CN108705909A - 一种兼顾节能与稳定的空气悬架系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种兼顾节能与稳定的空气悬架系统及其控制方法，本发明在空气悬架的基础上，提出了一种集能量回收、抗侧倾和俯仰于一体的装置，并给出了本装置的控制方法。给空气悬架并联气压缸，气压缸的活塞端与车身通过铰链连接，气压缸的缸壁焊接在底盘车架上。车身在往下振动的时候，车身带动活塞压缩气体，高压气体通过单向阀和电磁阀进入低压储气罐内，实现振动能量回收。当车身发生侧倾或俯仰时，ECU根据所检测的侧倾角和俯仰角，气压缸内的空气压力，控制电磁阀的开闭，使高压储气罐给气压缸充气，改变气压缸的空气压力和阻尼，从而抑制车身的俯仰与侧倾角。本发明结构简单、成本较低、集成度高且工作稳定。

Description

一种兼顾节能与稳定的空气悬架系统及其控制方法
技术领域
本发明属于悬架技术领域，具体涉及一种可回收能量的抗俯仰和侧倾装置及其控制方法。
背景技术
空气悬架作为半主动悬架的一种，以其良好的乘坐舒适性、行驶平顺性、通过性等重要性能得到广泛使用。由于空气弹簧只能受垂直方向的力，汽车发生侧倾或俯仰时会使空气弹簧产生较大弯曲，长此以往会损伤弹簧，所以需要一种可以抑制车身侧倾与俯仰角的装置。现有的专利一般是在车辆上装横向稳定杆以抑制车身的俯仰与侧倾角，这样可以较大幅度降低侧倾角与俯仰角，提高车身的稳定性，但是依旧会存在一定的侧倾与俯仰角，需进一步减小。此外，空气悬架在工作过程中，需要向空气弹簧内部冲入高压气体，一般车辆是用高压储气罐给空气弹簧充气，用低压储气罐接收空气弹簧放出的气体，然后用气压泵从空气和低压储气罐往高压储气罐泵气，以保证高气压储气罐的高压气体压力，因此，空气悬架的能量损耗也是较大的。
发明内容
针对以上空气悬架存在的问题，本发明兼顾节能与稳定的空气悬架系统及其控制方法，可回收能量以为空气悬架充能，与此同时，该装置还可以与横向稳定杆一起配合使用，进一步抑制车身的侧倾与俯仰角。
本发明的技术方案是：一种兼顾节能与稳定的空气悬架系统，包括检测机构、控制单元和执行机构；
所述检测机构检测车身侧倾角与俯仰角信号、各个车轮处的车身高度信号和气压缸的气体压力信号，检测机构将检测的信号发送给控制单元；
所述执行机构包括至少四个气压缸、多个电磁阀、多个节流阀、多个单向阀、高压储气罐和低压储气罐；车辆的每个空气弹簧并联一个所述气压缸，所述气压缸的活塞端与车身通过铰链连接，气压缸的缸壁与底盘车架连接，所述气压缸的出气口依次通过单向阀和电磁阀连接到低压储气罐，所述气压缸的进气口依次通过单向阀和电磁阀连接到高压储气罐，所述空气弹簧分别与高压储气罐和低压储气罐连接，所述高压储气罐与低压储气罐连接；所述气压缸还通过节流阀与外界空气相通；
所述控制单元分别与电磁阀和节流阀连接；所述控制单元根据检测机构的信号确定各个轮子的车身高度、当前车身的侧倾与俯仰角、各个气压缸的气体压力，当检测到车身高度变小时，控制单元判断开启节能模式，控制单元向执行机构发出指令控制气压缸的气体流到低压储气罐内；当车身发生侧倾或俯仰时，控制单元向执行机构发出指令控制高压储气罐给气压缸充气，抑制车身的侧倾角与俯仰角。
上述方案中，所述检测机构包括陀螺仪、车身高度传感器和气压传感器；
所述陀螺仪用于检测车身侧倾角与俯仰角；
所述车身高度传感器用于测量车轮处的车身高度；
所述气压传感器用于测量气压缸内的气体压力。
上述方案中，所述控制单元包括输入模块、判断模块和输出模块；
所述输入模块与检测机构连接，用于接收检测机构检测的车身侧倾角与俯仰角信号、车身高度信号及气压缸的气体压力信号，并将信号传送到判断模块；所述判断模块根据输入模块的信号确定各个轮子的车身高度、当前车身的侧倾与俯仰角、各个气压缸的气体压力，并作出判断，并生成控制指令通过输出模块控制执行机构。
上述方案中，所述气压缸与悬架并联安装，气压缸的活塞端通过铰链连接在车身上，气压缸的缸壁焊接在底盘车架上。
