第7章 悬架控制.ppt

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1、第第7章章 悬架控制系统悬架控制系统7.1 悬架控制系统概述悬架控制系统概述1 悬架概述悬架概述 悬架是车身与车桥（或车轮）之间一切传力连接装置的总称，主悬架是车身与车桥（或车轮）之间一切传力连接装置的总称，主要由弹性元件（如螺旋弹簧、空气弹簧）、减振器和导向机构组成。要由弹性元件（如螺旋弹簧、空气弹簧）、减振器和导向机构组成。悬架的主要作用是把路面作用于车轮上的垂直反力、纵向力（牵悬架的主要作用是把路面作用于车轮上的垂直反力、纵向力（牵引力和制动力）、侧向力及这些反力所造成的力矩传递到车架（或引力和制动力）、侧向力及这些反力所造成的力矩传递到车架（或车身），以保证汽车正常行驶。车身），以保证

2、汽车正常行驶。汽车悬架的设计必须适合行驶平顺性和操纵稳定性的要求。汽车悬架的设计必须适合行驶平顺性和操纵稳定性的要求。对于传统的悬架系统而言，只能满足特定的道路状态和速度要求，对于传统的悬架系统而言，只能满足特定的道路状态和速度要求，于是各种悬架控制技术和方法得到了发展，使悬架系统适应在不同于是各种悬架控制技术和方法得到了发展，使悬架系统适应在不同道路条件下行驶，保证乘坐的舒适性和安全性。道路条件下行驶，保证乘坐的舒适性和安全性。二、悬架控制系统的种类二、悬架控制系统的种类可以分句悬架系统有无作功能力，把悬架系统可为从动悬架和主可以分句悬架系统有无作功能力，把悬架系统可为从动悬架和主动悬架。一

3、般地动悬架。一般地:从动悬架可分为从动悬架和半从动悬架；从动悬架可分为从动悬架和半从动悬架；主动悬架可以分为半主动悬架和主动悬架。主动悬架可以分为半主动悬架和主动悬架。1半从动悬架半从动悬架传统悬架系统的各参数不能调节，被称为从动悬架，传统悬架系统的各参数不能调节，被称为从动悬架，在悬架系统中，弹簧刚度选定后，一般很难改变。在悬架系统中，弹簧刚度选定后，一般很难改变。从改变减振器阻尼入手，将阻尼分为可变的二级或三级，其阻从改变减振器阻尼入手，将阻尼分为可变的二级或三级，其阻尼力大小的调整，是通过改变油液流通孔的截面积实现的，以适尼力大小的调整，是通过改变油液流通孔的截面积实现的，以适应不同的行

4、驶条件，这种悬架系统称为半从动悬架。应不同的行驶条件，这种悬架系统称为半从动悬架。2半主动悬架系统半主动悬架系统半主动悬架系统是在半从动悬架的基础上，通过半主动悬架系统是在半从动悬架的基础上，通过ECU进行控制，进行控制，使减振器阻尼按照行驶状态的动力学要求进行调节，使其在短时使减振器阻尼按照行驶状态的动力学要求进行调节，使其在短时间内由最小变到最大，对阻尼变化响应快，它可根据道路条件和间内由最小变到最大，对阻尼变化响应快，它可根据道路条件和行驶速度自动地调整阻尼值，以提高汽车的安全性、操纵稳定性行驶速度自动地调整阻尼值，以提高汽车的安全性、操纵稳定性和舒适性。和舒适性。3主动悬架系统主动悬架

5、是一种具有作功能力的悬架，当汽车载荷、行驶速度、路面状况等行驶条件发生变化时，主动悬架系统能自动调整悬架的刚度、阻尼和车身高度，从而同时满足汽车的行驶平顺性、操纵稳定性等各方面的要求。（1）悬架刚度可以设计得很小，使车身具有较低的固有频率，以保证正常行驶时的乘坐舒适性。由于刚度可调，使汽车转弯出现的车身侧倾、制动、加速等引起车身的纵向摆动等问题得到解决。（2）汽车载荷变化时，主动悬架系统能自动维持车身高度不变，汽车即使在凸凹不平道路上行驶也可保持车身平稳。（3）普通汽车在制动时车头向下俯冲，由于前后轴载荷发生变化，使后轮与地面的附着条件恶化，延长了制动过程。主动悬架系统可以在制动时使车尾下沉，

6、充分利用车轮与地面的附着条件，加速制动过程，缩短制动距离。（4）主动悬架可使车轮与地面保持良好接触，即车轮跳离地面的倾向减小，因而可提高车轮与地面的附着力，从而提高了汽车抵抗侧滑的能力。7.2 电控悬架系统的结构和工作原理电控悬架系统的结构和工作原理电子控制半主动悬架系统和电子控制主动悬架的控制原理基本相同，这里一起介电子控制半主动悬架系统和电子控制主动悬架的控制原理基本相同，这里一起介绍。绍。电子控制悬架系统有传感器、电子控制单元（电子控制悬架系统有传感器、电子控制单元（ECU）及执行器组成）及执行器组成 1.传感器传感器电控悬架系统根据车速、转向、制动、位移、车身高度等传感信号，控制执行器

