CN207190988U - 一种基于电控空气悬架系统的客车防侧翻系统 - Google Patents
一种基于电控空气悬架系统的客车防侧翻系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于电控空气悬架系统的客车防侧翻系统，包括：电控空气悬架，其用于进行刚度调节和轴荷分配，包括：车架；空气弹簧，其设置在所述车架和车身之间，用于调节车身高度；储气罐，其内部具有高压气体，连通所述空气弹簧，用于向所述空气弹簧注入气体；高度控制电磁阀，其设置在所述空气弹簧和所述储气罐之间；制动电磁阀，其连接客车制动系统，以实现客车制动系统的差动制动功能，本系统通过调节空气弹簧高度利用制动系统和空气悬架实现客车防侧翻，最大程度减少空气悬架响应延迟对侧翻控制的影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车主动安全技术领域，具体涉及一种基于电控空气悬架系统的客车防侧翻控制系统。
背景技术
随着道路交通设施的飞速发展，客车产量与质量都有了质的提升。公路客运便利性和舒适性的提升也促使愈来愈多的人选择公路客运％，但是由于长度较长、质心较高、垂向载荷变化大等特点，客车更容易发生侧翻失稳，且侧翻事故多为重、特大交通事故，伤亡人数多，事故严重度高。电控空气悬架系统(Electrically Controlled Air Suspension，简称ECAS)能够在良好路面上调整悬架参数提高车辆舒适性和平顺性，或者不平路面上调整空气弹簧的进排气量提高车辆的操纵稳定性，同时具有结构简单、容易安装等优点。在国外，轿车、客车和中重型载货车已广泛应用了该系统，国内现在豪华大客车和高配置的载货车上的也开始普及。因此，利用电控空气悬架进行侧翻控制的研究也开始展开。
国内专利申请公布号为CN205112912U，实用新型名称为：一种车辆防侧翻控制系统，申请日为2015年11月20日，申请号为201520927626.7，该实用新型文件介绍了一种利用弯道处车身质量、车速以及弯道信息，主动调节车辆悬架刚度，获得车身两侧高度调节，从而避免在弯道转向的情况下转向发生侧翻。该系统借助无线通讯，实现车辆信息与弯道信息的连接。这种信息交互的实现需要借助道路旁的通讯装置和处理器模块，在当前道路上不易实现。
国内专利申请公布号为CN104476999A，发明专利名称为：一种基于空气悬架调节的运输车辆主动防侧翻控制系统，申请日为2014年12月9日，申请号为201410748186.9，该专利通过采集运输车辆的加速度信号、转向盘转角信号、车身高度信号，借助空气弹簧实现车辆防侧翻控制。考虑到空气弹簧充放气的时间要求和车辆侧翻的瞬时性，仅仅依靠空气弹簧来调节车辆姿态实现防侧翻效果不太理想。类似思路的还有申请公布号为CN105882347A的专利。
国内专利申请公布号为CN105620220A，发明专利名称为：商用车电控悬架及侧倾纠偏系统，申请日为2016年2月24日，申请号为201610101124.8，该专利设计了一套阻尼-拉力复合器和横置连杆滑块机构来实现车辆防侧翻控制功能。将车辆左右两侧的悬架倾斜布置，利用弹簧力和阻尼力分解的垂直分力和水平分力实现车身姿态和重心位置的纠正。相比于其他对车辆底盘改动较大、成本较高的防侧翻控制机构，本发明对车辆底盘改动较小、成本较低。但是还是需要在原车基础上改动或者重新布置，对于量产车型来说，工作量大。类似思路的还有申请公布号为CN1970325A、CN102424047A等专利。
实用新型内容
