CN112105514A - 空气弹簧控制系统和空气弹簧系统及相关车辆和相关方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于商用车、如货车等或用于乘用车的空气弹簧控制系统(ECAS，Electronic Controlled Air Suspension)(10)，其包括用于运行空气弹簧控制系统(10)的主控制单元(12)。空气弹簧控制系统(10)的特征在于至少两个副控制单元(14)，副控制单元分别通过单独的或共同的数据连接(16)与主控制单元(12)连接。副控制单元(14)分别具有至少一个输出端(18)，用于操控至少一个能与输出端(18)连接的促动器(20)、尤其用于阀(30)、优选电磁阀部件、尤其气动的或液压的阀部件、如螺线管阀的调节驱动器(28)。此外，在副控制单元(14)中分别能够存储有至少一个功能，用于在输出端(18)上产生控制信号，并且主控制单元(12)设定成通过经由数据连接(16)发送指令来至少调用和/或参数化存储的功能。此外，本发明还涉及一种具有空气弹簧控制系统(10)的车辆和用于运行具有空气弹簧控制系统(10)的车辆的方法。

Description

空气弹簧控制系统和空气弹簧系统及相关车辆和相关方法
技术领域
本发明涉及用于商用车或乘用车的空气弹簧系统的领域。用于车辆的空气弹簧系统是已知的，车辆利用使用空气弹簧改进行驶舒适性和安全性。这例如以如下方式实现，即车辆的结构和乘客通过空气弹簧免受由于地面不平坦在行驶期间导致的碰撞。此外，可以减弱或甚至防止由于地面不平坦在行驶期间导致的振动。
背景技术
在空气弹簧系统中，此外可区分可调节的和不可调节的弹簧系统。可调节的空气弹簧系统通常具有空气弹簧的可变的气体质量、优选空气质量，而空气弹簧的气体质量在不可调节的空气弹簧系统中是固定的。不可调节的空气弹簧主要可用于上述的目标，而可调节的空气弹簧能够实现扩展的功能。可调节的空气弹簧系统的这种扩展的功能例如是水平调节，其中，车辆的离地间隙的调整例如依赖于车辆装载保持恒定。
可调节的或可变的空气弹簧系统为了实现另外的功能而具有空气弹簧控制系统，空气弹簧控制系统例如依赖于传感器改变弹簧元件中的气体质量。也已知的是利用控制信号的手动干预，如例如在巴士中的自动降低系统中，为了简化乘客的上车和下车是已知的那样。
当前应该考虑可调节的空气弹簧系统，在该空气弹簧系统中，空气弹簧中的可变的气体质量尤其用于车辆的悬架。
如已经在上面提到的那样，这种空气弹簧系统通常具有空气弹簧控制系统，空气弹簧控制系统接至多个传感器和用于控制空气弹簧的气体质量的促动器。因此，给空气弹簧控制系统输送多个测量值，空气弹簧控制系统通常是包括另外的功能的控制设备的组成部分。此外，控制设备必须发送多个指令，以便操控促动器。此外，控制设备必须具有快速的反应时间，以便从多个测量值产生相应的控制信号。
包括空气弹簧控制系统的控制设备因此需要高度复杂的研发工作，并且需要很高的计算能力。尤其是在控制设备故障的情况下，整个空气弹簧系统停止运行。
发明内容
因此，本发明的任务是，提供一种空气弹簧系统或一种空气弹簧控制系统，其是不太复杂的，并且例如可以以简单的方式匹配于不同的车辆或车辆类型。在任何情况下，应该提供相对于现有技术有利的空气弹簧系统或空气弹簧控制系统。
为此，本发明涉及一种用于商用车或乘用车的空气弹簧控制系统。空气弹簧控制系统也可以被称为电子控制空气悬架系统(ECAS)。商用车例如是公共汽车或货车，但也包括公路列车。
根据本发明的空气弹簧控制系统具有用于运行空气弹簧控制系统的主控制单元。此外，空气弹簧控制系统包括至少两个副控制单元。副控制单元分别通过数据连接与主控制单元连接。数据连接要么是共同的要么是单独的数据连接。也就是说，在共同的数据连接中，主控制单元和两个副控制单元接在共同的例如由两个或更多个电导体构成的数据线路上。如果数据连接设计为单独的数据连接，那么这意味着的是，在主控制单元与至少两个副控制单元的每个之间设置单独的数据线路。
其中每个副控制单元分别具有至少一个输出端。输出端用于操控至少一个可与输出端连接的促动器。促动器例如是用于阀的调节驱动器。优选地，促动器是电磁阀部件，其例如是气动的或液压的阀部件。特别优选地，阀是螺线管阀(Solenoid-Ventil)。
在副控制单元中分别可以存储有至少一个用于在输出端上产生控制信号的功能。也就是说，副控制单元优选设定成依赖于存储的功能(其存储在副控制单元中)操控输出端。
