半岛登录电控减振器分为两类——半主动式阻尼可协调主动式实行机构。半主动式阻尼可调指通过变革减振器阀系参数或变革油液属性,使减振器阻尼转移,扫数悬架机构仍要被动担当道面鞭策,减振器的液压物理顺序弗成违背,只然而该软时要软,该硬时要硬;而主动式实行机构是愚弄电机或液压泵,直接对车轮或车身施加掌管力,冲破减振器自己的物理属性,主动相合道面鞭策的转移,是一种带有可控阻尼功效的液压缸或电缸。
半主动式阻尼可变减振器正在竣工格式上也分两种,一种是电液式(ElectroHydraulic),寄托电磁阀掌管,可两级或N级调剂,也可能继续无极可控;另一种是油液属性可变式,磁流变(MagnetoRheological)和电流变(ElectroRheological),容易归类就叫X流变吧。无论哪种格式,最终竣工的结果都是使减振器阻尼性格随掌管电流或电压转移,然则分别类型的减振器阻尼性格和转移格式就要取决于实行机构了,进一步也肯定了一种技巧正在各个维度的优瑕疵:响适时候、可控规模、粘滑性格、失效料理、耐久寿命、本钱、重量、体积、维修容易性、能耗等等。
ElectroHydraulic Damper,焦点部件电磁阀。即电流利过线圈绕阻发作电磁场使磁性质料构件受力运动,掌管阀系开闭或通道巨细,从而变革不异减振器行程速率下,油液流过阀系的阻力。假使电磁力仅能掌管阀系通道的开合,则为双模两级可调,假使电磁力可能掌管阀系的通道巨细或进出口压差,那么便是继续可调。
虽说近些年继续阻尼可调减振器的热度大增,庖代了良多双模可调的修设,但因双模的运用不必要搭配繁杂的电控战术,可能不存正在以独自ECU为焦点的繁杂电控体例,仍拥有很高的运用价钱,因此并未被镌汰,还算很常见。
双模减振器举动初学级电控减振器,没有所谓的掌管逻辑,人机界面可选“软”或“硬”,电信号给到减振器阀系掌管实行机构,实行机构来掌管阀系部门通道的开合,这是一个恒定掌管。
有人说弗成能给双模减振器搭配开合式天棚阻尼掌管吗?开合式天棚阻尼掌管正在阻尼软硬两档及时切换,看起来便是给双模减振器度身定造的掌管算法,表面上可行,然而限度性较大。最初,目前双模减振器的软硬切换人人对主通道直接掌管,这种大流量掌管的呼应速率还达不到Skyhook的硬件条件;其次开合式天棚阻尼这种掌管算法其本身对待整车驾评的改良也很有限,未必值得参加ECU、传感器等附件和掌管开采的本钱。于是墟市上给双模减振器搭配繁杂掌管算法的运用不多,早些年Bilstein为奔跑S-Class修设的ADS(即双模)搭配了Skyhook掌管算法,据官方传扬能抵达60ms的响适时候,减振器压缩还原独立两档可调,但当下行业动辄几毫秒的呼应条件和更宽更多样的阻尼性格条件压力下,不真切现正在是否还能存活。
回到技巧道理上,为了竣工两档阻尼可调,光是阀系通道的安排计划可能有三种,如示图谋(仅用于声明道理和掌管实行格式):
并联双阀布局:当推杆堵住第二阀系掌管通道,则第二阀系所有闭合不起功用,此时阻尼力所有由主阀系供给,阻尼较大;当推杆提起掀开掌管通道,则第二阀系流利通道掀开,分走主阀系的大部门流量,使集体阻尼力下降。电信号的通断和阻尼档位的对应干系取决于第二阀系是常开阀依然常闭阀,这就要看推杆的断电复位布局是怎样安排的了,但研究到乘用车应当长时候事务正在阻尼较软的安宁形式,以及电子元件寿命,安排成常开阀以裁汰通电时候好像尤其合理。
串联双阀布局:当推杆堵住第二阀系bypass通道时,第二阀系的阻尼功用会叠加正在主阀系上擢升阻尼力,当推杆掀开bypass通道,油液原委主阀后所有经由bypass通道流出,第二阀系阻尼不起功用,下降阻尼。第二阀系常开依然常闭,研究的身分应当跟并联双阀一律,当然,周详的优劣势阐述依然须要的。
