第7章 电子控制悬架系统(汽车电子控制技术)

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汽车电子控制技术汽车类专业应用型本科示范教材机械工业出版社出版主编于京诺 第7章电子控制悬架系统学习目标·了解电控悬架系统的功用和组成。·了解电控悬架系统分类。·掌握电控悬架系统传感器和执行机构的结构和工作原理。·掌握电控悬架系统控制原理。 7.1.1功用悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的所有传力连接装置的总称。它的作用除了缓冲和吸收来自车轮的振动之外，还把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力，以及这些反力所造成的力矩都传递到车架（或承载式车身）上，从而改变了汽车行驶的平顺性和操纵稳定性，以保证车辆正常行驶。提示：电子控制悬架系统是通过控制悬架的刚度和减振器阻尼，克服传统的被动悬架系统对其性能改善的限制，使悬架特性与路面条件、装载质量、行驶车速等相适应，从而使汽车的平顺性和操纵稳定性在各种行驶条件下都能达到最佳组合。7.1电控悬架系统的功用及分类 电子控制悬架系统的基本功能包括：减振器阻尼控制、弹簧刚度控制和车身高度调整。①减振器阻尼调节功能。该功能的作用是在急转弯、急加速和紧急制动等情况下，通过改变减振器阻尼，抑制车辆姿势的变化，防止车辆侧倾、前倾、后仰等，提高车辆的操纵稳定性和乘坐舒适性。②弹簧刚度调节功能。该功能是利用控制弹簧刚度(弹性系数)的方法控制车辆在各种不同状况时的姿势，提高车辆的操纵稳定性。③车身高度调整功能。可以使得车辆根据载荷变化自动调节悬架高度以保持车身的正常高度和姿态。当汽车在坏路面行驶时可以使车身升高，增强其通过性；当汽车在高速行驶时，又可以使车身降低，减少空气阻力并提高行驶稳定性。 7.1.2分类根据悬架的控制方式不同，电子控制悬架可分为半主动悬架和主动悬架两大类。1.半主动悬架半主动悬架通常是指只能对悬架的减振器阻尼进行调节的悬架。根据减振器阻尼力调节方式不同，半主动式电控悬架又分为有级半主动式（阻尼力有级可调）和无级半主动式（阻尼力连续可调）两种。半主动悬架是无源控制，因此，消耗的能量很小，成本较低，但汽车在转向、起动、制动等工况时难以对弹簧刚度和减振器阻尼力进行有效的控制。2.主动悬架主动悬架能根据不同工况主动调节悬架的减振器阻尼、弹簧刚度以及车身高度，从而能够同时满足汽车行驶平顺性和操纵稳定性的要求。主动悬架是有源控制，在悬架系统中附加一个可控制作用力的装置（压缩空气源或者液压源），根据各传感器检测到汽车载荷、行驶速度、路面状况变化和汽车起动、制动、转向等工况，自动调节悬架的弹簧刚度和减振器阻尼力，此外，还可以根据行驶情况的变化自动调节车身高度，显著提高汽车的操纵稳定性和乘坐舒适性。 7.2电控悬架系统的结构和工作原理7.2.1系统组成悬架系统因生产企业不同，其功能及零部件组成略有不同，但其电子控制系统总体上都是由各种传感器和控制开关、电子控制单元、执行机构等部分组成。电子控制悬架系统的传感器将汽车路面行驶的情况（包括：振动、车速、起步、加速、转向、制动等信息）转变为电信号，传送给电子控制单元（ECU）。悬架ECU将传感器传回的电信号进行综合处理，然后发出对悬架的刚度、阻尼系数及车身高度进行调节的控制信号。悬架系统的执行机构，根据悬架ECU的控制信号执行动作，及时调整悬架的刚度、阻尼系数及车身高度。悬架系统的执行机构一般由电磁阀、步进电机、气泵电动机等组成。 l-高度控制压缩机2-1号高度控制阀3-主节气门位置传感器4-门控灯开关5-悬架ECU6-2号高度控制继电器7-后悬架控制执行器8-高度控制连接器9-高度控制开关10-2号高度控制阀和溢流阀11-后高度控制传感器12-LRC开关13-高度控制开关14-转向传感器15-制动灯开关16-前悬架控制执行器17-前高度控制传感器18-1号高度控制继电器19-IC调节器20-干燥器和排气阀 7.2.2传感器和控制开关电控悬架系统传感器的作用是对汽车行驶状态进行检测，为ECU提供相应的电信号，以便ECU对悬架的阻尼、弹簧刚度和车身高度进行控制。