可变悬架系统的控制原理与故障排除分析

可变悬架系统的控制原理与故障排除分析

张宇

泰来县职业技术教育中心  黑龙江省齐齐哈尔市 162400

引言：悬架系统是车辆的一个重要组成部分。车辆悬架性能是影响车辆行驶平顺性、操纵稳定性和行驶速度的重要因素。传统的被动悬架一般由具有固定参数的弹性元件和阻尼元件组成，只能适应一般路面，限制了汽车乘坐舒适性。我通过在企业实践，学习了一种电控悬架悬架系统（AVS）的控制原理，它将振动控制到最低水平，是提高现代汽车乘坐舒适性的重要措施。这样就实现了舒适驾驶、优异的操纵灵活性和稳定性。

一、AVS系统的控制原理

1、在3UZ-FE发动机车型中，使用AVS（自适应可变悬架系统）作为标准配置。

2、根据驾驶操纵性和路面状况，AVS使用电脑控制来独立改变高灵敏度单筒式减振器在四个车轮上的阻尼力。

3、带有下部阻尼力的减振器能够吸收颠簸路面的震动，而且提供更加舒适的驾驶。然而，车身剧烈运动时，例如高速驾驶过程中，制动或转弯，这些减振器将无法很好地吸收这些震动。

4、通过处理G传感器提供的信号，系统可确定是否存在反冲。系统使用尖端的、非线性Hoo（H无限）控制逻辑来控制阻尼力，以便实现“自然、顺畅的驾驶体验”。

5、AVS中使用的减振器按照九级改变阻尼力。

6、提供的减振器控制开关可让驾驶员选择两种类型的模式。

AVS：实现“舒适驾驶”、“优异的驾驶操作性和稳定”，带有“自然感受”

二、主要组件和功能

1、活塞中减振器油的流向

    （1）回转阀全关时，阻尼力只由活塞来提供。

    （2）回转阀位于中间位置时，槽开启，允许活塞阀和回转阀之间的通道对阻尼力进行控制。

（3）回转阀全开时，端口敞开，允许回转阀通道来提供阻尼力，如果活塞速度较慢，活塞阀几乎不运行。                                                                                         

2、车速感测控制

    此控制根据从车轮速度传感器收到的数据，实现阻尼力的最佳设置以适应车速。这样就实现了低速时适宜的驾驶舒适性，以及高速时的操纵灵活性和稳定性。

3、防俯冲控制

    减振控制ECU根据停车灯开关信号和车轮速度信号预测由于使用制动导致的车辆俯冲的程度。然后，它根据俯冲的程度，通过精密控制阻尼力，缓和车辆在减速过程中的俯冲速度。这样就确保了适宜的操纵灵活性和稳定性。

    即使驾驶员释放制动踏板或者减速增加，此控制在确保制动过程中有适宜的操纵灵活性和稳定性的同时，将阻尼力设置为高以确保驾驶的舒适性。

4、防蹲控制

    减振控制ECU根据发动机转速数据预测加速过程中车辆的后蹲。然后，它精确控制阻尼力以便减少车辆姿态的变化，并确保适宜的操纵灵活性和稳定性。

5、滚动姿态控制

    减振控制ECU根据车轮速度传感器提供的车速信号和转向传感器提供的转向信号计算横向加速率。然后，ECU根据横向加速率的范围控制阻尼力。因此，在车辆转弯时实现了优异的操纵灵活性和稳定性。此控制优化了车辆在转弯时的姿态，从而确保了适当的抓地性能和转向跟随性能，以实现优异的操纵灵敏性和稳定性。（如下图）

6、反冲控制（Hoo控制）

    此控制使用三个加速传感器来检测与路面颠簸相对的反弹加速率，并且应用现代控制逻辑来计算悬架的行程状况。根据这些状况，它使用Hoo控制逻辑来计算目标阻尼力并单独控制四个车轮上的阻尼力。

    通过在反冲震动频率范围内设置反弹加速率的频权功能，阻尼性能可以朝目标频率范围内的正数方向提升。在此情况下，此功能通过改变阻尼力来控制反弹加速率，从而将反弹加速率的能量比，抑制到低于预定值。

