第6章--电控悬架系统

1、汽车底盘及车身电控系统维修机械工业出版社机械工业出版社主编主编: :于京诺于京诺 配配 套套 教教 材材 信信 息息教材名称：汽车底盘及车身教材名称：汽车底盘及车身电控系统维修电控系统维修教材主编：于京诺教材主编：于京诺出版社：机械工业出版社出版社：机械工业出版社出版时间出版时间/版次：版次：2011年年2月月第第1版版国际标准书号（国际标准书号（ISBN ）：）： 978-7-111-32432-4教材所属系列：教材所属系列： 高职高专汽车类专业技能型高职高专汽车类专业技能型教育规划教材教育规划教材 第第6 6章章 电控悬架系统电控悬架系统6.1 6.1 概述概述 汽车的悬架装置是连接车架（

2、或承载式车身）和车汽车的悬架装置是连接车架（或承载式车身）和车桥（或车轮）之间全部传力装置的总称，主要由弹性元件，桥（或车轮）之间全部传力装置的总称，主要由弹性元件，减振器，导向机构组成，其作用主要有三方面：减振器，导向机构组成，其作用主要有三方面： （1 1）承载）承载 承受汽车各个方向（包括垂直、纵向、侧承受汽车各个方向（包括垂直、纵向、侧向）的载荷；向）的载荷； （2 2）缓冲）缓冲 缓和由于汽车载荷和路面状况等引起的各缓和由于汽车载荷和路面状况等引起的各种振动冲击；种振动冲击； （3 3）传力）传力 将车轮与路面之间的力传递给车身，使之将车轮与路面之间的力传递给车身，使之正常前进或减速

3、停车。正常前进或减速停车。6.1.1 电控悬架系统的功能电控悬架系统的功能 采用电控悬架的目的是可以根据车辆行驶状况及驾驶采用电控悬架的目的是可以根据车辆行驶状况及驾驶员的意愿等因素由电子控制系统自动调节悬架的相关特性员的意愿等因素由电子控制系统自动调节悬架的相关特性参数，从而打破传统被动悬架的局限性，使汽车悬架的特参数，从而打破传统被动悬架的局限性，使汽车悬架的特性与道路状况及行驶状态相适应，保证汽车的平顺性和操性与道路状况及行驶状态相适应，保证汽车的平顺性和操纵稳定性都得到最大的满足。电控悬架系统的基本功能如纵稳定性都得到最大的满足。电控悬架系统的基本功能如下：下：（1 1）减振器阻尼力调

4、节）减振器阻尼力调节 根据汽车的负载、行驶路面条根据汽车的负载、行驶路面条件、汽车行驶状态等来控制悬架减振器的阻尼力，防止汽件、汽车行驶状态等来控制悬架减振器的阻尼力，防止汽车急速起步或急加速时的车尾下蹲、紧急制动时的车头下车急速起步或急加速时的车尾下蹲、紧急制动时的车头下沉，以及急转弯时车身横向摇动和换档时车身纵向摇动等，沉，以及急转弯时车身横向摇动和换档时车身纵向摇动等，提高行驶平顺性和操纵稳定性。提高行驶平顺性和操纵稳定性。 （2 2）弹性元件刚度调节）弹性元件刚度调节 在各种工况下，通过对悬架在各种工况下，通过对悬架弹性元件刚度的调整，改变车身的振动强度和对路况弹性元件刚度的调整，改变

5、车身的振动强度和对路况及车速的感应程度，来改善汽车的乘坐舒适性与操纵及车速的感应程度，来改善汽车的乘坐舒适性与操纵稳定性。稳定性。（3 3）汽车车身高度调节）汽车车身高度调节 可以使得车辆根据负载变化可以使得车辆根据负载变化自动调节悬架高度以保持车身的正常高度和姿态。当自动调节悬架高度以保持车身的正常高度和姿态。当汽车在坏路面行驶时可以使车身升高，增强其通过性；汽车在坏路面行驶时可以使车身升高，增强其通过性；当汽车在高速行驶时，又可以使车身降低，减少空气当汽车在高速行驶时，又可以使车身降低，减少空气阻力并提高行驶稳定性。阻力并提高行驶稳定性。 目前，中级轿车上采用的电控悬架（半主动悬架）目前，

6、中级轿车上采用的电控悬架（半主动悬架）一般只能实现减振器阻尼力的调节功能和横向稳定器一般只能实现减振器阻尼力的调节功能和横向稳定器侧倾刚度的调节，而一些高级轿车上的电控悬架（主侧倾刚度的调节，而一些高级轿车上的电控悬架（主动悬架）则能实现上述全部功能。动悬架）则能实现上述全部功能。6.1.2 电控悬架系统的分类电控悬架系统的分类6.2 电控悬架系统的结构与工作原理电控悬架系统的结构与工作原理 虽然现代汽车电控悬架系统虽然现代汽车电控悬架系统结构形式多种多样，但它们的基结构形式多种多样，但它们的基本组成却是相同的。即由感应汽本组成却是相同的。即由感应汽车运行状况的各种传感器、开关，车运行状况的各

7、种传感器、开关，电子控制单元及执行机构等组成。电子控制单元及执行机构等组成。传感器一般有车身高度传感器、传感器一般有车身高度传感器、车速传感器、加速度传感器、转车速传感器、加速度传感器、转向盘转角传感器、节气门位置传向盘转角传感器、节气门位置传感器等；开关主要有模式选择开感器等；开关主要有模式选择开关、制动灯开关、停车开关和车关、制动灯开关、停车开关和车门开关等；执行机构有可调节减门开关等；执行机构有可调节减振器阻尼力的电动机，可调节弹振器阻尼力的电动机，可调节弹簧刚度的步进电动机和可调节车簧刚度的步进电动机和可调节车身高度的电磁阀等。身高度的电磁阀等。图图6-2 悬架电控系统的基本组成及工作

