CN115871400A - 集成式半主动悬架系统及其控制方法、存储介质及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成式半主动悬架系统及其控制方法、存储介质及车辆。其中，集成式半主动悬架系统包括：气囊传感器，用于采集车辆多个方向上的第一加速度信号；半主动传感器，用于采集车辆车轮垂向状态的第二加速度信号；控制器，控制器与气囊传感器和半主动传感器分别连接，用于根据第一加速度信号对车辆的气囊进行控制，以及根据第二加速度信号对车辆的半主动悬架进行控制。该集成式半主动悬架系统，可以降低车辆的成本与设计难度，并提高车辆控制的实时性。

Description

集成式半主动悬架系统及其控制方法、存储介质及车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种集成式半主动悬架系统及其控制方法、存储介质及车辆。

背景技术

相关技术中，为了对车辆的半主动悬架系统与气囊进行控制，信息采集模块会采集路面和车辆状态信息，信息处理模块对采集的信息进行加工处理，半主动悬架控制器根据采集的信息判断、决策，控制悬架阻尼系数，并同时将信息发送给碰撞ECU(ElectronicControl Unit，电子控制单元)、仲裁ECU，在行车危险的场景下仲裁ECU再控制车辆状态。

然而，相关技术存在如下问题：

(1)成本高，半主动悬架和气囊各自都需要一个独立的控制器。

(2)ECU部署困难，半主动悬架控制器ECU和气囊控制器ECU都需要部署在整车的质心位置附件，从而导致车辆设计困难。

(3)由于半主动悬架控制器和气囊控制器之间的信息交互是通过can线或者其他总线进行的，对通信技术有较高的要求，同时会降低实时性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种集成式半主动悬架系统，以降低车辆的成本与设计难度，并提高车辆控制的实时性。

本发明的第二个目的在于提出一种集成式半主动悬架系统的控制方法。

本发明的第三个目的在于提出一种计算机可读存储介质。

本发明的第四个目的在于提出一种车辆。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种集成式半主动悬架系统，包括：气囊传感器，用于采集车辆多个方向上的第一加速度信号；半主动传感器，用于采集所述车辆车轮垂向状态的第二加速度信号；控制器，所述控制器与所述气囊传感器和所述半主动传感器分别连接，用于根据所述第一加速度信号对所述车辆的气囊进行控制，以及根据所述第二加速度信号对所述车辆的半主动悬架进行控制。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种集成式半主动悬架的控制方法，所述方法包括：获取车辆多个方向上的第一加速度信号和车轮垂向状态的第二加速度信号；根据所述第一加速度信号对所述车辆的气囊进行控制，以及根据所述第二加速度信号对所述车辆的半主动悬架进行控制。

为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有车辆集成控制程序，所述车辆集成控制程序被处理器执行时，实现上述的集成式半主动悬架的控制方法。

为达到上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种车辆，包括上述的集成式半主动悬架系统。

本发明实施例的集成式半主动悬架系统及其控制方法、存储介质及车辆，通过一个控制器对车辆的气囊与半主动悬架进行控制，从而实现仅需一套硬件即可对半主动悬架与气囊进行控制，降低了成本。同时，由于仅有一个控制器，使得该控制器可以被直接布置在车辆的质心位置，降低了车辆设计困难的问题。同时，由于通过一个控制器对半主动悬架与气囊进行控制，提高了控制的效率，从而可以提高车辆运行的安全性与舒适性。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是本发明一个实施例的集成式半主动悬架系统的结构框图；

图2是本发明一个示例的集成式半主动悬架系统的示意图；

图3是本发明一个实施例的集成式半主动悬架的控制方法的流程图；

图4是图3中步骤S32的流程图；

图5是图4中根据所述第一加速度信号、所述车身的俯仰角速度和侧倾角速度，判断所述车辆是否发生碰撞的流程图；

图6是图5中步骤S44的流程图；

图7是本发明实施例的车辆的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的集成式半主动悬架系统及其控制方法、存储介质及车辆。

图1是本发明一个实施例的集成式半主动悬架系统的结构框图。

如图1所示，集成式半主动悬架系统100包括：气囊传感器101、半主动传感器102、控制器103。

具体地，气囊传感器101，用于采集车辆多个方向上的第一加速度信号；半主动传感器102，用于采集车辆车轮垂向状态的第二加速度信号；控制器103，控制器103与气囊传感器101和半主动传感器102分别连接，用于根据第一加速度信号对车辆的气囊进行控制，以及根据第二加速度信号对车辆的半主动悬架进行控制。

