汽车电子控制悬架系统的原理及应用

1、科学之友年月汽车电子控制悬架系统的原理及应用梅丽歌（河南交通职业技术学院实习工厂，河南）摘要：阐述了汽车系统的原理、组成和应用，并对控制原理进行了分析与探讨。关键词：阻尼系数；传感器；电控悬架中图分类号：文献标识码：文章编号：（）随着人们生活水平的提高，人们对乘车舒适性的要求越来越高，汽车行驶平稳性已成为衡量汽车性能的重要指标之一。汽车行驶时，由于路不平等因素及其汽车的振动，使乘员处于振动之中。振动影响着人的舒适性、工作效能和身体健康。保持汽车的舒适性，以保证驾驶员具有良好的心理状态和准确灵敏的反应，将影响“人汽车”系统的操纵稳定性，对确保安全行驶是非常重要的。舒适的振动环境不仅对乘员在行驶中

2、很重要，而且可以保证到达目的地后以良好的身体和心理状态投入工作。世纪年代初，国际标准化组织（）在综合大量有关人体全身振动的研究工作和文献的基础上，制定了国际标准人承受全身振动的评价指南，这样在人承受全身振动的评价方面有了国际通用的标准，而且得到了世界各国的重视。我国也确定了关于人承受全身振动的评价标准，以“等效采用”国际标准作为国家标准的编制原则。目前，许多国家参照来制订汽车振动环境，也就是汽车平顺性的评价方法。汽车中悬架的作用是连接车身与车轮，以适当的刚性支撑车轮，并吸收路面的冲击，改善车辆的舒适性和平顺性；还可以稳定汽车行驶，改善操纵性。悬架作用中的平顺性与操纵稳定性，有着相互矛盾的联系。

3、若想改善汽车的舒适性和平稳性而采用较软的弹性元件，就会增加转弯时侧倾即加速或制动时前后颠簸，从而使操纵稳定性变差。同样，若想改善汽车的舒适性和平稳性而采用较硬的弹性元件，那么就将增加汽车对路面不平度的敏感性，从而降低平顺性。如何调整两者之间的关系，使汽车平顺性和操纵稳定性同时提高，满足现代轿车安全、高速、舒适的要求成为汽车发展的重点之一。随着电子技术的发展，出现了电控悬架。电子控制悬架在其电子控制装置的控制下，能根据外界接受的信息或车辆本身状态的变化，进行动态的自适性调节，即电控悬架没有固定的悬架刚度和阻尼系数。这样可以随着道路条件的变化和行驶需要的不同要求而自动地调节，从根本上解决平顺性和操

4、纵稳定性之间的矛盾，提高汽车的使用性能。汽车悬架根据调节悬架的高度和阻尼系数分为被动悬架系统和主动悬架系统。电子控制悬架是一种主动悬架系统。下面主要介绍汽车电子控制悬架系统的组成、原理与使用。主气室与副气室之间，在减震器的上部安有阻尼转换执行机构，减震器的内部有阻尼旋转阀。因此，弹簧刚度是通过主气室与副气室进行调节，阻尼系数是通过减震器进行调节。执行器执行器是根据从各传感器传到电控悬架的信号和预先设定的程序发出控制指令，调整阻尼系数和弹簧刚度等数据的执行机构。电控悬架电控悬架是悬架的控制单元，根据输入型号和预先设定的程序发出控制指令，自动调节汽车行驶状态，使汽车处于最佳状态，提高平顺性和操纵稳

5、定性。高度控制压缩机高度控制压缩机是指空气供给装置与调节车高的空气压缩机、高度控制阀等装置。空气压缩机由驱动电机、排气阀、干燥器等组成。高度控制阀是一个二位二通电磁阀，通过向空气弹簧的主气室内进气和排气，从而控制汽车的高度。传感器电控悬架系统的传感器主要包括以下几种：车高传感器车高传感器由一个开口圆盘和两个光电传感器组成。光电管传感器是由发光二极管与遮光器的光敏晶体管组成。开口圆盘与连杆组合成一个组件一起上下旋转，两个光电传感器在开口圆盘的两侧，车高变化时由于开口圆盘位置的变化，使发光二极管发出的光线被开口圆盘遮挡或通过，从而检测出不同的车高信号，并将它们转换送至。转向传感器转向传感器由一个有

