发明内容
本发明的主要目的在于克服上述现有技术的缺陷,提供一种空气悬架系统及其单轴内平衡调节方法、装置和存储介质,以解决现有技术中在车身倾斜到一定程度后才开始调整,无法实时调整车身姿态的问题。
本发明一方面提供了一种空气悬架系统单轴内平衡调节方法,包括:获取高度传感器检测的车辆的前轴左右悬架高度值数据和后轴左右悬架高度值数据;根据获取的所述前轴左右悬架高度值数据和后轴左右悬架高度值数据,判断所述车辆当前的车身姿态是否需要调整;若判断所述车身姿态需要调整,则根据当前的前轴左右悬架高度值数据和/或后轴左右悬架高度值数据,对所述车辆的车身姿态进行调整。
可选地,根据获取的所述前轴左右悬架高度值数据和后轴左右悬架高度值数据判断所述车辆当前的车身姿态是否需要调整,包括:根据获取的所述前轴左右悬架高度值数据判断所述车辆的前轴是否需要调整;以及根据获取的所述后轴左右悬架高度值数据判断所述车辆的后轴是否需要调整;和/或,若判断所述车身姿态需要调整,则根据当前的前轴左右悬架高度值数据和/或后轴左右悬架高度值数据,对所述车辆的车身姿态进行调整,包括:若判断所述车辆的前轴需要调整,则根据当前的前轴左右悬架高度值数据,对所述前轴左右悬架的高度进行调整,以使所述前轴平衡;和/或,若判断所述车辆的后轴需要调整,则根据当前的后轴左右悬架高度值数据,对所述后轴左右悬架的高度进行调整,以使所述后轴平衡。
可选地,根据获取的所述前轴或后轴左右悬架高度值数据判断所述车辆的前轴或后轴是否需要调整,包括:判断所述前轴或后轴左右悬架之间的高度值偏差是否超过第三预设阈值;若所述高度值偏差超过所述第三预设阈值,则根据所述左悬架或右悬架的高度值与预设复位位置的高度差,判断所述前轴或后轴是否需要调整。
可选地,根据所述左悬架或右悬架的高度值与预设复位位置的高度差,判断所述前轴或后轴是否需要调整,包括:判断所述左悬架或右悬架的高度值与预设复位位置的高度差是否超过预设偏差阈值;若判断所述高度差超过所述预设偏差阈值,则在预设时间内按照预设周期采集所述左悬架或右悬架的高度值;判断当前采集的高度值与预设复位位置的高度差超过所述预设偏差阈值的次数与当前采集次数之间的比值是否超过第二预设阈值;在采集次数达到所述预设次数时,若采集的高度值超过所述预设偏差阈值的次数与采集次数之间的比值均超过所述第二预设阈值,则确定所述前轴或后轴需要调整。
可选地,还包括:若确定所述前轴或后轴需要调整,则根据所述前轴或后轴的左悬架或右悬架的高度值与复位位置的高度值,确定所述左悬架或右悬架需要充气或放气;其中,若所述左悬架或右悬架的高度值高于所述复位位置的高度值,则确定需要放气,若所述左悬架或右悬架的高度值低于所述复位位置的高度值,则确定需要充气。
可选地,根据当前的前轴左右悬架高度值数据,对所述前轴左右悬架的高度进行调整,或者根据当前的后轴左右悬架高度值数据,对所述后轴左右悬架的高度进行调整,包括:若确定所述左右悬架中只有一侧悬架需要充气或放气,则根据需要充气或放气的悬架的高度值与相应目标值的偏差值,并结合PID调节算法计算所述需要充气或放气的悬架的气囊的充放气速度;根据计算的所述充放气速度,控制所述需要充气或放气的悬架的气囊进行充放气,以使得所述需要充气或放气的悬架的高度值达到相应目标高度值范围;和/或,若确定所述左右悬架中一侧悬架需要充气,而另一侧悬架需要放气,则先根据需要充气的悬架的高度值与相应目标值的偏差值,结合PID调节算法计算所述需要充气的悬架的气囊的充气速度;根据计算的所述充气速度,控制所述需要充气的悬架的气囊进行充气,以使得所述需要充气的悬架的高度值与相应目标值的偏差值在目标范围内;再根据需要放气的悬架的高度值与相应目标值的偏差值,结合PID调节算法计算所述需要放气的悬架的气囊的放气速度;根据计算的所述放气速度,控制所述需要放气的悬架的气囊进行放气,以使得所述需要放气的悬架的高度值与相应目标值的偏差值在目标范围内;和/或,若确定所述左右悬架均需要充气或均需要放气,则根据左右悬架的高度均值与相应目标值的偏差值,结合PID调节算法计算所述左右悬架的气囊的充放气速度;根据计算的所述充放气速度,控制所述左右悬架的气囊进行充气或放气,以使得所述左右悬架的高度值与相应目标值的偏差值在目标偏差范围内。
可选地,还包括:在控制一侧悬架的气囊进行充气或放气,使其高度值调整到相应目标高度值范围内后,判断另一侧悬架的高度值与相应目标值的偏差值是否在目标偏差范围内;若所述另一侧悬架的高度值与相应目标值的偏差值不在目标偏差范围内,则对所述另一侧悬架的气囊进行充放气调整,直到两侧悬架的高度值与相应目标值的偏差值均在目标偏差范围内。
可选地,还包括:若在预设时间内对同一悬架的充气或放气次数达到预设次数阈值,则发出漏气故障提示。
本发明另一方面提供了一种空气悬架系统单轴内平衡调节装置,包括:获取单元,用于获取高度传感器检测的车辆的前轴左右悬架高度值数据和后轴左右悬架高度值数据;判断单元,用于根据所述获取单元获取的所述前轴左右悬架高度值数据和后轴左右悬架高度值数据,判断所述车辆当前的车身姿态是否需要调整;调整单元,用于若所述判断单元判断所述车身姿态需要调整,则根据当前的前轴左右悬架高度值数据和/或后轴左右悬架高度值数据,对所述车辆的车身姿态进行调整。