其中，上述气囊传感器101的数量为多个，多个气囊传感器101分别安装在车身周围的多个方向上以采集得到多路第一加速度信号。半主动传感器102的数量为多个，多个半主动传感器102安装在车辆多个车轮的转向节上，进而可以利用多个半主动传感器102采集得到多路第二加速度信号。例如，上述半主动传感器102可以安装在车辆的四个车轮的转向节上以采集第二加速度信号，由此，可以采集得到四个第二加速度信号，每个第二加速度信号均与一个车轮对应。

具体地，在车辆行驶时，气囊传感器101采集第一加速度信号，半主动传感器102采集第二加速度信号。控制器103获取该第一加速度信号与第二加速度信号，并获取车辆的车身垂向加速度、俯仰角速度、侧倾角速度。进而根据第一加速度信号、车身的俯仰角速度和侧倾角速度判断车辆是否发生碰撞以及发生碰撞的程度与角度；例如，若车身在某个方向上的第一加速度、俯仰角速度或侧倾角速度中的至少一者大于通过预设方式如预先通过实验标定的阈值，则判断车辆发生碰撞，进而对车辆上的气囊进行控制。以及，可以根据第二加速度信号、车身的垂向加速度、俯仰角速度和侧倾角速度判断车辆状态与路面状态，进而通过调整输出电流来调节车辆半主动悬架的阻尼系数以调整车辆的乘坐舒适性；例如，可以根据第二加速度信号判断车辆的四个车轮的状态，并根据车身的垂向加速度、俯仰角速度、侧倾角速度判断车身的状态，从而得到与车轮对应的四个阻尼力，并根据该阻尼力对车辆的半主动悬架进行控制。

由此，可以实现依靠一个控制器103对车辆的半主动悬架与气囊进行控制，从而实现仅需一套硬件即可对半主动悬架与气囊进行控制，降低了成本。同时，由于仅有一个控制器103，使得该控制器103可以被直接布置在车辆的质心位置，避免了相关技术中控制半主动悬架的控制区与控制气囊的控制器103均需要钱布置在车辆质心处导致车辆设计困难的问题。同时，由于通过一个控制器103对半主动悬架与气囊进行控制，避免了相关技术中半主动悬架控制器103与气囊控制器103之间通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网)进行通信，从而提高了对车辆控制的实时性，不存在信号的传输延迟，由此，可以提高车辆运行的安全性与舒适性。

进一步地，上述控制器103还可包括解码模块、存储模块、主控模块，该解码模块用于对气囊传感器101、半主动传感器102输入至控制器103的信号进行解码，并将解码得到的信息发送至主控模块，主控模块根据该信息对气囊与半主动悬架进行控制。存储模块与主控模块通信以进行信息存储。上述解码模块例如可以为解码芯片，上述主控模块例如可以为主控芯片如MCU(Micro Control Unit，微控制单元)，上述存储模块例如可以为EEPROM(Electrically Erasable Programmable read only memory，读写存储器)。

作为一个示例，参见图2，控制器103包括：解码芯片，解码芯片与气囊传感器101和半主动传感器102分别连接，用于对第一加速度信号和第二加速度信号进行解析；IMU(Inertial Measurement Unit，惯性测试单元)传感器，用于采集车身的垂向加速度、俯仰角速度和侧倾角速度；主控芯片，主控芯片与解码芯片和IMU传感器连接，用于根据解析后的第一加速度信号、车身的俯仰角速度和侧倾角速度对气囊进行控制，以及根据第二加速度信号、车身的垂向加速度、俯仰角速度和侧倾角速度对半主动悬架进行控制。

具体地，控制器103在获取到第一加速度信号与第二加速度信号后，首先利用其内的解码芯片对该信号进行解析，且解码芯片可以支持多路信号如16路信号解析，以实现对采集得到的多路第一加速度信号与多路第二加速度信号同时进行处理。进而主控芯片可以根据解析后的第一加速度信号、车身的俯仰角速度和侧倾角速度对气囊进行控制，以及根据第二加速度信号、车身的垂向加速度、俯仰角速度和侧倾角速度对半主动悬架进行控制。例如，主控芯片可以在判断车辆发生碰撞时，输出气囊碰撞信号以驱动车辆上的气囊执行器爆破气囊。主控芯片可以根据第二加速度信号、车身的垂向加速度、俯仰角速度和侧倾角速度得到四个合适的阻尼力，进而参照预先根据实验标定的阻尼力与电流Map表得到四个目标电流，从而通过驱动器输出四路PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)电流以对半主动悬架进行控制，如电磁阀可以根据该电流进行开度选择以调节阻尼力的大小，同时向控制器103反馈实际的电流，以便控制器103可以进行PID调节，将输出的实际电流向上述目标电流靠近。

