CN106739915B - 基于道路曲率及车距的液压互联悬架模式切换装置及切换控制方法 - Google Patents

基于道路曲率及车距的液压互联悬架模式切换装置及切换控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于道路曲率及车距的液压互联悬架模式切换装置及切换控制方法，传感器单元包括车速传感器与前置雷达，其负责将车辆实时数据输入到控制单元；所述处理单元采用导航天线接收卫星导航电文，导航信号差分接收模块接收地面基站的导航差分信号与导航模块相连，控制单元将导航模块发出的车辆定位信息与存储单元所存储的高精地图进行计算；所述执行单元中电磁换向阀a以及电磁换向阀b控制液压油管路通断,从而进行液压互联悬架不同连接模式之间的切换。利用本方法，可对车辆预期行驶状态进行预判，从而提前选择液压互联悬架相应的连接方式，以控制车身姿态来提高车辆行驶的稳定性及舒适性。

Description

基于道路曲率及车距的液压互联悬架模式切换装置及切换控 制方法
技术领域
本发明属于汽车悬架控制领域，特别涉及一种用于车辆改装的基于道路曲率及车距的液压互联悬架模式切换装置及方法。
背景技术
随着汽车的普及，人们对汽车舒适性的要求越来越高。越来越多的高端车辆开发各种性能更加优越的主动悬架、空气悬架、互联悬架来达到这一要求。互联悬架主要分为空气互联悬架与液压互联悬架。其中液压互联悬架又主要分为两种类型。其一为左右交叉互联，这种连接方式可以有效的减小车辆在弯道中的侧倾；其二为前后交叉互联，这一连接方式可以有效的减小车辆在加速或减速时出现的大幅度点头抬头现象。但这两种连接方式都只能充分发挥各自特点。
随着定位技术以及各种测距传感器的发展，在行驶途中，车辆能够实时获取前方路况、精确定位以及与前车车距等精确信息。
发明内容
本文通过将前方道路曲率与车距相结合，对车辆预期行驶状态进行预判，从而提前选择液压互联悬架相应的连接方式，以控制车身姿态，从而提高车辆行驶的稳定性及舒适性。
实现本发明的技术方案如下：
基于道路曲率及车距的液压互联悬架模式切换装置，其包括传感器单元、处理单元以及执行单元；所述传感器单元包括车速传感器与前置雷达；所述处理单元采用导航天线以及导航信号差分接收模块与导航模块相连，导航模块以及存储单元均与控制单元连接；所述执行单元包括电磁换向阀a与电磁换向阀b；控制单元与传感器单元以及执行单元连接；
所述电磁换向阀a为三位四通电磁阀，四个油口分别连接左前油缸下腔油管n2、左后油缸上腔油管p1、右后油缸下腔油管q2、右前油缸上腔油管m1，电磁换向阀b为三位四通电磁阀，四个油口分别连接左前油缸上腔油管n1、左后油缸下腔油管p2、右后油缸上腔油管q1、右前油缸下腔油管m2。
进一步，所述车辆自带的车速传感器获取车速信号，车载前置雷达装于进气栅获取前方车距信息，控制单元ECU控制车速传感器、前置雷达将实时车辆信息输入给控制单元，导航天线、导航信号差分接收模块与导航模块相连，用于精确定位，控制单元结合车辆定位信息与存储单元所存储的高精地图进行定位计算，并对计算的结果进行判断，从而控制电磁换向阀a与电磁换向阀b不同油口之间连接切换，达到在液压互联悬架不同连接模式之间的切换。
本发明的切换方法技术方案为：当液压互联悬架各管路互不接通时称为模式0，处于前后交叉互联状态时称为模式1，处于左右交叉互联状态时称为模式2；
当液压互联悬架处于模式0时，电磁换向阀a处于常闭状态，此时四个油口互不连通；电磁换向阀b处于常闭状态，此时四个油口互不连通，模式0时，悬架状态为传统被动或主动悬架；
