于坦克调头的技术灵感,类似的功能也同样出现在了油车上,尤其是硬派越野车上。
最为人熟知的就是丰田的陆巡,它参照的原理就是上述的第一种方式。在开启坦克调头后, 差速器会将转弯内侧的一个后轮完全锁止,只给其余三个轮胎提供牵引力,从而实现像坦克一样调头。
同样能够实现这一操作的还有陆巡的同门大哥 雷克萨斯 LX570 ,相对便宜就属国产的 哈弗 H9、坦克 300、长城炮 这些车型。在国产车型出来之前,配备坦克调头的陆巡和 LX570 都价格昂贵,这既和品牌溢价有关,也是由于差速器等硬件成本在那儿。
电动车的坦克调头要比油车高明得多。
如果把陆巡引以为傲的坦克调头和如今电动车的坦克调头去作对比,你会发现油车的坦克调头只能算得上是小儿科。
得益于电机的灵活性, 电动车在实现坦克调头过程中往往对差速器没有太大依赖,理论上只要通过对电机进行独立控制就可以完成。
比如 Rivian,它搭载了四台电机,分别控制四个车轮,在进行坦克调头中,电机会针对每个轮子进行精准的牵引力输出。而且电机的这种控制不是像油车一样「呆板」地去锁止一侧轮胎,而是 让转弯内侧的轮胎进行反转。
换句话说就是内侧轮胎向后转,外侧轮胎向前转,两者进行相反运动从而实现坦克调头。
这就是电动车在坦克调头中的高明之处,它采用的工作方式其实就是前文提到的第二种。
相比油车的坦克调头,电动车的优点也是显而易见的。
前者的圆心在轮上,而后者则是车辆的中心, 圆心的差异导致车辆在进行调头的过程中半径可以更小;
另外就是速度,由于油车的一侧后轮几乎是完全锁止的状态,所以考虑到 轮胎损耗、动力损失、差速器承受能力 等种种因素,它的转弯速度非常低。
电动车由于四个轮子都在运动,滚动摩擦要比滑动摩擦小的多,大家又在同时发力在驱动车辆,所以它的速度要快得多,从 Rivian 和 EQG 的演示视频中就可以看得出有多么的丝滑,而且要 安静许多 。
魔高一尺道高一丈
虽然电动车的坦克调头在实际效果上要远远比油车高级,但要想真正做出来其实并不容易,炫技的背后是一堆的问题需要解决。
1、动力分配问题
电机给车轮精准分配动力并不难,但重点是分配多少,这个指标取决于当时轮子的抓地力。某种程度上,电动车坦克调头就好比特技漂移,万变不离其宗的就是 车辆动力和抓地力的一个平衡 。
更难的是,这不同于一般的矢量分配,因为使用坦克调头的场景都相对比较复杂,它们往往是沙地、泥地,而且凹凸不平,四个轮子的抓地力时刻都在变化。
如果 任一个轮子 的动力分配不得当,就会出现车辆失控的情况,也就是不再以车辆中心为圆心旋转。
这是一个要命的问题。想要做到动力的精准控制就必须做到两点,首先车子能够实时感知每个轮子下的抓地力,并且能够随着抓地力的变化给出恰到好处的动力, 这对于车辆的感知、动力输出算法都提出了非常大的挑战。
2、轴心问题
EQG 和 Rivian 的坦克调头都要求车子能够快速地绕着车辆的中心进行旋转,但是车本身并不是体积配重非常均衡的正方体,尤其在不平整的路面上,车辆的旋转中心很容易产生偏离 ,如果在算法上不能对这一物理现象进行及时纠正,车子就会失控。
3、重力问题
电动车在坦克调头时就像一个陀螺,完美状态下各方向上离心力的总和是平衡的,但区别于陀螺的是,车子必须维持在一个固定位置进行旋转。
由于此时车轮并没有额外的牵引力去控制它的运转方向,所以这时候一旦地面出了高低不平坑洼, 车辆很容易随着重心转移的方向进行偏离。
4、人受不了
从 EQG 和 Rivian 的演示中你也发现了,两部车在坦克调头的过程中都车速飞快,场面堪比特技表演。但问题来了,普通车主都没有特技车手的心理素质,面对这样的快速运转就 很容易被吓到。
有人会问,慢点不行吗?
不同于油车坦克调头,电动车是沿着自身中心进行一个自转,这就需要电机给到足够的功率去克服四个轮子巨大的摩擦力让车子转起来, 强大的功率下很难保证车子处于一个「人畜无害」的车速。
说完这四点,我总结下 EQG 和 Rivian 坦克调头需要解决的难点:
首先需要强大的感知系统对每个轮子的抓地力有精准的感知,并辅以算法进行对应的动力输出;
再者,在车辆发生偏转的时候,需要有对应的算法及时对车辆运动方向进行纠正或者制动;
最后,就是怎么保证司机和乘客的一个舒适性。
正式基于上述的种种难点,Rivian 引以为傲的坦克调头功能被延迟了。不过基于类似的原理, Rivian 还变种推出了 K-turn 这样的模式 ,它虽然不及 Tank-turn 那般炫技,但也能解决某些极限场景下的转弯问题,详细的我们有机会再聊。
有了 Rivian 这样的前车之鉴,奔驰 EQG 还敢大招旗鼓地炫耀类似的坦克调头功能,可见奔驰已经做好了准备,也许已经攻克了上述的难题。不过新车还得在 2024 年才会亮相,奔驰还有足够的时间去打磨。
奔驰们的科技取向
虽然我们之前在《BBA 为什么没有吸引力了》一文中批判过奔驰在车机、自动驾驶等智能化方面的掉队,但我们并不否认 奔驰在三电控制这些车辆基础技术上的深厚功底。
比如说今天的「坦克调头」,它对很多关键指标都提出了挑战,连代表新兴势力的 Rivian 在尝试过后都打了退堂鼓,此时作为行业老将奔驰主动迎难而上,我期待奔驰能够证明「姜还是老的辣」。
事实上,关于「硬科技」的创新,奔驰和奥迪多年以前就提出过一个名为 魔术车身 的概念,两家也将相关的技术落地在自家的旗舰车型 S 级和 A8L 上。
大体原理其实类似,通过摄像头,车辆可以侦测到前方十几米的路面情况,并反馈到悬架系统,让主动悬架作出更科学的反馈。
更为炫技的是,在遇到即将可能发生的侧面碰撞,一侧悬挂还会主动抬起车身,尽可能地用坚硬的底盘去抵挡来车的伤害。
类似的「硬科技」创新在 BBA 上还有很多, 它代表了奔驰们和新势力截然不同的科技取向 ,那么你更看好哪类的创新?