汽车电子控制主动悬架系统设计

汽车电子控制主动悬架系统设计

王傅煜

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安徽江淮汽车集团股份有限公司轻型商用车制造公司 安徽 合肥 230000

摘要：在科技进步的今天，汽车已经逐渐成为我们的一种主要的运输方式，它给我们的生活带来了极大的方便，提高了我们的生活水平。车辆运行的稳定与安全问题已得到了越来越多的关注，同时也有着一些争论，比如，在研究过程中，有人提出通过车辆某个部分的加速度来评价车辆的运行稳定，或是通过轮胎动载荷来评价车辆的运行稳定，但是不管哪一种研究方式，都离不开车辆的悬挂系统的设计，它的好坏将影响车辆的运行稳定与安全。本文正是从这一角度出发，从车辆的悬挂体系入手，比较了被动悬挂与主动悬挂的区别，着重分析了该体系的使用状况和将来的发展，为以后的研究工作奠定基础。

关键词：空气悬挂；空气悬挂；空气悬挂系统的研究

1前言

对于一辆轿车来说，悬挂系统既不能既能使车辆的乘坐舒适度又能使其达到安全的状态，所以，要提高车辆的舒适度，就得确保悬挂的柔性，要提高车辆的行车安全，就要确保悬挂的刚性，这就对悬挂有很高的要求，既要考虑到车辆的舒适度，又要考虑到车辆的安全，所以，要使悬挂系统能够适应环境，调节其本身的弹簧刚度以及减震器的阻尼性能。以往的被动悬挂技术不能与整车的现实情况相联系，不能确保整车的乘坐舒适度与安全性，从而制约了整车的综合性能。随着科技的持续发展，悬挂控制系统的研究也日益深化，为提高车辆的综合性能打下了坚实的基础，对我国的整体工业发展起到了积极的推动作用。

1常规的无源悬挂系统的组成及其在使用中的不足

悬挂是车辆与轮胎之间的传力机构，其主要的作用是将车辆的受力转移到车辆的各个部分，其中车辆受到的纵向力、纵向力、横向力以及由此而形成的扭矩等，并且将其传输给车辆，从而保证车辆的正常运行。随着汽车产业的持续发展，人们对车辆的舒适度提出了更高的需求，然而，车辆的乘坐舒适度与安全之间却有一定的冲突，这就给悬挂系统的设计带来了一定的困难。

常规的无源悬挂系统具有一定的刚性、阻尼等参数，是一种较为经典的机械式结构。由于常规的被动悬挂系统不需要附加的能源，所以它的稳定性更好，制造成本更低廉，所以随着汽车产业的不断发展，它还有广阔的应用前景[1]。常规的被动悬挂结构由导向装置、减振装置和弹性三大部件组成，其刚性和阻尼均为恒定值，只能在一定工况下发挥减振作用，而不能适应真实道路状况，因而其乘坐舒适度性能较差。此外，车辆的乘坐舒适度与驾驶稳定性是相互矛盾的，而常规的被动悬挂的缺点是：一是低频时的动态冲程很短；第二，考虑了不同刚性、不同阻尼对轮胎位置、震动加速度等参数的作用；第三，因悬挂的刚性及阻尼量是恒定的，所以汽车在驾驶时不能随著道路状况而调整。

2汽车主动悬挂技术在汽车中的运用及其局限性

2.1悬挂式悬挂装置的工作机理

三段式可调式半主动减震系统由调整马达、控制阀及回转阀组成。在行车时，司机可以根据路面情况和车速等因素来选取阻尼值，在调整电动机的驱动下，通过对控制杆的驱动，使得控制杆驱动回转阀转动，可以通过开油孔和断油孔来控制油路截面面积，这样，就可以有大、中、小三个位置，生成三个阻尼值，能够适应各种路面条件下的驾驶需要。虽然各半主动悬挂系统的构造不尽相同，但总体上都遵循着一个基本原理，那就是通过调整阻尼器的阻尼来满足各种工况。

