電動(dòng)汽車輔助系統(tǒng)

1、電動(dòng)汽車輔助系統(tǒng)電動(dòng)汽車輔助系統(tǒng) 1 1電控助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 2 2線控制動(dòng)系統(tǒng)線控制動(dòng)系統(tǒng) 3 3電控懸架系統(tǒng)電控懸架系統(tǒng) 4 4電動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)電動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 1 頁(yè) 1. 1概述 1. 2 EPS系統(tǒng)的基本組成 1. 3 EPS系統(tǒng)的工作原理 1. 4 電子控制器ECU及其控制策略 1. 5 EPS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 2 頁(yè)1電控助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 就輪式汽車，改變行駛方向的方法l駕駛員通過(guò)專設(shè)機(jī)構(gòu)，使汽車轉(zhuǎn)向橋上車輪相對(duì)汽車縱軸線偏轉(zhuǎn)一定角度。l路面作用于轉(zhuǎn)向輪向后的反作用力就產(chǎn)生了垂直于車輪的分量，成為汽車轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)的向心力。 汽車直

2、線行駛，轉(zhuǎn)向輪也會(huì)受到路面?zhèn)认蚋蓴_力作用，產(chǎn)生自動(dòng)偏轉(zhuǎn)而干擾行駛方向。此時(shí)駕駛員也可以利用這一套機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪向相反的方向偏轉(zhuǎn)，從而使汽車恢復(fù)原來(lái)的行駛方向。 改變或恢復(fù)汽車行駛方向的專設(shè)機(jī)構(gòu)-汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 3 頁(yè)1. 1 概述轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向萬(wàn)向節(jié)轉(zhuǎn)向萬(wàn)向節(jié)轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)向直拉桿轉(zhuǎn)向直拉桿轉(zhuǎn)向節(jié)臂轉(zhuǎn)向節(jié)臂轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)向節(jié)梯形臂梯形臂橫拉桿橫拉桿轉(zhuǎn)向梯形轉(zhuǎn)向梯形l兩轉(zhuǎn)向輪內(nèi)轉(zhuǎn)角兩轉(zhuǎn)向輪內(nèi)轉(zhuǎn)角與外轉(zhuǎn)與外轉(zhuǎn)角角之差之差-稱為稱為前展前展。l為了產(chǎn)生前展，將轉(zhuǎn)向機(jī)為了產(chǎn)生前展，將轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成構(gòu)設(shè)計(jì)成梯形梯形。轉(zhuǎn)向系相關(guān)術(shù)語(yǔ)轉(zhuǎn)向系相關(guān)術(shù)語(yǔ)轉(zhuǎn)向中心與轉(zhuǎn)彎半

3、徑轉(zhuǎn)向中心與轉(zhuǎn)彎半徑（1 1）轉(zhuǎn)向中心：）轉(zhuǎn)向中心：汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，所有車輪軸線都應(yīng)交汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，所有車輪軸線都應(yīng)交于一點(diǎn)，此交點(diǎn)于一點(diǎn)，此交點(diǎn)o o稱為轉(zhuǎn)向中心。稱為轉(zhuǎn)向中心。（2 2）轉(zhuǎn)彎半徑：）轉(zhuǎn)彎半徑：由轉(zhuǎn)向中心由轉(zhuǎn)向中心o o到外轉(zhuǎn)向輪與地面接到外轉(zhuǎn)向輪與地面接觸點(diǎn)距離觸點(diǎn)距離R R稱為汽車的轉(zhuǎn)彎半徑。稱為汽車的轉(zhuǎn)彎半徑。轉(zhuǎn)向梯形與前展轉(zhuǎn)向梯形與前展Cot=cot+B/L轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比. .轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比i iw1w1 ：轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角增量與轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)角的相應(yīng)增量之比。轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角增量與轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)角的相應(yīng)增量之比。 轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)角增量與轉(zhuǎn)向盤(pán)所在一側(cè)的轉(zhuǎn)向節(jié)的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向

4、搖臂轉(zhuǎn)角增量與轉(zhuǎn)向盤(pán)所在一側(cè)的轉(zhuǎn)向節(jié)的轉(zhuǎn)角相應(yīng)增量之比。相應(yīng)增量之比。. .轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比i iw2w2 ：. .轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比i i ：l 轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比越大，轉(zhuǎn)向越輕便轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比越大，轉(zhuǎn)向越輕便;l傳動(dòng)比過(guò)大，將導(dǎo)致轉(zhuǎn)向操縱不夠靈敏。傳動(dòng)比過(guò)大，將導(dǎo)致轉(zhuǎn)向操縱不夠靈敏。i=ii=iw1 w1 i iw2w2轉(zhuǎn)向盤(pán)自由行程轉(zhuǎn)向盤(pán)自由行程轉(zhuǎn)向盤(pán)在空轉(zhuǎn)階段中的角行程。轉(zhuǎn)向盤(pán)在空轉(zhuǎn)階段中的角行程。l自由行程過(guò)大，轉(zhuǎn)向不靈敏。自由行程過(guò)大，轉(zhuǎn)向不靈敏。l自由行程過(guò)小，路面沖擊大，駕駛員過(guò)度緊張。自由行程過(guò)小，路面沖擊大，駕駛員過(guò)度緊張。 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展要求l