二选一布局:无主次阀之分,推杆处所肯定了油哪个阀系起功用,如此的好处是阀系调校逻辑很容易包管,还原压缩以及软硬阻尼四个维度独自调校互不影响,而布局繁杂度、本钱、创造难度是个雄伟离间。
从三种安排的布局示图谋可能看出,双模减振凡是都是需求内置附加阀系,实质阀系布局也确实比拟丰腴,活塞杆内部油液通道的密封条件很高自不必说,卓殊的通道安排也应极其美妙以优化油液滚动性格,避免Cavitation危险,并尽量减幼阀系长度和体积。
即业内简称的CDC(Continuous Damping Control),跟着掌管信号巨细的继续转移,减振器阻尼性格也继续转移。
为了容易惩罚和维持掌管信号太平,寻常以2kHz支配频率的PWM地势电流驱动电磁阀,调剂PWM波占空比即可变革电流巨细,掌管电流较幼,不赶过2A。需求理解的是,2kHz支配适值也是一个噪音敏锐的频率段,根蒂的处分步调应当正在电磁线圈和电磁阀自己布局和装置布局改良上,掌管算法可能眼前性的优化,但治标不治本。
继续阻尼可调减振器按电磁阀安设处所可分为内置式和表置式,而因为表置式的减振器本体布局安排生动性较大,纠合更高的驾乘需求,还映现了双电磁阀布局,举动更先辈技巧的本原。
电磁阀无论内置依然表置,内部布局和液压刻板道理极其繁杂,厂商之间固然也有些相互“模仿”,但不同也很大,以至实质上的掌管逻辑都所有分别。然而有两个厉重观点应当是通用的——以先导掌管道理为本原的溢流掌管(Bleed Control)和压力掌管(Pressure Control)。直接上极简示图谋:
所谓先导掌管,取主液流中的一幼部门流量分流出去,用这一幼部门的流量来掌管主通道的开闭。先导通道用于供给主通道开启所务必的压差,而先导通道开启的巨细和难易水平,肯定了主通道油液滚动的阻力,犹如于电道中的继电器的功效。如此做的好处是,愚弄很幼的电流就可能对这幼部门流量举行直接、急迅且精准的掌管,从而使主通道的油液滚动转移尤其太平,这种掌管格式正在表置电磁阀上的出现尤为彰着。(更专业的声明可能参考各样液压道理材料中合于先导阀的先容)
溢流掌管,掌管电流巨细变革先导通道开出发度的巨细;压力掌管,电流巨细掌管先导通道开启的难易水平。两种掌管格式取得的阻尼性格弧线有很大分别,寻常溢流掌管电磁阀的流量压力性格尤其线性(Progressive/Linear),修压慢,越发是低频低速时的阻尼偏幼;而压力掌管正在低速低频段修压更速,且拥有开阀行动,会映现较彰着的开阀点(Digressive/BlowOff)。两种掌管格式的选用可能取决于车型定位,安宁偏向的可研究溢流掌管,而运动向车型可研究压力掌管(如VW Golf带电控减振器修设越发夸大压力掌管)。
而两种掌管性格若能纠合到沿道,使统一个电磁阀正在分别电流下可能竣工分此表液压性格减震,比方Tenneco hlins的Ⅱ代电磁阀CES8700,便是这种搀和掌管布局(Hybrid Control),仅需求分此表调校件搭配,可能取得此中单唯一种的液压掌管性格,也可能两种格式共存(凡是为低电流溢流掌管,高电流压力掌管)减震。于是,这两种液压掌管性格既可能是减振器或电磁阀的安排选型途径,也可能成为一款电磁阀的调校参数使电磁阀厂商得到更大的兼容性。
电磁阀内置于减振器事务缸内,跟主阀系同装于活塞杆,表观上犹如电控双模减振器阀系,分此表是实行推杆不但起到开合功用,也介入对阀系完全调校参数的掌管,如阀片/弹簧预载。
