1、底盘新技术底盘新技术121 悬架系统新技术悬架系统新技术n1.1 概述 悬架特性弹簧、阻尼元件决定 平顺性弹簧-阻尼系统软软操纵稳定性弹簧-阻尼系统硬硬矛盾电子控制悬架电子控制悬架3悬架定义悬架定义n半主动悬架半主动悬架 只改变悬架的阻尼，不改变刚度只改变悬架的阻尼，不改变刚度 （不消耗汽车动力，结构简单）不消耗汽车动力，结构简单）n主动悬架主动悬架 同时改变悬架的阻尼和刚度同时改变悬架的阻尼和刚度 （性能优越，消耗汽车动力，结构复杂，成本高）（性能优越，消耗汽车动力，结构复杂，成本高）4主动主动/半主动悬架半主动悬架电子控制空气悬架电子控制空气悬架 电子控制油气悬架电子控制油气悬架发展电控悬
2、架的新途径发展电控悬架的新途径电子控制悬架5被动式悬架被动式悬架有其固有的缺点，制约了汽车行驶平顺性和操纵稳定性的提高。有其固有的缺点，制约了汽车行驶平顺性和操纵稳定性的提高。主动悬架主动悬架在理论上具有理想的性能，但能耗高，对硬件要求高，成本高，难推广。在理论上具有理想的性能，但能耗高，对硬件要求高，成本高，难推广。半主动悬架半主动悬架设计得好，可以接近主动悬架的性能，几乎不能耗，成本较低，前景好。设计得好，可以接近主动悬架的性能，几乎不能耗，成本较低，前景好。m2m2m2kscktksktcfktm1m1m1(a)被动悬架被动悬架(b)半主动悬架半主动悬架(c)主动悬架主动悬架按照控制力划
3、分：被动悬架按照控制力划分：被动悬架、半主动悬架、半主动悬架 、主动悬架、主动悬架6传感器A/D执行机构控制器半主动悬架系统路面输入半主动悬架控制系统硬件组成半主动悬架控制系统硬件组成1 半主动悬架原理半主动悬架原理 ECU根据一根据一定的控制规则，定的控制规则，控制步进电机连控制步进电机连续调节减振器节续调节减振器节流口开度，来调流口开度，来调节减振器阻尼，节减振器阻尼，以适应各种工况。以适应各种工况。7轿车用电控减振支柱轿车用电控减振支柱气调可变阻尼系统气调可变阻尼系统半主动悬架应用实例半主动悬架应用实例节流口节流口半主动悬架半主动悬架关键部件关键部件执行机构执行机构控制器控制器阻尼可调阻
4、尼可调刚度可调刚度可调软软 件件硬硬 件件磁流变磁流变有效性有效性可靠性可靠性 减 振支柱结构简单，刚度和阻尼随活塞行程和速度变化而变化，还可通过电磁阀控制气室面积变化而调节其性能。8Benz-DC airmatic suspension 减振器减振器 该技术是从1998年底首次在BENZ轿车（S级）使用的空气弹簧悬架发展而来的，也是新款E500车的标准配置。DC全称为Dual Control，即双重控制-保证柔软舒适性和灵活操控性能的双重控制。该装置采用电子技术控制弹簧和减振器的工作模式，传感器不断监测路况、驾驶者的风格及车辆负重，然后DC会在0.05秒内对四个车轮的悬架弹簧和减振器进行精确
5、的调整。DC有四种模式可供选择：1）最软模式）最软模式：当车速低于15km/h时，可减少轮胎噪音；2）Skyhood 1模式模式：柔软的回弹，硬扎的压缩；3）Skyhood 2模式：模式：柔软的压缩，硬扎的回弹；4）最硬模式：）最硬模式：硬扎的回弹和压缩，当高速转弯或急弯时。半主动悬架应用实例半主动悬架应用实例9控制规则：控制规则：1）当车速低于15km/h时，DC按第一种模式工作；2）当车速高于15km/h时，DC自动切换到第二或第三种模式。在大部分时间内，DC处于这两种模式下工作。3）当驾驶员高速转弯或过某些比较急的弯道时，DC会自动进入第四种工作模式。手动控制：手动控制：驾驶员可通过旋钮