当液压互联悬架处于模式1时，电磁换向阀a中的n2、p1接口接通，q2、m1接口接通；电磁换向阀b中的n1、p2接口接通，q1、m2接口接通，此时液压互联悬架为前后交叉互联，能有效控制车辆俯仰；
当液压互联悬架处于模式2时，电磁换向阀a中的n2、m1接口接通，p1、q2接口接通；电磁换向阀b中的n1、m2接口接通，p2、q1接口接通，此时液压互联悬架为左右交叉互联，能有效控制车辆侧倾。
本发明的控制方法技术方案为：当液压互联悬架各管路互不接通时称为模式0，处于前后交叉互联状态时称为模式1，处于左右交叉互联状态时称为模式2；
该技术方案包括以下步骤：
从导航模块获取导航信息与存储单元中的高精地图结合，获取前方道路信息及进行精确定位；
控制单元由车速传感器获取的车辆实时车速v，判断v与设定的正常行驶车速v0之间的大小，若车速小于v0，控制单元发出指令至执行单元调整液压互联悬架连接模式为模式1，若车速大于v0，进行下一步判断：
由车辆精确定位判断车辆实时位置是否处于弯道内，若处于弯道内，则进行进一步判断实时向心加速度a与预设最高向心加速度a1大小，其中v为实时车速，r为此处弯道半径，若a＞a1，则调整液压互联悬架模式至模式2；若a＜a1，则恢复连接模式至模式0，若车辆此时不处于弯道内，则继续进行下一步判断：
由车辆精确定位判断前方s0处道路曲率k是否发生变化，其中r1为预瞄距离s0处的道路曲率半径，若发生变化则进一步比较预期减速度a′与预设减速度a0的大小关系，其中v为实时车速，a1为预设最高向心加速度，若a′＞a0，则控制单元发出恢复液压互联悬架模式0的连接方式的指令；若a′＜a0,则将液压互联悬架连接模式转换为模式1，若前方s0处道路曲率k没有发生变化，则进行下一步判断：
由前置雷达获取前方车距，若前方车距l＜l0,则控制单元发出指令将液压互联悬架连接模式调整至模式1；若前方车距l＞l0,则控制单元发出指令将液压互联悬架连接模式恢复为模式0；
当液压互联悬架进入不同连接模式后，重新开始进行对车辆实时车速v的判断。
进一步，所述控制单元判断车辆是否处于弯道中的标准设置为：在车辆进入弯道方向中，车辆处于距离切点l1以内，且在车辆驶离弯道方向中，车辆处于距离切点l1以外。其中a1为预设最高向心加速度，r为此时道路曲率半径，t为系统切换模式所需的时间。
附图说明
图1是基于道路曲率及车距的液压互联悬架模式切换装置及方法的整个系统的结构示意图。
图2是基于道路曲率及车距的液压互联悬架模式切换装置及方法的液压互联悬架连接方式示意图。
图3是基于道路曲率及车距的液压互联悬架模式切换装置及方法的执行单元内部管路连接示意图。
图4是基于道路曲率及车距的液压互联悬架模式切换装置及方法的算法流程图。
图5是基于道路曲率及车距的液压互联悬架模式切换装置及方法的算法示意图。
图中标记说明：
1.传感器，2.前置雷达，3.导航天线，4.导航信号差分接收模块，5.导航模块，6.控制单元，7.存储单元，8.电磁换向阀a，9.电磁换向阀b，10.液压缸，11.节流阀，12.储能器，n1.左前油缸上腔油管，n2.左前油缸下腔油管，m1.右前油缸上腔油管，m2.右前油缸下腔油管，p1.左后油缸上腔油管，p2.左后油缸下腔油管，q1.右后油缸上腔油管，q2.右后油缸下腔油管。
具体实施方式
一种基于道路曲率及车距的液压互联悬架模式切换装置及方法，其包括传感器单元、处理单元以及执行单元。所述传感器单元包括车速传感器与前置雷达，其负责将车辆实时数据输入到控制单元；所述处理单元采用导航天线接收卫星导航电文，导航信号差分接收模块接收地面基站的导航差分信号与导航模块相连，控制单元将导航模块发出的车辆定位信息与存储单元所存储的高精地图进行计算；所述执行单元中电磁换向阀a以及电磁换向阀b控制液压油管路通断,从而进行液压互联悬架不同连接模式之间的切换。
