CN113276614B - 一种多功能的复合式主动液压互联悬架系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多功能的复合式主动液压互联悬架系统，至少包括：空气悬架和主动液压互联悬架，空气弹簧与液压互联悬架作动器同轴并联地设置，空气弹簧上部与液压互联悬架作动器固连，空气弹簧下部与液压作动器油缸固连。通过将空气弹簧与液压作动器同轴并联设置，提高了集成化程度，降低了体积和整车布置难度。空气弹簧与主动液压互联悬架集成而形成的复合式主动液压互联悬架系统相比主动液压互联悬架可以实现更多的功能，例如高度调节功能、迎宾功能、装载功能、除雪扫尘功能。

Description

一种多功能的复合式主动液压互联悬架系统
技术领域
本发明涉及车辆悬架系统技术领域，尤其涉及一种多功能的复合式主动液压互联悬架系统。
背景技术
悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称。它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力(支承力)、纵向反力(牵引力和制动力)和侧向反力以及这些反力所造成的力矩都要传递到车架(或承载式车身)上，以保证汽车的正常行驶。
随着汽车行业的逐渐发展，用户对汽车的平顺性、操稳性、安全性的关注逐渐上升。液压互联悬架的提出可以有效地提升车辆的平顺性、操稳性、安全性。例如，当车辆因急转向而产生侧倾的时候，液压互联悬架的抗侧倾构型可以有效地降低侧倾角，提升车辆在极限转向工况下的安全性；当车辆因紧急刹车或加速的时候，液压互联悬架的抗俯仰构型可以有效地降低俯仰角，保持车辆平稳；当车辆处于垂向振动的时候，液压互联悬架的抗垂向振动构型可以有效地降低传递到车身的振动，提升车辆的平顺性。
但是被动液压互联悬架构型不可切换，抗侧倾构型液压互联悬架对侧倾的抑制效果较好，对于俯仰和垂向振动的抑制效果有限；抗俯仰构型液压互联悬架对俯仰的抑制效果较好，对于侧倾和垂向振动的抑制效果有限；抗垂向振动构型液压互联悬架对垂向振动的抑制效果较好，对于侧倾和俯仰的抑制效果有限；于是主动液压互联悬架应运而生，如CN107297997A中提出的车辆悬架系统及机动车，其可以实现构型切换、刚度可调、阻尼可调的功能。
但是主动液压互联悬架无法主动地提升车辆高度，例如在车辆速度高于一定阈值的时候降低车高以提升操纵稳定性与降低风阻和油耗；在崎岖不平的越野路面时主动提升车辆高度以保护底盘部件免受磕碰风险；在用户上车的时候主动降低或提升车辆高度以方便用户上下车等等。因此，现有技术仍然有需要改进的至少一个或几个方面。
此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。
发明内容
针对现有技术之不足，本发明提供了一种多功能的复合式主动液压互联悬架系统及装置，旨在解决现有技术中存在的至少一个或多个技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种多功能的复合式主动液压互联悬架系统及装置，至少包括：空气悬架和主动液压互联悬架。
优选地，主动液压互联悬架包括若干液压缸、设置于液压缸之间的液压管路及若干按照控制液压管路之间通断的方式设置于所述液压管路上的电磁阀，其中，液压缸包括各自分别对应于车辆左前轮、右前轮、左后轮以及右后轮的第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸及第四液压缸；液压管路包括连接于第一液压缸和第二液压缸之间的第一液压支路及第二液压支路、连接于第三液压缸及第四液压缸之间的第五液压支路及第六液压支路，以及分别连接于第一液压支路和第五液压支路的第三液压支路和分别连接于第二液压支路和第六液压支路的第四液压支路；电磁阀包括设置于第一液压支路和/或第二液压支路上的第一换向阀、设置于第三液压支路和/或第四液压支路上的第二换向阀、设置于第五液压支路和/或第六液压支路上的第三换向阀。
优选地，第三液压支路和第四液压支路连接有双向作用油缸，其中，双向作用油缸的两腔体分别与第三液压回路及第四液压回路相连。
优选地，第一液压缸的上腔和第二液压缸的上腔之间互联回路、第一液压缸的下腔和第二液压缸的下腔之间互联回路、第三液压缸的上腔和第四液压缸的上腔之间互联回路、第三液压缸的下腔和第四液压缸的下腔之间互联回路均对应连有蓄能器。
