CN106515881A - 一种防止车辆侧翻的装置 - Google Patents
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Abstract
一种防止车辆侧翻的装置,包括:ECU、传感器、陀螺仪、电动机、电源开关、吸气扇、引流板、变频器等。根据陀螺仪的角动量守恒原理,ECU根据传感器实时传输的陀螺仪数值控制车载电源是否放电,电流通过电机,电机旋转,瞬时吸入大量空气,空气顺着引流板流动,造成车辆底盘相对封闭且气体高速流动,形成车辆上下侧的气压差,防止车辆侧翻。不需要此装置工作时,按下电源开关,断开车载电源流向电动机的电流。此装置因为是电子控制系统,反应灵敏、有效、准确,在短暂的时间内能够达到防止车辆侧翻的目标。且该系统适应性强,在一些比较恶劣的条件下依然能够顺利工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用气压差来平衡自身的装置,属于机电一体化领域。
背景技术
侧翻可以定义为能够使车辆绕其纵轴旋转90度或更多以至于车身同地面接触的任何一种操纵。车辆在凹凸不平的路面上行驶时,极其容易发生侧翻事故,严重危害到驾驶者的生命安全。现在还没有对于此车侧翻有很好的防范措施。
目前用于电动车上的电源主要是蓄电池,其次是燃料电池,所以多数使用直流电动机。由于其转子惯性大,频繁起停不便,价格贵,限制了其发展。随着生产技术的不断发展,直流拖动的薄弱环节逐步显示出来。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题。在不规则的路面上行驶的车辆发生侧翻时,提供一种技术方案能够及时的防止车辆侧翻,回归正常行驶状态。本发明的主要技术方案如下:
一种防止车辆侧翻的装置,主要用于在不规则路面上行驶时所用;包括:ECU、传感器、陀螺仪、电动机、电源开关、吸气扇、引流板、变频器、螺钉、底盘上与风扇罩的连接铁块、车载电源;其特征在于:陀螺仪位于ECU下方,始终不停的在旋转,及时体现车辆自身的角度变化,传感器时刻监视陀螺仪的角度变化数值,并将数值反馈给ECU,ECU获得传感器传出的数值后,判断出车辆发生侧翻的机率为多大,然后判定是否向电机通入电流;电源开关是一种在不需要平衡车辆自身时采用的断开机制;需要此装置工作时,按下电源开关,保证电流能随时通向电机;电机通电后,带动风扇旋转,吸入大量气体,利用气压差值的原理,完成防止车辆侧翻的目的;两个陀螺仪装置安装在车辆重心线上,能迅速准确的测量出车辆的倾斜角度;ECU中控制装置,能够根据传感器所反馈的数值,自动调节是否向电机供给电流;电机为串励电动机,转速快,可以瞬时吸入大量气体。安装变频器,改变电源频率,提高电机转速。电机外壳与风扇罩连接,固定于车辆底盘之下;扇叶在不触碰风扇罩的前提下,尽可能的最大,扇叶为椭圆不规则形状,这种造型有利于增加瞬时吸入空气的量;扇罩上焊有铁块,和电机外壳焊接在一起,用螺丝固定在车辆底盘上,且可拆卸;引流板表面光滑,流畅的曲线形,引流板末端为向内突出,作用在于尽可能的构成相对封闭的空间并引导空气向下流动;引流板安装在车辆底盘上面的隔板之下,用螺钉固定住,并在中间位置挖出一个缺块,供导线通过连入电机;变频器安装在车载电源与电机之间,提高电源电压。
本装置采用电子传感器,方便敏捷,能够快速准确的测量出车辆倾斜角度,并在极短时间内做出有效反应。本装置对于汽车的侧翻能够起到很好的防止作用。
附图说明
图1为一种可以防止车辆侧翻的装置工作流程路线说明图
图2为一种可以防止车辆侧翻的装置引流板和风扇构造图及其位置图
1、ECU;2、陀螺仪;3、传感器;4、电源开关;5、变频器;6、电机;7、风扇;8、车载电源;
9、引流板;10、铁块;11、风扇罩;6、电机;12、扇叶;13、螺钉;