8、原理悬架电控系统的基本组成及工作原理6.2.1 电控悬架系统的基本组成和原理电控悬架系统的基本组成和原理1.电控半主动悬架的基本原理电控半主动悬架的基本原理半主动悬架系统的设计思路半主动悬架系统的设计思路是：在行驶的过程中，可以是：在行驶的过程中，可以通过改变减振器的阻尼力，通过改变减振器的阻尼力，从而适应车辆的行驶平顺性从而适应车辆的行驶平顺性和稳定性的要求。选择较低和稳定性的要求。选择较低的阻尼力，可以降低系统自的阻尼力，可以降低系统自振频率，减少对车身的冲击，振频率，减少对车身的冲击，满足舒适性的要求但安全性满足舒适性的要求但安全性下降，适合于车辆的低速行下降，适合于车辆的低速行驶；选择

9、较高阻尼力则可提驶；选择较高阻尼力则可提高车辆行驶安全性，但是舒高车辆行驶安全性，但是舒适性下降，适合于车辆的高适性下降，适合于车辆的高速行驶。速行驶。 减振器工作时活塞杆上、下伸缩运动，具有黏性的液压油通减振器工作时活塞杆上、下伸缩运动，具有黏性的液压油通过活塞孔产生阻力，当活塞上下运动较慢时，阻尼力小；当快速过活塞孔产生阻力，当活塞上下运动较慢时，阻尼力小；当快速运动时，就会产生很大的阻尼力。从机械原理上讲，节流孔越大，运动时，就会产生很大的阻尼力。从机械原理上讲，节流孔越大，阻尼力越小；油的黏度越大，阻尼力越大。油液的黏度不容易改阻尼力越小；油的黏度越大，阻尼力越大。油液的黏度不容易改变

10、，因此阻尼力控制的最佳方法就是控制节流孔的大小，根据其变，因此阻尼力控制的最佳方法就是控制节流孔的大小，根据其控制的方式不同，目前减振器阻尼力的调节可分为有级可调式和控制的方式不同，目前减振器阻尼力的调节可分为有级可调式和连续可调式两种。连续可调式两种。2.电控主动悬架的基本原理电控主动悬架的基本原理 主动悬架采用了与传统结构完主动悬架采用了与传统结构完全不同的弹性元件（空气弹簧、油全不同的弹性元件（空气弹簧、油气弹簧等），使其突破了一般弹性气弹簧等），使其突破了一般弹性元件（钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆元件（钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧等）在刚度变化方面的局限性。弹簧等）在刚度变化方面的局限性。

11、因此，主动悬架能够根据车身高度、因此，主动悬架能够根据车身高度、车速、转向角度及角速度、制动等车速、转向角度及角速度、制动等信号，由电控单元控制悬架执行机信号，由电控单元控制悬架执行机构，进而改变悬架弹性元件的刚度、构，进而改变悬架弹性元件的刚度、减振器阻尼力及车身高度等参数，减振器阻尼力及车身高度等参数，从而使车辆的操纵性和平顺性都达从而使车辆的操纵性和平顺性都达到最佳。到最佳。 这类悬架大多采用空气弹簧或油气弹簧作为弹性元件，通过这类悬架大多采用空气弹簧或油气弹簧作为弹性元件，通过改变弹性元件内部工作介质（空气或油液）的流通特性或压力大改变弹性元件内部工作介质（空气或油液）的流通特性或压力

12、大小来调节悬架的刚度；通过工作介质的充、放来改变悬架的高度，小来调节悬架的刚度；通过工作介质的充、放来改变悬架的高度，即可以进行车身高度的控制。即可以进行车身高度的控制。6.2.2 传感器传感器 电控悬架系统传感器（及开关）的作用是对汽车行驶电控悬架系统传感器（及开关）的作用是对汽车行驶时路面的状况和车身的状态进行检测，为时路面的状况和车身的状态进行检测，为ECUECU提供参考信提供参考信号。号。1.车身高度传感器车身高度传感器 车身高度传感器的作用是检测汽车行驶时车身高度的车身高度传感器的作用是检测汽车行驶时车身高度的变化情况（车身相对车桥的位移量也即悬架位移量），并变化情况（车身相对车桥的

13、位移量也即悬架位移量），并转换成电信号输入悬架系统的电子控制单元，可反映汽车转换成电信号输入悬架系统的电子控制单元，可反映汽车的平顺性和车身高度信息。的平顺性和车身高度信息。常用的车身高度传感器有片簧开关式、霍尔式、光电式和常用的车身高度传感器有片簧开关式、霍尔式、光电式和电位计式四种形式。电位计式四种形式。（1）片簧开关式车身高度传感器）片簧开关式车身高度传感器 片簧开关式车身高度传感片簧开关式车身高度传感器在福特车型上应用较多。如图器在福特车型上应用较多。如图6-6-5 a5 a）所示为片簧开关式车身高度）所示为片簧开关式车身高度传感器结构，它由传感器结构，它由4 4组触点式开关组触点式开

14、关和一个磁体组成，和一个磁体组成，4 4个开关分别与个开关分别与两个晶体管相连，构成两个晶体管相连，构成4 4个检测回个检测回路。用两个端子作为输出信号与悬路。用两个端子作为输出信号与悬架架ECUECU连接，两个晶体管均受连接，两个晶体管均受ECU“ECU“输出输出”端子的控制。端子的控制。图图6-5 b6-5 b）所示为片簧开关式）所示为片簧开关式车身车身高度传感器连接电路，其工作原理高度传感器连接电路，其工作原理是：当车身高度调定为正常高度是：当车身高度调定为正常高度后后，如果如果因货物、乘员数量变化等会导因货物、乘员数量变化等会导致车辆载荷的增加，使车身高度偏致车辆载荷的增加，使车身高度

15、偏低低，此时片簧开关式高度传感器的，此时片簧开关式高度传感器的另一对触点闭合，产生电信号输送另一对触点闭合，产生电信号输送给给ECUECU，ECUECU随即作出车身高度偏低随即作出车身高度偏低的判断，从而输出电信号到车身高的判断，从而输出电信号到车身高度控制执行器，促使悬架系统车身度控制执行器，促使悬架系统车身高度控制执行器工作，使车身高度高度控制执行器工作，使车身高度恢复为正常高度状态。该传感器将恢复为正常高度状态。该传感器将车身高度状态组合为车身高度状态组合为4 4个检测区域，个检测区域，分别是低、正常、高、超高。分别是低、正常、高、超高。（2）霍尔式车身高度传感器）霍尔式车身高度传感器