本实用新型设计开发了一种基于电控空气悬架系统的客车防侧翻系统，通过调节空气弹簧高度利用制动系统和空气悬架实现客车防侧翻，最大程度减少空气悬架响应延迟对侧翻控制的影响。
本实用新型提供的技术方案为：
一种基于电控空气悬架系统的客车防侧翻系统，包括：
电控空气悬架，其用于进行刚度调节和轴荷分配，包括：
车架；
空气弹簧，其设置在所述车架和车身之间，用于调节车身高度；
储气罐，其内部具有高压气体，连通所述空气弹簧，用于向所述空气弹簧注入气体；
高度控制电磁阀，其设置在所述空气弹簧和所述储气罐之间；
制动电磁阀，其连接客车制动系统，以实现客车制动系统的差动制动功能。
优选的是，还包括：
预警装置，其设置在所述客车中控台上，包括蜂鸣器和指示灯；
控制器，其连接所述高度控制电磁阀和制动系统。
优选的是，还包括传感装置，包括：
轮速传感器，其设置在车轮上，用于检测轮速信号；
压力传感器，其设置在所述空气弹簧内部，用于监测所述空气弹簧内部压力；
高度传感器，其设置在所述空气弹簧顶部，用于监测所述空气弹簧高度。
优选的是，所述轮速传感器采用霍尔传感器。
优选的是，所述空气弹簧：包括：
上盖板；
下盖板，其与所述上盖板平行设置；
橡胶气囊，其密封连接在所述上盖板和下盖板之间，所述橡胶气囊中部具有多个钢制腰环，所述腰环套设固定在所述橡胶气囊上；
限位销，其连接所述上盖板和所述下盖板，设置在所述橡胶气囊内，用于限制所述空气弹簧左右方向的位移；
气孔，其沿中轴线贯穿下盖板，连通所述橡胶气囊。
优选的是，所述高度控制电磁阀为空气流量限制阀，所述空气流量限制阀连接所述气孔。
优选的是，所述上盖板和所述下盖板材质为铝合金。
优选的是，所述钢制腰环数量为三个，并将所述空气弹簧分隔为四节。
优选的是，所述限位销，包括：
上限位柱，其连接所述上盖板底部，所述橡胶气囊内；
下限位柱，其连接在所述下盖板顶部，所述橡胶气囊内；
弹簧，其设置在所述上限位柱和所述下限位柱之间。
本实用新型的有益效果
本实用新型设计开发了一种基于电控空气悬架系统的客车防侧翻系统，通过调节空气弹簧高度利用制动系统和空气悬架实现客车防侧翻，最大程度减少空气悬架响应延迟对侧翻控制的影响。
该系统不需要对原车进行任何变动即可实现客车的防侧翻控制，利用车载传感器即可实现预警、决策、控制的功能；该系统通过预警模块提前监测车辆的侧翻情况，弥补了空气弹簧响应延迟的不足，同时预警模块的预警时间可以根据不同驾驶员的驾驶风格进行选择，避免系统误警和漏警；该系统通过制动系统和空气悬架进行防侧翻协调控制，避免了单一控制系统进行防侧翻控制的不足，同时加强了差动制动技术侧翻控制的效果；该系统的决策模块采用分层结构设计，通过上层控制模块与底层控制模块的分工协调，提高整个电控系统的运算速度，缩短控制周期。
附图说明
图1为本实用新型所述的基于电控空气悬架系统的客车防侧翻系统的结构示意图。
图2为本实用新型所述的空气弹簧的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本实用新型提供的一种基于电控空气悬架系统的客车防侧翻系统，包括：
本发明提供的客车防侧翻控制系统，包括：预警模块100、决策模块200 和执行模块300。
其中，预警模块100根据压力传感器410采集客车各轮空气弹簧内部的压力信息，通过此值计算各轮垂向载荷状态，根据垂向载荷状态和车辆行驶状态判断客车运行状态；决策模块200根据预警模块100传递的侧翻信息，以决策高度控制电磁阀420和制动电磁阀430的启闭时间，将此控制信号传递给执行模块300，执行模块300根据决策模块200传来的控制信号控制高度控制电磁阀420和制动器的动作，保证客车的行驶安全性。
