CN107089109A - 一种液压互联悬架管路连接模式切换装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液压互联悬架管路连接模式切换装置及控制方法，传感器单元包括车速传感器与四个测距仪，其负责将车辆实时车速以及四个悬架的实时长度输入到ECU；所述处理单元中的ECU电子控制单元将车辆的实时数据与存储单元中存储的数据进行计算；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，可对车辆行驶状态进行判断，从而选择合适的液压互联悬架管路连接方式，以控制车身姿态来提高车辆的乘坐舒适性。

Description

一种液压互联悬架管路连接模式切换装置及控制方法
技术领域
本发明属于汽车悬架控制领域，特别涉及一种液压互联悬架管路连接模式切换装置及控制方法。
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。
通过GPS定位以及各种传感器，可对车辆行驶状况进行预判断，从而将悬架的两种连接模式进行结合且进行切换。但其成本太高，且受制于通信以及各种高精地图，可靠性较低。
发明内容
本文通过将车速与俯仰角及俯仰角加速度相结合、侧倾角与侧倾角加速度相结合，对车辆实时行驶状态进行分辨，从而选择液压互联悬架相应的连接方式，以控制车身姿态，从而提高车辆的乘坐舒适性。
实现本发明的技术方案如下：
一种液压互联悬架管路连接模式切换装置及控制方法，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、测距仪LF、测距仪RF、测距仪LR、测距仪RR；所述处理单元采用存储单元与ECU连接；所述执行单元含有电磁换向阀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。
所述车辆自带的车速传感器获取车速信号，测距仪LF、测距仪RF、测距仪LR、测距仪RR分别装于左前、右前、左后、右后悬架顶部获取各自悬架实时长度信息。控制单元ECU控制车速传感器以及四个测距仪将实时车辆信息输入给控制单元，并将车辆实时信息与存储单元中存储的数据进行定位计算，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中的不同油口之间连接切换，从而达到液压互联悬架在不同连接模式之间的选择。
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。
该技术方案包括以下步骤：
首先，ECU根据测距仪LF、测距仪RF、测距仪LR、测距仪RR分别测出的左前、右前、左后、右后悬架实时长度信息，计算出各悬架伸缩量。
进一步，ECU根据各悬架伸缩量计算出俯仰角(逆时针方向为正，a为前后悬架间距，Δl1为左前、右前悬架伸缩量平均值且以伸长为正，Δl2为左后、右后悬架伸缩量平均值且以伸长为正)；同时ECU根据各悬架伸缩量计算出侧倾角(θ以逆时针方向为正，b为左右悬架间距，Δl3为左前、左后悬架伸缩量平均值且以伸长为正，Δl4为右前、右后悬架伸缩量平均值且以伸出为正)。
进一步，ECU再将俯仰角二次求导得到俯仰角加速度α；同时对侧倾角θ二次求导得到侧倾角加速度β。
进一步，ECU判别为模式1的标准为：当俯仰角或者时；当俯仰角且车速v>v0且俯仰角加速度α<-α0或α>α0时；当俯仰角且车速v<v0且俯仰角加速度α>α0时；此时，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。
进一步，ECU判别为模式2的标准为：当侧倾角θ>θ0或者θ<-θ0时；当侧倾角-θ0<θ<θ0时，侧倾角加速度β>β0或者β<-β0时；此时，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。
进一步，若不满足以上条件时，ECU控制执行单元将悬架连接模式调整至模式0；此时，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。
当车况符合模式1又符合2的标准时，优先模式1。
该技术方案的有益效果为：
通过本发明的一种液压互联悬架管路连接模式切换装置及控制方法，可实现对液压互联悬架的管路连接方式进行实时切换。当汽车在起步、提速、急刹等加减速状况时，系统可自动切换至前后交叉互联状态，此时可有效抑制车辆的俯仰；当车辆处于转弯、换道等行驶方向改变时，系统自动切换至左右交叉互联，此时可有效抑制车辆侧倾；当正常行驶时，系统各管路断开，各自独立。因此，在不同行驶状态下车身姿态都得到控制，从而提高车辆的乘坐舒适性。
附图说明
图1是一种液压互联悬架管路连接模式切换装置及控制方法的整个系统的结构示意图。
