CN106515881B - 一种防止车辆侧翻的装置 - Google Patents

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

一种防止车辆侧翻的装置

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、风扇、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

引流板和风扇构造图及位置图(图2)。

具体实施方式

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。

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、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 (2)

1.一种防止车辆侧翻的装置，适用于在不规则路面上行驶时：包括:ECU、传感器、陀螺仪、电动机、电源开关、风扇、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，并将该数值反馈给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；电源开关在装置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，利用气压差产生升力的原理，达到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风扇瞬时吸入空气的量；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，形状类似流畅的曲线形，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所述的一种防止车辆侧翻的装置，其特征为传感装置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。