现代汽车悬架控制技术58页PPT
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(现代汽车新技术概论)第七章汽车现代悬架技术
图7.10 光电式转角传感器安装位置及构造
1、2转角传感器；；3—光电耦合器；4、7—遮 图7.11光电式转角传感器
光盘；5—转向轴；6—圆盘
其工作原理图
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3）车速传感器 悬架控制模块可从车速传感器，各种其他控制模块或多路传输网络 接收车速信号输入，用于实现系统的各种控制功能。 4）加速信号 当汽车启动或突然加速时，动力传动控制模块（PCM）根据节气门 位置传感器信号或空气流量信号生成加速信号，然后将加速信号提 供给悬架控制模块，悬架控制模块控制执行器使其转换到硬阻尼状 态，以便减少汽车抬头（后坐）。 5）车门信号 悬架控制模块利用车门信号实现系统的某些功能，如在车门打开时 防止排气或保持目前行驶高度等。在车门关闭时，系统恢复正常工 作状态。 6）制动开关 当汽车制动时，制动开关给悬架控制模块一个制动信号，悬架控制
分为油气式主动悬架和空气式主动悬架。
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各种独立悬挂形式的应用实例：
双横臂式：
• 如图7.3所示。红旗CA7560、
依维柯等的前悬挂；它有两
个不等长的摆臂，当车辆在
不平路面行驶，车轮可以上
下跳动、左右摆动旋转。装
在横梁与下臂间的螺旋弹簧
与减振器，可支承车重并减
缓冲击载荷。此外，在左右
轮下摆臂处，装有稳定杆；
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根据电动机与电磁铁的通电方式，可以形成3种阻尼， 通电方式见表7-2
表7-2 电动机与电磁铁的通电方式
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2．主动悬架系统的结构和工作原理
1）空气弹簧主动悬架系统 图7.21是一种空气式主动悬架的工作原理图。在这个控制系统中， 用到了5个基本行车工况和车身状态传感器：
现代汽车系统控制技术第三章 汽车悬架系统
输出 悬挂质量
+
路面随机输入
自适应器 输出 非悬挂质量
阻力可调减振器
某半主动悬架阻尼自适应控制系统框图
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3.6.4 汽车半主动悬架的共性问题
半主动悬架同时具有主动悬架、被动悬架的特征， 而且在更多方面保留有被动悬架的固有特征。概 括起来主要有以下几点： (1) 半主动悬架系统以闭环的方式控制阻尼力，包 括传感器、电子控制单元(ECU)以及调制阻尼力 的伺服阀，在这一方面类似主动悬架。 (2) 可以采用各种可能的控制策略，如天棚阻尼控 制、简单线性反馈控制、最优控制、相对控制， 也可以采用自适应控制，这也类似主动悬架。
7
3.2.1 汽车被动悬架系统模型
汽车悬架系统是一个多输入多输出系统，但为了研 究问题的方便，在研究悬架系统时，普遍采用单 轮模型，它是二自由度线性系统。 在建立汽车被动悬架系统模型时，作如下假设： (1) 取1/4汽车作为分析模型； (2) 只考虑垂直方向振动； (3) 不考虑非线性因素； (4) 认为轮胎不离开地面。
4
2．主动悬架 主动悬架与被动悬架相比，有以下特点： (1) 主动悬架能供给能量和调节能量，被动悬架只 能靠弹性元件变形储存和释放能量； (2) 主动悬架能产生许多变量函数的力，从而适应 外部环境广泛的干扰。
5
3.1.3 悬架的评价指标
根据汽车整车性能对悬架的要求，通常用以下三个 参数来评价悬架的优劣，即： (1) 车身垂直加速度(舒适性)； (2) 车轮相对动载(安全性)； (3) 悬架动挠度(防止悬架冲击缓冲块)。 在设计时，这三个参数应尽可能小，但在客观上存 在矛盾，特别是被动悬架。在悬架设计时，要综 合考虑这些参数的选取。