主控制单元此外设定成调用和/或参数化存储的功能。这通过经由数据连接将指令从主控制单元发送到副控制单元来实现，该副控制单元的功能应该被调用和/或参数化。
在此，调用尤其理解为，通过调用功能使副控制单元以该功能运行，并且因此依赖于调用的功能在副控制单元的输出端上产生控制信号。
术语“功能(Funktion)”在此不局限于在映射两个量之间的关系的意义下的数学函数。相反，术语“功能”也可在其使用在信息学中的意义下来理解。因此，功能是一种程序结构，其在没有输入值的情况下或优选利用输入值(例如包括输入数据和/或传感器数据和/或参数化)产生输出值。
相对于常规的空气弹簧控制系统(其仅具有唯一的控制单元，所有执行器通过其输出端利用控制单元被操控)，根据本发明的控制单元因此模块化地构建。本发明的主控制单元基本上仅还用于调用和/或参数化存储在副控制单元中的功能。
存储的功能例如可以是水平调节功能。因此，在需要时，由主控制单元在副控制单元中调用水平调节功能。作为参数，主控制单元可以给副控制单元例如预设期望的要保持恒定的离地间隙。在调用水平调节功能时，在副控制单元中分别对阀进行操控，从而使气体质量引导至空气弹簧，或从空气弹簧导出，以便使预设的离地间隙基本上保持恒定。
如果为了保持在上面示例中的水平调节功能，应该由所有副控制单元实施对一个或多个空气弹簧的水平调节，那么主控制单元可以例如以唯一的广播的方式向所有副控制单元调用相应的功能或水平调节功能。主控制单元为此在调用水平调节功能之后不必再交互。
空气弹簧控制系统的模块化的结构由此是可能的，从而例如与一定数量的需要的副控制单元无关地，总是可以在车辆中使用相同的主控制单元。附加地，在调用功能之后，可以大大减小或甚至完全避免一个或多个数据连接上的数据通信。数据连接的带宽因此可以用于其他的传输。
此外，也需要主控制单元的更小的计算能力，这是因为功能转移到副控制单元。主控制单元因此可以在相同的计算能力的情况下执行其他的功能，并且可以鉴于空气悬架基本上局限于空气悬架的上级的控制功能，而不必对空气悬架执行时间要求严格的调节。
根据第一实施方式，副控制单元分别具有至少一个用于检测传感器数据的输入端。至少一个传感器可以与输入端连接。此外，副控制单元分别设定成依赖于传感器信号在输出端上产生控制信号。优选地，副控制单元设定成因此依赖于传感器信号和功能、尤其存储的被调用的功能在输出端上产生控制信号。特别优选地，因此，传感器数据的值或由此导出的值与在副控制单元中实施的功能相关联，从而在输出端上产生特定的控制信号。
在上面提到的水平调节功能的示例性的情况下，例如给副控制单元输送预测的离地间隙的当前的状态作为传感器数据，从而相应在输出端上可以操控促动器，以用于改变离地间隙或用于保持离地间隙。因此，例如如果将传感器数据视为实际值，功能具有目标值预设，并且通过操控一个或多个促动器经由输出端进行调节，那么因此可以利用副控制单元对单个封闭的系统进行完全调节。
在通过由主控制单元调用功能来激活调节系统之后，各个自身封闭的包括副控制单元的调节系统可以因此单独地并且与主控制单元无关地自给自足地承担调节。功能的此外在上面提到的参数化可以例如代表用于功能的目标值预设。
根据另一实施方式，副控制单元设定成利用输入端检测至少一个传感器的信号，传感器包括距离、高度和/或压力传感器。尤其为了利用副控制单元调节促动器以用于改变离地间隙或使离地间隙保持恒定，通过检测例如在车桥与车轮安装结构之间或在车辆底盘与地面之间的距离，和/或通过利用压力传感器记录压力测量值以用于评估装载情况，经由副控制单元可以实现完全的可调节性，而不用通过主控制单元进行另外的预设。
根据另一实施方式，副控制单元也设定成经由数据连接将传感器数据传输到主控制单元。如果由主控制单元经由数据连接发送指令，并且由副控制单元接收指令，即例如应该读取传感器信号，那么优选是这样的情况。即使当在使用传感器和促动器的情况下，在副控制单元本身内实施调节时，主控制单元因此优选也可以用作例如用于正确功能的控制实例。主控制单元例如构造为，使得主控制单元定期或通过借助传感器信号或副控制单元的其他的数据查询上级的实例而触发地检验副控制单元的正确的和/或无错误的功能。
根据另一实施方式，副控制单元分别设定成从主控制单元接收和解释至少一个预定义的固定指令集。因此，主控制单元例如构造有固定的指令集，其中，对指令的解释依赖于存储在副控制单元中的功能的设计来进行。
