CN100425464C - 车用可变阻尼器控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车用可变阻尼器控制方法，包括检测超出所希望的车体加速度的车体加速度、根据几何规则和其它车体加速度来计算所希望的车体加速度、通过滤波车体加速度及其积分来估算DC偏置量而计算车体垂直速度、检测右/左前车轮加速度、利用右/左前轮加速度及其积分来估算DC偏置量而计算前轮垂直速度，并使前轮加速度延时，其延时量是：路面对前轮的输入量以行驶速度被传送给后轮的时间间隔，由此来计算后轮的加速度、基于车体垂直速度及车轮垂直速度来计算阻尼速度。因此，可以更准确地实施索道确定，由于四个传感器不必都采用，因而在批量生产车辆时，可减少车辆的部件数。这样便可削减成品车辆的售价以及消费者身上的不必要的经济负担。

Description

车用可变阻尼器控制方法

技术领域

本发明涉及一种车用可变阻尼器控制方法，尤其涉及一种车用连续可变阻尼器的控制方法，在该车辆中，在取下后轮G传感器的状态下，只能利用前轮G传感器来估算后轮的垂直加速度值。

背景技术

一般而言，车辆阻尼悬架系统是一种重要装置，用于连接车轴与车体并吸收从路面作用到车轴上的振动或冲击，从而防止该冲击直接传递给车体。该装置具有以下三种主要功能。

首先，在车辆运行中，车辆阻尼悬架系统通过有效地限制路面所产生的无规则输入，为乘客提供乘车舒适性。第二，通过控制车辆因驾驶活动或路面凹凸而引起的摆动，来改善操控性能。第三，当车辆行驶在不规则的路面上时，在车辆转向、制动及加速过程中，通过保持轮胎接触面上的垂直负荷，来实现车辆的稳定性。

为了检测车体的运动状态，车辆阻尼悬架系统配有垂直与长度方向加速度传感器，其安装在各车轮的上方、行驶高度传感器，其安装在车体上，用于检测阻尼悬架系统的垂直位移、四个G传感器，其安装在可变阻尼器上，用于检测车体及车轮的垂直加速度。此外，阻尼悬架系统利用辅助信号，包括车速信号、制动信号、转向角信号等，从而正确地实施阻尼悬架控制。

此外，为了实施阻尼悬架控制，MCU从阻尼悬架系统的各传感器中接收信号，并将所接收到的信号用于控制算法，从而计算各液压缸所需要的阻尼悬架力，并向电压放大器输出电压信号，从而启动压力控制阀。

尤其是，可变阻尼器的四个G传感器(如图1所示)与阻尼悬架系统的其它部件一起安装在车体及车轮上，它们是用于实施索道控制的传感器，与连续阻尼控制系统(CDS)的行驶控制中所用的基本原理相对应。

即，‘索道’这一术语用于表示如下概念，即：车辆实际上利用具有固定的阻尼系数的阻尼器，来悬挂于车辆上部的空间中，但是该概念没有实用意义。因此，通过采用具有可以根据车辆状态来连续变动的阻尼系数的阻尼器，可以取得大体类似于索道控制的振动隔离效果。

如图2所示，为实现振动隔离效果，需要知道车辆的垂直速度Vs以及车轮的垂直速度Vu。即，可以测定垂直速度及加速度的四个G传感器分别安装在车体及车轮上，从而可通过对从所安装的G传感器上获得的信号进行积分，来获取所希望的各垂直速度。

因此，如果将前/后及左/右这四个G传感器安装到车体上，则从数学的角度出发，它们的三个点可以处于同一平面内。这样，即使有一个传感器被取下，也可以利用来自其它三个G传感器的信号，来估算被取下的G传感器位置上的垂直加速度。因此，索道控制不受影响。

然而，由于安装在车轮上的前/后及左/右这四个G传感器分别隶属于独立的阻尼悬架方式及独立的运动，因而四个传感器不能处于同一平面上。其结果是，由于需要利用四个传感器来实施索道控制，因而在批量生产车辆时，不能减少车辆的部件数量。因此，存在着成品车辆的成本会上扬，从而对消费者施加不必要的负担的问题。

