汽车悬架电控系统传感器结构与工作原理

1.车高传感器

检测车身与车桥的相对位移，反映车身的平顺性和车身高度，车高传感器信号可使ECU根据汽车载荷的大小，通过有关执行元件，随时对车身高度进行调节，保持车身高度基本不随载荷的变化而变化，还可以在汽车起步、转向、制动以及前、后、左、右车轮载荷相应发生变化时，随时调整有关车轮悬架的刚度，以提高汽车抗俯仰、抗侧倾的能力，以维持车身姿势基本不变。车高传感器用来把车身高度的变化（悬架变形量的变化）变换成传感器轴的旋转，并检测出其旋转角度，将其转变为电信号输入电控单元ECU。车高传感器仅用于主动悬架系统，一般装有3个，其原因为三点确定一平面，如多于3个，则会出现调整干涉现象。车身高度传感器常用的有光电式车高传感器、片簧开关式车高传感器、霍尔集成电路式车高传感器。

（1）光电式车高传感器 光电式车高传感器安装位置如图5-8所示，光电式车高传感器工作过程如图5-9所示。光电式车高传感器的连杆的顶端与后悬架臂相连，车高的变化通过连杆的上下运动传至传感器。随轴转动的圆盘上，圆盘与连杆同轴，圆盘上制有把转动角度数码化的窄缝。遮光器由发光二极管和光敏晶体管组成。圆盘的转动可使遮光器的输出进行ON、OFF变换，依靠这种变换，ECU可以检测出圆盘的转动角度。当车身高度发生变化（即悬架变形量发生变化）时，轴驱动圆盘转动，从而使ECU检测出车身高度的变化。

图5-7 油气弹簧电子控制主动悬架组成

1—油气弹簧 2—中间气体弹簧 3—悬架刚度调节器 4—电磁阀 5—控制开关 6—转角传感器 7—指示灯 8—制动与加速踏板位置传感器 9—制动压力传感器 10—车速传感器 11—油泵 12—车身位移传感器

图5-8 光电式车高传感器位置

（2）片簧开关式车高传感器 片簧开关式车高传感器有四组触点式开关（图5-10），它们分别与两个晶体管相连，构成四个检测回路。用两个端子作为输出信号与悬架ECU连接，两个晶体管均受ECU“输出”端子的控制。该传感器将车身高度状态组合为四个检测区域，分别是低、正常、高、超高。

当车身高度为正常高度时，如果因乘员数量的增加，使车身高度偏离正常高度。此时片簧开关式车高传感器的另一对触点闭合，产生电信号送给ECU，ECU即判断车身高度偏低，输出电信号到车身高度偏低，输出电信号到车身高度控制执行器，促使车身高度恢复正常高度。

（3）霍尔集成电路式车高传感器 霍尔集成电路式车高传感器分别由两个霍尔集成电路和磁体等组成，如图5-11所示。其基本工作原理是：当两个磁体因车身高度的改变而产生相对位移时，将在两个霍尔集成电路上产生不同的霍尔电效应，形成相应的电信号，悬架的电控装置根据这些电信号作车身高度偏离调整高度的情况判别，从而驱动执行器作有关调整。由于两个霍尔集成电路和两个磁体安装时，它们的位置进行了不同的组合，可以将车身高度状态分为三个区域进行检测。

图5-9 光电式传感器工作过程

1—光电耦合器 2—遮光器 3—传感器盖 4—导线 5—油封 6—传感器壳 7—转轴

2.转向角传感器

检测转向盘转角，计算车身侧倾，转向角传感器装于转向轴管上，可向ECU提供汽车转向速率、转向角大小及转动方向信息，由ECU确定需调节哪些车轮的转向及调节量需要多大。该传感器主要用于对汽车悬架系统的侧倾刚度进行调节。它既适用于主动悬架系统，又适用于半主动悬架系统。工作中主要与车速传感器信号相配合，主要有光电式和磁感应式两种。

图5-10 片簧开关式车高传感器

1—车高传感器 2—磁体 3—片簧开关

图5-11 霍尔集成电路式车高传感器

1—传感器体 2—霍尔集成电路 3—弹簧夹 4—滑动轴 5—窗孔

（1）光电式转向角传感器 图5-12所示为转向角传感器安装位置和构造，图5-13所示为转向角传感器工作原理，在压入转向轴的圆盘中间，装有带窄缝的窄缝圆盘2。传感器的遮光器1（由发光二极管和光敏晶体管组成）以2个为一组，从上面套装在窄缝圆盘之上。窄缝圆盘上等距离均匀排列着窄缝，在随转向轴转动时，两个遮光器的输出随之进行ON、OFF变换。

