中职教育-《汽车电子控制技术》课件：第十一章 行驶与安全控制系统1(冯崇毅 主编 人民交通出版社).ppt

汽车电子控制技术（第二版）
第一节 电控悬架系统
一、功能与类型
2.电控悬架的类型 根据有无力发生器，可将电子控制悬架分为半主动悬架和 全主动悬架两大类。 1）半主动悬架 半主动悬架是根据路面冲击、车轮与车体的加速度、速度 及位移信号仅实时调节悬架的阻尼系数，消耗来自不平路面的 冲击能量，而不需要提供能量，以这种方式来改善悬架缓冲性 能。半主动悬架无力发生器，即无源控制，结构简单、造价低 、能量消耗小，是目前轿车上较为普遍采用的调节方式。
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第一节 电控悬架系统
一、功能与类型
图11-1所示是一种典型的半主动悬架，它是通过改变液 压缸上下两腔节流口的过流面积，以调节悬架的阻尼系数，
在结构上更接近传统的机械悬架。
ms为1/4车体质量； mt为非簧载质量； cs为从动悬架阻尼系数； ks为从动悬架刚度系数； kt为轮胎刚度系数； xr为地面的扰动输入； xs为车体位移； xt为非簧载质量位移
第十一章 行驶与安全控制系统
本章主要介绍: 电控悬架系统，巡航控制系统，导航系统，安
全气囊，行车防撞控制系统，电控中央门锁系统，防 盗系统，电控转向系统，电子控制四轮转向(4WS) 系 统，电子稳定程序系统等的基本组成、控制原理、控 制方法以及相关特性分析。
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第一节 电控悬架系统
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第一节 电控悬架系统
四、主动悬架的控制原理
3）起步车身俯仰控制 在突然起步或突然加速时，也应增加悬架的刚度和阻 尼，以抑制车身的俯仰。 在车速低于20km/h的情况下，驾驶员猛踩油门时，车 速传感器的车速信号和节气门开度传感器的阶跃信号输入 悬架ECU，ECU经过计算分析后输出控制信号，调整悬架 的刚度和阻尼。如果这时处于“软”模式下，悬架就自动 从“中”或“低”状态自动转入“高”状态；如果是在“ 硬”模式下，则从“中”转入“高”的状态。
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四、主动悬架的控制原理
2）制动车身点头控制 在汽车紧急制动时，应增大悬架的刚度和阻尼，以抑 制车身的点头。 当汽车在高于60km/h速度下紧急制动时，车速传感器 的车速信号的制动开关的阶跃信号输入悬架ECU，ECU经 过计算分析后输出控制信号，调整悬架的刚度和阻尼。如 果这时处在“软”模式下，悬架就自动从“中”或“低” 状态自动转入“高”状态；如果是在“硬”模式下，则从 “中”转入“高”的状态。
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三、半主悬架系统的控制原理
如果是σ＝σi，ECU不输出调整悬架阻尼控制信号。 如果是σ＜σi，ECU输出增大悬架阻尼控制信号。 如果是σ＞σi，ECU输出减小悬架阻尼控制信号。 悬架阻尼的改变一般是通过控制步进电动机驱动可调 阻尼减振器中的有关部件，改变阻尼孔的大小实现的。当 步进电动机带动驱动杆转动时，就改变了驱动杆与空心活 塞的相对角度，从而改变减振器阻尼孔截面积，使减振器 的阻尼发生变化。
主动悬架是根据路面冲击、车轮与车体的加速度、速度及 位移信号同时实时调节悬架的阻尼、刚度及车体高度。这种调 节方式必须由外部提供能量。主动悬架实际是主动力发生器， 可根据汽车的质量和地面的冲击载荷，自动产生相应的力与其 平衡，保证汽车在各种路面条件下都具有较好的平顺性，相当 于在不同工况下都能将悬架的刚度与阻尼系数自动调节到最佳 值的调节装置。
一、功能与类型
1.电控悬架的功能 汽车电子控制悬架系统的目的是通过控制调节悬架 的刚度和减震器阻尼，突破传统被动悬架的局限区域， 使汽车的悬架特性与行驶的道路状况相适应，保证平顺 性和操纵性两个相互排斥的性能要求都能得到满足。 汽车电子控制悬架系统的基本功能有车高调整、衰 减力控制、弹簧刚度控制、侧倾角刚度控制等。
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一、功能与类型
3）弹簧刚度的控制功能 本功能是利用控制弹簧刚度（弹性系数）的办法， 来控制汽车起步等不同路况时的姿势。 4）侧倾角刚度控制功能 侧倾角刚度控制功能是在传统横向稳定杆（侧倾扭 杆）上装上抗侧倾驱动装置。电子控制单元根据转弯的强 度提供适当的作用在车身上抗侧倾所需的力矩，防止汽车 转弯时车身侧倾，以提高汽车行驶稳定性。
况
车身位移传感 检测车身相对车桥的位移，可反映车身的平顺性
器
和车身的高度
车速传感器
检测车轮的转速，反映车速和用于计算车身侧倾 程度
转向盘转角传 感器
检测转向盘的转角，用于计算车身侧倾程度
制动压力开关 检测制动管路的制动液压力，提供汽车制动信号
制动灯开关
节气门位置传 感器
加速踏板传感 器
检测制动灯电路的通断，提供汽车制动信号 检测节气门的开度，提供汽车加速度信号 检测加速踏板的动作，提供汽车加速信号
图11-1 半主动悬架 汽车电子控制技术（第二版）
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一、功能与类型
2）全主动悬架 全主动悬架简称主动悬架，它是一种有源控制。主 动悬架可以根据汽车行驶条件的变化，主动改变悬架的 刚度和阻尼系数。在汽车行驶路面、速度变化以及在汽 车起步、转向、制动等工况时主动悬架都可进行有效的 控制。此外，主动悬架还可以根据车速的变化控制车身 的高度（车高控制系统），可改善汽车在坏路况的行驶 性能和高速操纵稳定性。