16、其工作原理是：当两个磁其工作原理是：当两个磁体因车身高度的改变而产生相体因车身高度的改变而产生相对位移时，将在两个霍尔集成对位移时，将在两个霍尔集成电路上产生不同的霍尔效应，电路上产生不同的霍尔效应，形成相应的电信号，悬架的电形成相应的电信号，悬架的电控装置根据这些电信号作出车控装置根据这些电信号作出车身高度偏离调定高度的情况判身高度偏离调定高度的情况判别，从而驱动执行器作出有关别，从而驱动执行器作出有关调整。调整。由于两个霍尔集成电路和由于两个霍尔集成电路和两个磁体安装时，它们的位置两个磁体安装时，它们的位置进行了不同的组合，可以将车进行了不同的组合，可以将车身高度状态分为三个区域进行身高度

17、状态分为三个区域进行检测，分别是低、正常、高。检测，分别是低、正常、高。（3）光电式车身高度传感器）光电式车身高度传感器 光电式车身高度传感器固定在车架上，传感器轴的外光电式车身高度传感器固定在车架上，传感器轴的外端装有导杆，导杆的另一端通过一个连杆与独立悬架的下端装有导杆，导杆的另一端通过一个连杆与独立悬架的下摆臂连接，其结构如图摆臂连接，其结构如图6-76-7所示。所示。 如图如图6-86-8所示为光电式高度传感器的工作原理图，当车身高度发生所示为光电式高度传感器的工作原理图，当车身高度发生变化时，导杆将随悬架摆臂的上下移动而摆动，从而通过传感器转轴变化时，导杆将随悬架摆臂的上下移动而摆动

18、，从而通过传感器转轴驱动圆盘转动，如图驱动圆盘转动，如图6-8 a6-8 a）所示，光电耦合器相对应的发光二极管）所示，光电耦合器相对应的发光二极管和光敏晶体管之间即产生照遮的转换，如图和光敏晶体管之间即产生照遮的转换，如图6-8 b6-8 b）所示，光敏晶）所示，光敏晶体管把相应的体管把相应的ONONOFFOFF转换成电信号，并通过导线输送给悬架转换成电信号，并通过导线输送给悬架ECUECU。ECUECU根据不同的脉冲信号，即可判断圆盘转过的角度，从而计算出悬根据不同的脉冲信号，即可判断圆盘转过的角度，从而计算出悬架高度的变化情况。架高度的变化情况。表表6-1 4 4组光电耦合元件的状态与车

19、身高度的对照表组光电耦合元件的状态与车身高度的对照表车高变化车高变化光电耦合元件的状态光电耦合元件的状态车高数值车高数值评价结果评价结果1 12 23 34 4高高低低OFFOFFOFFOFFONONOFFOFF1515过高过高OFFOFFOFFOFFONONONON1414ONONOFFOFFONONONON1313ONONOFFOFFONONOFFOFF1212高高ONONOFFOFFOFFOFFOFFOFF1111ONONOFFOFFOFFOFFONON1010ONONONONOFFOFFONON9 9ONONONONOFFOFFOFFOFF8 8普通普通ONONONONONONOFFO

20、FF7 7ONONONONONONONON6 6OFFOFFONONONONONON5 5低低OFFOFFONONONONOFFOFF4 4OFFOFFONONOFFOFFOFFOFF3 3OFFOFFONONOFFOFFONON2 2OFFOFFOFFOFFOFFOFFONON1 1过低过低OFFOFFOFFOFFOFFOFFOFFOFF0 0车高变化光电耦合器组件的状态评价结果12高低OFFON过高OFFOFF偏高ONOFF偏低ONON过低表表6-2 2 2组光电耦合元件的状态与车身高度的对照表组光电耦合元件的状态与车身高度的对照表(4)电位计式车身高度传感器电位计式车身高度传感器 如图6

21、-9所示为电位计式车身高度传感器的安装位置，其安装位置与光电式车身高度传感器相同。 其工作原理是：当由于车身高度的变化使与转板和传感器其工作原理是：当由于车身高度的变化使与转板和传感器轴一体的电刷在电阻器上滑动时，轴一体的电刷在电阻器上滑动时，A A和和B B之间的电阻值就发生变之间的电阻值就发生变化，电阻值的变化与转板的转动角度成正比，也即与车身高度化，电阻值的变化与转板的转动角度成正比，也即与车身高度的变化成正比。当悬架的变化成正比。当悬架ECUECU把一个恒定电压加到整个电阻器上把一个恒定电压加到整个电阻器上时，时，A A和和B B之间产生的电压变化取决于转板的转动角度。这一电之间产生的

22、电压变化取决于转板的转动角度。这一电压信号送到悬架压信号送到悬架ECUECU，悬架，悬架ECUECU即可从电压的变化中检测出车身即可从电压的变化中检测出车身高度的变化。高度的变化。2. 加速度传感器加速度传感器 在车轮打滑时，无法以转向角和汽车车速正确判断车身侧向在车轮打滑时，无法以转向角和汽车车速正确判断车身侧向力的大小，此时利用加速度传感器可以直接准确地测量出汽车的纵力的大小，此时利用加速度传感器可以直接准确地测量出汽车的纵向加速度以及汽车转向时因离心力而产生的横向加速度，并将信号向加速度以及汽车转向时因离心力而产生的横向加速度，并将信号输送给输送给ECUECU，使，使ECUECU能够调节

23、悬架系统的阻尼力大小及空气弹簧的压能够调节悬架系统的阻尼力大小及空气弹簧的压力大小，以维持车身的最佳姿势。力大小，以维持车身的最佳姿势。 常用的加速度传感器有差动变压器式、球位移式等。常用的加速度传感器有差动变压器式、球位移式等。 （1 1）差动变压器式加速度传感器）差动变压器式加速度传感器其工作原理是：传感器的励磁线圈（一次绕组）上通其工作原理是：传感器的励磁线圈（一次绕组）上通有交流电，当汽车转弯（或加、减速）行驶时，铁芯在汽有交流电，当汽车转弯（或加、减速）行驶时，铁芯在汽车横向力（或纵向力）的作用下产生位移，随着铁芯位置车横向力（或纵向力）的作用下产生位移，随着铁芯位置的变化，检测线圈

