CN106741229A - 一种基于空气动力学的客车防侧翻装置及其工作方法 - Google Patents

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郭烈
王景琦
何明哲
张子超
李君臣
许林娜
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • Y02T10/82—Elements for improving aerodynamics

Abstract

本发明公开了一种基于空气动力学的客车防侧翻装置及其工作方法，所述的装置包括行车电脑ECU、车速传感器、方向盘转角传感器、方向盘转角速度传感器和车顶扰流装置，行车电脑ECU分别通过数据线与车速传感器、方向盘转角传感器、方向盘转角加速度传感器和车顶扰流装置连接；车顶扰流装置包括左扰流通道和右扰流通道，左扰流通道和右扰流通道分别安装于车顶两侧。本发明通过行车电脑ECU对侧翻趋势进行判定，然后通过改变车顶扰流装置的左右扰流通道开闭来抵消侧翻产生的倾覆力矩，从而达到防侧翻的目的。本发明将传统观念下防侧翻的概念与现代电子控制系统进行整合，从车身空气动力学角度进行防侧翻控制，控制方式更为直接有效。

Description

一种基于空气动力学的客车防侧翻装置及其工作方法
技术领域
本实用新型涉及营运客车的安全技术，特别是一种客车的防侧翻装置及其工作方法。
背景技术
伴随着我国经济的飞速发展，汽车工业与交通运输业也得到了显著的进步。市内公交、郊区班车、旅游大巴和校车等传统客车，不论是从载客量还是乘坐舒适度都得到了极大的改善。但是，由于道路上行驶的汽车越来越多；而且伴随着道路网络的日益完善，汽车行驶速度也大大地提高，这些都将非常可能引起汽车交通事故。与此同时，因为营运客车车型较大且载客数目往往较多这一特殊情况，当发生交通事故时通常会引起严重的生命财产损失，所以营运客车的行驶安全性越来越受到人们的关注，尤其是极易发生的客车侧翻意外。目前，大多数营运客车主要以差速制动的方式来减少侧翻趋势，通过控制制动缸油压来改变一个或几个车轮上的制动力，从而防止侧翻，但是此种方法存在一定的不稳定性，对于不同的客车，制动系统的结构、参数均不同，并且在控制过程中容易出现因为制动液不足，或者电路出现故障等问题。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型要设计一种稳定性更好的基于空气动力学的客车防侧翻装置及其工作方法。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种基于空气动力学的客车防侧翻装置，包括行车电脑ECU、车速传感器、方向盘转角传感器、方向盘转角速度传感器和车顶扰流装置，所述的行车电脑ECU分别通过数据线与车速传感器、方向盘转角传感器、方向盘转角加速度传感器和车顶扰流装置连接；所述的车顶扰流装置包括左扰流通道和右扰流通道，所述的左扰流通道和右扰流通道分别安装于车顶两侧，扰流通道内部为若干组扰流叶片，为常规扰流板结构。
一种基于空气动力学的客车防侧翻装置的工作方法，包括以下步骤：
A、识别侧翻工况
轮速传感器，方向盘转角传感器和方向盘转角速度传感器持续工作，将车速、方向盘转角和方向盘转角速度传送给行车电脑ECU，由行车电脑ECU进行侧翻工况的判定，一旦判定客车有侧翻的趋势，则转步骤B，否则重复步骤A。
B、评估侧翻等级
当车速超过设定速度V1时，车顶扰流装置将无条件立即启动，以防止客车突然转弯，发生侧翻事故。当车速低于设定速度V1，但高于设定速度V2时，由于侧翻对方向盘转角的变化要比方向盘转角速度更为敏感，所以开始判断方向盘转角。此时，只要方向盘转角的绝对值高于设定角度θ时，扰流装置便开始工作。而当车速高于设定速度V2，且方向盘转角绝对值低于设定角度θ，行车电脑ECU将判断方向盘转角速度。只要此刻方向盘转角速度的绝对值高于设定角速度ω，则车顶扰流装置立即进入工作状态。所述的设定速度V1大于设定速度V2。
行车电脑ECU根据步骤A得到的数据的数据，计算出汽车的横向载荷转移率LTR，进而进行侧翻等级的评估，完成计算后，将控制指令发送给车顶扰流装置。
C、控制车顶扰流装置的开闭动作
正常行驶状态下，车顶扰流装置的左右扰流通道全部打开，以加大下压力，提高行驶稳定性；在客车转弯时，如果根据侧翻等级评估过程后被评估为侧翻，则打开转弯内侧的扰流通道，关闭外侧的扰流通道，以提供一个抵消侧翻的倾覆力矩，以维持客车平稳行驶状态。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1、本实用新型通过行车电脑ECU对侧翻趋势进行判定，然后通过改变车顶扰流装置的左右扰流通道开闭来抵消侧翻产生的倾覆力矩，从而达到防侧翻的目的。
2、本实用新型将传统观念下防侧翻的概念与现代电子控制系统进行整合，从车身空气动力学角度进行防侧翻控制，控制方式更为直接有效。
3、本实用新型在达到防侧翻控制的目的的同时，兼顾了高重心客车的行驶稳定性问题，在正常行驶状态下可以加大客车所受到的下压力，从而在高速行驶的工况下提高地面附着力。
附图说明
图1为本实用新型的组成示意图。
图2为侧翻工况识别流程图。
图3为侧翻评级流程图。
图4为单组扰流通道在车上安装的正视图。
图5为单组扰流通道在车上安装的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行解释说明。如图1所示，本实用新型主要包含三个传感器：车速传感器、方向盘转角传感器和方向盘转角速度传感器。三个传感器将各自的数据信号发送给行车电脑ECU，行车电脑ECU通过内置算法，即侧翻工况识别模块和侧翻工况评级模块进行侧翻相关数据LTR的计算，输出一个控制信号，从而开启或关闭系统，车顶上的扰流通道随之开启或关闭。
图2为侧翻工况识别流程图。设V1＝60km/h，V2＝20km/h，θ＝120°，ω＝200°/s，当车速超过60km/h时，控制系统将无条件立即启动，以防止客车突然转弯，发生侧翻事故。当车速低于60km/h，但高于20km/h时，由于侧翻对方向盘转角的变化要比方向盘转角速度更为敏感，所以开始判断方向盘转角。此时，只要方向盘转角的绝对值高于120°时，系统便开始工作。而当车速高于20km/h，且方向盘转角绝对值120°，系统将判断方向盘转角速度。只要此刻方向盘转角速度的绝对值高于200°/s，则系统立即进入工作状态。
图3为侧翻评级流程图，如图所示，固定算法通过经典的三自由度汽车力学模型，由方向盘转角及车速计算出客车的横向载荷转移率LTR，从而通过LTR的数值大小判定客车的侧翻等级，进而更好地控制系统的开闭。
当控制系统判定客车有侧翻的趋势时，常开的车顶扰流通道理科进入工作状态，系统将关闭转弯外侧的扰流通道并保持转弯内侧的扰流通道开启，产生一个抵消侧翻力矩的倾覆力矩，从而达到防止侧翻的目的。