可选地,所述判断单元,根据获取的所述前轴左右悬架高度值数据和后轴左右悬架高度值数据判断所述车辆当前的车身姿态是否需要调整,包括:根据获取的所述前轴左右悬架高度值数据判断所述车辆的前轴是否需要调整;以及根据获取的所述后轴左右悬架高度值数据判断所述车辆的后轴是否需要调整;和/或,所述调整单元,根据当前的前轴左右悬架高度值数据和/或后轴左右悬架高度值数据,对所述车辆的车身姿态进行调整,包括:若所述判断单元判断所述车辆的前轴需要调整,则根据当前的前轴左右悬架高度值数据,对所述前轴左右悬架的高度进行调整,以使所述前轴平衡;和/或,若所述判断单元判断所述车辆的后轴需要调整,则根据当前的后轴左右悬架高度值数据,对所述后轴左右悬架的高度进行调整,以使所述后轴平衡。
可选地,所述判断单元,根据获取的所述前轴或后轴左右悬架高度值数据判断所述车辆的前轴或后轴是否需要调整,包括:判断所述前轴或后轴左右悬架之间的高度值偏差是否超过第三预设阈值;若所述高度值偏差超过所述第三预设阈值,则根据所述左悬架或右悬架的高度值与预设复位位置的高度差,判断所述前轴或后轴是否需要调整。
可选地,所述判断单元,根据所述左悬架或右悬架的高度值与预设复位位置的高度差,判断所述前轴或后轴是否需要调整,包括:判断所述左悬架或右悬架的高度值与预设复位位置的高度差是否超过预设偏差阈值;若判断所述高度差超过所述预设偏差阈值,则在预设时间内按照预设周期采集所述左悬架或右悬架的高度值;判断当前采集的高度值与预设复位位置的高度差超过所述预设偏差阈值的次数与当前采集次数之间的比值是否超过第二预设阈值;在采集次数达到所述预设次数时,若采集的高度值超过所述预设偏差阈值的次数与采集次数之间的比值均超过所述第二预设阈值,则确定所述前轴或后轴需要调整。
可选地,还包括:确定单元,用于若确定所述前轴或后轴需要调整,则根据所述前轴或后轴的左悬架或右悬架的高度值与复位位置的高度值,确定所述左悬架或右悬架需要充气或放气;其中,若所述左悬架或右悬架的高度值高于所述复位位置的高度值,则确定需要放气,若所述左悬架或右悬架的高度值低于所述复位位置的高度值,则确定需要充气。
可选地,所述调整单元,根据当前的前轴左右悬架高度值数据,对所述前轴左右悬架的高度进行调整,或者根据当前的后轴左右悬架高度值数据,对所述后轴左右悬架的高度进行调整,包括:若确定所述左右悬架中只有一侧悬架需要充气或放气,则根据需要充气或放气的悬架的高度值与相应目标值的偏差值,并结合PID调节算法计算所述需要充气或放气的悬架的气囊的充放气速度;根据计算的所述充放气速度,控制所述需要充气或放气的悬架的气囊进行充放气,以使得所述需要充气或放气的悬架的高度值达到相应目标高度值范围;和/或,若确定所述左右悬架中一侧悬架需要充气,而另一侧悬架需要放气,则先根据需要充气的悬架的高度值与相应目标值的偏差值,结合PID调节算法计算所述需要充气的悬架的气囊的充气速度;根据计算的所述充气速度,控制所述需要充气的悬架的气囊进行充气,以使得所述需要充气的悬架的高度值与相应目标值的偏差值在目标范围内;再根据需要放气的悬架的高度值与相应目标值的偏差值,结合PID调节算法计算所述需要放气的悬架的气囊的放气速度;根据计算的所述放气速度,控制所述需要放气的悬架的气囊进行放气,以使得所述需要放气的悬架的高度值与相应目标值的偏差值在目标范围内;和/或,若确定所述左右悬架均需要充气或均需要放气,则根据左右悬架的高度均值与相应目标值的偏差值,结合PID调节算法计算所述左右悬架的气囊的充放气速度;根据计算的所述充放气速度,控制所述左右悬架的气囊进行充气或放气,以使得所述左右悬架的高度值与相应目标值的偏差值在目标偏差范围内。
可选地,所述调整单元,还用于:在控制一侧悬架的气囊进行充气或放气,使其高度值调整到相应目标高度值范围内后,判断另一侧悬架的高度值与相应目标值的偏差值是否在目标偏差范围内;若所述另一侧悬架的高度值与相应目标值的偏差值不在目标偏差范围内,则对所述另一侧悬架的气囊进行充放气调整,直到两侧悬架的高度值与相应目标值的偏差值均在目标偏差范围内。
可选地,还包括:若在预设时间内对同一悬架的充气或放气次数达到预设次数阈值,则发出漏气故障。
本发明又一方面提供了一种存储介质,其上存储有计算机程序,所述程序被处理器执行时实现前述任一所述方法的步骤。
本发明再一方面提供了一种空气悬架系统,包括处理器、存储器以及存储在存储器上可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现前述任一所述方法的步骤。
本发明再一方面提供了一种空气悬架系统,包括前述任一所述的空气悬架系统单轴内平衡调节装置。
根据本发明的技术方案,通过单轴内平衡(IAB)调节,提升车辆对不同路面的通过性和不同载荷的适应性;同时能够抑制车身侧倾和俯仰,并提升乘坐舒适性,兼顾车辆的运动性和舒适性;自适应单轴内平衡调节系统,能适应不同路况下车身的判断及调整,提升车辆对不同路面的通过性及不同载荷的适应性;自适应单轴内平衡调节系统,基于滤波、多级判断、轴内偏差等方式能快速有效的检测车辆姿态是否处于平衡位置;自适应单轴内平衡调节系统,利用距离目标位置高度差来进行分级调整,确定电磁阀最佳的充放气速度,减少系统调节的过冲。车辆行驶过程中利用单轴内平衡(IAB)实时监测车身姿态,能预防车辆的侧翻;能够避免车辆在经过暗坑、减速带及不平整路面时IAB的误判断及误操作;利用ECAS系统就能实现确车辆行驶过程中处于平衡姿态,不需要安装额外的车身电子稳定系统(如ESP、ESC),减少成本。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1是本发明提供的车辆空气悬架单轴内平衡调节方法的一实施例的方法示意图。