所述电磁换向阀a为三位四通电磁阀，四个油口分别连接左前油缸下腔油管n2、左后油缸上腔油管p1、右后油缸下腔油管q2、右前油缸上腔油管m1。电磁换向阀b为三位四通电磁阀，四个油口分别连接左前油缸上腔油管n1、左后油缸下腔油管p2、右后油缸上腔油管q1、右前油缸下腔油管m2。
根据所述的基于道路曲率及车距的液压互联悬架模式切换装置及方法，本发明提出了一种液压互联悬架模式切换方法，其主要内容为：控制单元通过将车速传感器获取的车辆实时车速v与设定的正常行驶车速v0之比较、由车辆精确定位判断车辆实时位置是否处于弯道内、将实时向心加速度a与预设最高向心加速度a1进行比较、由车辆精确定位判断前方s0处道路曲率k是否发生变化、预期减速度a′与预设减速度a0进行比较、由前置雷达获取前方车距l与预设最小车距l0进行比较。将各种比较的结果进行结合判断车辆即将进入何种行驶状况，从而在模式0、模式1、模式2之中选择合适的连接模式，来避免车身出现俯仰或侧倾。
下面结合附图对于本发明的具体实施做进一步的说明。
基于道路曲率及车距的液压互联悬架模式切换装置及方法，是利用导航模块的差分精确定位与高精地图的精确道路信息的功能，集成精确定位车辆在道路中的位置、行车距离判断、行车状态判断、未来行车路线计算、弯道中实时向心加速度的计算、直线加减速的预判等程序，预测未来一定时间内车辆的行驶状况，从而提前选择液压互联悬架相应的连接方式，以控制车身姿态。
如图1、图2、图3所示，基于道路曲率及车距的液压互联悬架模式切换装置及方法的系统结构包括：传感器1，前置雷达2，导航天线3，导航信号差分接收模块4，导航模块5，控制单元6，存储单元7，电磁换向阀a8，电磁换向阀b9，液压缸10，节流阀11，储能器12，左前油缸上腔油管n1，左前油缸下腔油管n2，右前油缸上腔油管m1，右前油缸下腔油管m2，左后油缸上腔油管p1，左后油缸下腔油管p2，右后油缸上腔油管q1，右后油缸下腔油管q2。
导航模块5与控制单元6的输入端相连，用于定位；控制单元6与存储单元7相连获取高精地图以及计算所需参数；控制单元6控制车速传感器1获取车速并将车速信息反馈给控制单元6；前置雷达2将获取到的前方车距实时的传递给控制单元6；控制单元6控制电磁换向阀a8、电磁换向阀b9的通断。
所述电磁换向阀a8为三位四通电磁阀，四个油口分别连接左前油缸下腔油管n2、左后油缸上腔油管p1、右后油缸下腔油管q2、右前油缸上腔油管m1。电磁换向阀b9为三位四通电磁阀，四个油口分别连接左前油缸上腔油管n1、左后油缸下腔油管p2、右后油缸上腔油管q1、右前油缸下腔油管m2。
本发明提出的基于道路曲率及车距的液压互联悬架模式切换装置及方法，主要涉及三种互联悬架的连接模式：
液压互联悬架为传统被动或主动悬架时称为模式0，此时电磁换向阀a8、电磁换向阀b9四个油口互不连通。
液压互联悬架为前后交叉互联状态时称为模式1，这种连接方式可以有效的减小车辆在加速或减速时出现的大幅度点头抬头现象。此时电磁换向阀a8中的n2、p1接口接通，q2、m1接口接通；电磁换向阀b9中的n1、p2接口接通，q1、m2接口接通。
液压互联悬架为左右交叉互联状态时称为模式2，这种连接方式可以有效的减轻车辆在弯道中的侧倾。此时电磁换向阀a8中的n2、m1接口接通，p1、q2接口接通；电磁换向阀b9中的n1、m2接口接通，p2、q1接口接通。
基于道路曲率及车距的液压互联悬架模式切换方法，其包括以下步骤：
