CN105691139B - 一种基于电磁悬架调节的大客车主动防侧翻控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种基于电磁悬架调节的大客车主动防侧翻控制系统，属于大客车主动安全控制技术领域。该控制系统通过各种传感器采集大客车的加速度信号、转向盘转角信号、车身侧翻位置信号、车速信号、横摆角速度信号，经过信号处理确定当前大客车的行驶状态并预测车辆下一状态是否存在侧翻倾向，通过控制悬架位移控制固态继电器调节车架两侧的高度，防止大客车在行驶过程中发生侧翻，能够提高大客车的行驶安全性。

Description

一种基于电磁悬架调节的大客车主动防侧翻控制系统
所属技术领域
本发明涉及大客车主动安全控制领域，尤其涉及一种基于电磁悬架调节的大客车主动防侧翻控制系统。
背景技术
近年来，随着人口的增加和人们外出次数的增长，选择大客车出行的次数也在不断增加，相对而言，大客车的主动安全控制技术相对欠缺，大多大客车仅安装ABS一套安全系统，并且为了提高乘客的舒适性和增加载客量，大客车质心位置高、车身较长、高速行驶时更易发生侧翻，一旦发生侧翻事故将造成较为严重的人员伤亡和财产损失；目前，采用液压作动筒、油气悬架、主动防侧倾杆等机械结构在一定程度上实现了大客车的主动防侧翻，但是液压作动筒、油气悬架等液压传动具有一定的滞后性，当侧翻行为发生时，不能在最佳侧翻调整时刻做出反应，主动防侧倾杆结构复杂，在车架上布置防侧倾杆可能影响汽车的正常行驶，因此现有的这些主动防侧翻控制装置存在一定的缺陷和不足。
发明内容
本发明针对现有技术中所存在的问题，提出一种基于电磁悬架调节的大客车主动防侧翻控制系统。
一种基于电磁悬架调节的大客车主动防侧翻控制系统，包括车架、前车桥、方向盘转角位置传感器、第一悬架位移传感器、第一车桥电磁线圈、第一电磁悬架弹性元件、第一车架电磁线圈、第一悬架位移控制固态继电器、陀螺仪、三轴加速度传感器、第二悬架位移传感器、第二车桥电磁线圈、第二电磁悬架弹性元件、第二车架电磁线圈、第二悬架位移控制固态继电器、车速传感器、后车桥、第三悬架位移传感器、第三车桥电磁线圈、第三电磁悬架弹性元件、第三车架电磁线圈、第三悬架位移控制固态继电器、主动防侧翻控制器、第四悬架位移控制固态继电器、第四车桥电磁线圈、第四电磁悬架弹性元件、第四车架电磁线圈、第四悬架位移高度传感器。车架上固定安装有第一车架电磁线圈、第一悬架位移控制固态继电器、第二车架电磁线圈、第二悬架位移控制固态继电器、第三车架电磁线圈、第三悬架位移控制固态继电器、第四车架电磁线圈、第四悬架位移控制固态继电器；第一车架电磁线圈的一端固定安装在车架上，另一端与第一电磁悬架弹性元件的上端固定相连接，第一电磁悬架弹性元件的下端与第一车桥电磁线圈固定相连接，第一车桥电磁线圈的另一端固定安装在前车桥的左端，第一悬架位移控制固态继电器是一个两路四线的无触点电磁开关，其中一路与第一车架电磁线圈电连接，另一路与第一车桥电磁线圈电连接；第二车架电磁线圈的一端固定安装在车架上，另一端与第二电磁悬架弹性元件的上端固定相连接，第二电磁悬架弹性元件的下端与第二车桥电磁线圈固定相连接，第二车桥电磁线圈的另一端固定安装在后车桥的左端，第二悬架位移控制固态继电器是一个两路四线的无触点电磁开关，其中一路与第二车架电磁线圈电连接，另一路与第二车桥电磁线圈电连接；第三车架电磁线圈的一端固定安装在车架上，另一端与第三电磁悬架弹性元件的上端固定相连接，第三电磁悬架弹性元件的下端与第三车桥电磁线圈固定相连接，第三车桥电磁线圈的另一端固定安装在后车桥的右端，第三悬架位移控制固态继电器是一个两路四线的无触点电磁开关，其中一路与第三车架电磁线圈电连接，另一路与第三车桥电磁线圈电连接；第四车架电磁线圈的一端固定安装在车架上，另一端与第四电磁悬架弹性元件的上端固定相连接，第四电磁悬架弹性元件的下端与第四车桥电磁线圈固定相连接，第四车桥电磁线圈的另一端固定安装在前车桥的右端，第悬架位移控制固态继电器是一个两路四线的无触点电磁开关，其中一路与第四车