优选地，对应每个液压缸的端口以及在蓄能器和对应液压回路之间均设有可调阻尼阀，可调阻尼阀均与悬架控制器相连。
优选地，本发明至少包括驱动结构，其与双向作用油缸的活塞杆相连，用于驱动双向作用油缸的活塞杆移动调整位置，所述驱动结构为电动推杆，电动推杆与双向作用油缸的活塞杆相连。
优选地，本发明包括若干蓄能器，并且蓄能器均连接于各液压回路之间，具体可以是第三液压支路和第四液压支路上。
优选地，本发明中的空气悬架可以包括用于空气净化的滤清器、空气压缩部、若干空气悬架电磁阀、储气罐以及空气弹簧。
优选地，空气压缩部可以包括压缩机、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、干燥器及节流孔。
优选地，空气悬架电磁阀可以包括分别设置于第一气路、第二气路、第三气路、第四气路及第五气路上的用于控制对应气路通断的第一气路电磁阀、第二气路电磁阀、第三气路电磁阀、第四气路电磁阀以及第五气路电磁阀。
优选地，复合式液压互联悬架系统的作动器由空气弹簧与液压作动器并联同轴设置，其中，液压作动器上部与空气弹簧相连，空气弹簧上部与车身相连，空气弹簧的下部与液压作动器的油缸部分相连。
优选地，本系统及装置还应包括与悬架相连的车辆传感器，所述车辆传感器包括位移传感器、高度传感器或者车身姿态传感器，并且液压回路和气体回路连有压力传感器。
优选地，本发明中的空气悬架控制器和主动液压互联悬架控制器可以分开设置也可以集成设置。
优选地，复合式主动液压互联悬架作动器一端连接于车身，其另一端连接于车轮，其中，车辆各轮体所对应的复合式主动液压互联悬架作动器被驱动以完成车辆构型切换和/或高度调节，并且所述驱动是基于车辆在垂向、俯仰及侧倾三个自由度上的检测计算值来进行的。
优选地，空气悬架还包括空气压缩部、一用于空气净化的滤清器、储气罐以及若干空气悬架电磁阀。
优选地，空气压缩部包括设置于空气悬架气路上的用于泄压的第一控制阀、用于排气的第二控制阀、用于控制气体单向流动的第三控制阀、压缩机、干燥器及节流孔。
优选地，空气悬架电磁阀包括对应于各复合式主动液压互联悬架作动器的第一气路电磁阀、第二气路电磁阀、第三气路电磁阀、第四气路电磁阀以及对应于储气罐的第五气路电磁阀。
优选地，复合式主动液压互联悬架作动器至少包括与车辆各轮体相对应的第一作动器、第二作动器、第三作动器及第四作动器。
优选地，各作动器所包含的空气弹簧分别对应连接有第一气路、第二气路、第三气路及第四气路，和储气罐对应连接有第五气路。
优选地，复合式主动液压互联悬架系统及装置包括与车辆控制器相连以用于检测车辆运行时的关于其位移、高度和/或车身姿态变化数据的传感器，并且系统及装置的液压回路和气压回路连接有一压力传感器。
优选地，复合式主动液压互联悬架系统及装置包括针对于车身垂向运动、俯仰运动以及侧倾运动分别设计的多个模糊控制器，并且模糊控制器是基于其所检测到的车辆某一时刻下的主要运动模态来完成对车辆的构型切换的，装置及系统在进行构型切换控制时对于双向作用油缸的驱动逻辑为：
ei＝eki+epi
E＝∑ei
Figure BDA0003115914820000041
计算调节双向作用油缸C5活塞运动的目标位置：
Figure BDA0003115914820000042
其中，x2为双向作用油缸C5活塞在切换时相对平衡位置的距离，Ai为各液压缸活塞的面积。
优选地，复合式主动液压互联悬架作动器输出受最大输出功率、最大运动速度及最大输出力因素约束，故将非线性系统优化控制问题描述为：
Figure BDA0003115914820000051
s.t.Pm(k+i|k)≤Pmax
|v3(k+i|k)|≤vmax
|Fcontrol(k+i|k)|≤Fmax
Figure BDA0003115914820000052
其中，w1为性能权重因子，w2为功耗权重因子，Pm为作动器的输出功率。
优选地，复合式主动液压互联悬架系统在进行高度调节控制时的控制逻辑为：车身高度控制采用模糊控制，模糊控制器输入的是基于目标高度与实际高度之间误差所定义的车身高度误差量化值E与误差变化率量化值EC，和输出的是基于比例电磁阀的控制电流值所定义的电流值U，其中，模糊控制器的输入和/或输出值具有一定的论域。
优选地，在装置及系统进行车身高度调节的过程中，基于车辆簧上质量将随乘员质量和/或货物质量的改变而不断发生变化，车身高度将随之发生变化，从而与目标车高产生偏差，由于这些原因导致的车身高度的变化，需要局部调节以达到车身高度调节所允许的误差，满足车身高度调节的稳定，其中，