Claims (2)

1.一种基于空气动力学的客车防侧翻装置，其特征在于：包括行车电脑ECU、车速传感器、方向盘转角传感器、方向盘转角速度传感器和车顶扰流装置，所述的行车电脑ECU分别通过数据线与车速传感器、方向盘转角传感器、方向盘转角加速度传感器和车顶扰流装置连接；所述的车顶扰流装置包括左扰流通道和右扰流通道，所述的左扰流通道和右扰流通道分别安装于车顶两侧，扰流通道内部为若干组扰流叶片，为常规扰流板结构。
2.一种基于空气动力学的客车防侧翻装置的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、识别侧翻工况
轮速传感器，方向盘转角传感器和方向盘转角速度传感器持续工作，将车速、方向盘转角和方向盘转角速度传送给行车电脑ECU，由行车电脑ECU进行侧翻工况的判定，一旦判定客车有侧翻的趋势，则转步骤B，否则重复步骤A；
B、评估侧翻等级
当车速超过设定速度V1时，车顶扰流装置将无条件立即启动，以防止客车突然转弯，发生侧翻事故；当车速低于设定速度V1，但高于设定速度V2时，由于侧翻对方向盘转角的变化要比方向盘转角速度更为敏感，所以开始判断方向盘转角；此时，只要方向盘转角的绝对值高于设定角度θ时，扰流装置便开始工作；而当车速高于设定速度V2，且方向盘转角绝对值低于设定角度θ，行车电脑ECU将判断方向盘转角速度；只要此刻方向盘转角速度的绝对值高于设定角速度ω，则车顶扰流装置立即进入工作状态；所述的设定速度V1大于设定速度V2；
行车电脑ECU根据步骤A得到的数据的数据，计算出汽车的横向载荷转移率LTR，进而进行侧翻等级的评估，完成计算后，将控制指令发送给车顶扰流装置；
C、控制车顶扰流装置的开闭动作
正常行驶状态下，车顶扰流装置的左右扰流通道全部打开，以加大下压力，提高行驶稳定性；在客车转弯时，如果根据侧翻等级评估过程后被评估为侧翻，则打开转弯内侧的扰流通道，关闭外侧的扰流通道，以提供一个抵消侧翻的倾覆力矩，以维持客车平稳行驶状态。
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