现代汽车电控悬架系统

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性要求悬架设计较“软”。但是这样势必导致车身 在行驶过程中的位移变大,需要相应地提高车身高 度,从而导致车辆中心高度的增加,不利于改善车 辆的行驶稳定性。 • 为了减小汽车在转弯、加速、制动时汽车产生的侧 倾及后倾,提高操稳性,又要求悬架设计较“硬”
• 另一方面,为了提高汽车的操纵稳定性,一般要求 悬架具有较大的弹簧刚度和减振器阻尼,这显然与
制空气压缩机的运转。
• 在控制系统中,高度传感器是检测部分,装 在车身与悬架之间
• 用来检测某一车轮或车轴上方车身高度的变 化,向电脑提供车身高度信息
• 高度传感器有簧片式、霍尔式和光电式等多种型 式。其中光电式最为常见,其结构如下图。
遮光板
在传感器 内部有一 根由连杆 带动的传 感器轴,
光电藕合器 传 感 器 轴
悬架发展与分类
1.电子控制半主动悬架:无源(无油泵、蓄能器、油管、 油罐、滤油器等),工作时不消耗车辆动力,性能与全主 动悬架相近,应用价值较高。不考虑改变悬架刚度,只考 虑改变悬架阻尼。分为有级半主动(阻尼力有级可调如 OPEL)、无级半主动(阻尼力连续可调如BENZ)
2.丰田皇冠、日产公爵应用的是一种具有多种作用的电子 控制复合型空气悬架。具有车身高度、阻尼力控制、刚度 控制调节功能。使用了车速传感器、加速踏板开启速度传 感器等多种传感器。其性能和结构介于主动悬架和半主动 悬架之间。特点:成本低于主动悬架,应用价值较高。
态,组合成16个车高区域。
• 可调空气弹簧减振器总成是系统的执行机构,它 是一个带有充气室的液压减振器
反之,则可将 空气弹簧上的 排气阀打开, 空气弹簧内的 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。
若想抬高车身,空气 压缩机会通过空气干 燥器想空气弹簧内充 气,使得空气弹簧伸 张,车身高度变大;
• 模式 • 舒适 • 自动 • 动态
*
• 越野

• 举升

避震器 舒适为主 根据驾驶环境自动调节 运动为主
根据驾驶环境自动调节
根据驾驶环境自动调节
行驶高度
0 毫米 至 -15 毫米 0 毫米 至 -28/35 毫米 -15 毫米 至 -28/35 毫米
+25 毫米, 直到100公里/小
+60 毫米, 直到40公里/小
低车身高度的目 燥器排出的气体带
的。
走,以使干燥剂能
得以重复使用。
常见的控制方式 :方式2
空气干燥器
空气压缩机
排气电磁阀
储液筒 压力开关
电动机
空气弹簧
空气压缩机继电器
电脑
高度传感器
解释
在空气压缩机与空气弹簧之间 设置了高压的储气筒,空气压 缩机输出的高压气体储存在该 储气筒中,压力开关感受储气 筒内的压力,最终通过电脑控
• 1981年开始车身高度控制,同年开发出可变减 震器阻尼力的新技术
• 1987年日本田公司率先推出空气弹簧主动悬架
• 90年代随电子技术发展,已具有在10-20秒内 做出反应的电控悬架系统
悬架发展与分类
悬架的分类: 1. 结构分:非独立悬架、独立悬架 2. 作用原理分:被动悬架(传统悬架)、 主动悬架(按照其是否包含动力源分为:全 主动悬架-有源主动悬架;办主动悬架-无源 主动悬架) 现代轿车大都是采用独立式悬架,按其结构 形式的不同,独立悬架又可分为横臂式(双 叉式)、纵臂式、烛式以及麦弗逊式悬架等
• 车身位移传感器:检测车身与车桥的相对位移,反 映车身的平顺性和车身高度。
• 车速传感器:检测车轮转速,反映车速和计算车身 的侧倾量。
• 转向盘转角传感器:检测转向盘转角,计算车身侧
倾。
• 制动压力开关:检测制动管路压力,判断汽车制动
情况。
• 制动灯开关:检测制动灯电路通断,判断汽车制动
状况。
• 节气门位置传感器:检测节气门开度,反映汽车加
• 此后,通过检测当发现车高信号处于“过低区”或“低 车身区”所占比例达到10%以上时,终止放气,完成一
次车高调节。
