CN102765383B - 一种用于车辆平衡的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆平衡的方法，包括以下步骤：车辆启动、行进后，检测车辆运行速度的参数信息；检测所述车辆沿水平方向、垂直方向以及车轮偏转的运行参数信息；数据处理：分析处理上述信息，a、确定车体发生倾斜的位置，与水平位置传感器传送参数进行对比，升高车体下降位置的车身高度，降低车体上升位置的车身高度；b、若检测到车轮自行发生偏转，反向增加力补偿以维持其稳定。本发明还提供了一种实现前述方法的车辆平衡系统，包括有源悬挂系统，通过对车辆行驶过程中参数的实时采集与处理，驱动有源悬挂系统根据车辆具体运行状态调整其刚度与高度，使得车辆达到并保持平衡状态，提高车辆行驶过程中的稳定性与安全性。

Description

一种用于车辆平衡的方法和系统

技术领域

本发明属于车辆工程技术领域，涉及车辆行驶安全性的控制技术，尤其是车辆平衡的控制技术。

背景技术

车辆在高速行驶时，车辆四面传来的风都影响着车辆的平衡，由于风力的作用，车辆的操控稳定性和行驶平顺性都会受到影响。在实际生活中，由于风并不是均匀吹来的，其运动方向也不固定。车子在大风中行驶时，车身表面受到的风力是杂乱无序的，车身各面左右或上下部位的受力情况绝对不可能相同，导致车辆在行驶过程中出现摆动现象；另外，由于车辆本身结构中存在的各种缝隙空间，快速流动的空气在不规则的车体中形成了大小不等的摩擦阻力，车速达到一定程度，摆动也就随之出现了。在某些情况下，一个侧风就可能导致汽车倾斜、翻转引发一场交通事故；有时汽车在大桥上行驶，两前轮会不断摇晃，即便时时修正方向盘，车辆还是可能左右晃动、使得车辆的行驶路线因风力而偏移而难以控制。且在风中行驶时，车辆的动力性也不稳定，会发生速度突然减慢或者突然回复原来速度的情况。这些种种现象都容易使车辆侧滑或侧翻，造成交通事故。

由此可见，有必要提供一种车辆平衡的控制方法和系统，使得车辆在外部因素作用下，能保持正常、稳定的行驶状态和方向，不致失去控制而产生滑移、倾覆等现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现车辆平衡的控制方法和系统，使车辆在行驶过程中保持行驶的稳定性。

本发明的目的是这样实现的：

一种用于车辆平衡的方法，包括以下步骤，

车辆启动、行进后，检测车辆运行速度的参数信息；

检测所述车辆沿水平方向、垂直方向以及车轮偏转的运行参数信息；

数据处理：分析处理上述信息，

a、确定车体发生倾斜的位置，与水平位置传感器传送参数进行对比，升高车体下降位置的车身高度，降低车体上升位置的车身高度；

b、若检测到车轮自行发生偏转，反向增加力补偿以维持其稳定。

进一步，所述步骤a中：升高车身高度是通过驱动位于车身下降位置的步进电机反转而实现的；降低车身高度是通过驱动位于车身高度上升位置的步进电机正转而实现的。

所述步骤b中：若检测到车轮自行发生向左偏转，对该车轮向右增加力的补偿；若检测到车轮自行发生向右偏转，对该车轮向左增加力的补偿。

优选的：若检测到车轮自行发生向左偏转，对该车轮向右增加力的补偿是通过驱动设置于该车轮上的步进电机正转而实现的；若检测到车轮自行发生向右偏转，对该车轮向左增加力的补偿是通过驱动设置于该车轮上的步进电机反转而实现的。

一种车辆平衡系统，包括车速传感器、水平位置传感器、转角传感器、电子转向控制器、行驶稳定控制器以及有源悬挂系统，车速传感器和水平位置传感器与行驶稳定控制器相连的，输出速度电信号与水平电信号，转角传感器经由电子转向控制器与行驶稳定控制器相连，输出转向电信号，行驶稳定控制器接收并处理电信号，调节有源悬挂系统的刚度和高度。

进一步，所述有源悬挂系统，包括减震器以及驱动减震器运转的驱动设备，减震器包括活塞杆、活塞、位于活塞杆上的第二内腔以及包容第二内腔和活塞的第一内腔，驱动设备与活塞杆首端相连，带动活塞杆上下移动，第二内腔上至少设有一个进出油口。

优选的，所述活塞隔断第一内腔，活塞上设有至少两个单向阀，单向阀流向相反。

所述驱动设备为步进电机。

由于采用了上述技术方案，本发明具有以下有益效果：当车辆倾斜时，通过检测发生倾斜的位置，随后（通过调整有源悬挂系统）使得下降侧的车身上升、上升侧的车身下降，并与水平传感参数时时进行对比调整；另外，若检测到车轮自行发生偏转，则对该车轮提供反向力补偿，从而实现并保持车辆平衡，提高车辆行驶的稳定性和舒适性。