架电磁线圈电连接，另一路与第四车桥电磁线圈电连接；方向盘转角位置传感器固定安装在转向轴上，车速传感器固定安装在驱动桥壳内，陀螺仪固定安装在车架的质心位置，三轴加速度传感器固定安装在陀螺仪后方的车架上，第一悬架位移传感器固定安装在第一电磁悬架附近的车架上，第二悬架位移传感器固定安装在第二电磁悬架附近的车架上，第三悬架位移传感器固定安装在第三电磁悬架附近的车架上，第四悬架位移传感器固定安装在第四电磁悬架附近的车架上；主动防侧翻控制器的信号输入端口分别与方向盘转角位置传感器、车速传感器、陀螺仪、三轴加速度传感器、第一悬架位移传感器、第二悬架位移传感器、第三悬架位移传感器、第四悬架位移传感器电连接，主动防侧翻控制器的信号输出端口分别与第一悬架位移控制固态继电器、第二悬架位移控制固态继电器、第三悬架位移控制固态继电器、第四悬架位移控制固态继电器电连接。
本发明的有益效果：该控制系统能够根据当前车辆参数预先判断大客车下一状态是否存在侧翻的危险状况，能够避免大客车突然侧翻或高速转弯产生过大离心力引起的侧翻事故，确保行车安全。该装置结构简单、可靠性高，运行成本低，有效提高车辆安全性。
附图说明
图1是本发明控制系统的结构示意图。
图2是前车桥悬架位移调节机构的结构示意图。
图3是后车桥悬架位移调节机构的结构示意图。
图中1-车架，2-前车桥，3-方向盘转角位置传感器，4-第一悬架位移传感器，5-第一车桥电磁线圈，6-第一电磁悬架弹性元件，7-第一车架电磁线圈，8-第一悬架位移控制固态继电器，9-陀螺仪，10-三轴加速度传感器，11-第二悬架位移控制固态继电器，12-第二车架电磁线圈，13-第二电磁悬架弹性元件，14-第二车桥电磁线圈，15-第二悬架位移传感器，16- 车速传感器，17-后车桥，18-第三悬架位移传感器，19-第三车桥电磁线圈，20-第三电磁悬架弹性元件，21-第三车架电磁线圈，22-第三悬架位移控制固态继电器，23-主动防侧翻控制器，24-第四悬架位移控制固态继电器，25-第四车架电磁线圈，26-第四电磁悬架弹性元件， 27-第四车桥电磁线圈，28-第四悬架位移传感器。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示，一种基于电磁悬架调节的大客车主动防侧翻控制系统，包括车架1、前车桥2、方向盘转角位置传感器3、第一悬架位移传感器4、第一车桥电磁线圈5、第一电磁悬架弹性元件6、第一车架电磁线圈7、第一悬架位移控制固态继电器8、陀螺仪9、三轴加速度传感器10、第二悬架位移控制固态继电器11、第二车架电磁线圈12、第二电磁悬架弹性元件13、第二车桥电磁线圈14、第二悬架位移传感器15、车速传感器16、后车桥 17、第三悬架位移传感器18、第三车桥电磁线圈19、第三电磁悬架弹性元件20、第三车架电磁线圈21、第三悬架位移控制固态继电器22、主动防侧翻控制器23、第四悬架位移控制固态继电器24、第四车架电磁线圈25、第四电磁悬架弹性元件26、第四车桥电磁线圈27、第四悬架位移传感器28；车架1上固定安装有第一车架电磁线圈7、第一悬架位移控制固态继电器8、第二车架电磁线圈12、第二悬架位移控制固态继电器11、第三车架电磁线圈21、第三悬架位移控制固态继电器22、第四车架电磁线圈25、第四悬架位移控制固态继电器24；第一车架电磁线圈7的一端固定安装在车架1上，另一端与第一电磁悬架弹性元件6的上端固定相连接，第一电磁悬架弹性元件6的下端与第一车桥电磁线圈5固定相连接，第一车桥电磁线圈5的另一端固定安装在前车桥2的左端，第一悬架位移控制固态继电器8是一个两路四线的无触点电磁开关，其中一路与第一车架电磁线圈7电连接，另一路与第一车桥电磁线圈5电连接；第二车架电磁线圈12的一端固定安装在车架1上，另一端与第二电磁悬架弹性元件13的上端固定相连接，第二电磁悬架弹性元件13的下端与第二车桥电磁线圈14固定相连接，第二车桥电磁线圈14的另一端固定安装在后车桥17的左端，第二悬架位移控制固态继电器11是一个两路四线的无触点电磁开关，其中一路与