2018款保時捷Cayenne空氣懸架系統新技術剖析（二）

黑龍江/郝春林

（1）壓縮機

壓縮機（如圖15所示）負責為空氣懸架系統提供壓縮空氣，產生的絕對壓力最高為1900kPa。

┃圖15 壓縮機

該壓縮機由帶電機的兩級壓縮機單元、電動BOOST（增壓）電磁閥、釋放閥和一體化空氣干燥器組成。

◆ECP控制單元通過CAN總線Sub_CAN控制壓縮機的啟動

◆在出現向下方向的水平高度變化時，壓縮空氣向環境通風（開放系統）

◆如果蓄壓器為空，則壓縮機可以直接為空氣懸架充氣

◆在車輛行駛過程中，壓縮機會對蓄壓器充氣

◆BOOST功能通過利用殘余蓄壓器壓力，允許在蓄壓器增壓較低時以高速舉升車輛

◆每次向外界環境排氣時，排出的空氣都會流經空氣干燥器，從而除去系統中的濕氣。該空氣干燥器是免維護的

（2）壓縮機控制單元

壓縮機控制單元（如圖16所示）內安裝有一個啟動限流器，用以確保在壓縮機開啟時，電流柔和而非迅猛地上升，同時避免達到電流峰值。

┃圖16 壓縮機控制單元

壓縮機控制單元會阻止（脈沖寬度調制）壓縮機啟用（CSSCompressor Soft Start：壓縮機軟啟動）。

壓縮機控制單元集成了溫度傳感器，可實時監控溫度，以便在頻繁改變車輛高度時對壓縮機進行保護，避免其過熱。

┃圖17 電磁閥組

（3）電磁閥組

電磁閥組（如圖17所示）安放在一個塑料殼體中，它由5個電磁閥構成：4個用于彈簧滑柱的電磁閥（每個車輪1個），1個用于蓄壓器的電磁閥。用于實現BOOST（增壓）功能以及向外界環境排氣的電磁閥整合在壓縮機內。

該電磁閥組通過電磁閥切換和調節各個壓力回路中的壓力，該電磁閥組中集成了用于測量當前系統壓力的壓力傳感器。

（4）壓縮空氣管路

電線束中集成了通向彈簧滑柱的管路，從壓縮機到蓄壓器之間的管路使用定型管路，管路帶有與電磁閥組相對應的顏色標記。通向空氣懸架的管路外徑為4mm，通向蓄壓器的管路外徑為6mm。

（5）蓄壓器

蓄壓器（如圖18所示）存儲用于供應空氣的壓力，并在車輛行駛時，充氣到工作壓力。車輛中安裝有兩個蓄壓器，每個蓄壓器各有約5L的加注容量。兩個蓄壓器提供的總容積約為10L。

┃圖18 蓄壓器

兩個蓄壓器的安裝位置位于左右外側的后排長座椅水平高度處的擱板上，如圖19所示。

（6）空氣懸架的功能調節

升高：在升高車輛時，空氣由蓄壓器供應到空氣懸架系統的空氣懸架中。只有當蓄壓器中有足夠的壓力時，才能提升車輛高度。

降低：在當前所選的高度降低車輛時，空氣通過電磁閥組內的釋放閥從空氣懸架內排放到外界環境中。只有當車輛的全部4個車門都關閉時，才能降低車輛高度。打開行李箱蓋不會對此操作有任何影響。

┃圖19 蓄壓器的安裝位置

空氣量控制：空氣懸架系統根據負荷情況，自動對兩個蓄壓器調節所需的氣壓，以便按照控制規范設定和保持車輛高度。如果在車輛處于靜止狀態且發動機未運轉時負載發生變化，則只有當蓄壓器中有足夠壓力時才能迅速進行調節。

一般地形高度：在加高高度或一般地形高度下，離地間隙會相應增大。

（7）系統說明

4個空氣懸架通過單獨的空氣管路與電磁閥組相連接。該電磁閥組由車身水平高度控制系統進行控制，并且負責在每個單獨的空氣懸架中調節空氣量，以便保持駕駛員設置的水平高度。為此，該電磁閥組與壓縮機和蓄壓器相連接。根據部件中的壓力狀況，從蓄壓器、壓縮機或者在增壓模式下也從這兩個源執行舉升請求。在降低車身高度時，空氣通過壓縮機從彈簧排放到大氣中。

該壓縮機由一個兩級壓縮機單元和一個干燥器構成，增壓和空氣通風過程中空氣始終流過該干燥器。這意味著對系統中的干燥器進行持續沖洗。空氣通過壓縮機中的釋放電磁閥排放到環境中?？赏ㄟ^電源釋放電路執行強制通風，從而避免空氣供應系統中的背壓。

一個限壓閥安裝在該壓縮機中，確保用于通風的系統中的最低剩余壓力。因此空氣懸架可維持至少300kPa的最低剩余壓力，并避免空氣懸架的扭曲或壓縮。該壓縮機還具有一個增壓閥，如果在蓄壓器增壓較低時要使用來自環境和蓄壓器的空氣來升高，則用大約1500kPa啟用該增壓閥。

