汽車線控底盤與智能控制課件：調(diào)研分析線控懸架系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景

線控懸架系統(tǒng)認(rèn)知調(diào)研分析線控懸架系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景汽車線控底盤與智能控制1任務(wù)引入Tasktointroduce作為一名測(cè)試工程師，你準(zhǔn)備向新入職的員工進(jìn)行一次以線控懸架系統(tǒng)的種類與常見應(yīng)用場(chǎng)景為題的培訓(xùn)，你要如何進(jìn)行這次培訓(xùn)呢?02幾種常見線控懸架系統(tǒng)認(rèn)知01線控懸架構(gòu)件認(rèn)知目錄CONTENTS新

授NewTeaching線控懸架構(gòu)件認(rèn)知01汽車懸架構(gòu)件是懸架系統(tǒng)的基礎(chǔ)。一個(gè)完整的懸架總成，其組件構(gòu)成如圖所示：1.汽車懸架構(gòu)件的組成線控懸架構(gòu)件認(rèn)知01在汽車懸架構(gòu)件的組件構(gòu)成中：彈性元件(彈簧)一吸收來自路面的沖擊。阻尼元件(減振器)一通過限制彈簧的振動(dòng)來改善乘坐的舒適性。穩(wěn)定器(橫向穩(wěn)定桿或側(cè)傾穩(wěn)定桿》一防止車輛橫向擺動(dòng)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)一使上述部件保持就位和控制車輪的縱向或橫向運(yùn)動(dòng)。1.汽車懸架構(gòu)件的組成線控懸架構(gòu)件認(rèn)知01彈性元件，即彈簧，是懸架中的“承載”元件。由彈簧支撐的車身重量稱為車輛懸掛質(zhì)量(簧上質(zhì)量)，車輪和車軸以及不是彈簧支撐的汽車其他部件稱為非懸掛質(zhì)量(簧下質(zhì)量)。如圖所示：2.彈性元件線控懸架構(gòu)件認(rèn)知01原則上：應(yīng)使非懸掛質(zhì)量盡量小，這樣才能將非懸掛質(zhì)量對(duì)振動(dòng)特性(車身固有頻率)的影響降至最小。同時(shí)非懸掛質(zhì)量的減小也降低了慣量所產(chǎn)生的沖擊負(fù)荷，大大改善懸架的響應(yīng)特性，明顯提高乘坐舒適性。另外懸掛質(zhì)量和彈簧的特征參數(shù)(彈簧剛度》，確定了車身固有頻率，懸掛質(zhì)量較大或彈簧較軟，車身固有頻率就低一些，而彈簧的行程(振幅)就大。懸掛質(zhì)量較小或彈簧較硬.車身固有頻率就高一些，而彈簧的行程(振幅)就小。試驗(yàn)結(jié)果表明如果車身固有頻率超過1.5Hz時(shí)，會(huì)使乘坐舒適性惡化，超過5HZ，車輛行駛會(huì)強(qiáng)烈振動(dòng)。2.彈性元件汽車懸架中廣泛采用的阻尼元件就是內(nèi)部充有液體的液壓減振器，它并聯(lián)在懸架彈簧中。當(dāng)車身和車輪振動(dòng)時(shí)，減振器內(nèi)的液體在流經(jīng)阻尼孔產(chǎn)生的摩擦和液體的黏性摩擦就會(huì)形成減振阻尼力，其將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并散發(fā)到空氣中去，實(shí)現(xiàn)衰減振動(dòng)的目的。