1.车身高度传感器光电式车身高度传感器主要由光电耦合元件、遮光盘、壳体和防护盖等组成，结构如图7-2所示。1-光电耦合元件2-遮光盘3-盖4-电缆5-金属封油环6-壳体7-轴 光电耦合元件由发光二极管和光电三极管组成，遮光盘固定在传感器轴上，遮光盘圆周上制有弧度不等的透光槽，如图7-3所示。车身高度传感器轴通过连杆和拉紧螺栓与悬架臂连接。a）结构；b）导通状态；c）切断状态1-光电耦合元件2-传感器轴3-连杆4-遮光盘 1-后悬架臂2-轮胎3-车架4-减振器5-螺旋弹簧6-连杆7-槽8-光电耦合元件9-遮光盘10-拉紧螺栓 光电耦合元件固定在传感器壳体上，传感器壳体固定在车架上。因此，当车身高度变化时，光电耦合元件仅随车身上下移动，遮光盘将随悬架臂的摆动而转动。图7-5光电耦合元件（4组）控制电路图当车身升高时，悬架臂右端离地间隙增大，并通过拉紧螺栓和连杆带动传感器轴沿顺时针方向转动一定角度。反之，当车身高度降低时，悬架臂右端离地间隙减小，因为拉紧螺栓的长度不变，所以悬架臂将通过拉紧螺栓和连杆带动传感器轴沿逆时针方向转动一定角度。当传感器轴转动时，就会带动固定在轴上的遮光盘一同转动。当遮光盘上的透光槽处于发光二极管与光电三极管之间时，光电三极管受到光线照射而导通（如图7-3b），耦合元件输出端输出低电平“0”（0～0.3V）；当遮光盘上的透光槽不在发光二极管与光电三极管之间时，光电三极管不受光线照射而截止（如图7-3c），耦合元件输出端输出高电平“1”（4.7～5.0V）。根据光电耦合元件输出的信号，即可判定车身高度。为了获得在整个车身高度变化范围内车身高度的电信号，在遮光盘的两侧装有4组或2组光电耦合元件。 光电耦合元件（4组）控制电路图 车身高度与光电耦合元件输出信号（4组）关系 2.加速度传感器在车轮打滑时，无法以转向角和汽车车速正确判断车身侧向力的大小，此时利用加速度传感器可以直接准确地测量出汽车的纵向加速度以及汽车转向时因离心力而产生的横向加速度，并将信号输送给ECU，使ECU能够调节悬架系统的阻尼力大小及悬架弹性元件刚度的大小，以维持车身的最佳姿势。差动变压器式加速度传感器的结构如图7-6所示，主要由线圈（一次绕组，二次绕组）、铁芯、弹簧等组成。图7-7所示为差动变压器式加速度传感器的工作原理。 1-弹簧2-封入硅油3-检测线圈（二次绕组）4-励磁线圈（一次绕组）5-铁芯 其工作原理是：传感器的励磁线圈（一次绕组）上通有交变电压信号，检测线圈（二次绕组）是两个串联的匝数相等绕向相反的线圈，当加速度为零时，铁芯处于中间平衡位置，两个二次绕组中的感应电动势信号大小相等，方向相反，输出为零；当汽车转弯（或加、减速）行驶时，铁芯在汽车横向力（或纵向力）的作用下产生位移，随着铁芯位置的变化，两检测线圈（二次绕组）的感应电动势大小不等，输出电压发生变化。加速度越大，铁芯位移越大，输出电压信号越大。ECU根据此输入信号即可正确判断汽车横向力（或纵向力）的大小，对车身姿势进行控制。1、2-二次绕组3、6-一次绕组4-电源5-铁芯 3.转向盘转角传感器转向盘转角传感器位于转向盘下面，主要用来检测转向盘的中间位置、转动方向、转动角度和转动速度等，并把信号输送给悬架ECU，ECU根据该信号和车速等信号判断汽车转向时侧向力的大小和方向，从而控制车身的侧倾。现代汽车多采用光电式转向盘转角传感器，其安装位置及结构如图7-8所示，主要由信号圆盘（有缝圆盘），光电耦合元件和处理电路等组成。 光电式转向盘位置传感器的结构1-传感器壳体2-信号圆盘3-光电耦合元件4-转向轴 光电式转向盘转角传感器信号圆盘压装在转向轴上，在信号圆盘的圆周上制有宽度相等、均匀排列的透光孔。