汽车舒适性技术综述

2021年2月17日发(作者：蒙巴顿)

汽车舒适性技术综述

作者

樊继东

(

湖北汽车工业学院

湖北

十堰

442002)

摘要

：

提高舒适性是汽车技术发展方向之一，介绍了电控悬架技术、电动座椅、随速可变助力转向、全自

动区域空调、倒车雷达、智能前照灯、汽车音响等几种汽车舒适性技术，分别介绍了各自结构 与工作原理，

指出未来汽车舒适性将向着集成化、智能化、信息化方向发展。

< p>

关键字：

汽车

;

舒适性

;

技术

Overview Of Automobile Comfort Technology

Abstract:

Automobile comfort technology os one of the main topics of automobile technology.

electronic control suspension

、

electric seat

、

active frontSteering

、

full-automatic air-conditioning

、

ranging radar

、

advanced front- lighting

、

car audio etc are introduced. In addition, their structures

and

operation

principle

are

introduced

sepately.

The

future

development

trends

of

automobile

comfort technology will be oriented to integration and intellectualization and informatization.

Keywords:

automobile; comfort; technology

随着人们对车辆乘坐舒适性要求的提高 ，

特别是在汽车进入家庭以后，

越来越多的先进

技术得到运用，

并逐渐取代传统的机械装置，

不仅提高 了操作的舒适性，

而且可以附加很多

辅助功能。

1

电控悬架技术

图

1

各种类型悬架结构的示意图

图

2

天棚阻尼参考模型

汽车悬架性能的好 坏直接影响汽车行驶的平顺性和舒适性。汽车悬架主要是由弹性元

件、减振装置和导向机 构

3

部分构成，根据其减振方式的不同，汽车悬架大致可分为< /p>

2

类

:

