CN109203903A - 悬架控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种悬架控制系统，该悬架控制系统包括：悬架，悬架的阻尼力根据控制量而变动；和控制单元，控制单元通过确定控制量来控制阻尼力。控制单元执行下述控制量校正过程：所述控制量校正过程通过将基本控制量与校正控制量组合来确定控制量。在所需阻尼方向为向上方向的情况下，无论行程速度如何，控制单元都以使得阻尼力变得小于基本阻尼力的方式执行控制量校正过程，以及在所需阻尼方向为向下方向的情况下，无论行程速度如何，控制单元都以使得阻尼力变得大于基本阻尼力的方式执行控制量校正过程。

Description

悬架控制系统
技术领域
本发明涉及对车辆的悬架的阻尼力进行控制的悬架控制系统。
背景技术
日本专利申请公开No.2016-002778(JP 2016-002778 A)中公开了一种用于车辆的悬架系统。在悬架系统中，悬架中的减振器的阻尼力可以通过增大或减小控制电流来增大或减小。具体的阻尼力控制如下所述。
首先，悬架系统根据车速来计算基本控制电流。接下来，为了抑制簧上结构的竖向振动，悬架系统执行校正过程以将校正值增加至基本控制电流或者从基本控制电流减去校正值。最终控制电流由该校正过程来确定。
在上述校正过程中，增加还是减去校正值，换言之，使控制电流相对于基本控制电流增大还是减小通过“簧上速度”与“行程速度”之间的关系来确定。簧上速度是簧上结构在车轮位置处的竖向速度并且在向上方向上具有正值。行程速度是经由悬架相互联接的簧上结构与簧下结构之间的相对速度。行程速度的符号在“回弹侧”为正而在“压缩侧”为负。
在簧上速度与行程速度具有相同符号的情况下，悬架系统将校正值增加至基本控制电流，换言之，使控制电流相对于基本控制电流增大。另一方面，在簧上速度与行程速度具有相反符号的情况下，悬架系统从基本控制电流减去校正值，换言之，使控制电流相对于基本控制电流减小。
在日本专利申请公开No.2016-002844(JP 2016-002844 A)中公开了用于估算行程速度的行程速度估算装置。行程速度估算装置基于簧上结构的竖向加速度来估算行程速度。簧上结构的竖向加速度由安装在簧上结构上的簧上加速度传感器检测。在行程速度估算过程中使用了对象模型和观察者。对象模型和观察者是基于运动等式——运动等式基于单轮两个自由度模型——的状态空间来定义的。
发明内容
如上所述，根据JP 2016-002778A中公开的技术，在校正过程中是否使控制电流相对于基本控制电流增加或减小通过“簧上速度”与“行程速度”之间的关系来确定。更具体地，在簧上速度与行程速度具有相同符号的情况下，控制电流被校正成相对于基本控制电流增大。另一方面，在簧上速度与行程速度具有相反符号的情况下，控制电流被校正成相对于基本控制电流减小。因此，每当簧上速度或行程速度的符号反转时，都需要切换控制电流的增大/减小(升高/降低)。
通常，行程速度以比簧上速度高的频率变动。例如，当簧上速度的频率为约1Hz至2Hz时，行程速度的频率为约10Hz至15Hz。因此，行程速度对控制电流的增大/减小(升高/降低)之间的切换产生强烈的影响。换句话说，需要以与高频率的行程速度的反转同步的方式切换控制电流的增大/减小(升高/降低)。
然而，用于改变减振器的阻尼力的致动器具有有限的响应性能。另外，如上述JP2016-002844 A所述，估算行程速度需要复杂的过程，并且因此估算过程需要一定的持续时间。由于这些原因，控制电流的增大/减小(升高/降低)之间的切换——其与行程速度的符号的反转同步——并不总是容易的，并且容易发生控制延迟。在控制电流的增大/减小(升高/降低)不能以与行程速度的符号的反转同步的方式切换的情况下，即，在发生控制延迟的情况下，不能获得期望的阻尼力控制性能。这可能导致系统的可靠性降低。
