一種車輛懸架電控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種車輛懸架電控系統(tǒng)，包括信號處理模塊、電子控制模塊和懸架調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)，其中信號處理模塊先對車速信號、車身狀態(tài)信號等進行采集、處理和分析，并將車輛行駛工況分為一般直線行駛、變速直線行駛和轉(zhuǎn)向行駛?cè)N；電子控制模塊根據(jù)不同的行駛工況，確定出最優(yōu)的調(diào)整方式和控制策略，并通過驅(qū)動電路分別與懸架高度、剛度和阻尼調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)相連。本發(fā)明采用單片機控制車輛懸架，具有安全性能高，成本低、響應(yīng)快速、控制準(zhǔn)確等優(yōu)點，利用一種多工況控制方法來控制懸架系統(tǒng)，使車輛在整個行駛過程中具有良好的操縱穩(wěn)定性和平順性，提高了在全局工況下的整體性能。
【專利說明】
一種車輛懸架電控系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及汽車電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種車輛懸架電控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車懸架系統(tǒng)主要由彈簧、減振器和橫向穩(wěn)定桿組成，其作用是傳遞車輪和車架之間的力和力矩，緩和路面不平引起的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動，其性能的好壞直接影響到汽車行駛的平順性和操縱穩(wěn)定性。
[0003]隨著工業(yè)的發(fā)展，人們對汽車的平順性和操縱穩(wěn)定性要求越來越高。與傳統(tǒng)懸架相比，電子控制汽車懸架系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)車身高度的主動控制和懸架剛度及阻尼的調(diào)節(jié)。隨著空氣彈簧和可調(diào)阻尼減振器研究的日益成熟，能適應(yīng)多種工況的控制系統(tǒng)的設(shè)計成為提高電控懸架自適應(yīng)能力的關(guān)鍵。目前，電控懸架已經(jīng)普遍應(yīng)用在進口高檔轎車如奧迪、寶馬、帕薩特和高檔越野車等中。因此，設(shè)計一種低成本、高性能可靠的能適應(yīng)多種工況的滿足駕駛員平順性和操縱穩(wěn)定性要求的汽車懸架電子控制系統(tǒng)及其控制方法，這對于國內(nèi)中低端車將有很高的市場價值，也對于人們的安全舒適行車具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對【背景技術(shù)】中所涉及到的缺陷，提供一種多工況汽車電控系統(tǒng)，將汽車行駛過程分解為多個不同工況，根據(jù)不同工況對操縱穩(wěn)定性和行駛平順性的要求，分別進行控制，提高懸架系統(tǒng)在多種工況下的整體性能。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
[0006]—種車輛懸架電控系統(tǒng)，包括信號處理模塊、電子控制模塊、驅(qū)動電路和懸架調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)；
[0007]所述的信號處理模塊包括方向盤轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)角傳感器、車速傳感器、車身高度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、垂直加速度傳感器、側(cè)向加速度傳感器、制動踏板傳感器、油門踏板傳感器、車門開關(guān)傳感器、電荷放大器和A/D轉(zhuǎn)換器，所述電荷放大器的輸入端分別和方向盤轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)角傳感器、車速傳感器、車身高度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、垂直加速度傳感器、側(cè)向加速度傳感器、制動踏板傳感器、油門踏板傳感器、車門開關(guān)傳感器相連，輸出端通過A/D轉(zhuǎn)換器和所述電子控制模塊相連；
[0008]所述電子控制模塊通過驅(qū)動電路和懸架調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)相連，用于根據(jù)接受到的信號控制驅(qū)動電路驅(qū)動懸架調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)工作；
[0009]所述懸架調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)包含剛度調(diào)節(jié)執(zhí)行器、高度調(diào)節(jié)執(zhí)行器和阻尼調(diào)節(jié)執(zhí)行器；
