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CN1660615A - 车辆自适应平衡系统 - Google Patents

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CN1660615A
CN1660615A CN 200410005675 CN200410005675A CN1660615A CN 1660615 A CN1660615 A CN 1660615A CN 200410005675 CN200410005675 CN 200410005675 CN 200410005675 A CN200410005675 A CN 200410005675A CN 1660615 A CN1660615 A CN 1660615A
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黄山定
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Abstract

车辆自适应平衡系统是涉及交通、车辆、运输领域中汽车的悬架控制装置,尤其是自适应实时控制汽车平衡的悬架控制装置。它由倾角传感器分别测量汽车运行中左右转向的程度和启动、制动时汽车倾斜的程度并转化为电信号,位移传感器分别测量汽车在粗糙路面每个车轮的振动位移量和前后车桥的振动位移量,并转化为电信号;通过控制计算机和控制执行机构组成的控制系统可控制非主动、半主动、主动和复合控制悬架的减振器,以达到全自动实时控制悬架减振器升降的目的,实现自适应实时控制汽车运行平稳。它具有检测灵敏度高、单片机处理速度快、电机执行时间短等特点,能有效的消除运行时的倾斜和振动。可应用于非主动、半主动、主动和复合悬架中,并能行成规模。

Description

车辆自适应平衡系统
技术领域  本发明涉及交通、车辆、运输领域中汽车的抗倾斜悬架控制装置,特别是一种自动控制悬架平衡的系统装置。
背景技术  现有技术中,通常意义的悬架系统:弹性元件和减振器的结构参数一旦确定以后工作特性是不会在使用过程中因路面条件和汽车的使用工矿进行调节的。因此,对操作稳定性和乘坐舒适性,也就是说,对这两种性能的任一种来说,悬架结构参数不能完美地满足使用要求。为谋求操纵稳定性和乘坐稳定性的提高,1974年,M.J.Crosby和DC.karnopp首先提出半主动悬架的概念。80年代初,现代轿车开始采用半主动控制悬架,并很快得到广泛应用。1980年,首次应用了车身高度控制技术,这样汽车在空载和满载不同状态下保持车身高度不变或变化很小,在行车中可因路面的状况和汽车行驶工况调节车身高度,以满足乘坐舒适性,通过性能和降低迎风阻力。1981年,开发成功手动控制的阻尼可变减振器,使得驾驶员可根据路面的状况和汽车行使工况有级调节减振器阻尼大小在一定的程度上提高了平顺性和乘坐舒适性。
九十年代初期,F.H.Besinger、R.Rajamary、M.Shiozaki Jungheen lich、Hyeong-keun kim、Robin等人对半主动悬架分别进行研究,做了大量实验,他们研究的减振器采用“连续变化阻尼”或“开关控制”的方式;连续变化阻尼式半主动悬架的主动减振中有一流量控制阀,阀的开度由电机或比例电磁铁等机构控制,可以在最大和最小的有效通流面积之间的任何位置变化。这是开关控制式半主动悬架,它是连续变化阻尼的半主动悬架的简化机构。以上两种形式的半主动悬架的控制装置不但需要测量位移、速度、加速度,甚至还包括路面不平度信号,诸多的传感器的应用会使整个装置的成本大幅度提高,且体积大重量重,综合性能及灵敏性受到很大的影响。