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2．最优控制 最优控制是先要确定一个明确的目标函数，通过一 定的数学方法计算出使该函数取极值时的控制输 入。一般情况下，目标函数的确定要靠经验，最 优控制的解只有在极少数情况下才能得出解析解， 有的可以通过计算机得到数值解。在汽车悬架系 统上应用的最优控制较多，常用的有线性最优控 H 制、 最优控制和最优预见控制等。
汽车悬挂系统新技术——电控空气悬架及主动悬架PPT课件
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另外，主动悬架具有控制车身运动的功能。当汽车制动 或拐弯时的惯性引起弹簧变形时，主动悬架会产生一个与 惯力相对抗的力，减少车身位置的变化。例如德国奔驰 2000款CL型跑车，当车辆拐弯时悬架传感器会立即检测出 车身的倾斜和横向加速度，电脑根据传感器的信息，与预 先设定的临界值进行比较计算，立即确定在什么位置上将 多大的负载加到悬架上，使车身的倾斜减到最小。
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电控悬架工作时，阀门的相互作用控制通向空气弹簧元件的气流量。 传感器检测出汽车的行驶状态并反馈至ECU，ECU综合这些反馈信息 计算并输出指令控制空气弹簧元件的电动机和阀门，从而使电控悬架 随行驶及路面状态不同而变化：在一般行驶中，空气弹簧变软、阻尼 变弱，获得舒适的乘坐感；在急转弯或者制动时，则迅速转换成硬的 空气弹簧和较强的阻尼，以提高车身的稳定性。同时，该系统的电控 减振器还能调整汽车高度，可以随车速的增加而降低车身高度(减小离 地间隙)，减少风阻以节省能源；在车速比较慢时车身高度又可恢复正 常。
汽车不同的行驶状态对悬架有不同的要求。一般行驶时需要 柔软一点的悬架以求舒适感，当急转弯及制动时又需要硬一点的 悬架以求稳定性，两者之间有矛盾。另外，汽车行驶的不同环境 对车身高度的要求也是不一样的。一成不变的悬架无法满足这种 矛盾的需求，只能采取折中的方式去解决。在电子技术发展的带 动下，工程师设计出一种可以在一定范围内调整的电子控制悬架 来满足这种需求。这种悬架称为电控悬架，目前比较常见的是电 控空气悬架形式。
空气弹簧元件是由电控减振器、阀门、双气室所组成。电控减 振器顶部有一个小型电动机，可通过它转动一个调整量孔大小的控 制杆将阻尼分成多级，从而实现控制阻尼的目的。阀门也充当了一 个调节气流的作用，通常双气室是连通的，合起来的总容积起着空 气弹簧的作用，比较柔软；但当关闭双气室之间的阀门时，则以一 个气室的容量来承担空气弹簧的作用，就会变得硬，因此阀门起到 控制"弹簧"变软变硬的作用。
另外，主动悬架具有控制车身运动的功能。当汽车制动 或拐弯时的惯性引起弹簧变形时，主动悬架会产生一个与 惯力相对抗的力，减少车身位置的变化。例如德国奔驰 2000款CL型跑车，当车辆拐弯时悬架传感器会立即检测出 车身的倾斜和横向加速度，电脑根据传感器的信息，与预 先设定的临界值进行比较计算，立即确定在什么位置上将 多大的负载加到悬架上，使车身的倾斜减到最小。
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电控悬架工作时，阀门的相互作用控制通向空气弹簧元件的气流量。 传感器检测出汽车的行驶状态并反馈至ECU，ECU综合这些反馈信息 计算并输出指令控制空气弹簧元件的电动机和阀门，从而使电控悬架 随行驶及路面状态不同而变化：在一般行驶中，空气弹簧变软、阻尼 变弱，获得舒适的乘坐感；在急转弯或者制动时，则迅速转换成硬的 空气弹簧和较强的阻尼，以提高车身的稳定性。同时，该系统的电控 减振器还能调整汽车高度，可以随车速的增加而降低车身高度(减小离 地间隙)，减少风阻以节省能源；在车速比较慢时车身高度又可恢复正 常。