图 5-12

1—转向角传感器 2—遮光器 3—窄缝圆盘 4—转轴 5—圆盘

图 5-13

1—遮光器 2—窄缝圆盘

（2）磁感应式转向角传感器 如图5-14所示，当转向盘转动时，通过转向轴带动齿盘转动，齿盘的齿和齿隙交替通过铁心，使感应线圈产生交变的感应电动势。此电动势经传感器信号处理电路的放大、整流及整形后向电子控制器输出。电子控制器根据传感器输入的脉冲数确定转向盘的转动角度，根据A信号在下降沿时，B信号的高、低电平判断转向盘转动的方向。

图5-14 磁感应式转向角传感器(www.xing528.com)

1—感应线圈 2—永久磁铁 3—传感器集成电路 4—传感器输出信号 5—齿盘

3.加速度传感器

检测车身振动，也可反映行驶的路面状况和车身横向运动状况，在车轮打滑时，不能以转向角和汽车车速正确判断车身侧向力的大小。可以利用加速度传感器直接测出车身横向加速度和纵向加速度。横向加速度传感器主要用于检测汽车转向时，汽车因离心力的作用而产生的横向加速度，并将产生的电信号输送给电子控制单元ECU，使电子控制单元能判断悬架系统的阻尼力改变的大小及空气弹簧中空气压力的调节情况，以维持车身的最佳姿势。

加速度传感器种类和原理如下：

（1）水银型 如图5-15所示，当汽车制动时，足够大的减速度力将水银上抛，接通电路，给ECU加速度信号。

（2）摆型 如图5-16所示，摆动板（遮光板）两面分别装有两个信号发生器，当汽车制动时，摆动板摆动信号发生器产生通（ON）或断（OFF）的脉冲信号。ECU根据通、断变换的速率就能计算出加速度来。

（3）应变仪型 如图5-17所示，当汽车制动时，悬架减速度产生的惯性力使半导体应变片发生弯曲变形，使其电阻变化，引起动态应变仪输出电压的变化；加速度越大，惯性力越大，输出电压越高。

4.车速传感器（与发动机共用）

检测车轮转速，反映车速和计算车身的侧倾量，车速是汽车悬架系统常用的控制信号，汽车车身的侧倾程度取决于车速和汽车转向半径的大小。通过对车速的检测，悬架控制ECU调节电控悬架的阻尼力，进行车身姿态及车身高度控制，从而改善汽车行驶的安全性。

图5-15 水银型加速度传感器

图5-16 摆型加速度传感器

1—光电管 2—摆动方向 3—发光管 4—遮光板

图5-17 应变仪型加速度传感器

1—应变电阻 2—悬臂梁

5.节气门位置传感器（与发动机共用）

检测节气门开度，反映汽车加速状况，汽车在急加速时，发动机ECU向悬架ECU提供节气门位置信息。悬架控制ECU根据此信号判断汽车的加速行驶工况，并适时地调整相关悬架的刚度，以控制车身的姿态（车身“仰头”）。

6.加速踏板传感器（与发动机共用）

一些电子控制悬架系统装有加速踏板传感器，也是用于向悬架ECU提供汽车加速信息。

7.模式选择开关

图5-18 模式选择开关

如图5-18所示，在汽车的仪表板上或变速杆旁装有电控悬架系统的模式选择开关，可供驾驶人手动选择悬架的“软”和“硬”模式。也有的电子控制悬架系统无模式选择开关，由悬架电子控制器根据相关传感器的信号自动选择悬架的模式，从而确定选择模式来决定减振器的阻尼力大小。模式选择开关的不同组合，一般可使悬架系统有四种工作方式：自动、标准（Auto、Normal）；自动、运动（Auto、Sport）；手动、标准（Manu、Normal）；手动、运动（Manu、Sport）。如选择自动模式，悬架系统可以根据汽车行驶状态和车速等自动地调节减振器的阻尼力，以保证汽车乘坐的舒适性和操纵的稳定性。在手动模式下，悬架系统的阻尼力只有标准（中等）和运动（硬）两种状态的转换。

8.制动开关

检测制动灯电路通断，判断汽车制动状况，用于向悬架ECU提供制动信息，悬架ECU根据制动开关提供的信号，并参考车速信号对相关悬架的刚度进行调整，以抑制车身“点头”。

9.高度控制ON/OFF开关

控制开关可接通或关断电控单元ECU的12V电源，当空气悬架工作或其他系统工作时，必须接通开关。可强制停止悬架电脑对车身高度自动控制，防止车辆在维修时空气弹簧中的空气排出，导致发生车辆“趴下”现象发生。位置：安装在行李箱内，举升汽车时关闭，在顶起车辆或吊车时，务必要关断这个开关，如果没有关掉而顶起车辆，空气就会从气缸排出，当放下车辆时，车身底部就会撞到千斤顶，汽车不能行驶。

10.门控灯开关

门控灯开关检测门控灯电路通断，判断乘员状况。