CN108340746A - 一种气源自循环利用的乘用车电子悬架系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气源自循环利用的乘用车电子悬架系统，包括气泵总成（1）、电磁阀总成（2）和ECU总成（14），气泵总成（1）包括空气泵（37）、气泵阀体、电磁阀（15）、电机（16）、单向阀（181）、排气腔（182）、进气腔（183）、空压机（184）、排气装置（18）和干燥装置（17）；空压机（184）为两级空压机，所述干燥装置（17）与气泵阀体连接，该悬架系统通过EUC接收车辆高度信息、行驶速度信息和空气气囊的压力，来控制气泵、储气筒和空气弹簧之间的气流，该悬架系统通过EUC接收车辆高度信息、行驶速度信息和空气气囊的压力，来控制气泵、储气筒和空气弹簧之间的气流。本发明的悬架系统具有根据车辆标定高度进行自动调节、超快的高度监测速度、可根据车速进行高度调节，降低风阻系数、提高车辆稳定性和降低油耗的优点。
Description
技术领域
本发明涉及乘用车电子技术领域，具体而言，涉及一种气源自循环利用的乘用车电子悬架系统。
背景技术
随着汽车工程技术的进步，决定乘坐舒适性和操控性的汽车悬架技术得到了广泛重视和深入研究。 汽车悬架是连接车身和车轮之间全部零件和部件的总称，主要由弹簧、减振器和导向机构三部分组成。当汽车行驶在不同路面上而使车轮受到机械振动时，由于悬架装置实现了车体和车轮之间的弹性支撑，有效地抑制、降低了车体与车轮的动载和振动，从而保证汽车行驶的平顺性和操控的稳定性，达到提高平均行驶速度的目的。
国内外乘用车空气弹簧悬置系统采用机械式高度阀控制，使得空气弹簧悬置的优势无法充分发挥，无法实现动态高度随车速变化进行调节，而且每次只能对一辆车进行控制，工作效率低。
例如公布号为CN105000075A的中国发明专利，其公开了一种智能空气弹簧悬置驾驶室控制系统，包括左前侧空气弹簧、右前侧空气弹簧、左后侧空气弹簧、右后侧空气弹簧和经由管路分别与上述空气弹簧气体相连通的储气筒，在储气筒和上述空气弹簧之间分别设置有左前侧空气弹簧充放气电磁阀、右前侧空气弹簧充放电磁阀、左后侧空气弹簧充放气电磁阀和右后侧空气弹簧充放气电磁阀，还包括用于检测上述空气弹簧高度的左前侧高度传感器、右前侧高度传感器、左后侧高度传感器和右后侧高度传感器，其中，上述空气弹簧充放气电磁阀和上述高度传感器通过线缆与控制单元电连接，控制单元根据上述高度传感器检测的信号控制上述空气弹簧充放气电磁阀的开闭。该发明仅适用于商用车，并不适用于乘用车。
又例如授权公告号为CN 201784426 U的中国发明专利，其公开了一种主动悬架的电子控制系统，控制执行机构工作的电子悬架控制器、悬架模式选择开关、 发动机控制器、制动控制器、方向盘转角传感器、车身控制器和加速度传感器，电子悬架控制器通过高速CAN总线与车身控制器、发动机控制器、制动控制器、方向盘转角传感器相连，电子悬架控制器与加速度传感器、悬架模式选择开关相连。上述电子控制系统利用车身控制器把高速CAN总线和低速CAN总线集成在一个网络中，使得网络传输的信息量更大，并且方便系统的功能扩展，实现了资源的优化和共享，提高了系统的实时性，使主动悬架的性能更加稳定，智能化程度更高。该控制系统仅实现了车速的控制，功能较为单一。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种气源自循环利用的乘用车电子悬架系统，通过配备气泵总成、电磁阀总成和ECU总成来高效率、实时地进行充气、调节车身高度，同时能够对多个车辆进行检测控制。
为了实现上述设计目的，本发明采用的方案如下：
一种气源自循环利用的乘用车电子悬架系统，包括气泵总成、电磁阀总成和ECU总成，气泵总成1包括空气泵、气泵阀体、电磁阀、电机、单向阀、排气腔、进气腔、空压机、排气装置和干燥装置；空压机为两级空压机，所述干燥装置与气泵阀体连接，该悬架系统通过EUC接收车辆高度信息、行驶速度信息和空气气囊的压力，来控制气泵、储气筒和空气弹簧之间的气流。本发明的悬架系统中气泵总成吸进的空气是从储气筒和气囊中干燥后的空气，这样循环使用空气，节省干燥筒分子筛干燥能力，提高气泵总成寿命，且效果明显。本发明的悬架系统具有根据车辆标定高度进行自动调节、超快的高度监测速度、可根据车速进行高度调节，降低风阻系数、提高车辆稳定性和降低油耗的优点。
