仰望品牌發(fā)布會(huì)上，比亞迪董事長王傳福開著仰望U8，出場方式十分特別，車在舞臺(tái)上走了一個(gè)“螃蟹步”，橫著移動(dòng)到了預(yù)定位置上，引爆了全場。
仰望U8“螃蟹步”是怎樣實(shí)現(xiàn)的？在它之前，別的車為什么無法做到“橫行”？今天咱們就來講講仰望U8螃蟹步背后的技術(shù)原理。
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蟹行背后的秘密
如果你仔細(xì)觀察，會(huì)發(fā)現(xiàn)舞臺(tái)上，兩輛仰望U8有一個(gè)明顯的區(qū)別——左邊那輛在輪胎上有一棱一棱的斜紋凸起。
這些斜向凸起是什么？
其實(shí)，董事長開的這輛仰望U8用的并不是咱們常見的公路輪胎，而是采用了麥克納姆輪，這種特種車輪的主要特點(diǎn)就是輪上360度都設(shè)有大量的斜向紡錘形滾筒。沒錯(cuò)，是一個(gè)又一個(gè)能轉(zhuǎn)的滾筒。
車輪通過和地面摩擦產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力通常來說是朝正前或正后的，但在麥克納姆輪上，由于這些斜向滾筒完全打滑，泄掉了垂直于滾筒軸方向的摩擦力。
根據(jù)分力，我們就可以看到實(shí)際產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力方向由“正前/正后”變?yōu)榱诵?5度（也就是滾筒軸向），這就是麥克納姆輪能讓車輛橫行的基礎(chǔ)。
在采用麥克納姆輪的實(shí)車布局上，同為前輪（或后輪）的兩條車輪滾筒方向往往采用對(duì)稱設(shè)計(jì)，而對(duì)角線上的兩條車輪滾筒方向則為順邊（一致）。
所以，在四輪同時(shí)朝前轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)力的合力仍然能驅(qū)動(dòng)車輛向前移動(dòng)，就如下圖所示。
四輪同時(shí)正轉(zhuǎn)，合力方向也向前
而當(dāng)左前輪和右后輪（對(duì)角線車輪）同時(shí)向前轉(zhuǎn)動(dòng)，且左后輪和右前輪同時(shí)向后轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，車輛便能實(shí)現(xiàn)向左平行移動(dòng)。
聽起來很神奇對(duì)吧，其實(shí)，麥克納姆輪在生活中并不少見，廣泛地應(yīng)用在工程作業(yè)車上，包括咱們看汽車工廠里負(fù)責(zé)運(yùn)輸物料AGV自動(dòng)小車等等。如果你玩過大疆RoboMaster編程車，會(huì)發(fā)現(xiàn)它用的也是麥克納姆輪。
汽車工廠里的AGV小車很多都是采用麥克納姆輪
大疆RoboMaster
麥克納姆輪有神奇的功用，同時(shí)也有自身的缺點(diǎn)，例如只能在較低速度下行駛，剎車較困難，通常只能在舞臺(tái)和廠房里的光滑漆地上使用。
也正是因?yàn)榇耍慨a(chǎn)車版本的仰望U8，是不可能使用麥克納姆輪的，在柏油路面上走螃蟹步更是無法實(shí)現(xiàn)。仰望品牌發(fā)布會(huì)上的展示也更多屬于“炫技”。
但也是必須要說的是，仰望U8炫技炫的其實(shí)不是麥克納姆輪，而是四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)和電機(jī)精準(zhǔn)控制。
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四電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)才是真本事
左輪、右輪逆向轉(zhuǎn)動(dòng)，在過往采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的無論四驅(qū)燃油或電動(dòng)量產(chǎn)車上都是未曾實(shí)現(xiàn)的。每個(gè)車輪和電機(jī)都能獨(dú)立控制，做到真正的“四輪驅(qū)動(dòng)”，這才是仰望U8真正的過人之處。
