第七章悬架-第五节主动悬架和半主动悬架
汽车半主动悬架系统
传统的悬架系统的刚度和阻尼是按经验或优化设计的方法确定的，根据这些参数设计的悬架结构，在汽车行驶过程中，其性能是不变的，也是无法进行调节的，使汽车行驶平顺性和乘坐舒适性受到一定影响。
故称传统的悬架系统为被动悬架系统。
如果悬架系统的刚度和阻尼特性能根据汽车的行驶调节（车辆的运动状态和路面状况等）进行动态自适应调节，使悬架系统始终处于最佳减振状态，则称为主动悬架。
主动悬架系统按其是否包含动力源可以分为全主动悬架（有源主动悬架）和半主动悬架（无源主动悬架）系统两大类。
全主动悬架全主动悬架是根据汽车的运动状态和路面状态，适时地调节悬架的刚度和阻尼，使其处于最佳减振状态。
它是在被动悬架（弹性元件、减振器、导向装置）中附加一个可控作用力的装置。
通常由执行机构、测量系统、反馈控制系统和能源系统4部分组成。
执行机构的作用是执行控制系统的指令，一般为发生器或转矩发生器（液压缸、气缸、伺服电动机、电磁铁等）。
测量系统的作用是测量系统各种状态，为控制系统提供依据，包括各种传感器。
控制系统的作用是处理数据和发出各种控制指令，其核心部件是电子计算机。
能源系统的作用是为以上各部分提供能量。
半主动悬架目前，主流的半主动悬架不考虑改变悬架的刚度，而只考虑改变悬架的阻尼，因此它无动力源且只由可控的阻尼元件组成。
由于半主动悬架结构简单，工作时几乎不消耗车辆动力，而且还能获得与全主动悬架相近的性能，故有较好的应用前景。
半主动悬架按阻尼级又可以分成有级式和无级式两种。
（1）有级式半主动悬架它是将悬架系统中的阻尼分为两级、三级或更多级，可由驾驶员选择或根据传感器信号自动进行选择悬架所需要的阻尼级。
也就是说，可以根据路面条件（好路或坏路）和汽车的行驶状态（转弯或制动）等来调节悬架的阻尼级，使悬架适应外界环境的变化，从而可以较大幅度地提高汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。
半主动悬架中的三级阻尼可调减振器的旁路控制阀是由调节电动机来带动阀芯转动，使控制阀孔具有关闭，小开和大开3个位置，产生3个阻尼值。
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。
底盘部件主动悬架简析课件
02
03
04
提高乘坐舒适性
主动悬架能够有效地过滤路面不 平带来的振动，使乘坐更加舒适 。
主动悬架的缺点
01
成本较高
主动悬架需要使用更多的传感 器、执行机构和控制单元，导 致成本较高。
02
能耗较大
主动悬架需要持续供电以维持 工作状态，相对于被动悬架能 耗较大。
03
复杂度较高
主动悬架的结构和控制算法相 对复杂，维护和调试难度较大 。
它与传统的被动悬挂系统相比，具有更高的调节范围和适应性，能够更好地应对 复杂路况和行驶环境。
主动悬架的分类
根据调节方式的不同，主动悬架可以分为被动与半主动式、 主动式和混合式三种类型。
被动与半主动式主动悬架主要通过改变悬挂系统中的阻尼系 数来实现调节，而主动式和混合式主动悬架则具备独立的作 动器和控制单元，能够实现更加精准和灵活的调节。
主动悬架的控制算法
算法类型
用于处理传感器数据、计算控制指令 的算法，例如PID控制、模糊控制等 。
算法优化
针对不同路况和驾驶需求，对控制算 法进行优化，以提高主动悬架系统的 适应性和性能。
主动悬架的执行机构
执行机构类型
用于执行控制指令的机构，例如电磁阀、伺服电机等。
执行机构可靠性
高可靠性的执行机构能够确保主动悬架系统在各种工况下的稳定运行。
通过调整制动系统的响应特性，主动悬架可以优化车辆的制动性能和稳定性。
在紧急制动情况下，集成主动悬架的制动系统能够提供更加迅速和准确的制动效果 。
03
主动悬架的工作原理
主动悬架的传感器
传感器类型
用于监测车辆姿态、路面状况和 行驶状态的各种传感器，例如加 速度计、陀螺仪、激光雷达等。
主动悬架技术
Continental空气悬架
Conti电控空气悬架系统
针对纯电动汽车提供的电子空气悬架系统，主要是采用了带有高性能压缩机和电 磁阀体的封闭式供气系统。和开放供气系统相比，封闭系统使用高压储气罐，系统 内部的空气只需在空气弹簧和高压空气储气罐之间往返流动。这样，系统的充气和 放气时间就会大大缩短，有效提升了汽车能效水平。而且系统也不需要经常从周围 环境中往系统中储放空气。自备闭合式供气系统的压缩机包含电动机、干燥机和开 关阀门。与其他应用于开放式供气系统的压缩机相比，这个闭合压缩机在重量上具 有显著优势。