发明内容

因此，本发明旨在解决上述传统技术中的问题。本发明的目的在于提供一种车辆可变阻尼器控制方法，其基于在前后轮之间的运动中因轮距及车速而产生延时这一事实，来估算后轮的垂直加速度值，从而控制后轮可变阻尼器。

本发明实现这一目的的一个方面，提供一种可变阻尼器控制方法，它包括以下步骤：(a)检测超出所希望的车体加速度的车体加速度；(b)根据几何规则并基于所检测出的其它车体加速度，来计算所希望的车体加速度；(c)利用滤波车体加速度，并对所滤波的加速度进行积分，来估算其DC偏置量，从而计算车体垂直速度；(d)检测右/左前车轮的加速度；(e)利用滤波所检测出的右/左前轮的加速度，并对所滤波的加速度进行积分，来估算其DC偏置量，从而计算前轮垂直速度，并使前轮加速度延时，其延时量是：路面对前轮的输入量以行驶速度被传送给后轮的时间间隔，由此来计算后轮的加速度；(f)基于所算出的车体垂直速度及所计算出的车轮垂直速度，来计算阻尼速度。基于阻尼速度及各阻尼器的控制值，来确定所产生的控制值，而且只有当阻尼器被扩张从而使车体上仰，或者阻尼器被压缩使车体下俯时，才提供给阻尼器。

附图说明

结合下列附图及优先实施方式，可以更好地理解本发明的上述及其它目的、特性及长处，其中：

图1表示车辆上所安装的可变阻尼器；

图2表示车辆垂直速度Vs与车辆垂直速度Vu之间的关系；

图3是表示用于实施本发明的车用可变阻尼器控制方法的系统的方框图；

图4是在本发明中用于确定是否实施最终控制的表格；

图5是表示本发明中车用可变阻尼器控制方法的流向图。

具体实施方式

本发明可以有多种优先实施方式。以下参照附图，来详细说明本发明的一种优先实施方式。业内人士通过本发明的优先实施方式，可以易于理解本发明的上述及其它目的、特性及长处。

图3是表示用于实施本发明的车用可变阻尼器控制方法的系统的方框图。参见图3，本发明的可变阻尼器控制系统具有：车体传感器单元10；车体垂直速度计算单元20；低通滤波器(LPF)30；D/F计算单元40；四轮分配单元45；车轮传感器单元50；车轮垂直速度计算单元60；阻尼速度计算单元70；索道确定单元80以及负荷确定单元90。

车体传感器单元10用于输出0至5V电压。在停车时输出任意电压(比如2.5V)。此时，用1G来表示地面重力的垂直加速度。车体传感器单元10包括一个FR G传感器11，其安装在车体的右前侧，用于检测垂直加速度；一个FL G传感器13，其安装在车体的左前侧，用于检测垂直加速度；一个RRG传感器15，其安装在车体的右后侧，用于检测垂直加速度。此外，车体传感器单元将所检测出的FR、FL与RR加速度传递给车体垂直速度计算单元20内的加法器21。

车体垂直速度计算单元20配有加法器21、高通滤波器(HPF)23以及积分器25。加法器21分别接收通过车体传感器单元10内的FR、FL及RR G传感器11、13及15所检测出的FR、FL及RR加速度，并根据三点确定一个平面的几何规则来估算其它的RL加速度，然后将所估算出的RL加速度传送给HPF 23。

HPF 23从加法器21中来接收垂直加速度，即，FR、FL、RR及RL加速度，然后实施滤波，用于根据所接收到的垂直加速度，来估算DC偏置量，从而将所产生的加速度传送给积分器25。

积分器25通过对各垂直加速度，即，FR、FL、RR及RL加速度进行积分，来计算车体垂直速度，其中，DC偏置量已由HPF 23预先估算出，然后将所算出的垂直速度传输给LPF30及阻尼速度计算单元70。

