商用車半主動(dòng)懸架系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方法及應(yīng)用研究

范學(xué)瓊　王偉　李驥　吳闖　靳昕

摘 要：本文基于商用車半主動(dòng)懸架開(kāi)發(fā)及應(yīng)用現(xiàn)狀，提出了技術(shù)路線、實(shí)現(xiàn)路徑，差異性方法探索的半主動(dòng)懸架開(kāi)發(fā)方法，結(jié)合開(kāi)發(fā)方法進(jìn)行了實(shí)踐。在多工況試驗(yàn)下，半主動(dòng)懸架對(duì)車輛平順性較傳統(tǒng)懸架提升10%提上。本文所進(jìn)行的研究和實(shí)踐對(duì)于商用車智能化懸架的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用有一定的借鑒性。

關(guān)鍵詞：商用車 半主動(dòng)懸架 技術(shù)路線 平順性

The Investigation into the Development and Application of Commercial Vehicle Semi-active Suspension System

Fan xue qiong，Wang wei，Li ji，Wu chuang，Jin xin

Abstract：According to the status quo that semi-active suspension system isnt applied and developed well to the commercial vehicle， and the new method including technical and materialization details and careful contrast enable it easier to effectuate. Standards in vehicles ride comfort have improved 10% compared to traditional system， which were manifested in the experimentations under different conditions. The main findings of the research would be useful to investigation of commercial vehicles intelligent suspension system.

Key words：commercial vehicle， semi-active suspension system， technology details， ride comfort

1 引言

汽車懸架系統(tǒng)在車輛行駛過(guò)程中對(duì)保證車體的穩(wěn)定性起著關(guān)鍵作用。在汽車工業(yè)中都在努力改進(jìn)汽車的操控穩(wěn)定性和平順性，隨著人們對(duì)汽車駕駛性能要求日益重視的情況下，實(shí)現(xiàn)操控穩(wěn)定性和平順性平衡愈現(xiàn)迫切。智能化懸架可通過(guò)半主動(dòng)或主動(dòng)控制在不同工況和路面下保證汽車獲得最優(yōu)性能，實(shí)現(xiàn)車輛操控穩(wěn)定性和平順性完美協(xié)調(diào)，為用戶提供最優(yōu)的駕乘體驗(yàn)。

2 商用車半主動(dòng)懸架開(kāi)發(fā)及應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著用戶對(duì)駕乘舒適性、操穩(wěn)性需求，車輛運(yùn)載貨物對(duì)車輛平順性要求日益增加;物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展對(duì)于車輛底盤智能化及底盤零部件耐久性需求迫切。從產(chǎn)品前瞻性和技術(shù)領(lǐng)先性方面考慮，被動(dòng)懸架的潛力幾乎接近極限了，逐漸無(wú)法滿足發(fā)展需求。根據(jù)行業(yè)調(diào)研，結(jié)合懸架系統(tǒng)歷史發(fā)展及借鑒乘用車發(fā)展趨勢(shì)，商用車領(lǐng)域中，半主動(dòng)懸架既能滿足產(chǎn)品性能要求且附加值高，市場(chǎng)應(yīng)用前景良好，可應(yīng)用至輕量化牽引車、載貨車等車型。半主動(dòng)懸架技術(shù)路線目前都選用阻尼可變減振器實(shí)現(xiàn)。阻尼可調(diào)減振器在乘用車領(lǐng)域已批量應(yīng)用，國(guó)際某知名品牌商用車、國(guó)際農(nóng)業(yè)機(jī)械已應(yīng)用半主動(dòng)懸架技術(shù)。半主動(dòng)懸架系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵是控制系統(tǒng)，目前主機(jī)廠大多采用的方式是減振器與控制系統(tǒng)打包供貨。