气泵总成主要作用是提供乘用车空气弹簧干净的气源，并过载保护，包括气泵阀体，轴承、活塞杆、电机、电磁阀、干燥装置等零部件采用两级空气压缩，提高了排气压力，提高压缩效率，减低了排气温度，额定排气压力1MPa，最高压力可耐1.5MPa；气泵总成采用塑料润滑系统，将最终排出气体不含油；采用进口轴承,更静音，更耐磨；自主研发电机，性能好，工作寿命长，将空气干燥装置模块化集成一体，设计紧凑、体积小，高性能，维修方便。空压机吸进的空气是从储气筒和气囊中干燥后的空气，这样循环使用空气，节省干燥筒分子筛干燥能力，提高干燥筒寿命。
优选的是，所述电磁阀总成包括第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀和压力传感器。
在上述任一方案中优选的是，所述第一电磁阀与前右空气弹簧连接；第二电磁阀与前左空气弹簧连接；第三电磁阀与后右空气弹簧连接；第四电磁阀与后左空气弹簧连接；第五电磁阀与压力传感器连接。
在上述任一方案中优选的是，所述传感器包括高度传感器、驾驶室升降控制器、车速传感器和压力传感器。
在上述任一方案中优选的是，所述高度传感器包括前车高传感器、后右车高传感器和后左车高传感器。
在上述任一方案中优选的是，所述前车高传感器、后右车高传感器和后左车高传感器通过电缆与ECU总成连接。
在上述任一方案中优选的是，所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀均通过线缆与空气悬架系统控制器电连接。
在上述任一方案中优选的是，所述空压机的额定排气压力为1MPa，最高压力为1.5MPa。
在上述任一方案中优选的是，所述空压机内的部件选用聚四氟乙烯材料，采用自润滑系统。
在上述任一方案中优选的是，所述ECU总成接收来自车速信息、制动信息、车门信息和供气压力信息。
ECU是ECAS系统控制器研发的核心部分，也是ECAS系统中功能最复杂的部分。可实现不同高度值的管理和储存，控制包括正常高度在内的多个车辆高度，ECU负责与诊断工具进行数据交换，同时监测系统所有部件的操作，检测并储存系统故障.由于ECAS的ECU最终要实车测试，要求其实时性好，抗干扰能力强，因此处理器应当采用车辆级芯片。
在上述任一方案中优选的是，所述ECU总成采用脉冲方式控制电磁阀的开启，系统根据车速来自动实现高度调整，实现动态高度随车速进行多个高度调节。
本发明的气源自循环利用的乘用车电子悬架系统的工作原理为：
1.故障诊断
故障诊断部分对ECAS系统可能出现的每个故障进行逐一检测，将检测系统检测结果所报的故障闪码和故障实际闪码进行对比，判断系统出现的故障。每次检测完一个故障，系统将检测结果直接显示在计算机上，待所有检测完毕后，所有检测结果将被储存在计算机中。
2. 控制系统参数标定
控制系统参数标定部分包括高度控制参数标定。高度控制参数标定多个速度所对应的高度值、允许的高度偏差、行驶车速、脉冲重复周期、缓冲识别时间、比例系数、微分系数等。
3. 传感器标定
传感器标定部分包括高度传感器标定和压力传感器标定。高度传感器标定能够对车辆正常高度、上限高度和下限高度进行标定，并对高度标定结果进行判定，显示标定结果是否正确。压力传感器标定用于大气压力标定、气囊允许压力标定。
附图说明
图1为按照本发明的气源自循环利用的乘用车电子悬架系统的一优选实施例的工作原理图。
图2为按照本发明的气源自循环利用的乘用车电子悬架系统的图1所示优选实施例的结构简图。
具体实施方式
以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开、应用或用途。下面结合说明书附图对本发明气源自循环利用的乘用车电子悬架系统的具体实施方式作进一步的说明。
如图1、图2所示，按照本发明的气源自循环利用的乘用车电子悬架系统的一优选实施例的工作原理图。本发明的气源自循环利用的乘用车电子悬架系统，包括气泵总成1、电磁阀总成2和ECU总成14，气泵总成1包括空气泵37、气泵阀体、电磁阀15、电机16、单向阀181、排气腔182、进气腔183、空压机184、排气装置18和干燥装置17；空压机184为两级空压机，所述干燥装置17与气泵阀体连接，该悬架系统通过EUC接收车辆高度信息、行驶速度信息和空气气囊的压力，来控制气泵、储气筒35和空气弹簧之间的气流。本发明的悬架系统具有根据车辆标定高度进行自动调节、超快的高度监测速度、可根据车速进行高度调节，降低风阻系数、提高车辆稳定性和降低油耗的优点。
