全主动悬架

主动悬架技术汽车可主动悬挂系统按控制类型可以分为三大类：电磁感应悬架系统、液压调控悬架系统和空气悬架系统。

一、电磁感应悬架（代表车型：凯迪拉克XTS）技术特点：技术先进，系统响应迅速。

技术不足：成本较高，多应用于豪华车型上，稳定性有待检验。

MRC主动电磁感应悬挂：凯迪拉克XTS配备MRC主动电磁感应悬挂系统，其技术核心是减震器筒体内的一种磁流变体新材料。

当电流接通后，原来处于分散状态的磁性体便会重新排列，使减震器内部的液体形态发生变化，从而增加减震器的阻尼，也就是感觉变“硬”。

反之，当电流变弱时减震器则变“软”。

不仅如此，减震器的阻尼可随着磁场强弱无级变化，磁流变体反应速是微秒级的，每秒可以动作1000次，这使得MRC主动电磁感应系统成为目前是全球响应最快的主动悬挂系统。

凯迪拉克XTS所配备的第三代MRC主动电磁感应悬挂全称MagneRide Controlled Suspension System，简称MRC（德尔福研发）。

该系统由四只电磁感应减震器、车轮上独立的位置传感器（共四个）以及电子控制单元构成，可实时监测车身相对于车轮运动的位移、运动的速度等信号，并综合车辆加速度信号、横摆角速度信号、油门踏板和制动踏板输入信号等信息，实时独立调整四轮悬挂软硬程度。

无论高速还是低速行驶，MRC均拥有极快的瞬态响应，可提供连续、线性的支撑力。

由于四轮采用独立传感器及控制单元，因此当车辆经过连续振动路面或过弯时，MRC可更好抑制车身的前后俯仰（连续振动路面），提供更高的行驶稳定性及底盘动态极限（过弯时）。

减振器活塞杆中有一种名为MR的磁流变液体，并带有电磁线圈。

当线圈未通电流时，悬浮液的性能和普通的减震器一样稀释；通电后，磁场使铁颗粒沿流体方向重新排列，悬浮液变得黏稠起来。

结构中粒子之间结合的强度与磁场强度成正比，改变电流就改变阻尼性能，变化范围很宽，MRC减震器的反馈和调整频率可以达到1000次/秒。

MRC主要作用体现在：对车身控制更加柔和，使车身运动幅度更小：对称的压缩和回弹阻尼变化范围为悬挂的压缩及复原提供了更平缓的过渡，使车身运动尽可能的平缓，缩小运动中车身俯仰幅度，进一步增强了车内乘客的舒适性。

文/江苏 高惠民车载视觉感知预瞄下的主动悬架随着家用汽车的普及率逐年提高，人们由最初的追求家用汽车较好的基本性能指标(动力性、安全性和经济性等)以及提供的方便与快捷，逐步上升到追求家用汽车自身优良的行驶性能和运动特性(舒适性、平顺性和操稳性)。

与此同时，由国内外车辆研究机构的相关报告和汽车公司研发和生产的一些新型车辆可知，先进的车辆悬架系统(主动悬架、半主动悬架等)可以有效改善车辆各项行驶性能，是车辆底盘智能化发展的一个重要方向。

一、悬架系统的组成和功能车辆悬架系统是车身(簧载质量m s )和车轮(非簧载质量m t )之间传递一切力和力矩的连接装置的总称，它用于连接车体与车轮，能够将路面对于车轮的垂向作用力、纵向作用力和侧向作用力以及这些作用力传递到车身，缓冲和衰减行驶中产生的车身振动与冲击，以保证车辆能平顺的行驶。

虽然汽车悬架都拥有各种不完全相同的结构形式，但一般都由弹性元件、减振器和导向机构这三大部分构成。

弹性元件主要有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧、橡胶弹簧、油气弹簧以及扭杆弹簧等形式，而现代车辆悬架系统中采用较多的是螺旋弹簧和扭杆弹簧，个别高级轿车会应用空气弹簧。

车辆行驶中，悬架系统中的弹性元件受到冲击产生振动，为了衰减振动，在悬架系统中安装与弹性元件并联的减振器。

液力减振器是汽车悬架系统中采用较多的减振器类型，其工作原理是车轮(或车桥)与车身(或车架)间受振动出现相对运动时，减振器内的活塞相应的做上下移动，减振器腔内的液压油液不停的从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔中。