下面结合附图对本发明做进一步说明。
具体实施方式
一种可以防止车辆侧翻的装置,主要用在不平路面上(如山上)行驶的车辆包括ECU1、传感器2、陀螺仪3、电动机6、电源开关4、吸气扇叶12、引流板9、螺钉13、风扇罩11、变频器5、风扇7、铁块10、车载电源8。
系统的具体工作过程如下:车辆在不规则路面上行驶时。在车辆中心线上,并在ECU1下方的空间里添加一个上方无盖的矩形体,陀螺仪2及其传感器3安装在其中。无盖的矩形体大小应比陀螺仪2略大,且预留出1cm左右的安全空当最好,矩形壳体材料选用上与ECU1外壳材料一致。电源开关4具有开、关这两种工作状态。考虑到车辆驾驶人员身高等因素,电源开关4大小为长4cm,宽8cm左右,镶嵌在方向盘右侧,右手方便触碰到的位置。当需要此装置工作时,按下电源开关4,让装置进入准备工作状态。陀螺仪2始终在不停的旋转处于工作状态。陀螺仪2因其本身特性将随着车辆的倾斜而倾斜,并始终同步于车辆的倾斜角度。传感器3感应出车载陀螺仪2处于工作过程中的角度变化和各个瞬间的角度数值。用串口将传感器3的数值实时的传入车载ECU1中。ECU1随即判断车辆是否会发生侧翻的可能。当ECU1判断出车辆可能发生侧翻时,意即陀螺仪2的倾斜角度数值大于临界值时。ECU1控制车载电源8进入放电工作状态,电流通过导线流向电机6,电机6开始工作。电机6原则上采用单相串励电动机驱动电机这种类型的,具有体积小,功率高等优点。如果有体积更加小巧的高功率电机则更加适合此装置,体积的减小对于汽车的速度,载荷量都具有提高的意义。车辆重心也由于底部安装有机械装置,需要配有体积更大的车轮,重心由此变高。电流首先将通过变频器5,电流从车载电源8流出后,原理上会损耗一小部分。所以将变频器5安装离车载电源8较近的空闲处,但不能损失人的活动空间。有的车辆是将车载电源8安装在车辆后侧,所以安装在座椅下抑或车载电源8周边的空间能够安装变频器5的位置。目的在于提高电流电压和频率,使电机6处于接近最大功率时的工作状态。经过变频器5提高电压后的电流通过电机6,电机6开始进入工作状态。电机6的外壳与风扇罩11焊接,被固定在车辆地盘之下中心线上。风扇罩材料使用铝合金等材质轻,硬度的材料。风扇罩11上方焊接有十块左右的铁块10,根据底盘的形状,可以选择铁块10的位置。铁块10厚度为2mm左右,依照螺钉13的大小,和底盘的形状。可以使铁块10的体积和表面积上具有差别。在使风扇罩11固定的前提小,铁块10的表面积越小越好,对于气体的流通快慢明显,阻碍体越小越好。通过铁块10,用螺钉13将风扇罩11与底盘固定在一起。风扇罩11最两端与同一水平线上的引流板9两侧要预留有一定空间,方便上方的空气可以再流向下方,形成一片相对封闭的空间。引流板9厚度为2mm左右,材质选用铝合金,质轻且硬度高。在引流板9中间位置挖取半径为6cm左右的圆形孔,方便导线通过。由于圆孔正对着电机6,所以引流板9圆孔区域向下倾斜一定角度,由圆孔位置引流板9向车辆两侧延伸,引流板9逐渐进入水平状态,水平区域的引流板9部位方便螺钉13将引流板9固定在车辆的下侧。经过水平区域后,引流板9向下方弧形弯曲,末端指向车辆中垂线,并与中垂线构成越30~60左右的角。目的在于将上方的气体送于风扇下方,并构成一个相对封闭的空间。电机6进入工作状态后将带动安装在电机6旋转轴上的风扇7开始工作,扇叶为不规则形状有利于增强顺时气体吸入量。强劲的旋转可以使大量的空气瞬间将被吸入,然后极快速的从风扇罩11上方流出,流出的空气顺着引流板9又将流向下方,来回循环。在引流板9构成的相对封闭空间内,空气流速剧烈,空气流动迅速,气压值明显小于车辆其他方向的气压。来自于车辆上方的气压将会把车辆按下,使车辆重新正常行驶在路面上。完成车辆的防侧翻。