局部调节条件为：
ε＝|h-H|＞δ
调节完成条件：
Figure BDA0003115914820000053
其中，ε是实际误差，h是实际调节高度，H是目标调节高度，δ是允许误差。
优选地，在装置及系统进行车身高度调节的过程中，出于行车安全的考虑，车辆在转向工况下禁止车身高度调节，故车身高度调节只能在直线行驶状态才适用，其中，当车辆处于转弯工况时，车身高度调节将被锁止，并且若此时正处于高度调节状态，则该状态会处于保持状态并由系统存贮，直到该工况消失后再接着调节。
本发明的有益技术效果包括以下一项或多项：
1.本发明将主动液压互联悬架作动器与空气弹簧进行集成，使本专利提出的复合式液压互联悬架具备高度提升的功能；另外由于空气的可压缩性比油液更高，空气弹簧的存在可以使复合式液压互联悬架具备更高的舒适性。
2.本发明采用的复合式液压互联悬架将空气弹簧与液压作动器同轴设置，集成化程度更高，所占空间更小，降低了整车布置的难度。
3.本发明采用的复合式液压互联悬架将空气弹簧与液压作动器并联设置，当空气弹簧或液压作动器其中一个损坏时，另一个部件仍然可以正常运作，整车仍然可以正常行驶，提高了车辆的安全性与可靠性。
附图说明
图1是现有主动液压互联悬架系统结构示意图；
图2是本发明的复合式主动液压互联悬架作动器优选的结构示意图；
图3是本发明的复合式主动液压互联悬架系统在进行构型切换时优选的控制原理图；
图4是本发明中模糊控制器所输入的高度误差量化值优选的函数关系图；
图5是本发明中模糊控制器所输入的车身高度误差量化值优选的函数关系图；
图6是本发明中模糊控制器所输出的比例电磁阀的控制电流值优选的函数关系图；
图7是本发明中模糊控制器优选的数学模型图；
图8是关于本发明的车身高度切换仿真模拟优选的函数关系图；
图9是复合式主动液压互联悬架系统的控制原理图。
附图标记列表
2-1：上盖 2-2：气嘴 2-3：空气弹簧
2-4：豁口 2-5：活塞杆 2-6：液压作动器
2-7：活塞 2-8：第一出油口 2-9：第二出油口
2-10：外缸 2-11：第一腔室 2-12：第二腔室
2-13：油缸 2-14：囊皮 2-15：缓冲块
3-1：第一控制阀 3-2：第二控制阀 3-3：储气罐
3-4：滤清器 3-5：压缩机 3-6：第三控制阀
3-7：干燥器 3-8：节流孔 3-9：传感器
F1：第一作动器 F2：第二作动器 F3：第三作动器
F4：第四作动器 D11：第一阻尼阀 D12：第二阻尼阀
D21：第三阻尼阀 D22：第四阻尼阀 D31：第五阻尼阀
D32：第六阻尼阀 D41：第七阻尼阀 D42：第八阻尼阀
P 1：第一液压支路 P2：第二液压支路 P3：第三液压支路
P4：第四液压支路 P5：第五液压支路 P6：第六液压支路
V1：第一换向阀 V2：第二换向阀 V3：第三换向阀
R1：第一蓄能器 R2：第二蓄能器 L1：第一气路
L2：第二气路 L3：第三气路 L4：第二气路
L5：第五气路 E1：第一气路电磁阀 E2：第二气路电磁阀
E3：第三气路电磁阀 E4：第四气路电磁阀 E5：第五气路电磁阀
C1：第一液压缸 C2：第二液压缸 C3：第三液压缸
C4：第四液压缸 C5：双向作用油缸
具体实施方式
下面结合附图1-9进行详细说明。
本发明提供了一种多功能的复合式主动液压互联悬架系统及装置，可以包括以下部件之一：空气悬架与主动液压互联悬架。
根据图1所示的一种优选实施方式，主动液压互联悬架可以包括：第一液压缸C1、第二液压缸C2、第三液压缸C3、第四液压缸C1、第一液压支路P1、第二液压支路P2、第三液压支路P3、第四液压支路P4、第五液压支路P5、第六液压支路P6、第一换向阀V1、第二换向阀V2及第三换向阀V3。
根据图1所示的一种优选实施方式，第一液压缸C1、第二液压缸C2、第三液压缸C3及第四液压缸C4设置于车架和车桥之间。具体地，第一液压缸C1、第二液压缸C2、第三液压缸C3、第四液压缸C4均包括活塞杆2-5以及同活塞杆2-5配合使用的缸筒，并且活塞杆2-5和缸筒的其中一者与车架连接，另一者与车桥连接。优选地，活塞杆2-5与缸筒能够产生相对运动，从而对缸筒内的流体产生作用。进一步地，缸筒上不带有活塞杆2-5的部分为第一腔室2-11，缸筒上带有活塞杆2-5的部分为第二腔室2-12。