两组光电耦合元件装在信号圆盘两侧与透光孔配合工作。光电式转向盘转角传感器与光电式车身高度传感器的基本原理相同，耦合元件电路如图7-9a所示，当信号圆盘随转向轴转动时，圆盘上的透光孔便在两组光电耦合元件之间转过，耦合元件输出端即可输出高、低电平信号，如图7-9b所示。 悬架ECU根据两组光电耦合元件输出信号导通与截止变换的频率，即可计算出转向盘的转动角度和速度。同时，由于两个光电耦合元件ON、OFF变换的相位差为90°，因此通过判断哪个耦合元件首先转变为ON状态，即可检测出转向轴的转动方向。例如：转向盘向左转时，左侧光电耦合器总是先于右侧光电耦合器90°达到“ON”状态，向右转时，右侧光电耦合器总是先于左侧光电耦合器90°达到“ON”状态。4.车速传感器车速信号是汽车悬架系统的常用控制信号，汽车车身的侧倾程度取决于车速的高低和汽车转向半径的大小。车速传感器的作用是检测汽车速度，并将信号传递给ECU，用于对悬架的阻尼、弹簧刚度和车身高度的控制。常用的车速传感器主要有舌簧开关式，电磁感应式，光电式等。5.节气门位置传感器节气门位置传感器用来检测节气门的开度及开度变化，为悬架ECU提供起步、加速等信号，以便根据车辆状态进行悬架控制。节气门位置信号可以与汽车上用于发动机控制的节气门位置信号共享。常用的节气门位置传感器有线性可变电阻式、触点与可变电阻组合式。 6.悬架控制开关在电控悬架中，常用的开关主要有阻尼力调节开关、车身高度控制开关及车身高度控制通/断开关等。（1）阻尼力调节开关阻尼力调节开关通常位于变速杆旁，雷克萨斯LS400轿车的阻尼力调节开关被称为LRC（LexusRidingControl雷克萨斯汽车行驶平顺性控制）开关，如图7-10a所示。LRC开关有NORM（正常）和SPORT（运动）两个位置，当选择不同位置时，减振器阻尼和弹簧刚度见表7-3 悬架控制开关a）阻尼力调节开关b）车身高度控制开关 悬架控制开关的控制功能开关位置减振器阻尼弹簧刚度车身高度LRC开关NORM软软—SPORT中硬—高度控制开关NORM——标准HIGH——高 （2）车身高度控制开关图7-10b）所示为LS400轿车车身高度控制开关，驾驶员操纵此开关选择所希望的车身高度（NORM或HIGH）后，车身高度的目标值见表7-3。（3）车身高度控制通/断开关车身高度控制通断（ON/OFF）关用来接通或中止主动悬架的车身高度控制功能，该开关位于车辆行李箱的工具储藏室内。当车辆被举升、停在不平的路面或车辆被拖拽时，要先将此开关拨至“OFF”位置，这样可避免空气弹簧中的压缩空气排出，从而造成车身高度下降。 7.其他信号（1）制动灯开关信号制动灯开关通常安装在制动踏板支架上（见图7-11），当踩下制动踏板时，开关接通，悬架ECU利用这一信号判断汽车是否处于制动状态，以便对悬架进行阻尼和弹簧刚度控制。LS400制动灯开关位置及电路 （2）门控灯信号门控灯开关位于汽车各门的门柱上或行李箱内，当所有的车门（和行李箱盖）都关闭时，门控灯开关断开，车门关闭信号送至ECU。在主动悬架系统中，ECU根据该信号判断车门是否打开，因为在车辆停止后，悬架系统会自动使车身高度降低，若在降低的过程中ECU检测到车门打开（下客或卸货）时，车身高度自动控制功能必须停止，以免造成危险。（3）发电机IC调节器信号（以LS400轿车为例）发电机IC调节器位于汽车交流发电机内。IC调节器的L端子在发动机运转时（即发电机发电）为蓄电池电压，在发动机停止时（即发电机不发电）不高于1.5V。IC调节器的L端子直接与悬架ECU的REG端子连接，悬架ECU据此判断发动机是否运转。悬架ECU利用这一信号，进行如转角、高度等传感器的检查和失效保护功能。 7.2.3电子控制单元电控悬架系统ECU与其它系统ECU相同，也是由输入回路、微型计算机、输出回路以及电源电路等组成。 