被

动悬架和可控悬架。

汽车可控悬架一般包括具有一定自适应性的主动悬 架和车身高度调节悬

架。主动悬架根据控制形式不同，又可分为半主动悬架、慢主动悬架 和全主动悬架

3

种。

慢主动悬架的主动控制系统仅在一个低频范围

(

大约< /p>

0

～

6 Hz)

内进行，所以它降低了系

统的成本及复杂程度。

全主动悬架系统 采用了一个可控的气动或液动油缸取代被动悬架中的

相应部分，它具有较宽的响应频带， 有时高达

100 Hz

，其中

0

～

15 Hz

为汽车常见频带。半主

动悬架能在较大的范围内调节阻尼器的阻尼系数，

其性能介于被动悬架和 主动悬架之间，

除

了需要能量驱动电磁阀外，并不消耗其他的能 量，也简化了设计。

先进控制方法 的运用，

高性能的减振效果，

低能耗是汽车悬架发展的主要方向 。

美国学

者

Karnopp

< p>
等提出天棚阻尼控制思想，在车身上安装一个与车身振动速度成正比的阻尼器，

可以完全防止车身与悬架系统产生共振。

Karnopp

为 实现“天棚”控制思想又提出了“开关

阻尼”的概念，根据控制信号调节阻尼器阻尼的大 小，如图

2

所示。自适应控制方法可以自

动检测系统的参数变化，

从而时刻保持系统的性能指标为最优。

应用于车辆悬架控制系统的

自适应控制方法主要有自校正控制和模型参考自适应控制。

模糊控制方法被日本学者本芳村

德夫和桥山智训为代表的被证明 了在悬架控制中的有效性。

神经网络具有强大的非线形映射

能力 ，

自学习适应能力、

并行处理方式，

在 汽车悬架控制中有广泛的应用前景。但同时有局

域性差、

收敛速 度慢的不足。

还可利用前轮悬架的状态信息和车辆行驶过程中前方道路的状

态信息进行预测，

使参数的调节与实际需求同步。

由 于车辆参数的时变性和非线性，

使得精

度难以保证。

< p>
由于各种控制策略都有自身无法弥补的缺陷，

所以最好解决办法就是将两种 甚

至多种控制策略相结合。

研究表明，

利用复合控制方法更适用于汽车悬架这样复杂非线性系

统的建模与控制，可以预见复合控 制方法是今后控制策略研究的一个重要方向。

车身高 度调节悬架系统通过提供外部能量保持车身高度不随载荷的变化而变化，

目前典

型的车身高度悬架调节系统有可调空气悬架系统和可调油气悬架系统

2< /p>

种。

电控空气悬架系统采集一系列相关 的实时状态参数，

改变悬架弹簧刚度、

阻尼力和车身

< p>
高度等。空气弹簧刚度小，振动频率低，负载变化时，固有频率几乎不变，提高了汽车的行

驶平顺性。

空气悬架可通过给空气弹簧气囊充气或放气来调节车身高，< /p>

更有效地减小车身的

振动，

更有效地减小 由于路面不平所引起的振动，

提高了汽车舒适性。

同时，由于空 气悬架

结构复杂、制造成本高；空气弹簧尺寸大，不便安装；密封困难。特别是由于国内 没有掌握

空气悬架的关键技术

:

匹配技 术、空气弹簧的设计制造与试验技术、导向机构设计和控制技

术，使得空气悬架在国内尚 未普及。

奔驰的

MLK

系列、奥迪

A8

都采用了空气悬架。

油气悬架以油液传递压力，

用惰性气体作为弹性介质，

由蓄能器和悬架缸组成车辆减振

系统。

其优越的非线性弹性特性 和良好的减振性能能够极大地满足工程车辆的要求。

工程车

辆上 采用的油气悬架系统主要有独立式和

2

种结构形式，汽车起重机 多采用互联式，自卸汽

车多采用独立式油气悬架。

日本冈野克彦 提出的高度调节技术，

不仅能手动设定车身的高度，

而且能检测车身的高度变化并自动维持在设定的高度上，

但伺服系统效率 较低，

需采用独立

油源，系统消耗的功率较大。美国通用汽车公 司的凯迪拉克高级轿车采用的高度调节机构，

由变刚度的气体弹簧以及具有变阻尼的减振 器组成。

2

电动座椅和电动车窗

电动座椅以电动 机为动力，通过传动装置和执行机构来调节座椅的各种位置，使驾驶员

或乘员乘坐舒适的 座椅。

电动座椅根据车上固定部件，如定位踏板、方向盘、

室内 底板和加

速踏板

（起点）

位置确定驾驶 员座椅调节量，

将座椅调整到最佳的位置上，

使驾驶者获得最< /p>

好视野，

还可以获得最舒适和最习惯的乘坐角度。

在存储器中存储了驾驶员的理想位置，

驾

驶员一按开关 即可获得，

并控制该方向调节机构动作，

包括：

前后滑动调节、

前后垂直调节、

靠背位置调节、头枕高 度调节、头枕前后调节、侧背支撑调节、腰部支撑调节等。座椅自动

控制系统也可以做为

CAN

总线上的一个节点并入汽车的控制系统中。

目前市场很多轿车都

运用了座椅记忆技术。如北京现代第八代索纳塔，雅阁， 红旗

CA4700

，帕萨特、大众

等。

利用单片机技术，把中控系统和车窗系统联系起来，利用

LIN

或

CAN

总 线进行信息通讯，

使汽车的智能化、

人性化得到很大提高，

符合了人们现在对汽车越来越高的舒适性要求。

< br>电

动门窗的技术难点是防夹控制。

通常通过升降按钮控制 驱动电机的正反转，

实现车窗的升降

驱动。防夹车窗则根据在防 夹区域内夹持力的设定值，达到该设定值时车窗实现自动下降，

使夹力得到释放。

通常采用电机电流检测法、

旋转霍尔脉冲检测法、

电机电流纹波检测法和

旋转脉冲的加速度检测法以及混合算法（电机电流、电机端电 压、时间），实时检测车窗夹

力变化，辨别人或物品夹入或是摩擦受阻，迅速做出处理， 避免夹伤或玻璃损坏。

目前市

场轿车基本都装有电动车窗。

3

全自动区域空调

为了满足乘员对空调 温度控制的不同要求，

高档的全自动区域空调前排座椅间安装一套