第十一章 汽车悬架控制系统

电控悬架系统的分类
按传递介质不同，分气压式和油压式。 按驱动机构和介质不同，分电磁阀驱动的油气主动式悬架和步进电机驱动的 空气主动悬架。 按控制理论不同，分半主动式和主动式。 主动悬架是一种能供给和控制动力源的装置，它根据各传感器检测的信号，
自动调整悬架的刚度、阻尼力以及车身高度，从而显著提高汽车的操纵稳定性 和乘坐舒适性。
光电式转角传感器的安装位置和结构
光电式转角传感器的工作原理和电路原理
转向盘转角传感器工作原理
当转动转向盘时，信号盘同时转动，两个光电耦合器的输出端产生与转向 轴转角成一定比例的通(ON)、断(OFF)的交变信号，悬架系统控制装置根 据此信号的变化来判断转向盘的转角与转速。同时，根据脉冲信号的相位 差来判断转向盘的偏转方向。这是因为两个耦合元件在安装位置上使它们 的ON、OFF变换的相位错开90°，可以通过判断哪个耦合元件信号首先转 变状态，来检测出转向轴的偏转方向。 例如，向左转时，左侧耦合元件总是先于右侧耦合元件达到ON状态；而 向右转时，右侧耦合元件总是先于左侧耦合元件达到ON状态。
一般原理：
利用传感器（包括开关）检测汽车行驶时路面的状况和车身的状态，输入 ECU后进行处理，然后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、传感器的结构与工作原理
转向盘转角传感器 加速度传感器
传感器位置
车身高度传感器 加速度传感器
车身高度传感器
1、转向盘转角传感器
【作用】检测转向盘的中间位置、转动方向、转向角度和转动角度。以判断 转向时侧向力的大小和方向，以控制车身的侧倾。 【类型】多采用光电式转向盘转角传感器。 【安装位置】转向盘的转向轴上。 【结构】在转向轴的带窄缝的圆盘上装有两组光电耦合器，转向盘转动时， 可输出两组脉冲信号。根据此信号可判断转向盘的转角与转速；通过两组 信号的相位来判断转向的方向。
有些车型有其中一至二个功能，少数同时有三个功能。
电控悬架系统的结构与工作原理
一、组成
传感器：车高传感器、车速传感器、加速度传感器、转向盘转角传感器、 节气门位置传感器等。 开关：模式选择开关、制动灯开关、停车开关、车门开关等。 执行器：可调阻尼力减震器、可调节弹簧高度和弹性大小的弹性元件等。 ECU
OFF
ON ON ON ON ON ON ON ON
OFF
OFF OFF ON ON ON ON OFF OFF
ON
ON OFF OFF ON ON OFF OFF ON
10
9 8 7 6 5 4 3 2 低 普通
低
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
ON
OFF
1
0
过低
3、加速度传感器
【作用】检测车身横向加速度和纵向加速度。横向加速度传感器主要用于检 测汽车转向时，汽车因离心力的作用而产生的横向加速度，以判断悬架系 统阻尼力改变的大小及空气弹簧中空气压力的调节情况，以维持车身的最 佳姿势。 【类型】差动变压器式和钢球位移式。 【别名】G传感器
半主动悬架不需要外加动力源，因而消耗的能量小，成本低。
电控悬架的功能
电控悬架系统的基本目的是控制调节悬架的刚度和阻尼力。 基本功能有： 车高调整：不论负载多少，汽车高度均一定；在坏路面上行驶时，使车高 升高，高速行驶时，车高降低。 减震器阻尼力控制：调整减震器阻尼系数，防止汽车起步或急加速时车尾 后坐；防止紧急制动时车头下沉；防止急转弯时车身横向摇动；防止汽车 换档时车身纵向摇动等。 弹簧刚度控制：调整弹簧弹性系数，改善乘坐舒适性和操纵稳定性。
悬架控制执行器 EMS ECU
高度控制阀 压缩机和干 燥器组成
4、信号开关
阻尼模式指示灯和车身高度指示灯 高度控制开关 阻尼模式选择开关
车门开关
停车灯开关
5、模式选择开关
阻尼模式选择开关
【位置】变速器旁。 【作用】根据汽车的行驶状况和 路面情况选择悬架的运行模式， 从而决定减震器的阻尼力大小。 【运行模式】标准（Norm）、运 动（Sport）两种。
开关位置
2、车身高度传感器
【作用】检测汽车行驶时车身高度的变化情况（汽车悬架的位移量）。 【类型】片簧开关式、霍尔式、光电式。其中光电式应用较多。 【光电式传感器原理】有一根靠连杆带动转动的转轴，转轴上固定一个开有 许多窄槽的圆盘，圆盘两边装有四组光电耦合器。当车身高度变化时，通 过连杆可使转轴转动，因而四组光电耦合器可感应出四组脉冲信号，通过 这四组脉冲信号的不同组合，可反映车高的高度范围。
光电耦合元件的状态与车高的对照表
车高 1 OFF OFF ON ON ON 光电耦合元件的状态 2 3 OFF OFF OFF OFF OFF ON ON ON ON OFF 4 OFF ON ON OFF OFF 车高范围 15 14 13 12 11 高 计算结果
高
过高
ON
ON ON ON ON OFF OFF OFF OFF
丰田凌志车称此开关为LRC开关 LRC＝Lexus Riding Control 凌志 乘坐控制
硬 软
阻尼力
乘坐舒适
操纵稳定
6、高度控制开关
【作用】改变车身高度设Fra Baidu bibliotek。 【运行模式】低（Low）、高 （Hight）两种。
车身高度 指示灯 车身高度 控制开关
阻尼模式 指示灯
开关位置 高 车身高度 低
三、执行机构的结构与工作原理
差动变压器式加速度传感器
弹簧 封入硅油
汽车转弯、加减速时，心杆在横 向力或纵向力作用下移动，使检测 线圈的输出电压发生变化。
心杆 励磁线圈 检测线圈
二次绕组 心杆
二次绕组
一次绕组 一次绕组 电源
钢球位移式加速度传感器
汽车转弯、加减速时，钢球在 横向力或纵向力作用下移动， 使检测线圈的输出电压发生变 化。
汽车悬架控制系统
采用电控悬架的目的：
传统悬架系统使用的是定刚度弹簧和定阻尼系数减震器，只 能适应特定的道路和行驶条件，无法满足变化莫测的路面情 况和汽车行驶状况，只能被动地接受地面对车身的各种作用 力，不能主动去进行调节。故又称为被动悬架系统。 电控悬架系统的最大优点是悬架随不同的路况和行驶状态作 出不同的反应，即可使汽车的乘坐舒适性令人满意，又能使 操纵稳定性达到最佳状态。