[發(fā)明專利]工程車輛主動防傾翻控制系統(tǒng)和方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010174135.1
• 申請日: 2010-05-13
• 公開（公告）號: CN101830225A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設計）人: 王國強;張玉新;王繼新;司俊德;陳超
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B60W30/04
• 分類號: B60W30/04;B60W10/22;B60W10/20;B60W10/18;B60W10/30
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 邵銘康;朱世林

1.一種工程車輛主動防傾翻控制系統(tǒng)，其特征在于由傾翻狀態(tài)檢測模塊(Ⅰ)、中央處理模塊(Ⅱ)、控制模塊(Ⅲ)、執(zhí)行模塊(Ⅳ)和工程車輛(Ⅴ)組成，其中中央處理模塊(Ⅱ)的輸入接口(7)與傾翻狀態(tài)檢測模塊(Ⅰ)連接，中央處理模塊(Ⅱ)的輸出接口(9)與控制模塊(Ⅲ)連接；控制模塊(Ⅲ)中的主動油氣懸架控制器(10)、差動制動系統(tǒng)控制器(11)、工作裝置控制器(12)和轉向系統(tǒng)控制器(13)，分別對應控制執(zhí)行模塊(Ⅳ)中的主動油氣懸架(14)、差動制動系統(tǒng)(15)、工作裝置(16)和轉向系統(tǒng)(17)；執(zhí)行模塊(Ⅳ)中的語音報警器(18)和指示燈報警器(19)，接收中央處理模塊(Ⅱ)中防傾翻中央處理器(8)輸出的工程車輛(Ⅴ)傾翻危險報警信號；傾翻狀態(tài)檢測模塊(Ⅰ)中的垂直陀螺儀(4)安裝在工程車輛(Ⅴ)駕駛室內固定的水平載體上。

2.按權利要求1所述的工程車輛主動防傾翻控制系統(tǒng)，其特征在于所述的傾翻狀態(tài)檢測模塊(Ⅰ)由工作裝置油缸伸出長度傳感器(1)、工作裝置油缸壓力傳感器(2)、轉向油缸伸出長度傳感器(3)、垂直陀螺儀(4)、油氣懸架油缸壓力傳感器(5)和油氣懸架油缸伸出長度傳感器(6)組成，其中：

1)工作裝置油缸伸出長度傳感器(1)和工作裝置油缸壓力傳感器(2)安裝在執(zhí)行模塊(Ⅳ)的工作裝置(16)油缸上；

2)轉向油缸伸出長度傳感器(3)安裝在執(zhí)行模塊(Ⅳ)的轉向系統(tǒng)(17)油缸上；

3)垂直陀螺儀(4)安裝在工程車輛(Ⅴ)駕駛室內固定的水平載體上，垂直陀螺儀(4)的X軸指向工程車輛(Ⅴ)前方，Y軸指向工程車輛(Ⅴ)右方，Z軸指向工程車輛(Ⅴ)正下方；

4)油氣懸架油缸壓力傳感器(5)和油氣懸架油缸伸出長度傳感器(6)安裝在執(zhí)行模塊(Ⅳ)的主動油氣懸架(14)油缸上。

3.按權利要求1所述的工程車輛主動防傾翻控制系統(tǒng)，其特征在于所述的中央處理模塊(Ⅱ)由輸入接口(7)、防傾翻中央處理器(8)和輸出接口(9)組成，其中輸入接口(7)與傾翻狀態(tài)檢測模塊(Ⅰ)連接，輸出接口(9)與控制模塊(Ⅲ)連接，防傾翻中央處理器(8)經輸入接口(7)采集并融合傾翻狀態(tài)檢測模塊(Ⅰ)中的工作裝置油缸伸出長度傳感器(1)、工作裝置油缸壓力傳感器(2)、轉向油缸伸出長度傳感器(3)、油氣懸架油缸壓力傳感器(5)和油氣懸架油缸伸出長度傳感器(6)檢測到的信號，計算出工程車輛(Ⅴ)的重心位置、穩(wěn)定性評價指標和側翻預警時間，判定工程車輛(Ⅴ)的側翻狀態(tài)，同時做出控制策略決定，并經輸出接口(9)，將控制信息對應輸出到控制模塊(Ⅲ)的工作裝置控制器(12)、轉向系統(tǒng)控制器(13)、主動油氣懸架控制器(10)和差動制動系統(tǒng)控制器(11)。

4.按權利要求1所述的工程車輛主動防傾翻控制系統(tǒng)，其特征在于所述的控制模塊(Ⅲ)由主動油氣懸架控制器(10)、差動制動系統(tǒng)控制器(11)、工作裝置控制器(12)和轉向系統(tǒng)控制器(13)組成，并接收中央處理模塊(Ⅱ)中防傾翻中央處理器(8)的輸出信號，其中：