5、（1）良好的操縱性；操縱輕便靈活 l（2）較高的轉(zhuǎn)向靈敏度；響應(yīng)的快慢程度 l（3）轉(zhuǎn)向車輪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律正確穩(wěn)定；車輪滾動(dòng)無(wú)滑動(dòng) l（4）具有良好的穩(wěn)定操控性；自動(dòng)回正，直線行駛穩(wěn)定性 l（5）安全可靠性；減輕或避免對(duì)駕駛員的傷害 l（6）較小的轉(zhuǎn)彎半徑。 轉(zhuǎn)向性能電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 8 頁(yè)1. 1 概述電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 9 頁(yè) 機(jī)械轉(zhuǎn)向不足：機(jī)械轉(zhuǎn)向不足： 無(wú)法同時(shí)滿足轉(zhuǎn)向輕便和轉(zhuǎn)向靈敏無(wú)法同時(shí)滿足轉(zhuǎn)向輕便和轉(zhuǎn)向靈敏 動(dòng)力轉(zhuǎn)向優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)力轉(zhuǎn)向優(yōu)點(diǎn)： 可使轉(zhuǎn)向即輕便又靈敏，且有緩沖減震作用可使轉(zhuǎn)向即輕便又靈敏，且有緩沖減震作用 動(dòng)力轉(zhuǎn)向分類：動(dòng)力轉(zhuǎn)向分類：1. 1 概述液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向液壓動(dòng)

6、力轉(zhuǎn)向氣壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向氣壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)械式電控式傳力介質(zhì) 動(dòng)力轉(zhuǎn)向動(dòng)力轉(zhuǎn)向控制方式 電子控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) （Electric Power Steering，EPS）l未來(lái)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向；l適于在電動(dòng)汽車中應(yīng)用的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；l隨著微機(jī)及電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展而成熟。 EPS系統(tǒng)組成l傳感器（車速傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感器）l電子控制器ECUl執(zhí)行機(jī)構(gòu)（電動(dòng)機(jī)、電磁離合器、齒輪減速及其傳動(dòng)件）電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 10 頁(yè)1. 2 EPS系統(tǒng)的基本組成電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 11 頁(yè)輸入信號(hào)輸入信號(hào)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角方向盤(pán)轉(zhuǎn)角方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)速度方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)速度車速車速轉(zhuǎn)向力矩轉(zhuǎn)向力

7、矩電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度主動(dòng)回正功能主動(dòng)回正功能助力助力力矩力矩控制單元控制單元EPS系統(tǒng)的功能功能轉(zhuǎn)向助力功能轉(zhuǎn)向助力功能直線行駛功能直線行駛功能1. 2 EPS系統(tǒng)的基本組成電子控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本組成 用磁性材料構(gòu)成的定子和轉(zhuǎn)子可以形成閉合的回來(lái)，線圈A、B、C、D分別繞在極靴上，構(gòu)成一個(gè)橋式回路。 轉(zhuǎn)向軸扭轉(zhuǎn)變形的扭轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)矩成正比，所以只要測(cè)定轉(zhuǎn)向軸的扭轉(zhuǎn)角，就可間接知道轉(zhuǎn)向力的大小。電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 13 頁(yè)轉(zhuǎn)向力矩傳感器電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)類型 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)利用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向參數(shù)，由電子控制單元完成助力控制。 根據(jù)電動(dòng)機(jī)布置位置不同，分為三種類型

8、轉(zhuǎn)向柱助力式轉(zhuǎn)向柱助力式EPSEPS的電動(dòng)機(jī)固定在轉(zhuǎn)向柱的一側(cè)，通過(guò)的電動(dòng)機(jī)固定在轉(zhuǎn)向柱的一側(cè)，通過(guò)減速機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向軸相連，直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向軸助力轉(zhuǎn)向。減速機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向軸相連，直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向軸助力轉(zhuǎn)向。 齒輪助力式齒輪助力式EPSEPS的電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)和小齒輪相連，直的電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)和小齒輪相連，直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向齒輪，實(shí)現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向。接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向齒輪，實(shí)現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向。 齒條助力式齒條助力式EPSEPS的電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)齒條提供的電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)齒條提供助力。助力。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)類型電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 15 頁(yè)1. 3 1. 3 EPS系統(tǒng)的工作原理 當(dāng)操縱方向盤(pán)時(shí)，轉(zhuǎn)矩傳感器產(chǎn)生與輸入轉(zhuǎn)