根据图1所示的一种优选实施方式，第一液压支路P1及第二液压支路P2均与第一液压缸C1和第二液压缸C2相连。具体地，第一液压支路P1两端分别连接至第一液压缸C1和第二液压缸C2的第一腔室2-11，第二液压支路P2两端分别连接至第一液压缸C1和第二液压缸C2的第二腔室2-12。而第一换向阀V1设置在第一液压支路P1及第二液压支路P2中，以用于切换第一液压缸C1与第二液压缸C2之间的连通状态。
根据图1所示的一种优选实施方式，第一换向阀V1具有第一工作位置和第二工作位置，第二换向阀V2具有第三工作位置和第四工作位置，第三换向阀V3具有第五工作位置和第六工作位置。优选地，在第一换向阀V1处于第一工作位置时，第一液压缸C1的第二腔室2-12与第二液压缸C2的第一腔室2-11连通，且第一液压缸C1的第一腔室2-11与第二液压缸C2的第二腔室2-12连通；而在第一换向阀V1处于第二工作位置时，第一液压缸C1的第二腔室2-12与第二液压缸C2的第一腔室2-11连通，且第一液压缸C1的第一腔室2-11与第二液压缸C2的第二腔室2-12连通。
根据图1所示的一种优选实施方式，第五液压支路P5及第六液压支路P6均与第三液压缸C1和第四液压缸C2相连。具体地，在第三换向阀V3处于第五工作位置时，第三液压缸C3的第一腔室2-11、第四液压缸C4的第一腔室2-11及第五液压支路P5之间相互连接，且第三液压缸C3的第二腔室2-12、第四液压缸C4的第二腔室2-12及第六液压支路P6之间相互连接；而在第三换向阀V3处于第六工作位置时，第三液压缸C3的第一腔室2-11、第四液压缸C4的第二腔室2-12及第六液压支路P6之间相互连接，且第三液压缸C3的第二腔室2-12、第四液压缸C4的第一腔室2-11及第五液压支路P5之间相互连接。
根据图1所示的一种优选实施方式，在第二换向阀V2处于第三工作位置时，第一液压支路P1、第三液压支路P3及第五液压支路P5之间相互连接，且第二液压支路P2、第四液压支路P4、第六液压支路P6相互连接；而在第二换向阀V2处于第四工作位置时，第一液压支路P1、第四液压支路P4及第六液压支路P6之间相互连接，且第二液压支路P2、第三液压支路P3及第五液压支路P5之间相互连接。
优选地，可通过第一换向阀V1、第二换向阀V2、第三换向阀V3进行工作位置或工作状态的切换，从而实现对车辆构型的切换，如下表：
Figure BDA0003115914820000091
根据图2所示的一种优选实施方式，复合式主动液压互联悬架作动器由空气弹簧2-3与液压作动器2-6同轴并联设置而成。具体地，复合式主动液压互联悬架作动器由空气弹簧2-3、空气弹簧2-3的上盖2-1以及液压作动器2-6组成。空气弹簧2-3是由可采用橡胶制成的囊皮2-14和设置于囊皮2-14外侧的气嘴2-2组成。液压作动器2-6由缓冲块2-15、活塞杆2-5、油缸2-13、活塞2-7、上出油口2-8、下出油口2-9、豁口2-4组成。
根据图2所示的一种优选实施方式，空气弹簧2-3上部与上盖2-1固连，下部与液压作动器2-6的油缸2-13固连。优选地，液压作动器2-6与上盖2-1为螺栓连接。活塞杆2-5靠近于上盖2-1的一端连接缓冲块2-15，其远离于上盖2-1的一端连接活塞2-7。活塞杆2-5的带有活塞2-7的一端插入至油缸2-13内。在油缸2-13外侧且大致远离于其底部的位置处开设有第一出油口2-8，而在靠近于底部的位置处开设有第二出油口2-9。进一步地，油缸13可通过豁口2-4分为内缸与外缸。内缸的第一腔室2-11与第二出油口2-9连通，外缸2-10、内缸的第二腔室2-12与第一出油口2-8连通。优选地，位于活塞杆2-5一端的缓冲块2-15能够防止液压作动器2-6在极限压缩工况下与空气弹簧2-3上端发生碰撞导致部件损坏。
根据一种优选实施方式，图9为本发明复合式主动液压互联悬架系统的控制原理图，结合图2可以对其结构原理进行解释说明。具体地，第一作动器F1、第二作动器F2、第三作动器F3及第四作动器F4即为前述由空气弹簧2-3与液压作动器2-6同轴并联组成的复合式主动液压互联悬架作动器。优选地，第一作动器F1、第二作动器F2、第三作动器F3及第四作动器F4可分别对应于车辆的左前轮、右前轮、左后轮以及右后轮。
根据图9所示的一种优选实施方式，第一作动器F1、第二作动器F2、第三作动器F3及第四作动器F4各自的空气弹簧2-3分别连接有第一气路L1、第二气路L2、第三气路L3以及第四气路L4。进一步地，第一气路L1、第二气路L2、第三气路L3以及第四气路L4分别由各自对应的第一气路电磁阀E1、第二气路电磁阀E2、第三气路电磁阀E3及第四气路电磁阀E4来控制其气路的通断。