图2是一种液压互联悬架管路连接模式切换装置及控制方法的液压互联悬架连接方式示意图。
图3是一种液压互联悬架管路连接模式切换装置及控制方法的执行单元内部管路连接示意图。
图4是一种液压互联悬架管路连接模式切换装置及控制方法的俯仰角计算示意图。
图5是一种液压互联悬架管路连接模式切换装置及控制方法的侧倾角计算示意图。
图中标记说明：
1.车速传感器，2.测距仪LF,3.测距仪RF，4.测距仪LR，5.测距仪RR，6.ECU，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
一种液压互联悬架管路连接模式切换装置及控制方法，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四个测距仪，其负责将车辆实时数据输入到控制单元；所述处理单元采用存储单元与ECU相连；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。
根据所述的一种液压互联悬架管路连接模式切换装置及控制方法，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：ECU通过车速传感器获取实时车速，通过四个测距仪获取车辆各悬架实时长度，再将各悬架实时长度与初始长度对比从而计算出各悬架的实时伸缩量。通过各悬架的伸缩量计算出此时车辆的俯仰角俯仰角加速度α、侧倾角θ以及侧倾角加速度β。ECU结合存储单元中已存储的俯仰角阈值俯仰角加速度阈值-α0、α0，侧倾角阈值-θ0、θ0，侧倾角加速度阈值-β0、β0，以及车速阈值v0来判断此时车辆处于何种行驶状态，并控制执行单元中的电磁换向阀A与电磁换向阀B的不同油口之间连接，从而调整悬架管路连接模式以提高行驶平顺性。
下面结合附图对于本发明的具体实施做进一步的说明。
如图1、图2、图3所示，一种液压互联悬架管路连接模式切换装置及控制方法的系统结构包括：车速传感器1，测距仪LF 2,测距仪RF 3，测距仪LR 4，测距仪RR 5，ECU 6，存储单元7，电磁换向阀A 8，电磁换向阀B 9，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。
ECU 6与存储单元7相连获取俯仰角阈值俯仰角加速度阈值-α0、α0，侧倾角阈值-θ0、θ0，侧倾角加速度阈值-β0、β0，以及车速阈值v0；ECU 6控制车速传感器1、测距仪LF 2、测距仪RF 3、测距仪LR 4、测距仪RR 5获取车速与各悬架长度并将其传递给ECU 6；控制单元6控制电磁换向阀A8、电磁换向阀B 9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。
本发明提出的一种液压互联悬架管路连接模式切换装置及控制方法，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A、电磁换向阀B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。
液压互联悬架管路连接模式切换控制方法，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；ECU6从存储单元7中获取俯仰角阈值俯仰角加速度阈值-α0、α0，侧倾角阈值-θ0、θ0，侧倾角加速度阈值-β0、β0，以及车速阈值v0。测距仪LF 2、测距仪RF 3、测距仪LR 4、测距仪RR5分别获取左前、右前、左后、右后悬架初始长度。
行驶时，测距仪LF 2、测距仪RF 3、测距仪LR 4、测距仪RR 5分别获取各悬架实时长度，ECU 6通过将其与初始长度比较得到各悬架的实时伸缩量。ECU6根据各悬架伸实时缩量计算出俯仰角(其中逆时针方向为正，a为前后悬架间距，Δl1为左前、右前悬架伸缩量平均值且伸长为正，Δl2为左后、右后悬架伸缩量平均值且伸长为正)。再将俯仰角二次求导得到俯仰角加速度α。同时ECU(6)根据各悬架伸缩量计算出侧倾角(其中θ逆时针方向为正，b为左右悬架间距，Δl3为左前、左后悬架伸缩量平均值且伸长为正，Δl4为右前、右后悬架伸缩量平均值且伸长为正)。在对侧倾角θ二次求导得到侧倾角加速度β。
控制单元6将俯仰角与俯仰角阈值进行比较，将俯仰角加速度α与俯仰角加速度阈值-α0、α0进行比较，将实时车速v与车速阈值v0进行比较，将侧倾角θ与侧倾角阈值-θ0、θ0进行比较，将侧倾角加速度β与侧倾角加速度阈值-β0、β0进行比较。
若说明车辆处于加速过程，则调整连接模式至模式1。
若且v0<v、且α0<α，说明车辆即将超车提速，则调整连接模式至模式1。
若且v0<v、且α<-α0，说明车辆即将减速，则调整连接模式至模式1。
若且v<v0、且α0<α，说明车辆将起步提速，则调整连接模式至模式1。