以当年正在Audi A8上很速庖代了PDC的内置电磁阀CDC (ZF Sachs)为例,借用官方道理图(内置阀自己探求颇少,所知新闻也许有些过期)。要使阀体开阀,需求油液压力和电磁线圈对阀体的吸力抵达并赶过弹簧预紧力,假使电流越大,电磁力越强,则开阀所需的油液压力越幼,那么阻尼力也越幼;假使电流越幼,开阀所需的油液压力越大,阻尼力也越大。因此最大电流对应最幼阻尼力,0A电流对应最大阻尼。0A电流也意味着断电或电控体例失效,减振器将以最大阻尼状况举动被动减振器事务,此状况被称为失效太平形式(Fail Safe),以最大阻尼举动Fail Safe形式可最大水平确保整车操控太平,以扶帮接续行驶直到失效诊断排查和维修。
2)电控元件如线圈、线束、接插件随空心活塞杆进入减振器内部,需求较高的密封条件;
3)活塞杆、本原阀系特地繁杂,正在安排开采和坐蓐组织计划上,无法像表置电磁阀可能那样巨额模仿通常减振器,以至共用零件和计划,以至本钱略高。
表置电磁阀对待模块化开采和坐蓐出格有利,各品种型电磁阀可能很容易地适配于一个守旧减振器,仅需求部门零件布局调解即可,产物和产线升级相对容易,调校拆装容易,等等诸多来历,电磁阀表置式CDC是当下良多减振器厂商的重要技巧途径,以至存正在有良多特意配套的电磁阀二级供应商。
跟被动的PDC减振器的液压回道犹如,表置式电磁阀同样是只可单向流利,减振器内部需求中央浮动缸筒供给事务缸上腔-电磁阀-储液腔的油液滚动通道(这也肯定了单个的表置电磁阀将无法适配单筒减振器),但扫数减振器内部正在还原和压缩行程的油液流向仍是听从通常双筒减振器的根基顺序:还原行程因活塞杆抽离事务缸而发作的卓殊空间,油液需补充进入事务缸;压缩行程因活塞杆进入事务缸而并吞空间,油液需排失事务缸。
安设表置电磁阀后,蓝本事务缸和储液缸之间的油液交流都是通过底阀,现正在因为新增了一条通道,这种油液交流就造成了本原阀系和电磁阀两道。那么进一步会引出接连串题目:
3)有了掌管软件,减振器性格可能念何如变就何如变,是不是硬件本原的调校没那么厉重了?
这只是初接触时会最初研究到的少少题目,而跟着清楚和利用的长远,会有更多更多题目和细节,因此仅就所列的这几个被合切度较高的偏前期的题目说下个别见地。
A1)合于本原阀系和电磁阀的阻尼分派题目。有目共见液流总流量就那么多,遭遇分叉道口,必然会挑最开阔的大道走,那么阻尼就重要由这条大道肯定了。若是五五开减震,那就肯定权各占一半。但既然是可控的减振器,那么电磁阀这条道就幼大由之了,因此跟本原阀系的分派题目,就要看掌管电流的巨细了。正在调校时要谨记这个逻辑,分此表电流下,起主导功用的阀系是分此表,要有针对性的调,避免徒劳时间。
A2)正在调校时,固然电磁阀也可能有几十种调校组合,但相对待本原阀系成百上千的组合,电磁阀更多依然偏向于给一个减振器正在这辆车上定个基调,然后再正在本原阀系上做进一步粗调、精调减震。然而就实质调校事务而言,往往是并行打开,以至有也许一次调解就把二者全变了,这需求巨额体会的堆集和电控减振器阀系的贯通。
A3)有了软件,是不是可能让硬件的安排和调校相对轻松些?个别以为这事儿不必然,软件具体可能处分良多题目,要念真正做的好,本原阀系的灵巧调校弗成或缺,主观驾评是一个很悬的事儿,曾跟德国宝马的工程师仅仅为了CDC上一个本原阀系的节省片折腾了一星期,而这时间压根儿不会去管什么掌管算法和标定。
