基于可变阻尼减振器的汽车结构耐久性道路模拟测试方法

技术领域

本发明属于汽车测试技术领域，尤其是涉及一种基于可变阻尼减振器的汽车结构耐久性道路模拟测试方法。

背景技术

汽车结构耐久性是评价汽车质量好坏的重要性能之一，日益受到汽车厂商和消费者的关注。在整车开发流程中，汽车结构耐久性测试必不可少。从测试方法来看，大体可分为试验场测试，道路模拟测试（台架测试）以及仿真测试。其中，道路模拟测试凭借着测试精度高且测试周期短的优势，成为汽车开发阶段最为有效的测试手段。

随着人们对汽车舒适性和操纵稳定性的追求，可变阻尼的减振器电控系统应运而生。电控系统整体调节思路是：通过车辆内置的加速度等传感器判断车辆的运动状态，中央控制单元针对当前运行状态和设计好的控制策略做出判断，以电流形式驱动减振器，从而实现了阻尼调节。目前该类主流的减振器有两种：第一种是在减振器中安装了一个电磁线圈，减振器油也变成了带有磁性的液体。当电磁线圈电流变化时，磁场力发生改变，流经电磁线圈的磁性液体受到的阻力也会发生改变，通过这样方式改变阻尼值的大小。另外一种是在传统减振器基础上增加额外的电磁阀，通过控制电磁阀内部减振油的流道大小，就能够实现减振器阻尼值的变化。

由被动减振器到可变阻尼减振器的转变，汽车性能得到了大大地提升，但同时对搭载可变阻尼减振器汽车的结构耐久性道路模拟测试方法提出了新的考验。基于传统被动减振器的汽车结构耐久性道路模拟测试中，被动减振器的特性是一定的，测试方法重点放在如何让车辆受力状态和运动姿态收敛上。引入可变阻尼减振器后，车辆的受力状态和运动姿态和可变阻尼减振器的特性强相关，而可变阻尼减振器的特性又高度依赖于汽车的运动姿态，包括高度传感器、车身加速度、车速以及转动轴扭矩等信息，因此若保证将车辆受力状态和运动姿态收敛，需要同时使可变阻尼减振器的特性复现。在台架迭代中，车辆的高度以及各向加速度是在变化的；汽车在台架上是不启动的，因此没有车速和转动扭矩等信息；测试车辆上无中央控制单元或由于安全、稳定性等原因测试车辆无法上电启动中央控制单元。基于以上三点原因，汽车在台架迭代过程中无法获得与受力状态和运动姿态相匹配的减振器特性。此外，由于引入可变阻尼减振器，测试车辆、台架、传感器等构成的系统的非线性更强，导致系统的频响函数会发生较大变化，进一步加剧了迭代的难度。

目前行业里针对搭载可变阻尼减振器的汽车结构耐久性道路模拟测试，大致有两种方法。第一种：用恒定电流驱动减振器，比如直接断开减振器控制回路，相当于驱动电流为0，此时的可变阻尼减振器其实即为被动减振器，此种情况下，台架验证的范围远远小于用户使用范围，车辆的高性能无法获得充分验证，测试结果与实际期望结果大相径庭。第二种：基于硬件在环开展测试。物理车辆系统与dSpace车辆仿真系统交互，将车辆运动信号发送给整车控制器，整车控制器根据编制的控制策略，向减振器输出电流，从而实现阻尼可调。此种测试方法中，需要在dSpace中建立车辆模型，而车辆模型需要有与测试车辆一致的包括K特性在内的一系列参数，精度很难保证，从而导致测试精度很难保证；另一方面，目前国内车辆中配置的整车控制器大部分是国外开发，控制策略等核心技术很难获得，在搭建硬件在环的过程中，接口定义，输入输出关系等很难准确的把握，导致测试方法具有很大不确定性；此外，更为重要的是此种测试方法成本投入巨大，投入时间成本高，工程应用不切实际。巨大的成本投入以及不确定的试验结果导致该种测试方法目前主要停留在理论当中或者浅显的尝试当中。

基于以上原因，在工程应用中，一种更优的应对搭载可变阻尼减振器的汽车结构耐久性道路模拟测试方法亟待提出。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种基于可变阻尼减振器的汽车结构耐久性道路模拟测试方法，以至少解决背景技术中的至少一个问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

