CN115447334A - 多轴车减震系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车液压悬架及液压制动领域，尤其涉及一种多轴车减震系统及车辆，包括：驱动单元、减震单元、多个液压缸和中央总控单元；所述驱动单元包括油壶和与所述油壶管路连接的电机；所述减震单元包括多个分管路，多个所述分管路一端与所述电机连接，另一端分别与多个所述液压缸对应连接；所述中央总控单元分别与所述驱动单元和所述减震单元通信连接，控制所述驱动单元和所述减震单元动作。通过本发明的方案，采用集中式电子电气架构来满足软件定义汽车的设计需求，以少量高性能计算单元替代各功能单元搭载的大量互不兼容的控制器，减少复杂的线束，使得整车布局空间更加宽敞。

Description

多轴车减震系统及车辆
技术领域
本发明涉及液压制动及液压悬架技术领域，尤其涉及一种多轴车减震系统及车辆。
背景技术
在早期的电子电气架构下，汽车的各功能单元，如传动系统、制动系统、悬架系统，均由各自独立的ECU完成从传感器信号输入、程序判定到指令输出的一系列闭环功能。随着智能驾驶发展，汽车的各功能单元处于自主调节能力亟待提升的境地。在传统的电子电气架构中，这一需求一方面加重了由过于冗余的传感器线束带来的装配空间拥挤现象。另一方面，各个ECU之间通过CAN总线或者LIN总线连接，并通过厂商预先定义好的通信协议交换信息这一模式能够承载的通信数据量也面临极为严峻的挑战。
可调式智能减震系统是实现高等级智能驾驶功能的重要组成部分。其主要功能是通过车身实时状况来连续地调节悬架系统阻尼以改善驾驶舒适度，同时在智能减震系统监测到车辆途经较差的的起伏路况时，借由动作指令实现特定车轮的高度抬升，从而使得车辆具备优良的复杂路段通过性。可预见的是，在传统架构借由通信协议进行整车与各功能单元间信息交换的基础上，智能减震系统在功能实现过程中需要同时完成车况模拟信号输入、信息处理、指令发送的内部控制闭环以及与整车间的信息交互。由于当前所有信息传输均需要借助线束，智能减震系统将需求更复杂的线束并使得整车布局空间更为局促，设计上亟需能够精简布置空间以及减轻重量的综合方案。
发明内容
本发明的目的在于解决背景技术中的至少一个技术问题，提供一种多轴车减震系统及车辆。
为实现上述目的，本发明提供一种多轴车减震系统，包括：
驱动单元、减震单元、多个液压缸和中央总控单元；
所述驱动单元包括油壶和与所述油壶管路连接的电机；
所述减震单元包括多个分管路，多个所述分管路一端与所述电机连接，另一端分别与多个所述液压缸对应连接；
所述中央总控单元分别与所述驱动单元和所述减震单元通信连接，控制所述驱动单元和所述减震单元动作。
优选地，多个所述液压缸包括左前液压缸、右前液压缸、右后液压缸和左后液压缸；
多个所述分管路包括与所述左前液压缸连接的第一分管路，与所述右前液压缸连接的第二分管路，与所述右后液压缸连接的第三分管路和与所述左后液压缸连接的第四分管路。
优选地，所述减震单元还包括第一通断阀、第一支路、第二通断阀和第一空气弹簧；
所述第一通断阀、第一支路、第二通断阀和第一空气弹簧设置在所述第一分管路、所述第二分管路、所述第三分管路和所述第四分管路的每一个管路上；
在所述第一支路上设置第二空气弹簧和刚度切换阀。
优选地，所述第一通断阀靠近所述电机设置，所述第一空气弹簧靠近所述液压缸设置；
所述第一支路和所述第二通断阀设置在所述第一通断阀和所述第一空气弹簧之间，所述第一支路靠近所述第一通断阀设置，所述第二通断阀靠近所述第一空气弹簧设置；
所述刚度切换阀设置在所述第二空气弹簧和所述分管路之间。
优选地，所述中央总控单元包括第一控制器，第二控制器和第三控制器；
所述第一控制器设置在所述驱动单元内，与所述电机通信连接，控制所述电机动作；
