汽车电控悬架论文

1、摘 要 随着汽车电子技术的日趋完善，时至今日，汽车电子化已达到相当高的程度。汽车电子技术已成为一个国家汽车工业发展的标志。本篇论文不仅对应用广泛的电子控制悬架系统的原理进行了系统阐述，而且对其诊断与检测也作了介绍。汽车电控悬架第一章 概述 汽车悬架的作用是缓冲和吸收来自车轮的振动，在汽车行驶过程程还要传递车轮与路面间产生的驱动力和制动力。汽车在转向时，悬架还要承受来自车身的侧向力，并在汽车起步和制动时能够抑制车身的俯仰振动，提高汽车的行驶稳定性和乘坐的舒适性。 传统的悬架系统主要由弹簧、减振器和导向机构三部分组成。其中弹簧、减振器和轮胎的综合特性，决定了汽车的行驶性、操纵性和乘坐的舒适性。尽管

2、多年来汽车悬架系统作了许多改进，但由于传统悬架系统使用的是定刚度弹簧和定阻尼系数减振器，只能适应特定的道路与行驶条件，无法满足变化莫测的路面状况和汽车行驶状况，而且这种悬架只能被动地承受地面对车身的各种作用力，无法对各种情况进行主动地调节，使操纵性和乘坐舒适性达到和谐。所以，一般称传统悬架系统为被动悬架系统。 随着人们对汽车操纵性和舒适性要求的不断提高，以及电子技术的飞速发展，电子控制技术被有效应用于现代汽车悬架系统。电子控制悬架系统的最大优点就是它能使悬架随不同的路况和行驶状态作出不同的反应。既能使汽车的乘坐舒适性达到令人满意的状态，又能使汽车的操纵稳定性达到最佳状态。1.1 汽车电控悬架的

3、功用 电子控制悬架系统的基本目的是通过控制调节悬架的刚度和阻尼力，突破传统被动悬架的局限性，使汽车的悬架特性与道路状态相适应，从而使汽车行驶的平顺性和操纵的稳定性要求都能得到满足。其基本功能有：1.车高调整 无论车辆的负载多少，都可以保持汽车高度一定，车身保持水平，从而使前照灯光束方向保持不变；当汽车在坏路面上行驶时，可以使车身升高，防止车桥与路面相碰；当汽车高速行驶时，又可以使车高降低，以便减少空气阻力，提高操纵稳定性。2.减振器阻尼力控制通过对减振器阻尼系数的调整，防止汽车急速起步或急加速时车尾下蹲；防止紧急制动时的车头下沉；防止汽车急转弯时车身横向摇动；防止汽车换挡时车身纵向摇动等，提高

4、行驶的平顺性和操纵稳定性。3.弹簧刚度控制与减振器一样在各种工况下，通过对弹簧系数的调整，来改善汽车的乘坐舒适性与操纵稳定性。有些车型只具有其中的一个或两个功能，而有些车型同时具有以上三个功能。1.2 汽车电控悬架的类型现代汽车装用的电子控制悬架系统种类很多。按传力介质的不同可分为气压式和油压式两种。按控制理论不同电子控制悬架系统可分为半主动式、主动式两大类。其中半主动式又分为有级半主动式(阻尼力有级可调)和无级半主动式(阻尼力连续可调)两种；主动式悬架根据频带和能量消耗不同，可分全主动式和慢全主动式；而根据驱动机构和介质不同，可分为电磁阀驱动的油气主动式悬架和由步进电动机驱动的空气主动式悬架

5、。无级半主动悬架可以根据路面的行驶状态和车身的响应对悬架阻尼力进行控制，并在几毫秒内由最小变化到最大，使车身的振动响应始终被控制在某个范围内。但在转向、起步、制动等工况时不能对阻尼力实施有效的控制。它比全主动式悬架优越的地方是不需要外加动力源，消耗的能量很少，成本较低。主动式悬架是一种能供给和控制动力源（油压空气压）的装置。根据各种传感器检测到得汽车载荷起动制动转向等状况的变化，自动调整悬架的刚度阻尼力以及车身高度等。它能显著提高汽车的操纵稳定性和乘坐舒适性。1.3电控悬架的发展方向 在主动式悬架还没有诞生前，平衡运动性与舒适性这对不可调和的矛盾成为了困扰汽车厂商最大的难题。现在好了，主动控制

