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CDC + 开式ECAS 解决方案

Continuous Damping Control，连续阻尼控制与开式Electronic Controlled Air Suspension，电子控制空气悬架的结合，是一种先进的车辆悬架系统解决方案，旨在提升车辆的操控性、舒适性和适应性。以下是该解决方案的详细说明：

CDC + 开式ECAS 的核心功能

CDC连续阻尼控制：功能：通过实时调整减振器的阻尼力，适应不同的路况和驾驶需求。

优势：提升操控性：在急转弯、加速或制动时，增加阻尼力以抑制车身姿态变化。

提高舒适性：在颠簸路面上，减小阻尼力以吸收震动。

自适应能力：根据路况和驾驶模式自动调整阻尼设置。

开式ECAS电子控制空气悬架：功能：通过调节空气弹簧的气压，改变车身高度和刚度。

优势：

高度可调：根据驾驶条件高速行驶、越野或停车自动调整车身高度。

负载平衡：自动调整车身高度以保持水平，无论负载如何变化。

提升通过性：在坏路面上升高车身，增强通过性。

CDC + 开式ECAS 的工作原理

传感器数据采集：

系统通过多个传感器加速度传感器、高度传感器、压力传感器等实时采集车辆状态信息，包括车身姿态、路况、车速和负载等。

控制单元处理：

控制单元ECU根据传感器数据，计算所需的阻尼力和车身高度。

对于CDC，ECU调整减振器的电磁阀开度，改变阻尼力。

对于ECAS，ECU控制空气压缩机或排气阀，调节空气弹簧的气压。

执行器动作：

CDC系统通过电磁阀调整减振器阻尼力。

ECAS系统通过空气弹簧调整车身高度和刚度。

动态调整：

系统根据实时路况和驾驶模式，动态调整阻尼力和车身高度，确保车辆始终处于最佳状态。

CDC + 开式ECAS 的优势

提升驾驶体验：

结合CDC的阻尼调节和ECAS的高度调节，提供卓越的操控性和舒适性。

适应多种路况：

在高速行驶时降低车身以减少风阻，在越野时升高车身以增强通过性。

自动负载平衡：

无论负载如何变化，系统自动调整车身高度，保持车辆水平。

节能环保：

通过优化车身高度和阻尼力，降低能耗，提高燃油效率。

下图为CDC+开式ECAS系统布局，四个轮端各安装一个减振器，每个减振器上安装一个开度可控的阀，通过连续改变电流改变阀的开度改变减振器内外腔油液交换的速度。车辆悬架的软硬可根据路况的平坦程度不同，利用连续阻尼控制CDC进行连续改变。

CDC + 开式ECAS 系统布局与工作原理

图展示了 CDC连续阻尼控制 + 开式ECAS电子控制空气悬架 系统的布局及其工作原理。该系统通过在每个车轮安装可控减振器和空气弹簧，实现对车辆悬架的动态调节，提升操控性、舒适性和适应性。

