车辆防侧翻动态监测预警及主动干预控制方法与控制系统技术方案

提供一种车辆防侧翻动态监测预警及主动干预控制方法与控制系统，包括电容式传感器、防侧翻预警控制器ECU、报警装置、故障检测装置、CAN总线，电容式传感器安装在车桥上板簧中央，用于实时动态测量每个车轮上的载荷量；控制器ECU采集传感器的值，用于监测各轮胎上的载荷量，通过算法计算车辆在行驶的过程中是否处于偏载及侧翻的危险，进行报警，同时根据车辆侧翻的程度，执行主动干预，主动干预装置中的主动干预控制阀通过电磁调节阀连接制动气室，进行减速制动，以降低侧翻的危险。本发明专利技术可以避免重大、特大交通事故的发生，避免群死群伤事件，可为国家和人民挽回不可估量的经济损失，保障驾驶员和行人的生命安全以及道路的通畅。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于车辆底盘稳定控制领域，具体涉及一种用于车辆防侧翻的控制系统。
技术介绍
随着近年来电子商务和物流业的快速发展，以及车辆数量的增加和动力性能的日益增强，事故发生率也在高速上升。道路安全问题在当今社会已经引起了高度关注。据统计，70％的道路安全事故是由于车辆超载、偏载引起，而且50％的群死群伤性重特大道路交通事故与超载、偏载有直接关系。车辆超载、偏载运输给人民生命财产造成了巨大的损失，其间接经济损失更是难以估计。目前，车辆防侧翻预警系统方面的专利大都采用在车辆上加装陀螺仪等传感器来测量车辆在行驶过程中的侧倾角，以此来判断车辆的侧翻预警。但是此种加装陀螺仪传感器的方法价格比较昂贵，同时不能及时获得车轮是否离地的信息，不太准确，普适性比较差。同时有人提出实时计算车辆质心高度的方法，但是这样的方法另外加的传感器比较多，同时车辆载货高度等参数难以准确获得，都给车辆的动态侧翻预警带来了一定的偏差。而车辆侧翻情况大部分是由于车辆超载、偏载或高速转弯的情况下发生，本专利技术专利采用电容式传感器可实时测量各个轮胎的载荷，通过对车辆左右偏移的判别，进一步判别那个车辆离地，并给予适时的干预，提高车辆的稳定性。
技术实现思路
针对车辆、特别是商用车侧翻事故频发问题，本专利技术提供一种车辆防侧翻动态监测预警及主动干预控制方法与控制系统，其结构简单、安装方便、可拓展性强，既能对车辆的侧翻进行实时预警，又可实时适时地对离地的车轮进行干预，提高车辆行驶的稳定性。本专利技术涉及车辆底盘、传感器技术、电子技术，特别是采用电容式传感器技术和嵌入式微控制器技术，可实时动态监测每个轮胎的载荷，以判断车辆是否侧翻，实现对车辆侧翻时预警和主动干预，提高车辆行驶的平稳性。本专利技术的技术方案如下：一种车辆防侧翻控制系统，包括电容式传感器、防侧翻预警控制器ECU、报警装置；电容式传感器安装在车辆的车桥和车架上，通过两极板间距离的变化测量车辆各车轮上的载荷；防侧翻预警控制器连接电容式传感器、报警装置、制动系统、发动机ECU，防侧翻预警控制器接收电容式传感器送来的信号，并根据传感器信号计算出车轮上的载荷量，以此判断车辆是否偏载、存在侧翻危险，进行报警及控制，以防止侧翻的发生；报警装置通过声、光或声光组合的形式提示驾驶员，车辆有侧翻的危险。进一步地，所述的电容式传感器安装在车架和车桥之间的板簧中央位置，电容式传感器的下极板固定在车桥上，沿车桥长度方向剧中，其上极板固定在车架上，并与下极板相对应，利用两极板间电容的变化，感知车辆各轮胎的载荷。进一步地，防侧翻预警控制器ECU连接主动干预执行装置，主动干预执行装置连接制动系统，当电容式传感器监测到某一个轮上的负载过小，且防侧翻预警控制器ECU监测到某一侧车轮达到侧翻的条件时，此时ECU发出信号给主动干预执行装置，给无负载或达到侧翻条件的轮胎进行主动地降低轮速，以增加和地面的摩擦力，使车辆处于平衡状态。进一步地，主动干预执行装置附加在原车制动的基础上，包括主动干预控制阀、双向单通阀、三通及电磁调节阀，主动干预控制阀连接储气筒、防侧翻预警控制器ECU、双向单通阀，双向单通阀通过电磁调节阀连接制动气室。