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四、主动悬架的控制原理
如果汽车的行驶速度超过80km/h，在前轮遇到障 碍时，后轮悬架若转入“低”的状态会影响汽车的操 纵稳定性，因此，无论在那种模式下，悬架的刚度和 阻尼都将在“中”的状态。
3）坏路面感应控制 当汽车进入坏路面行驶时，为抑制车身产生大的 振动，悬架ECU输出控制信号，相应增大悬架的刚度 和阻尼。
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四、主动悬架的控制原理
主动悬架按其控制功能，可分为车速与路面感应控制、 车身姿态控制和车身高度控制。
1.车速与路面感应控制 车速与路面感应控制具备车速感应控制、前后车轮相关 控制和坏路面控制三种控制功能。 1）车速感应控制 在车速很高时，悬架ECU输出的控制信号，使悬架的刚 度和阻尼相应增大，以提高汽车高速行驶时的操纵稳定性。
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一、功能与类型
1）车高调整功能 无论汽车的负载或车速如何变化，车高调整功能都可 以保持适宜的车身车高。当汽车在很差的道路上行驶时， 可以使车高增加；当汽车高速行驶时，又可以使车高降低， 以减少空气阻力，提高操纵稳定性。 2）衰减力控制功能 本功能的作用是提高汽车的操纵稳定性，在急转弯、 急加速和紧急制动的情况下，可以抑制汽车姿势的变化， 防止汽车后坐、侧倾、点头等。
当汽车在高于100km/h的速度驶入坏路面时，如果是在 “软”模式下，悬架会在“低”或“中”状态下转入“高”的 状态；如果是在“硬”模式下，则从“中”转入“高”的状态。
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四、主动悬架的控制原理
2.车身姿态控制 车身姿态控制是指在汽车车速突然转向等情况下， 悬架ECU对悬架的刚度和阻尼实施控制，以抑制车身的 过渡摆动，从而确保汽车乘坐舒适性和操纵稳定性。车 身姿态控制包括：转向车身侧倾控制、制动车身点头控 制和起步车身俯仰控制。
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二、电控悬架系统的基本组成
图11-3 油气电控悬架的组成 汽车电子控制技术（第二版）
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二、电控悬架系统的基本组成
表11-1 用于电子控制悬架系统的传感器
传感器名称
传感器用途
车身加速度传 检测车身的振动，可间接反映汽车行驶的路面情
感器
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三、半主悬架系统的控制原理 半主动悬架系统的一般工作过程，如图11-4所示。半 主动悬架系统可以根据激励和车身的响应，对悬架参数进 行控制，使车身的振动响应始终被控制在某个范围内。
图11-4 半自动悬架系统的工作过程 汽车电子控制技术（第二版）
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三、半主悬架系统的控制原理
半主动悬架系统通 常以车身振动加速度的 均方根值作为控制目标 参数，以悬架减振器的 阻尼为控制对象。半主 动悬架的控制模型如图 11-5所示。
图11-5 半主动悬架控制模型图 汽车电子控制技术（第二版）
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三、半主悬架系统的控制原理
在悬架ECU中，事先设定了一个目标控制参数σ， 它是以汽车行驶平顺性最优控制为目的设计的。汽车行 驶时，安装在车身上的加速度传感器产生的车身振动加 速度信号经整形放大后输入ECU，ECU立刻计算出当 前车身振动加速度的方根值σi（前一次为σi-1），并与设 定的目标参数σ比较，根据比较结果输出控制信号。
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四、主动悬架的控制原理
当汽车速度超过110km/h时，悬架ECU就会根 据车速传感器信号，经过计算分析后，输出控制信 号。如果驾驶员选择的是“软”模式，则悬架的刚 度和阻尼就自动从“低”状态转入“中”状态；如 果驾驶员选择的是“硬”模式，则悬架在“中”状 态保持不变。当车速降低后，悬架的刚度和阻尼又 自动回到选定模式的经常保持状态。
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一、功能与类型 主动悬架在结构上有两种基本布置方式，一种是与从动悬 架并置式，另一种是采用伺服驱动全独立式，如图11-2所示。
图11-2 主动悬架的类型 a）与从动悬架并置式 b）完全独立式
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一、功能与类型
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四、主动悬架的控制原理
当汽车以40～100km/h的速度驶入坏路面时，车身位移传 感器输出周期小于0.5s的车身高度变化信号。ECU经过计算分 析后输出控制信号，如果是在“软”模式下，悬架就自动从“ 低”状态转入“中”状态；如果是在“硬”模式下，则保持“ 中”的状态不变。