CN104015581B - 一种电控空气悬架车高调节控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电控空气悬架车高调节控制方法，利用车身高度传感器获取车身高度实时信号，将此信号经滤波后传送至车高调节控制单元，车高调节控制单元将当前车身高度信号与目标车身高度信号进行比较，然后根据预先设定的滞回区间、车高调节控制策略输出控制信号，所述控制信号用于直接控制与车高调节有关的电磁阀的通断状态，从而实现进入或者流出空气弹簧内的气体质量流量控制。本发明提出的控制方法在有效调节电控空气悬架车身高度的同时，还能防止电磁阀通断状态出现频繁切换的现象，提高电磁阀使用寿命，降低系统能量消耗。

Description

一种电控空气悬架车高调节控制方法

技术领域

本发明属于车辆领域，尤其涉及一种电控空气悬架车高调节控制方法。

背景技术

车辆在不同行驶工况下，对车身高度具有不同的控制要求，例如，当车辆高速行驶时，通过降低车身高度，降低底盘重心，提高车辆高速行驶稳定性，减小风阻和油耗；当车辆低速行驶在崎岖道路上时，通过提升车身高度，降低悬架撞击限位概率，提高车辆行驶通过性。此外，车辆载荷的不同也会导致车身高度偏离理想的车身高度。

电控空气悬架能够对空气弹簧进行充放气，从而实现车身高度的有效调节，当车身高度需要提升时，将压缩空气充入空气弹簧，空气弹簧高度增加，当车身高度需要降低时，将压缩空气排出空气弹簧，空气弹簧高度降低。空气弹簧的充放气是由电磁阀进行控制，但由于电磁阀的进、出气口较大，无论电磁阀的反应有多么灵敏，都会有过量的气体充入空气弹簧或者从空气弹簧放出，从而导致车身高度偏离期望目标高度，进而导致车身高度在调节过程中出现振荡现象。

中国专利申请CN201310661137.7公开了一种通过高度传感器调整车身高度的方法，给出设定值作为当前车身高度值的比较对象，但如前述，由于空气弹簧在车高调节过程中不可避免地会产生“过充”和“过放”现象，车身高度在设定值附近会出现振荡行为，进而导致电磁阀通断状态出现频繁切换，降低电磁阀使用寿命，消耗大量能源。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种电控空气悬架车高调节控制方法，在实现车身高度有效调节的同时，防止电磁阀通断状态出现频繁切换的现象，提高电磁阀使用寿命，节约系统能耗。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种电控空气悬架车高调节控制方法，其特征在于，包括以下步骤，

(1)利用车身高度传感器获取车身高度实时信号，将车身高度实时信号经滤波后传送至车高调节控制单元；

(2)所述车高调节控制单元根据当前车身高度信号和来自目标高度确定单元的车身高度目标信号以及预先设定好的车高调节控制策略输出控制信号，用于控制与车高调节有关的电磁阀的通断状态；

所述预先设定好的车高调节控制策略为：

首先设调整车身高度至目标车身高度的允许误差范围为[-h₁,+h₂]，临界误差范围为[-h₃,+h₄]，其中，h₁、h₂、h₃以及h₄均为正实数，且h₁小于h₃，h₂小于h₄；

设目标车身高度为h，结合所述允许误差范围和临界误差范围分别得到四个车身高度参考值，即h-h₁、h+h₂、h-h₃、h+h₄；

将当前车身高度值分别与所述四个车身高度参考值进行比较，并根据以下比较结果调整车高：

a.当当前车身高度值大于h-h₃且小于h+h₄时，不进行车身高度调节；

b.当当前车身高度值小于等于h-h₃时，提升车身高度，在提升过程中，当实时的车身高度值大于等于h-h₁时，立即停止车高调节；当当前车身高度值重新小于等于h-h₃时，再次提升车身高度，[h-h₃,h-h₁]为车高提升过程中的调节滞回区间；

c.当当前车身高度值大于等于h+h₄时，降低车身高度，在下降过程中，当实时的车身高度值小于等于h+h₂时，立即停止车高调节；当当前车身高度值重新大于等于h+h₄时，再次降低车身高度，[h+h₂,h+h₄]为车高降低过程中的调节滞回区间。