A4)电磁阀最常见的失效形式是通道停顿,正在所有电磁阀失效形式中占比约90%以上。假使电磁阀被停顿,电控变被动,也便是减振器的根基功效还正在。假使是电控体例失效了,电流0A,同样也就造成个被动减振器了,分此表布局,也会有分此表失效下的阻尼性格 - Failsafe/FailSoft,这对软件中合于失效的降级战术有很大影响。
电磁阀式电控减振器的良多题目都是完全题目完全阐述,布局、功效、道理肯花时候的话都能弄得清晰,然而真正的技巧壁垒我感应还不是安排,而是远高于通常守旧减振器的质地掌管条件。走捷径逆向也好,自立改进也好,再逆天的技巧,假使没有针对电磁阀这种严紧部件和减振器总装的高程度品控,是得不到墟市承认的,质地和坐蓐的参加远高过一款新产物的安排开采。
表置式电磁阀只同意油液单向流利,反向截止,那么正在调试中会带来一个题目:还原行程和压缩行程会相互影响。而若采用双电磁阀,一个电磁阀接入事务缸上腔,另一个接入下腔,不但可能竣工还原和压缩行程的独立调剂,还可能适配单筒减振器。参考Tenneco CVSA2和Sachs CDCrci。
还原和压缩行程的独立掌管,最大化了电磁阀的收效,当仅举动电控减振器利用时,对阻尼的掌管可能尤其富足逻辑性。而假使进一步愚弄好还原压缩独立掌管的特性,半主动悬架中的顶级黑科技之一映现了——可控液压互联悬架。
假使领悟一下液压互联悬架,可能发掘被动减振器就一经可能用于这个技巧,实用于极其夸大运动的跑车和SUV。四轮减振器通过液压管道相连,正在转向(加快/造动)时,通过焦点储油罐,分派表里侧(前后)车轮减振器的上下腔油量,进而起到抗侧倾(俯仰)的功用,此时的减振器险些是一个液压缸,横向太平杆的须要性被下降。
若废止横向太平杆,可能做到整车四个Coner垂向运动的所有解耦。而有了双电磁阀的加持,这套体例除了减振器自己的阻尼调剂功效表,还可能竣工对侧倾(俯仰)的掌管尤其生动,使整车的动态职能尤其适合操控预期。
前面讲的都是通过掌管阀系布局来是油液滚动转移发作阻尼可变的效率,高品德的电磁阀式减振器依赖于繁杂的阀系安排、刻板液压逻辑、严紧的零部件。那么另一条技巧途径,油液属性可变式减振器就对阀系的安排条件下降良多了,即磁流变减振器MR和电流变减振器ER。
ER Damper初度映现于1947年,略早于MR (1951),而之后的40年的工程和学术探求重心也都正在ER,MR险些被无视。直到1990年当人们发掘MR所需的事务电压和能耗更低,能供给更大的油液剪切应力,更寻常的温度性格,以及对洁净度更低的敏锐性,探求事务才渐渐往MR倾斜,至今险些说到电控减振器就必提及MR。
磁流变减振器油液寻常是硅油和轻细铁粒子搀和而成。无磁境况下,MR油液出现为通常牛顿流体,适合咱们常见的扫数牛顿流体力学特点;而正在磁场境况下,MR油液变为Bingham流体性格(可容易贯通为半液态半固态)。
磁流变中的阀系重要正在于活塞上纠葛的电磁线圈,通电后可能正在活塞节省孔中供给磁场,因为阻尼力的发作就来自于节省孔中的油液摩擦力,磁场强弱对油液粘度的变革就使得减振器阻尼可控了。
磁流变液有一个至今已经是探求热门的题目——迟滞(Hysteresis)。这里的迟滞由来于两个方面:一个是刻板液压自己具备的迟滞局面(Hydraulic Hysteric),另一个是磁流变液的磁滞局面(Magnetic Hysteric)。探求的热门一方面是正在掌管战术中念手段补充迟滞,另一方面为了使算法更有用,需求尤其无误的迟滞量度手腕。
正在掌管方面因为磁流变液从牛顿流体到Bingham流体性格的变更,减振器速率性格拥有高度非线性特点,可能竣工极低的最幼阻尼规模和更彰着的流体摩擦力转移,即使供给较弱的磁场,F-v弧线就险些程度,这是类型的磁流变减振器阻尼性格弧线。而这给减振器模子的无误创办带来的难度远赶过基于牛顿流体性格的减振器,学术界和工程运用界都有不少探求。