陀螺仪的精度越高越好,一般汽车在45度时横向倾斜会侧翻,车辆从正常行驶到侧翻需要经过一段时间,在此装置中可以设置为车辆倾斜20度左右自动启动本装置。这可以明显的提高完全系数,也可以对陀螺仪的精度要求放低,目前已有的陀螺仪大都可以满足此装置的要求。可以考虑的有陀螺仪h154等。
本装置中的传感器为角度传感器,传感器的精确与否,对于此装置是否会及时启动起到至关重要的作用。TILTIX 倾角仪,高精度:误差为 0.1°,分辨率为 0.01°;度量范围:±80°(双轴)或 360°(单轴),可以用于此装置。
单相串励电动机属于单相交流异步电动机,是交直流两用的,所以又称为交直流两用串励电动机。由于它转速高、体积小、启动转矩大、转速可调,既可在直流电源上使用,又可在单相交流电源上使用。
风扇罩上的连接铁块需要能够抵抗住电机旋转时巨大的震荡,并在恶劣条件下也能起到很好的固定作用。材料使用特种钢材最好。
Claims (7)
1.一种防止车辆侧翻的装置,主要用于在不规则路面上行驶时所用;包括:ECU、传感器、陀螺仪、电动机、电源开关、吸气扇、引流板、变频器、螺钉、底盘上与风扇罩的连接铁块、车载电源;其特征在于:陀螺仪位于ECU下方,始终不停的在旋转,及时体现车辆自身的角度变化,传感器时刻监视陀螺仪的角度变化数值,并将数值反馈给ECU,ECU获得传感器传出的数值后,判断出车辆发生侧翻的机率为多大,然后判定是否向电机通入电流;电源开关是一种在不需要平衡车辆自身时采用的断开机制;需要此装置工作时,按下电源开关,保证电流能随时通向电机;电机通电后,带动风扇旋转,吸入大量气体,利用气压差值的原理,完成防止车辆侧翻的目的;两个陀螺仪装置安装在车辆重心线上,能迅速准确的测量出车辆的倾斜角度;ECU中控制装置,能够根据传感器所反馈的数值,自动调节是否向电机供给电流;电机为串励电动机,转速快,可以瞬时吸入大量气体;安装变频器,改变电源频率,提高电机转速;电机外壳与风扇罩连接,固定于车辆底盘之下;扇叶在不触碰到风扇罩的前提下,尽可能的大,扇叶为椭圆不规则形状,这种造型有利于增加瞬时吸入空气的量;扇罩上焊有铁块,和电机外壳焊接在一起,用螺丝固定在车辆底盘上,切可拆卸;引流板表面光滑,流畅的曲线形,引流板末端为向内突出,作用在于尽可能的构成相对封闭的空间并引导空气向下流动;引流板安装在车辆底盘上面的隔板之下,用螺钉固定住,并在中间位置挖出一个缺块,供导线通过连入电机;变频器安装在车载电源与电机之间,提高电源电压。
2.根据权利要求1所述的传感装置,其特征为采用两个陀螺仪装置安装在车辆重心线上,能迅速准确的传出陀螺仪的偏角;本装置能够根据传感器所反馈的数值,自动调节是否向电机供给电流。
3.根据权利要求1所述的一种防止车辆侧翻的装置,其特征在于所述电机为串励电动机,转速快,可以瞬时吸入大量气体; 安装变频器在车载电源与电机之间,提高电源电压,改变电源频率,提高电机转速。
4.根据权利要求1所述的一种防止车辆侧翻的装置,其特征在于电机外壳与风扇罩连接,固定于车辆底盘之下;风扇在不超过车辆底盘两侧的情形下尽可能的大,扇叶为椭圆不规则形状,这种造型有利于增加瞬时吸入空气的量。
5.根据权利要求1所述的一种防止车辆侧翻的装置,其特征在于所述风扇罩上焊有铁块,铁块的大小由底盘的形状和螺钉的大小来确定,用螺钉固定在车辆底盘上,可拆卸。
6.根据权利要求1所述的一种防止车辆侧翻的装置,其特征在于所述的引流板表面光滑,流畅的曲线形,引流板末端为向内突出,作用在于尽可能的构成相对封闭的空间并引导风扇罩上方的空气向下流动。
7.根据权利要求1所述的一种防止车辆侧翻的装置,其特征在于所述的引流板安装在车辆底盘上面的隔板之下,用螺钉固定住;并在中间位置挖出一个圆孔,供导线通过连入电机。
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