浙江/寧振華

三、Skyhook 系統(tǒng)

懸架阻尼控制系統(tǒng)“Skyhook”設(shè)計(jì)用于連續(xù)控制減震器阻尼。

其目的是根據(jù)路面狀況和汽車的動(dòng)態(tài)條件調(diào)節(jié)減震器，從而提高舒適性和路面保持性。該系統(tǒng)包括：

◆“Skyhook” 電子控制單元

◆汽車中的加速度傳感器

◆減震器內(nèi)安裝的電磁閥

電子控制單元持續(xù)讀取傳感器，從而驅(qū)動(dòng)電磁閥。

1.工作邏輯

通過對(duì)每隔10ms獲取的瞬時(shí)車速值和車身與車輪間的相對(duì)速度進(jìn)行比較分析，電子控制單元在壓縮和伸展階段，都會(huì)修改每個(gè)車輪的阻尼，制動(dòng)汽車在垂直方向的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，如同車身被減震器懸掛在天空中。原理圖如圖34所示。

圖34 減震器工作原理圖

◆車身對(duì)來自車輪的受力敏感性較低

◆在動(dòng)態(tài)操控中，側(cè)傾和俯仰減少

與作為獨(dú)立應(yīng)用的首個(gè)Skyhook系統(tǒng)相比，電控單元已經(jīng)集成于C CAN網(wǎng)絡(luò)中，從而獲得一系列的效益：

（1）由于Skyhook與ESP系統(tǒng)的集成工作，提高了彎道中的穩(wěn)定性控制（轉(zhuǎn)向不足/轉(zhuǎn)向過度）。

◆ESP 激活之前（即精確的轉(zhuǎn)向不足/轉(zhuǎn)向過度限值超過之前）：車軸之間阻尼分配變化的控制可以糾正轉(zhuǎn)向過度/轉(zhuǎn)向不足，延遲任何ESP激活和（或）降低其動(dòng)作的激烈程度

◆ESP 激活過程中：通過Skyhook系統(tǒng)控制車身運(yùn)動(dòng)，可以減少ESP 系統(tǒng)激活引起的突然的俯仰或側(cè)傾變化

（2）由于提供了“轉(zhuǎn)向角速度”信號(hào)，提高了在彎道中車身橫向動(dòng)態(tài)的控制，包括穩(wěn)定轉(zhuǎn)速和瞬變轉(zhuǎn)速（突然轉(zhuǎn)向）。這還增強(qiáng)了在有減速帶的直道上的車身控制。這是因?yàn)楸苊饬藱M向加速度產(chǎn)生的信號(hào)峰值引起的干擾。

（3）在駕駛員的加速器和制動(dòng)器動(dòng)作作用下提高了俯仰控制，這是由于提供了“加速器踏板速度”和“制動(dòng)泵主回路壓力”信號(hào)，而不僅僅是“制動(dòng)燈激活”信號(hào)。

圖35 Skyhook系統(tǒng)部件位置

（4）在ASR/ABS激活過程中提高了牽引/制動(dòng)性能，這是因?yàn)樵贏SR/ABS激活過程中，可以特殊調(diào)制取決于道路不平度的轉(zhuǎn)角前后阻尼。

（5）通過前面描述的控制器組合動(dòng)作的效果，提高了汽車駛?cè)牒婉偝鰪澋罆r(shí)的性能。

（6）由于集成了SOFAST邏輯，在換擋過程中最小化俯仰效果。

（7）避免使用橫向加速度傳感器， 相應(yīng)地簡(jiǎn)化了電氣接線，降低了系統(tǒng)故障率。

2.性能選擇

駕駛員可選擇最適合其駕駛風(fēng)格的系統(tǒng)工作模式：正常/運(yùn)動(dòng)工作模式。系統(tǒng)在正常模式中以較柔性的減震器設(shè)置工作，在運(yùn)動(dòng)模式中以較剛性的設(shè)置工作。系統(tǒng)狀態(tài)由儀表上的琥珀色警告燈“運(yùn)動(dòng)” 指示。正常/運(yùn)動(dòng)模式還作用在ASR和F1變速器系統(tǒng)上(如果有)，將其設(shè)置為性能模式。任何系統(tǒng)故障將通過點(diǎn)亮儀表上的減震器系統(tǒng)警告燈進(jìn)行指示。