当汽车正常行驶时，电控悬架系统ECU按照阻尼力调节开关、车身高度控制开关的设定，控制减振器阻尼、弹簧刚度以及车身高度（见表7-3）。但汽车的运行状态发生变化时，ECU将对电控悬架的控制参数进行自动控制，控制策略如下：l．减振阻尼力和弹簧刚度控制提示：减振阻尼力和弹簧刚度的控制是针对以下情况而实施的，具体包括防止前倾控制、防止侧倾控制、防止后仰控制、坏路控制、高车速控制等。（1）防止前倾控制该控制用于防止汽车在制动时过量前倾。当车速、制动灯开关状态和车身高度发生变化时，悬架ECU通过悬架执行器把减振器阻尼和弹簧刚度设置到“硬”状态。在松开制动踏板约1s后，这一控制被取消，悬架执行器恢复至原来的减振阻尼和弹簧刚度设定。 （2）防止侧倾控制该控制可在转弯时或在S形弯路上抑制车辆的侧倾。悬架ECU根据车速和转向盘转角信号，将悬架执行器设置在“硬”的位置。当方向盘恢复至直线行驶位置约2s后，悬架ECU取消这一控制，使执行器恢复至原来设定的减振阻尼力和弹簧刚度。如果方向盘连续沿左右两个方向来回转动，或转动得比正常转弯大时，则这一控制的时间将延长。（3）防止后仰控制该控制可在汽车起步或突然加速时抑制汽车后仰。当悬架ECU从车速传感器和节气门位置传感器测知汽车起步或突然加速时，使减振器阻尼力和弹簧刚度变为“硬”状态。这一控制约在2s后或是车速达到预定值时取消，从而恢复至原来设定的减振器阻尼力和弹簧刚度。 （4）坏路控制坏路控制可抑制汽车在坎坷不平的道路上行驶时发生的刮底、俯仰和跳振，以改善乘坐舒适性。这一控制可根据汽车前、后高度的变化分别对前轮和后轮单独进行。但当车速低于10km／h时，不再进行坏路控制。当左前或右前高度传感器检测到路面不平整时，悬架ECU将减振器阻尼力设置为“中”，弹簧刚度设置为“硬”；若检测到路面很不平整时，悬架ECU将减振器阻尼力和弹簧刚度均设置为“硬”。后悬架的设置方式与前悬架一样，只是由左后或右后高度传感器来检测路面的平整程度。（5）高车速控制该控制可在汽车高速行驶时改善行驶的操纵性和稳定性。当车速较高（140km／h以上）时，悬架ECU将减振器阻尼力和弹簧刚度分别设置到“中”和“硬”位置，以提高汽车稳定性。当车速降至某一值（120km／h）以下时，悬架ECU使悬架执行器恢复至原来的设置。 2．车身高度控制汽车车身高度控制有自动高度控制、高车速控制和关闭点火开关控制三种。（1）自动高度控制当车内乘员人数和装载质量变化时，自动控制车身高度，避免汽车底盘与不平路面相刮碰，改善汽车乘坐舒适性，还能使汽车前大灯光束射程保持恒定，提高汽车行驶的安全性。（2）高车速控制当汽车高速行驶时，系统自动降低车身高度，从而提高汽车高速行驶的稳定性，并减少空气阻力。当车速超过140km／h时，即使高度控制开关设置在HIGH（高）的位置，车身高度仍会降至NORM（正常）位置，且仪表板上的NORM指示灯点亮。当车速降至120km／h以下时，高车速控制便自动取消，车身恢复至原来设定高度。（3）关闭点火开关控制当汽车停下或乘员需要上、下车时，通过关闭点火开关，可自动降低车身高度，从而改善汽车驻车姿势，方便乘员出入汽车。 7.2.4执行机构电控悬架系统的执行机构按照其控制功能分，则可以分为变阻尼执行机构、弹簧刚度调节执行机构和车身高度调节执行机构。1.变阻尼执行机构电控悬架可变阻尼减振器的结构如图7-13所示，减振器活塞的上下两腔之间除了有常通通孔以外，还在回转阀的A-A、B-B、C-C三个不同截面上设有不同的阻尼孔，在减振器活塞杆的这三个截面上也有油孔。当回转阀相对于活塞杆转动时，回转阀上的阻尼孔的开闭状态就会改变，从而改变减振器的阻尼。 在图中所示位置，A-A、B-B、C-C三个截面位置回转阀阻尼孔与活塞杆油孔都不通，活塞上下两腔只有常通油孔相同，此时减振器阻尼为“硬”；由图中“硬”的位置顺时针转动回转阀60°，减振器阻尼为“中”；由“硬”的位置逆时针转动回转阀60°，减振器阻尼为“软”。 