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【制动课堂】马自达加速度矢量控制系统GVC
作者: 未名 来源: 马自达 日期: 2024年2月17日

2017年的时候马自达提出了GVC的概念,并第一次在自家旗下车型使用,在2018年的时候马斯达又对这一系统进行改进,形成了第二代的GVC plus。

「G-Vectoring Control 加速度矢量控制系统」以「通过发动机控制提高底盘性能」的全新设想和「人本理念」研发而来。摒弃了「机械为大」的想法,不仅考虑精确控制机械效率;更是以「人本理念」,考量真正适合人体工学的车辆形态,为更多用户提供「顺华流畅的G(加速度)衔接」的畅快驾感。
 

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「控制轮胎接地负重」的设想
马自达所追求的「人马一体」的驾乘愉悦的关键就是合理控制轮胎负重。原因在于,要想使车辆呈现最完美的行驶状态,归根结底是要依靠直接接触于地面的轮胎来实现的。轮胎因垂直方向的负重而更高效地转动,因此为了追求极致驾驶体验,实现高速高效的行驶,「合理控制轮胎负重」成为GVC系统的设计原点。
 
SKYACTIV-VEHICLE DYNAMICS创驰蓝天 车辆动态控制技术
马自达在追求「人马一体」的道路上诞生的全新突破性成果 - 「SKYACTIV-VEHICLE DYNAMICS」创驰蓝天车辆动态控制技术。统合控制创驰蓝天发动机・变速箱・车身・底盘等核心部件单元,使之以整体优化概念共同协作,进一步提高马自达核心价值–「人马一体」驾乘愉悦的新一代车辆运动控制技术的总称。
 
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SKYACTIV-VEHICLE DYNAMICS 的第一项成果 – 「G-VectoringControl加速度矢量控制系统」
「创驰蓝天 车辆动态控制技术」中的首款成果「加速度矢量控制系统GVC」,基于「利用发动机来提升底盘性能」的崭新思路和「以人为本」的研发理念为基础开发而成。通过操作方向盘、变化发动机的驱动扭矩,将原本单独控制的车辆横向・纵向加速度(G)进行统合控制,使四轮的接地载荷达到最佳状态,实现顺畅高效的车辆运动状态,该控制技术属世界首创。
 
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何谓「加速度矢量控制系统 GVC」
SKYACTIV-VEHICLE DYNAMICS的第一项成果 – 「G-Vectoring Control 加速度矢量控制系统」(简称GVC)。马自达一直以来所追求的「人马一体」驾驶体验中必不可缺的「减速・过弯・加速」等车辆动态平衡的关联性,也就是说「顺华流畅的G(加速度)衔接」。我们将之称为「动态性能的统一感」,通过整合和统一制动踏板,方向盘和油门踏板等部件的操作感和响应性,实现轻松操控的车辆性能。
 
为了深度优化马自达始终苦心钻研的「统一感」,GVC以「通过发动机控制提高底盘性能」的全新设想和「人本理念」研发而来。

摒弃了「机械为大」的想法,不仅考虑精确控制机械效率;更是以「人本理念」,考量真正适合人体工学的车辆形态,

为更多用户提供「顺华流畅的G(加速度)衔接」的畅快驾感。

※加速度矢量控制系统(G-Vectoring Control):定向(Vectoring)・控制(Control)・车辆加速度(G)
 
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▲「G-Vectoring Control 加速度矢量控制系统」操作示意图
 
GVC系统根据驾驶者的方向盘操作智能控制发动机的扭矩。整合控制一直以来独立控制的横向与前后方向的加速度(G),优化四轮对地面的压力分配,实现顺畅高效的车辆运动状态,该控制技术属世界首创*。轮胎的接地状态最优化,使得车辆的运行能够符合驾驶者的驾驶意图,不知不觉中也减少了方向盘的微调。

车辆更容易沿着预计的轨迹行驶,不但增强了人车一体感,提高驾驶的自信,而且也有效缓解了长距离驾驶的疲劳感。

除此之外,驾驶者和同乘者所感受到的加速度变化平顺缓和,身体的晃动因而减少,提高驾乘舒适感。

同时,雨雪天气等易滑路面行驶时的操控性和安定性也大幅提高,大大增强了行车的安全・安心感。
 
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与SKYACTIV创驰蓝天技术的相辅相成
车辆是由众多零部件组合而成,大致分为发动机・车架和底盘等这些硬件单元,然而至今却没有将这些单元有机整合统一的技术设想,我们在SKYACTIV创驰蓝天技术的研发过程中,将发动机・变速箱・车架、底等作为全新的硬件设备融合于一台车辆中,并致力于研究如何使这些具有革新性的部件相互协调,并且加以整合,使其发挥最大的潜力。而在此之前,马自达也一直力求通过发掘动力传动系统和底盘的协同效应,提高车辆操控的「统一感」。
 