1)主動油氣懸架控制器(10)控制和改變執(zhí)行模塊(Ⅳ)中的主動油氣懸架(14)的油缸的伸出長度；

2)差動制動系統(tǒng)控制器(11)控制和改變執(zhí)行模塊(Ⅳ)中的差動制動系統(tǒng)(15)的制動力；

3)工作裝置控制器(12)控制和改變執(zhí)行模塊(Ⅳ)中的工作裝置(16)油缸的伸出長度；

4)轉向系統(tǒng)控制器(13)控制和改變執(zhí)行模塊(Ⅳ)中的轉向系統(tǒng)(17)油缸的伸出長度。

5.按權利要求1所述的工程車輛主動防傾翻控制系統(tǒng)，其特征在于所述的執(zhí)行模塊(Ⅳ)由主動油氣懸架(14)、差動制動系統(tǒng)(15)、工作裝置(16)、轉向系統(tǒng)(17)、語音報警器(18)和指示燈報警器(19)組成，其中主動油氣懸架(14)、差動制動系統(tǒng)(15)、工作裝置(16)和轉向系統(tǒng)(17)分別受控制模塊(Ⅲ)中主動油氣懸架控制器(10)、差動制動系統(tǒng)控制器(11)、工作裝置控制器(12)和轉向系統(tǒng)控制器(13)的控制，并執(zhí)行相應動作。語音報警器(18)和指示燈報警器(19)接收中央處理模塊(Ⅱ)中防傾翻中央處理器(8)輸出的工程車輛(Ⅴ)傾翻危險報警信號。

6.一種工程車輛主動防傾翻控制方法，其特征在于包括下列步驟：

1)由傾翻狀態(tài)檢測模塊(Ⅰ)對工程車輛(Ⅴ)整車側傾角、縱向速度、縱向加速度、工作裝置(16)的油缸壓力和伸出長度、主動油氣懸架(14)的油缸壓力和伸出長度、轉向系統(tǒng)(17)油缸的伸出長度進行檢測，并將檢測信號經輸入接口(7)輸入中央處理模塊(Ⅱ)的防傾翻中央處理器(8)進行進一步處理；

2)中央處理模塊(Ⅱ)根據傾翻狀態(tài)檢測模塊(Ⅰ)測得的工作裝置(16)的油缸壓力和伸出長度、主動油氣懸架(14)的油缸壓力和伸出長度，以及轉向油缸伸出長度，計算出工程車輛(Ⅴ)整車重心位置；

3)中央處理模塊(Ⅱ)對傾翻狀態(tài)檢測模塊(Ⅰ)測得的工程車輛(Ⅴ)整車側傾角、縱向速度和縱向加速度與計算得到的工程車輛(Ⅴ)整車重心位置進行多信息融合，得到工程車輛(Ⅴ)整車穩(wěn)定性指標、側翻預警時間和側翻狀態(tài)；

4)中央處理模塊(Ⅱ)根據工程車輛(Ⅴ)整車穩(wěn)定性指標、側翻預警時間和側翻狀態(tài)判斷工程車輛(5)是否具有傾翻危險；

5)當工程車輛(Ⅴ)不具有傾翻危險的可能時，中央處理模塊(Ⅱ)根據工程車輛(Ⅴ)整車穩(wěn)定性指標對主動油氣懸架控制器(10)、差動制動系統(tǒng)控制器(11)發(fā)出相應信號，進而實時調節(jié)主動油氣懸架(14)和差動制動系統(tǒng)(15)，其主動油氣懸架(14)依路面高低而伸長或縮短，載荷在各車輪上均勻分布，工程車輛(Ⅴ)整車仍保持水平狀態(tài)；通過差動制動系統(tǒng)(15)改變各車輪的制動力，控制縱向速度和縱向加速度，防止工程車輛(Ⅴ)在制動過程中發(fā)生車輪抱死，以及在起步時發(fā)生過度滑轉。

6)當工程車輛(Ⅴ)具有傾翻危險的可能時，中央處理模塊(Ⅱ)直接向執(zhí)行模塊(Ⅳ)的語音報警器(18)和指示燈報警器(19)發(fā)送報警信號，對駕駛員發(fā)出警示。若駕駛員未及時采取相應措施，中央處理模塊(Ⅱ)將自行根據側翻狀態(tài)和側翻預警時間，優(yōu)先對主動油氣懸架控制器(10)、差動制動系統(tǒng)控制器(11)發(fā)出執(zhí)行信號，采用調整主動油氣懸架(14)和差動制動系統(tǒng)(15)的控制手段，來減小工程車輛(Ⅴ)的傾翻危險；當調整主動油氣懸架(14)和差動制動系統(tǒng)(15)的控制手段無法避免車輛傾翻時，中央處理模塊(Ⅱ)將對工作裝置控制器(12)和轉向系統(tǒng)控制器(13)發(fā)出執(zhí)行信號，控制轉向系統(tǒng)(17)和工作裝置(16)，調整工程車輛(Ⅴ)整車重心位置。