电控悬架系统的结构与工作原理
电控悬架系统概述,采用电控悬架的目的： 传统悬架系统使用的是定刚度弹簧和定阻尼系数减震器，只能适应特定的道路和行驶条件，无法满足变化莫测的路面情况和汽车行驶状况，只能被动地接受地面对车身的各种作用力，不能主动去进行调节。故又称为被动悬架系统。 电控悬架系统的最大优点是悬架随不同的路况和行驶状态作出不同的反应，即可使汽车的乘坐舒适性令人满意，又能使操纵稳定性达到最佳状态。,电控悬架的功能,电控悬架系统的基本目的是控制调节悬架的刚度和阻尼力。 基本功能有： 车高调整：不论负载多少，汽车高度均一定；在坏路面上行驶时，使车高升高，高速行驶时，车高降低。 减震器阻尼力控制：调整减震器阻尼系数，防止汽车起步或急加速时车尾后坐；防止紧急制动时车头下沉；防止急转弯时车身横向摇动；防止汽车换档时车身纵向摇动等。 弹簧刚度控制：调整弹簧弹性系数，改善乘坐舒适性和操纵稳定性。 有些车型有其中一至二个功能，少数同时有三个功能。,减震器,悬架控制执行器,选择开关,传感器,制动时防前倾,高速行驶时操纵稳定,转弯时防侧翻,正常行驶时乘坐舒适,起步和加速时防后坐,纵向摇动,横向摇动,电控悬架的种类,按传递介质不同，分气压式和油压式。 按驱动机构和介质不同，分电磁阀驱动的油气主动式悬架和步进电机驱动的空气主动悬架。 按控制理论不同，分半主动式和主动式。 主动悬架是一种能供给和控制动力源的装置，它根据各传感器检测的信号，自动调整悬架的刚度、阻尼力以及车身高度，从而显著提高汽车的操纵稳定性和乘坐舒适性。 半主动悬架不需要外加动力源，因而消耗的能量小，成本低。,电控悬架系统的结构与工作原理,一、组成 传感器：车高传感器、车速传感器、加速度传感器、转向盘转角传感器、节气门位置传感器等。 开关：模式选择开关、制动灯开关、停车开关、车门开关等。 执行器：可调阻尼力减震器、可调节弹簧高度和弹性大小的弹性元件等。 ECU 一般原理： 利用传感器（包括开关）检测汽车行驶时路面的状况和车身的状态，输入ECU后进行处理，然后通过驱动电路控制悬架系统的执行器动作，完成悬架特性参数的调整。,EMSElectric Modulated Suspension,03款丰田LEXUS GX470电控悬架EMS系统图,二、传感器的结构与工作原理,转向盘转角传感器,加速度传感器,车身高度传感器,车身高度传感器加速度传感器,传感器位置,1、转向盘转角传感器,【作用】检测转向盘的中间位置、转动方向、转向角度和转动角度。以判断转向时侧向力的大小和方向，以控制车身的侧倾。 【类型】多采用光电式转向盘转角传感器。 【安装位置】转向盘的转向轴上。 【结构】在转向轴的带窄缝的圆盘上装有两组光电耦合器，转向盘转动时，可输出两组脉冲信号。根据此信号可判断转向盘的转角与转速；通过两组信号的相位来判断转向的方向。,前,开槽的圆盘（信号盘）,转向盘转角传感器,遮光器,中间位置,顺时针,逆时针,【作用】检测车身横向加速度和纵向加速度。横向加速度传感器主要用于检测汽车转向时，汽车因离心力的作用而产生的横向加速度，以判断悬架系统阻尼力改变的大小及空气弹簧中空气压力的调节情况，以维持车身的最佳姿势。 【类型】差动变压器式和钢球位移式。 【别名】G传感器 【差动变压器式加速度传感器原理】汽车转弯、加减速时，心杆在横向力或纵向力作用下移动，使检测线圈的输出电压发生变化。 【钢球位移式加速度传感器原理】汽车转弯、加减速时，钢球在横向力或纵向力作用下移动，使检测线圈的输出电压发生变化。,2、加速度传感器,丰田车垂向加速度传感器：前加速度传感器一般装在前左及前右高度传感器内；后加速度传感器装在行李箱右侧的下面。,丰田车垂向加速度传感器安装位置,丰田加速度传感器主要由压电陶瓷盘和膜片组成。 两个压电陶瓷盘固定在膜片两侧，并支承在传感器中心。当加速度作用在整个传感器时，压电陶瓷盘在其自身重量作用下弯曲变形。根据压电陶瓷的特性，它们将产生与其弯曲率成正比例变化的电荷。这些电荷由传感器内的电子电路转换成与加速率成正比例变化的电压，输送到悬架ECU,膜片,压电陶瓷盘,压电陶瓷盘,膜片,电路,加速度,低 电压 高,3、车身高度传感器,【作用】检测汽车行驶时车身高度的变化情况（汽车悬架的位移量）。 【类型】片簧开关式、霍尔式、光电式。其中光电式应用较多。 【光电式传感器原理】有一根靠连杆带动转动的转轴，转轴上固定一个开有许多窄槽的圆盘，圆盘两边装有四组光电耦合器。当车身高度变化时，通过连杆可使转轴转动，因而四组光电耦合器可感应出四组脉冲信号，通过这四组脉冲信号的不同组合，可反映车高的高度范围。,丰田线性高度传感器,4、信号开关,车门开关,停车灯开关,阻尼模式指示灯和车身高度指示灯,高度控制开关,阻尼模式选择开关,【位置】变速器旁。 【作用】根据汽车的行驶状况和路面情况选择悬架的运行模式，从而决定减震器的阻尼力大小。 【运行模式】标准（Norm）、运动（Sport）两种。 丰田凌志车称此开关为LRC开关 LRCLexus Riding Control 凌志乘坐控制,阻尼模式选择开关,开关位置,阻尼力,软,硬,乘坐舒适,操纵稳定,5、模式选择开关,【作用】改变车身高度设置。 【运行模式】低（Low）、高（Hight）两种。,6、高度控制开关,三、执行器的结构与工作原理,EMS ECU,悬架控制执行器,高度控制阀,压缩机和干燥器组成,带减震器的气动缸,线圈,转子,软,硬,输出轴,直流电机,至转阀,1、悬架控制执行器,减震器,气动缸,悬架控制执行器,空气室,上跳止动器,卷动膜片弹簧,回弹衬垫,低压氮气,软阻尼阀,转阀,硬阻尼阀,电机,干燥器,压缩机,2、压缩机和干燥器总成,电磁阀,电磁阀,来自压缩机,至气动缸,3、高度控制阀,
