宝马7系“魔毯悬挂”技术解析

技术名称：BMW魔毯智能空气悬挂系统。配备车型：BMW M760Li xDrive V12 豪华套装、BMW M760Li xDrive V12 运动套装标配。BMW 740Li xDrive 行政型 豪华套装、BMW 740Li xDrive 行政型 M运动套装可选配，费用是29000元；BMW 750Li xDrive V8 M运动套装、BMW 750Li xDrive V8 豪华套装可选配，费用是41000元。技术原理：ACD利用搭载于车辆前挡风上的立体摄像头实时扫描道路颠簸起伏及障碍，车辆主动舒适驾驶系统（ACD）根据采集到的路面信息和车身传感器数据，调整悬挂阻尼及转向系统，以抵消车辆通过颠簸路面和紧急避障时车身产生的横向及纵向摆动，提升车辆乘坐舒适性、安全性及动态驾驶性能。BMW魔毯智能空气悬挂系统工作原理图魔毯智能空气悬挂系统（以下简称：魔毯悬挂），实际为带有道路预览（Road Preview）功能的主动舒适驾驶系统（Active Comfort Drive）。相较于之前的自适应驾驶系统（Adaptive Drive），装配有最新魔毯悬挂的车型，在应对各种复杂路面及车辆行驶状态下，都可实现出色乘坐舒适性与卓越驾控体验的完美结合。魔毯悬挂，主要由以下几个系统组成：1，动态减振控制系统；2，整体主动转向系统；3，智能全轮驱动系统。另外，包括以下部件：4个车轮速度传感器；前后轴的电动主动稳定杆；12V蓄电池及逆变器；前挡风玻璃立体摄像头，等等。1，动态减振控制系统（Electronic Damper Control）为了满足客户对于乘坐舒适性与驾驶动态的需求，G12标配有动态减振控制系统。注释：G12是目前这一代宝马7系的底盘代号；而在中期改款后，其底盘代号变为G12 LCI，代表的是中期改款长轴距7系（2019年至今）。该系统利用车辆前后轴可独立调节的空气减振，实时调整减振器的压缩及回弹阻尼，以抵消路面颠簸起伏造成的车身晃动。这种减振控制，在提升了车辆安全性及舒适度的同时又增强了驾驶动态。动态减振控制系统（EDC）由以下部件组成：4个电控调节的减振器；垂直动态平台（VDP）控制单元；4个车身高度传感器；用以测定车身运动的传感器总成（俯仰及侧倾）。垂直动态平台（VDP）控制单元利用车身运动、车辆横向及纵向移动、转向角度、路面状况等各种数据计算出每个车轮上的减振器电子控制阀的控制指令，减振器根据指令完成每秒约100次阻尼调整，以此保证在任何驾驶场景下都能做到快速响应。为了保证车辆在动态驾驶时车身有更好的稳定性，G12还配备有电动主动式侧倾稳定装置（Electric Active Roll Stabilization）。图中A为传统被动侧倾稳定；B为主动侧倾稳定如上图所示，装备有主动式侧倾稳定装置的车辆，在转弯时车身侧倾被主动稳定器所施加的反向力矩抵消，确保车身动态十分平稳。图中A传统侧倾稳定装置侧倾角度；B主动稳定装置侧倾角度从上图可以看出，装配有主动稳定装置的车辆对于侧倾的抑制能力更佳。2，整体主动转向系统（Integral Active Steering）整体主动转向系统，使车辆无论是在转弯还是高速变道的过程中都能拥有更好的灵活性。位于后轴上的侧向偏离调节可允许后轮拥有最大+/-3度转向角度。相较于未在后轴装配侧向偏离调节（HSR）的车型，最大转弯半径被减小约1米。后轴侧向偏离控制在车速约为5公里/小时至最大车速范围之内，都可正常工作。后轴车轮的转向请求由车辆动态稳定控制系统（DSC）发出，借助执行部件内部的丝杠螺母机构在电机带动下旋转所产生线性移动来驱动后轮产生小幅度转向。侧向偏离调节（HSR）控制单元利用位置传感器采集到的数据计算出后轴车轮的转向角度并控制其实现线性位移。车速在60公里/小时以内，后轴侧向偏离调节（HSR）会控制后轴车轮实现与前轴车轮的反向偏转，从而提升车辆机动性。而在车速达到60公里/小时以上时，后轴车轮与前轴车轮可实现同向偏转，以此增加车辆高速过弯时的稳定性。图示为整体转向系统控制逻辑：A为反向偏转；B为同向偏转在快速转向时，车辆会产生显著的偏航趋势，引发车辆由于惯性导致的重心偏移。