24、（二次绕组）的输出电压发生变化，线的变化，检测线圈（二次绕组）的输出电压发生变化，线圈的输出电压随着汽车加速度大小的变化而变化，该电压圈的输出电压随着汽车加速度大小的变化而变化，该电压信号输入给信号输入给ECUECU后，后，ECUECU根据此输入信号即可正确判断汽车根据此输入信号即可正确判断汽车横向力（或纵向力）的大小，对车身姿势进行控制。横向力（或纵向力）的大小，对车身姿势进行控制。（2）球位移式加速度传感器）球位移式加速度传感器 其工作原理是：当汽车转弯（或加、减速）行驶时，钢其工作原理是：当汽车转弯（或加、减速）行驶时，钢球在汽车横向力（或纵向力）的作用下产生位移，随着钢球球在汽车横向力

25、（或纵向力）的作用下产生位移，随着钢球位置的变化，线圈内部的磁场强度也发生变化，线圈的输出位置的变化，线圈内部的磁场强度也发生变化，线圈的输出电压即发生变化。电压即发生变化。ECUECU根据电压信号的变化情况即可正确判断根据电压信号的变化情况即可正确判断汽车横向力（或纵向力）的大小，进而对车身姿势进行控制。汽车横向力（或纵向力）的大小，进而对车身姿势进行控制。3.转向盘转角传感器转向盘转角传感器 转向盘转角传感器位于转向盘下面，主要用来检测转转向盘转角传感器位于转向盘下面，主要用来检测转向盘的中间位置、转动方向、转动角度和转动速度等，并向盘的中间位置、转动方向、转动角度和转动速度等，并把信号输

26、送给悬架把信号输送给悬架ECUECU，ECUECU根据该信号和车速信号判断汽根据该信号和车速信号判断汽车转向时侧向力的大小和方向，从而控制车身的侧倾。车转向时侧向力的大小和方向，从而控制车身的侧倾。图图6-14 光电式转角位置传感器的安装位置及结构光电式转角位置传感器的安装位置及结构1 1、3-转角位置传感器转角位置传感器 2-光电耦合器光电耦合器 4-传感器圆盘传感器圆盘 5-转向轴转向轴 6-光电元件光电元件其工作原理是：当转向盘转动时，转轴带动信号盘旋转，其工作原理是：当转向盘转动时，转轴带动信号盘旋转，光电耦合器中的发光二极管和光敏二极管之间的光束将产生光电耦合器中的发光二极管和光敏二

27、极管之间的光束将产生通通/ /断交替的变化，光敏二极管进而进行断交替的变化，光敏二极管进而进行ON/OFFON/OFF转换，形成转换，形成与转向轴的转角相对应的数字脉冲信号，与转向轴的转角相对应的数字脉冲信号，ECUECU根据此信号的根据此信号的变化来判断转向盘的转角与转速。同时，传感器上采用了两变化来判断转向盘的转角与转速。同时，传感器上采用了两组光电耦合器，可根据它们检测到的脉冲信号的相位差（判组光电耦合器，可根据它们检测到的脉冲信号的相位差（判断哪个光电耦合器首先转变为断哪个光电耦合器首先转变为“ON”“ON”状态）来判断转向盘的状态）来判断转向盘的偏转方向。因为两个遮光器在安装上使它们

28、的偏转方向。因为两个遮光器在安装上使它们的ON/OFFON/OFF变换的变换的相位错开相位错开9090，通过判断哪个遮光器首先变为，通过判断哪个遮光器首先变为“ON”“ON”状态，状态，即可检测出转向轴的偏转方向。例如，转向盘向左转时，左即可检测出转向轴的偏转方向。例如，转向盘向左转时，左侧光电耦合器总是先于右侧光电耦合器达到侧光电耦合器总是先于右侧光电耦合器达到“ON”“ON”状态，向状态，向右转时，右侧光电耦合器总是先于左侧光电耦合器达到右转时，右侧光电耦合器总是先于左侧光电耦合器达到“ON”“ON”状态。状态。4.4.车速传感器车速传感器车速信号是汽车悬架系统的常用控制信号，汽车车身的车

29、速信号是汽车悬架系统的常用控制信号，汽车车身的侧倾程度取决于车速的高低和汽车转向半径的大小。车速侧倾程度取决于车速的高低和汽车转向半径的大小。车速传感器的作用是检测汽车速度，并将信号传递给传感器的作用是检测汽车速度，并将信号传递给ECUECU，用来，用来调节悬架的阻尼力。调节悬架的阻尼力。常用的车速传感器主要有舌簧开关式，电磁感应式，光常用的车速传感器主要有舌簧开关式，电磁感应式，光电式等。一般情况下舌簧开关式和光电式车速传感器安装电式等。一般情况下舌簧开关式和光电式车速传感器安装在仪表板上，与车速表装在一起，并用软轴与变速器的输在仪表板上，与车速表装在一起，并用软轴与变速器的输出轴相连；而电

30、磁感应式车速传感器装在变速器上，通过出轴相连；而电磁感应式车速传感器装在变速器上，通过蜗轮蜗杆机构与变速器的输出轴相连。蜗轮蜗杆机构与变速器的输出轴相连。5.5.节气门位置传感器节气门位置传感器节气门位置传感器安装在节气门体上，用来检测节气门节气门位置传感器安装在节气门体上，用来检测节气门的开度及开度变化，为悬架的开度及开度变化，为悬架ECUECU提供相应的信号。提供相应的信号。汽车在急加速时，由于惯性力和驱动力的作用，汽车尾汽车在急加速时，由于惯性力和驱动力的作用，汽车尾部容易产生部容易产生“下蹲下蹲”现象，为了防止这一现象，现象，为了防止这一现象，ECUECU根据节根据节气门位置信号检测汽

