陈瑞钦

（浙江戈尔德智能悬架股份有限公司浙江瑞安）

摘要：随着人民生活水平的逐步提高，消费者对于车辆的舒适性和操控性有了更高的要求。电子控制技术也逐步运用到汽车悬架系统中，使汽车驾乘舒适性有了进一步提高。电控悬架简称EMS(ElectronicModulatedSuspension)，能够根据车身速率、高度、车速、转向角度和制动等信号，由电子控制单元（ECU）控制悬架执行机构，自动调整悬架刚度和阻尼[1]，从而能同时满足汽车行驶平顺性和操控稳定性。

关键词：舒适性；磁流变效应；刚度；电磁阀；阻尼特性

1、电控悬架的特点

车辆悬架系统在汽车操控中起着非常重要的作用，采用螺旋弹簧的悬架由于刚度固定不能变化的特点，很难做到舒适性和操控性两全其美，于是适应能力更强、舒适度更好的可变悬挂系统应运而生。被动式悬架车轮和车身状态只能被动地取决于路面及行驶状况和车辆的减振器、弹性支撑元件[2]。而电控悬架通过控制调节减振器阻尼力和弹性元件刚度，使车辆的悬架特性与道路状况和驾驶状态相适应，来保证车辆稳定性。

主动悬挂技术起源于20世纪50年代，近10年发展迅猛，由电脑控制的一种新型电控悬挂系统。车辆行驶过程中不管负载大小，电控悬架都可以使车身保持水平，使前大灯光束方向保持不变。车辆行驶在烂路时，升高车身高度，防止车桥与路面相碰；当车辆高速行驶时，降低车身高度，以便减少空气阻力，提高操控稳定性[3]。电控悬架通过对减振器阻尼系数的调整，防止汽车急转弯时车身侧向摇动；防止汽车换挡时车身纵向摇动；防止紧急制动时车头下沉；防止汽车急速起步或急加速时车尾下蹲。因此，装有电控悬架的车型有更好的舒适度和操控极限。

电控悬架常见运用于奔驰、宝马、保时捷、宾利、凯迪拉克等高端豪华车中。驾驶员根据自己的驾驶习惯和路面情况选择标准、运动、舒适等模式来调节悬架阻尼力。电控悬架的组成：可调式电子控制减振器（悬架阻尼调整装置）、悬架控制执行器（空气悬架刚度调节装置）、车身高度控制装置（ECU、电磁阀、进气阀、保压阀、转向盘转角传感器、分配阀、车身加速器、前集中加速器、Can节点连接、储气罐、气泵、高度传感器等）。

2、电控悬架分类

电控悬架按控制类型可以分为三大类：空气悬架系统、电磁感应悬架系统、液压电磁阀调控悬架系统[4]。

2.1空气悬架与传统钢制汽车悬架相比，具有很多优势，最重要的一点就是弹簧的弹性系数不能调节，而空气悬架可以根据需要自动调节，提高通过颠簸路面时的滤振能力。车轮在受到地面冲击产生的加速度也是空气悬架自动调节时考虑的参数之一。在高速过弯、紧急制动时电子控制单元对空气弹簧和减振器硬度进行调节对车身进行支撑。空气悬架已经广泛运用于客车和卡车中，越来越多豪华汽车和SUV车型也逐渐采用该结构。

空气悬架有三种状态。

2.1.1唤醒状态当车门打开、遥控钥匙开启后，系统通过车辆水平传感器来检查车身高度，当高度低于设定值时，储气罐将提供压力使车身上升至设定高度。

2.1.2保持状态当底盘上升到设定高度时，空气悬挂将关闭连通的电磁阀，同时控制系统设定底盘高度，使车辆停止后底盘保持设定值高度。

2.1.3正常状态在车辆运行过程中，如果底盘高度低于设定值，控制系统将每隔一段时间来调整车身高度，使车身保持设定高度。

2.2电磁悬架是利用磁场反应的一种独立悬架系统，针对不同的路况，在1ms时间内快速做出反应，抑制振动保持车身稳定，在车速高紧急制动时优势明显。它的反应速度比传统的悬架快5倍[5]，再颠簸的路面也能保证车辆平稳通过。