2.2有源悬挂

与常规的被动悬挂技术比较，在保证行车安全的同时，还能提高汽车的平顺性。该系统由控制器、执行机构、隔振弹簧等组成。通过对车辆悬置系统中的电子控制元件进行控制，从而提高车辆的乘坐舒适性。而主动悬挂能够在很大程度上隔绝道路上的震动，确保车辆行驶的安全性和舒适性[2]。此外，该主动悬挂还能有效地对整车进行操纵，从而为在驾驶过程中实现车体的纵倾与倾翻奠定了基础。通过对车体高度的调整，实现了汽车在各种路面条件下的安全、舒适的驾驶要求。该方法通过对车辆悬挂的振动进行检测，并将该数据传输到控制器中，通过控制器的动作来完成对车辆的振动控制。总的来说，该系统充分考虑了外界环境及整车工况等多种因素，通过对整车进行内在的调控，使悬挂性能最大化，从而提高整车的行车安全与舒适性能。

由于目前技术水平的限制，目前的主动悬挂技术仍有许多缺点，实际推广中也出现了种种问题，所以目前我国的车辆悬挂技术还没有得到很好的运用。其瓶颈在于：相对于常规的被动悬挂，该悬挂系统相对于常规的被动悬挂，具有更高的操作难度和更高的能耗，从而限制了其广泛的应用。此外，由于其造价昂贵，很多公司都“放弃”了它，现在使用这项技术的，大多都是一些跑车和高档汽车[3]。

为了保证汽车的优良特性，汽车悬挂必须满足如下要求：一是对载人汽车而言，乘坐者的振动加速度必须与国家规范要求一致。其次，车体和轮胎的谐振幅度较小，且具有较快的衰减速率。在此基础上，通过减小轮胎位置的改变以及轮胎的跳动量、动载量，以防止因道路条件而导致的汽车失稳

[4]。此外，为更好地确保汽车在行进及提速时的稳定性能，还须降低汽车纵倾及倾斜角，并确保整车刚性及强度，以达到提高整车使用年限的目的。因此，进一步加强电控主动悬挂技术的研究，将为我国汽车工业的发展提供新的动力。

3电控主动悬挂技术的发展前景

目前，汽车悬挂领域的研究主要集中在汽车的控制与执行机构上，比如60年代提出的顶棚理论，其设计思想在有源及半主动悬挂中得到普遍采用。在当代控制的发展中，悬挂系统的最优控制方法是对顶棚原则的一个改进。在现有的情况下，可采用有限最优法、最优预测法、HQ法等方法进行研究。二十世纪六十年代，美国的扎德首次将其引入了模糊控制器的思想[5]。在经典的控制理论中，将系统的参数联系采用微分方程等数学模式，而模糊控制是基于专家的知识或工作经验，将一种人工智能的控制方式表达出来，可以说，模糊控制就是一种基于模糊数学、模糊语言理论，通过计算机构成的闭环结构的数字化控制系统，该控制系统模拟人类的特征，属于一种智能化的模糊控制器，与一般的电脑控制系统有着本质上的区别。随着科技的持续发展，我们将会有更多的革新，从而使我国的汽车工业再上一个台阶。

4结语

总之，随着我国轿车科技的不断深入，对行车的乘坐舒适度、行驶平稳性提出了更高的要求。因此，在保证汽车运行安全的同时，提高汽车的乘坐舒适度是一个非常重要的课题。在将来的汽车工业发展中，主动悬架必然会成为推动工业变革与前进的动力，这就需要在未来的研究中，加强对主动悬架的研究，做好系统的设计，拓宽其使用领域，提高车辆的综合能力，为人民的交通安全做出有力的保证。

参考文献

[1]余强.汽车悬架控制技术的发展[J].汽车工程.1997,19(4):200~205.

[2]刘少军.汽车主动控制悬架系统的发展[J].汽车技术.1996,(3):1~41.

[3]张文丰.翁建生，胡海岩，时滞对车辆悬架“天棚”阻尼控制的影响[J].振动工程学报.1999,12(4):486~491.

[4]唐杰.别克新君越车电子悬架系统解析[J].汽车维护与修理，2015(9).

[5]陈建，高云.汽车电子控制主动悬架系统设计的探讨[J].电子制作，2015（1）.