上述方案中，所述气压缸的数量为四个，分别为气压缸a、气压缸b、气压缸c和气压缸d；所述气压缸a、气压缸b、气压缸c和气压缸d与高压储气罐和低压储气罐连接的气体管路分别安装单向阀；所述气压缸a与左后轮空气悬架并联安装，气压缸b与右后轮空气悬架并联安装，气压缸c与右前轮悬架并联安装，气压缸d与左前轮悬架并联安装；
所述电磁阀包括电磁阀a、电磁阀b、电磁阀c、电磁阀d、电磁阀e、电磁阀f、电磁阀g和电磁阀h；所述电磁阀a安装于高压储气罐与气压缸a之间的连接管路上，所述电磁阀b安装于低压储气罐与气压缸a之间的连接管路上，所述电磁阀c安装于低压储气罐与气压缸b之间的连接管路上，所述电磁阀d安装于高压储气罐与气压缸b之间的连接管路上，所述电磁阀e安装于高压储气罐与气压缸c之间的连接管路上，所述电磁阀f安装于气压缸c与低压储气罐之间的连接管路上，所述电磁阀g安装于低压储气罐与气压缸d之间的连接管路上，所述电磁阀h安装于高压储气罐与气压缸d之间的连接管路上；
所述节流阀包括流阀a、节流阀b、节流阀c和节流阀d；流阀a安装在气压缸a与外界空气连接的管道上，节流阀b安装在气压缸b与外界空气连接的管道上，节流阀c安装在气压缸c与外界空气连接的管道上，节流阀d安装在气压缸d与外界空气连接的管道上。
一种根据所述兼顾节能与稳定的空气悬架系统的控制方法，包括以下步骤：
所述检测机构检测车身侧倾角与俯仰角信号、各个车轮处的车身高度信号和气压缸的气体压力信号，检测机构将检测的信号发送给控制单元；
所述控制单元根据检测机构的信号确定各个轮子的车身高度、当前车身的侧倾与俯仰角、各个气压缸的气体压力，当车身高度稳定不变和无俯仰侧倾角时，控制单元向执行机构发出指令控制高压储气罐无法向各气压缸充气，允许气压缸和外界空气连通；当检测到车身高度变小时，控制单元判断开启节能模式，控制单元向执行机构发出指令控制气压缸的气体流到低压储气罐内；当检测到车身高度变大时，控制单元判断开启减震模式，控制单元向执行机构发出指令控制外界空气进入气压缸；当车身发生侧倾或俯仰时，控制单元向执行机构发出指令控制高压储气罐给气压缸充气，抑制车身的侧倾角与俯仰角。
上述方案中，当检测机构检测到车身往左侧倾斜时，控制单元控制车身左侧电磁阀打开，其余电磁阀为关闭状态，高压储气罐中的高压气体通过电磁阀和单向阀分别进入到左侧气压缸；当左侧气压缸气压满足要求时，控制左侧电磁阀闭合；
当检测机构检测到车身往右侧倾斜时，控制单元控制车身右侧电磁阀打开，其余电磁阀为关闭状态，高压储气罐中的高压气体通过电磁阀和单向阀分别进入到右侧气压缸；当右侧气压缸气压满足要求时，控制右侧电磁阀闭合；
当检测机构检测到车身向前产生俯仰角时，控制单元控制车身左前侧和右前侧的电磁阀打开，其余电磁阀为关闭状态，高压储气罐中的高压气体通过电磁阀和单向阀分别进入左前侧和右前侧的气压缸，当左前侧和右前侧的气压缸气压满足要求时，控制左前侧和右前侧的电磁阀闭合；
当检测机构检测到车身向后产生俯仰角时，控制单元控制车身左后侧和右后侧的电磁阀打开，其余电磁阀为关闭状态，高压储气罐中的高压气体通过电磁阀和单向阀分别进入左后侧和右后侧的气压缸，当左后侧和右后侧的气压缸气压满足要求时，控制左后侧和右后侧的电磁阀闭合。
上述方案中，当侧倾角或俯仰角为时，控制气压缸与低压储气罐之间的电磁阀打开。
上述方案中，所述气压缸的数量为四个时；
当车身高度稳定不变和无俯仰侧倾角时，控制单元控制电磁阀a、电磁阀d、电磁阀e和电磁阀h闭合，高压储气罐无法向各气压缸充气，其余电磁阀和节流阀打开，允许气压缸和外界空气做气体交换；
当检测到车身高度变小时，控制单元开启节能模式，控制电磁阀b、电磁阀c、电磁阀f和电磁阀g打开，其余电磁阀和节流阀闭合，高压气体推开单向阀，分别经电磁阀b、电磁阀c、电磁阀f和电磁阀g流到低压储气罐内；
当检测到的车身高度变大时，控制单元开启减震模式，控制电磁阀a、电磁阀d、电磁阀e和电磁阀h闭合，控制节流阀a、节流阀b、节流阀c和节流阀d打开，以使外界空气分别进入气压缸。
上述方案中，所述气压缸的数量为四个时；
