引言

隨著汽車電動化、智能化的發展趨勢，對于底盤舒適性的要求越來越高。空氣彈簧和連續可調阻尼減振器(CDC)是提高底盤舒適性的強有力配置，越來越多主機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商的CDC系統。

系統架構

系統由四個位移傳感器，三個加速度傳感器，電控單元(ECU)和四個CDC減振器組成。如圖1所示。位移傳感器測量每個車輪與車身的相對位移，前軸兩個加速度傳感器和后軸一個加速度傳感器測量車身垂直加速度。這些信號和CAN總線信號(比如車速、方向盤轉角、縱向加速度、側向加速度等)輸入給ECU，ECU控制軟件根據控制策略輸出控制電流給減振器以調節阻尼力。

圖1 系統架構

CDC減振器的阻尼力由基礎閥系和電磁閥產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

在實際駕駛工況中，CDC半主動系統需要處理多種情景。如圖3所示，包括車輛狀態，路面輸入和駕駛員輸入。本節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

圖6 阻尼力平衡

為了達到車輛的性能目標，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，需要基礎阻尼力。“Base Current”模塊的功能就是根據車輛的速度提供基礎阻尼力。

  

為了防止車輪跳動，“Anti Wheel Hop”的功能就是根據車輪跳動的情況，在一段時間內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 防止車輪跳動模塊

在保證車輛安全性之后，控制策略主要提升車身控制。“SkyHook”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，三個車身加速度傳感器來測量車身運動的垂直、俯仰和側傾速度。如圖10所示。

圖10 垂直、俯仰和側傾速度

根據計算的車身運動的垂直、俯仰和側傾速度，車輛速度以及標定的系數，天棚阻尼模塊連續輸出阻尼控制信號，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 行程相關模塊

為了保證車身平穩，還需要考慮車身和車輪之間的相對運動。“Karnopp Switching Theory”模塊就是為該功能而設計，如圖13所示。

圖13 Karnopp SwitchingTheory

車身和車輪之間的相對運動可以分為四種情況：車身向上運動車輪壓縮或回彈，車身向下運動車輪壓縮或回彈。

  

對于車身向上運動車輪壓縮(圖13第二象限)和車身向下運動車輪回彈(圖13第四象限)，控制策略將阻尼力設置為最小。對于車身向上運動車輪回彈(圖13第一象限)和車身向下運動車輪壓縮(圖13第三象限)，控制策略將根據要求調整阻尼力。

 

如圖14所示，我們可以清晰地看到在車輛遇到減速帶時，Karnopp開關控制的全過程。

圖14 Karnopp開關控制示例

為了最大化舒適性，“Digressive Control”模塊負責在路面沖擊輸入時減小阻尼力，如圖15所示。

圖15 遞減控制模塊

對于路面單一輸入，遞減控制模塊非常有效，但是對于路面連續輸入，需要“Road Condition”模塊來控制。如圖16所示。如果出現連續的車輪跳動情況，該模塊將逐漸增加阻尼力直到達到理想的效果。

圖16 連續輸入控制模塊

（素材來源：網絡）