如图4、5所示，当汽车启动时，驾驶员按下启动按钮对系统进行初始化及自检；导航模块5启动定位功能；控制单元6通过接收到的导航模块5的定位信息以及调用存储单元7内的高精地图可以分析出当前的车辆位置以及前方弯道曲率k，控制单元6通过车速传感器1以及前置雷达2获取当前车速以及与前车的距离。
控制单元6由车速传感器1获取的车辆实时车速v，判断v与设定的正常行驶车速v0之间的大小。如果车速小于v0，表示车辆处于起步状态或怠速工况，预示着车辆即将加速或由于路况不好时常需要加减速，控制单元6发出指令至执行单元调整液压互联悬架连接模式为模式1。若车速大于v0，表示正常行驶，则需要进行下一步判断。
进一步，由车辆精确定位判断车辆实时位置是否处于弯道内。所述弯道范围如图5所示的即在车辆进入弯道方向中，车辆处于距离切点Cl1处的B点到距离下一切点l1处的D点中的任意位置。(此处设置l1是因为考虑到实际模式切换所要花的时间，从而进行预先判断。其中a1为预设最高向心加速度，r为此时道路曲率半径，t为系统切换模式所需的时间)若车辆处于弯道内，则进行进一步判断实时向心加速度a与预设最高向心加速度a1大小，(其中v为实时车速，r为此处弯道半径)，若a＞a1，则表示由于车速过快导致向心力太大引起大幅度的侧倾，因此调整液压互联悬架模式至模式2；若a＜a1，意味着车辆在弯道中车速很慢，侧倾角很小，不需要调整，则恢复连接模式至模式0。如果车辆此时不处于弯道内，则继续进行下一步判断：
进一步，由车辆精确定位判断前方s0处道路曲率k(其中r1为前方s0处的道路曲率半径)是否发生变化，若发生变化(例如车辆处于如图5所示的A处)则进一步比较预期减速度a′(其中v为实时车速，s0为预瞄距离，a1为预设最高向心加速度，r1为预瞄距离s0处的道路曲率半径)与预设减速度a0的大小关系。若a′＞a0,表明减速度不大，不需要控制车身姿态，则控制单元6发出恢复液压互联悬架模式0的连接方式的指令；若a′＜a0,则表示预期减速度比较大，需要控制车辆点头，则将液压互联悬架连接模式转换为模式1。若前方s0处道路曲率k没有发生变化，则进行下一步判断：
进一步，由前置雷达获取前方车距，若前方车距l＜l0,表示与前车车距较小，路况不好时常需要加减速，则控制单元6发出指令将液压互联悬架连接模式调整至模式1；若前方车距l＞l0,道路通畅，不需要加减速，则控制单元6发出指令将液压互联悬架连接模式恢复为模式0。
进一步，当液压互联悬架进入不同连接模式后，重新开始循环进行最初的车辆实时车速的判断。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.基于道路曲率及车距的液压互联悬架模式切换装置，其特征在于，包括传感器单元、处理单元以及执行单元；所述传感器单元包括车速传感器(1)与前置雷达(2)；所述处理单元采用导航天线(3)以及导航信号差分接收模块(4)与导航模块(5)相连，导航模块(5)以及存储单元(7)均与控制单元(6)连接；所述执行单元包括电磁换向阀a(8)与电磁换向阀b(9)；控制单元(6)与传感器单元以及执行单元连接；
所述电磁换向阀a(8)为三位四通电磁阀，四个油口分别连接左前油缸下腔油管n2、左后油缸上腔油管p1、右后油缸下腔油管q2、右前油缸上腔油管m1，电磁换向阀b(9)为三位四通电磁阀，四个油口分别连接左前油缸上腔油管n1、左后油缸下腔油管p2、右后油缸上腔油管q1、右前油缸下腔油管m2；