汽车不同的行驶状态对悬架有不同的要求。一般行驶时需要 柔软一点的悬架以求舒适感，当急转弯及制动时又需要硬一点的 悬架以求稳定性，两者之间有矛盾。另外，汽车行驶的不同环境 对车身高度的要求也是不一样的。一成不变的悬架无法满足这种 矛盾的需求，只能采取折中的方式去解决。在电子技术发展的带 动下，工程师设计出一种可以在一定范围内调整的电子控制悬架 来满足这种需求。这种悬架称为电控悬架，目前比较常见的是电 控空气悬架形式。
空气弹簧元件是由电控减振器、阀门、双气室所组成。电控减 振器顶部有一个小型电动机，可通过它转动一个调整量孔大小的控 制杆将阻尼分成多级，从而实现控制阻尼的目的。阀门也充当了一 个调节气流的作用，通常双气室是连通的，合起来的总容积起着空 气弹簧的作用，比较柔软；但当关闭双气室之间的阀门时，则以一 个气室的容量来承担空气弹簧的作用，就会变得硬，因此阀门起到 控制"弹簧"变软变硬的作用。
《汽车底盘构造与维修》教学课件—07悬架PPT
项目三悬架单元二行驶系项目三悬架任务一悬架结构认知一、悬架的作用与组成1．悬架的功用悬架是车身与车轮之间的一切传力连接装置的总称,其作用是：（1）弹性地连接车桥与车架或车身；（2）衰减弹性系统引起的振动；（3）导向作用，使车轮按一定的轨迹相对车身运动。
项目三悬架任务一悬架结构认知2．悬架的组成现代汽车的悬架结构形式有很多，但一般都有弹性元件、导向装置、减振器和横向稳定杆等部件组成，如图所示。
项目三悬架任务一悬架结构认知（1）弹性元件：它使车身与车轮之间保持弹性连接，可以缓和不良路面带来的冲击和承受并传递垂直载荷。
（2）导向装置：用来传递纵向和横向间的各种力和力矩，并确定车轮相对于车身运动的关系。
（3）减振器：用来减轻对路面产生的冲击，使震动减弱，提高乘坐的舒适性和驾驶的稳定性。
（4）横向稳定杆：可以防止车身发生过大的倾斜，提高汽车行驶的平顺性、舒适性、操纵的稳定性。
项目三悬架任务一悬架结构认知二、悬架的分类悬架的结构形式很多，分类方法也不尽相同。
按导向机构形式来分，可分为非独立悬架和独立悬架两大类。
左右两上车轮安装在一根整体式车轿上，车桥通过悬架和车架相连。
当一侧车轮因路面不平整等原因而发生变化时，另一侧车轮的位置也相应发生变化。
2．独立悬架的结构特点车桥是做成断开的，两侧车轮相对独立于各自的悬架和车身。
这样，当一侧车轮因路面不平整等原因而发生变化时，另一侧车轮的位置几乎不发生变化。
三、弹性元件汽车上常用的弹性元件主要包括钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧等。
1．钢板弹簧钢板弹簧的中部通过U形螺栓与刚性的驱动桥相连接，如图所示；项目三悬架任务一悬架结构认知2．螺旋弹簧螺旋弹簧是用弹簧钢钢棒料卷制而成，它们有刚度不变的圆柱形螺旋弹簧和刚度可变的圆锥形螺旋弹簧，如图所示。
项目三悬架任务一悬架结构认知3．扭杆弹簧扭杆弹簧的扭杆用合金弹簧钢做成，具有较高的弹性，既可扭曲变形又可复原，它的一端与车架固定连接，另一端与悬架控制臂连接，通过扭杆的扭转变形达到缓冲作用，如图所示。
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。
汽车悬架知识ppt课件
减震器
减振器
前桥
弹簧
车桥
弹性元件
纵向导向杆
三：振动频率：
据力学分析可知，如将汽车看成一个在弹性悬架上作单自由度 振动的质量，则其自振动率：
C=M×g / f
f：悬架垂直变形挠度 M：悬架簧载质量 簧载质量 悬架的性能指标体现在：自振频率（n）：取决于 悬架刚度
要求在设计悬架时，其自振频率应与人体步行时身体上、下 运动的频率相接近，在1～1.6HZ 的理想范围内。
3、当车桥与车架之间的相对速度过大时，减振器应能自动加大液流通道截面积，
使阻尼力保持在一定限度内。
车架
减震器
三、 减振器的分类：
按其作用方式不同分为：
车桥
弹性元件
1：双向作用减振器：在压缩、伸张两行程中均起减振作用。 2：单向作用减振器：仅在伸张行程中起减振作用。