简介
(半)主动悬架
主 要 内 容
Continental空气悬架 ZF减震技术 磁流变减震技术 奔驰Airmatic
简介
传感器
电子控制 ECU
控制执行机 构
可实现
车高调节
阻尼力控制
பைடு நூலகம்
弹簧刚度控制
简介
空气悬架—空气弹簧作为弹性元件的悬架 结构：主要由ECU、空气泵/空压机、储压罐、气动前后 减震器和空气分配器等部件构成，可调节车身水平高度 和悬架软硬程度。 原理：利用前后轮附近的离地距离传感器，控制电脑可 判断出车身高度变化，再控制空气泵和排气阀门，使空 气弹簧自动伸长或压缩，从而改变底盘离地间隙，进而 影响车身稳定型和通过性。空气悬挂工作压力在 600~1000kPa，压力由空压机或储压罐（1300~1600kPa） 提供
ZF减震技术
Nivomat车高自平衡减震系统
功能： 1 可根据行驶工况自动调整车身高度，动力来源是车轮和车身的 相对运动 2 Nivomat内的高压气腔形成空气弹簧，与螺旋弹簧、缓冲块共 同构成悬架系统的弹性元件，刚度可变
3 提供与负载相关的附加阻尼力
电控悬架控制系统
（1）电磁式悬架执行器
（2）步进电机式执行器
2、可调式减振器：
可调式减振器装在空气弹簧下面，与 空气弹簧一起构成悬架支柱，上端与 车架连接，下端装在悬架摆臂上，阻 尼系数和刚度可调。可得到减振器减 振阻尼力软、中、硬3级变化。
3、空气弹簧：
空气弹簧安装于可调减振器上端，与可 调式减振器一起构成悬架支柱，上端与 车架相连接，下端装在悬架摆臂上。主 副气室之间由连通阀相连，连通阀由悬 架控制执行器通过连通阀控制杆来控制 ，以连通或关闭主、副气室之间的空气 通道，使空气弹簧的有效工作容积改变 ，从而使空气弹簧的刚度发生变化。
悬架ECU根据从加速度传感器接收 到的信号计算出4个车轮的弹簧支承 质量的垂直加速度。此外，悬架 ECU还通过高度传感器计算出弹簧 支承质量和非弹簧支承质量之间的 相对速度。根据这些数据，悬架 ECU把4个车轮的减振阻尼控制在最 佳值，以获得稳定的汽车行驶状态
三、悬架执行器
1、 悬架控制执行器
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。
6、驻车功能
悬架ECU根据点火开关ON信号，对车身 高度进行调节（关闭点火开关、车身降低 ，开启点火开关、车身升高）
7、高度自动控制功能
根据车身高度传感器信号，始终监测 汽车车身高度，一直保持标准高度。
8、不平道路控制功能
根据车身高度传感器信号的变化频率 对悬架高度调高，阻尼系数或弹性刚 度调低。
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。
半主动悬架的工作原理
半主动悬架的工作原理
半主动悬架是一种先进的汽车悬架系统，它结合了主动和被动悬架的优点，为汽车提供更好的舒适性和稳定性。
这种悬架系统的工作原理基于电磁阻尼控制技术。
在车辆行驶时，传感器会监测悬架和车身的运动，然后将这些信息传输给控制单元。
控制单元会根据这些信息计算出车辆所需的阻尼力，并通过电磁阻尼器调节悬架的阻尼力。
与传统的被动悬架系统不同，半主动悬架可以根据路面条件和驾驶者的行为自动调整悬架的阻尼力。
如果车辆行驶在崎岖不平的路面上，悬架会自动调整为更加柔软的阻尼力，以提高车辆的舒适性。
如果车辆行驶在高速公路上，悬架会自动调整为更加刚硬的阻尼力，以提高车辆的稳定性和操控性。
半主动悬架系统的优点在于，它可以提高车辆的舒适性和稳定性，同时消除了传统被动悬架的缺点。
但是，由于半主动悬架系统的成本较高，因此它通常只用于高档车型中。
- 1 -。
讲义07--电控悬架的结构、原理概要
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典型汽车电子控制悬架系统
一、半主动悬架系统 丰田凌志LS400轿车电控悬架系统是 一种典型的半主动悬架系统。
二、主动悬架系统 三菱 GALANT 轿车装有电控空气主 动悬架（A-ECS）
主动式
按驱动机构 和介质不同
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电磁阀驱动的油气主动式
步近电动机驱动的空气主动式