当检测机构检测到车身往左侧倾斜时，控制单元控制电磁阀a和电磁阀h打开，电磁阀b、电磁阀c、电磁阀d、电磁阀e、电磁阀f和电磁阀g闭合，高压储气罐中的高压气体通过电磁阀a和单向阀进入到气压缸a，经电磁阀h和单向阀进入气压缸d，当气压缸a和气压缸d气压满足要求时，控制电磁阀a和电磁阀h闭合；
当检测机构检测到车身往右侧倾斜时，控制单元控制电磁阀d和电磁阀e打开，控制电磁阀a、电磁阀b、电磁阀c、电磁阀f、电磁阀g和电磁阀h闭合，高压储气罐的高压气体通过电磁阀d和单向阀进入气压缸b，通过电磁阀e和单向阀进入气压缸c，当气压缸b和气压缸c内气压满足要求，控制电磁阀d和电磁e闭合；
当检测机构检测到车身向前产生俯仰角时，控制单元控制电磁阀e和电磁阀h打开，控制电磁阀a、电磁阀b、电磁阀c、电磁阀d、电磁阀f和电磁阀g闭合，高压储气罐的高压气体通过电磁阀e和单向阀流向气压缸c，通过电磁阀h和单向阀流向气压缸d，当气压缸和气压缸d的气压满足要求时，控制电磁阀e和电磁阀h闭合；
当检测机构检测到车身向后产生俯仰角时，控制单元控制电磁阀a和电磁阀d打开，控制电磁阀b、电磁阀c、电磁阀e、电磁阀f、电磁阀g和电磁阀h闭合，高压储气罐的高压气体通过电磁阀a和单向阀进入气压缸a，通过电磁阀d和单向阀进入气压缸b，当气压缸a和气压缸b的气压满足要求时，控制电磁阀a和电磁阀d闭合。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明是一种集能量回收、抗侧倾和俯仰于一体的装置，并给出了本装置的控制方法。给空气悬架并联气压缸，气压缸的活塞端与车身通过铰链连接，气压缸的缸壁焊接在底盘车架上。车身在往下振动的时候，车身带动活塞压缩气体，高压气体通过单向阀和电磁阀进入低压储气罐内，实现振动能量回收。当车身发生侧倾或俯仰时，ECU根据所检测的侧倾角和俯仰角，气压缸内的空气压力，控制电磁阀的开闭，使高压储气罐给气压缸充气，改变气压缸的空气压力和阻尼，从而抑制车身的俯仰与侧倾角。
2.本发明结构简单、成本较低、集成度高且工作稳定；可实现车身振动能量回收，节约能源；可以抑制车身的侧倾角与俯仰角，提高车辆行驶的稳定性；可辅助减震器，通过改变气压缸阻尼，可以获得更好的车辆行驶平顺性；功能多、集成度高。
附图说明
图1为发明装置系统结构示意图；
图2为本发明电子控制系统结构示意图；
图3为回收能量时动力传输路线；
图4为向左侧倾时动力传输路线；
图5为向右侧倾时动力传输路线；
图6为向前俯仰时动力传输路线；
图7为向后俯仰时动力传输路线。
图1，1、ECU；2、陀螺仪；3、车身高度传感器a；4、车身高度传感器b；5、车身高度传感器c；6、车身高度传感器d；7、电磁阀a；8、单向阀；9、气压传感器a；10、气压缸a；11、节流阀a；12、电磁阀b；13、电磁阀c；14、节流阀b；15、气压缸b；16、气压传感器b；17、活塞；18、铰链；19、电磁阀d；20、低压储气罐；21、空气弹簧；22、电磁阀e；23、底盘车架；24、气压传感器c；25、气压缸c；26、车身；27、节流阀c；28、电磁阀f；29、电磁阀g；30、节流阀d；31、气压传感器d；32、气压缸d；33、电磁阀h；34、高压储气罐。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。
本发明所述兼顾节能与稳定的空气悬架系统，包括检测机构、控制单元和执行机构；所述检测机构检测车身侧倾角与俯仰角信号、各个车轮处的车身高度信号和气压缸的气体压力信号，检测机构将检测的信号发送给控制单元；所述执行机构包括至少四个气压缸、多个电磁阀、多个节流阀、多个单向阀8、高压储气罐34和低压储气罐20；车辆的每个空气弹簧并联一个所述气压缸，所述气压缸的活塞端与车身通过铰链连接，气压缸的缸壁与底盘车架连接，所述气压缸的出气口依次通过单向阀8和电磁阀连接到低压储气罐20，所述气压缸的进气口依次通过单向阀8和电磁阀连接到高压储气罐34，所述空气弹簧分别与高压储气罐34和低压储气罐20连接，所述高压储气罐34与低压储气罐20连接；所述气压缸还通过节流阀与外界空气相通；所述控制单元分别与电磁阀和节流阀连接；所述控制单元根据检测机构的信号确定各个轮子的车身高度、当前车身26的侧倾与俯仰角、各个气压缸的气体压力，当检测到车身高度变小时，控制单元判断开启节能模式，控制单元向执行机构发出指令控制气压缸的气体流到低压储气罐20内；当车身26发生侧倾或俯仰时，控制单元向执行机构发出指令控制高压储气罐34给气压缸充气，抑制车身26的侧倾角与俯仰角。
