汽车悬架系统简介及发展趋势分析
悬架是连接车身和车轮之间一切传力装置的总称。当汽车在不同的路面上行驶时，由于悬架系统实现了车身和车轮之间的弹性支撑，有效地降低了车身与车轮的振动，从而改变了汽车行驶的平顺性和操纵稳定性。同时，它也引起在汽车起步、制动、转向时车身的俯仰、点头和侧倾等现象，影响汽车的平顺性和操纵稳定性。
传统的汽车悬架一般具有固定的弹簧刚度和减振阻尼力，它只能保证在一种特定的道路状态和速度下达到性能最优，因而不能同时满足汽车行驶平顺性和操纵稳定性的要求。例如降低弹簧刚度，平顺性会更好，乘坐更舒适，但会使操纵稳定性变差；相反，增加弹簧刚度虽可提高操纵稳定性，但会使车辆对路面不平度更敏感，平顺性降低。因此，理想的悬架系统应在不同的行驶条件下具有不同的弹簧刚度和减振器阻尼力，以同时满足平顺性与操纵稳定性的要求。电控悬架系统就是这种理想的悬架系统，它通过对悬架系统参数进行实时控制，使悬架的刚度、减振器的阻尼系数、车身高度能随汽车的载荷、行驶速度、路面状况等行驶条件变化而变化，使悬架性能总是处于最佳状态(或其附近)，同时满足汽车的行驶平顺性、操纵稳定性等方面的要求。
现代汽车电控悬架系统有多种形式。根据控制目的不同，可分为车高控制系统、刚度控制系统、阻尼控制系统、综合控制系统等形式。按悬架系统结构形式，可分为电控空气悬架系统和电控液压悬架系统。根据控制系统有源或无源，可分为半主动悬架和全主动悬架。半主动悬架是指悬架元件中的弹簧刚度和减振力之一可以根据需要进行调节，全主动悬架则能根据需要自动调节弹簧刚度和减振力。可见，全主动悬架的各种性能都明显优予半主动悬架和被动悬架。而主动悬架按弹簧的类型，可分为空气弹簧主动悬架和油气弹簧主动悬架。
目前电控悬架的控制形式主要有两种，由液压控制的形式和由气压控制的形式。电控悬架的液压控制形式是较先进的形式，主动悬架就属于这一类形式，它采用一种有源方式来抑制路面对车身的冲击力及车身倾斜力。电控悬架的气压控制形式又称为自适应悬架，它通过在一定范围内的调整来应对路面的变化。不管是主动悬架还是自适应悬架，它们都有电子控制元件（ECU），有ECU就必然要有耳目做辅助，也就是要有传感器。传感器是电控悬架上重要的零部件，一旦失灵整个悬架系统工作就会不正常。
按控制理论不同电子控制悬架系统可分为半主动式、主动式两大类。其中半主动式又分为有级半主动式(阻尼力有级可调)和无级半主动式(阻尼力连续可调)两种；主动式悬架根据频带和能量消耗的不同，分为全主动式(频带宽大于15 Hz)和慢全主动式（频带宽3—6 Hz）；而根据驱动机构和介质的不同，可分为电磁阀驱动的油气主动式悬架和由步进电动机驱动的空气主动式悬架。
无级半主动悬架可以根据路面的行驶状态和车身的响应对悬架阻尼力进行控制，并在几毫秒内由最小到最大，使车身的振动响应始终被控制在某个范围内。但在转向、起步、制动等工况时不能对阻尼力实施有效的控制。它比全主动式悬架优越的地方是不需要外加动力源，消耗的能量很小，成本较低。
主动式悬架是一种能供给和控制动力源(油压、空气压)的装置。根据各种传感器检测到的汽车载荷、路面状况、行驶速度、起动、制动、转向等状况的变化，自动调整悬架的刚度、阻尼力以及车身高度等。它能显著提高汽车的操纵稳定性和乘坐舒适性
一般电控悬架传感器监视的汽车重要参数有∶高度、速度、制动力、转向角、惯性力等，因此对应的电控悬架系统传感器就有高度传感器、速度传感器、转向角传感器、惯性力传感器和声纳传感器等。
高度传感器是电控悬架上最常见的传感器，负责监测车底高度的变化。它可以是霍尔效应传感器，一种以磁场为工作媒体，将物体的运动参量转变为数字电压的形式输出，使ECU能精确地测算出行驶高度，补偿道路的变化，防止车底刮到路面的凸出物。也可以采用光电二极管和光敏三极管，将车辆乘坐高度变化的信号传送至ECU。
速度传感器顾名思义是反映汽车行驶的速度，它多装配在变速器输出轴上，速度传感器有一齿轮与变速器输出轴啮合，传感器将齿轮转速变化信号传送至ECU，ECU据此做出调节悬架的信号。
