第5章底盘新技术

1、 汽车工程学院 传统的汽车悬架弹簧及阻尼元件刚度不 可调，导致汽车悬架不能兼顾汽车平顺性 和操稳性（转向时不侧倾，制动时不点头 ）对汽车对悬架的不同要求。 主动和半主动悬架出现满足或是部分满足 了汽车在不同工况下对悬架提出的不同要 求。 汽车工程学院 图5.1 半主动及主动式悬挂系统的基本工作原理框图 半主动汽车悬架只改变悬架阻尼，而不改变 悬架刚度，主动悬架则是根据汽车运动状况 和路面状况，实时的调节悬架刚度和阻尼， 使其处于最佳状态。 汽车工程学院 无级半主动式悬挂系统通常以车身加速度 的均方根值作为控制的目标量，而以阻尼 为控制量，下图为其基本原理图。控制信 号来自于安装在车上的加速度传

2、感器采集 的车上振动的加速度信号。 汽车工程学院 对于某一车速，首先设置一个满足汽车平 顺性要求的最优控制目标加速度均方根值 ，控制系统根据此时车身输出的加速度均 方根值，控制需要增加或是减小悬挂系统 阻尼。 汽车工程学院 主动悬架(Continuity Adjustable Tracing System) 主动悬架通常可以按驱动机构和介质的不 同分为油气式主动悬架、空气式主动悬架 ，主动悬架能够根据各种复杂行驶工况对 悬架系统的不同要求，及时改变悬架刚度 、阻尼和车身高度，以保证汽车运行过程 中有较好的操纵稳定性和乘坐舒适性。 汽车工程学院 (1)主动悬架的控制功能 可以选择“软”、“硬”两

3、种控制模式， 同时每种模式都有按刚度和阻尼大小区分 的低、中、高三种状态。 主要根据车速及路面感应、车身姿态、车 身高度进行控制 汽车工程学院 1)车速与路面感应控制 车速高时，增加悬架刚度和阻尼，提高操 稳性；前轮遇到单个凸起时，减小后轮悬 架刚度和阻尼，减小振动和冲击；进入坏 路时，增大悬架刚度和阻尼，减小车产生 身大振动。 汽车工程学院 2)车身姿态控制 根据驾驶员的操作预测车身姿态的变化趋 势，控制刚度和阻尼，抑制车身过渡摆动 。主要包括转向时增大刚度和阻尼，以抑 制侧倾；制动时增大刚度和阻尼，抑制点 头，起步或是急加速时增加刚度和阻尼， 控制车身俯仰。 3)车身高度控制 高速时控制悬

4、架高度，通过放气降低车身 高度。 汽车工程学院 (2)油气主动式悬架 此类悬架以油作为介质压缩气囊中的空气 ，实现刚度的变化。采用液压管路中的小 孔节流实现阻尼变化。 下图为雪铁龙XM轿车的主动式油气悬挂系 统示意图。它有5个基本反映汽车行驶过程 中车身状况的传感器。 汽车工程学院 转向盘转角传感器（反映汽车转向快慢、 大小）、加速传感器、车速传感器（利用 该信号和转向盘转角传感器传来的信息可 以计算车身侧倾程度）、车身高度传感器 、（测量车身与车桥相对高度，其频率变 化可以反映汽车平顺性，还可以用来调节 车身高度）、制动压力传感器。 汽车工程学院 基本控制过程为：当汽车在好路面上低速 运行时

5、，计算机分析信号后，控制电磁阀7 向右移动，从而接通压力油道，油压推动 辅助油气阀8阀芯向左移动。这时中间油气 室9与主油室联通，使总的气室容积增加， 气压减小，从而悬架刚度减小，系统处于 软 状态。 汽车工程学院 当汽车高速、转向、启动、制动时，电磁 阀7无电流通过，阀芯受弹簧压力左移，压 力通道关闭，阀8的阀芯右移，关闭刚度调 节器9，气室容积减小，刚度增加，悬挂处 于硬状态。 汽车工程学院 (3)主动式空气悬架 在ECU的控制下，高速控制阀按照微机的 指令，通过改变阀的开闭来改变空气悬架 主室的充气量，从而改变车身高度。当车 需要身高度上升时，高度控制阀打开，向 主气室供给压缩空气，反之