1、双向作用筒式减振器
结构：
活塞杆 储油钢桶
伸张行程：当汽车掉入凹坑时，车轮下跳，
减振器受拉伸活塞上移。
上腔容积减少，油压 升高，油液推开伸张 阀，流入下腔。
车架 减震器
车桥
弹性元件
由于活塞杆占去一 定空间，所以自上 腔流入的油液不足 以充满下腔容积的 增加。储油缸中油 液推开补偿阀流入 下腔补充。
由于各阀门的节流作 用，便造成对悬架伸 张运动的阻力，使振 动能量衰减。
防尘罩 导向座
伸张阀
流通阀
活塞
压缩阀
补偿阀
工作原理
压缩行程：当汽车滚上凸起或滚出凹坑时，车轮靠近车架。
下腔容积减少， 油压升高，油液 推开压缩阀，流 入储油缸。
车架 减震器
车桥
弹性元件
容积减少，油压升 高，油液打开流通 阀，经过流通阀流 入上腔。
模块七现代汽车悬架控制技术
模块七现代汽车悬架控 制技术
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2020/11/20
模块七现代汽车悬架控制技术
•现代汽车悬架控制技术
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模块七现代汽车悬架控制技术
复习提问
• 1、驱动防滑系统的基本组成，工作原理 • 2、什么是电控驱动防滑系统以及作用
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模块七现代汽车悬架控制技术
导入新课
• 悬架是车架（或车身）与车桥（或车轮 ）之间一切连接装置的总称。
压缩空气经过
排气阀和空气
干燥器被排向
大气，空气弹
簧缩短，车身
高度随之降低。
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模块七现代汽车悬架控制技术
• 在汽车行驶时，为了最大限度地降低车身振 动对判断车身高度带来的影响，读数时间间 隔会适当延长。
• 若在该段时间内所测得车高信号处于“过高 区”比例达75%~80%以上，则电脑将根据 高度传感器的输入信号，想排气电磁阀发出 控制信号，打开排气电磁阀，空气弹簧气室 中的空气通过空气干燥器排向大气，从而达 到降低车身高度的目的。
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模块七现代汽车悬架控制技术
悬架控制系统的控制内容
• 当前，对汽车悬架的控制主要有以下几种： • （1）以改善坏路行驶能力和高速操纵稳定性
为目的的车高控制； • （2）以改善舒适性和操纵稳定性为目的的减
振器阻尼控制； • （3）以改善舒适性和操纵稳定性为目的的弹
簧刚度控制。 • （4）以改善操纵稳定性为目的的侧倾刚度控
模块七现代汽车悬架控制技术
常见的控制方式 ：方式1
•在该控 •空气干燥器
•空气压缩机
制系统中，
•同时该信号也被
高度传感
器•排的气信号电磁阀
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•现代汽车悬架控制技术
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复习提问
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导入新课
• 悬架是车架（或车身）与车桥（或车轮 ）之间一切连接装置的总称。
压缩空气经过
排气阀和空气
干燥器被排向
大气，空气弹
簧缩短，车身
高度随之降低。
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• 在汽车行驶时，为了最大限度地降低车身振 动对判断车身高度带来的影响，读数时间间 隔会适当延长。
• 若在该段时间内所测得车高信号处于“过高 区”比例达75%~80%以上，则电脑将根据 高度传感器的输入信号，想排气电磁阀发出 控制信号，打开排气电磁阀，空气弹簧气室 中的空气通过空气干燥器排向大气，从而达 到降低车身高度的目的。
