汽車底盤控制系統(tǒng)課件第4章 電控懸架

第4章汽車電控懸架4.1電控懸架系統(tǒng)基本認(rèn)識(shí)1.電控懸架的功能2.電控懸架系統(tǒng)調(diào)節(jié)內(nèi)容調(diào)節(jié)車身高度提高車輛的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性提高車輛輪胎與地面的附著力車身高度調(diào)整減振器阻尼力控制彈簧剛度調(diào)整3.電控懸架的分類（1）按有源和無源，有被動(dòng)懸架、半主動(dòng)懸架和主動(dòng)懸架按懸架的工作原理不同，從控制力的角度來看，懸架可分為被動(dòng)懸架(PassiveSuspention)、半主動(dòng)懸架(Semi-activeSuspension)及主動(dòng)懸架(ActiveSuspension)。半主動(dòng)懸架示意圖主動(dòng)懸架系統(tǒng)被動(dòng)懸架系統(tǒng)(2）按懸架介質(zhì)不同，分空氣式電控懸架和油氣式電控懸架。1）空氣式電控懸架?？諝馐诫娍貞壹懿捎每諝鈴椈?，通過改變空氣彈簧氣室中的氣室壓力，來實(shí)現(xiàn)懸架剛度控制，并通過對(duì)氣室充氣或排氣實(shí)現(xiàn)對(duì)車身高度的控制。2）油氣式電控懸架。系統(tǒng)以油為介質(zhì)壓縮氣室中的氮?dú)?，?shí)現(xiàn)剛度調(diào)節(jié)。（3）按懸架調(diào)節(jié)的方式不同，有分級(jí)調(diào)整式電控懸架和無極調(diào)整式電控懸架。1）分級(jí)調(diào)整式電控懸架。由駕駛員手動(dòng)選擇或ECU根據(jù)各傳感器的信號(hào)自動(dòng)選擇，將懸架的阻尼、剛度分級(jí)進(jìn)行調(diào)整。2）無極調(diào)整式電控懸架。即懸架的阻尼和剛度可連續(xù)調(diào)整。（4）按電子控制懸架系統(tǒng)的功能不同，分為以下幾種類型：1）電子控制空氣彈簧懸架系統(tǒng)2）電子控制可調(diào)阻尼減振器懸架系統(tǒng)3）電子控制變剛度空氣彈簧與可調(diào)阻尼減振器懸架系統(tǒng)4.2可調(diào)阻尼減震器結(jié)構(gòu)與原理實(shí)現(xiàn)減振器阻尼可調(diào)的方式:（1）改變活塞上、下腔之間油液的流通面積。（2）改變活塞上節(jié)流閥片的個(gè)數(shù)或結(jié)構(gòu)。（3）實(shí)現(xiàn)阻尼的外部可調(diào)。1.阻尼分級(jí)可調(diào)式減振器阻尼調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（1）低檔阻尼狀態(tài)（2）中檔阻尼狀態(tài)（3）高檔阻尼狀態(tài)2.阻尼連續(xù)可調(diào)式減振器4.3空氣彈簧結(jié)構(gòu)與原理空氣彈簧的優(yōu)點(diǎn)：（1）剛度非線性（2）空氣彈簧具有可調(diào)性（3）空氣彈簧隔振性好鋼板彈簧和空氣彈簧的特性比較（4）空氣彈簧壽命長(zhǎng)空氣彈簧的缺點(diǎn)：空氣彈簧氣密性要求高，制造工藝復(fù)雜，成本高，密封困難，尺寸大，布置困難，尤其在非獨(dú)立懸架上，無法保證兩側(cè)空氣彈簧有足夠的中心距，從而導(dǎo)致懸架側(cè)向剛度較小，必須安裝橫向穩(wěn)定器。另外，空氣彈簧只能承受垂直載荷，所以空氣彈簧懸架需要設(shè)置相應(yīng)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)來承受切向力、側(cè)向力和力矩。4.4油氣彈簧結(jié)構(gòu)與原理它由一個(gè)壓力控制閥液控油缸和一個(gè)單作用油氣彈簧構(gòu)成，壓力控制閥實(shí)際上由一個(gè)電控液壓比例閥和一個(gè)機(jī)械式壓力伺服滑閥組成，油氣彈簧則是一個(gè)具有彈性元件和阻尼元件的特殊液壓缸。