6、排气阀打开， 主气室的空气排出。同时，微机根据传感 器采集的信号通过控制步进电动机改变悬 架刚度、阻尼，使汽车在行驶过程中保持 良好的操稳性。 汽车工程学院 能量回馈式悬架： 随着能源价格持续上涨以及能源储量下降 ，对于可再利用的能源回收利用汽车技术 发展的一个方向。汽车在行驶过程中，由 于车身振动，消耗大量能量，传统悬架将 这些振动能量白白浪费，馈能悬架就是针 对这一情况研发的，目的是回收振动能量 ，降低油耗。 汽车工程学院 该系统不但能降低燃油消耗、减少污染物 排放及提高汽车性能， 同时该技术还为汽 车悬架系统电动化提供了一种新的设计思 路。设计馈能悬架的基本方法是用一个能 量回收装置替代

7、传统悬架的阻尼器，再使 之与弹性元件并联，构成悬架系统，这样 能量回收装置就可以将原本应被阻尼器耗 散掉的振动能量吸收，达到节能的目的。 汽车工程学院 馈能悬架回收能量的方法可以归结为2种： 液压储能式，电磁储能式。 液压储能式馈能减振器利用液压泵的原理 ， 将悬架振动机械能以液压能的形式回收 并存储起来。 电磁储能式馈能减振器是利用电磁原理， 将悬架振动机械能以电能的形式回收并存 储起来， 通常是在悬架系统中装载一套电 能转换装置（如发电机等）。 汽车工程学院 电机及齿轮齿条机构 电磁馈能式悬架阻尼器的电机及齿轮齿条 机构的主要作用， 是将簧载质量和非簧载 质量间的相对直线运动转变为电机磁场

8、与 线圈之间的相对转动，将动能转变为电能 ，产生阻尼转矩，之后再将电机产生的阻 尼转矩转变为作用在簧载质量和非簧载质 量间的阻尼力。电磁馈能式悬架的结构如 下图所示。 汽车工程学院 馈能型悬架机构的评价指标： 1.反馈能量可用性 将振动能量转变成供车上其他耗能部件使 用的方便程度。 电磁式可以给蓄电池充电、给其他用电器 供电。 液压储能式可以将振动能量转变成车上液 压耗能部件（液压动力转向）使用的能量 。 汽车工程学院 2.馈能机构的可安装性 由于馈能装置是附加于汽车悬架的，受汽 车悬架的布置、可用空间，安装以后对于 悬架的正常工作有没有影响等因素影响。 所以，馈能悬架的可安装性非常重要。一

9、般静液式可安装性能最好，电磁式较差。 汽车工程学院 3.馈能机构的效率 馈能机构的效率直接反映节能的效果，即 经济性。它和制造成本一起决定馈能装置 的市场价值。 电磁式因为有充电、放电的效率损失，所 以其效率低于静液式。 汽车工程学院 4.制造成本 电磁式馈能机构和静液式馈能机构的关键 部件都较为简单，成本较低。 馈能式悬架能够实现对汽车振动能量的吸 收，同时能够将这些能量重新利用，这样 既节能，又降低了汽车悬架的热负荷，提 高汽车的平顺性，所以，以后会有很好的 发展前景。 汽车工程学院 5.2EBD系统： EBD指的是电子制动力分配系统。汽车制 动时，如果四只轮胎附着地面的条件不同 ，比如，