所述第二控制器和所述第三控制器设置在所述减震单元内，与所述分管路通信连接，控制所述分管路上的部件动作。
优选地，所述第二控制器分别与所述第一分管路和所述第二分管路通信连接，控制所述第一分管路和所述第二分管路上的部件动作；
所述第三控制器分别与所述第三分管路和所述第四分管路通信连接，控制所述第三分管路和第四分管路动作。
优选地，所述中央总控单元包括第四控制器，所述第四控制器分别与所述电机和所述分管路通信连接，控制所述电机和所述分管路动作。
为实现上述目的，本发明还提供一种车辆，包括上述中所述的多轴车减震系统，还包括踏板感单元、多个制动管路和多个轴端卡钳；
所述踏板感单元与所述驱动单元管路连接；
所述驱动单元通过所述制动管路与所述减震单元的一端连接；
所述轴端卡钳与所述减震单元的另一端管路连接。
优选地，所述驱动单元包括多个电机；
多个所述制动管路一端分别与多个所述电机对应连接，另一端分别与多个所述分管路对应连接；
所述多个分管路分别与多个轴端卡钳对应连接。
优选地，所述中央总控单元包括第五控制器、第六控制器、第七控制器、第八控制器和第九控制器；
所述第五控制器控制所述踏板感单元动作；
所述第六控制器、第七控制器、第八控制器和第九控制器各控制一个所述电机、所述制动管路、所述分管路动作。
基于此，本发明的有益效果为：
通过本发明的方案，采用中央集中式电子电气架构来满足软件定义汽车的设计需求；汽车将以少量高性能计算单元替代各功能单元搭载的大量互不兼容的ECU，为功能日益丰富的汽车软件提供算力基础，同时实现软硬件解耦和软件分层解耦，使得汽车软件可经OTA实现快速迭代；此外，采用大带宽通信架构可适应车辆日益激增的数据量和低时延要求。
附图说明
图1示意性表示本发明第一种实施方式的多轴车减震系统的连接线路图；
图2示意性表示本发明第二种实施方式的多轴车减震系统的连接线路图；
图3示意性表示本发明的多轴车减震系统与汽车制动系统的结合方案的连接线路图。
具体实施方式
现在将参照示例性实施例来论述本发明的内容。应当理解，论述的实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本发明的内容，而不是暗示对本发明的范围的任何限制。
如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“一种实施例”要被解读为“至少一个实施例”。
图1示意性表示本发明第一种实施方式的多轴车减震系统的连接线路图，图2示意性表示本发明第二种实施方式的多轴车减震系统的连接线路图，如图1-2所示，本发明的多轴车减震系统，包括：
驱动单元10、减震单元20、多个液压缸30和中央总控单元40；
驱动单元10包括油壶101和与油壶管路连接的电机102；
减震单元20包括多个分管路201，多个分管路201一端与电机102连接，另一端分别与多个液压缸30对应连接；
中央总控单元40分别与驱动单元10和减震单元20通信连接，控制驱动单元10和减震单元20动作。
多个液压缸30包括左前液压缸301、右前液压缸302、右后液压缸303和左后液压缸304；
多个分管路201包括与左前液压缸301连接的第一分管路2011，与右前液压缸302连接的第二分管路2012，与右后液压缸303连接的第三分管路2013和与左后液压缸304连接的第四分管路2014。
减震单元20还包括第一通断阀202、第一支路203、第二通断阀204和第一空气弹簧205；
第一通断阀202、第一支路203、第二通断阀204和第一空气弹簧205设置在第一分管路2011、第二分管路2012、第三分管路2013和第四分管路2014的每一个管路上；
在第一支路203上设置第二空气弹簧2031和刚度切换阀2032。