若说明车辆处于减速状态，则调整连接模式至模式1。
综上所述，模式1判断标准如下表：
若θ0<θ，说明车辆处于右转状态，则调整连接模式至模式2。
若-θ0<θ<θ0，且β0<β，说明车辆即将右转或右变道，则调整连接模式至模式2。
若-θ0<θ<θ0，且β<-β0，说明车辆即将左转或左变道，则调整连接模式至模式2。
若θ<-θ0，说明车辆处于左转状态，则调整连接模式至模式2。
综上所述，模式2判断标准如下表：
若车辆实时状态不符合以上任何一标准，则调整连接模式至模式0。
若车辆实时状态既符合模式1标准又复合模式2标准，则优先模式1。
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 (6)

1.一种液压互联悬架管路连接模式切换装置，其特征在于，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(1)、测距仪LF(2)、测距仪RF(3)、测距仪LR(4)、测距仪RR(5)；所述处理单元中的ECU(6)将传感器单元发出的车辆实时车速以及四个悬架实时长度信息与存储单元(7)所存储的数据进行计算；
所述执行单元含有电磁换向阀A(8)与电磁换向阀B(9)；ECU(6)将车辆实时信息与存储单元(7)中存储的数据进行对比，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在不同连接模式之间的选择。
2.根据权利要求1所述的一种液压互联悬架管路连接模式切换装置，其特征在于，所述车辆自带的车速传感器(1)获取车速信号，测距仪LF(2)、测距仪RF(3)、测距仪LR(4)、测距仪RR(5)分别装于左前、右前、左后、右后悬架顶部获取各自悬架实时长度信息。
3.根据权利要求1所述的一种液压互联悬架管路连接模式切换装置，其特征在于，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。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种液压互联悬架管路连接模式切换装置的控制方法，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；具体包括以下步骤：
步骤1，ECU(6)通过传感器单元中四个测距仪获取车辆各悬架实时长度并计算出此时车辆的俯仰角俯仰角加速度α、侧倾角θ以及侧倾角加速度β；
步骤2，ECU(6)结合存储单元中已存储的俯仰角阈值俯仰角加速度阈值-α0、α0，侧倾角阈值-θ0、θ0，侧倾角加速度阈值-β0、β0，以及车速阈值v0来判断此时车辆处于何种行驶状态，并控制执行单元中的电磁换向阀A(8)与电磁换向阀B(9)不同油口之间连接切换。
5.根据权利要求4所述的一种液压互联悬架管路连接模式切换装置的控制方法，其特征在于，所述步骤1中ECU(6)根据测距仪LF(2)、测距仪RF(3)、测距仪LR(4)、测距仪RR(5)分别测出的左前、右前、左后、右后悬架实时长度信息，计算出各悬架伸缩量；ECU(6)根据各悬架伸缩量计算出俯仰角其中逆时针方向为正，a为前后悬架间距，Δl1为左前、右前悬架伸缩量平均值且以伸长为正，Δl2为左后、右后悬架伸缩量平均值且以伸长为正；再将俯仰角二次求导得到俯仰角加速度α；同时ECU(6)根据各悬架伸缩量计算出侧倾角其中θ以逆时针方向为正，b为左右悬架间距，Δl3为左前、左后悬架伸缩量平均值且以伸长为正，Δl4为右前、右后悬架伸缩量平均值且以伸出为正；再对侧倾角θ二次求导得到侧倾角加速度β。
6.根据权利要求4所述的一种液压互联悬架管路连接模式切换装置的控制方法，其特征在于，所述步骤2的具体内容为：
ECU(6)判别为模式1的标准为：当俯仰角或者时，当俯仰角且车速v>v0且俯仰角加速度α<-α0或α>α0时，当俯仰角且车速v<v0且俯仰角加速度α>α0时；此时，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，此时液压互联悬架为前后交叉互联，能有效控制车辆俯仰；
ECU(6)判别为模式2的标准为：当侧倾角θ>θ0或者θ<-θ0时；当侧倾角-θ0<θ<θ0时，侧倾角加速度β>β0或者β<-β0时；此时，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；
若不满足以上条件时，ECU(6)控制执行单元将悬架连接模式调整至模式0；此时，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；
当车况符合模式1又符合2的标准时，优先模式1。
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