电控悬架系统
电子控制悬架系统
3、主动悬架及其特点
、悬架初始刚度可以设计很小以保证正常行驶时的乘坐 舒适性。由于刚度可调，使车辆转弯出现的一些情况得到 解决。 、可将车辆抗侧倾、抗纵摆得刚度设计较大从而提高车 辆稳定性。 、车辆载荷变化时能自动维持车身高度不变，即使在凸 凹不平道路上行驶也可保持车身平稳。 、可以在制动时使车位下沉从而利用车轮与地面的附着 条件，加速制动过程，缩短制动距离。 、可以使车轮与地面保持良好接触，因而可提高车轮与 地面的附着力，从而提高车辆抵抗侧滑能力。
4、油气弹簧悬架系统的工作原理
通常在行驶状态，伺服阀 两侧A室的系统油压与B室的反 馈油压相互平衡，机械压力伺 服阀于主油路与液压缸相通的 位置，控制车体震动。当路面 不平车辆发生跳动时，悬架液 压力缸压力上升，机械压力伺 服阀B室反馈压力超过A室，推 动伺服阀芯左侧移动，液压缸 与回油通道接通，排出液压油， 维持压力不变，从而车轮振动 被吸收而衰减。在悬架伸张行 程，液压缸内的压力下降，伺 服阀A室压力大于B室，阀芯右 移，主油路与液压缸接通，来 自系统的压力油又进入液压缸， 以保持液压缸内的压力不变。
1、阻尼可控液压减震器
阻尼可控液压减震 器通过控制杆旋转一定 的角度来改变由旋转阀 和节流阀组成的控制阀 节流孔得流通面积，从 而实现阻尼得无极变化。 实际应用中该系统由电 子控制元、传感器和执 行器组成。
2、执行器
电子控制单元接受传感器 送入的车辆起步、加速等信号， 计算出相应得阻尼值，发出控 制信号到执行器，经控制杆调 节控制阀，使节流孔阻尼变化。
1、车身高度调节
空气弹簧模式开关选在在自动模式时，电子控制单元能够调节高位、 正常和低位3种车身高度状况。 Eg：前照灯接通时 车速达到90km/h时，前空气弹簧放气，车身前端降低。 车速在90~99km/h且保持10s以上，后空气弹簧放气，车身后端降低。 车速下降到70km/h以下时，车身上升到正常高度。
电子控制悬架系统PPT课件
2.按照控制方式分
按照控制方式分不同，汽车悬架系统通常分为传统被动式悬 架（Passive Suspension）、半主动式悬架（semi-active suspension）、主动式悬架(Active Suspension)三类。
其中半主动式又分为有级半主动式（阻尼力有级可调）
和无级半主动式（阻尼力连续可调）两种；主动式悬架根据
图5-13 空气弹簧的刚度为“软”
.
