電控懸架
關注創建者：匿名 創建時間：2021-11-19
電控懸架的實例教程
懸架主要影響汽車的垂直振動。傳統的汽車懸架是不可調整的，在行車中車身高度的變化取決于彈簧的變形。因此就自然存在了一種現象，當汽車空載和滿載的時候，車身的離地間隙是不一樣的。尤其是一些轎車采用比較柔軟的螺旋彈簧，滿載后彈簧的變形行程會比較大，導致汽車空載和滿載的時候離地間隙相差有幾十毫米，使汽車的通過性受到影響。
汽車不同的行駛狀態對懸架有不同的要求。一般行駛時需要柔軟一點的懸架以求舒適感，當急轉彎及制動時又需要硬一點的懸架以求穩定性，兩者之間有矛盾。另外，汽車行駛的不同環境對車身高度的要求也是不一樣的。一成不變的懸架無法滿足這種矛盾的需求，只能采取折中的方式去解決。在電子技術發展的帶動下，工程師設計出一種可以在一定范圍內調整的電子控制懸架來滿足這種需求，這種懸架稱為電控懸架，目前比較常見的是電控空氣懸架形式。
以前空氣懸架多用于大客車上，停車時懸架下降汽車離地間隙減少，便于乘客上下車，開車時懸架上升便于通行。這種空氣懸架系統由空氣壓縮機、閥門、彈簧、氣室（氣囊）、減振器所組成。車輛高度直接K閥門控制氣室的空氣流進流出來調整。
現在轎車用的電控懸架引入空氣懸架原理和電子控制技術，將兩者結合在一起。典型的電控懸架由電子控制元件（ECU）、空氣壓縮機、車高傳感器、轉向角度傳感器、速度傳感器、制動傳感器、空氣彈簧元件等組成。
圖示ECU、壓縮機(5)、閥門(3)(4)、空氣彈簧元件(1)(2)。電控懸架工作時，閥門的相互作用控制通向空氣彈簧元件的氣流量。傳感器檢測出汽車的行駛狀態并反饋至ECU，ECU綜合這些反饋信息計算并輸出指令控制空氣彈簧元件的電動機和閥門，從而使電控懸架隨行駛及路面狀態不同而變化：在一般行駛中，空氣彈簧變軟、阻尼變弱，獲得舒適的乘坐感；在急轉彎或者制動時，則迅速轉換成硬的空氣彈簧和較強的阻尼，以提高車身的穩定性。
展開 汽車底盤的電控懸架的元器件和工作原理
懸架主要影響汽車的垂直振動。傳統的汽車懸架是不可調整的，在行車中車身高度的變化取決于彈簧的變形。因此就自然存在了一種現象，當汽車空載和滿載的時候，車身的離地間隙是不一樣的。尤其是一些轎車采用比較柔軟的螺旋彈簧，滿載后彈簧的變形行程會比較大，導致汽車空載和滿載的時候離地間隙相差有幾十毫米，使汽車的通過性受到影響。
汽車不同的行駛狀態對懸架有不同的要求。一般行駛時需要柔軟一點的懸架以求舒適感，當急轉彎及制動時又需要硬一點的懸架以求穩定性，兩者之間有矛盾。另外，汽車行駛的不同環境對車身高度的要求也是不一樣的。一成不變的懸架無法滿足這種矛盾的需求，只能采取折中的方式去解決。在電子技術發展的帶動下，工程師設計出一種可以在一定范圍內調整的電子控制懸架來滿足這種需求，這種懸架稱為電控懸架，目前比較常見的是電控空氣懸架形式。
以前空氣懸架多用于大客車上，停車時懸架下降汽車離地間隙減少，便于乘客上下車，開車時懸架上升便于通行。這種空氣懸架系統由空氣壓縮機、閥門、彈簧、氣室（氣囊）、減振器所組成。車輛高度直接靠閥門控制氣室的空氣流進流出來調整。
