CN109203900B - 基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统及其控制方法，其中，该系统包括：组件模块，用于悬架组件和磁流变减震器；检测模块，用于检测车身的垂直加速度信息、车轮与车身的相对行程信息和磁流变减震器的温度信息；悬架控制模块，用于根据车身的垂直加速度信息、车轮与车身的相对行程信息和磁流变减震器的温度信息识别车辆的当前行驶路面状态，并根据当前行驶路面状态控制磁流变减震器的阻尼状态。该系统可以无需对汽车做较大的改动，即可实现悬架阻尼力的实时电子控制，有效改善车辆在行驶过程中的舒适性和平顺性。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统及其控制方法。
背景技术
在相关技术中，现有的绝大多数合资和国产汽车的悬架采用的是被动悬架，在车辆行驶过程中，对悬架的刚度和阻尼状态没有控制与管理，因此汽车在行驶过程中，悬架系统对于路面的冲击不能做出相应的改变和调整，即不能通过改变悬架的刚度和阻尼来有效地减小路面冲击对车辆舒适性和平顺性的影响。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统，该系统可以无需对汽车做较大的改动，即可实现悬架阻尼力的实时电子控制，有效改善车辆在行驶过程中的舒适性和平顺性。
本发明的另一个目的在于提出一种基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统的控制方法。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统，包括：组件模块，用于悬架组件和磁流变减震器；检测模块，用于检测车身的垂直加速度信息、车轮与车身的相对行程信息和磁流变减震器的温度信息；悬架控制模块，用于根据所述车身的垂直加速度信息、所述车轮与车身的相对行程信息和所述磁流变减震器的温度信息识别所述车辆的当前行驶路面状态，并根据所述当前行驶路面状态控制所述磁流变减震器的阻尼状态。
本发明实施例的基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统，可以利用现有车辆悬架与车身的耦合机构，对悬架进行重新设计优化，并增加磁流变减震器及控制系统，然后通过对各传感器的信号输入进行分析，得出车辆当前的行驶的路面状态，无需对车辆做较大的改动，即可通过改变磁流变减震器的阻尼状态有效改善车辆的平顺性及舒适性。
另外，根据本发明上述实施例的基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述检测模块可以包括多个加速度传感器和多个行程传感器。
其中，所述多个加速度传感器分别设置于车辆的左前、右前、左后和右后处，所述多个行程传感器分别设置于所述车辆的左前、右前、左后和右后处。
可选地，在本发明的一个实施例中，所述磁流变减震器可以为多个。
其中，多个磁流变减震器分别设置于所述车辆的左前、右前、左后和右后处。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：减震设置按键，用于设置所述减震参数。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：识别模块，用于根据所述磁流变减震器的阻尼状态识别所述悬架系统当前工作模式。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：第一发送模块，用于发送所述当前工作模式至EPS。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：第二发送模块，用于发送所述当前工作模式至显示屏、数据总线诊断借口、助力转向控制单元和附加控制装置。
为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统的控制方法，包括以下步骤：检测车身的垂直加速度信息、车轮与车身的相对行程信息和磁流变减震器的温度信息；根据所述车身的垂直加速度信息、所述车轮与车身的相对行程信息和所述磁流变减震器的温度信息识别所述车辆的当前行驶路面状态；根据所述当前行驶路面状态控制所述磁流变减震器的阻尼状态。
本发明实施例的基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统的控制方法可以利用现有车辆悬架与车身的耦合机构，对悬架进行重新设计优化，并增加磁流变减震器及控制系统，然后通过对各传感器的信号输入进行分析，得出车辆当前的行驶的路面状态，无需对车辆做较大的改动，即可通过改变磁流变减震器的阻尼状态有效改善车辆的平顺性及舒适性。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统结构图；
图2为根据本发明一个实施例的基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统结构示意图；
图3为根据本发明一个实施例的基于磁流变减震器的悬架控制系统结构图；
图4为根据本发明一个实施例的基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统框架结构示意图；
图5为根据本发明一个实施例的基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统的控制方法流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统及其控制方法，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统。
图1是本发明一个实施例的基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统结构图。
如图1所示，该基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统10包括：组件模块100、检测模块200和悬架控制模块300。
其中，组件模块100用于悬架组件和磁流变减震器。检测模块200用于检测车身的垂直加速度信息、车轮与车身的相对行程信息和磁流变减震器的温度信息。悬架控制模块300用于根据车身的垂直加速度信息、车轮与车身的相对行程信息和磁流变减震器的温度信息识别车辆的当前行驶路面状态，并根据当前行驶路面状态控制磁流变减震器的阻尼状态。本发明实施例基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统10可以无需对汽车做较大的改动，即可实现悬架阻尼力的实时电子控制，有效改善车辆在行驶过程中的舒适性和平顺性。