21
当空气阀转到如图5-14所示的位置时，主、副气室的气 体通道被关闭，主、副气室之间的气体不能相互流动，此时 的空气弹簧只有主气室的气体参加工作，空气弹簧的刚度为 “硬”。
图5-14 空气弹簧的刚度为“硬”
主气室是可变容积的，在它的下部有一个可伸展的隔膜，
压缩空气进入主气室可升高悬架高度，反之使悬架下降。车
雪铁龙C5液压式可调悬架结构示意图 1-纵向横梁；2-球体；
. 3-上三角叉臂；4-支杆；5-长纵臂 8
通过增减液压油的方式实现车身高度的升或降，也就是 根据车速和路况自动调整离地间隙，从而提高汽车的平顺性 和操纵稳定性。
雪铁龙C5液压式可调悬架在车上的布置
采用液压式可调悬架的代表车型有雪铁龙C5、雪铁龙
. 传统的汽车悬架（麦弗逊式前悬架） 5
5.2.1 电控悬架系统的组成和控制形式
电子控制汽车悬架系统主要由（车高、转向角、加速度、 路况预测）传感器、ECU、悬架控制执行器等组成。
1.空气式可调悬架
空气式可调悬架是指利用空气压缩机形成压缩空气，并 通过压缩空气来调节汽车底盘的离地间隙一种悬架。
一般装备空气式可调悬架的车型在前轮和后轮的附近都 设有离地距离传感器，按离地距离传感器的输出信号，行车 电脑判断出车身高度的变化，再控制空气压缩机和排气阀门， 使弹簧自动压缩或伸长，从而起到减振的效果。
汽车底盘电控技术-5-电控悬架系统
使弹簧刚度变成“硬”状态和使减振阻尼变 成“中”状态。该项控制能改善汽车高速行驶时 的稳定性和操纵性
弹簧刚度和减振阻尼控制
不平整道路 控制
颠动控制
使弹簧刚度和减振阻尼视需要变成“中”或“ 软”状态，以抑制汽车车身在悬架上下跳动， 改善汽车在不平坦道路上行驶时的乘坐舒适 性
光电耦合元件的状态与车高的对照表
车高
1
光电耦合元件的状态
2
3
车高范围
计算结果
4
OFF
OFF
ON
OFF
15
过高
高
OFF
OFF
ON
ON
14
ON
OFF
ON
ON
13
ON
OFF
ON
OFF
12
高
ON
OFF
OFF
OFF
11
ON
OFF
OFF
ON
10
ON
ON
OFF
ON
9
普通
ON
ON
OFF
OFF
8
ON
ON
ON
OFF
一般原理：
利用传感器（包括开关）检测汽车行驶时路面的状况和车 身的状态，输入ECU后进行处理，然后通过驱动电路控制 悬架系统的执行器动作，完成悬架特性参数的调整。
二、传感器的结构与工作原理
转向盘转角传感器
传感器位置
加速度传感器
车身高度传感器 加速度传感器
车身高度传感器
1、转向盘转角传感器
【作用】检测转向盘的中间位置、转动方向、转向角 度和转动角度。以判断转向时侧向力的大小和方向， 以控制车身的侧倾。
电控悬架控制系统
装在各空气弹簧和可调减振器的上方， UcF10的悬架控制执行器是一个有3步动 作的电磁阀；ucF20的则是一个有9步动 作的步进电机。执行器同时驱动减振器的 转阀和空气弹簧的连通阀，以改变减振器 的减振阻尼和空气弹簧的刚度； 对于ucF20车型，执行器只驱动减振器的 转阀。
（1）电磁式悬架执行器
（3）主动悬架 根据车载负荷、道路状况、可以 对悬架的车身高度、阻尼系数、 弹性刚度进行调节
空气悬架系统 主动悬架系统
电控悬架 半主动悬架系统
油气弹簧系统
二、悬架的功能
1、防点头功能（或防前倾） 悬架ECU根据制动灯开关信号，将两 个前悬架减振器进行调节，使前悬架 的阻尼增大。 2、防后倾功能 悬架ECU根据节气门位置或加速度传 感器信号，对两个后悬架减振器进行 调节，使其阻尼系数增大。
（2）制动灯开关 悬架ECU利用这一信号判断汽车 是否在制动。使弹簧刚度和减振 阻尼变成 “硬”状态。防止汽车 制动“点”头，使汽车的姿势变 化减至最小。
（3） 门控灯开关
用于降低车身高度，便于乘客上下车。
（4） 车速传感器