上述控制器103还可包括存储芯片EEPROM，该存储芯片与主控芯片进行通信，以进行信息存储。控制器103还可接收外界的CAN信号输入，该CAN信号可以协助控制器103对半主动悬架与气囊进行控制。

可选地，上述控制器103还可包括滤波模块，以对解码后的第一加速度信号、第二加速度信号以及IMU传感器采集得到的信息进行滤波，进而主控芯片可以根据滤波后的结果进行控制。当然，滤波模块还可在解码芯片对第一加速度信号、第二加速度信号进行解码之前对其进行滤波。由此，可以去除传感器采集到的结果中的杂波对主控芯片的影响，提高本发明实施例中的集成式半主动悬架系统100的稳定性。

需要说明的是，由于气囊对车内人员的安全非常重要，为了保证车内人员的安全，可以设置气囊的等级高于半主动悬架，即，在接收到传感器采集的信号后，控制器103可以首先判断是否需要对气囊进行控制，若不需要控制气囊，则对车辆的半主动悬架进行控制。以及，若判断车辆发生碰撞，进而对车辆上的气囊进行控制，则停止对车辆的半主动悬架进行控制。由此，可以实现在通过一个控制器103对气囊和车辆的半主动悬架进行同时控制的同时，保证车内人员的安全。

综上，本发明实施例的集成式半主动悬架系统，通过一个控制器对车辆的气囊与半主动悬架进行控制，从而实现仅需一套硬件即可对半主动悬架与气囊进行控制，降低了成本。同时，由于仅有一个控制器，使得该控制器可以被直接布置在车辆的质心位置，降低了车辆设计困难的问题。同时，由于通过一个控制器对半主动悬架与气囊进行控制，提高了控制的效率，从而可以提高车辆运行的安全性与舒适性。

进一步地，本发明提出一种集成式半主动悬架的控制方法。

图3是本发明一个实施例的集成式半主动悬架的控制方法的流程图。

在本发明实施例中，集成式半主动悬架的控制方法用于上述的集成式半主动悬架系统100。

如图3所示，集成式半主动悬架的控制方法包括：

S31，获取车辆多个方向上的第一加速度信号和车轮垂向状态的第二加速度信号。

S32，根据第一加速度信号对车辆的气囊进行控制，以及根据第二加速度信号对车辆的半主动悬架进行控制。

参见图4，上述根据第一加速度信号对车辆的气囊进行控制包括：

S41，获取车身的俯仰角速度和侧倾角速度。

S42，根据第一加速度信号、车身的俯仰角速度和侧倾角速度，判断车辆是否发生碰撞。

S43，如果判定车辆发生碰撞，则驱动气囊执行器爆破气囊。

S44，如果判定车辆未发生碰撞，则根据第二加速度信号对车辆的半主动悬架进行控制。

参见图5，上述根据第一加速度信号、车身的俯仰角速度和侧倾角速度，判断车辆是否发生碰撞，包括：

S51，如果第一加速度信号对应的加速度、车身的俯仰角速度和侧倾角速度中的至少一个大于相应的阈值，则判定车辆发生碰撞。

参见图6，上述在判定车辆未发生碰撞时，根据第二加速度信号对车辆的半主动悬架进行控制，包括：

S61，根据第二加速度信号确定车轮状态，并根据车身的垂向加速度、俯仰角速度和侧倾角速度确定车身状态。

S62，根据车轮状态与车身状态得到多个阻尼力。

S63，根据多个阻尼力得到多个目标电流。

S64，根据多个目标电流对半主动悬架系统中相应减振器上的电磁阀进行控制。

需要说明的是，本发明实施例的集成式半主动悬架的控制方法的其他具体实施方式，可以参见上述的集成式半主动悬架系统100。

综上，本发明实施例的集成式半主动悬架的控制方法，通过一个控制器对车辆的气囊与半主动悬架进行控制，从而实现仅需一套硬件即可对半主动悬架与气囊进行控制，降低了成本。同时，由于仅有一个控制器，使得该控制器可以被直接布置在车辆的质心位置，降低了车辆设计困难的问题。同时，由于通过一个控制器对半主动悬架与气囊进行控制，提高了控制的效率，从而可以提高车辆运行的安全性与舒适性。