現在轎車用的電控懸架引入空氣懸架原理和電子控制技術，將兩者結合在一起。典型的電控懸架由電子控制元件（ECU）、空氣壓縮機、車高傳感器、轉向角度傳感器、速度傳感器、制動傳感器、空氣彈簧元件等組成。
空氣彈簧元件是由電控減振器、閥門、雙氣室所組成。電控減振器頂部有一個小型電動機，可通過它轉動一個調整量孔大小的控制桿將阻尼分成多級，從而實現控制阻尼的目的。閥門也充當了一個調節氣流的作用，通常雙氣室是連通的，合起來的總容積起著空氣彈簧的作用，比較柔軟；但當關閉雙氣室之間的閥門時，則以一個氣室的容量來承擔空氣彈簧的作用，就會變得硬，因此閥門起到控制“彈簧”變軟變硬的作用。
展開 摘要：為了準確獲知電控空氣彈簧式麥弗遜懸架代替螺旋彈簧麥弗遜懸架的可行性，開展了臺架示功試驗，得出了空氣彈簧力學特性曲線和不同電流下阻尼特性曲線。應用MATLAB 與ADAMS/Car仿真軟件，建立了整車動力學模型和C級路面模型，進行了電控空氣彈簧式麥弗遜懸架和螺旋彈簧麥弗遜懸架的仿真計算，完成了整車行駛平順性仿真研究。研究結果表明：用電控空氣彈簧麥式懸架代替螺旋彈簧麥式懸架優勢明顯。此方法可為空氣彈簧和電控懸架的研究提供一定的基礎。
關鍵詞：空氣彈簧；電控懸架；示功試驗；阻尼特性；行駛平順性
引言
汽車懸架系統的減振效果對整車的行駛平順性、操縱穩定性和通過性等多種使用性能有著很大的影響[1-2]。相比傳統的定剛度定阻尼的被動式懸架，空氣懸架有其獨特優點[3-4]：（1）空氣懸架剛度低，裝備空氣懸架的車輛可以獲得較低的固有頻率，行駛平順性好，乘坐舒適性好，能夠延長車輛的使用壽命，減輕車輛對路面的破壞；（2）空氣懸架剛度是非線性且可調節，剛度隨著車輛載荷的變化而變化，能夠有效限制振幅、避開共振、防止沖擊，空載和滿載的固有頻率基本保持不變。另外，車身姿態急劇變化時，可以使彈簧變硬，以抑制車身姿態的變化；（3）空氣懸架高度可調，不論是否載重，載重是否均勻，車身均可在一定高度保持水平。通過加裝升降控制裝置還可實現車身的升降功能，從而提高車輛的通過性，利于物流運輸的貨車上下貨物或方便乘客上下車；（4）空氣懸架質量輕，能吸收高頻振動，隔音性能好，壽命長。
展開 電控懸架系統組成
系統架構
系統由四個位移傳感器，三個加速度傳感器，電控單元(ECU)和四個CDC減振器組成。如圖1所示。位移傳感器測量每個車輪與車身的相對位移，前軸兩個加速度傳感器和后軸一個加速度傳感器測量車身垂直加速度。這些信號和CAN總線信號(比如車速、方向盤轉角、縱向加速度、側向加速度等)輸入給ECU，ECU控制軟件根據控制策略輸出控制電流給減振器以調節阻尼力。
圖1 系統架構
CDC減振器的阻尼力由基礎閥系和電磁閥產生的阻尼力疊加而成。如圖2所示。
圖2 CDC減振器阻尼力
控制策略
在實際駕駛工況中，CDC半主動系統需要處理多種情景。如圖3所示，包括車輛狀態，路面輸入和駕駛員輸入。本節主要介紹路面輸入的控制策略，如圖4所示。
圖3 車輛駕駛場景
圖4 車輛駕駛場景簡化
CDC控制策略的主要目標是保證車輛安全和舒適性，也就是保證輪胎接地、提升車身控制以及最大化舒適性。如圖5所示。而通常輪胎接地和舒適性對于阻尼力的需求是相互矛盾的，如圖6所示。
圖5 車輛性能目標
圖6 阻尼力平衡
