淺談汽車電控主動懸架的組成與工作原理

摘 要：在豪華轎車上采用電控主動懸架無疑是為追求更平穩(wěn)、更舒適的乘坐感，而在SUV上采用當(dāng)然則是為了平衡野外越野與公路行駛的雙重需要。擁有主動懸架的汽車，在車行駛過程中能根據(jù)實際路況對懸架的性能（剛度、阻尼、車身角度和高度等）進(jìn)行調(diào)整，在多種工況下都實現(xiàn)最佳的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性，由于汽車行駛的路面條件是復(fù)雜多變的，且具有非常大的隨機(jī)性，所以這種調(diào)節(jié)實際上是非常復(fù)雜的。

關(guān)鍵詞：汽車； 電子控制； 主動懸架

中圖分類號：U463.33 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-3315（2013）10-174-001

電控主動懸架由傳感器，電子控制單元（ECU），執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。

在工作時，傳感器將汽車行駛的路面狀況（汽車振動）和車速及起動、加速、轉(zhuǎn)向、制動等工況轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，輸送給電子控制單元，電子控制單元將傳感器送入的電信號進(jìn)行綜合處理，輸出對懸架的剛度和阻尼及車身高度的調(diào)節(jié)的控制信號。

當(dāng)車輛在平坦路面行駛時，懸掛動行程較小，彈性介質(zhì)承受瞬時壓力所產(chǎn)生的剛度也就小，能夠滿足平順性的要求；當(dāng)車輛在起伏路行駛時，彈性力呈現(xiàn)非線性變化且幅值增加，可以吸收較多的沖擊能量，有效起到緩沖作用，避免了能量直接傳遞到車身以及懸掛擊穿現(xiàn)象的出現(xiàn)，從而提高車輛的越野速度，改善其機(jī)動性。

一、主動懸架種類

1.主動式液壓懸架

電子控制的主動式液壓懸架能根據(jù)懸架的質(zhì)量和加速度等，利用液壓部件主動地控制汽車的振動。在汽車重心附近安裝有縱向、橫向加速度和橫擺陀螺儀傳感器，用來采集車身振動、車輪跳動、車身高度和傾斜狀態(tài)等信號，這些信號被輸入到控制單元ECU，ECU根據(jù)輸入信號和預(yù)先設(shè)定的程序發(fā)出控制指令，控制伺服電機(jī)并操縱前后四個執(zhí)行油缸工作。

主動液壓懸架的典型工作原理：執(zhí)行器（液壓缸）中所采用的介質(zhì)是不可壓縮的油液，故其響應(yīng)的靈敏度較高。當(dāng)執(zhí)行器（液壓缸）發(fā)生作用時，液壓缸中的活塞從上、下兩側(cè)接受油壓，一側(cè)油壓上升，另一側(cè)油壓下降，從而使活塞產(chǎn)生往復(fù)伸縮運動，以主動適應(yīng)路面的凸凹，保持車身的平穩(wěn)。

2.主動式空氣懸架

在電子控制的主動式空氣懸架系統(tǒng)中，微機(jī)根據(jù)傳感器送來的信號和駕駛員給予的控制模式，經(jīng)過運算分析后向懸架發(fā)出指令，懸架可以根據(jù)微機(jī)給出的指令，改變懸架的剛度和阻尼系數(shù)，使車身在行駛過程中保持良好的穩(wěn)定性能，并且將車身的振動響應(yīng)控制在允許的范圍內(nèi)。一般說來，主動式空氣懸架的控制內(nèi)容包括車身高度、減振器衰減力、彈簧彈性系數(shù)等三項。

空氣懸架電子控制系統(tǒng)的工作原理：用空氣壓縮機(jī)形成壓縮空氣，并將壓縮空氣送給彈簧和減震器的空氣室中，以此來改變車輛的高度。在前輪和后輪的附近設(shè)有車高傳感器，按車高傳感器的輸出信號，微機(jī)判斷出車輛高度，再控制壓縮機(jī)和排氣閥，使彈簧壓縮或伸長，從而控制車輛高度。在減震器內(nèi)設(shè)有電動機(jī)，電動機(jī)受微機(jī)的信號控制。利用電動機(jī)可以改變通氣孔的大小，從而改變了衰減力的大小。