[0010]所述剛度調(diào)節(jié)執(zhí)行器用于實現(xiàn)懸架剛度的調(diào)節(jié)；
[0011 ]所述高度調(diào)節(jié)執(zhí)行器用于實現(xiàn)車身高度的調(diào)節(jié)；
[0012]所述阻尼調(diào)節(jié)執(zhí)行器用于實現(xiàn)懸架阻尼系數(shù)的調(diào)節(jié)。
[0013]上述多工況汽車電控懸架系統(tǒng)的控制方法的具體步驟如下:
[0014]步驟I)，將方向盤轉(zhuǎn)角與預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)角閾值區(qū)間進行比較；
[0015]步驟2)，將方向盤轉(zhuǎn)速與預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速閾值區(qū)間進行比較；
[0016]步驟3)，將汽車加/減速度與預(yù)設(shè)的加/減速度閾值區(qū)間進行比較；
[0017]步驟4)，如果方向盤轉(zhuǎn)角在預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)角閾值區(qū)間內(nèi)、方向盤轉(zhuǎn)速在預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速閾值區(qū)間內(nèi)、汽車加/減速度在預(yù)設(shè)的加/減速度閾值區(qū)間內(nèi)，且車門處于關(guān)閉狀態(tài)；
[0018]步驟4.1)，若汽車的行駛速度大于預(yù)設(shè)的高速臨界值，且該狀態(tài)的持續(xù)時間大于預(yù)設(shè)的時間閾值，控制懸架降低車身高度，將減振器阻尼設(shè)置為“硬”狀態(tài)；
[0019]步驟4.2)，若汽車的行駛速度小于預(yù)設(shè)的低速臨界值，且該狀態(tài)的持續(xù)時間大于預(yù)設(shè)的時間閾值，車身位移傳感器連續(xù)輸出大幅度振動信號，控制懸架升高車身高度，將減振器阻尼設(shè)置為“軟”狀態(tài)；
[0020]步驟4.3)，若汽車的行駛速度小于等于高度臨界值且大于等于低速臨界值，且該狀態(tài)的持續(xù)時間大于預(yù)設(shè)的時間閾值，控制車身高度保持不變，將減振器阻尼設(shè)置為“中”狀態(tài)；
[0021]步驟5)，如果方向盤轉(zhuǎn)角在預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)角閾值區(qū)間內(nèi)、方向盤轉(zhuǎn)速在預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速閾值區(qū)間內(nèi)，汽車加/減速度在預(yù)設(shè)的加/減速度閾值區(qū)間外；
[0022]步驟5.1)，若汽車的行駛速度大于預(yù)設(shè)的高速臨界值，且制動踏板被踩下，垂直加速度變化大于預(yù)設(shè)的連續(xù)平穩(wěn)行駛的加速度值時，控制增大懸架的剛度和阻尼；
[0023]步驟5.2)，若汽車的行駛速度小于預(yù)設(shè)的低速臨界值，且油門踏板被踩下，節(jié)氣門開度增大，控制增大懸架的剛度和阻尼；
[0024]步驟6)，如果方向盤轉(zhuǎn)角在預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)角閾值區(qū)間外，控制增大懸架的剛度和阻尼。
[0025]車身高度的調(diào)節(jié)采用模糊PID控制，將實際輸出車身高度與參考輸出之間的差值提供給模糊控制器，由模糊控制器對PID控制器的參數(shù)進行實時整定后發(fā)出控制指令給懸架調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)，然后高度調(diào)節(jié)執(zhí)行器根據(jù)控制指令實時調(diào)整車身高度。
[0026]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
[0027]利用單片機通過分析傳感器得到的數(shù)據(jù)，首先分析出汽車的行駛工況，根據(jù)不同工況確定相應(yīng)的懸架調(diào)節(jié)方式和期望輸出力，并采用模糊規(guī)則實時自整定各控制器輸出力，具有使用方便，安全性能高，相應(yīng)快速，準(zhǔn)確控制，可操作性強，能改善汽車在不同工況下的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性，提高整體性能，對于人們安全舒適行車具有重要意義。
【附圖說明】
[0028]圖1為電控懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實施方式】
[0029]如圖1所示，本發(fā)明公開了一種車輛懸架電控系統(tǒng)，包括信號處理模塊、電子控制模塊、驅(qū)動電路和懸架調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)；
