本發(fā)明涉及車身控制技術領域，特別是涉及一種車身姿態(tài)主動控制系統(tǒng)及主動控制方法。

背景技術：

目前，車身姿態(tài)控制領域主要包括配備主動橫向穩(wěn)定桿和/或空氣彈簧的兩種懸架形式。主動橫向穩(wěn)定桿系統(tǒng)主要分電控和液壓兩種。

電控式主動橫向穩(wěn)定桿系統(tǒng)在分割的橫向穩(wěn)定桿之間添加了電機馬達作動機構，當車輛進入彎道時，控制單元通過車身上的加速度傳感器得到車身側傾的信號，并按照預設程序計算出所要施加在車身上的側傾力矩，然后指揮電機在兩橫向穩(wěn)定桿之間產(chǎn)生一定的力矩，從而減少過彎時車身的晃動，提高舒適性。

液壓式主動橫向穩(wěn)定桿系統(tǒng)與電控式的類似，不同點在于分體式穩(wěn)定桿之間的作動機構從電動馬達換成了液壓作動機構，并需為其配備液壓泵。當檢測到車身側傾的信號時，電控單元控制液壓泵產(chǎn)生一定的壓力驅動作動機構從而產(chǎn)生所需的車身側傾力矩。

空氣彈簧系統(tǒng)是在傳動被動懸架的基礎上通過使用空氣彈簧替換螺旋彈簧，或在原來的螺旋彈簧上串聯(lián)空氣彈簧實現(xiàn)。利用空氣彈簧可充放氣的特性，實現(xiàn)車身姿態(tài)的調節(jié)，既可以消除車身因為裝載不同而產(chǎn)生的姿態(tài)變化，也可以滿足不同路況對車高的不同要求。

主動橫向穩(wěn)定桿技術只能調節(jié)車身側傾角，無法對車身俯仰角進行調節(jié)，當車輛緊急制動或急加速時無法保證車身的水平，乘坐舒適性因此下降。

空氣彈簧懸架雖然可以調節(jié)車身高度，但空氣彈簧的充放氣速度無法保證對車身姿態(tài)實時控制的要求。而且空氣彈簧目前一般只用于車身高度整體調節(jié)，不涉及車身姿態(tài)的調節(jié)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種車身姿態(tài)主動控制系統(tǒng)及主動控制方法，采用分體式的橫向穩(wěn)定桿，左右橫向穩(wěn)定桿通過兩個電機分別控制，可對車身姿態(tài)進行實時主動調節(jié)，既可控制車身的側傾，也可控制車身的俯仰。

本發(fā)明提供一種車身姿態(tài)主動控制系統(tǒng)，包括分體式的第一橫向穩(wěn)定桿和第二橫向穩(wěn)定桿、驅動該第一橫向穩(wěn)定桿的第一電機、驅動該第二橫向穩(wěn)定桿的第二電機及電子控制單元，該電子控制單元與該第一電機和該第二電機電連接，該車身姿態(tài)主動控制系統(tǒng)布置在前軸或后軸上，或者同時布置在前軸和后軸上。

進一步地，該車身姿態(tài)主動控制系統(tǒng)還包括第一蝸輪和第二蝸輪、第一蝸桿和第二蝸桿，該第一蝸輪固定連接在該第一橫向穩(wěn)定桿上；該第二蝸輪固定連接在該第二橫向穩(wěn)定桿上；該第一蝸輪與該第一蝸桿嚙合；該第二蝸輪與該第二蝸桿嚙合；該第一蝸桿和該第二蝸桿分別連接在該第一電機和該第二電機的輸出端上。

進一步地，該第一橫向穩(wěn)定桿和該第二橫向穩(wěn)定桿均呈L形，該第一橫向穩(wěn)定桿包括相互連接的第一桿體和第二桿體，該第二橫向穩(wěn)定桿包括相互連接的第三桿體和第四桿體，該第一蝸輪固定連接在該第一橫向穩(wěn)定桿的第一桿體上，該第二蝸輪固定連接在該第二橫向穩(wěn)定桿的第三桿體上。

進一步地，還包括第一軸承和第二軸承，該第一橫向穩(wěn)定桿的第二桿體的自由端部和該第二橫向穩(wěn)定桿的第四桿體的自由端部分別與懸架相連，該第一橫向穩(wěn)定桿的第一桿體的內(nèi)端部布置在該第一軸承上，該第二橫向穩(wěn)定桿的第三桿體的內(nèi)端部布置在該第二軸承上。

