Hoạt động điều khiển hệ thống treo gồm có các cấp độ khác nhau: ở cấp độ của bộ giảm chấn, bằng cách điều chỉnh lực giảm chấn; ở cấp độ của bộ phận đàn hồi, bằng cách điều chỉnh lực lò xo; ở cấp độ đầy đủ của hệ thống treo (hệ thống treo tích cực), bằng cách thay thế cả thiết bị đàn hồi và giảm chấn bằng một cơ cấu truyền lực.
Hệ thống treo điều khiển hiện nay có thể đƣợc phân loại theo hai đặc tính sau:
Theo cấp độ điều khiển: Hệ thống treo điều khiển đƣợc chia thành hai loại: hệ thống
treo bán tích cực và hệ thống treo tích cực.
- Hệ thống treo bán tích cực là hệ thống treo điều khiển sự thay đổi của lực giảm chấn hoặc lực lò xo hoặc điều khiển cả hai trong cùng một hệ thống treo, hệ thống treo bán tích cực chỉ yêu cầu mức năng lƣợng nhỏ để cung cấp cho hệ thống điều khiển điện tử.
- Hệ thống treo tích cực là hệ thống treo điều khiển một cơ cấu truyền lực thay cho thiết bị đàn hồi và giảm chấn, nhờ vậy hệ thống treo tích cực có thể điều khiển việc nâng
23 hoặc hạ thân xe (KLĐT) trong suốt quá trình vận hành nhờ vào lực đƣợc cung cấp vào hệ thống, và việc này đòi hỏi mức năng lƣợng tiêu thụ lớn.
Theo băng thông điều khiển (dải tần số đáp ứng tối đa của hệ thống): Dải tần số
đáp ứng tối đa của hệ thống đặc trƣng cho khả năng thay đổi đặc tính của hệ thống treo (nhanh hay chậm). Trong hệ thống treo điều khiển cơ điện tử, tần số đáp ứng của cơ cấu chấp hành thƣờng nhỏ hơn nhiều so với bộ điều khiển, nên ta xem dải tần số đáp ứng của bộ truyền động cũng chính là dải tần số đáp ứng của hệ thống treo. Phần tử đƣợc điều khiển (cơ cấu chấp hành) có thể đƣợc sửa đổi với thời gian đáp ứng cụ thể (khoảng thời gian từ lúc đƣợc điều khiển đến lúc đạt đƣợc kết quả điều khiển mong muốn). Tính năng này đặc trƣng cho hệ thống treo vì nó xác định đƣợc dải tần số đáp ứng tối đa có thể đạt đƣợc của hệ thống treo. Băng thông điều khiển thƣờng đƣợc thể hiện dƣới dạng tần số - tức là tốc độ thay đổi trong một giây và có đơn vị là Hz.
Việc phân loại hệ thống treo có thể điều khiển có thể đƣợc thực hiện theo cấp độ điều khiển và băng thông của bộ truyền động. Cụ thể hơn, có thể quan sát thấy ba đặc điểm sau:
- Phạm vi điều khiển đƣợc, hay nói cách khác là phạm vi lực mà bộ truyền động có thể cung cấp.
- Băng thông điều khiển là thƣớc đo mức độ tác động của bộ truyền động.
- Yêu cầu năng lƣợng tùy vào phạm vi điều khiển và băng thông điều khiển.
Theo nhƣ phân tích trên, hệ thống treo điều khiển cơ điện tử có thể đƣợc chia thành 5 loại đƣợc thể hiện trong Hình 2.19.
24 Hình 2.19. Các loại hệ thống treo có thể điều khiển
Adaptive suspension: Là hệ thống treo bán tích cực có hệ số giảm chấn (K) đƣợc điều chỉnh chậm. Tần số hoạt động khoảng vài Hz và yêu cầu năng lƣợng khoảng vài Watts.
Semi-active suspension: Là hệ thống treo có bộ giảm chấn điện tử có hệ số giảm chấn có thể thay đổi với dải tần số lớn (khoảng 30-40 Hz) và năng lƣợng yêu cầu tƣơng đối thấp khoảng vài chục Watts.
Load leveling suspension: Đây là loại hệ thống treo có thể đƣợc xem là nỗ lực đầu tiên trong quá trình phát triển hệ thống treo tích cực. Vì nó có khả năng cung cấp lực vào hệ thống để thay đổi độ cao của thùng xe (chỉ đáp ứng sự thay đổi của tải trọng tĩnh), bằng cách điều khiển tác động vào phần tử đàn hồi (thƣờng là lò xo khí) hoặc một bộ truyền động đƣợc thêm vào. Dải tần số của hệ thống thƣờng nằm trong khoảng 0,1-0,11 Hz và yêu cầu về năng lƣợng thƣờng là vài trăm Watts.
Slow-active suspension: Là hệ thống treo tích cực có dải tần số điều khiển ở khoảng giữa tần số riêng riêng phân của thân xe (KLĐT) và cầu xe (KLKĐT). Biến điều khiển là lực treo F, phạm vi điều khiển phụ thuộc vào mức năng lƣợng yêu cầu (khoảng vài kilo Watts).
25 Fully-active suspension: Là hệ thống treo tích cực có dải tần số hoạt động lớn (khoảng 20-30 Hz). Giống hệ thống treo Slow-active, biến điều khiển là lực treo F. Yêu cầu năng lƣợng tƣơng đối cao khoảng hàng chục kilo Watts.
Mục đích điều khiển hệ thống treo là để kiểm soát động lực học dọc của xe và tăng phạm vi đáp ứng yêu cầu, giúp xe chuyển động êm ái và ổn định trong phạm vi hoạt động rộng. Thông thƣờng, một chiếc xe thể hiện hai động lực học dọc chính: động lực học thân xe (KLĐT) đặc trƣng bỡi dải tần số từ 0.7 - 5 Hz và động lực học cầu xe (KLKĐT) đặc trƣng bỡi dải tần số từ 10 - 14 Hz. Từ đó ta có nhận xét:
Hệ thống treo Load leveling có thể điều chỉnh tải trọng tĩnh (tần số thấp) nhƣng không có ảnh hƣởng đến động lực học dọc xe.
Hệ thống treo Slow – Active và Adaptive thì thích hợp để kiểm soát thân xe nhƣng không có tác dụng đối với động lực học bánh xe.
Hệ thống treo Fully Active và Semi – Active có thể kiểm soát tổng thể động lực học dọc xe. Hệ thống treo Fully Active có phạm vi điều khiển rộng, về nguyên tắc nó có thể cung cấp hiệu suất tốt nhất. Tuy nhiên, điều này đƣợc đánh đổi với yêu cầu năng lƣợng lớn và về tính ổn định của hệ thống.
Hiện nay ngoài những kiểu hệ thống treo đƣợc phân loại trên, còn có những hệ thống treo kết hợp của những loại trên hoặc đƣợc phân loại theo kiểu khác. Ví dụ, hệ thống treo thích ứng trên dòng xe Audi A8 2004 là hệ thống treo kết hợp giữa hệ thống treo Adaptive và Load leveling. Hệ thống treo này sẽ đƣợc trình bày chi tiết trong Chƣơng 5.
26