电控悬架.ppt

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1、电控悬架电控悬架底盘技师底盘技师悬架和转向悬架和转向悬架系统悬架系统电控悬架的功用电控悬架的功用电子控制悬架系统电子控制悬架系统(ECSS，Electronic Controlled Suspension System)又称为电子又称为电子调节悬架系统调节悬架系统(Electronic Modulated Suspension System)，通常缩写为，通常缩写为EMS减振器阻尼力的控制减振器阻尼力的控制减振器刚度的控制减振器刚度的控制车身高度的调节车身高度的调节车身车身姿态控制：点头、后坐、侧倾、车高。姿态控制：点头、后坐、侧倾、车高。底盘技师底盘技师悬架和转向悬架和转向悬架系统悬架系统

2、传统汽车悬架传统汽车悬架底盘技师底盘技师悬架和转向悬架和转向悬架系统悬架系统 传统汽车悬架的不足传统汽车悬架的不足 悬架的刚度不可变悬架的刚度不可变 减振器阻尼不可变减振器阻尼不可变 无法兼顾车辆的行驶平顺性和操纵稳定性无法兼顾车辆的行驶平顺性和操纵稳定性 底盘技师底盘技师悬架和转向悬架和转向悬架系统悬架系统 电子控制悬架的作用电子控制悬架的作用 根据汽车载质量、车速和路面情况的变根据汽车载质量、车速和路面情况的变化改变悬架特性，提高汽车的行驶平顺性和化改变悬架特性，提高汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。操纵稳定性。底盘技师底盘技师悬架和转向悬架和转向悬架系统悬架系统 电控悬架系统的组成电控悬架系

3、统的组成 传感器传感器车速、起动、加速度、转向、车速、起动、加速度、转向、制动、路面状况、车身高度等制动、路面状况、车身高度等 电控模块电控模块(悬架悬架ECU)ECU)执行元件执行元件电磁阀、步进电机、电动机等电磁阀、步进电机、电动机等底盘技师底盘技师悬架和转向悬架和转向悬架系统悬架系统2.1 2.1 半主动悬架系统半主动悬架系统 *以丰田电子调节悬架以丰田电子调节悬架TEMS为例为例*仅悬架阻尼可调仅悬架阻尼可调 减振力有三种状态减振力有三种状态 软、中、硬软、中、硬底盘技师底盘技师悬架和转向悬架和转向悬架系统悬架系统 特性特性1、减振方式选择、减振方式选择 开关开关 NORM 减振力减振

4、力 软软 开关开关 SPORT 减振力减振力 中中底盘技师底盘技师悬架和转向悬架和转向悬架系统悬架系统 特性特性 2、防后坐控制、防后坐控制 减振力变为减振力变为 硬硬 有TEMS（减振力硬）无TEMS底盘技师底盘技师悬架和转向悬架和转向悬架系统悬架系统 3、防侧倾控制、防侧倾控制 减振力变为减振力变为 硬硬 特性有TEMS（减振力硬）底盘技师底盘技师悬架和转向悬架和转向悬架系统悬架系统 5、高速控制（限、高速控制（限NORM）减振力变为减振力变为 中中 有TEMS（减振力中）特性底盘技师底盘技师悬架和转向悬架和转向悬架系统悬架系统 部件组成部件组成(图图)*以丰田电子调节悬架TEMS为例*底

5、盘技师底盘技师悬架和转向悬架和转向悬架系统悬架系统TEMSTEMS部件配置图部件配置图EMS（电电子子调节悬调节悬架）和空气架）和空气悬悬架架概述概述(1/1)EMSEMS的概述的概述ECUECU悬架控制执行器减振器传感器选择开关启动和加速时防后坐正常驾驶时乘坐平顺性转弯时抗侧倾高速驾驶时稳定性制动时防俯冲EMS（电电子子调节悬调节悬架）和空气架）和空气悬悬架架特性特性(1/4)(1)(1)减振类型选择减振类型选择(2)(2)高度控制高度控制阻尼方式选择开关NORM低HIGH高开关位置:车身高度:CONFORT（正常）软硬开关位置:阻尼力:驾驶的平顺性驾驶稳定性高度控制开关1.1.方式变换方式

