法拉利悬架系统结构原理与维修（三）

浙江/宁振华

三、Skyhook 系统

悬架阻尼控制系统“Skyhook”设计用于连续控制减震器阻尼。

其目的是根据路面状况和汽车的动态条件调节减震器，从而提高舒适性和路面保持性。该系统包括：

◆“Skyhook” 电子控制单元

◆汽车中的加速度传感器

◆减震器内安装的电磁阀

电子控制单元持续读取传感器，从而驱动电磁阀。

1.工作逻辑

通过对每隔10ms获取的瞬时车速值和车身与车轮间的相对速度进行比较分析，电子控制单元在压缩和伸展阶段，都会修改每个车轮的阻尼，制动汽车在垂直方向的绝对运动，如同车身被减震器悬挂在天空中。原理图如图34所示。

图34 减震器工作原理图

◆车身对来自车轮的受力敏感性较低

◆在动态操控中，侧倾和俯仰减少

与作为独立应用的首个Skyhook系统相比，电控单元已经集成于C CAN网络中，从而获得一系列的效益：

（1）由于Skyhook与ESP系统的集成工作，提高了弯道中的稳定性控制（转向不足/转向过度）。

◆ESP 激活之前（即精确的转向不足/转向过度限值超过之前）：车轴之间阻尼分配变化的控制可以纠正转向过度/转向不足，延迟任何ESP激活和（或）降低其动作的激烈程度

◆ESP 激活过程中：通过Skyhook系统控制车身运动，可以减少ESP 系统激活引起的突然的俯仰或侧倾变化

（2）由于提供了“转向角速度”信号，提高了在弯道中车身横向动态的控制，包括稳定转速和瞬变转速（突然转向）。这还增强了在有减速带的直道上的车身控制。这是因为避免了横向加速度产生的信号峰值引起的干扰。

（3）在驾驶员的加速器和制动器动作作用下提高了俯仰控制，这是由于提供了“加速器踏板速度”和“制动泵主回路压力”信号，而不仅仅是“制动灯激活”信号。

图35 Skyhook系统部件位置

（4）在ASR/ABS激活过程中提高了牵引/制动性能，这是因为在ASR/ABS激活过程中，可以特殊调制取决于道路不平度的转角前后阻尼。

（5）通过前面描述的控制器组合动作的效果，提高了汽车驶入和驶出弯道时的性能。

（6）由于集成了SOFAST逻辑，在换挡过程中最小化俯仰效果。

（7）避免使用横向加速度传感器， 相应地简化了电气接线，降低了系统故障率。

2.性能选择

驾驶员可选择最适合其驾驶风格的系统工作模式：正常/运动工作模式。系统在正常模式中以较柔性的减震器设置工作，在运动模式中以较刚性的设置工作。系统状态由仪表上的琥珀色警告灯“运动” 指示。正常/运动模式还作用在ASR和F1变速器系统上(如果有)，将其设置为性能模式。任何系统故障将通过点亮仪表上的减震器系统警告灯进行指示。

3.Skyhook系统的部件

Skyhook系统的部件如图35所示。

4.电控单元

各种应用中使用的Skyhook CDC硬件保持不变。取决于工作模式，例如独立式（M138）或在CAN上（M139），汽车配线的连接引脚，所连接传感器的数量，以及输入变化的数量，如图36所示。