因此仅可以通过调整副控制单元实现对空气弹簧控制系统的个体化的调整。因此，与车辆的个体化的结构或应该安装空气弹簧控制系统的车辆的要求无关地，主控制单元可以总是相同的。相同的主控制单元因此例如可以用于多个不同的个体化的车辆，从而基于大量所需的件数，可以更有利地实现主控制单元。
根据另一实施方式，数据连接是总线连接。尤其地，总线连接是CAN总线连接。构造为总线连接、尤其CAN总线连接的数据连接对于主控制单元与副控制单元的连接来说是特别有利的，因为该数据连接在现今的车辆中总归要被计划或存在。因此，主控制单元可以例如布置在车辆的存在另外的上级的控制单元的区域中，而副控制单元例如可以布置在靠近一个或多个待调节的促动器的区域中。总归存在的总线连接于是可以用于实现副控制单元和主控制单元之间的通信，而不必提供附加的线缆连接。
此外，本发明还涉及一种空气弹簧系统，其优选包括根据其中一个前述的实施方式的空气弹簧控制系统。空气弹簧系统包括用于与空气弹簧控制系统连接的促动器。促动器是阀驱动器，并且设定成无级地或以大于三个级的方式操纵阀的与用于操纵的阀驱动器连接的阀通道的流量。
由此，例如可以调节离地间隙的变化的速度。因此，离地间隙例如可以在行驶期间以比在静止期间更小的速度改变，以便例如在行驶期间不对行驶动态产生突然的影响。
尤其在公共汽车中产生以下优点，在巴士静止时能够实现离地间隙的特别快速的调整，以便乘客的上车和下车。这优选能够通过相同的阀实现，阀在行驶期间支持水平调节，而不需要多个并联连接的阀。
根据实施方式，阀驱动器具有步进马达。步进马达可以在多个级中以简单的方式调节，从而依赖于所使用的步进马达的步长能够实现多个用于操纵阀的级。根据实施方式，空气弹簧系统的促动器构造成用于与副控制单元的输出端连接。
此外，本发明涉及一种车辆，该车辆尤其是商用车或乘用车，并且包括根据其中一个前述的实施方式的空气弹簧控制系统和/或根据其中一个前述的实施方式的空气弹簧系统。
根据实施方式，车辆具有多个车桥，其中，空气弹簧控制系统针对每个车桥包括一个副控制单元。因此，能够实现依赖于车桥的数量个体化地构建空气弹簧控制系统。
此外，本发明还涉及一种用于运行具有根据其中一个前述的实施方式的空气弹簧控制系统和/或根据其中一个前述的实施方式的空气弹簧系统的车辆的方法。
根据方法的实施方式，为了运行，在至少一个副控制单元的输出端上依赖于存储在该副控制单元中的功能并且依赖于由主控制单元发送至该副控制单元的指令地产生控制信号。优选地，附加地依赖于至少一个与副控制单元连接的传感器的传感器信号产生控制信号。
附图说明
借助在附图中详细阐述的实施例获得另外的实施方式。其中：
图1示出了空气弹簧控制系统；并且
图2示出了根据实施例的空气弹簧系统。
具体实施方式
图1示出了根据其中一个前面提到的实施方式的空气弹簧控制系统10。空气弹簧控制系统10包括主控制单元12和两个副控制单元14。副控制单元14分别通过数据连接16与主控制单元12连接。因此，数据连接16用于将数据从主控制单元12传输到副控制单元14，并且从副控制单元14传输到主控制单元12。
图1示出了通过两个单个线实现的数据连接16，线例如分别包括多个电气的或光学的线路。根据本发明的另一在此未示出的实施例，两个线是非独立的，并且在主控制单元12与两个副控制单元14之间存在共同的数据连接。共同的数据连接优选是总线系统。
每个副控制单元14具有两个输出端18，相应一个促动器20与输出端电连接。此外，每个副控制单元分别包括两个输入端22，相应一个传感器24与输入端连接。
空气弹簧控制系统现在构造为，使得首先通过主控制单元12借助数据连接16调用副控制单元18中的功能，并且使功能参数化。借助功能，随后依赖于功能和传感器数据产生用于促动器20的输出端18上的输出信号，传感器数据通过传感器24提供给副控制单元14的输入端22。功能例如是升高或降低具有空气弹簧控制系统的车辆或倾斜车辆或在车辆装载时或之后的水平调节。
图2示出了空气弹簧系统26，空气弹簧系统可以借助空气弹簧控制系统10控制。在此，空气弹簧系统具有促动器20，促动器构造为阀驱动器28。阀驱动器28因此与副控制单元14的输出端18连接。阀驱动器28是阀30的组成部分，并且具有步进马达32，以便无级地或以大于三个级的方式操纵阀30的阀通道34。
因此，阀30由副控制单元14操控，使得针对阀驱动器28提供阀通道34的期望的级。阀驱动器28随后借助步进马达32对应于期望的级来调节阀通道34。由此改变通过阀30的流量，使得例如通过给气缸填充气体、尤其空气、对应于流量地能够实现车辆的缓慢的或快速的升高。