在確定減振器的阻尼力特性時(shí)，必須考慮到車輛乘坐舒適性、操縱穩(wěn)定性等因素。造成乘坐舒適性與操縱穩(wěn)定性相矛盾的因素有很多，阻尼力特性也是其中之一。若重視車輛行駛操縱穩(wěn)定性而將阻尼特性設(shè)定較高，有損害乘坐舒適性的傾向，相反，若設(shè)定過低。則車輛的穩(wěn)定性較差。因此，根據(jù)車輛規(guī)格使兩方面適當(dāng)?shù)氐玫絽f(xié)調(diào)以進(jìn)行選擇，是特性選擇的要點(diǎn)。01線控懸架構(gòu)件認(rèn)知3.阻尼元件以阻尼系數(shù)比表示車輛的阻尼特性時(shí)，其平均值為:線控懸架構(gòu)件認(rèn)知013.阻尼元件式中C-減振器的阻尼系數(shù)，是減振器阻尼力-速度特性曲線的斜率。Cc-懸架系統(tǒng)的臨界阻尼系數(shù)。K一懸架彈簧的剛度。W-所承受的懸掛質(zhì)量。G-加速度。阻尼系數(shù)比是評(píng)價(jià)懸架性能好壞的重要參數(shù)之一，是懸架“軟”或“硬”的標(biāo)志，也是振動(dòng)衰減快慢的標(biāo)志。為緩沖由不平路面?zhèn)魅氲南蛏蠜_擊，減振器的回彈(拉伸)阻尼力一般大于壓縮阻尼力,其值在6比4到8比2。對(duì)懸架系統(tǒng)減振器所要求的阻尼力如圖所示。01線控懸架構(gòu)件認(rèn)知3.阻尼元件即使減振器運(yùn)動(dòng)活塞速度相同，根據(jù)其行駛條件，其阻尼力也有所不同。因此，采用了根據(jù)冬種行駛條件可變阻尼力機(jī)構(gòu)。通常：在良好路面行駛時(shí)，阻尼力設(shè)計(jì)得較低，可確保乘坐舒適性。在急轉(zhuǎn)彎，快速起步及急制動(dòng)時(shí)，通過提高阻尼力可減少車身姿態(tài)的變動(dòng)。在凸起或不平路面上行駛時(shí)通過提高阻尼力，可快速吸收車身的振動(dòng)，減少輪胎抓地力的變化?？勺冏枘崃C(jī)構(gòu)由阻尼力可變減振器，電子控制器，各種傳感器及各種阻尼力轉(zhuǎn)換促動(dòng)器構(gòu)成。01線控懸架構(gòu)件認(rèn)知3.阻尼元件幾種常見線控懸架系統(tǒng)認(rèn)知02線控懸架系統(tǒng)也稱為主動(dòng)懸架系統(tǒng)，根據(jù)工作原理可分為空氣式、液壓式、電磁式等。其中：空氣式懸架系統(tǒng)是通過改變各空氣彈簧中壓縮空氣的壓力和體積來改變汽車減振系統(tǒng)的軟硬和車身高度。液壓式懸架系統(tǒng)根據(jù)車輛行駛速度、車身振動(dòng)、車輪跳動(dòng)以及傾斜狀態(tài)等信號(hào)，調(diào)節(jié)四個(gè)執(zhí)行液壓缸中液壓油的量，以實(shí)現(xiàn)對(duì)減震器軟硬程度及車身高度的調(diào)整。電磁式懸架系統(tǒng)是通過改變電流來改變電磁場(chǎng)的強(qiáng)度，進(jìn)而達(dá)到控制阻尼系數(shù)的目的。1.線控懸架系統(tǒng)的分類空氣式懸架系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能有:(1)自動(dòng)水平調(diào)節(jié);(2)設(shè)定不同的車輛高度;(3)根據(jù)車速自動(dòng)調(diào)節(jié)車身高度:(4)設(shè)定不同的車輛減震阻尼。