电磁悬架系统通过CDC电磁减振器实现悬架软硬程度的主动调节,相比传统液压减震器,提供了更广泛的阻尼调整范围。CDC电磁减振器通过电磁控制阀改变油液流动阻力,从而调整减震器的阻尼力。其控制逻辑基于SKYHOOK天棚阻尼控制原理,通过监测车身和轮端的相对运动,实时调整阻尼力,以保持车身平稳。与传统减震器相比,电磁悬架系统能够更好地适应不同驾驶场景和路面条件,提供更舒适的乘坐体验。在过弯时,系统会加强复原阻尼,抑制车身倾斜;在通过颠簸路面时,会减小压缩阻尼,减少车身跳动。此外,工程师还会根据不同驾驶模式和工况,对电磁减振器进行软件标定,以实现车辆动态性能的平衡。总之,电磁悬架系统通过主动调节悬架软硬程度,相比传统悬架,能够提供更加舒适、平稳的驾驶体验。当然,电磁悬架系统的成本和维护难度也相对较高。但随着技术的发展和成本的降低,电磁悬架有望在更多车型上得到应用,为更多消费者带来更好的驾驶体验。电磁减振器 悬架软硬调节 舒适驾驶体验 SKYHOOK控制原理 软件标定
这题我会!
准确的说,题目中提到的电磁悬架,实际应该叫做电磁减振器。汽车悬架中的减震器总成,实际上是由减震器+螺旋弹簧两部分构成的。
弹簧的作用我们很容易理解,我们家里的沙发、床垫,里面藏有许许多多的弹簧,它们主要起缓冲作用,使我们感受到舒适与惬意。
车辆悬架中的弹簧与之类似,通过缓冲与过滤,可以吸收路面的颠簸,避免传导至车内,影响车内乘客的舒适体验。
不过,只有弹簧是远远不够的。根据能量守恒定律,弹簧将路面颠簸产生的动能,经过压缩吸收,转化为弹簧的弹性势能。
但这份弹性势能不会凭空消失,需要增加一个减振器,凭借内部的阻尼力做功,从而将弹性势能以热能的形式进行耗散,由此维持车身的平稳行驶,达到“防抖”效果。
普通的减震器,采用了液压阻尼原理。它内部充满油液,有一个活塞可以上下移动,活塞上有孔,在上下运动时油就从孔内上下流动。
弹簧压缩时油液对活塞的阻力可以避免弹簧过度压缩,保证足够的支撑性。弹簧复原时阻力可以拉住弹簧,避免车辆多余的跳动。
孔径的尺寸直接影响减震器阻尼,通过设定不同的孔径,即可以改变悬架的软硬。如果这个孔太小,那么活塞移动时阻力更大,悬挂就硬。孔大一点油液流动更快,活塞移动的阻力就更小,悬挂就软。
总结来讲:
弹簧属于储能元件,将冲击能量吸收起来,起到缓冲作用;
减振器属于耗能元件,将弹簧储存的能量通过摩擦作用消耗释放掉,起到减振作用;
既有弹簧,也有减振器,这是最基本的悬架结构,它们决定了我们常说的底盘调校“软与硬”。
普通车辆的悬架,在出厂之后,弹簧、减振器的性能基本固定了,并不具备主动调节“软硬程度”的能力。
但在不同的场景中,我们对悬架的软硬表现会有不同的需求。
在过弯中,我们往往需要悬架变“硬”,以抵抗车身倾斜的趋势;在通过减速带时,我们又需要悬架变“软”,大幅过滤掉路面颠簸。
对于普通减震器,在设计、调校阶段,减震器的阻尼系数就确定了,无法在行驶时调整。为了应对这种需求,CDC电磁减振器就应运而生了。CDC电磁减振器能够通过改变减振器的阻尼值,主动调节悬架的“软硬”。
它的原理说起来也很简单:上面我们已经提到普通减振器是依靠活塞上下两个腔室之间孔来产生阻尼。CDC电磁减振器在两个腔室之间安装了一个CDC控制阀,该阀为电磁控制连续可变开度阀,通过调整其开度,就能够调整油液在内外腔室内往复的阻力,从而改变减震器的阻尼。
相比普通减振器,CDC减振器拥有很大的阻尼调整带宽,如图中显示CDC减振器可实现图中蓝色部分的阻尼力带宽,而传统减振器只能实现在时域信号下的一条阻尼力值。
CDC减振器的物理原理很容易弄明白,不过它背后的控制逻辑却相当复杂。CDC电磁阀是依靠电子控制单元来控制的,何时调整阻尼、调整到多少,涉及到一套完整的监测和控制逻辑。
CDC电磁减振器控制的最核心理念,称为SKYHOOK(天棚阻尼控制原理)
SKYHOOK遵循了四象限的基本原则,其控制目标即保证车身姿态在任何工况下都尽可能地保持平稳。
SKYHOOK四象限的详细解释如下:
第一种情况(象限①右上),当车身向上运动速度较快,轮端向下运动较快或向上运动较慢时,车身与轮端在这种情况下的相对运动关系是分离的,控制端会发出指令来加强复原阻尼,实现用轮端拉住车身,抑制车身向上运动过快。
第二种情况(象限②左上),当车身向上运动较慢,而轮端向上运动较快时,则会出现轮胎端的力再向上顶车身,这种情况下控制端则会发出指令减小压缩端阻尼力,这样就会弱化轮胎向上顶起车身的力,从而减小车身被顶起过快的感受。
第三种情况(象限③左下),当车身向下运动较快,轮端向上运动较快或向下运动较慢时,车身与轮端在这种情况下的相对运动关系是靠近的,控制端则会发出指令来加强压缩端的阻尼力,实现车轮端的力尽可能地给予向下运动较快的车身一个支撑,抑制车身向下运动较快。
第四种情况(象限④右下),当车身向下运动较慢,轮端向下运动较快时,控制端则会发出指令来降低复原阻尼,从而避免车身被轮端向下拉拽得更厉害,保证车身向下缓慢的运动过程。
下面这张简图,相信能够帮助大家更好地理解这一控制理念,大家可以将主动悬架的作用想象成将车身像提线木偶一样悬吊起来,最大程度上减少路面凹凸不平冲击的影响。
在调校工程师完成减振器硬件调校后,基于这样基本的控制理念再进行软件标定,根据不同驾驶模式对车辆动态性能的需求,调校工程师会针对不同车速以及不同工况和场景进行全面标定,使车辆动态性能达到想要的平衡。
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