本发明提供了一种能够防止在控制悬架的阻尼力的悬架控制系统中发生控制延迟的技术。
根据本发明的方面的悬架控制系统安装在车辆上并且包括：悬架，悬架设置用于车辆的车轮，并且悬架的阻尼力根据控制量而变动；和控制单元，控制单元配置成确定控制量并控制阻尼力。控制单元配置成执行下述基本计算过程和下述控制量校正过程：基本计算过程计算作为控制量的基值的基本控制量，控制量校正过程通过将基本控制量与校正控制量相结合来确定控制量。基本阻尼力是对应于基本控制量的阻尼力。行程速度是经由悬架相互联接的簧上结构与簧下结构之间的相对速度。所需阻尼方向是抑制簧上结构的振动所需要的阻尼力的方向。控制单元配置成：在所需阻尼方向为向上方向的情况下，无论行程速度如何，控制单元都以使得阻尼力变得小于基本阻尼力的方式执行控制量校正过程，并且在所需阻尼方向为向下方向的情况下，无论行程速度如何，控制单元都以使得阻尼力变得大于基本阻尼力的方式执行控制量校正过程。
在上述方面中，当对行程速度的压缩侧与回弹侧进行比较时，与控制量的变动相关联的阻尼力的变动幅度可能在回弹侧比在压缩侧大。
在上述方面中，簧上速度可以是簧上结构的竖向速度。在簧上速度沿向上方向的情况下，所需阻尼方向可以为向下方向，并且在簧上速度沿向下方向的情况下，所需阻尼方向可以为向上方向。
在上述方面中，还可以设置检测簧上结构的竖向加速度的簧上加速度传感器。控制单元可以配置成基于由簧上加速度传感器检测到的竖向加速度来计算抑制簧上结构的振动所需要的所需控制量作为校正控制量。
在上述方面中，校正控制量的符号可以根据所需阻尼方向是向上方向还是向下方向而不同，并且控制单元可以配置成通过将校正控制量与基本控制量相结合来执行控制量校正过程而不用判定所需阻尼方向是向上方向还是向下方向。
在上述方面中，还可以设置有检测簧上结构的竖向加速度的簧上加速度传感器。控制单元可以配置成基于由簧上加速度传感器检测到的竖向加速度来判定所需阻尼方向是向上方向还是向下方向。
根据该方面，在使控制量相对于基本控制量增大或减小的控制量校正过程中不考虑行程速度。控制量校正过程不是基于行程速度而是基于所需阻尼方向来执行的。因此，当行程速度在回弹侧与压缩侧之间反转时，不需要切换控制量的增大/减小(升高/降低)。控制量的增大/减小(升高/降低)仅在所需阻尼方向反转时被切换。
所需阻尼方向以比行程速度低的频率变动。根据该方面，不需要以等于行程速度的频率的高频来切换控制量的增大/减小(升高/降低)。控制量的增大/减小(升高/降低)之间的切换以相对较低的频率进行就足够了。换句话说，根据本发明的控制量校正过程几乎不会受用于改变减振器的阻尼力的致动器的响应性能的影响。因此，在根据本发明的控制量校正过程中，几乎不会发生阻尼力控制的控制延迟。
另外，由于在控制量校正过程中没有考虑行程速度，因此不需要估算行程速度。如专利文献2(JP 2016-002844 A)所描述的，估算行程速度通常需要复杂的处理，因此估算过程需要相当长的计算时间和相当大的计算负荷。然而，由于在本发明中不需要该复杂的估算过程，因此改进了控制量校正过程的速度。这也有助于减少控制延迟。此外，由于行程速度的估算过程是不必要的，因此可以简化系统配置。
如至此已经描述的，根据本发明，几乎不会发生阻尼力控制的控制延迟。因此，可以根据需要执行阻尼力控制。这有助于改进系统的可靠性。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，其中，相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：
图1是示出了根据本发明的实施方式的车辆的示意图；
图2是示出了根据本发明的实施方式的车辆的悬架的概念视图；
图3是表示根据本发明的实施方式的悬架的阻尼力的特性的曲线；
图4是概括了根据比较示例的控制量校正过程的表格；
图5是示出了根据比较示例的控制量校正过程的概念视图；
