課件15-客車電控懸架系統(tǒng)

1、PAGE PAGE 6課件15客車電控懸架系統(tǒng) （修訂稿）目錄：一、概述二、發(fā)展歷程三、功能作用四、工作原理五、設(shè)置裝置六、市場現(xiàn)狀概述科學技術(shù)的飛速發(fā)展和人們對生活質(zhì)量的要求的不斷提高，使得汽車技術(shù)有條件、有能力，向安全、節(jié)能更趨于完善的方向發(fā)展。傳統(tǒng)的汽車懸架系統(tǒng)存在著的操作穩(wěn)定勝和乘坐的舒適性之間的矛盾，即使進行優(yōu)化處理也難以達到良好的效果。為了解決這個問題，電控懸架系統(tǒng)應(yīng)運而生，使汽車的性能得到進一步的提升?？蛙囯娍貞壹芟到y(tǒng)能夠根據(jù)車身高度、車速、轉(zhuǎn)向角度及速率、制動等信號，由電子控制單元（ECU）控制懸架執(zhí)行機構(gòu)，使懸架系統(tǒng)的剛度、減振器的阻尼力及車身高度等參數(shù)得以改變，從而使車輛具

2、有良好的乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性。 在運行過程的調(diào)節(jié)中，懸架系統(tǒng)適應(yīng)各種狀況有多個模式狀態(tài)。目前市面上主流的主動懸掛主要有四種形式：空氣懸掛、液壓懸掛、電磁懸掛以及電子液力懸掛。車輛電子控制懸架系統(tǒng)的基本目的是：通過控制調(diào)節(jié)懸架的剛度和阻尼力，突破傳統(tǒng)被動懸架的局限性，使車輛的懸架特性與道路狀況和行駛狀態(tài)相適應(yīng)，從而保證車輛行駛的平順性和操縱的穩(wěn)定性要求得到更好的滿足。二、發(fā)展歷程空氣懸架已經(jīng)有70多年的發(fā)展歷史了。目前的應(yīng)用范圍相當廣泛，特別是在商用車領(lǐng)域，100%的中檔以上客車和80%以上的中檔卡車都使用了空氣懸架系統(tǒng)。而現(xiàn)在在乘用車上，高檔車和SUV車型對其應(yīng)用很廣泛。1987年，世界上首

3、次推出裝有空氣彈簧的主動懸架，它是一種通過改變氣囊內(nèi)的空氣壓力，來改變彈性元件剛度的主動懸架。 1989年又推出了裝有油氣彈簧的主動懸架。隨著汽車工業(yè)科學技術(shù)的發(fā)展，懸架系統(tǒng)經(jīng)歷了鋼板彈簧-氣囊復(fù)合式懸架、被動空氣懸架、電控空氣懸架等多種形式的變化。電控空氣懸架系統(tǒng)是一種全主動懸架，懸架的剛度、阻尼特性和車身高度，能根據(jù)車輛的行駛狀態(tài)條件、道路狀況進行智能調(diào)節(jié)?？蛙囯娍貞壹芟到y(tǒng)，主要由電子控制單元（ECU），各種功能傳感器，各個控制執(zhí)行器，各項功能電磁閥，可調(diào)油氣懸架，阻尼力可變的減震器，平衡桿扭力桿等組成。我國在懸架控制方面也做了大量研究，但主要集中在控制理論和控制算法上，對空氣懸架電子控制