减振器的回转阀与阻尼控制杆连接在一起，电控悬架系统的变阻尼执行机构转动阻尼控制杆就可以调节减振器阻尼。变阻尼执行机构一般安装在减振器顶部，结构如图7-14所示，由步进电机、驱动小齿轮、扇形齿轮、挡块、电磁线圈及减振器阻尼控制杆等组成。悬架ECU控制步进电机转动，通过驱动小齿轮、扇形齿轮，带动阻尼控制杆转动，阻尼控制杆再带动减振器筒内部的回转阀转动，从而调节减振器阻尼。1-挡块2-扇形齿轮3-驱动小齿轮4-步进电机5-电磁线圈6-阻尼控制杆 当需要将阻尼调节至“软”的位置时，电动机驱动扇形齿轮逆时针转动，直至定位槽的左侧边缘碰到挡块（见图7-15a）；当需要将阻尼调节至“中”的位置时，使扇形齿轮顺时针转动，直至定位槽的右侧边缘碰到挡块（见图7-15c）；当需要将阻尼调节至“硬”的位置时，使扇形齿轮转动至定位槽中间位置（见图7-15b），并且使电磁线圈通电，使挡块进入定位槽中间的凹坑，防止回转阀转动。 2.弹簧刚度调节执行机构（1）空气弹簧主动悬架刚度控制图7-16所示为空气弹簧主动悬架的总体结构，空气弹簧位于悬架上方，与可变阻尼减振器一起构成悬架支柱，上端与车架（或承载式车身）相连，下端安装在悬架摆臂上。气动缸由主、副气室两部分组成，主气室是可变容积，在它的下部有一个可伸展的隔膜，压缩空气进入主气室可使悬架的高度升高，反之使悬架高度下降；此外，当空气弹簧受到动载荷作用时，主气室内的空气将受到压缩或膨胀，由于主、副气室之间有一个通道，气体便可以在主副气室之间流通。因此，改变主、副气室的气体通道截面积大小，就可以改变空气悬架的刚度。1-悬架控制执行器2-空气阀3-副气室4-主气室5-气动缸6-阻尼控制杆7-活塞量孔8-减振器 悬架刚度的自动调节原理如图7-17所示。主、副气室间的气阀体上有大小两个通道。步进电动机带动空气阀控制杆转动，使空气阀阀芯转过一个角度，改变气体通道的大小，就可以改变主、副气室气体流量，使悬架的刚度发生变化。1-阻尼控制杆2-空气阀控制杆3-主辅气室通道4-辅气室5-主气室6-气阀体7-小气体通道8-阀芯9-大气体通道 悬架刚度可以调节为低、中、高三种状态。当阀芯在图示位置时，阀芯上的开口与与大、小气体通道都不通，因此主、副气室隔绝，悬架在压缩伸张过程中，只有主气室的气体单独起缓冲作用，悬架刚度处于“高”的状态。将阀芯由图示位置顺时针转动60°，阀芯开口与大气体通道连通，主、副两气室之间的空气流量大，相当于参与工作的气体容积增大，悬架刚度处于“低”状态。将阀芯由图示位置逆时针转动60°，阀芯开口与小气体通道连通，两气室之间的流量小，悬架刚度处于“中”状态。阀芯与空气阀控制杆连接在一起，转动空气阀控制杆就可以转动阀芯，从而调节弹簧刚度。而阻尼控制杆与空气弹簧下端的减振器中的回转阀连接在一起，用于调节减振器阻尼。调节弹簧刚度的空气阀控制杆以及调节阻尼的阻尼控制杆都由悬架控制执行器控制，悬架控制执行器中的电动机通过齿轮机构驱动空气阀控制杆及阻尼控制杆转动。 （2）油气弹簧主动悬架刚度控制油气弹簧以惰性气体（通常为氮气）作为弹性介质，而用油液作为传力介质，一般由气体弹簧和相当于液压减振器的液压缸组成。通过油液压缩气室中的气体实现变刚度特性，通过电磁阀控制油液管路中的小孔节流实现变阻尼特性。雪铁龙XM油气弹簧主动悬架系统的工作原理如图7-18所示。a）刚度较小b）刚度较大1-ECU2-转向盘转向角传感器3-加速度传感器4-制动压力传感器5-车速传感器6-车身高度传感器7-电磁阀8-辅助液压阀9-中间油气室（刚度调节器）10-前油气室11-后油气室 油气弹簧主动悬架上端有一个球体，球体内有膜片将其分割成两个空间，上端为气室，下端为油室。球体下端油室与减振器相连。另外，在前、后桥分别有一个中间油气室（刚度调节器）通过管路与两侧油气弹簧相连。当需要降低悬架刚度时，ECU使电磁阀7通电，阀芯向右移动，从而接通压力油道，使辅助液压阀8的阀芯向左移动，中间的油气室9与左右油气室连通（见图7-18a），使总的气室容积增加，刚度变小，系统处于“软”状态。