优选地，在进行所述提升车身高度的调节时，所述车高调节控制单元先向充气电磁阀发出使能控制信号，使其打开，0.1～0.2秒后再向空气弹簧电磁阀发出使能控制信号，使其打开；在进行所述降低车身高度的调节时，所述车高调节控制单元先向放气电磁阀发出使能控制信号，使其打开，0.1～0.2秒后再向空气弹簧电磁阀发出使能控制信号，使其打开。

优选地，车高调节控制单元向充气电磁阀发出使能控制信号后，0.2秒后再向空气弹簧电磁阀发出使能控制信号，所述车高调节控制单元向放气电磁阀发出使能控制信号后0.2秒后再向空气弹簧电磁阀发出使能控制信号。

优选地，所述目标车身高度由目标高度确定单元根据车辆运行状态自动获得或者由驾驶员直接设定，并发送给车高调节控制单元。

优选地，所述临界误差范围固定为[-3,+3]mm，所述允许误差范围根据不同的电控空气悬架车高调节系统进行装车后的调试，调试的方法如下：

h₁的调试：先将h₁设定为一固定值，根据车身高度当前值，给定车高调节控制单元车身高度目标信号，使得车身高度提升，当提升过程结束后，将车身高度终值与目标值进行比较，若终值大于目标值，则增大h₁，否则减小h₁，直到车身高度终值与目标值之间的误差绝对值小于等于1mm；

h₂的调试：先将h₂设定为一固定值，根据车身高度当前值，给定车高调节控制单元车身高度目标信号，使得车身高度下降，当下降过程结束后，将车身高度终值与目标值进行比较，若终值小于目标值，则增大h₂，否则减小h₂，直到车身高度终值与目标值之间的误差绝对值小于等于1mm。

本发明提出的控制方法通过在车身高度目标值附近设置允许误差范围和临界误差范围，充分利用空气弹簧在车高调节过程中出现的“过充”和“过放”现象，实现车身高度的有效调节，同时通过引入车高调节滞回区间，有效防止电磁阀通断状态出现频繁切换的现象，提高电磁阀使用寿命，降低系统能量消耗。

附图说明

图1为电控空气悬架车高调节系统结构简图；

图2为本发明所述车高调节变化范围示意图；

图3为本发明所述车高调节控制策略示意图；

图4为本发明所述车高调节整体控制结构图。

图中：1-储气罐，2-充气电磁阀，3-放气电磁阀，4-空气弹簧电磁阀，5-空气弹簧6-减振器，7-车身高度传感器，8-滤波单元。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

图1为所采用的电控空气悬架车高调节系统的结构简图，主要包括储气罐1、充气电磁阀2、放气电磁阀3、空气弹簧电磁阀4以及空气弹簧5和减振器6。当车身高度需要升高时，充气电磁阀2和空气弹簧电磁阀4打开，来自储气罐1的高压气体进入空气弹簧5内，气体在克服减振器6的阻尼力的同时引起空气弹簧体积增加，车身高度上升，当车身高度达到目标值时，充气电磁阀2和空气弹簧电磁阀4关闭；当车身高度需要降低时，放气电磁阀3和空气弹簧电磁阀4打开，空气弹簧5内的高压气体直接排入到大气中，空气弹簧体积减小，车身高度下降，同理，当车身高度符合控制要求时，放气电磁阀3和空气弹簧电磁阀4关闭。

由于系统的固有特性，电控空气悬架车高调节过程中必然会出现“过充”或“过放”的现象，因此，如果一旦车身高度偏离目标值便进行空气弹簧的充放气调整，将会导致电磁阀开关状态出现频繁切换，车身高度在目标值附近出现振荡现象，进而降低电磁阀使用寿命，消耗大量能源。

为防止这种现象的产生，本发明定义了的车高调节变化范围，如图2所示。设车身目标高度为h，在所述车身目标高度附近分别设置了允许误差范围[-h₁,+h₂]和临界误差范围[-h₃,+h₄]，其中，h₁、h₂、h₃以及h₄均为正实数，且h₁小于h₃，h₂小于h₄。

