第十章底盘电子控制技术(第5课悬架控制技术)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,汽车拖拉机学,电器与电子设备,汽车拖拉机学,电器与电子设备,课件,01 十月 2024,内 容,：,第十章 底盘电子控制技术,(,第,5,课 悬架,控制技术,),主讲人,：,鲁植雄 教授,Email,：,luzx,Q Q,：,1607357229,2,01 十月 2024,本章内容安排,第十章 底盘电子控制技术,第,1,课 自动变速器控制技术,第,2,课 制动控制技术,第,3,课 驱动防滑控制技术,第,4,课 转向控制技术,第,5,课 悬架控制技术,3,01 十月 2024,一、电控悬架的功能,二、电控悬架的类型,三、电控悬架的基本组成,四、半主悬架系统的控制原理,五、主动悬架的控制原理,本节课的主要内容,第,5,课 悬架控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,4,01 十月 2024,传统悬架的不足,一、电控悬架的功能,第,5,课 悬架控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,5,01 十月 2024,目的：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。,基本功能：车,高调整、衰减力控制、弹簧刚度控制、侧倾角刚度控制等。,一、电控悬架的功能,第,5,课 悬架控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,6,01 十月 2024,1.,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。,一、电控悬架的功能,第,5,课 悬架控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,7,01 十月 2024,3.,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。,第,5,课 悬架控制技术,一、电控悬架的功能,第十章 底盘电子,控制技术,8,01 十月 2024,根据有无力发生器,，半,主动,悬架、全,主动,悬架,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。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。,二、电控悬架的类型,第,5,课 悬架控制技术,半主动悬架,第十章 底盘电子,控制技术,9,01 十月 2024,1.,半,主动,悬架：有级式、无级式,二、电控悬架的类型,第,5,课 悬架控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,10,01 十月 2024,2.,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,。,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。,二、电控悬架的类型,第,5,课 悬架控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,11,01 十月 2024,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,。,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,。,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。,二、电控悬架的类型,第,5,课 悬架控制技术,完全独立式,与从动悬架并置式,第十章 底盘电子,控制技术,12,01 十月 2024,根据悬架传递运动和能量介质的不同，主动悬架又可,分为,油气,式主动悬架（液压式,）,空气,式主动悬架两种。,二、电控悬架的类型,第,5,课 悬架控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,13,01 十月 2024,悬架,的电子控制系统基本组成与其他电子控制系统相似，都是由各种传感器、电子控制单元（,ECU,）、执行器组成（图,11-3,）,三、电控悬架的基本组成,第,5,课 悬架控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,14,01 十月 2024,三、电控悬架的基本组成,第,5,课 悬架控制技术,传感器名称,传感器用途,车身加速度传感器,检测车身的振动，可间接反映汽车行驶的路面情况,车身位移传感器,检测车身相对车桥的位移，可反映车身的平顺性和车身的高度,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,检测制动灯电路的通断，提供汽车制动信号,节气门位置传感器,检测节气门的开度，提供汽车加速度信号,加速踏板传感器,检测加速踏板的动作，提供汽车加速信号,第十章 底盘电子,控制技术,15,01 十月 2024,传感器,三、电控悬架的基本组成,第,5,课 悬架控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,16,01 十月 2024,车身加速度传感器,三、电控悬架的基本组成,第,5,课 悬架控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,17,01 十月 2024,车身位移传感器,三、电控悬架的基本组成,第,5,课 悬架控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,18,01 十月 2024,转向盘转角传感器,三、电控悬架的基本组成,第,5,课 悬架控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,19,01 十月 2024,ECU,与执行器,三、电控悬架的基本组成,第,5,课 悬架控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,20,01 十月 2024,减振器,三、电控悬架的基本组成,第,5,课 悬架控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,21,01 十月 2024,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。,四、半主悬架系统的控制原理,第,5,课 悬架控制技术,半自动悬架系统的工作过程,第十章 底盘电子,控制技术,22,01 十月 2024,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。,四、半主悬架系统的控制原理,第,5,课 悬架控制技术,图,11-5,半主动悬架控制模型图,第十章 底盘电子,控制技术,23,01 十月 2024,四、半主悬架系统的控制原理,第,5,课 悬架控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,24,01 十月 2024,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,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。