4.5典型車型電子控制懸架系統(tǒng)4.5.1奧迪A6C6轎車電控懸架系統(tǒng)1.奧迪A6轎車的空氣懸架主要由以下部件構(gòu)成2.空氣彈簧部件構(gòu)成(1)空氣彈簧工作原理彈簧彈力（承載力）F由有效作用面積Aw和空氣彈簧的壓力Pi來決定。F=Pi×Aw(2)PDC-減振器(PDC表示氣動(dòng)減振控制)工作過程①空氣彈簧壓力較小時(shí)的伸長(zhǎng)過程?；钊焕蛏线\(yùn)動(dòng)，一部分機(jī)油流過活塞閥，另一部分機(jī)油通過工作腔1內(nèi)的孔流往PDC-閥。由于控制壓力（空氣彈簧壓力）及液體流過PDC-閥的阻力變小，因而減振力（阻尼力）也將減小。②空氣彈簧壓力較大時(shí)的伸長(zhǎng)過程。由于控制壓力（空氣彈簧壓力）及液體流過PDC-閥的阻力增大。大部分液體（取決于控制壓力）必須流過活塞閥，因而減振力（阻尼力）也將增大。③空氣彈簧壓力較小時(shí)的壓縮過程。活塞被向下壓，阻尼力由底閥和液體流過該閥的阻力所決定。活塞桿壓出的機(jī)油一部分經(jīng)底閥流入儲(chǔ)油腔，另一部分機(jī)油經(jīng)工作腔1內(nèi)的孔流向PDC-閥。由于控制壓力（空氣彈簧壓力）及液體流過PDC-閥的阻力變小，因而減振力（阻尼力）也將減小。④空氣彈簧壓力較大時(shí)的壓縮過程。由于控制壓力（空氣彈簧壓力）及液體流過PDC-閥的阻力增大。大部分液體（取決于控制壓力）必須流過底閥，因而減振力（阻尼力）也將增大。2.空氣供給總成3.空氣壓縮機(jī)V663.氣動(dòng)原理圖5.左后減振支柱閥N150和右后減振支柱閥N1514.5.2寶馬轎車電控懸架系統(tǒng)寶馬轎車根據(jù)車輛適應(yīng)性及配置情況，對(duì)懸架系統(tǒng)也有不同配置模式。如部分低配的轎車上配備了EHC系統(tǒng)（電控高度控制系統(tǒng)），此配置轎車的懸架安裝了空氣彈簧，對(duì)彈簧的剛度和車身高度進(jìn)行調(diào)節(jié)，但減振系統(tǒng)仍舊采用普通雙筒式減振器；高配的車輛因考慮到乘坐舒適性及駕駛樂趣等因素，在配備EHC的基礎(chǔ)上，增配了EDC-K系統(tǒng)（電子減震器控制系統(tǒng)），該EDC-K系統(tǒng)可根據(jù)車輛行駛工況、路面狀況、駕駛模式等無級(jí)調(diào)節(jié)減振器的阻尼比，達(dá)到最佳減振效果。1.寶馬7系轎車EHC系統(tǒng)該懸掛系統(tǒng)的特點(diǎn)是：只能改變后懸掛系統(tǒng)的剛度和車身高度，其阻尼不可調(diào)節(jié)。整個(gè)電控懸架系統(tǒng)主要由車身高度傳感器、供氣單元、EHC控制單元和空氣彈簧式減振支柱組成。圖4.39為空氣供給單元組成圖，該供氣單元位于后備箱底板上。充氣過程：壓縮機(jī)1工作，空氣經(jīng)空氣濾清器3進(jìn)入4，加壓后經(jīng)干燥劑5干燥后頂開單向閥，電磁閥7a通電，壓縮空氣經(jīng)7a進(jìn)入空氣彈簧8a，此時(shí)處于充氣過程。放氣過程：電磁7a和9通電，空氣彈簧8a內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)7a流出至電磁閥9，壓縮空氣經(jīng)過9后一路壓力作用于壓力控制閥10,壓力控制閥10打開，另一路壓力經(jīng)單向閥進(jìn)入空氣干燥劑5,通過壓力控制閥10回到壓縮機(jī)泵的進(jìn)口，完成放氣過程。2.寶馬7系轎車EDC-K系統(tǒng) 寶馬E65底盤7系轎車在高配車型中（如760LI）除了配置EHC系統(tǒng)外，還配置了EDC-K系統(tǒng)，如圖4.41所示。該電子控制減振器系統(tǒng)可對(duì)減振器的阻尼力進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和調(diào)整。EDC-K系統(tǒng)的主要任務(wù)是在保持較高的行駛安全性的同時(shí)提高行駛舒適性，EDC-K的目標(biāo)是使行駛時(shí)低阻尼狀態(tài)的時(shí)間盡可能長(zhǎng)。