根据图9所示的一种优选实施方式，第一液压支路P1和第二液压支路P2上分别设置有与第一作动器F1的油缸端口相连的第一阻尼阀D11和第二阻尼阀D12，以及与第二作动器F2的油缸端口相连的第三阻尼阀D21和第四阻尼阀D32。第三液压支路P3和第四液压支路P4上分别设置有用于储能和/或功能的第一蓄能器R1和第二蓄能器R2，以及第三液压支路P3和第四液压支路P4分别与双向作用油缸C5的上、下腔相连通。进一步地，第五液压支路P5和第六液压支路P6上分别设置有与第三作动器F3的油缸端口相连的第五阻尼阀D31和第六阻尼阀D32，以及与第四作动器F4的油缸端口相连的第七阻尼阀D41和第八阻尼阀D42。
根据图9所示的一种优选实施方式，该系统还包括空气悬架部分。具体地，空气悬架除前述的空气弹簧2-3外，还可以包括用于空气过滤净化的滤清器3-4、对应于前述各气路(L1、L2、L3、L4)的气路电磁阀(E1、E2、E3、E4)及空气压缩部。进一步地，空气压缩部可以包括第一控制阀3-1、第二控制阀3-2、压缩机3-5、第三控制阀3-6、干燥器3-7以及节流孔3-8。优选地，第一控制阀为一泄压阀，第二控制阀3-2为一排气阀以及第三控制阀3-6为一单向阀。储气罐3-3通过第五气路L5连接至总气路以进一步与第一气路L1、第二气路L2、第三气路L3以及第四气路L4连接。第五气路L5上设置用于控制其通断的第五气路电磁阀E5。
根据图9所示的一种优选实施方式，基于气体的流动路径，滤清器3-4、压缩机3-5、第三控制阀3-6、干燥器3-7以及节流孔3-8依次设置于总气路上，并且通过总气路与第一气路L1、第二气路L2、第三气路L3以及第四气路L4连通。进一步地，第一控制阀3-1和第二控制阀3-2分别设置于总气路旁的支路上。总气路的一端设置有与空气悬架相连的用于检测车辆位移、高度及车身姿态等数据的传感器，且各液压回路和气体回路连接有压力传感器。
根据图2-3及图9所示的一种优选实施方式，针对车身的垂向运动、俯仰运动以及侧倾运动分别设计出三个不同的模糊控制器。优选地，当车辆在某一时刻检测到主要的运动模态时，三个不同的控制器根据所检测到的主要运动模态来进行切换。复合式主动液压互联悬架系统在进行构型切换控制时双向作用油缸C5的驱动逻辑为：
ei＝eki+epi
E＝∑ei
Figure BDA0003115914820000111
计算调节双向作用油缸C5的活塞2-7运动时的目标位置：
Figure BDA0003115914820000112
其中，x2为双向作用油缸C5的活塞2-7在切换时相对平衡位置的距离。Ai(i＝1，2，……)为各油缸活塞面积。
液压系统离散化模型可表示为：
x(k+1)＝fk(x(k)，u(k))
系统在k时刻对后N个控制周期内的状态预测可表述为：
Figure BDA0003115914820000113
Figure BDA0003115914820000114
其中，U(k)为系统控制序列，X(k)为系统状态预测序列。
系统的控制目标可以包括以下之一：
1)、尽可能快地调节双向作用油缸C5的活塞2-7以将其推送至目标位置；
2、尽可能降低复合式主动液压互联悬架作动器在推动过程中产生的能耗。
同时，复合式主动液压互联悬架作动器输出受到最大输出功率，最大运动速度，最大输出力等因素约束。因此，上述非线性系统优化控制问题可描述为：
Figure BDA0003115914820000121
s.t.Pm(k+i|k)≤Pmax
|v3(k+i|k)|≤vmax
|Fcontrol(k+i|k)|≤Fmax
Figure BDA0003115914820000122
其中，w1为性能权重因子，w2为功耗权重因子，Pm为作动器输出功率。
根据一种优选实施方式，复合式主动液压互联悬架系统在进行高度调节控制时的控制逻辑为：车身高度控制采用模糊控制。本发明中车身高度调节控制器输入的是目标高度与实际高度的误差，输出的是比例电磁阀的控制电流值。优选地，将模糊控制器所输入的车身高度误差量化值与误差变化率量化值分别定义为E和EC，将其所输出的比例电磁阀的控制电流值定义为U。进一步地，设车身高度误差量化值E的论域为[-5，5]，误差变化率量化值EC的论域为[-5，5]，以及比例电磁阀的控制电流值U的论域为[-40，40]。定义输入、输出论域上的模糊语言变量均为集合：{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，其依次分别表示“负大”、“负中”、“负小”、“零”、“正小”、“正中”及“正大”。优选地，输入、输出变量的隶属度函数如图4-6所示。优选地，模糊控制规则如下表所示：
