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Tags: AutonomousDriving, 安全

采埃孚的新主动减振系统 sMOTION 将驾驶舒适性、动态性和安全性提高到全新水平。对于高度自动的驾驶,这无异于如虎添翼。
Martin Westerhoff, 七月 31, 2018
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Martin Westerhoff 大学学的是科技新闻,并从那时起开始写作有关车辆和科技的文章。他对于赛车运动和赛车情有独钟。
长长的塑料轨枕贴在沥青上,犹如超大号的创可贴。它们放在那里有且只有一个原因:对任何经过的车辆造成尽可能多的破坏。驾驶员平静地将他的蓝色 MPV 开上这条特殊的摇晃和振动轨道。后座的一位乘客在这台旅行车全速通过减速带的时候牢牢抓住窗户上的把手。但在车里,却几乎没有任何感觉。“真是奇妙!” 他大吃一惊,松开了把手。

主动意味着更安全,更舒适

主动意味着更安全,更舒适

Sven Greger 手握方向盘,满意地笑起来。他是一位采埃孚研发工程师,致力于半主动和主动底盘组件的基础开发。Greger 已经习惯了乘客们在这片试车场里的这种反应,他们很多是买家或者来自国际汽车制造厂的其他研发工程师。“我们的 sMOTION 全主动底盘系统在抵消车体运动上具有新的自由度”,他说,“我们可以使每个轮子具有自己的主动反向动作,从而避免行驶状况激起车体运动。” 但是除了舒适度更高,与当前系统相比,sMOTION 还可以大幅提高动态性和安全性。通过配合使用摄像头,底盘系统可以识别路况,比如预料到颠簸或坑,并相应改变其设置。
sMOTION 可以主动向上或向下提推车轮。
— Christoph Elbers 博士,车辆底盘技术开发部副总裁

减振系统必须应对各种情况。崎岖道路不可避免地会导致直接冲击,这需要由悬挂系统来进行缓冲。如果车轮压过障碍物,它会抬起来,压缩转向节和车体间的弹簧。然后弹簧会伸张。减振器的工作是尽可能迅速地衰减所导致的振动。除了直接冲击,车辆还要抗衡推动力、制动力和离心力。这些与驾驶动力学相关的力会引起车体在三个空间轴方向上的运动(见下图)。困难在于,事实上每种不同的行驶情况都需要特定的减振力。最小化车体的运动曲线需要很高的减振力。而行驶过稍微不平的表面则只需要很少一点。而轮胎与地面的安全接触需要适度的减振力。“传统减振器只能实现运动与舒适之间的妥协,尽管是良好的妥协”, 采埃孚汽车底盘技术开发部副总裁 Christoph Elbers 博士说。

当车辆动力学触发运动以后,sMOTION 开始发挥作用

CDC 减振系统的演进

CDC 减振系统的演进

采埃孚的半主动持续减振控制 Continuous Damping Control (CDC) 系统几十年前就解决了这些冲突的目标引起的问题。我们的半主动减振系统于 1997 投入量产并用于乘用车。通过两个车轮以及车体传感器的针对各空间轴的信号,以及存储在控制器里的诸如车速、横向加速度和转向角度等附加信息,系统可以持续监测行驶状况并为每个车轮计算最佳减振力。减振器有一个或两个电控电磁阀,可以在几毫秒间改变油量以调整减振力度。采埃孚底盘专家 Elbers 解释说:“sMOTION 则更进一步。通过使用成熟的 CDC 基础设计,我们开发出一款可以主动上拉或下推车轮的减振器。”
直到现在,车身激励在一定程度上是可以容忍甚至需要的,这是为了给驾驶员提供关于路况的感觉反馈。但是在高度自动化或者自主驾驶车辆里,所有的乘员都是乘客。在这种情况下,所有的振动、冲击、滚转或颠簸只会使人们无法阅读或工作。这可能会引起晕动病,从而使这些活动无法进行”,Elbers 博士说。”这种效果被创新性座椅布局进行了放大,这种布局里的驾驶员和乘客可能不再查看行驶方向。” 只有通过主动底盘才能进行补救。sMOTION 是采埃孚面向未来的解决方案,却早已在今天提高了驾驶舒适性。乘客们不会受到行驶过程的打扰,旅行时间可用于工作或放松。

强大的执行系统保证平顺驾驶

强大的执行系统保证平顺驾驶

sMOTION 可以主动调整五赫兹以下频率发生的运动,相当于 0.2 秒的振动。在我们的测试车辆里,这些调整通过每个车轮里的 2.5 kW 执行器进行。这是一种电泵,可以使油压增加到高于或低于减振器活塞,从而主动移动活塞。对于高频激励,如井盖、交叉连接处、粗糙沥青或砾石,sMOTION 减振器都可以导通 CDC 电磁阀。

13.6 马力
总功率对应
sMOTION 测试车里的全部四个 2.5 千瓦执行器之和。

Achim Thomä 博士,sMOTION 技术项目经理,发现他和他的团队面临一个不寻常的挑战。如果激励悄悄地消失,乘客们几乎没有任何感觉,如何才能传递系统的有效性?解决方案很简单。为了进行展示,Sven Greger 现在用一台平板电脑控制一台静止车辆上的减振器:一个,一对,或者一次性全部四个。随着他点击屏幕,卡车像竞技的马一样上升下降、前后颠簸、滚转并摇晃,这时座位上的工程师完全有理由抓住把手,尽管车实际上根本就没有移动!
sMOTION 在试车场

总结: 由于有了全主动 sMOTION 减振系统,驾驶变得不仅更舒适,也更动态且安全。困难在于,每种不同的行驶情况都需要特定的减振力。比如,最小化车体的运动曲线需要很高的减振力。但是,行驶过稍微不平的表面则只需要很少一点。而维持轮胎与地面的安全接触需要适度的减振力。通过配合使用摄像头,底盘系统可以识别路况,比如预料到颠簸或坑,并相应改变其设置。因此 sMOTION 也对高度自动驾驶做出了贡献。