进一步地，防侧翻预警控制器ECU包括传感器信号采集电路、载荷计算模块、防侧翻动态预警模块和主动干预控制模块；电容式传感器将容值的变化转变为电压的变化送入ECU的传感器信号采集电路，传感器信号采集电路包括滤波、放大及整形电路，传感器信号采集电路连接各个板簧下的电容式传感器获得各个车轮的载重信息，然后将整形后的传感器信号送入MCU的A/D采样端，获得车辆的轮胎的载荷电压采样值；传感器信号采集电路连接载荷计算模块，载荷计算模块将轮胎电压采样值计算为轮胎的实际载荷值，经过称重计算获得各轮载重信息的数据，并将数据发送给防侧翻动态预警模块；防侧翻动态预警模块则根据轮胎载荷值，首先进行判断超载，是否出现了超载，如超载进行报警；如各轮上的载重不一致，判断车辆在行驶过程中是否出现了左右偏载；如果出现了偏载，再对同轴的两个轮的轮胎载荷进行计算和判断，判断是否同轴一侧的车轮出现了超载，同时对同轴两个轮胎
的载荷进行差值计算，获得其阈值；如果其阈值过大，则说明车辆存在侧翻危险，则连接主动干预执行装置，并通过总线向发动机发送指令，减低车辆速度，同时报警装置急促告警，提示危险状态。进一步地，所述的防侧翻动态预警模块的超载的判断依据为：在两轴载货时，如果电容式传感器测取的轮胎载荷分别为W1、W2、W3、W4；假定W前＝W2+W3为前轴载荷，W后＝W1+W4为后轴载荷，则轮胎的额定载荷为轴载荷的一半，如果轮胎的实际载荷超过了轮胎额定载荷的20％，则认为是轮胎超载，即W1>(1+20％)W后额、W2>(1+20％)W前额、W3>(1+20％)W前额、W4>(1+20％)W前额；所述的防侧翻动态预警模块的左右侧偏的判断过程为：首先防侧翻预警控制器ECU根据电容式传感器送来的信息计算出各个轮胎上的载荷，判断各个轮胎是否超载；其次ECU根据计算的轮胎载重信息，通过((W1+W2)/W)>0.5-0.1(B/M)，其中B为车宽，M为前后轮距，W为各轮胎总载荷，来判断车辆是否左右偏载；所述的防侧翻动态预警模块的主动干预的判断依据，如果车辆出现了左右偏载，接下来则再比较同轴上的另一轮胎的载荷进行差值比较，如果其差值超过阈值，则说明一侧的轮胎已经离地，此时控制器开启主动干预控制阀，对离地的车辆进行制动减速，达到防止车辆侧翻的目的。进一步地，所述的防侧翻动态预警模块包括依次连接的轮胎超载判断模块、超载报警模块、左右侧偏判断模块、同轴各轮载重判断模块、主动干预控制模块；轮胎超载判断模块根据轮胎载荷判断各轮是否超载，如超载则连接超载报警模块、左右侧偏判断模块；超载报警模块连接报警器，发出超载报警信号；左右侧偏判断模块，计算同侧各轮的载荷总和与总载荷的比值，再根据车宽与前后轮距的比值进行判断，如果大于设定值，则判断为左右偏载发生，连接报警装置，并连接同轴各轮载重判断模块；同轴各轮载重判断模块，对出现轮胎超载的轴的同轴上另一侧车轮的载重和超载轮的载重进行差值运算而判断是否有侧翻危险，如有则报警，并连接主动干预控制模块，主动干预控制模块连接主动干预控制装置，启动主动制动，降低车轮转速。进一步地，所述的报警装置为动态实时报警装置，包括轮胎超载报警模块、左右偏载报警模块、前后偏载报警模块、电容传感器故障报警模块、主动干预电磁阀故障报警模块及电磁阀报警模块，各模块实时接收来自防侧翻控制器的控制指令，相应地，动态地发出报警信号。进一步地，还包括系统初始化模块、故障监测自检模块、CAN总线；故障监测自检模块在系统初始化后实时检测车辆的传感器故障和电磁阀故障，以保证系统的正常运行；CAN总线用于防侧翻预警控制器ECU向发动机控制器和其它控制器发送信息。一种车辆防侧翻动态监测预警及主动干预控制方法，其特征在于，将电容式传感器安装在车桥上板簧的正中央位置，用于实时动态测量每个车轮上的载荷量；防侧翻控制器ECU实时采集安装在各个板簧位置上电容式传感器的值，用于监测各轮胎上的载荷量，然后将整形后的传感器信号送入采样端，获得车辆的轮胎的载荷电压采样值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆防侧翻控制系统，其特征在于，包括电容式传感器、防侧翻预警控制器ECU、报警装置；电容式传感器安装在车辆的车桥和车架上，通过两极板间距离的变化测量车辆各车轮上的载荷；防侧翻预警控制器连接电容式传感器、报警装置、制动系统、发动机ECU，防侧翻预警控制器接收电容式传感器送来的信号，并根据传感器信号计算出车轮上的载荷量，以此判断车辆是否偏载、存在侧翻危险，进行报警及控制，以防止侧翻的发生；报警装置通过声、光或声光组合的形式提示驾驶员，车辆有侧翻的危险。