系统布局

减振器与可控阀：每个车轮安装一个减振器，减振器上配备一个 开度可控的阀。通过调节阀的开度，控制减振器内外腔油液的交换速度，从而改变阻尼力。

空气弹簧ECAS：每个车轮安装一个空气弹簧，通过调节空气弹簧的气压，改变车身高度和刚度。

控制单元ECU：中央控制单元根据传感器数据车身姿态、路况、车速等，实时计算所需的阻尼力和车身高度，并控制减振器阀和空气弹簧。

传感器：包括加速度传感器、高度传感器、压力传感器等，用于实时监测车辆状态。

工作原理

阻尼力调节CDC：阀开度控制：通过连续改变减振器阀的电流，调节阀的开度，控制油液交换速度。

阻尼力调整：软阻尼：阀开度较大，油液交换速度快，减振器阻尼力小，适合平坦路面，提升舒适性。

硬阻尼：阀开度较小，油液交换速度慢，减振器阻尼力大，适合颠簸路面或激烈驾驶，提升操控性。

车身高度调节ECAS：气压调节：通过控制空气压缩机或排气阀，调节空气弹簧的气压。

高度调整：升高车身：增加气压，提高车身高度，增强通过性越野或过积水。

降低车身：减小气压，降低车身高度，减少风阻高速行驶。

动态调整：系统根据实时路况和驾驶模式，动态调整阻尼力和车身高度，确保车辆始终处于最佳状态。

开式ECAS分配阀系统工作原理如下图，主要包括储气罐补气、空气弹簧充气和放气三个状态。ECAS系统调节高度的策略通常是前后轴交替充气举升或者交替放气下降。

开式ECAS分配阀系统工作原理

开式ECAS Electronic Controlled Air Suspension，电子控制空气悬架分配阀系统通过控制空气弹簧的充气和放气，实现车身高度的调节。

系统的工作原理，包括 储气罐补气、空气弹簧充气 和 空气弹簧放气 三个状态，以及高度调节策略的详细说明。

系统组成

储气罐：存储压缩空气，为空气弹簧提供气源。

空气压缩机：将空气压缩并送入储气罐。

分配阀：控制空气流向，实现空气弹簧的充气和放气。

空气弹簧：安装在每个车轮，通过调节气压改变车身高度和刚度。

控制单元（ECU）：根据传感器数据和驾驶需求，控制分配阀和空气压缩机的工作。

工作原理

储气罐补气

过程：空气压缩机启动，将外部空气压缩并送入储气罐。当储气罐气压达到设定上限时，压缩机停止工作。

作用：确保储气罐内有足够的压缩空气，为空气弹簧充气提供气源。

空气弹簧充气

过程：控制单元根据需求，打开相应分配阀，将储气罐中的压缩空气送入空气弹簧。空气弹簧气压增加，车身高度上升。

作用：提高车身高度，增强通过性越野或过积水。在负载增加时，自动充气以保持车身水平。

空气弹簧放气

过程：控制单元打开分配阀，将空气弹簧中的压缩空气排出。空气弹簧气压降低，车身高度下降。

作用：降低车身高度，减少风阻高速行驶。在负载减少时，自动放气以保持车身水平。

高度调节策略

前后轴交替充气举升：

过程：先对前轴空气弹簧充气，举升前轴。再对后轴空气弹簧充气，举升后轴。

优点：避免同时充气导致压缩机负荷过大。确保车身平稳举升。

前后轴交替放气下降：

过程：先对前轴空气弹簧放气，降低前轴。再对后轴空气弹簧放气，降低后轴。

优点：避免同时放气导致车身突然下降。确保车身平稳下降。

系统优势

高度可调：根据驾驶条件高速行驶、越野或停车自动调整车身高度。

负载平衡：无论负载如何变化，自动调整车身高度，保持车辆水平。

提升通过性：在坏路面上升高车身，增强通过性。

节能环保：通过优化车身高度，降低能耗，提高燃油效率。

ST针对CDC+开式ECAS系统推出了整套解决方案和电路拓扑结构，包括MCU SR5E1E7、2通道PSI5收发器L9663、6轴惯性测量单元ASM330LHHTR、电源管理芯片、各种阀驱动等，可搭配ST推荐的高精度运放电流采样进行闭环控制。

ST 针对 CDC + 开式ECAS 系统的解决方案

STMicroelectronics为 CDC连续阻尼控制 + 开式ECAS电子控制空气悬架 系统提供了一套完整的解决方案，包括高性能的 MCU、传感器、电源管理芯片和驱动电路，支持高精度闭环控制。

