电控悬架

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

u-主动控制力
主动控制主要改善了“车 身—车轮” |z2/z1| 这一环节在共 振和高频区的传递特性。
主动悬架在 “车轮—路面” |z1/q| 这一环节ft 附近的高频共振 区,共振峰比被动悬架反而更高, 这与反馈系数的选择有关。
主动与被动悬架振动响应量的幅频特性曲线
三、电控悬架系统结构和工作原理
及质心C上的三个集中点。
1. 汽车悬架的双质量模型
汽车悬架的双质量振动模型运动方程:
m2z2 C(z2 z1) K (z2 z1) 0

m1z1 C(z1 z2 ) K (z1 z2 ) Kt (z1 q) 0
无阻尼自由振动时 C 0,运动方程简化为
离,不传到车身和对面的车轮上去,在不平路面上进一步提 高了舒适性和路面附着性; 有助于汽车动力学工程师解决汽车乘坐舒适性和操纵性之间 的矛盾:既可得到较好的舒适性,也可同时保障操纵稳定性。
二、汽车悬架振动的基本模型
汽车是一个非常复杂的振动系统,应根据所分析的问 题进行适当的简化。下图是一个把车身品质看作刚体 的三维模型。汽车的簧载质量即车身质量为 m2,它由 车身、车架及其上的总成所组成。该质量绕通过车身
实际悬架系统的设计: 只能根据某种路面附着情况和车速,兼顾各方面的 要求,优化选定一种刚度和阻尼系数。
被动地承受地面对车身的冲击,不能主动地控制这 些作用力(被动悬架)。
现代汽车对悬架系统的要求 现代汽车对悬架系统的要求除了能保证其基本性能外,还致 力于提高汽车的行驶安全性和乘坐舒适性,同时还向高附加 值、高性能和高质量的方向发展。
故障检测 电子控制装置用故障检测电路来检测传 感器、执行器、线路等的故障。当发生故障时,将 信号送入控制装置,目的在于即使发生故障,也应 使悬架系统安全工作,另外,在修理故障时容易确 定故障所在位置。
可控阻尼减振器
机械式可变阻尼减振器 传统的可变阻尼减振器悬架系统应用机械式可控阀门来实 现,通过电子控制器控制减振器中的电磁阀来调节阻尼。
(有限个)。
阻尼力
F 0
2)连续可调阻尼半主动悬架
当 z2 z2 z1 0
当 z2 z2 z1 0
阻尼力 F Csky z2 Csky —空钩控制减振器阻尼系数
阻尼力
F 0
Csky z2 Ceq z2 z1 Ceq Csky z2 / z2 z1
输入信号的计算 电子控制装置根据预先写入只读 存储器ROM中的程序对各输入信号进行计算,并将计 算结果与内存的数据进行比较后,向执行机构(电 机、电磁阀、继电器等)发出控制信号。输入控制 装置的信号除了开/关信号外还有电压值时,还应进 行A/D变换。
驱动执行机构 控制装置用输出驱动电路将输出驱 动信号放大,然后输送到各执行机构,以实现对汽 车悬架参数的控制。
可控悬架:将传感器 测量的系统运动状态信号 输入电控单元,电控单元 经过分析、判断后给力发 生器发出指令,产生主动 控制力,满足不同工况对 悬架系统特性参数变化的 要求。
可控悬架分为两类:半 主动悬架和主动悬架
1.半主动悬架
定义:悬架组件中的弹簧刚度和减振器的阻尼系数之一可以根据 需要进行调节。
3) 加速度传感器 在车轮打滑时,不能以转向角和汽车车速正确判断车 身侧向力的大小。为直接测出车身横向加速度和纵向 加速度,必须在汽车悬架上装置加速度传感器。
4) 车身高度传感器 高度传感器的作用是感测车身高度(汽车悬架装置的 位移量),并将它转换成电子信号输入系统控制装置。路将输入信号(如传感 器信号、开关信号)中的干扰信号除去,然后放大、 变换极值、比较极值,变换为适合输入控制装置的 信号。
3. 主动抗侧倾控制系统 悬架系统还是以传统的形式存在,但在此基础上增加了由电 子控制的主动抗车身侧倾控制系统。悬架系统的刚度和阻尼设 计可以重新优化,加强汽车的舒适性和其它动态性能。
在转弯时降低车身的侧倾,改进汽车的操纵稳定性; 降低由侧倾引起的翻车事故; 增强乘坐舒适性; 即使在正常直线行驶时,使得路面对轮胎的垂直干扰得到隔
在悬架控制单元中,事先设定了一个目标控制参数σ,它是以汽
车行驶平顺性最优控制为目的设计的。汽车行驶时,安装在车身
上的加速度传感器产生的车身振动加速度信号经整形放大后输入
ECU,ECU随即计算出当前车身振动加速度的均方根值σi,并与设 定的目标参数比较,根据比较结果输出控制信号:
(1)如果是 i ,控制器不输出调整悬架阻尼控制信号。
Gq