如图1所示,根据本发明的一个实施例,所述调节方法至少包括步骤S110、步骤S120和步骤S130。
步骤S110,获取高度传感器检测的所述车辆的前轴左右悬架高度值数据和后轴左右悬架高度值数据。
图2为ECAS电子空气悬架系统的结构示意图。其组成部分主要由车(身)架1、车轴架2、车轮3、空气弹簧4、减震器5、高度传感器6、高度传感器安装杆7、电磁阀8、储气罐9、压力传感器10和气体回路11构成,ECU在图2中未示出。其控制基本原理为:根据路况和驾驶模式的选择,以车辆动力学模型为基础进行悬架的高度、刚度和阻尼控制,主动控制车身高度,提升车辆对不同路面的通过性和不同载荷的适应性。
为保证车辆行驶的安全性及操控的稳定性,在行驶过程中ECAS系统周期性自动检测车身的姿态。ECAS系统的ECU模块通过对高度传感器采集的数据进行处理分析,以此来判断车身的姿态是否平衡。其中,在获取高度传感器检测的高度值数据时,可以获取高度传感器在ΔT0时间内采集的N组数据,进行滤波处理后得到高度值数据。
例如,ECU在ΔT0时间内采集N组后轴右悬架RR的高度传感器数值HRR[1~N];对采集的N组数据进行滤波处理,得到后轴右悬架RR的高度值为HRR_1。
步骤S120,根据获取的所述前轴左右悬架高度值数据和后轴左右悬架高度值数据,判断所述车辆当前的车身姿态是否需要调整。
具体地,根据获取的所述前轴左右悬架高度值数据判断所述车辆的前轴是否需要调整;以及根据获取的所述后轴左右悬架高度值数据判断所述车辆的后轴是否需要调整。更具体而言,根据获取的所述前轴或后轴左右悬架高度值数据判断所述车辆的前轴或后轴是否需要调整,包括:判断所述前轴或后轴左右悬架之间的高度值偏差是否超过第三预设阈值;若所述高度值偏差超过所述第三预设阈值,则根据所述左悬架或右悬架的高度值与预设复位位置的高度差,判断所述前轴或后轴是否需要调整。
例如,以后轴RA为例,若后轴RA左右悬架之间的偏差超过ε3,若后轴RA左右悬架之间的偏差超过ε3,则进一步根据左、右悬架的高度值与预设复位位置的高度差判断前轴或后轴是否需要调整。即,只有当左右悬架间的高度值偏差超过一定值后才会去调整,能够防止频繁的调整,影响储气筒的气路压力等。
根据所述左悬架或右悬架的高度值与预设复位位置的高度差,判断所述前轴或后轴是否需要调整具体包括:判断所述左悬架或右悬架的高度值与预设复位位置的高度差是否超过预设偏差阈值;若判断所述高度差超过所述预设偏差阈值,则在预设时间内按照预设周期采集所述左悬架或右悬架的高度值;判断当前采集的高度值与预设复位位置的高度差超过所述预设偏差阈值的次数与当前采集次数之间的比值是否超过第二预设阈值;在采集次数达到所述预设次数时,若采集的高度值超过所述预设偏差阈值的次数与采集次数之间的比值均超过所述第二预设阈值,则确定所述前轴或后轴需要调整。
例如,以后轴右悬架RR为例,若后轴右悬架RR的高度值HRR_1相对于复位位置(车辆行驶的最佳高度)的高度差|ΔHRR|超过ε0(预设偏差阈值),则在ΔT1的时间内以T2为周期采集后轴右悬架RR的高度值HRR_[1-M],采集的总数为M=ΔT1/T2。
在ΔT1时间的采集过程中,实时统计目前的采集次数Cnt_RR,同步统计当前采集的高度值与预设复位位置的高度差︱ΔHRR︱超过预设偏差阈值超过ε0的个数Cnt1_RR;其中,若ΔHRR相对于复位位置为正偏差,则记录ΔHRR超过ε0的正偏差个数Cnt1_RR;否则记录负偏差的个数为Cnt1_RR。在RR高度值采集数量Cnt_RR达到K(K≤M)时,计算ε1=Cnt1_RR/Cnt_RR;设定比例阈值(第二预设阈值)为ε2,ε2值会随着RR采集数量的增加而增加,以确保单轴内平衡调整的准确性。其中ε1为采集的高度值与预设复位位置的高度差︱ΔHRR︱超过预设偏差阈值ε0的个数Cnt1_RR与当前采集次数Cnt_RR的比值。
在后轴右悬架RR高度值采集次数达到M前,实时判断ε1和ε2,若该过程中一直ε1≥ε2,说明此时该悬架需要调整(充气或者放气),并根据高度差ΔHRR确定状态变量IAB_RR_Status(后右悬架的状态变量)为充气或放气,进入IAB的调整过程。若该过程中出现ε1<ε2,说明采集的数据有波动,则确定不需要调整,可清除Cnt_RR、Cnt1_RR及RR传感器在RR高度传感器采集次数N、M等相关参数,并返回再次判断。
进一步地,若确定所述前轴或后轴需要调整,则根据所述前轴或后轴的左悬架或右悬架的高度值与复位位置的高度值,确定所述左悬架或右悬架需要充气或放气;例如,确定后右悬架的状态变量IAB_RR_Status为充气或放气,其中,若所述左悬架或右悬架的高度值高于所述复位位置的高度值,则确定需要放气,若所述左悬架或右悬架的高度值低于所述复位位置的高度值,则确定需要充气。
为防止车辆在进入暗坑、减速带及不平整路面时引起悬架的误判断导致ECAS系统误动作,ECAS系统需进行全周期监控车辆的运行状态。以上判断所述车辆当前的车身姿态是否需要调整的过程,还可以防止车辆在进入暗坑、减速带及不平整路面时引起悬架的误判断导致ECAS系统误动作。