6、式悬架发展至今，已形成液压和空气支撑两大派系，运动与舒适性这对不可调和的矛盾自然也得到了很好的解决。随着人们对汽车乘坐舒适性的不断追求，近年来已有不少豪华轿车和豪华SUV纷纷换装上了性能更优越的电子控制式主动悬架(简称：电控主动悬架)。在豪华轿车上采用电控主动悬架无疑是为追求更平稳、更舒适的乘坐感，而在SUV上采用当然则是为了平衡野外越野与公路行驶的双重需要。通常一套控制堪称精密的电控式主动悬架不论制造成本还是维护保养费用都不菲，所以更多时候我们只能在豪华车型上发现它的身影，也难怪这类车型的乘坐感受与众不同。图1.31 车内控制按钮，可调节车身高度和运行模式主动式悬架在其结构中植入了可人工或自

7、动控制发力的调节机构，并能根据路面情况自动调节减震器刚度和阻尼，以获得更好的行驶舒适性。从这种悬架的组成种类来看，大致又可以分为两大类。一类是电子控制式主动液压悬架，它能通过车载电脑计算出悬架受力大小和加速度，利用液压减震器的伸缩来保持车身平衡;另一类则是电子控制式空气悬架，它也是通过车载电脑计算悬架的受力及感应路面情况，适时调整空气减震器的刚度和阻尼系数，令车身的震动始终保持在一定范围内。这两类电控主动悬架的共同点是：都能实现车身高度调节，能通过改变减震器阻尼来抑制车身姿态变化。不过在性能表现上，电控主动液压悬架和空气悬架却是各有千秋。虽然两种形式的主动控制悬架能带来很好的舒适性，不过较高的

8、价格令它们难以普及。如果把电控主动液压悬架和电控主动空气悬架放在一起来比较一下，或许更能突出它们各自具备的鲜明特点。对于电控主动液压悬架而言，在舒适性上稍逊于电控主动空气悬架，因为它还是建立在传统的悬架基础之上，只是对车身高度和减震器的阻尼进行调整。它的高频吸震能力比空气悬架要差，因此它的运用车型也仅在PSA集团内的中高级轿车雪铁龙C5、标致407和行政级轿车雪铁龙C6上得到大力推广，其他车型采用的就比较少了。但407所装备的是不具备高度调节的电控主动液压悬架。此外，电控主动液压悬架对于复杂路况的反应也比较吃力，甚至还会导致油压过高影响寿命。电控主动空气悬架就不会有这样的问题，它采用气压结构来

9、控制车身平衡，并且空气弹簧和减震器能抵消大部份路面传递的短波和长波震动，这也是电控主动液压悬架所不具备的。不过两者的共同性则是能为高速行驶的车辆提供足够的稳定性，当车辆在不平路面行驶时，又能提高车身增加通过能力。但电控主动空气悬架的缺点也很明显，成本高昂、维护保养成本高。 第2章 电控悬架的构成和工作原理图2.1-1 电控悬架系统的构成2.1 电控悬架的构成图2.13 汽车电控悬架图2.1-2 雷克萨斯LS400轿车电控空气悬架系统零部件车上布置各种传感器电控单元执行机构 汽车不同的行驶状态对悬架有不同的要求。一般行驶时需要柔软一点的悬架以求舒适感，当急转弯及制动时又需要硬一点的悬架以求稳定性