g

2
1 1 2


4
22
2 相对动载荷对路面不平度的幅频特性

1
fd q
2 1 2
悬架动挠度对路面不平度的幅频特性
2. 主动与半主动悬架的车身车轮二自由度模型
主动悬架一般用液压缸作为主动力发生器,代替悬 架的弹簧和减振器,由外部高压液体提供能源,用 传感器测量系统运动的状态信号,回馈到电控单元, 然后由电控单元发出指令控制力发生器,产生主动 控制力作用于振动系统,构成闭环控制。半主动悬 架的核心部分是采用可调阻尼减振器,其控制逻辑 有的和主动悬架类似的闭环,也有根据车速等参数 进行开环控制的,它消耗的全部能量只用来驱动控 制阀,故耗能很低。
特点: 1).因为调解阻尼仅消耗能量,不需要外加能量源,所以为减少执 行组件所需的功率,主要采用调节减振器的阻尼系数法,只需提 供调节控制阀、控制器和回馈调节器所消耗的较小功率即可-优点 2).可以根据路面的激励和车身的响应对悬架的阻尼系数进行自适 应调整,使车身的振动被控制在某个范围之内-优点 3). 半主动悬架是无源控制,故汽车在转向、起动、制动等工况 时不能对悬架刚度和阻尼系数进行有效的控制 -缺点
m2 z2 m1z1 K
K(z2 (z1 z2
z1 ) )K
0 t z1
0
三个振动响应量对 q 的幅频特性(三个参数尽可能小) γ-刚度比
λ-频率比
ζ-阻尼比
1
z2 q