3 商用車半主動(dòng)懸架開(kāi)發(fā)方法研究

3.1 技術(shù)路線的確定

技術(shù)路線的論證確定用于指導(dǎo)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方向。從技術(shù)成熟度，目前商用車領(lǐng)域智能懸架系統(tǒng)應(yīng)用均為半主動(dòng)懸架，半主動(dòng)懸架技術(shù)采用調(diào)節(jié)阻尼的方式實(shí)現(xiàn)半主動(dòng)控制;從成本上，主動(dòng)懸架成本高出半主動(dòng)懸架3-5倍，與商用車用戶價(jià)值不符，性價(jià)比不如半主動(dòng)懸架;從汽車智能化發(fā)展上，半主動(dòng)懸架可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)控制，從傳感器精度、安全性、可靠性足以支撐輔助駕駛和有條件自動(dòng)駕駛。從商用車行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，判斷懸架系統(tǒng)發(fā)展基本趨勢(shì)為：半主動(dòng)-主動(dòng)-智能化;控制方面：功能實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：多檔位可調(diào)-自適應(yīng)連續(xù)可調(diào)-預(yù)見(jiàn)性智能控制。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)路徑的確定

半主動(dòng)懸架系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)為機(jī)電一體化控制技術(shù)，目前行業(yè)主流路徑是硬件與軟件打包由供應(yīng)商提供，包括后期懸架系統(tǒng)調(diào)校均有相關(guān)供方承擔(dān)進(jìn)行。由供方提供軟硬件技術(shù)意味著主機(jī)廠完全沒(méi)有自主技術(shù)權(quán)，沒(méi)有主導(dǎo)設(shè)計(jì)的話語(yǔ)權(quán)，關(guān)鍵核心參數(shù)均由供方掌握，屬主機(jī)廠黑匣子件，且成本高昂。隨著國(guó)際形勢(shì)的變化，國(guó)家鼓勵(lì)自主創(chuàng)新，鼓勵(lì)企業(yè)掌握核心關(guān)鍵技術(shù)。自主開(kāi)發(fā)控制系統(tǒng)是未來(lái)主機(jī)廠考慮選用的開(kāi)發(fā)模式，與供方進(jìn)行硬件及變阻尼減振器的聯(lián)合開(kāi)發(fā)或聯(lián)合調(diào)校。

3.3 較傳統(tǒng)懸架開(kāi)發(fā)的差異性方法探索

傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是在一個(gè)知識(shí)領(lǐng)域內(nèi)容開(kāi)展的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，而半主動(dòng)懸架系統(tǒng)是機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的過(guò)程包括建模和仿真、樣機(jī)原型系統(tǒng)和部署三個(gè)階段[1]。開(kāi)發(fā)過(guò)程是跨學(xué)科設(shè)計(jì);包含了四門基礎(chǔ)的學(xué)科：電學(xué)、機(jī)械學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)及信息技術(shù)。設(shè)計(jì)階段，從涉及的設(shè)計(jì)職能部門也能看出跨學(xué)科的差異，傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)涉及部門有整車級(jí)部門、底盤、試制試驗(yàn)部門、采購(gòu)部門等;而半主動(dòng)懸架系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的部門增加了電控部門、電器部門等?；趥鹘y(tǒng)懸架的差異，需要在開(kāi)發(fā)初期確定好協(xié)同設(shè)計(jì)的策略，跨部門的溝通模式等關(guān)鍵事項(xiàng)。

3.4 全新產(chǎn)品研發(fā)中風(fēng)險(xiǎn)管控思維的運(yùn)用

全新產(chǎn)品研發(fā)中風(fēng)險(xiǎn)管控思維的運(yùn)用：隨著智能化懸架系統(tǒng)產(chǎn)品的復(fù)雜度提升，風(fēng)險(xiǎn)管控思維需前置，從設(shè)計(jì)初期就應(yīng)開(kāi)始滲透到設(shè)計(jì)當(dāng)中。該風(fēng)險(xiǎn)包含兩方面內(nèi)容，一是主觀上的不確定，半主動(dòng)懸架系統(tǒng)為全新開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，缺乏類似開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)階段各個(gè)環(huán)節(jié)存在主觀考慮不全面;二是客觀上的不確定，半主動(dòng)懸架系統(tǒng)是跨學(xué)科的系統(tǒng)，系統(tǒng)本身存在不確定性。針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)需實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)管理，降低風(fēng)險(xiǎn)?；谀繕?biāo)的確定的，開(kāi)始風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)價(jià)，風(fēng)險(xiǎn)決策及風(fēng)險(xiǎn)實(shí)施，最終按照PDCA流程進(jìn)行。