车辆动态稳定控制系统监测到驾驶意图与车身响应之间有偏差，会利用后轴实现转向干预并保持车身稳定性。这种转向干预的速度极快，以至于很难被驾驶者察觉到。另外，在整个干预过程中，很大程度上不需要车辆动态稳定系统进行制动介入，因此可使车辆保持稳定的同时可最大程度保留动态驾驶体验。图示为动态稳定控制系统和整体主动转向系统控制车辆转弯时的动态干预过程A表示动态稳定系统控制单个车轮制动防止出现转向不足，B表示后轴转向干预防止出现转向不足。车辆快速行驶时，驾驶员对转弯角度预估有误，容易导致车辆出现转向不足。此时，后轴侧向偏离调节（HSR）可针对车辆转向不足进行干预，以提升车辆主动安全性。车辆在不同路面的驾驶动态控制车辆急刹时，路面一侧较为湿滑，导致车身向低附着力的一侧偏航。发生紧急制动时，传统车辆的驾驶员必须采取正确的措施来应对这种情形；而配备有动态稳定控制系统的车辆，可利用后轴转向干预对车辆偏航进行校正，以保持行驶稳定性。A未配备动态稳定控制系统；B配备动态稳定控制系统；C配备动态稳定系统及后轴侧向偏离调节从图A可以看出，未配备DSC的车型，其最大制动力来自于路面干燥的一侧，路面较为湿滑的一侧产生的制动力较小，并由此产生横摆力矩导致车辆向右滑动。图B中配备有DSC的车辆制动时，每个车轮的制动力都会被实时测量以减弱车身的横摆力矩。车辆的制动距离可能会稍微增加，但可以避免车辆发生失控状况。图C中配备有DSC及后轴侧向偏离调节的车辆在制动时，DSC控制单元会计算后轮的转向角度。后轴侧向偏离调节执行器将计算出的转向角度转换成后轮主动转向角度，以此抵消车身出现的横摆。DSC与HSR系统的联动，既可使车辆实施最大制动力，又可最大限度地缩短制动距离。通过转向互动和制动干预，大幅提升了车辆的主动安全性及驾驶动态表现。3，智能全轮驱动系统（xDrive）宝马智能全轮驱动系统（xDrive）自2003年面世以来，已在众多车型中配备该系统。该系统在工作状态下会根据道路情况不断改变扭矩的分配，向前后车轮传输各自所需要的扭矩，默认状态下前后扭矩分配比为40：60，最大前后扭矩分配比例为0：100到100：0之间。扭矩分配可以在0.1秒内完成。车辆在行驶过程中，如果系统发现车辆可能转向不足时，前轮会受到反作用力，开始被拖向弯道外侧，会减少分配给前轴的扭矩，将几乎所有动力都输送至后轴。该系统还不断与动态稳定系统（DSC）交换信息，进而可以从一开始就识别到车轮的摩擦力。一旦车轮出现附着力不足，电机会锁定xDrive的膜片式离合器，并通过额外的驱动力矩使这个车轮拥有更好的附着力，同时附着力不足的车轮也会得到制动装置的有效控制。这就意味着，即使车辆行驶在部分结冰的道路上，也都会有适量的扭矩被输送到需要扭矩的车轮上。ACD是否是宝马自主研发的一项技术？ACD是在车辆所配备的各种硬件基础上构建起的一整套控制逻辑，该技术是宝马长期专注动态驾驶所积累的成果，是自主研发的一项技术。宝马ACD与奔驰ABC、E-ABC、MBC有何异同？奔驰主动车身控制系统（ABC），是奔驰用来描述其全液压主动悬挂系统的代称。该系统可有效控制车身动态，基本消除车辆在转弯、加速和制动等场景下产生的横向/纵向力矩，保证车辆驾驶稳定性及安全性。该液压悬挂系统响应速度比宝马的空气悬挂快速，但对车辆的动态驾驶性能提升不如宝马的空气悬挂。奔驰E-ABC在原有的ABC基础上可利用新加入的48V电池，实现对每个车轮上的全液压主动悬挂进行单独调节，进一步提升ABC在应对复杂路况时对于车身及悬挂的控制，保证驾驶舒适性及安全性。该技术虽与宝马动态减振控制系统实现原理有差异，但追求的方向一致，即提升车辆舒适性的同时提升车辆动态驾驶表现。奔驰魔力悬挂的工作原理示意图奔驰魔力车身控制系统（MBC），在原有的ABC技术上引入路面感知系统（Road Surface Scan）。其原理在于利用车身前部搭载的立体摄像头，在最高130公里/小时的车速下，实时识别车辆前方15米内的道路颠簸起伏，根据路面信息实时调整各个车轮的减振器去抵消路面颠簸造成的车身摆动。该技术与宝马的主动舒适驾驶系统（ACD）实现原理接近，都是利用立体摄像头识别路面信息，实现主动调整悬挂系统，保持车辆行驶稳定性。