1

4

2
2

2
车身加速度对路面不平度的幅频特性
1
Fd
skyhook 又译称 “天蓬”
阻尼
groundhook
“空钩”控制半主动悬架又分为两种
1)开关式“空钩”控制可切换阻尼悬架
当 z2 z2 z1 0
当 z2 z2 z1 0
“on”状态
“off”状态
阻尼力 F Con z2 z1
Con— on状态可切换阻 尼减振器的阻尼系数
汽车电控悬架系统
讲授内容 1. 电控悬架系统的作用和分类 (了解) 2. 汽车悬架振动的基本模型 (掌握) 3. 电控悬架系统结构和工作原理 (掌握) 4. 电控悬架系统的控制方法 (了解) 5. 车身高度调节系统 (了解)
一、电控悬架系统的作用和分类
定义:悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮) 之间的所有传力连接装置的总称。
质心的横轴y的转动惯量为 I y ,簧载质量通过悬架与车
轴、车轮相连接。车轮和车轴构成的非簧载质量即车 轮质量为 m1。车轮再通过具有一定弹性和阻尼的轮胎 支承在不平的路面上。在讨论汽车平顺性时,这一三 维模型的车身质量主要考虑垂直、俯仰、侧倾3个自由 度,4个车轮质量主要考虑4个垂直自由度,一共7个自 由度。
被动悬架:弹簧刚度 K 和减振器阻尼系数 C 在
设计时一旦选定后,使用过程中参数不改变的悬架
不足:
弹簧、减振器和轮胎的综合特性确定了汽车的行 驶平顺性和操纵稳定性。但是,机械装置的基本 规律指出:良好的行驶性能和良好的操纵性能在 使用定刚度弹簧和定阻尼减振器的传统悬架系统 中不能同时满足。
汽车对悬架的理想要求: 由于汽车行驶的平顺性和操纵稳定性是衡量悬架性 能好坏的主要指针,所以理想的悬架应在不同的使 用条件下具有不同的弹簧刚度和减震器阻尼,这样 既能满足行驶平顺性要求又能满足操纵稳定性要求。
(2)如果是 i
(3)如果是 i
,控制器输出增大悬架阻尼控制信号。
,控制器输出减小悬架阻尼控制信号。
有“空钩”和“地钩”两种控制方式。以“空钩”为例进 行讨论:
“空钩”控制时,根据悬架的相对速度z1 z2
和车身的绝对加速度 z 的符号来切换阻尼设置。
功能特点:
1) 有源控制
2) 当汽车载荷、行驶速度、路面附着状况等行驶条件发生 变化时,能自动调整悬架系统的刚度和阻尼系数(包括整 体调整和单轮调整),从而同时满足汽车行驶平顺性和操 纵稳定性等各方面的性能要求
3) 可根据车速的变化控制车身的高度 AUDI A8主动悬架动画演示 BENZ S 魔术车身视频 BMW 7主动悬架
实时采集悬架速 度信号
控制器
判 断 电 磁 阀 通 断
电磁阀工作状态
2. 主动悬架
又称全主动悬架,是一种有源控制,具有做功能力的悬架,它需 要外加能量源
组成:产生力和转矩的主动作用器(液压缸、气缸、伺服电动机、 电磁铁等)、测量组件(加速度、位移和力传感器等)和反馈控 制器等
在控制系统中,车身和车轮的振动是通过装在四个悬架上的位移 传感器测得的。有的系统也在每个车轮位置装有加速度传感器, 测量非簧载质量的垂直振动。系统中附加的传感器包括方向盘转 角。系统也可与ABS系统或VSC系统进行一体化。
Ceq —连续可调阻尼器的等效阻尼系数。
电控悬架用传感器
1) 车速传感器 车速传感器用来测定车速,一般常用的有舌簧开关式 车速传感器,磁阻组件式车速传感器等。
2) 转角传感器 转角传感器用于检测转向盘的中间位置、转动方向、 转动角度和转动速度。在电子控制悬架中,电子控制 装置根据车速传感器信号和转角传感器信号,判断汽 车转向时侧向力的大小,从而控制车身的侧倾。
作用:1.缓冲和吸收来自车轮的振动; 2.把路面作用于车轮上的垂直反力(支承力)、 纵向反力(牵引力和制动力)和侧向反力,以 及这些反力所造成的力矩都传递到车架(或承 载式车身)上,从而改变汽车行驶的平顺性和 操纵稳定性,以保证车辆正常行驶。
传统的悬架系统组成:
弹簧(如钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧等)、 减震器、导向机构及弹性轮胎。
分类:
二级式可变阻尼减振器悬架系统 减振器的阻尼值只有高低两档,不是连续可变的。阻尼的高 低是控制器根据路面条件和汽车行驶状况自动实时调节的。 这种减振器现在应用于多功能SUV车和高档轿车。
连续可变阻尼减振器悬架系统 减振器的阻尼值是连续可变的。控制器根据路面条件和汽车 行驶状况连续自动调节减振器的阻尼值,使之始终工作在最 佳状态。因此,这种减振器性能更好,控制更平顺。
从行驶平顺性和舒适性出发,弹簧刚度及减振器的 阻尼系数应能随汽车运行状态而变化,使悬架系统 性能总是处于最优状态附近。但是,弹簧刚度选定 后,又很难改变,因此从改变减振器阻尼入手,将 阻尼分为两级或三级,由驾驶员选择或根据传感器 信号自动选择所需要的阻尼级。
半主动悬架系统通常以车身振动加速度的均方根值 作为控制目标参数,以悬架减振器的阻尼为控制对 象。半主动悬架的控制模型如下图所示。
垂直、俯仰、 侧倾3个自由 度,4个车轮 质量主要考虑 4个垂直自由 度,一共7个 自由度。
当汽车对称于其纵轴线且左、右车轮经过路面的不平度函
数 xI yI, 此时车身只有垂直振动和俯仰振动,这两个
自由度的振动对舒适性影响最大。下图所示汽车简化成4个 自由度的平面模型。在这个模型中,又因为轮胎阻尼较小而 被忽略,同时把质量、转动惯量等效分解为前轴上、后轴上
如何满足该要求?
电子控制技术对悬架系统的推动作用 电子技术、传感器技术性能的大幅度改善和可靠性的进一步 提高,促使汽车电子装置的高可靠性、低成本和节省空间。 现代汽车中采用的电子悬架控制系统,克服了传统的被动悬 架系统对其性能改善的限制,该系统可根据不同的路面附着 条件、不同的装载质量、不同的行驶车速等来控制悬架系统 的刚度,调节减振器阻尼力的大小,甚至可以调整汽车车身 高度,从而使车辆的平顺性和操纵稳定性在各种行驶条件下 都能达到最佳组合。
相关文档
最新文档