李婕，宋建桐，朱春红，陈俊杰

（北京电子科技职业学院，北京 100176）



主动车身控制系统功能与原理浅析

李婕，宋建桐，朱春红，陈俊杰

（北京电子科技职业学院，北京 100176）

摘 要：随着人们对车辆乘坐舒适性及操控稳定性的不断提高，一代代车身控制系统被不断创新发展起来。主动车身控制系统提高了车辆的舒适性和操作稳定性，为当前车身控制系统最先进的结构。文章以奔驰牌汽车为例，对主动车身控制系统的组成、工作原理及功能进行了简要分析。

关键词：主动车身控制；ABC；功能；工作原理；MBC

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.02.009

CLC NO.: U461.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)02-25-03

前言

在传统车辆上均采用钢制悬架，但钢制悬架无法根据路况、载荷、驾驶者意愿调节减震器阻尼及悬架刚度[1-2]。第二代车身控制系统是半主动式车身控制系统，简称SAS，这种系统的特点是把主动控制空气悬挂系统和自适应阻尼悬挂系统ADS II整合到一起，实现了双重控制。所谓双重控制，是指车身控制系统可以同时实现对空气弹簧和减震器的控制，使二者根据路况、载荷、驾驶者意愿、车速等对车身高度、弹簧刚度、减震器阻尼进行调节，协调搭配，在增强舒适度的同时提升操控性能[3-5]。

1、ABC系统组成

目前汽车上使用的最先进的车身控制系统属于第三代，即主动式车身控制系统。主动式车身控制系统的代表就是奔驰上采用的ABC系统。ABC是Active Body Control的简称，主动式车身控制系统在保证足够舒适性的前提下，保持最高级的车辆动态，这都归功于主动控制和被动减震的组合。ABC系统的基本组成如图1所示。

ABC系统的组成包括传感器、控制模块、执行器、液压泵、储油罐、液压油冷却器等。传感器主要包括：车身水平高度传感器、车身加速度传感器、液压回路压力传感器、液压缸柱塞行程传感器等。执行器主要包括：悬架减震柱控制阀、悬架减震柱切断阀、ABC系统分配阀、ABC系统供给阀等。汽车的每个车轮都有一组相同的ABC组件，其组成如图2所示。

2、ABC系统工作原理

ABC系统利用四个液压悬挂减震柱工作，每个悬挂减震柱上都固定有一个动态可调式液压缸，与螺旋弹簧平行运动，因此液压缸可以抵消掉行驶时出现的作用力，如：转弯时车身的侧倾运动、起步或制动时的俯仰运动，同时能够为各个车轮主动加载可变的作用力。

ABC控制模块的电子控制调节作用依据纵向加速度传感器侦测车辆的加速和减速状况；横向加速度传感器侦测横向力矩；三个垂直加速度传感器侦测弹跳、侧倾、俯仰；每个车轮都有车高传感器侦测车辆高度；液压缸柱塞行程传感器侦侧柱塞实际的位置。

图1 ABC系统的组成

ABC控制模块的工作原理如3所示。此外，ABC控制模块还需要车辆的横向加速度信号，为此，还需要转向角传感器和车速传感器。转向角由转向角传感器记录，并由转向柱管模块通过底盘CAN传送至ABC系统控制模块。车速由仪表盘 (A1) 通过中央控制器区域网络CAN F传输给中央网关控制单元N93，并由此通过底盘CAN传输给主动车身控制系统。

图2 单个车轮ABC系统元件

除了获取各种传感器的信号外，ABC系统控制模块还需要获取水平控制开关N72/1s2的信号，此信号由驾驶员输入，用以选择对车身高度的控制模式；舒适/运动开关N72/1s3的信号，此信号也是由驾驶员输入，用以选择车辆的行驶模式，即舒适模式还是运动模式。水平控制开关和舒适/运动开关的状态由控制面板控制单元 (N72/1)通过仪表板局域互联网(LIN)读入，然后通过车内控制器区域网络CAN继续传送至中央网关控制单元，该单元则将信号通过底盘控制器区域网络CAN继续传送至主动车身控制模块。

图3 ABC控制模块工作原理

同时ABC系统控制模块在进行调节的过程中，还需要与电控车辆稳定行驶系统ESP(N47/5)、发动机控制单元（N3/10)等进行通讯。

施加在液压泵8上的液压压力以前为恒定的180 bar，现在则可以通过主动悬挂控制系统转换阀 Y36/1和Y36/2根据车辆行驶情况的需要降低至最低10 bar。尽管供给的压力降低，但系统压力仍通过止回阀保持在大约165至175 bar 的稳定范围内。如果所需的压力增加，转换阀关闭，活塞泵使系统压力恢复到180 bar。主动悬挂控制系统转换阀由ABC控制单元促动。

主动车身控制模块不断地将从各个传感器及控制单元的获取值与设定值进行比较，并相应地进行计算，发出调节指令。接受该指令的执行器主要包括ABC流量控制阀（Y86/1）、ABC前轴阀单元（Y36/1）、ABC后轴阀单元（Y36/2）。这些执行器通过改变相应液压回路的流量及压力实现对车辆车身高度、弹簧刚度、减震器阻尼的调节。主动悬挂控制系统的最高控制频率为5Hz。

