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减震器硬件在环测试系统

2023-12-07 13:51:21·  来源：MBD之家  
　

1. 高级减振器建模遇到的挑战

减震器作为车辆悬架的重要部件，影响车辆行驶平稳性和操纵稳定性，需要进行充分的特性和耐久试验，并且需要与整车集成，在实际工况下验证并调试减震器的性能。

利用CAE仿真技术，在研发阶段可以对悬架K&C、整车操稳平顺性以及耐久性进行仿真分析，预测汽车的行驶性能。普通减震器可以通过线性/非线性弹簧阻尼器力元进行建模，这已是成熟的仿真技术。但是对于高级减震器，例如可调阻尼减震器CDC、电磁减震器等，结构复杂，包含控制器，能根据路况和行驶工况自动调整减震器特性，通过CAE软件很难准确建立其仿真模型，这给整车的操稳平顺性分析带来了挑战。

2. CDC减震器工作原理介绍

为了让大家了解高级减震器的工作原理，下面对CDC减震器进行详细介绍。

CDC减震器分为内外两个腔室，里面充满液压油。内外腔室的油液可以通过之间的小孔流动。当车轮在颠簸时，减震器内的活塞会在套筒内上下移动，腔内的油液便在活塞的作用力下在内外腔室间流动，同时油液也会对活塞产生阻力，只要改变油液流动过程阻力的大小，就可以改变活塞的阻力大小，也就是减振器阻尼的大小。


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因此只要改变两个腔室的小孔大小，就可以改变油液的阻力，因为在流量一定时，小孔的大小与液压油的阻力是存在比例关系的。所以通过CDC控制阀来改变孔的大小就能改变油液在内外腔室内往复的阻力，从而改变减震器的阻尼。

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那什么时候该改变减震器的阻尼大小？这是由CDC系统的电子控制单元来控制的。系统会通过车辆上的传感器(车身加速度、横向加速度等传感器)来实时监测车辆当前的行驶状态(每秒钟至少可监测100次)，搜集到的数据传输到控制单元经过运算对比后，对CDC控制阀发出相应的指令，从而控制阀门的开度大小来提供适应当前路况的阻尼。


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通过以上介绍，可以看出在车辆多体动力学软件中建立精确的CDC减震器是很难实现的。

3. 减震器硬件在环实时仿真测试系统

为了实现高级减震器在整车行驶工况下的性能调试，可以建立减震器硬件在环实时仿真测试系统，把真实的减震器部件和虚拟的整车（包含路况）进行实时耦合，进行半实物仿真，结合了虚拟仿真和物理测试的优势。

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下图是减震器硬件在环实时仿真测试系统的演示系统，用于说明该测试系统的工作原理，


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设备1：北京思齐致新科技基于直线电机的电动加载装置和试验控制系统，为试验人员提供完整、实时、精确、灵活的减振器试验台架。

设备2：Concurrent实时仿真机和实时Linux操作系统RedHawk，是该系统的仿真运算和数据交换平台。

设备3：Simpack专家级多体动力学软件，具有专业车辆建模和仿真技术，并具有领先的实时仿真能力，在汽车等多个行业得到广泛应用。

设备4：CARLA是一个开源的自动驾驶模拟器。它是从头开始构建的，用作模块化和灵活的API，以解决自动驾驶问题中涉及的一系列任务。

在Simpack中建立完整的车辆动力学模型，其中一个减震器的特性直接使用减震器实物代替（实际工程中应该把四个减震器全部都用减震器实物代替），减震器和整车行驶状态实时耦合，在不同路况不同速度条件下验证并调试减震器特性，分析其对整车行驶性能的影响。在保证仿真精度的基础上，又不受路试条件的限制，提升汽车研发的性能，缩短汽车研发周期。


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