第十一章 汽车悬架控制系统

悬挂控制系统
悬挂控制系统是指用于控制车辆悬挂系统的一组电子和机械设备。

它的主要目的是在提供良好的车辆悬挂舒适性的同时，通过调整悬挂系统的参数来确保车辆稳定性、操控性和安全性。

以下是悬挂控制系统的一般组成部分及其功能：
1. 悬挂传感器：悬挂传感器位于车辆悬挂系统中，用于感知车辆的运动状态和悬挂系统参数，如车辆姿态、加速度、悬挂高度等。

2. 控制单元（ECU）：悬挂控制单元是系统的核心部分，通过接收传感器的反馈信号，实时监控车辆状态并做出相应的调整。

它通过算法和逻辑控制悬挂系统的工作模式和参数，以实现所需的悬挂性能。

3. 气压控制器（可选）：在一些气压悬挂系统中，气压控制器用于调节悬挂系统中的气压，以控制悬挂高度和硬度。

它接收控制单元的指令，通过电磁阀控制气压调节器的工作。

4. 执行器：执行器包括电动或液压驱动的装置，用于调整悬挂系统的工作模式和参数。

根据不同的悬挂类型，这
可能包括电动气囊、阻尼器电磁阀、电动弹簧等。

5. 人机界面：悬挂控制系统可能具备人机界面，如面板或显示屏，用于车主或驾驶员与系统进行互动，如调节悬挂高度、选择悬挂模式等。

悬挂控制系统的具体设计和功能可以根据不同车辆类型和悬挂需求而有所不同。

一些高级悬挂控制系统还可能配备主动悬挂调节、悬挂行进模式选择和自适应调节等功能，以提供更高级的悬挂性能和驾驶体验。

汽车电子悬架控制系统5.1 电子悬架控制系统5.1.1 系统介绍（1）电子悬架控制系统（ESC）由以下部件组成：●ESC模块●四只减震器●四只位置传感器●ALC空气压缩机模块●ELC继电器带有ALC功能的ESC系统，可以在不同的路面及驾驶条件下控制减震器的硬度。

ALC只用来调整车辆后部处于一个正确的水平高度。

（2）ESC模块ESC模块接受以下信息：●车轮与车身的相对位置●车速信号●俯/仰角度信号通过这些信息，ESC来控制每一个减震器的软硬程度，以达到最佳的悬挂效果。

ESC模块也控制车辆后部的高度，模块安装在右后座后部。

（3）位置传感器四个位置传感器测量车轮与车身之间的相对位置，输出0-5V的输出信号。

（4）减震器四个减震器内各有一个执行器，分别的受ESC控制，可以在一个广泛的范围内控制减震器的软硬度。

通过PWM信号可以控制流经减震器的电流大小。

减震器是单管型的，ESC通过控制磁通量来磁化内部的粒子。

在压缩及恢复的两个方向上，这种控制是多模式的，而且是多级的。

（5）车速信号ESC从Class 2数据总线上获取车速信号，来控制减震器的应用模式。

1.6 俯/仰角度信号ESC 从PCM接收到一个实际的俯/仰信号后，会控制四个减震器的减震硬度。

PCM根据节气门、变速器档位、车速和刹车开关信号计算仰角信号，根据车速的变化率计算俯角信号。

1.7 警告信息如果ESC系统出现故障，DIC会显示两种信息：●SERVICE SUSPENSION SYS●SPEED LIMITED TO XXX这会在DIC上一直显示，直到故障被修复。

5.1.2 电子悬架控制系统原理在不采用机电阀和小型移动部件的情况下，MagneRide首次在行业内推出了半活动悬架技术。

半活动悬架系统的基础为MagneRide磁性液流(Magneto-Rheological)(MR)油液，该系统由充加MR油液的单管支柱、单管减震器、传感器组件及车载控制器等构成。

第11章悬架控制系统学习目标了解悬架控制的必要性,学习掌握一般悬架控制系统的基本组成、控制原理和结构特点，掌握悬架控制系统中的刚度调节、阻尼调节和车高调节的基本方法，了解主动悬架与半主动悬架的主要差异。