第二车架电磁线圈12电连接，另一路与第二车桥电磁线圈14电连接；第三车架电磁线圈21的一端固定安装在车架1上，另一端与第三电磁悬架弹性元件20的上端固定相连接，第三电磁悬架弹性元件20的下端与第三车桥电磁线圈19固定相连接，第三车桥电磁线圈19的另一端固定安装在后车桥17的右端，第三悬架位移控制固态继电器22是一个两路四线的无触点电磁开关，其中一路与第三车架电磁线圈21电连接，另一路与第三车桥电磁线圈19电连接；第四车架电磁线圈25的一端固定安装在车架1上，另一端与第四电磁悬架弹性元26件的上端固定相连接，第四电磁悬架弹性元件26的下端与第四车桥电磁线圈27固定相连接，第四车桥电磁线圈27的另一端固定安装在前车桥2的右端，第四悬架位移控制固态继电器24是一个两路四线的无触点电磁开关，其中一路与第四车架电磁线圈25电连接，另一路与第四车桥电磁线圈27电连接；方向盘转角位置传感器3固定安装在转向轴上，车速传感器16固定安装在驱动桥壳内，陀螺仪9固定安装在车架1的质心位置，三轴加速度传感器10固定安装在陀螺仪9后方的车架1上，第一悬架位移传感器4固定安装在第一电磁悬架附近的车架1上，第二悬架位移传感器15固定安装在第二电磁悬架附近的车架1上，第三悬架位移传感器18固定安装在第三电磁悬架附近的车架1上，第四悬架位移高度传感器28固定安装在第四电磁悬架附近的车架1上；主动防侧翻控制器23的信号输入端口分别与方向盘转角位置传感器3、车速传感器16、陀螺仪9、三轴加速度传感器10、第一悬架位移传感器4、第二悬架位移传感器15、第三悬架位移传感器 18、第四悬架位移传感器28电连接，主动防侧翻控制器23的信号输出端口分别于第一悬架位移控制固态继电器8、第二悬架位移控制固态继电器11、第三悬架位移控制固态继电器22、第四悬架位移控制固态继电器24电连接。
在大客车行驶过程中，主动防侧翻控制器23通过方向盘转角位置传感器3采集方向盘转角信号，通过车速传感器16采集车速信号，通过悬架位移传感器采集车身侧翻位置信号，通过陀螺仪9采集横摆角速度信号，通过三轴加速度传感器10采集大客车的加速度信号，主动防侧翻控制器23通过将当前采集的信号处理，根据控制算法，判定大客车的下一状态是否存在侧翻危险。
如果大客车有向右或向左侧翻的倾向，主动防侧翻控制器23分别向第一悬架位移控制固态继电器8、第二悬架位移控制固态继电器11、第三悬架位移控制固态继电器22、第四悬架位移控制固态继电器24输出指令；根据侧翻方向，悬架位移控制固态继电器分别向大客车一侧的车架电磁线圈和车桥电磁线圈输出同向电信号，车架电磁线圈和车桥电磁线圈产生同向磁场而相互排斥，使得这一侧的车身升高；与此同时，悬架位移控制固态继电器分别向大客车另一侧的车架电磁线圈和车桥电磁线圈输出异向电信号，车架电磁线圈和车桥电磁线圈产生异向磁场而相互吸引，使得这一侧的车身降低，防止大客车向右或向左侧翻。
如果大客车没有侧翻的倾向，主动防侧翻控制器23将根据大客车的行驶状态正常控制车架电磁线圈和车桥电磁线圈，起到阻尼器的作用，同时，主动防侧翻控制器23将采集大客车下一状态各种信息，预测大客车是否存在侧翻危险。

Claims (2)

1.一种基于电磁悬架调节的大客车主动防侧翻控制系统，其特征在于，包括车架(1)、前车桥(2)、方向盘转角位置传感器(3)、第一悬架位移传感器(4)、第一车桥电磁线圈(5)、第一电磁悬架弹性元件(6)、第一车架电磁线圈(7)、第一悬架位移控制固态继电器(8)、陀螺仪(9)、三轴加速度传感器(10)、第二悬架位移控制固态继电器(11)、第二车架电磁线圈(12)、第二电磁悬架弹性元件(13)、第二车桥电磁线圈(14)、第二悬架位移传感器(15)、车速传感器(16)、后车桥(17)、第三悬架位移传感器(18)、第三车桥电磁线圈(19)、第三电磁悬架弹性元件(20)、第三车架电磁线圈(21)、第三悬架位移控制固态继电器(22)、主动防侧翻控制器(23)、第四悬架位移控制固态继电器(24)、第四车架电磁线圈(25)、第四电磁悬架弹性元件(26)