既然不能用麥克納姆輪，也無法走出螃蟹步，那四輪獨(dú)立電機(jī)獨(dú)立控制又有什么實(shí)際用途呢？
其實(shí)，在仰望U8量產(chǎn)車上，四輪獨(dú)立控制能夠?qū)崿F(xiàn)的是在高附著路面上的原地掉頭功能。
量產(chǎn)車，公路輪胎，停車場路面，原地掉頭
想要實(shí)現(xiàn)上面動(dòng)圖中的原地掉頭，需要滿足兩個(gè)條件：
1、一側(cè)車輪正轉(zhuǎn)，另一側(cè)車輪反轉(zhuǎn)。2、可控而非失控地讓輪胎突破地面附著力。
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第一點(diǎn)剛才已經(jīng)解讀過了，關(guān)于第二點(diǎn)，我們可以做個(gè)粗略的計(jì)算：地面附著力（靜摩擦力極限）=車重*地面和輪胎靜摩擦系數(shù)。
也就是說，在光滑的漆面上（低附著力系數(shù)），想突破地面附著力是相對(duì)簡單的。但真正使用過程中，在高附著力系數(shù)的水泥或柏油路面上，就需要電機(jī)具備強(qiáng)大的扭矩輸出和控制。
假設(shè)仰望U8重3噸，輪胎與水泥路面的附著力系數(shù)約為0.7，由此可得：
地面附著力=3000kg*9.8N/kg*0.7=20580N
分配到每個(gè)車輪上所需要的驅(qū)動(dòng)力就是5145N，但是由于是要讓車旋轉(zhuǎn)起來，實(shí)際上四個(gè)車輪輸出的扭力中有相當(dāng)一部分是互相抵消了，所以實(shí)際所需驅(qū)動(dòng)力還要乘一個(gè)約為1.8的系數(shù)（沒有詳細(xì)的車輛參數(shù)，這里只是粗略計(jì)算）。
再計(jì)算車輪半徑，最終需要每個(gè)輪上扭矩超過3500N·m，總輪上扭矩要求必然是破萬的。
目前宣傳中能滿足這樣輪上扭矩要求的，除了仰望U8，還有特斯拉Rodster（10000N·m）以及東風(fēng)猛士M-Terrain（16000N·m）。
仰望的易四方系統(tǒng)的單電機(jī)能提供320-420牛米扭矩，乘以9-10的減速器放大倍率，再算上一些效率損失，這個(gè)級(jí)別的動(dòng)力水平，才保障了仰望U8具備原地“干拔”掉頭的能力。
當(dāng)然，僅靠力大磚飛還是不夠的，如果想和演示視頻里一樣，讓車像“圓規(guī)畫圈”一樣做定圓旋轉(zhuǎn)，還需要每個(gè)車輪突破附著力的時(shí)間點(diǎn)、輪速和側(cè)向力輸出十分精準(zhǔn)，即可控而非失控。
否則雖然車輛也能旋轉(zhuǎn)，但很可能是邊旋轉(zhuǎn)邊往某個(gè)方向跑，越轉(zhuǎn)越遠(yuǎn)了。
所以，為了精確地控制電機(jī)輸出，仰望官方宣稱仰望U8的易四方架構(gòu)電機(jī)加入了電機(jī)旋變器這樣一個(gè)傳感器。
電機(jī)旋變器的作用就是用于監(jiān)測電機(jī)的精準(zhǔn)相位，精度達(dá)到了0.02度，通俗地說，咱們把旋轉(zhuǎn)一周360度分成18000份，電機(jī)旋變器能清楚知曉電機(jī)處于這18000份當(dāng)中的哪一個(gè)位置。
仰望U8的運(yùn)算平臺(tái)則能夠基于此，對(duì)電機(jī)進(jìn)行高頻且精細(xì)地輸出控制。
這種精細(xì)控制除了能避免仰望U8在掉頭過程中偏離，還有一個(gè)重要意義，就是盡可能減少輪胎“干撓”，從上面我們截取的動(dòng)圖里你就能看到，除了在啟動(dòng)的一瞬間，后續(xù)的過程仰望U8盡可能地用滾動(dòng)代替滑動(dòng)摩擦，從而減少輪胎的升溫，抑制磨損，不至于原地掉頭功能用個(gè)幾次就要換胎了。
總的來說，雖然走不了螃蟹步，但在仰望U8量產(chǎn)車上，“原地掉頭”大概率還是值得我們期待的一項(xiàng)實(shí)用而炫酷的功能。下期，咱們繼續(xù)聊仰望U8，爆胎自救是怎么一回事？關(guān)注我，敬請(qǐng)期待。
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