專利名稱：電動(dòng)汽車自動(dòng)安全控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種電動(dòng)汽車自動(dòng)安全控制系統(tǒng)，適用于電動(dòng)三輪汽車、以 及其它窄體汽車，車身前輪使用一個(gè)輪子或兩個(gè)輪子，車后整體使用兩個(gè)輪子。車身和車后 整體通過(guò)一個(gè)T形機(jī)構(gòu)以及兩個(gè)可以自由伸縮的數(shù)字液壓缸支撐和連接。在前輪安裝車 輛轉(zhuǎn)向扭矩傳感器和速度傳感器，安全控制系統(tǒng)電路通過(guò)CAN總線收集來(lái)自車輛轉(zhuǎn)向扭矩 傳感器的轉(zhuǎn)向角度信息、速度傳感器的速度信息和慣導(dǎo)傳感器的各種信息。在車子高速行 駛要轉(zhuǎn)彎時(shí)，安全控制系統(tǒng)電路把收集的信息經(jīng)過(guò)卡爾曼濾波器算法和其它算法運(yùn)算分析 后，產(chǎn)生一定的系列脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)控制兩個(gè)支撐車身的數(shù)字液壓缸伸縮來(lái)使得車體 擺動(dòng)傾斜，改變了車身的重心位置，從而克服轉(zhuǎn)彎離心力保證車子在高速轉(zhuǎn)彎時(shí)不至于發(fā) 生翻車事故。本發(fā)明屬于高安全性新型綠色能源電動(dòng)汽車領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
珍惜地球上有限的石油資源，保護(hù)人類賴以生存的自然環(huán)境，減少溫室氣體排放 量，遏制全球變暖趨勢(shì)，已經(jīng)成為世界各國(guó)面臨的共同課題。要緩解這兩個(gè)日趨嚴(yán)重的問(wèn) 題，汽車工業(yè)必然向著環(huán)保、清潔、節(jié)能的方向發(fā)展，包括發(fā)展燃用清潔替代燃料汽車和電 動(dòng)汽車。電動(dòng)汽車，是全部或部分的以電力來(lái)做為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力源的汽車，已成為當(dāng)代汽車 發(fā)展的主要方向，必然是21世紀(jì)最有潛力的交通工具，完全符合能源可持續(xù)利用戰(zhàn)略，因 而隨著技術(shù)水平的進(jìn)步，純電動(dòng)車擁有著廣闊的發(fā)展前景。而隨著人們生活水平的提高，越來(lái)越多的人擁有了車輛。但是公路和停車場(chǎng)資源 是很有限的。而且現(xiàn)有的四輪汽車一般情況下通常只有一個(gè)或者兩個(gè)人坐，浪費(fèi)的空間很 大，能量浪費(fèi)的也比較厲害。為了提高車輛空間利用率和緩解公路、停車場(chǎng)資源緊張問(wèn)題， 窄體車是個(gè)很好的解決方法。窄體車可以設(shè)計(jì)成一人座或者前后兩人座。窄體三輪汽車，由于其高窄的車身設(shè)計(jì)，高速行駛轉(zhuǎn)彎時(shí)由于離心力的作用，使得 其容易發(fā)生翻車事故。在安全性的前提下，只能通過(guò)降低速度來(lái)降低離心力帶來(lái)的危險(xiǎn)。因 此，目前市面上的三輪汽車的速度一直是限制其市場(chǎng)發(fā)展的一個(gè)軟肋。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的是針對(duì)上述不足之處，提供一種電動(dòng)汽車自動(dòng)安全控制系統(tǒng)，通 過(guò)一個(gè)T形機(jī)構(gòu)和兩個(gè)可以控制伸縮的數(shù)字液壓缸連接車身和車后整體，在前輪方向控制 軸上安裝轉(zhuǎn)向扭矩傳感器采集轉(zhuǎn)向角度和車輪上安裝速度傳感器采集速度信息，車身安裝 慣導(dǎo)傳感器。車輛在高速行駛要轉(zhuǎn)彎時(shí)，車輛安全控制系統(tǒng)通過(guò)處理采集到的轉(zhuǎn)向角度信 息和速度信息以及慣導(dǎo)傳感器輸出信息，通過(guò)一定的算法和分析運(yùn)算，輸出一定的系列脈 沖信號(hào)，脈沖信號(hào)驅(qū)使支撐車身的兩個(gè)數(shù)字液壓缸的做相應(yīng)的伸縮運(yùn)動(dòng)擺動(dòng)車身，改變車 身重心，抵消高速轉(zhuǎn)彎時(shí)的離心力作用從而保證車輛不翻車。轉(zhuǎn)彎時(shí)的安全性能是三輪汽車速度限制的重要因素，而安全性的保證是通過(guò)離心 力的平衡來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此可通過(guò)兩輪摩托車的轉(zhuǎn)彎原理來(lái)實(shí)現(xiàn)三輪汽車的轉(zhuǎn)彎安全性。即在轉(zhuǎn)彎時(shí)，通過(guò)三輪汽車車身的傾側(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)離心力的平衡，達(dá)到車輛可以行駛在高速檔而 又很安全的目的。為此設(shè)計(jì)了一種通過(guò)自動(dòng)控制車身進(jìn)行定量的向左或向右擺動(dòng)使得車輛 高速轉(zhuǎn)彎時(shí)實(shí)現(xiàn)離心力平衡的安全的電動(dòng)三輪汽車。車輛在前輪安裝速度傳感器和加速度 傳感器，而在車輛車身上安裝慣導(dǎo)傳感器。