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电控悬架系统的结构原理与检修

来源:用户分享 时间:2025/5/21 12:50:36 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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对于悬架阻尼调节分有级式和无级式两种,无级的悬架减振器阻尼调节原理如图2.10所示。减振器中的驱动杆和空心活塞一同上下运动,减振器油液可通过驱动杆和空心活塞的小孔流通,利用小孔节流作用形成阻尼。步进电动机通过转动驱动杆来改变驱动杆与空心活塞的相对角度,以使阻尼小孔实际通过的截面大小改变,从而实现减振器阻尼的调节。

图2.10 无级悬架减振器阻尼调节原理 1.步进电机 2.驱动杆 3.活塞杆 4.空心活塞

2.5 控制单元

在不同汽车上所采用的控制系统ECU结构和输入输出信号大同小异,ECU主要由输入电路、微处理器、输出电路和电源电路等四部分组成。它是悬架控制系统的中枢,具有多种功能。

1.提供稳压电源

控制装置内部所用电源和供各种传感器的电源均由稳压电源提供。 2.传感器信号放大

用接口电路将输入信号中的干扰信号除去,然后放大、变换极值、比较极值,变换为适合输入悬架ECU的信号。

3.输入信号的计算

悬架ECU根据预先写入只读存储器ROM中的程序对各输入信号进行计算,并将计算结果与内存中的数据进行比较后,向执行器发出控制信号。输入悬架ECU的信号除了开关信号外,还有电压值,还应进行A/D变换。

4.驱动执行器

悬架ECU用输出驱动电路将输出驱动信号放大,然后输送到各执行器,如电机、电磁阀、继电器等,以实现对汽车悬架参数的控制。

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5.故障检测

悬架ECU用故障检测电路来检测传感器、执行器和线路的故障,当发生故障时将信号送入悬架ECU,目的在于即使发生故障,也能使悬架系统安全工作,另外在修理故障时容易确定故障所在位置。

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第3章 电控悬架的控制过程

3.1 悬架刚度控制

ECU接收由车速传感器、转向操作传感器、汽车加速度传感器、油门踏板加速度传感器和汽车高度传感器传来的信息,计算并控制弹簧刚度。基于不同传感器输入的信号,弹簧刚度的控制主要有“防前倾”、“防侧倾”和“前后轮相关”控制等方面的操作。

1.防前倾控制

“前倾”一般是汽车高速行驶时突然制动时发生的现象,防前倾主要是防止紧急制动时汽车前端的下垂。可以分别用停车灯开关和汽车高度传感器检测制动状况和前倾状况。如果判断为汽车处于紧急制动时自动地将弹簧刚度增加,使在正常行驶条件下时的弹簧刚度的“中”设置变为“硬”设置,当不再需要时则恢复到一般状态的设置。

2.防侧倾控制

当紧急转向时,应由正常行驶的“中”刚度转换为“硬”刚度,以防止产生侧倾。 3.前后轮相关控制

当汽车行驶在弯曲道路或凸起路上时,通过前后轮弹簧刚度相关控制并结合协调阻尼力大小控制,使在正常行驶时刚度从“中”的设置转换到“软”的设置以改善平顺性。但在高速运行时“软”的状态工作会导致汽车出现行驶不稳定的状态,因而仅限于车速低于80km/h。ECU通过来自前左侧的高度传感器信号来判断凸起路,若前轮检测到凸起路后,控制后轮悬架由“中”变“软”。

3.2 减振器阻尼控制

ECU根据车速传感器、转向传感器、停车灯开关、自动变速箱空档开关和油门位置传感器等不同信号控制减振器的阻力,实现“软、中、硬”三种速度特性的有级转换,主要完成防止加速和换档时后倾、高速制动时前倾、急转弯时侧倾和保证高速时具有良好的附着力等控制功能,从而提高汽车行驶的舒适性相安全性。

若汽车低速行驶时突然加速会出现后倾现象,防后倾控制的结果依赖于油门被踩下的速度和大小。例如,为了改善舒适性,在车速低于20km/h时减振器的阻尼设置成“软”的状态,当突然踩下油门使之超过油门全开的80%时,将阻尼设置为“硬”,而当车速超过30km/h时,返回到一般情况下的阻尼力设置。

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3.3 车高控制

ECU根据汽车高度传感器信号来判断汽车的高度状况,当判定“车高低了”,则控制空气压缩机电机和高度控制阀向空气弹簧主气室内充气,使车高增加;反之,若打开高度控制阀向外排气时则使汽车高度降低。系统根据车速、车高和车门开关传感器信号来监视汽车的状态,控制执行机构来调整车高,实现如下功能:

1.自动水平控制。控制车高不随乘员数量和载荷大小的变化而变化,由此抑制空气阻力和升力(迫使汽车漂浮)的增加,减小颠簸并保证平稳行驶。

2.高速行驶时的车高控制。汽车高速行驶时操纵稳定性一般要受到破坏,此时降低车高有助于抑制空气阻力和升力的增加,提高汽车直线行驶的稳定性。

3.驻车时车高控制,乘员下车后自动降低车高有利于改善汽车的外观,另外通过调整车高也利于在车库中的存放。

3.4 电控主动悬架常见的控制方法

3.4.1 天棚阻尼器控制

由天棚阻尼器控制理论,假设车身上方有一固定的惯性参考,在车身和惯性参考之间有一阻尼器,执行器模拟此阻尼器的作用力来衰减车身的振动。这种控制算法简单,只要合理选择参数,可彻底消除系统共振现象。但天棚阻尼器控制只考虑了幅频特性,不包括相频特性,这就产生了用传递函数评价性能指标的不确定性问题。 3.4.2 最优控制方法

采用最优控制的前提是获得大量的状态信息,对硬件系统的要求很高,应用现代反馈控制理论,同时提出控制目标以加权系数,进而找到最优控制方案。应用最优控制方法可使汽车悬架振动控制具有较强的适应能力。但由于实际的车辆系统往往是变话的非线性系统,从而使实际系统达不到运用最优控制理论所预期的性能,在车辆上运用的最优控制方法常用的有线性最优控制、最优预先控制等。 3.4.3 预测控制方法

如果由于道路的不规则而引起的路面干扰能在车辆到达之前被测得,且这个信息能够被控制器在决定系统控制力时加以考虑和利用,那么控制器即可将前方路面状态作为预测变量,以更有效的控制方式进行“前馈”控制,因而主动悬架的潜力将可以得到充分地发挥,这就是预测控制。预测控制方法最常见的一种是轴距预测控制或轴间预测控制。预测控制的问题表现在预测距离是一定的,因此预测提前时间取决于车速,这样必然具有时变

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