结合所述车身高度目标值以及允许误差范围和临界误差范围分别得到四个车身高度参考值h_a＝h-h₁、h_b＝h+h₂、h_c＝h-h₃、h_d＝h+h₄。

将当前车身高度值h_n分别与所述四个车身高度参考值h_a、h_b、h_c、h_d进行比较，按照以下控制策略调节车高，如图3所示：

(1)当当前车身高度值h_n大于h_c且小于h_d时，不进行车身高度调节，车身高度保持当前状态；

(2)当当前车身高度值h_n小于等于h_c时，提升车身高度，在提升过程中，当当前车身高度值h_n大于等于h_a时，立即停止车高调节，当当前车身高度值h_n重新小于等于h_c时，再次提升车身高度，即[h_c,h_a]为车高提升过程中的调节滞回区间；

(3)当当前车身高度值h_n大于等于h_d时，降低车身高度，在下降过程中，当当前车身高度值h_n小于等于h_b时，立即停止车高调节，当当前车身高度值h_n重新大于等于h_d时，再次降低车身高度，即[h_b,h_d]为车高降低过程中的调节滞回区间。

图4为车高调节整体控制结构图，本发明所述的电控空气悬架车高调节控制方法的具体步骤为：

(1)利用车身高度传感器7获取当前车身高度实时信号，将车身高度实时信号经滤波单元8滤波后传送至车高调节控制单元；目标高度确定单元根据车辆运行状态自动获得车身高度目标信号，并将车身高度目标信号发送到车高调节控制单元，或者根据驾驶员操作要求直接向车高调节控制单元发出车身高度目标信号；

(2)车高调节控制单元根据当前车身高度信号、目标车身高度信号以及所述车高调节控制策略确定车高调节状态，然后输出控制信号，控制与车高调节有关的电磁阀的通断状态。

具体的，在控制与车高调节有关的电磁阀的通断状态来调整车身高度时，按照以下方法实现。当车高调节控制单元确定车身高度需要提升时，先向充气电磁阀发出使能控制信号，使其打开，0.1～0.2秒后再向空气弹簧电磁阀发出使能控制信号，使其打开，这是为了防止在初始时刻，若管路中的气体气压低于空气弹簧内的气体气压，电磁阀同时打开时，气体会从空气弹簧回流到管路中，导致车身高度先下降再上升，引起车身抖动；同理，当车高调节控制单元确定车身高度需要降低时，先向放气电磁阀发出使能控制信号，使其打开，0.1～0.2秒后再向空气弹簧电磁阀发出使能控制信号，使其打开。所述滞后时间由车高调节控制单元在0.1～0.2秒间随机选择。在车身高度上升或下降过程中，当车高调节控制单元确定车高调节需要终止时，则向相应的电磁阀同时发出失能信号，即关闭所有电磁阀。

进一步，本发明设定的车高调节临界误差范围不可调整，固定为[-3,+3]mm，但是为取得本发明在应用于不同电控空气悬架车高调节系统时取得最优的控制效果，结合本发明的工作过程，可对车高调节允许误差范围进行装车后的调试，调试的具体过程如下：

(1)h₁的调试：先将h₁设定为一固定值，根据当前车身高度值，给定车高调节控制单元车身高度目标信号，使得车身高度提升，当提升过程结束后，将车身高度终值与目标值进行比较，若终值大于目标值，则增大h₁，否则减小h₁，直到车身高度终值与目标值之间的误差绝对值小于等于1mm。

(2)h₂的调试：先将h₂设定为一固定值，根据当前车身高度值，给定车高调节控制单元车身高度目标信号，使得车身高度下降，当下降过程结束后，将车身高度终值与目标值进行比较，若终值小于目标值，则增大h₂，否则减小h₂，直到车身高度终值与目标值之间的误差绝对值小于等于1mm。

