第九章汽车行驶与安全控制()

第一节悬架系统控制主要内容：

电子控制悬架系统概述

电子控制悬架系统的结构与工作原理

第九章汽车行驶与安全控制系统一、电控悬架系统概述1、采用电控悬架的目的：传统悬架系统使用的是定刚度弹簧和定阻尼系数减震器，只能适应特定的道路和行驶条件，无法满足变化莫测的路面情况和汽车行驶状况，只能被动地接受地面对车身的各种作用力，不能主动去进行调节。故又称为被动悬架系统（从动悬架）。电控悬架系统的最大优点是悬架随不同的路况和行驶状态作出不同的反应，既可使汽车的乘坐舒适性令人满意，又能使操纵稳定性达到最佳状态。2、电控悬架的功能电控悬架系统的基本目的是控制调节悬架的刚度和阻尼力。基本功能有：车高调整：不论负载多少，汽车高度均可调；在坏路面上行驶时，使车高升高，高速行驶时，车高降低。减震器阻尼力控制：调整减震器阻尼系数，防止汽车起步或急加速时车尾后坐；防止紧急制动时车头下沉；防止急转弯时车身横向摇动；防止汽车换档时车身纵向摇动等。弹簧刚度控制：调整弹簧弹性系数，改善乘坐舒适性和操纵稳定性。有些车型有其中一至二个功能，少数同时有三个功能。减震器悬架控制执行器选择开关传感器制动时防前倾高速行驶时操纵稳定转弯时防侧翻正常行驶时乘坐舒适起步和加速时防后坐纵向摇动横向摇动3、电控悬架的种类按传递介质不同，分气压式和油压式。按驱动机构和介质不同，分电磁阀驱动的油气主动式悬架和步进电机驱动的空气主动悬架。按控制理论不同，分半主动式和主动式。主动悬架是一种能供给和控制动力源的装置，它根据各传感器检测的信号，自动调整悬架的刚度、阻尼力以及车身高度，从而显著提高汽车的操纵稳定性和乘坐舒适性。半主动悬架不需要外加动力源，因而消耗的能量小，成本低。1）半从动悬架

其刚度不可改变，但可改变减振器阻尼，将阻尼分为可变的二~三级，这种悬架系统称为半从动悬架。2）半主动悬架系统

半主动悬架系统是在半从动悬架的基础上，通过ECU进行控制，使减振器阻尼按照行驶状态的动力学要求作无级调节，使其在几毫秒内由最小变到最大，对阻尼变化响应快。（其刚度不可调）从动悬架、半从动悬架及半主动悬架可以利用的阻尼力的变化范围图。

3）主动悬架系统

主动悬架是一种具有作功能力的悬架，不同于单纯地吸收能量、缓和冲击的传统悬架系统。当汽车载荷、行驶速度、路面状况等行驶条件发生变化时，主动悬架系统能自动调整悬架的刚度、阻尼及车体高度，从而同时满足汽车的行驶平顺性、操纵稳定性等各方面的要求。主要优点：（1）由于其刚度可调，使汽车转弯时出现的车身侧倾，制动、加速时引起的车身纵向摆动等问题得到解决，提高了汽车的纵向稳定性和行驶安全性。（2）当汽车载荷变化时，能自动维持车身高度不变，使汽车即使在凸凹不平道路上行驶也能保持车身平稳。（3）制动时可使车尾下沉，使车轮与地面始终保持良好接触，提高了车轮与地面的附着力，缩短了制动距离，并提高了汽车的抗侧滑能力。二、电控悬架系统的结构与工作原理1、组成传感器：车高传感器、车速传感器、加速度传感器、转向盘转角传感器、节气门位置传感器等。开关：模式选择开关、高度调节开关、制动灯开关、停车开关、车门开关等。执行器：可调阻尼力减震器、可调节弹簧刚度和弹性大小的弹性元件等。ECU一般原理：利用传感器（包括开关）检测汽车行驶时路面的状况和车身的状态，输入ECU后进行处理，然后通过驱动电路控制悬架系统的执行器动作，完成悬架特性参数的调整。悬架ECU前减震器和执行器后减震器和执行器转向盘转角传感器停车灯开关前右加速度传感器前左加速度传感器DLC3模式选择开关TRCECU节气门位置传感器车速传感器后加速度传感器ECMEMS＝ElectricModulatedSuspension03款丰田LEXUSGX470电控悬架EMS系统图2、传感器的结构与工作原理转向盘转角传感器加速度传感器车身高度传感器车身高度传感器加速度传感器传感器位置1）转向盘转角传感器【作用】检测转向盘的中间位置、转动方向、转向角度和转动角度。以判断转向时侧向力的大小和方向，以控制车身的侧倾。【类型】多采用光电式转向盘转角传感器。【安装位置】转向盘的转向轴上。【结构】在转向轴的带窄缝的圆盘上装有两组光电耦合器，转向盘转动时，可输出两组脉冲信号。根据此信号可判断转向盘的转角与转速；通过两组信号的相位来判断转向的方向。光电式转角传感器