随着现代电子技术和计算机技术的飞速发展,光机电一体化系统制造工艺的不断提高,出现了由各种车用传感器控制计算机和执行元器件组成的控制系统其控制精度及响应速度已能适应汽车悬架控制系统,且由于系统元器件的小型化,耐久可靠性提高,成本价格降低,已能满足实用要求。固而,使得过去需要手动控制的以机械,液压为主的控制系统,很快发展为电子控制的机、电、液(气)一体化悬架控制器统。包括车身高度控制、减振器可变阻尼控制、弹簧刚度控制、与悬架有关的转向特性控制、侧倾刚度控制和由这些控制系统组成的复合控制悬架。为提高轿车的舒适性,悬架的垂直刚度值设计得很低,用通俗话来讲就是非常“软”,这样虽然乘坐舒适了,但车在转弯时,由于离心力的作用会产生较大的车身倾角,直接影响到操纵的稳定性。为了改善这一状态,许多轿车的前后悬架增添横向稳定杆,当车身倾斜时,两侧悬架变形不等,横向稳定杆就会起到类似杠杆的作用,使左右两边的弹簧变形接近一致,以减少车身的倾斜和振动,提高车行使的稳定性。但稳定性还没达到乘坐舒适性的要求。含量高的复合控制悬架系统由于其成本高,可靠性不比传统悬架系统,承载力小,目前国外也只有少数生产厂商应用在高档品牌轿车上,没有形成规模,国内还没有批量生产,这就阻碍了控制悬架的广泛应用。
汽车的悬架特性是由弹簧和阻尼元件的特性决定的。汽车行驶的平顺性和操纵稳定性对于悬架构成了一对矛盾,平顺性要求弹簧—阻尼系统较软,而操纵稳定性,特别是转向时不侧倾,制动时不点头又要求弹簧—阻尼系统较硬,传统的悬架(弹簧和阻尼系统)是矛盾的折衷。悬架的电子控制技术为更好地解决这一问题找到了办法,发达国家1985年前后半主动悬架技术趋于成熟,福特公司和日产公司首先在轿车上应用,能根据汽车的行驶状况或根据超声波识别路面情况,通过电磁阀液压系统,改变阻尼,在几十毫秒中可消除路面不平引起的振动。BOSCH公司还开发了磁力弹簧技术。进入90年代,丰田、奔驰、通用等跨国公司均在轿车产品中采用了半主动悬架技术。LOTUS、日产等公司还开发出了全主动悬架技术,但因成本昂贵,且消耗动力,目前,尚未批量生产。目前国内尚未有汽车产品采用此项技术,北京理工大学、同济大学等单位开展了一些研究工作。三、“十五”目标及主要研究内容目标:攻克关键技术,开发出具有半主动悬架技术的产品,在部分轿车上采用。
发明内容  为了克服非主动悬架的悬架参数不可调节导致操作稳定性和乘坐舒适性都不能很好的满足使用要求;半主动悬架因诸多传感器的应用而使装置的成本大幅度提高,体积、重量增大,综合性能和灵敏性受到影响;技术含量高的主动悬架因其成本高,可靠性有限,承载力小,且消耗动力,没有形成规模。国内还没形成批量生产,这就阻碍了主动控制悬架的应用。
传统的悬架系统工作方式主要是通过厚重的车身跳动,推压液压油,通过阻尼减振器抑制车身的振动,并由螺旋弹簧将跳动能量吸收。这种完全被动的方式当然有许多不足之处。本发明提供了一种悬架抗倾斜自适应控制装置,它由倾角传感器分别测量汽车运行中左右转向的程度和启动、制动时汽车倾斜的程度并转化为电信号,位移传感器分别测量汽车在粗糙路面每个车轮的振动位移量和前后车桥的振动位移量,并转化为电信号;通过控制计算机和电动机执行机构组成的控制系统控制非主动、半主动、主动和复合控制悬架的减振器,以达到全主动实时控制悬架减振器升降的目的,实现自适应控制汽车运行保持平衡。
它通过感应最轻微的车轮及车身动作,在任何大的车身振动之前及时对悬架系统作出调整,保持车身的平衡。该系统能够很好地适应各种路面情况,即使在异常崎岖不平的地方,车辆也能保持优越的操纵性、舒适性及方向稳定性。为了达到理想的效果,本发明在各车轮减振器的上吊环各安装了一个电机执行机构,可动态调整的电机执行机构根据不同的路面情况自动调节减振器的位置,这一点很重要。当车轮遇到障碍物时,本发明通过位移传感器和倾角传感器感知,自动调节减振器,并在减振器上施加压力,使之能最大限度地抵消传递给车身的跳动能量。同理,本发明还能够避免车辆在启动、制动、加速、减速及转弯时产生的车身倾斜。当汽车启动、制动或拐弯时的惯性引起减振器变形,倾角传感器和位移传感器会分别检测出车身的倾斜度。中心控制计算机C8051单片机根据传感器的数据信息,与预先设定的数值进行比较计算,并立即确定在什么位置上将多大的负载加到悬架上,使车身的倾斜减到最小。几乎可以说,车身在通常运行状态下都能保持相对平稳。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是:倾角传感器组1中,外壳31中包括了集成电路板66(见图2)和倾角传感器开关组68(见图4A-A),集成电路板66(见图2)除去倾角传感器5、6、7、8、9、10、11、12,倾角传感器13、14、15、16、17、18,其它都集中在集成电路板66上。