可选地，在本发明的一个实施例中，磁流变减震器可以为多个。
其中，多个磁流变减震器分别设置于车辆的左前、右前、左后和右后处。
可理解的是，磁流变减震器是利用电磁反应，以来自监测车身和车轮运动传感器的输入信息为基础，对路况和驾驶环境做出实时响应。磁流变液体是一种磁性软粒悬浮液，当液体被注入减振器活塞内的电磁线圈后，线圈的磁场将改变其流变特性，从而在没有机电控制阀、且机械装置简单的情形下，产生反应迅速、可控性强的阻尼力。磁流变减振器的有着阻尼力可调倍数高、易于实现计算机变阻尼实时控制、结构紧凑以及外部输入能量小等特点。
具体地，磁流变减震器可以改善车辆的行驶过程，比如，改善汽车行驶过程中路面冲击对车辆平顺性和舒适性的影响；改善车辆紧急制动状态下的点头现象；改善车辆在急加速时的仰头现象；改善车辆在转弯时的侧倾现象；该系统可以适应车辆的运行环境和操作环境；
可选地，在本发明的一个实施例中，检测模块200可以包括多个加速度传感器和多个行程传感器。
其中，多个加速度传感器分别设置于车辆的左前、右前、左后和右后处，多个行程传感器分别设置于车辆的左前、右前、左后和右后处。
可理解的是，检测模块可以利用多个不同类型的传感器来检测信息，通过设置在车辆的不同位置进行全方位的检测。
具体地，悬架控制模块可以用在车辆产品中，控制系统的典型形式是微控制器或基于微处理器的数字控制器，来自每个传感器的输入都被采样，转换成数字格式，存储在存储器里，车身加速度的测量可用于评估平顺性质量，控制器通过计算加速度谱的加权平均来完成此工作，车身/车轮的相对运动可用于估算轮胎法向力，然后调整阻尼以优化法向力。
悬架控制系统可以通过对磁流变悬架工作状态进行控制，有效改善路面震动对车辆的影响，提高车辆行驶的舒适性和平顺性。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还可以包括：减震设置按键，用于设置减震参数。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：识别模块，用于根据磁流变减震器的阻尼状态识别悬架系统当前工作模式。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：第一发送模块，用于发送当前工作模式至EPS。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：第二发送模块，用于发送当前工作模式至显示屏、数据总线诊断借口、助力转向控制单元和附加控制装置。
本发明实施例基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统对汽车在行车过程中的舒适性、平顺性，汽车加速、制动及转向情况下的俯仰、侧倾，车身姿态的控制，是对汽车磁流变悬架在行车过程中的阻尼力控制与管理。悬架控制系统通过对磁流变悬架工作状态的控制，有效改善路面震动对车辆的影响，提高车辆行驶的舒适性和平顺性。
图2为根据本发明一个实施例的基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统结构示意图。
如图2所示，在本发明的实施例中，基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统由新型磁流变减震器、集磁流变悬架系统、悬架控制系统、加速度和行程传感器等部分组成，该系统在现有车辆悬架系统的基础上，通过对悬架系统的重新设计、增加磁流变减震器及电子控制等技术手段，实现对车辆悬架工作状态实时控制的功能通过对车辆各加速度、行程、温度等传感器的信息检测，然后对车辆的行驶路面状态和车辆的行驶状态做出判断，从而决定车辆悬架的工作方式，最终实现车辆的平顺性和舒适性的改善。
如图3所示，在本发明的实施例中，电控半主动悬架系统中的中央处理单元CPU，可以实时接收和分析处理各传感器传输的实车数据，并检测各相关个部件的工作状态。
传感器接口是一个可以负责主系统与外界的通讯的端口，其主要信息包括三个部分：车身的垂直加速度信息、车轮与车身的相对行程信息、磁流变减震器的温度信息。悬架控制系统通过对以上信息的分析判断，得出目前车辆所处的路面状态，进而对磁流变减震器的工作状态进行控制。
电控半主动悬架系统所需的主要信息如下：
| 序号 | 信息名称 | 信号类型 | 备注 |
| 1 | 前左车身垂直加速度信息 | 模拟信号 | |
| 2 | 前右车身垂直加速度信息 | 模拟信号 | |
| 3 | 后左车身垂直加速度信息 | 模拟信号 | |
| 4 | 后右车身垂直加速度信息 | 模拟信号 | |
| 5 | 前左车轮相对车身行程信息 | 模拟信号 | |
| 6 | 前右车轮相对车身行程信息 | 模拟信号 | |
| 7 | 后左车轮相对车身行程信息 | 模拟信号 | |
| 8 | 后右车轮相对车身行程信息 | 模拟信号 | |
| 9 | 磁流变减震器工作温度 | 模拟信号 | |
| 10 | 车辆悬架工作模式选择 | 开关信号 | |
| 11 | 车辆行驶方向加速度 | 模拟信号 | |
| 12 | 车辆转向时横向加速度 | 模拟信号 | |
| 13 | 磁流变减震器工作电流 | 模拟信号 |
电控半主动悬架系统收集传感器的以上信息，根据这些信息对车辆行驶路面状态做出恰当的判断，并根据判断结果，通过悬架电控单元和磁流变减震器对车辆的悬架状态进行控制，从而达到改善车辆平顺性和舒适性的目的。
如图4所示，一种基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统，其特征在于：磁流变减震器1、电子控制单元2、各路加速度和行程传感器3之间，通过信号接口4与电子控制单元2、控制信号出接口5、磁流变减震器3连接后，由电子控制单元2通过控制信号输出接口4控制磁流变减震器1的工作状态。
本发明实施例的基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统可以利用现有车辆悬架与车身的耦合机构，对悬架进行重新设计优化，并增加磁流变减震器及控制系统，然后通过对各传感器的信号输入进行分析，得出车辆当前的行驶的路面状态，不需要对车辆做较大的改动，即可通过改变磁流变减震器的阻尼状态有效改善车辆的平顺性及舒适性。
其次参照附图描述根据本发明实施例提出的基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统的控制方法。
如图5所示，该基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统的控制方法包括以下步骤：
S101检测车身的垂直加速度信息、车轮与车身的相对行程信息和磁流变减震器的温度信息。
