◆文/河南 李韜

一、路虎攬勝懸架主動穩(wěn)定控制系統(tǒng)

1.概述

路虎攬勝和攬勝運動車型懸架系統(tǒng)采用了比較先進的控制系統(tǒng)，包括可變阻尼減振器、空氣懸架、主動穩(wěn)定控制等。這些先進技術成就了路虎不但有強大的越野性能，還使其具有優(yōu)異的舒適性能。在2023款新攬勝上，這些系統(tǒng)又進行了升級，有些升級變化還是很大的。本文以路虎最高端車輛路虎攬勝為例，對路虎底盤控制技術加以介紹，攬勝運動車型與之類似，也可以參考。因為懸架采用主動穩(wěn)定控制系統(tǒng)的車型極少，我們對這一技術的介紹較為詳細，包括了2023新款攬勝和之前年款的對比介紹。

2.主動穩(wěn)定控制系統(tǒng)的作用

車輛轉彎時會產(chǎn)生離心力，離心力將車輛的彈簧承載重量轉移到轉角的外側。圖1顯示的是正在通過右轉彎道的車輛。因此，左懸架(1)受壓，右懸架(2)擴展。此時車身失去平衡，它以與懸架高度變化成比例的角度(3)“側傾”。同時乘客感覺不舒服，車輛的轉向幾何結構也受到影響。車輪外傾角和輪胎負載將隨車輛高度變更而改變。外側輪胎側向力增加(4)，內側車輪的偏離角也將加大。要補償這種情況，需要更大的轉向輸入。如果輪胎超載，車輛將轉向不足或轉向過度。車身側傾在一定程度上被懸架的剛度系數(shù)控制，但如果過于“剛性”，行駛質量將受到影響。要抑制這種情況，前后懸架上會安裝平衡桿，以在急轉彎時幫助防止車身過度側傾。平衡桿的作用在于讓懸架兩側之間保持平衡。該平衡桿是一根實心彈簧鋼桿，使用兩個襯套連接到底盤。鋼桿兩端通過連桿連接到其各自的懸架臂，可隨懸架偏移而移動。車身側傾時，懸架一側壓縮，另一側伸展。這會向平衡桿兩端施加作用力(一側向上，另一側向下)。兩端的作用力是相反的，因為該力會嘗試扭轉平衡桿。平衡桿的扭轉強度將抵抗扭轉運動，從而減少車身側傾量。較軟的平衡桿將提供舒適的行駛質量，但轉彎控制能力較差。較硬的平衡桿又會影響行駛舒適性。通過平衡桿厚度和連桿長度適應并補償它所安裝的車輛，在整個駕駛范圍內提供折中辦法。

圖1 車輛轉向時的姿態(tài)

二、2022款路虎攬勝主動穩(wěn)定控制系統(tǒng)

1.部件組成

主動穩(wěn)定控制系統(tǒng)也稱為動態(tài)響應系統(tǒng)或主動側翻控制，采用主動平衡桿系統(tǒng)提升了車輛的操縱和駕駛性能，在普通道路和越野駕駛情況下都啟用。轉彎時動態(tài)響應系統(tǒng)工作，以保持車身姿態(tài)，大幅降低了轉向時的車身側傾。2022款及之前的路虎攬勝主動穩(wěn)定控制系統(tǒng)是一個電子控制的液壓系統(tǒng)。主動平衡桿通過將轉向力控制在最大0.4g來減少車身側傾。從0.4g起，車身側傾就逐漸增加，但明顯比“被動”系統(tǒng)低。如果檢測到越野條件，則車輛以40km/h或更小的速度行駛，控制模塊將減小側傾補償。在大于11°的斜坡上，系統(tǒng)將以低速轉換至“鎖定桿”狀態(tài)。2022款之前的路虎車型使用兩個不同的系統(tǒng)，早期單通道主動側翻控制系統(tǒng)(ARC)和后期雙通道系統(tǒng)動態(tài)響應系統(tǒng)(DRS)。雙通道系統(tǒng)的前后控制是獨立的。

動態(tài)響應系統(tǒng)部件組成如圖2所示，它是一個雙通道電子控制液壓平衡桿系統(tǒng)。動態(tài)響應系統(tǒng)使用兩個加速度傳感器檢測車輛橫向加速度以及轉向角傳感器和車速的輸入，以向動態(tài)響應控制模塊提供數(shù)據(jù)。動態(tài)響應控制模塊然后操作閥塊中的電磁閥，電磁閥向前后平衡桿上安裝的執(zhí)行器施加液壓。向執(zhí)行器施加液壓給平衡桿施加一定量的反向“扭力”，以抵消轉彎力并減少車身側翻。執(zhí)行器為雙向執(zhí)行器。液壓根據(jù)需要可施加到活塞的任一側，在動態(tài)響應控制模塊內形成計算好的橫向加速度，它與阻止車身側翻所需的回復力對應。

