可调阻尼减振器CDC(1)--悬架减振器简介

  如下图所示,一个弹簧和一个直筒般的东西(减震器),外加链接车身的连杆和衬套等零件,便组成了汽车悬架。悬架链接车底盘与车身,将车身与路面隔绝开,起到支撑车身和衰减路面颠簸震动的作用。

  1、弹簧: 起到支撑重量的作用,弹簧力遵循胡克定律,与弹簧行程成正比,F=k*x; 如果没有弹簧,车可能会直接趴在地上。2、减震器:减震器起到衰减震动,耗散弹簧能量的作用。如果只有弹簧而没有减震器,假设突然受到一个路面冲击,悬架会不断震动下去,持续很久,如下图左所示;而加入减震器后,情况则不一样了,如图右所示,减震器力的大小与压缩拉伸速度成正比,F=c*v,可以耗散衰减弹簧瞬态的冲击力。

  3、其它连接件,最大的作用是将弹簧减震器与车身,轮毂等相连。根据悬架结构及形式、连接件形式,悬架可大致分为很多种类,如双叉臂悬架、麦弗逊悬架、独立悬架、扭力梁悬架等非常多种悬架,这里我们不再赘述,我们更关心的是电控方面的问题。

  这种悬架的优点是结构相对比较简单,没有额外的控制,机械系统较稳定,成本低。缺点是:不能兼顾舒适性和操控性。工程师在底盘时,只能取舒适性和操控性的折中。

  半主动悬架系统是指有电子控制,但是又没有能量输入的悬架系统。通俗易懂的讲,有电子控制管理系统,但是又不能举起车身的悬架,叫半主动悬架。目前一般是通过电磁阀控制减振器的阻尼系数,使车辆具有不一样阻尼,以此来实现不同的悬架风格,它只有耗散力,没有主动作动力。优点是能耗低,安全,成本低,且能达到很不错的控制效果。缺点是:效果的提升可能日常驾驶过程中一般车主感受不出来,需要细品。

  具有电子系统,有能量输入(如电机、电控液压泵)输入,能够主动举起车身的悬架,称为主动悬架。优点是:能实现的功能丰富,如自动调高调低车身,能跳舞脱困等花里胡哨的功能;缺点是造价昂贵,维护成本高。如果再仔细细分,从控制角度,悬架又可多分出几个分支来,它们的特点如下表所示。

  传统减振器:传统减振器内部活塞垫片组合是唯一,过程中工程师能够最终靠调整活塞、垫片进而改变孔径大小,进而改变阻尼曲线,得到不一样的力学效果。

  CDC的结构如下图所示: 红框部分是CDC减振器关键,电磁阀。ECU根据一系列算法产生目标电流,电流通过线圈后产生电磁感应驱动电磁阀,从而改变阀孔的大小,也就改变了油液通过阀的阻力,也就改变减振器的阻尼系数。CDC机械结构的制造难点在于阀的设计和加工,属于精密加工,一直是国内工厂的短板。

  MRC的结构如下图所示,减振器内灌有特俗的液体,不通电的情况下,磁流变液粘性小,减振器阻尼小,通电的情况下,磁流变液粘性大,减振器阻尼则大,电流不同则阻力不同。制造难点应该是磁流变液的配方了吧。

  传统减振器的示功曲线如下所示: 在整个车辆的生命周期,抛开性能衰退的因素,曲线是唯一的。

  通过对比不难发现两张曲线的差别:减振器压缩速度-0.2m/s到+0.2m/s这段范围我们称为操控区间,行车过程种中的加速制动、大方向转弯,减振器压缩速度基本在这个区间内。对比CDC和磁流变减振器的曲线我们大家可以发现,在这个区间内,磁流变减振器力的建立速度比CDC力的建立速度会快非常多。这个特点也决定了在加速后蹲、制动点头、转弯侧倾等操控性能方面,磁流变减振器要明显强于CDC。

  理论上磁流变减振器响应速度是1ms/s左右,CDC是10ms/s。电控悬架的控制的闭环回路如下图所示:

  从ECU获取簧上加速度,减振器行程等信息,实时计算,再产生实际电流作用到减振器上,这样的一个过程在10ms以内,再加上传感器采集等延迟,估计磁流变的实际控制周期为15ms,CDC的实际控制周期为30ms。就垂向平顺性而言,人体可以感觉到的是20hz以内的振动,无论磁流变还是CDC,两者都能提高平顺性,平顺性的差别应该不大。但是对于车身姿态的控制,这15ms的差距可能会影响挺大。这方面答主没机会实车对比过,要是哪位大佬有比较过,评论区分享下。

  与同行交流过,控制算法方面两者大同小异,基本上可以直接复用。优缺点:CDC:优点是便宜,技术较成熟稳定了。缺点是可调上限没有磁流变高。磁流变:优点是可调上限高,稳,性能优越。缺点是贵,技术相对CDC没那么成熟。