壓縮機的啟動電流由壓縮機控制單元調節，以避免啟動中欠壓或過壓峰值。這可保證車輛電氣系統的主動保護。壓縮機控制單元還包含溫度傳感器，用于防止壓縮機過熱。

該電磁閥組具有一個整體式壓力傳感器，用于測量彈簧和蓄壓器中的靜態壓力。ECP控制單元在此測量的基礎上決定要使用的壓力源（壓縮機、蓄壓器）。壓力傳感器也用于檢測該系統中的泄漏和故障。

車身水平高度控制系統使用來自車身水平高度傳感器的信號確定實際車輛高度。用于描述車輛狀況的其他信號（車速、加速踏板位置、橫向加速度等）通過FlexRay總線獲取。使用這些附加的信號來優化控制，例如在動態駕駛過程中或者在不平坦的路面上駕駛時。

四、電子底盤平臺（ECP）

ECP充當若干底盤系統的集成平臺。此外，它還囊括了減震器主動控制系統、車輛水平高度（行車高度）控制系統、彈簧系數控制系統以及針對水平高度和加速度數據的傳感器探測系統。

ECP在PDCC運動版系統的功能中起著重要作用，安裝在前部中控臺中（如圖20所示）

（1）任務

◆測量、計算和提供與車輛整體狀況相關的信號

◆計算前橋和后橋之間的滾動力矩分配

◆監測和控制PASM減震器系統

◆配合空氣懸架進行水平高度控制，針對所有負荷情況保持恒定的車輛高度

（2）網絡拓撲

電子底盤平臺（ECP）控制單元與車輛拓撲的連接是通過車輛中的FlexRay數據總線實現的（如圖21所示）。與空氣供應系統的PDCC運動控制單元和壓縮機的通信通過Sub-CAN實現。

（3）功能

重要輸入包括車輛上的水平高度傳感器和加速度傳感器的數據以及車速。利用這方面的附加信息，ECP可以針對各個車輪單獨啟用空氣懸架的車輛高度控制或保時捷主動懸架管理系統（PASM）減震器控制。ECP傳感器分布在車輛的多個位置，這些傳感器包括：

◆車輪支架上的4個車輪加速度傳感器

◆車身上的4個車身加速度傳感器

◆車橋上的4個水平高度傳感器

（4）傳感器

2018款Cayenne使用了4個車身加速度傳感器和4個車輪加速度傳感器。

┃圖20 ECP模塊及安裝位置

┃圖21 網絡拓撲

車身加速度傳感器：車身加速度傳感器（如圖22所示）可以檢測車身動作（舉升、俯仰和側傾震動）。

車輪加速度傳感器：車輪加速度傳感器（如圖23所示）檢測車輪相對于車身的相對移動（垂直加速度）。

水平高度傳感器：前橋上的兩個水平高度傳感器和后橋上的兩個傳感器（如圖24所示）通過彈簧行程檢測控制臂的角度變化。

┃圖22 車身加速度傳感器

┃圖23 車輪加速度傳感器

┃圖24 水平高度傳感器

在設計上，水平高度傳感器由機械部件和電子部件兩部分組成。在機械部件中，通過水平高度傳感器驅動主軸實現的角度變化轉換可生成傳感器中磁鐵的旋轉運動。這將進一步生成電氣輸出信號。

五、空氣懸架系統電路的檢測與維修

1.ECP控制單元的供電和接地電路（如圖25所示）

端子15是由點火開關控制的電源，鑰匙打開ON的位置有電。該電源經由保險絲盒E內的編號為F2的5A保險絲送到控制單元的A62端子。如果該保險絲熔斷，空氣懸架系統將停止工作，同時儀表報警，檢測儀無法與模塊進行通信。

端子30是由蓄電池提供的常電源，該電源由保險絲盒4內的編號為F8的30A保險絲送到控制單元的A1端子。如果該保險絲熔斷，空氣懸架系統將停止工作，同時儀表報警。與端子15供電中斷不同的是：此時檢測儀可以與模塊進行通信，讀取故障碼、數據流，但無法通過驅動鏈接測試各個電磁閥。

控制單元唯一的地線由端子A5引出，在后左車頂搭鐵。如果搭鐵線斷開，空氣懸架系統將停止工作，同時儀表報警，檢測儀無法與模塊進行通信。

2.總線電路（如圖26所示）

在第三代卡宴上出現了一種新的總線：FlexRay，該總線的數據傳輸速度為10Mbit/s。

空氣懸架系統的ECP模塊通過FlexRay連接到網關，同時，圖像處理控制單元（內置前部攝像機）也通過ECP模塊連接到網關。

FlexRay總線是一種雙線總線，不支持單線通信。

在空氣懸架系統中，ECP模塊通過FlexRay總線接收的信號有：發動機轉速、節氣門位置、車速、變速器擋位、模式開關位置、制動踏板位置等信號。

┃圖25 ECP控制單元的供電和接地電路

┃圖26 總線電路

如果相連接的FlexRay總線故障，空氣懸架系統將停止工作，同時儀表報警，檢測儀無法與ECP模塊進行通信。

FlexRay總線無法通信時，故障可能出在線路、插頭或模塊，可參照電路圖在不同的位置進行波形測量（如圖27、圖28所示），查找故障點。

┃圖27 FlexRay總線標準波形

┃圖28 FlexRay總線實測波形

（待續）