如圖為通過空氣式懸架系統(tǒng)設(shè)定不同的車輛高度。02幾種常見線控懸架系統(tǒng)認(rèn)知2.空氣式懸架系統(tǒng)空氣懸掛分成兩大組成部分一空氣彈簧和空氣阻尼控制閥。這兩大部分可以安裝在一起成為一體式空氣懸掛（下圖左所示），也可分離安裝成為分離式空氣懸掛（下圖右所示）。02幾種常見線控懸架系統(tǒng)認(rèn)知2.空氣式懸架系統(tǒng)空氣阻尼控制閥會(huì)影響活塞桿一側(cè)工作腔(工作腔1)的液壓油流動(dòng)阻力從而調(diào)節(jié)整個(gè)壓縮回彈過程的阻尼?？諝庾枘峥刂崎y的流動(dòng)阻力與控制壓力(空氣彈簧壓力)有固定的對(duì)應(yīng)關(guān)阻尼力由相應(yīng)的阻尼閥(壓縮/回彈)和空氣阻尼控制闊形成的流動(dòng)阻力決定。如圖所示為空氣懸掛內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)示意圖。02幾種常見線控懸架系統(tǒng)認(rèn)知2.空氣式懸架系統(tǒng)工作腔1通過一個(gè)孔與空氣阻尼控制閥相連。當(dāng)空氣彈簧壓力較小時(shí)，那么空氣阻尼控制闊所形成的液壓油流動(dòng)阻力也小，因此一部分減振液壓油會(huì)流過阻尼閥，于是阻尼力就減小了。如圖所示為空氣懸掛低空氣壓力時(shí)的壓縮回彈過程示意圖。02幾種常見線控懸架系統(tǒng)認(rèn)知2.空氣式懸架系統(tǒng)當(dāng)空氣彈簧壓力較大時(shí)，那么空氣阻尼控制闊所形成的液壓油流動(dòng)阻力也大，于是阻尼力就增大了。02幾種常見線控懸架系統(tǒng)認(rèn)知2.空氣式懸架系統(tǒng)由于空氣彈簧和空氣阻尼控制閥可通過軟管相連，因此它可以分成一體式布置和分離式布置兩種布局。從而滿足不同車型不同空間的布置要求。比如，奧迪A6的前輪驅(qū)動(dòng)車型采用分離式空氣懸掛的后懸掛（如下圖左所示），而四輪驅(qū)動(dòng)車型則采用一體式空氣懸掛的后懸掛（如下圖右所示）。02幾種常見線控懸架系統(tǒng)認(rèn)知2.空氣式懸架系統(tǒng)配備了主動(dòng)空氣懸掛的車型使得駕駛模式動(dòng)態(tài)調(diào)整系統(tǒng)變得更為完整。我們以奧迪的全新一代05進(jìn)行舉例。其駕駛模式動(dòng)態(tài)調(diào)整系統(tǒng)可按照駕駛者的選擇，通過對(duì)主動(dòng)空氣懸掛對(duì)前后懸掛的高度和軟硬程度進(jìn)行調(diào)整。02幾種常見線控懸架系統(tǒng)認(rèn)知2.空氣式懸架系統(tǒng)電磁式懸架系統(tǒng)電磁懸掛不同于空氣式，其仍使用彈簧提供支撐力。但減震筒內(nèi)部則不是傳統(tǒng)的液壓機(jī)油，而是磁流變液(Magneto-RheologicalFluid)。磁流變液的特點(diǎn)就是可通過電控的磁場(chǎng)來靈活調(diào)節(jié)磁流變液的粘度。從而控制減震筒的阻尼。也就是改變懸掛的軟硬。磁流變液受磁場(chǎng)控制的特性成就了電磁懸掛最大的特點(diǎn)——響應(yīng)迅速。使得裝備電磁懸掛的車型可靈活地在旅行、運(yùn)動(dòng)和賽道駕駛模式間進(jìn)行切換。02幾種常見線控懸架系統(tǒng)認(rèn)知3.電磁式懸架系統(tǒng)02幾種常見線控懸架系統(tǒng)認(rèn)知3.