如图2所示，本发明所述的电控空气悬架系统，包括：储气罐510、控制器520、压力传感器410和高度控制电磁阀420，其中储气罐510用来储存高压气体，控制器520接收车载传感器的信号，决策控制信号，控制高度，以控制高度控制电磁阀420的启闭和制动器的动作，其中，车载传感器包括压力传感器410和轮速传感器530。高度传感器540用于测量车身高度信息；空气弹簧550作为车身高度调节和各轮垂向载荷分配的执行器；压力传感器 410用于监测空气弹簧内部压力，用于提供各轮垂向载荷信息；高度控制电磁阀420用于接收控制器520决策的控制信号来控制高度控制电磁阀420的启闭，进而控制空气弹簧的进排气量，从而起到高度调节和各轮垂向载荷调节的作用。
在另一实施例中，还包括传感装置，包括：轮速传感器，其设置在车轮上，用于检测轮速信号；压力传感器410，其设置在空气弹簧550内部，用于监测空气弹簧550内部压力；高度传感器540其设置在空气弹簧550顶部，用于监测空气弹簧550的高度，作为一种优选，轮速传感器采用霍尔传感器。
如图2所示，空气弹簧550：包括：上盖板551；下盖板552，其与所述上盖板551平行设置；作为一种优选，上盖板551和下盖板552材质为铝合金。橡胶气囊553，其密封连接在上盖板551和下盖板552之间，橡胶气囊 553中部具有多个钢制腰环554，腰环套设固定在橡胶气囊553上；限位销 555，其连接上盖板551和下盖板552，设置在橡胶气囊553内，用于限制空气弹簧550左右方向的位移；气孔556，其沿中轴线贯穿下盖板，连通橡胶气囊553，作为一种优选，高度控制电磁阀420为空气流量限制阀，所述空气流量限制阀连接气孔556，
在另一实施例中，钢制腰环554数量为三个，并将空气弹簧550分隔为四节。
如图2所示，限位销包括：上限位柱，其连接上盖板551底部，橡胶气囊553内；下限位柱，其连接在下盖板552顶部，橡胶气囊553内；弹簧其设置在上限位柱和下限位柱之间。
本发明的预警模块100内置车辆简化模型，通过压力传感器410获取当前各轮垂向载荷值，根据当前时刻的运行状态为初始值，按照侧翻规律以一定步长Ts计算侧翻指标值Ltr，并将其与预设的侧翻阈值相比较，记下第一次满足侧翻条件时的步数TN，得到此时的侧翻预警时间ttr，将该侧翻预警时间与预设的侧翻预警时间3s相比，如果大于预设的侧翻预警时间，则不进行预警，如果小于或者等于预设的侧翻预警时间，则发出预警信号，通过蜂鸣器和警示指示灯的方式提示驾驶员，并且将其信号传递给决策模块200；
本发明所述的决策模块200包括上层决策部分和下层决策部分，其中上层决策部分接收来自预警模块100的信号，结合当前的客车行驶状态信息，采用优化控制算法决策最优的横摆力矩和高度控制电磁阀420的启闭时间，根据高度控制电磁阀420的启闭来调整各轮垂向载荷状态，下层决策控制部分接收上层决策部分传递的最优横摆力矩，本实例选取前外轮为制动轮，由此利用动力学关系可以计算制动力矩的大小，利用制动力矩和制动压力的关系，确定所需的制动压力值，利用制动压力和制动电磁阀的启闭时间的关系，决策出制动电磁阀启闭信号，并将此信号和和高度控制电磁阀启闭信号传递给执行模块300；