图1所示为本发明所述兼顾节能与稳定的空气悬架系统的一种实施方式，所述兼顾节能与稳定的空气悬架系统包括检测机构、控制单元和执行机构。本实施例的执行机构气缸数量为四个，分别为气压缸a10、气压缸b15、气压缸c25和气压缸d32。
所述检测机构包括陀螺仪2、车身高度传感器a3、车身高度传感器b4、车身高度传感器c5、车身高度传感器d6、气压传感器a9、气压传感器b16、气压传感器c24、气压传感器d31。所述陀螺仪2为车载陀螺仪，用于检测车身26的侧倾角与俯仰角；车身高度传感器分别安装在车轮与空气悬架之间，用于感知车轮与悬架之间的高度变化，从而判断各个车轮处的车身高度。所述车身高度传感器a3用于感知左后轮车身高度，所述车身高度传感器b4用于感知右后轮车身高度，所述车身高度传感器c5用于感知右前轮车身高度，所述车身高度传感器d6用于感知左前轮车身高度。所述气压传感器a9用于感知气压缸a10气体压力，气压传感器b16用于感知气压缸b15气体压力，气压传感器c24用于感知气压缸c25的气体压力，气压传感器d31用于感知气压缸d32的气体压力。检测机构将检测的信号发送给控制单元。
所述执行机构包含：单向阀8、电磁阀a7、电磁阀b12、电磁阀c13、电磁阀d19、电磁阀e22、电磁阀f28、电磁阀g29、电磁阀h33、节流阀a11、节流阀b14、节流阀c27、节流阀d30、气压缸a10、气压缸b15、气压缸c25、气压缸d32、高压储气罐34和低压储气罐20。所述单向阀8共有八个，每一气压缸与高压储气罐34连接的气体管路，以及每一气压缸与低压储气罐20连接的气体管路均安装一个单向阀8，以控制气体单向流通；所述电磁阀可以通过开闭来控制气路通断，所述电磁阀a7安装于高压储气罐34与气压缸a9之间的气体管路，所述电磁阀b12安装于低压储气罐20与气压缸a10之间的气体管路，所述电磁阀c13安装于低压储气罐20与气压缸b15之间的气体管路，所述电磁阀d19安装于高压储气罐34与气压缸b15之间，所述电磁阀e22安装于高压储气罐34与气压缸c25之间气体管路，所述电磁阀f28安装于气压缸c25与低压储气罐20之间气体管路，所述电磁阀g29安装于低压储气罐20与气压缸d32之间气体管路，所述电磁阀h33安装于高压储气罐34与气压缸d32之间气体管路；所述节流阀包括流阀a11、节流阀b14、节流阀c27和节流阀d30；流阀a11安装在气压缸a10与外界空气连接的管道上，节流阀b14安装在气压缸b15与外界空气连接的管道上，节流阀c27安装在气压缸c25与外界空气连接的管道上，节流阀d30安装在气压缸d32与外界空气连接的管道上。所述节流阀可以通过改变开度来控制气压缸进排气量的大小；所述气压缸与悬架并联安装，其活塞端通过铰链与车身26连接，缸壁通过焊接的方法固定在底盘车架23上。气压缸a10与左后轮空气悬架并联安装，气压缸b15与右后轮空气悬架并联安装，气压缸c25与右前轮悬架并联安装，气压缸d32与左前轮悬架并联安装。
气压缸最主要作用有两个：
1当车身26往下运动时，气压缸的活塞压缩缸内气体，缸内高压气体通过单向阀8与电磁阀流入低压储气罐20内，实现了对车身振动能量的回收。
2当车身26发生侧倾或俯仰时，高压储气罐34可以向气压缸内充气，改变其阻尼，从而抑制车身26的侧倾与俯仰角。
此外，当车身26往上运动时，可根据车身振动强度，控制节流阀的开度，改变气压缸的进气量，从而改变气压缸的阻尼，衰减振动强度。所述的高压储气罐34为汽车固有的储气罐，用于给空气弹簧21充气的同时还可以给气压缸输送高压气体，抑制车身26的侧倾角与俯仰角。所述的低压储气罐20内为汽车固有储气罐，用于储存空气弹簧21释放的高压气体与气压缸压缩的高压气体。
