DevelopmentoftheFullActiveSuspensionbyNissan.doc

Development of the Full Active Suspension by Nissan 日产开发的全主动悬架 Yutaka Aoyama，Kazunobu Kawabata,Shinichi Hasegawa,Yuji Kobari, Masaharu Sato,and Eiji Tsuruta Nissan Motor Co.,Ltd. ABSTRACT 日产开发了一种液压主动悬架，用油泵作为动力源产生的液压力力来平衡车辆的外部力。这样，悬架系统能够自由的、连续的控制车辆运动。这种控制能力使它比传统悬架系统提供更好的乘坐舒适性和动力性。这种液压系统主要特点包括：（1）使用“天棚”阻尼实现主动反跳控制，（2）频感（frequency-sensitive）阻尼机构，（3）主动控制侧倾、俯仰运动。 INTRODUCTION 设计师的目标是设计安全、舒适和有驾驶乐趣的悬架系统，这意味着汽车在不需要额外操作的情况下，能时时按照驾驶员的意图传递满意的性能。这也意味着驾驶员能冷静的操控汽车，不会过度紧张或压力。为了满足这些性能需要不同类型的电控悬架，与传统机械操纵装置相比能提供更大的设计自由，已经在现生产车辆上使用。尽管悬架性能受到广泛称赞，但是离理想的悬架系统还有一定的差距。理想情况下，悬架应该缓和吸收所有路面输入和抑制车姿的改变以排除任何极限运动，此外，不管是在凹坑、鼓包、路面不平度以及紧急制动和转向在内的所有工况悬架都能发挥以上功能 。液压主动悬架被看作是突破悬架系统性能的一种有效方法，全世界的汽车制造商都在致力于开发这种类型的悬架系统。莲花公司所做的研究工作就是一个众所周知的这种实例。本文介绍的主动悬架是一种能连续提供能量控制车辆的运动和按照驾驶员的意图行驶。目前可以利用的技术只有电动控制液压主动悬架。(1)、(2) 在日产我们开发了一种新颖的全主动悬架。本文描述了这种悬架系统的目标、特点和功能，重点介绍了对车辆姿态改变的控制和提高乘坐舒适性。 系统目标 基本上，设计目标都是为了比传统的悬架系统获得更高的乘坐舒适性和动力性。可以根据施加在车上的惯性力控制每个车轮上执行器的液压来实现。下面概述了这种悬架系统的具体目标。 提高乘坐舒适性-目标是为了获得操纵稳定性和平顺性、舒适性。这就意味着基于天棚阻尼原理和频感阻尼有选择性的达到这个目标。 提高操纵轻便性-目标是抑制驾驶员姿势和视角的改变提高操纵轻便型，因此使驾驶员更从容、轻松驾驶。另一个附加目标就是提高安全性能，减少在突然转向或制动操作中汽车的运动。这意味着通过主动瞬时控制、反跳控制选择性的达到目标以保证车辆姿态稳定。 系统特点 天棚阻尼-图1比较了传统结构和全主动悬架等效模型，全主动悬架根据簧载和非簧载相对速度产生阻尼力。图1-（c）中的模型进行了描述，相应的运动方程表达式如下： (1) 应用拉普拉斯方程转化得到主动悬架系统的传递特性表达式： (2) 其中， 和 共振峰值： (3) 比较可知，结合天棚阻尼（图1-d）的全主动悬架，仅仅相对车身垂直速度方向产生阻尼力（加速度一次积分），非簧载质量不产生相对运动。下面分别给出了天棚阻尼运动方程，传递特性和共振点方程： (4) = (5) 其中， ， 和 (6) 因此， (7) 有可能得到一个小于1的共振点。 图2是底盘测量结果显示了天棚阻尼的效应，共振点的值减小了10dB。 图3描述了由两个自由度和两个质量，簧载质量和非簧载质量模型得出的轮胎接地性的分析结果。图中的参数Cs表示天棚阻尼的阻尼力。假定轮胎接地性由非簧载相对速度与路面速度的比值表示。基于这种假设，很清楚的看到在接近簧载质量共振区天棚阻尼对轮胎接触地面有实质性的改善。 频感（frequency-sensitive）阻尼-提高乘坐舒适性的理想阻尼特性，包括产生大的阻尼力抑制低频簧载振动和适当的阻尼力缓和吸收非簧载振动。 由于使用主动控制可以抑制簧载振动，所以全主动悬架的阻尼力可以设置