4、單元研究還比較少，仍未用于實際。目前在國內(nèi)還沒有汽車零部件公司能夠獨立設(shè)計出，并向市場提供比較成熟的空氣懸架電子控制單元。因此，研究空氣懸架電子控制單元，盡快縮小與國外在電控空氣懸架系統(tǒng)應(yīng)用方面的差距，具有非?，F(xiàn)實的意義?？諝鈶壹苷Q生于十九世紀中期早期用于機械設(shè)備隔振。1947年美國首先在普耳曼汽車上使用空氣懸架意大利、英國、法國及曰本等國家相繼對汽車空氣懸架作了應(yīng)用研究。經(jīng)歷了一個世紀的發(fā)展到二十世紀五十年代才被應(yīng)用在載重卡車、大客車、小轎車及鐵道汽車上。 三、功能作用傳統(tǒng)的車輛懸架一般具有固定的彈簧剛度和減振阻尼力，它只能保證在一種特定 的道路狀態(tài)和速度下達到性能最優(yōu)，因而不能同時滿足汽車

5、行駛平順性和操縱穩(wěn)定性的要求。例如降低彈簧剛度，平順性會更好，乘坐更舒適，但會使操縱穩(wěn)定性變差；相反， 增加彈簧剛度雖可提高操縱穩(wěn)定性，但會使車輛對路面不平度更敏感，平順性降低。因此，理想的懸架系統(tǒng)應(yīng)在不同的行駛條件下具有不同的彈簧剛度和減振器阻尼力，以同時兼顧滿足平順性與操縱穩(wěn)定性的要求。電控懸架系統(tǒng)就是這種理想的懸架系統(tǒng)，它通過對懸架系統(tǒng)參數(shù)進行實時控制，使懸架的剛度、減振器的阻尼系數(shù)、車身高度能隨車輛的載荷、行駛速度、路面狀況等行駛條件變化而變化，使懸架性能總是處于最佳相對狀態(tài)，同時滿足車輛的行駛平順性、操縱穩(wěn)定性等方面的要求。車高調(diào)整：無論車輛的負載多少，都可以保持車輛一定高度，車身保

6、持水平和重心穩(wěn)定，從而使前照燈光束方向保持不變；當車輛在較差路面上行駛時，可以使車輛離地高度升高，防止底盤與路面相碰；當車輛高速行駛時，又可以使車輛離地高度降低，以便減少空氣阻力，提高操縱穩(wěn)定性。減振器阻尼力控制：通過對減振器阻尼系數(shù)的調(diào)整，防止汽車急速起步或急加速時車尾下蹲；防止緊急制動時的車頭下沉；防止汽車急轉(zhuǎn)彎時車身橫向搖動；防止汽車換擋時車身縱向搖動等，提高行駛平順性和操縱穩(wěn)定性。彈性剛度控制：調(diào)節(jié)空氣彈簧的剛度在各種不同工況下，通過對彈性系數(shù)的調(diào)整，來改善車輛的乘坐舒適性與操縱穩(wěn)定性。電控懸架系統(tǒng)能夠根據(jù)車身高度、車速、轉(zhuǎn)向角度及速率、制動等信號，由電子控制單元（ECU）控制懸架系統(tǒng)

7、執(zhí)行機構(gòu)，使懸架系統(tǒng)的剛度、減振器的阻尼力及車身高度等參數(shù)得以改變，從而使客車具有良好的乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性。四、工作原理目前車輛電控懸架系統(tǒng)有多種形式。根據(jù)控制目的不同，可分為車高控制系統(tǒng)、剛度控制系統(tǒng)、阻尼控制系統(tǒng)、綜合控制系統(tǒng)等形式。按懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，可分為電控空氣懸架系統(tǒng)和電控液壓懸架系統(tǒng)。根據(jù)控制系統(tǒng)有源或無源，可分為半主動懸架和全主動懸架。半主動懸架是指懸架元件中的彈簧剛度和減振力之一可以根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)， 全主動懸架則能根據(jù)需要自動調(diào)節(jié)彈簧剛度和減振力。可見，全主動懸架的各種性能都明顯優(yōu)予半主動懸架和被動懸架。而主動懸架按彈簧的類型，可分為空氣彈簧主動懸架和油氣彈簧主動懸架。