图6是示出了根据比较示例的控制量校正过程的概念视图；
图7是示出了根据比较示例的控制量校正过程的流程图；
图8是示出了根据本发明的实施方式的控制量校正过程的概念视图；
图9是示出了根据本发明的实施方式的控制量校正过程的概念视图；
图10是示出了根据本发明的实施方式的控制量校正过程的流程图；
图11是示出了根据本发明的实施方式的悬架控制系统的配置示例的框图；
图12是由根据本发明的实施方式的悬架控制系统执行的阻尼力控制过程的流程图；
图13是根据本发明的实施方式的控制量校正过程的具体示例的流程图；
图14是示出了根据本发明的实施方式的控制量校正过程的步骤S41的概念视图；以及
图15是示出了根据本发明的实施方式的控制量校正过程的步骤S44的概念视图。
具体实施方式
本发明的实施方式将参照附图进行描述。
可变阻尼力悬架
图1是示出了根据本发明的实施方式的车辆1的示意图。车辆1包括车轮2和悬架3。车轮2包括右前车轮2-1、左前车轮2-2、右后车轮2-3和左后车轮2-4。悬架3设置用于车轮2中的每个车轮。更具体地，第一悬架3-1、第二悬架3-2、第三悬架3-3和第四悬架3-4分别设置用于右前车轮2-1、左前车轮2-2、右后车轮2-3和左后车轮2-4。
图2是示出了根据本实施方式的悬架3的概念视图。在图2中，概念性地示出了设置用于某一车轮2的悬架3。悬架3设置成联接车辆1的簧上结构4和簧下结构5(簧下结构5包括车轮2)。详细地，悬架3包括弹簧3S和减振器3A，并且这些弹簧3S和减振器3A以平行的方式设置在簧上结构4与簧下结构5之间。
此处，将提供在以下描述中使用的术语的定义。Z方向是车辆1的向上方向。“簧上速度Va”是簧上结构4的竖向速度。“簧下速度Vb”是簧下结构5的竖向速度。簧上速度Va和簧下速度Vb各自在向上方向上为正号并且在向下方向上为负号。“行程速度Vst”是经由悬架3相互联接的簧上结构4与簧下结构5之间的相对速度并且被定义为“Vst＝Va-Vb”。如果Va＞Vb，则悬架3被回弹。如果Va＜Vb，则悬架3被压缩。也就是说，行程速度Vst在“回弹侧”为正号，而在“压缩侧”为负号。在以下的说明中，将“悬架3中的减振器3A的阻尼力”简称为“悬架3的阻尼力”。
图3是表示本实施方式中的悬架3的阻尼力特性的曲线图。横轴表示行程速度Vst，纵轴表示阻尼力。如图3中所示，悬架3的阻尼力根据行程速度Vst而变化。详细地，悬架3的阻尼力随着行程速度Vst的绝对值的增大而增大。注意的是，悬架3通常设计成使得在行程速度Vst的相同的绝对值处比较阻尼力时，回弹侧的阻尼力大于压缩侧的阻尼力。
在本实施方式中，悬架3的阻尼力特性是可变的。可以采用改变悬架3的阻尼力特性的任何机构。例如，可以使用如专利文献1(JP 2016-002778A)中公开的机构。在这种情况下，可以通过控制供给至设置在减振器3A中的螺线管的控制电流来控制阻尼力特性。在下面的描述中，参数——比如用于控制悬架3的阻尼力特性的控制电流——将被称为“控制量Fa”。
在图3中示出的示例中，悬架3的阻尼力能够通过增大控制量Fa而进一步增大。同时，悬架3的阻尼力能够通过减小控制量Fa而进一步减小。然而，控制量Fa的增大/减小与阻尼力的增大/减小之间的关系取决于设计。与图3所示的示例相反的是，可以设计成，阻尼力随着控制量Fa的减小(增大)而增大(减小)。在下面的描述中，控制量Fa的增大/减小与阻尼力的增大/减小之间的关系将与图3中所示的示例中的关系相同。
控制量Fa的可变范围是预定的，并且可变范围的上限和下限分别是Fmax和Fmin。即，控制量Fa可以在上限Fmax与下限Fmin之间的范围内变动。
