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上次从知乎话题想到了自己这些年买车用车的经历,教了大家如何爆改宝来只为省油,那是实现了我人生的第一个梦想:拥有一辆属于自己的车。我的第二个梦想是:30岁之前无论如何要开上宝马。

最终我卖掉了宝来,用一台二手宝马实现了我的梦想,还不小心掉进了一条人生支线任务——越来越多的人让我帮他们早日实现梦想,于是我开了一家梦想成真的公司,从此已走远~~~~无关话题,打住!今天的主角是我的QQ!

宝来换成了宝马以后,为了给家里再添一台代步车,我买了一台奇瑞QQ,宝马+QQ,在亲朋好友里简直就是不可思议的用车组合。

这是2009年的事,这台QQ 308,又是乞丐版,全车数下来,估计只有收音机和磁带机算舒适性配置,备胎算安全性配置。不过车子很纯粹,我一直很佩服奇瑞,2万多元,可以造出能跑的车,还能赚钱!?

开上QQ,完全是另一种娱乐和生活态度,4L左右的油耗,外加短小灵活,钻巷子停车子都超级方便,里面还可以坐5个人。百公里加速,测过一次,差点让我吐血!

Σ( ° △ °|||)︴我勒个去,22秒!

我为啥买QQ呢?而且是乞丐版呢?

因为故障率越低呀!实在没啥东西是可以坏的了,而且!还有折腾空间!

这QQ没有电动车窗,没有ABS,没有Air bag,没有助力转向。我就在想,假如让我选装一个配置,我会选啥呢?。。。

明显是助力转向啊!

没有助力转向,我和我老婆的手臂都要变粗了~~

怎么办?Ingenieure machen alles,自己造一个,这样的车才算专属座驾!

当时,我觉得液压的助力转向是等待淘汰的东西,电子助力(EPS)是未来趋势,我最看重的倒不是它节能啥的,而是方向盘手感可以随意调节。

图:网购的EPS转向管柱

其实当年网上就可以买到EPS的全套改装产品,但是我个人是非常享受创造的乐趣的,就只买来机械部分,花了一个下午,先换到车子上,电子部分决定DIY。

图:换下来的原装管柱,无助力的

EPS最核心的东西是控制器(ECU),相当于大脑,它根据方向盘的转矩决定提供多少助力,并且支持车速可变,也就是根据当前车速修整助力大小,实现车速越高,助力越小的稳定手感。所以说,路感基本靠ECU来实现。接下来就是电路设计了!

ECU分信号处理部分,运算部分,逻辑电路部分,还有功率电路部分,ECU要驱动直流电机,最大电流30A左右,功率其实不小,必须考虑ECU的散热能力。如果倒车移库,把ECU烧掉就丢人了。

中间复杂的电路设计过程就省略掉,一边设计电路图,一边要调查使用的元件是不是可以买得到,多亏有淘宝,很多芯片都可以买到,实在不好买的,那就要更换型号,或者用“笨办法”来实现,比如买不到某个功能的集成芯片,那就用三极管自己搭一个。

有的电路模块不大确定是不是用起来OK,就先买来,在测试电路板上手工搭建一下,测一下参数再决定是不是正式采纳。

挑选元件和采购真的花了很多时间,等所有的元器件定下来了,就要根据这些元件的模样,设计印刷电路板了。我记得当时我把设计好的电路板文件发到河北的一家电路板工厂,让他们替我制版的。两周后,第一版的印刷电路板终于到手,激动夹杂着不安啊,彻夜难眠!(其实诺标当年就有了)

花了大半天时间把元件一个一个焊起来。当时办公室里的测试工程师很惊讶,这么小的元件怎么可以手工焊接?其实管脚很密的贴片元件,有很多焊接窍门,其中一个就是利用融化焊锡的流动性和液面张力,让它们自己去浸润、凝固,但是你必须对位准确,准备优质的助焊剂,呵呵。