[0030]所述的信號處理模塊包括方向盤轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)角傳感器、車速傳感器、車身高度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、垂直加速度傳感器、側(cè)向加速度傳感器、制動踏板傳感器、油門踏板傳感器、車門開關(guān)傳感器、電荷放大器和A/D轉(zhuǎn)換器，所述電荷放大器的輸入端分別和方向盤轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)角傳感器、車速傳感器、車身高度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、垂直加速度傳感器、側(cè)向加速度傳感器、制動踏板傳感器、油門踏板傳感器、車門開關(guān)傳感器相連，輸出端通過A/D轉(zhuǎn)換器和所述電子控制模塊相連；
[0031]所述電子控制模塊通過驅(qū)動電路和懸架調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)相連，用于根據(jù)接受到的信號控制驅(qū)動電路驅(qū)動懸架調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)工作；
[0032]所述懸架調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)包含剛度調(diào)節(jié)執(zhí)行器、高度調(diào)節(jié)執(zhí)行器和阻尼調(diào)節(jié)執(zhí)行器；
[0033]所述剛度調(diào)節(jié)執(zhí)行器用于實現(xiàn)懸架剛度的調(diào)節(jié)；
[0034]所述高度調(diào)節(jié)執(zhí)行器用于實現(xiàn)車身高度的調(diào)節(jié)；
[0035]所述阻尼調(diào)節(jié)執(zhí)行器用于實現(xiàn)懸架阻尼系數(shù)的調(diào)節(jié)。
[0036]所述的電子控制模塊采用了美國飛思卡爾公司的加強型8位車用微控制器一一MC9S08GB60單片機。該單片機內(nèi)有64K fIash和4K的E2PR0M，高度集成了四個串行通信端口(SCI 1，3(:12，3?1，120，最多達8個定時器(?￥1)，8通道的10位4/1)轉(zhuǎn)換模塊。
[0037]所述的懸架調(diào)節(jié)執(zhí)行器采用步進電機。通過單片機發(fā)出的脈沖頻率信號來控制電動機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到懸架調(diào)節(jié)的目的。所述的驅(qū)動電路為本領(lǐng)域常規(guī)的步進電機驅(qū)動電路。懸架調(diào)節(jié)執(zhí)行器分別于空氣壓縮機、氣閥控制桿和變阻尼減振器相連。
[0038]所述的多工況汽車電控懸架系統(tǒng)的控制方法，包含以下步驟:
[0039]步驟I)，在信號處理模塊的作用下，將車輛行駛工況分為一般直線行駛、變速直線行駛和轉(zhuǎn)向行駛?cè)N；
[0040]步驟2)，根據(jù)汽車的不同行駛工況，確定出相應(yīng)的懸架系統(tǒng)的控制調(diào)整方法；
[0041]步驟3)，采用相應(yīng)的具體控制策略來實現(xiàn)懸架系統(tǒng)的控制調(diào)節(jié)。
[0042]具體來說，汽車行駛工況的判定過程如下:
[0043]步驟1.1)當(dāng)汽車方向盤轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)角傳感器測得的方向盤轉(zhuǎn)角δ在小于設(shè)定值S1，汽車加/減速度在小于某一參考值ao之間變動，電控單元即判定為一般直線行駛工況；
[0044]步驟1.2)當(dāng)汽車方向盤轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)角傳感器測得的方向盤轉(zhuǎn)角δ在小于設(shè)定值S1，汽車加/減速度在短時間內(nèi)突然超過某一設(shè)定參考值ao，且制動開關(guān)亮或者油門踏板開關(guān)亮，電控單元即判為變速直線行駛工況緊急制動或者突然起步/加速；
[0045]步驟1.3)汽車方向盤轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)角傳感器測得的方向盤轉(zhuǎn)角δ大于設(shè)定值S1，電控單元即判定為轉(zhuǎn)向行駛工況。
[0046]確定汽車此刻的行駛工況后，所述的根據(jù)汽車的不同行駛工況，電控單元確定懸架系統(tǒng)的控制調(diào)整方法如下:
[0047]I)在一般直線行駛工況下，在車門已關(guān)好的情況下，若汽車的行駛速度V大于設(shè)定的高速臨界值VH，持續(xù)時間t大于參考值tQ，則表示汽車在較好路面上高速行駛，為了提高汽車的行駛穩(wěn)定性和減少空氣阻力，系統(tǒng)判定此時應(yīng)控制懸架降低車身高度，減振器阻尼設(shè)置為“硬”狀態(tài)，；若汽車的行駛速度V小于設(shè)定的低速臨界值VL，持續(xù)時間t大于參考值tQ，車身位移傳感器連續(xù)輸出大幅度振動信號，則表示汽車在較差路面上低速行駛，為了提高汽車的通過性能，此時應(yīng)控制懸架升高車身高度減振器阻尼設(shè)置為“軟”狀態(tài)，；若汽車的行駛速度介于高速臨界值VH和低速臨界值VL之間，持續(xù)時間t大于參考值tQ，此時應(yīng)控制車身高度保持不變，減振器阻尼設(shè)置為“中”狀態(tài)；
