朱明zhubob底盘电控系统教案电子悬架控制系统.docx
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朱明zhubob底盘电控系统教案电子悬架控制系统
第七章底盘其他电子控制系统
第二节电子悬架控制系统
复习（5＇）
牵引力控制装置的故障码读取和清除
内容（30＇）
一、概述
汽车悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称，
悬架机构由弹性元件（如钢板弹簧、扭杆弹簧、气体弹簧和橡胶弹簧等）、减振器和导向机构三部分组成。
在许多轿车或客车的悬架中设有横向稳定器，
作用：
（1）缓和冲击、吸收来自车轮的振动能量，保证汽车行驶平顺性，使乘坐舒适。
（2）传递车轮与地面的驱动力和制动力到车架或车身骨架上。
3）确保操纵隆和稳定性。
汽车在转弯时承受来自车身的侧倾力，并在汽车加速与制动时抑制车身的俯仰和点头。
汽车悬架系统分类：
传统被动式、半主动式、主动式三类。
被动悬架：
一般的汽车绝大多数装有弹簧和减振器的机械式悬架，这种常规悬架系统内无能源供给装置，其弹性和阻尼参数不会随外部状态而变化。
半主动悬架：
由可变特性的弹簧和减振器组成的悬架系统。
它不能随外界的输入进行最优控制和调节、但可以根据路面激励和车身的响应，对悬架阻尼参数进行自适应控制。
半主动悬架只考虑悬架阻尼特性。
主动悬架：
具有作功能力的悬架，在悬架系统中附加丁一个可控制作用力的装置。
主动式悬架可根据汽车载荷、路面状况、行驶速度、起动、制动、转向等行驶条件的变化，自动调整悬架的刚度、阻尼以及车身高度等控制参数。
主动悬架根据驱动机构和介质的不同，分为：
由电磁阀驱动的油气主动式悬架和由步进电机驱动的空气主动式悬架。
随着电子技术的发展，在汽车悬架中采用了电子控制技术，大大地改善了汽车乘坐的舒适性。
练习（5＇）
1.汽车悬架系统有哪些分类？
小结（5＇）
汽车悬架系统分类
作业
（5＇）
（把课堂练习写成作业待交）
第二节电子悬架控制系统
复习（5＇）
汽车悬架系统分类
内容（30＇）
二、电子控制悬架的组成及工作原理
：
由弹性元件（空气弹簧或油气弹簧）、变阻尼减振器、传感器与开关、电子控制单元ECU、悬架控制执行器等。
传感器与开关主要包括：
车速传感器、节气门位置传感器、车高传感器、转向角传感器、加速度传感器及控制模式开关等。
图7—14为丰田公司电子控制空气悬架系统。
基本工作原理：
传感器和开关给控制单元ECU提供输入信号。
控制单元根据各个传感器送来的信号经过运算分析后，向悬架执行元件发出指令信号，使执行元件（例如阻尼调节步进电机等）产生一定的机械动作，改变悬架的刚度、阻尼系数和车身高度，使车辆在行驶过程中具有良好的平顺性和操纵稳定性。
电子悬架系统的工作过程如图7-15所示。
练习（5＇）
1.电子控制悬架系统组成有哪些？
小结（5＇）
1.电子控制悬架系统组成及基本原理
作业（3＇）
（把课堂练习写成作业待交）
第二节电子悬架控制系统
复习（5＇）
1．电子控制悬架系统的基本原理
内容（65＇）
三、电子控制悬架主要零件的结构和工作原理
主动式空气悬架的基本结构，按其功能块分为：
刚度与阻尼调节系统、车身高度调节系统与微机控制系统三类。
1．刚度与阻尼调节系统
1）空气悬架气动缸
如图7—16所示为空气悬架气动缸的基本结构剖面图，气动缸由封人低压惰性气体且阻尼力可调碱振器、隔膜、主气室、副气室和执行元件组成。
主副气室之间有一个通路，气体可相互流动。
通过改变主、副气室间气体通道的大小，就可改变空气悬架的刚度。
悬架的刚度可以在低（SOFT）、中、高（HARD）三种状态下变化。
2）执行器
悬架控制执行器安装在空气弹簧和减振器总成的上部，如图7—17所示，悬架控制伺服电机结构由驱动电机、电磁制动开关、传动齿轮、小齿轮和两根输出轴组成。
两根输出轴分别驱动减振器回转阀控制杆和空气阀控制杆。
使阻尼孔开闭的数量和空气阀芯角度发生变化，调节减振器阻尼和悬架的刚度。
图7—18所示为悬架刚度的调节原理，
图7—19为悬架阻尼的调节原理。
2．车身高度控制系统
1）电于控制悬架的气源装置，如图7-20所示，
电子控制悬架的气源装置由直流电动机、单缸空气压缩机、干燥器、排气阀、调压阀等组成。
直流电机带动空压机工作，压缩气体首先进入干燥器除去水分，然后被送
到电磁阀，由电磁阀来控制悬架气室的充气量，气室的压力由调压阀实行控制。
排气阀打开时．可以排出干燥器中的水分。
2）高度控制阀和排气阀
高度控制阀和排气阀的结构完全相同，如图7—21所示。
高度控制阀由电磁线圈、柱塞、活动铁心等组成。
两者功用都是用来调整车身高度和空气弹簧的刚度，区别在于安装位置不同。