6、变换SPORT（运动）EMS（电电子子调节悬调节悬架）和空气架）和空气悬悬架架特性特性(2/4)2.2.阻尼力和弹簧刚性控制阻尼力和弹簧刚性控制(1)(1)防后坐控制防后坐控制(2)(2)防侧倾控制防侧倾控制(3)(3)防点头控制防点头控制(4)(4)高速控制高速控制(5)(5)变速后坐控制变速后坐控制NDEMS（电电子子调节悬调节悬架）和空气架）和空气悬悬架架特性特性(3/4)(6)(6)半主动控制半主动控制粗糙路面控制纵倾控制跳动控制EMS（电电子子调节悬调节悬架）和空气架）和空气悬悬架架特性特性(4/4)(1)自动水平控制(2)高速控制(3)点火断开控制取消车身高度控制的方法TDCLDL

7、C3OPBTDEICG3.3.车高控制车高控制n 电子控制悬架系统在汽车行驶电子控制悬架系统在汽车行驶路面、行驶速度和载荷路面、行驶速度和载荷变化时，自动调节车身高度、悬架刚度和减振器阻尼的变化时，自动调节车身高度、悬架刚度和减振器阻尼的大小，从而改善汽车的行驶平顺性大小，从而改善汽车的行驶平顺性(即乘座舒适性即乘座舒适性)。阻阻尼指的是当振动的物体或振荡电路的能量逐渐减少时，尼指的是当振动的物体或振荡电路的能量逐渐减少时，振幅相应减小的现象。振幅相应减小的现象。n 在装备电子控制悬架系统的汽车上，当汽车急转弯、在装备电子控制悬架系统的汽车上，当汽车急转弯、急加速或紧急制动时，乘坐人员能够感到

8、悬架较为坚硬，急加速或紧急制动时，乘坐人员能够感到悬架较为坚硬，而在正常行驶时能够感到悬架比较柔软；电控悬架还能而在正常行驶时能够感到悬架比较柔软；电控悬架还能平衡地面反力，使其对车身的影响减小到最低程度。因平衡地面反力，使其对车身的影响减小到最低程度。因此，随着汽车电子技术的发展与进步，许多中高档轿车、此，随着汽车电子技术的发展与进步，许多中高档轿车、大客车以及越野汽车都装备了电子控制悬架系统。大客车以及越野汽车都装备了电子控制悬架系统。n电子控制悬架系统主要由电子控制悬架系统主要由前车身高度传感器、后车身高度传感器、前车身高度传感器、后车身高度传感器、方向盘转向与转角传感器、节气门位置传感

9、器和车速传感器、控方向盘转向与转角传感器、节气门位置传感器和车速传感器、控制开关、电子调节悬架电控单元制开关、电子调节悬架电控单元(EMS ECU)和执行器和执行器组成。组成。n车身高度传感器采集前后车身的高度信号、方向盘转向与转角传车身高度传感器采集前后车身的高度信号、方向盘转向与转角传感器采集汽车行驶方向信号、节气门位置传感器采集驾驶员加或感器采集汽车行驶方向信号、节气门位置传感器采集驾驶员加或减速信号、车速传感器采集汽车行驶速度信号。减速信号、车速传感器采集汽车行驶速度信号。n传感器和控制开关向传感器和控制开关向EMS ECU输入车身以及汽车行驶的状态信输入车身以及汽车行驶的状态信息，息

10、，EMS ECU接收传感器和控制开关输入的电信号，并向执行接收传感器和控制开关输入的电信号，并向执行元件发出控制指令，执行元件产生一定的机械动作，从而改变车元件发出控制指令，执行元件产生一定的机械动作，从而改变车身高度、空气弹簧的刚度或减振器的阻尼。身高度、空气弹簧的刚度或减振器的阻尼。电子控制悬架系统的组成电子控制悬架系统的组成1-干燥器与排气阀总成；2-高度控制空气压缩机；3-No1高度控制阀；4-主节气门位置传感器；5-门控开关；6-EMSECU；7-No2高度控制继电器；8-后悬架控制执行器；9-高度控制连接器；10-高度控制自动切断开关；ll-No.2高度控制阀与溢流阀；12-后高度