倾角传感器圆筒68内以连接杆34为中心在正前方、正后方、正左方、正右方、左前方、右后方、左后方、右前方八个方向分别均匀分布着八个倾角传感器开关69、65、58、59、89、96、116、105(见图4),其中正左方58、正右方59两个开关的结构见图4,同理正前方69对应正后方65,左前方89对应右后方96,右前方105对应左后方116(见图4)。连接杆34、空心圆球35、空心圆球36、连接杆37、实心铅球62组合成了一个单摆,假设当车辆运行中因各种情况而出现向左倾斜时,单摆实时摆动,连接杆37与正左方的挡板63接触,使支杆54根据车身倾斜程度而顺时针转动,倾角传感器开关58(见图6)将支杆54转动角度转化成相匹配的模拟电压信号,并传给执行电动机32、33和中心控制计算机2。同理,当车辆向正前方、正后方、正左方、正右方、左前方、右后方、左后方、右前方倾斜时相对应的支杆79、86、54、55、60、61、115、107分别以倾角传感器开关69、65、58、59、89、96、116、105为中心旋转相匹配的角度,69、65、58、59、89、96、116、105再将相应的转动角度转化为相匹配的模拟电压信号。
位移传感器组70中,外壳147通过连接杆181、182、183、184与位移传感器开关外壳148禁固配合(见图7),位移传感器13、14、15、16、17、18结构和原理相同,在位移传感器13中,连接杆158与减振器的贮油缸筒124禁固配合,当减振器因车轮振动而带动连接杆158上下运动,连接杆158再带动支点152,152带动扭矩传送杆153,153再带动转动臂184以开关13的中心旋转相应的角度,当转动臂184顺时针和反时针旋转一定角度使电路导通,并可根据具体情况调节导通角度,但正负极性相反。车辆的振动通过减振器的贮油缸筒124、连接杆158、支点152、滑动臂153、碳膜滑动触片149、150、154、155转化为相应极性的模拟电压信号,即当车轮向下振动时位移传感器开关13根据车轮距离平衡位置的正向位移大小输出相匹配的正向模拟电压信号,当车轮向上振动时位移传感器开关13根据车轮距离平衡位置的反向位移大小输出相匹配的反向模拟电压信号。
中心控制计算机2与受限单极性可逆PWM驱动系统组3中,C8051单片机控制受限单极性可逆PWM驱动系统的原理(见图2)如下:以其中P0.0输出PWM驱动控制信号为例:单片机将PWM定向到P0.07引脚,另外通过P1.0引脚发出转向控制信号,规定其中高电平代表正转,低电平代表反转。从单片机输出的PWM信号和转向信号先经过2个与门Y1、Y2和1个非门F0再与各个开关管V1、V2、V3、V4的栅极相连。当电动机要求正转时,单片机P1.0输出高电平信号,该信号分为3路:第1路接与门Y1的输入端,使与门Y1的输出由PWM决定,所以开关管V1栅极受PWM控制。第2路直接与开关管V4的栅极相连,使V4导通。第3路经非门F0连接到与门Y2输出为0,这样使开关管V3截止。从非门F1输出的另一路与开关管V2的栅极相连,其低电平信号也使V2截止。同样,当电动机要求反转时,单片机P1.0输出低电平信号,经过2个与门和一个非门组成的逻辑电路后,使开关管V3受PWM信号控制,V3导通,V1、V4全都截止。同理,单片机将不同的PWM信号分别定向到P0.1引脚、P0.2引脚、P0.3引脚、P0.4引脚、P0.5引脚、P0.6引脚、P0.7引脚时,另外单片机分别将与相应PWM信号匹配的方向控制信号定向到P1.1引脚、P1.2引脚、P1.3引脚、P1.4引脚、P1.5引脚、P1.6引脚、P1.7引脚,规定其中高电平代表正转,低电平代表反转。当方向控制信号输出端输出高电平时,相连接的电动机正转,相应的PWM信号输出端输出的PWM信号控制电动机的转速大小和停止与否。