電磁式懸架系統(tǒng)凱迪拉克經(jīng)常采用電磁式懸架系統(tǒng)，法拉利、捷豹路虎和奧迪品牌的多款車型也因?yàn)槠淇焖夙憫?yīng)的特點(diǎn)選擇了電磁懸掛。凱迪拉克XTS配備電磁式懸架系統(tǒng)配備電磁懸掛的奧迪TT主動(dòng)懸掛系統(tǒng)02幾種常見線控懸架系統(tǒng)認(rèn)知3.電磁式懸架系統(tǒng)電磁懸掛的秘密主要都集中在減震筒當(dāng)中。位于前軸的減震筒雖然在細(xì)節(jié)上和后軸減震筒有細(xì)微差別。但是活塞中間都留有電控裝置和相應(yīng)的電纜。如下圖所示：磁流變液就是包含非常微小(3~10微米)的磁性顆粒的液體。其原始未磁化狀態(tài)為自由游離態(tài)。此時(shí)粘度較低。當(dāng)磁流變液流經(jīng)活塞中的電控裝置時(shí)，如果電控裝置施加磁場(chǎng)，磁流變液中的磁性顆粒就會(huì)被磁化并規(guī)則排列。此時(shí)粘度就增加了。電磁式懸架系統(tǒng)正是基于磁流變效應(yīng)對(duì)減震筒的阻尼進(jìn)行調(diào)節(jié)的，從而達(dá)到控制主動(dòng)懸掛響應(yīng)的目的。02幾種常見線控懸架系統(tǒng)認(rèn)知3.電磁式懸架系統(tǒng)02幾種常見線控懸架系統(tǒng)認(rèn)知3.電磁式懸架系統(tǒng)由中央的懸掛電子控制器、位于儀表盤的懸掛調(diào)節(jié)指示燈、位于四輪的懸掛調(diào)節(jié)控制器和車輪高度傳感器組成的奧迪TT主動(dòng)電磁懸掛系統(tǒng)。02幾種常見線控懸架系統(tǒng)認(rèn)知4.“魔毯”懸架系統(tǒng)我們以安裝“魔毯”線控架系統(tǒng)(MagicBodyControl)的2014款奔馳S級(jí)為例。該車的魔毯懸架系統(tǒng)由多個(gè)傳感器和執(zhí)行器組成。幾種常見線控懸架系統(tǒng)認(rèn)知022014款奔馳S級(jí)的“魔毯”懸架系統(tǒng)：傳感器由內(nèi)后視鏡后方的前視雙目立體攝像頭、三軸加速度傳感器和車身高度傳感器構(gòu)成。執(zhí)行器由彈簧支撐桿、電子控制器和由液壓管路、機(jī)油泵、冷卻器、機(jī)油儲(chǔ)槽及控制闊組成的液壓伺服機(jī)制構(gòu)成。4.“魔毯”懸架系統(tǒng)02幾種常見線控懸架系統(tǒng)認(rèn)知4.“魔毯”懸架系統(tǒng)奔馳S級(jí)采用的雙目立體攝像頭有一定的距離探測(cè)能力。原理類似人類雙眼感知位置的能力。通過立體攝像頭對(duì)路面進(jìn)行3D掃描，然后控制魔毯懸掛進(jìn)行相應(yīng)的響應(yīng)。比如傳統(tǒng)懸掛過一個(gè)小坡時(shí)，前輪勢(shì)必抬高車身。而魔毯懸架系統(tǒng)通過立體攝像頭感知路面高度上升而對(duì)應(yīng)降低懸掛，此時(shí)車身仍能保持很好的水平姿態(tài)。魔毯懸架系統(tǒng)通過立體攝像頭感知路面高度02幾種常見線控懸架系統(tǒng)認(rèn)知4.“魔毯”懸架系統(tǒng)液壓伺服機(jī)制可由電子控制器控制快速地通過液壓調(diào)節(jié)車身高度。具體工作原理是通過液壓閥調(diào)節(jié)機(jī)油量和壓力，從而當(dāng)車輪遇到障