汽车电子控制悬挂系统概要.ppt

第 10 讲 汽车电子控制悬挂系统 10.1 概述 图：行驶系组成及其各部分受力情况 1. 车架； 2. 后悬架； 3. 驱动桥； 4. 后轮； 5. 前轮； 6. 从动桥； 7. 前悬架 悬架 ：连接车身和车轮（车桥）之间一切传力装置 的总称。 作用 ：承受和传递桥（轮）架（身）之间一切力和 力矩，且要求缓冲减振、导向功能 图 汽车悬架组成示意图 纵向推力杆； 2. 减振器； 3. 横向推力杆； 4. 弹性元件 悬架组成及各部分作用 ： 弹簧 — 缓和路面传给车身的冲击载荷； 减振器 — 起衰减振动的阻尼作用； 导向机构 — 传递除垂直力外的各向力和力矩。 电子控制悬架的作用： 根据不同的路面、动载质量、 行驶速度控制悬架的刚度，调节减振器阻尼力的 大小，甚至调整车身高度，使车辆的平顺性和操 纵稳定性在各种行驶条件下达到最佳组合。 按导向机构分 非独立悬架 : 两侧 的车轮由一根整体式 车桥相连； 独立悬架 : 每一侧 的车轮单独地通过弹 性悬架悬挂在车架下 面。 ? 悬架分类 图 非独立悬架与独立悬架示意图 图 (a) 被动悬架 (b) 半主动悬架 (c) 主动悬架示意图 按控制力分 被动悬架 : 弹簧刚度和减振器阻尼系数不可调； 半主动悬架 （无源） ： 无需外加动力源，弹簧刚度或 减振器阻尼系数可根据需要进行调节； 主动悬架 （有源） ： 需外加动力源，自动调整悬架刚 度和阻尼力以及车身高度。 10.2 电子控制悬架系统的工作原理 组成： 传感器： 车身加速度传感器、车身位移传感器、车速传感 器、方向盘转角传感器、制动压力开关、制动灯开关、节气门 位置传感器、加速踏板传感器； 电子控制器： 对传感器输入的电信号进行综合处理，输出 对悬架的刚度和阻尼以及车身高度进行调节的控制信号。 执行机构 ： 按照电子控制器的控制信号，准确地动作，及 时调节悬架的刚度和阻尼系数以及车身高度。包括电磁阀、步 进电机、气泵电动机 。 车身状态传感器 ( 加速 度、位移或其他目标 参数 ) 计算控制单元 放大驱 动 调节悬架参数的执 行器 ( 电磁阀、步进 电机等 ) 图：半主动及主动悬架系统的基本工作原理图 ? 半主动悬架的控制原理 控制目标量：车身振动加速度的均方根值； 控制量：悬架减振器阻尼。 图 4 ：无级半主动悬架系统的控制原理 图：采样及控制过程 设置一个满足汽车平顺性 要求的最优控制目标 σ ， 设当前车身振动加速度均 方根值为 σ i 。 根据 Δ = σ i- σ 的符号和绝对值 大小来判断是否增加或减少悬 架系统阻尼。 当 Δ= 0 时，不调整悬架阻尼； 当 Δ= σ i - σ 0 时，增加阻尼； 当 Δ= σ i - σ 0 时 , 减少阻尼。 微处理机进行数据处理及控制过程 模式选择开关 车身位移传感器 节气门位置传感器 车速传感器 车门传感器 转向盘转角传感器 制动灯开关 悬架 ECU 执行器 系统指示灯 主动悬架系统的基本组成与控制原理 类型：由电磁阀驱动的油气悬架和由步进电机驱 动的空气悬架。 图 主动悬架系统的控制原理 图 7 ：雪铁龙 XM 轿车的主动式油气弹簧悬架系统 1 — ECU ； 2 — 转向盘转角传感器； 3 — 加速度传感器； 4 — 制动压 力传感器； 5 — 车速传感器； 6 — 车身位移传感器； 7 — 电磁阀； 8 — 辅助液压阀； 9 — 刚度调节器； 10 — 前油气室； 11 — 后油气室 例：主动式油气悬架系统的工作原理 例：主动式油气悬架系统的工作原理 （ 1 ） ECU ： 接收来自各传感器的输入信号，经过计算后 确定汽车在现行行驶条件下的最佳悬架工作模式 。 （ 2 ）传感器： 反映行车状态。包括转向盘转角传感器， 加速度传感器，制动压力传感器，车速传感器，车身位移传 感器。 （ 3 ）油气弹簧： 以气体作为弹性介质，用油液作为传 力介质，一般由气体弹簧和液压缸组成。 （ 4 ）刚度调节器： （ 5 ）电磁阀（执行器）： 不通电时，电磁阀保持在关 闭位置，悬架处于硬模式（硬阻尼），通电情况下，电磁阀 处于打开位置，悬架处于软模式（软阻尼）。 油气悬架系统通过油液压缩气室中的空气实现刚度特性， 通过电磁阀控制油液管路中的小孔节流实现变阻尼特性。 图 8 ：油气主动悬架系统工作原理 1 — ECU ； 2 — 转向盘转角传感器； 3 — 加速度传感器； 4 — 制动压力传感器； 5 — 车速传感器； 6 — 车身位移传感器； 7 — 电磁阀； 8 — 辅助液压阀； 9 — 刚度调节 器； 10 — 前油气室； 11 — 后油气室