车速传感器位于变速器输出轴上，用来检 测变速器输出轴的转速。当车速超过 90km/h，自动降低车身高度，以减少空 气阻力，当车速下降40~90km/h，又 提高车身高度，以提高汽车的通过性提高 汽车行驶的稳定性。
第四章：电控悬架控制系统
一、概述 1、悬架的分类（按功能分） （1）被动悬架 由螺旋弹簧和减振器组成，不能 根据道路状况、车载负荷、车速 等因素，自身改变弹性刚度和减 震系数。
（2）半主动悬架 由螺旋弹簧和可调式减振器组成， 只能根据道路状况车速等因素，调 节减振器的阻尼系数，弹性高度不 可调。
第六节_电控悬架系统
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第三 典型汽车电控悬架系统介绍
2 弹簧刚度和减振器阻尼力控制 电控空气悬架系统气压缸的结构如图6-21所示。悬架系统 弹簧刚度和减振器阻尼力控制执行器安装在气压缸的上部。 悬架控制执行器电路如图6-22所示，ECU将信号送至悬架 控制执行器以同时驱动减振器的阻尼调节杆和气压缸的气阀 控制杆，从而改变减振器的阻尼力和悬架弹簧刚度。
四、 系统线路及连接
图6-23为LS400轿车电控空气悬架系统的线路连接图。图 6-24为悬架系统ECU连接器。
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图6-21 气压缸的结构
返回
图6-2223 LS400轿车电控空气悬架系统的 线路连接图
返回
图6-24 悬架系统ECU连接器
返回
第四 电控悬架系统的检修
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第四 电控悬架系统的检修
二、 丰田凌志LS400汽车电控悬架系统 的故障自诊断
1 2 3 4 指示灯的检查 故障代码的读取 故障代码的清除 故障代码表
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第四 电控悬架系统的检修
三、 丰田凌志LS400汽车电控悬架系统 的故障分析及诊断
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图6-2 半主动悬架控制模型图
返回
第二 电控悬架系统的结构与 工作原理
电子控制悬架系统
电子控制单元的基本工作原理：各 传感器和控制开关产生的电信号，经输 入接口电路整形放大后，送入计算机 CPU中，经过计算机处理和判断后分 别输出各控制信号，驱动相关的执行器 和显示器工作。
ECU系统原理图
这些控制信号有：促使执行器改变 悬架减振器阻尼力的阻尼控制信号；促 使发光二极管显示悬架系统当前阻尼力 状态的显示控制信号。
电子控制悬架系统
一，概述
1、汽车悬架的作用
汽车悬架是指连接车架(或承 载式车身)与车桥(或车轮)的一系 列传力装置。
（1） 承载即承受汽车各方向的载荷， 这些载荷包括垂直方向、纵向和 侧向的各种力。
（2） 传递动力即将车轮与路面间产生 的驱动力和制动力传递给车身， 使汽车向前行驶、减速或停车。
（3） 缓冲即缓和汽车和路面状况等引 起的各种振动和冲击，以提高乘 员乘坐的舒适性。
在现代中、高档汽车上很少采用普 通的减振器，转而采用电控半主动悬 架或电控主动悬架，以提高汽车的综 合性能。
1. 电控半主动悬架的结构和工作原理
大部分半主动悬架采用了手动控 制方式，由驾驶员根据路面状况和汽 车的行驶条件，手动控制相关的动作， 对减振器的阻尼力进行变换。
如果当减振器的阻尼力被调整为 “硬” 时，还可增强汽车在转弯或在 不平道路上行驶时抗侧倾的能力，提 高汽车操纵的稳定性。
1）横向稳定驱动器
驱动器的外形及驱动杆的位置
驱动器的结构 1—直流电动机；2—蜗轮；3—小行星轮；4—齿圈；5—托架； 6—限位开关；7—太阳轮；8—变速传动轴；9—蜗杆