所述控制单元为ECU1，所述ECU1包含三个模块：输入模块、判断模块和输出模块。控制单元模块示意图如图2所示。所述输入模块与检测机构连接，用于接收检测机构检测的车身侧倾角与俯仰角信号、车身高度信号及气压缸的气体压力信号，并将信号传送到判断模块；所述判断模块根据输入模块的信号确定各个轮子的车身高度、当前车身26的侧倾与俯仰角、各个气压缸的气体压力，并作出判断，并生成控制指令通过输出模块控制执行机构。当前车身26的侧倾与俯仰角，各个气压缸的气体压力，并基于此做出以下判断：
正常行驶即车身26高度稳定不变和无俯仰侧倾角时，ECU1的输出模块向电磁阀a7、电磁阀d19、电磁阀e22和电磁阀h33发送信号，使之闭合，高压储气罐34无法向各气压缸充气。其余电磁阀和节流阀打开，允许气压缸和外界空气做气体交换，本发明装置不工作。
当检测到各个轮子车身高度变小时，说明车身26在往下运动，此时，ECU1判断模块判断开启节能模式，ECU1的输出模块向电磁阀a7、电磁阀d19、电磁阀e22和电磁阀h33发送信号，使之闭合，向节流阀a11、节流阀b14、节流阀c27和节流阀d30发送信号使之闭合，向电磁阀b12、电磁阀c13、电磁阀f28和电磁阀g29发送信号，使之打开。此时，车身26往下运动，带动活塞压缩气体使气体压力变高，高压气体推开单向阀8，经电磁阀b12、电磁阀c13、电磁阀f28和电磁阀g29流到低压储气罐20内，实现车身26振动能量回收。回收能量时动力传输路线如图3所示。
当检测到的车身高度变大时，说明车身26在往上运动，此时，ECU1判断模块判断开启减震模式。ECU1的输出模块向电磁阀a7、电磁阀d19、电磁阀e22和电磁阀h33发送信号，使之闭合，向节流阀a11、节流阀b14、节流阀c27和节流阀d30发送信号使之打开，以使外界空气可以进入气压缸，为下一次充能做准备。此时，节流阀的开度需根据各个轮子车身高度与各气压缸缸内压力做出判断，气压传感器a9、气压传感器b16、气压传感器c24和气压传感器d31分别用于感知气压缸a、气压缸b、气压缸c和气压缸d中的气体压力，根据气体压力的大小则可计算出各缸的阻尼，根据车身高度的变化的速度与各气压缸的阻尼，对节流阀开度进行调整。若车身高度变化较快，说明振动较强，则需要减小节流阀的开度，以增加车身26向上运动的阻尼，若车身高度变化速度较慢，说明振动较弱，则需增加节流阀开度，使车身26往上运动时的阻尼较小。如此，可实现辅助衰减车身振动强度的功能。
车身26发生侧倾或俯仰时有如下几种情况：
1当根据陀螺仪2检测到车身26往左侧偏时，输出模块应向电磁阀a7、电磁阀h33发送信号，使之打开，向电磁阀b12、电磁阀c13、电磁阀d19、电磁阀e22、电磁阀f28和电磁阀g29发送信号，使之闭合。高压储气罐34中的高压气体流经电磁阀a7、电磁阀h33，顶开单向阀8，最终进入到气压缸a10、气压缸d32。高压储气罐34往气压缸a10、气压缸d32充气的多少需由车身侧倾角的变化速度与各个气压缸内的当前阻尼决定。侧倾角变化速度较快，说明左侧倾较快，此时，需往气压缸a10、气压缸d32冲入较多气体，增大其阻尼。侧倾角变化速度较慢，说明左侧倾速度较慢，需往气压缸a10、气压缸d32冲入较少气体。根据侧倾角的变化速度与各气压缸的当前气体压力，判断出左侧的气压缸a10、气压缸d32与右侧的气压缸b15、气压缸c25的所需要的阻尼之差，向气压缸a10、气压缸d32冲入高压空气，根据气压传感器检测压力的大小，当判断出各缸之间阻尼差满足需求时，ECU1输出模块向电磁阀a7、电磁阀h33发送信号，使之闭合，当侧倾角为0时，向电磁阀b12、电磁阀c13、电磁阀f28和电磁阀g29发送信号，使之打开。向左侧倾时动力传输路线如图4所示。