7、电控悬架系统根据车速、转向、制动、位移、车身高度等传感信号，控制执行器的工作，这些信号由传感器和控制开关测的，直接或间接输入电子控制单元的工作，这些信号由传感器和控制开关测的，直接或间接输入电子控制单元ECU。（1）车高传感器）车高传感器车高传感器的作用是把车身高度的变化（悬架变形量的变化）转变为电信号，并车高传感器的作用是把车身高度的变化（悬架变形量的变化）转变为电信号，并输入输入ECU。（2）光电式转角传感器）光电式转角传感器转角传感器装于转向轴管上，可向转角传感器装于转向轴管上，可向ECU提供汽车转向速率、转角提供汽车转向速率、转角大小及转动方向信息，由大小及转动方向信息，由ECU确定需

8、调节哪些车轮的悬架以及调确定需调节哪些车轮的悬架以及调节量。节量。二、二、ECU及其控制功能及其控制功能电子控制单元电子控制单元ECU是电控系统的核心，电子控制主动悬架是电控系统的核心，电子控制主动悬架ECU的的典型的控制功能可以归纳为：典型的控制功能可以归纳为：（1）车身姿态控制）车身姿态控制 车身姿态控制是从驾驶员的操作中来预测车身姿态的变化，使悬车身姿态控制是从驾驶员的操作中来预测车身姿态的变化，使悬架的刚度、阻尼暂时处于刚性较大的状态，以减少车辆姿态变化架的刚度、阻尼暂时处于刚性较大的状态，以减少车辆姿态变化控制内容包括：抑制转向时的车身侧倾和起步、制动时车身的俯、控制内容包括：抑制转

9、向时的车身侧倾和起步、制动时车身的俯、仰。仰。（2）车速、路面感应控制）车速、路面感应控制 在这种控制中，悬架的刚度与阻尼有两种控制模式，即刚性较小在这种控制中，悬架的刚度与阻尼有两种控制模式，即刚性较小模式与模式与“标准标准”模式，每种模式中又按刚度与阻尼的大小依次有低、模式，每种模式中又按刚度与阻尼的大小依次有低、中、高三种状态。中、高三种状态。使用何种模式一般是根据路面情况通过选择开关由手动决定。模式使用何种模式一般是根据路面情况通过选择开关由手动决定。模式一经确定，就由一经确定，就由ECU对悬架的刚度和阻尼进行控制，在三种状态间对悬架的刚度和阻尼进行控制，在三种状态间自动进行调节，使车

10、身维持在可能的最佳状态。自动进行调节，使车身维持在可能的最佳状态。（3）车身高度控制）车身高度控制 车身高度控制也有两种模式，即车身高度控制也有两种模式，即“标准标准”与与“高高”模式，在每种模模式，在每种模式中又分为低、中、高三种状态。式中又分为低、中、高三种状态。车身模式一旦选定，通常状态下，车身的高度不受乘员和装载质量车身模式一旦选定，通常状态下，车身的高度不受乘员和装载质量变化的影响，在变化的影响，在ECU控制下保持在所选模式的经常状态高度。当汽控制下保持在所选模式的经常状态高度。当汽车在高速行驶或在颠簸路面行驶时，车身高度则由车在高速行驶或在颠簸路面行驶时，车身高度则由ECU在低、中

11、、在低、中、高三种状态之间调节，使汽车经常稳定在最佳行驶状态。高三种状态之间调节，使汽车经常稳定在最佳行驶状态。3.执行器悬架电控系统的执行器的具体型式与悬架刚度、阻尼、车身高度的调节方式相关，现针对各种调节方式说明执行器的结构和调节原理。（1）悬架刚度调节装置空气悬架刚度调节装置1电磁线圈；电磁线圈；2制动杆；制动杆；3步进电动机；步进电动机；4小齿轮；小齿轮；5阻尼调节杆；阻尼调节杆；6气阀控制杆；气阀控制杆；7扇形齿轮扇形齿轮（2）悬架阻尼调节装置）悬架阻尼调节装置三级可调式减振器三级可调式减振器1控制杆；控制杆；2止动块；止动块；3步进电机；步进电机；4小齿轮；小齿轮；5扇形齿轮；扇形齿轮；6减振器减振器3车身高度控制装置车身高度控制装置车身高度控制装置可根据车内乘员或车辆载质量情况自动调整车车身高度控制装置可根据车内乘员或车辆载质量情况自动调整车身高度，以保持汽车行驶所需要的高度及汽车行驶状态的稳定。身高度，以保持汽车行驶所需要的高度及汽车行驶状态的稳定。