图36 连接器

完整电控单元引脚线，如表4所示。

表4 电控单元引脚线说明

◆独立应用中未使用的元件用红色高亮显示

◆CAN 应用中未使用的元件用蓝色高亮显示

5.基本工作原理

基本工作原理如图37所示。

6.内部信号的计算

每隔10ms的10位采样测量的加速度值，用以确定汽车的各种加速度元素，从而获得车身、齿轮和减震器的速度，以及横向和纵向加速度。

7.阻尼力的计算

通过在不同应用基础上定制的校准参数，该算法决定作用在每个悬架上的力。

8.整定参数第1组

垂直、侧倾和俯仰加速度产生的阻尼力。

取决于速度的参数：

◆正垂直加速度

◆负垂直加速度

◆侧倾加速度

◆俯仰加速度

其他参数：

◆垂直加速度产生的前后力的分布

◆俯仰加速度产生的前后力的分布

◆侧倾加速度产生的前后力的分布

9.整定参数第2～3组

（1）横向加速度产生的阻尼力

◆横向加速度增益偏差

◆横向加速度偏差的退化时间

（2）车轮运动和横向加速度产生的阻尼力

取决于速度的参数：

◆横向加速度增益

取决于横向加速度的参数

◆车轮速度增益

10.电磁阀电流的计算

基于悬架响应曲线，电控单元计算传输至减震器的电流，从而获得所需响应，考虑该应用的典型阻尼曲线和驾驶模式设置。

图37 Skyhook系统工作原理

11.整定参数第4组

减震器限制器的调节常数。

取决于速度的参数：

◆最小电流

取决于车身运动的参数：

◆正垂直加速度的系统反应增益

◆负垂直加速度的系统反应增益

◆侧倾加速度的系统反应增益

◆俯仰加速度的系统反应增益

取决于横向加速度偏差的参数：

◆横向加速度偏差的系统反应增益

取决于最小电流的参数：

◆前轴和后轴电流的关系

12.整定参数第5组

弹簧限制器的调节常数。

取决于横向加速度的参数：

◆横向加速度的系统反应增益

取决于路面的参数：

◆最大电流

其他参数：

◆路面效果值的过滤器

◆路面效果的退化时间

◆路面效果的最大值

◆制动反应的最小纵向加速度

◆制动反应的最大电流

13.加速度传感器

加速度传感器如图38所示。

图38 加速度传感器位置

14.车身加速度传感器

这些传感器专门开发用于道路汽车的悬架控制。它们可以使用相同的元件测量汽车的车身加速度或横向加速度。这两种测量方法的唯一区别是传感器在汽车上的安装和偏差补偿。车身加速度传感器规格如表5所示。

15.车轮加速度传感器

这些传感器专门开发用于道路汽车的悬架控制。它们可以测量车轮加速度。车轮加速度传感器规格如表6所示。

16.传感器的安装

传感器的安装位置如图39所示。

17.传感器电源的连接

传感器由两个内部功率驱动器进行“成组”供电，这两个驱动器将电压从12V降至5V。如果组内出现一个传感器的电源问题，驱动器也将断开其他传感器的电源，如图40所示。

表5 车身加速度传感器规格

表6 车轮加速度传感器规格

图39 传感器位置

图40 传感器电源连接

18.传感器连接的诊断

（1）断开传感器

测量配线侧的信号针和接地针之间的电压：必须在4.75～5.25V之间。

测量配线侧的电源针和接地针之间的电压：必须在4.75～5.25V之间。

（2）断开电控单元

测量配线侧的信号针和电源针之间的电阻：必须超过50Ω。

19.减震器（带CDC阀）

所安装减震器配有CDC (连续阻尼控制)阀。电磁阀以常量电压（VBAT）供电，具有可变的PWM调制电流。电磁阀电流调节阻尼液流出的开口，从而确定减震器校准。减震器带CDC阀结构如图41所示，规格如表7所示。

图41 CDC阀结构

表7 CDC阀规格

20.诊断程序

首先执行的测试称为静态功能分析：在钥匙开启时，每个系统运行相关的自诊断循环。

当汽车连接至诊断测试仪时，电控单元可以指示许多可能的系统故障：

①电连接、电源或其他传感器故障。

②电连接、电源或其他电磁阀故障。

③电控单元自测过程中检测到的所有故障。

④所有CAN线路故障。

⑤所有电气配线故障。

钥匙开启后需要约12s进行每个故障的检测。还通过读取“参数”环境中的加速度参数，检查传感器是否安装正确。错误检测程序搜索每个可能的电气故障，但是无法检测装配或机械错误。因此，当静态测试已经通过时，必须以超过30km/h的时速对汽车进行道路测试，以激活对任何常量信号的合理性诊断循环。常量信号错误还会出现在滚筒试验台测试的过程中。这些测试代表临界状态，因为汽车不会如同在道路上那样摇晃。该阶段中的任何此类错误的检测均应忽略，如图42所示。

图42 故障提示

有些错误是系统无法正确诊断的：

◆安装了错误的传感器

◆传感器安装在错误的位置

◆传感器的机械松脱

◆悬架的机械问题