9、向力矩相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，該信號(hào)與車速信號(hào)同時(shí)輸入ECU。 由ECU中的微機(jī)系統(tǒng)運(yùn)算處理后，確定其助力轉(zhuǎn)矩的大小和方向，即選定電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流和方向，調(diào)整轉(zhuǎn)向的輔助動(dòng)力。 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過(guò)電磁離合器輸出，再經(jīng)減速機(jī)構(gòu)減速增扭后，加在汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上，使之得到一個(gè)與工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向作用力。電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 16 頁(yè)轉(zhuǎn)向力矩傳感器轉(zhuǎn)向力矩傳感器電機(jī)電機(jī)控制單元控制單元驅(qū)動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)向小齒輪轉(zhuǎn)向齒條轉(zhuǎn)向柱方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器大眾“雙齒輪”電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)示意圖司機(jī)旋轉(zhuǎn)方向盤(pán)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器將方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)角度、轉(zhuǎn)速傳給控制單元轉(zhuǎn)向小齒輪旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向力矩傳感器將計(jì)算出的轉(zhuǎn)向力傳給控制單元?？刂茊卧ぷ鞲鶕?jù)轉(zhuǎn)向力

10、、車速、方向盤(pán)轉(zhuǎn)角、方向盤(pán)轉(zhuǎn)速以及存儲(chǔ)在控制單元中的特性曲線圖，計(jì)算出必要的助力力矩控制電機(jī)開(kāi)始工作電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第二個(gè)小齒輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向齒條產(chǎn)生助力大眾“雙齒輪”電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 19 頁(yè)1. 4 電子控制器ECU及其控制策略電子控制器ECU的基本組成l包括RAM、ROM、單片機(jī)及與其相應(yīng)的外圍接口電路。l外圍接口電路主要包括： 整形放大輸入接口電路 A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器 電流控制電路、驅(qū)動(dòng)電路 故障診斷輸出、穩(wěn)壓電源 電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 20 頁(yè)1. 4 電子控制器ECU及其控制策略電子控制器ECU的工作原理l轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)向角和車速信號(hào)整形放大，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)

11、換輸入到微處理器CPU。lCPU根據(jù)這些信號(hào)計(jì)算出助力轉(zhuǎn)矩、電流，把電流命令值通過(guò)D/A輸入電流控制電路。l電流控制電路把電流命令值同電流實(shí)際值比較，產(chǎn)生差值信號(hào)，該信號(hào)被送到電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。同時(shí)CPU控制電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路輸出決定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的信號(hào)。l電動(dòng)機(jī)按其要求電流值和轉(zhuǎn)向提供轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)相應(yīng)助力。電子控制器ECU的基本組成框圖 EPS電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路la1a1和和a2a2端為觸發(fā)信號(hào)端，端為觸發(fā)信號(hào)端，用以觸發(fā)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生正用以觸發(fā)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生正反轉(zhuǎn)。反轉(zhuǎn)。l控制觸發(fā)信號(hào)端電流的大小，就可以控制電動(dòng)機(jī)通過(guò)電流的大小。電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 22 頁(yè)電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 23 頁(yè)助力電動(dòng)機(jī)電流

12、的控制邏輯GOLF2004轉(zhuǎn)向助力特性圖重車輕車1. 5 1. 5 EPS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 調(diào)整簡(jiǎn)單、控制靈活。 低速停車獲得較大轉(zhuǎn)向助力。高速時(shí)消減路面不平對(duì)轉(zhuǎn)向輪沖擊傳到方向盤(pán)造成的“打手”現(xiàn)象。 高速行駛時(shí)，要求助力系統(tǒng)能對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有一種“反向”助力，即適當(dāng)增加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的阻尼。傳統(tǒng)的液壓或氣壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)很難做到，而EPS系統(tǒng)利用電動(dòng)機(jī)特性即可實(shí)現(xiàn)。 電機(jī)只需在要求轉(zhuǎn)向時(shí)運(yùn)行，節(jié)省能源消耗。結(jié)構(gòu)緊湊，一般要比同規(guī)格的液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輕25%。 EPS系統(tǒng)有助于四輪轉(zhuǎn)向的實(shí)現(xiàn)，促進(jìn)車輛懸架系統(tǒng)發(fā)展。電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 25 頁(yè)返回 分類l電子液壓式制動(dòng)系統(tǒng) （Electro Hydraul

13、ic Braking，EHB）l電子機(jī)械式制動(dòng)系統(tǒng) （Electro Mechanical Braking，EMB） 電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 26 頁(yè)2 線控制動(dòng)系統(tǒng)EHB EHB 將電子與液壓系統(tǒng)相結(jié)合所形成的制動(dòng)系統(tǒng)。由電子系將電子與液壓系統(tǒng)相結(jié)合所形成的制動(dòng)系統(tǒng)。由電子系統(tǒng)提供控制，液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。統(tǒng)提供控制，液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。EMB EMB 將傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)中的液壓油或空氣等傳力介質(zhì)完全由電將傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)中的液壓油或空氣等傳力介質(zhì)完全由電制動(dòng)取代，是制動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)展方向。制動(dòng)取代，是制動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)展方向。 電子液壓式制動(dòng)系統(tǒng)l組成u 制動(dòng)踏板u 電子控制器u 液壓控制單元HCU （電機(jī)