附图标记列表
10 空气弹簧控制系统
12 主控制单元
14 副控制单元
16 数据连接
18 用于连接促动器的输出端
20 促动器
22 用于检测传感器数据的输入端
24 传感器
26 空气弹簧系统
28 阀驱动器
30 阀
32 步进马达
34 阀通道

Claims (14)

1.用于商用车、如货车等或用于乘用车的空气弹簧控制系统(ECAS，ElectronicControlled Air Suspension)(10)，所述空气弹簧控制系统包括用于运行空气弹簧控制系统(10)的主控制单元(12)，
其特征在于具有：
-至少两个副控制单元(14)，所述副控制单元分别通过单独的或共同的数据连接(16)与主控制单元(12)连接，
其中，所述副控制单元(14)分别具有至少一个输出端(18)，所述输出端用于操控至少一个能与输出端(18)连接的促动器(20)、尤其用于阀(30)、优选电磁阀部件、尤其气动的或液压的阀部件、如螺线管阀的调节驱动器(28)，
其中，在副控制单元(14)中分别能够存储有至少一个用于在输出端(18)上产生控制信号的功能，并且
其中，所述主控制单元(12)设定成通过经由数据连接(16)发送指令来至少调用和/或参数化所存储的功能。
2.根据权利要求1所述的空气弹簧控制系统(10)，其中，所述副控制单元(14)分别具有至少一个输入端(22)用于检测能够与输入端(22)连接的至少一个传感器(24)的传感器数据，并且所述副控制单元(14)分别设定成依赖于输入端上的传感器信号地在输出端(18)上产生控制信号。
3.根据权利要求2所述的空气弹簧控制系统(10)，其中，所述副控制单元(14)分别设定成利用输入端(22)检测至少一个传感器(24)的信号，所述传感器包括距离传感器、高度传感器和/或压力传感器。
4.根据权利要求2或3所述的空气弹簧控制系统(10)，其中，所述副控制单元(14)分别设定成，尤其在接收到通过主控制单元(12)发送的经由数据连接(16)接收的指令之后，将传感器信号传输到主控制单元(12)。
5.根据权利要求4所述的空气弹簧控制系统(10)，其中，所述副控制单元(14)分别设定成从主控制单元(12)接收至少一个预定义的固定指令集并解释该至少一个预定义的固定指令集。
6.根据前述权利要求中任一项所述的空气弹簧控制系统(10)，其中，所述副控制单元(14)设定成在其中分别存储一个预定义的固定功能集。
7.根据前述权利要求中任一项所述的空气弹簧控制系统(10)，其中，所述数据连接(16)是总线连接、尤其是CAN总线连接。
8.空气弹簧系统(26)，所述空气弹簧系统能够借助尤其根据前述权利要求中任一项所述的空气弹簧控制系统(10)控制，其中，所述空气弹簧系统具有用于与空气弹簧控制系统(10)连接的促动器(20)，并且所述促动器(20)是阀驱动器(28)，其中，所述阀驱动器(28)设定成无级地或以大于三个级的方式操纵阀(30)的与用于操纵的阀驱动器连接的阀通道(34)的流量。
9.根据权利要求8所述的空气弹簧系统(26)，其中，所述阀驱动器(28)包括步进马达(32)。
10.根据权利要求8或9所述的空气弹簧系统(26)，其中，所述促动器(20)构造成用于与其中一个副控制单元(14)的至少一个输出端(18)连接。
11.车辆、尤其商用车、如货车等，或乘用车，所述车辆具有根据权利要求1至7中任一项所述的空气弹簧控制系统(10)和/或根据权利要求8至10中任一项所述的空气弹簧系统(26)。
12.根据权利要求11所述的车辆，其中，所述车辆具有多个车桥，并且所述空气弹簧系统(10)针对每个车桥包括一个副控制单元(14)。
13.用于运行根据权利要求11或12所述的车辆或具有根据权利要求8至10中任一项所述的空气弹簧系统(26)或根据权利要求1至7中任一项所述的空气弹簧控制系统(10)的方法。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，为了运行，在至少一个副控制单元(14)的输出端(18)上依赖于存储在副控制单元(14)中的功能地并且依赖于由主控制单元(12)发送至副控制单元(12)的指令地产生控制信号。
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