汽车电控悬架

汽车电控悬架分为：被动悬架（Passive Suspension）、半主动悬架（Semi-Active Suspension）、主动悬架（Active Suspension）。

随着电子空气悬架的快速发展，广泛应用于大型客车和大型载重卡车，并逐渐应用于高端汽车。

一、悬架特性

1.影响悬架的刚度、高度和阻尼系数

汽车在空载形式下，从轴向车身传递的振动发生剧烈变化，汽车悬架的缓冲隔震效果较差。

汽车设计师采用非线性刚体悬架，以减少汽车质量的变化，影响悬架传递的振动特性。非线性刚体悬架的特点是静平衡点附近刚度小，两端刚度远离静载荷。

当悬架固有频率保持一定时，悬架的阻尼比也会因悬架弹簧载荷质量的变化而发生变化。

为了获得令人满意的传输特性，悬架的阻尼系数也必须随冲击频率而变化。

机械悬架不能调节悬架的高度、刚度和阻尼系数。

随着车载质量和路况的变化，电子控制悬架的刚度、阻尼系数和高度可以自动调节，使电子控制悬架具有良好的隔振效果。

2、半主动悬架、主动悬架、电子悬架系统

悬架系统分为半主动和主动两种。

半主动悬架系统：无需提供能量，即可调节悬架的阻尼系数。

半主动悬架系统可分为无级半主动悬架系统和有级半主动悬架系统。

半主动悬架系统的优点是不需要额外的动力源，但需要更多的传感器和更高的使用成本。

主动悬架系统是一种带动力源的悬架，在悬架系统中增加了一个可控制力的装置。

主动悬架系统可分为：

(1)主动悬架与被动悬架并置，主动悬架伺服电机出现问题时仍可使用被动悬架。

(2)只有伺服电机系统才能调节完全独立的主动悬架。伺服电机系统出现问题时，悬架无法调节。

主动悬架用低刚度空气弹簧代替机械弹簧。

电子空气悬架类似于主动悬架。调整过程是一个分级和不连续的过程，对执行机构的响应速度不够快，但能耗很低。在工作方面，电子空气悬架接近被动悬架。

电子空气悬架的设计任务是寻求适当的控制算法，自动调整悬架刚度、阻尼和车辆高度到最佳状态，以确保悬架在任何工况下都具有最佳的舒适性和操作稳定性。

3、主动悬架

主动悬架是一种带动力源的悬架，在悬架系统中增加了一个可控制力的装置。

主动悬架可根据调整悬架的刚度、阻尼力和车身高度，根据启动、汽车制动、汽车转向等状态的变化启动、汽车制动、汽车转向等状态的变化。

二、电子空气悬架

主动悬架的缺点：成本高，液压装置噪声大，功耗大。

电子空气悬架：其阻尼和刚度可根据汽车行驶条件自动调节，具有主动悬架的特点。

电子空气悬架的调节过程不需要补充能量，工作过程更接近传统的被动悬架。

综合考虑能耗、生产成本和使用性能，电子空气悬架将成为汽车悬架的主导产品。

三、电子空气悬架的弹性元件及工作原理

1、空气气囊

汽车上，空气囊和阻尼减震器制成零件。

在公共汽车或卡车上，安全气囊被制成独立的部件。

2.空气弹性元件的力学特性

空气悬架用低刚度空气弹簧代替大刚度机械弹簧，显著提高了悬架的减震性能。

电子空气悬架将根据汽车的行驶状态调整悬架各部件的刚度，使汽车保持正常的运行姿势。

电子空气悬架将电子技术与空气悬架相结合，自动调节悬架刚度和阻尼，使悬架与汽车驾驶状态相匹配。

3.刚度和阻尼调节装置

调整主、副气室之间的空气阀，可将悬架刚度调整为高、中、低三种状态。

若空气阀完全关闭，则只有主气室在工作，悬架处于高刚度状态。

如果空气阀全开，则主气室、副气室同时工作，悬架处于低刚度状态。

若空气阀部分打开，则主气室、副气室部分工作，悬架处于中刚度状态。

(1)油液悬架 阻尼阀调节了减震器缸上下两腔的油通道，驱动空气阀的同一步进电机。在调整悬架高、中、低刚度的同时，也产生了高、中、低三种阻尼状态。

自动调节油悬架阻尼的原理：

①当阻尼阀关闭时，减震器处于高阻尼模式。

②当阻尼阀完全打开时，减震器处于低阻尼模式。

③阻尼阀半开，减震器处于中阻尼模式。

(2)油气悬架调节刚度，每个悬架有两个电磁阀，一个用于调节刚度，一个用于调节高度。

高度调节阀：注入油，高度升高。油流出，高度下降。

刚度调节阀：阀门完全打开，两个空气弹簧工作，悬架工作在软模式低刚度模式。阀门部分打开，悬架工作在中刚度模式，阀门完全关闭，悬架工作在硬模式高刚度模式。

四、电子空气悬架的组成

1.大型客车和卡车空气悬架的组成

电子控制单元（ECU）、由执行机构和传感器组成。

根据传感器传回的信号，电子控制装置通过执行机构自动调整悬架系统的刚度和车身高度，确定汽车的行驶状态。

主要部件及功效：

（1）储气罐

储气罐主要用于储存高压空气，控制空气流入或排出气缸，从而控制悬架的高度和刚度。

(2)调整悬架高度和刚度

当悬架高度较低时，打开进气电磁阀和四个车身高度调节电磁阀，储气罐的高压空气进入悬架气囊，车身升高。

当悬架高度过高时，打开排气电磁阀和四个车身高度调节电磁阀。安全气囊中多余的空气通过高度调节阀和排气阀排放到大气中，车身高度下降。

(3)调整单个悬架支柱的高度

打开进气阀和相应的车身高度调节阀，电控装置可单独调节相应的悬架支柱高度。

(4)储气罐安全工作压力限制

需要限制储气罐的气压。当储气罐的气压超过一定限值时，将储气罐中的空气排入大气中，以降低储气罐的气压。

(5)主要使用的传感器及其功能

储气罐传感器：感应储气罐的压力

车身高度传感器：感应车身的高度

速度传感器：感应汽车的速度

发动机转速传感器：感应发动机转速

这些传感器实时传递悬架的高度、刚度等信息ECU控制模块，ECU根据这些传感器数据，控制模块调整悬架的高度、刚度和阻尼系数。

2.汽车使用的空气悬架

一般来说，空气安全气囊与阻尼减震器相结合。

传感器包括：车身高度传感器、速度传感器、汽车制动传感器、汽车油门踏板传感器、汽车方向盘角传感器、汽车纵向和侧加速传感器。

电磁阀控制悬架充气，升高悬架，控制悬架放气，减少悬架。

3、电子控制油/气悬架。

油/气悬架包括气体和液体两种隔离工作介质。

五、小结

电子空气悬架是根据汽车的行驶状态来调整悬架的阻尼力、刚度和高度的。调整过程是一个分级和不连续的过程，对执行机构的响应速度不高，但能耗很小。电子空气悬架具有改变悬架刚度、高度和阻尼系数的理想特性。