现代汽车电子技术

教材：现代汽车电子技术（潘旭峰等编著）学时：32教师：程勇[e-mail]88396530第五章底盘部分的电子控制汽车悬架装置是连接车身和车轮之间全部零件和部件的总称，主要由弹簧、减振器和导向机构三部分组成。汽车行驶在不同路面上而使车轮受到随机激励时，由于悬架装置实现了车体和车轮之间的弹性支承，有效地抑制、降低了车体与车轮的动载和振动，从而保证汽车行驶的平顺性和操纵稳定性，达到提高平均行驶速度的目的。其他电子控制系统悬架的电子控制汽车制动防抱死系统(ABS)汽车驱动防滑系统(ASR)概述弹簧刚度控制减振器阻尼控制车高控制悬架的功能主动悬架半主动悬架第五章底盘部分的电子控制普通悬架由螺旋弹簧和液压筒式减振器组成。这种悬架当结构确定后即具有固定的悬架刚度和阻尼系数，因而也称之为被动悬架。悬架产生的弹性力和阻尼力由道路和车速等条件决定，不能适应广泛的道路状况，但加工容易、成本低。其他电子控制系统悬架的电子控制汽车制动防抱死系统(ABS)汽车驱动防滑系统(ASR)概述弹簧刚度控制减振器阻尼控制车高控制悬架的功能主动悬架半主动悬架第五章底盘部分的电子控制其他电子控制系统悬架的电子控制汽车制动防抱死系统(ABS)汽车驱动防滑系统(ASR)概述弹簧刚度控制减振器阻尼控制车高控制悬架的功能主动悬架半主动悬架行驶平顺性和操纵稳定性是衡量悬架性能的主要指标，但二者相互排斥。平顺性通过车体或车身某个部位(如车底板、司机座倚处等)的加速度响应来评价，操纵稳定性则可以借助车轮的动载来度量。降低弹簧的刚度，则车体加速度减小使平顺性变好，但同时会导致车体位移的增加，车体重心的变动引起轮胎负荷变化的增加，操纵稳定性不良；增加弹簧刚度提高操纵稳定性，但硬的弹簧将导致汽车对路面不平度很敏感，使平顺性降低。第五章底盘部分的电子控制其他电子控制系统悬架的电子控制汽车制动防抱死系统(ABS)汽车驱动防滑系统(ASR)概述弹簧刚度控制减振器阻尼控制车高控制悬架的功能主动悬架半主动悬架理想的悬架应兼顾平顺性和操纵稳定性要求，在不同的使用条件下具有不同的弹簧刚度和减振器阻尼。结构设计上，被动悬架在平顺性和操纵稳定性之间折衷，无法达到悬架控制的理想目标。赛车速度高，道路条件复杂，需要操纵稳定性，为此可牺牲一定的平顺性；豪华轿车行驶环境良好，牺牲一定的操纵稳定性而确保平顺性。为使被动悬架对不同的道路条件具有一定的适应性，通常将悬架刚度和阻尼设计成非线性，如采用变节距螺旋弹簧和三级阻力控制的液压减振器等。第五章底盘部分的电子控制其他电子控制系统悬架的电子控制汽车制动防抱死系统(ABS)汽车驱动防滑系统(ASR)概述弹簧刚度控制减振器阻尼控制车高控制悬架的功能主动悬架半主动悬架减振器工作时，将工作缸和活塞相对远离(相应于车轮弹向地面)的过程叫作复原行程，而把工作缸和活塞相对移近(相应于车轮弹向车体)的过程叫作压缩行程。减振器在“压缩一复原”两个行程间的连续交变，工作液体流经工作缸中的活塞阀和工作缸与储油腔之间的底阀系，两个阀系之间的相互协调配合便构成了产生始终与振动方向相反的减振阻力。双筒液压减振器以液压油液为工作介质，液体流过节流阀时产生与车体和车轮振动速度相反方向的节流阻力，起到衰减车体和车轮振动的效果。第五章底盘部分的电子控制悬架的功能主动悬架半主动悬架当速度相同时，通常Fc＝(0.25~0.50)FeFe和ve代表复原阻力和复原速度Fc和vc代表压缩阻力和压缩速度减振器产生的阻尼力随其工作速度(活塞与工作缸筒的相对速度)变化的关系称为减振器的速度持性第五章底盘部分的电子控制悬架的功能主动悬架半主动悬架常通孔节流阶段，Fe＝Cev，Fc＝Ccv弹性元件控制阀门进行节流的阶段，阻尼系数近似线性弹性元件达到最大的变形量，控制阀达到最大开度的阶段，此时以较大的常通孔节流为基础，形成更高的工作阻力，并且有近似线性的阻尼系数。