3.電機(jī)蓄能式主動懸架

一種采用電機(jī)作動器并具有電磁蓄能作用的電機(jī)蓄能式主動懸架。它采用電機(jī)傳動系統(tǒng)代替液壓傳動系統(tǒng)，改善了原有液力式主動懸架的諸多缺陷，使主動懸架的推廣應(yīng)用成為可能。其工作原理是：將懸架動撓度傳感器所得編碼信號和電機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器所得脈沖信號輸入微處理器，經(jīng)無刷電機(jī)換相邏輯、電磁蓄能控制算法和主動懸架控制律處理后，通過驅(qū)動及蓄能電路和車載電源電路，實時控制電機(jī)作動器的電動、反接制動或再生制動狀態(tài)，以主動緩沖和衰減由路面不平引起的、并由車輪傳導(dǎo)至車身的沖擊和振動，同時還將再生制動電能回收再利用。

二、BOSE懸架——革命性汽車懸架系統(tǒng)

BOSE懸架作為現(xiàn)在一款革命性懸架，雖然他沒有普及在高檔車上面，但是從它的漂亮的實驗結(jié)果來說，無疑是我們夢寐以求的最舒適的懸架。BOSE懸架的先進(jìn)性主要由四個關(guān)鍵技術(shù)來保證：線性電磁馬達(dá)、動力放大器、運算控制以及計算速度。

1.線型電磁馬達(dá)

試驗車的每一個車輪上都安裝有線性電磁馬達(dá)，馬達(dá)的內(nèi)部包含了磁體和金屬線圈。將線圈通電后，馬達(dá)便會實施伸展和收縮，從而使車身與車輪之間產(chǎn)生位移。電磁系統(tǒng)最重要的特點就是速度，線性馬達(dá)的反應(yīng)很快，足以記錄下每一次懸架的撞擊和路面的顛簸，并迅速做出調(diào)整，時刻保證提供良好的乘坐舒適性。

2.動力放大器

動力放大器向馬達(dá)傳送電力以響應(yīng)來自于運算控制器的信號。這套可再生動力的放大器既可以實現(xiàn)向線性電磁馬達(dá)輸送電能，也可以實現(xiàn)從馬達(dá)回收電能。

3.運算控制

BOSE懸架系統(tǒng)由一套精確的運算器控制，運算控制器通過遍布于車上的探測傳感器測定行駛狀態(tài)，并向安裝在每個車輪上的動力放大器發(fā)出指令。運算控制器的作用就是確保車輛能夠在各種道路上平順的行駛，同時幫助改善操控性能。

三、總結(jié)

由于擁有了電子控制，主動懸架也變得智能化，我們開車和乘車都變得更加舒適。這都?xì)w功于主動懸架的以下幾個優(yōu)點：

1.乘坐舒適性的控制。

2.車身高度的控制。

3.側(cè)傾及縱擺的控制。

4.車輪接地性。

5.能有效克服多軸車的軸荷轉(zhuǎn)移問題。

但是全主動懸架結(jié)構(gòu)及控制策略復(fù)雜，其硬件要求高、耗能大、成本高，并且會增加整車重量，也給整車空間布置帶來了一定的困難。目前全主動懸架主要用于高級車輛，半主動懸架主要用于中高級車輛。我相信在以后，普通私家車也能配備全主動懸架。

參考文獻(xiàn)：

[1]http：//wenku.baidu.com/view/9427cec1aa00b52acfc7caea.html《主動懸架種類及特點介紹》

[2]http：//www.docin.com/p-391118447.html《汽車主動懸架的發(fā)展及其最新技術(shù)》

[3]http：//www.chinaauto.com.cn/opinion/analytics/94929.html《全球知名十大主流懸架盤點分析評論》