【作用】检测车身横向加速度和纵向加速度。横向加速度传感器主要用于检测汽车转向时，汽车因离心力的作用而产生的横向加速度，以判断悬架系统阻尼力改变的大小及空气弹簧中空气压力的调节情况，以维持车身的最佳姿势。【类型】差动变压器式和钢球位移式。【别名】G传感器【差动变压器式加速度传感器原理】汽车转弯、加减速时，心杆在横向力或纵向力作用下移动，使检测线圈的输出电压发生变化。【钢球位移式加速度传感器原理】汽车转弯、加减速时，钢球在横向力或纵向力作用下移动，使检测线圈的输出电压发生变化。2）加速度传感器丰田加速度传感器主要由压电陶瓷盘和膜片组成。两个压电陶瓷盘固定在膜片两侧，并支承在传感器中心。当加速度作用在整个传感器时，压电陶瓷盘在其自身重量作用下弯曲变形。根据压电陶瓷的特性，它们将产生与其弯曲率成正比例变化的电荷。这些电荷由传感器内的电子电路转换成与加速率成正比例变化的电压，输送到悬架ECU膜片压电陶瓷盘压电陶瓷盘膜片电路加速度低电压高3）车身高度传感器【作用】检测汽车行驶时车身高度的变化情况（汽车悬架的位移量）。【类型】片簧开关式、霍尔式、光电式。其中光电式应用较多。【光电式传感器原理】有一根靠连杆带动转动的转轴，转轴上固定一个开有许多窄槽的圆盘，圆盘两边装有四组光电耦合器。当车身高度变化时，通过连杆可使转轴转动，因而四组光电耦合器可感应出四组脉冲信号，通过这四组脉冲信号的不同组合，可反映车高的高度范围。车高传感器车高传感器的作用是把车身高度的变化（悬架变形量的变化）转变为电信号，并输入ECU。车高传感器的工作原理：当车身高度发生变化时，导杆随悬架摆臂上下摆动，从而通过轴驱动遮光板转动，信号发生器的输出信号随之进行通（ON）、断(OFF)变换。3、信号开关车门开关停车灯开关阻尼模式指示灯和车身高度指示灯高度控制开关阻尼模式选择开关【位置】变速器旁。【作用】根据汽车的行驶状况和路面情况选择悬架的运行模式，从而决定减震器的阻尼力大小。【运行模式】标准（Norm）、运动（Sport）两种。丰田凌志车称此开关为LRC开关LRC＝LexusRidingControl凌志乘坐控制阻尼模式选择开关开关位置阻尼力软硬乘坐舒适操纵稳定1）模式选择开关【作用】改变车身高度设置。【运行模式】低（Low）、高（Hight）两种。2）高度控制开关开关位置车身高度高车身高度控制开关低阻尼模式指示灯车身高度指示灯4、执行器的结构与工作原理EMSECU悬架控制执行器高度控制阀压缩机和干燥器组成带减震器的气动缸1)悬架刚度与阻尼的自动调节

空气悬架由空气弹簧、减振器、执行器、空气管等组成。

通过改变主、副气室之间通路的大小，使悬架的刚度可以在低、中、高三种状态下变化，从而改变悬架的刚度。

当空气阀芯的开口转到对准“低”位置时，主、副气室通路的大孔被打开。主气室的气体经过阀芯的中间孔、阀体侧面通道与副气室的气体相通，工作气体容积增加，悬架刚度减弱。“中”位时小孔打开，“高”位时主副气室隔断。2）车身高度调节

由压缩机提供压缩空气，经干燥器干燥后送电磁阀，有电磁阀控制悬架主气室的充气量。ECU根据车高传感器的信号和驾驶员给出的控制模式指令，向电磁阀发送控制指令。当车身需要升高时，电磁阀打开，压缩空气进入主气室，车身升高；电磁阀关闭时，则悬架主气室的气量保持不变，车身维持在一定高度；当车身需要下降时，压缩机停止工作，电磁阀打开的同时排气阀也在ECU控制下打开，悬架主气室的气体通过电磁阀、管路、排气阀排出，车身下降。

主动空气悬架的系统原理图第二节巡航控制

巡航控制系统优点：

1）提高汽车行驶时的舒适性。

2）节省燃料，

3）保持汽车车速的稳定。一、巡航控制系统的使用

（1）设定巡航车速（2）改变设定车速

(3）取消巡航控制二、汽车巡航控制系统的基本组成与工作原理

1、电子巡航控制系统的基本组成电子巡航控制系统主要由主控开关、车速传感器、巡航ECU和执行器四部分组成。

2、电子巡航控制系统的基本工作原理汽车转向技术发展概述

传统汽车转向系统是机械系统，汽车的转向运动是由驾驶员操纵转向盘，通过转向器和一系列的杆件传递到转向车轮而实现的。

20世纪40年代起，为减轻驾驶员的体力负担，在机械转向系统的基础上增加了液压助力系统(HPS)由于其工作可靠，技术成熟，至今仍被广泛应用。近年来，由于电子技术的发展，传统转向系统中越来越多地采用电子部件。电液助力转向系（EHPS)是在液压助力转向系统基础上发展起来的，其特点是液压助力泵由电机驱动，取代了传统液压泵由发动机驱动的方式。电动助力转向系统（EPS）是在机械转向系统基础上加入电机作为动力源，电动助力代替了液压助力。汽车电子转向系统（Steering-By-WireSystem）(SBW)由于取消了转向盘和转向轮之间的机械连接，完全摆脱了传统转向系统的各种限制，不但可以自由设计汽车转向的力传递特性，而且可以设计汽车转向的角传递特性，给汽车转向特性的设计带来无限的空间，是汽车转向系统的重大革新。第三节汽车动力转向与电控四轮转向

汽车转向系统的类型机械式转向系统动力转向系统液压式电子控制动力转向系统电动式电子控制动力转向系统流量式控制EPS反力式控制EPS转向系统液压式动力转向系统第四节安全气囊

一、安全气囊的组成二、气袋的基本保护思想

气袋