• 另外一个预防措施是:ECU控制压缩机一次运转的时间 不超过2分钟;排气阀打开的时间不超过1分钟,防止系 统泄漏时压缩机不停地工作并阻止排气孔不停地排气。
• 在行李箱内设有一高度控制自动切断开关,当车身高度 上升到极限时,自动切断控制电路。
组成:弹簧、减振器、导向机构。
弹簧的功用:缓冲振动、摆动、提 高轮胎抓地力。
减振器的功用:衰减振动、方向稳 定。
导向机构:传递动力
典型独立悬架(前)
双横臂式 (双叉式) 独立悬架
典型独立悬架(后)
典型独立悬架
双横臂式 (双叉式) 独立悬架
典型独立悬架
麦弗逊悬挂
传统悬架对汽车性能的影响
• 综合考虑上述因素,现代汽车可以对悬架提出如下要 求。
• (1)具有足够的强度。 • (2)具有适当的弹簧刚度,且能根据载荷的变化而
变化。 • (3)具有足够的侧倾刚度。 • (4)具有良好的吸振能力(阻尼力可以调节)。 • (5)能够保证车轮正确的定位参数。
现代汽车悬架控制系统的控制内容
• 以电脑作为控制核心,对汽车悬架系统参数,包括弹簧放度 、悬架阻尼、侧倾刚度和车身高度等实行适时控制已经成为 现实
改善车辆的舒适性的要求相矛盾。
• 被动悬架即传统悬架在设计时,不可能使乘坐舒适 性及操稳性都得到优化,只能是:在二者中间寻求 折中方案(在特定道路及速度下实现);或偏重于 某一种方案(牺牲一个方面,达到另一个目的)。
• 当前,人们对舒适性及操纵稳定性的需求越来越高 ,所以开始研究及应用主动悬架。
悬架发展与分类
电控悬架的结构及原理
现代汽车对悬架系统的要 求
• 在汽车行驶过程中,由于路面的不平整或者汽车自身 运动状态的改变,会使汽车表现出各种运动形态,包 括车身的垂直振动、俯仰运动和侧倾运动等。 • 垂直振动 + 前后俯仰 + 左右侧倾 (路面不平) (加速、制动) (转弯) 综合进行控制
汽车行驶时的运动形式
• 与其他控制系统一样,半主动悬架控制系统一般也 包含传感器、电脑和执行机构三个组成部分(能源 结构)。
传感器
• 悬架控制系统的传感器有多种型式,他们在系统总 承担着将汽车行驶路况(汽车的振动)和车速及启 动、加速、转向、制动等工况转变为电信号,并输 送到电脑。
• 车身加速度传感器:检测车身振动,间接地也可反 映行驶的路面状况和车身横向运动状况(高级轿车 会有垂直加速度传感器如梅赛德斯)。
• 当电脑根据传感器信号判定车身高度低于规定的标准值 时
• 即刻向空气压缩机继电器发出控制信号,接通该继电器 启动
• 空气压缩机产生的压缩空气经空气干燥器向空气弹簧主 气室充气,使车身高度增加。
• 一旦车身高度达到标准值后,电脑通过空气压缩机继电 器让空气压缩机停止工作,以维持车身高度。
• 蓄电池电脑提供12V电压,通过一个20s延时关闭 继电器,电脑在点火开关关闭后执行一个关闭程 序。
• 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制。 • (5)综合以上各种考虑的综合性悬架。
悬架发展与分类
悬架发展与分类
1.被动悬架:为固定的悬架刚度和阻尼系数,只能保证在 特定道路状态下达到性能最优折衷。 2.全主动电控悬架:组成—执行机构、测量系统、反馈系 统、能源系统(液压缸及蓄能器)。其悬架刚度、减振器 的阻尼系数、车身高度都能随汽车载荷、行驶速度、路面 状况等行驶条件变化,而自动调节,使悬架性能总是处于 最佳状态。未解决问题:高频率下的行驶平顺性、能量消 耗、可靠性、价格、振动、噪声等。 3.全主动悬架分类:主动油气悬架(雪铁龙XM油气弹 簧)、主动空气悬架(日本三菱)、主动液力悬架(代表 车型为VOLVO740)。
现代汽车电子控制悬架系统简介
现代汽车电子控制悬架系统简介
悬架定义
定义:悬架是车架(或承载式车身)与 车桥(或车轮)之间的一切传力装置的总 称
悬架的功能(作用): (1)缓冲振动、平稳行驶 (2)将车轮与路面之间的驱动力、制 动力、转向力传给车身。 (3)车身和车轮之间保持几何关系。
传统悬架组成及功用
悬架控制系统的基本组成
• 现代汽车悬架控制系统:是指利用有源或无源控制
元件构成的闭环控制系统对汽车悬架实行主动控制 的装置,它能根据车辆的运行状况和路面情况主动 作出反应,抑制车身的各种振动,使悬架始终处于 最佳减振状态。