直流电动机 1—驱动杆；2—从动杆；3—变速传感器；4—蜗杆；5—小行 星轮；6—齿圈；7—太阳轮；8—托架；9—限位开关(SW2)； 10—限位开关(SW1)；11—直流电动机；12—蜗杆；13—弹簧
电控悬架系统实验报告
一、实验目的1. 了解电控悬架系统的基本组成与工作原理。
2. 熟悉电控悬架系统各部件的功能与相互关系。
3. 掌握电控悬架系统的实验操作步骤与注意事项。
4. 通过实验验证电控悬架系统在不同工况下的性能表现。
二、实验原理电控悬架系统是一种集传感器、控制器、执行器于一体的智能控制系统，通过实时检测车身高度、车速、转向角度等信号，对悬架系统进行动态调整，以实现车身稳定、乘坐舒适、操纵稳定等目标。
三、实验仪器与设备1. 电控悬架系统实验台架2. 车身高度传感器3. 车速传感器4. 转向角度传感器5. 控制器6. 执行器7. 电脑8. 数据采集与分析软件四、实验步骤1. 系统搭建：按照实验台架说明，连接车身高度传感器、车速传感器、转向角度传感器、控制器和执行器等设备，确保各部件连接正确、可靠。
2. 系统调试：启动电脑，打开数据采集与分析软件，设置实验参数，如车身高度、车速、转向角度等。
3. 实验操作：a. 在平直路面进行车身高度调整实验，观察电控悬架系统是否能够根据设定的高度值进行精确调整。
b. 在弯道进行车身稳定性实验，观察电控悬架系统是否能够抑制车身侧倾，提高操纵稳定性。
c. 在颠簸路面进行乘坐舒适性实验，观察电控悬架系统是否能够有效过滤路面振动，提高乘坐舒适性。
4. 数据采集与分析：记录实验过程中车身高度、车速、转向角度等数据，利用数据采集与分析软件对数据进行处理，分析电控悬架系统在不同工况下的性能表现。
五、实验结果与分析1. 车身高度调整实验：实验结果表明，电控悬架系统能够根据设定的高度值进行精确调整，调整误差在±5mm以内，满足实验要求。
2. 车身稳定性实验：在弯道实验中，电控悬架系统能够有效抑制车身侧倾，提高操纵稳定性。
实验结果显示，侧倾角度小于2°，满足实验要求。
3. 乘坐舒适性实验：在颠簸路面实验中，电控悬架系统能够有效过滤路面振动，提高乘坐舒适性。
实验结果显示，车身垂直加速度小于0.2g，满足实验要求。
电子控制悬架系统
一般原理：
.
（二）传感器的结构与工作原理 1、转向盘转角传感器
作用：检测转向盘中间位置、转动方向、转动角度和 转动速度。
ECU根据车速传感器和转角传感器信号，判断转向时侧 向力的大小和方向，以控制车身侧倾。 例：丰田TEMS的光电式转角传感器
.
.
4、节气门位置传感器 作用：判断汽车是否进行急加速。 5、车速传感器
汽车车身的侧倾程度取决于车身和转向半径。 常用的车身传感器有：舌簧开关式、磁阻元件式、磁脉冲
式、光电式。 6、模式选择开关
作用：决定减振器阻尼力大小 四种运行模式：自动 标准；自动 运动；
手动 标准；手动 运动
.
.
（三）悬架ECU
3）弹簧刚度控制 与减振器控制一致
注：有些车具有上述1个或2个. 功能，有些具有3个功能。
电子悬架系统的种类
1）按传力介质不同分 气压式和油压式
2）按控制理论不同分 半主动式—有级半主动式（阻尼力有级可调） 无级半主动式（阻尼力连续可调） 主动式—全主动式（频带宽大于15Hz） 慢全主动式（频带宽3~6Hz）
.
三 电典型汽车电子控制悬架系统
.
丰田电子悬架系统原理
.
丰田电子悬架系统控制功能
.
.
（四）执行机构的结构与工作原理
1、阻尼控制执行机构 1）可调阻尼减振器
组成：缸筒、活塞、活塞控制杆、回转阀等
ECU通过控制杆控制回转阀相对活塞杆转动，使油孔通断，改变流 通面积，调节减振器阻尼力。
A、C孔相通 为软； B孔与活塞杆 上油孔相通为 中； A、B、C孔均 不通为硬。
.