31、车的加速工况（判断汽车是否在进行气门位置信号检测汽车的加速工况（判断汽车是否在进行急加速），并根据该信号控制悬架的弹簧刚度，阻尼力等急加速），并根据该信号控制悬架的弹簧刚度，阻尼力等参数，防止车尾参数，防止车尾“下蹲下蹲”。常用的节气门位置传感器有触点开关式、线性可变电阻常用的节气门位置传感器有触点开关式、线性可变电阻式、触点与可变电阻组合式。式、触点与可变电阻组合式。6.悬架控制开关悬架控制开关 在电控悬架中，常用的开关主在电控悬架中，常用的开关主要有模式选择开关、阻尼力调节开要有模式选择开关、阻尼力调节开关、车身高度控制开关及车身高度关、车身高度控制开关及车身高度控制通控制通/断开关等。一

32、般位于变速器断开关等。一般位于变速器操纵手柄旁或仪表板上，个别开关操纵手柄旁或仪表板上，个别开关位于行李箱内。位于行李箱内。（1）模式选择开关）模式选择开关模式选择开关一般位于变速器操模式选择开关一般位于变速器操纵手柄旁，模式选择开关在车上的纵手柄旁，模式选择开关在车上的位置如图位置如图6-15所示。驾驶员根据车所示。驾驶员根据车辆行驶状况和路面情况选择悬架的辆行驶状况和路面情况选择悬架的运行模式，通过操纵该开关，可以运行模式，通过操纵该开关，可以使减振器阻尼力按手动或自动两种使减振器阻尼力按手动或自动两种模式进行变化。模式进行变化。 当选择当选择“自动自动”模式时，悬架系统可以根据汽车行驶模

33、式时，悬架系统可以根据汽车行驶状态自动调节减振器的阻尼力，以保证汽车乘坐舒适性和状态自动调节减振器的阻尼力，以保证汽车乘坐舒适性和操纵稳定性，其控制功能如表操纵稳定性，其控制功能如表6-36-3所示。当选择所示。当选择“手动手动”模式时，悬架系统的阻尼力只有标准（中等）和运动（硬）模式时，悬架系统的阻尼力只有标准（中等）和运动（硬）两种状态，根据驾驶员操纵阻尼力调节开关进行转换。两种状态，根据驾驶员操纵阻尼力调节开关进行转换。表表6-3 模式选择开关功能模式选择开关功能汽车行驶状态汽车行驶状态减振器阻尼力（悬架状态）减振器阻尼力（悬架状态）自动、标准模式自动、标准模式自动、运动模式自动、运动模

34、式一般情况下一般情况下软软中等中等汽车急加速、急转弯或汽车急加速、急转弯或紧急制动时紧急制动时硬硬硬硬高速行驶时高速行驶时中等中等中等中等（2 2）阻尼力调节开关）阻尼力调节开关 阻尼阻尼力调节开关也位于操纵手柄旁，力调节开关也位于操纵手柄旁，如图如图6-156-15所示。通过操纵此开所示。通过操纵此开关可以使阻尼力处于标准（中关可以使阻尼力处于标准（中等）和运动（硬）两种状态，等）和运动（硬）两种状态，此开关在模式选择开关处于手此开关在模式选择开关处于手动位置时起作用。动位置时起作用。在雷克萨斯轿车的电控主动在雷克萨斯轿车的电控主动悬架系统中，阻尼力调节开关悬架系统中，阻尼力调节开关被称为被

35、称为LRCLRC（Lexus Riding Lexus Riding Control Control 雷克萨斯汽车行驶平雷克萨斯汽车行驶平顺性控制）开关，如图顺性控制）开关，如图6-16a6-16a）所示。用于选择减振器的工作所示。用于选择减振器的工作模式（模式（NORMAL NORMAL 或或 SPORTSPORT），部），部分车辆上取消了分车辆上取消了LRCLRC开关，悬架开关，悬架减振器阻尼力的大小根据车况减振器阻尼力的大小根据车况自动进行调节。自动进行调节。（3 3）车身高度控制开关）车身高度控制开关 如图如图6-16b6-16b）所示为雷克萨斯轿）所示为雷克萨斯轿车车身高度控制开关，

36、驾驶员车车身高度控制开关，驾驶员操纵此开关选择所希望的车身操纵此开关选择所希望的车身高度（高度（NORMAL NORMAL 或或 HIGHHIGH）后，）后，电控主动悬架系统会根据车辆电控主动悬架系统会根据车辆载荷等参数的变化自动调节车载荷等参数的变化自动调节车身高度为设定的目标值。有些身高度为设定的目标值。有些轿车悬架也可根据车速，路况轿车悬架也可根据车速，路况等自动调节车身高度以适应车等自动调节车身高度以适应车辆的行驶要求。辆的行驶要求。（4 4）车身高度控制通）车身高度控制通/ /断开关断开关 车身高度控制通断开关用来接通（车身高度控制通断开关用来接通（ONON）或中止（）或中止（OFF

37、OFF）主）主动悬架的车身高度控制功能，一般位于车辆行李箱的工具动悬架的车身高度控制功能，一般位于车辆行李箱的工具储藏室内。当车辆被举升、停在不平的路面或车辆被拖拽储藏室内。当车辆被举升、停在不平的路面或车辆被拖拽时，要先将此开关拨至时，要先将此开关拨至“OFF”“OFF”位置，这样可避免空气弹位置，这样可避免空气弹簧中的压缩空气排出，从而造成车身高度的下降。簧中的压缩空气排出，从而造成车身高度的下降。7.其他信号其他信号（1）制动灯开关信号）制动灯开关信号 制动灯开关位于制动踏板支架上，当踩下制动踏板制动灯开关位于制动踏板支架上，当踩下制动踏板时，开关接通。将时，开关接通。将12V12V的电

38、压加在悬架的电压加在悬架ECUECU的的STPSTP端子上，端子上，悬架悬架ECUECU利用这一信号判断汽车是否处与制动状。制动灯利用这一信号判断汽车是否处与制动状。制动灯开关位置及电路如图开关位置及电路如图6-176-17所示。所示。（2）门控灯信号）门控灯信号门控灯开关位于汽车各门的门柱上或行李箱内，其安装位置及门控灯开关位于汽车各门的门柱上或行李箱内，其安装位置及电路如图电路如图6-186-18所示。当所有的车门（和行李箱盖）都关上时，门所示。当所有的车门（和行李箱盖）都关上时，门控灯开关断开，蓄电池电压加在悬架控灯开关断开，蓄电池电压加在悬架ECUECU的的DOORDOOR端子上；当有