車輛在高速運(yùn)行轉(zhuǎn)彎時(shí)時(shí)間是很快速的，而車輛 擺動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)執(zhí)行起來(lái)時(shí)需要一定時(shí)間的，在這種情況下，這就要求 擺動(dòng)控制系統(tǒng)必須有提前預(yù)知車輛運(yùn)動(dòng)速度和車身角度信息，才能夠有充足的時(shí)間使處理 器和液壓系統(tǒng)進(jìn)行合適的工作。為了預(yù)知車輛運(yùn)動(dòng)速度和車身角度，本實(shí)用新型采用了卡 爾曼濾波器算法進(jìn)行預(yù)測(cè)，卡爾曼濾波器的輸入信號(hào)是慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出信息、車輛速度傳感 器輸出信息及加速度傳感器輸出信息?？柭鼮V波器具有輸出車輛當(dāng)前的、未來(lái)的和以前 的速度信息和車身角度信息功能。電動(dòng)汽車自動(dòng)安全控制系統(tǒng)是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車自動(dòng)安全控制系統(tǒng)，其特征在于在車身(1)和車后整體(2)之間通過(guò)左 數(shù)字液壓缸(9)和右數(shù)字液壓缸(10)以及T形機(jī)構(gòu)(15)連接，方向盤轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(7)上安 裝轉(zhuǎn)向扭矩傳感器(6)，此傳感器收集車輛轉(zhuǎn)彎信息；在車輛(3)前輪上安裝了速度傳感器 (5)，此傳感器收集車輛的速度；在車身上還安裝了慣導(dǎo)傳感器(4)，慣導(dǎo)傳感器(4)收集車 輛的加速度和車輛角度信息；速度傳感器(5)和轉(zhuǎn)向扭矩傳感器(6)通過(guò)CAN總線連接到 車輛安全控制器(8)的輸入端。車輛安全控制器(8)輸出端與連接車身(1)與車后整體 (2)的左數(shù)字液壓缸(9)和右數(shù)字液壓缸(10)相連，控制左數(shù)字液壓缸(9)和右數(shù)字液壓 缸(10)。慣導(dǎo)傳感器(4)安裝在車身上，其信號(hào)輸入通過(guò)CAN總線輸入到車輛安全控制系 統(tǒng)⑶。車輛安全控制器⑶收集速度傳感器(5)、轉(zhuǎn)向扭矩傳感器(6)、慣導(dǎo)傳感器⑷ 測(cè)量所得數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過(guò)內(nèi)部的分析控制運(yùn)算，車輛安全控制系統(tǒng)(8)輸出系列脈沖信號(hào)， 脈沖信號(hào)控制左液壓缸(9)和右液壓缸(10)做相關(guān)的伸縮運(yùn)動(dòng)，使得整個(gè)電動(dòng)汽車車身 (1)實(shí)現(xiàn)在0.5秒時(shí)間內(nèi)向左或向右方向作出一定角度擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，角度擺動(dòng)為0 45°，車 輛可以高速行駛，高速行駛轉(zhuǎn)彎時(shí)也是安全的。所述車輛安全控制器(8)采用以低成本、低功耗和高性能處理能力的中央處理器 TMS320LF240X芯片為核心處理器的嵌入式系統(tǒng)，其輸入為速度傳感器(5)、轉(zhuǎn)向扭矩傳感 器(6)、慣導(dǎo)傳感器(4)輸出的信號(hào)。車輛安全控制系統(tǒng)(8)的中央處理器采用市售TMS320LF240X芯片，這是一款低成 本、低功耗和高性能處理能力的芯片。其具有靈活的指令集、靈活的內(nèi)部操作、高速的運(yùn)算 能力、改進(jìn)的并行結(jié)構(gòu)、有效的成本。車輛安全控制系統(tǒng)(8)的中央處理器和速度傳感器 (5)、轉(zhuǎn)向扭矩傳感器(6)、慣導(dǎo)傳感器(4)的連接通過(guò)CAN總線接口連接。CAN總線的使用 使得傳感器可以安裝到距離中央處理器比較遠(yuǎn)的位置。所述左數(shù)字液壓缸(9)和右數(shù)字液壓缸(10)是推動(dòng)車身運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而T形 機(jī)構(gòu)(15)是連接車身⑴和車后整體(2)的結(jié)構(gòu)。所述T形機(jī)構(gòu)(15)包括與T形結(jié)構(gòu)連接的車身連接桿(1-1)、與T形結(jié)構(gòu)連接的 車后整體連接桿(2-1)、車身傾斜中心軸(15-1)、車身重心升降機(jī)構(gòu)(15-2)。車身通過(guò)車 身傾斜中心軸(15-1)、車身重心升降機(jī)構(gòu)(15-2)連接車后整體。車身通過(guò)車身傾斜中心 軸(15-1)圍繞該軸實(shí)現(xiàn)車身的傾斜，同時(shí)，車身傾斜時(shí)重心的下降通過(guò)車身重心升降機(jī)構(gòu)(15-2)來(lái)實(shí)現(xiàn)。車身重心升降機(jī)構(gòu)(15-2)包括鎖緊螺母(15-2-1)、旋轉(zhuǎn)部件(15-2-2)、 兩軸承(15-2-3)、旋轉(zhuǎn)中心軸(15-2-4)。旋轉(zhuǎn)部件(15_2_2)內(nèi)部通過(guò)兩軸承(15_2_3)實(shí) 現(xiàn)與旋轉(zhuǎn)中心軸(15-2-4)的連接，兩軸承(15-2-3)防止旋轉(zhuǎn)部件(15_2_2)的軸向竄動(dòng)。 