圖2 動態(tài)響應系統(tǒng)部件組成

2.油泵

液壓泵由輔助傳動皮帶以約1.7 倍的曲軸速度驅動。如圖3 所示，油泵為徑向活塞型，有8 個活塞，偏心凸輪旋轉時操控活塞，產(chǎn)生持續(xù)油液流。泵的工作壓力為180bar(1bar=100kPa)。

圖3 油泵

3.動態(tài)響應系統(tǒng)閥塊

閥塊如圖4所示，位于車身左側門檻下部。閥塊通過2個電磁閥操縱的比例方向控制閥來控制每個執(zhí)行器的液壓方向。電磁閥操作的壓力控制閥調節(jié)系統(tǒng)所需壓力。所有電磁閥由從動態(tài)響應控制模塊接收到的信號進行控制。5個壓力傳感器監(jiān)測壓力控制閥(PCV)產(chǎn)生的壓力和單個執(zhí)行器管道內的壓力。閥塊還包含一個安全控制閥，當車輛靜止時，其會關閉；車輛行駛時則打開。除安全控制閥之外，所有電磁閥都不可維修，如果發(fā)生故障，則需更換單個閥總成。壓力傳感器旋入閥塊中，由錐形座密封，可進行維修。壓力傳感器測量液壓并向動態(tài)響應控制模塊返回信號。閥塊還包含一個減壓閥，可在PCV卡滯或PCV電源對蓄電池電壓短路時為系統(tǒng)提供保護。

圖4 閥塊

4.控制油路

控制油路如圖5所示，閥塊包含4個電磁閥操作的閥門。壓力控制閥(PCV)(12)調節(jié)系統(tǒng)所需的工作壓力。安全控制閥(SCV)(8)將平衡桿執(zhí)行器(6和7)與系統(tǒng)隔離。兩個比例方向控制閥(PCV閥4和9)引導并調節(jié)通往平衡桿執(zhí)行器的機油壓力大小。這4個電磁閥都通過響應控制模塊發(fā)出的信號進行控制。當發(fā)動機運轉且車輛靜止時，泵將會轉動。因此，油液將會流動，壓力將會上升。PCV(12)將會打開，因為閥塊總成內無需高工作壓力，所以液壓油從泵流出，通過通道流經(jīng)閥塊，然后回流到儲液罐。壓力傳感器(3)監(jiān)視此通道中的壓力。此時無需調節(jié)平衡桿執(zhí)行器控制閥(4和9)，因此兩個PCV均處于中間位置(空擋狀態(tài))，SCV(8)關閉。這實際上以液壓方式隔離了執(zhí)行器和閥塊，平衡桿在鎖定狀態(tài)工作(默認安全模式)。SCV關閉后，內部通道允許機油在各執(zhí)行器的同側之間流通。前后執(zhí)行器的兩個活塞側已連接，前后執(zhí)行器的兩個連桿側也已連接，作用于活塞各側的機油壓力相等。

圖5 控制油路

5.主動式平衡桿

前主動式平衡桿如圖6所示，后主動式平衡桿如圖7所示，執(zhí)行器如圖8所示。執(zhí)行器的兩個液壓接頭用于連接閥塊的液壓管，用于向執(zhí)行器活塞兩端提供液壓油流。每個執(zhí)行器都有一個活塞，活塞連在滾珠絲杠里側，通過花鍵連接至平衡桿的一半。滾珠絲杠的外部焊接在殼體上，殼體連至平衡桿的另一半。執(zhí)行器分成兩側：活塞側(左側懸架)和連桿側(右側懸架)。隨著向活塞的一側或另一側施加壓力，球頭螺母將施加給活塞的線性力轉換成平衡桿兩半之間的旋轉扭矩。因此，當桿的一側向上旋轉時，另一側就會向下旋轉。扭轉量由施加到執(zhí)行器活塞的液壓成比例控制。

圖6 前主動式平衡桿

圖7 后主動式平衡桿

圖8 執(zhí)行器

直行時，執(zhí)行器兩側的機油壓力保持平衡。車輛進入彎道，控制模塊持續(xù)接收各傳感器傳來的有關車輛駕駛狀況的數(shù)據(jù)。檢測到橫向加速度后，控制模塊會計算所需的工作壓力，該壓力需要施加到平衡桿執(zhí)行器上，以對抗側向力并保持車輛姿態(tài)(依照校準的工況圖，最多0.4g)?？刂颇K通過PCV調節(jié)通道中的限制調節(jié)工作壓力。根據(jù)測量的側向力方向，控制模塊將激活前后PCV閥，以向各執(zhí)行器的活塞側或連桿側供應高壓機油。每個PCV閥都含有兩個作用于單個滑閥的電磁閥線圈。一個用于調節(jié)執(zhí)行器活塞側的壓力，另一個用于調節(jié)執(zhí)行器連桿側的壓力。系統(tǒng)可準確地單獨調節(jié)前后執(zhí)行器任一側的機油壓力。根據(jù)動態(tài)條件，前后的壓力可能不同，例如轉向不足或轉向過度情況。隨著執(zhí)行器活塞的一側被加壓，會釋放另一側，以使平衡桿扭轉，向懸架一側施加更大張力，向另一側施加更小張力，大張力側會以液壓方式提升車輛(懸架臂被向下推-懸架彈簧擴展)。

