CN105774458A - 用于控制悬架系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于控制悬架系统的方法，其包括基于车辆的输入传感器值和行驶操作控制车辆的电子控制悬架装置(ECS)和主动侧倾稳定器(ARS)，其中输入传感器值基于道路状况并且其中行驶操作是车辆的直线行驶、正常转向和紧急转向中的一种。

Description

用于控制悬架系统的方法

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求2014年10月15日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请第10-2014-0139294号的优先权权益，其发明构思全部引入本文以供参考。

技术领域

本发明涉及用于控制悬架系统的方法，并更具体地涉及控制用于乘行印象和行驶稳定性能的悬架系统的技术。

背景技术

通常，包括安装在其上的4个车轮驱动(4WD)装置的车辆不包括用于测量使车身基于车辆中心点向左方或右方旋转的横摆力矩，因此前后驱动力根据车轮的滑动简单地分配和控制。

因此，出现如下问题，即车辆行为无法根据各种行驶状况和道路状况得到控制。

电子稳定性控制(在下文中，ESC)装置使用用于检测横摆力矩的横摆角速度传感器以及用于检测车辆横向加速度的横向加速度传感器来控制车辆的行为，在车辆转向期间使用控制装置保证车辆的行驶稳定性，并根据道路的摩擦力将适当的制动压力施加到前轮、后轮、右轮和左轮，以便防止车辆不稳定。

电子控制悬架装置(ECS)使用用于检测车身的垂直加速度的车身垂直加速度传感器以及用于检测车轮的垂直加速度的车轮垂直加速度传感器来控制车辆的乘行印象，并在车辆转向期间使用尽可能多的ECS的阻尼力控制车辆的操作。当仅经ECS控制车辆的操作时，出现乘行印象或行驶稳定性根据道路状况过度降低的问题。

发明内容

已作出本公开内容以解决上述在现有技术中出现的问题，同时通过现有技术实现的优点保持完整。

参考以下描述理解本发明的各方面和优点，并且关于本发明的实施方式更清楚地理解本发明的各方面和优点。容易理解的是，通过权利要求中所示的元素及其组合可容易地实施本发明的各方面和优点。

根据本发明的示例性实施方式，用于控制悬架系统的方法包括基于车辆的输入传感器值和行驶操作来控制车辆的电子控制悬架装置(ECS)和主动侧倾稳定器(ARS)，其中输入传感器值基于道路状况，并且其中行驶操作是车辆的直线行驶、正常转向和紧急转向中的一种。

在某些实施方式中，在车辆的直线行驶期间，当没有从道路生成道路输入信号时，ECS的控制模式可为软阻尼模式且ARS的控制模式可为去耦控制模式。

在某些实施方式中，在车辆的直线行驶期间，当从道路生成道路输入信号时，ECS的控制模式可为天棚(skyhook)控制模式且ARS的控制模式可为侧倾阻尼控制模式。

在某些实施方式中，在车辆的正常转向期间，当没有从道路生成道路输入信号时，ECS的控制模式和ARS的控制模式各自可为侧倾控制模式。

在某些实施方式中，在车辆的正常转向期间，当从道路生成道路输入信号时，ECS的控制模式可为天棚控制模式且ARS的控制模式可为侧倾控制模式。

在车辆的紧急转向期间，当没有从道路生成道路输入信号时，ECS的控制模式和ARS的控制模式各自可为转向极限US/OS控制模式。

在车辆的紧急转向期间，当从道路生成道路输入信号时，ECS的控制模式可为天棚控制模式且ARS的控制模式可为转向极限US/OS控制模式。

本发明的一方面提供用于控制悬架系统的方法。在某些实施方式中，该方法可包括确定正在执行直线行驶还是转向，确定道路状况并设置电子控制悬架装置(ECS)和主动侧倾稳定器(ARS)的控制模式。

在某些实施方式中，方法还可包括确定侧倾控制力矩和横摆控制力矩。

在某些实施方式中，如果确定正在执行直线行驶并且如果检测到道路输入信号，则可提取低频道路并可确定侧倾阻尼力。

在某些实施方式中，确定道路状况的步骤可包括确定标准化平均车身加速度，确定左右车身加速度之间的标准化差值，确定标准化车轮加速度，计算标准化平均车身加速度、左右车身加速度之间的标准化差值以及标准化车轮加速度的平均值，并输出道路粗糙度值。