如图3中所示，悬架3的阻尼力的可变幅度RNG对应于控制量Fa的可变幅度(Fmax-Fmin)。特别地，在行程速度Vst处于回弹侧的情况下，阻尼力的可变幅度是RNGr，并且在行程速度Vst处于压缩侧的情况下，阻尼力的可变幅度是RNGc。此处，优选的是，回弹侧的可变幅度RNGr大于压缩侧的可变幅度RNGc。这意味着相对于控制量Fa的变动的阻尼力的变动幅度(敏感度)在回弹侧比在压缩侧大。
控制量Fa通过基本控制量Fb和基本控制量Fb的校正值的结合来表示。基本控制量Fb是控制量Fa的基值，并且是用于生成“基本阻尼力”的控制量。例如，基本控制量Fb根据车辆1的速度来计算。校正值是有效地抑制簧上结构4的振动所需要的控制量。例如，校正值是基于Skyhook阻尼器控制理论来计算的。
最终控制量Fa通过将校正值加到基本控制量Fb或从基本控制量Fb中减去校正值来确定。换句话说，控制量Fa被校正成相对于基本控制量Fb增大或减小。在图3中示出的示例中，可以通过将控制量Fa校正成相对于基本控制量Fb增大而使阻尼力相对于基本阻尼力增大。同时，可以通过将控制量Fa校正成相对于基本控制量Fb减小而使阻尼力相对于基本阻尼力减小。
下文中将使控制量Fa相对于基本控制量Fb增大或减小的过程称为“控制量校正过程”。在下文中，为了便于理解根据本实施方式的控制量校正过程，将本实施方式与比较示例进行对比。
比较示例中的控制量校正过程
首先，作为比较示例，将考虑上述专利文献1(JP 2016-002778 A)中公开的方法。根据比较示例，通过“簧上速度Va”与“行程速度Vst”之间的关系确定是否使控制量Fa相对于基本控制量Fb增大或减小。
图4总结了根据比较示例的控制量校正过程。详细地，图4示出了用于簧上速度Va与行程速度Vst的每种组合的控制量Fa的增大/减小(升高/降低)。
例如，在簧上速度Va处于向上方向(Va＞0)且行程速度Vst处于回弹侧(Vst＞0)的情况下，施加用以抑制簧上结构4的竖向振动的“减振效果”。因此，在簧上速度Va处于向上方向且行程速度Vst处于回弹侧(Va＞0和Vst＞0)的情况下，为了进一步促进减振效果，控制量Fa被校正成相对于基本控制量Fb增大(控制量升高)。对于簧上速度Va处于向下方向并且行程速度Vst处于压缩侧(Va＜0和Vst＜0)的情况也是如此。
另一方面，在簧上速度Va处于向上方向(Va＞0)且行程速度Vst处于压缩侧(Vst＜0)的情况下，施加用以促进簧上结构4的竖向振动的“振动效果”。因此，在簧上速度Va处于向上方向并且行程速度Vst处于压缩侧(Va＞0和Vst＜0)的情况下，为了抑制振动效果，控制量Fa被校正成相对于基本控制量Fb减小(控制量降低)。对于簧上速度Va处于向下方向且行程速度Vst处于回弹侧(Va＜0和Vst＞0)的情况也是如此。
图5和图6各自以与图3相同的方式示出了根据图4中示出的比较示例的控制量校正过程。
图5示出了簧上速度Va处于向上方向(Va＞0)的情况。在行程速度Vst处于回弹侧(Vst＞0)的情况下，为了进一步促进减振效果，控制量Fa被校正成相对于基本控制量Fb增大(控制量升高)。另一方面，在行程速度Vst位于压缩侧(Vst＜0)的情况下，为了抑制振动效果，控制量Fa被校正成相对于基本控制量Fb减小(控制量降低)。每当行程速度Vst在回弹侧与压缩侧之间反转时，控制量Fa的增大/减小(升高/降低)被切换。
图6示出了簧上速度Va处于向下方向(Va＜0)的情况。在行程速度Vst处于回弹侧(Vst＞0)的情况下，为了抑制振动效果，控制量Fa被校正成相对于基本控制量Fb减小(控制量降低)。另一方面，在行程速度Vst位于压缩侧(Vst＜0)的情况下，为了进一步促进减振效果，控制量Fa被校正成相对于基本控制量Fb增大(控制量升高)。每当行程速度Vst在回弹侧与压缩侧之间反转时，控制量Fa的增大/减小(升高/降低)被切换。