以上判断所述车辆当前的车身姿态是否需要调整的过程还可以参考图3所示,图3示出了IAB单轴调整判断过程的流程示意图。如图3所示,以后右悬架RR的判断为例;
步骤1,ECAS的ECU模块在ΔT0内采集N组后右悬架RR的高度传感器数值HRR[1~N];
步骤2,对采集的N组数据HRR[1~N]进行滤波处理,得到其高度值为HRR_1。进行步骤3;
步骤3,若IAB正在调整后左悬架或后右悬架,在IAB调整过程中,ECAS系统会进行充气或者放气,高度值会不断变化,则不进行步骤4;否则,进入步骤4;
步骤4,判断后桥RA左右悬架之间的高度偏差是否超过ε3,若是,则进入步骤5;否则,返回步骤2;
步骤5,判断后右的悬架的高度值HRR_1相对于复位位置(车辆行驶的最佳高度)的高度差|ΔHRR|是否超过ε0,若是,则进行步骤6,否则,清除Cnt_RR、Cnt1_RR及RR传感器在RR高度传感器采集次数N、M等相关参数,IAB_RR_Status状态值更新为不调整,并返回步骤2;
步骤6,若在步骤5判断后右的悬架的高度值HRR_1相对于复位位置的高度差|ΔHRR|超过ε0,则在ΔT1的时间内按照T2周期采集后右的悬架的高度值HRR_[1-M],采集的总数为M=ΔT1/T2,将状态变量IAB_RR_Status更新为IAB判断,执行步骤7;
步骤7,在周期ΔT1的采集过程中,统计目前已经采集高度值的次数Cnt_RR,同步统计超过ε0的个数Cnt1_RR;若步骤6中ΔHRR相对于复位位置为正偏差(高于复位位置),则此时也会记录ΔHRR超过ε0的正偏差个数Cnt1_RR;否则,记录负偏差的个数为Cnt1_RR,执行步骤8。
步骤8,判断高度值采集个数Cnt_RR是否达到K(K≤M),若是,则执行步骤9;
步骤9,在RR高度值采集个数Cnt_RR达到K(K≤M)时,计算ε1=Cnt1_RR/Cnt_RR;设定比例阈值为ε2,ε2值会随着RR采集数量的增加也会增加,目的是确保IAB调整的准确性,继续执行步骤10,其中,ε1为超过偏差ε0的个数Cnt1_RR与当前采集个数Cnt_RR的比值;
步骤10,在RR高度值采集总数在达到M前,实时判断ε1、ε2是否满足ε1≥ε2;若在RR高度值采集总数在达到M前一直满足ε1≥ε2,则进行步骤11,否则,进行步骤12;
步骤11,若在RR高度值采集总数达到M前一直满足ε1≥ε2,说明此时该悬架需要调整(充气或者放气),则在RR高度值采集总数达到M时,根据高度差ΔHRR确定状态变量IAB_RR_Status状态为充气或放气(低于复位位置需要充气,高于复位位置需要放气),然后进入IAB的调整过程;若确定不需要调整,则状态变量IAB_RR_Status状态为不调整。
步骤12,若在RR高度值采集总数在达到M前出现ε1<ε2,说明采集的数据值有波动,此时并不调整,则清除Cnt_RR、Cnt1_RR及RR传感器在RR高度传感器采集次数N、M等相关参数,返回执行步骤2;
进入暗坑时,减速带等不平整路面时,采集的高度值波动较大,通过上述步骤可有效判断,基于滤波、多级判断、轴内偏差判断等方式能快速有效的检测车辆姿态是否处于平衡位置,防止误操作使车身调整至不平衡状态。
步骤S130,若判断所述车身姿态需要调整,则根据当前的前轴左右悬架高度值数据和/或后轴左右悬架高度值数据,对所述车辆的车身姿态进行调整。
具体地,若判断所述车辆的前轴需要调整,则根据当前的前轴左右悬架高度值数据,对所述前轴左右悬架的高度进行调整,以使所述前轴平衡;和/或,若判断所述车辆的后轴需要调整,则根据当前的后轴左右悬架高度值数据,对所述后轴左右悬架的高度进行调整,以使所述后轴平衡。
其中,根据当前的前轴左右悬架高度值数据,对所述前轴左右悬架的高度进行调整,或者根据当前的后轴左右悬架高度值数据,对所述后轴左右悬架的高度进行调整包括以下三种情况:
(1)左右悬架中只有一侧悬架需要充气或放气;
若确定所述左右悬架中只有一侧悬架需要充气或放气,则根据需要充气或放气的悬架的高度值与相应目标值的偏差值,并结合PID调节算法计算所述需要充气或放气的悬架的气囊的充放气速度;根据计算的所述充放气速度,控制所述需要充气或放气的悬架的气囊进行充放气,以使得所述需要充气或放气的悬架的高度值与相应目标值的偏差值在目标偏差范围内。
例如,通过前述步骤中确定的状态参数IAB_RL_Status(后左悬架的状态变量)和IAB_RR_Status(后左悬架的状态变量)判断出只有一个悬架RL或RR需要充气或者放气,以后左悬架RL为例,计算RL的高度值HRL_1与目标值的偏差ε3,结合PID调节算法,确定最佳的RL气囊充放气速度,以将RL高度值HRL_1与目标值的偏差值调整到目标范围内。
进一步地,在控制一侧悬架的气囊进行充气或放气,使其高度值调整到相应目标高度值范围内后,判断另一侧悬架的高度值与相应目标值的偏差值是否在目标偏差范围内;若所述另一侧悬架的高度值与相应目标值的偏差值不在目标偏差范围内,则对所述另一侧悬架的气囊进行充放气调整,直到两侧悬架的高度值与相应目标值的偏差值均在目标偏差范围内。