39、任何端子上；当有任何一个门打开时，一个门打开时，DOORDOOR上的电压变为上的电压变为0V0V。悬架悬架ECUECU根据该信号判断车门是否打开，因为在车辆停止后，根据该信号判断车门是否打开，因为在车辆停止后，悬架系统会自动使车身降到较低的高度，而若此时悬架系统会自动使车身降到较低的高度，而若此时ECUECU检测到车门检测到车门打开（下客或卸货）时，车高自动控制必须停止，以免造成危险。打开（下客或卸货）时，车高自动控制必须停止，以免造成危险。（3）发电机）发电机IC调节器信号调节器信号发电机发电机ICIC调节器位于发动机的交流发电机内，其安装位置及电调节器位于发动机的交流发电机内，其安装位置及

40、电路如图路如图6-196-19所示。所示。ICIC调节器的调节器的L L端子在发动机运转时（即发电机发端子在发动机运转时（即发电机发电）为蓄电池电压，在发动机停止时（即发电机不发电）不高于电）为蓄电池电压，在发动机停止时（即发电机不发电）不高于1.5 V1.5 V。ICIC调节器的调节器的L L端子直接与悬架端子直接与悬架ECUECU的的REGREG端子连接，悬架端子连接，悬架ECUECU据此判断发动机是否运转。悬架据此判断发动机是否运转。悬架ECUECU利用这一信号，进行如转角、利用这一信号，进行如转角、高度等传感器的检查和失效保护。高度等传感器的检查和失效保护。6.2.3 电子控制单元电子

41、控制单元ECUECU是悬架控制系统的中枢，具有多种功能。是悬架控制系统的中枢，具有多种功能。提供稳压电源提供稳压电源 控制装置内部所用电源和供各种传感器控制装置内部所用电源和供各种传感器的电源均由稳压电源提供。的电源均由稳压电源提供。传感器信号放大传感器信号放大 用接口电路将输入信号（如各种传感用接口电路将输入信号（如各种传感器信号、开关信号）中的干扰信号除去，然后放大、变换器信号、开关信号）中的干扰信号除去，然后放大、变换极值、比较极值，变换为适合输入控制装置的信号。极值、比较极值，变换为适合输入控制装置的信号。输入信号的计算输入信号的计算 电子控制单元根据预先写入只读存储电子控制单元根据预

42、先写入只读存储器器ROMROM中的程序对各输入信号进行计算，并将计算结果与内中的程序对各输入信号进行计算，并将计算结果与内存的数据进行比较后，向执行机构（电动机、电磁阀、继存的数据进行比较后，向执行机构（电动机、电磁阀、继电器等）发出控制信号。如果输入电器等）发出控制信号。如果输入ECUECU的信号除了数字信号的信号除了数字信号外还有模拟信号时，还应进行外还有模拟信号时，还应进行A/DA/D转换。转换。 驱动执行机构驱动执行机构 悬架悬架ECUECU用输出驱动电路将输出驱动信用输出驱动电路将输出驱动信号放大，然后输送到各执行机构，如电动机、电磁阀、继号放大，然后输送到各执行机构，如电动机、电磁

43、阀、继电器等，以实现对汽车悬架参数的控制。电器等，以实现对汽车悬架参数的控制。故障检测故障检测 悬架悬架ECUECU用故障检测电路来检测传感器、执行用故障检测电路来检测传感器、执行器、线路等的故障，当检测到故障时，将信号送入悬架器、线路等的故障，当检测到故障时，将信号送入悬架ECUECU，目的在于即使发生故障，也应使悬架系统安全工作，而且目的在于即使发生故障，也应使悬架系统安全工作，而且在修理故障时容易确定故障所在位置。在修理故障时容易确定故障所在位置。6.2.4 执行器执行器 悬架电控系统主要的执行器有两大类，即电动机和电磁阀。它悬架电控系统主要的执行器有两大类，即电动机和电磁阀。它们的应用

44、及结构形式在不同的悬架系统中各有不同，但其基本作们的应用及结构形式在不同的悬架系统中各有不同，但其基本作用都是接受用都是接受ECUECU的指令，完成相应的驱动动作，改变减振器阻尼孔的指令，完成相应的驱动动作，改变减振器阻尼孔的截面积以改变悬架阻尼力大小，或改变空气（油气）弹簧内部的截面积以改变悬架阻尼力大小，或改变空气（油气）弹簧内部介质的流通情况进而改变悬架刚度和车身高度等特性。介质的流通情况进而改变悬架刚度和车身高度等特性。此外执行器还有继电器（根据此外执行器还有继电器（根据ECUECU指令控制电路的通、断）、指示指令控制电路的通、断）、指示灯（提示驾驶员系统的状态或某些故障信息）等。灯（

45、提示驾驶员系统的状态或某些故障信息）等。1 1直流电动机式执行器直流电动机式执行器这种执行器安装在悬这种执行器安装在悬架系统中每个悬架减振器的架系统中每个悬架减振器的顶部，并通过其上的控制杆顶部，并通过其上的控制杆与减振器的回转阀相连。其与减振器的回转阀相连。其结构如图结构如图6-216-21所示，主要由所示，主要由直流电动机、小齿轮、扇形直流电动机、小齿轮、扇形齿轮、电磁线圈、挡块、控齿轮、电磁线圈、挡块、控制杆组成。制杆组成。2.步进电动机式执行器步进电动机式执行器这种执行器也安装在悬架减振器的顶部，控制原理与直流电动机相似，这种执行器也安装在悬架减振器的顶部，控制原理与直流电动机相似，只

