一種車用主動穩定杆控制系統的製作方法

2023-06-02 16:40:01 1

專利名稱：一種車用主動穩定杆控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種車用主動穩定杆控制系統，屬於汽車電子技術領域。
背景技術：
車用主動穩定杆系統的控制規律是指活塞位移的變化時刻隨參數變化的規律，主要研究選擇什麼樣的參數控制，在何時進行變化活塞位移等問題。目前，國內還沒有生產製造主動穩定杆系統的汽車企業，且也無自主開發的能力， 國產汽車的穩定杆一般都屬於被動式，而這類穩定杆在反側傾程度上的能力十分有限，尤其針對越野車這類側傾程度較大的，被動式的穩定杆就顯得更加吃力。因此，在安全性與舒適性上，還遠遠達不到主動穩定杆的要求。只有一些高校等研究單位在這方面做了一定的研究，但都沒有取得突破性的進展。國外的某種主動穩定杆系統已經產品化，並安裝使用在一些高檔車型上，控制規律非常完善。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種主動穩定杆控制系統。該控制系統應用於這種穩定杆控制系統能使車輛在側傾行駛時更加安全、舒適。實現上述目的的技術解決方案如下所述一種車用主動穩定杆控制系統包括橫向加速傳感器1、活塞位移傳感器2、側傾角傳感器3、控制單元4、液壓單元5和活塞6 ；橫向加速度傳感器1採集到的車輛橫向加速度信號、活塞位移傳感器2採集到的活塞6的位移信號、側傾角傳感器3採集到的車輛側傾角信號分別連接到控制單元4相應的信號輸入端；控制單元4輸出的控制信號連接到液壓單元5的控制信號輸入端；液壓單元5的輸出驅動活塞6產生位移。控制單元4採用16位微控制器HCS12XF系列中MCU-MC9S12XF512微控制器晶片。橫向加速度傳感器1採用ADXL203型加速度傳感器，並直接焊裝在該系統的電路板上。位移傳感器2採用KTC型拉杆位移傳感器。側傾角傳感器3選用ADRX150型側傾角傳感器，該傳感器安裝在汽車的中軸線位置。本實用新型的有益技術效果體現在下述幾個方面與目前國內汽車上安裝的被動式穩定杆相比，採用本實用新型控制方法的主動穩定杆控制系統結構較簡單，適用於所有車型，使車輛行駛時更加安全、舒適，尤其對于越野車，能較大的提高車輛的運動能力。1、安全性高於目前的被動式穩定杆。目前的普通被動式穩定杆防側傾的原理是增加懸架部分的剛度，穩定杆隨著車輛的傾斜發生變形進而產生扭轉力抑制側傾。本實用新型的控制系統是以飛思卡爾公司生產的HCS12XF系列MCU為核心，包含實際模擬信號和開關信號的信號採集模塊、信號輸出執行模塊和通信模塊等，該系統在車輛的懸架控制、主動防側翻、主動制動等方面用處較廣。控制方法是通過判斷車輛的側傾程度，利用控制單元產生信號，控制液壓元件，驅動活塞主動的提供反側傾力，不僅可以增加反側傾力的大小，同時還增加穩定杆的兩端位移，迫使車輛側傾角減小，更加安全行駛。2、舒適性高於目前的被動式穩定杆。目前安裝有被動式穩定杆的車輛行駛時，如果發生側傾現象，此時駕駛員依然能感到明顯的側傾；使用本實用新型控制方法的系統能通過活塞位移的變化，強制性地儘量使車廂的側傾角較小，向著保持車廂水平的目標努力。