2）直流电动机式执行器 作用：由ECU 控制控制杆的 旋转，改变减 振器的阻尼力。
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9．6电控悬架系统
传统的汽车悬架一般具有固定的弹簧刚度和减振阻尼力，它只能保证在一种特定
的道路状态和速度下达到性能最优，因而不能同时满足汽车行驶平顺性和操纵稳定性
的要求。
例如降低弹簧刚度，平顺性会更好，乘坐更舒适，但会使操纵稳定性变差；相反，增加弹簧刚度虽可提高操纵稳定性，但会使车辆对路面不平度更敏感，平顺性降低。
因此，理想的悬架系统应在不同的行驶条件下具有不同的弹簧刚度和减振器阻尼力，以同
时满足平顺性与操纵稳定性的要求。
电控悬架系统就是这种理想的悬架系统，它通过对
悬架系统参数进行实时控制，使悬架的刚度、减振器的阻尼系数、车身高度能随汽车的
载荷、行驶速度、路面状况等行驶条件变化而变化，使悬架性能总是处于最佳状态(或其
附近)，同时满足汽车的行驶平顺性、操纵稳定性等方面的要求。
现代汽车电控悬架系统有多种形式。
根据控制目的不同，可分为车高控制系统、刚
度控制系统、阻尼控制系统、综合控制系统等形式。
按悬架系统结构形式，可分为电控空气悬架系统和电控液压悬架系统。
根据控制系统有源或无源，可分为半主动悬架和全主
动悬架。
半主动悬架是指悬架元件中的弹簧刚度和减振力之一可以根据需要进行调节，
全主动悬架则能根据需要自动调节弹簧刚度和减振力。
可见，全主动悬架的各种性能都
明显优予半主动悬架和被动悬架。
而主动悬架按弹簧的类型，可分为空气弹簧主动悬架
和油气弹簧主动悬架。
本章以丰田凌志LS400的电控悬架系统为例进行介绍。
9．6．1 概述
丰田凌志lS400的电控悬架系统为空气弹簧主动悬架，可根据行驶条件自动控制
弹簧刚度、减振器阻尼力及车身高度，以抑制加速时后坐、制动时点头、转向时侧倾等汽车行驶状态的变化，明显改善乘坐的舒适性和操纵的稳定性。
1．系统控制功能
丰田凌志LS400的电控悬架系统主要对车速及路面感应、车身姿态、车身高度三
个方面进行控制。
(1)车速与路面感应控制
1)当车速高时，提高弹簧刚度和减振器阻尼力，以改善汽车调整行驶的平顺性和操
纵稳定性。
2)当前轮遇到突起时，减小后轮悬架弹簧刚度和减振器阻尼力，以减小车身的振动
和冲击。
’
3)当路面差时，提高弹簧刚度和减振器阻尼力，以抑制车身的振动。
(2)车身姿态控制
1)转向时侧倾控制。
急转向时，提高弹簧刚度和减振器阻尼力，以抑制车身的侧倾。
2)制动时点头控制。
紧急制动时，提高弹簧刚度和减振器阻尼力，以抑制车身的点头。
3)加速时后坐控制。
急加速时，提高弹簧刚度和减振器阻尼力，以抑制车身的后坐。
(3)车身高度控制
1)高速感应控制。
车速超过90km／h时，降低车身高度，以减少空气阻力，提高汽车行驶的稳定性。
2)连续差路面行驶控制。
车速在40～90km／h时，提高车身高度，以提高汽车的通
过性。
3)点火开关0FF控制。
驻车时，当点火开关关闭后，降低车身高度，便于乘客的乘坐。
4)自动高度控制。
当乘客和载质量变化时，保持车身高度恒定。
2．系统操作
丰田凌志LS400的电控悬架系统有三个操作选择开关：高度控制ON／OFF、高度
控制开关和LRC(模式控制)开关。
高度控制ON／OFF开关安装在汽车尾部后备箱的左边。
高度控制ON／OFF开关
处于0N位置时，系统可按选择方式进行车身高度自动控制；处于OFF位置时，系统不
执行车身高度控制。
高度控制开关和LRC(凌志乘坐控制，亦称模式控制)开关安装在驾驶室内变速操
纵杆的旁边。
