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        奧迪AI主動(dòng)懸架技術(shù)介紹

        2020-07-06 08:17喀晶元
        汽車與駕駛維修(維修版) 2020年6期
        關(guān)鍵詞:執(zhí)行器底盤懸架

        文:喀晶元

        主動(dòng)懸架系統(tǒng)是近10年發(fā)展起來的由控制單元控制的新型懸架系統(tǒng),該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了車輛操縱穩(wěn)定性與乘坐舒適性的完美統(tǒng)一,因而廣受汽車業(yè)界贊譽(yù)。在德系3大豪華品牌中,奔馳最早涉足該領(lǐng)域,奧迪緊隨其后,在2018年發(fā)布了第5代奧迪A8車型,做為該品牌頂級(jí)旗艦車型裝備有激光大燈、AI主動(dòng)懸架、48 V輕混和四輪轉(zhuǎn)向等先進(jìn)技術(shù),其中最受業(yè)界關(guān)注的就是AI主動(dòng)懸架系統(tǒng)。

        1 .系統(tǒng)概述

        奧迪AI主動(dòng)懸架是可完全調(diào)控的機(jī)電混合懸架系統(tǒng),汽車的前置攝像頭會(huì)探測(cè)路況的變化,并指示系統(tǒng)提前做出反應(yīng)。該車每個(gè)車輪均配有48 V電機(jī),可以單獨(dú)增加或減少車輪上的負(fù)載,并主動(dòng)調(diào)節(jié)車身位置以適應(yīng)各種駕駛工況。AI主動(dòng)懸架將整車的運(yùn)動(dòng)性與舒適性完美結(jié)合,達(dá)到更大的性能擴(kuò)展范圍(圖1),駕駛員既可以體驗(yàn)到跑車的操控樂趣又可以盡享豪華車的平穩(wěn)與舒適。

        2 .系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

        圖1 奧迪AI主動(dòng)懸架的性能擴(kuò)展范圍

        圖2 傳統(tǒng)的橫向穩(wěn)定桿

        圖3 獨(dú)立的底盤穩(wěn)定執(zhí)行器

        傳統(tǒng)的橫向穩(wěn)定桿存在諸多弊端(圖2),如功能單一、同軸車輪之間有“側(cè)傾復(fù)制”以及橫向穩(wěn)定桿剛度值固定不變等。AI主動(dòng)懸架采用了全新設(shè)計(jì)的底盤穩(wěn)定執(zhí)行器,每個(gè)車橋配備2個(gè)相互獨(dú)立的底盤穩(wěn)定執(zhí)行器(圖3),它們可以控制單個(gè)車輪與車身間的相對(duì)位置。底盤穩(wěn)定執(zhí)行器裝備有大功率48 V驅(qū)動(dòng)電機(jī),可實(shí)現(xiàn)底盤的快速升降調(diào)節(jié),只需0.1 s就可將車身從中等高度位置快速提升約85 mm。

        3 .系統(tǒng)部件

        AI主動(dòng)懸架系統(tǒng)由控制單元、執(zhí)行元件和傳感器組成(圖4)。

        控制單元:底盤控制單元J775、前底盤穩(wěn)定執(zhí)行器控制單元J1152和后底盤穩(wěn)定執(zhí)行器控制單元J1153。

        執(zhí)行元件:4個(gè)底盤穩(wěn)定執(zhí)行器。

        傳感器:前置攝像頭R242、4個(gè)車身高度傳感器和車身運(yùn)動(dòng)傳感器(來自J775和安全氣囊控制單元J234)。

        這里重點(diǎn)介紹AI主動(dòng)懸架系統(tǒng)新增的功能部件,其中包括4個(gè)底盤穩(wěn)定執(zhí)行器、2個(gè)底盤穩(wěn)定執(zhí)行器控制單元和1個(gè)底盤控制單元。

