第18章 电子控制悬架系统

18.2.2 主动式悬架系统
车速感应控制包括: 高速感应控制 前后轮关联控制 坏路面感应控制
18.2.2 主动式悬架系统
高速感应控制 当车速大于100 km/h时，悬架ECU根据车速 传感器输入的信息，发出改变悬架刚度和 阻尼的指令。若原来处于“软”状态时， 则刚度和阻尼自动从低层次进入中层次， 若原来处于“硬”状态时，则刚度和阻尼 仍稳定于中层次，当车速降低后则又回到 原来层次。
18.2.1 半主动悬架系统
当执行器将阻尼调节杆从“硬状态位置”沿反时针方 向转过60°时，减振器A-A、B-B、C-C三个阻尼孔所在位 置的截面上的阻尼孔全部打开，所以阻尼最小，处于 “软状态”也就是汽车载荷较小和在好路面运行时所选 用的阻尼。 当执行器将阻尼调节杆从硬状态位置沿顺时针方向 转过60°，减振器B-B截面上的阻尼孔打开，而A-A、C-C 截面上的阻尼孔仍被关闭，所以此时阻尼较“硬状态” 时小，较“软状态”时大，处中间值称之“运动状态”。
18.1.2 电子控制悬架的作用与类型
2．电子控制悬架的类型 电子控制悬架的优点是能随汽车载质量和工况变化而 自动改变悬架刚度和阻尼，以提高汽车的平顺性和稳 定性。电子控制悬架则属于主动悬架，但根据是有源 控制还是无源控制可分为半主动悬架和全主动悬架两 类。
18.1.2 电子控制悬架的作用与类型
18.2.1 半主动悬架系统
在A、B、C三个不同截面上，设有 三排阻尼孔的回转阀4，在A-A上 有2个小孔，在B-B上有4个小孔， 在C-C上有2个小孔，与阻尼调节 杆1相连，执行器可使阻尼调节杆 1转动来控制阻尼孔的开闭，以达 到调节减振器阻尼大小的目的。
18.2.1 半主动悬架系统
在减振器A-A、B-B、C-C 三个阻尼孔所在位置的截面 上，活塞杆3将三个截面上 的所有阻尼孔全部封闭，只 有减振器下边底部的阻尼孔 可开通工作，所以减振器阻 尼最大，处于“硬状态”， 也就是汽车载荷大，或运行 在不良路面以及制动等工况 下选用的阻尼。
在半主动悬架的ECU中，事先设定了一个以 汽车行驶平顺性最优化控制为目标的控制参数。 汽车行驶时，安装在车身上的车身加速度传感器 将车身振动情况转换为相应的电信号，并输入 ECU。ECU中的CPU立刻计算当前车身振动加速度 的均方根值i，并与设定的目标参数进行比较， 根据比较结果输出控制信号。如果i=，ECU不 输出调整悬架阻尼控制信号，减振器保持原阻尼； 如果i<，ECU则输出增大悬架阻尼信号；如果 i>，ECU则输出减小悬架阻尼信号。
18.2.2 主动式悬架系统
坏路面感应控制: 当汽车以40～100km／h突然驶入坏路面时， 为了控制突然产生的车身纵向角振动，悬架ECU 在接收到车身高度传感器输入的车身高度变化周 期小于0.5s的信号后，发出调整悬架刚度阻尼指 令，如果原来处于“软”状态，则悬架立即从低 层次转入中层次。如果原来处于“硬”状态，则 悬架刚度、阻尼保持中层次不变。如果汽车以大 于100 km／h速度驶入坏路面，悬架ECU发出的指 令是：如果原处于“软”状态，则直接进入高层 次，如果原处于“硬”状态，则也直接进入高层 次。
18.2.2 主动式悬架系统
2. 主动悬架电子控制系统的基本组成与控制原理
(1)主动悬架电子控制系统基本组成 不同类型、不同车型上使用的主动悬架其电子控制系统的组成部件 会有一些差别，图18-6所示的是某种空气式主动悬架电子控制系统 的组成。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