通過(guò)鎖緊螺母(15-2-1)鎖緊旋轉(zhuǎn)部件(15-2-2)以及與T形結(jié)構(gòu)連接的車后整體連接桿 (2-1)。連接旋轉(zhuǎn)部件(15-2-2)的車身傾斜中心軸(15-1)圍繞旋轉(zhuǎn)中心軸(15_2_4)旋轉(zhuǎn)， 實(shí)現(xiàn)車身重心升降機(jī)構(gòu)(15-2)的功能。車后整體⑵包括車了后兩輪(11)、液壓系統(tǒng)的液壓油箱(13)、溢流閥(14)以 及左數(shù)字液壓缸(9)和右數(shù)字液壓缸(10)、電動(dòng)機(jī)(16)、電池及控制部件(17)。車后整體 (2)重量比較重，底盤比較低，車輛高速行駛時(shí)其本身不會(huì)因?yàn)殡x心力作用而發(fā)生重心偏移 很多達(dá)到翻車的程度。所述左數(shù)字液壓缸(9)和右數(shù)字液壓缸(10)通過(guò)液壓油管與液壓系統(tǒng)相連。電動(dòng)汽車自動(dòng)安全控制系統(tǒng)的控制方法如下在車輛高速行駛要轉(zhuǎn)彎時(shí)，車輛安全控制系統(tǒng)(8)把采集到的速度傳感器(5)、轉(zhuǎn) 向扭矩傳感器(6)、慣導(dǎo)傳感器(4)信息進(jìn)行卡爾曼濾波器算法，該算法能夠預(yù)測(cè)出車輛的 速度、加速度和車身角度。液壓缸運(yùn)動(dòng)是一個(gè)需要耗費(fèi)一定時(shí)間的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，而車輛高速轉(zhuǎn) 彎是一個(gè)很短的時(shí)間過(guò)程，車輛安全控制系統(tǒng)(8)中的中央處理器運(yùn)用卡爾曼濾波器算法 提前預(yù)測(cè)出車輛的速度、加速度和車身角度信息，于是中央處理器可以提前產(chǎn)生控制數(shù)字 液壓缸運(yùn)動(dòng)的相關(guān)脈沖信號(hào)，提前使兩個(gè)數(shù)字液壓缸左數(shù)字液壓缸(9)和右數(shù)字液壓缸 (10)作相關(guān)的伸縮運(yùn)動(dòng)，從而保證了車輛可以在高速轉(zhuǎn)彎時(shí)來(lái)得及實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)車身以實(shí)現(xiàn)調(diào) 整車輛重心，實(shí)現(xiàn)車輛安全不翻車的要求。本實(shí)用新型的技術(shù)效果1、本實(shí)用新型帶有自動(dòng)安全控制系統(tǒng)的電動(dòng)汽車使用了清潔能源，實(shí)現(xiàn)了環(huán)保的 目的；同時(shí)電動(dòng)汽車車身的窄體實(shí)現(xiàn)了高效利用停車場(chǎng)資源和公路資源，提高了車子空間 利用效率，減少了能源的使用情況，節(jié)約了能源。2、本實(shí)用新型在車輛高速轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，車輛安全控制系統(tǒng)將采集到的速度信息、 轉(zhuǎn)彎角度信息等經(jīng)過(guò)一定的實(shí)時(shí)信息處理算法，車輛安全控制系統(tǒng)將輸出一定的系列脈沖 信號(hào)來(lái)控制兩個(gè)數(shù)字液壓缸做相應(yīng)伸縮運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)車身擺動(dòng)來(lái)改變車身的重心，抵消車輛高 速轉(zhuǎn)彎時(shí)離心力對(duì)車輛安全方面造成的影響，保證了車輛在高速轉(zhuǎn)彎時(shí)不會(huì)發(fā)生翻車事 故。3、在信號(hào)處理時(shí)，用到了卡爾曼濾波器進(jìn)行預(yù)測(cè)速度、加速度、車身角度信息，從 而使得在車輛高速轉(zhuǎn)彎行駛?cè)绱硕虝r(shí)間內(nèi)使得液壓缸有充足的時(shí)間伸縮到適當(dāng)位置，使得 安全性可以實(shí)現(xiàn)。4、本實(shí)用新型與電動(dòng)汽車配套使用，電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)乘坐人員因?yàn)檐嚿淼淖笥覕[ 動(dòng)而相應(yīng)地傾斜，可避免身體因?yàn)殡x心力的作用而被甩向一側(cè)，提高乘坐的舒適感。

圖1是本實(shí)用新型使用狀態(tài)整體功能分解示意圖。圖2是本實(shí)用新型使用狀態(tài)整車立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型的T形機(jī)構(gòu)立體示意圖。[0026]圖4是本實(shí)用新型的T形機(jī)構(gòu)車身重心升降機(jī)構(gòu)內(nèi)部立體圖。圖5是本實(shí)用新型的液壓缸與車身連接方式示意圖。圖6是本實(shí)用新型車身傾斜45度時(shí)液壓缸工作情況立體示意圖。圖中標(biāo)號(hào)1、車身，2、車后整體，3、前輪，4、慣導(dǎo)傳感器，5、速度傳感器，6、轉(zhuǎn)向扭 矩傳感器，7、方向盤轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，8、車輛安全控制系統(tǒng)，9、左數(shù)字液壓缸，10、右數(shù)字液壓缸， 11、后輪，12、液壓器件連接管，13、液壓油箱，14、溢流閥，15、T形機(jī)構(gòu)，16、電動(dòng)機(jī)，17、電池 及控制部件；1-1、與T形機(jī)構(gòu)連接的車身連接桿，2-1、與T形機(jī)構(gòu)連接的車后整體連接桿， 15-1、車身傾斜中心軸，15-2、車身重心升降機(jī)構(gòu)；2-1、與T形機(jī)構(gòu)連接的車后整體連接桿，15-2-1、鎖緊螺母；15_2_2、旋轉(zhuǎn)部件， 15-2-3、兩軸承，15-2-4、旋轉(zhuǎn)中心軸。
