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第六章 电子控制悬架系统 第一节 概 述 一、传统汽车悬架系统的不足 1、悬架系统的作用 是承受和传递车轮与车架之间所受的各种力和力矩，以及吸收和减缓汽车运行过程中所受的冲击和振动，提高车辆的平顺性和稳定性。 2、悬架性能评价指标 悬架性能评价指标是指行驶车辆的平顺性和稳定性。 （1）平顺性和稳定性的关系 降低悬架弹簧的刚度，可使车身振动时的加速度减小，车辆的平顺性得以改善，但这会导致车身位移增加，给操纵稳定性带来不良影响。 增加悬架弹簧刚度，可提高车辆的操纵稳定性，但刚度大的悬架对路面不平度很敏感，使平顺性下降。 汽车的平顺性和稳定性对悬架的刚度和阻尼的要求是互相排斥的。 （2）理想的悬架 理想的悬架应该是在不同的载质量、不同行驶条件下，其弹簧的刚度和减振器阻尼会不同，以同时满足车辆的平顺性和稳定性的要求。 刚度和阻尼一定的悬架。传统悬架的刚度和阻尼只能是根据一定的载荷、某种路面情况和车速，兼顾各方面的要求，优化选定一种刚度和阻尼。 （3）被动悬架 由于汽车在行驶过程中，载质量、路面情况及车速是变化不定的，因此刚度和阻尼一定的被动悬架不可能在改善汽车行驶平顺性和操纵稳定性方面再有大的作为，已不能适应现代汽车对乘座舒适性和操纵稳定的更高要求。 二、电子控制悬架的作用与类型 1、电子控制悬架的作用 电子控制悬架系统能自动控制汽车悬架的刚度、阻尼系数及车身高度。 根据汽车载质量、车速和路面情况的变化而改变悬架特性，因而可最大限度地提高汽车的平顺性和操纵稳定性，适应了现代汽车对乘座舒适性、行车安全性更高的要求。 2、电子控制悬架的类型 半主动悬架就是指可以根据汽车运行时的振动及工况变化情况，对悬架阻尼和刚度进行自动调整的悬架系统。 为了减少执行元件所需的功率，一般都采用调节减振器的阻尼，使阻尼系数在几毫秒内由最小变至最大，使汽车振动频率被控制在理想的范围内。 (1) 半主动悬架 全主动悬架是指可根据汽车载质量、路面状况(振动情况)、行驶速度、起动、制动、转向等工况的变化，自动调整悬架的刚度和阻尼以及车身高度的悬架系统。 全主动悬架是一种有源控制悬架。 第二节 半主动悬架控制系统 一、车速控制的可调阻尼悬架 实时闭环控制的半主动悬架 1、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。 (1) 控制模型 在ECU中，事先设定了一个以汽车行驶平顺性最优化控制为目标的控制参数σ。 汽车行驶时，安装在车身上的加速度传感器将车身振动信号输入ECU，ECU计算当前车身振动加速度的均方根值σi ，并与设定的目标参数进行比较，根据比较结果输出控制信号。 (2)控制过程 如果，σi＝σ，ECU不输出调整悬架阻尼控制信号，减振器保持原阻尼。 如果，σi σ ，ECU则输出增大悬架阻尼信号。 如果，σi σ ，ECU则输出减小悬架阻尼信号。 2、减振器结构与工作原理 (1)有级调整式半主动悬架系统 1)阻尼分级 悬架的阻尼分为2～3级，根据载荷和工况的变化，由驾驶员选择或根据各传感器的信号ECU自动选择。 三级式半主动减振器在A、B、C三个不同截面上，设有三排阻尼孔的回转阀，在A-A上有2个小孔，在B-B上有4个小孔，在C-C上有2个小孔，与阻尼调节杆相连，执行器可使阻尼调节杆转动来控制阻尼孔的开闭，以达到调节减振器阻尼大小的目的。 2)减振器阻尼的三种阻尼状态 减振器阻尼最大，处于“硬状态”。也就是汽车载荷大，或运行在不良路面以及制动等工况下选用的阻尼。 减振器阻尼最小，处于“软状态”。也就是汽车载荷较小和在好路面运行时所选用的阻尼。 减振器阻尼较“硬状态”与“软状态”中间值，称之“运动状态” 调阻尼减振器由具有不同节流孔的转阀得到舒适（软）、正常（中）、运动（硬）三个等级的阻尼。 3）不同等级的阻尼的车速范围 起步、制动、急转弯和高速（100公里/小时以上）选择运动（硬）改善操纵稳定性。 低速（40公里/小时以下）选择舒适（软）得到好的平顺性。 中速（40-100公里/小时）选择正常（中）兼顾平顺性与操纵稳定性。　 4）执行器 执行器装在减振器的上部，可以根据需要带动减振器中回转阀转动，改变减振器阻尼力的大小。 执行器采用了直流步进电动机和电磁制动开关。 (2) 无级调整式半主动悬架系统 无级调整式半主动悬架系统能在几毫秒内使其阻尼力从最小到最大的无级连续调整。 阻尼的改变是由步进电动机，带动可变截面阻尼器实现的，驱动杆和空心活塞一同上下运动，减振器油液被压，通过驱动杆和空心活塞的小孔，利用小孔节流作用形成阻尼。 第二节 半主动悬架控制系统 二、可调刚度悬架 具有副气室的空气弹