进一步地，本发明提出一种计算机可读存储介质。

在本发明实施例中，计算机可读存储介质上存储有车辆集成控制程序，车辆集成控制程序被处理器执行时，实现上述的集成式半主动悬架的控制方法。

本发明实施例的计算机可读存储介质，在其上的车辆集成控制程序被处理器执行时，可以通过一个控制器对车辆的气囊与半主动悬架进行控制，从而实现仅需一套硬件即可对半主动悬架与气囊进行控制，降低了成本。同时，由于仅有一个控制器，使得该控制器可以被直接布置在车辆的质心位置，降低了车辆设计困难的问题。同时，由于通过一个控制器对半主动悬架与气囊进行控制，提高了控制的效率，从而可以提高车辆运行的安全性与舒适性。

图7是本发明实施例的车辆的结构框图。

如图7所示，车辆1000包括集成式半主动悬架系统100。

本发明实施例的车辆，通过上述的集成式半主动悬架系统，可以实现通过一个控制器对车辆的气囊与半主动悬架进行控制，从而实现仅需一套硬件即可对半主动悬架与气囊进行控制，降低了成本。同时，由于仅有一个控制器，使得该控制器可以被直接布置在车辆的质心位置，降低了车辆设计困难的问题。同时，由于通过一个控制器对半主动悬架与气囊进行控制，提高了控制的效率，从而可以提高车辆运行的安全性与舒适性。

需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种集成式半主动悬架系统，其特征在于，包括：

气囊传感器，用于采集车辆多个方向上的第一加速度信号；

半主动传感器，用于采集所述车辆车轮垂向状态的第二加速度信号；

控制器，所述控制器与所述气囊传感器和所述半主动传感器分别连接，用于根据所述第一加速度信号对所述车辆的气囊进行控制，以及根据所述第二加速度信号对所述车辆的半主动悬架进行控制。

2.如权利要求1所述的集成式半主动悬架系统，其特征在于，所述控制器包括：

解码芯片，所述解码芯片与所述气囊传感器和所述半主动传感器分别连接，用于对所述第一加速度信号和所述第二加速度信号进行解析；

IMU传感器，用于采集车身的垂向加速度、俯仰角速度和侧倾角速度；

主控芯片，所述主控芯片与所述解码芯片和所述IMU传感器连接，用于根据解析后的第一加速度信号、所述车身的俯仰角速度和侧倾角速度对所述气囊进行控制，以及根据所述第二加速度信号、所述车身的垂向加速度、俯仰角速度和侧倾角速度对所述半主动悬架进行控制。

3.如权利要求2所述的集成式半主动悬架系统，其特征在于，所述气囊传感器的数量为多个，多个所述气囊传感器分别安装在车身周围的多个方向上。

4.如权利要求1所述的集成式半主动悬架系统，其特征在于，所述半主动传感器的数量为多个，多个所述半主动传感器安装在所述车辆多个车轮的转向节上。

5.一种集成式半主动悬架系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取车辆多个方向上的第一加速度信号和车轮垂向状态的第二加速度信号；

根据所述第一加速度信号对所述车辆的气囊进行控制，以及根据所述第二加速度信号对所述车辆的半主动悬架进行控制。

6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，根据所述第一加速度信号对所述车辆的气囊进行控制，包括：

获取车身的俯仰角速度和侧倾角速度；

根据所述第一加速度信号、所述车身的俯仰角速度和侧倾角速度，判断所述车辆是否发生碰撞；

如果判定所述车辆发生碰撞，则驱动气囊执行器爆破所述气囊；

如果判定所述车辆未发生碰撞，则根据所述第二加速度信号对所述车辆的半主动悬架进行控制。

7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，根据所述第一加速度信号、所述车身的俯仰角速度和侧倾角速度，判断所述车辆是否发生碰撞，包括：

如果所述第一加速度信号对应的加速度、所述车身的俯仰角速度和侧倾角速度中的至少一个大于相应的阈值，则判定所述车辆发生碰撞。

8.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，在判定所述车辆未发生碰撞时，根据所述第二加速度信号对所述车辆的半主动悬架进行控制，包括：

根据所述第二加速度信号确定车轮状态，并根据所述车身的垂向加速度、俯仰角速度和侧倾角速度确定车身状态；

根据所述车轮状态与所述车身状态得到多个阻尼力；

根据所述多个阻尼力得到多个目标电流；

根据所述多个目标电流对所述半主动悬架系统中相应减振器上的电磁阀进行控制。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有车辆集成控制程序，所述车辆集成控制程序被处理器执行时，实现如权利要求5-8中任一项所述的集成式半主动悬架的控制方法。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-4中任一项所述的集成式半主动悬架系统。

Images