第一通断阀202靠近电机102设置，第一空气弹簧205靠近液压缸30设置；
第一支路203和第二通断阀204设置在第一通断阀202和第一空气弹簧205之间，第一支路203靠近第一通断阀202设置，第二通断阀204靠近第一空气弹簧205设置；
在第一分管路2011与第二分管路2012之间、第三分管路2013和第四分管路2014之间还设置第二支路206和第三支路207；
第二支路206与第三支路207并联连接第一分管路2011与第二分管路2012、第三分管路2013与第四分管路2014；
第二支路206与第三支路207设置在第一通断阀202和第一支路203之间，且第二支路206靠近第一通断阀202设置，第三支路207靠近第一支路202设置。
在第二支路206上设置液压平衡控制阀2061，在第三支路207上设置平衡弹簧2071。
刚度切换阀2032设置在第二空气弹簧2031和分管路201之间。
通过上述设置，本发明的多轴车减震系统采用中央集中式电子电气架构来满足软件定义汽车的设计需求。汽车将以少量高性能计算单元替代各功能单元搭载的大量互不兼容的ECU，为功能日益丰富的汽车软件提供算力基础，同时实现软硬件解耦+软件分层解耦，使得汽车软件可经OTA实现快速迭代；此外，采用大带宽通信架构可适应车辆日益激增的数据量和低时延要求。
进一步地，如图1所示，在本发明的第一种实施方式中：
中央总控单元40包括第一控制器401、第二控制器402和第三控制器403；
第一控制器401设置在驱动单元10内，与电机102通信连接，控制电机102动作，调节电机102的电流稳定。
第二控制器402和第三控制器403设置在减震单元20内，与分管路201通信连接，控制分管路201上的部件动作。
在该种实施方式中，通过电机102动作完成各分管路201刚度调节以及各轮胎高度控制，将原本具备模拟信号接收、信息处理和指令发送的复杂ECU替换为仅具备信号输送和接收的简易ECU；该方案下智能减震系统中各控制器内置可供整车调用的标准功能模块，如第一控制器401仅负责调节电机102稳态电流，而第二控制器402则需要根据动作指令控制第一分管路2011、第二分管路2012的第一通断阀202、第二支路206的液压平衡控制阀2061开闭。该方案下简化的ECU不需要与分布在车身各处用于反馈车辆状态的传感元件间建立信号传输通道，因而节省了大量的布置空间。相应地，由少量的高性能计算单元来统一接收反馈车况的模拟信号并根据运行逻辑判断智能减震系统需要执行的指令，并通过信号传输通道向减震系统20发送动作指令，从而完成减震系统20各分管路201的阻尼线性调整以及车身高度的可控调节。
该方案最为显著的特点是完成了智能减震系统硬件结构与软件控制的部分解耦，将计算性能需求最高以及迭代最为频繁的嵌入式软件转移到采用了高性能计算单元的整车控制器当中；这一计算重心的调整不仅强化了智能减震系统处理复杂路况的应变能力，同时解除了受布线空间影响的车况模拟信号完整度限制，使得通过软件定义整体系统成为可能，即产品功能变更不需再经历冗长的跨公司沟通协调流程，通过软件OTA即可实现持续更新。
进一步地，如图2所示，在本发明的第二种实施方式中：
控制器统一为一个，中央总控单元40仅包含第四控制器404，分别与电机102和分管路201通信连接，控制电机102和分管路201动作，调节电机102电流稳定，控制各分管路201上的电磁阀开关动作。
在该种实施方式中，ECU数量相比第一种实施方式有所精简，适用于智能减震系统在较为单一路况条件下的应用。通过精简可供调用的动作模块以及路况判定所需的模拟信号输入来优化总体的成本空间。
