CN101263018A - 车辆中的电子控制式减震系统及其调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于汽车中的电子控制式减震系统的调节方法，其中，确定至少一个根据汽车车轴的不同的轴载荷情况变化的参数，基于该参数为减震器的控制元件确定一调整参数，并将该调整参数传送至用于调整减震器到期望的减震性能的减震器控制元件。

Description

车辆中的电子控制式减震系统及其调节方法
本发明属于汽车技术领域，并且尤其涉及一种用于车辆中的、电子控制式减震系统的调节方法，以及一种应用该调节方法的电子控制式减震系统。
现代汽车常常已经大批量地装备有电子控制式减震系统，通过该系统可调整车轮悬架上的减震器(例如控制车轮的减震支柱)的减震性能。更准确地说，这种可控制的减震系统大多包括三个设置在汽车上的传感器，该传感器可以检测假设为刚性板的汽车车身相对底盘在垂直于行驶道路表面的方向的速度。此外，减震器分别配设有传感器，通过该传感器可检测车轮的(垂直地)向上和向下运动或相应的速度。各种传感器将检测到的速度数据传输至减震系统的控制单元和调节单元，所述单元在它们的一侧与可调节的减震器的控制元件有效连接。在控制单元和调节单元内根据各传感器的速度数据比较汽车车身相对底盘的垂直运动或速度和车轮悬架上的车轮的垂直速度，其中，由各自的差别得出减震器的压缩/伸长过程中速度。然后，从这些数据中借助于一发动机综合特性曲线确定用于减震器的控制元件的调整值并且传送至控制元件，由此可以实现车轮悬架上的减震器希望的减震性能。为了实现减震系统在各种行驶状况下尽可能好的、适应的调节，大多设置有其它用于检测汽车速度、汽车横向加速度(例如通过使用转向角度传感器)和汽车横向加速度变化(例如通过使用转向角阶跃传感器)的传感器。
汽车减震器每次受控制的目的是，以希望的方式去影响汽车车身的振动特性，也就是影响汽车车身相对底盘在由于路基的激发(路基的不平坦)运动的类型和方式。在此，通常希望这样的运动，即在该运动中汽车的前轴和后轴尽可能以相同的方式、以相同的振幅偏转，并且尽可能同时恢复至平静，因此，汽车车身实施为没有尽可能小的俯仰颠簸运动或振动。
然而，汽车中的传统减震系统的缺点在于，汽车的变化的载重对在传统的减震系统中检测的、汽车车身相对底盘的速度仅具有非常有限的影响。就此而言，汽车的俯仰颠簸运动或振动的抑制在发动机综合特性曲线控制框架内，迄今为止，仅仅与一定的参考状态一致，也就是说，要么假设汽车空载，要么假设汽车装载有一定的人和/或货物。出于这个原因，迄今为止，汽车中传统的减震系统不提供这样的可能性，即，考虑汽车的各种不同装载情况并且优化不同装载情况下的汽车车身的震动的抑制，然而，不同的装载量在汽车的实际使用中会非常经常的出现。
因此，从实践中也可知，在汽车装载量大，远离发动机综合特性曲线控制的参考状态假设的负载时，由于在轴上不均匀地作用的负载，会出现减震器，尤其是汽车后轴永久的不完全减震，该不完全减震以不利的方式导致汽车车身的俯仰颠簸运动，这种颠簸运动仅可通过电子减震系统有限地缓冲，此外还导致一比较大的调节耗费。原则上一个减震器不能完全避免运动，因为仅运动自身产生减震作用。车轴不均匀的负载的问题在自重相对小的汽车上更为尖锐，因为，在此相比更重的汽车，装载更强烈地产生效果。
然而，因此俯仰颠簸运动已经不可完全避免，因为前车轴和后车轴一直时间延迟地经过障碍物。(反正在实际中允许一定的俯仰颠簸运动的盛余，因为太强的补偿导致“震动的”、不舒服的震动性能和滚翻。)。负载放大已经存在的“剩余-俯仰颠簸运动”，这就导致不舒适的行驶特性。如果超过了制造商限制的装载量，行驶特性也不可以控制。