10、，两者之间有矛盾。另外，汽车行驶的不同环境对车身高度的要求也是不一样的。一成不变的悬架无法满足这种矛盾的需求，只能采取折中的方式去解决。在电子技术发展的带动下，工程师设计出一种可以在一定范围内调整的电子控制悬架来满足这种需求，这种悬架称为电控悬架，目前比较常见的是电控空气悬架形式。以前空气悬架多用于大客车上，停车时悬架下降汽车离地间隙减少，便于乘客上下车，开车时悬架上升便于通行。这种空气悬架系统由空气压缩机、阀门、弹簧、气室（气囊）、减振器所组成。车辆高度直接靠阀门控制气室的空气流进流出来调整。 现在轿车用的电控悬架引入空气悬架原理和电子控制技术，将两者结合在一起。典型的电控悬架由电子控制元件

11、（ECU）、空气压缩机、车高传感器、转向角度传感器、速度传感器、制动传感器、空气弹簧元件等组成。 空气弹簧元件是由电控减振器、阀门、双气室所组成。电控减振器顶部有一个小型电动机，可通过它转动一个调整量孔大小的控制杆将阻尼分成多级，从而实现控制阻尼的目的。阀门也充当了一个调节气流的作用，通常双气室是连通的，合起来的总容积起着空气弹簧的作用，比较柔软；但当关闭双气室之间的阀门时，则以一个气室的容量来承担空气弹簧的作用，就会变得硬，因此阀门起到控制“弹簧”变软变硬的作用。电控悬架工作时，阀门的相互作用控制通向空气弹簧元件的气流量。传感器检测出汽车的行驶状态并反馈至ECU，ECU综合这些反馈信息计算并

12、输出指令控制空气弹簧元件的电动机和阀门，从而使电控悬架随行驶及路面状态不同而变化：在一般行驶中，空气弹簧变软、阻尼变弱，获得舒适的乘坐感；在急转弯或者制动时，则迅速转换成硬的空气弹簧和较强的阻尼，以提高车身的稳定性。同时，该系统的电控减振器还能调整汽车高度，可以随车速的增加而降低车身高度（减小离地间隙），减少风阻以节省能源；在车速比较慢时车身高度又可恢复正常。2.2 汽车电控悬架的工作原理 对于汽车悬架而言，若悬架刚度减少，则悬架的平顺性好，汽车乘坐的舒适性提高，但过低的悬架刚度会造成汽车在行驶过程中产生横摆和纵摇，破坏汽车正常行驶状态，使汽车行驶稳定性降低。而且，若只减少悬架刚度而不改变减振

13、器的减振阻尼，地面冲击力会通过减振器传至车身，汽车乘坐的舒适性也会被破坏。因此，悬架刚度控制最好能与车身高度控制和减振器的减振阻尼控制联合作用，才能有效地改善汽车的乘坐舒适性和行驶稳定性。电控悬架系统能够根据车身高度、车速、转向角度及速率、制动等信号，由电子控制单元（ECU）控制悬架执行机构，使悬架系统的刚度、减振器的阻尼力及车身高度等参数得以改变，从而使汽车具有良好的乘坐舒适性和操纵稳定性。 而在日常调节中，空气悬挂会有几个状态。1、保持状态。当车辆被举升器举起，离开地面时，空气悬挂系统将关闭相关的电磁阀，同时电脑记忆车身高度，使车辆落地后保持原来高度：2、正常状态，即发动机运转状态。行车过程中，若车身高度变化超过一定范围，空气悬挂系统将每隔一段时间调整车身高度：3、唤醒状态。当空气悬挂系统被遥控钥匙、车门开关或行李厢盖开关唤醒后，系统将通过车身水平传感器检查车身高度。如果车身高度低于正常高度一定程度，储气罐将提供压力使车身升至正常高度。同时，空气悬挂可以调节减震器软硬度，包括软态、正常及硬态3个状态（也有标注成舒适、普通、运动三个模式等），驾驶者可以通过车内的控制钮进行控 第三章 关于电控悬架的结论对于我国汽车业而言，随着高档汽车制造技术的引进及人们对舒适