电磁悬架系统是由直筒减振器、车轮位移传感器、电磁液压杆和车载控制系统。车身与车轮之间都有一个车轮位移传感器，传感器与车载控制系统相连，控制系统与直筒减振器和电磁液压杆相连[6]。电磁减振器没有细小的阀门结构，不是通过液体流过阀片间隙产生阻尼力达到减振的目的，这是区别于传统减振器的地方。电磁减振器中的减振液是一种外观为银灰色粘稠状叫做磁流液(Magneto-rheologicalFluid)的介质，它是由碳氢化合物和细小的铁粒组成。在断电状态下，磁流液中的磁性金属粒子杂乱无章的在液体中，作用力很小。但是在减振器通电状态下，线圈产生磁场，磁性金属粒子会排列成一定的结构，磁流液就会变成近似塑料的状态产生阻尼力。通过电流大小来精确控制磁流液的密度，实时连续控制以达到不同的减振效果。

电磁减振器工作原理为：当路面不平引起车轮振动时，传感器将信号传送到控制系统，控制系统发出指令将信号传递到各个减振器内置线圈，线圈在通电状态下产生磁场，改变磁流液的密度来控制车身振动，以达减振的目的[7]。看似有多道流程，其实这些流程却可以在1S中进行次，反应速度极快。电磁悬架可以快速的弥补车轮的跳动，降低噪音，提高车辆乘坐舒适性。

2.3液压电磁阀调控悬架是一种通过电磁阀控制动铁位置变化来改变阻尼力的减振器。可以根据车速、减振器伸缩频率和伸缩程度的信息采集，在车辆重心附近装置有纵向、横向加速度和横摆陀螺仪传感器，用来采集车身高度、倾斜角度、车轮振动、车身振动等信息，将采集到的数据传递到ECU（ElectronicControlUnit）。ECU通过原设定的程序发出控制指令，控制电磁阀中的动铁位置滑动调节减振器阻尼力的大小，实行对车身振动的抑制。

液压电磁阀调控减振器主要有四种类型：双筒外置阻尼连续可调阀减振器、双筒内置阻尼连续可调阀减振器、双单筒外置两级阀减振器、单筒内置两级阀减振器。

2.3.1双筒外置阻尼连续可调阀减振器是一种设置在减振器外部，阻尼在一定范围内连续可调，有效调整范围大的特点。减振器中冲压件、连杆、阀系零件可以与普通减振器通用，是液压电磁阀减振器控制系统适用较多的一种结构。

2.3.2双筒内置阻尼连续可调阀减振器是一种定压流量调整范围大，具有阻尼力可在最大和最小区域内做连续无级调整，设置在减振器内部节约空间的特点。

2.3.3双单筒外置两级阀是一种电磁阀设置在减振器外部，油、气分离的单缸结构减振器。具有无空程，散热效果好，软、硬两级可调有效行程大的特点。通电状态为工作状态，电子控制单元与车身传感器配合使用，使车辆形成自适应调节控制。

2.3.4单筒内置两级阀是一种可以不损耗能量的工作状态，反应灵敏无空程及散热效果好的减振器。这类单筒减振器，电磁阀安装在工作缸内部，有硬、软两级可调，电子控制单元相对简单，不需要过多传感器。外观与传统减振器一样易于布置的优点。

结束语：

电控悬架有很多优点，但是也存在一定的缺点。主要有：结构比普通减振器复杂，制造工艺比普通减振器复杂，制造成本昂贵，对车辆的能耗损失较大，对车辆的硬件要求高。随着制造工艺的不断更新，制造产业规模化，电控悬架的制造成本逐步降低。浙江戈尔德智能悬架股份有限公司通过自主研发，优化产品结构，降低成本，已开发出多款拥有自主专利的电控减振器。已开始运用在各种高、中端车中，让更多消费者享受科技进步带来的舒适性、操控稳定性。

参考文献：

[1]郭丽萍概述汽车主动控制悬架系统的工作原理及控制模式《城市公共交通》,(01):17-18

[2]陈晓MPV车型前悬架的多体动力学建模、仿真与优化《中国优秀硕士学位论文全文数据库》-

[3]吴志成陈思忠杨林张斌越野车辆可控悬架及其控制理论的发展现状《兵工学报》,(05):-

[4]汪佳佳节能型电磁主动悬架的阻尼优化与一体式设计《中国优秀硕士学位论文全文数据库》,(01):-

[5]张海龙半车悬架系统的结构解耦控制研究《中国优秀硕士学位论文全文数据库》,(02):-

[6]任萍丽马承广磁流变半主动悬架MRC技术之应用《汽车与配件》,(01):32-33

[7]任萍丽汽车磁流变半主动悬架技术研究《农业装备与车辆工程》,(12):51-53