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模块七现代汽车悬架控制技术
悬架控制系统的控制内容
• 当前，对汽车悬架的控制主要有以下几种： • （1）以改善坏路行驶能力和高速操纵稳定性
为目的的车高控制； • （2）以改善舒适性和操纵稳定性为目的的减
振器阻尼控制； • （3）以改善舒适性和操纵稳定性为目的的弹
簧刚度控制。 • （4）以改善操纵稳定性为目的的侧倾刚度控
模块七现代汽车悬架控制技术
常见的控制方式 ：方式1
•在该控 •空气干燥器
•空气压缩机
制系统中，
•同时该信号也被
高度传感
器•排的气信号电磁阀
现代汽车构造 知识拓展-电子控制悬架系统
知识拓展
电子控制悬架系统
电子控制悬架系统在不同的使用条件下 具有不同的弹簧刚度和减震器阻尼系数，这 样既能满足平顺性的要求又能满足操纵稳定 性的要求。 电子控制悬架系统主要有主动悬架和半 主动悬架两种。 一、主动悬架 主动悬架按照弹簧的类型，又可以分为 空气弹簧主动悬架和油气弹簧主动悬架。
主动悬架能进行车速及路面感应、车 身姿态、车身高度3方面控制。 （一）主动制 单元ECU和执行机构等组成。图14-53所示 为雷克萨斯LS400型轿车主动悬架系统。 主动悬架的工作原理是利用传感（包 括开关）把汽车行驶时路面的状况和车身 的状态进行检测，将检测信号输入 ECU
2、无级式半主动悬架 无级式半主动悬架根据汽车行驶的 路面条件和行驶状态，能在几毫秒内对 悬架系统的阻尼在最小值和最大值之间 进行无级调节。 图14－58所示为一种无级半主动悬 架示意图。
进行处理，ECU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 （1）转向盘转角传感器 （2）加速度传感器 （3）车身高度传感器 （4）节气门位置传感器 （5）车速传感器 （6）模式选择开关 （三）执行机构 （1）悬架刚度的调节 图14－54所示为空气悬架。
（2）悬架阻尼的调节
图14－56 悬架阻尼控制执行器的结构与工作状态 l－直流电动机; 2－挡块; 3－挡块用电磁铁; 4－减振器 ;5－减速齿轮
（3）车身高度的调节
二、半主动悬架
半主动悬架按阻尼级又可分成有级式和无 级式两种。 1、有级式半主动悬架 有级式半主动悬架的工作原理与主动悬架中 的悬架阻尼的调节原理相同。
电子控制悬架系统
电子控制悬架系统在不同的使用条件下 具有不同的弹簧刚度和减震器阻尼系数，这 样既能满足平顺性的要求又能满足操纵稳定 性的要求。 电子控制悬架系统主要有主动悬架和半 主动悬架两种。 一、主动悬架 主动悬架按照弹簧的类型，又可以分为 空气弹簧主动悬架和油气弹簧主动悬架。
主动悬架能进行车速及路面感应、车 身姿态、车身高度3方面控制。 （一）主动制 单元ECU和执行机构等组成。图14-53所示 为雷克萨斯LS400型轿车主动悬架系统。 主动悬架的工作原理是利用传感（包 括开关）把汽车行驶时路面的状况和车身 的状态进行检测，将检测信号输入 ECU
2、无级式半主动悬架 无级式半主动悬架根据汽车行驶的 路面条件和行驶状态，能在几毫秒内对 悬架系统的阻尼在最小值和最大值之间 进行无级调节。 图14－58所示为一种无级半主动悬 架示意图。
进行处理，ECU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 （1）转向盘转角传感器 （2）加速度传感器 （3）车身高度传感器 （4）节气门位置传感器 （5）车速传感器 （6）模式选择开关 （三）执行机构 （1）悬架刚度的调节 图14－54所示为空气悬架。
（2）悬架阻尼的调节
图14－56 悬架阻尼控制执行器的结构与工作状态 l－直流电动机; 2－挡块; 3－挡块用电磁铁; 4－减振器 ;5－减速齿轮
（3）车身高度的调节
二、半主动悬架
半主动悬架按阻尼级又可分成有级式和无 级式两种。 1、有级式半主动悬架 有级式半主动悬架的工作原理与主动悬架中 的悬架阻尼的调节原理相同。