因为单轴内一侧悬架的调整会对另一侧悬架的高度值产生较大的影响,因此在一侧悬架调整完后,需判断另一侧悬架的高度值是否在目标值范围内(即与相应目标值的偏差值是否在目标偏差范围内);若另一侧悬架的高度值不在目标值范围内,则需对另一侧悬架的气囊进行充放气调整,直到两侧悬架的高度值与相应目标值的偏差值均在目标偏差范围内(即与相应目标值的偏差值均在目标偏差范围内)。
例如,在后轴左悬架RL调整完后,需判断后轴右悬架RR的高度HRR_1与目标值的偏差值是否在目标偏差范围ε4内;若偏差值>ε4,需更新IAB_RR_Status,对后轴右悬架悬架按照最佳的充放气速度进行调整至目标偏差范围内。依次类推,确保后轴RA的RL悬架和RR悬架的高度值与相应目标值的偏差值都处于目标偏差范围内。
(2)左右悬架中一侧悬架需要充气,另一侧悬架需要放气;
若确定所述左右悬架中一侧悬架需要充气,而另一侧悬架需要放气,则先根据需要充气的悬架的高度值与相应目标值的偏差值,结合PID调节算法计算所述需要充气的悬架的气囊的充气速度;根据计算的所述充气速度,控制所述需要充气的悬架的气囊进行充气,以使得所述需要充气的悬架的高度值与相应目标值的偏差值在目标偏差范围内;再根据需要放气的悬架的高度值与相应目标值的偏差值,结合PID调节算法计算所述需要放气的悬架的气囊的放气速度;根据计算的所述放气速度,控制所述需要放气的悬架的气囊进行放气,以使得所述需要放气的悬架的高度值与相应目标值的偏差值在目标偏差范围内。
例如,通过前述步骤中确定的状态参数IAB_RL_Status(后左悬架的状态变量)和IAB_RR_Status(后左悬架的状态变量)判断出后轴RA的一个悬架充气,另一个悬架需放气,按照对气囊先充气后放气的控制策略对RL和RR进行调整,以RL放气,RR充气为例,首先计算RR悬架的高度值HRR_1与目标值得偏差ε3,结合PID算法确定RR悬架气囊最佳的充气速度,将RR悬架调整至目标偏差范围(高度值与相应目标值的偏差值在目标偏差范围内),并同样按照该方式将RL悬架调整至目标偏差范围内。此后进一步判断另一侧悬架的高度值与相应目标值的偏差值是否在目标偏差范围内;若所述另一侧悬架的高度值与相应目标值的偏差值不在目标偏差范围内,则对所述另一侧悬架的气囊进行充放气调整,直到两侧悬架的高度值与相应目标值的偏差值均在目标偏差范围内,确保RL及RR都处于平衡位置。
(3)左右悬架均需要充气或均需要放气:
若确定所述左右悬架均需要充气或均需要放气,则根据左右悬架的高度均值与相应目标值的偏差值,结合PID调节算法计算所述左右悬架的气囊的充放气速度;根据计算的所述充放气速度,控制所述左右悬架的气囊进行充气或放气,以使得所述左右悬架的高度值与相应目标值的偏差值在目标偏差范围内。
例如,通过状态参数IAB_RL_Status(后左悬架的状态变量)和IAB_RR_Status(后左悬架的状态变量)判断出后桥RA两悬架需要同时充气或放气,根据采集的RL、RR的高度值HRL_1、HRR_1得出后桥RA左右悬架的高度均值HRA,根据PID调节算法,以最优的充放气速度快速调整后桥RA至平衡位置。
因气路、载荷等因素的影响,左右两侧的充放气不一样,以至于RL和RR的上升高度不一致。RA在平衡位置后,若RL、RR的高度值HRL_1、HRR_1不在目标值范围内,按照(1)的步骤进行调整,确保RA单轴处于平衡位置。
可选地,若在预设时间内对同一悬架的充气或放气次数达到预设次数阈值,则发出漏气故障。例如,若在ΔT2时间内对某个悬架进行多次放气或放气调整,则会发出漏气故障警示;否则清除某个悬架的漏气故障警示。
为清楚说明本发明技术方案,下面再以一个具体实施例对本发明提供的车辆空气悬架单轴内平衡调节的执行流程进行描述。
图4是本发明提供的空气悬架系统单轴内平衡调节方法的一具体实施例的方法示意图。
空气悬架单轴内平衡调节IAB的目标是将前轴或后轴调整至平衡状态,能够为车辆行驶提供最佳的行驶状态。图4中描述的是后桥RA的IAB调整过程(前桥也采用类似的调整过程,前桥和后桥的IAB调整过程可同时进行)。根据状态参数IAB_RL_Status(后左悬架的状态变量)和IAB_RR_Status(后左悬架的状态变量)确定后桥各悬架的调整策略,最终将RA的左右侧悬架调整至平衡状态。
如图4所示,车辆行驶时,在速度达到Vo后,为保证行驶的平顺性与操控的稳定性,ECAS系统的ECU(电子控制单元)通过采集的高度传感器数据来判断车辆当前的姿态。在车身姿态不平衡时,ECAS系统启动IAB控制策略,能够迅速调整车身姿态,使其处于平衡状态。
具体地,判断是否存在侧翻预警信号,若目前系统中有侧翻预警信号、通过IAB_RL_Status和IAB_RR_Status状态参数判断RL和RR悬架都不许调整或者IAB_RL_Status和IAB_RR_Status正在IAB调整判断中,则不进行IAB调整(前桥判断一致)。
若需要IAB调整(前桥判断一致),若通过IAB_RL_Status和IAB_RR_Status判断出只有一个悬架RL或RR需要充气或者放气时,以RL充气或放气为例,计算RL的高度值HRL_1与目标值的偏差ε3,结合PID调节算法,确定最佳的RL气囊充放气速度,以此将RL高度调整到目标偏差范围内;因为单轴内一侧悬架的调整会对另一侧悬架的高度值产生较大的影响,因此在RL悬架调整完后,需判断RR悬架的高度HRR_1与目标值的偏差是否在目标偏差范围ε4内;若偏差值>ε4,需更新IAB_RR_Status,对RR悬架按照最佳的充放气速度进行调整至目标偏差范围内。依次类推,确保后桥RA的RL和RR都处于目标偏差范围内。
