V12GT 26-04-30 10:02

问大家一个问题,如果你有一天因为某些原因把车开到了如图所示的土路上,你是希望开一台悬挂软的车还是开一台悬挂硬的车?如果悬挂软就没那么颠簸,但是车比较晃,如果悬挂硬坐在车里非常颠簸,但是车又没那么晃了。假如这条路你要开几十上百公里,你愿意接受晃还是愿意接受颠呢?

这就是我们今天要聊的一阶舒适性和二阶舒适性,即低频振动舒适性和中高频振动舒适性。

一阶舒适性主要关注低频振动的长波起伏路面,包括车身的上下跳动、俯仰、侧倾等整体运动,由路面较大起伏引起,日常生活中最常见的是大坑、起伏路、长波路面、大颠簸,你会感觉上下晃、俯仰、抛跳、坐船感、忽悠,坐久了容易晕车。所以一阶舒适性好的车解决了上述问题,车身的稳定性更强,车辆应付各种低频振动对晃动的抑制更好。

二阶舒适性主要关注中高频的路面激励,主要由车轮碾过细碎烂路、小坑洼、碎石路、路面龟裂、路面接缝、井盖等等传递上来的细碎抖动、路感反馈,从车轮开始,传导到悬挂,再到橡胶衬套到副车架,最后传到方向盘上、座椅上、车内的地板上。所以二阶舒适性好的车路面细碎的颠簸极少传递到车内,过滤得相对干净,这就是人们常说的底盘滤震高级感。

简单来说,低频舒适性关注的是晃不晃,摇不摇。而中高频舒适性关注的是震不震,抖不抖。

那么我们再回过头来看,这个市场上那些连年畅销的平价车到底是一阶舒适性做得好的车卖得多一些还是二阶舒适性做得好的车卖得多?平价车多数都是螺旋弹簧+液压减震筒,刚度和阻尼出厂就被定死了,能同时把一阶舒适性和二阶舒适性都做好的车凤毛麟角,那么大家到底是选一阶舒适还是选二阶舒适呢?

答案是马路上的大部分交通参与者都不约而同的选择了二阶舒适性好的车,为什么呢?

英国南安普顿大学噪声与振动研究所的名誉教授 Michael J. Griffin是人体振动研究领域的国际权威专家,他带领团队在国际权威学术期刊上发表了多篇研究报告,都表明人体对中高频振动的敏感度远高于低频振动。这里给大家引用一些研究结论:

1.常规坐姿人体垂向振动的第一共振峰在4~6Hz(已进入二阶舒适性频段),由胸腔共振主导;
2.第二共振峰在10~12Hz,第三共振峰在20~25Hz(均属于二阶舒适性频段),由脊柱、四肢关节共振主导;
3.共振频率处的振动传递率可高达2~5 倍,导致人体对该频段振动的感知被显著放大;
4.5~30Hz 频段的振动会同时激活躯体感觉系统和听觉系统(频率重叠区 20~30Hz),形成 "振动 - 声音" 协同感知,导致不适感被双重放大;
5.0.5~5Hz 频段主要激活前庭系统,引起平衡感变化,虽然可能导致晕车,但主观 "不适感" 评分通常低于二阶振动。

Griffin 教授在自己的著作《Human Response to Vibrations》中总结到“人体对 5~20Hz 频段的振动敏感度最高,这一频段的振动不仅容易被感知,还会引起明显的肌肉紧张和不适感,对乘坐舒适性的影响远超过低频晃动。”

研究还发现,高速行驶时,路面激励频率向高频段偏移,二阶振动成为主导。也就是说车速越快,同样的路面短波颠簸,激发出的振动频率就越高,此时车内乘员对二阶舒适性的要求就会更高,这也是大家普遍倾向于选择二阶舒适性做得更好的车的重要原因——毕竟我们日常的行驶速度是60是80,在高速上是100是120,车身经过长波路面的轻微晃动并不会让你很难受,但高速经过一个路面大接缝传导进来的垂向冲击会让你立马就感受到不舒服。

说到这里大家可能还是不明白到底什么是一阶和二阶舒适性,最生活化的例子就是你低速过一个减速带或者你以正常的行驶时速飞坡过桥头跳,这些都是考验车辆一阶舒适性的典型场景,他是不是不颠不晃不会反复来那么几下余震。二阶舒适性就是你以正常行驶的速度经过被货车压得支离破碎的布满小坑洼的粗糙路面以及经过正常的金属井盖,传导到你身上的振动是不是被大量的过滤掉了。

有没有车可以同时做好一阶舒适性和二阶舒适性呢?有的。

今天我们有了更高级的玩法,那就是通过全主动悬挂去同时兼顾车辆的一阶舒适性和二阶舒适性。

那么全主动悬架是怎么做到的呢?全主动悬架已经脱离 “被动吸震” 的范畴,而是主动预判、主动抵消:路面有坑、有坎,系统提前推 / 拉车轮,把一阶的车身弹跳、二阶的细碎震动从源头直接抹掉。

全主动悬挂可以通过路面预瞄以及云端路况图层提前知晓前方路面状况,然后通过向悬架主动施加推力或拉力,直接撑住车身不晃不摇,把车轮主动填进坑洼里直接抵消一部分路面激励。四个轮子再也不是被动迎接路面的各种状况,而是既有了各自的大脑又有了各自健壮的肌肉,各自可以主动的伸缩,应付各自当前正在行驶路面的具体情况。

所以你能看到有些车飞坡的时候他居然没有显著俯仰,车里的人无比舒适;你能看到有些车几十公里的时速跑沙漠戈壁居然如履平地,车身没有明显的起伏跳动;有些车过连续减速带、烂路坑洼,只有车轮上下伸缩,车身始终保持四平八稳;有些车高速过弯侧倾微乎其微,姿态稳得像吸在路面上一样;哪怕紧急变线、重刹急加速,车身也没有多余俯仰晃动,悬架始终能牢牢稳住车身姿态。