在某些实施方式中，确定侧倾控制力矩和横摆控制力矩的步骤可包括使用以下等式计算横摆力矩M_zeq

$M_{\mathrm{zeq}}=-I_z(-\frac{2(I_f{C}_f-1_r{C}_r)}{I_z{v}_x}{v}_y-\frac{2(I_f^2{C}_f-1_r^2{C}_r)}{I_z{v}_x}r+\frac{2C_f{L}_f}{I_z}{\mathrm{\δ}}_f)+I_z$

其中L_f表示从车辆中心到前轮轴的距离，L_r表示从车辆中心到后轮轴的距离，I_z表示横摆惯性矩，C_f表示前轮轮胎的侧偏刚度，C_r表示后轮轮胎的侧偏刚度，δ_f表示转向角，V_x表示纵向车身速度，并且V_y表示横向车身速度。

在某些实施方式中，可在确定侧倾控制力矩和横摆控制力矩的步骤之前确定悬架系统一体控制模式。

在某些实施方式中，用于控制悬架系统的方法还可包括将侧倾控制力矩和横摆控制力矩分配到ARS和ECS。

附图说明

根据以下具体实施方式并结合附图，本发明的上述和其他目的、特征和优点将更加明显。

图1为说明根据本发明示例性实施方式的用于控制悬架系统的方法的图。

图2为根据本发明实施方式的根据车辆的直线行驶和转向以及道路状况来确定悬架系统的控制模式的方法的流程图。

图3为说明根据本发明实施方式的用于确定道路状况的方法的图。

图4为说明根据本发明实施方式的用于确定道路状况的滤波器特征的图。

图5为根据本发明实施方式的在转向期间计算侧倾控制力矩和横摆控制力矩的方法的图。

图6为说明根据本发明实施方式的将侧倾控制力矩和横摆控制力矩分配到电子控制悬架系统(ECS)和主动侧倾稳定器(ARS)的方法的结构图。

具体实施方式

现在将参考附图更完整地描述示例性实施方式，以阐明本发明的各方面、特征和优点，从而使本领域普通技术人员参考附图可容易地实施。在本发明的以下描述中，当并入本文的已知功能和构造使本发明的主题不清楚时，将省略该已知功能和构造的详细描述。现在将参考附图更完整地描述本发明，其中示出本发明的示例性实施方式。

图1为说明根据本发明实施方式的用于控制悬架系统的方法的图。

参考图1，可根据车辆的直线行驶、转向以及道路状况选择电子控制悬架装置(ECS)和主动侧倾稳定器(ARS)的控制模式。

可根据被分类为直线行驶、正常转向和紧急转向的模式控制车辆的乘行印象或操作。也就是说，在直线行驶期间不需要控制车辆操作，并且在正常转向和紧急转向期间需要控制车辆操作。

另外，可根据道路状况控制车辆的乘行印象或操作。车辆的ECS或ARS可根据是否生成道路输入信号来确定道路是否均匀。也就是说，在车辆行驶期间，当道路均匀时，不从道路生成道路输入信号，并且当道路不均匀时，从道路生成道路输入信号，因此可确定道路状况的粗糙度。

首先，在车辆的直线行驶期间，控制模式的配置根据是否从道路生成道路输入信号而改变。

在车辆的直线行驶期间，当没有从道路生成道路输入信号时，ECS的控制模式可为软阻尼模式且ARS的控制模式可为用于控制车辆的乘行印象的去耦控制模式。

然而，在车辆的直线行驶期间，当从道路生成道路输入信号时，ECS进入用于控制车辆的乘行印象的天棚控制模式并且ARS进入用于控制车辆的乘行印象的侧倾阻尼控制模式。

然后，在车辆的正常转向期间，控制模式的配置根据是否从道路生成道路输入信号而改变。

在车辆的正常转向期间，当没有从道路生成道路输入信号时，ECS进入用于控制车辆的操作的侧倾控制模式并且ARS进入用于控制车辆的操作的侧倾控制模式。

然而，在车辆的正常转向期间，当从道路生成道路输入信号时，ECS进入用于控制车辆的乘行印象的天棚控制模式并且ARS进入用于控制车辆的操作的侧倾控制模式。

然后，在车辆的紧急转向期间，控制模式的配置根据是否从道路生成道路输入信号而改变。

在车辆的紧急转向期间，当没有从道路生成道路输入信号时，ECS进入用于控制车辆的操作的转向极限US/OS控制模式并且ARS进入用于控制车辆的操作的转向极限US/OS控制模式。

然而，在车辆的紧急转向期间，当从道路生成道路输入信号时，ECS进入用于控制车辆的乘行印象的天棚控制模式并且ARS进入用于控制车辆的操作的转向极限US/OS控制模式。

