第10讲 汽车电子控制悬挂系统

10.1 概述 悬架：连接车身和车轮（车桥）之间一切传力装置的总称。 图：行驶系组成及其各部分受力情况 1.车架；2.后悬架；3.驱动桥；4.后轮； 5.前轮；6.从动桥；7.前悬架 悬架：连接车身和车轮（车桥）之间一切传力装置的总称。 作用：承受和传递桥（轮）架（身）之间一切力和力矩，且要求缓冲减振、导向功能

纵向推力杆；2.减振器；3.横向推力杆；4.弹性元件 悬架组成及各部分作用： 弹簧—缓和路面传给车身的冲击载荷； 减振器—起衰减振动的阻尼作用； 导向机构—传递除垂直力外的各向力和力矩。 图 汽车悬架组成示意图 纵向推力杆；2.减振器；3.横向推力杆；4.弹性元件

电子控制悬架的作用：根据不同的路面、动载质量、行驶速度控制悬架的刚度，调节减振器阻尼力的大小，甚至调整车身高度，使车辆的平顺性和操纵稳定性在各种行驶条件下达到最佳组合。 悬架分类 图 非独立悬架与独立悬架示意图 按导向机构分 非独立悬架:两侧的车轮由一根整体式车桥相连； 独立悬架:每一侧的车轮单独地通过弹性悬架悬挂在车架下面。

图 (a)被动悬架 (b)半主动悬架 (c)主动悬架示意图 按控制力分 被动悬架:弹簧刚度和减振器阻尼系数不可调； 半主动悬架（无源）：无需外加动力源，弹簧刚度或减振器阻尼系数可根据需要进行调节； 主动悬架（有源）：需外加动力源，自动调整悬架刚度和阻尼力以及车身高度。 图 (a)被动悬架 (b)半主动悬架 (c)主动悬架示意图

车身状态传感器(加速度、位移或其他目标参数) 10.2 电子控制悬架系统的工作原理 车身状态传感器(加速度、位移或其他目标参数) 计算控制单元 放大驱动 调节悬架参数的执行器(电磁阀、步进电机等) 图：半主动及主动悬架系统的基本工作原理图 组成： 传感器：车身加速度传感器、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； 电子控制器：对传感器输入的电信号进行综合处理，输出对悬架的刚度和阻尼以及车身高度进行调节的控制信号。 执行机构：按照电子控制器的控制信号，准确地动作，及时调节悬架的刚度和阻尼系数以及车身高度。包括电磁阀、步进电机、气泵电动机 。

半主动悬架的控制原理 控制目标量：车身振动加速度的均方根值； 控制量：悬架减振器阻尼。 图4：无级半主动悬架系统的控制原理

根据Δ=σi-σ的符号和绝对值大小来判断是否增加或减少悬架系统阻尼。 微处理机进行数据处理及控制过程 设置一个满足汽车平顺性要求的最优控制目标σ，设当前车身振动加速度均方根值为σi。 根据Δ=σi-σ的符号和绝对值大小来判断是否增加或减少悬架系统阻尼。 当Δ= 0时，不调整悬架阻尼； 当Δ= σi-σ>0时，增加阻尼； 当Δ= σi-σ<0时, 减少阻尼。 图：采样及控制过程

类型：由电磁阀驱动的油气悬架和由步进电机驱动的空气悬架。 主动悬架系统的基本组成与控制原理 类型：由电磁阀驱动的油气悬架和由步进电机驱动的空气悬架。 模式选择开关 车身位移传感器 节气门位置传感器 车速传感器 车门传感器 转向盘转角传感器 制动灯开关 悬架ECU 执行器 系统指示灯 图 主动悬架系统的控制原理

图7：雪铁龙XM轿车的主动式油气弹簧悬架系统 例：主动式油气悬架系统的工作原理 图7：雪铁龙XM轿车的主动式油气弹簧悬架系统 1—ECU；2—转向盘转角传感器；3—加速度传感器；4—制动压力传感器；5—车速传感器；6—车身位移传感器；7—电磁阀；8—辅助液压阀；9—刚度调节器；10—前油气室；11—后油气室

（1）ECU：接收来自各传感器的输入信号，经过计算后确定汽车在现行行驶条件下的最佳悬架工作模式 。 例：主动式油气悬架系统的工作原理   （1）ECU：接收来自各传感器的输入信号，经过计算后确定汽车在现行行驶条件下的最佳悬架工作模式 。 （2）传感器：反映行车状态。包括转向盘转角传感器，加速度传感器，制动压力传感器，车速传感器，车身位移传感器。 （3）油气弹簧：以气体作为弹性介质，用油液作为传力介质，一般由气体弹簧和液压缸组成。 （4）刚度调节器： （5）电磁阀（执行器）：不通电时，电磁阀保持在关闭位置，悬架处于硬模式（硬阻尼），通电情况下，电磁阀处于打开位置，悬架处于软模式（软阻尼）。

油气悬架系统通过油液压缩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节流实现变阻尼特性。 图8：油气主动悬架系统工作原理 1—ECU；2—转向盘转角传感器；3—加速度传感器；4—制动压力传感器；5—车速传感器；6—车身位移传感器；7—电磁阀；8—辅助液压阀；9—刚度调节器；10—前油气室；11—后油气室

图8：油气主动悬架系统工作原理 1—ECU；2—转向盘转角传感器；3—加速度传感器；4—制动压力传感器；5—车速传感器；6—车身位移传感器；7—电磁阀；8—辅助液压阀；9—刚度调节器；10—前油气室；11—后油气室

思考题 普通悬架系统的组成哪几部分？按导向机构和控制力可以对悬架进行怎样的分类？ 普通悬架有什么问题？理想的汽车悬架应具有什么样的特征？ 通常在好路面行驶时，希望悬架系统是硬一些还是软一些？而在高速、制动、加速时希望悬架系统是硬一些还是软一些？在高速时，希望车身高一些还是低一些？ 主动悬架和被动悬架的区别是什么?电子控制悬架是通过调节什么参数来提高汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性的？ 雪铁龙XM主动油气悬架系统是怎样实现变刚度特性和变阻尼特性的？ 电子控制悬架系统采用的控制方式主要有哪几种？