3.Skyhook系統(tǒng)的部件

Skyhook系統(tǒng)的部件如圖35所示。

4.電控單元

各種應(yīng)用中使用的Skyhook CDC硬件保持不變。取決于工作模式，例如獨(dú)立式（M138）或在CAN上（M139），汽車配線的連接引腳，所連接傳感器的數(shù)量，以及輸入變化的數(shù)量，如圖36所示。

圖36 連接器

完整電控單元引腳線，如表4所示。

表4 電控單元引腳線說明

◆獨(dú)立應(yīng)用中未使用的元件用紅色高亮顯示

◆CAN 應(yīng)用中未使用的元件用藍(lán)色高亮顯示

5.基本工作原理

基本工作原理如圖37所示。

6.內(nèi)部信號(hào)的計(jì)算

每隔10ms的10位采樣測(cè)量的加速度值，用以確定汽車的各種加速度元素，從而獲得車身、齒輪和減震器的速度，以及橫向和縱向加速度。

7.阻尼力的計(jì)算

通過在不同應(yīng)用基礎(chǔ)上定制的校準(zhǔn)參數(shù)，該算法決定作用在每個(gè)懸架上的力。

8.整定參數(shù)第1組

垂直、側(cè)傾和俯仰加速度產(chǎn)生的阻尼力。

取決于速度的參數(shù)：

◆正垂直加速度

◆負(fù)垂直加速度

◆側(cè)傾加速度

◆俯仰加速度

其他參數(shù)：

◆垂直加速度產(chǎn)生的前后力的分布

◆俯仰加速度產(chǎn)生的前后力的分布

◆側(cè)傾加速度產(chǎn)生的前后力的分布

9.整定參數(shù)第2～3組

（1）橫向加速度產(chǎn)生的阻尼力

◆橫向加速度增益偏差

◆橫向加速度偏差的退化時(shí)間

（2）車輪運(yùn)動(dòng)和橫向加速度產(chǎn)生的阻尼力

取決于速度的參數(shù)：

◆橫向加速度增益

取決于橫向加速度的參數(shù)

◆車輪速度增益

10.電磁閥電流的計(jì)算

基于懸架響應(yīng)曲線，電控單元計(jì)算傳輸至減震器的電流，從而獲得所需響應(yīng)，考慮該應(yīng)用的典型阻尼曲線和駕駛模式設(shè)置。

圖37 Skyhook系統(tǒng)工作原理

11.整定參數(shù)第4組

減震器限制器的調(diào)節(jié)常數(shù)。

取決于速度的參數(shù)：

◆最小電流

取決于車身運(yùn)動(dòng)的參數(shù)：

◆正垂直加速度的系統(tǒng)反應(yīng)增益

◆負(fù)垂直加速度的系統(tǒng)反應(yīng)增益

◆側(cè)傾加速度的系統(tǒng)反應(yīng)增益

◆俯仰加速度的系統(tǒng)反應(yīng)增益

取決于橫向加速度偏差的參數(shù)：

◆橫向加速度偏差的系統(tǒng)反應(yīng)增益

取決于最小電流的參數(shù)：

◆前軸和后軸電流的關(guān)系

12.整定參數(shù)第5組

彈簧限制器的調(diào)節(jié)常數(shù)。

取決于橫向加速度的參數(shù)：

◆橫向加速度的系統(tǒng)反應(yīng)增益

取決于路面的參數(shù)：

◆最大電流

其他參數(shù)：

◆路面效果值的過濾器

◆路面效果的退化時(shí)間

◆路面效果的最大值

◆制動(dòng)反應(yīng)的最小縱向加速度

◆制動(dòng)反應(yīng)的最大電流

13.加速度傳感器

加速度傳感器如圖38所示。

圖38 加速度傳感器位置

14.車身加速度傳感器

這些傳感器專門開發(fā)用于道路汽車的懸架控制。它們可以使用相同的元件測(cè)量汽車的車身加速度或橫向加速度。這兩種測(cè)量方法的唯一區(qū)別是傳感器在汽車上的安裝和偏差補(bǔ)償。車身加速度傳感器規(guī)格如表5所示。