车辆可在考虑行驶操作(直线行驶或转向)和道路状况的情况下同时增强车辆的操作和乘行印象。

图2为根据本发明实施方式的根据车辆的直线行驶和转向以及道路状况来确定悬架装置的控制模式的方法的流程图。

参考图2，可根据车辆的直线行驶和转向以及道路状况确定ECS和ARS的控制模式。

确定是否执行车辆的直线行驶(S200)。

然后在车辆的直线行驶期间确定道路状况(S210)。

然后确定车辆的道路状况，并且当从道路生成道路输入信号时，提取低频道路并确定附加侧倾阻尼力(S220和S230)。

然后在确定附加侧倾阻尼力之后，ARS和ECS的控制模式分别变为用于控制车辆的乘行印象的侧倾阻尼控制模式和天棚控制模式(S240)。

然而，确定车辆的道路状况，并且当没有从道路生成道路输入信号时，ECS的控制模式变为软阻尼模式并且ARS的控制模式变为用于控制车辆的乘行印象的去耦控制模式(S250)。

当车辆没有执行直线行驶时，确定车辆执行正常转向还是紧急转向(S260)。

然后，当车辆执行紧急转向时，ECS和ARS的控制模式变为用于控制车辆的操作的转向极限US/OS控制模式(S270)。

然而，当车辆执行正常转向时，确定道路状况并确定是否从道路生成道路输入信号(S280)。

确定车辆的道路状况，并且当从道路生成道路输入信号时，ECS和ARS的控制模式分别变为用于控制车辆的乘行印象的天棚控制模式以及用于控制车辆的操作的侧倾控制模式(S290)。

然而，确定车辆的道路状况，并且当没有从道路生成道路输入信号时，ECS和ARS的控制模式变为用于控制车辆的操作的侧倾控制模式(S300)。

然后，当确定车辆的道路状况并确定ECS和ARS的控制模式时，确定悬架系统一体控制模式(S310)。悬架系统一体控制模式被分类为步骤0到步骤4，并且根据一体控制模式确定单独控制器的控制状态。

然后，在确定一体控制模式之后，确定与一体控制模式相应的侧倾控制力矩和横摆控制力矩(S320)。

图3为说明根据本发明实施方式的用于确定道路状况的方法的图。

参考图3，可通过根据左右车身加速度传感器值以及车辆前轮的左右车轮加速度传感器值估计道路的粗糙度(均匀度)来确定车辆的道路状况。

首先，确定左右车身加速度(S300)。

根据所确定的左右车身加速度确定车身加速度平均值(S310)。

然后，根据所确定的车身加速度平均值确定车身加速度加权值(S320)。此处，用于计算车身加速度加权值的方法可操作滤波器并反映加权值，以便通过驾驶者反映振动的灵敏度特征。

然后，车身加速度加权值可被标准化为车身加速度传感器的最大值(S330)。

另外，根据所确定的左右车身加速度确定左右车身加速度之间的差值(S340)。

然后，确定左右车身加速度之间的差值，并确定左右车身加速度之间的差值的加权值(S350)。

然后，加权值可被标准化为车身加速度传感器的最大值(S360)。此处，车身加速度传感器的最大值可为±1G。

另外，确定左右车轮加速度(S370)。

然后，通过所确定的左右车轮加速度确定车轮加速度平均值(S380)。

然后，通过车轮加速度平均值确定车轮加速度加权值(S390)。此处，用于计算车轮加速度加权值的方法可操作带通滤波器并反映加权值，以便反映车轮共振频带10Hz至20Hz。

另外，通过反映每个加权值而获得的确定值可被处理为绝对值，然后可被标准化为车轮加速度传感器的最大值(S400)。在某些实施方式中，车轮加速度传感器的最大值可为±13G。