11、传感器；13-驾驶模式选择开关；14-高度控制开关；15-方向盘转向与转角传感器；16-制动灯开关；17-前悬架控制执行器；18-前高度传感器；19-N0.1高度控制继电器；20-储气筒与调节阀。结结构构位置和功能位置和功能(2/3)转向角传感器光电断续器前开槽盘光电断续器信号光电断续器信号中间位置逆时针顺时针1.5开关开关开关SS1SS2SS3逆时针顺时针中间位置底盘技师底盘技师悬架和转向悬架和转向悬架系统悬架系统转向传感器转向传感器组成：组成：1、转向传感器组件（两个、转向传感器组件（两个LED和两个光电晶体和两个光电晶体管）管）2、开缝盘（、开缝盘（20条缝）条缝）光电车高传感器轴式车高

12、传感器车身高度传感器车身高度传感器信号组合车身高度传感器信号组合底盘技师底盘技师悬架和转向悬架和转向悬架系统悬架系统停车开关停车开关 停车灯开关停车灯开关 安装在制动踏安装在制动踏板支架上，踩板支架上，踩下制动踏板时，下制动踏板时，停车灯开关接停车灯开关接通，通，1212V V电压电压就施加在就施加在ECUECU的的STPSTP端子上。端子上。ECUECU利用这一利用这一信号判断是否信号判断是否使用了制动器使用了制动器。(3/3)执执行器行器(2)悬架控制执行器(1)电子调节悬架/空气悬架电子控制模块（ECU）(4)压气机和干燥器组件(3)装有减振器的气动缸/减振器(5)高度控制阀(3/3)E

13、MS/空气悬架ECU悬架控制执行器带减振器的气动缸/减振器传感器选择开关变高度控制变高度控制结结构构位置和功能位置和功能(3/3)气动缸减振器悬架控制执行器空气室冲击限位块滚动膜回跳垫低压氮气软减振阀转阀硬减振阀n在主气压腔与辅气压腔之间的气阀阀体上设有大小两个通道。气阀控制杆由步进电机驱动，控制杆转动时，阀芯随之转动。阀芯转过一定角度时，气体通道的大小就会改变，主、辅气压腔之间气体的流量就会改变，从而使空气弹簧悬架的刚度发生变化。空气弹簧悬架的刚度分为“低”、“中”、“高”3种状态。l-阻尼调节杆；2-空气阀控制杆；3-主辅气压腔通道；4-辅气压腔；5-主气压腔；6-气阀阀体；7-小通道；8

14、-阀芯；9-大通道。n 气阀控制杆带动阀芯旋转到图中所示“高”位置时，阀芯的开口被封闭，主、辅气压腔之间的气体通道切断，两气压腔之间的气体不能流动。与此同时，高度控制电磁阀和压缩机继电器接通，空气充入主气压腔使空气压力升高、密度增大。因为在悬架振动过程中，缓冲任务主要由主气压腔的气体承担，所以悬架刚度处于“高”状态。n 气阀控制杆带动阀芯在如图所示位置的基础上沿顺时针方向旋转60，使阀芯开口转到对准图中“低”位置时，气体大通道构成通路，主气压腔的气体经阀芯中央的气孔、阀体侧面的气孔通道与辅气压腔气体相通，两气压腔之间的气体流量大。与此同时，高度控制电磁阀和排气阀接通，部分空气从排气阀排出，因此

15、主气压腔的空气减少、压力降低、密度减小使悬架刚度处于“低”状态。n 气阀控制杆带动阀芯在如图所示位置的基础上沿逆时针方向旋转60，使阀芯开口对准图中“中”位置时，气体小通道构成通路，主、辅气压腔之间的气体流量很小。与此同时，高度控制电磁阀和压缩机继电器断电，因此主气压腔空气量变化很小，从而使悬架刚度处于“中”状态。底盘技师底盘技师悬架和转向悬架和转向悬架系统悬架系统变阻尼控制变阻尼控制底盘技师底盘技师悬架和转向悬架和转向悬架系统悬架系统普通减震器工作过程普通减震器工作过程结结构构位置和功能位置和功能(3/3)线圈输出轴至转阀磁转子定子120（9步）软硬15底盘技师底盘技师悬架和转向悬架和转向悬