進一步地，還包括第一橡膠襯套和第二橡膠襯套，該第一橫向穩(wěn)定桿的第一桿體的外端部通過該第一橡膠襯套與車身或副車架連接，該第二橫向穩(wěn)定桿的第三桿體的外端部通過該第二橡膠襯套與車身或副車架連接；該第一橫向穩(wěn)定桿的第一桿體的內(nèi)端部與該第一軸承的內(nèi)圈相連；該第二橫向穩(wěn)定桿的第三桿體的內(nèi)端部與該第二軸承的內(nèi)圈相連；該第一軸承和該第二軸承的外圈與車身或副車架相連。

進一步地，還包括車身加速度傳感器，該車身加速度傳感器用于檢測車身側向加速度信號和車身縱向加速度信號，該電子控制單元與該車身加速度傳感器電連接。

進一步地，該車身加速度傳感器為一個集成式加速度傳感器，用于同時檢測出車身側向加速度信號和車身縱向加速度信號；或者該車身加速度傳感器包括車身側向加速度傳感器和車身縱向加速度傳感器，其中該車身側向加速度傳感器用于檢測車身側向加速度信號，該車身縱向加速度傳感器用于檢測車身縱向加速度信號。

進一步地，還包括方向盤轉角傳感器，該方向盤轉角傳感器用于檢測方向盤轉角信號，該電子控制單元與該方向盤轉角傳感器電連接。

進一步地，該電子控制單元通過信號線路直接或者通過車輛總線間接與該車身加速度傳感器和該方向盤轉角傳感器電連接。

本發(fā)明還提供一種利用上述的車身姿態(tài)主動控制系統(tǒng)對車身姿態(tài)進行主動控制的方法，該方法包括：

根據(jù)檢測信號判斷車輛的行駛工況；

當處于車身側傾工況時，該電子控制單元控制該第一電機和該第二電機輸出力矩，使該第一橫向穩(wěn)定桿和該第二橫向穩(wěn)定桿朝相反的方向旋轉；

當處于車身俯仰工況時，該電子控制單元控制該第一電機和該第二電機輸出力矩，使該第一橫向穩(wěn)定桿和該第二橫向穩(wěn)定桿朝相同的方向旋轉；

當處于勻速直線行駛工況時，該電子控制單元控制該第一電機和該第二電機不輸出任何力矩。

本發(fā)明提供的車身姿態(tài)主動控制系統(tǒng)及主動控制方法，通過采用分體式橫向穩(wěn)定桿，并為兩根橫向穩(wěn)定桿分別配備一電機，通過改變電機的輸出力矩可調節(jié)橫向穩(wěn)定桿的旋轉角度和扭轉剛度，電機的輸出力矩由電子控制單元控制。由于各橫向穩(wěn)定桿均由對應電機單獨控制，本系統(tǒng)可以實時地、任意地分別控制左右車輪同向或反向跳動，所以既可以實時控制車身的側傾運動，也可以實時控制車身的俯仰運動，還可以同時舉升或下降車身，從而保證在轉彎、制動、加速等工況中車身保持水平；在勻速直線行駛時，取消電機力矩，抑制“路面復制”效應。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例中車身姿態(tài)主動控制系統(tǒng)的結構示意圖。

圖2是圖1中電機與蝸輪蝸桿機構的連接示意圖。

圖3是圖1的車身姿態(tài)主動控制系統(tǒng)中電氣元器件的連接示意圖之一。

圖4是圖1的車身姿態(tài)主動控制系統(tǒng)中電氣元器件的連接示意圖之二。

圖5是圖1的車身姿態(tài)主動控制系統(tǒng)的工作流程圖。

具體實施方式

為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術方式及功效，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明的具體實施方式、結構、特征及其功效，詳細說明如后。

本發(fā)明提供的車身姿態(tài)主動控制系統(tǒng)，是一種利用分體式橫向穩(wěn)定桿控制車身姿態(tài)(包括側傾和俯仰)的主動懸架控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)可單獨應用在車輛的前軸或后軸，也可以同時應用在車輛的前軸和后軸。本系統(tǒng)能有效抑制車身在過彎、制動、加速等工況時的車身姿態(tài)晃動，提高乘坐舒適性及操控穩(wěn)定性。

如圖1至圖4，本實施例提供的車身姿態(tài)主動控制系統(tǒng)包括分體式橫向穩(wěn)定桿(包括第一橫向穩(wěn)定桿1和第二橫向穩(wěn)定桿2)、第一蝸輪3和第二蝸輪4、第一蝸桿5和第二蝸桿6、第一電機7和第二電機8、電子控制單元9、車身加速度傳感器10、第一軸承11和第二軸承12、第一橡膠襯套13和第二橡膠襯套14、方向盤轉角傳感器15以及車輛總線16。