然后，确定车身加速度、左右车身加速度之间的差值、以及车轮加速度的标准化值的平均值(S410)。

然后，根据所确定的平均标准化值输出道路粗糙度(S420)。

图4为说明根据本发明实施方式的用于确定道路状况的滤波器特征的图。

参考图4(i)，Y轴表示加权值，X轴表示频率，并且图4(i)示出用于计算车身加速度加权值的滤波器特征。

参考图4(ii)，Y轴表示加权值，X轴表示频率，并且图4(ii)示出用于计算左右车身加速度之间的差值的加权值的滤波器特征。

参考图4(iii)，Y轴表示加权值，X轴表示频率，并且图4(iii)示出用于计算车轮加速度加权值的滤波器特征。

图5为根据本发明实施方式的在转向期间计算侧倾控制力矩和横摆控制力矩的方法的图。

参考图5，车辆中的侧倾控制力矩量M_X1、M_X2与根据转向角δ_f和车速V_X估计的横向加速度成比例，并且根据A确定前后轮的侧倾控制力矩

当确定转向极限US/OS时，一体化控制器B可根据前后轮的转向角δf、车速Vx、横摆角速度误差△r以及侧倾控制力矩来计算横摆控制所需的附加侧倾控制力矩量△Mx。

一体化控制器B可包括控制器和粉碎器(pulverizer)。

另外，可如下确定一体化控制器B的横摆控制所需的附加侧倾控制力矩量△Mx。

根据转向角δf、车速Vx和横摆角速度误差△r确定用于控制转向极限US/OS的横摆力矩量Mzeq。

$M_{\mathrm{zeq}}=-I_z(-\frac{2(I_f{C}_f-1_r{C}_r)}{I_z{v}_x}{v}_y-\frac{2(I_f^2{C}_f-1_r^2{C}_r)}{I_z{v}_x}r+\frac{2C_f{L}_f}{I_z}{\mathrm{\δ}}_f)+I_z$

M_zcet＝M_zeq-M_zlat-M_zlong

M_zeq为总车辆横摆力矩，M_zlat为横向控制器的横摆力矩，M_zlong为纵向控制器的横摆力矩，并且M_zvet为垂直控制器的横摆力矩。

另外，L_f为从车辆中心到前轮轴的距离，L_r为从车辆中心到后轮轴的距离，I_z为横摆惯性矩，C_f为前轮轮胎的侧偏刚度，C_r为后轮轮胎的侧偏刚度，δ_f为转向角，V_x为纵向车身速度，并且V_y为横向车身速度。

确定用于生成横摆力矩的前轮和后轮的附加横向力△Fyf或△Fyr。

另外，确定用于生成附加横向力△Fyf或△Fyr的右轮和左轮的垂直力△Fzf或△Fzr。

$\begin{array}{cc}\mathrm{\Δ}{F}_{\mathrm{zf}}=\±\sqrt{\frac{1}{k}\frac{\mathrm{\Δ}{F}_{\mathrm{yf}}}{\stackrel{..}{y}}\frac{\mathrm{mg}{L}_r}{L}}& \mathrm{\Δ}{F}_{\mathrm{zr}}=\±\sqrt{\frac{1}{k}\frac{\mathrm{\Δ}{F}_{\mathrm{yr}}}{\stackrel{..}{y}}\frac{\mathrm{mg}{L}_f}{L}}\end{array}$

另外，根据右轮和左轮的垂直力△Fzf或△Fzr确定附加侧倾控制力矩△Mxf或△Mxr。

$\begin{array}{cc}\mathrm{\Δ}{M}_{\mathrm{xf}}=\frac{T_f}{2}(\mathrm{\Δ}{F}_{\mathrm{zFR}}-\mathrm{\Δ}{F}_{\mathrm{zFL}})& \mathrm{\Δ}{M}_{\mathrm{xr}}=\frac{T_r}{2}(\mathrm{\Δ}{F}_{\mathrm{zRR}}-\mathrm{\Δ}{F}_{\mathrm{zRL}})\end{array}$

此处，m为车辆质量，g为重力加速度，L为轴距，k为与负载变化相应的轮胎横向力变化灵敏度参数，为横向加速度，T_f为前轮轴之间的距离，并且Tr为后轮轴之间的距离。

另外，根据转向状态确定最终附加侧倾控制力矩△Mx。

可使用附加侧倾控制力矩△Mx控制横摆方向。

图6为说明根据本发明实施方式的用于将侧倾控制力矩和横摆控制力矩分配到ECS和ARS的方法的结构图。

参考图6，将一体化控制器B所确定的横摆力矩量Mzeq分配到ECS、ARS和电子稳定性控制(ESC)。

首先，根据车辆的阻尼器速度和横向加速度确定通过ECS生成的横摆力矩控制量500。另外，可根据横摆力矩控制量500确定通过ECS生成的附加电流510。

然后根据纵向制动力确定通过ESC生成的横摆力矩控制量520。另外，可根据横摆力矩控制量520确定通过ESC生成的附加压力530。

然后，将要通过ARS生成的横摆力矩控制量被确定为除上述通过ECS和ESC生成的控制量以外的剩余横摆力矩。

当确定将要通过ARS生成的横摆力矩控制量时，可确定用于生成横摆力矩的前后轮的附加横向力，可根据右轮和左轮的垂直力△Fzf或△Fzr确定附加侧倾控制力矩540△Mxf或△Mxr，并且可确定前后轮的致动器控制扭矩550。