图7是示出了根据比较示例的控制量校正过程的流程图。图7示出了簧上速度Va、行程速度Vst、判定符号sgn和控制量Fa的随时间变化的示例。判定符号sgn表示簧上速度Va的符号与行程速度Vst的符号彼此相同还是相反。在簧上速度Va的符号与行程速度Vst的符号相同的情况下，判定符号sgn的值为“+1”。另一方面，在簧上速度Va的符号与行程速度Vst的符号彼此相反的情况下，判定符号sgn的值为“-1”。相对于基本控制量Fb的校正值作为判定符号sgn与簧上速度Va的绝对值的积而获得。即，建立以下关系式：Fa-Fb＝sgn·|Va|,Fa＝Fb+sgn·|Va|。从图7中也可以理解到，每当行程速度Vst的符号反转时，控制量Fa的增大/减小(升高/降低)被切换。
如至此已经描述的，根据比较示例，每当行程速度Vst在回弹侧与压缩侧之间反转时，控制量Fa的增大/减小(增加/减少)必然被切换。应该注意的是，如图7中概念性地示出的那样，行程速度Vst以比簧上速度Va高的频率变动。例如，当簧上速度Va的频率为约1Hz至2Hz时，行程速度Vst的频率为约10Hz至15Hz。在该比较示例中，需要以与该高频率的行程速度Vst的反转同步的方式来切换控制量Fa的增大/减小(升高/降低)。
然而，用于改变减振器3A的阻尼力的致动器具有有限的响应性能。另外，如专利文献2(JP 2016-002844 A)中所述的，估算行程速度Vst需要复杂的过程，因此估算过程需要一定的持续时间。由于这些原因，控制量Fa的增大/减小(升高/降低)之间的切换——这与行程速度Vst的符号的反转同步——并不总是容易的，并且易于发生控制延迟。在控制量Fa的增大/减小(升高/降低)不能以与行程速度Vst的符号的反转同步的方式切换的情况下，即，在发生控制延迟的情况下，不能获得期望的阻尼力控制性能。这导致系统的可靠性降低。
本实施方式中的控制量校正过程
接下来，将描述根据本实施方式的控制量校正过程。根据本实施方式，当判定是否使控制量Fa相对于基本控制量Fb增大或减少时，不考虑行程速度Vst的符号。即，即使当行程速度Vst在回弹侧与压缩侧之间反转时，控制量Fa的增大/减小(升高/降低)也不会被切换。
图8和图9各自以与图3相同的方式示出了根据本实施方式的控制量校正过程。
图8示出了簧上速度Va处于向上方向(Va＞0)的情况。根据本实施方式，在簧上速度Va处于向上方向的情况下，无论行程速度Vst如何，控制量Fa都被校正成相对于基本控制量Fb增大(控制量升高)。换句话说，无论行程速度Vst如何，都将以使得阻尼力变得大于基本阻尼力的方式执行控制量校正过程。即使当行程速度Vst在回弹侧与压缩侧之间反转时，控制量Fa的增大/减小(升高/降低)也不会被切换。
如图8中所示，阻尼力相对于基本阻尼力的变动幅度(增大幅度)在行程速度Vst处于回弹侧时是“Vr”，在行程速度Vst处于压缩侧时是“Vc”。与控制量Fa的变动相关的阻尼力的变动幅度(敏感度)在回弹侧大于压缩侧的情况下，回弹侧的变动幅度Vr大于压缩侧的变动幅度Vc。
如上所述，在簧上速度Va处于向上方向(Va＞0)且行程速度Vst处于回弹侧(Vst＞0)的情况下，施加用以抑制簧上结构4的竖向振动的“减振效果”。因此，通过使控制量Fa相对于基本控制量Fb增大而进一步促进了减振效果。
同时，在簧上速度Va处于向上方向(Va＞0)并且行程速度Vst处于压缩侧(Vst＜0)的情况下，施加用以促进簧上结构4的竖向振动的“振动效果”。因此，当使控制量Fa相对于基本控制量Fb增大时，促进了振动效果。然而，由于阻尼力在回弹侧的变动幅度Vr大于阻尼力在压缩侧的变动幅度Vc，因此减振效果在回弹侧的提升幅度大于振动效果在压缩侧的提升幅度。因此，平均而言，促进了减振效果，并且抑制了振动效果。
图9示出了簧上速度Va处于向下方向(Va＜0)的情况。根据本实施方式，在簧上速度Va处于向下方向的情况下，无论行程速度Vst如何，控制量Fa都被校正成相对于基本控制量Fb减小(控制量降低)。换句话说，无论行程速度Vst如何，都以使得阻尼力变得小于基本阻尼力的方式执行控制量校正过程。即使当行程速度Vst在回弹侧与压缩侧之间反转时，控制量Fa的增大/减小(升高/降低)也不会被切换。