LPF 30基于FR、FL、RR及RL速度，来计算弹跳、侧倾及俯仰这三个速度，从而根据所算出的速度，来估算高频成分，然后将所获得的速度传送给D/F计算单元40。

D/F计算单元40对已由LPF 30估算出了高频成分的弹跳、侧倾及俯仰速度乘以由负荷确定单元90提供的控制参数(即，路面条件及车速)，从而计算各弹跳、侧倾及俯仰速度的控制值，并将所算出的控制值提供给四轮分配单元45。

四轮分配单元45将D/F计算单元40算出的弹跳、侧倾及俯仰速度控制值分配给四个阻尼器，其中，FR阻尼器控制值的计算公式为：弹跳值(弹跳速度×弹跳增益)+侧倾值(侧倾速度×侧倾增益)+俯仰值(俯仰速度×俯仰增益)，FL阻尼器控制值的计算公式为：弹跳值-侧倾值+俯仰值，RR阻尼器控制值的计算公式为：弹跳值+侧倾值-俯仰值，RL阻尼器控制值的计算公式为：弹跳值-侧倾值-俯仰值。接下来，分配单元45将所算出的各阻尼器控制值分配给索道确定单元80。

车轮传感器单元50输出0至5V电压。在停车时输出任意电压(比如2.5V)。在这种情况下，在车体上测定的车辆加速度被设为0.5G/1V，而在同一路面的车轮上测定的重力垂直加速度应为5G/1V，这是因为车轮比车体轻。车轮传感器单元50包括：一个FR G传感器51，其安装在右前轮上，用于检测垂直加速度；一个FL G传感器53，其安装在左前轮上，用于检测垂直加速度，并将所检测出的FR及FL加速度传送给车轮垂直速度计算单元60内的HPF 61。

车轮垂直速度计算单元60包括：HPF 61；算法器63，其用于估算后轮的垂直加速度；积分器65(63)。HPF 61从车轮传感器单元50中接收垂直加速度，即，FR及FL加速度，并实施滤波操作，从而根据所接收到的各垂直加速度，来估算DC偏置量，并将所得到的加速度传送给垂直加速度估算算法器63。

后轮垂直加速度估算算法器63利用所滤波的垂直FR及FL加速度，来估算垂直RR及RL加速度，从而由HPF 61来估算出DC偏置量，然后将所估算出的垂直RR及RL加速度传送给积分器65。

积分器65对已由后轮垂直加速度估算算法器63估算出的垂直RR及RL加速度进行积分，并对经过高通滤波的垂直FR及FL加速度进行积分，由此来计算车轮垂直速度，然后将所算出的垂直速度传送给阻尼速度计算单元70。

阻尼速度计算单元70接收由车体垂直速度计算单元20的积分器25积分的车体垂直速度、以及由车轮垂直速度计算单元60的积分器65积分的车轮垂直速度，然后根据下列公式(1)来计算阻尼速度，并将所算出的阻尼速度传送给索道确定单元80。

(阻尼速度)＝(车体垂直速度)-(车轮垂直速度)    (1)

索道确定单元80基于由阻尼速度计算单元70提供的阻尼速度，来确定所得到的控制值，并确定由四轮分配单元45分配的各阻尼器的控制值。然后如图4所示，将所获得的控制值提供给阻尼器，只有当阻尼器被扩张从而使车体上仰时，或者阻尼器被压缩从而使车体下俯时，才实施阻尼器控制。

以下参照图5，并基于上述结构，来详细说明本发明的车用可变阻尼器的控制方法。

首先，将车体传感器单元10的FR G传感器11安装到车体的右前侧，用于检测垂直FR加速度，并将所检测出的FR加速度提供给车体垂直速度计算单元20的加法器21(步骤501)。FL G传感器13安装在车体的左前侧，用于检测垂直FR加速度，并将所检测出的FL加速度提供给加法器21(步骤502)。RR G传感器安装在车体的右后侧，用于检测垂直RR加速度，并将所检测出的RR加速度提供给加法器21(步骤503)。