液压减振系统的非线性速度特性可看成是分段线性的。不同阶段阻尼力不同。这三种速度阶段的阻尼力变化关系也称为被动悬架的“三级阻力控制”。第五章底盘部分的电子控制其他电子控制系统悬架的电子控制汽车制动防抱死系统(ABS)汽车驱动防滑系统(ASR)概述弹簧刚度控制减振器阻尼控制车高控制悬架的功能主动悬架半主动悬架低工作速度阶段对应于低车速或较好路面，此时以平顺性为主要矛盾，所提供的阻尼力较低；高工作速度阶段对应于高车速或较坏路面，此时以操纵稳定性为主要矛盾，所提供的阻尼力较高。第五章底盘部分的电子控制其他电子控制系统悬架的电子控制汽车制动防抱死系统(ABS)汽车驱动防滑系统(ASR)概述弹簧刚度控制减振器阻尼控制车高控制悬架的功能主动悬架半主动悬架主动悬架用电液执行机构取代被动悬架的弹簧和减振器，刚度和阻尼系数可随行驶需要自动地改变。主动悬架包括决策和执行两大部分：决策部分由ECU和传感器等组成闭环控制系统，通过监测道路条件、汽车的运行状态和驾驶员的需求，按照所设定的控制规律向执行机构适时地发出控制命令；执行部分包含装在每个车轮上的电液执行机构、动力源等。被动悬架只能在满足主要性能要求的基础上牺牲次要性能，无法适应广泛的性能需求和道路条件。第五章底盘部分的电子控制其他电子控制系统悬架的电子控制汽车制动防抱死系统(ABS)汽车驱动防滑系统(ASR)概述弹簧刚度控制减振器阻尼控制车高控制悬架的功能主动悬架半主动悬架液压伺服机构是主动悬架较为理想的执行机构。液压伺服缸的结构布置与普通弹簧并联，优点是用被动弹簧承受车体重量，所需外界能源少，但执行机构需要有较高的频响特性；与普通被动弹簧串联，优点是执行机构仅需具有较低的频响特性，但所需要的外界空间和外界能源相对较大。第五章底盘部分的电子控制悬架的电子控制概述悬架的功能主动悬架半主动悬架主动悬架控制方法反馈控制预测控制决策控制可对执行机构实时连续调节，对控制系统的稳定性、精确性和反应速度要求较高。自适应控制算法通过对车体和悬梁系统的状态监测，积累有关的信息，修正控制参数和控制规律，使性能指标尽可能达到并保持最优。最优控制算法采用状态变量表达加权的二次性能指标，通过求解优化问题获得控制执行机构的最优控制规律。是将一定的性能指标(如车体加速度均方值)达到最小；第五章底盘部分的电子控制悬架的电子控制概述悬架的功能主动悬架半主动悬架主动悬架控制方法反馈控制预测控制决策控制在反馈控制的基础上，由附加的预测时间L/v(测量距离/车速)的遥测传感器及有关的电子系统构成。预先测量控制所需的信息，而不是“响应”对车轮的“干扰”。获取控制所需的信息,并在悬架控制中的应用称为“预测控制”。控制规律中包含状态变量线性函数的反馈和未来干扰积分函数的前馈。前馈用于校正执行机构的惯性。第五章底盘部分的电子控制悬架的电子控制概述悬架的功能主动悬架半主动悬架主动悬架控制方法反馈控制预测控制决策控制预测控制是降低路面干扰对车轮和车体冲击的有效方法。若在前馈中对全部未来干扰积分函数进行计算，称为无限预测：如果未来干扰是由确定性或由白噪声输入已知成型滤波器产生的，仅仅需要计算[0，L/v]范围内的积分，则称为有限预测。第五章底盘部分的电子控制悬架的电子控制概述悬架的功能主动悬架半主动悬架主动悬架控制方法反馈控制预测控制决策控制预先测量汽车在不同路面和工况下行驶的振动响应，并通过优化计算得到所需的最佳悬架刚度和阻尼系数。应用中，ECU不断他检测汽车行驶过程中的振动响应，查出对应工况下应选的最优或次优悬架刚度和减振器阻尼系数，控制执行机构作出响应。第五章底盘部分的电子控制其他电子控制系统悬架的电子控制汽车制动防抱死系统(ABS)汽车驱动防滑系统(ASR)概述弹簧刚度控制减振器阻尼控制车高控制悬架的功能主动悬架半主动悬架主动悬架控制系统需要复杂的传感器和电子控制设备，执行机构不仅要选用高精度的液压伺服装置，而且要较大的外部动力来驱动，导致成本高、结构复杂、可靠性低，其应用受硬件，特别是执行机构经济性、可靠性的制约；主动悬架摆脱了“平顺性和操纵稳定性”之间的矛盾，但却引起了新的“性能与执行机构功率”之间的矛盾，即主动恳架驱动执行机构所需的功率相当可观。