如上所述，根据本发明，一体化控制器可根据行驶状态控制ECS与ARS之间的功能，以便同时改善乘行印象和行驶稳定性。

根据本发明，可将侧倾控制力矩和横摆控制力矩分配到ECS和ARS，以便减少总控制量。

尽管已参考示例性实施方式及其附图具体示出并描述了本发明，但本领域普通技术人员应当理解的是，在不脱离如权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可对本发明作出形式和细节上的各种变化。

Claims (14)

1.一种用于控制悬架系统的方法，所述方法包括基于车辆的输入传感器值和行驶操作控制车辆的电子控制悬架装置和主动侧倾稳定器，

其中所述输入传感器值基于道路状况，并且所述行驶操作是车辆的直线行驶、正常转向和紧急转向中的一种。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在车辆的直线行驶期间，当没有从道路生成道路输入信号时，所述电子控制悬架装置的控制模式为软阻尼模式，并且所述主动侧倾稳定器的控制模式为去耦控制模式。

3.根据权利要求1所述的方法，其中在车辆的直线行驶期间，当从道路生成道路输入信号时，所述电子控制悬架装置的控制模式为天棚控制模式，并且所述主动侧倾稳定器的控制模式为侧倾阻尼控制模式。

4.根据权利要求1所述的方法，其中在车辆的正常转向期间，当没有从道路生成道路输入信号时，所述电子控制悬架装置的控制模式和所述主动侧倾稳定器的控制模式各自为侧倾控制模式。

5.根据权利要求1所述的方法，其中在车辆的正常转向期间，当从道路生成道路输入信号时，所述电子控制悬架装置的控制模式为天棚控制模式，并且所述主动侧倾稳定器的控制模式为侧倾控制模式。

6.根据权利要求1所述的方法，其中在车辆的紧急转向期间，当没有从道路生成道路输入信号时，所述电子控制悬架装置的控制模式和所述主动侧倾稳定器的控制模式各自为转向极限US/OS控制模式。

7.根据权利要求1所述的方法，其中在车辆的紧急转向期间，当从道路生成道路输入信号时，所述电子控制悬架装置的控制模式为天棚控制模式，并且所述主动侧倾稳定器的控制模式为转向极限US/OS控制模式。

8.一种用于控制悬架系统的方法，所述方法包括以下步骤：

确定正在执行直线行驶还是转向；

确定道路状况；以及

设置电子控制悬架装置的控制模式以及主动侧倾稳定器的控制模式。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：

确定侧倾控制力矩和横摆控制力矩。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括：

如果确定正在执行直线行驶并且如果检测到道路输入信号：

提取低频道路；以及

确定侧倾阻尼力。

11.根据权利要求9所述的方法，其中确定所述道路状况的步骤包括：

确定标准化平均车身加速度；

确定左右车身加速度之间的标准化差值；

确定标准化车轮加速度；

计算所述标准化平均车身加速度、所述左右车身加速度之间的标准化差值、以及所述标准化车轮加速度的平均值；以及

输出道路粗糙度值。

12.根据权利要求9所述的方法，其中确定侧倾控制力矩和横摆控制力矩的步骤包括：

使用等式计算横摆力矩量M_zeq，其中所述等式为

$M_{\mathrm{zeq}}=-I_z(-\frac{2(I_f{C}_f-1_r{C}_r)}{I_z{v}_x}{v}_y-\frac{2(I_f^2{C}_f-1_r^2{C}_r)}{I_z{v}_x}r+\frac{{2C}_f{L}_f}{I_z}{\mathrm{\δ}}_f)+I_z$

其中L_f表示从车辆中心到前轮轴的距离，L_r表示从所述车辆中心到后轮轴的距离，I_z表示横摆惯性矩，C_f表示前轮轮胎的侧偏刚度，C_r表示后轮轮胎的侧偏刚度，δ_f表示转向角，V_x表示纵向车身速度，并且V_y表示横向车身速度。

13.根据权利要求9所述的方法，在确定侧倾控制力矩和横摆控制力矩的步骤之前还包括：

确定悬架系统一体控制模式。

14.根据权利要求9所述的方法，还包括将所述侧倾控制力矩和所述横摆控制力矩分配到所述主动侧倾稳定器和所述电子控制悬架装置。