14、、液壓泵、高壓蓄能器、方向控制閥等）u 傳感器 （輪速、壓力、溫度傳感器） 電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 27 頁(yè)2 線控制動(dòng)系統(tǒng) 電子液壓式制動(dòng)系統(tǒng)l原理u位移傳感器將駕駛員踩下制動(dòng)踏板的運(yùn)動(dòng)速度和踏板的行程信號(hào)傳送到電子控制器；u電子控制器再將這些信號(hào)與輪速傳感器、壓力傳感器進(jìn)行比較，判斷出駕駛員的意圖和汽車當(dāng)前狀態(tài)，判斷制動(dòng)屬常規(guī)制動(dòng)還是控制制動(dòng)。u若是常規(guī)制動(dòng)，則電子控制器不給液壓控制單元控制信號(hào)。人力作用,制動(dòng)主缸向制動(dòng)輪缸傳遞壓力.u若是控制制動(dòng)，電子控制器向液壓控制單元發(fā)出控制信號(hào)，制動(dòng)輪缸的高壓制動(dòng)液由液壓控制單元中的泵和高壓蓄能器直接提供，縮短制動(dòng)系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間，減少緊急制動(dòng)制動(dòng)距

15、離。 電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 28 頁(yè)2 線控制動(dòng)系統(tǒng) 電子機(jī)械式制動(dòng)系統(tǒng)l組成u電子踏板模塊 （位移傳感器和力傳感器）u傳感器組 （車輪轉(zhuǎn)速傳感器、方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器、偏航角度傳感器、加速度傳感器等）u電子控制單元ECUu4個(gè)獨(dú)立的電機(jī)制動(dòng)模塊EMBu電源模塊u通信網(wǎng)絡(luò)電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 29 頁(yè)2 線控制動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 30 頁(yè)汽車線控制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖一 1-車輪轉(zhuǎn)速傳感器 2-踏板傳感器 3-電子控制單元 4-電機(jī)制動(dòng)模塊 5-電源 6-通信網(wǎng)絡(luò)汽車線控制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖二 電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 32 頁(yè)車輪制動(dòng)模塊 電子機(jī)械式制動(dòng)系統(tǒng)l原理u當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板后，傳感

16、器檢測(cè)出制動(dòng)動(dòng)作和踏板力，經(jīng)車載網(wǎng)絡(luò)傳給ECU；uECU結(jié)合其它傳感器信號(hào)計(jì)算出最佳制動(dòng)力，輸出到4個(gè)車輪上的獨(dú)立制動(dòng)模塊；u通過(guò)它提供適當(dāng)?shù)目刂屏拷o電機(jī)執(zhí)行器，使其完成必要的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)，從而控制制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。u線控制動(dòng)系統(tǒng)還能根據(jù)路面狀況、車速和車載質(zhì)量等信息有效控制制動(dòng)距離，并能對(duì)駕駛員的動(dòng)作意圖做出反應(yīng)。電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 33 頁(yè)2 線控制動(dòng)系統(tǒng)返回 3. 1概述 3. 2電控懸架系統(tǒng)的功能 3. 3電控懸架系統(tǒng)分類 3. 4全主動(dòng)式電控懸架系統(tǒng)電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 34 頁(yè)3 電控懸架系統(tǒng) 汽車懸架是指車身（或車架）與車輪（或車橋）之間的一切傳動(dòng)連接裝置的總稱。 其功用是把路面

17、作用于車輪上的垂直反力（支承力），縱向反力（牽引力和制動(dòng)力）和側(cè)向反力以及這些反力所形成的轉(zhuǎn)矩傳遞到車身上，并緩和其沖擊，吸收來(lái)自車輪振動(dòng)的能量，在汽車啟動(dòng)與制動(dòng)時(shí)，抑制車身的俯仰，在轉(zhuǎn)向時(shí)承受來(lái)自車身的側(cè)傾力。電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 35 頁(yè)3. 1 概述使車輛具有良好的乘坐舒適性、平順性和行駛穩(wěn)定性。使車輛具有良好的乘坐舒適性、平順性和行駛穩(wěn)定性。彈性元件彈性元件縱向推力桿縱向推力桿阻尼元件阻尼元件橫向穩(wěn)定桿橫向穩(wěn)定桿橫向推力桿橫向推力桿懸架的組成懸架的組成 彈性元件、阻尼元件（減振器）彈性元件、阻尼元件（減振器） 、導(dǎo)向桿系三部分組成、導(dǎo)向桿系三部分組成，在一些車輛上還要加裝橫向穩(wěn)定器。