11.1 概述汽车的悬架是车架(或车身)与车桥(或车轮)之间一切连接装置的总称。

在汽车行驶过程中，由于路面的不平整或者汽车自身运动状态的改变，会使汽车表现出各种运动形态，其中包括因路面高低不平产生的车身垂直振动和因汽车加速和制动产生的车身俯仰运动以及汽车转向行驶造成的车身侧倾运动等(图11.1)。

这些运动形态的出现既会使乘员感到不适或导致货物受损，也会影响到汽车的各种性能。

为了保证汽车行驶过程中的稳定性、舒适性和安全性，同时让转向的车轮具有动作轻便、转向回正和低磨损的特性，汽车悬架扮演着十分重要的角色。

汽车的悬架系统应该：①尽可能缓冲和吸收地面对车轮造成的各种振动，保持行驶中的汽车车身具有良好的姿态，以改善乘坐舒适性；②承受和传递汽车行驶过程中产生的各种作用力，维持车轮正确的空间位置关系，以保证汽车转向轮的轻便、回正、低磨损以及操纵稳定性；③确保车轮与地面良好的接触，以提高汽车的驱动能力，改善通过性。

为此，汽车的悬架应该满足以下基本要求：1)具有足够的强度；2)具有适当的弹簧刚度，且能随载荷变化而改变；3)具有足够的侧倾刚度；4)具有良好的吸振能力；5)能够保证车轮正确的定位参数。

传统的悬架系统，主要由缓和车身振动的弹簧、衰减振动的减振器、增加侧倾刚度的横向稳定杆和起导向承力作用的导向杆等四部分组成，它们对确保上述汽车各种性能的实现起着十分重要的作用。

对悬架的机械装置分析研究表明，传统悬架形式中所采用的那些具有固定刚度和确定阻尼的弹簧、减振器已经无法从根本上满足现代汽车所要求的舒适性及操纵稳定性。

例如，从提高汽车舒适性的角度出发，一般希望悬架具有较软的弹簧，以充分发挥它的缓冲作用。

但是，这样却势必导致车身在行驶过程中的位移变大，需要相应地提高车身高度，这会随之带来增加车身重心高度，不利于改善行驶稳定性的问题。

汽车悬架控制系统发展概述1.前言悬架依据其可控性可以分为不可控的被动悬架和可控的智能悬架两大类。

在多变环境或性能要求高且影响因素复杂的情况下，被动悬架难以满足期望的性能要求；而智能悬架能够对行驶路面、汽车的工况和载荷等状况进行监测，进而控制悬架本身特性及工作状态，使汽车的整体行驶性能达到最佳。

智能悬架中主动、半主动悬架在近年来得到了迅速发展，较好地解决了安全性和舒适性这一对卜矛盾，将其缓和至相对较低。

2.主动悬架与半主动悬架主动悬架是一个动力驱动系统，包括测量系统、反馈控制中心、能量源和执行器四个部分。

其原理是测量系统通过传感器获得车辆振动信息，传递给控制中心进行处理，进而由控制中心发出指令给能量源产生控制力，再由执行器进行控制，衰减悬架的振动。

由于主动悬架结构复杂，成本高，需要很大的能量消耗，它的发展受到了一定的制约，只在少数高级轿车中有所应用。

与之相比，半主动悬架具有结构简单、成本较低、基本不需要消耗能量等优点，而对振动的控制效果在一定程度上却可以接近主动悬架，远远优于被动悬架，因而越来越受到业界的重视，得到了飞速发展。