,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。,五、主动悬架的控制原理,第,5,课 悬架控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,25,01 十月 2024,2,）前后轮感应控制,当汽车前轮遇到路面接缝等单个的突起障碍时，悬架,ECU,输出控制信号，相应减小后轮悬架的刚度和阻尼，以减小车身的振动和冲击。,前后轮感应控制还与车速有关，当汽车以,30,80km/h,的速度行驶遇到障碍时，安装在汽车前面的车身位移传感器的脉冲信号输入悬架,ECU,，,ECU,经过计算分析后输出控制信号。如果驾驶员选定的是,“,软,”,模式，后轮悬架保持,“,低,”,的状态；如果是,“,硬,”,模式，则从,“,中,”,状态自动转入,“,低,”,的状态，当后轮越过障碍后悬架又自动回到选定模式的经常保持状态。,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。,五、主动悬架的控制原理,第,5,课 悬架控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,26,01 十月 2024,3,）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。,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。,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。,五、主动悬架的控制原理,第,5,课 悬架控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,27,01 十月 2024,2.,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。,1,）转向车身侧倾控制,在汽车急转弯时，应增大悬架的刚度和阻尼，以抑制车身的侧倾,。,当,驾驶员急打转向盘时，转向传感器将转向盘的转角和转速电信号输入悬架,ECU,，,ECU,经过计算分析后向悬架输出控制信号,。,如果,驾驶员选择的是,“,软,”,模式，悬架就自动从,“,中,”,或,“,低,”,状态转入,“,高,”,状态,；,如果,是在,“,硬,”,模式下，则从,“,中,”,转入,“,高,”,的状态。,五、主动悬架的控制原理,第,5,课 悬架控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,28,01 十月 2024,2,）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。,五、主动悬架的控制原理,第,5,课 悬架控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,29,01 十月 2024,3,）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。,五、主动悬架的控制原理,第,5,课 悬架控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,30,01 十月 2024,3.,车身,高度控制,车身高度,控制,：控制器,在汽车行驶车速和路面变化时，悬架,ECU,对悬架输出控制信号，调整车身的高度，以确保汽车行驶的稳定性和通过性,。,车身,高度控制也分,“,标准,”,模式和,“,高,”,模式两种,情况,在,每种模式中又分,“,低,”,、,“,中,”,、,“,高,”,三种状态,。,控制方式：,高速,感应控制、连续坏路面行驶控制、水平控制和驻车控制。,五、主动悬架的控制原理,第,5,课 悬架控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,31,01 十月 2024,1,）高速感应控制,当车速超过,90km/h,时，为了提高汽车的行驶稳定性和减少空气阻力，悬架,ECU,输出控制信号，使排气阀和高度控制阀通电工作，悬架气室向外排气，以降低车身的高度,。如果,悬架是在,“,标准,”,模式下，则车身将从,“,中,”,状态降低到,“,低,”,状态；如果是在,“,高,”,模式，则从,“,高,”,状态转入,“,中,”,状态,。,当,车速低于,60km/h,时，又恢复原有的高度。提高车身高度是通过,ECU,输出的控制信号，使空气压缩机和高度控制阀通电工作，将压缩空气送入悬架空气室实现的。,五、主动悬架的控制原理,第,5,课 悬架控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,32,01 十月 2024,2,）连续坏路面行驶控制,汽车在坏路面行驶时，应该提高车身，以减弱来自路面的突然抬起感，并提高汽车的通过性能。,当车身位移传感器连续,2.5s,以上输出大幅度的振动信号，且车速在,40,90km/h,时，如果悬架是在,“,标准,”,模式下，则车高从,“,中,”,状态转为,“,高,”,状态；如果是在,“,高,”,模式，则维持在,“,高,”,状态不变,。,当,汽车在连续不平路面行驶的速度在,90km/h,以上时，汽车的行驶稳定性优先考虑，在标准模式下将维持,“,中,”,状态不变，在,“,高,”,模式下则从,“,高,”,转入,“,中,”,的状态。,五、主动悬架的控制原理,第,5,课 悬架控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,33,01 十月 2024,3,）自动水平控制,自动水平调节就是无论汽车乘员人数或装载质量如何增减，车身高度自动维持在一恒定值，并使车身尽可能地保持水平,。,保持,一定的车身高度不仅可以使汽车行驶保持稳定，而且还可以使汽车前照灯光束方向保持不变。,五、主动悬架的控制原理,第,5,课 悬架控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,34,01 十月 2024,4,）驻车控制,当汽车处于驻车控制模式时，为了使车身外观平衡，保持良好的驻车姿势，当点火开关关闭后，,ECU,即发出指令，使车身高度处于常规值模式的,低控制模式,。,五、主动悬架的控制原理,第,5,课 悬架控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,35,01 十月 2024,介绍,了电控悬架的功能（车高调整、衰减力控制、弹簧刚度控制、侧倾角刚度控制等）,介绍,了电控,悬架的类型（半主动、主动）,介绍,了电控,悬架的基本组成,介绍,了半主动悬架,系统的控制原理,介绍,了主动,悬架的控制原理（车速与路面感应控制、车身姿态控制和车身高度控制）,小结,第,5,课 悬架控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,36,思考题,01 十月 2024,名词解释：被动悬架、主动悬架、半主动悬架、独立悬架、非独立悬架,24.,普通悬架有什么问题,?,理想的车辆悬架应具有什么样的特性,?,电控悬架有何功用？,简述有级式半主动悬架的控制过程。,简述主动,悬架的车速,与路面感应,控制原理。,简述主动悬架的车身,姿态控制原理。,简述,主动悬架的车身高度,控制原理。,第,5,课 悬架控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,37,01 十月 2024,本节课内容结束,下一讲,第十一章 车身电子控制技术,第十章 底盘电子,控制技术,第,5,课 悬架控制技术,