15.車輪加速度傳感器

這些傳感器專門開發(fā)用于道路汽車的懸架控制。它們可以測(cè)量車輪加速度。車輪加速度傳感器規(guī)格如表6所示。

16.傳感器的安裝

傳感器的安裝位置如圖39所示。

17.傳感器電源的連接

傳感器由兩個(gè)內(nèi)部功率驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行“成組”供電，這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器將電壓從12V降至5V。如果組內(nèi)出現(xiàn)一個(gè)傳感器的電源問題，驅(qū)動(dòng)器也將斷開其他傳感器的電源，如圖40所示。

表5 車身加速度傳感器規(guī)格

表6 車輪加速度傳感器規(guī)格

圖39 傳感器位置

圖40 傳感器電源連接

18.傳感器連接的診斷

（1）斷開傳感器

測(cè)量配線側(cè)的信號(hào)針和接地針之間的電壓：必須在4.75～5.25V之間。

測(cè)量配線側(cè)的電源針和接地針之間的電壓：必須在4.75～5.25V之間。

（2）斷開電控單元

測(cè)量配線側(cè)的信號(hào)針和電源針之間的電阻：必須超過50Ω。

19.減震器（帶CDC閥）

所安裝減震器配有CDC (連續(xù)阻尼控制)閥。電磁閥以常量電壓（VBAT）供電，具有可變的PWM調(diào)制電流。電磁閥電流調(diào)節(jié)阻尼液流出的開口，從而確定減震器校準(zhǔn)。減震器帶CDC閥結(jié)構(gòu)如圖41所示，規(guī)格如表7所示。

圖41 CDC閥結(jié)構(gòu)

表7 CDC閥規(guī)格

20.診斷程序

首先執(zhí)行的測(cè)試稱為靜態(tài)功能分析：在鑰匙開啟時(shí)，每個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行相關(guān)的自診斷循環(huán)。

當(dāng)汽車連接至診斷測(cè)試儀時(shí)，電控單元可以指示許多可能的系統(tǒng)故障：

①電連接、電源或其他傳感器故障。

②電連接、電源或其他電磁閥故障。

③電控單元自測(cè)過程中檢測(cè)到的所有故障。

④所有CAN線路故障。

⑤所有電氣配線故障。

鑰匙開啟后需要約12s進(jìn)行每個(gè)故障的檢測(cè)。還通過讀取“參數(shù)”環(huán)境中的加速度參數(shù)，檢查傳感器是否安裝正確。錯(cuò)誤檢測(cè)程序搜索每個(gè)可能的電氣故障，但是無法檢測(cè)裝配或機(jī)械錯(cuò)誤。因此，當(dāng)靜態(tài)測(cè)試已經(jīng)通過時(shí)，必須以超過30km/h的時(shí)速對(duì)汽車進(jìn)行道路測(cè)試，以激活對(duì)任何常量信號(hào)的合理性診斷循環(huán)。常量信號(hào)錯(cuò)誤還會(huì)出現(xiàn)在滾筒試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試的過程中。這些測(cè)試代表臨界狀態(tài)，因?yàn)槠嚥粫?huì)如同在道路上那樣搖晃。該階段中的任何此類錯(cuò)誤的檢測(cè)均應(yīng)忽略，如圖42所示。

圖42 故障提示

有些錯(cuò)誤是系統(tǒng)無法正確診斷的：

◆安裝了錯(cuò)誤的傳感器

◆傳感器安裝在錯(cuò)誤的位置

◆傳感器的機(jī)械松脫

◆懸架的機(jī)械問題