第一方面本方案公开了基于可变阻尼减振器的汽车结构耐久性道路模拟测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、可变阻尼减振器特性解析：获得可变阻尼减振器的参数及特性，根据参数及特性制定可变阻尼减振器的驱动电流采集方案，根据参数及特性开发及调试台架用电流控制器，构建台架用电流控制器的电压驱动信号与可变阻尼减振器的驱动电流信号的关系

S2、载荷谱方案制定及实施：结合步骤S1中指定的驱动电流采集方案，确定载荷谱采集方案，在目标试验场完成载荷谱采集工作，得到各工况各通道的数据；

S3、载荷谱分析及处理：对步骤S2采集到的各工况各通道的数据进行处理，得到台架所需的目标载荷谱，分析目标载荷谱中各工况对应的可变阻尼减振器的驱动电流；

S4、多系统调试：断开可变阻尼减振器与测试车辆自带控制器的连接，将可变阻尼减振器与台架用电流控制器连接，台架用电流控制器与台架控制器相连；

S5、获取台架测试系统频响函数；

S6、台架驱动文件开发，开展台架迭代工作，并对迭代结果进行判定，最后进行可变阻尼减振器的结构耐久性测试。

进一步的，在步骤S1中，获得测试所用可变阻尼减振器的重要参数及特性，重要参数及特性包括电流控制精度、允许的最大电流、响应时间。

进一步的，在步骤S4中，可变阻尼减振器、台架用电流控制器和台架控制器构成了一套完整的可变阻尼减振器控制系统；台架、台架控制器、测试车辆和传感器构成了一个多输入多输出的台架测试系统。

进一步的，在步骤S3与步骤S4之间，需要进行测试车辆及台架准备，步骤如下：

首先，在测试车辆安装到台架之前，开展测试车辆的各项准备工作；

其次，开展台架的各项准备工作；

然后，通过吊装装置，将载荷谱采集所用的搭载可变阻尼减振器的测试车辆安装到台架上，布置测试车辆减振器所需的冷却装置。

进一步的，在步骤S5中，获取台架测试系统频响函数的方法为：

首先，定义频率和幅值信息，获得白噪声台架力驱动信号

其次，确定可变阻尼减振器的目标驱动电流，根据步骤S1中获取的

然后，在台架控制器中，基于板卡硬件定义通道数量和类型，将力控制信号

最后，运行台架驱动信号

采集测试车辆所有响应信号，根据驱动信号和采集的响应信号计算整个系统的频响函数矩阵

进一步的，在步骤S6中，开展台架迭代工作，每一个强化耐久试验工况对应一组迭代工作，进行台架驱动文件开发的方法如下：

首先，提取目标载荷谱中的可变阻尼减振器的电流响应信号，并根据具体工况的名称命名，每组信号中包含与测试车辆中可变阻尼减振器数量一样的通道数量，针对每个工况的电流响应信号，根据

其次，设置各响应信号第

然后，在台架控制器中将力控制信号

最后，运行台架驱动信号

进一步的，在步骤S6中，迭代结果判定的方法如下：

逐步迭代修正台架驱动信号，由于整个系统存在很强的非线性，导致依据线性系统计算得到台架驱动信号对应的响应和目标载荷谱之间的误差较大，为了尽可能消除非线性的影响，需要逐步迭代修正台架驱动信号；最终停止迭代工作，获得每个工况对应的最终台架驱动信号

第二方面本方案公开了一种电子设备，包括处理器以及与处理器通信连接，且用于存储所述处理器可执行指令的存储器，所述处理器用于执行第一方面所述的基于可变阻尼减振器的汽车结构耐久性道路模拟测试方法。

第三方面本方案公开了一种服务器，包括至少一个处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，以使所述至少一个处理器执行第一方面所述的基于可变阻尼减振器的汽车结构耐久性道路模拟测试方法。

第四方面本方案公开了一种计算机可读取存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的基于可变阻尼减振器的汽车结构耐久性道路模拟测试方法。

