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4 国内外主动悬架发展历程
4.1 国外主动悬架发展现状
4.1.1 1954年, GM公司Erspiel-labrosse在悬架
设计中首先提出了主动悬架的思想
4.1.2 1973年D.A.Crosby和D.C.Karnopp首先提出
半主动悬架的概念
4.1.3福特公司的雷鸟TURBO轿车配置了一种所谓
脉冲信号。根据此信号可判断转向盘的转角与
转速；通过两组信号的相位来判断转向的方向。
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图 5.1 转向盘转角传感器结构示意图
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5.2.2 加速度传感器 【作用】检测车身横向加速度和纵向加速度。横 向加速度传感器主要用于检测汽车转向时，汽车 因离心力的作用而产生的横向加速度，以判断悬
架系统阻尼力改变的大小及空气弹簧中空气压力
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【钢球位移式加速度传感器原理】汽车转弯行 驶时，钢球在汽车横向力的作用下产生位移， 加速度越大，钢球的移动速度越大，磁场变化 速率越大，造成线圈的输出电压越高。
【差动变压器式加速度传感器原理】给励磁线
圈(一次绕组)通以交流电，当汽车转弯(或加、
减速)行驶时，芯杆在汽车横向力(或纵向力)的
作用下产生位移，随着芯杆位置的变化，检测
现代汽车学
主动悬架技术
姓 名：张凯 专 业：交通运输工程 学 号：2011222014 指导老师：刘晶郁教授
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主要内容
悬架的概述 悬架分类 主动悬架的优缺点 国内外主动悬架的发展历程 主动悬架的构成及工作原理 几种主动悬架简介 主动悬架系统的检修 主动悬架 的发展趋势与研发建议

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1.悬架的概述
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3.3 各种悬架性能比较
悬架名称 被动 半主动 主动
调节元件
作用原理 控制 频带宽 能量消耗 改善横向动力学特性
普通减震器
阻尼不变
可调减震器
阻尼连续可调 电、液自动 到20Hz
液压系统串联硬弹簧
调节车与轮间的制动力 电、液自动 >15Hz 很大 大
无
很小 中
改善垂直动力学特性
成本 最小
中
中
大
大
转轴转动，因而四组光电耦合器可感应出四组脉冲信
号，通过这四组脉冲信号的不同组合，可反映车高的
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图 5.5光电式传感器结构示意图
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图 5.6光电式传感器工作原理图
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【片簧开关式传感器原理】
有四组触点式开关，它们分别与两个晶体管相连， 构成四个检测回路。该传感器将车身高度组合成四 个检测区域，分别是低、正常、高、超高。当车身 高度调定为正常高度时，因乘员数量的增加，而使 车身高度偏离正常高度。 此时片簧开关式高度传感器的另一对触点闭合，
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3.1.2 车身高度的控制
当乘员人数和载重量发生变化时，车身的离地 高度可保持在一个选定高度上，保证车轮全行程跳 动，消除在非设计行驶高度下引起的操控性变化现 象，同时解决了被动悬架针对载荷变化通常将刚度 设计偏高而造成舒适性损失的问题。在粗糙路面上 可增加离地间隙提高通过性，高速行驶时可适当减 少离地间隙以减少阻力，同时降低重心利于提高操 控性和舒适性。在上下乘客、装卸货物等不同情况 下，可实现车身高度的自由调节。
的调节情况，以维持车身的最佳姿势。
【类型】差动变压器式和钢球位移式。
【别名】G传感器
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图 5.2.钢球位移式加速度传感器原理
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1—弹簧；2—封入硅油；3—检测线圈； 4—励磁线圈；5—芯杆 5.3差动变压器式加速度传感器的结构
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1、2—二次绕组；3、6—一次绕组； 4—电源；5—芯杆 5.4差动变压器式加速度传感器工作原理图
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1—传感器体；2—霍尔集成电路； 3—弹簧夹；4—滑轴；5—窗孔
图 5.8 霍尔式高度传感器结构及工作原理图
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6 几种主动悬架简介
6.1 奔驰公司的ABC(Active Body Control)系统
ABC系统则通过感应最轻微的车轮及车身动作，
在任何大的车身振动之前及时对悬架系统作出调
整，保持车身的平衡。该系统能够很好地适应各
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2.2.3全主动悬架系统 全主动悬架系统采用一个可控的执行器代 替了被动悬架的相应部件，是有源控制系统。 全主动悬架系统结构复杂，主要由执行元件、 各种传感器、信号处理器和控制单元等组成， 执行元件多采用电控液压或电控气压伺服系统。
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2.2.4馈能型主动悬架 近年来，有学者提出一种集馈能和减振功能 于一体的馈能型主动悬架概念。这种悬架带有能 量回收装置，能将悬架被减振器所消耗的振动能 量转化为可供汽车其他液压耗能部件使用的能量， 同时保持汽车良好的行驶平顺性。经研究，用这 种悬架方案提高汽车的行驶平顺性和燃油经济性 在理论上是可行的。
产生电信号输送给ECU，ECU随即做出车身高度偏低