此时孔壁与液压油液之间的摩擦和液压油液分子之间的内摩擦对振动形成阻尼力，使车辆振动产生的能量转换成油液热能，最后经减振器外壳吸收，随之散发到大气中。

高惠民(本刊编委会委员)曾任江苏省常州外汽丰田汽车销售服务有限公司技术总监，江苏技术师范学院、常州机电职业技术学院汽车工程运用系专家委员，高级技师。

车轮相对于车身(或车架)跳动时，车轮(尤其指转向轮)的运动轨迹要符合一定的规律或要求，否则车辆的操作稳定性和其他行驶性能会受到影响。

主动悬架系统主动悬架是用一个有自身能源的力发生器来代替被动悬架中的弹簧和减振器。

根据作动器响应带宽的不同，主动悬架又分为宽带主动悬架和有限带宽主动悬架，也被叫做全主动悬架和慢主动悬架。

全主动悬架系统所采用的作动器具有较宽的响应频带，以便对车轮的高频共振也加以控制。

作动器多采用电液或液气伺服系统，控制带宽一般应至少覆盖0〜15Hz,有的作动器响应带宽甚至高达100Hz。

结构示意图见上图。

从减少能量消耗的角度考虑，也可保留一个与作动器并联的传统弹簧，以用来支持车身静载。

主动悬架的一个重要特点就是，它要求作动器所产生的力能够很好地跟踪任何力控制信号。

因此，它为控制律的选择提供了一个广泛的设计空间，即如何确定控制律以使系统能够让车辆达到最佳的总体性能。

近二十年来，有大量关于主动悬架的研究论文及专题回顾文献发表。

研究结果表明，主动悬架能够在不同路面情况及行驶条件下显著地提高车辆性能。

主动悬架的研制工作起始于八十年代。

Lotus 制造了第一辆装有主动悬架的样车。

其系统的响应可达30Hz,它可使乘坐舒适性和转弯及制动时的车身姿态控制提高约35%还有一些主动悬架实施的例子，如Lotus Turbo Esprit 、Damlar Benz的试验样机系统、BMW和Ford等。

然而，由于这些主动悬架系统具有的高成本、高能耗、增加的重量及复杂程度，使主动悬架仅限于样车及一些赛车等有限的应用上。

结构上，有限带宽主动悬架通常由作动器与一个普通弹簧串联后，再与一个被动阻尼器并联构成，见上图。

这种系统在低频时（一般小于5 或6 赫兹）采用主动控制，而高于这个频率时，控制阀不再响应，系统特性相当于传统的被动悬架，而被动悬架在高频时的效果也比较好。

由于有限带宽主动悬架作动器仅需在一窄带频率范围内工作，所以它降低了系统的成本及复杂程度，比全主动悬架便宜得多。

尽管如此，它的主动控制仍然覆盖了主要的车身振动，包括纵向、俯仰、侧倾以及转向控制等要求的频率范围，改善了车身共振频率附近的行驶性能，提高了对车身姿态的控制，性能可达到与全主动系统很接近的程度。

汽车主动悬架系统建模及动力特性仿真分析首先，我们需要对汽车主动悬架系统进行机械建模。

主动悬架系统主要由减震器、弹簧、控制器和执行器组成。

减震器负责吸收车辆运动过程中的冲击力，提供较好的悬挂效果；弹簧则起到支撑车身和调整悬挂硬度的作用；控制器负责监测车辆的运动状态，并根据传感器的反馈信号调整悬挂硬度；执行器负责根据控制信号改变减震器的工作状态。

这些组成部分可以用方程和图表表示，以便进行后续仿真分析。

接下来，我们可以进行汽车主动悬架系统的动力特性仿真分析。

在仿真分析中，我们可以改变各个部件的参数，如弹簧硬度、减震器阻尼、控制器的响应时间等，以观察这些参数对悬挂系统的影响。

通过仿真分析，我们可以得到不同参数下悬挂系统的动力特性，如车辆的悬挂位移、车身加速度、车轮载荷等。

同时，我们也可以通过仿真分析来验证主动悬架系统对车辆行驶稳定性和驾驶舒适性的改善效果。

比较不同参数下的悬挂系统对车辆悬挂位移和车身加速度的变化，可以评估不同参数下的系统性能。

此外，还可以通过对比不同参数下车轮载荷的变化来了解悬挂系统对车辆操控性的改善效果。

通过这些仿真分析，我们可以得到最佳的悬挂系统参数，以优化车辆的行驶稳定性和驾驶舒适性。

总之，汽车主动悬架系统的建模和动力特性仿真分析是对该系统性能评估的重要环节。

通过对系统进行机械建模和动力仿真分析，可以得到系统的动力特性，并评估系统的改善效果。

这些分析结果将为系统设计和优化提供指导，以满足驾驶者的驾驶需求和提高汽车悬挂系统的性能。

文/江苏 高惠民车载视觉感知预瞄下的主动悬架控制分析与实车应用(五)(接上期)(3)AI主动悬架系统功能48V电动力引进后，很多新技术也随之而来，像这款机电混合主动悬架系统等。