具體實(shí)施方式
參照附圖1 6，電動(dòng)汽車自動(dòng)安全控制系統(tǒng)，其特征在于在車身(1)和車后整體 ⑵之間通過(guò)左數(shù)字液壓缸(9)和右數(shù)字液壓缸(10)以及T形機(jī)構(gòu)(15)連接，方向盤轉(zhuǎn)向 機(jī)構(gòu)(7)上安裝轉(zhuǎn)向扭矩傳感器(6)，此傳感器收集車輛轉(zhuǎn)彎信息；在車輛(3)前輪上安裝 了速度傳感器(5)，此傳感器收集車輛的速度；在車身上還安裝了慣導(dǎo)傳感器(4)，慣導(dǎo)傳 感器(4)收集車輛的加速度和車輛角度信息；速度傳感器(5)和轉(zhuǎn)向扭矩傳感器(6)通過(guò) CAN總線連接到車輛安全控制器(8)的輸入端。車輛安全控制器(8)輸出端與連接車身(1) 與車后整體⑵的左數(shù)字液壓缸(9)和右數(shù)字液壓缸(10)相連，控制左數(shù)字液壓缸(9)和 右數(shù)字液壓缸(10)。慣導(dǎo)傳感器(4)安裝在車身上，其信號(hào)輸入通過(guò)CAN總線輸入到車輛 安全控制系統(tǒng)(8)。車輛安全控制器(8)收集速度傳感器(5)、轉(zhuǎn)向扭矩傳感器(6)、慣導(dǎo)傳感器(4) 測(cè)量所得數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過(guò)內(nèi)部的分析控制運(yùn)算，車輛安全控制系統(tǒng)(8)輸出系列脈沖信號(hào)， 脈沖信號(hào)控制左液壓缸(9)和右液壓缸(10)做相關(guān)的伸縮運(yùn)動(dòng)，使得整個(gè)電動(dòng)汽車車身 (1)實(shí)現(xiàn)在0.5秒時(shí)間內(nèi)向左或向右方向作出一定角度擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，角度擺動(dòng)為0 45°，車 輛可以高速行駛，高速行駛轉(zhuǎn)彎時(shí)也是安全的。.所述車輛安全控制器(8)采用以低成本、低功耗和高性能處理能力的中央處理器 TMS320LF240X芯片為核心處理器的嵌入式系統(tǒng)，其輸入為速度傳感器(5)、轉(zhuǎn)向扭矩傳感 器(6)、慣導(dǎo)傳感器(4)輸出的信號(hào)。車輛安全控制系統(tǒng)(8)采用中央處理器TMS320LF240X芯片，這是一款低成本、低 功耗和高性能處理能力的芯片。其具有靈活的指令集、靈活的內(nèi)部操作、高速的運(yùn)算能力、 改進(jìn)的并行結(jié)構(gòu)、有效的成本。車輛安全控制系統(tǒng)(8)的中央處理器和速度傳感器(5)、轉(zhuǎn) 向扭矩傳感器(6)、慣導(dǎo)傳感器(4)的連接通過(guò)CAN總線接口連接。CAN總線的使用使得傳 感器可以安裝到距離中央處理器比較遠(yuǎn)的位置。所述速度傳感器(5)采用市售速度傳感器。所述轉(zhuǎn)向扭矩傳感器(6)采用市售轉(zhuǎn) 向扭矩傳感器。所述慣導(dǎo)傳感器(4)采用市售慣導(dǎo)傳感器。所述左數(shù)字液壓缸(9)和右數(shù)字液壓缸(10)是推動(dòng)車身運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而T形 機(jī)構(gòu)(15)是連接車身⑴和車后整體(2)的機(jī)構(gòu)。所述左數(shù)字液壓缸(9)和右數(shù)字液壓缸(10)采用市售數(shù)字液壓缸。所述T形機(jī)構(gòu)(15)包括與T形機(jī)構(gòu)連接的車身連接桿(1-1)、與T形機(jī)構(gòu)連接的 車后整體連接桿(2-1)、車身傾斜中心軸(15-1)、車身重心升降機(jī)構(gòu)(15-2)。車身通過(guò)車 身傾斜中心軸(15-1)、車身重心升降機(jī)構(gòu)(15-2)連接車后整體。車身通過(guò)車身傾斜中心 軸(15-1)圍繞該軸實(shí)現(xiàn)車身的傾斜，同時(shí)，車身傾斜時(shí)重心的下降通過(guò)車身重心升降機(jī)構(gòu) (15-2)來(lái)實(shí)現(xiàn)。車身重心升降機(jī)構(gòu)(15-2)包括鎖緊螺母(15-2-1)、旋轉(zhuǎn)部件(15-2-2)、 兩軸承(15-2-3)、旋轉(zhuǎn)中心軸(15-2-4)。旋轉(zhuǎn)部件(15_2_2)內(nèi)部通過(guò)兩軸承(15_2_3)實(shí) 現(xiàn)與旋轉(zhuǎn)中心軸(15-2-4)的連接，兩軸承(15-2-3)防止旋轉(zhuǎn)部件(15_2_2)的軸向竄動(dòng)。 通過(guò)鎖緊螺母(15-2-1)鎖緊旋轉(zhuǎn)部件(15-2-2)以及與T形機(jī)構(gòu)連接的車后整體連接桿 (2-1)。連接旋轉(zhuǎn)部件(15-2-2)的車身傾斜中心軸(15-1)圍繞旋轉(zhuǎn)中心軸(15_2_4)旋轉(zhuǎn)， 實(shí)現(xiàn)車身重心升降機(jī)構(gòu)(15-2)的功能。