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油气悬架： 油气弹簧以气体作为弹性介质，而用油液 作为传力介质，一般由气体弹簧和相当于液力 减振器的液压缸组成。通过油液压缩空气室中 的空气实现刚度特性，通过电磁阀控制油液管 路中的小孔实现变阻尼特性。
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21.1 电控悬架概述
二、分类 1. 主动悬架 根据载荷、车速、路面等条件的变化，自动调节弹簧 刚度、减振器阻尼、车身高度。 按弹簧的种类又可分为空气弹簧主动悬架和油气弹簧 主动悬架。 2. 半主动悬架 悬架系统中只有弹簧刚度或减振器阻尼之一可以调节。
电控悬架控制系统PPT课件
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❖（8）加速度传感器
❖只有凌志400ucF20车则才装有加速 度传感器，两个前加速度传感器分别 装在前左、前右高度传感器内；一个 后加速度传感器装在行李箱右侧的下 面，车身后左位置的垂直加速度则由 悬架ECU从这3个加速度传感器所获 得的数据推导出来。
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❖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。
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❖3、防侧倾功能
❖悬架ECU根据转向角度传感器信号； 对单侧悬架进行调节；使其阻尼系数 或弹性刚度增大
❖4、车门控制车身功能
❖悬架ECU根据门边开关传感器信号， 对所有悬架高度进行调节。当开启车 门、车身降低，关闭车门车身升高。
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❖3、空气弹簧：
❖空气弹簧安装于可调减振器上端，与可调 式减振器一起构成悬架支柱，上端与车架 相连接，下端装在悬架摆臂上。主副气室 之间由连通阀相连，连通阀由悬架控制执 行器通过连通阀控制杆来控制，以连通或 关闭主、副气室之间的空气通道，使空气 弹簧的有效工作容积改变，从而使空气弹 簧的刚度发生变化。
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三、悬架执行器
❖1、 悬架控制执行器
❖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。
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§7 悬架
§主动悬架和菲主动悬架
上面讲述的传统式悬架特点是：刚度、阻尼是根据经验或优化方法确定，依此而设计的悬架结构，性能不变。
不能调节——被动悬架。
主动悬架：刚度、阻尼动态自适应调节，是悬架始终处于最佳状态。
包含动力源的主动悬架系统称为全主动悬架或有源主动悬架；不包含动力源的主动悬架系统称为半主动悬架或无源主动悬架。
1.全主动悬架（简称主动悬架）
定义：主动悬架是在被动悬架系统（弹性元件、减振
器、导向装置）中附加一个可控制作用力的装置。
组成：执行机构、测量系统、反馈控制系统和能源系统4
部分组成。
执行机构的作用：是执行控制系统的指令，一般为力发生器
或转矩发生器（液压缸、气缸、伺服电动机、电磁阀等）。
测量系统的作用：是测量系统各种状态，为控制系统提供依
据，包括各种传感器。
控制系统的作用：是处理数据和发出各种控制指令，其核心
部件是电子计算机。
能源系统的作用：是为以上各部分提供能量。
（1）主动油气悬架系统
特点是通过调节油气弹簧的刚度达到主动调节目的。
（2）主动空气悬架系统
特点是通过调节空气弹簧的刚度达到调节目的。
2．半主动悬架
半主动悬架与主动悬架的区别是，半主动悬架用可控
阻尼的减振器取代了执行器。
因此它不考虑改变悬架的刚
度，而只考虑改变悬架的阻尼。
半主动悬架无动力源，由
可控的阻尼元件(减振器)和弹簧组成。
（1）有级式半主动悬架
将悬架系统中的阻尼分成两级、三级或更多级，可由
驾驶员选择或根据传感器信号自动进行选择所需要的阻
尼级。
（2）无级式半主动悬架
特点是可根据汽车行驶的路面条件和行驶状态，对悬架系统的阻尼在几毫秒内由最小变到最大进行无级调节。