在以上两种减震系统中，当刹车时车辆前轮承受较大压力，造成了前后轮的压力差，在相同的空气弹簧的刚度条件下，与空气弹簧相连的管路存在压缩量差别，表现为明显的前倾趋势，此时控制器控制与第一分管路2011、第二分管路2012上的刚度切换阀2032线圈的输入电流，调整刚度切换阀2032的开启压力，此时第一空气弹簧2031的气体室受力而使得油室内油液通过单向阀流入第一分管路2011和第二分管路2012，直至两者液压差等于第一空气弹簧2031开启压力时达到平衡，进而能够增大第一分管路2011和第二分管路2012的整体刚度，使得车辆刹车过程中受气体弹簧支撑的悬架位移减小，从而平衡悬架姿态，缓解刹车过程中的前倾感。同理，车辆加速过程中，控制第三分管路2013和第四分管路2014上的刚度切换阀2032，借由刚度切换阀2032根据输入线圈电流线性调整开启压力的特性，较为平滑地在刚度可调节范围内过渡第三分管路2013和第四分管路2014在相同压力条件下对于车身高度的反馈，缓解车辆俯仰趋势。
当中央总控单元40接收到车身加速传感器持续的加速度输入后，判断车辆处于持续高速行车状态，此时中央总控单元40根据油压传感器输入的油压，对电机102施加高一档车身高度档位对应的电流，同时通过线圈通电开启第三分管路2013和第四分管路2014上的通断阀202开启，并保持第一分管路2011和第二分管路2012上的通断阀202关闭，在第三分管路2013和第四分管路2014油压到达目标压力值后关闭通断阀202，使得后端车轮对应的车身高度攀升，从而使得车身整体整体更符合空气动力学，从而降低风阻，减少油耗。
当车辆在进行如左拐弯时，中央总控单元40在监测到左前、左后侧的加速度后，需避免右侧两车轮因较大的离心力产生的悬架向右侧较大的偏移，以及进而导致的侧倾现象，在该状态下，中央总控单元40调整第二分管路2012、第三分管路2013上的刚度切换阀2032线圈的电流，控制刚度切换阀2032的开启压力，多轴车右前和右后侧车轮承受较大的压力，第一空气弹簧2031的气体室受力而使得油内液压油通过单向阀流入第二分管路2012和第三分管路2013，直至两者液压差等于第一空气弹簧2032开启压力时达到平衡，进而增大第二分管路2012和第三分管路2013的整体刚度，使得车辆刹车过程中受气体弹簧支撑的悬架位移减小，确保左右两侧悬架不因过弯过程的离心力带来的车身姿态侧倾，从而提升驾驶舒适度。
在多轴车经过起伏路段时，中央总控单元40主要接收来自水平高度传感器的车身高度信号，由于起伏路段中较高路面的影响，车辆车身相对于车辆的高度降低，为确保车辆悬架不接触路面发生剐蹭，改善车辆通过性，中央总控单元40根据车身高度相对正常车身高度的偏差自主选择车身高度档位，并通过控制电机102的输入电流以及通断阀202的开闭向各分管路201的液压缸填充油液，从而拉升车身高度。
进一步地，本发明还提供一种应用于上述多轴车减震系统的车辆，与车辆本身的制动系统进行结合，图3示意性表示本发明的多轴车减震系统与汽车制动系统的结合方案的连接线路图，如图3所示，结合后的线路连接图如图3所示：
车辆还包括踏板感单元50、多个制动管路60和多个轴端卡钳70；
踏板感单元50与驱动单元10管路连接；
驱动单元10通过制动管路60与减震单元20的一端连接；
轴端卡钳70与减震单元20的另一端管路连接。
驱动单元10包括多个电机102；
多个制动管路60一端分别与多个电机102对应连接，另一端分别与多个分管路201对应连接；
多个分管路201分别与多个轴端卡钳70对应连接；
具体地，多个电机102包括第一电机1021、第二电机1022、第三电机1023和第四电机1024；
多个制动管路60包括与第一电机1021连接的第一制动管路601，与第二电机1022连接的第二制动电机602，与第三电机1023连接的第三制动管路603，与第四电机1024连接的第四制动管路604；