6、自由选择DC的工作模式。自动调节车身高度：自动调节车身高度：当车速超过140km/h时，DC会自动将车身高度降低15mm，以降低车辆重心增加行驶稳定性，并减少空气阻力；当车速低于70km/h时，DC会自动恢复车身高度。当车辆在乡间小道或崎岖不平的道路上行驶时，驾驶员可通过位于变速杆旁的调节按钮，将车身离地高度上升25mm，以增加汽车的通过性。此时，若车速一直保持在80km/h以上或超过120km/h，悬架会自动调节到正常的高度，以提高行驶稳定性。半主动悬架实例半主动悬架实例10奔驰奔驰Airmatic DC悬挂系统悬挂系统奔驰奔驰S350半主动悬架实例半主动悬架实例112 电子控制空气悬架电子
7、控制空气悬架特点：在四个车轮处用充有压缩空气的空气弹簧取代了传统的钢螺旋弹簧，并配备了电子控制装置。它能够根据车辆的行驶状态，自动调节弹簧刚度、减振器阻尼力和车身高度，有效消除车辆的侧倾、揿头和后仰等不良姿态，保证车辆在行驶中始终保持良好的平顺性和可操纵性的状态。主要功能：1.弹簧和减振器阻尼力控制；2.车身高度控制；3.驻车控制。12 ECAS系统结构简图系统结构简图 1.电磁阀 2.空气弹簧 3.可调阻尼减振器 4.高度传感器 5.ECU 6.操作面板 ECAS取消了传统的高度控制阀，增加了高度传感器和电磁阀，能根据汽车行驶状态和外界激励的变化自动调节空气弹簧的刚度、减振器的阻尼和车身高度
8、，缓和路面的振动和冲击，较大程度地提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。与机械式空气悬架相比，电子控制空气悬架具有明显的优势：可根据不同的路面条件、不同的载荷、不同的行驶速度等行驶工况，按照预先设计好的控制策略，自动控制和调节悬架特性。2 电子控制空气悬架电子控制空气悬架13空气弹簧结构空气弹簧结构三种典型的电控空气悬架结构三种典型的电控空气悬架结构 2 电子控制空气悬架电子控制空气悬架14电控空气弹簧式悬架应用实例电控空气弹簧式悬架应用实例15奥迪奥迪A8主动控制式空气悬架主动控制式空气悬架电控空气弹簧式悬架应用实例电控空气弹簧式悬架应用实例16保时捷卡宴保时捷卡宴 PASM主动空气悬挂主动空气
9、悬挂电控空气弹簧式悬架应用实例电控空气弹簧式悬架应用实例173 电子控制油气悬架电子控制油气悬架 油气弹簧以气体作为弹性介质，而用油液作为传力介质，一般由气体弹簧和相当于液力减振器的液压缸组成，通过油液压缩空气室中的空气实现刚度特性，通过电磁阀控制油液管路中的小孔实现变阻尼特性。18分置式单气室油气悬架分置式单气室油气悬架整体式单气室油气悬架整体式单气室油气悬架双气室油气悬架双气室油气悬架有反应气室的油气悬架有反应气室的油气悬架可调式油气悬架可调式油气悬架 几种油气悬架结构形式3 电子控制油气悬架电子控制油气悬架194 电子控制悬架发展的新途径电子控制悬架发展的新途径可控惯容器可控惯容器可控惯
10、容器结构示意图可控惯容器结构示意图弹簧刚度、阻尼和惯容都可弹簧刚度、阻尼和惯容都可控控 目前，电子控制悬架多是目前，电子控制悬架多是12个个参数可调的（调节阻尼或调节刚度，参数可调的（调节阻尼或调节刚度，空气悬架还可以调节车身高度），随空气悬架还可以调节车身高度），随着惯容在悬架系统中的应用，阻尼、着惯容在悬架系统中的应用，阻尼、刚度及惯容同时调节已成为可能，并刚度及惯容同时调节已成为可能，并将与底盘其它子系统实现集成控制。将与底盘其它子系统实现集成控制。20五大传感器：转向盘转角传感器转向的快慢、大小加速度传感器加速踏板油门动作传感器车速传感器输出与转速成正比的脉冲信号车身高度传感器车身与车