2如情况1所述，当发生右侧侧倾时，ECU1的输出模块向电磁阀d19、电磁阀e22发送信号，使之打开，向电磁阀a7电磁阀b12、电磁阀c13、电磁阀f28、电磁阀g29、电磁阀h33发送信号，使之闭合。高压储气罐34通过电磁阀d19、电磁阀e22、单向阀8向气压缸b15、气压缸c25充气，充气量的多少判断方法同情况1，由各气压缸的阻尼与右侧倾角变化速度决定。根据计算出的阻尼差与气压传感器检测的气体压力，向气压缸b15、气压缸c25充气，当阻尼差满足要求时，ECU1输出模块向电磁阀d19、电磁e22发送信号，使之闭合，当侧倾角为0时，向电磁阀b12、电磁阀c13、电磁阀f28和电磁阀g29发送信号，使之打开。向右侧倾时动力传输路线如图5所示。
3当陀螺仪2检测车身26向前产生俯仰角时，ECU1的输出模块向电磁阀e22、电磁阀h33发送信号，使之打开，向电磁阀a7、电磁阀b12、电磁阀c13、电磁阀d19、电磁阀f28和电磁阀g29发送信号，使之闭合。高压储气罐34通过电磁阀e22、电磁阀h33、单向阀8向气压缸25c、气压缸d32充气，充气量的多少同样与情况1相同，由各气压缸的阻尼与向前俯仰角的变化速度。根据计算出的阻尼差与气压传感器检测的气体压力，向气压缸c25、气压缸32d充气，当阻尼差满足要求时，ECU1输出模块向电磁阀e22、电磁阀h33发送信号，使之闭合，当俯仰角为0时，向电磁阀b12、电磁阀c13、电磁阀f28和电磁阀g29发送信号，使之打开。向前俯仰时动力传输路线如图6所示。
4当陀螺仪2检测车身26向后产生俯仰角时，ECU1的输出模块向电磁阀a7、电磁阀d19发送信号，使之打开，向电磁阀b12、电磁阀c13、电磁阀e22、电磁阀f28、电磁阀g29和电磁阀h33发送信号，使之闭合。高压储气罐34通过电磁阀a7、电磁阀d19、单向阀向气压缸a10、气压缸b15充气，充气量的多少同样与情况1相同，由各气压缸的阻尼与向后俯仰角的变化速度。根据计算出的阻尼差与气压传感器检测的气体压力，向气压缸a10、气压缸b15充气，当阻尼差满足要求时，ECU1输出模块向电磁阀a7、电磁阀d19发送信号，使之结合，当俯仰角为0时，向电磁阀b12、电磁阀c13、电磁阀f28和电磁阀g29发送信号，使之打开。向后俯仰时动力传输路线如图7所示。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种兼顾节能与稳定的空气悬架系统，其特征在于，包括检测机构、控制单元和执行机构；
所述检测机构检测车身侧倾角与俯仰角信号、各个车轮处的车身高度信号和气压缸的气体压力信号，检测机构将检测的信号发送给控制单元；
所述执行机构包括至少四个气压缸、多个电磁阀、多个节流阀、多个单向阀(8)、高压储气罐(34)和低压储气罐(20)；车辆的每个空气弹簧并联一个所述气压缸，所述气压缸的活塞端与车身通过铰链连接，气压缸的缸壁与底盘车架连接，所述气压缸的出气口依次通过单向阀(8)和电磁阀连接到低压储气罐(20)，所述气压缸的进气口依次通过单向阀(8)和电磁阀连接到高压储气罐(34)，所述空气弹簧分别与高压储气罐(34)和低压储气罐(20)连接，所述高压储气罐(34)与低压储气罐(20)连接；所述气压缸还通过节流阀与外界空气相通；
所述控制单元分别与电磁阀和节流阀连接；所述控制单元根据检测机构的信号确定各个轮子的车身高度、当前车身(26)的侧倾与俯仰角、各个气压缸的气体压力，当检测到车身高度变小时，控制单元判断开启节能模式，控制单元向执行机构发出指令控制气压缸的气体流到低压储气罐(20)内；当车身(26)发生侧倾或俯仰时，控制单元向执行机构发出指令控制高压储气罐(34)给气压缸充气，抑制车身(26)的侧倾角与俯仰角。
2.根据权利要求1所述的兼顾节能与稳定的空气悬架系统，其特征在于，所述检测机构包括陀螺仪(2)、车身高度传感器和气压传感器；
所述陀螺仪(2)用于检测车身侧倾角与俯仰角；
所述车身高度传感器用于测量车轮处的车身高度；
所述气压传感器用于测量气压缸内的气体压力。
3.根据权利要求1所述的兼顾节能与稳定的空气悬架系统，其特征在于，所述控制单元包括输入模块、判断模块和输出模块；
