概述汽车主动控制悬架系统的工作原理及控制模式

公共汽车
《城市公共交通》 " ! !##$
概述
汽车主动控制悬架系统
的 工作原理及控制模式
太原市公共交通总公司
摘 要 ：主 动 控 制 悬 架 系 统 能 使 汽 车 乘 坐 舒 适 性 和 操 作 安 全 性
郭丽萍
（ <）传感器。电子控制悬架系统传感器将汽车行驶的 路面状况和车速， 以 及起动、加速、转向、制动等工况转 变为电信号，输送给电子控制器。该系统所使用的传感器 见表 <。 表<
控制功能
车身姿态控制逻辑关系
悬架的刚度与阻尼 “ 软”模式 “ 硬”模式 低 中 高 低 中 高 ０ →０ ０ →０ 34; " "
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图.
工作原理图
抑制点头 车速≥６ ０ ｋ ｍ／ ｈ时制动 抑制俯仰 车速!."$% & ’ 时猛加速
车身位移传感器
车 速 传 感 器
方向盘转角传感器
制 动 压 力 开 关
制 动 灯 开 关 节气门位置传感器 加速踏板传感器
<
主动控制悬架组成
（ = ）控制器。控制器将传感器送入的电信号进行综合 所谓主动控制悬架是在悬架系统中采用有源或无源控 处理，输出对悬架的刚度和阻尼及车身高度等进行调节的 控制信号。它一般由微机和信号输出放大电路组成。 （ >） 执 行 机 构 。 执 行 机 构 按 照 电 子 控 制 器 的 控 制 信 号，准确地动作，及时地调节悬架的刚度和阻尼系数及车 身的高度，通常所用的执行元件是电磁阀和步进电机及空 气压缩机电动机等。
算分析后，输出控制信号，使执行机构准确地动作及时 改 变悬架的刚度、阻尼系数和车身高度，以确保汽车行驶 过 程中的操纵稳定性和乘坐舒适性。 高度控制阀按照控制器的控制信号完成开闭动作 ， 以 改变空气悬架的充气量，实现车身的高度调节。 调压器使空气压缩机输出的压缩空气压力保持稳定。
（ ! ）车身高度控制。是控制器在汽车行驶车 速 和 路 面 变化时，控制器对悬架输出控制信号，调整车身的高度， 以确保汽车行驶的稳定性和通过性、其分为 “ 标准 ” 模 式 和 “ 高”模式两种情况，在每种模式中又分为 “ 低” 、 “ 中” 、 “ 高”三种状态。其逻辑关系见表 * 。
*
故障诊断
电子控制悬架系统中一般都设有故障自诊断 系 统 ， 该
高速感应 控 制 前后轮相 关控制
车速≥１ ０ ０ ｋ ｍ／ ｈ
０ →０
系统可以监测、诊断悬架系统的工作情况及工作中 出 现 的 故障。当系统出现故障时，电子控制单元将故障信 息 以 代 码形式存入存储器内；同时仪表板上的 “ 悬架系统 故 障 指 示灯”将点亮，以提示驾驶员系统出现故障。需要 维 修 排 除故障时，可将存储器内的故障代码调出，以便尽 快 准 确
各种传感器 电子控制器 执行机构
制元件组成一个闭环控制系统。根据车辆的运动状况和路 面状况主动作出反应，以抑制车身的振动和摆动，使悬架 始终处于最佳的减振状态。 主动控制悬架电子控制系统基本组成如图 < 所示。
图<
主动控制悬架电子控制系统图
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工作原理
主动控制悬架系统能够根据车身高度、车速、转向角
作者职务职称： 郭丽萍 文 献 标 识 码： %
工程师
度及速率、制动等信号由电子控制器 （ ?@A） 控 制 悬 架 执
地 址 邮 编： 双塔西街 !!" 号
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行机构，使悬架系统的刚度、减震器的阻尼及车身高度参 数得以改变，从而使汽车具有良好的乘坐舒适性和操纵稳 定性。其工作原理见图 = 。 控制器 （ ?@A）根据各个传感器输入的 信 号 ， 经 过 运
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控制模式
主动悬架按其控制功能可分为车速与路面感应控制、
控制功能
表*
车身高度控制逻辑关系
悬架的刚度与阻尼 汽车行驶工况 “ 标准” 模式 “ 高”模式 低 中 高 低 中 高
车身姿态控制和车身高度控制。 （ +） 车 速 与 路 面 感 应 控 制 。 主 要 是 根 据 车 速 与 路 面 的变化来改变悬架的刚度和阻尼，可以有 “ 软”和 “ 硬” 两种选择，电脑控制或由驾驶员通过手动开关选择。在 这两种模式中，又按刚度和阻尼的大小分为低 （ 软） 、中 （ 标准） 、高 （ 硬）三种状态。在 “ 软”模式中悬架常处 在 “ 低”状态，而在 “ 硬”模式中，悬架则常处于 “ 中” 表.