车辆自带的车速传感器(1)获取车速信号，车载前置雷达(2)装于进气栅获取前方车距信息，控制单元ECU(6)控制车速传感器(1)、前置雷达(2)将实时车辆信息输入给控制单元(6)，导航天线(3)、导航信号差分接收模块(4)与导航模块(5)相连，用于精确定位，控制单元(6)结合车辆定位信息与存储单元(7)所存储的高精地图进行定位计算，并对计算的结果进行判断，从而控制电磁换向阀a(8)与电磁换向阀b(9)不同油口之间连接切换，达到在液压互联悬架不同连接模式之间的切换。
2.根据权利要求1所述的基于道路曲率及车距的液压互联悬架模式切换装置的切换方法，其特征在于，当液压互联悬架各管路互不接通时称为模式0，处于前后交叉互联状态时称为模式1，处于左右交叉互联状态时称为模式2；
当液压互联悬架处于模式0时，电磁换向阀a(8)处于常闭状态，此时四个油口互不连通；电磁换向阀b(9)处于常闭状态，此时四个油口互不连通，模式0时，悬架状态为传统被动或主动悬架；
当液压互联悬架处于模式1时，电磁换向阀a(8)中的n2、p1接口接通，q2、m1接口接通；电磁换向阀b(9)中的n1、p2接口接通，q1、m2接口接通，模式1能有效控制车辆俯仰；
当液压互联悬架处于模式2时，电磁换向阀a(8)中的n2、m1接口接通，p1、q2接口接通；电磁换向阀b(9)中的n1、m2接口接通，p2、q1接口接通，此时液压互联悬架为左右交叉互联，能有效控制车辆侧倾。
3.根据权利要求1所述的基于道路曲率及车距的液压互联悬架模式切换装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：当液压互联悬架各管路互不接通时称为模式0，处于前后交叉互联状态时称为模式1，处于左右交叉互联状态时称为模式2；
从导航模块(5)获取导航信息与存储单元(7)中的高精地图结合，获取前方道路信息及进行精确定位；
控制单元(6)由车速传感器(1)获取的车辆实时车速v，判断v与设定的正常行驶车速v0之间的大小，若车速小于v0，控制单元(6)发出指令至执行单元调整液压互联悬架连接模式为模式1，若车速大于v0，进行下一步判断：
由车辆精确定位判断车辆实时位置是否处于弯道内，若处于弯道内，则进行进一步判断实时向心加速度a与预设最高向心加速度a1大小，其中v为实时车速，r为此处弯道半径，若a＞a1，则调整液压互联悬架模式至模式2；若a＜a1，则恢复连接模式至模式0，若车辆此时不处于弯道内，则继续进行下一步判断：
由车辆精确定位判断前方s0处道路曲率k是否发生变化，其中r1为预瞄距离s0处的道路曲率半径，若发生变化则进一步比较预期减速度a’与预设减速度a0的大小关系，其中v为实时车速，a1为预设最高向心加速度，若a’＞a0，则控制单元(6)发出恢复液压互联悬架模式0的连接方式的指令；若a’＜a0，则将液压互联悬架连接模式转换为模式1，若前方s0处道路曲率k没有发生变化，则进行下一步判断：
由前置雷达获取前方车距，l0为预设最小车距，若前方车距l＜l0，则控制单元(6)发出指令将液压互联悬架连接模式调整至模式1；若前方车距l＞l0，则控制单元(6)发出指令将液压互联悬架连接模式恢复为模式0；
当液压互联悬架进入不同连接模式后，重新开始进行对车辆实时车速v的判断。
4.根据权利要求3所述的基于道路曲率及车距的液压互联悬架模式切换装置的控制方法，其特征在于，所述控制单元(6)判断车辆是否处于弯道中的标准设置为：当车辆处于距离切点l1处到距离下一切点l1处中的任意位置时，车辆处于弯道范围内；其中a1为预设最高向心加速度，r为此时道路曲率半径，t为系统切换模式所需的时间。
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