奔驰S级魔术车身控制系统介绍

文/福建 林宇清

一、概述

奔驰新型魔术车身控制(M A G I C BODY CONTROL)是一个全支承悬挂系统，在前一代非常成熟的主动悬挂控制(ACTIVE BODY CONTROL)系统的基础上研发而成，可以整体自动的调节悬挂，即系统能够借助于四个液压悬挂减振器主动调节各个车轮处的阻力。与传统悬挂相比，其优点在于能够使用非常柔软的被动减振器，从而提高舒适性；可以补偿转弯时的车身侧倾以及加速或制动时的车身纵倾运动，从而更有效地减小路面颠簸所引起的振动和冲击；已进行的负荷调节在很大程度上有助于补偿任何重负荷产生的影响。该系统主要装配在S级车型上，如S600或S65等，本文将以S600为例简要介绍该系统的组成及其基本功能。

图1 结构图

二、部件介绍

图2 油路图

MAGIC BODY CONTROL系统其实质就是ABC悬挂系统及其增强版，该悬挂与其他悬挂系统相比，不同之处在于其在悬挂减振柱处采用了动态可调式液压缸，而未采用传统悬挂所使用的稳定杆。液压缸与悬挂弹簧串联， 并通过位移产生作用力，以消除车轮负荷的波动，这样可以将车身加速度降至最小，并且在拐弯时几乎完全补偿旋转运动至最大横向加速度。此外，在行驶时，ABC控制单元还可以持续调节悬挂和减振特性，使其适应于不同的车速。为便于了解，首先通过结构图(图1)和油路图(图2)来认识该系统的主要部件。

1.减振支柱

内部由液压缸、钢质弹簧及减振器组成，执行悬挂、水平控制，减振的所有功能，确保乘坐舒适性和降低底盘噪音(图3)。

图3 悬挂减振柱

2.减振阀

在减振支柱内部集成了一个减振阀体单元，用来转换减振特性，使减振适应于驾驶风格和道路表面状况。

3.ABC控制单元

ABC控制单元(图4)位于前排乘客脚部位置的地毯下面，通过CAN网络互相通信，另外，还读取各传感器；LIN网络等输入信号，促动执行元件。

图4 ABC控制单元

4.前/后轴阀门单元

前轴阀门单元(Y36/1)位于挡风玻璃清洗液储存罐旁边，后轴阀门单元(Y36/2)位于左后轮罩的顶部。前后轴阀门单元通过来自N51/2的信号向减振器供给油压，控制悬挂系统的功能。另外，在两个阀门单元上分别集成了以下的阀门和传感器：左前悬挂滑柱控制阀(Y36/1y1)；左前悬挂滑柱切断阀(Y36/1y2)；右前悬挂滑柱控制阀(Y36/1y3)；右前悬挂滑柱切断阀(Y36/1y4)；ABC压力传感器(B4/5)；左前ABC压力传感器(B4/8)；右前ABC压力传感器(B4/9)；左后悬挂滑柱控制阀(Y36/2y1)；左后悬挂滑柱切断阀(Y36/2y2)；右后悬挂滑柱控制阀(Y 36/2 y 3)；右后悬挂滑柱切断阀(Y36/2y4)；左后ABC压力传感器(B4/10)；右后ABC压力传感器(B4/11)。控制阀设计为定向阀，通过阀门滑块在中央位置重叠的设计来减少泄漏；切断阀可以防止由于控制阀的残余渗漏使车辆在停车时降低或升高。ABC压力传感器测量当前系统内的机油压力，左前/右前/左后/右后ABC压力传感器确定各自减振器内的压力，采集的信号由N51/2读取，用于主动悬挂功能的控制。

5.ABC液压泵

通过皮带由发动机直接驱动，从储油罐中抽出液压油，在正常驾驶模式下， 产生约200bar(1bar=105Pa)的油压，集成在泵上的脉动缓冲器可以吸收液压系统振动(图5、图6)。

图5 脉动阻尼器

6.节流阀和转换阀

节流阀和转换阀位于液压泵上，均由控制单元促动，当转换阀关闭时，N51/2促动节流阀，调节ABC泵的供油量，从而进一步调节系统压力。根据工作情况，转换阀也可将泵转换至无压状态， 因此机油不会被泵至高压回路。

7.前/后轴中央储液罐

前/后轴中央储液罐位于前轴阀门装置(Y36/1)上，后轴中央储油罐位于备胎舱内(图7)。高压油储存在两个中央储油罐内，在主动悬挂控制系统耗油量急剧上升的情况下， 例如，当补偿紧急制动时， 系统通过两个中央储油罐进行缓冲。