10、左侧轮附着在湿滑路面，而右侧 轮附着于干燥路面，四个轮子与地面的摩 擦力不同，在制动时（假定四个轮子的制 动力相同）就容易产生附着条件较差的轮 胎产生打滑、倾斜和侧翻等现象。 汽车工程学院 EBD的功能就是在汽车制动的瞬间，高速计 算出四个轮胎由于附着不同而导致的附着 力数值，然后调整制动装置，以保证车辆 的平稳和安全。 汽车工程学院 EBD实际上是ABS的辅助功能，它可以改善 提高ABS的功效。所以目前很多汽车将ABS 和EBD配套使用，标示“ABS+EBD”。 当紧急刹车车轮抱死的情况下，EBD在ABS 动作之前就已经平衡了每一个轮的有效地 面抓地力，可以防止出现甩尾和侧移，并 缩短汽车制

11、动距离。 汽车工程学院 ASR系统系统 汽车驱动防滑转系统(Anti Slip Regulation，简称ASR，有些公司或资料称 之为牵引力控制TCS，这是是继制动防抱死 系统(ABS)之后应用于车轮防滑的电子控制 系统，ASR是ABS的完善和补充。 汽车工程学院 作用：防止汽车在起步、加速和滑溜路面 行驶时驱动轮的滑转，以提高汽车的牵引 性和操纵稳定性。汽车驱动防滑转电子控 制系统是当驱动车轮出现滑转时，通过控 制发动机的动力输出或对滑转车轮施以制 动力来抑制车轮的滑转，以避免汽车牵引 力和行驶稳定性的下降。 汽车工程学院 滑转与汽车制动时车轮被抱死而拖滑一样 ，驱动车轮的滑转同样会使车轮

12、与地面的 附着力下降。地面纵向附着系数减小，使 驱动车轮产生的牵引力降低，导致汽车的 起步性能、加速性能和滑溜路面的通过性 能下降；地面横向附着系数减小，则会降 低汽车在起步、加速、滑溜路面行驶时的 行驶稳定性。 汽车工程学院 装备ASR的汽车优点。 1）汽车在起步、行驶过程中可获得最大的 驱动力，提高了汽车的动力性。尤其在附 着系数小的路面，汽车起步、加速及爬坡 能力的提高就更加显著。 2） 汽车的行驶稳定性得以提高，前轮驱 动汽车的方向控制能力也能改善。路面的 附着系数越低，其行驶稳定性能提高就越 是明显。 3）减少了轮胎的磨损，可降低汽车的燃油 消耗。 汽车工程学院 当车轮转动而车身不动

13、或是汽车的移动速 度低于转动车轮的轮缘速度时。车轮胎面 与地面之间就有相对的滑动，这种滑动称 之为“滑转”，以区别于汽车制动时车轮 抱死而产生的车轮“拖滑”。 汽车工程学院 防车轮滑转控制的方式: 1）发动机输出功率控制； 2）驱动轮制动控制； 3）离合器打滑控制； 4）防滑差速器锁止控制； 5)发动机输出功率与驱动轮制动综合控制； 汽车工程学院 1）发动机输出功率控制： 当汽车起步、加速时加速踏板采得过猛时 ，会因为驱动力过大而出现两边的驱动车 轮都滑转的情况。这时，ASR控制器输出控 制信号，控制发动机的功率输出，以抑制 驱动车轮的滑转。发动机功率控制可以通 过改变节气门的开度（汽油机响应慢，柴 油机响应快）、调节喷油器的喷油量和改 变点火时间等方法实现。 汽车工程学院 2）驱动轮制动控制 当驱动车轮单边滑转时，控制器输出控制 信号，对滑转车轮施以制动力，使车轮的 滑转率控制在目标范围之内。这时，非滑 转车轮仍有正常的驱动力，从而提高了汽 车在滑溜路面的起步和加速能力、行驶稳 定性及转向操纵能力。 特点：响应快，驱动轮制动系磨损发热、 汽车工程学院 3）离合器控制 当驱动轮打滑时，通过操纵机构减弱离合 器的结合程度，使离合器