图1为主动悬架的原理图，其中F代表力发生器。

图2为一种典型半主动悬架的结构示意图。

半主动悬架与主动悬架结构相似，只是半主动悬架用可调刚度的弹性元件或是可调阻尼的减振器代替主动悬架的力发生器。

图2的半主动悬架系统中，一个连续可调的阻尼器与一个传统的普通弹簧并联，需要假定系统中的阻尼器能够完全独立于悬架的相对运动，且能根据力控制信号做出反应。

悬架控制系统的发展概况可以从控制策略、执行机构以及实际应用几个方面来分析。

3.控制策略研究目前应用于悬架控制系统的控制理论比较多，主要有天棚控制、最优控制、预测控制、模糊控制、自适应控制、神经网络控制以及复合控制等等。

3.1 天棚阻尼与开关阴尼控制思想1974年，美国学者karnopp等提出了天棚阻尼控制思想。

原理是在车身上安装一个与车身振动速度成正比的阻尼器，可以完全防止车身与悬架系统产生共振，达到衰减振动的目的。

汽车悬架控制系统发展概述综述
一、汽车悬架控制系统发展概述
汽车悬架控制系统是汽车悬架系统的一种独特的控制形式，是汽车发
动机控制系统的一部分。

它的基本功能是根据汽车的运动及行驶状况，调
整悬架系统的状态以获得最佳的路面状态，以最大程度改善汽车行驶的安
全性和稳定性。

汽车悬架控制系统是现代汽车技术中重要的发展方向之一，目的是改善汽车的行驶安全性和车主舒适度。

自20世纪90年代以来，汽
车悬架控制系统迅速发展和演进，已经形成了一条完整的控制流程。

1、汽车悬架控制系统发展历程
汽车悬架控制系统的发展可以追溯到20世纪90年代中期，当时，以ABS（Anti-lock Brake System，防抱死制动系统）为代表的智能车载系
统技术才刚刚起步。

它是用于控制汽车的刹车和方向的，主要用于调节车
轮刹车的时间和强度，以保证车轮有足够的抓地力，防止汽车溜轮。

后来，智能车载系统技术得到了进一步发展，随着科学技术的发展，先后有悬架
调整系统、主动悬架系统、悬架控制系统和智能悬架系统等出现，使汽车
悬架系统具有了适应变化的能力。

2、电子控制悬架系统
自20世纪90年代末以来。

汽车主动悬架系统及其控制方法汽车乘坐舒适性和操作安全性与汽车主动悬架关系紧密，主动悬架研究及其重要。

本文介绍了主动悬架的工作原理以及主动悬架的控制方法：天棚阻尼控制、最优控制、自适应控制、滑模变结构控制、模糊控制、神经网络控制等。

预测了主动悬架系统的发展和未来趋势。

标签：主动悬架；控制方法；汽车被动悬架通常由具有确定参数的弹性元件和阻尼元件等构成，对于路面的适应性能较差，对汽车改善舒适性等方面不利。

在被动悬架设计的过程中，往往不能使乘客的乘坐舒适性与车辆的操纵稳定性同时达到最优。

在很大程度上及一些因素的影响，我国的汽车很少采用主动悬架，因为在主动及半主动悬架研究方面，我国相对来说比较落后，就技术层面来讲，主动悬架相对于被动悬架在控制方面较为复杂，研究起来比较困难，对其进一步发展产生了阻碍。

1 汽车主动悬架的工作原理汽车主动悬架可以根据路面的实时状况来进行调节，相比于被动悬架其可以调节该悬架的刚度及阻尼，使悬架找到一个最优的状态来满足舒适性及操纵稳定性。

它是在被动悬架的基础上改进而来，增加用来控制调节力的装置，通过控制系统对传遞来的一系列信号进行反馈调节力的大小进而使悬架刚度及阻尼发生变化来使乘坐舒适性及操纵稳定性同时达到最优。

2 主动悬架系统的控制方法主动悬架的控制方法有很多种，在不同的控制方法中所运用的学科知识也不相同，涉及到多种理论的分析研究。

但是，各种控制方法均有自身的独特之处，对几种主动悬架的控制方法介绍如下。

2.1 天棚阻尼器控制天棚阻尼器控制的主要方法是通过一种对力的控制来实现其功能。

该力是由主动悬架发生并且需要与该车的车体的速度成正比例关系，由于在该系统中相比其他系统多了一个固定一端的阻尼器，来作为参考，这就是天棚阻尼控制系统的大致原理和名称由来。

在该控制方法中，控制力的大小是由车体的速度传递到到力传感器的大小决定的，传感器数量不多且结构也不算复杂，更不需要多学科的交叉研究，比较容易实现其功能且使用起来相对快速。