核心组件MCU：SR5E1E7,功能：作为系统的主控制器，负责数据处理、算法执行和控制逻辑。

特点：高性能，适用于实时控制。支持多通道输入输出，满足复杂控制需求。

PSI5 收发器：L9663

功能：用于与传感器压力传感器、加速度传感器通信，支持 2 通道 PSI5 接口。

特点：高可靠性，适用于汽车电子环境。支持高速数据传输，确保实时性。

6 轴惯性测量单元：ASM330LHHTR

功能：提供加速度和角速度数据，用于监测车身姿态和运动状态。

特点：高精度，支持实时姿态检测。低功耗，适合车载应用。

电源管理芯片

功能：为系统提供稳定的电源，支持多路电压输出。

特点：高效率，减少能量损耗。集成保护功能过压、过流保护。

阀驱动电路

功能：驱动空气弹簧的充气阀和放气阀，以及减振器的电磁阀。

特点：高驱动能力，确保快速响应。支持 PWM 控制，实现精确调节。

高精度运放电流采样

功能：用于闭环控制中的电流采样，确保控制精度。

特点：高精度，支持微安级电流检测。低噪声，提高信号质量。

电路拓扑结构

传感器层：包括压力传感器、加速度传感器、高度传感器等，通过 PSI5 接口与 MCU 通信。6 轴惯性测量单元ASM330LHHTR直接与 MCU 连接，提供车身姿态数据。

控制层：MCU SR5E1E7作为核心控制器，处理传感器数据并执行控制算法。电源管理芯片为 MCU 和外围电路提供稳定电源。

执行层：阀驱动电路根据 MCU 的控制信号，驱动空气弹簧的充气阀、放气阀和减振器的电磁阀。高精度运放电流采样电路用于监测执行器的电流，实现闭环控制。

通信层：PSI5 收发器L9663实现 MCU 与传感器之间的高速通信。CAN 或 LIN 总线用于与车辆其他系统发动机控制单元通信。

针对单阀CDC减振器需求，意法半导体推荐4通道电流控制CDC减振器阀驱动L9305。

意法半导体推荐：4 通道电流控制 CDC 减振器阀驱动 L9305

针对 单阀 CDC连续阻尼控制减振器 的需求，意法半导体推荐使用 L9305，这是一款专为汽车电子设计的高性能 4 通道电流控制阀驱动芯片。

L9305 的主要特性

4 通道电流控制：

支持同时驱动 4 个独立的电磁阀，适用于多通道减振器系统。

每个通道可独立控制，实现精确的阻尼力调节。

高精度电流控制：

内置高精度电流检测和调节功能，确保电磁阀的电流控制精度。

支持微安级电流调节，满足高精度阻尼控制需求。

宽电压范围：工作电压范围宽，适应汽车电子环境通常为 5V 至 36V。

保护功能：集成过流保护、过热保护和短路保护，提高系统可靠性。支持故障诊断和报告功能，便于系统维护。

低功耗设计：采用低功耗设计，减少能量损耗，适合车载应用。

通信接口：支持 SPI 或 PWM 接口，方便与主控 MCU 通信。

L9305 在 CDC 减振器中的应用

系统架构,主控 MCU：负责处理传感器数据车身姿态、路况等，并生成控制信号。L9305：接收 MCU 的控制信号，驱动减振器的电磁阀，调节阻尼力。

电磁阀：通过改变阀的开度，控制减振器内外腔油液的交换速度，从而调节阻尼力。

工作原理

电流控制：L9305 根据 MCU 的指令，精确控制每个电磁阀的电流，调节阀的开度。电流越大，阀开度越小，阻尼力越大；电流越小，阀开度越大，阻尼力越小。

阻尼力调节,在平坦路面上，减小阻尼力，提升舒适性。在颠簸路面或激烈驾驶时，增加阻尼力，提升操控性。

闭环控制,通过高精度电流采样和传感器反馈，实现闭环控制，确保阻尼力的精确调节。L9305 支持实时电流监测和调整，提高系统响应速度和控制精度。

针对开式ECAS空气分配阀的系统应用及需求，意法半导体推荐8通道开式ECAS空气分配阀驱动L9301。

主要特性

多通道配置：L9301提供了8个低侧通道OUT1-8，其中OUT1-4的Ronmax为0.6Ω，OUT5-8的Ronmax为0.3Ω。此外，还有4个可配置为高/低侧通道的PowerMOS DRN1-4/SRC1-4，其Ronmax也为0.6Ω。这种多通道配置使得L9301能够同时驱动多个分配阀，提高了系统的效率和可靠性。