附图说明

图1为本发明车辆平衡系统实施例中一种有源悬挂装置的结构示意图。

图2为本发明车辆平衡系统的工作原理示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种有源悬挂系统100，包括减震器110以及驱动减震器110运转的驱动设备120。本实施例中，驱动设备为步进电机120。减震器110包括活塞杆112、活塞113、位于活塞杆112上的第二内腔114以及包容活塞113和第二内腔114的第一内腔116。步进电机120与活塞杆112首端相连，带动活塞杆112上下移动，第二内腔114上至少设有一个进出油口118。

活塞113将第一内腔116分为两部分，活塞113上设有至少两个单向阀119，单向阀119的流向相反。阻尼油经由单向阀119在第一内腔116内上下流转，产生阻尼力，实现减震器110的减振功能。

当活塞113位于第一内腔116底部，进油口118油封。

步进电机120正转时，活塞杆112上移，进油口118打开，第一内腔116中为正压力，第二内腔114中为负压力，第一内腔116中的压力大于第二内腔114的压力，阻尼油经由设于第二内腔114上的进出油口118吸入第二内腔114，第二内腔114中腔阻尼油液面下降，减震器110压缩，车身整体下行.

步进电机120反转时，活塞杆112下移，第二内腔114为正压力，第一内腔116为负压力，第二内腔114中的压力大于第一内腔116的压力。阻尼油经由位于第二内腔114上的进出油口118排入第一内腔116，阻尼油回到第一内腔116，第一内腔116中阻尼油液面上升，使减震器110整体上行，车身整体上行。

如图2所示，一种车辆平衡系统，包括车速传感器210、水平位置传感器220、转角传感器230、电子转向控制器240、行驶稳定控制器300以及有源悬挂系统100，车速传感器210和水平位置传感器220与行驶稳定控制器300相连，输出速度电信号与水平电信号；转角传感器230经由电子转向控制器240与行驶稳定控制器300相连，输出转向电信号；行驶稳定控制器300接收并处理电信号，调节有源悬挂系统100的刚度和高度。

车速传感器210接收车辆速度信息并转换为电信号，水平位置传感器220接收车辆在行驶过程中车身与水平面的偏转角度及幅度，并转化成电信号，均直接传给行驶稳定控制器300处理，转角传感器230分别提供车辆发生转向时的电信号，并经由电子转向控制器240传给行驶稳定控制器300处理。行驶稳定控制器300为微电脑处理器，综合处理接收到的电信号，根据上述电信号分析判断车辆行驶状况，输出控制指令调整位于车辆车轮上的有源悬挂系统100的高度和刚度，实现车辆平衡。

一种用于车辆平衡的方法，包括以下步骤；

启动，车辆行进，提供车辆运行速度的参数信息，系统接收到车速信号时，系统自动启动；当车辆行进时，车速传感器210接收车辆速度信息并转换为电信号，行驶稳定控制器300收到速度电信号后，发出指令，启动车辆平衡系统。

数据采集，检测、提供所述车辆沿水平方向、垂直方向以及转向发生变化的电信号。水平位置传感器220接收车辆在行驶过程中车身与水平面的偏转角度及幅度，并转化成电信号输出至行驶稳定控制器300分析处理；转角传感器230分别提供车辆发生转向时的电信号，并经由电子转向控制器240传给行驶稳定控制器300分析处理。

数据处理，分析处理上述信息，

a、确定车体发生倾斜的位置，与水平位置传感器220传送参数进行对比，升高车体下降位置的车身高度，降低车体上升位置的车身高度；本实施例中，有源悬挂系统安装于车轮与车体之间，行驶稳定控制器300根据接收的电信号判断发生平衡发生变化的车轮位置，发出指令，驱动该侧车轮上的步进电机120的正反转，使得车身下降位置的高度升高，车身上升位置的车体高度下调，并与水平位置传感器220传送参数的进行对比、调整。

b、另外，若检测到车轮自行发生偏转，对该车轮反向增加力补偿。使得车辆实现并保持平衡。

进一步，步骤a具体可包括，驱动位于车身下降位置的步进电机120反转，上升车身高度，同时驱动车身高度上升位置的步进电机120正转，降低车身高度；

当判断某处车轮下降时，驱动位于该下降车轮处的步进电机120反转，使得该侧车身上升，同时驱动其余车轮处步进电机120相应正转下降车身，车辆达到平衡；

当判断某处车轮上升时，驱动位于该上升车轮处的步进电机120正转，下降车身，同时驱动其余车轮处步进电机120反转上车车身，车辆达到平衡；

步骤b进一步具体可包括，当车轮自行发生左偏，驱动步进电机120正转，向右增加力的补偿；当车轮自行发生右偏，驱动步进电机120反转，向左增加力的补偿。

在其中一实施例中，具体步骤如下：

有源悬挂系统位于四个车轮上，发动机启动后，系统接收车速传感器210的电信号时，系统自动启动，将四个步进电机120反转调整到整个运行行程的中间位置，留出步进电机120的调整行程，步进电机120正转车辆下行，步进电机120反转车辆上行。