的判断，从而输出电信号到车身高度控制执行器，
促使车身高度恢复正常高度状态。
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1—车高传感器；2—磁体；3—片簧开关 图 5.7 片簧式开关高度传感器工作原理图
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【霍尔式传感器原理】
组成：霍尔集成电路式高度传感器分别由两个霍 尔集成电路、磁体等组成 工作原理：当两个磁体因车身高度的改变而产生 相对位移时，将在两个霍尔集成电路上产生不同 的霍尔电效应，形成相应的电信号。 由于两个霍尔集成电路和两个磁体安装时，它 们的相对位置进行了不同的组合，可以对车身高 度状态分三个区域进行检测。
3.1.4 车轮接地性
通过调节悬架参数可降低车轮载荷波动，提
高附着效果，有利于操控性，同时也减轻了轮
胎磨损。延长轮胎和制动系统的使用寿命。
3.1.5能有效克服多轴车的轴荷转移问题
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3.2 主要缺点
全主动悬架结构及控制策略复杂，
其硬件要求高、耗能大、成本高，并
且会增加整车重量，也给整车空间布
置带来了一定的困难。
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4.2 国内主动悬架发展状况
4.2.1厦门金龙、丹东黄海等客车厂家生产的
大型铰接BRT城市客车均采用了一种新配置—
—电子控制空气悬架(ECAS系统)。
4.2.2 国内一些大专院校和一些汽车工业研
究所对主动悬架的控制策略进行了大量的研
究。
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5 主动悬架的构成及工作原理
5.1 主动悬架的定义 汽车的主动悬架系统是在普通悬架系 统中附加一个可以控制阻尼作用力的装 置，由执行机构、测量系统、反馈控制 系统和能源系统四部分组成。
2.2.1半主动悬架
半主动悬架系统介于被动悬架系统和全主动悬 架系统之间，它只消耗少量的能量，可进行刚度 或阻尼控制；；半主动悬架比全主动悬架结构简 单、成本低；半主动悬架可分为刚度可调式和阻 尼可调式两种。
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2.2.2慢主动悬架 慢主动悬架的结构是普通弹簧和执行器串联， 再和被动阻尼器并联。慢主动悬架执行器在带宽 为3～6Hz的频率范围内工作，高于这个频率，悬 架就恢复成被动悬架。与全主动悬架相比。降低 了成本及复杂程度，减少了能耗，且主动控制仍 覆盖主要的车身振动，并能衰减车身共振频率附 近的振动。
线圈(二次绕组)的输出电压发生变化。
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5.2.3、车身高度传感器 【作用】检测汽车行驶时车身高度的变化情况（汽车 悬架的位移量）。
【类型】片簧开关式、霍尔式、光电式。其中光电式
应用较多。
【光电式传感器原理】有一根靠连杆带动转动的转轴，
转轴上固定一个开有许多窄槽的圆盘，圆盘两边装有
四组光电耦合器。当车身高度变化时，通过连杆可使
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3主动悬架的优缺点
3.1主要优点 乘坐舒适性的控制 车身高度的控制 侧倾及纵摆的控制 车轮接地性 能有效克服多轴车的轴荷转移问题
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3.1.1 乘坐舒适性的控制 被动悬架设计时要兼顾各种路况，只能取折 中的性能；而主动悬架则不必在稳态直行时对乘 适性折中，可在操控性能不降低的情况下调整悬 架参数获得更好的乘坐舒适性，大幅度缓解因路 面凹凸不平所造成的冲击。也可基于设定的驾驶 风格进行调整。
及减震器等组成。
1.3.1 减震器
功能: 减振器是产生阻尼力的主要元件，其
作用是迅速衰减汽车的振动，改善汽车的行驶
平顺性，增强车轮和地面的附着力。另外，减
振器能够降低车身部分的动载荷,延长汽车的使
用寿命。
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工作原理：在车轮上下跳过程中，减振器 活塞在工作腔内往复运动，使减振器液体通 过活塞上的节流孔，由于液体有一定的粘性 和液体通过节流孔时与孔壁间产生摩擦，使
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1.3.2 弹性元件
功能：支撑垂直载荷,缓和和抑止不平路
面引起的振动和冲击.弹性元件主要有钢板弹
簧,螺旋弹簧,扭杆弹簧,气弹簧和橡胶弹簧等。
原理：用具有弹性较高材料制成的零件，
在车轮受到大的冲击时，动能转化为弹性势能
储存起来，在车轮下跳或回复原行驶状态时释
放出来。
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1.3.3 导向机构
导向机构的作用是传递力和力矩,同时兼
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主动悬架是近十几年发展起来的，由电脑控 制的一种新型悬架，具备三个条件：（1）具有 能够产生作用力的动力源；（2）执行元件能够 传递这种作用力并能连续工作；（3）具有多种 传感器并将有关数据集中到微电脑进行运算并决 定控制方式。因此，主动悬架汇集了力学和电子 学的技术知识，是一种比较复杂的高技术装置。
1.1 悬架的定义
悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一 切传力连接装置的总称。 1.2 悬架的功用 悬架的作用是传递作用在车轮和车架之间 的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或 车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保 证汽车能平顺地行驶。
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1.3 悬架的构成及各元件的功能和工作原理
典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以
4.1.7 MAN公司的卡车、玛莎拉蒂总裁跑车、欧宝