18.2.2 主动式悬架系统
18.2.2 主动式悬架系统
18.2 电子控制悬架的结构与工作原理 18.2.1 半主动悬架系统
1.半主动悬架的控制原理 半主动悬架系统通常以 车身振动加速度的均方 根值作为控制目标参数， 以悬架减振器的阻尼为 控制对象，其控制模型 如图18-1所示。
18.2.1 半主动悬架系统
半主动悬架的 控制过程如图 18-2所示。
18.2.1 半主动悬架系统
转向车身侧倾控制: 在汽车急转弯或转向盘转速过快时，转向盘 传感器便把转向盘转角及转速信息输入悬架ECU， 悬架ECU计算分析后发出调整悬架刚度和阻尼的 指令，根据转角和车速的大小确定不同的调整幅 度。最大时，不管原来处于“软”、“硬”状态 的哪个层次，都一律调整到那个状态的高层次的 刚度和阻尼。
18.2.2 主动式悬架系统
18.1.2 电子控制悬架的作用与类型
1．电子控制悬架的作用 电子控制悬架系统由传感器、控制器和执行机构组成。 电子控制悬架系统能自动控制车辆悬架的刚度、阻尼 系数及车身高度根据汽车载质量、车速和路面情况的 变化而改变悬架特性，因而可最大限度地提高汽车的 行驶平顺性和操纵稳定性，适应了现代汽车对乘座舒 适性、行车安全性更高的要求。
18.1.1 传统汽车悬架系统的不足
传统悬架的刚度和阻尼只能是根据一定的载荷、某种 路面情况和车速，兼顾各方面的要求，优化选定一种 刚度和阻尼，这种刚度和阻尼一定的悬架称之为被动 悬架。 由于汽车在行驶过程中，载质量、路面情况及车速是 变化不定的，因此刚度和阻尼一定的被动悬架不可能 在改善汽车行驶平顺性和操纵稳定性方面再有大的作 为，已不能适应现代汽车对乘座舒适性和操纵稳定的 更高要求。
(1) 半主动悬架 半主动悬架就是指可以根据汽车运行时的振动及工况 变化情况，对悬架阻尼参数进行自动调整的悬架系统。 为了减少执行元件所需的功率，一般都采用调节减振 器的阻尼，使阻尼系数在几毫秒内由最小变至最大， 使汽车振动频率被控制在理想的范围内。半主动悬架 为无源控制，在汽车转向、起步及制动等工况时，不 能对悬架的刚度和阻尼进行有效的控制。
18.1.2 电子控制悬架的作用与类型
(2) 全主动悬架 全主动悬架简称主动悬架，是一种有源控制悬架，所 以它包括有提供能量的设备和可控制作用力的附加装 置。它可根据汽车载质量、路面状况(振动情况)，行 驶速度、起动、制动、转向等工况变化时，自动调整 悬架的刚度和阻尼以及车身高度，从而能同时满足汽 车行驶平顺性和稳定性等各方面的要求。 根据悬架介质的不同，又可分为油气式主动悬架和空 气式主动悬架两种。
18.2.2 主动式悬架系统
②车身姿势控制 当车速和转向急剧变化时，会引起车身姿势变化， 这不但使乘坐不舒适，严重时会因转向使车身侧倾失去 稳定性。所以随着设计车速的提高，车身姿势控制是必 不可少的。车身姿势控制主要有: 转向车身侧倾控制 制动车身“点头”控制 起步车身后仰控制
18.2.2 主动式悬架系统
18.2.1 半主动悬架系统
2.半主动悬架减振器结构原理
半主动悬架减振器分为有级调整式和无级调整式两种。 (1)有级调整式半主动悬架系统 有级调整式半主动悬架系统将悬架的阻尼(刚度)分为 2～3级，根据载荷和工况的变化，由驾驶员选择或根 据各传感器的信号自动选择。 图18-3为一个三级式半主动减振器的简图。
18.2.2 主动式悬架系统