第一个版本的试车成功!助力轻盈,高速也能感觉到助力变小,于是嘚瑟了好几天。

但是两三天开下来,总觉得并不十分满意,一方面是手感滞后,尤其当你希望较快地转动方向盘时,第一时刻感觉有一坨很重的铁阻挡你加速一样,但是一旦方向盘转起来,就很轻松了。这是电子助力的通病,电机的转动惯量被减速机构放大了!必须有专门的算法来消除这个惯量感。为了节约制版周期,我全手工制作了一个外挂电路,将刚刚启动方向盘时的力矩放大一些,而之后的信号不变,这类似现在的油门加速器,让信号进入ECU之前,被外挂电路“润色”一下,并设计了一个开关用来切换和对比手感。

后 来又发现手感不够平滑,查下来发现是外购的机械件上的转矩传感器动态范围太小了,0~5V的供电电压,有效输出区间才1.8~3.2V,好浪费!这样程序 可以识别的工作点就太少了,于是又加了另一块外挂电路,把信号的动态范围增加到1~4V,送入ECU,我就获得了两倍的控制精细度,手感瞬间丝滑起来!

后来又经过了两个版本的硬件修改,我包括加大散热能力等,最终定稿了新的版本(单片机也换了运算速度更快的版本,个头小了一圈)。

对了,还有壳体和散热器,也用CAD设计好后,交给加工厂去加工,这是钳工活,就不多浪费篇幅了。要是没有散热器的话,只能原地来回打三五下方向,然后电路板就很烫了。

图:散热器设计图

图:ECU组装图

硬件定稿后,接下来就该精调手感了,我们感觉车子沉稳、操控好,有相当一部分来自方向盘手感的贡献,而手感又是可以被软件改写的,所以调节EPS的手感是很有意思的欺骗性的游戏。

首先,我得找一款对标车型,然后copy它的驾驶手感。我选择了明锐,接下来就要让我的QQ开起来跟明锐一样。

第一步,测定明锐的转向手感,我想了一些逆向的办法,去测定了大致的数据,采样分辨率不够高,不过我可以去拟合中间损失的数据,生成柔和曲线。

图:明锐不同车速下的助力特性测试数据

第二步,测定QQ的裸手力矩,也就是没有助力的情况下,要多少力量操作方向盘。(原始数据我找不到了,暂时没法给大家展示)

第三步,用第二步的结果减去第一步的结果,就知道电机在不同的车速下应该提供多少帮助。这样ECU的控制特性曲线就出来了。

当然,距离最后的成品还需要很多精细化的调节,比如识别方向盘打死的保护,中点附近的死区怎么设置,回正的算法等等。当时,我的职业就是试车员,碰巧又会硬件开发,那就自己跟自己对话了,一下子把大公司两个部门间的沟通都省了,产品迭代效率极高,一下午可以改进7、8个版本!

三天后,我成功地开着明锐般的QQ招摇过市了。

我还给ECU留了一个很NB的功能,手感选择开关,一旦激活,方向盘的力度立刻增加40%,进入运动模式,路感反馈更清晰,回位感更强。(悄悄告诉各位,运动模式的手感我是对标宝马3系E90的,但是我修改了车速20km/h的部分,让低速变得更轻一点)

当年已经有不少车型开始装EPS了,但是还没有什么车有这个功能吧。(现在倒是有了,后悔没有申请专利~)

哭~~~~

中 间还险些发生一次事故!放大电路的一个电阻虚焊,开着开着,扭矩信号没了~!从2.5V(中点)一下子掉到0V,由于没有在程序里定义故障区间,ECU就 把0V当作有效信号,以为我在拼命往右边打方向。我靠,你知道那种感觉么?直道上开着开着,方向盘突然大力自动右转,车子朝树上撞去!

力挽狂澜,我双手拉住了方向盘,在路边停了下来。拔掉ECU开回家后,找到了故障点,并给ECU定义了安全信号区间,超出0.6~4.4V范围的转矩信号都说明故障,立刻切断助力,而不是死往一边打方向。当然还增加了第二路转矩信号的校验功能,形成双保险。

本来QQ是买来给老婆代步的,结果我把宝马停家里,天天开着这台QQ上下班,抱着笔记本调特性,不亦乐乎。同样,又因为这车,结识了不少新朋友,在行业里刷了一些工程技术人员的三观。

2014年我创业时,把QQ转让给别人了,不知道爱车现在可好~。

图:临别那天拍的最后一张照片

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