本发明的气泵总成具有以下特点：该总成主要作用是提供乘用车空气弹簧干净的气源，并过载保护。包括气泵阀体，轴承、活塞杆、电机、电磁阀、干燥装置等零部件采用两级空气压缩，提高了排气压力，提高压缩效率，减低了排气温度，额定排气压力1MPa，最高压力可耐1.5MPa；采用塑料润滑系统，将最终排出气体不含油。采用进口轴承,更静音，更耐磨；自主研发电机，性能好，工作寿命长，将空气干燥装置模块化集成一体，设计紧凑、体积小，高性能，维修方便。空压机吸进的空气是从储气筒和气囊中干燥后的空气，这样循环使用空气，节省干燥筒分子筛干燥能力，提高干燥筒寿命。
电磁阀总成：ECAS电磁阀是高度集成化和模块化的设计。取决于不同的配置，在通用的外部壳体内可以布置不同数量的电磁阀部件。例如本方案中就包括多个电磁阀和压力传感器，多个电磁阀分别控制前后桥左右气囊和一个储气筒。通过EUC接收车辆高度信息、行驶速度信息和空气气囊的压力，来控制气泵、储气筒和空气弹簧之间的气流。
ECU总成：ECU是ECAS系统控制器研发的核心部分，也是ECAS系统中功能最复杂的部分。可实现不同高度值的管理和储存，控制包括正常高度在内的多个车辆高度，ECU负责与诊断工具进行数据交换，同时监测系统所有部件的操作，检测并储存系统故障.由于ECAS的ECU最终要实车测试，要求其实时性好，抗干扰能力强，因此处理器应当采用车辆级芯片。
ECAS系统基本结构简图如图2所示。其中，主控ECU需要用的输入参数信息包括高度信息、行驶速度信息和空气弹簧内气体压力信息，ECU当读取到这些信息后，ECU按照控制算法计算出控制结果，通过电磁阀控制空气弹簧的充放气，实现相应的控制功能。主控ECU的功能和作用包括：监测输入信号（包括速度信号、高度信号、压力信号）；比较输入值与指标值；在出现偏差的时候估计所需要的控制反应；激发电磁阀；不同指标值的管理和储存；通过压力传感器监视轴荷；用于故障检测接收信号的可能性检查；诊断故障。
如图1所示，本发明的气源自循环利用的乘用车电子悬架系统的工作过程为：
1.充气时
当ECU14监控到贮气筒4气压降到最低安全气压时，ECU14发出信号使电机16起动，经空压机184打气，经单向阀181、干燥装置17，最后经电磁阀总成 2，ECU14根据5、7、9、12高度传感器和压力传感器3的信息，控制电磁阀总成2中的电磁阀切断和打开，来对贮气筒和气囊6、8、10、13充气，当气压达到设定的最高气压时，控制系统发出信号使电机停止，空压机停止工作。
2.调节车身高度时：
高度传感器5、7、9、12负责检测车辆高度（车架和车桥间的距离）的变化，并把这一信息传递给ECU，除高度信息外，ECU还接受其它的输入信息，如车速信息、制动信息、车门信息和供气压力信息等，然后ECU14综合所有的输入信息，判断当前车辆状态按照其内部的控制逻辑，激发电磁阀工作，电磁阀实现对各个气囊6、8、10、13的充放气调节。从而调节车身关系。这些放气的气压经干燥器的排气装置18、排气腔到空压机的进气腔处，给空压机进气用，这样循环利用干燥后的空气，节省干燥筒分子筛干燥能力，提高气泵总成寿命，且效果明显。
2.1静态高度可调（包括手动和记忆高度）：
按下遥控器的升降功能键，ECU14接收信息将对电磁阀进行控制，实现多种高度切换。
2.1动态高度自动调整（主要针对于全悬架系统）：
ECU14采用脉冲方式控制电磁阀的开启，系统根据车速来自动实现高度调整，实现动态高度随速多个高度可调。
接下来参阅图2所示，按照本发明的气源自循环利用的乘用车电子悬架系统的图1所示优选实施例的结构简图。
在本实施例中，所述电磁阀总成2包括第一电磁阀25、第二电磁阀30、第三电磁阀31、第四电磁阀、第五电磁阀和压力传感器3。
在本实施例中，所述第一电磁阀25与前右空气弹簧22连接；第二电磁阀30与前左空气弹簧24连接；第三电磁阀31与后右空气弹簧28连接；第四电磁阀与后左空气弹簧33连接；第五电磁阀与压力传感器3连接。