        (1)底盤穩(wěn)定執(zhí)行器的組成

        底盤穩(wěn)定執(zhí)行器由電機(jī)、控制臂、連接桿、諧波減速器以及鈦合金扭力桿等組成(圖5)。

        (2)前部底盤穩(wěn)定執(zhí)行器控制單元J1152和后部底盤穩(wěn)定執(zhí)行器控制單元J1153

        圖4 奧迪AI主動(dòng)懸架的系統(tǒng)部件

        圖5 底盤穩(wěn)定執(zhí)行器的組成

        圖6 左前輪顛簸時(shí)系統(tǒng)工作的部件

        以J1152為例說明,該控制單元調(diào)控2個(gè)前橋底盤穩(wěn)定執(zhí)行器??刂茊卧哂?組供電,其中12 V供電用于“邏輯電路”,負(fù)責(zé)運(yùn)算控制。48 V供電用于“功率電路”,負(fù)責(zé)將48 V直流電轉(zhuǎn)變?yōu)?8 V交流電。

        (3)底盤控制單元J775

        J775是主動(dòng)懸架系統(tǒng)的主控制單元,已升級(jí)至第2代。該控制單元通過FlexRay與其他控制單元通訊,并通過子總線連接J1152和J1153。

        4 .系統(tǒng)功能

        (1)基本功能

        如圖6所示,為了更容易理解,以車輛行駛時(shí)左前輪顛簸為例,具體說明其功能原理。左前輪受不平路面沖擊,使前部車身上移,產(chǎn)生的垂直加速度由J775內(nèi)傳感器監(jiān)測(cè)。同時(shí),左前懸架會(huì)被輕微壓縮,壓縮量會(huì)被相應(yīng)的車身高度傳感器獲取。J775綜合評(píng)價(jià)多項(xiàng)數(shù)據(jù)信息,減小左前電控減振器的阻尼。同時(shí),J775通過J1152將左前底盤穩(wěn)定執(zhí)行器扭力桿的預(yù)緊力調(diào)整至最小值,通過該措施充分吸收來自路面的沖擊,車身的垂直加速度限制在舒適水平。

        (2)預(yù)覽功能

        以車輛駛過減速帶為例詳解該功能。R242以200 Hz的頻率掃描前方5~20 m的路況,當(dāng)識(shí)別到凸起的障礙物時(shí),主動(dòng)懸架系統(tǒng)會(huì)將車身迅速提高約50 mm,為跨越障礙物預(yù)留充足的彈簧壓縮空間。當(dāng)車輪“到達(dá)”障礙物時(shí),底盤穩(wěn)定執(zhí)行器主動(dòng)將車輪向上提拉以跟隨障礙物的輪廓,如此可確保車輪與障礙物首次接觸時(shí)產(chǎn)生的沖擊力被消除。當(dāng)車輛駛離障礙物時(shí),車輪的懸架會(huì)主動(dòng)伸出回彈,使其盡可能地適應(yīng)道路的輪廓。

        (3)側(cè)撞提升功能

        如果其他車輛在側(cè)面以超過25 km/h速度接近時(shí),雷達(dá)傳感器可提前識(shí)別側(cè)面碰撞危險(xiǎn),隨之在0.5 s內(nèi)將這一側(cè)的車身緊急提高約80 mm,將碰撞引向剛性更強(qiáng)的門檻區(qū)域。

        (4)彎道傾斜功能

        在駕駛模式中選擇“舒適+”模式才可激活該功能。車輛在轉(zhuǎn)彎行駛時(shí),主動(dòng)懸架控制車身向相反方向傾斜,即向彎道內(nèi)側(cè)傾斜約3°。為彎道外側(cè)的車輪提供了更有效的支撐,由于減小了作用在駕乘人員身上的側(cè)向力,極大改善了乘員人員的舒適度。

        (5)俯仰補(bǔ)償功能

        車輛在起步和制動(dòng)過程中會(huì)出現(xiàn)車身俯仰,裝備AI主動(dòng)懸架的車輛在加速起步時(shí),車身前橋降低,后橋升高。而在制動(dòng)狀態(tài)下,車輛前橋升高,后橋降低,該功能會(huì)減小作用在駕乘人員身上的縱向力,從而顯著改善車輛舒適性。

        通過以上介紹,我們了解到奧迪AI主動(dòng)懸架以空氣懸架系統(tǒng)為基礎(chǔ),對(duì)傳統(tǒng)橫向穩(wěn)定桿實(shí)現(xiàn)電控化和智能化,不但實(shí)現(xiàn)了4個(gè)車輪的舒適性調(diào)節(jié),而且可以迅速做出反應(yīng)調(diào)節(jié)車身高度。該系統(tǒng)還具有視覺感知能力,可迅速應(yīng)對(duì)路況變化,使整車性能得到很大提升。

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