磁流变减振器布局容易、高动态规模、低能耗、温度不敏锐、呼应神速等等诸多好处也促成了它早早的就被推向墟市了,不但仅正在汽车悬架上,工程刻板、严紧刻板、桥梁等等需求精准的及时减振阻尼掌管的行业都有寻常运用。蓄志思的是,虽说各行各业探求出格炎热减震,乘用车墟市上的运用却远不足电液式减振器。
电流变(Electrorheological)是另一种油液属性可变的减振器,掌管信号是电压。油液中搀和的是电场敏锐的质料微颗粒(Al2O3、SiO2、H2O的搀和物),当欠亨电时油液出现为牛顿流体,而通电后,活塞成为阴极,事务缸成为阳极,二者之间的空间像电容一律造成电场,从而使油液中的电感颗粒链条化,具备了粘塑性。
为了使电场能更强,供给足够大的油液剪切力,活塞对着事务缸内壁的柱面面积要足够大。而这又带来了一个缺陷,油液功用面积大,对温渡过于敏锐。
ER Damper的运用不如MR那样普及,这么多年来也相同处于探求阶段。因为电压举动掌管信号直接掌管电场,减振器的布局和能耗限值肯定了掌管才干的上限,无论是安排依然坐蓐创造依然利用太平性上,正在乘用车悬架上的运用好像都另有很长的道要走。
正如开篇所说,主动“减振器”是一种待有可控阻尼功效的电缸或液压缸,阻尼的功效由原有的本原阀系或电磁阀(溢流阀)供给,而表的作动力由装备的表部电机或液压缸供给。因太平、能耗、牢靠性等来历,当下仍巨额处于DEMO和试用阶段,良多厂商拍了不少传扬视频,实装量产好像还没到机遇,这也给行业内更多时候来探寻多种技巧途径了。比方液压缸式、直线电机式,以及正在这些本原上以至可能做到悬架的能量接管。
这里错误各产物的优瑕疵做周详阐述,体例性的学问还不具备,于是仅笔者领悟到的少少实质做些概括:
整套实行机构单位的根基组成:减振器本体、表置式继续阻尼可调电磁阀、液压泵单位(含ECU/电机/泵);
液压泵单位(简称MPU)与减振器本体可能一形式安排,也可能分形式安排,取决于整车安放,分形式需求液压管道链接;
MPU中的ECU是电机掌管单位,一个减振器配一个MPU,因此会有4个ECU,而此ECU非主动悬架焦点ECU,也便是主动悬架的大脑脚色,还需求一个宏大的ECU来经受,可能是主动悬架独自修设,也可能集成于域掌管器,取决于体例计划安排和电器搜集架构;
液压缸式主动悬架的掌管带宽有限,凡是为5Hz,妄诞些的传扬会抵达10Hz,而悬架掌管的带宽条件起码也要抵达15~20Hz。更速的呼应速率,意味着更高功率更大输出的MPU,技巧和本钱上离间过大,于是,大都主动减振器计划仍会保存可控阻尼电磁阀,用以遮盖5Hz以上的掌管带宽。即低频工况交给主动实行机构惩罚,高频工况仍交给继续阻尼可调减振器。当然,假使仅仅念体验主动减振器的炫酷,高频工况直接扔给被动阀系去处分(ClearMotion CM1),好像也不是不可,由于悬架的弹簧阻尼体例自己就具备高频过滤的功效。
由于保存了减振器自己的阀系结果,因此不是真正的液压缸,那么靠液压泵输出的减振器垂向作动力比拟有限,从本篇开篇示意的表性格上来看,输效力正在二四象限(做负功的区域)出格有限,而一三象限上,进一步扩充了CDC继续阻尼可调减振器的阻尼可控规模。
这里错误各产物的优瑕疵做周详阐述,体例性的学问还不具备,于是仅笔者领悟到的少少实质做些概括:
整套实行机构单位的根基组成:减振器本体、表置式继续阻尼可调电磁阀、液压泵单位(含ECU/电机/泵);