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状态，在这两种不同的模式下，悬架由控制器控制在 三种状态，根据车速和路面的变化自动地调节刚度和 阻尼系数，使车身的振动达到最佳的控制。其逻辑关 系 见 表 .。 （ .） 车 身 姿 态 控 制 。 是 指 在 汽 车 车 速 突 然 改 变 及 转向等情况下，控制器对悬架的刚 度 和 阻 尼 实 施 控 制 ， 以抑制车身的过度摆动，从而确保车辆乘坐舒适性和 操纵稳定性。其逻辑关系见表 ! 。 表!
传感器名称 车身加速度传感器
同时得到改善。本文简要地介绍了其工作原理及主要功能。
关键词：主动控制悬架；刚度；阻尼
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控制功能
高速感应控制 车速 #/"$% & ’ 车 速 *" 0/"$% & ’ ， 车 高 持 续 .(,) 以 上 大幅度变化 车 速 #/"$% & ’ ， 车 高 持 续 .(,) 以 上 大 幅度变化
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连续坏路 面控制
０
０ ←０
车速与路面感应控制逻辑关系
悬架的刚度与阻尼 汽车行驶工况 “ 软”模式 “ 硬”模式 低 中 高 低 中 高 ０
传感器
用 途
检测车身的振动，可间接反映汽车行驶的 路面情况 检测车身相对车桥的位移，可反映车身的 平顺性和车身的高度 检测车轮的转速，反映车速和用于计算车 身侧倾的程度 检测方向盘的转角，用于计算车身侧倾程 度等 检测制动管路的制动液压力，提供汽车制 动信号 检测制动灯电路的通断，提供汽车制动信 号 检测节气门的开度，提供汽车加速度信号 检测加速踏板的动作，提供汽车加速信号
!" ! 车 速 !#"$% & ’ ， 车 高 在 "("!) 内 急 剧 ０
变化
０ ←０
*"!车速 !+""$% & ’， →０ 车 高 在 "(,) 内 大 幅 ０
坏路面感 应控制 变化 车 速 -+""$% & ’ ， 车 高 在 "(,) 内 多 次 大 幅变化 ０ →０ ０ ０
０
地判断出故障类型及出现的部位。 综上所述，主动控制悬架系统可以从根本上 改 善 汽 车 的乘坐舒适性及操纵稳定性，这一新技术应用于公交车 辆，将使公交车辆的运营性能及状况得到更好的改善。
０ →０
1 +# 1
汽车在行驶时由于路面不平而引起的车辆颠簸振动， 会使乘客感到不适，或使运载货物受损。此外，由于车辆 振动引起的车轮与地面间的动载荷，还会影响附着力，因 此会对汽车的操纵稳定性造成影响。为解决上述问题，在 车轮与车身之间安装了能减缓振动的悬架。而一般悬架在 设计时只能是根据某种路面情况和车速等，兼顾各方面的 要求，优化选定一种刚度和阻尼系数，称作被动悬架，其 不可能在改善汽车的乘坐舒适性、行驶平顺性和操纵稳定 性方面有大的作用。 为解决被动悬架的不足，研制开发了主动悬架。