S102根据车身的垂直加速度信息、车轮与车身的相对行程信息和磁流变减震器的温度信息识别车辆的当前行驶路面状态。
S103根据当前行驶路面状态控制磁流变减震器的阻尼状态。
需要说明的是，前述对基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统实施例的解释说明也适用于该实施例的控制方法，此处不再赘述。
本发明实施例的基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统的控制方法在现有汽车悬架系统的基础上，加以磁流变减震器，从而实现主动悬架系统的部分功能，改善汽车的舒适性和平顺性，并且对现有汽车的悬架系统无需做较大的改动，在现有悬架系统的基础上，进行适当的设计和改造，即可实现悬架阻尼力的实时电子控制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统，其特征在于，包括：
组件模块，用于悬架组件和磁流变减震器；
检测模块，用于检测车身的垂直加速度信息、车轮与车身的相对行程信息和磁流变减震器的温度信息；
悬架控制模块，用于根据所述车身的垂直加速度信息、所述车轮与车身的相对行程信息和所述磁流变减震器的温度信息识别车辆的当前行驶路面状态，并根据所述当前行驶路面状态控制所述磁流变减震器的阻尼状态。
2.根据权利要求1所述的基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统，其特征在于，所述检测模块包括多个加速度传感器和多个行程传感器。
3.根据权利要求2所述的基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统，其特征在于，所述多个加速度传感器分别设置于车辆的左前、右前、左后和右后处，所述多个行程传感器分别设置于所述车辆的左前、右前、左后和右后处。
4.根据权利要求1所述的基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统，其特征在于，所述磁流变减震器为多个。
5.根据权利要求4所述的基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统，其特征在于，多个磁流变减震器分别设置于所述车辆的左前、右前、左后和右后处。
6.根据权利要求1所述的基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统，其特征在于，还包括：
减震设置按键，用于设置减震参数。
7.根据权利要求1所述的基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统，其特征在于，还包括：
识别模块，用于根据所述磁流变减震器的阻尼状态识别所述悬架系统当前工作模式。
8.根据权利要求7所述的基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统，其特征在于，还包括：
第一发送模块，用于发送所述当前工作模式至EPS。
9.根据权利要求7所述的基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统，其特征在于，还包括：
第二发送模块，用于发送所述当前工作模式至显示屏、数据总线诊断借口、助力转向控制单元和附加控制装置。
10.一种基于磁流变技术的汽车电控半主动悬架系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测车身的垂直加速度信息、车轮与车身的相对行程信息和磁流变减震器的温度信息；
根据所述车身的垂直加速度信息、所述车轮与车身的相对行程信息和所述磁流变减震器的温度信息识别车辆的当前行驶路面状态；以及
根据所述当前行驶路面状态控制所述磁流变减震器的阻尼状态。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wei Yintao Inventor after: Wu Mingyu Inventor after: Tong Ruting Inventor after: Han Xiaodong Inventor after: Zhang Huan Inventor after: Kang Zhenran Inventor after: Feng Zhanzong Inventor after: Chen Yalong Inventor after: Du Yongchang Inventor after: He Yichao Inventor after: Liang Guanqun Inventor before: Wei Yintao Inventor before: Liang Guanqun Inventor before: Wu Mingyu Inventor before: Tong Ruting Inventor before: Han Xiaodong Inventor before: Zhang Huan Inventor before: Kang Zhenran Inventor before: Feng Zhanzong Inventor before: Chen Yalong Inventor before: Du Yongchang Inventor before: Li Xuebing Inventor before: He Yichao |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20221207 Address after: No. A2490, 2nd Floor, College Park, Dongsheng Science Park, Zhongguancun, No. A18 Xueqing Road, Haidian District, Beijing 100083 Patentee after: Beijing Keyi International Intelligent Suspension Technology Co.,Ltd. Address before: 100084 Tsinghua Yuan, Beijing, Haidian District Patentee before: TSINGHUA University Patentee before: TSINGHUA University SUZHOU AUTOMOTIVE RESEARCH INSTITUTE(WUJIANG) |
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| TR01 | Transfer of patent right |