8、（一）電控懸架系統(tǒng)的構(gòu)造與工作原理：1系統(tǒng)組成 目前電控懸架系統(tǒng)都由傳感器、電子控制單元(ECU)、執(zhí)行器等三部分組成。傳感器將車輛行駛的路面情況(車輛的振動)和車速及起動、加速、轉(zhuǎn)向、制動等工況轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，輸送給電子控制單元，（ECU）將傳感器送人的電信號進行綜合分析處理，輸出對懸架的剛度、 阻尼、車身高度進行調(diào)節(jié)的控制信號。執(zhí)行器按照（ECU）的控制信號，準確地動作，及時地調(diào)節(jié)懸架的剛度、阻尼系數(shù)及車身的高度。其中，傳感器包括車身高度傳感器、轉(zhuǎn)向傳感器、車速傳感器、節(jié)氣門位置傳感器等；電子控制單元一般由微控制器和外圍元器件電路組成。執(zhí)行器包括高度控制閥、排氣閥、懸架控制執(zhí)行器等。2控制原

9、理 (1)車身高度控制 車身高度控制系統(tǒng)由壓縮機、干燥器、排氣閥、高度控制繼電器、高度控制閥、前后多個空氣彈簧、多個車身高度傳感器以及懸架電子控制單元（ECU）等組成。電控懸架系統(tǒng)的車身高度傳感器采用光電式傳感器，為了檢測汽車高度和因道路不平，而引起的懸架位移量，在每個懸架上都有一只車身高度傳感器，用于連續(xù)監(jiān)測車身與懸架下臂之間的距離。當車身高度需要下降時，ECU不僅使高度控制閥電磁線圈通電，而且還使排氣閥 電磁線圈通電，排氣閥電磁線圈使排氣閥打開，將空氣彈簧中的壓縮空氣排到大氣中。(2)彈簧剛度和減振阻尼力控制電子控制懸架系統(tǒng)，空氣彈簧剛度和減振器阻尼力控制執(zhí)行器安裝在空氣彈簧的上部，懸架控

10、制器（ECU）將信號送至懸架控制執(zhí)行器，同時驅(qū)動減振器的阻尼調(diào)節(jié)桿和空氣彈簧的氣閥控制桿，從而改變減振器的阻尼力和懸架彈簧剛度。（二）工作過程簡介：以電控空氣彈簧懸架系統(tǒng)為例進行介紹：電控空氣彈簧懸架系統(tǒng)為主動懸架系統(tǒng)，可根據(jù)行駛條件自動控制彈簧剛度、減振器阻尼力及車身高度，以抑制加速時后坐、制動時點頭、轉(zhuǎn)向時側(cè)傾等車輛行駛狀態(tài)的變化，明顯改善乘坐的舒適性和操縱的穩(wěn)定性。 1系統(tǒng)控制功能 電控懸架系統(tǒng)主要通過各個傳感器，獲得車速及路面信息，進而對車身的姿態(tài)、高度等方面進行控制。 (1)車速與不同路面的控制 1)當車速較高時，提高彈簧剛度和減振器阻尼力，以改善車輛調(diào)整行駛的平順性和操縱穩(wěn)定性。

11、2)當前輪遇到突起時，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 和沖擊。 3)當路面較差時，提高彈簧剛度和減振器阻尼力，以抑制車身的振動。 (2)車身姿態(tài)的控制 1)轉(zhuǎn)向時側(cè)傾控制。急轉(zhuǎn)向時，提高彈簧剛度和減振器阻尼力，以抑制車身的側(cè)傾。 2)制動時點頭控制。緊急制動時，提高彈簧剛度和減振器阻尼力，以抑制車身的點頭。 3)加速時后坐控制。急加速時，提高彈簧剛度和減振器阻尼力，以抑制車身的后坐。 (3)車身高度的控制 1)高速路況的控制。超過一定車速時，降低車身高度，以減少空氣阻力，提高車輛行駛的穩(wěn)定性。 2)較差路況的控制。車速較低時，提高車身高度，以提高車輛的通過性。 3)鑰匙開