如图9中所示，阻尼力相对于基本阻尼力的变动幅度(缩小幅度)在行程速度Vst处于回弹侧时是“Vr”，并且在行程速度Vst位于压缩侧时是“Vc”。在与控制量Fa的变动相关的阻尼力的变动幅度(敏感度)在回弹侧比在压缩侧大的情况下，回弹侧的变动幅度Vr大于压缩侧的变动幅度Vc。
如上所述，在簧上速度Va处于向下方向(Va＜0)且行程速度Vst处于回弹侧(Vst＞0)的情况下，施加用以促进簧上结构4的竖向振动的“振动效果”。这样，通过使控制量Fa相对于基本控制量Fb减小，可以抑制振动效果。
另一方面，在簧上速度Va处于向下方向(Va＜0)并且行程速度Vst处于压缩侧(Vst＜0)的情况下，施加用以抑制簧上结构4的竖向振动的“减振效果”。相应地，在使控制量Fa相对于基本控制量Fb减小时，减振效果受到抑制。然而，由于阻尼力在回弹侧的变动幅度Vr大于阻尼力在压缩侧的变动幅度Vc，因此，振动效果在回弹侧的抑制幅度大于减振效果在压缩侧的抑制幅度。因而，平均而言，抑制了振动效果，并且促进了减振效果。
图10是示出了根据本实施方式的控制量校正过程的流程图。图10示出了簧上速度Va、行程速度Vst、所需阻尼方向DR(将在下面描述)和控制量Fa的随时间变化的示例。
在簧上速度Va处于向下方向的情况下，控制量Fa被校正成无论行程速度Vst如何，都相对于基本控制量Fb减小(控制量降低)。另一方面，在簧上速度Va处于向上方向的情况下，控制量Fa被校正成无论行程速度Vst如何，都相对于基本控制量Fb增大(控制量升高)。下面将控制量Fa相对于基本控制量Fb的校正量称为“校正控制量Fc”。例如，校正控制量Fc的绝对值随着簧上速度Va的绝对值的增大而增大。
如图10中所示，甚至在行程速度Vst于回弹侧与压缩侧之间反转时，控制量Fa的增大/减小(升高/降低)也不会被切换。仅当簧上速度Va的方向反转时，控制量Fa的增大/减小(升高/降低)才被切换。如概念性地在图10中所示的，簧上速度Va以比行程速度Vst低的频率变动。根据本实施方式，不需要以等于行程速度Vst的频率的高频率来切换控制量Fa的增大/减小(升高/降低)。控制量Fa的增大/减小(升高/降低)之间的切换以相对较低的频率进行就足够了。
为了进一步概括根据本实施方式的控制量校正过程，将考虑“所需阻尼方向DR”。“所需阻尼方向DR”是悬架3中的抑制簧上结构4的振动所需要的阻尼力的方向。随着簧上结构4(车体)的振动，除了竖向振动之外，侧倾振动和俯仰振动也被考虑。所需阻尼方向DR是悬架3中抑制簧上结构4的竖向振动、侧倾振动和俯仰振动中的至少一种振动类型所需要的阻尼力的方向。
作为典型示例，将考虑抑制簧上结构4的竖向振动。在这种情况下，如图10中所示，当簧上速度Va处于向上方向(Va＞0)时，所需阻尼方向DR是向下方向(DR＜0)。相反，在簧上速度Va是向下方向(Va＜0)时，所需阻尼方向DR是向上方向。
根据本实施方式，在控制量校正过程中，是否使控制量Fa相对于基本控制量Fb增大或减小不是基于行程速度Vst而是基于所需阻尼方向DR。如图10中所示，在所需阻尼方向DR为向上方向的“第一状态”的情况下，无论行程速度Vst如何，控制量Fa都被校正成相对于基本控制量Fb减小(控制量降低)。另一方面，在所需阻尼方向DR为向下方向的“第二状态”的情况下，无论行程速度Vst如何，控制量Fa都被校正成相对于基本控制量Fb增大(控制量升高)。
效果
如至此已经描述的，根据本实施方式，在使控制量Fa相对于基本控制量Fb增大或减小的控制量校正过程中不考虑行程速度Vst。控制量校正过程不是基于行程速度Vst而是基于所需阻尼方向DR来执行的。因此，当行程速度Vst在回弹侧与压缩侧之间的反转时，不需要切换控制量Fa的增大/减小(升高/降低)。控制量Fa的增大/减小(升高/降低)仅当所需阻尼方向DR反转时才发生切换。