PWM控制：L9301支持PWM脉冲宽度调制控制，最高开关频率可达20kHz。这使得L9301能够精确地控制分配阀的开启和关闭时间，从而实现对空气悬架系统的精确调节。

SPI接口：L9301通过SPI串行外设接口与MCU微控制器进行通信，可以方便地配置设备参数、发送驱动命令以及读取诊断结果。这种通信方式简化了系统设计，提高了系统的可扩展性和可维护性。

过流保护：L9301具有过流保护功能，能够在分配阀驱动电流过大时自动切断电源，保护分配阀和驱动芯片免受损坏。这种保护功能提高了系统的安全性和可靠性。

高工作温度范围：L9301的工作温度范围宽，最高可达175℃，适用于各种恶劣的工作环境。

针对ECAS空气弹簧刚度阀的系统应用及需求，意法半导体推荐8通道高边/低边ECAS空气弹簧刚度阀预驱L9945。

L9945 的优势

多通道设计：具有 8 通道的高边 / 低边驱动能力，能够同时驱动多个 ECAS 空气弹簧刚度阀，满足汽车多轮端空气弹簧系统的控制需求，可对车辆各个车轮的空气弹簧刚度进行独立调节，提升车辆悬架系统的灵活性和适应性。

高驱动能力：能够提供足够的驱动电流和电压，确保空气弹簧刚度阀能够快速、准确地响应控制信号，实现空气弹簧刚度的快速调整，有助于提高车辆在不同路况下的行驶稳定性和舒适性。

抗干扰能力强：采用了先进的电路设计和工艺，具有良好的电磁兼容性EMC和抗干扰能力，能够在汽车电气系统的复杂电磁环境中稳定工作，减少信号干扰和误动作的可能性，提高系统的可靠性和稳定性。

保护功能完善：通常集成了多种保护功能，过流保护、过压保护、过热保护等，可有效保护刚度阀和其他电路元件免受损坏，提高系统的安全性和使用寿命。

灵活的配置选项：可通过软件或硬件配置来适应不同的应用需求，用户能够根据具体的 ECAS 系统要求，对驱动芯片的工作模式、输出特性等进行灵活设置，方便系统设计和调试。

意法半导体与上海革路团队合作，围绕上述芯片产品开发了CDC+开式ECAS系统解决方案。

高度集成：

意法半导体的CDC+开式ECAS系统解决方案可能采用了高度集成的芯片设计，将多个功能模块集成到一个控制器中，提高了系统的可靠性和稳定性。

精确控制：

利用先进的传感器和算法，系统可以实时监测车辆状态，并根据路况和驾驶需求精确调节悬架的阻尼和高度，提供更佳的驾驶体验和乘坐舒适性。

节能高效：

系统可能采用了低功耗设计，通过优化芯片架构和电源管理策略，降低了能耗，延长了车辆续航里程。

易于维护：

解决方案可能提供了完善的故障诊断和自我保护功能，使得系统在出现故障时能够迅速定位并采取措施，降低了维护成本。

总结：

CDC + 开式ECAS 系统是一种先进的车辆悬架解决方案，结合了连续阻尼控制CDC和电子控制空气悬架ECAS的优势，显著提升了车辆的操控性、舒适性和适应性。CDC 通过实时调整减振器阻尼力，适应不同路况；ECAS 通过调节空气弹簧气压，改变车身高度和刚度。STMicroelectronics 提供了完整的解决方案，包括高性能 MCU SR5E1E7、PSI5 收发器L9663、6 轴惯性测量单元ASM330LHHTR和阀驱动芯片L9305、L9301、L9945，支持高精度闭环控制。系统广泛应用于高端乘用车、商用车、越野车和新能源车，通过动态调节阻尼力和车身高度，优化驾驶体验和能效。