空氣懸架主要有被動懸架和可控電子懸架。被動懸架一定程度上抑制和降低了車體和車輪的動載和振動，保證了車輛行駛安全性和乘坐舒適型。但由于被動懸架的剛度和阻尼系數一般按經驗選取，只在特定環境下是最優，而一旦載荷，路況，速度等因素發生變化，被動懸架不能隨之而自動調節，更不能手動調節。為了克服這一缺陷，電子空氣懸架系統(ECAS)由此產生。ECAS 是目前最先進的汽車懸架系統，它可以隨著路況，載荷，速度等變化因子自動調節懸架剛度，車身高度，減少了空氣消耗，且具有反應迅速，安裝容易，操作簡單等優點，因此可控電子懸架已經成為汽車電子領域研究的一個熱門課題，其有著廣闊的發展前景。

1 ECAS 的組成及原理

電控空氣懸架系統由電子控制單元(ECU)，高度傳感器、空氣彈簧、速度傳感器、減震器，車高升降控制鍵盤等組成。ECU 通過高度傳感器實時檢測車身高度，間接獲得車身垂直加速度，同時通過速度傳感器檢測車輛行駛速度。ECU 內保存若干指標高度和三級可調阻尼值，指標高度與彈簧的舒適性、駕駛安全性和與應用規范保持一致。車速在不同的行駛條件下由ECU 自動執行相應的指標高度，也可由駕駛員手動控制高度和阻尼值。通過比較高度傳感器檢測結果和指標高度，若高度差超過了一定的公差范圍，電磁閥就會被激發，通過充放氣將實際高度調整到指標高度。減震器阻尼力共三檔，根據車身上升速度、加速度控制減震器，執行相應的阻尼力，從而滿足汽車行駛平順性和乘坐舒適型的要求。電控空氣懸架組成結構如圖一。

2 ECAS 系統各功能模塊的設計

ECAS 主要由6 大功能模塊組成，分別是中央處理單元，信號輸入模塊(即傳感器信號)，信號輸出模塊(即控制量的輸出)，操作界面模塊，電源模塊，其他模塊(外接存儲器，RS485通信，系統的升級擴展端口)。

2.1 MC9S08GB60

單片機是ECU 的核心部件, 它要經常處理大量的輸入和輸出信號, 而且要實現高精度和實時控制。本設計采用了美國飛思卡爾公司的加強型8 位車用微控制器——MC9S08GB60單片機。該單片機內有64K flash 和4K 的E2PROM，高度集成了四個串行通信端口(SCI1,SCI2,SPI,I2C) ,最多達8 個定時器(PWM),8 通道的10 位A/D?轉換模塊。

2.2 信號傳感輸入模塊

該模塊主要由3 個高度傳感器和1 個速度傳感器構成。車身高度傳感器等效電感串聯電阻。等效電感0°轉角時對應約20mH，-45°轉角時對應約8mH，+45°轉角時對應約35mH。等效電阻120Ω。為此設計了LC 三點式振蕩電路來檢測車身高度傳感器傳來的信號，即設計一個正弦波發生器，由TL082 元件及外圍電路構成，正弦波的頻率隨高度傳感器等效電感的變化而不斷變化，而后經比較器出來一個頻率隨電感不斷變化的方波，經三極管放大和光耦隔離后輸入到MCU 的輸入捕捉端口。MCU 通過檢測這一不斷變化的頻率來實現對高度傳感器傳來信號的檢測。電路如圖二所示，對速度傳感器信號的檢測也是通過檢測其頻率實現的，原理同高度傳感輸入電路類似。

2.3 信號控制輸出模塊

ECU 采用PWM 方式輸出控制電磁閥的開啟，根據當前實際高度與預期調節高度的偏差來輸出控制信號。ECU 計算電磁閥的調節脈沖長度，如果需要調節的高度量大、由于沒有過沖危險,ECU 將給出一個長的脈沖，同時，快的上升速度將減小脈沖長度，這樣就能精確控制車輛的高度調節速度，極大的避免了高度的過沖及振蕩調節.對于電磁閥的驅動，本設計選用了安森美半導體公司生產的NUD3124?繼電器驅動芯片。NUD3124(汽車版本)器件的高反向雪崩能量容量(350mJ)可以控制大多數用于汽車應用的繼電器。控制信號經過光耦隔離后輸出給NUD3124 驅動芯片，由NUD3124 驅動電磁閥工作，并在NUD3124 的輸出端加了一個二極管保護電路。

2.4 電源模塊，操作界面模塊及其他擴展功能模塊

ECAS 系統主要有兩種電壓源，一是24V 電壓源，二是3V 電壓源。其中3V 電壓源分數字電壓源和模擬電壓源。24V 電源是由車輛自身電源引出，然后經π 型濾波，再經穩壓管穩壓，在經過一個濾波電路最終得到一個穩定的24V 電壓源。3V 電壓源與此類似，只是須要在數字電源和模擬電源之間加上一個隔離電阻，以防串擾。

操作界面主要是鍵盤輸入和發光二極管顯示。當司機要手動控制阻尼和車高的時候，便可通過鍵盤輸入其操作，然后相應的發光二極管亮，顯示其輸入。鍵盤輸入經過了濾波，光耦隔離和IC106 濾波及保護，最終送入ECU，然后ECU 輸出控制驅動相應發光二極管點亮。其他模塊主要包括便于日后升級的接口，以及RS485 通信，大容量存儲器等。大容量存儲器采用了ATMAL 公司的AT24C1024，其通過PTC2/SDA 和PTC3/SCL 與單片機相連;RS485用典型接法即可，芯片采用max3485;其他未用引腳均通過插槽引出，以便于日后升級之用。