7、粗糙度感测控制

    车辆在能够产生反冲和颠簸的恶劣路面上行驶时，如果减振控制ECU从来自加速传感器信号检测到反弹振动和无反弹振动（粗糙频率）之间的频率，则系统将设置阻尼力为较低等级。因此，车辆就能够在不影响驾驶舒适性的前提下实现平坦的感受。  

8、无反弹阻尼控制

    如果减振控制ECU根据来自车轮速度传感器的数据检测到无反弹振动，则在一定时间内它会把阻尼力设置为较高的级别，以便抑制无反弹振动。因此，车辆就能够在不影响驾驶舒适性的前提下实现高等级的抓地性能。

9、VDIM（VSC）协作控制

    根据从防滑控制ECU接收到的信号，此控制会适合当地改变阻尼力以适应车辆横向滑动的状态，或适应路面滑动的变化，以便最大程度地实现VDIM（VSC）的作用。

二、故障排除

1、进行故障排除前注意事项：

（1）当ECU端子触点出现故障或零部件出现安装问题时，拆卸和安装可疑问题零部件可能会完全或暂时将系统恢复到正常状态。

（2）为准确找出故障范围，掌握检查发生故障时的条件（通过DTC输出），并在断开每个连接器或者拆装零部件前做好记录。

（3）由于电控可变悬架系统可能受其他系统故障的影响，确保检查其他系统的DTC。

（4）拆卸和安装减震器控制ECU和每个传感器时，确保在安装所有零部件后，检查在测试模式检查和在DTC输出检查中输出正常显示。

（5）CAN通信系统用于每个ECU和传感器之间的数据通信。如果CAN通信线路出现故障，检查输出通信线路的DTC。

（6）如果输出CAN通信线路的DTC无信号，应检查通信线路，如有故障应排除AVS系统故障。

（7）由于CAN通信线路有自身长度和路线，所以不能用旁路导线等进行暂时代替。

（8）使用外部电源检查时，不要将正极和负极探头放得太近，否则会发生短路。

（9）断开蓄电池负极电缆时，重新连接电缆后，初始化间隙传感器系统、电动窗控制系统、滑动天窗系统、无级传动比系统。

2、如何进行故障排除分析:

（1）车辆送入修理厂。

（2）客户所述故障分析。

（3）检查CAN通信系统。

检查DTC输出。(减震器控制ECU连接到CAN通信系统。因此，在进行故障排除之前，一定要检查CAN通信是否工作正常。)

     a)CAN通信系统DTC输出：进入CAN通信系统。b)无CAN通信系统DTC输出：执行第4步

(4)检查多路通信系统。

检查是否有DTC输出。(减震器控制ECU通过CAN通信将每个指示灯的信号发送到网关ECU，而网关ECU通过多路通信系统（BEAN）将信号发送到组合仪表总成。)

     a)多路通信系统DTC输出：进到多路通信系统。

     b)多路通信系统DTC输出：进到第5步。

(5)检查DTC(6)清除DTC(7)故障症状确认 a)症状不出现（进到第8步） b)症状出现（进到第9步） (8)症状模拟(9)DTC检查a)正常代码（进到第10步） b)故障代码（进到第11步）

(10)故障症状表 :

     在检查电路前检查保险丝。按数字顺序检查每个故障电路相应的症状。如果检查并确认所有电路都正常后任存在故障，则更换减震器控制ECU。

(11)DTC表(12)电路检查(13)故障识别 (14)修理检查DTC(15)确认测试

三、结束语

电控悬架AVS实现“舒适驾驶”、“优异的驾驶操作性和稳定性”，带有“自然、顺畅的驾驶感”。同时AVS系统稳定，故障发生率较低，我相信以后会在更多的国产车上广泛的使用该系统。以上是我在企业实践中收获维修知识，在汽车智能悬架技术上，有了一定的维修经验，在今后的工作中，继续深造自己，提升自身专业技能。

参考文献

[1]雷克萨斯GS430/300新车解说书

[2]雷克萨斯GS430/300维修手册

1