[發(fā)明專(zhuān)利]工程車(chē)輛主動(dòng)防傾翻控制系統(tǒng)和方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010174135.1
• 申請(qǐng)日: 2010-05-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101830225A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王國(guó)強(qiáng);張玉新;王繼新;司俊德;陳超
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B60W30/04
• 分類(lèi)號(hào): B60W30/04;B60W10/22;B60W10/20;B60W10/18;B60W10/30
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 邵銘康;朱世林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬工程車(chē)輛安全研究技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種工程車(chē)輛主動(dòng)防傾翻控制系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

工程車(chē)輛工作環(huán)境惡劣，行駛路面復(fù)雜，翻車(chē)事故高發(fā)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)要求工程車(chē)輛必須加裝框架式翻車(chē)保護(hù)結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)對(duì)司機(jī)的被動(dòng)保護(hù)，但仍難以避免翻車(chē)時(shí)司機(jī)的傷亡。

目前對(duì)車(chē)輛主動(dòng)安全系統(tǒng)的研究主要是針對(duì)轎車(chē)和重型車(chē)輛，防止側(cè)翻的方法主要有以下幾種：(1)通過(guò)剎車(chē)或減少發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩降低車(chē)速；(2)車(chē)輪差動(dòng)制動(dòng)；(3)主動(dòng)轉(zhuǎn)向；(4)主動(dòng)防傾翻桿；(5)半主動(dòng)懸架；(6)主動(dòng)懸架。其中，現(xiàn)在研究最多使用最廣泛的是主動(dòng)懸架系統(tǒng)和主動(dòng)防傾翻桿。

轎車(chē)和重型車(chē)輛主動(dòng)防傾翻技術(shù)的研究成果對(duì)工程車(chē)輛主動(dòng)安全設(shè)計(jì)理論研究具有很好的參考價(jià)值。但由于工程車(chē)輛具有特殊的工作裝置，導(dǎo)致工程車(chē)輛在車(chē)架結(jié)構(gòu)和翻車(chē)工況等方面都與汽車(chē)有很大的差別。因此，對(duì)工程車(chē)輛主動(dòng)防傾翻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論和控制技術(shù)的研究具有很好的理論價(jià)值和應(yīng)用前景。

目前工程車(chē)輛傾翻穩(wěn)定性的研究存在的問(wèn)題有：

1)工程車(chē)輛穩(wěn)定性及傾翻狀態(tài)的預(yù)測(cè)遠(yuǎn)比汽車(chē)復(fù)雜，影響車(chē)輛穩(wěn)定性的參數(shù)多，又相互關(guān)聯(lián)。以ZL50裝載機(jī)為例，其滿載工況和空載工況質(zhì)量相差5000kg，占整機(jī)質(zhì)量1/4，物料舉升位置和前后車(chē)架鉸接角度給裝載機(jī)的質(zhì)心位置的預(yù)測(cè)帶來(lái)困難，另外裝載機(jī)的傾翻軸線也是隨前后車(chē)架鉸接角度而變化的：

2)傾翻臨界狀態(tài)下，為實(shí)現(xiàn)工程車(chē)輛恢復(fù)穩(wěn)定，可供選擇的控制參數(shù)包括主動(dòng)懸架高度、前后車(chē)架鉸接角度、工作裝置姿態(tài)和制動(dòng)力分配等，這些參數(shù)對(duì)抑制傾翻的效果，響應(yīng)時(shí)間，如何使這些主動(dòng)控制參數(shù)合理組合，達(dá)到最優(yōu)控制效果均需要深入研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種工程車(chē)輛主動(dòng)防傾翻控制系統(tǒng)和方法，通過(guò)多傳感器信息融合監(jiān)測(cè)車(chē)輛穩(wěn)定性狀態(tài)，在工程車(chē)輛側(cè)翻還未發(fā)生時(shí)，就預(yù)見(jiàn)到側(cè)翻危險(xiǎn)，并給駕駛員和側(cè)翻控制系統(tǒng)提供預(yù)警信號(hào)，進(jìn)行側(cè)翻預(yù)警，通過(guò)自主調(diào)整主動(dòng)油氣懸架高度、前后車(chē)架相對(duì)角度、工作裝置姿態(tài)和改變制動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)抑制傾翻，從根源上減少翻車(chē)事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)工程車(chē)輛翻車(chē)主動(dòng)保護(hù)。

一、關(guān)于本發(fā)明的工程車(chē)輛主動(dòng)防傾翻控制系統(tǒng)

(一)由傾翻狀態(tài)檢測(cè)模塊Ⅱ、中央處理模塊Ⅱ、控制模塊Ⅲ、執(zhí)行模塊Ⅳ和工程車(chē)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(cè)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(dòng)油氣懸架控制器10、差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)控制器11、工作裝置控制器12和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器13，分別對(duì)應(yīng)控制執(zhí)行模塊Ⅳ中的主動(dòng)油氣懸架14、差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)15、工作裝置16和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)17；執(zhí)行模塊Ⅳ中的語(yǔ)音報(bào)警器18和指示燈報(bào)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(chē)輛V傾翻危險(xiǎn)報(bào)警信號(hào)；傾翻狀態(tài)檢測(cè)模塊Ⅰ中的垂直陀螺儀4安裝在工程車(chē)輛V駕駛室內(nèi)固定的水平載體上。

(二)傾翻狀態(tài)檢測(cè)模塊Ⅰ由工作裝置油缸伸出長(zhǎng)度傳感器1、工作裝置油缸壓力傳感器2、轉(zhuǎn)向油缸伸出長(zhǎng)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(zhǎng)度傳感器6組成，其中：

1)工作裝置油缸伸出長(zhǎng)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(zhuǎn)向油缸伸出長(zhǎng)度傳感器3安裝在執(zhí)行模塊Ⅳ的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)17油缸上；

3)垂直陀螺儀4安裝在工程車(chē)輛V駕駛室內(nèi)固定的水平載體上，垂直陀螺儀4的X軸指向工程車(chē)輛V前方，Y軸指向工程車(chē)輛V右方，Z軸指向工程車(chē)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(zhǎng)度傳感器6安裝在執(zhí)行模塊Ⅳ的主動(dòng)油氣懸架14油缸上。

(三)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(cè)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(jīng)輸入接口7采集并融合傾翻狀態(tài)檢測(cè)模塊Ⅰ中的工作裝置油缸伸出長(zhǎng)度傳感器1、工作裝置油缸壓力傳感器2、轉(zhuǎn)向油缸伸出長(zhǎng)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(zhǎng)度傳感器6檢測(cè)到的信號(hào)，計(jì)算出工程車(chē)輛V的重心位置、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)和側(cè)翻預(yù)警時(shí)間(TTR，Time?to?rollover)，判定工程車(chē)輛V的側(cè)翻狀態(tài)，同時(shí)做出控制策略決定，并經(jīng)輸出接口9，將控制信息對(duì)應(yīng)輸出到控制模塊Ⅲ的工作裝置控制器12、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器13、主動(dòng)油氣懸架控制器10和差動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)控制器11。