中间油气室9又被称为刚度调节器，节流孔a、b称为阻尼器。当需要增大悬架刚度时，ECU使电磁阀7断电，在弹簧力作用下阀芯左移，关闭压力油道，原来用于推动液压阀8的压力油通过电磁阀7的左边油道泄压，液压阀8阀芯右移，切断中间油气室9与左右两侧油气室的油路（见图7-18b），气室总容积减小，刚度增大，使系统处于“硬”状态。 3.车身高度调节执行机构（1）空气弹簧车身高度调整采用空气弹簧调节车身高度的系统有两种，一种是外排气式，另一种是内排气式。两者都是通过向空气弹簧的主气室内充、放气来实现车身高度的调节的，其工作原理基本相同。不同的是前者从大气中吸入空气并将气体排入大气，通过接入干燥罐处理水蒸汽；而后者采用封闭的空气供给系，系统将空气排向储气筒低压腔。 悬架控制系统空气管路 图7-19所示为一种外排气式空气弹簧悬架控制系统，主要由气源系统，空气管路，高度控制电磁阀，空气弹簧（气压缸）等组成。气源系统主要包括空气压缩机、干燥器、排气电磁阀等，空气压缩机由一个小直流电动机驱动，根据悬架ECU的信号向干燥器输送提高车身高度所必需的压缩空气。干燥器是一个装有硅胶的容器，可以将空气中的水分过滤掉。排气阀从系统中放出压缩空气，同时排掉干燥器滤出的空气水分。高度控制电磁阀是二位二通电磁阀，控制向主气室内充气（将进气路与主气室连通）和排气（将主气室与大气相通）。提示：在汽车行驶过程中，车身高度传感器一般每隔8ms测定一次车身高度。当悬架ECU判定需要调节车身高度时，立即发出控制指令，操纵高度控制电磁阀和空气压缩机给空气弹簧充气（使车身升高）或放气（使车身降低），从而将车身高度调节到规定值。高度调节范围一般为10～30mm。 车身高度调节过程如下：①车身高度不变。当车身高度传感器输入悬架ECU的信号表示车身高度在设定高度范围内时，ECU将不对高度控制电磁阀和空气压缩机发出工作指令，高度控制电磁阀关闭，空气压缩机不工作，空气弹簧内的空气量保持不变，车身高度将保持不变。②车身高度升高的调控。如果汽车的乘员或载荷增加使车身高度“偏低”或“过低”，或者汽车由原来的高车速降低到低于某一车速（120km/h）时，ECU立即发出电路接通指令，在接通高度控制空气压缩机继电器电路使压缩机运转的同时，接通高度控制电磁阀电路使电磁阀打开，压缩空气进入空气弹簧，使车身升高。 ③车身高度降低的调控。如果汽车乘员或载荷减少使车身高度“偏高”或“过高”，或者车速高于某一车速（140km/h），或者汽车停车关闭点火开关以后，ECU将向排气阀和高度控制电磁阀发出电路接通指令，排气阀和高度控制电磁阀打开，空气弹簧中的部分空气经高度控制电磁阀、空气管、干燥器、排气阀排出，车身高度降低。④系统保护措施。为防止悬架系统正常运动时ECU使车身升高或降低，在车身高度传感器发出车身高度变化信号7～13s以后，ECU才会向执行元件发出控制信号。这段时间内，若传感器没有输入新信号，ECU就不会改变车身高度。另外，ECU控制空气压缩机一次运转时间最长不超过2min，排气电磁阀打开最长时间不超过lmin，以防止系统泄漏时压缩机不停地工作，并阻止排气电磁阀不停地放气。提示：一般在行李舱中均设有高度控制自动切断开关，当车身高度上升到极限值时，高度控制自动切断开关将切断系统控制电路，使高度调节系统停止工作，以防止后部车身升高过多或拖车时产生意外运动。 提示：一般在行李舱中均设有高度控制自动切断开关，当车身高度上升到极限值时，高度控制自动切断开关将切断系统控制电路，使高度调节系统停止工作，以防止后部车身升高过多或拖车时产生意外运动。（2）油气弹簧悬架车身高度的调整空气弹簧悬架调节车身高度是通过向空气弹簧气室充、放气实现的，而油气弹簧悬架是通过向液压缸内充、放油液实现的。相比之下，后者实现车身高度调节时，对悬架的刚度影响较小。图7-20所示为油气弹簧悬架系统，车身高度的调整方法如下。 