46、是控制杆改由步进电动机驱动。其结构如图只是控制杆改由步进电动机驱动。其结构如图6-226-22所示，步进电动机由所示，步进电动机由定子、线圈和永磁转子组成，定子有两个定子、线圈和永磁转子组成，定子有两个1212极的铁芯，相互错开半齿而极的铁芯，相互错开半齿而对置，两个线圈绕在两个铁芯上，但绕线方向相反。转子则是一个具有对置，两个线圈绕在两个铁芯上，但绕线方向相反。转子则是一个具有1212极的永久磁铁。极的永久磁铁。当悬架当悬架ECUECU给步进电动机的两个线圈（给步进电动机的两个线圈（A A、B B）分别通以一定的电流时，）分别通以一定的电流时，就会在定子铁芯上产生电磁力，使永久磁铁转子转动，

47、从而通过减振器就会在定子铁芯上产生电磁力，使永久磁铁转子转动，从而通过减振器控制杆带动回转阀转动。控制杆带动回转阀转动。其工作原理如图其工作原理如图6-236-23所示，所示，ECUECU每施加一次脉冲电流，转子即转动一每施加一次脉冲电流，转子即转动一步（步（1/241/24圈即圈即1515）。例如，当）。例如，当ECUECU先给先给A A线圈通上正向电流，转子在图线圈通上正向电流，转子在图6-6-23a23a）所示的位置上；当）所示的位置上；当ECUECU给给A A线圈断电，进而给线圈线圈断电，进而给线圈B B通电后，转子顺时通电后，转子顺时针旋转针旋转1515，如图，如图6-23b6-23

48、b）所示。）所示。由此可见，通过改变线圈上电流的施加顺序，即可使步进电动机以由此可见，通过改变线圈上电流的施加顺序，即可使步进电动机以1515/ /步的速度正向或逆向旋转；通过改变脉冲电流的频率，可以自由控制步的速度正向或逆向旋转；通过改变脉冲电流的频率，可以自由控制转子的旋转速度；通过改变电流的通断时机，可以控制转子的停留位置。转子的旋转速度；通过改变电流的通断时机，可以控制转子的停留位置。步进电动机为非接触型电动机，与直流电动机式执行器相比，使用寿步进电动机为非接触型电动机，与直流电动机式执行器相比，使用寿命更长；此外，步进电动机常处于开环控制系统，受数字脉冲信号控制，命更长；此外，步进电

49、动机常处于开环控制系统，受数字脉冲信号控制，其转速和转角分别与输入脉冲数和频率成正比，具有自锁能力，不需要传其转速和转角分别与输入脉冲数和频率成正比，具有自锁能力，不需要传感器和锁止机构，控制系统简单高效，可获得更快速的响应和更精确的控感器和锁止机构，控制系统简单高效，可获得更快速的响应和更精确的控制，因此汽车在不平路面行驶时可获得更佳的控制效果。制，因此汽车在不平路面行驶时可获得更佳的控制效果。3.电磁阀电磁阀 电磁阀是接受电磁阀是接受ECUECU的指令打开（或关闭），从而控制某的指令打开（或关闭），从而控制某一液压或气压管路使之相通（或不通）的元件，不同的电一液压或气压管路使之相通（或不通

50、）的元件，不同的电磁阀在结构和原理上大同小异，但因安装的位置不同，所磁阀在结构和原理上大同小异，但因安装的位置不同，所起的作用也不尽相同。电控悬架系统中常用的电磁阀主要起的作用也不尽相同。电控悬架系统中常用的电磁阀主要有以下几种：有以下几种：（1 1）高度控制阀。）高度控制阀。ECUECU使高度控制阀线圈通电后，高度控使高度控制阀线圈通电后，高度控制阀打开，并将空气压缩机来的压缩空气引向气压缸，从制阀打开，并将空气压缩机来的压缩空气引向气压缸，从而使汽车高度上升。而使汽车高度上升。（2 2）排气阀。）排气阀。ECUECU使排气阀线圈通电后，排气阀打开，并使排气阀线圈通电后，排气阀打开，并将气缸

51、中的压缩空气排放到大气中，从而使汽车高度下降。将气缸中的压缩空气排放到大气中，从而使汽车高度下降。4.继电器继电器 继电器在电路中的作用是接受继电器在电路中的作用是接受ECUECU的指令开、闭，从而的指令开、闭，从而控制该条电路的通、断。电控空气悬架控制电路中设有高控制该条电路的通、断。电控空气悬架控制电路中设有高度控制继电器，当车身高度开始上升时，继电器接受度控制继电器，当车身高度开始上升时，继电器接受ECUECU控控制信号，开关闭合，压缩机就能通电产生压缩空气，否则制信号，开关闭合，压缩机就能通电产生压缩空气，否则压缩机不工作。压缩机不工作。5.故障指示灯故障指示灯 根据根据ECUECU的

52、指令点亮，在悬架系统自检时亮起，自检完的指令点亮，在悬架系统自检时亮起，自检完毕后熄灭；悬架系统出现故障时亮起，进行故障警告；维毕后熄灭；悬架系统出现故障时亮起，进行故障警告；维修人员可以通过其闪烁规律读取故障代码。修人员可以通过其闪烁规律读取故障代码。6.3 电控悬架系统工作过程电控悬架系统工作过程悬架电子控制单元根据各个传感器的信号以及悬架控制开关的悬架电子控制单元根据各个传感器的信号以及悬架控制开关的选择模式，确定出选择模式，确定出4 4个车轮上的减振器阻尼力、悬架弹簧刚度和车个车轮上的减振器阻尼力、悬架弹簧刚度和车辆高度等参数的目标值后，控制悬架电控系统的执行器动作，带辆高度等参数的目

53、标值后，控制悬架电控系统的执行器动作，带动悬架系统中的执行机构（可变阻尼力的减振器，可变刚度的弹动悬架系统中的执行机构（可变阻尼力的减振器，可变刚度的弹性元件等）动作，完成悬架系统的工作过程。对悬架的控制项目性元件等）动作，完成悬架系统的工作过程。对悬架的控制项目主要有：减振器阻尼力控制，弹簧刚度控制，横向稳定器侧倾刚主要有：减振器阻尼力控制，弹簧刚度控制，横向稳定器侧倾刚度控制，车身高度控制度控制，车身高度控制。6.3.1 减振器阻尼控制减振器阻尼控制对悬架减振器的阻尼力控制方式有两类：一类是有级可调式，对悬架减振器的阻尼力控制方式有两类：一类是有级可调式，阻尼力大小在不连续的几个状态间转换