所述输入模块与检测机构连接，用于接收检测机构检测的车身侧倾角与俯仰角信号、车身高度信号及气压缸的气体压力信号，并将信号传送到判断模块；所述判断模块根据输入模块的信号确定各个轮子的车身高度、当前车身(26)的侧倾与俯仰角、各个气压缸的气体压力，并作出判断，并生成控制指令通过输出模块控制执行机构。
4.根据权利要求1所述的兼顾节能与稳定的空气悬架系统，其特征在于，所述气压缸与悬架并联安装，气压缸的活塞端通过铰链连接在车身(26)上，气压缸的缸壁焊接在底盘车架(23)上。
5.根据权利要求1所述的兼顾节能与稳定的空气悬架系统，其特征在于，所述气压缸的数量为四个，分别为气压缸a(10)、气压缸b(15)、气压缸c(25)和气压缸d(32)；所述气压缸a(10)、气压缸b(15)、气压缸c(25)和气压缸d(32)与高压储气罐(34)和低压储气罐(20)连接的气体管路分别安装单向阀(8)；所述气压缸a(10)与左后轮空气悬架并联安装，气压缸b(15)与右后轮空气悬架并联安装，气压缸c(25)与右前轮悬架并联安装，气压缸d(32)与左前轮悬架并联安装；
所述电磁阀包括电磁阀a(7)、电磁阀b(12)、电磁阀c(13)、电磁阀d(14)、电磁阀e(15)、电磁阀f(28)、电磁阀g(29)和电磁阀h(33)；所述电磁阀a(7)安装于高压储气罐(34)与气压缸a(9)之间的连接管路上，所述电磁阀b(12)安装于低压储气罐(20)与气压缸a(10)之间的连接管路上，所述电磁阀c(13)安装于低压储气罐(20)与气压缸b(15)之间的连接管路上，所述电磁阀d(19)安装于高压储气罐(34)与气压缸b(15)之间的连接管路上，所述电磁阀e(22)安装于高压储气罐(34)与气压缸c(25)之间的连接管路上，所述电磁阀f(28)安装于气压缸c(25)与低压储气罐(20)之间的连接管路上，所述电磁阀g(29)安装于低压储气罐(20)与气压缸d(32)之间的连接管路上，所述电磁阀h(33)安装于高压储气罐(34)与气压缸d(32)之间的连接管路上；
所述节流阀包括流阀a(11)、节流阀b(14)、节流阀c(27)和节流阀d(30)；流阀a(11)安装在气压缸a(10)与外界空气连接的管道上，节流阀b(14)安装在气压缸b(15)与外界空气连接的管道上，节流阀c(27)安装在气压缸c(25)与外界空气连接的管道上，节流阀d(30)安装在气压缸d(32)与外界空气连接的管道上。
6.一种根据权利要求1-5任意一项所述兼顾节能与稳定的空气悬架系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
所述检测机构检测车身侧倾角与俯仰角信号、各个车轮处的车身高度信号和气压缸的气体压力信号，检测机构将检测的信号发送给控制单元；
所述控制单元根据检测机构的信号确定各个轮子的车身高度、当前车身(26)的侧倾与俯仰角、各个气压缸的气体压力，当车身(26)高度稳定不变和无俯仰侧倾角时，控制单元向执行机构发出指令控制高压储气罐(34)无法向各气压缸充气，允许气压缸和外界空气连通；当检测到车身高度变小时，控制单元判断开启节能模式，控制单元向执行机构发出指令控制气压缸的气体流到低压储气罐(20)内；当检测到车身高度变大时，控制单元判断开启减震模式，控制单元向执行机构发出指令控制外界空气进入气压缸；当车身(26)发生侧倾或俯仰时，控制单元向执行机构发出指令控制高压储气罐(34)给气压缸充气，抑制车身(26)的侧倾角与俯仰角。
7.根据权利要求6所述兼顾节能与稳定的空气悬架系统的控制方法，其特征在于，当检测机构检测到车身(26)往左侧倾斜时，控制单元控制车身(26)左侧电磁阀打开，其余电磁阀为关闭状态，高压储气罐(34)中的高压气体通过电磁阀和单向阀(8)分别进入到左侧气压缸；当左侧气压缸气压满足要求时，控制左侧电磁阀闭合；
当检测机构检测到车身(26)往右侧倾斜时，控制单元控制车身(26)右侧电磁阀打开，其余电磁阀为关闭状态，高压储气罐(34)中的高压气体通过电磁阀和单向阀(8)分别进入到右侧气压缸；当右侧气压缸气压满足要求时，控制右侧电磁阀闭合；