Figure BDA0003115914820000123
Figure BDA0003115914820000131
根据一种优选实施方式，在车身高度调节的过程中，由于车辆簧上质量会随着乘员质量和货物质量不断发生变化，会导致车身高度发生变化，这样会和目标车高产生偏差。由于这些原因导致车身高度的变化，需要局部调节以达到车身高度调节所允许的误差，满足车身高度调节的稳定。
局部调节条件为：
ε＝|h-H|＞δ
调节完成条件：
Figure BDA0003115914820000132
其中，ε是实际误差，h是实际调节高度，H是目标调节高度，δ是允许误差。优选地，出于行车安全的考虑，车辆在转向工况(例如安全模式)下禁止车身高度调节。故车身高度调节只能在直线行驶状态才适用，如果出现转弯工况，车身高度调节应将锁止，如果正处于高度调节状态，则该状态会处于保持状态并由系统存贮，直到该工况消失后再接着调节。优选地，图7为模糊控制器的数学模型，图8是基于本发明对车身高度切换进行仿真模拟的拟合结果。
根据一种优选实施方式，结合图9所示的复合式主动液压互联悬架系统的控制原理图，可以对以下几个工作状态进行解释说明：
1)空气悬架供气系统不工作状态：此时，各空气弹簧2-3所对应的气路电磁阀(E1、E2、E3、E4)与储气罐3-3所对应的第五气路电磁阀E5均处于关闭状态，此时各空气弹簧2-3内的气体量保持不变，车辆高度维持不变。
(2)空气悬架单轮高度提升：当单轮高度需要提升时，以左前轮为例，此时若储气罐3-3内的气压高于一定阈值，则第五气路电磁阀E5和第一气路电磁阀E1打开，气体从储气罐3-3进入左前轮对应的空气弹簧2-3，空气弹簧2-3高度得到提升。若储气罐3-3内气压低于阈值，则使用空气压缩部从大气中吸收气体，经过滤清器3-4进行过滤，压缩机3-5压缩、干燥器3-7干燥后经由打开的第一气路电磁阀E1进入空气弹簧2-3内。
(3)空气悬架前后轴高度提升：当单轴高度需要提升时，以汽车前轴为例，若此时储气罐3-3内的气压高于一定阈值，则第五气路电磁阀E5和第一气路电磁阀E1、第二气路电磁阀E2打开，气体从储气罐3-3进入左前轮和右前轮各自所对应的空气弹簧2-3，以共同将前轴高度进行提升。若储气罐3-3内气压低于阈值，则使用空气压缩部从大气中吸收气体，经过滤清器3-4进行过滤，压缩机3-5压缩、干燥器3-7干燥后经由打开的第一气路电磁阀E1、第二气路电磁阀E2分别进入左前轮、右前轮所对应的空气弹簧2-3内。
(4)储气罐3-3充气：当车辆速度超过一定阈值并且车辆高度无需变化时，压缩机3-5会启动给储气罐3-3充气以达到储气罐3-3的默认气压。
(5)空气悬架单轮高度下降：当单轮高度需要下降时，以左前轮为例，此时第一气路电磁阀E1和用于排气的第二控制阀3-2打开，气体从左前轮对应的空气弹簧2-3内部经由第一气路电磁阀E1、干燥器3-7、第二气体控制阀3-2及滤清器3-4回到大气。优选地，排出的气体可以带走干燥器3-7上的水汽和滤清器3-4上的灰尘，提升滤清器3-4的寿命。
(6)压力测量：测量可分为对于车辆各轮体所对应空气弹簧2-3的压力测量。以左前轮对应的空气弹簧2-3压力测量为例，此时第一气路电磁阀E1打开，空气弹簧2-3与空气悬架总气路连通，压力传感器可以读取空气悬架总气路此时的压力，即为左前轮所对应空气弹簧2-3的气压。
根据一种优选实施方式，通过图9所示出的复合式主动液压互联悬架系统及装置，可以实现包括但不限于以下所阐述的一些功能：
1)主动提升车辆高度：当车辆行驶路况崎岖不平且速度低于一定阈值时，为保护车辆底盘不受刮伤损坏，复合式主动液压互联悬架可以主动提升车辆高度，提升车辆通过性。
2)主动降低车辆高度：当车辆处于高速路工况时且车辆速度高于一定阈值时，复合式主动液压互联悬架主动降低车辆高度，降低车辆风阻与油耗，提升车辆行驶稳定性与安全性。
(3)阻尼可调功能：可调阻尼阀D11-D42可以调节悬架的阻尼，使悬架变得更为舒适或者更运动。
(4)刚度可调功能：电机可以控制双向作用油缸C5往设定的方向运动，从而增大或者降低油路中的压力，进而实现刚度可调。
(5)抗俯仰功能：当车辆控制器检测到车辆处于俯仰状态时，例如当车辆处于急刹车或急加速工况时，车辆控制器会将液压互联悬架构型设置为抗俯仰构型液压互联悬架，可以有效抑制俯仰、降低车辆俯仰角。