車后整體⑵包括車后兩輪(11)、液壓系統(tǒng)的液壓油箱(13)、溢流閥(14)以及左 數(shù)字液壓缸(9)和右數(shù)字液壓缸(10)、電動(dòng)機(jī)(16)、電池及控制部件(17)。車后整體(2) 重量比較重，地盤比較低，車輛高速行駛時(shí)其本身不會(huì)因?yàn)殡x心力作用而發(fā)生重心偏移很 多達(dá)到翻車的程度。所述左數(shù)字液壓缸(9)和右數(shù)字液壓缸(10)通過(guò)液壓油管與液壓系統(tǒng)相連。電動(dòng)汽車自動(dòng)安全控制系統(tǒng)的控制方法如下在車輛高速行駛要轉(zhuǎn)彎時(shí)，車輛安全控制系統(tǒng)(8)把采集到的速度傳感器(5)、轉(zhuǎn) 向扭矩傳感器(6)、慣導(dǎo)傳感器(4)信息進(jìn)行卡爾曼濾波器算法，該算法能夠預(yù)測(cè)出車輛的 速度、加速度和車身角度。液壓缸運(yùn)動(dòng)是一個(gè)需要耗費(fèi)一定時(shí)間的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，而車輛高速轉(zhuǎn) 彎是一個(gè)很短的時(shí)間過(guò)程，車輛安全控制系統(tǒng)(8)中的中央處理器運(yùn)用卡爾曼濾波器算法 提前預(yù)測(cè)出車輛的速度、加速度和車身角度信息，于是中央處理器可以提前產(chǎn)生控制數(shù)字 液壓缸運(yùn)動(dòng)的相關(guān)脈沖信號(hào)，提前使兩個(gè)數(shù)字液壓缸左數(shù)字液壓缸(9)和右數(shù)字液壓缸 (10)作相關(guān)的伸縮運(yùn)動(dòng)，從而保證了車輛可以在高速轉(zhuǎn)彎時(shí)來(lái)得及實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)車身以實(shí)現(xiàn)調(diào) 整車輛重心，實(shí)現(xiàn)車輛安全不翻車的要求。
以下結(jié)合附圖給出本實(shí)用新型的一個(gè)較好實(shí)施例，用以說(shuō)明本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特 征，而不是用來(lái)限定本發(fā)明的范圍。1、車身設(shè)計(jì)車身(1)可以根據(jù)是供一人坐還是供兩人前后坐來(lái)決定車身的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。考慮到 車輛在行駛時(shí)的風(fēng)阻問(wèn)題，車身的整個(gè)結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)成盡量減小阻力的“窄長(zhǎng)型”車體來(lái)減 小行駛過(guò)程中空氣阻力。車身(1)前端安裝上一個(gè)前輪(3)，前輪沒(méi)有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。車輛的轉(zhuǎn) 向靠安裝一個(gè)成熟的方向盤轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(7)，方向盤連接前輪，靠牽引前輪的左右運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn) 車輛轉(zhuǎn)向。在前輪上安裝了速度傳感器(5)，在方向盤轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(7)的轉(zhuǎn)向軸上安裝了轉(zhuǎn) 動(dòng)扭矩方向傳感器(6)。速度傳感器(5)和轉(zhuǎn)向扭矩傳感器(6)通過(guò)CAN總線連接到車輛 安全控制系統(tǒng)(8)的輸入端。車輛安全控制系統(tǒng)(8)輸出控制與連接車身(1)與車后整體 ⑵的左數(shù)字液壓缸(9)和右數(shù)字液壓缸(10)。慣導(dǎo)傳感器⑷安裝在車身上，其信號(hào)輸 入通過(guò)CAN總線輸入到車輛安全控制系統(tǒng)(8)。2、車后整體設(shè)計(jì)車后整體(2)是承載液壓油箱(13)、溢流閥(14)以及左數(shù)字液壓缸(9)和右數(shù)字液壓缸(10)、液壓器件連接管(12)、電動(dòng)機(jī)(16)以及動(dòng)力電池及控制部件(17)的結(jié)構(gòu)。 這些設(shè)備架構(gòu)在由連接車輛兩個(gè)后輪(11)的車橋改進(jìn)的機(jī)械結(jié)構(gòu)上的。車后整體(2)和 車身(1)之間靠一個(gè)T形機(jī)構(gòu)(15)和左數(shù)字液壓缸(9)和右數(shù)字液壓缸(10)連接。T形 機(jī)構(gòu)(15)的結(jié)構(gòu)如圖3所示。此T形機(jī)構(gòu)通過(guò)車身傾斜中心軸(15-1)與重心升降機(jī)構(gòu) (15-2)連接了車身(1)和車后整體(2)，車身(1)可圍繞車身傾斜中心軸(15-1)在不妨礙 車后整體(2)穩(wěn)定性的前提下，通過(guò)左右數(shù)字液壓缸(9，10)的伸縮實(shí)現(xiàn)傾斜。在車身傾斜 的同時(shí)，T形機(jī)構(gòu)的車身傾斜中心軸(15-1)可圍繞車身重心升降機(jī)構(gòu)(15-2)旋轉(zhuǎn)，可解決 車身傾斜時(shí)重心下降的問(wèn)題。