12、關(guān)（0FF）控制。駐車時，當鑰匙開關(guān)關(guān)閉后，降低車身高度，便于乘客的上下車等。 4)自動高度控制。當乘客和載質(zhì)量變化時，保持相應(yīng)車身高度。 2、選擇控制懸架的參數(shù) 通過開關(guān)或設(shè)定輸入的操作，可選擇控制懸架的剛度、阻尼力參數(shù)范圍。不同的選擇時帶來不同工作模式，系統(tǒng)進入“高速行駛自動控制”狀態(tài)，著重于提高急轉(zhuǎn)彎等情況下的車輛穩(wěn)定性；“一般的行駛”狀態(tài)時，系統(tǒng)對懸架剛度、阻尼力進行“常規(guī)值自動控制”，著重于乘坐舒適性；此時，懸架的電子控制單元(ECU)根據(jù)車速傳感器等信號， 使懸架的剛度、阻尼力自動地調(diào)整到軟、中或硬的狀態(tài)。（三）工作狀態(tài)：1、保持狀態(tài)：當車輛被提升舉起，離開地面一定高度時，空氣懸架

13、系統(tǒng)將關(guān)閉相關(guān)的 HYPERLINK /wiki/%E7%94%B5%E7%A3%81%E9%98%80 o 電磁閥 電磁閥，同時電子控制單元（ECU）里的存儲器記憶車身高度數(shù)據(jù)，使車輛落定后保持原來高度；2、正常狀態(tài)：即發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)。行車過程中，若車身高度變化超過一定范圍，電控空氣懸掛系統(tǒng)，將按一定頻率間隔時間調(diào)整車身高度：3、喚醒狀態(tài)：當空氣懸掛系統(tǒng)被遙控鑰匙、車門開關(guān)或行李廂蓋開關(guān)喚醒后，系統(tǒng)將通過車身 HYPERLINK /wiki/%E6%B0%B4%E5%B9%B3%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8 o 水平傳感器 水平傳感器檢查車身高度。如果車身高度低于正常

14、高度一定程度，儲氣罐將提供壓力使車身升至正常高度。同時，空氣懸掛可以調(diào)節(jié)減震器軟硬度，包括軟態(tài)、正常及硬態(tài)3個狀態(tài)（也有標注成舒適、普通、運動三個模式等），駕駛者可以通過車內(nèi)的控制鈕進行控制。五、設(shè)置裝置常見分類形式：目前市場上主流的主動懸掛主要有四種形式：空氣懸掛、液壓懸掛、電磁懸掛以及電子液力懸掛?？蛙囯娮涌刂茟壹芟到y(tǒng)的組成：客車電控懸架系統(tǒng)，由空氣壓縮機，干燥器，進氣閥，儲氣罐，排氣閥，調(diào)壓閥等車輛本身已有的部分；和主要由電子控制單元（ECU），各種功能傳感器，各個控制執(zhí)行器，各項功能電磁閥，可調(diào)油氣懸架，阻尼力可變的減震器，平衡桿扭力桿等功能部分組成系統(tǒng)。其性能執(zhí)行的三部分如下： 1.懸架阻尼力調(diào)節(jié)裝置（可調(diào)式減振器）。 2.空氣懸架剛度調(diào)節(jié)裝置（懸架控制執(zhí)行器）。 3.車身高度控制裝置（包括：空氣壓縮機、干燥器、進氣閥、儲氣罐、排氣閥、調(diào)壓閥、電磁閥、 HYPERLINK /wiki/%E9%AB%98%E5%BA%A6%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8 o 高度傳感器 高度傳感器、高度閥、氣室及控制執(zhí)行單元）等。六、市場現(xiàn)狀車輛懸架是車輛重要系統(tǒng)部件之一,它彈性地連結(jié)著車橋和車身,緩和車輛行駛中遇到的沖擊力。電控空氣懸架是目前比較先進的一種懸架系統(tǒng),它