当检测机构检测到车身(26)向前产生俯仰角时，控制单元控制车身(26)左前侧和右前侧的电磁阀打开，其余电磁阀为关闭状态，高压储气罐(34)中的高压气体通过电磁阀和单向阀(8)分别进入左前侧和右前侧的气压缸，当左前侧和右前侧的气压缸气压满足要求时，控制左前侧和右前侧的电磁阀闭合；
当检测机构检测到车身(26)向后产生俯仰角时，控制单元控制车身(26)左后侧和右后侧的电磁阀打开，其余电磁阀为关闭状态，高压储气罐(34)中的高压气体通过电磁阀和单向阀(8)分别进入左后侧和右后侧的气压缸，当左后侧和右后侧的气压缸气压满足要求时，控制左后侧和右后侧的电磁阀闭合。
8.根据权利要求7所述兼顾节能与稳定的空气悬架系统的控制方法，其特征在于，当侧倾角或俯仰角为0时，控制气压缸与低压储气罐(20)之间的电磁阀打开。
9.根据权利要求6所述兼顾节能与稳定的空气悬架系统的控制方法，其特征在于，所述气压缸的数量为四个时；
当车身(26)高度稳定不变和无俯仰侧倾角时，控制单元控制电磁阀a(7)、电磁阀d(19)、电磁阀e(22)和电磁阀h(33)闭合，高压储气罐(34)无法向各气压缸充气，其余电磁阀和节流阀打开，允许气压缸和外界空气做气体交换；
当检测到车身高度变小时，控制单元开启节能模式，控制电磁阀b(12)、电磁阀c(13)、电磁阀f(28)和电磁阀g(29)打开，其余电磁阀和节流阀闭合，高压气体推开单向阀(8)，分别经电磁阀b(12)、电磁阀c(13)、电磁阀f(28)和电磁阀g(29)流到低压储气罐(20)内；
当检测到的车身高度变大时，控制单元开启减震模式，控制电磁阀a(7)、电磁阀d(19)、电磁阀e(22)和电磁阀h(33)闭合，控制节流阀a(11)、节流阀b(14)、节流阀c(27)和节流阀d(30)打开，以使外界空气分别进入气压缸。
10.根据权利要求7所述兼顾节能与稳定的空气悬架系统的控制方法，其特征在于，所述气压缸的数量为四个时；
当检测机构检测到车身(26)往左侧倾斜时，控制单元控制电磁阀a(7)和电磁阀h(33)打开，电磁阀b(12)、电磁阀c(13)、电磁阀d(19)、电磁阀e(22)、电磁阀f(28)和电磁阀g(29)闭合，高压储气罐(34)中的高压气体通过电磁阀a(7)和单向阀(8)进入到气压缸a(10)，经电磁阀h(33)和单向阀(8)进入气压缸d(32)，当气压缸a(10)和气压缸d(32)气压满足要求时，控制电磁阀a(7)和电磁阀h(33)闭合；
当检测机构检测到车身(26)往右侧倾斜时，控制单元控制电磁阀d(19)和电磁阀e(22)打开，控制电磁阀a(7)电磁阀b(12)、电磁阀c(13)、电磁阀f(28)、电磁阀g(29)和电磁阀h(33)闭合，高压储气罐(34)的高压气体通过电磁阀d(19)和单向阀(8)进入气压缸b(15)，通过电磁阀e(22)和单向阀(8)进入气压缸c(25)，当气压缸b(15)和气压缸c(25)内气压满足要求，控制电磁阀d(19)和电磁e(22)闭合；
当检测机构检测到车身(26)向前产生俯仰角时，控制单元控制电磁阀e(22)和电磁阀h(33)打开，控制电磁阀a(7)、电磁阀b(12)、电磁阀c(13)、电磁阀d(19)、电磁阀f(28)和电磁阀g(29)闭合，高压储气罐(34)的高压气体通过电磁阀e(22)和单向阀(8)流向气压缸c(25)，通过电磁阀h(33)和单向阀(8)流向气压缸d(32)，当气压缸(25)和气压缸d(32)的气压满足要求时，控制电磁阀e(22)和电磁阀h(33)闭合；
当检测机构检测到车身(26)向后产生俯仰角时，控制单元控制电磁阀a(7)和电磁阀d(19)打开，控制电磁阀b(12)、电磁阀c(13)、电磁阀e(22)、电磁阀f(28)、电磁阀g(29)和电磁阀h(33)闭合，高压储气罐(34)的高压气体通过电磁阀a(7)和单向阀进入气压缸a(10)，通过电磁阀d(19)和单向阀进入气压缸b(15)，当气压缸a(10)和气压缸b(15)的气压满足要求时，控制电磁阀a(7)和电磁阀d(1)闭合。
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