分體式橫向穩(wěn)定桿區(qū)別于傳統(tǒng)的橫向穩(wěn)定桿，傳統(tǒng)的橫向穩(wěn)定桿在任一車軸上都是完整一體的，而分體式橫向穩(wěn)定桿在傳統(tǒng)穩(wěn)定桿的基礎上從中間斷開，形成左右各一的第一橫向穩(wěn)定桿1和第二橫向穩(wěn)定桿2。

第一橫向穩(wěn)定桿1和第二橫向穩(wěn)定桿2均呈L形，第一橫向穩(wěn)定桿1包括相互連接的第一桿體1a和第二桿體1b，第二橫向穩(wěn)定桿2包括相互連接的第三桿體2a和第四桿體2b。

第一橫向穩(wěn)定桿1的第二桿體1b的自由端部和第二橫向穩(wěn)定桿2的第四桿體2b的自由端部分別與懸架相連，第一橫向穩(wěn)定桿1的第一桿體1a的內(nèi)端部布置在第一軸承11上，第二橫向穩(wěn)定桿2的第三桿體2a的內(nèi)端部布置在第二軸承12上。第一軸承11和第二軸承12位于車軸的中部位置。具體地，第一橫向穩(wěn)定桿1的第一桿體1a的外端部通過第一橡膠襯套13與車身或副車架連接，第二橫向穩(wěn)定桿2的第三桿體2a的外端部通過第二橡膠襯套14與車身或副車架連接，第一橫向穩(wěn)定桿1的第一桿體1a的內(nèi)端部與第一軸承11的內(nèi)圈相連，第二橫向穩(wěn)定桿2的第三桿體2a的內(nèi)端部與第二軸承12的內(nèi)圈相連，第一軸承11和第二軸承12的外圈與車身或副車架相連。

第一蝸輪3固定連接在第一橫向穩(wěn)定桿1上；第二蝸輪4固定連接在第二橫向穩(wěn)定桿2上；具體地，第一蝸輪3固定連接在第一橫向穩(wěn)定桿1的第一桿體1a上，第二蝸輪4固定連接在第二橫向穩(wěn)定桿2的第三桿體2a上；第一蝸輪3與第一蝸桿5嚙合；第二蝸輪4與第二蝸桿6嚙合；第一蝸桿5和第二蝸桿6分別連接在第一電機7和第二電機8的輸出端上，如圖2所示。第一電機7和第二電機8的外殼與車身或副車架相連。

電子控制單元9與第一電機7和第二電機8通過信號線路電連接，電子控制單元9與車身加速度傳感器10和方向盤轉角傳感器15通過信號線路電連接。電子控制單元9、車身加速度傳感器10和方向盤轉角傳感器15均安裝在車身上。

車身加速度傳感器10用于檢測車身側向加速度信號和車身縱向加速度信號，并將檢測的信號傳送給電子控制單元9。

車身加速度傳感器10可以是一個集成式加速度傳感器，可以同時檢測出車身側向加速度信號和車身縱向加速度信號。

或者，車身加速度傳感器10也可以是兩個加速度傳感器的集合，即包括車身側向加速度傳感器10a和車身縱向加速度傳感器10b，其中車身側向加速度傳感器10a用于檢測車身側向加速度信號，車身縱向加速度傳感器10b用于檢測車身縱向加速度信號。

方向盤轉角傳感器15用于檢測方向盤轉角信號，并將檢測的信號傳送給電子控制單元9。

電子控制單元9可以通過信號線路直接與車身加速度傳感器10和方向盤轉角傳感器15電連接，如圖3所示。

或者，電子控制單元9也可以通過車輛總線16(如CAN總線或LIN總線)間接與車身加速度傳感器10和方向盤轉角傳感器15電連接，如圖4所示，此時車身加速度傳感器10檢測出的車身側向加速度信號和車身縱向加速度信號以及方向盤轉角傳感器15檢測出的方向盤轉角信號均先上傳至車輛總線16上，電子控制單元9再從車輛總線16上采集所需的信號。

本系統(tǒng)既可以布置在單一車軸(前軸或后軸)上，也可以同時布置在前軸和后軸上。圖3和圖4所示為在前軸和后軸上均布置本系統(tǒng)，同時布置能發(fā)揮出最大的性能。