执行模块300包括高度控制电磁阀420和制动电磁阀，高度控制电磁阀 420接收高度控制电磁阀启闭信号，通过控制空气弹簧550的进排气实现高度调节和垂向载荷转移的功能，制动电磁阀接收决策模块传递的制动电磁阀启闭信号，实现客车制动系统的差动制动功能。在正常行驶工况下，控制器 520通过控制高度控制电磁阀420调节客车行驶舒适性，当预警模块100监测到客车即将发生侧翻危险时，控制器520以行驶安全性为目的调节高度控制电磁阀420，实现客车载荷向制动轮的转移，增加制动轮胎和路面的极限附着力。
该系统不需要对原车进行任何变动即可实现客车的防侧翻控制，利用车载传感器即可实现预警、决策、控制的功能；该系统通过预警模块提前监测车辆的侧翻情况，弥补了空气弹簧响应延迟的不足，同时预警模块的预警时间可以根据不同驾驶员的驾驶风格进行选择，避免系统误警和漏警；该系统通过制动系统和空气悬架进行防侧翻协调控制，避免了单一控制系统进行防侧翻控制的不足，同时加强了差动制动技术侧翻控制的效果；该系统的决策模块采用分层结构设计，通过上层控制模块与底层控制模块的分工协调，提高整个电控系统的运算速度，缩短控制周期。
尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (9)
1.一种基于电控空气悬架系统的客车防侧翻系统，其特征在于，包括：
电控空气悬架，其用于进行刚度调节和轴荷分配，包括：
车架；
空气弹簧，其设置在所述车架和车身之间，用于调节车身高度；
储气罐，其内部具有高压气体，连通所述空气弹簧，用于向所述空气弹簧注入气体；
高度控制电磁阀，其设置在所述空气弹簧和所述储气罐之间；
制动电磁阀，其连接客车制动系统，以实现客车制动系统的差动制动功能。
2.根据权利要求1所述的基于电控空气悬架系统的客车防侧翻系统，其特征在于，还包括：
预警装置，其设置在所述客车中控台上，包括蜂鸣器和指示灯；
控制器，其连接所述高度控制电磁阀和制动系统。
3.根据权利要求1所述的基于电控空气悬架系统的客车防侧翻系统，其特征在于，还包括传感装置，包括：
轮速传感器，其设置在车轮上，用于检测轮速信号；
压力传感器，其设置在所述空气弹簧内部，用于监测所述空气弹簧内部压力；
高度传感器，其设置在所述空气弹簧顶部，用于监测所述空气弹簧高度。
4.根据权利要求3所述的基于电控空气悬架系统的客车防侧翻系统，其特征在于，所述轮速传感器采用霍尔传感器。
5.根据权利要求1所述的基于电控空气悬架系统的客车防侧翻系统，其特征在于，所述空气弹簧：包括：
上盖板；
下盖板，其与所述上盖板平行设置；
橡胶气囊，其密封连接在所述上盖板和下盖板之间，所述橡胶气囊中部具有多个钢制腰环，所述腰环套设固定在所述橡胶气囊上；
限位销，其连接所述上盖板和所述下盖板，设置在所述橡胶气囊内，用于限制所述空气弹簧左右方向的位移；
气孔，其沿中轴线贯穿下盖板，连通所述橡胶气囊。
6.根据权利要求5所述的基于电控空气悬架系统的客车防侧翻系统，其特征在于，所述高度控制电磁阀为空气流量限制阀，所述空气流量限制阀连接所述气孔。
7.根据权利要求5所述的基于电控空气悬架系统的客车防侧翻系统，其特征在于，所述上盖板和所述下盖板材质为铝合金。
8.根据权利要求5或7所述的基于电控空气悬架系统的客车防侧翻系统，其特征在于，所述钢制腰环数量为三个，并将所述空气弹簧分隔为四节。
9.根据权利要求5所述的基于电控空气悬架系统的客车防侧翻系统，其特征在于，所述限位销，包括：
上限位柱，其连接所述上盖板底部，所述橡胶气囊内；
下限位柱，其连接在所述下盖板顶部，所述橡胶气囊内；
弹簧，其设置在所述上限位柱和所述下限位柱之间。
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