前后车轮关联感应控制: 车速在30～80km／h运行，偶尔前轮遇到障 碍时，安装在汽车前部的车身高度传感器将会有 脉冲信号输入悬架ECU，悬架ECU经过分析计算后， 发出改变悬架刚度和阻尼的指令，使前后车轮的 悬架不论原来选用“软”或“硬”的哪个层次， 都立即选用原状态的低层次，从而提高乘坐的舒 适性，当越过障碍后，则恢复原选用的状态层次。 但当车速超过80km／h时，若悬架刚度过小， 偶尔冲击时仍影响操纵稳定性，所以，无论原选 用什么状态，悬架都将自动保持原状态的中层次 刚度和阻尼。
制动车身“点头”控制: 在紧急制动时，会引起载荷的转移，尤其是 前轴载荷突然增加，使车身产生“点头”，因此 为控制制动时车身“点头”，必须适时增加前悬 架刚度和阻尼。当车速高于60km／h运行紧急制 动时，车速传感器的信号和制动开关发出阶跃信 号同时输入悬架ECU，悬架ECU计算分析后发出调 整悬架刚度和阻尼指令，不论原来处于“硬”、 “软”状态哪个层次，一律调整到原有状态的高 层次的阻尼和刚度值。
18.2.2 主动式悬架系统
1.主动式悬架系统的基本要求及优点 (1)主动式悬架的基本要求 主动式悬架系统除了具有吸收、缓和悬架的 振动冲击外，还能根据汽车载质量、路面情况、 行驶车速、起步、制动、转向等不同工况的变化， 自动地调整悬架的刚度、阻尼以及车身高度等， 使汽车在瞬息变化的运行条件下都能获得最舒适 的平顺性和最佳的操纵稳定性。为此，主动式悬 架应配有一套提供能量装置，控制系统所采集的 信息也较多。
18.2.1 半主动悬架系统
(2) 无级调整式半主动悬架系统
无级调整式半主动悬架系统 能在几毫秒内使其阻尼力从最小 到最大的无级连续调整。 图18-5所示的是无级调整式半主 动悬架减振器原理示意图。
18.2.1 半主动悬架系统
阻尼的改变是由步进电动机，带动可变截面 阻尼器实现的，驱动杆2和空心活塞4一同上下运 动，减振器油液被压，通过驱动杆和空心活塞的 小孔,利用小孔节流作用形成阻尼。步进电动机 通过转动驱动杆，改变驱动杆与空心活塞的相对 角度，从而改变阻尼孔实际通过截面的大小，使 减振器阻尼改变。
第18章 电子控制悬架系统
本章主要内容
电子控制主动悬架 电子控制半主动悬架 车高控制悬架
18.1 概
述
悬架系统的作用是承受和传递车轮与车架之间 所受的各种力和力矩，以及吸收和减缓汽车运 行过程中所受的冲击和振动，提高车辆的平顺 性和稳定性。行驶车辆的平顺性和稳定性是衡 量悬架性能好坏的主要指标，但是二者对悬架 的刚度和阻尼的要求是互相排斥的。
(2)主动式悬架系统的控制原理 悬架ECU根据各传感器输入的信号，经过运 算分析后输出控制信号，控制各执行器动作，及 时调整悬架的刚度、阻尼及车身的高度，以确保 汽车行驶过程中的操纵稳定性和平顺性。悬架 ECU按照司机通过模式选择开关选定的“软”模 式或“硬”模式进行控制，有些悬架电子控制系 统则是由ECU根据有关传感器的信号自动选定一 种模式进行控制。
18.2.2 主动式悬架系统
起步车身后仰控制: 当汽车起步过快或在车速较低加速过猛时， 会引起后桥载荷增加，使车身产生后仰现象，此 时应增加后悬架的刚度和阻尼，以控制后仰程度 保持平顺和舒适。当汽车起步速度过大，或车速 在小于20km／h时，猛踩油门加速时，节气门开 度传感器和车速传感器的信号输入悬架ECU，悬 架ECU分析计算发出调整悬架刚度和阻尼的指令。 如果此时悬架处于“软”状态，则应从中层次或 低层次直接进入高层次，如果此时悬架处于“硬” 状态，则也从中层次进入高层次。