相应的，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于根据车轴负载或装载量调节汽车或减震系统中的电子控制式减震系统的调整方法，通过该方法可以对于汽车的不同装载量优化汽车车身震动的抑制/缓冲、尤其是俯仰颠簸运动，所述颠簸运动尤其通过车轴不均匀地承受的负载引起。
该技术问题按照本发明的建议，通过一种用于车辆或减震系统中的可调节式电子减震器系统的、具有独立权利要求1所述特征的调节方法解决。本发明各有利的设计通过各从属权利要求的特征给出。
按本发明说明了一种用于根据车轴负载或装载量调节车辆中、尤其是汽车中的一电子控制式减震系统的方法以及一种电子控制式减震系统。在此，该电子控制式减震系统包括至少一个可电子控制的减震器(例如形式为支承车轮的减震支柱)。减震性能例如可以通过减震器的较硬或较软的减震-发动机综合特性曲线表示。该减震器设置在汽车的车轮悬架上，其中，通常在汽车的每个车轮悬架上设置可电子控制的减震器。此外，电子控制的减震器包括一与减震器的控制元件有效连接的控制单元和调节单元，用于控制/调节可调节的减震器的减震性能，其中，出于该目的，控制单元和调节单元的调整参数传送至减震器的控制元件。
减震器自身装备有传感器，通过该传感器可以检测减震器在压缩/松开时的速度。此外，通常可以通过这些传感器检测沿着压缩/松开路径的减震器的轴向长度。此外，可以在这种按本发明的减震系统中设置另外的传感器，用于检测汽车速度、汽车横向加速度(例如通过使用转向角度传感器)和汽车横向加速度变化(例如通过使用转向角阶跃传感器)。
按本发明的、用于根据车轴负载或装载量调节汽车中的、如上述电子控制式减震系统的方法，其特征基本上在于，确定至少一个与汽车的车轴的不同负载状况变化的参数，并且基于该参数为至少一个减震器的控装元件确定调整参数，该调整参数为调整希望的震动性能传输至控制元件。在此，通常确定用于各车轴的所有减震器的调整元件的调整参数，并且传输至其控制元件，以便为车轴的所有减震器调整希望的减震性能。
在可以尾部装载的汽车中，后车轴的轴负载比前车轴的轴负载相对空载状态更强烈地变化，因此，典型的，为后车轴的所有车轮悬架的减震器确定各自的调整参数，并且为调整希望的减震性能，该调整参数被传送至控制元件。
在本发明一个尤其有利的设计中，不仅为后车轴的减震器，而且也为前车轴的车轮悬架的减震器确定各调整参数，并且传输至它们的控制元件，用于调整希望的减震性能。以这种方式可以确定绝对负载及其在前车轴和后车轴的分布，因此，不仅震动性能，而且绝对的汽车车身运动也可以调整至汽车参考状态水平(例如汽车空载状态)，如在传统减震系统的发动机综合特性曲线控制中确定的那样。因此，汽车运动与装载量无关，也就是说可以对于不同的载重量调整(优化)。
在按本发明的方法的另一有利的实施形式中，随着汽车的不同装载量变化的参数基于汽车车身的固有振动频率来确定，因为，变化的装载量在减震器压缩或放松时对上升运动(路径距离)的大小和汽车车身的固有频率有相对(例如与汽车车身的震动的、传统检测的速度相比)较大的影响，并因此易于检测。在本实施形式的一可能的设计中，汽车车身的固有频率可以基于检测到的、汽车车身相对底盘的最大振动幅度的时间间隔确定。在本实施形式的另一可能的设计中，汽车车身的固有频率可以基于检测到的、汽车车身相对底盘的最大振动速度的时间间隔确定，最大振动速度相对于最大振动振幅仅仅有相位延迟。出于这个目的，如前言所述，使用传统减震系统中原本就存在的、用于检测汽车车身的速度的传感器。同时，可以设置其它的传感器，或者使业已存在的传感器具有另外的功能，例如用于检测汽车车身的最大振幅。