加法器21接收由FR、FL及RR G传感器11、13及15检测出的FR、FL及RR加速度，并根据三点确定一个平面的几何规则，来并估算其它的RR加速度，然后将所检测出的及所估算出的加速度提供给HPF 23(步骤504)。这里，可以利用分别由FR、FL及RR G传感器11、13及15检测出的至少FR、FL及RR加速度之一，来估算RL加速度。此外，也可以利用分别由FR、FL及RR G传感器11、13及15估算出的FR、FL及RR加速度中的二个，来估算RL加速度。

HPF 23从加法器21中接收垂直加速度，即FR、FL、RR及RL加速度，并实施滤波操作，从而从所接收到的垂直加速度中消除DC偏置量，并将所获得的加速度传送给积分器25(步骤505)。消除DC偏置量的原因如下所述。即使车体传感器单元10应在车辆上垂直安装，但由于难以将传感器单元安装于实际车辆上，因而通常是倾斜安装。在这种场合下，由于对1G而言，基本输出值为2.5V，因而对其基准值为零(0)的加速度值而言，应该从由传感器输出的值中减去2.5V。然而，由于即使从由传感器输出的值中减去2.5V，基本值也不为零，因而应消除全部DC偏置量，从而使基本值在基本状态下可以为零。此外，由于DC偏置量以及极低频成分之和几乎不变，因而可以采用其截止频率为0.1Hz的高通滤波器来将其消除。

积分器25对DC偏置量已由HPF 23预先消除的各垂直加速度，即，FR、FL、RR及RL加速度进行积分，由此来计算车体垂直速度，然后将所算出的垂直速度传送给LPF 30及阻尼速度计算单元70(步骤506)。

LPF 30基于FR、FL、RR及RL速度，来计算弹跳、侧倾及俯仰这三种速度，从而将高频成分从所算出的速度中消除，并将所得到的速度传送给D/F计算单元40(步骤507)。消除高频成分的原因如下所述。由于半自动阻尼器的控制范围大约为1Hz，因而在油阻尼器的作用下，阻尼器对高频成分的响应特性较低。因此，乘车舒适性便因响应定时不和谐而进一步恶化。这样，便可采用其截止频率为1.3Hz左右的LPF，来消除高频成分。

D/F计算单元40对其高频成分已由LPF 30消除了的弹跳、侧倾及俯仰速度乘以负荷确定单元90所提供的控制参数(即，路面条件及车速)，从而计算出弹跳、侧倾及俯仰速度的控制值，并将所算出的控制值提供给四轮分配单元45(步骤508)。

四轮分配单元45将D/F计算单元40所算出的弹跳、侧倾及俯仰速度控制值分配给四个阻尼器，其中，FR阻尼器控制值由下列公式算出：即，弹跳值(弹跳速度×弹跳增益)+侧倾值(侧倾速度×侧倾增益)+俯仰值(俯仰速度×俯仰增益)，FL阻尼器控制值由下列公式算出：即，弹跳值-侧倾值+俯仰值，RR阻尼器控制值由下列公式算出：即，弹跳值+侧倾值-俯仰值，RL阻尼器控制值由下列公式算出：即，弹跳值-侧倾值-俯仰值。分配单元将所算出的各阻尼器控制值传送给索道确定单元80(步骤509)。

同时，车轮传感器单元50的FR G传感器51被安装在右前轮上，用于检测垂直FR加速度，并将所检测出的FR加速度传送给车轮垂直速度计算单元60的HPF 61(步骤510)。车轮传感器单元的FL G传感器53安装在左前轮上，用于检测垂直FL加速度，并将所检测出的FL加速度提供给车轮垂直速度计算单元的HPF 61(步骤511)。

HPF 61从FR及FL G传感器51及53中接收垂直加速度，即，FR及FL加速度，并实施滤波操作，从而使DC偏置量从所接收到的垂直加速度中消除，并将所得到的加速度传送给后轮垂直加速度估算算法器63(步骤512)。

后轮垂直加速度估算算法器63估算垂直RR及RL加速度，并将所估算出的垂直RR及RL加速度传送给积分器65，从而利用当前车速及轮距(前后轮之间的距离)，首先计算出以当前车速将路面对前轮的输入传送给后轮的时间间隔，并按所算出的时间间隔，使DC偏置量已由HPF 61消除的垂直FR及FL加速度延时(步骤513)。

