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底盤電控系統(tǒng)-CDC半主動(dòng)懸架

2022-01-10 20:51:39·  來源：凱菩斯汽車  
　
引言隨著汽車電動(dòng)化、智能化的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)于底盤舒適性的要求越來越高?？諝鈴椈珊瓦B續(xù)可調(diào)阻尼減振器(CDC)是提高底盤舒適性的強(qiáng)有力配置，越來越多主機(jī)廠在新
引言
隨著汽車電動(dòng)化、智能化的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)于底盤舒適性的要求越來越高?？諝鈴椈珊瓦B續(xù)可調(diào)阻尼減振器(CDC)是提高底盤舒適性的強(qiáng)有力配置，越來越多主機(jī)廠在新車型的配置上搭載空氣彈簧和CDC。本文主要介紹某供應(yīng)商的CDC系統(tǒng)。
系統(tǒng)架構(gòu)
系統(tǒng)由四個(gè)位移傳感器，三個(gè)加速度傳感器，電控單元(ECU)和四個(gè)CDC減振器組成。如圖1所示。位移傳感器測量每個(gè)車輪與車身的相對(duì)位移，前軸兩個(gè)加速度傳感器和后軸一個(gè)加速度傳感器測量車身垂直加速度。這些信號(hào)和CAN總線信號(hào)(比如車速、方向盤轉(zhuǎn)角、縱向加速度、側(cè)向加速度等)輸入給ECU，ECU控制軟件根據(jù)控制策略輸出控制電流給減振器以調(diào)節(jié)阻尼力。
圖1 系統(tǒng)架構(gòu)
CDC減振器的阻尼力由基礎(chǔ)閥系和電磁閥產(chǎn)生的阻尼力疊加而成。如圖2所示。

圖2 CDC減振器阻尼力
控制策略
在實(shí)際駕駛工況中，CDC半主動(dòng)系統(tǒng)需要處理多種情景。如圖3所示，包括車輛狀態(tài)，路面輸入和駕駛員輸入。本節(jié)主要介紹路面輸入的控制策略，如圖4所示。
圖3 車輛駕駛場景
圖4 車輛駕駛場景簡化
CDC控制策略的主要目標(biāo)是保證車輛安全和舒適性，也就是保證輪胎接地、提升車身控制以及最大化舒適性。如圖5所示。而通常輪胎接地和舒適性對(duì)于阻尼力的需求是相互矛盾的，如圖6所示。
圖5 車輛性能目標(biāo)
圖6 阻尼力平衡
為了達(dá)到車輛的性能目標(biāo)，CDC軟件的控制策略由圖7所示的功能模塊組成。
圖7 控制策略功能模塊
為了保證輪胎接地從而保證安全性，需要基礎(chǔ)阻尼力?！癰ase Current”模塊的功能就是根據(jù)車輛的速度提供基礎(chǔ)阻尼力。
為了防止車輪跳動(dòng)，“Anti Wheel Hop”的功能就是根據(jù)車輪跳動(dòng)的情況，在一段時(shí)間內(nèi)增加控制電流從而增加阻尼力來控制車輪。如圖8所示。
圖8 防止車輪跳動(dòng)模塊
在保證車輛安全性之后，控制策略主要提升車身控制?！癝kyHook”模塊的主要功能就是提升車身控制，如圖9所示。
圖9 天棚阻尼控制
車輛在起伏路面行駛時(shí)，三個(gè)車身加速度傳感器來測量車身運(yùn)動(dòng)的垂直、俯仰和側(cè)傾速度。如圖10所示。
圖10 垂直、俯仰和側(cè)傾速度
根據(jù)計(jì)算的車身運(yùn)動(dòng)的垂直、俯仰和側(cè)傾速度，車輛速度以及標(biāo)定的系數(shù)，天棚阻尼模塊連續(xù)輸出阻尼控制信號(hào)，如圖11所示。
圖11 天棚阻尼模塊
為了增加極限行程的車身控制， “Stroke Sensitive Control” 模塊的增益系數(shù)Kss乘以天棚阻尼模塊輸出的阻尼力。如圖12所示。
圖12 行程相關(guān)模塊
為了保證車身平穩(wěn)，還需要考慮車身和車輪之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)?！癒arnopp Switching Theory”模塊就是為該功能而設(shè)計(jì)，如圖13所示。
圖13 Karnopp SwitchingTheory
車身和車輪之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以分為四種情況：車身向上運(yùn)動(dòng)車輪壓縮或回彈，車身向下運(yùn)動(dòng)車輪壓縮或回彈。
對(duì)于車身向上運(yùn)動(dòng)車輪壓縮(圖13第二象限)和車身向下運(yùn)動(dòng)車輪回彈(圖13第四象限)，控制策略將阻尼力設(shè)置為最小。對(duì)于車身向上運(yùn)動(dòng)車輪回彈(圖13第一象限)和車身向下運(yùn)動(dòng)車輪壓縮(圖13第三象限)，控制策略將根據(jù)要求調(diào)整阻尼力。
如圖14所示，我們可以清晰地看到在車輛遇到減速帶時(shí)，Karnopp開關(guān)控制的全過程。
圖14 Karnopp開關(guān)控制示例
為了最大化舒適性，“Digressive Control”模塊負(fù)責(zé)在路面沖擊輸入時(shí)減小阻尼力，如圖15所示。
圖15 遞減控制模塊
對(duì)于路面單一輸入，遞減控制模塊非常有效，但是對(duì)于路面連續(xù)輸入，需要“Road Condition”模塊來控制。如圖16所示。如果出現(xiàn)連續(xù)的車輪跳動(dòng)情況，該模塊將逐漸增加阻尼力直到達(dá)到理想的效果。
圖16 連續(xù)輸入控制模塊 
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