(6)抵抗车身侧倾：当车辆控制器检测到车辆处于侧倾状态时，例如当车辆处于急转向工况时，车辆控制器会将液压互联悬架构型设置为抗侧倾构型液压互联悬架，可以有效抑制侧倾、降低车辆侧倾角。
(7)抵抗垂向振动：当车辆控制器检测到车辆处于垂向振动工况时，车辆控制器会将液压互联悬架构型设置为抗垂向振动构型液压互联悬架，可以将路面冲击分散到其他轴，提升车辆的平顺性。
(8)构型切换：车辆悬架控制器可以智能地检测车辆所处的模态，从而将主动液压互联悬架切换到相应的模态构型。
(9)消扭功能：因为液压互联悬架的三种构型均具有消扭功能，便于在极限工况下增加与路面的接触，提升安全性。
(10)迎宾功能：当用户上下车的时候，复合式主动液压互联悬架会主动提升或降低车辆高度来方便用户上下车。在大型客车上，复合式主动液压互联悬架也可以实现单边“侧跪”来方便用户上下车。
(11)载荷平衡：当车辆载荷发生变化导致车辆高度发生变化时，复合式主动液压互联悬架会主动充气或放气以将车身高度恢复到正常状态。
(12)货物装载：当用户需要往后备箱装运货物时，复合式主动液压互联悬架会主动降低后轴的高度，便于用户装配。
需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种多功能的复合式主动液压互联悬架系统，其特征在于，
至少包括空气悬架和主动液压互联悬架，所述空气悬架至少包括空气弹簧（2-3），所述空气弹簧（2-3）与所述主动液压互联悬架的液压作动器（2-6）按照同轴并联的方式组合形成复合式主动液压互联悬架作动器，所述复合式主动液压互联悬架作动器一端连接于车身，其另一端连接于车轮，其中，
车辆各轮体所对应的复合式主动液压互联悬架作动器被驱动以完成车辆构型切换和/或高度调节，并且所述驱动是基于车辆在垂向、俯仰及侧倾三个自由度上的检测及计算值来进行的，
复合式主动液压互联悬架系统包括针对于车身垂向运动、俯仰运动以及侧倾运动分别设计的多个模糊控制器，并且所述模糊控制器是基于其所检测到的车辆某一时刻下的主要运动模态来完成对车辆的构型切换的，所述系统在进行构型切换控制时对于双向作用油缸（C5）的驱动逻辑为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
计算调节双向作用油缸（C5）活塞运动的目标位置：
Figure 741574DEST_PATH_IMAGE002
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为双向作用油缸（C5）活塞在切换时相对平衡位置的距离，
Figure 127555DEST_PATH_IMAGE004
为各液压缸活塞 的面积，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
分别是指侧倾、俯仰、垂向运动模态下的总能量，
Figure 376134DEST_PATH_IMAGE006
分别是指侧倾、俯仰、垂向运 动模态下的动能，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
分别是指侧倾、俯仰、垂向运动模态下的势能，
Figure 240185DEST_PATH_IMAGE008
是指当前模态的能 量占总能量的比例，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
是调节油缸活塞的目标位置，
Figure 523399DEST_PATH_IMAGE010
，
复合式主动液压互联悬架系统是通过基于模糊控制器的控制规则来进行高度调节的，其中，所述模糊控制器输入的是基于目标高度与实际高度之间误差所定义的车身高度误差量化值E与误差变化率量化值EC，其输出的是基于比例电磁阀的控制电流值所定义的电流值 U。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空气弹簧（2-3）的一侧连接于所述液压作动器（2-6），其另一侧连接于液压作动器（2-6）的油缸（2-13）。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空气悬架还包括空气压缩部、一用于空气净化的滤清器（3-4）、储气罐（3-3）以及若干空气悬架电磁阀，其中，