相对于现有技术，本发明所述的基于可变阻尼减振器的汽车结构耐久性道路模拟测试方法具有以下有益效果：

（1）本发明所述的基于可变阻尼减振器的汽车结构耐久性道路模拟测试方法，保证了可变阻尼减振器在载荷谱采集时与在台架测试时的特性是一致的，实现了测试的全面性；

（2）本发明所述的基于可变阻尼减振器的汽车结构耐久性道路模拟测试方法跳过了复杂难控的车辆仿真系统和整车控制器，实现了可控的测试时间和高精度的测试结果；此外，大大地降低了测试成本，在工程应用中更具有可行性。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1为本发明实施例所述的基于可变阻尼减振器的汽车结构耐久性道路模拟测试方法整体流程示意图；

图2为本发明实施例所述的步骤S1中的关系示意图；

图3为本发明实施例所述的可变阻尼减振器控制系统与台架测试系统的关系示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

第一步：可变阻尼减振器特性解析。获得测试所用可变阻尼减振器的重要参数及特性（如电流控制精度，允许的最大电流和响应时间等），制定驱动电流采集方案；使用测试所用类型的可变阻尼减振器，开发及调试台架用电流控制器，确保电流控制器满足可变阻尼减振器的各项技术参数要求；构建电流控制器的电压驱动信号与可变阻尼减振器驱动电流信号的关系

第二步：载荷谱方案制定及实施。确定载荷谱采集方案，包括试验场的选择，强化耐久试验工况的选择，采集位置的确定，采集所用传感器的选择，配载的确定，车速的确定，车辆运行模式的选择；融合电流采集方案和载荷谱采集方案，在目标试验场完成载荷谱采集工作。

第三步：载荷谱分析及处理。对采集到的各工况各通道的数据进行处理，得到台架所需的目标载荷谱；分析载荷谱中各工况对应的可变阻尼器的驱动电流，确定最大驱动电流

第四步：测试车辆及台架准备。首先在测试车辆安装到台架之前，开展测试车辆的各项准备工作，包括测试车辆状态检查，试验前参数测量及调整和试验前其它准备工作；其次开展台架的各项准备工作，包括台架系统状态确认，台架系统现场布置，台架用适配器设计加工制作，台架用各类传感器安装及配置参数；然后通过吊装装置，将载荷谱采集所用的搭载可变阻尼减振器的测试车辆（下文简称测试车辆）安装到台架上，布置测试车辆减振器所需的冷却装置。

第五步：多系统调试。断开可变阻尼减振器与测试车辆自带控制器的连接，将可变阻尼减振器与台架用电流控制器连接，台架用电流控制器与台架控制器相连。可变阻尼减振器、台架用电流控制器和台架控制器构成了一套完整的可变阻尼减振器控制系统；台架、台架控制器、测试车辆和传感器构成了一个多输入多输出的台架测试系统；对可变阻尼减振器控制系统和台架测试系统进行调试。

第六步：获取台架测试系统频响函数。首先定义频率和幅值信息，获得白噪声台架力驱动信号

其中式中：

由于可变阻尼器的目标驱动电流可以不同，因此可获得对应的多个频响函数矩阵

第七步：台架驱动文件开发。开展台架迭代工作，每一个强化耐久试验工况对应一组迭代工作；首先提取目标载荷谱中的可变阻尼减振器的电流响应信号，并根据具体工况的名称命名，如坑洼路对应的电流信号为坑洼路电流信号；每组信号中包含与测试车辆中可变阻尼减振器数量一样的通道数量，如车辆搭载4根可变阻尼减振器，则信号中包含4个电流信号通道；针对每个工况的电流响应信号，根据

第八步：迭代结果判定。逐步迭代修正台架驱动信号，由于整个系统存在很强的非线性，导致依据线性系统计算得到台架驱动信号对应的响应和目标载荷谱之间的误差较大，为了尽可能消除非线性的影响，需要逐步迭代修正台架驱动信号。

迭代过程如下：

计算迭代首次驱动谱

式中：

生成驱动文件

使用

进而获得驱动信号

进而获得下一次驱动信号：

利用新的驱动信号

最终停止迭代工作，获得每个工况对应的最终台架驱动信号

式中：

相对损伤占比=台架最终响应信号伪损伤/目标载荷谱伪损伤。

第九步：结构耐久性测试。开展台架测试工作。主要是根据耐久程序，运行最终台架驱动信号

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。上述单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。