为此，产生了介于主动悬架与被动悬架之间的折衷方案，即半主动悬架。第五章底盘部分的电子控制其他电子控制系统悬架的电子控制汽车制动防抱死系统(ABS)汽车驱动防滑系统(ASR)概述弹簧刚度控制减振器阻尼控制车高控制悬架的功能主动悬架半主动悬架半主动悬架中弹簧刚度和减振器阻尼系数之一可根据需要调节。为减少执行机构所需的功率，更多地是调节减振器的阻尼系数。可调阻尼减振器或称主动减振器，在概念上类似于普通减振器，但其工作油液的通流面积可以通过控制阀进行调节。仅提供调节控制阀、控制器和反馈调节器等所消耗的较小功率，能够达到半波近似主动悬架的控制规律，代表了主动悬架与被动悬架之间的折衷。第五章底盘部分的电子控制其他电子控制系统悬架的电子控制汽车制动防抱死系统(ABS)汽车驱动防滑系统(ASR)概述弹簧刚度控制减振器阻尼控制车高控制悬架的功能主动悬架半主动悬架丰田汽车公司生产的具有车高调节、悬架刚度和减振器阻尼“软／中／硬”有级转换控制的半主动恳架系统结构，可以对四个车轮进行单独控制。第五章底盘部分的电子控制其他电子控制系统悬架的电子控制汽车制动防抱死系统(ABS)汽车驱动防滑系统(ASR)概述弹簧刚度控制减振器阻尼控制车高控制悬架的功能主动悬架半主动悬架控制系统由输入电路、微处理器、输出电路和电源电路等四部分组成。通过串行接口等和汽车其它部件电子控制ECU进行通讯。第五章底盘部分的电子控制第五章底盘部分的电子控制其他电子控制系统悬架的电子控制汽车制动防抱死系统(ABS)汽车驱动防滑系统(ASR)概述弹簧刚度控制减振器阻尼控制车高控制汽车悬架弹簧刚度控制的目的在高质量路面上高速行驶时使弹簧变软以提高平顺性；在凸凹不平的劣质路面上使弹簧变硬以消除颠簸、冲击和碰撞。第五章底盘部分的电子控制其他电子控制系统悬架的电子控制汽车制动防抱死系统(ABS)汽车驱动防滑系统(ASR)系统组成车高传感器执行机构控制方法概述弹簧刚度控制减振器阻尼控制车高控制由主、副气室、设置在二者之间的控制阀、变阻尼液压减振器等组成的空气弹簧实现弹簧刚度有级控制。通过控制阀改变主、副气室之间的通流面积，调节空气弹簧刚度。刚度小，振动小，平顺性好；刚度大，操纵稳定性高。第五章底盘部分的电子控制其他电子控制系统悬架的电子控制汽车制动防抱死系统(ABS)汽车驱动防滑系统(ASR)系统组成车高传感器执行机构控制方法概述弹簧刚度控制减振器阻尼控制车高控制减小刚度可能会导致汽车增大侧倾或俯仰的角度，因而弹簧刚度的控制多是和汽车的高度控制或减振器阻尼力的控制结合使用，以便从总体上改善平顺性。弹簧刚度“软”，用于城镇公路或高级公路；弹簧刚度‘中”用于高速(例如车速大于110km/h时)或弯曲道路；弹簧刚度“硬”用于加速、转弯等，以有效地减小汽车高度变化。用于刚度控制的传感器信号主要有车高和发动机油门位置、车速、转向操作和汽车加速度。第五章底盘部分的电子控制其他电子控制系统悬架的电子控制汽车制动防抱死系统(ABS)汽车驱动防滑系统(ASR)系统组成车高传感器执行机构控制方法概述弹簧刚度控制减振器阻尼控制车高控制装在车身上的汽车高度传感器通过传动轴、连杆与悬架臂相连，连杆随车高的变化而上下摆动。传感器由两个光电传感器和一个开口圆盘组成，光电传感器设置在与连杆同轴的开口圆盘两侧，不同车高时由于开口盘位置的变化使光电传感器发出的光线“通”或“断”，检测出车高。第五章底盘部分的电子控制其他电子控制系统悬架的电子控制汽车制动防抱死系统(ABS)汽车驱动防滑系统(ASR)系统组成车高传感器执行机构控制方法概述弹簧刚度控制减振器阻尼