积分器65对由后轮垂直加速度估算算法器63所估算出的垂直RR及RL加速度以及经过高通滤波的垂直FR及FL加速度进行积分，从而计算出车轮垂直速度，然后将所算出的垂直速度传送给阻尼速度计算单元70(步骤514)。

阻尼速度计算单元70接收被车体垂直速度计算单元20的积分器25积分的车体垂直速度、以及被车轮垂直速度计算单元60的积分器65积分的车轮垂直速度，并根据上述公式(1)来计算出阻尼速度，然后将所算出的阻尼速度传送给索道确定单元80(步骤515)。

索道确定单元80基于阻尼速度计算单元70所提供的阻尼速度，来确定所得到的控制值，并确定四轮分配单元45所分配的各阻尼器的控制值。接下来，如图4所示，只有当阻尼器被扩张从而使车体上仰，或者阻尼器被压缩使车体下俯时，才将所得到的控制值提供给阻尼器，并实施阻尼器控制(步骤516)。

因此，可以只利用安装在前轮上的二个FR及FL G传感器51及53，而且采用根据前轮垂直加速度估算出的后轮垂直加速度，并基于可根据车速及轮距来确定前后轮之间的延时这一事实，来控制后轮可变阻尼器。因此，可以更准确地实施索道确定。此外，由于四个传感器不必都采用，因而在批量生产车辆时，可减少车辆的部件数。这样便可削减成品车辆的售价以及消费者身上的不必要的经济负担。

如上所述，可以只利用安装在前轮上的二个FR及FLG传感器，而且采用根据前轮垂直加速度估算出的后轮垂直加速度，并基于可根据车速及轮距来确定前后轮之间的延时这一事实，来控制后轮可变阻尼器。因此，可以更准确地实施索道确定。此外，由于四个传感器不必都采用，因而在批量生产车辆时，可减少车辆的部件数。这样便可削减成品车辆的售价以及消费者身上的不必要的经济负担。对业内人士而言，显然在本发明的基本技术精神范围内，可以进行各种改动或修改。本发明的实质范围由权利要求来限定。

Claims (6)

1、 一种车用可变阻尼器控制方法，包括以下步骤：

(a)检测超出所希望的车体加速度的车体加速度；

(b)根据几何规则并基于所检测出的其它车体加速度，来计算所希望的车体加速度；

(c)通过滤波车体加速度，并对所滤波的加速度进行积分，来估算其DC偏置量，从而计算车体垂直速度；

(d)检测右/左前车轮的加速度；

(e)利用滤波所检测出的右/左前轮的加速度，并对所滤波的加速度进行积分，来估算其DC偏置量，从而计算前轮垂直速度，并使前轮加速度延时，其延时量是：路面对前轮的输入量以行驶速度被传送给后轮的时间间隔，由此来计算后轮的加速度；

(f)基于所算出的车体垂直速度及所计算出的车轮垂直速度，来计算阻尼速度；

其特征在于，基于阻尼速度及各阻尼器的控制值，来确定所产生的控制值，而且只有当阻尼器被扩张从而使车体上仰，或者阻尼器被压缩使车体下俯时，才提供给阻尼器。

2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

(i)根据弹跳、侧倾及俯仰速度，估算在步骤(a)至(c)中算出的各车体垂直速度的高频成分；

(ii)对弹跳、侧倾及俯仰速度乘以车速及路面条件，由此来计算弹跳、侧倾及俯仰速度的控制值；

(iii)将弹跳、侧倾及俯仰速度的控制值分配给四个阻尼器，从而计算各阻尼器的控制值。

3、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所检测出的其它车体加速度至少包括由FR、FL及RR G传感器分别检测出的FR、FL及RR加速度之一。

4、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所检测出的其它车体加速度至少包括由FR、FL及RR G传感器分别检测出的FR、FL及RR加速度中的二个。

5、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所检测出的其它车体加速度包括由FR、FL及RR G传感器分别检测出的所有FR、FL及RR加速度。

6、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所希望的车体加速度是一种RL加速度。

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