18、，在一些車輛上還要加裝橫向穩(wěn)定器。使車架與車橋的連接具有彈性，吸收、緩和路面沖擊和振動(dòng)。使車架與車橋的連接具有彈性，吸收、緩和路面沖擊和振動(dòng)。導(dǎo)向桿系：導(dǎo)向桿系：約束車輪按一定的軌跡運(yùn)動(dòng)，承受并傳遞各方向的力和力矩。約束車輪按一定的軌跡運(yùn)動(dòng)，承受并傳遞各方向的力和力矩。衰減彈性元件的振動(dòng)，吸收并散發(fā)振動(dòng)能量。衰減彈性元件的振動(dòng)，吸收并散發(fā)振動(dòng)能量。在汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，減小車身的傾斜和橫向角振動(dòng)。在汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，減小車身的傾斜和橫向角振動(dòng)。懸架系統(tǒng)的自然振動(dòng)頻率懸架系統(tǒng)的自然振動(dòng)頻率懸架的垂直變形。懸架的簧載質(zhì)量；懸架剛度；其中：fMKfgMKn2121 由懸架剛度和簧載質(zhì)量所決定的汽車自然振動(dòng)頻率（振

19、動(dòng)由懸架剛度和簧載質(zhì)量所決定的汽車自然振動(dòng)頻率（振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率），一般稱之為車輛的偏頻（車身上下運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)的固有頻率），一般稱之為車輛的偏頻（車身上下運(yùn)動(dòng)的頻率）。其取值范圍一般在頻率）。其取值范圍一般在11.6Hz之間（步行時(shí)人體上下運(yùn)之間（步行時(shí)人體上下運(yùn)動(dòng)的頻率）。動(dòng)的頻率）。 簧載質(zhì)量一定，懸架剛度越小，偏頻越小?；奢d質(zhì)量一定，懸架剛度越小，偏頻越小。懸架剛度一定，簧載質(zhì)量越大，偏頻越小。懸架剛度一定，簧載質(zhì)量越大，偏頻越小。 因?yàn)檐囕v的載荷一直是變化的，因此需要懸架的彈簧因?yàn)檐囕v的載荷一直是變化的，因此需要懸架的彈簧具有變剛度特性，以保證車輛在不同的載荷情況下具有相具有變剛度特性

20、，以保證車輛在不同的載荷情況下具有相當(dāng)?shù)男旭偲巾樞浴．?dāng)?shù)男旭偲巾樞?。電?dòng)汽車技術(shù)與原理 第 38 頁(yè)2.4 2.4 氣體彈簧氣體彈簧由夾有簾線的橡膠氣囊和密閉在其由夾有簾線的橡膠氣囊和密閉在其中的壓縮空氣做成。中的壓縮空氣做成。由橡膠膜片和金屬壓制件組成由橡膠膜片和金屬壓制件組成質(zhì)量比其他彈簧小，壽命相對(duì)較長(zhǎng)，但高度尺寸大，適合于在質(zhì)量比其他彈簧小，壽命相對(duì)較長(zhǎng)，但高度尺寸大，適合于在大型車上布置。大型車上布置?？諝鈴椈煽諝鈴椈呻妱?dòng)汽車技術(shù)與原理 第 39 頁(yè)空氣彈簧，剛度可變，調(diào)整車身高度?？諝鈴椈?，剛度可變，調(diào)整車身高度?？諝鈴椈煽諝鈴椈?傳統(tǒng)的懸架系統(tǒng)彈簧剛度、減振器阻尼不能隨路面狀況和

21、車速的傳統(tǒng)的懸架系統(tǒng)彈簧剛度、減振器阻尼不能隨路面狀況和車速的變化而調(diào)整，舒適性較差，變化而調(diào)整，舒適性較差， 無(wú)法滿足行駛平順性操縱穩(wěn)定性的要求，只能根據(jù)車輛的功用選無(wú)法滿足行駛平順性操縱穩(wěn)定性的要求，只能根據(jù)車輛的功用選擇一種最優(yōu)折衷。擇一種最優(yōu)折衷。l轎車的懸架相對(duì)偏軟，在平坦路面行駛時(shí)，比較舒適，但轎車的懸架相對(duì)偏軟，在平坦路面行駛時(shí)，比較舒適，但高速行駛或在起伏路面行駛時(shí)，操縱穩(wěn)定性較差，懸架變高速行駛或在起伏路面行駛時(shí)，操縱穩(wěn)定性較差，懸架變形量也較大；形量也較大；l載貨車懸架較硬，滿載時(shí)行駛，車身振動(dòng)較小，但空載或載貨車懸架較硬，滿載時(shí)行駛，車身振動(dòng)較小，但空載或輕載時(shí)，高速行駛

22、振動(dòng)較大，平順性較差。輕載時(shí)，高速行駛振動(dòng)較大，平順性較差。電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 40 頁(yè)傳統(tǒng)的懸架的不足傳統(tǒng)的懸架的不足3. 23. 2 電控懸架系統(tǒng)的功能 （1）剛度調(diào)節(jié)功能。 懸架剛度主要根據(jù)車速、路況、車身姿態(tài)來(lái)控制。 （2）阻尼調(diào)節(jié)功能。 通過(guò)調(diào)節(jié)減振器阻尼改變懸架較“柔軟”或更“堅(jiān)硬”的狀態(tài)。 （3）車體高度調(diào)節(jié)功能。 通過(guò)對(duì)懸架高度的控制，使車輛負(fù)載在規(guī)定范圍內(nèi)變 化時(shí)保證車高一定，以減小汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)產(chǎn)生側(cè)傾。電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 41 頁(yè) 按控制方式l 機(jī)械控制式l 電子控制式 按功能l 半主動(dòng)懸架l 慢主動(dòng)懸架l 全主動(dòng)懸架電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 42 頁(yè)3. 3 電控懸