11、桥的相对高度制动压力传感器制动管路中压力信号212 无级变速器电控机械式自动变速器（电控机械式自动变速器（AMT）液力自动变速器（液力自动变速器（AT）机械无级变速器（机械无级变速器（CVT）双离合器式自动变速器（双离合器式自动变速器（DSG，DCT）222.1 AMTn在普通机械式变速器（手动挡）基础施加自动换挡机构232.2 自动变速器（自动变速器（AT）液力变矩器、辅助变速器（一般采用行星齿轮）液力变矩器、辅助变速器（一般采用行星齿轮）和自动换档控制机构（电子控制机构）和自动换档控制机构（电子控制机构）24n液力变矩器液力变矩器传递转矩、变矩、变速、离合传递转矩、变矩、变速、离合n泵轮泵
12、轮 主动部分，将发动机动力变成油液动能。主动部分，将发动机动力变成油液动能。涡轮涡轮 输出部分，将动力传至机械式变速器的输入轴。输出部分，将动力传至机械式变速器的输入轴。导轮导轮 反作用元件，它对油流起反作用，达到增扭作用。反作用元件，它对油流起反作用，达到增扭作用。转矩转矩动能动能转矩转矩25n行星齿轮变速器行星齿轮变速器 扩大传动比的变化范围扩大传动比的变化范围n通常采用两排行星齿轮来实现各档变速比。通常采用两排行星齿轮来实现各档变速比。行星齿轮组由齿圈、行星齿轮、太阳轮个元件组成。行星齿轮组由齿圈、行星齿轮、太阳轮个元件组成。26n 电子液压控制系统电子液压控制系统n主要由传感器、电控单
13、元、换档电磁阀、主要由传感器、电控单元、换档电磁阀、油压调节电磁阀等组成。油压调节电磁阀等组成。n变速器的电子控制，能按照汽车的运行工变速器的电子控制，能按照汽车的运行工况提供稳定和精确的况提供稳定和精确的换档点（时间）换档点（时间）和和换换档品质。档品质。272.3 机械无级变速器（机械无级变速器（CVT）nCVT：传动比连续改变、无换档跳越、减缓换：传动比连续改变、无换档跳越、减缓换档冲击。档冲击。n适应汽车动力性、经济性、舒适性的要求适应汽车动力性、经济性、舒适性的要求n易于与计算机技术结合易于与计算机技术结合28(CVT):无级传动由无级传动由V型金属传动带和带轮组成型金属传动带和带轮
14、组成,主、被动带轮的可动部分轴向移动时改变传动带主、被动带轮的可动部分轴向移动时改变传动带与带轮结合的与带轮结合的工作半径工作半径从而改变传动比从而改变传动比29金属传动带n V型金属传动带由许多套在柔性钢带上具有V型侧面金属n片组成，这种金属带传动，两个带轮间动力传递是靠作为推力块的金属片的推力实现的。30CVT与AT、AMT比较n优点：n1）速比变化是无级的，在各种行驶工况下都能选择最佳的速比，其动力性、经济性和排放与AT比较，目前报道大约可以改善5%左右。n2）具有最佳的驾驶舒适性n3）结构相对简单，批量生产成本比较低31n缺点：n1）CVT不能实现换空挡，在倒档和起步时还得有一个自动离
15、合器。n2）金属带无级传动是摩擦传动，存在效率和磨损问题，它的工程技术还正在发展之中。n目前只要用于2.5升以下的小排量发动机车型。CVT与AT、AMT比较322.4 DSG（DCT）n采用两个多片离合器，每个离合器分别对应奇数挡和偶数挡，由电子控制器进行档位切换33DSG34 3.ABS+EBDnEBDElectric Brakeforce Dis-tributionn针对ABS不能根据车辆制动时的实际情况合理分配四个车轮的制动力n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摩擦力数值，调整制动装置，达到制动力与摩擦力的匹配，以保证车辆的平稳和安全。nEBD是ABS的功能的扩充35