出于安全及減少舒適性損失考慮，且為避免車身運(yùn)動(dòng)過大，必要時(shí)可調(diào)節(jié)到高阻尼狀態(tài)進(jìn)行控制。減震器剛度不是按設(shè)定的分級(jí)進(jìn)行調(diào)節(jié)的，而是通過可調(diào)式減震器閥以多控制方式實(shí)現(xiàn)的，通過傳感器可獲知行駛狀態(tài)和路面狀況。此外駕駛員還可以通過控制器設(shè)置為舒適模式或運(yùn)動(dòng)模式。壓縮行程：活塞被向上拉，減振器油按圖示箭頭方向流動(dòng)，經(jīng)主減振器閥和輔助閥門后進(jìn)入下腔，減振器阻尼的調(diào)節(jié)由電磁線圈控制主減振器閥完成。伸張行程：活塞桿被向下壓，減振器油按圖示流動(dòng)方向流動(dòng)，經(jīng)輔助閥門和減振器閥后進(jìn)入上腔，同樣減振器阻尼調(diào)節(jié)由電磁線圈控制主減振器閥完成。EDC-K系統(tǒng)控制框圖2.寶馬X5X53底盤轎車EHC系統(tǒng)3.寶馬7系F02底盤轎車電控懸架系統(tǒng)在新款寶馬X5E70底盤和7系F02底盤轎車中，懸架系統(tǒng)普遍采用可調(diào)阻尼減振器和空氣彈簧，圖4.50即為寶馬新款7系F02底盤轎車中懸架系統(tǒng)布置圖，此款轎車前后減振器均為阻尼可調(diào)，減振器阻尼改變依靠?jī)蓚€(gè)EDC特性曲線閥實(shí)現(xiàn)，如圖4.51所示。由于寶馬轎車追求“駕駛樂趣”，所以該款轎車在前懸掛中使用了螺旋彈簧的VDC減振器，在后懸掛中根據(jù)配置情況，部分車采用了空氣彈簧的VDC減振器。EDC減振器伸張行程工作過程如圖所示:減振器活塞按箭頭3指示方向運(yùn)動(dòng)，由于減振器上腔體積變小，上腔液壓油經(jīng)拉伸階段EDC特性曲線閥進(jìn)入減振器下腔中，此時(shí)減振器拉伸阻尼大小由拉伸階段EDC特性曲線閥控制，特性曲線閥的開度決定了拉伸阻尼值。EDC減振器壓縮行程工作過程如圖所示:減振器活塞按箭頭3指示方向運(yùn)動(dòng)，由于減振器下腔體積變小，下腔液壓油經(jīng)壓縮階段EDC特性曲線閥進(jìn)入減振器上腔中，此時(shí)減振器拉伸阻尼大小由壓縮階段EDC特性曲線閥控制，特性曲線閥的開度決定了壓縮阻尼值。4.5.3奔馳S320W220底盤轎車電控懸架系統(tǒng)1.系統(tǒng)構(gòu)成2.系統(tǒng)功能奔馳S320轎車空氣懸掛系統(tǒng)由裝有壓縮空氣的空氣彈簧和阻尼可調(diào)的減振器兩部分組成，以空氣包取代傳統(tǒng)的螺旋彈簧，以阻尼分級(jí)可調(diào)的減振器取代傳統(tǒng)減振器。系統(tǒng)主要根據(jù)車輛行駛條件及路面狀態(tài)，對(duì)減振器的阻尼度進(jìn)行調(diào)節(jié)，懸掛系統(tǒng)4個(gè)空氣彈簧采用相同的剛度，減振器的阻尼調(diào)整則獨(dú)立運(yùn)作。車身高度控制分3種模式；正常車高模式；車身升高模式；車身降低模式。前軸兩個(gè)空氣彈簧單獨(dú)控制，后軸兩個(gè)空氣彈簧同時(shí)控制。減振器工作模式分為4種：柔軟舒適模式，即“軟壓縮軟回彈”模式；減振器硬壓縮、軟回彈模式；減振器軟壓縮、硬回彈模式；極端運(yùn)行模式，即“硬壓縮硬回彈”模式。該懸掛系統(tǒng)能夠在前3種模式間自動(dòng)切換，以便在不同行駛環(huán)境下獲得最適合的減振效果。極端運(yùn)行模式在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)運(yùn)行，此時(shí)減振器處于“硬壓縮硬回彈”模式。（2）車身高度控制車身高度控制分3種模式：①正常車高模式，②車身升高模式，③車身降低模式。（3）減振器阻尼控制奔馳S320轎車ADS電控懸架中減振器具有四種工作狀態(tài)，以適應(yīng)不同的行駛工況。第一種工作狀態(tài)下，減振器處于“軟壓縮軟回彈”阻尼模式，適用于一般的普通路面的行駛條