23、架系統(tǒng)分類)()()()()(0btbbtbbbbtbbtbttttxxCxxKxMxxCxxKxxKxM 電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 43 頁(yè)被動(dòng)懸架電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 44 頁(yè)主動(dòng)懸架全主動(dòng)慢主動(dòng)電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 45 頁(yè)半主動(dòng)懸架 電控懸架主要形式l電控變高度空氣懸架系統(tǒng)l電控變剛度空氣懸架系統(tǒng)l電控變阻尼減振器懸架系統(tǒng)l電控變高度-變剛度空氣彈簧懸架系統(tǒng)l電控變高度-變剛度空氣彈簧-變阻尼減振器懸架系統(tǒng)電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 46 頁(yè)3. 3 電控懸架系統(tǒng)分類1. 主動(dòng)懸架系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)l（1）載荷變化時(shí)，自動(dòng)維持車身高度，保證車身平穩(wěn)；l（2）懸架剛度可設(shè)計(jì)小些，車身固有頻率70次/

24、分左右；l（3）避免緊急制動(dòng)時(shí)，后輪制動(dòng)失靈；l（4）使車輪與地面一直保持良好接觸，因而附著力穩(wěn)定；l（5）調(diào)整懸架剛度和阻尼，消除惡性振動(dòng)沖擊，提高壽命。電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 47 頁(yè)3. 4 全主動(dòng)式電控懸架系統(tǒng)2. 全主動(dòng)式電控懸架系統(tǒng)控制原理l方向盤(pán)轉(zhuǎn)角信號(hào)間接地把汽車轉(zhuǎn)向程度信息送給ECU；l加速度傳感器的作用就是把加速踏板的加速動(dòng)作信號(hào)送給ECU；l制動(dòng)壓力傳感器也就是制動(dòng)踏板上的制動(dòng)力信號(hào)送給ECUl車速傳感器將車速信號(hào)送給ECU，ECU利用該信號(hào)與方向盤(pán)轉(zhuǎn)角信號(hào)，計(jì)算車身傾斜程度；電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 48 頁(yè)3. 4 全主動(dòng)式電控懸架系統(tǒng)信息檢測(cè) 2. 全主動(dòng)式電控懸架系

25、統(tǒng)控制原理l車身高度傳感器有前左、前右、后左、后右四個(gè)p分別位于相應(yīng)懸架上，用來(lái)測(cè)量車身與車輪相對(duì)高度，p其變化頻率和幅度反映車身平順性信息，用于車高調(diào)節(jié)；l車門傳感器是為防止行車過(guò)程中車門未關(guān)閉而設(shè)置的；l模式選擇開(kāi)關(guān)位于駕駛室儀表盤(pán)上，由駕駛員選擇p按需要可有“軟”和“硬”兩種控制模式p每種模式下按剛度和阻尼的大小依次有低、中、高三種狀態(tài)，由ECU來(lái)決定。電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 49 頁(yè)3. 4 全主動(dòng)式電控懸架系統(tǒng)信息檢測(cè)電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 50 頁(yè)傳感器名稱傳感器名稱傳感器用途傳感器用途加速度傳感器加速度傳感器 檢測(cè)車身振動(dòng)，反映汽車行駛的路面狀況車身高度傳感器車身高度傳感器 檢測(cè)

26、車身相對(duì)車橋位移，反映車身平順性和車身高度車速傳感器車速傳感器 檢測(cè)車輪轉(zhuǎn)速，反映車速和用于計(jì)算車身側(cè)傾程度轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器傳感器 檢測(cè)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角，用于計(jì)算車身側(cè)傾程度車門傳感器車門傳感器 檢測(cè)車門的開(kāi)關(guān)狀態(tài)制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)制動(dòng)燈開(kāi)關(guān) 檢測(cè)制動(dòng)燈電路的通斷，提供汽車制動(dòng)信號(hào)模式選擇開(kāi)關(guān)模式選擇開(kāi)關(guān) 可供駕駛員手動(dòng)選擇“軟”或“硬”兩種模式電控懸架傳感器類型及用途2. 全主動(dòng)式電控懸架系統(tǒng)控制原理l剛度與阻尼調(diào)節(jié)p懸架ECU根據(jù)模式選擇開(kāi)關(guān)、各傳感器信息，計(jì)算并與設(shè)定值進(jìn)行比較后發(fā)出控制信號(hào)使執(zhí)行器工作，p帶動(dòng)減振器的阻尼調(diào)節(jié)桿和回轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)減振器阻尼力的大小p帶動(dòng)空氣彈簧氣壓缸的氣閥控