若通过IAB_RL_Status和IAB_RR_Status判断出后桥RA一个悬架充气,一个悬架需放气,按照对气囊先充气后放气的控制策略对RL和RR进行调整(以RL放气RR充气为例)。首先计算RR悬架的高度值HRR_1与目标值得偏差ε3,结合PID算法确定最佳的充气速度,将RR悬架调整至目标偏差范围。同理按照相同方式将RL悬架调整至目标偏差范围内,此后需判断RR悬架的高度HRR_1与目标值的偏差是否在目标偏差范围ε4内;若偏差值>ε4,需更新IAB_RR_Status,对RR悬架按照最佳的充放气速度进行调整至目标偏差范围内。依次类推,确保后桥RA的RL/RR都处于目标偏差范围内,确保RL及RR都处于平衡位置。
若通过IAB_RL_Status和IAB_RR_Status判断出后桥RA两悬架需要同时充气或放气;根据采集的RL的高度值HRL_1、RR的高度值HRR_1得出RA的均值HRA,计算后桥悬架高度均值与目标值的偏差值ε5,确定气囊充放气速度,以最优的充放气速度快速调整后桥RA至平衡位置;因气路、载荷等因素的影响,左右两侧的充放气不一样,以至于RL和RR的上升高度不一致。RA在平衡位置后,若RL、RR的高度值HRL_1、HRR_1不在目标高度值范围内,则需要进一步调整,确保RA单轴处于平衡位置。若在ΔT2时间内对某个悬架进行多次放气或放气调整,则会发出漏气故障警示;否则,清除某个悬架的漏气故障警示。
在调节和抑制车身侧倾过程中,通过高度传感器对同轴的两侧悬架高度进行调节,执行先充后放的操作过程,对高度数据低于目标偏差范围,执行设定pwm的电磁阀充气过程,待高度进入目标偏差范围后;因同轴悬架有一定耦合,充气侧悬架升高也会带来另一侧耦合升高;继而,执行另一侧的放气操作,同样以特定pwm电磁阀开度放气,进入目标偏差范围后停止。经过上述IAB执行过程后,车身姿态得到非常好的平衡。因此可以将车身和姿态保持在各个设定高度,保证对车辆载荷的适应性和行驶路面的通过性。
图5是本发明提供的空气悬架系统单轴内平衡调节装置的一实施例的结构框图。如图5所示,所述调节装置100包括获取单元110、判断单元120和调整单元130。
获取单元110用于获取高度传感器检测的所述车辆的前轴左右悬架高度值数据和后轴左右悬架高度值数据。
图2为ECAS电子空气悬架系统的结构示意图。其组成部分主要由车(身)架1、车轴架2、车轮3、空气弹簧4、减震器5、高度传感器6、高度传感器安装杆7、电磁阀8、储气罐9、压力传感器10和气体回路11构成,ECU在图2中未示出。其控制基本原理为:根据路况和驾驶模式的选择,以车辆动力学模型为基础进行悬架的高度、刚度和阻尼控制,主动控制车身高度,提升车辆对不同路面的通过性和不同载荷的适应性。
为保证车辆行驶的安全性及操控的稳定性,在行驶过程中ECAS系统周期性自动检测车身的姿态。ECAS系统的ECU模块通过对高度传感器采集的数据进行处理分析,以此来判断车身的姿态是否平衡。其中,获取单元110在获取高度传感器检测的高度值数据时,可以获取高度传感器在ΔT0时间内采集的N组数据,进行滤波处理后得到高度值数据。
例如,ECU在ΔT0时间内采集N组后轴右悬架RR的高度传感器数值HRR[1~N];对采集的N组数据进行滤波处理,得到后轴右悬架RR的高度值为HRR_1。
判断单元120用于根据所述获取单元获取的所述前轴左右悬架高度值数据和后轴左右悬架高度值数据,判断所述车辆当前的车身姿态是否需要调整。
具体地,根据获取的所述前轴左右悬架高度值数据判断所述车辆的前轴是否需要调整;以及根据获取的所述后轴左右悬架高度值数据判断所述车辆的后轴是否需要调整。更具体而言,根据获取的所述前轴或后轴左右悬架高度值数据判断所述车辆的前轴或后轴是否需要调整,包括:判断所述前轴或后轴左右悬架之间的高度值偏差是否超过第三预设阈值;若所述高度值偏差超过所述第三预设阈值,则根据所述左悬架或右悬架的高度值与预设复位位置的高度差,判断所述前轴或后轴是否需要调整。
例如,以后轴RA为例,若后轴RA左右悬架之间的偏差超过ε3,若后轴RA左右悬架之间的偏差超过ε3,则进一步根据左、右悬架的高度值与预设复位位置的高度差判断前轴或后轴是否需要调整。即,只有当左右悬架间的高度值偏差超过一定值后才会去调整,能够防止频繁的调整,影响储气筒的气路压力等。
根据所述左悬架或右悬架的高度值与预设复位位置的高度差,判断所述前轴或后轴是否需要调整具体包括:判断所述左悬架或右悬架的高度值与预设复位位置的高度差是否超过预设偏差阈值;若判断所述高度差超过所述预设偏差阈值,则在预设时间内按照预设周期采集所述左悬架或右悬架的高度值;判断当前采集的高度值与预设复位位置的高度差超过所述预设偏差阈值的次数与当前采集次数之间的比值是否超过第二预设阈值;在采集次数达到所述预设次数时,若采集的高度值超过所述预设偏差阈值的次数与采集次数之间的比值均超过所述第二预设阈值,则确定所述前轴或后轴需要调整。
例如,以后轴右悬架RR为例,若后轴右悬架RR的高度值HRR_1相对于复位位置(车辆行驶的最佳高度)的高度差|ΔHRR|超过ε0(预设偏差阈值),则在ΔT1的时间内以T2为周期采集后轴右悬架RR的高度值HRR_[1-M],采集的总数为M=ΔT1/T2。