高度控制阀共有四个，安装在空气管和空气弹簧气室之间，控制压缩空气的通断；而排气阀只有一个，安装在空气阀与大气之间，控制压缩空气与大气的通断。
图—22为空气悬架的气路系统。
3．微机控制系统和主要传感器
1）悬操控制ECU
如图—23所示为空气悬架ECU输入信号和输出信号的流程框图。
输入的主要信号有车速传感器、转向角传感器、节气门位置传感器及车高传感器和各种开关信号，
电于悬架的电控单元ECU综合以上信号向压缩机电动机继电器、高度控制阀和悬架执行器发出指令信号。
对车身高度、弹簧刚度和减振器阻尼力进行综合控制。
使车辆在行驶过程中具有良好的平顺性和操纵稳定性。
2）主要传感器
电子控制悬架所用的传感器主要有：
车速传感器、转向传感器、节气门位置传感器、车身高度传感器、加速度侍感韶等。
其中车速传感器、节气门位置传感器在前面章节已作介绍。
（1）车高传感器。
车高传感器的功用：
把车身高度的变化（悬架变形量的变化）转变为电信号，并输入控制单元ECU。
车高传感养仅用于主动悬架系统，一般装有3个（左、右前轮处各装1个，后桥中部装1个）。
丰田汽车上采用的光电式车高传感器结构，图-24：
由4组光电偶合元件（由发光二极管与光敏晶体管组成）和开有许多槽的遮光盘组成。
遮光盘与转轴一起旋转，转轴通过连杆与悬架的摆臂相连。
遮光盘在发光二极管与光敏晶体管之间。
车高传感器工作原理。
图7-25所示
当车身高度发生变化时（汽车载荷发生变化），连杆随摆臂上下摆动，从而带动转轴和遮光盘转动，时而使光束通过，时而使光速遮断。
光电偶合元件输出通／断脉冲信号检测车身高度，井将信号送给电子控制单元ECU。
车高传感器的安装位置及工作状态。
图7-26所示
（2）转向传感器。
转向传感器装于转向轴管上，可向ECU提供汽车转向速率、转角大小及转向方向信息，由ECU确定需调哪些车轮悬架及调节量需要多大。
作用：
对汽车悬架系统的侧倾刚度进行调节，
它既适用于主动悬架系统，又适用于半主动悬架系统，
工作过程中主要与车速传感器相配合。
安装位置和构造：
图7-27所示
传感器外壳固定在转向轴管上，壳内有两对光电耦合元件（发光二极管和光敏晶体管）。
沿圆周方向均匀地开有许多槽的遮光盘，它们位于发光二极管和光敏晶体管之间，并随转向轴一起转动。
通过两个光电耦合元件输出的ON、OFF变换速度检测出转向轴的速度。
另外设计时将两遮光器ON、OFF的变换相位错开90’（如图7-28所示），因此通过判断哪个遮光器首先转变为ON的状态，即可检测出转向轴的转动方向。
练习（5＇）
1.电子控制悬架主要零件的结构有哪些？
小结（15＇）
1.电子控制悬架主要零件的结构和工作原理
作业（5＇）
（把课堂练习写成作业待交）
第二节电子悬架控制系统
复习（5＇）
2.1．电子控制悬架主要零件的工作原理
内容（65＇）
四、电子控制悬架的工作过程
主动式空气悬架系统工作原理图。
如图7-29所示：
1）在这个系统中有5个基本传感器，
2）模式选择开关用于手动选择“软”或“硬”（运动模式）两种模式，而其中每一种模式按刚度、阻尼的大小又可以有“低”、“中”、“高”三种状态，由微机进行控制选择。
3）微机根据各个传感器送来的信号，经过运算分析后向悬架控制执行器发出指令信号，对车身高度、弹簧刚度和减振器的阻尼力进行综合控制。
4）具体状态由电控单元根据汽车的运行状况和驾驶员通过控制开关选定的控制状态来确定。
5）主动式空气悬架的控制内容包括车身高度控制、减振器阻尼控制和空气弹簧刚度控制三个方面。
具体控制项目：
1．车辆姿态控制
车辆姿态控制包括三种控制功能：
转弯时抗侧倾控制、制动时抗点头控制、起步加速时抗仰头控制。
悬架控制单元接受转向传感器、车速传感器和制动开关及节气门开度传感器的信号，分析判断车辆的运行状态，然后向悬架执行器发出指令，使弹簧刚度、减振器阻尼力处于最高的“硬”状态，以减少车辆姿态变化。
表7—8为车辆姿态控制逻辑。
2．车速、路面感应控制．
这种控制方式包括三种功能：
高速感应控制、前后车轮相关联感应控制、坏路面感应控制。
其控制逻辑如表7—9所示。
3．车身高度控制
车高控制分为“常规（NONNAL）”和“高（HIGH）”两种控制模式，每种模式中又分为低、标准、高三种状态。
在通常情况下，车身高度不受乘员人数和装载重量变化的影响，由微机控制始终保持在驾驶员所选模式的目标高度。
在高速行驶或在连续坏路面行驶时，车身高度根据选择的不同模式，由微机控制在低、中、高三种状态之间自行调节，使汽车经常处于稳定的行驶状态。
这种控制方式包括高速感应控制和连续坏路面行驶控制两种功能。
表7—10为车高控制逻辑。
练习（5＇）
电子控制悬架的工作过程
小结（15＇）
电子控制悬架的工作过程
作业（3＇）
（把课堂练习写成作业待交）
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