1-前悬架刚度调节阀2-前悬架中间油气弹簧3-左前油气弹簧4-右前油气弹簧5-前悬架高度调节阀6-蓄能器7-液压泵8-储油箱9-后悬架刚度调节阀10-左后油气弹簧11-右后油气弹簧12-后悬架中间油气弹簧13-后悬架刚度调节阀 ①车身高度升高（以前悬架为例）。ECU接收车身高度传感器等传感器信号，当经过分析判断后认为需要使车身前端升高时，ECU使前悬架高度调节阀5中的充油阀通电打开，高压油液从油泵7和蓄能器6经充油阀到达前悬架刚度调节阀1，进入前悬架的左、右两个油气弹簧3和4，从而使车身前端升高。到达预定高度后，ECU使前悬架高度调节阀5的充油阀电磁线圈断电，充油阀关闭，车身停止升高。②车身高度降低（以后悬架为例）。当ECU判定汽车后端需要降低时，使后悬架刚度调节阀9的回油阀电磁线圈通电，回油阀打开，后悬架左、右油气弹簧10和11中的部分液压油经后悬架刚度调节阀13、后悬架刚度调节阀9的回油阀，回到储油箱8，车身后端高度下降。当高度下降到预定值时，ECU使后悬架刚度调节阀9的回油阀电磁线圈断电，回油阀关闭，车身停止下降。 7.3主动车身控制系统主动车身控制系统(ActiveBodyControlSystem,ABC)是一种电、液底盘系统，这种系统除了其悬架和减振功能外，还能在汽车行驶时实施车身的自动水平控制。从而在汽车制动、加速、不平路面行驶和转弯时，保持汽车前桥和后桥处于相同的水平高度。奔驰CL跑车、S600及S55AMG轿车配置了该系统。1．基本结构如图7-21所示，主动车身控制系统（ABC）的每一车轮都被安装在由减振器和螺旋弹簧组成的悬架上，活塞和缸筒组成了一个动态可调液压缸，能产生作用力，以消除车轮或车身运动。液压缸构成了螺旋弹簧的基座，可以改变螺旋弹簧的张力，这就减少了车身在三维空间的运动。1-液压缸及活塞2-螺旋弹簧3-减振器 1-径向活塞液压泵2-储油罐4-蓄压器（后桥）9-油液冷却器14-蓄压器（前桥）40-前悬架滑柱4l-后悬架滑柱52-控制阀总成（压力供应）52a-脉动衰减器53-蓄压器（返回）56-前放气螺钉57-后放气螺钉Y36/1-ABC控制阀总成（前桥） 主动车身控制系统（ABC）电路图 F1-熔丝1F2-熔丝2N51/2-ABCECUNl0/6-SAMECUB4/5-ABC压力传感器B22/1-活塞行程传感器（左后）B22/4-活塞行程传感器（左前）B22/5-活塞行程传感器（右前）B22/6-活塞行程传感器（右后）B22/7-水平传感器（左后）B22/8-水平传感器（左前）B22/9水平传感器（右前）B22/10-水平传感器（右后）B40/1-ABC油温传感器B24/12-横向加速度传感器B24/14-纵向加速度传感器B24/3-车身加速度传感器（左前）B24/4-车身加速度传感器（右前）B24/6-车身加速度传感器（后）Y36/1-ABC控制阀总成（前桥）y1-悬架滑柱控制阀（左前）y2-悬架滑柱单向阀（左前）y3-悬架滑柱控制阀（右前）y4-悬架滑柱单向阀（右前）Y36/2-ABC控制阀总成（后桥）y1-悬架滑柱控制阀（左后）y2-悬架滑柱单向阀（左后）y3-悬架滑柱控制阀（右后）y4-悬架滑柱单向阀（右后）y86/1-ABC真空阀 2．传感器的功用(1)压力传感器B4/5压力传感器通过插头1的端子37将油压信号送至ECU。通过真空阀Y86/1可以将油压调整至18～20MPa。(2)油温传感器B40/1油温传感器测量回流管液压油的温度，将油温信号通过插头2的端子26和端子2送至ECU。(3)液压缸（活塞）行程传感器B22/6、B22/1、B22/4、B22/5将液压缸在悬架滑柱中的实际位置信号经插头1的端子20、端子17，插头2的端子18、端子16送至ECU。(4)水平传感器B22/7、B22/10、B22/8、B22/9用来检测车身的水平程度，通过插头1的端子2、端子5，插头2的端子20、端子42将信号传给ECU。