当车辆在一定速度行驶，有侧风吹来时，车辆发生倾斜，水平位置传感器220检测在行驶过程中车身与水平面的偏转角度及幅度，并转化成电信号将电信号发给行驶稳定控制器300，行驶稳定控制器300分析电信号后，判断发生倾斜的车轮位置，若该车轮处的车身高度下降，驱动位于该车轮上的步进电机120反转，使车体上升；同时，驱动其他车身上升处车轮上的步进电机120正转，使得其余侧车体下降，行驶稳定控制器300将车辆调整情况与水平位置传感器220传送的信息时时的对比，进行调整，锁定四个步进电机120，使车辆保持平稳后并解除锁定。

当侧风力过大时，当行驶稳定控制器300接收到水平位置传感器220的水平电信号，电子转向控制器240接收的转角传感器230的电信号并将转向电信号传至行驶稳定控制器300。行驶稳定控制器300驱动车体下降位置的步进电机120反转，使得该车轮位置的车体上升，同时驱动车体上升处的电机正转，使得该车轮位置的车体下降，并与水平位置传感器220信息时时的对比，锁定四个步进电机120，使车辆保持平稳后并解除锁定；电子转向控制器240增加力补偿，当车轮自行发生左偏时，驱动电机正转，反向增加力的补偿，车轮自行发生右偏时，电机反转，反向增加力的补偿；

当车辆上坡时，行驶稳定控制器300接收到水平位置传感器220的电信号时，驱动左、右前步进电机120正转，车辆前端车身高度下降，同时驱动左、右后步进电机120反转，车辆后端上行，并水平位置传感器220传输参数进行对比后，调整车辆运行状态，进行平衡；

当车辆下坡时，行驶稳定控制器300接收到水平位置传感器220的电信号时，驱动左、右前步进电机120反转，车辆前端上行，同时驱动左、右后步进电机120正转，车辆后端下行，信号与水平的位置传感器对比后，达到平衡的效果；

当车辆经过不平坦陷路面，车轮下陷时，该侧水平位置传感器220输出电信号，行驶稳定控制器300驱动车轮下降侧步进电机120反转，使该侧车体上升，同时驱动其余步进电机120正转，下降车身，并与水平位置传感器220信息时时的对比，锁定四个步进电机120，使车辆保持平稳后并解除锁定。

综上所述，当车辆在行驶过程中，由于外部因素影响以致车辆发生倾斜时，通过检测发生倾斜的位置，通过调整各车轮上的有源悬挂系统，使得下降侧的车身上升，上升侧的车身下降，并与水平传感参数时时进行对比、调整；另外，检测车轮是否自行发生偏转，当发生偏转时则提供反向力补偿；从而实现并保持车辆平衡。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种车辆平衡系统，其特征在于：包括车速传感器、水平位置传感器、转角传感器、电子转向控制器、行驶稳定控制器以及有源悬挂系统，所述车速传感器和所述水平位置传感器与行驶稳定控制器相连，输出速度电信号与水平电信号；所述转角传感器经由所述电子转向控制器与所述行驶稳定控制器相连，输出转向电信号；所述行驶稳定控制器接收并处理电信号，调节所述有源悬挂系统的刚度和高度；所述有源悬挂系统分别安装于各车轮上，位于车轮和车体之间，有源悬挂系统包括减震器以及驱动所述减震器运转的驱动设备，所述减震器包括活塞杆、活塞、位于所述活塞杆上的第二内腔以及包容所述第二内腔和所述活塞的第一内腔，所述驱动设备与活塞杆首端相连，带动所述活塞杆上下移动，所述第二内腔上至少设有一个进出油口。

2.根据权利要求1所述的车辆平衡系统，其特征在于：所述活塞隔断所述第一内腔，所述活塞上设有至少两个单向阀，所述单向阀流向相反。

3.根据权利要求1所述的车辆平衡系统，其特征在于：所述驱动设备为步进电机。

4.一种应用权利要求1所述车辆平衡系统的车辆平衡的方法，包括以下步骤，

车辆启动、行进后，检测车辆运行速度的参数信息；

检测所述车辆沿水平方向、垂直方向以及车轮偏转的运行参数信息；

数据处理：分析处理上述信息，

a、确定车体发生倾斜的位置，与水平位置传感器传送参数进行对比，升高车体下降位置的车身高度，降低车体上升位置的车身高度；

所述步骤a中：将有源悬挂系统安装于各车轮上，分别位于车轮和车体之间，驱动位于车身下降位置的步进电机反转驱动减震器而实现的升高车身高度，驱动位于车身高度上升位置的步进电机正转驱动减震器而实现的降低车身高度；

b、若检测到车轮自行发生偏转，驱动有源悬挂系统反向增加力补偿以维持其稳定。

5.根据权利要求4所述的车辆平衡的方法，其特征在于：所述步骤b中：若检测到车轮自行发生向左偏转，对该车轮向右增加力的补偿；若检测到车轮自行发生向右偏转，对该车轮向左增加力的补偿。

6.根据权利要求4所述的车辆平衡的方法，其特征在于：若检测到车轮自行发生向左偏转，对该车轮向右增加力的补偿是通过驱动设置于该车轮上的步进电机正转而实现的；若检测到车轮自行发生向右偏转，对该车轮向左增加力的补偿是通过驱动设置于该车轮上的步进电机反转而实现的。