控制执行机构组4中,执行电动机M32、M33、M89、M95接收到倾角传感器K5、K6、K7、K8、K9、K10、K11、K12,位移传感器K13、K14、K15、K16、K17、K18,中心控制计算机2控制受限单极性可逆PWM驱动系统(见图2)根据车辆运行状况输出的执行电动机模拟电压控制信号相匹配而以一定速度转动或停止。中心控制电机根据不同情况通过机电变速装置或液压系统控制连接器(根据不同车型而设计相应的连接器),连接器再控制不同车型的悬架支承或减振器的上吊环来自适应控制车辆乘坐稳定性与操作稳定性。
本发明的有益效果是,当车轮遇到障碍物时,本发明通过位移传感器和倾角传感器感知,自动调节减振器,并在减振器上施加压力,使之能最大限度地抵消传递给车身的跳动能量。同理,本发明还能够避免车辆在启动、制动、加速、减速及转弯时产生的车身倾斜。当汽车启动、制动或拐弯时的惯性引起减振器变形,倾角传感器和位移传感器会分别检测出车身的倾斜度。中心控制计算机2根据传感器的信息,与预先设定的数值进行比较计算,并立即确定在什么位置上将多大的负载加到悬架上,使车身的倾斜减到最小。几乎可以说,车身在通常的运行状态下都能保持平稳。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
图1是自适应平衡装置的整体结构图。
图2是自适应平衡装置的电路原理图。
图3是自适应平衡装置的倾角传感器的主视图。
图4是图4的A-A俯视图。
图5是自适应平衡装置的倾角传感器开关的剖面图。
图6是图5的B-B左视图。
图7的左上部是位移传感器的主视图。
图8是位移传感器开关的C-C俯视图。
图中主要结构是:倾角传感器组1,中心控制计算机2,受限单极性可逆PWM驱动系统组3,电机执行机构组4,位移传感器组70,倾角传感器开关5、6、7、8、9、10、11、12,位移传感器开关13、14、15、16、17、18,受限单极性可逆PWM驱动系统19、20、21、22、23、24、25、26,控制执行机构组4的控制执行机构27、28、29、30,控制执行机构的电机32、33、89、95,倾角传感器外壳31,调节螺母82、83、46、47、51、102、103、108,连接杆34,小空心圆球35,空心圆球36,连杆37,螺杆38、39,滑轨40、41、76、75、119、205、206、207,支点42、43、79、94、85、88、102、109,支杆44、45,弹簧48、52,螺杆49、53,支杆54、55、60、61、79、80、107、115,支点56、57、193、194、195、196、197、198,倾角传感器开关58、59、65、69、89、96、105、116。实心铅球62,挡板63、64、199、200、201、202、203、204,印刷电路板66,连接器67,倾角传感器圆筒68,倾角传感器开关支架(86、87)、(113、114)、(73、154)、(99、100)、(74、92)、(120、121)、(92、208)、(209、210),倾角传感器开关连接杆72、78、84、91、98、106、111、117。(见图8)减振器上吊环122,防护罩123,贮油缸筒124,执行机构外壳125,执行电动机32,位移传感器外壳147,开关外壳148,碳膜导电触片149、150、154、155,扭矩传送杆153,支点152,位移控制杆156,绝缘连接杆157、158,碳膜导电触片160、161、163、164,连接杆165、167,转动头166,绝缘板151、168,支杆169,滑动触头170、171、172、173、174、175、176、177,支杆178、179,连接杆181、182、183、184,转动臂185。
具体实施方式
下面结合附图和实施例做进一步说明:
图1所示为自适应平衡装置的整体结构图,它由倾角传感器组1(倾角传感器5、6、7、8、9、10、10、11、12,位移传感器组70(位移传感器13、14、15、16、17、18),中心控制计算机2及外围电路,受限单极性可逆PWM驱动系统组3(受限单极性可逆PWM驱动系统19、20、21、22、23、24、25、26),控制机执行机构组4(控制执行机构的电动机32、33、89、95)等系统有机协作组合而成。