在按本发明的方法的另一有利的实施形式中，随着汽车的不同车轴承载状况变化的参数基于一检测到的、汽车车身的高度水平值确定。汽车车身的这种高度水平值通常由汽车车身的高度水平值控制装置提供，就像如今已经出现的、例如装备有氙-光的汽车中存在，因为立法者在氙-光中规定自动的照明距离调整。同时，汽车可以额外地或可选地配设一个或多个相应的传感器，用于检测汽车车身的高度水平值。
在按本发明的用于车辆中、尤其是汽车中的电子控制式减震系统中，出于按本发明的、根据车轴的负载调节减震器的减震性能的目的设置一参数确定单元，其中，由各传感器检测到的数据作为输入数据输入，并且基于这些输入数据确定随汽车的车轴负载状况变化的参数。在此，该参数确定单元可以集成在减震系统的控制单元和调整单元内。由参数确定装置确定的参数作为输入信号输入减震系统的控制单元和调整单元，所述单元自身则基于所确定的参数为减震器的调整元件生成用于在轴负载变化时调整到希望的减震性能的调整参数，并且传输至减震器。
本发明还涉及一种车辆、尤其是汽车，该汽车装备有上述电子控制式减震系统，通过该系统可以实施如上所述的调节方法。
现在借助附图所示实施方式详细说明本发明。图中：
图1表示在按本发明的减震系统中用于检测汽车车身的固有频率的速度/时间-图的示意图。
现在参照图1，其中根据速度/时间-图的示意图说明了汽车车身相对底盘的震动速度。在此，汽车车身的固有频率借助于设置在汽车车身和/或减震器上的速度传感器检测，其中，所用的时间作为横坐标，汽车车身相对底盘在垂直方向运动时的速度作为纵坐标。
在本实施形式中同时检测汽车车身在前车轴和后车轴的速度，其中，在参数确定单元中进行数据的选择性的评估。为了不让每个很小的速度变化导致减震性能的变化，引入一个“静止带(Totband)”1，该静止带定义对称地围绕零值设置的、关于汽车车身垂直向上运动和向下运动的速度极限值，因此，仅越过极限值的汽车车身的速度被考虑用于调整减震器的减震性能。在所示的实施形式中，第一次偏离静止带大约是由于在汽车车身垂直向下运动时低于下限值，用附图标记为2的垂线表示，启动一个在所述参数确定单元中作为电子线路实现的“观察者”。在运动方向反向并且汽车车身的速度再次进入静止带1的区域内之后，在一次性地过零点之后超过静止带1的上限值，通过附图标记3表示的垂线标出，接着运动方向重新反向，并且再次进入静止带1，并且在再一次地过零值之后低于下限值，通过附图标记4的垂线表示，接着再次进入静止带1，并且在又一次性地过零值之后越过上限值，通过附图标记5的垂线表示。如果通过观察者确定，速度信号越过静止带1的一个极值，不再仅仅有一次过零点，那么通过观察者确定上次最大值的时间标号。在检测到两次这样的连续的最大值(如图1所示，三个连续出现的这种类型的结果：离开/进入/一次性经过静止带的零点)之后，观察者结束。利用所记录到的具有相同符号并连续出现的汽车车身振动速度最大值之间的时间间隔tmaxmax，可以以简单的方式确定带有负载的汽车车身的固有振动频率与汽车车身在可选的汽车参考状态(例如没有负载的空载状态)下的固有振动频率的比例。在此，该比例由确定的时间tmaxmax与一属于汽车参考状态的参考时间tref形成：
FBeladung＝tmaxmax/tref
获得的系数fBeladung在参考状态下(例如没有载荷时的空载状态)等于值1并且随负载而改变。所述固有频率在负载增加时是变得更小还是更大，则取决于车轴和车身之间的汽车支承弹簧经过弹簧压缩行程的弹簧刚度的变化。但系数fBeladung和负载的关系能表征每种汽车类型。