在本实施例中，所述传感器3包括高度传感器、驾驶室升降控制器21、车速传感器23和压力传感器。
在本实施例中，所述高度传感器包括前车高传感器20、后右车高传感器27和后左车高传感器32。
在本实施例中，所述前车高传感器20、后右车高传感器27和后左车高传感器32通过电缆与ECU总成14连接。
在本实施例中，所述第一电磁阀25、第二电磁阀30、第三电磁阀31、第四电磁阀、第五电磁阀均通过线缆与空气悬架系统控制器26电连接。
在本实施例中，所述空压机184的额定排气压力为1MPa，最高压力为1.5MPa。
在本实施例中，所述空压机184内的部件选用聚四氟乙烯材料，采用自润滑系统。
在本实施例中，所述ECU总成14接收来自车速信息、制动信息、车门信息和供气压力信息。
在本实施例中，所述ECU总成14采用脉冲方式控制电磁阀的开启，系统根据车速来自动实现高度调整，实现动态高度随车速进行多个高度调节。
综上所述，本发明的气源自循环利用的乘用车电子悬架系统具有以下优点：监控车身高度：根据车辆标定高度进行自动调节；超快的高度监测速度：监测周期缩短到25ms；结构紧凑，更切合乘用车设计；气囊升降速度自适应调节，快速又准确；控制参数可调，根据需求进行设计；可根据车速进行高度调节，降低风阻系数、提高车辆稳定性和降低油耗；使用按键，灵活控制每个气囊高度，管理各个高度；压力监视功能：系统处于非安全气压值，一切影响行驶安全的动作将受限；综合安全概念,完备的故障记忆和诊断功能。
本领域技术人员不难理解，本发明的气源自循环利用的乘用车电子悬架系统包括本说明书中各部分的任意组合。限于篇幅且为了使说明书简明，在此没有将这些组合一一详细介绍，但看过本说明书后，由本说明书构成的各部分的任意组合构成的本发明的范围已经不言自明。
Claims (10)
1.一种气源自循环利用的乘用车电子悬架系统，包括气泵总成（1）、电磁阀总成（2）和ECU总成（14），气泵总成（1）包括空气泵（37）、气泵阀体、电磁阀（15）、电机（16）、单向阀（181）、排气腔（182）、进气腔（183）、空压机（184）、排气装置（18）和干燥装置（17）；空压机（184）为两级空压机，其特征在于：干燥装置（17）与气泵阀体连接，该悬架系统通过EUC接收车辆高度信息、行驶速度信息和空气气囊的压力，来控制气泵、储气筒和空气弹簧之间的气流。
2.如权利要求1所述的气源自循环利用的乘用车电子悬架系统，其特征在于：电磁阀总成（2）包括第一电磁阀（25）、第二电磁阀（30）、第三电磁阀（31）、第四电磁阀、第五电磁阀和压力传感器（3）。
3.如权利要求2所述的气源自循环利用的乘用车电子悬架系统，其特征在于：第一电磁阀（25）与前右空气弹簧（22）连接；第二电磁阀（30）与前左空气弹簧（24）连接；第三电磁阀（31）与后右空气弹簧（28）连接；第四电磁阀与后左空气弹簧（33）连接；第五电磁阀与压力传感器（3）连接。
4.如权利要求2所述的气源自循环利用的乘用车电子悬架系统，其特征在于：传感器（3）包括高度传感器、驾驶室升降控制器（21）、车速传感器（23）和压力传感器。
5.如权利要求4所述的气源自循环利用的乘用车电子悬架系统，其特征在于：所述高度传感器包括前车高传感器（20）、后右车高传感器（27）和后左车高传感器（32）。
6.如权利要求5所述的气源自循环利用的乘用车电子悬架系统，其特征在于：前车高传感器（20）、后右车高传感器（27）和后左车高传感器（32）通过电缆与ECU总成（14）连接。
7.如权利要求3所述的气源自循环利用的乘用车电子悬架系统，其特征在于：第一电磁阀（25）、第二电磁阀（30）、第三电磁阀（31）、第四电磁阀、第五电磁阀均通过线缆与空气悬架系统控制器（26）电连接。
8.如权利要求1所述的气源自循环利用的乘用车电子悬架系统，其特征在于：空压机（184）的额定排气压力为1MPa，最高压力为1.5MPa。
9.如权利要求1或8所述的气源自循环利用的乘用车电子悬架系统，其特征在于：空压机（184）内的部件选用聚四氟乙烯材料，采用自润滑系统。
10.如权利要求1所述的气源自循环利用的乘用车电子悬架系统，其特征在于：ECU总成（14）接收来自车速信息、制动信息、车门信息和供气压力信息。
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