、第四车桥电磁线圈(27)、第四悬架位移传感器(28)；车架(1)上固定安装有第一车架电磁线圈(7)、第一悬架位移控制固态继电器(8)、第二车架电磁线圈(12)、第二悬架位移控制固态继电器(11)、第三车架电磁线圈(21)、第三悬架位移控制固态继电器(22)、第四车架电磁线圈(25)、第四悬架位移控制固态继电器(24)；第一车架电磁线圈(7)的一端固定安装在车架(1)上，另一端与第一电磁悬架弹性元件(6)的上端固定相连接，第一电磁悬架弹性元件(6)的下端与第一车桥电磁线圈(5)固定相连接，第一车桥电磁线圈(5)的另一端固定安装在前车桥(2)的左端，第一悬架位移控制固态继电器(8)是一个两路四线的无触点电磁开关，其中一路与第一车架电磁线圈(7)电连接，另一路与第一车桥电磁线圈(5)电连接；第二车架电磁线圈(12)的一端固定安装在车架(1)上，另一端与第二电磁悬架弹性元件(13)的上端固定相连接，第二电磁悬架弹性元件(13)的下端与第二车桥电磁线圈(14)固定相连接，第二车桥电磁线圈(14)的另一端固定安装在后车桥(17)的左端，第二悬架位移控制固态继电器(11)是一个两路四线的无触点电磁开关，其中一路与第二车架电磁线圈(12)电连接，另一路与第二车桥电磁线圈(14)电连接；第三车架电磁线圈(21)的一端固定安装在车架(1)上，另一端与第三电磁悬架弹性元件(20)的上端固定相连接，第三电磁悬架弹性元件(20)的下端与第三车桥电磁线圈(19)固定相连接，第三车桥电磁线圈(19)的另一端固定安装在后车桥(17)的右端，第三悬架位移控制固态继电器(22)是一个两路四线的无触点电磁开关，其中一路与第三车架电磁线圈(21)电连接，另一路与第三车桥电磁线圈(19)电连接；第四车架电磁线圈(25)的一端固定安装在车架(1)上，另一端与第四电磁悬架弹性元件(26)的上端固定相连接，第四电磁悬架弹性元件(26)的下端与第四车桥电磁线圈(27)固定相连接，第四车桥电磁线圈(27)的另一端固定安装在前车桥(2)的右端，第四悬架位移控制固态继电器(24)是一个两路四线的无触点电磁开关，其中一路与第四车架电磁线圈(25)电连接，另一路与第四车桥电磁线圈(27)电连接；方向盘转角位置传感器(3)固定安装在转向轴上，车速传感器(16)固定安装在驱动桥壳内，陀螺仪(9)固定安装在车架(1)的质心位置，三轴加速度传感器(10)固定安装在陀螺仪(9)后方的车架(1)上，第一悬架位移传感器(4)固定安装在第一电磁悬架附近的车架(1)上，第二悬架位移传感器(15)固定安装在第二电磁悬架附近的车架(1)上，第三悬架位移传感器(18)固定安装在第三电磁悬架附近的车架(1)上，第四悬架位移传感器(28)固定安装在第四电磁悬架附近的车架(1)上；主动防侧翻控制器(23)的信号输入端口分别与方向盘转角位置传感器(3)、车速传感器(16)、陀螺仪(9)、三轴加速度传感器(10)、第一悬架位移传感器(4)、第二悬架位移传感器(15)、第三悬架位移传感器(18)、第四悬架位移传感器(28)电连接，主动防侧翻控制器(23)的信号输出端口分别与第一悬架位移控制固态继电器(8)、第二悬架位移控制固态继电器(11)、第三悬架位移控制固态继电器(22)、第四悬架位移控制固态继电器(24)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于电磁悬架调节的大客车主动防侧翻控制系统，其特征在于，主动防侧翻控制器(23)通过方向盘转角位置传感器(3)、车速传感器(16)、陀螺仪(9)、三轴加速度传感器(10)采集当前大客车的各种信号并对信号进行处理，判定大客车的下一状态是否存在侧翻危险；主动防侧翻控制器(23)通过控制第一悬架位移控制固态继电器(8)、第二悬架位移控制固态继电器(11)、第三悬架位移控制固态继电器(22)、第四悬架位移控制固态继电器(24)，防止大客车在行驶过程中发生侧翻。
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