图3是倾角传感器组1的主视图,它由倾角传感器组1有用铝合金成型的外壳31,调节螺母82、83分别与螺杆38、39齿合,与31转动配合。倾角传感器开关58、59分别与螺杆38、39禁固配合。支杆60、61分别与58、59禁固配合,滑动支点42、43分别与支杆60、61禁固配合,42、43分别与滑轨40、41滑动配合。滑轨40、41分别与外壳31禁固配合。支杆44、45分别与60、61禁固配合,又分别与调节螺母47、51禁固配合。空心螺杆49、53分别与47、51转动配合。弹簧48的左端,52的右端分别与螺杆49、53禁固配合。48的右端,53的左端分别与支杆58、59禁固配合。支杆58的左端、59的右端分别与空心螺杆49、53、滑动配合。支杆58的右端、59的左端分别与支杆54、55滑动配合。支点56、56分别与支杆54、55转动配合。挡板63、64分别与支点56、57转动配合。连接杆34分别与外壳31、空心圆球36禁固配合。空心圆球36分别与35转动配合,与连接杆37禁固配合。连接杆37与空心圆球36滑动配合。实心铅球62与连接杆37禁固配合。
图4是倾角传感器组1的俯视图。集成电路板66与连接器67紧固配合,与传感器外壳31禁固配合。连接器67与传感器68禁固配合(集成电路板66的原理见图2)。其中倾角传感器组1,位移传感器组70不包括在内。传感器圆筒68共8个倾角传感器5、6、7、8、9、10、11、12,图4中两个倾角传感器开关分别对应图5中正左方倾角传感器58和正右方倾角传感器59。其它各个传感器分别与图4中倾角传感器58、59结构相同。倾角传感器支架(73、71)、(74、77)、(86、87)、(92、90)、(99、100)、(113、114)、(96、115)、(120、121)分别与位移传感器圆筒68禁固配合。倾角传感器圆筒68与倾角传感器连接杆72、78、84、91、98、106、111、117滑动配合。倾角传感器连接杆72、78、84、91、98、106、111、117分别与8个倾角传感器5、6、7、8、9、10、11、12紧固配合。
图5是倾角传感器开关,图6是图5的B-B左视图。有铝合金成型的外壳159,碳膜导电触片160、161、163、164分别与绝缘板168禁固配合(见图6B-B),绝缘板168与外壳159禁锢配合。滑动触头174、175分别与绝缘连接杆165禁固配合,分别与碳膜导电触片163、164滑动配合。绝缘连接杆165与支杆169禁固配合,连接杆167与支杆169禁固配合,分别与滑动触头176、177禁固配合,176、177分别与碳膜导电触片160、161滑动配合。连接控制杆254与支杆169禁固配合。转动头166与外壳159禁固配合。
图7是位移传感器的主视图,图8是位移传感器开关的C-C俯视图。位移传感器由铝合金成型的外壳147,传感器开关外壳189,碳膜导电触片149、150、154、155分别与绝缘板162禁固配合.滑动触头172、173分别与149、150滑动配合,与绝缘连接杆157禁固配合。滑动触头174、171分别与碳膜导电触片154、155滑动配合,与绝缘连接杆158禁固配合。绝缘连接杆185分别与绝缘连接杆157、绝缘连接杆158、转动臂153禁固配合。滑动触头174与滑动触头172通过电路连通,滑动触头171与滑动触头173通过电路连通。扭矩传送杆153与绝缘板162转动配合,与转动臂185禁固配合。支点152与扭矩传送杆153转动配合。扭矩传送杆153与连接杆181、182、183、184分别与位移传感器外壳147、位移传感器开关外壳189禁固配合。
本发明的自适应平衡装置的工作原理是:倾角传感器组1中,外壳31中包括了集成电路板66(见图2)和倾角传感器组68(见图5A-A),集成电路板66(见图2)除去倾角传感器5、6、7、8、9、10、11、12,  倾角传感器13、14、15、16、17、18,其它都集中在集成电路板66上。倾角传感器圆筒内以连接杆34为中心在正前方、正后方、正左方、正右方、左前方、右后方、左后方、右前方八个方向分别均匀分布着八个倾角传感器开关69、65、58、59、89、96、116、105(见图5A-A),其中正左方58、正右方59两个倾角传感器开关的结构(见图4),同理正前方69对应正后方65,左前方89对应右后方96,右前方105对应左后方116。