(5)车身加速度传感器B24/3、B24/4、B24/6车身加速度传感器用来测量车身的垂直加速度。通过插头2的端子6、端子8，插头1的端子29将信号传送给ECU。系统压力。 (6)横向和纵向加速度传感器B24/12、B24/14这种传感器用来检测汽车的横向和纵向加速度，被用来补偿汽车的侧倾和俯仰运动，通过插头1的端子27、端子25将信号传送给ECU。(7)信息采集和驱动模块(SAM)当打开车门或者行李箱盖时，通过遥控器、车门触点开关或行李箱灯，SAM经过插头2的端子23为ECU供电。ECU检查汽车的水平程度，并根据需要使车身降低至预先选择的水平高度。(8)ABCECUN51/2ECU将储存的和预选择的模式（Comfort/Sport，运动／舒适）进行比较，以便使用输入信号以及从其他系统经CAN总线传递的信息，对执行器进行控制。 3．执行器的功用(1)真空阀Y86/1真空阀用来调节液压泵泵入的油量，以建立并保持ABC系统中18～20MPa的油压。当它不通电时，控制阀被关闭，以保持系统压力。(2)控制阀yl、y3当控制阀被ECU驱动时，液压缸开始移动，从而引起车身相应的上升或下降。(3)单向阀y2、y4当发动机熄火、汽车静止，以及发生故障需防止压力降低时，单向阀关闭，这也防止了更换车轮或汽车被举升机举起时，使车轮液压缸被拉开。4．控制程序(1)起动发动机当打开车门时，ABCECU通过信息采集和驱动模块端子23（插头2）被通电。水平传感器B22/7～B22/10的信号被用来对实际水平与目标水平进行比较。如果实际水平高于目标水平，那么控制阀y1、y3被驱动，因而汽车下落至目标水平。ECU通过端子48（插头2）与蓄电池正极相连，通过端子21（插头2）与蓄电池负极相连，以进行这种控制程序。一旦接通点火开关，则会经过端子46（插头2）为ECU额外供电。 (2)汽车转弯当汽车转弯时，横向加速度传感器B24/12感受到离心力，并通过端子27（插头1）将相关信号传送给ECU。ECU利用来自CANC传送的右前和左前车轮的转速信号确定是左转弯还是右转弯。如果是左转弯，则ECUN51/2通过插头2的端子3、端子27和插头1的端子28、端子13驱动控制阀y3。因此，活塞向上移动，因而使转弯外侧的车身升高。与此同时，控制阀yl经插头2的端子l、端子25和插头1的端子30、端子15被通电，所以转弯内侧的活塞向下移动，从而使内侧车身下降。水平传感器B22/7～B22/10用来对实际水平高度与目标水平高度进行比较。(3)加速当汽车加速时，纵向加速度传感器B24/14感受到汽车纵向轴线上的加速惯性力，并将相关信号传给ECU的端子25（插头1），ECU驱动控制阀，使汽车前桥处的车身下沉，后桥处车身上升。 (4)制动汽车制动时，ECU从闭合的制动灯开关通过CANC得到制动过程已经开始的信号。纵向加速度传感器通端子25（插头1）给ECU提供有关减速度的信号。ECU驱动控制阀，从而使汽车前桥处的车身上升，后桥处车身下降。(5)直线行驶汽车直线行驶时，ECU通过CANC接收到关于车速的信息。ECU驱动控制阀，根据预先选择的程序模式自动使车身下降。根据驾驶员的意愿，通过按下水平开关(CANC)，汽车车身可以被升高25mm或50mm。(6)垂直振动如果因路面不平导致汽车在其垂直轴线方向上振动，那么这种振动信息会从车身加速度传感器B24/3、B24/4、B24/6经过插头2的端子6、端子8和插头1的端子29传递给ECU。水平传感器B22/7、B22/10、B22/8、B22/9经过插头1的端子2、端子5，插头2的端子20、端子42将垂直振动的振幅信号传给ECU。ECU根据预选的程序模式（软／舒适）驱动控制阀，将振动衰减并被消除。 复习思考题1.为什么要对悬架进行控制?2.电控悬架系统具备哪些功能？3.主动悬架和半主动悬架各具有什么功能和特点?4.试述电控悬架系统的工作原理。5.试述车身高度传感器结构及其测量原理。6.试述悬架系统刚度控制与阻尼控制的异同。