圖5是本系統(tǒng)的工作流程圖，以下說明本系統(tǒng)的工作原理。

I.側傾控制：

當車輛進入彎道(或因其他原因)車身開始側傾，車身加速度傳感器10檢測出車身側向加速度信號并將信號傳送到電子控制單元9。電子控制單元9藉由接受到的信號判斷車輛處于車身側傾工況并按照預設程序輸出控制信號到第一電機7和第二電機8。電機根據(jù)控制信號輸出力矩驅動第一蝸桿5和第二蝸桿6轉動，第一蝸輪3和第二蝸輪4因蝸桿的轉動而開始轉動，從而使第一橫向穩(wěn)定桿1和第二橫向穩(wěn)定桿2朝相反的方向旋轉，對車身產(chǎn)生側傾力矩，克服車身轉向時由側向加速度產(chǎn)生的側傾效應，使車身在轉向過程中保持水平。

若前后軸同時配備了本系統(tǒng)，在側傾控制時，可通過電子控制單元9分配前后軸橫向穩(wěn)定桿的扭轉剛度。當車速升高，前軸分配的扭轉剛度增大，后軸的減小；當車速降低，前軸分配的扭轉剛度減小，后軸的增大，保證車輛高速行駛的穩(wěn)定性和中低速行駛的靈活性。

II.俯仰控制：

當車輛加速或減速行駛(或因其他原因)車身開始俯仰，車身加速度傳感器10檢測出車身縱向加速度信號并將信號傳送到電子控制單元9。電子控制單元9根據(jù)接受到的信號判斷車輛處于車身俯仰工況并按照預設程序輸出控制信號到第一電機7和第二電機8。電機根據(jù)控制信號輸出力矩驅動第一蝸桿5和第二蝸桿6轉動，第一蝸輪3和第二蝸輪4因蝸桿的轉動而開始轉動，從而使第一橫向穩(wěn)定桿1和第二橫向穩(wěn)定桿2朝相同的方向旋轉，對車身產(chǎn)生俯仰力矩，克服車身因加速或制動等原因產(chǎn)生的俯仰效應，使車身保持水平。

III.直線行駛：

當車輛勻速直線行駛時，方向盤轉角傳感器15檢測出方向盤轉角信號并將信號傳送到電子控制單元9。電子控制單元9根據(jù)接受到的信號判定車輛處于勻速直線行駛工況并控制第一電機7和第二電機8不輸出任何力矩，橫向穩(wěn)定桿系統(tǒng)的扭轉剛度下降到極低的水平，從而抑制左右車輪相互“復制路面”的效應，提高舒適性。

本系統(tǒng)通過采用分體式橫向穩(wěn)定桿，在兩根橫向穩(wěn)定桿上分別固定連接一蝸輪，并為兩根橫向穩(wěn)定桿分別配備一電機驅動蝸桿，通過改變電機的輸出力矩可調節(jié)橫向穩(wěn)定桿的旋轉角度和扭轉剛度，電機的輸出力矩由電子控制單元控制。由于各橫向穩(wěn)定桿均由對應電機單獨控制，本系統(tǒng)可以實時地、任意地分別控制左右車輪同向或反向跳動，所以既可以實時控制車身的側傾運動，也可以實時控制車身的俯仰運動，還可以同時舉升或下降車身，從而保證在轉彎、制動、加速等工況中車身保持水平；在勻速直線行駛時，取消電機力矩，抑制“路面復制”效應。

采用本發(fā)明，第一，可以減小甚至消除車身在彎道中的側傾角度，既提高了車輛的操縱性和舒適性，也提高了車輛發(fā)生側翻事故的可能；第二，可以減小甚至抑制車輛制動或加速行駛產(chǎn)生的車身俯仰角，提高乘坐舒適性，尤其是減少乘客因頻繁制動導致的眩暈感、嘔吐感；第三，可以提高車輛直線行駛時的舒適性，尤其是當單邊車輪經(jīng)過凸塊或凹坑的情況；第四，可以同時兼顧車輛高速過彎的穩(wěn)定性和中低速過彎的靈活性。

在本發(fā)明其他實施例中，也可以省去兩個蝸輪(即第一蝸輪3和第二蝸輪4)和省去兩個蝸桿(即第一蝸桿5和第二蝸桿6)，而由兩個電機(即第一電機7和第二電機8)直接帶動兩根橫向穩(wěn)定桿(第一橫向穩(wěn)定桿1和第二橫向穩(wěn)定桿2)旋轉，或者由兩個電機通過其他的傳動機構帶動兩根橫向穩(wěn)定桿旋轉，同樣可以實現(xiàn)本發(fā)明的目的，也應包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。

以上僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內(nèi)。