连接杆34、空心圆球35、空心圆球36、连接杆37、实心铅球62(见图4)组合成了一个单摆,假设当车辆运行中因各种情况而出现向左倾斜时,单摆实时摆动,连接杆37与正左方的挡板63接触,使支杆54根据车身倾斜程度而顺时针转动,倾角传感器58(见图6)将支杆54转动角度转化成相匹配的模拟电压信号,并传给执行电动机32、33和中心控制计算机2。同理,当车辆向正前方、正后方、正左方、正右方、左前方、右后方、左后方、右前方倾斜时相对应的支杆54、55、60、61、79、80、107、115分别以倾角传感器开关69、65、58、59、89、96、116、105为中心旋转相匹配的角度,69、65、58、59、89、96、116、105再将相应的转动角度转化为相匹配的模拟电压信号。
位移传感器组70中,外壳147通过连接杆181、182、183、184与位移传感器开关外壳148禁固配合(见图7),位移传感器13、14、15、16、17、18结构和原理相同,在位移传感器13中,连接杆158与减振器的贮油缸筒禁固配合,当减振器因车轮振动而带动连接杆153上下运动,连接杆158再带动支点152,152带动扭矩传送杆153,153再带动转动臂185以位移传感器13的中心旋转相应的角度,当转动臂185顺时针和反时针旋转一定角度使电路导通(可根据具体情况调节导通角度),但正负极性相反。车辆的振动通过减振器的贮油缸筒、连接杆158、支点152、扭矩传送杆153、碳膜导电触片149、150、154、155转化为相应极性的模拟电压信号,即当车轮向下振动时位移传感器13根据车轮距离平衡位置的正向位移大小输出相匹配的正向模拟电压信号,当车轮向上振动时位移传感器13根据车轮距离平衡位置的反向位移大小输出相匹配的反向模拟电压信号。
中心控制计算机2与受限单极性可逆PWM驱动系统组3中,C8051单片机控制受限单极性可逆PWM驱动系统的原理(见图2)如下:以其中P0.0输出PWM驱动控制信号为例:单片机将PWM定向到P0.0引脚,另外通过P1.0引脚发出转向控制信号,规定其中高电平代表正转,低电平代表反转。从单片机输出的PWM信号和转向信号先经过2个与门Y1、Y2和1个非门F0再与各个开关管V1、V2、V3、V4的栅极相连。当电动机要求正转时,单片机P1.0输出高电平信号,该信号分为3路:第1路接与门Y1的输入端,使与门Y1的输出由PWM决定,所以开关管V1栅极受PWM控制。第2路直接与开关管V4的栅极相连,使V4导通。第3路经非门F1连接到与门Y2输出为0,这样使开关管V3截止。从非门F1输出的另一路与开关管V2的栅极相连,其低电平信号也使V2截止。同样,当电动机要求反转时,单片机P1.0输出低电平信号,经过2个与门Y1、Y2和一个非门F0组成的逻辑电路后,使开关管V3受PWM信号控制,V3导通,V1、V4全都截止。同理,单片机将不同的PWM信号分别定向到P0.1引脚、P0.2引脚、P0.3引脚、P0.4引脚、P0.5引脚、P0.6引脚、P0.7引脚时,另外单片机分别将与相应PWM信号匹配的方向控制信号定向到P1.1引脚、P1.2引脚、P1.3引脚、P1.4引脚、P1.5引脚、P1.6引脚、P1.7引脚,规定其中高电平代表正转,低电平代表反转。当方向控制信号输出端输出高电平时,相连接的电动机正转,相应的PWM信号输出端输出的PWM信号控制电动机的转速大小和停止与否。
控制执行机构组4中,执行电动机M32、M33、M89、M95接收到倾角传感器K5、K6、K7、K8、K9、K10、K11、K12,位移传感器K13、K14、K15、K16、K17、K18,中心控制计算机2控制受限单极性可逆PWM驱动系统(见图2)根据车辆运行状况输出的执行电动机模拟电压控制信号相匹配而以一定速度转动或停止。中心控制电机根据不同情况通过机电装置或液压系统控制连接器(根据不同车型而设计相应的连接器),连接器再控制不同车型的悬架支承或减振器的上吊环来自适应控制车辆乘坐稳定性与操作稳定性。

Claims (4)

1.一种车辆自适应平衡系统,其特征在于包括一个倾角传感器组1,振动位移传感器组70、一个中心控制计算机2与受限单极性可逆PWM驱动系统组3组成的电子控制系统、一个控制执行机构组4。