所需阻尼方向DR以比行程速度Vst低的频率变动(参见图10)。根据本实施方式，不需要以等于行程速度Vst的频率的高频率来切换控制量Fa的增大/减小(升高/降低)。控制量Fa的增大/减小(升高/降低)之间的切换以相对较低的频率进行就足够了。换句话说，根据本实施方式的控制量校正过程几乎不会受用于改变减振器3A的阻尼力的致动器的响应性能的影响。因此，在根据本实施方式的控制量校正过程中，几乎不会发生阻尼力控制的控制延迟。
另外，由于在控制量校正过程中没有考虑行程速度Vst，因此不需要估算行程速度Vst。如专利文献2(JP 2016-002844 A)所描述的，估算行程速度Vst通常需要复杂的处理，因此估算过程需要很长的计算时间和相当大的计算负荷。然而，由于在本实施方式中不需要这种复杂的估算过程，因此改进了控制量校正过程的速度。这也有助于减少控制延迟。此外，由于行程速度Vst的估算过程是不必要的，因此可以简化系统配置。
如至此已经描述的，根据本实施方式，几乎不会发生阻尼力控制的控制延迟。因此，可以根据需要执行阻尼力控制。这有助于改进系统的可靠性。
根据本实施方式的悬架控制系统是基于到目前为止已描述的观点来配置的。在下文中，将详细描述根据本实施方式的悬架控制系统。
配置示例
图11是根据本实施方式的悬架控制系统100的配置示例的框图。悬架控制系统100安装在车辆1上并且将悬架3的阻尼力控制成是可变的。该悬架控制系统100包括悬架3、簧上加速度传感器10、车速传感器20和控制单元30。
悬架3设置用于车轮2中的每个车轮。更具体地，第一悬架3-1、第二悬架3-2、第三悬架3-3和第四悬架3-4分别设置用于右前车轮2-1、左前车轮2-2、右后车轮2-3和左后车轮2-4。如上所述，悬架3中的每个悬架的阻尼力可以被控制并且根据控制量Fa而变动。
簧上加速度传感器10安装在簧上结构4中并检测簧上结构4的竖向加速度。簧上结构4的竖向加速度在下文中将被称为“簧上加速度”。在图11所示的示例中，提供了四个簧上加速度传感器10-1至10-4。详细地，第一簧上加速度传感器10-1检测从簧上重心位置(簧上结构4的重心位置)观察时在第一位置处的右前车轮2-1的簧上加速度。第二簧上加速度传感器10-2检测从簧上重心位置观察时在第二位置处的左前车轮2-2的簧上加速度。第三簧上加速度传感器10-3检测从簧上重心位置观察时在第三位置处的右后车轮2-3的簧上加速度。第四簧上加速度传感器10-4检测从簧上重心位置观察时在第四位置处的左后车轮2-4的簧上加速度。注意的是，从簧上重心位置到第一位置至第四位置中的每一者的距离可被设定成任意值。簧上加速度传感器10-i(i＝1至4)中的每个簧上加速度传感器将与检测到的簧上加速度相关的信息发送至控制单元30。
车速传感器20检测作为车辆1的速度的车速。车速传感器20将关于所检测到的车速的信息发送至控制单元30。
控制单元30执行用于控制悬架3-i(i＝1至4)中的每个悬架的阻尼力的阻尼力控制。更具体地，控制单元30接收来自簧上加速度传感器10和车速传感器20的关于簧上加速度和车速的检测信息。基于所检测到的信息，控制单元30确定用于悬架3-i中的每个悬架的控制量Fai。然后，控制单元30根据控制量Fai控制悬架3-i中的每个悬架的阻尼力。
通常，控制单元30是包括处理器、存储器和输入/输出接口的微型计算机。控制单元30也被称为电子控制单元(ECU)。存储器存储可由处理器执行的控制程序。当处理器执行控制程序时，实现控制单元30的功能。下文将描述根据本实施方式的阻尼力控制过程。
阻尼力控制过程
图12是根据本实施方式的由悬架控制系统100(控制单元30)执行的阻尼力控制过程的流程图。图12中示出的过程流以恒定的周期重复执行。
步骤S10
