汽车电子技术电子教案--CHAPTER5.1Word

　　CHAPTER5 底盘部分的电子控制CHAPTER5.1 悬架的电子控制一、概述1、悬架的基本功能悬架是连接车身和车轮之间全部零件和部件的总成，主要有弹簧、减振器 和导向机构三部分组成。汽车行驶的平顺性和操纵稳定性是衡量悬架性能的主要 指标。而这两个指标是相互矛盾的。理想的悬架应在不同使用条件下，具有不同 的弹簧刚度和减振器阻尼，既能满足平顺性要求，又能满足操纵稳定性要求。 悬架分类：被动悬架、半主动悬架和主动悬架。其中半主动悬架和主动悬架 采用电子控制技术，半主动悬架已经完全商品化。

　　北京航空航天大学 汽车工程系 徐向阳

　　2、主动悬架的基本概念 主动悬架的组成：传感器、ECU、执行机构和动力源。传感器和ECU构成的

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　　闭环控制系统形成主动悬架的决策部分，执行机构取代被动悬架的弹簧和减 振器，刚度和阻尼可变，一般采用液压伺服机构作为执行机构。 主动悬架的结构布置：两种方式，一是液压伺服缸和普通弹簧并联，优点是 被动弹簧承受车体重量，可使外界所需能源大大减少，但执行机构需较高的 频响特性；二是液压伺服缸和普通弹簧串联，优点是执行机构仅需要较低的 频响特性，但所需外界空间和外界能源相对较大。 主动悬架的控制方法：反馈控制、预测控制和决策控制三种

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　　(1)反馈控制

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　　可实现对执行机构的实时连续控制。常采用的控制算法是：最优控制算法 和自适应控制算法。最优控制算法是应用状态空间方法，采用状态变量表达 加权的二次性能指标，通过求解优化问题获得控制执行机构的最优控制规律。 自适应控制算法是通过对车体和悬架系统的状态检测，在线积累与控制作用 有关的信息，并修正控制系统的结构参数和控制规律，使给定的性能指标尽 可能达到最优并保持最优。

　　(2)预测控制在反馈控制的基础上，由附加的预测时间的遥测传感器及有关的电子系统 构成。系统中发出有关控制指令所需的未来信息可预先测量到，而不是干扰 经历车轮时再响应，能使执行机构的动作与实际要求同步。有无限预测和有 限预测。

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　　(3)决策控制

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　　预先测量汽车在不同路面和工况下行驶的振动响应，并通过优化计算得 到所需的最佳悬架控制刚度和阻尼系数，存入主动悬架控制系统的ECU中， 实际使用时，ECU检测汽车行驶过程中的振动响应，即刻查出对应工况下 应选的最优或次优悬架刚度和减振器阻尼系数，控制执行机构作出反应。

　　3、半主动悬架的基本概念指悬架元件中弹簧

　　刚度和减振器阻尼系数之一可以根据需要进行调节控 制的悬架。通常，改变的是减振器的阻尼，通过控制阀调整工作油液的流 通面积来实现。悬架刚度和减振器阻尼系数的有级调节和车身高度的自动 调节控制的半主动悬架已经商品化。

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　　二、弹簧刚度控制1、系统组成

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　　刚度控制的目的：对汽车的高度和形态进行修正。实现 (1)高质量路面高速行驶使弹簧变软，提高平顺性； (2)劣质路面行驶使弹簧变硬以消除颠簸、冲击和碰撞。 基本组成：主、副气室、控制阀、变阻尼液压减振器等。

　　2、车高传感器装于车身上，并通过传动轴、连杆与悬架臂相连接，连杆随汽车高度的 变化上下摆动。为光电传感器。

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　　CHAPTER 5.13、执行机构执行机构装在减振器的顶部，与减振器的阻尼力执行机构设计在一起。由 电机接收EUC的控制信号，带动刚度控制杆控制控制阀转动，从而改变主副 气室之间的流通面积，实现空气弹簧刚度的调节。

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　　4、控制方法

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　　ECU接受由车速传感器、转向操作传感器、汽车加速度传感器、油门 踏板加速度传感器和汽车高度传感器传来的信息，计算并控制弹簧刚度。 基于不同的传感器信号输入，弹簧刚度的控制有：防前倾、防侧倾和前后 轮相关控制等方面的操作。 (1)防前倾：主要是防止紧急制动时汽车前端的下垂。利用停车灯开关和 汽车高度传感器检测制动状况和前倾状况，增加或恢复刚度。 (2)防侧倾：紧急转弯时，由正常行驶的中刚度变换为硬刚度，防止侧倾 (3)前后轮协调控制：改善平顺性。ECU通过来自左前侧的高度传感器信号 来判断凸起路，前轮检测到凸起路后，控制后轮悬架由中变软。

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　　三、减振器阻尼控制1、系统组成

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　　阻尼控制种类： (1)连续阻尼控制(主动阻尼控制) 需要有一个可以在最大和最小节流孔通流面积之间连续变化的阻尼控制 阀。 (2)开/关阻尼控制(半主动阻尼控制) 采用较简单的控制阀，实现大、中等和小之间的有级调节。通常根据路况 和不同行驶要求实现阻尼的“软、硬”和“软、中、硬”三种工况的有级转 换。根据的信号有：转向操作、发动机油门位置、车速、加速度等。

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　　2、转向传感器

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　　作用：检测转向时方向盘的角度和汽车转向的方向，为防止侧倾 提供转向信号 分类：模拟型和数字

　　型

　　3、执行机构构成：直流电机、扇形齿轮、控制杆、电磁铁和限制器等。 原理：

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　　4、控制方法

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　　ECU根据车速传感器、转向传感器、停车灯开关、自动变速箱空挡开关 和油门位置传感器等不同信号控制减振器的阻力，实现“软、中、硬”三种 速度特性的有级转换。

　　四、车高控制1、系统组成 作用：保持理想的汽车高度和不变的姿态。 原理：通过向空气弹簧悬架主气室内充放空气来实现。

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　　2、执行机构 组成：空气阀、空气压缩机和设置在悬架之上的主气室组成。 3、控制方法

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　　系统根据车速、车高和车门开关传感器信号来监视汽车的状态，控制执 行机构来调整车高，实现下面功能： (1)自动水平控制。控制车高不随乘员数量和载荷的大小变化 (2)高速行驶的车高控制。降低车高，抑制空气阻力和升力增加，提高稳定性 (3)驻车时车高控制。乘员下车后自动降低车高，通过车高控制利于车库存放

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