54、；另一类是连续可调式，阻尼力大小在不连续的几个状态间转换；另一类是连续可调式，阻尼力可以连续改变。阻尼力可以连续改变。1.阻尼力有级可调式减振器阻尼力有级可调式减振器 如图如图6-246-24所示为一阻尼力有级可调式减振器（三级可调）的结所示为一阻尼力有级可调式减振器（三级可调）的结构及工作原理。减振器的活塞杆是空心的，内有一个回转阀，回转构及工作原理。减振器的活塞杆是空心的，内有一个回转阀，回转阀上端与控制杆相连，控制杆上端连接执行器（电动机）。阀上端与控制杆相连，控制杆上端连接执行器（电动机）。根据路况和载荷等的变化，电控悬架系统对减振器的阻尼力根据路况和载荷等的变化，电控悬架系统对减振器

55、的阻尼力控制分为以下控制分为以下3 3种情况：种情况： （1 1）较弱的阻尼力（软）较弱的阻尼力（软） A-A A-A、B-BB-B、C-CC-C三个截面的通三个截面的通孔都接通，减振器的阻尼力小，减振能力弱，可充分发挥弹孔都接通，减振器的阻尼力小，减振能力弱，可充分发挥弹性元件的缓冲作用，使车辆具有高级轿车的舒适性。性元件的缓冲作用，使车辆具有高级轿车的舒适性。 （2 2）中等水平阻尼力（运动）中等水平阻尼力（运动） 只有只有B-BB-B截面的通孔接通，截面的通孔接通，A-AA-A、C-CC-C截面通孔关闭，减振器阻尼力处于中等状态，车辆截面通孔关闭，减振器阻尼力处于中等状态，车辆高速行驶性

56、能良好。高速行驶性能良好。 （3 3）强阻尼力（硬）强阻尼力（硬） A-A A-A、B-BB-B、C-CC-C三个截面的通孔全三个截面的通孔全部关闭，减振器阻尼力阻尼力较大，减振能力强，汽车具有部关闭，减振器阻尼力阻尼力较大，减振能力强，汽车具有跑车的优良操纵稳定性。跑车的优良操纵稳定性。2.阻尼力连续可调式减振器阻尼力连续可调式减振器 阻尼力有级可调只能在一定程度阻尼力有级可调只能在一定程度上符和车辆对减振器阻尼状态的上符和车辆对减振器阻尼状态的变化，现代轿车越来越多地采用变化，现代轿车越来越多地采用连续可变阻尼的减振器，有助于连续可变阻尼的减振器，有助于提高系统的响应特性。提高系统的响应特

57、性。 图图6-256-25所示为一种阻尼可连续调所示为一种阻尼可连续调节的半主动悬架，其阻尼力可以节的半主动悬架，其阻尼力可以在几毫秒之内由最小变到最大，在几毫秒之内由最小变到最大，其工作原理是由其工作原理是由ECUECU接受速度、接受速度、位移、加速度等信号，计算出相位移、加速度等信号，计算出相应的阻尼值，向步进电动机发出应的阻尼值，向步进电动机发出控制信号，经控制杆调节阀门，控制信号，经控制杆调节阀门，使节流孔大小连续变化，阻尼力使节流孔大小连续变化，阻尼力就可进行连续调节。就可进行连续调节。3.减振器阻尼力控制过程减振器阻尼力控制过程（1 1）开始上坡）开始上坡 如图如图6-26 a6-

58、26 a）所示，当车轮开始走向凸起面，）所示，当车轮开始走向凸起面，使减振器受到压缩，且车身向上移动时，减振器的减振阻尼力使减振器受到压缩，且车身向上移动时，减振器的减振阻尼力减少，以使减振阻尼力不向上推车身。减少，以使减振阻尼力不向上推车身。（2 2）继续上升）继续上升 如图如图6-26 b6-26 b）所示，当车轮继续升上凸起路）所示，当车轮继续升上凸起路面时，弹簧力向上推车身，使减振器逐渐伸张。因此，减振阻面时，弹簧力向上推车身，使减振器逐渐伸张。因此，减振阻尼力增加以阻止车身向上运动。尼力增加以阻止车身向上运动。（3 3）开始下坡）开始下坡 如图如图6-26 c6-26 c）所示，当车

59、轮开始走下凸起路面，使）所示，当车轮开始走下凸起路面，使减振器伸张，且车身向下运动时，减振器的减振阻尼力减少，以使悬减振器伸张，且车身向下运动时，减振器的减振阻尼力减少，以使悬架平缓向下。架平缓向下。（4 4）继续下行）继续下行 如图如图6-26d6-26d）所示，当车轮进一步下行，使减振器逐）所示，当车轮进一步下行，使减振器逐渐受到压缩时，减振器的减振阻尼力增加，以减少车身向下运动。渐受到压缩时，减振器的减振阻尼力增加，以减少车身向下运动。3.减振器阻尼力控制过程减振器阻尼力控制过程6.3.2 横向稳定器侧倾刚度控制过程横向稳定器侧倾刚度控制过程 汽车的侧倾刚度与汽车的转向特性密切相关，为汽

60、车的侧倾刚度与汽车的转向特性密切相关，为改变汽车的侧倾刚度，可以通过改变横向稳定器的扭改变汽车的侧倾刚度，可以通过改变横向稳定器的扭转刚度来实现。系统采用具有液压缸结构的横向稳定转刚度来实现。系统采用具有液压缸结构的横向稳定器，可以通过内部油路的开、闭，使液压缸具有弹性器，可以通过内部油路的开、闭，使液压缸具有弹性或刚性特点，从而调节横向稳定器的扭转刚度，改变或刚性特点，从而调节横向稳定器的扭转刚度，改变汽车的抗侧倾刚度。其结构就是在传统横向稳定杆的汽车的抗侧倾刚度。其结构就是在传统横向稳定杆的基础上增加了液压缸和执行机构。基础上增加了液压缸和执行机构。1.横向稳定器杆执行机构横向稳定器杆执行