在ΔT1时间的采集过程中,实时统计目前的采集次数Cnt_RR,同步统计当前采集的高度值与预设复位位置的高度差︱ΔHRR︱超过预设偏差阈值超过ε0的个数Cnt1_RR;其中,若ΔHRR相对于复位位置为正偏差,则记录ΔHRR超过ε0的正偏差个数Cnt1_RR;否则记录负偏差的个数为Cnt1_RR。在RR高度值采集数量Cnt_RR达到K(K≤M)时,计算ε1=Cnt1_RR/Cnt_RR;设定比例阈值(第二预设阈值)为ε2,ε2值会随着RR采集数量的增加而增加,以确保单轴内平衡调整的准确性。其中ε1为采集的高度值与预设复位位置的高度差︱ΔHRR︱超过预设偏差阈值ε0的个数Cnt1_RR与当前采集次数Cnt_RR的比值。
在后轴右悬架RR高度值采集次数达到M前,实时判断ε1和ε2,若该过程中一直ε1≥ε2,说明此时该悬架需要调整(充气或者放气),并根据高度差ΔHRR确定状态变量IAB_RR_Status(后右悬架的状态变量)为充气或放气,进入IAB的调整过程。若该过程中出现ε1<ε2,说明采集的数据有波动,则确定不需要调整,可清除Cnt_RR、Cnt1_RR及RR传感器在RR高度传感器采集次数N、M等相关参数,并返回再次判断。
进一步地,还包括确定单元(图未示),用于若确定所述前轴或后轴需要调整,则根据所述前轴或后轴的左悬架或右悬架的高度值与复位位置的高度值,确定所述左悬架或右悬架需要充气或放气;例如,确定后右悬架的状态变量IAB_RR_Status为充气或放气,其中,若所述左悬架或右悬架的高度值高于所述复位位置的高度值,则确定需要放气,若所述左悬架或右悬架的高度值低于所述复位位置的高度值,则确定需要充气。
为防止车辆在进入暗坑、减速带及不平整路面时引起悬架的误判断导致ECAS系统误动作,ECAS系统需进行全周期监控车辆的运行状态。以上判断所述车辆当前的车身姿态是否需要调整的过程,还可以防止车辆在进入暗坑、减速带及不平整路面时引起悬架的误判断导致ECAS系统误动作。
以上判断所述车辆当前的车身姿态是否需要调整的过程还可以参考图3所示,具体请参见图3的详细描述,此处不加赘述。
调整单元130用于若所述判断单元120判断所述车身姿态需要调整,则根据当前的前轴左右悬架高度值数据和/或后轴左右悬架高度值数据,对所述车辆的车身姿态进行调整。
具体地,若所述判断单元120判断所述车辆的前轴需要调整,则根据当前的前轴左右悬架高度值数据,对所述前轴左右悬架的高度进行调整,以使所述前轴平衡;和/或,若所述判断单元判断所述车辆的后轴需要调整,则根据当前的后轴左右悬架高度值数据,对所述后轴左右悬架的高度进行调整,以使所述后轴平衡。
其中,调整单元130根据当前的前轴左右悬架高度值数据,对所述前轴左右悬架的高度进行调整,或者根据当前的后轴左右悬架高度值数据,对所述后轴左右悬架的高度进行调整包括以下三种情况:
(1)左右悬架中只有一侧悬架需要充气或放气;
若确定单元确定所述左右悬架中只有一侧悬架需要充气或放气,则根据需要充气或放气的悬架的高度值与相应目标值的偏差值,并结合PID调节算法计算所述需要充气或放气的悬架的气囊的充放气速度;根据计算的所述充放气速度,控制所述需要充气或放气的悬架的气囊进行充放气,以使得所述需要充气或放气的悬架的高度值与相应目标值的偏差值在目标偏差范围内。
例如,通过前述确定的状态参数IAB_RL_Status(后左悬架的状态变量)和IAB_RR_Status(后左悬架的状态变量)判断出只有一个悬架RL或RR需要充气或者放气,以后左悬架RL为例,计算RL的高度值HRL_1与目标值的偏差ε3,结合PID调节算法,确定最佳的RL气囊充放气速度,以将RL高度值HRL_1与目标值的偏差值调整到目标范围内。
进一步地,调整单元130在控制一侧悬架的气囊进行充气或放气,使其高度值调整到相应目标高度值范围内后,判断另一侧悬架的高度值与相应目标值的偏差值是否在目标偏差范围内;若所述另一侧悬架的高度值与相应目标值的偏差值不在目标偏差范围内,则对所述另一侧悬架的气囊进行充放气调整,直到两侧悬架的高度值与相应目标值的偏差值均在目标偏差范围内。
因为单轴内一侧悬架的调整会对另一侧悬架的高度值产生较大的影响,因此在一侧悬架调整完后,需判断另一侧悬架的高度值是否在目标值范围内(即与相应目标值的偏差值是否在目标偏差范围内);若另一侧悬架的高度值不在目标值范围内,则需对另一侧悬架的气囊进行充放气调整,直到两侧悬架的高度值与相应目标值的偏差值均在目标偏差范围内(即与相应目标值的偏差值均在目标偏差范围内)。
例如,在后轴左悬架RL调整完后,需判断后轴右悬架RR的高度HRR_1与目标值的偏差值是否在目标偏差范围ε4内;若偏差值>ε4,需更新IAB_RR_Status,对后轴右悬架悬架按照最佳的充放气速度进行调整至目标偏差范围内。依次类推,确保后轴RA的RL悬架和RR悬架的高度值与相应目标值的偏差值都处于目标偏差范围内。
(2)左右悬架中一侧悬架需要充气,另一侧悬架需要放气;