如此确定的系数fBeladung可通过一更长的时间获得。因此可形成迄今为止所记录到的系数的中间值或平均值。如果实现了一足够大的数据库，可用计算出的系数通过所述参数确定单元算出后车轴并且必要时前车轴的平衡力，并且在确定各自的调整参数之后通过控制和调节单元传输至减震器的控制元件。当按照时移缓冲原理(Schiebepuffer)求平均值时，对于新增加的系数要省去最早的系数，因此存在闭环控制。为清晰说明起见，图1中还示出了这种情况，即，起动观察者，这通过附图标记为7的垂线表示，此时，在运动方向反向形成速度的最大值并且再次进入(附图标记8)静止带1之后，却多次发生过零点，因此使观察者再次复位。
图1中所示的实施形式仅仅用于说明本发明的思想，而不应构成对本发明的任何限制。
在本发明中可以补偿由于加载引起的、汽车前轴和后轴不平行的振动特性。此外，由传感器数据及从中计算出来的信号确定描述加载状况的参数。然后该参数作为用于计算额外力的基础，以便合适地缓冲负载提高的状态。这种装载力与标准力相加，该标准力可以在参考状态，例如空载状态下优化。通过这种方式尤其可以避免在后车轴出现的“充涨(pumping)”或“沉降(dipping)”，并且减少缓冲的次数和强度。
附图标记
1 静止带
2 启动观察者
3 过零点之后离开静止带
4 过零点之后离开静止带
5 观察者结束
6 相继出现最大值的时间间隔
7 启动观察者

Claims (9)

1.一种用于根据车轴负载调节车辆中、尤其是汽车中的电子控制式减震系统的方法，该减震系统具有至少一个减震器，该减震器带有可电子调节的调节元件，用于调整在至少一个车轮悬架上的减震器的减震性能，所述减震系统还具有一个与所述调节元件有效连接的控制单元/调节单元，用于控制/调节所述可控制的减震器的减震性能，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-确定至少一个随车轴的各种车轴负载状况变化的参数，
-基于所述参数确定用于减震器的调节元件的调节参数，
-将调节参数传输至减震器的控制元件，用于调整减震器的减震性能。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，基于车辆车身的固有振动频率来确定所述随车辆的各种车轴负载状态变化的参数。
3.按权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所检测到的、车辆车身产生最大振幅的时间间隔来确定所述车辆车身的固有频率。
4.按权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所检测到的、车辆车身产生最大振动速度的时间间隔来确定所述车辆车身的固有频率。
5.按权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，确定随车辆的前车轴和后车轴的各种车轴负载情况变化的参数。
6.按权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所检测到的、车辆车身相对于底盘的高度水平值来确定所述随车辆车轴的各种车轴负载情况而变化的参数。
7.一种在车辆中、尤其是汽车中的电子控制式减震系统，该系统具有至少一个减震器，所述减震器具有可电子控制的控制元件，用于调整在车辆的至少一个车轮悬架上的减震器的减震性能，所述减震系统还具有一个与所述控制元件有效连接的控制单元和调节单元，用于控制/调节所述可控制的减震器的减震性能，其特征在于，所述减震系统装备有一个参数确定单元，用于确定随车辆的各种车轴负载状况变化的参数。
8.按权利要求7所述的电子控制式减震系统，其特征在于，所述用于确定随不同轴负载状况变化的参数的参数确定单元集成在所述减震系统的控制和调节单元内。
9.一种车辆，尤其是汽车，其装备有按权利要求7或8所述的电子控制式减震系统。
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