同时，第一制动管路601与减震系统20中的第一分管路2011连接，第二制动管路602与第二分管路2012连接，第三制动管路603与第三分管路2013连接，第四制动管路604与第四分管路2014连接；
而多个轴端卡钳70包括左前轴端卡钳701、右前轴端卡钳702、右后轴端卡钳703和左后轴端卡钳704；
左前轴端卡钳701与第一分管路2011连接，右前轴端卡钳702与第二分管路2012连接，右后轴端卡钳703与第三分管路2013连接，左后轴端卡钳704与第四分管路2014连接。
中央总控单元40包括第五控制器405、第六控制器406、第七控制器407、第八控制器408和第九控制器409；
第五控制器405设置在踏板感单元50处，控制踏板感单元50内的电磁阀的开闭；
第六控制器406设置在第一电机1021、第一制动管路601、第一分管路2011附近，控制第一电机1021的电流稳定，控制第一制动管路601和第一分管路2011上的电磁阀的开闭；
第七控制器407设置在第二电机1022、第二制动管路602、第二分管路2012附近，控制第二电机1022的电流稳定，控制第二制动管路602和第二分管路2012上的电磁阀的开闭；
第八控制器408设置在第三电机1023、第三制动管路603、第三分管路2013附近，控制第三电机1023的电流稳定，控制第三制动管路603和第三分管路2013上的电磁阀的开闭；
第九控制器409设置在第四电机1024、第四制动管路604、第四分管路2014附近，控制第四电机1024的电流稳定，控制第四制动管路604和第四分管路2014上的电磁阀的开闭。
如此设置，使得连接各轴端卡钳70的管路并联设置，分别由多个电机102单独控制，并且分别由多个控制器进行单独控制，能够实现整个系统的精准调节与控制。
在驾驶员干预的主动制动过程中，当踏板感单元50中的踏板被踩踏，第五控制器405接收相应信号，传递给中央处理器，中央处理器再将信号传递给第六控制器406，第七控制器407，第八控制器408，第九控制器409，四个控制器再分别根据信号各自进行相应控制。驾驶员未干预的主动制动过程中，中央处理器根据车辆搭载的传感器输入的模拟信号判断各轮端的制动需求，并向各控制器发送动作指令以调用各控制器的动作模块。
在主动制动过程中，以左前轴端卡钳701的加压制动过程为例，第五控制器405在接收中央处理器通讯的制动指令后，调控第一电机1021电流以控制第一制动管路6011的输入液压，同时控制该管路上电磁阀线圈电流通断使得液压顺利传导至左前轴端卡钳701。辅以该制动过程，中央处理器通过向第六控制器406发送的动作指令，可以同步控制第一分管路2011上电磁阀线圈电流通断以调节车身高度，稳定车身姿态。
在被动制动过程中，同样以左前轴端卡钳701的制动需求为例，所需制动压力较小的情况下，第二空气弹簧2031和第一空气弹簧205内部的制动液可以作为液压源调节左前轴端卡钳701的压力。即中央处理器向第六控制器406发送动作指令，控制通断阀202开启，联通第一分管路2011。空气弹簧由于承受整车压力而输出的液压能够在一定程度上实现制动的需求。如前所述，减震系统端向卡钳端的压力传输可以与主动制动过程同步进行，缓解电机端的负载压力。
综上所述，通过本发明的多轴车减震系统，采用中央集中式电子电气架构来满足软件定义汽车的设计需求。汽车将以少量高性能计算单元替代各功能单元搭载的大量互不兼容的ECU，为功能日益丰富的汽车软件提供算力基础，同时实现软硬件解耦+软件分层解耦，使得汽车软件可经OTA实现快速迭代；此外，采用大带宽通信架构可适应车辆日益激增的数据量和低时延要求。