[0048]2)在變速直線行駛工況下，若汽車行駛速度V大于設(shè)定的高速臨界值v’H，檢測到駕駛員猛踩制動踏板，且汽車縱向加速度大于0.2g時，則表示汽車進入制動工況，為了抑制車身點頭，提高乘坐舒適性，此時應(yīng)控制相應(yīng)增大懸架前空氣彈簧的剛度和阻尼，即此時電子控制單元發(fā)出指令給前側(cè)空氣彈簧充氣，后側(cè)空氣彈簧放氣，以保持汽車在水平位置;若汽車行駛速度V小于設(shè)定的低速臨界值v’l，檢測到駕駛員猛踩油門踏板，節(jié)氣門開度突然變大，則表示汽車突然起步或加速，為了減少車身俯仰，提高乘坐舒適性，應(yīng)控制相應(yīng)增大懸架后空氣彈簧的剛度和阻尼，即此時電子控制單元發(fā)出指令給后側(cè)空氣彈簧充氣，前側(cè)空氣彈簧放氣；
[0049]3)在轉(zhuǎn)向行駛工況下，為抑制車身側(cè)傾，應(yīng)控制相應(yīng)增大懸架外側(cè)空氣彈簧的剛度和阻尼，即電子控制單元發(fā)出指令給懸架執(zhí)行機構(gòu)，對外側(cè)空氣彈簧充氣，內(nèi)側(cè)空氣彈簧放氣。
[0050]在本實施例中，考慮到汽車駕駛的實際情況和車輛的性能等因素，將進入轉(zhuǎn)向工況的參考方向盤轉(zhuǎn)角定為20度，持續(xù)時間參數(shù)確定為8秒。
[0051 ]在確定汽車的行駛工況和調(diào)整方法后，采用具體的控制方法如下:
[0052]建立分別建立懸架控制力與車身高度和氣壓腔內(nèi)壓力之間的非線性關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上建立直線行駛工況和轉(zhuǎn)向工況下的電控懸架整車動力學(xué)模型和路面模型，通過試驗驗證此模型的準(zhǔn)確性，同時根據(jù)不同工況下的動力學(xué)模型和控制指標(biāo)，分別設(shè)計相應(yīng)的局部控制器。
[0053]以上所述的【具體實施方式】，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實施方式】而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種車輛懸架電控系統(tǒng)，其特征在于，包括信號處理模塊、電子控制模塊、驅(qū)動電路和懸架調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)； 所述的信號處理模塊包括方向盤轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)角傳感器、車速傳感器、車身高度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、垂直加速度傳感器、側(cè)向加速度傳感器、制動踏板傳感器、油門踏板傳感器、車門開關(guān)傳感器、電荷放大器和A/D轉(zhuǎn)換器，所述電荷放大器的輸入端分別和方向盤轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)角傳感器、車速傳感器、車身高度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、垂直加速度傳感器、側(cè)向加速度傳感器、制動踏板傳感器、油門踏板傳感器、車門開關(guān)傳感器相連，輸出端通過A/D轉(zhuǎn)換器和所述電子控制模塊相連； 所述電子控制模塊通過驅(qū)動電路和懸架調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)相連，用于根據(jù)接受到的信號控制驅(qū)動電路驅(qū)動懸架調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)工作； 所述懸架調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)包含剛度調(diào)節(jié)執(zhí)行器、高度調(diào)節(jié)執(zhí)行器和阻尼調(diào)節(jié)執(zhí)行器； 所述剛度調(diào)節(jié)執(zhí)行器用于實現(xiàn)懸架剛度的調(diào)節(jié)； 所述高度調(diào)節(jié)執(zhí)行器用于實現(xiàn)車身高度的調(diào)節(jié)； 所述阻尼調(diào)節(jié)執(zhí)行器用于實現(xiàn)懸架阻尼系數(shù)的調(diào)節(jié)。
【文檔編號】B60G17/06GK106004307SQ201610537420
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月11日
【發(fā)明人】張超
【申請人】安慶新景技電子科技有限公司