【技术特征摘要】
1.一种车辆防侧翻控制系统，其特征在于，包括电容式传感器、防侧翻预警控制器ECU、报警装置；电容式传感器安装在车辆的车桥和车架上，通过两极板间距离的变化测量车辆各车轮上的载荷；防侧翻预警控制器连接电容式传感器、报警装置、制动系统、发动机ECU，防侧翻预警控制器接收电容式传感器送来的信号，并根据传感器信号计算出车轮上的载荷量，以此判断车辆是否偏载、存在侧翻危险，进行报警及控制，以防止侧翻的发生；报警装置通过声、光或声光组合的形式提示驾驶员，车辆有侧翻的危险。2.根据权利要求1所述的一种车辆防侧翻控制系统，其特征在于，所述的电容式传感器安装在车架和车桥之间的板簧中央位置，电容式传感器的下极板固定在车桥上，沿车桥长度方向剧中，其上极板固定在车架上，并与下极板相对应，利用两极板间电容的变化，感知车辆各轮胎的载荷。3.根据权利要求1或2所述的一种车辆防侧翻控制系统，其特征在于，防侧翻预警控制器ECU连接主动干预执行装置，主动干预执行装置连接制动系统，当电容式传感器监测到某一个轮上的负载过小，且防侧翻预警控制器ECU监测到某一侧车轮达到侧翻的条件时，此时ECU发出信号给主动干预执行装置，给无负载或达到侧翻条件的轮胎进行主动地降低轮速，以增加和地面的摩擦力，使车辆处于平衡状态。4.根据权利要求1至3任一所述的一种车辆防侧翻控制系统，其特征在于，主动干预执行装置附加在原车制动的基础上，包括主动干预控制阀、双向单通阀、三通及电磁调节阀，主动干预控制阀连接储气筒、防侧翻预警控制器ECU、双向单通阀，双向单通阀通过电磁调节阀连接制动气室。5.根据权利要求1至4任一所述的一种车辆防侧翻系统，其特征在于，防侧翻预警控制器ECU包括传感器信号采集电路、载荷计算模块、防侧翻动态预警模块和主动干预控制模块；电容式传感器将容值的变化转变为电压的变化送入ECU的传感器信号采集电路，传感器信号采集电路包括滤波、放大及整形电路，传感器信号采集电路连接各个板簧下的电容式传感器获得各个车轮的载重信息，然后将整形后的传感器信号送入MCU的A/D采样端，获得车辆的轮胎的载荷电压采样值；传感器信号采集电路连接载荷计算模块，载荷计算模块将轮胎电压采样值计算为轮胎的实际载荷值，经过称重计算获得各轮载重信息的数据，并将数据发送给防侧翻动态预警模块；防侧翻动态预警模块则根据轮胎载荷值，
\t首先进行判断超载，是否出现了超载，如超载进行报警；如各轮上的载重不一致，判断车辆在行驶过程中是否出现了左右偏载；如果出现了偏载，再对同轴的两个轮的轮胎载荷进行计算和判断，判断是否同轴一侧的车轮出现了超载，同时对同轴两个轮胎的载荷进行差值计算，获得其阈值；如果其阈值过大，则说明车辆存在侧翻危险，则连接主动干预执行装置，并通过总线向发动机发送指令，减低车辆速度，同时报警装置急促告警，提示危险状态。6.根据权利要求5所述的一种车辆防侧翻动态监测预警及主动干预控制系统，其特征在于，所述的防侧翻动态预警模块的超载的判断依据为：在两轴载货时，如果电容式传感器测取的轮胎载荷分别为W1、W2、W3、W4，；假定W前＝W2+W3为前轴载荷，W后＝W1+W4为后轴载荷，则轮胎的额定载荷为轴载荷的一半，如果轮胎的实际载荷超过了轮胎额定载荷的20％，则认为是轮胎超载，即W1>(1+20％)W后额、W2>(1+20％)W前额、W3>(1+20％)W前额、W4>(1+20％)W前额；所述的防侧翻动态预警模块的左右侧偏的判断过程为：首先防侧翻预警控制器ECU根据电容式传感器送来的信息计算出各个轮胎上的载荷，判断各个轮胎是否超载；其次ECU根据计算的轮胎载重信息，通过((W1+W2)/W)>0.5-0.1(...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁涛年，刘大鹏，陈柳，潘兵，
申请(专利权)人：陕西汽车集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61