验证时间的刻度，守护安全的前路

2024年4月,中国新能源汽车月渗透率突破50%。在短短的五年时间里,新能源汽车技术逐渐成熟并大规模应用,电池为汽车提供了澎湃动力,但也导致了整车重量上升,给操纵稳定性与驾乘舒适性带来挑战。为了提高行驶安全性和驾驶体验,底盘智能化成为关键,这是在底盘电动化的基础上,强化转向、制动、悬架系统性能,通过底盘域融合,可有效补偿汽车电动化负效应,为进一步实现汽车智能化提供条件。

电控悬架系统是智能底盘的关键部件,具备高度可调、刚度可调与阻尼可调的特性,可综合提升不同场景下的车辆通过性与舒适性,逐步成为电动SUV的标配系统。

电控悬架系统的性能受到多重因素的影响,其中之一便是耐久性——高频次使用后的寿命。汽车是复杂的机械综合体,但机械有一定的疲劳强度和寿命。对于介质柔性、电子控制的电控悬架系统,它的耐久性也成为了行业和消费者的关注重点。

道路试验和道路模拟台架试验是传统用来考核汽车耐久可靠性能的两大方案。其中,道路模拟台架试验通过台架复现道路试验时车辆承受的路面激励,可24小时不间断执行测试,有效缩短了车型开发周期。

但是,悬架系统的电控化使得悬架刚度、阻尼可变,而传统的道路模拟测试系统缺乏使能驱动电控悬架系统方法,导致电控悬架系统刚度和阻尼难以准确复现,无法达到道路模拟测试的实施条件,如何针对电控悬架系统实施道路模拟测试成为了难题。

中国汽研部件与材料中心团队决心攻克这个难题,做好智能底盘性能与质量的“把关者”。

分析新型系统特性,挖掘破题关键

为什么传统的道路模拟测试不适用了?

简单来说,道路模拟测试是按照试验规范,让汽车通过强化路,同时采集车身与车轮若干位置的受力与加速度时域数据,并按时域片段整理为载荷谱。在实验室中,利用道路模拟装置的作动缸对被测车辆的4个车轮施加力与力矩。当台架上车轮与车身的受力与加速度响应与载荷谱数据相近时,固定道路模拟装置作动缸的驱动谱。通过循环播放作动缸的驱动谱,模拟道路耐久载荷,从而实现道路模式测试。

由于传统的道路模拟装置仅能模拟路面对轮胎的激励力,在电控悬架系统大量装备的时代背景下,悬架变化的刚度与阻尼力无法复现,导致车轮和车身的受力与加速度响应和载荷谱数据相差极大,因此无法得道路模拟装置作动缸的驱动谱。

部件与材料中心团队通过分析耐久测试装备的工作机理,认为正确地使能电控悬架系统,复现激励下的电控悬架目标刚度与阻尼,是沿用道路模拟测试技术,加速电动汽车耐久可靠性校验的关键。

自主升级测评装备,解决测试难题

针对如何使能电控悬架并复现电控悬架刚度与阻尼难题,部件与材料中心专家提出了基于“电流回放”和“信号回放”两种电控悬架系统使能方案,即通过在电控悬架执行器端直接施加功率电流或针对电控悬架控制器回放总线信号,实现电控悬架系统按照预期工作。根据两种方案所需装备技术指标,项目组编撰了技术规格书。同时,中心迅速响应,进行能建招标。通过与国内供应商默契配合,在4个月内就实现了耐久测试设备进场。

在装备升级的基础上,项目组进一步研究基于台架的电控悬架系统耐久测试方法。但是,搭载电控悬架系统的车辆比较少,而且若采用“电流回放”方案,采集执行器驱动电流可能导致车机报错,从而造成设备损坏,寻找合适的被测对象一直是项目组研究推进的一个巨大问题。在协调多方资源的情况下,项目组和重庆交通大学相关团队达成一致,并租用其自研电控悬架系统的改制车辆。

2023年7月,正值重庆最热的时候,合适的被测车辆终于进场。在台架、传感器资源有限的情况下,为了给后期台架测试方法研究留存更多时间,项目组与时间赛跑,在两天内完成针对被测车辆的载荷谱采集传感器的布置工作。7月降雨较多,为了采谱工作的有序推进,项目组把握有限的时间窗口,利用双休日到西部试验场完成了采谱工作。

检查路采数据效果

测试方法研究不是一蹴而就的,整个七八月份,电控悬架系统耐久测试方法研究的工作重心回到了礼嘉实验室内,电流回放的驱动控制对于从事测试工作的工程师来说是一个陌生的技术领域,工程师们边工作边摸索边学习,配合着实时仿真系统供应商分析问题产生原理。从设备供应商驱动板的自干扰,到系统联调中双系统命令的耦合扰动,再到原始数据的处理方法,项目组发现一个个问题,又攻克了一个个难关。

检查线束连接情况

八月是项目的攻坚期,高温下设备的高强度使用,导致道路模拟装置驱动缸的水冷系统出现故障,项目组成员爬上水冷系统并钻进箱体内部,在高达40℃的内部摸排问题,发现风扇轴承出现损坏。

一步步发现问题、分析问题、解决问题。依靠这股“拓荒牛”精神,项目组在一次次试验验证之后,终于使得测试方法与升级系统相配合,达到了目标水平。

针对道路模拟的电控悬架系统测试工具与方法,终于研究出来了。

同年八月,基于道路模拟的电控悬架系统耐久测试的研究成果完成总结,中国汽研在世界电动汽车智能底盘大会上将《基于道路模拟的电控悬架台架耐久测试技术与思考》的研究成果向行业分享,获得与会专家的一致好评。

基于阶段性成果的行业报告

如今,针对电控悬架系统耐久测试的信号回放技术也迭代成型,中国汽研形成了针对电控悬架系统的系统级、零部件级台架耐久测试能力,达到国内一流技术水平。电控悬架系统耐久可靠性测试只是智能底盘的一个技术切入点,中国汽研围绕智能底盘测评已具备了转向、制动、悬架、主动稳定杆等底盘电控系统的机械级硬件在环测试装备方案与测试评价方案,正在打造针对搭载智能底盘域控整车的场地自动化测试能力与针对智能底盘域控制器与关键电控系统的分布式硬件在环测试能力。

测试是为了服务产品,中国汽研将在自己的阵地上为国产新能源汽车产品的行稳致远保驾护航,为国家质量强国战略贡献力量。