Hay varios tipos diferentes de suspensión activa, incluidas las neumáticas y las magnéticas , pero que yo sepa, en la práctica, todas se clasifican como semiactivas, ya que hay otros componentes no activos (p. ej., resortes y barras estabilizadoras) que también son parte de la suspensión del vehículo.
Me parece que si pudiéramos tener un solo actuador en cada rueda y omitir todos los componentes pasivos que se usan actualmente (¡y su peso!), esto sería muy atractivo para algunas aplicaciones en las que el costo no es el principal impedimento, como como algunas series de carreras y para algunos autos deportivos de muy alta gama.
Entonces, ¿existen impedimentos técnicos para crear una suspensión activa pura ? Si es así, ¿Que son?
Todavía no he encontrado ningún artículo o fuente que explique esto.
Dicho esto , hay razones por las que todavía se utilizan componentes pasivos.
Costo
Como habrás adivinado, el costo es potencialmente la principal razón por la que las suspensiones activas aún son poco comunes. Usted menciona algunas aplicaciones donde el costo es menos importante (nunca deja de ser importante), pero considere el costo por rendimiento frente al costo simple. Una suspensión pasiva bien diseñada manejará la mayoría de los casos de conducción, solo tendrá una única frecuencia de resonancia (ignorando los armónicos, que son difíciles de activar en un vehículo) y, en general, funcionará bien para minimizar el NVH. La implementación de estos sistemas cuesta muy poco porque los hemos usado durante bastante tiempo. Como tal, las ganancias incrementales de las suspensiones pasivas existentes no requieren una gran inversión y siempre brindan niveles crecientes de rendimiento. El costo por actuación, entonces, es mínimo.
Por otro lado, las suspensiones activas permiten un perfecto control de la carrocería. Puede aislar completamente la cabina de cualquier movimiento de las ruedas. Por supuesto, hacerlo requiere una multitud de sensores y actuadores que el automóvil normalmente no tendría, y que cuestan significativamente más que sus contrapartes pasivas. También está el costo de desarrollar un sistema de control (no se puede simplemente incluir un controlador PID) y actuadores robustos en un paquete lo suficientemente pequeño para los requisitos de espacio vehicular. Todo esto es factible pero costoso. Por toda esa inversión, ¿obtiene (quizás) una atenuación de orden de magnitud además de cualquier sistema pasivo? 10dB no es terriblemente impresionante en la mayoría de los escenarios de conducción, por lo que, a menos que esté cambiando significativamente los estilos/superficies de conducción, no vale la pena.
paralelización
A falta de un término mejor, no tiene sentido activarse por completo cuando se puede complementar una suspensión pasiva con una suspensión activa (por ejemplo, ClearMotion ). Esto reduce significativamente el costo de desarrollo y proporciona las mismas (o mejores, como veremos pronto) ganancias que un sistema puramente activo. Para proporcionar una analogía, está diciendo efectivamente: "Podemos modelar una resistencia con un conjunto de transistores, por lo que debemos reemplazar cada resistencia con este conjunto de transistores". Sí , podemos . No , no deberíamos .
El consumo de energía
No considero que esto sea un impedimento técnico porque la energía siempre puede estar disponible, pero los sistemas activos requieren cantidades absurdas de energía. Imagine cómo reemplazaría un resorte con componentes activos. ¿Levitación electromagnética? ¿Tornillo de avance con galgas extensométricas? Cualquier método para reemplazar una suspensión pasiva con una suspensión activa consumirá enormes cantidades de energía para hacer el mismo trabajo.
Desafortunadamente, no tengo la fuente, pero los sistemas ClearMotion (anteriormente Levant) solo podían sostener un giro de 1 g durante aproximadamente 10 segundos antes de que el sistema tuviera que desactivarse para evitar sobrecargar la capacidad eléctrica del vehículo. Claro, eso es una carga bastante alta por bastante tiempo, pero imagina un camino particularmente tortuoso. El manual del propietario de mi Focus EV en realidad dice que la cremallera de dirección asistida (electrónica, por supuesto) disminuirá la asistencia de dirección si gira demasiado debido a los requisitos de potencia (y al sobrecalentamiento). Ese es un sistema de dirección asistida , que no requiere tanta potencia como una suspensión semiactiva. Siempre puede obtener más potencia para el sistema, pero en algún momento, debe preguntarse si vale la pena o no.