27、制桿旋轉(zhuǎn)，從而改變懸架彈簧的剛度。電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 51 頁(yè)3. 4 全主動(dòng)式電控懸架系統(tǒng)控制目標(biāo)2. 全主動(dòng)式電控懸架系統(tǒng)控制原理l高度調(diào)節(jié)p由ECU根據(jù)高度控制開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)，車身高度傳感器信息，經(jīng)過(guò)計(jì)算并與設(shè)定值進(jìn)行比較后發(fā)出控制信號(hào)；p使空氣壓縮機(jī)工作，給空氣彈簧充氣來(lái)提高車身高度；p或使排氣電磁閥通電，打開(kāi)電磁閥使空氣彈簧排氣來(lái)降低車身高度。電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 52 頁(yè)3. 4 全主動(dòng)式電控懸架系統(tǒng)控制目標(biāo)電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 53 頁(yè)3. 4 全主動(dòng)式電控懸架系統(tǒng)2. 全主動(dòng)式電控懸架系統(tǒng)控制原理主動(dòng)式空氣懸架電子控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖 凌志LS400乘用車懸架控制開(kāi)關(guān) 控制開(kāi)關(guān)

28、由LRC開(kāi)關(guān)和高度控制開(kāi)關(guān)組成； 裝在中央控制板的靠近駕駛座換檔桿指示燈處； LRC開(kāi)關(guān)用于選擇減振器和空氣彈簧的工作模式； NORMAL 或 SPORT HEIGHT高度控制開(kāi)關(guān)用于選擇車身高度； NORMAL 或 HIGH電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 55 頁(yè)LRCLexus Riding Control阻尼模式選擇開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)位置阻尼力軟硬乘坐舒適操縱穩(wěn)定LRC開(kāi)關(guān)HEIGHT控制開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)位置車身高度高車身高度控制開(kāi)關(guān)低車身高度傳感器 安裝在車身與車橋之間，用來(lái)檢測(cè)車身高度的變化和因道路不平而引起的懸架位移量，并將其轉(zhuǎn)化電信號(hào)傳送給懸架ECU。 ECU根據(jù)輸入的信號(hào)，控制空氣壓縮機(jī)工作或排氣閥的開(kāi)

29、啟，以增加或減少空氣懸架主氣室中的空氣量，保持車身高度為需求值。 車身高度傳感器有光電式和霍爾式兩種。電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 58 頁(yè) 由4對(duì)遮光器和圓盤(pán)組成。每對(duì)遮光器又由發(fā)光二極管和光敏晶體管組成。 開(kāi)有槽的圓盤(pán)與轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸通過(guò)連桿與懸架的擺臂相連。圓盤(pán)裝在遮光器的發(fā)光二極管和光敏晶體管之間。電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 59 頁(yè)光電式車身高度傳感器產(chǎn)生“通”信號(hào)產(chǎn)生“斷”信號(hào)高度傳感器的安裝 電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 60 頁(yè)懸架控制執(zhí)行器 調(diào)節(jié)減振器阻尼力和彈簧剛度 安裝在空氣彈簧與減振器總成的上部 由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)齒輪、小齒輪和兩根輸出軸組成電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 61 頁(yè)懸架控制執(zhí)

30、行器 兩根輸出軸分別驅(qū)動(dòng)減振器回轉(zhuǎn)閥控制桿和空氣彈簧空氣閥控制桿。 減振器回轉(zhuǎn)閥在控制桿的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，當(dāng)回轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)角發(fā)生變化時(shí)，減振器的阻尼力隨之發(fā)生變化。 空氣彈簧空氣閥在控制桿的驅(qū)動(dòng)下，打開(kāi)或關(guān)閉空氣彈簧氣室與高度控制閥的通道，使壓縮空氣進(jìn)入或排出，從而改變空氣彈簧的剛度及車身高度。電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 62 頁(yè)電控懸架的氣源裝置 氣源裝置由直流電動(dòng)機(jī)、單缸空氣壓縮機(jī)、干燥器和排氣閥等組成。 直流電動(dòng)機(jī)由懸架ECU控制,驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生壓縮空氣。壓縮空氣在進(jìn)入空氣管路之前 要經(jīng)過(guò)干燥器去除水分。 排氣閥可將空氣彈簧中的壓縮空氣排至大氣中?？諝鈴椈膳艢鈺r(shí)也通過(guò)干燥器，以保持化學(xué)干燥劑的干燥

31、。電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 63 頁(yè)高度控制閥和排氣閥 由電磁線圈、柱塞、活動(dòng)鐵芯等組成 兩者的功用都是用來(lái)調(diào)節(jié)車身高度和空氣彈簧的剛度,區(qū)別在于安 裝位置不同。 高度控制閥有4個(gè),安裝在空氣管和空氣彈簧氣室之間,控制壓縮空氣的通斷。 排氣閥只有1個(gè),安裝在空氣管與大氣之間,控制壓縮空氣與大氣的通斷。電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 64 頁(yè)電磁閥來(lái)自壓縮機(jī)至氣動(dòng)缸電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 65 頁(yè) 2. 全主動(dòng)式電控懸架系統(tǒng)控制原理l電控懸架系統(tǒng)按其控制功能u（1）車速路面感應(yīng)控制u（2）車身姿勢(shì)控制u（3）車身高度控制電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 66 頁(yè)3. 4 全主動(dòng)式電控懸架系統(tǒng)l（1 1）車速與路面感