圖1是本實用新型的一種主動穩定杆控制系統的結構框圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。我們所設計的控制系統包括微控制器MCU，實際模擬信號和開關信號的信號採集模塊，MCU工作支撐電路(包括電源提供、晶振電路及必要的濾波電路)，信號輸出執行模塊和通信模塊；在該控制系統中，實際模擬信號來自圖1中的橫向加速度傳感器1、活塞位移傳感器2和側傾角傳感器3，信號輸出執行機構主要有圖1中的液壓單元5和活塞6。圖 1中的控制單元4我們選取飛思卡爾半導體公司生產的16位微控制器HCS12XF系列MCU— MC9S12XF512 ；橫向加速度傳感器1採用ADXL203，焊接在電路板上，實現在對汽車橫向加速度的採集；位移傳感器2選用KTC拉杆位移傳感器，檢測活塞杆的行程；側傾角傳感器3選用ADRX150，置於汽車的中軸線位置，檢測行駛時的側傾角。在進行軟體編程時，我們的編程思路主要是在MCU各個工作支撐電路都正常工作的前提下，通過MC9S12XF512的外部中斷引腳產生一個外部中斷來控制整個系統的開啟，然後根據A/D轉換模塊採集到的橫向加速度信號、側傾角信號和活塞位移信號，結合車輛在路面的各種行駛條件和我們所制定的控制方法，通過PWM模塊產生相應的PWM信號來控制電磁閥的通斷，從而實現對液壓單元和活塞的控制。本實用新型中檢測信號送入控制單元中，判斷車輛有側傾現象，活塞的位移將隨著側傾程度的大小處在不斷變化中的，如果控制單元判斷車輛沒有側傾現象，那麼活塞位移將保持在行程的中間鎖死，充當被動式穩定杆。根據橫向加速度、活塞位移和側傾角這三個控制參數確定車輛主動控制系統的控制規律。目標函數為在車輛側傾時，系統工作，理論計算出的側傾角與側傾角傳感器檢測出的信號的值要非常接近。首先，以裝有被動式穩定杆的車輛工作時的相關參數(橫向加速度與側傾角的對應關係)為參考依據，這樣可以在主動穩定杆系統開始工作時，賦給活塞在某種橫向加速度下對應的初始位移，再利用制定的控制規律，計算出理論側傾角，與此時檢測的側傾角的值對比，進而判斷是否要改變活塞的位移，如果兩個數據差距很小，活塞位移保持；如果兩數據差距較大，則需要改變活塞位移後，進行新一輪的計算對比，重複循環，最終達到目標函數即理論計算側傾角與檢測出的側傾角保持一致。本實用新型的具體應用辦法對於不同的車輛，具體的主動穩定杆控制系統的控制規律是不相同的，應該確定好三參數合理的控制規律並嵌入控制單元。行駛過程中，控制單元4首先接收到側傾角傳感器3的信號，判斷車輛是否發生側傾。如果未發生側傾，活塞6位移不變，液壓單元5鎖死；如果判斷發生側傾，進而如下步驟。橫向加速度傳感器1、側傾角傳感器3將橫向加速度信號和側傾角信號送入控制單元4，控制單元得到具體的行駛狀態，採用了對應的控制規律。1、如果存在橫向加速度信號與側傾角信號，首先利用橫向加速度給活塞6賦於初始值，同時活塞位移傳感器2將檢測出位移信號。利用橫向加速度信號與位移信號，根據制定的控制規律，得出理論側傾角的值。將此值與側傾角信號對比，判斷活塞6是否需要改變位移。如果差距在設定的範圍內，活塞6位移保持此時不變；如果差距超出了設定的範圍， 活塞6位移改變一個步長，循環計算，最終使兩者差距達到設定的範圍。2、如果存在側傾角信號，而橫向加速度的信號非常小，本實用新型認為車輛是在傾斜路面行駛，此時活塞6工作到最大位移，保證車輛的安全行駛。理由是，本實用新型認為路面的傾斜一般都不會太小，此時活塞位移微量的變化作用不大，保證安全是最重要的。
權利要求1.一種車用主動穩定杆控制系統，其特徵在於所述一種車用主動穩定杆控制系統包括橫向加速傳感器(1)、活塞位移傳感器(2)、側傾角傳感器(3)、控制單元(4)、液壓單元 (5)和活塞(6)；橫向加速度傳感器(1)採集到的車輛橫向加速度信號、活塞位移傳感器(2)採集到的活塞(6)的位移信號、側傾角傳感器(3)採集到的車輛側傾角信號分別連接到控制單元(4) 相應的信號輸入端；控制單元(4)輸出的控制信號連接到液壓單元(5)的控制信號輸入端； 液壓單元(5)的輸出驅動活塞(6)產生位移。
2.根據權利要求1所述的一種車用主動穩定杆控制系統，其特徵在於控制單元(4)採用16位微控制器HCS12XF系列中MCU-MC9S12XF512微控制器晶片。
3.根據權利要求1所述的一種車用主動穩定杆控制系統，其特徵在於橫向加速度傳感器(1)採用ADXL203型加速度傳感器，並直接焊裝在該系統的電路板上。
4.根據權利要求1所述的一種車用主動穩定杆控制系統，其特徵在於位移傳感器(2) 採用KTC型拉杆位移傳感器。
5.根據權利要求1所述的一種車用主動穩定杆控制系統，其特徵在於側傾角傳感器 (3)選用ADRX150型側傾角傳感器，該傳感器安裝在汽車的中軸線位置。
專利摘要本實用新型涉及一種車用主動穩定杆控制系統，包括橫向加速度傳感器、活塞位移傳感器、側傾角傳感器、控制單元、液壓單元和活塞。橫向加速度傳感器、活塞位移傳感器、側傾角傳感器將採集到的信號饋送到控制單元、控制單元在軟體的支持下輸出相應的控制信號，通過液壓單元來控制活塞位移。本實用新型結構簡單，適用於所有車型，使車輛行駛更加安全、舒適。
文檔編號B60G21/055GK202138183SQ20112019373
公開日2012年2月8日 申請日期2011年6月10日 優先權日2011年6月10日
發明者吳力偉, 孫浩, 趙韓, 邱明明, 黃康 申請人:安慶市恆瑞達汽車零部件製造有限公司