Peso
Usted menciona la reducción de peso. La mejor manera de hacerlo sería usar resortes compuestos más nuevos con amortiguadores livianos. Eso es prácticamente todo lo que hay en el sistema, así que ese es todo el peso que agrega. Por el contrario, un sistema activo necesita grandes conductores para alimentarlo, posiblemente compresores de aire para cámaras de aire, electroimanes para fluidos amortiguadores magnetorreológicos, sensores de recorrido, etc. Algunos se suman a la masa no suspendida. Algunos no. De cualquier manera, puede terminar con más peso, especialmente si tiene en cuenta la generación de energía en forma de una batería más grande, un supercondensador o un alternador más grande.
Entonces, si bien podemos resolver los desafíos técnicos, no son desafíos que realmente valga la pena resolver.
Para aprovechar lo que dice Hari Ganti, no es tanto que la tecnología no exista, sino que no es lo suficientemente eficiente (actualmente) para facilitar dicha inversión.
Básicamente, diría que el único aspecto técnico que impide que estos sistemas existan es el avance de la tecnología existente.
Hari menciona:
No considero que esto sea un impedimento técnico porque la energía siempre puede estar disponible, pero los sistemas activos requieren cantidades absurdas de energía.
Hasta que tengamos minigeneradores de fusión a bordo o haya un gran avance en las leyes de la termodinámica, no tendremos un método para generar o almacenar las enormes cantidades de energía que usaría un sistema completamente activo como los sistemas EM. . Para mí, los sistemas EM son ideales ya que puedes ajustar instantáneamente (casi) los valores de salida y el campo magnético también proporciona un búfer constante. Pero la tensión de la que hablas en un sistema como este es enorme. Es posible que en los próximos años veamos que esto comience a implementarse en las clases superiores de carreras, pero imagínese alimentar 16 o más electroimanes para controlar 3,000 LBS a 4+ Gs... Quiero decir que estamos hablando de 12,000 lbs de fuerza repentina y controlándolo de forma estable para cambiar de dirección en unos pocos milisegundos con una precisión de menos de una pulgada... eso va a ser mucha potencia.
Dicho esto, en el mercado de consumo, los sistemas pasivos también cumplen la función de ser a prueba de fallas. Si tiene uno de esos autos de alta gama con asistencia magnética activa, ¿qué sucede cuando algo sale mal a mitad de un giro? Bueno, vuelve al sistema pasivo y te ayuda a pasar el turno, ya que solo ayuda con el trabajo.. Con completamente activo, por otro lado, estás en un mal lugar. Incluso convertirse en un carril que limita con el tráfico que se aproxima. Si la suspensión cede por completo, de repente se encuentra girando y moviéndose mucho más o menos de lo previsto. Si tienes suerte, simplemente empujas una barandilla o un vehículo que viaja en la misma dirección; si no tienes suerte, te vas por un precipicio o te deslizas hacia la parte delantera de un semirremolque. Estas son las pesadillas de los fabricantes que entran en juego. Al igual que Toyota que tiene esos problemas con el control de aceleración totalmente electrónico: espere lo mejor, planifique para lo peor.
Como nota final, no creo que sea rentable. Cuando habla de sistemas hidráulicos masivos, habla de pesos y fuerzas enormes, pero a todos les falta velocidad. Como ocurre con la mayoría de los casos en los tiempos modernos, cuanto más grande es algo, más lento se vuelve el potencial máximo de operación. Tome los trenes por ejemplo. Una sola locomotora puede viajar (número inventado) a 75 mph, pero agregue 2 millones de toneladas de carga y no puede exceder las 15 mph. Entonces, en realidad, el costo increíblemente cósmico proviene de la investigación y el desarrollo. Y ya tenemos sistemas pasivos e híbridos que funcionan muy, muy bien... entonces Benz invierte $40 millones en un sistema totalmente activo, ¿lo devolverá el mercado? Dudoso. Yo personalmente no pagaría $500,000 por una Clase C.
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