為了達到車輛的性能目標，CDC軟件的控制策略由圖7所示的功能模塊組成。
圖7 控制策略功能模塊
為了保證輪胎接地從而保證安全性，需要基礎阻尼力。“Base Current”模塊的功能就是根據車輛的速度提供基礎阻尼力。
為了防止車輪跳動，“Anti Wheel Hop”的功能就是根據車輪跳動的情況，在一段時間內增加控制電流從而增加阻尼力來控制車輪。如圖8所示。
圖8 防止車輪跳動模塊
在保證車輛安全性之后，控制策略主要提升車身控制。
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電控懸架的最新內容
1984年，電控空氣懸架開始出現，林肯汽車成為第一個采用可調整線控空氣懸架系統的汽車。目前，寶馬汽車安裝的“魔毯”懸架系統，凱迪拉克汽車安裝的MRC主動電磁懸架系統，以及自適應空氣懸架系統，均屬于線控懸架系統的不同形式。
引言
隨著汽車電動化、智能化的發展趨勢，對于底盤舒適性的要求越來越高。空氣彈簧和連續可調阻尼減振器(CDC)是提高底盤舒適性的強有力配置，越來越多主機廠在新車型的配置上搭載空氣彈簧和CDC。本文主要介紹某供應商的CDC系統。
系統架構
系統由四個位移傳感器，三個加速度傳感器，電控單元(ECU)和四個CDC減振器組成。如圖1所示。位移傳感器測量每個車輪與車身的相對位移
這些信號用于電控助力轉向、車輛穩定控制、電控懸架中。
由于空氣懸架有諸多優點，把空氣彈簧的可調剛度特性與筒式減振器可調阻尼的特性結合起來，借助電液技術、計算機技術、傳感器微處理以及電液控制單元制造技術，發展電控空氣懸架技術具有非常大的應用前景[5-6]。因此，對電控空氣彈簧麥弗遜懸架代替螺旋彈簧麥弗遜懸架的可行性問題進行研究對整車結構的改進也具有理論指導意義。
電控懸架系統組成
1984年，電控空氣懸架開始出現，林肯汽車成為第一個采用可調整線控空氣懸架系統的汽車。
目前，寶馬汽車安裝的“魔毯”懸架系統，凱迪拉克汽車安裝的MRC主動電磁懸架系統，以及自適應空氣懸架系統，均屬于線控懸架系統的不同形式。
嘉賓信息
舒進 博士
集度汽車整車集成總監
舒進女士畢業于北京理工大學車輛工程專業，工學博士
從業17年，主要從事車輛性能開發，底盤及整車架構開發，電控懸架及轉向系統開發，智能底盤相關產品研發等
其經營范圍包括：汽車電控懸架系統開發、集成、匹配、銷售等。誠然，為了加快造車進度，小米汽車正在積極“買買買”，通過資本手段，整合產業鏈資源。
2．1空氣／液壓主動懸架
早期的主動懸架主要包括空氣主動懸架和液壓主動懸架。電控空氣懸架采用傳感器檢測車速、油門開度、方向盤轉角及車身高度等。通過控制彈簧的剛度、阻尼力和高度等來改變作動器的控制力。將液壓主動懸架系統安裝在Infiniti Q45豪華轎車上。采用天棚阻尼和頻率阻尼裝置進行控制系統的設計。
底盤控制領域已經足夠成熟，高端車采用電控懸架提高舒適性，采用可變轉向比提高操控性。隨著混合動力開發， P4電機逐漸取代了傳統的分動器+傳動軸+驅動橋的四驅系統。在被動安全領域，獨立的安全氣囊控制器被幾個核心供應商所掌控。
汽車"新四化"影響較大的是自動駕駛領域、車身控制領域和智能座艙領域，是行業主要的發展方向。