6.電控部件

(1)加速度傳感器。系統(tǒng)使用兩個加速度傳感器：一個上和一個下。兩個傳感器結構相同。下加速度傳感器固定在車輛地板下面，左側內部門檻面板上，前車門下方。上加速度傳感器固定在車身天窗面板支架上，擋風玻璃頂部的中心位置。下加速度傳感器是用來測量橫向加速度的主傳感器，以控制側翻。上加速度傳感器與下加速度傳感器結合使用進行側翻校正和故障檢測。每個加速度計都是一個自適應加速度傳感器，并且以動態(tài)響應控制模塊輸出的5V電源進行工作。上下加速度傳感器都能夠測量±1.11g范圍內的加速度，并向動態(tài)響應控制模塊返回0.5~4.5V之間的輸出。

(2)控制模塊和控制說明?？刂颇K位于駕駛員側“A”柱上，儀表組下面。動態(tài)響應系統(tǒng)控制框圖如圖9所示。控制模塊在高速動力HS PT CAN總線上，轉向角傳感器的信號在高速底盤HS CH CAN總線傳播，在網(wǎng)關GWM轉換后，到達HS PT CAN總線，傳輸?shù)絼討B(tài)響應控制模塊。發(fā)動機轉速信號通過HS PT CAN總線從ECM傳輸至動態(tài)響應控制模塊。行駛速度通過HS PT CAN從ABS模塊傳輸至動態(tài)響應控制模塊。動態(tài)響應控制模塊提供至壓力控制閥以及閥塊內的比例方向控制閥的控制電流。輸送的電流大小由上下加速度傳感器、行駛速度、轉向角等發(fā)出的許多輸入信號決定。比例方向控制閥可按控制模塊提供的電流比例控制向執(zhí)行器輸送的液壓，而液壓水平則由控制器模塊中的校準裝置來確定。動態(tài)響應控制模塊為安全閥提供電流，使其可在車輛行駛時，在正常操作下打開。閥組中的壓力傳感器從控制模塊接收5V電源。轉換器測量0~200bar之間的液壓，并且根據(jù)液壓向控制模塊返回線性輸出電壓。

圖9 動態(tài)響應系統(tǒng)控制框圖

圖1048V電子動態(tài)響應系統(tǒng)部件

(3)故障說明。檢測到系統(tǒng)故障時，控制模塊通過CAN總線發(fā)布一條消息，此消息由儀表組接收。然后，儀表組合點亮動態(tài)響應系統(tǒng)警告指示燈并顯示提示?？刂颇K在兩種狀態(tài)下失效：“鎖定桿”和“減少操作”?！版i定桿”情況即泵流直接引過閥組并返回儲液罐，安全閥關閉，堵住執(zhí)行器中的油液。穩(wěn)定桿與傳統(tǒng)穩(wěn)定桿操作相似?！皽p少操作”情況即系統(tǒng)能工作，但接收不到其中一個輸入信號，因此系統(tǒng)性能不是最佳。在對系統(tǒng)進行維修或維護操作之后，必須使用Land Rover認可的診斷系統(tǒng)執(zhí)行排氣程序和液壓系統(tǒng)響應測試，以確認是否已重新建立正確的操作。

三、2023款新攬勝電子動態(tài)響應系統(tǒng)

1.部件組成

2023款新攬勝采用48V電子動態(tài)響應系統(tǒng)取代了原來的液壓動態(tài)響應系統(tǒng)，系統(tǒng)的作用與液壓系統(tǒng)類似，該系統(tǒng)可減少或完全消除車輛側傾。使用電子動態(tài)響應系統(tǒng)可減少二氧化碳排放，因為它以按需供電的原則運行，并因此可減少發(fā)動機的寄生電流消耗。前后執(zhí)行器均由3相直流無刷電機驅動(±7.5N.m)提供。它們由前后主動側翻控制模塊(ARCM)驅動。通過3級行星齒輪組以200:1的比例傳輸電機驅動力。這大大增加了電機至橫向穩(wěn)定桿的扭矩輸出(高達1400N.m)。48V電子動態(tài)響應系統(tǒng)部件組成如圖10所示，主動側翻控制模塊(ARCM)位于輪拱內襯上方。通過將ARCM與底盤控制模塊B(CHCMB)分開，可改善熱管理。執(zhí)行器和ARCM中都有溫度傳感器。如果發(fā)生溫度過高，系統(tǒng)將會降低額定功率。電子動態(tài)響應系統(tǒng)使用CHCMB。