所述空气压缩部包括设置于空气悬架气路上的用于泄压的第一控制阀（3-1）、用于排气的第二控制阀（3-2）、用于控制气体单向流动的第三控制阀（3-6）、压缩机（3-5）、干燥器（3-7）及节流孔（3-8），和
所述空气悬架电磁阀包括对应于各复合式主动液压互联悬架作动器的第一气路电磁阀（E1）、第二气路电磁阀（E2）、第三气路电磁阀（E3）、第四气路电磁阀（E4）以及对应于所述储气罐（3-3）的第五气路电磁阀（E5）。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述复合式主动液压互联悬架作动器至少包括与车辆各轮体相对应的第一作动器（F1）、第二作动器（F2）、第三作动器（F3）及第四作动器（F4），其中，
各作动器所包含的空气弹簧（2-3）分别对应连接有第一气路（L1）、第二气路（L2）、第三气路（L3）及第四气路（L4），并且所述储气罐（3-3）对应连接有第五气路（L5）。
5.根据前述权利要求之一所述的系统，其特征在于，复合式主动液压互联悬架系统包括与车辆控制器相连以用于检测车辆运行时的关于其位移、高度和/或车身姿态变化数据的传感器（3-9），并且所述主动液压互联悬架的液压回路和所述空气悬架的气压回路连接有一压力传感器。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述复合式主动液压互联悬架作动器输出受最大输出功率、最大运动速度及最大输出力因素约束，且将对其输出时的非线性系统优化控制问题描述为：
Figure DEST_PATH_IMAGE011
其中，
Figure 814703DEST_PATH_IMAGE012
为性能权重因子，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
为功耗权重因子，
Figure 550578DEST_PATH_IMAGE014
为作动器的输出功率，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
是用于优化悬架能量消耗的成本函数，
Figure 920117DEST_PATH_IMAGE016
是最优控制序列，
Figure DEST_PATH_IMAGE017
是在时间
Figure 57837DEST_PATH_IMAGE018
下的预测状态，
Figure DEST_PATH_IMAGE019
是预测范围和控制范围，
Figure 520043DEST_PATH_IMAGE020
是时间间隔，
Figure DEST_PATH_IMAGE021
是主动调节 油缸的输出力，
Figure 743213DEST_PATH_IMAGE022
是主动调节油缸的最大输出力，
Figure DEST_PATH_IMAGE023
是油缸活塞的实际位置，
Figure 949067DEST_PATH_IMAGE024
是油缸 活塞的实际速度，
Figure 472452DEST_PATH_IMAGE009
是调节油缸活塞的目标位置，
Figure DEST_PATH_IMAGE025
是油缸活塞的最大运动速度，
Figure 636717DEST_PATH_IMAGE026
是作动器的最大输出功率，
Figure DEST_PATH_IMAGE027
是指求解优化悬架能量消耗成本函数的限制条件。
7.根据前述权利要求之一所述的系统，其特征在于，在所述系统进行车身高度调节的过程中，能够按照局部调节的方式使得车身高度调节达到允许误差以满足车身高度调节的稳定，其中，
局部调节条件为：
Figure 347184DEST_PATH_IMAGE028
调节完成条件：
Figure DEST_PATH_IMAGE029
其中，
Figure 601403DEST_PATH_IMAGE030
是实际误差，
Figure DEST_PATH_IMAGE031
是实际调节高度，
Figure 713716DEST_PATH_IMAGE032
是目标调节高度，
Figure DEST_PATH_IMAGE033
是允许误差。
8.根据前述权利要求之一所述的系统，其特征在于，在所述系统进行车身高度调节的过程中，处于转向工况下的车辆将被禁止调节车身高度，且车身高度调节将被锁止，其中，
在车辆正处于高度调节状态时，该状态会处于保持状态并被系统存贮以在该工况消失后继续进行高度调节。
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