转向角度传感器监测驾驶者转动方向盘的角度和速度，以便对急转弯进行调整。这种传感器一般装在转向柱上，利用光电二极管读取转向盘的角度和速度。
惯性力传感器用来监测某一确定方向的加速力，即监测垂直方向、侧面方向和前后方向的惯性力。它起到监测汽车运动的作用，例如制动或加速。它将有关信号传递至ECU，当汽车制动或者突然加速时电控系统会调整整个悬架以增大缓冲程度，减少冲击力对车身的影响。
声纳传感器是一种比较新的技术，它通过发射与接收声波，监测路面的不平整程度，将信号传递至ECU，调节悬架以适应这些路面。声纳传感器装在汽车前下方，探测车前端路面，它能使ECU在汽车整体被冲击前巳预知并做出调整，不是象一般悬架系统在冲击到来时才做出反应。
电控悬架的控制中心是ECU，而辅助ECU工作的是各种传感器，它们向ECU输入各种数据帮助计算机对悬架设置进行调整。
汽车电控悬架系统的作用是根据悬架的位移、车速、转向及制动等传感器信号，由电控单元处理后，控制电磁式或步进电动机式执行元件，实施悬架刚度与车身高度的自动调节，从而提高汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性。
抗侧倾。当汽车转向时由于离心力的作用，使车身向外侧倾斜。此时，电控单元根据转向传感器输出转弯方向和转向角度的信号、车速传感器输出车速信号，通过执行元件使弹簧刚度或减震器阻尼力转换到较高的值，从而抵抗车身侧倾。
抗后坐前仰。当汽车加速或减速行驶时，由于惯性力的作用，车身将后坐前仰。此时悬架电控单元通过与发动机和自动变速器电控单元之间的联系，检测到节气门的开启角度和开启速度以及制动力的大小。电控单元通过执行元件将弹簧刚度和减震器阻尼力调较高的值，从而抵抗车身后坐前仰。
提高高速行驶时的稳定性。当汽车高速行驶时，一旦车速超过设定值(例如110km / h )时，悬架电控单元便会使悬架的刚度变大、减震器的阻尼力变小，从而提高了高速行驶时的操纵稳定性。
提高对路面的适应性。当汽车在颠簸路面上行驶时，悬架电控单元根据车身高度传感器信号变化的速率，对悬架的刚度和减震器的阻尼力进行控制，以使刚度和阻尼力随路面的变化而进行或大、或小的变化，以抑制车身的颠簸、跳动等，从而有效地提高对路面的适应性和乘员的舒适性。
自动控制车身高度。电子控制悬架系统会根据车载质量、车速及路面的变化，自动调整悬架的刚度及车身高度。
停车车身高度控制。当停车时断开点火开关以后，如果车身高度高于或低于正常值，则悬架电控单元根据点火开关信号和车身高度传感器输送来的信号，将车身调整至正常高度，或者比正常高度高出30^- 50mm，保证停车时汽车的最适宜。
目前,空气悬架在国外高速客车和豪华城市客车上、的使用率已接近100%,在中、重型载货汽车和挂
车上使用率已超过80% ,部分高级轿车也逐渐将空气悬架作为标准配置,在列车上应用也日益广泛;在一些特种车辆上,如对防震性要求高的仪表车、救护车及要求带高度调节的集装箱运输车,空气弹簧悬架的应用更为广泛.我国汽车悬架技术的研究和应用与欧美等发达国家相比还处于明显的落后地位,随着高档客车制造技术的引进以及满足人们对舒适性要求的提高,加上国家对客车等级划分的标准要求,空气悬架才开始逐步应用起来。目前,国内拥有空气悬架项目的公司为数众多,但真正拥有空气悬架系统设计开发、制造的却寥寥无几。国内具有代理性质但无实际设计能力的公司居多,对设计匹配等技术环节往往存在先天不足。
但是由于种种原因,这些研究成果大多还停留在理论上,产业转化率非常低。其实我国早在20世纪50年代就开始对空气弹簧进行研究, 1957年,长春汽车研究所开始了空气悬架技术的研究,不少高校的相关专家学者及研究机构多年来也做了大量富有效的工作,并取得了许多重要研究成果 .但这阶段的研究工作也存在一些问题,如高度控制阀的可靠性,橡胶空气囊的寿命偏低,整个系统的密封性,悬架的稳定性以及空气弹簧的特性理论等问题没有得到很好的解决
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