3、動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)動(dòng)力電池及其控制部件(17)和電動(dòng)機(jī)(16)安裝在車后整體(2)的架構(gòu)上。動(dòng)力 控制的相關(guān)裝置通過(guò)布線和連接在車身和車后整體上。電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器等相關(guān)裝置與車 后整體的車橋相連接，以實(shí)現(xiàn)電力驅(qū)動(dòng)的效果，這樣的設(shè)計(jì)減少了傳動(dòng)的距離，大大提高了 驅(qū)動(dòng)效率。4、車輛安全控制系統(tǒng)在車輛高速行駛要高速轉(zhuǎn)彎時(shí)，車輛安全控制系統(tǒng)(8)通過(guò)CAN總線接收來(lái)自速 度傳感器(5)和轉(zhuǎn)向扭矩傳感器(6)的信號(hào)、慣導(dǎo)傳感器(4)信息，利用卡爾曼濾波器算法 預(yù)測(cè)速度和轉(zhuǎn)彎角度的信息，中央處理器根據(jù)一定的原則，輸出系列脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)控 制兩個(gè)數(shù)字液壓缸右液壓缸(10)和左液壓缸(9)做相應(yīng)的伸縮運(yùn)動(dòng)使得車身發(fā)生擺動(dòng)， 改變車身重心，抵消高速轉(zhuǎn)彎時(shí)的離心力作用從而保證車輛不翻車。所述后車整體(2)可采用在目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上已經(jīng)有的成熟零部件。后車車橋軸長(zhǎng) 為90cm，采用的輪胎規(guī)格應(yīng)使得總車寬度小于110cm，可選用規(guī)格為185/70R13的輪胎。前輪可選用市場(chǎng)上很普遍用的185/70R13輪胎，亦可選擇比后兩輪規(guī)格大一點(diǎn)的 輪胎，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)向的方向盤控制系統(tǒng)(7)是現(xiàn)有成熟的結(jié)構(gòu)。車身(1)設(shè)計(jì)成適合兩人前后 座的大小，整個(gè)結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)成盡量減小阻力的“窄長(zhǎng)型”車體。數(shù)字液壓系統(tǒng)采用工業(yè)精度型液壓缸，考慮到整車質(zhì)量為550kg 650kg(包括 乘客)，以及數(shù)字液壓缸與車身的布置角度，最終確定數(shù)字液壓缸參數(shù)如下壓力為lOMpa， 速度大致為300mm/s，脈沖當(dāng)量為0. 2mm，重復(fù)定位精度為0. 05mm，行程為500mm，缸內(nèi)徑為 50mm。右數(shù)字液壓缸(10)和左數(shù)字液壓缸(9)采用同樣的規(guī)格。液壓系統(tǒng)其他的器件液 壓油箱(13)、溢流閥(14)等根據(jù)選擇的液壓缸參數(shù)使用廠家的標(biāo)配參數(shù)。電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和動(dòng)力控制系統(tǒng)根據(jù)對(duì)于車速的要求進(jìn)行配置。在選定好的后車整體(2)基礎(chǔ)上，包括動(dòng)力系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，根據(jù)選定好的液壓系 統(tǒng)、電動(dòng)系統(tǒng)可以進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)，將相關(guān)部件進(jìn)行合理的安裝。圖2所示為整車的立體結(jié)構(gòu)，車身(1)前部通過(guò)成熟的方向盤轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(7)與前 輪(3)連接，車身(1)后部與車后整體(2)通過(guò)左、右數(shù)字液壓缸(9、10)以及圖3所示的 T形機(jī)構(gòu)(15)連接。車身⑴為圖示“窄長(zhǎng)型”車體，慣導(dǎo)傳感器⑷安裝在車身⑴上， 轉(zhuǎn)向扭矩傳感器(6)安裝在前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(7)上，速度傳感器(5)安裝在前輪(3)上。車 后整體(2)的框架在車后兩輪(11)以及后橋的基礎(chǔ)上布置液壓油箱(13)、溢流閥(14)、電 動(dòng)機(jī)(16)、動(dòng)力電池及其控制部件(17)等來(lái)設(shè)計(jì)的。圖3所示為T形機(jī)構(gòu)(15)，車身(1)圍繞車身傾斜中心軸(15-1)可實(shí)現(xiàn)車身⑴的傾斜功能，以實(shí)現(xiàn)在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中的傾斜，來(lái)克服離心力的作用；同時(shí)考慮到車身(1)傾斜 時(shí)重心的升降，以及車輛行進(jìn)中的顛簸造成的重心升降，可通過(guò)車身重心升降機(jī)構(gòu)(15-2) 來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖4所示即為T形機(jī)構(gòu)車身重心升降機(jī)構(gòu)(1-2)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，連接車身傾斜中心 軸(15-1)的旋轉(zhuǎn)部件(15-2-2)圍繞旋轉(zhuǎn)中心軸(15-2-4)實(shí)現(xiàn)車身(1)的升降。