液压泵单位(简称MPU)与减振器本体可能一形式安排,也可能分形式安排,取决于整车安放,分形式需求液压管道链接;
MPU中的ECU是电机掌管单位,一个减振器配一个MPU,因此会有4个ECU,而此ECU非主动悬架焦点ECU,也便是主动悬架的大脑脚色,还需求一个宏大的ECU来经受,可能是主动悬架独自修设,也可能集成于域掌管器,取决于体例计划安排和电器搜集架构;
液压缸式主动悬架的掌管带宽有限,凡是为5Hz,妄诞些的传扬会抵达10Hz,而悬架掌管的带宽条件起码也要抵达15~20Hz。更速的呼应速率,意味着更高功率更大输出的MPU,技巧和本钱上离间过大,于是,大都主动减振器计划仍会保存可控阻尼电磁阀,用以遮盖5Hz以上的掌管带宽。即低频工况交给主动实行机构惩罚,高频工况仍交给继续阻尼可调减振器。当然,假使仅仅念体验主动减振器的炫酷,高频工况直接扔给被动阀系去处分(ClearMotion CM1),好像也不是不可,由于悬架的弹簧阻尼体例自己就具备高频过滤的功效。
由于保存了减振器自己的阀系结果,因此不是真正的液压缸,那么靠液压泵输出的减振器垂向作动力比拟有限,从本篇开篇示意的表性格上来看,输效力正在二四象限(做负功的区域)出格有限,而一三象限上,进一步扩充了CDC继续阻尼可调减振器的阻尼可控规模。
Audi A8修设的主动悬架由转动电机直驱。该套体例中,并没有舍弃弹簧减振器的悬架根基布局,而匮乏了什么——横向太平杆。但这可不行代表拿这套繁杂的机构仅仅是为了庖代主动横向太平杆,从传扬视频和大致布局上,可能推度,液压式主动悬架的功效也能两全太平杆功用,并且也许做得更好,掌管频率会更高,剩下的难点-能耗和牢靠性,还要靠扫数行业的协同勉力了。
此表各高校、探求机构中,直驱式的主动悬架是一项探求热门,囊括轮边电机的集成计划,不逐一枚举。
这个话题不属于主动“减振器”范围,跟悬架掌管也没什么干系,只是减振器的能量接管举动一种黑科技,近些年被越来越多人提及,终究通常液压减振器发作的阻尼转化为热量直接排放好像略显糟塌。ZF的观点GenShock正在CDC的本原上用电控单位和电液马达庖代了蓝本的电磁阀,如此使得油液流过期,驱动马达举动发电机转化为电能,另一方面也具备了阻尼的功用。
能量接管技巧当下根基依然观点阶段,技巧可行性好像没什么题目,但研究到墟市运用,其可靠的能量接管性价比另有待普及。
电控类减振器目前仍以半主动为主,是目下减振器行业的大肆发达倾向,不但仅限度于车辆用处,囊括轨道交通、航空航天、重型刻板、严紧刻板,半导体等各行各业都有巨额的半主动减振/震需求。三种主流技巧途径技巧途径:
ElectroHydraulic (EH电液式阻尼可控) -愚弄流利通道可调的内置或表置电磁阀来调解减振器阻尼系数;
MagnetoRheological (MR 磁流变阻尼可控) -愚弄电磁场掌管混有铁粉的油液,变革油液粘性,进而变革阻尼系数;
ElectroRheological (ER 电流变阻尼可控) -愚弄电场掌管混有电感质料的油液,变革油液粘性,进而变革阻尼系数。
每种途径都有其优瑕疵,但无法做到全维度的当先,受守旧底盘架构的节造,减振器本体和实行机构方面的改进已靠近极限。因此巨额的探求发轫鸠合于掌管体例的安排和优化,比方精准的悬架/减振器模子、非线性题目惩罚、滞后题目等等,然而先辈掌管表面仍留正在高校未推向墟市运用,经典掌管算法仍是主流,期望有识之士能让蓄志义的探求成绩真正面世。
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