以上所述表明，本发明提出的电控空气悬架车高调节控制方法针对车身高度在调节过程中出现的“过充”或者“过放”现象，设置了允许误差范围，充分利用车高调节过程中存在的“过充”或“过放”部分，从而实现了车身高度的有效调节，同时，通过设置车高调节滞回区间，消除了车高调节过程中车身高度在目标值附近出现的振荡现象，避免了电磁阀通断状态出现频繁切换，提高了电磁阀使用寿命，降低了系统能量消耗。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种电控空气悬架车高调节控制方法，包括以下步骤，

(1)利用车身高度传感器获取车身高度实时信号，将车身高度实时信号经滤波后传送至车高调节控制单元；

(2)所述车高调节控制单元根据当前车身高度信号和来自目标高度确定单元的车身高度目标信号以及预先设定好的车高调节控制策略输出控制信号，控制与车高调节有关的电磁阀的通断状态；

其特征在于，

所述预先设定好的车高调节控制策略为：

首先设调整车身高度至目标车身高度的允许误差范围为[-h₁,+h₂]，临界误差范围为[-h₃,+h₄]，其中，h₁、h₂、h₃以及h₄均为正实数，且h₁小于h₃，h₂小于h₄；

设目标车身高度为h，结合所述允许误差范围和临界误差范围分别得到四个车身高度参考值，即h-h₁、h+h₂、h-h₃、h+h₄；

将当前车身高度值分别与所述四个车身高度参考值进行比较，并根据以下比较结果调整车高：

a.当当前车身高度值大于h-h₃且小于h+h₄时，不进行车身高度调节；

b.当当前车身高度值小于等于h-h₃时，提升车身高度，在提升过程中，当实时的车身高度值大于等于h-h₁时，立即停止车高调节；当当前车身高度值重新小于等于h-h₃时，再次提升车身高度，[h-h₃,h-h₁]为车高提升过程中的调节滞回区间；

c.当当前车身高度值大于等于h+h₄时，降低车身高度，在下降过程中，当实时的车身高度值小于等于h+h₂时，立即停止车高调节；当当前车身高度值重新大于等于h+h₄时，再次降低车身高度，[h+h₂,h+h₄]为车高降低过程中的调节滞回区间。

2.根据权利要求1所述的电控空气悬架车高调节控制方法，其特征在于，在进行所述提升车身高度的调节时，所述车高调节控制单元先向充气电磁阀发出使能控制信号，使其打开，0.1～0.2秒后再向空气弹簧电磁阀发出使能控制信号，使其打开；在进行所述降低车身高度的调节时，所述车高调节控制单元先向放气电磁阀发出使能控制信号，使其打开，0.1～0.2秒后再向空气弹簧电磁阀发出使能控制信号，使其打开。

3.根据权利要求2所述的电控空气悬架车高调节控制方法，其特征在于，车高调节控制单元向充气电磁阀发出使能控制信号后，0.2秒后再向空气弹簧电磁阀发出使能控制信号，所述车高调节控制单元向放气电磁阀发出使能控制信号后0.2秒后再向空气弹簧电磁阀发出使能控制信号。

4.根据权利要求1所述的电控空气悬架车高调节控制方法，其特征在于，所述目标车身高度由目标高度确定单元根据车辆运行状态自动获得或者由驾驶员直接设定，发送给车高调节控制单元。

5.根据权利要求1所述的电控空气悬架车高调节控制方法，其特征在于，所述临界误差范围固定为[-3,+3]mm，所述允许误差范围根据不同的电控空气悬架车高调节系统进行装车后的调试，调试的方法如下：

h₁的调试：先将h₁设定为一固定值，根据车身高度当前值，给定车高调节控制单元车身高度目标信号，使得车身高度提升，当提升过程结束后，将车身高度终值与目标值进行比较，若终值大于目标值，则增大h₁，否则减小h₁，直到车身高度终值与目标值之间的误差绝对值小于等于1mm；

h₂的调试：先将h₂设定为一固定值，根据车身高度当前值，给定车高调节控制单元车身高度目标信号，使得车身高度下降，当下降过程结束后，将车身高度终值与目标值进行比较，若终值小于目标值，则增大h₂，否则减小h₂，直到车身高度终值与目标值之间的误差绝对值小于等于1mm。