6、槽圆盘和两个光电传感器组成。有槽圆盘随方向盘一起转动，并在圆盘上开有个个空，圆盘的两侧由发光二极管和光敏晶体管组成的光电传感器，它们两者之间的光线变化随着圆盘遮挡或通过转换成“通”或“断信号”。其他传感器和开关车速传感器安装在车轮上，监测转速信号。节气门开度传感器可以间接检测汽车加速度信号。车门传感器是为了防止行驶过程中车门未关闭而设置的。高度控制开关用来选择汽车高度、检测控制开关的状态和相应能使汽车高度升高或下降。“软”“中”、或“硬”状态，模式选择开关用来选择悬架的检测到开关的状态后，操作悬架控制执行器，从而改变减震器的弹簧高度和阻尼系数。停车灯开关是在踩制动踏板时，停车灯开关接通。电子控

7、制悬架系统的组成电子控制悬架由空气弹簧减震器组件、执行器、电控悬架高度控制压缩机、传感器（高度传感器、转向传感器、车速传、感器、节气门位置传感器）等组成。空气弹簧减震器组件空气弹簧减震器组件由主气室、副气室、弹簧刚度执行机构、阻尼转换执行机构和液压减震器组成。弹簧刚度执行机构在电子控制悬架系统的工作原理（下转第页）应用技术郭爱军：机械电子式软超支装置研究载缓慢起动。当调速电机减速为零时，负载达到工作转速，系统实现软起动。图中所示的第阶段为负载稳定运行阶段，调速电机失电，主电机工作在额定转速，驱动负载稳定下运行。由于蜗轮蜗杆反行程自锁，内齿圈与调速电机转速为零。当需要停车时，如图所示的第阶段所示

8、，调速电机按设定曲线升速至预定转速，主电机恒速转动，由于差动轮系的速度合成，负载缓慢减速，随着调速电机加速运行至预定转速，负载转速逐步降为零，从而实现系统软停车。当工作需要紧急停车或完全停车时，主电机、调速电机与负载的转速变化见图所示的第阶段，在控制系统的作用下，主电机先失电，其转速由额定转速快速减至零。由于负载有机械惯性，所以调速电机需要继续运转克服负载的惯性力矩，此时，主电机转子跟随调速电机被动旋转，直至两者的转矩达到平衡，即负载转速为零即，调速电机失电，系统完全停车。图系统工作过程的转速变化曲线结论第阶段为系统预起动时的转速变化曲线。图中可以看出，调速电机率先启动，按照设定速度曲线达到预

9、定速度。主电机的转子随着调速电机被动旋转，在调速电机达到预定速度后，主电机转子也达到预期转速。此时，由于负载阻力矩大，负载端无输出。接通主电机电源，主电机在额定转速下主动运转，进行图所示的第阶段，调速电机按照设定曲线减速运行，主电机恒速转动，随着调速电机转速的降低，通过差动轮系的速度合成，负应用差动传动与变频调速技术，通过主电机与调速电机在差动轮系的速度合成，可使机械电子式软起动装置的传动系统能够在相当大范围内（零转速额定转速）无级调速，能够可靠和稳定地工作在低速状态下。作者简介：郭爱军，年月生，年毕业于阜新矿业学院矿山机械专业，工程师。：，：；（上接第页）由于电子控制悬架需要进行车身高度、弹

10、簧高度和阻尼系数的控制，因此系统由车高传感器、车速传感器、节气门位置传感器、转向传感器和制动开关、停车灯开关、车门开关等接收型号，这些信号经过电控单元的运算处理，控制空气弹簧进行适应性的调节，保持车辆平顺性和操纵稳定性。空气压缩机产生的压缩空气送入空气弹簧的空气室中，根据汽车高度信号，控制压缩机和排气阀充气或排气，使空气弹簧伸长或压缩而达到控制车辆高度。同时转向、加速、制动、车高等信号，通过控制阀改变空气根据车速、弹簧主、副气室的流通面积，进行弹簧刚度的调节，并通过控制减震器中的旋转阀，连通或断开油孔改变节流孔的数量，使阀体中减震液的流通发生变化，从而改变减震器的阻尼系数。为了使大家更清楚的了解该系统的原理和使用过程，下面以丰田（）汽车公司的电子控制悬架系统为例进行说明，见表。由表可见，丰田汽车业是通过各种传感器部件间汽车运行的各种信号传递给电控单元，经分析处理，由个执行部件将各种命令运行，使汽表