3、ABC系统功能

通过以上的分析我们了解到，ABC系统的功能就是根据实际车辆状态、车速、路面状况、驾驶员选择和意愿、发动机状态等多种参数，综合分析、计算、比较，进而对液压泵、液压系统转换阀、液压系统供给阀等多个执行器发出指令，进行调节。调节后进行监测，根据反馈的参数信号继续进行调节。

ABC系统除了以上控制调节功能外，还有多项辅助功能，如：载荷补偿、侧向风补偿、锁止功能等。

载荷补偿是指当车辆处于一定载荷状态时，ABC系统通过水平传感器和压力传感器进行测量，来检测各个车轮处作用力的变化，根据这些变化，ABC控制模块，启动防侧倾程序，通过促动前后轴液压控制阀，调节减震器的刚度和阻尼，从而防止车辆的侧倾。

侧向风造成的横向力可以通过方向盘转角传感器、车辆横向加速度传感器、车辆的质量惯性信号进行检测，这些信号输入ABC控制模块后，进行处理和计算，并促动液压控制阀进行调节，以抵消侧向风对车辆的影响。

锁止功能是指在有意识的人为升高车辆时，如使用千斤顶，系统不会误判泄压，造成车辆突然下降引起事故。因此系统设有车轮卸载情况自检功能，根据自检结果，确定是否启动锁止功能。如果启动了锁止功能，各个液压控制阀将关闭，不再被促动，从而保证操作的安全。

主动悬挂控制模块根据车辆当前的各种行驶条件，连续地调整悬挂和减震特性，从而保证在任何行驶状态下实现车辆良好的舒适性和卓越的操控性。

4、MBC系统功能特点

MBC(Magic Body Control)魔力车身控制技术是奔驰最新型的主动车身控制系统。ABC系统在车辆接触路面后，会在很短的时间内对悬架系统进行调整来保证乘坐舒适性和操纵性。MBC技术又向前进行了延伸，相比ABC系统增加了一个前置摄像头，此摄像头位于前挡风玻璃的上方位置，它会持续自动扫描前方15米的路面状况，把信号输入控制单元，控制单元对这些信号进行处理，计算，然后发出调节指令，相关的执行器对主动悬架系统的悬架软硬程度、车身高低、阻尼大小进行调节，来适应道路状况，以保持车身始终处于水平状态，提供最佳的乘坐舒适性和良好的操控性。

5、总结

主动车身控制系统是目前最先进的系统，在工作介质、结构及控制方式上都有很大发展。工作介质由半主动式车身控制系统的空气变为液压油。液体介质与气体介质相比，响应更快，调节频率更高，控制精度更好，同时结构更紧凑；在控制方式上，由半主动式控制变为主动式控制主要体现在：需要驾驶员做选择及调节的项目更少，促动执行机构主要由ABC控制模块自动完成，这也要求主动车身控制系统配置有更多数量及类别的传感器，向控制模块提供尽可能多的参数。在性能上，与传统悬挂相比，主动车身控制系统可以调节成非常软的悬架刚度特性，非常小的阻尼系数，以提供更佳的驾乘舒适性；主动车身控制系统虽然省略了稳定杆，仍可对车身在转弯时典型的侧倾运动，以及起步或制动时的俯仰运动进行良好的调节；主动车身控制系统可以有效地抑制路面颠簸所导致的振动和冲击，还可保持负载状况下的操纵性。

参考文献

[1] 汪少华.半主动空气悬架混杂系统的多模式切换控制研究[D].江苏大学,2013.

[2] 姜立标,王登峰.货车空气悬架的现状及发展趋势[J].齐齐哈尔大学学报,2005(01):66-69.

[3] 李海林,王铁,高昱,等.空气悬架横向稳定杆角刚度影响因素分析[J].北京汽车,2011(02):36-39.

[4] 杨启耀,周孔亢,李敬东,等.基于神经网络的空气悬架系统匹配优化[J].农业机械学报,2009(04):18-22.

[5] 陈耀明.混合式空气悬架的设计[J].汽车技术,1994(01):8-15.

Active body control system function and principle is analysed

Li Jie, Song Jiantong, Zhu Chunhong, Chen Junjie
( Beijing Polytechnic, Beijing 100176）

Abstract:With the requirements of people on the ride comfort and handling stability increase; there is a continuous innovation development of body control system. The active body control system improves the comfort and stability of the vehicle, and is the most advanced structure of the body control system. In this paper, the composition, working principle and function of the active body control system are briefly analyzed in this paper.

Keywords:active body control; ABC; function; principle; MBC

作者简介：李婕，高级讲师，毕业与北京工业大学汽车与发动机专业，就职于北京电子科技职业学院汽车工程学院。

中图分类号：U461.6

文献标识码：A

文章编号：1671-7988(2016)02-25-03