高度控制开关用于选择控制车身高度，当高度控制开关处于HIGH位置时，系统
对车身高度进行“高值自动控制”，HIGH位置在不平道路上行驶时选用；处于NORM
时，车身高度则进入“常规值自动控制”状态，NORM位置在一般道路上行驶时选用。
LRC开关用于选择控制悬架的刚度、阻尼力参数。
当LRC开关处于SPORT位置
时，系统进入“高速行驶自动控制”状态，着重于提高急转弯等情况下的车辆稳定性；处于NORM位置时，系统对悬架刚度、阻尼力进行“常规值自动控制”，着重于乘坐舒适性，通常用于一般的行驶。
此时，悬架的电子控制单元(ECU)根据车速传感器等信号，
使悬架的刚度、阻尼力自动地调整到软、中或硬的状态。
9．6．2 电控悬架系统的构造与工"99原理
1．系统组成
任何电控悬架系统都由传感器、电子控制单元(ECU)、执行器等三部分组成。
传感
器将汽车行驶的路面情况(汽车的振动)和车速及起动、加速、转向、制动等工况转变为电信号，输送给ECU，ECU将传感器送人的电信号进行综合处理，输．出对悬架的刚度、阻尼、车身高度进行调节的控制信号。
执行器按照ECU的控制信号，准确地动作，及时地调节悬架的刚度、阻尼系数及车身的高度。
丰田凌志LS400的电控悬架系统也是如此。
具体来说，传感器包括车身高度传感器、转向传感器、车速传感器、节气门位置传感器等；电子控制单元一般由微机和信号放大电路组成。
执行器包括高度控制阀、排气阀、悬架控制执行器等。
系统各元件在车上的位置如图9—27所示。
2．控制原理
(1)车身高度控制
车身高度控制系统由压缩机、干燥器、排气阀、1号与2号高度控制继电器、1号与2号高度控制阀、前后4个空气弹簧、4个车身高度传感器以及悬架ECU等组成。
图9—28所示为车身高度控制系统示意图，图9—29所示为1号和2号高度控制阀控制电路，图9-30所示为空气压缩机控制电路。
·
当点火开关接通时，ECU使2号高度控制继电器线圈通电，2号高度控制继电器
触点闭合，便使前、后、左、右四个高度传感器接通蓄电池电源。
当车身高度需要上升时，从ECU的RCMP端子送出一个信号，使l号高度控制继电器接通，1号高度控制继电
器触点闭合，压缩机控制电路接通产生压缩空气。
ECU使高度控制电磁阀线圈通电后，
电磁阀线圈将高度控制阀打开，并将压缩空气引向空气弹簧，从而使车身高度上升。
悬架系统的车身高度传感器采用光电式传感器，为了检测汽车高度和因道路不平
而引起的悬架位移量，在每个悬架上都有一只车身高度传感器，用于连续监测车身与悬
架下臂之间的距离。
图9—31所示为车身高度传感器与ECU之间的连接电路。
当车身高度需要下降时，ECU不仅使高度控制阀电磁线圈通电，而且还使排气阀
电磁线圈通电，排气阀电磁线圈使排气阀打开，将空气弹簧中的压缩空气排到大气中。
1号高度控制阀用于前悬架控制，它有两个电磁阀分别控制左右两个空气弹簧。
2号高度控制阀用于后悬架控制，它与l号高度控制阀一样，也采用两个电磁阀。
为了防止空气管路中产生不正常的压力，2号高度控制阀
中采用了一个溢流阀。
(2)弹簧刚度和减振阻尼力控制
电子控制空气悬架系统空气弹簧的结构如图9—32所示。
悬架系统弹簧刚度和减振器阻尼力控制执行器安装在空气弹簧的上部，悬架控制执行器电路如图9—33所示，
ECU将信号送至悬架控制器，同时驱动减振器的阻尼调节杆和空气弹簧的气阀控制
杆，从而改变减振器的阻尼力和悬架弹簧刚度。
(3)系统电路图
图9—34所示为LS400电子控制空气悬架系统的线路连接图。
图9-35所示为悬架系统ECU连接器。
表9—1所示为连接器各接线端子与ECU连接对象的对应关系。