旋轉(zhuǎn)中 心軸(15-2-4)同時(shí)與車后整體(2)連接，并通過(guò)鎖緊螺母(15-2-1)以及兩軸承(15_2_3) 防止其軸向竄動(dòng)，實(shí)現(xiàn)此機(jī)構(gòu)的功能。圖5所示為液壓缸(9、10)與車身(1)的連接結(jié)構(gòu)示意，液壓缸(9、10)同車身(1) 及車后整體(2)之間的連接采用耳環(huán)的方式連接。在選用的液壓缸規(guī)格合適的前提下，液 壓缸與水平面的夾角設(shè)計(jì)既跟車身(1)的寬度、高度有關(guān)，也與轉(zhuǎn)彎時(shí)車身需要傾斜的角 度有關(guān)，圖中所示的夾角只是用來(lái)示意，并不限定具體的設(shè)計(jì)參數(shù)。圖6所示為車身(1)向左或者向右傾斜45度時(shí)的結(jié)構(gòu)示意，是通過(guò)一個(gè)液壓缸的 縮短和另一個(gè)液壓缸的伸長(zhǎng)動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)車身(1)的圍繞圖3所示的車身傾斜中心軸(15-1) 的左右擺動(dòng)功能。速度傳感器(5)采用富陽(yáng)市辰晟源電子有限公司汽車速度傳感器 Pro2007103173332、轉(zhuǎn)向扭矩傳感器(6)采用德國(guó)HBM扭矩方向傳感器，HBM扭矩傳感器額 定測(cè)量范圍從0. IN · m到300kN · m，額定轉(zhuǎn)速最大到40，OOOrpm。慣導(dǎo)傳感器(4)采用北 京耐威時(shí)代科技有限公司的加速度計(jì)NV-A100和陀螺儀NV-G100組合。車輛安全控制系統(tǒng)⑶采用以低成本、低功耗和高性能處理能力的市售 TMS320LF240X芯片為核心處理器的嵌入式系統(tǒng)，其輸入為速度傳感器(5)、轉(zhuǎn)向扭矩傳感 器(6)、慣導(dǎo)傳感器(4)輸出的信號(hào)。車輛安全控制系統(tǒng)(8)中的中央處理器內(nèi)部采用卡爾 曼濾波器算法進(jìn)行加速度，角度預(yù)測(cè)運(yùn)算，根據(jù)預(yù)測(cè)運(yùn)算的值，根據(jù)一定的算法計(jì)算出右液 壓缸(10)和左液壓缸(9)需要的伸縮行程，這些行程對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的系列脈沖信號(hào)，這些脈 沖驅(qū)動(dòng)著右液壓缸(10)和左液壓缸(9)作相應(yīng)的伸縮運(yùn)動(dòng)。此車直線行駛時(shí)，動(dòng)力電池(17)供應(yīng)電動(dòng)機(jī)(16)能量，電動(dòng)機(jī)(16)帶動(dòng)后輪 (11)運(yùn)動(dòng)，車后整體(2)通過(guò)T形機(jī)構(gòu)(15)的車身旋轉(zhuǎn)中心軸(15-1)推動(dòng)整車向前行進(jìn)； 此車非直線行駛時(shí)，方向盤轉(zhuǎn)向系統(tǒng)⑵的轉(zhuǎn)向信息被轉(zhuǎn)向扭矩傳感器(6)測(cè)得，測(cè)得的信 號(hào)通過(guò)CAN總線傳輸至車輛安全控制系統(tǒng)(8)。車輛安全控制系統(tǒng)(8)控制左右數(shù)字液壓 缸(9、10)作相應(yīng)的伸縮運(yùn)動(dòng)，使得車身(1)圍繞T形機(jī)構(gòu)(15)的車身傾斜中心軸(15-1) 實(shí)現(xiàn)與車輛轉(zhuǎn)彎方向相同的方向傾斜。同時(shí)，該T形機(jī)構(gòu)(15)的重心升降機(jī)構(gòu)(15-2)圍 繞旋轉(zhuǎn)中心軸(15-2-4)解決車身⑴因?yàn)閮A斜而導(dǎo)致的重心下降問(wèn)題。這樣，車身⑴左 右擺動(dòng)克服了本車非直線行駛時(shí)離心力的作用實(shí)現(xiàn)了車輛的安全行駛，同時(shí)使得乘坐人員 身體隨著車身的擺動(dòng)而傾斜，避免常規(guī)車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)乘坐者的眩暈感，提高非直線行駛過(guò)程 中人的舒適感。
權(quán)利要求一種電動(dòng)汽車自動(dòng)安全控制系統(tǒng)，其特征在于在車身(1)和車后整體(2)之間通過(guò)左數(shù)字液壓缸(9)和右數(shù)字液壓缸(10)以及T形機(jī)構(gòu)(15)連接，方向盤轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(7)上安裝轉(zhuǎn)向扭矩傳感器(6)，此傳感器收集車輛轉(zhuǎn)彎信息；在車輛(3)前輪上安裝了速度傳感器(5)，此傳感器收集車輛的速度；在車身上還安裝了慣導(dǎo)傳感器(4)，慣導(dǎo)傳感器(4)收集車輛的加速度和車輛角度信息；速度傳感器(5)和轉(zhuǎn)向扭矩傳感器(6)通過(guò)CAN總線連接到車輛安全控制器(8)的輸入端，車輛安全控制器(8)輸出端與連接車身(1)與車后整體(2)的左數(shù)字液壓缸(9)和右數(shù)字液壓缸(10)相連，控制左數(shù)字液壓缸(9)