• 目前,悬架控制系统可实现对车高、悬架弹簧刚度 和减振器阻尼、侧倾刚度等方面的主动调节。
行驶平稳性、操作稳定性确定乘坐舒适性
●软:舒适性好、行驶稳定和操纵稳定性差 (车身位移过大、横摆纵摇) ●硬:舒适性差、行驶稳定和操纵稳定性好。 ●只减阻尼而不变刚度,振动到车身。 ●只减刚度而不变阻尼,稳定性和舒适性差。
传统悬架的缺点
• 参数不变 • 为了减少车体振动,隔离路面冲击,提高乘坐舒适
3、自动水平控制
• 车身高度不受载荷影响,保持基本恒定,姿 态水平,使乘坐更加平稳,前大灯光束方向 保持不变,提高行车安全性。
现代汽车车高控制系统有油压式和气压式 之分
前者用于油气弹簧悬架,后者用于空气弹簧 悬架。
播放
常见的控制方式 :方式1
空气干燥器
空气压缩机
排气电磁阀
电动机
空气弹簧
Baidu Nhomakorabea
空气压缩机继电器
典型的车高控制有以下几种:
1、停车水平控制 停车后,当车上载荷减少而车身上抬时,控
制系统能自动地降低车身高度,以减少悬架系 统的负荷,改善汽车外观形象。 2、特殊行驶工况高度控制
当汽车高速行驶时,主动降低车身高度,以改善 行车的操纵稳定性和气动特性。 汽车行驶于起伏不平度较大的路面时,主动升高 车身,避免与地面或悬架的磕碰。
• 备注:系统保护措施
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。高度传感器 发出车身高度变化信号7-13S以后,EMS ECU才会向执 行元件发出控制信号。在这段时间,如果高度传感器没 有输入信号,ECU就不会改变车身高度。发生频次。
• 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, 向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。
高度传感器
解释
在该控制 系统中, 高度传感 器的信号 用于控制 空气压缩 机向空气 弹簧输送 压缩空气, 抬高车身。
同时该信号(高
度传感器)也被
用来控制空气弹
簧上的排气电磁 干燥器内的干燥剂
阀,释放空气弹 (硅的化合物)吸
簧中已有的气体, 收进气过程中压缩
从而达到维持弹 空气的水分,这些
簧内的压力和降 水分可以通过竟干
摆臂
轴上固定一 个开有许多 窄槽的圆盘
光电藕合器
圆盘的转动可在 遮光器输出电路 中出现开关电量
转换
遮光板
它两端的发
解释
光二极管和
光敏三极管
一道构成遮
光器
这种不断转换的电量作为电信号 输入电脑,用来识别悬架高度的 变化,采用数个这样一来的遮光 器,传感器就可以将车身高度划 分为若干个区域,如果采用4个光 电藕合器,则可以根据其通断状
速状况。
• 门控灯开关:检测门控灯电路通断,判断乘员状况

执行机构
• 悬架控制系统的执行机构可以是电磁阀 、步进电动机或泵气电动机等
• 他们根据电脑的控制信号,准确、快速 和及时地作出动作反应,实现对弹簧刚 度、减振器阻尼或车身高度的调节。
(一)悬架系统的高度控制
• 悬架的车高控制系统:可根据车内乘员人数或汽车装载 情况自动调节车身高度,以保持车身具有稳定的行驶姿 态。
两组光电耦合元件输出信号与车身高度的关系
1号开关信号
1 1 0 0
2号开关信号
0 1 1 0
车身状态
过高 偏高 偏低 过低
汽车行驶时,高度传感器每8毫秒测量一次车身高度。高 度调节范围一般为10-30MM,从操纵高度控制开关到 启动空压机约需2秒时间,从压缩机开始充气到完成高度 调节需要20-40秒时间。
• 发动机转速通过位于交流发电机上的相位开关测 得。当发动机转速低于500r/min时,电脑不允许 空气压缩机工作。
• 车速信号通过缓冲电路由仪表上获得,当车速超 过某一规定值后(如80km/h),电脑自动降低 车身高度(如20mm),以降低空气阻力,改善 行驶稳定性。
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