若确定单元确定所述左右悬架中一侧悬架需要充气,而另一侧悬架需要放气,则先根据需要充气的悬架的高度值与相应目标值的偏差值,结合PID调节算法计算所述需要充气的悬架的气囊的充气速度;根据计算的所述充气速度,控制所述需要充气的悬架的气囊进行充气,以使得所述需要充气的悬架的高度值与相应目标值的偏差值在目标偏差范围内;再根据需要放气的悬架的高度值与相应目标值的偏差值,结合PID调节算法计算所述需要放气的悬架的气囊的放气速度;根据计算的所述放气速度,控制所述需要放气的悬架的气囊进行放气,以使得所述需要放气的悬架的高度值与相应目标值的偏差值在目标偏差范围内。
例如,通过前述确定的状态参数IAB_RL_Status(后左悬架的状态变量)和IAB_RR_Status(后左悬架的状态变量)判断出后轴RA的一个悬架充气,另一个悬架需放气,按照对气囊先充气后放气的控制策略对RL和RR进行调整,以RL放气,RR充气为例,首先计算RR悬架的高度值HRR_1与目标值得偏差ε3,结合PID算法确定RR悬架气囊最佳的充气速度,将RR悬架调整至目标偏差范围(高度值与相应目标值的偏差值在目标偏差范围内),并同样按照该方式将RL悬架调整至目标偏差范围内。此后进一步判断另一侧悬架的高度值与相应目标值的偏差值是否在目标偏差范围内;若所述另一侧悬架的高度值与相应目标值的偏差值不在目标偏差范围内,则对所述另一侧悬架的气囊进行充放气调整,直到两侧悬架的高度值与相应目标值的偏差值均在目标偏差范围内,确保RL及RR都处于平衡位置。
(3)左右悬架均需要充气或均需要放气:
若确定单元确定所述左右悬架均需要充气或均需要放气,则根据左右悬架的高度均值与相应目标值的偏差值,结合PID调节算法计算所述左右悬架的气囊的充放气速度;根据计算的所述充放气速度,控制所述左右悬架的气囊进行充气或放气,以使得所述左右悬架的高度值与相应目标值的偏差值在目标偏差范围内。
例如,通过状态参数IAB_RL_Status(后左悬架的状态变量)和IAB_RR_Status(后左悬架的状态变量)判断出后桥RA两悬架需要同时充气或放气,根据采集的RL、RR的高度值HRL_1、HRR_1得出后桥RA左右悬架的高度均值HRA,根据PID调节算法,以最优的充放气速度快速调整后桥RA至平衡位置。
因气路、载荷等因素的影响,左右两侧的充放气不一样,以至于RL和RR的上升高度不一致。RA在平衡位置后,若RL、RR的高度值HRL_1、HRR_1不在目标值范围内,按照(1)的步骤进行调整,确保RA单轴处于平衡位置。
可选地,所述装置还包括提示单元(图未示)。提示单元用于若在预设时间内对同一悬架的充气或放气次数达到预设次数阈值,则发出漏气故障。例如,若在ΔT2时间内对某个悬架进行多次放气或放气调整,则会发出漏气故障警示;否则清除某个悬架的漏气故障警示。
本发明还提供对应于所述车辆空气悬架系统单轴内平衡调节方法的一种存储介质,其上存储有计算机程序,所述程序被处理器执行时实现前述任一所述方法的步骤。
本发明还提供对应于所述车辆空气悬架系统单轴内平衡调节方法的一种空气悬架系统,包括处理器、存储器以及存储在存储器上可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现前述任一所述方法的步骤。
本发明还提供对应于所述车辆空气悬架系统单轴内平衡调节装置的一种空气悬架系统,包括前述任一所述的车辆空气悬架系统单轴内平衡调节装置。
据此,本发明提供的方案,通过单轴内平衡(IAB)调节,提升车辆对不同路面的通过性和不同载荷的适应性;同时能够抑制车身侧倾,并提升乘坐舒适性,兼顾车辆的运动性和舒适性;自适应单轴内平衡调节系统,能适应不同路况下车身的判断及调整,提升车辆对不同路面的通过性及不同载荷的适应性;自适应单轴内平衡调节系统,基于滤波、多级判断、轴内偏差等方式能快速有效的检测车辆姿态是否处于平衡位置;自适应单轴内平衡调节系统,利用距离目标位置高度差来进行分级调整,确定电磁阀最佳的充放气速度,减少系统调节的过冲。车辆行驶过程中利用单轴内平衡(IAB)实时监测车身姿态,能预防车辆的侧翻;能够避免车辆在经过暗坑、减速带及不平整路面时IAB的误判断及误操作;利用ECAS系统就能实现确车辆行驶过程中处于平衡姿态,不需要安装额外的车身电子稳定系统(如ESP/ESC),减少成本。
本文中所描述的功能可在硬件、由处理器执行的软件、固件或其任何组合中实施。如果在由处理器执行的软件中实施,那么可将功能作为一或多个指令或代码存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体予以传输。其它实例及实施方案在本发明及所附权利要求书的范围及精神内。举例来说,归因于软件的性质,上文所描述的功能可使用由处理器、硬件、固件、硬连线或这些中的任何者的组合执行的软件实施。此外,各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的技术内容,可通过其它的方式实现。其中,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如所述单元的划分,可以为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,单元或模块的间接耦合或通信连接,可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为控制装置的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的权利要求范围之内。