和右數(shù)字液壓缸(10)；慣導(dǎo)傳感器(4)安裝在車身上，其信號(hào)輸入通過(guò)CAN總線輸入到車輛安全控制系統(tǒng)(8)；車輛安全控制器(8)收集速度傳感器(5)、轉(zhuǎn)向扭矩傳感器(6)、慣導(dǎo)傳感器(4)測(cè)量所得數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過(guò)內(nèi)部的分析控制運(yùn)算，車輛安全控制系統(tǒng)(8)輸出系列脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)控制左液壓缸(9)和右液壓缸(10)作相關(guān)的伸縮運(yùn)動(dòng)，使得整個(gè)電動(dòng)汽車車身(1)實(shí)現(xiàn)在0.5秒時(shí)間內(nèi)向左或向右方向作出一定角度擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，角度擺動(dòng)為0～45°，車輛高速行駛轉(zhuǎn)彎時(shí)也是安全的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車自動(dòng)安全控制系統(tǒng)，其特征在于所述左數(shù)字液壓缸 (9)和右數(shù)字液壓缸(10)是推動(dòng)車身運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而T形機(jī)構(gòu)(15)是連接車身(1)和 車后整體(2)的結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車自動(dòng)安全控制系統(tǒng)，其特征在于所述車輛安全控制 器(8)采用中央處理器TMS320LF240X芯片為核心處理器的嵌入式系統(tǒng)，其輸入為速度傳感 器(5)、轉(zhuǎn)向扭矩傳感器(6)、慣導(dǎo)傳感器(4)輸出的信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車自動(dòng)安全控制系統(tǒng)，其特征在于所述左數(shù)字液壓缸 (9)和右數(shù)字液壓缸(10)通過(guò)液壓油管與液壓系統(tǒng)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車自動(dòng)安全控制系統(tǒng)，其特征在于所述T形機(jī)構(gòu)(15) 包括與T形機(jī)構(gòu)連接的車身連接桿(1-1)、與T形機(jī)構(gòu)連接的車后整體連接桿(2-1)、車身 傾斜中心軸(15-1)和車身重心升降機(jī)構(gòu)(15-2)；車身通過(guò)車身傾斜中心軸(15-1)、車身 重心升降機(jī)構(gòu)(15-2)連接后車整體，車身通過(guò)車身傾斜中心軸(15-1)圍繞該軸實(shí)現(xiàn)車身 的傾斜，同時(shí)，車身傾斜時(shí)重心的下降通過(guò)車身重心升降機(jī)構(gòu)(15-2)來(lái)實(shí)現(xiàn)；車身重心升 降機(jī)構(gòu)(15-2)包括鎖緊螺母(15-2-1)、旋轉(zhuǎn)部件(15-2-2)、兩軸承(15-2-3)和旋轉(zhuǎn)中心 軸(15-2-4)；旋轉(zhuǎn)部件(15-2-2)內(nèi)部通過(guò)兩軸承(15-2-3)實(shí)現(xiàn)與旋轉(zhuǎn)中心軸(15_2_4) 的連接，兩軸承防止旋轉(zhuǎn)部件(15-2-2)的軸向竄動(dòng)，通過(guò)鎖緊螺母(15-2-1)鎖緊旋轉(zhuǎn)部件 (15-2-2)以及與T形機(jī)構(gòu)連接的車后整體連接桿(2-1)，連接旋轉(zhuǎn)部件(15-2-2)的車身傾 斜中心軸(15-1)圍繞旋轉(zhuǎn)中心軸(15-2-4)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)車身重心升降機(jī)構(gòu)(15-2)的功能。
專利摘要本實(shí)用新型涉及的是一種電動(dòng)汽車自動(dòng)安全控制系統(tǒng)，適用于電動(dòng)三輪汽車、以及其它窄體汽車，車身前輪使用一個(gè)輪子或兩個(gè)輪子，車后整體使用兩個(gè)輪子。在車身(1)和車后整體(2)之間通過(guò)左數(shù)字液壓缸(9)和右數(shù)字液壓缸(10)以及T形機(jī)構(gòu)(15)連接，方向盤轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(7)上安裝轉(zhuǎn)向扭矩傳感器(6)；在車輛(3)前輪上安裝了速度傳感器(5)，此傳感器收集車輛的速度；在車身上還安裝了慣導(dǎo)傳感器(4)；速度傳感器(5)和轉(zhuǎn)向扭矩傳感器(6)通過(guò)CAN總線連接到車輛安全控制器(8)的輸入端，車輛安全控制器(8)輸出端與連接車身(1)與車后整體(2)的左數(shù)字液壓缸(9)和右數(shù)字液壓缸(10)相連。
文檔編號(hào)B62D61/08GK201685899SQ20102010820
公開(kāi)日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月3日
發(fā)明者朱屺一, 李敏, 趙毅, 趙琳 申請(qǐng)人:無(wú)錫市亦清軒數(shù)碼動(dòng)漫設(shè)計(jì)有限公司