上述的倾角传感器组1安装在车辆底盘的中心位置,该位置对车辆运动状态敏感,能及时产生出与车辆倾斜方向和角度相匹配的模拟电压信号。
上述的位移传感器组70的四个位移传感器分别安装在车辆的四个车轮的减振器外罩上,它们分别对所在位置的运动状态敏感,能及时产生出与车轮振动和车桥振动离平衡位置的位移相匹配的模拟电话信号。
上述的中心控制计算机2与受限单极性可逆PWM驱动系统组3设置在倾角传感器组1中的集成电路板66中,中心控制计算机2根据传感器的信息,与预先设定的数值进行比较计算,并立即确定在什么位置上通过受限单极性可逆PWM驱动系统组3将多大的负载加到悬架的减振器上,使车身的倾斜减到最小。
上述的控制执行机构组4中,四个控制执行机构27、28、29、30分别安装在车辆的左前轮、右前轮、左后轮、右后轮的减振器与相应位置的底盘之间,它们能及时的将模拟电压信号下的电能转化为控制减振器或悬架支承装置的位置的机械能。
2.根据权利要求1所述的倾角传感器组1中,外壳31中包括了集成电路板66(见图2)和倾角传感器组68(见图5A-A),集成电路板66(见图2)除去倾角传感器5、6、7、8、9、10、11、12,倾角传感器13、14、15、16、17、18,其它都集中在集成电路板66上。倾角传感器圆筒68内以连接杆34为中心在正前方、正后方、正左方、正右方、左前方、右后方、左后方、右前方八个方向分别均匀分布着八个倾角传感器开关69、65、58、59、89、96、116、105(见图4A-A),其中正左方58、正右方59两个开关的结构见图4,同理正前方69对应正后方65,左前方89对应右后方96,右前方105对应左后方116。(见图4)连接杆34、空心圆球35、空心圆球36、连接杆37、实心铅球62组合成了一个单摆。
3.根据权利要求1所述的位移传感器组70中,外壳147通过连接杆181、182、183、184与位移传感器开关外壳147禁固配合(见图7),位移传感器13、14、15、16、17、18结构和原理相同,在位移传感器13中,连接杆158与减振器的贮油缸筒紧固配合,当减振器因车轮振动而带动连接杆158上下运动,连接杆158再带动支点152,152带动扭矩传送杆153,153再带动转动臂185以位移传感器13的中心旋转相应的角度,当转动臂185顺时针和反时针旋转一定角度使电路导通(可根据具体情况调节导通角度),但正负极性相反。车辆的振动通过减振器的贮油缸筒、连接杆158、支点152、滑动臂153、碳膜滑动触片149、150、154、155转化为相应极性的模拟电压信号。
4.根据权利要求1所述的中心控制计算机2与受限单极性可逆PWM驱动系统组3中,单片机将不同的PWM信号分别定,单片机控制受限单极性可逆PWM驱动系统(见图2)。以其中P0.0输出PWM驱动控制信号为例:单片机将PWM定向到P0.0引脚,另外通过P1.0引脚发出转向控制信号,规定其中高电平代表正转,低电平代表反转。从单片机输出的PWM信号和转向信号先经过2个与门Y1、Y2和1个非门F0再与各个开关管V1、V2、V3、V4的栅极相连。当电动机要求正转时,单片机P1.0输出高电平信号,该信号分为3路:第1路接与门Y1的输入端,使与门Y1的输出由PWM决定,所以开关管V1栅极受PWM控制。第2路直接与开关管V4的栅极相连,使V4导通。第3路经非门F0连接到与门Y2输出为0,这样使开关管V3截止。从非门F1输出的另一路与开关管V2的栅极相连,其低电平信号也使V2截止。同样,当电动机要求反转时,单片机P1.0输出低电平信号,经过2个与门和一个非门组成的逻辑电路后,使开关管V3受PWM信号控制,V3导通,V1、V4全都截止。同理,单片机将不同的PWM信号分别定向到P0.1引脚、P0.2引脚、P0.3引脚、P0.4引脚、P0.5引脚、P0.6引脚、P0.7引脚时,另外单片机分别将与相应PWM信号匹配的方向控制信号定向到P1.1引脚、P1.2引脚、P1.3引脚、P1.4引脚、P1.5引脚、P1.6引脚、P1.7引脚,规定其中高电平代表正转,低电平代表反转。
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