16、架系统悬架系统执行器的工作原理执行器的工作原理(1)阻尼力变为阻尼力变为“中中”：当阻尼力从当阻尼力从“硬硬”或或“软软”变为变为“中中”时，电流从时，电流从ECU的的S+端子流至端子流至S-端子再流至端子再流至电磁线圈，使永久磁铁沿顺时针方向转至电磁线圈，使永久磁铁沿顺时针方向转至“中中”位置。位置。(2)阻尼力变为阻尼力变为“软软”：当阻尼力从当阻尼力从“硬硬”或或“中中”变为变为“软软”时，电流从时，电流从ECU的的S-端子流至端子流至S+端子再流至端子再流至电磁线圈，使永久磁铁沿逆时针方向转至电磁线圈，使永久磁铁沿逆时针方向转至“软软位置。位置。(3)阻尼力变为阻尼力变为“硬硬”：当阻

17、尼力从当阻尼力从“软软”或或“中中”变为变为“硬硬”时，电流从时，电流从ECU的的SOL端子流至电磁线圈，端子流至电磁线圈，使永久磁铁沿任一方向转至使永久磁铁沿任一方向转至“硬硬”位置。位置。底盘技师底盘技师悬架和转向悬架和转向悬架系统悬架系统减振器：变阻尼减振器：变阻尼 活塞杆和旋转滑阀活塞杆和旋转滑阀(与控制杆作为一整体转动与控制杆作为一整体转动)在在AA，、，、BB，、，、CC，三个位置有量孔。当旋转滑阀转动时，量孔的开合，阻尼力则分三级，三个位置有量孔。当旋转滑阀转动时，量孔的开合，阻尼力则分三级变化。变化。底盘技师底盘技师悬架和转向悬架和转向悬架系统悬架系统底盘技师底盘技师悬架和转向

18、悬架和转向悬架系统悬架系统车速超过设定值时，车速超过设定值时，ECUECU控制减震器控制减震器阻尼和空气弹簧阻尼和空气弹簧刚度为：中、硬，刚度为：中、硬，以提高行驶稳定以提高行驶稳定性和操纵性性和操纵性底盘技师底盘技师悬架和转向悬架和转向悬架系统悬架系统 1.主动悬架系统特性主动悬架系统特性 1、方式变换 LRC开关 减振力 弹簧刚度 NORM 软 软 SPORT 中 硬 高度开关 车辆高度 NORM 标准 HIGH 高 底盘技师底盘技师悬架和转向悬架和转向悬架系统悬架系统 1.主动悬架系统特性主动悬架系统特性2、减振力和弹簧刚度控制 控制方式 减振力 弹簧刚度 防后坐 硬 硬 防点头 硬 硬

19、 防侧倾 硬 硬 高速控制 中 硬 坏路控制 中/硬 硬底盘技师底盘技师悬架和转向悬架和转向悬架系统悬架系统 1.主动悬架系统特性主动悬架系统特性3、车辆高度控制 控制方式功能自动高度保持车辆预定高度保持车辆预定高度高速控制高速时降低车身高度高速时降低车身高度点火开关关断控制断火后改善车辆姿态断火后改善车辆姿态底盘技师底盘技师悬架和转向悬架和转向悬架系统悬架系统 2.主动悬架系统部件主动悬架系统部件*以LS400空气悬架EMAS为例*EMAS部件配置图 EMAS控制原理 底盘技师底盘技师悬架和转向悬架和转向悬架系统悬架系统EMASEMAS部件配置图部件配置图底盘技师底盘技师悬架和转向悬架和转向悬架系统悬架系统EMASEMAS控制原理控制原理底盘技师底盘技师悬架和转向悬架和转向悬架系统悬架系统 LRCLRC开关和车高控制开关开关和车高控制开关底盘技师底盘技师悬架和转向悬架和转向悬架系统悬架系统 空气弹簧空气弹簧底盘技师底盘技师悬架和转向悬架和转向悬架系统悬架系统 执行器执行器结束结束