这些都是全主动悬架的功劳。但并不是所有全主动悬架都具备上述能力,比如当前行业内逐渐普及的分体式电液全主动悬架就不具备当中的多项能力。

为什么不具备呢?因为分体式全主动悬架的核心组件被分散布置,高压电机、电驱液压泵、液压控制阀组、液压执行器都被放置在不同的地方,尤其是电驱液压泵需要两根总长度数十公分的液压管连接液压执行器,通过高压油液给执行器传输指令。较长的液压管路会带来弹性形变和油液惯量问题,直接影响系统在二阶舒适性上的表现。

所以我们看到行业内一些成熟的分体式全主动悬架方案当中,电动液压全主动作动器集成了双阀阻尼调节器的功能,也就是类似于CDC 功能的结构,保时捷把它称作“Active two-valve shock absorber”。严格意义来说这并不是传统的CDC,但我们也看到行业内的一些主机厂会将其直接称为CDC,可能是为了便于消费者理解。

简单的说,分体式全主动悬架的方案是靠推/拉来优化一阶舒适性,靠CDC类似物来优化二阶舒适性。这套方案已经能比传统的空悬+CDC达成更好的效果(参考保时捷相关车型),但在集成式全主动悬挂面前,就有点小巫见大巫了。

集成式全主动悬架将微型无刷电机、液压泵、微处理器、传感器等部分全部集成在一个体积较小的零部件里,响应速度极快,电机扭矩调节频率比分体式全主动悬挂快10倍。由于整套系统就安装在减震器总成上,电驱执行单元与液压执行器的距离极短,省去了那两根总长度数十公分的液压管,所以液压执行器的执行频率(完整液压执行闭环频率即系统级真实响应速度)比分体式全主动悬挂快了3倍以上。

集成式全主动悬架并不需要CDC类似物来优化二阶舒适性,而是靠悬架本体极快的推/拉执行频率就能直接优化二阶舒适性。调节频率和有效作用带宽都远高于分体式全主动悬架依赖的阻尼调节技术。

这里必须举一个例子,一台车以60km/h 的速度经过一个直径80厘米,深度3厘米的井盖,耗时48ms。全主动悬架的作用是推动车轮实时跟随凹坑,进入井盖时主动伸长顶下去,驶出井盖时主动收缩避免冲击。这是从源头上提升舒适性——既没有明显的上下起伏也大幅度降低了垂向冲击。48ms 内前后轮都需要各执行一遍,集成式系统级响应速度是25ms,但分体式的系统级响应速度是77ms。也就是说分体式全主动悬架根本无力应付这个井盖,只能靠调节阻尼被动吸收震动。这里举的例子还仅仅只是60km/h,如果更快呢?

那么分体式全主动悬架就没有优势了么?当然不是,正由于核心组件被分散布置,分体式全主动悬架的体积和重量更大,电机的功率更大,能耗更大,最终能够输出的主动作动力也更大,比集成式全主动悬架大了3倍左右。

多出来那么多力量到底怎么用呢?行业内的龙头企业比亚迪提供了范本:要么用在超级跑车上去抵抗跑赛道极限工况下极大的弯道倾覆力矩,要么用在带大梁的硬派越野车上,让车辆可以在行驶中抬起单只车轮(三轮行驶)或伸出单只车轮,应付各种极端越野路况。

至于说把这些力量全部用来优化城市道路驾驶的一阶舒适性,属实有些大材小用。

总结一下,集成式全主动悬架能同时优化一阶和二阶舒适性,而分体式全主动悬架只能办前面那件事。但分体式全主动悬架下得赛道上得山野,这也是集成式全主动悬挂所不具备的能力。他们各有各的使命,所以行业内最早开始接触全主动悬架的那位德国玩家选择两者都要。

但在这里我还是要跟大家澄清一个误区,好多人觉得全主动悬架犹如神技,他能完全抹平车身的侧倾,摇晃,起伏,也能够完全抹平路面的所有颠簸,让你坐在车里如同坐磁悬浮,这显然是不可能的。

先不说是否能办到,就算能办到,给你干出来一台完全无侧倾,底盘完全无路感的车,你也肯定不会买。因为这种车无论驾驶还是乘坐都会「极其违和」,这里举一个例子,某些售价极其昂贵的豪车座舱隔音非常好,以至于他需要主动发出一些声音来降低乘员的违和感,更不要说你看到了弯道车辆却无侧倾,你看到了颠簸底盘却无路感。所以行业内成熟的全主动悬架方案都会刻意保留一些符合身体感知的车身姿态和行驶路感。

他虽然没有彻底消灭侧倾和路感,但当你真正开上手的时候,你会发现这套底盘确实还是比传统的空悬+CDC强太多了。

这里仍需再补充一点,轮胎是车辆二阶舒适性的第一责任人,因为轮胎是车辆唯一的接地部件,所有的细碎震动都是通过轮胎与地面的接地面积传导到车身上,所以有些小面积的细碎的振动是全主动悬架推/拉车轮再快也没用的,这跟全主动悬架的能力上限已经无关。我们看到行业内一些不侧重驾控能力的车型会选用扁平比极大的轮胎,胎壁厚度甚至高达惊人的150mm,直接用厚胎去化解路面的细碎震动,这样也能为二阶舒适性增加很多分数。所以某些日系车过去非常畅销也不足为奇。

(本文仅做为客观科普,不构成任何购车建议)
既然能看到这里再考大家一个问题,香槟塔测试考验的是车辆的一阶舒适性还是二阶舒适性呢?

发布于 广东