32、應(yīng)控制）車速與路面感應(yīng)控制p根據(jù)車速與路面的變化來(lái)改變懸架的剛度和阻尼。根據(jù)車速與路面的變化來(lái)改變懸架的剛度和阻尼。p通過(guò)模式選擇開(kāi)關(guān)來(lái)選擇通過(guò)模式選擇開(kāi)關(guān)來(lái)選擇“軟軟” ” 或或“硬硬” ” 這兩種模式。這兩種模式。p在這兩種模式中，又按剛度和阻尼的大小分為低（軟）、在這兩種模式中，又按剛度和阻尼的大小分為低（軟）、 中中（標(biāo)準(zhǔn)）、（標(biāo)準(zhǔn)）、 高（硬）三種狀態(tài)。高（硬）三種狀態(tài)。電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 67 頁(yè)3. 4 全主動(dòng)式電控懸架系統(tǒng) 當(dāng)車速高時(shí)，提高彈簧剛度和減振器阻尼力，以提高汽車高速行駛時(shí)的操縱穩(wěn)定性。 當(dāng)前輪遇到突起時(shí)，減小后輪懸架彈簧剛度和減振器阻尼力，以減小車身的振動(dòng)和沖擊

33、。 當(dāng)路面差時(shí)，提高彈簧剛度和減振器阻尼力，以抑制車身的振動(dòng)。電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 68 頁(yè)車速與路面感應(yīng)控制車速與路面感應(yīng)控制l（2 2） 車身姿態(tài)控制車身姿態(tài)控制p在汽車車速突然改變及轉(zhuǎn)向等情況下，控制器對(duì)懸架的剛度和在汽車車速突然改變及轉(zhuǎn)向等情況下，控制器對(duì)懸架的剛度和阻尼實(shí)施控制；阻尼實(shí)施控制；p抑制車身的過(guò)度擺動(dòng)，從而確保車輛乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性。抑制車身的過(guò)度擺動(dòng)，從而確保車輛乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性。p包括轉(zhuǎn)向車身側(cè)傾控制、制動(dòng)車身點(diǎn)頭控制和起步車身俯仰控包括轉(zhuǎn)向車身側(cè)傾控制、制動(dòng)車身點(diǎn)頭控制和起步車身俯仰控制。制。電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 69 頁(yè)3. 4 全主動(dòng)式電控懸架系統(tǒng)

34、車身姿態(tài)控制車身姿態(tài)控制 轉(zhuǎn)向車身側(cè)傾控制轉(zhuǎn)向車身側(cè)傾控制電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 70 頁(yè)緊急轉(zhuǎn)向，將內(nèi)側(cè)車輪處懸架阻尼和剛度調(diào)高緊急轉(zhuǎn)向，將內(nèi)側(cè)車輪處懸架阻尼和剛度調(diào)高車身姿態(tài)控制車身姿態(tài)控制 制動(dòng)點(diǎn)頭控制制動(dòng)點(diǎn)頭控制 車速高于車速高于60km/h 60km/h ，緊急制動(dòng)，將前懸架阻尼和剛度調(diào)，緊急制動(dòng)，將前懸架阻尼和剛度調(diào)高高電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 71 頁(yè)車身姿態(tài)控制車身姿態(tài)控制起步車身后仰起步車身后仰 車速較低車速較低(20km/h)(20km/h)，急加速，將后懸架阻尼和剛度，急加速，將后懸架阻尼和剛度調(diào)高調(diào)高電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 72 頁(yè)l（3 3） 車身高度控制車身高度控制p在汽車行駛車速和路面變化時(shí)，控制器對(duì)懸架輸出控制信號(hào)，調(diào)整車在汽車行駛車速和路面變化時(shí)，控制器對(duì)懸架輸出控制信號(hào)，調(diào)整車身的高度，確保汽車行駛的穩(wěn)定性和通過(guò)性；身的高度，確保汽車行駛的穩(wěn)定性和通過(guò)性；p分分“標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)”模式和模式和“高高”模式兩種情況，在每種模式中又分模式兩種情況，在每種模式中又分“低低”、“中中”、“高高” ” 三種狀態(tài)。三種狀態(tài)。p包括高速感應(yīng)控制和連續(xù)壞路面行駛控制等。包括高速感應(yīng)控制和連續(xù)壞路面行駛控制等。電動(dòng)汽車技術(shù)與原理 第 73 頁(yè)3. 4 全主動(dòng)式電控懸架系統(tǒng)空氣懸架高度調(diào)節(jié)空氣懸架高度調(diào)節(jié)高速感