8.侧向加速度传感器

左前侧向加速度传感器(B24/3)和右前侧向加速度传感器(B24/4)分别装在各自的避振座上， 后车身加速感应器(B24/6)位于右后悬挂减振柱圆顶区域，3个传感器监测车身的垂直加速度，并将相应的信号传递给N51/2评估，用于动态稳定和车身减振的控制。注：图8所示为借用上一代S600的部件位置来理解该内容。

9.ABC横向加速度传感器(B24/12)

ABC横向加速度传感器(B24/12)位于驾驶员脚坑处，监测车辆在横向上的加速度，并将相应的信号传递给N51/2评估，用于确定车辆的横向动态和正作用于车辆的横向加速度。注：图9所示为借用上一代S600的部件位置来理解该内容。

10.水平传感器

水平传感器监测当前的车身水平高度，所监测的信号由控制单元读取，用于主动悬挂功能的控制。左前水平传感器(B22/8)和右前水平传感器(B22/9)装在上横向控制臂上(图10)，左后水平传感器(B22/7)和右后水平传感器(B22/10)装在横向控制臂上(图11)。

图6 回流储液罐

图8 车身加速感应器

图9 B24/12 ABC横向加速度传感器

图10 前部水平传感器

图11 后部水平传感器

三、功能和电气原理

ABC控制单元借助大量的传感器和执行元件对系统进行评估；监视和控制，悬挂控制功能在最高约f = 5Hz的频率范围内有效。为更好地了解智能车身控制系统，借助相应的原理图(图12)来进一步说明该系统的各种功能，图中CAN总线和LIN总线都具有双向性，即能传输又能接收信息。

1.唤醒模式功能

点火开关直接启用主动ABC控制单元，所需数据(来自左前车第一档位置微动开关)由电子点火开关从后SAM控制单元；左前车门控制单元；右前车门控制单元；左后车门控制单元和右后车门控制单元接收.当发动机启动时， 唤醒模式就会取消， 且ABC控制单元切换至正常模式。

图12 控制框图

2.压力供给功能

径向活塞泵产生整个系统所必需的压力，液压油按要求被输送至前轴阀门单元；后轴阀门单元；前轴中央储液罐；后轴中央储液罐和4个悬挂减振器中。多余的机油经冷却器散热后回流至储油罐中。此外，为缓解回流管中的大量液流，在回流管路中还安装了回流储液罐， 防止达到压力峰值和出现噪音。ABC压力传感器监测系统压力，一旦系统压力降至170bar以下，转换阀将立即关闭。通过集成的节流阀和转换阀，可以降低内燃机至液压泵的动力输出， 从而实现节油。

3.ABC闭环控制功能

立体探测多功能摄像头记录路面画面，然后根据车辆左右两侧的车道计算高度情况，并将该数据通过底盘 FlexRay发送至ABC控制单元，后者借助该数据促动左前悬挂减振柱控制阀；右前悬挂减振柱控制阀；左后悬挂减振柱控制阀和右后悬挂减振柱控制阀，对悬挂预先进行调节，以适应预期的路况。

当按下COMAND控制面板中的车身水平高度按钮时，可在正常高度(NN)和升高高度(EN)之间进行与车速相匹配的选择，每按下一次都会改变至另一不同高度。车身高度按钮的信号由COMAND控制面板读取，然后通过CAN A；主机；CAN HMI；点火开关和悬挂FlexRay 传送至ABC控制单元，后者据此升高车身高度。车身水平高度按钮中LED指示灯的促动则以相反的方式进行。

升高高度会随着车速提高而降低，例如：车速超过80km/h且持续时间达到3min或车速超过120km/h，在此过程中，驾驶员的高度选择被取消。当下一次打开电门时，ABC控制单元在正常高度启动。正常高度和升高高度的高度特性是根据车速而定的，这表明ABC控制单元会随着车速的提高而不断降低车身高度或随着车速的降低而升高车身高度。

4.侧风补偿功能

侧风造成的横向力可通过方向盘转角；横摆率；横向加速度；车速和车辆的质量惯性信号进行计算，这些信号由相应的传感器或控制单元传递给ABC控制单元，根据计算得到的侧风产生的横向作用力，悬挂可以主动拉紧，以减少车辆相对于车道的偏离。当车轴两侧的车轮载荷不同时，前轴和后轴的前束设置会在车辆中产生抵抗侧风的旋转运动。

5.悬挂调节功能

驾驶员可以通过按下COMAND控制面板中的舒适型/运动型按钮，可以在舒适型和运动型模式之间进行选择模式由集成在按钮上的LED灯进行指示。舒适型/运行型按钮的促动信号由COMAND控制面板读取，控制面板将该信号通过CAN A、COMAND控制单元、CAN HMI、电子点火开关和底盘FlexRay发送至ABC控制单元。按钮中的L E D 被反向促动ABC控制单元保存按钮位置， 以便在下次启动时，可以确认为与点火关闭之前相同的特性图。