在「车辆运动力学」的教科书中,并没有提及过弯时如何控制车身前后负重配比,而始终都认为这应当是人为控制的领域。GVC系统的诞生,赋予车辆控制车身前后负重配比的能力,也许会成为改订「车辆运动力学」教科书的契机。
 
与以往底盘控制技术的差异
熟识驾驶技术的人会明白这样一个道理:无论自己怎样竭力控制车辆,总是有无法完全掌控的领域存在。GVC系统可以弥补这一空白区域,合理控制车辆行驶。为何GVC系统的搭载车辆会带给人舒适的驾驶体验,因为GVC系统合理分配四轮负重,巧妙利用轮胎张力,也就是说车辆在行驶过程中不会做无用功,因此也就不会使人产生外部控制力的介入感。和高效地将燃料能源转化为汽车动能的SKYACTIV创驰蓝天发动机同根同源,GVC也力求「将燃料燃烧后从发动机中释放出动能,高效地传输至轮胎」,恰恰符合马自达坚持不懈追求,令人身心愉悦的「人马一体」感。
 
「G-Vectoring Control 加速度矢量控制系统」的优点
「加速度矢量控制系统GVC」不受限于驾驶者的驾驶技术,从日常的低速行驶到高速飞驰,从弯道行驶到紧急回避,在各种驾驶条件下都能发挥始终如一的效果。
 
①车随意动的行驶,增强驾驶信心
无论是直线行驶还是过弯,驾驶者的操舵都是为了操控车辆沿着车道行驶。

但是由于受到路面高低不平等外部因素影响时就容易与预想中的行驶轨迹发生偏差,此时驾驶者就会进行方向盘的微调操作。GVC改善了车辆对细微方向盘操作的应答性能,明显减少了方向盘微调操作的量和频次。

因此,驾驶者能够沿着预想中的行驶轨迹轻松自如地驾驶,大大增强人车一体感,提高驾驶的自信。
 
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▲马自达依据方向盘平均信息量方法(※)调研(※)将驾驶者负荷定量化的方法
 
②缓解疲劳,享受舒适的驾乘体验
方向盘的微调操作会逐渐给驾驶者带来负担,长此以往容易造成疲劳,GVC减少微调操作从而有效缓解驾驶者长距离驾驶状态下的疲劳积蓄。而且,GVC使得驾驶者和同乘者所感受到的加速度变化温和平缓,从而抑制头部和身体晃动,提供更为舒适愉悦的驾乘体验。
 
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▲30Km/h、横向加速度0.4G条件下左转弯时副驾驶席比较(马自达调研)
 
③稳定的车辆动态平衡,提高安心感
GVC依据相应驾驶条件使得接地负重最优化,同时提高车辆操控性和稳定性,即使在雨雪天气、恶劣道路状况下也能发挥效果,同时在紧急避让时也可以保证车辆稳定性。
在所有驾驶场景下都能提供轮胎和路面紧密接触的「抓地感」,显著提高乘员的安心感。
 
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▲紧急回避场景下的效果示例,以80Km/h速度变更车道的车辆动态
 
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▲积雪道路上的效果示例
 
「G-Vectoring Control 加速度矢量控制系统」的运作原理
GVC系统为了优化轮胎效能着眼于轮胎承受的接地负荷。

驾驶者在开始转动方向盘的瞬间,GVC合理控制发动机扭矩产生减速度G,使车辆负荷转移至前轮,增强前轮轮胎的抓地,车辆响应性能也随之提高。

之後,当驾驶者保持一定的方向盘角度时,GVC瞬间恢复发动机扭矩,令车辆负荷又转移至后轮,提高车辆稳定性能。

通过一系列前后轮胎的负荷移动,在适宜的时机提高前后轮胎的抓地力,确保车辆能够根据驾驶者的意图行驶,从而提高车辆的响应性能和稳定性能。

 
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▲轮胎接地负载的效果示意图
 
「以人为本」的研发理念,实现自然控制效果的GVC
GVC系统建立在「以人为本」研发理念的基础之上,实现合乎人类五感的控制反应速度和力度。其控制效果非常自然,不会对驾驶者和同乘者带来任何异样感。

GVC系统的一大技术特征,就是能够实现驾驶者无法察觉并执行的细微而迅速的控制操作,提高自然的驾驶舒适感。

比如,GVC系统,在驾驶者转动方向盘后到人类能察觉到车辆发生减速的时间之内,完成仅仅0.01G*的细微控制。

*而一般来说,电梯上升加速时产生的G(加速度)大约0.05-0.2G。

(转载请注明来源: 汽车制动网/chebrake.com 责任编辑:Jack)

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