这一悬架系统不必采用液压技术来辅助空气悬架系统的运作、支撑车体，就可使每个车轮都可以分别上下微调。

如车辆行驶时左前轮受不平路面冲击，使前部车身上移，产生的垂直加速度由电子悬架控制单元内传感器监测。

同时，左前悬架会被轻微压缩，压缩量会被相应的车身高度传感器获取。

电子悬架控制单元综合评价多项数据信息，指令减小左前电控减振器的阻尼。

同时，电子悬架控制单元指令前AI悬架48电力电子控制器输出信号，作动左前执行器将与其连接的扭力杆的预紧力调整至最小值，通过该措施充分吸收来自路面的冲击，车身的垂直加速度限制在舒适水平。

全新奥迪A8先进驾驶员辅助系统(ADAS)配有车载多种环境感知传感器，如图45所示。

其中前向单目摄像头(镜头与行驶方向相同)可以获取车辆前方16~65英尺(5~20m)的道路表面数据，每隔5ms更新一次以图片形式显示出路况，然后电子悬架控制单元会对这些数据进行分析，通过AI主动悬架执行器调高或降低悬架，以应对即将到来的各种路况变化，如：路面车辆减速带、路面坑洼或凸起障碍物等。

图46所示为前悬架的动态调节。

图46 AI主动悬架动态调节示意图在过弯加速度很大时，主动悬架控制车身向相反方向倾斜，即向弯道内侧倾斜。

为弯道外侧的车轮提供了更有效的支撑，减小车身侧倾。

正是这种主动式动态系统的使用，使车辆底盘具备了更好的稳定性和更好的车体平衡效果，过去即使是在A8这样的高端车型上，也无法体验到这种效果。

这一系统还和车上的预警式侧向传感器(雷达传感器)相连，对侧面以超过25km/h速度运动的物体接近车辆侧向碰撞时，随之能在0.5s内将这一侧的车身紧急提高约80mm，将碰撞力引向刚性更强的门槛区域吸收冲撞能量，而非车门。

这样可以使冲击力减少至一半。

主动悬架系统简介 2011-10-12 09:19:00 来源：车天下汽车网类型：原创字体：小 | 大从控制力的角度划分，悬架可分为被动悬架，半主动悬架和主动悬架。

目前，大多数汽车的悬架系统装有弹簧和减振器，悬架系统内无能源供给装置，其弹性和阻尼不能随外部工况变化，因此称这种悬架是被动悬架。

主动悬架有作为直接力发生器的动作器，可以根据输入与输出进行最优的反馈控制，使悬架有最好的减震特性，以提高汽车的平顺性和操纵稳定性。

它由弹性元件和一个力发生器组成。

半主动悬架可看作由可变特性的弹簧和减振器组成的悬架系统，它可按存储在计算机的各种条件下最优弹簧和减振器的优化参数指令来调节弹簧的刚度和减振器的阻尼状态。

它由弹性元件和一个一个阻尼系数能在较大范围内调节的阻尼器组成。

电子技术控制汽车悬架系统主要由(车高、转向角、加速度、路况预测)传感器、电子控制ECU、悬架控制的执行器等组成。

系统的控制功能通常有以下三个：1、车高调整当汽车在起伏不平的路面行驶时，可以使车身抬高，以便于通过;在良好路面高速行驶时，可以降低车身，以减少空气助力，提高操纵稳定性。

2、阻尼力控制用来提高汽车的操纵稳定性，在急转弯、急加速和紧急制动情况下，可以抑制车身姿态的变化。

3、弹簧刚度控制改变弹簧刚度，使悬架满足运动或舒适的要求。

采用主动式悬架后，汽车对侧倾、俯仰、横摆跳动和车身的控制都能更加迅速、精确，汽车高速行驶和转弯的稳定性提高，车身侧倾减少。

制动时车身前俯小，启动和急加速可减少后仰。

即使在坏路面，车身的跳动也较少，轮胎对地面的附着力提高。

一.主动式液压悬架电子控制的主动式液压悬架能根据悬架的质量和加速度等，利用液压部件主动地控制汽车的振动。

主动式液压悬架在轿车上的布置如图所示，在汽车重心附近安装有纵向、横向加速度和横摆陀螺仪传感器，用来采集车身振动、车轮跳动、车身高度和倾斜状态等信号，这些信号被输入到控制单元ECU，ECU根据输入信号和预先设定的程序发出控制指令，控制伺服电机并操纵前后四个执行油缸工作。