16、EBD最佳滑移率控制图 过转向不足转向1,2,3,4分别为 左前轮，右前轮，左后轮，右后轮的脚标 36直线制动仿真结果n n ABS EBD/ABS n 车辆运动轨迹 质心速度曲线ABSEBD/ABS374.转向系统新技术转向系统新技术 n4.1 电子控制动力转向系统（EPS）n（1）概述n 动力助力方式（动力装置）n 气力式n 液力式n 电力式38 动力转向系的要求：nA、有效减小操纵力、有效减小操纵力（停车）（停车）nB、转向灵敏性好、转向灵敏性好nC、具有直线行驶稳定性、具有直线行驶稳定性（自动回正）（自动回正）nD、有随动作用、有随动作用（车轮与转向盘）（车轮与转向盘）nE、工作可靠、
17、工作可靠39（2）电子控制动力转向系统的组成、原理）电子控制动力转向系统的组成、原理转矩传感器转矩传感器+车速传感器车速传感器+电子控制器电子控制器+电动机电动机+电磁离合器电磁离合器+减速机构减速机构40电子控制动力转向的电子控制动力转向的优点优点：1、结构紧凑，重量轻、结构紧凑，重量轻2、节省发动机动力、节省发动机动力3、工作可靠、工作可靠4、能根据工况变化得到很好的行驶稳定性、能根据工况变化得到很好的行驶稳定性 （停车）41 4.2 四轮转向四轮转向 （4WS）n（1）概述功能：功能：确保车辆良好的操纵性和稳定性，有效控制车辆的横向横向运动特性优点：优点：A、直线行驶稳定性好 高速同相位
18、高速同相位B、改善低速时操纵轻便性，提高机动性 低速逆向位低速逆向位C、转向能力强、转向响应快42（2）电子）电子/液压式四轮转向系统液压式四轮转向系统A、转角传感型、转角传感型 后轮可按前轮偏转方向作同相偏转，也可以做反相偏转B、车速传感型、车速传感型 设定车速，车速高于设定值，四轮同相偏转，低于设定值则反相偏转431）车速感应式电子控制四轮转向系统）车速感应式电子控制四轮转向系统44控制特性：控制特性：35km/h452）车速、转向盘转角感应式电子控制四轮转向系统）车速、转向盘转角感应式电子控制四轮转向系统465 ASR系统系统nASR防止驱动轮打滑，提高汽车操纵稳定n 性和动力性n汽车驱
19、动防滑控制系统（ASR）n汽车牵引力控制系统（TCS）ABS系统的延伸475.1 ASR的基本原理的基本原理V驱动力驱动力制动力制动力48 发动机输出功率发动机输出功率驱动力驱动力 路面附着系数路面附着系数49措施：控制滑移率S、加速度21/1VVStVVVi/)(11V1非驱动轮非驱动轮V2驱动轮驱动轮50驱动防滑：控制滑移率控制滑移率1、静止起步 正确操纵离合器和加速踏板2、路面一侧很滑、一侧不滑 差速锁3、两侧很滑 驱动防滑系统+差速锁51ASR的主要控制方式的主要控制方式n1、发动机输出转矩控制、发动机输出转矩控制对应情况：附着系数较小路面，行使速度较高A、节气们开路控制 副节气门 （进气量）B、点火参数调节 减小点火提前角C、燃油供给调节 供油量52n2、差速器锁止控制、差速器锁止控制n 控制左右驱动车轮的输入转矩 533、驱动轮制动力矩控制、驱动轮制动力矩控制n 施加一制动力矩，控制滑移率544、变速器控制、变速器控制 控制传动比驱动转矩5、离合器控制、离合器控制改变离合器的结合程度驱动转矩55