同时传统的多轴车制动系统结合了本发明的减震系统，能够在多轴车制动以及多轴车其他相应动作时保持车身平稳，保证驾驶人员的舒适程度，且减震系统对于制动系统的制动助力能够一定程度上缓解电机端的负载需求，从而改善整体系统的功耗情况。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.多轴车减震系统，其特征在于，包括：
驱动单元、减震单元、多个液压缸和中央总控单元；
所述驱动单元包括油壶和与所述油壶管路连接的电机；
所述减震单元包括多个分管路，多个所述分管路一端与所述电机连接，另一端分别与多个所述液压缸对应连接；
所述中央总控单元分别与所述驱动单元和所述减震单元通信连接，控制所述驱动单元和所述减震单元动作。
2.根据权利要求1所述的多轴车减震系统，其特征在于，多个所述液压缸包括左前液压缸、右前液压缸、右后液压缸和左后液压缸；
多个所述分管路包括与所述左前液压缸连接的第一分管路，与所述右前液压缸连接的第二分管路，与所述右后液压缸连接的第三分管路和与所述左后液压缸连接的第四分管路。
3.根据权利要求2所述的多轴车减震系统，其特征在于，所述减震单元还包括第一通断阀、第一支路、第二通断阀和第一空气弹簧；
所述第一通断阀、第一支路、第二通断阀和第一空气弹簧设置在所述第一分管路、所述第二分管路、所述第三分管路和所述第四分管路的每一个管路上；
在所述第一支路上设置第二空气弹簧和刚度切换阀。
4.根据权利要求3所述的多轴车减震系统，其特征在于，所述第一通断阀靠近所述电机设置，所述第一空气弹簧靠近所述液压缸设置；
所述第一支路和所述第二通断阀设置在所述第一通断阀和所述第一空气弹簧之间，所述第一支路靠近所述第一通断阀设置，所述第二通断阀靠近所述第一空气弹簧设置；
所述刚度切换阀设置在所述第二空气弹簧和所述分管路之间。
5.根据权利要求4所述的多轴车减震系统，其特征在于，所述中央总控单元包括第一控制器，第二控制器和第三控制器；
所述第一控制器设置在所述驱动单元内，与所述电机通信连接，控制所述电机动作；
所述第二控制器和所述第三控制器设置在所述减震单元内，与所述分管路通信连接，控制所述分管路上的部件动作。
6.根据权利要求5所述的多轴车减震系统，其特征在于，所述第二控制器分别与所述第一分管路和所述第二分管路通信连接，控制所述第一分管路和所述第二分管路上的部件动作；
所述第三控制器分别与所述第三分管路和所述第四分管路通信连接，控制所述第三分管路和第四分管路动作。
7.根据权利要求4所述的多轴车减震系统，其特征在于，所述中央总控单元包括第四控制器，所述第四控制器分别与所述电机和所述分管路通信连接，控制所述电机和所述分管路动作。
8.车辆，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的多轴车减震系统，还包括踏板感单元、多个制动管路和多个轴端卡钳；
所述踏板感单元与所述驱动单元管路连接；
所述驱动单元通过所述制动管路与所述减震单元的一端连接；
所述轴端卡钳与所述减震单元的另一端管路连接。
9.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于，所述驱动单元包括多个电机；
多个所述制动管路一端分别与多个所述电机对应连接，另一端分别与多个所述分管路对应连接；
所述多个分管路分别与多个轴端卡钳对应连接。
10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述中央总控单元包括第五控制器、第六控制器、第七控制器、第八控制器和第九控制器；
所述第五控制器控制所述踏板感单元动作；
所述第六控制器、第七控制器、第八控制器和第九控制器各控制一个所述电机、所述制动管路、所述分管路动作。
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