控制单元30从簧上加速度传感器10-i(i＝1至4)中的每个簧上加速度传感器获取关于簧上加速度的检测值的信息。控制单元30还从车速传感器20获取关于车速的检测值的信息。
步骤S20
控制单元30执行下述基本计算过程：计算作为控制量Fai中的每个控制量的基值的基本控制量Fb。例如，基本控制量Fb取决于车速，并且随着车速的增大而增大。控制单元30参照预先准备的映射等计算与车速对应的基本控制量Fb。对应于该基本控制量Fb的阻尼力是基本阻尼力。
步骤S30
控制单元30执行上述控制量校正过程。也就是说，控制单元30通过将校正值加到基本控制量Fb或从基本控制量Fb中减去校正值来确定用于悬架3-i(i＝1至4)中的每个悬架的控制量Fai。针对悬架3-i中的每个悬架的相对于基本控制量Fb的校正量是校正控制量Fci。即，控制量Fai通过基本控制量Fb和校正控制量Fci的结合来表示。控制单元30通过将基本控制量Fb和校正控制量Fci相结合来确定最终控制量Fai。详细地，步骤S30包括以下步骤S40至S70。
步骤S40
控制单元30计算针对悬架3-i(i＝1至4)中的每个悬架的校正控制量Fci。校正控制量Fci对应于悬架3-i中的每个悬架的抑制簧上结构4的振动所需要的所需控制量。簧上结构4的振动是竖向振动、侧倾振动和俯仰振动中的至少一种振动类型。抑制簧上结构4的振动的算法例如基于Skyhook阻尼器控制理论。基于在步骤S10中获取的簧上加速度，控制单元30计算所需控制量——抑制簧上结构4的振动所需要的控制量——作为校正控制量Fci。
例如，将考虑抑制簧上结构4的竖向振动。在这种情况下，基于在步骤S10中获取的簧上加速度，控制单元30计算在车轮2-i中的每个车轮的位置处的簧上速度Vai。然后，控制单元30通过将簧上速度Vai乘以控制增益来计算悬架3-i中的每个悬架所需要的所需控制量，即校正控制量Fci。在这种情况下，校正控制量Fci的绝对值随着簧上速度Vai的绝对值的增大而增大。
步骤S50
控制单元30判定悬架3-i(i＝1至4)中每个悬架的所需阻尼方向DRi是向上方向还是向下方向。所需阻尼方向DRi是悬架3-i中的每个悬架用于抑制簧上结构4的振动所需要的阻尼力的方向。簧上结构4的振动是竖向振动、侧倾振动和俯仰振动中至少一种振动类型。抑制簧上结构4的振动的算法例如基于Skyhook阻尼器控制理论。基于在步骤S10中获取的簧上加速度，控制单元30判定所需阻尼方向DRi是向上方向还是向下方向。
例如，将考虑对簧上结构4的竖向振动的抑制。在这种情况下，基于在步骤S10中获取的簧上加速度，控制单元30计算在车轮2-i中的每个车轮的位置处的簧上速度Vai。在簧上速度Vai处于向上方向的情况下，所需阻尼方向DRi是向下方向。相反，在簧上速度Vai是向下方向的情况下，所需阻尼方向DRi是向上方向。
在所需阻尼方向DRi是向上方向的第一状态的情况下，过程进行到步骤S60。另一方面，在所需阻尼方向DRi是向下方向的第二状态的情况下，过程进行到步骤S70。
步骤S60
无论行程速度Vst如何，控制单元30都将使控制量Fai相对于基本控制量Fb减小校正控制量Fci(控制量降低)。如此一来，对应于控制量Fai的阻尼力变得小于对应于基本控制量Fb的基本阻尼力。即，无论行程速度Vst如何，控制单元30都以使得阻尼力变得小于基本阻尼力的方式执行控制量校正过程。
步骤S70
无论行程速度Vst如何，控制单元30都将使控制量Fai相对于基本控制量Fb增大校正控制量Fci(控制量升高)。如此一来，对应于控制量Fai的阻尼力变得比对应于基本控制量Fb的基本阻尼力大。即，无论行程速度Vst如何，控制单元30都以使得阻尼力变得大于基本阻尼力的方式执行控制量校正过程。
步骤S80
控制单元30根据在控制量校正过程(步骤S30)中获取的控制量Fai中的每个控制量来控制悬架3-i中的每个悬架的阻尼力。即，控制单元30根据控制量Fai来致动在悬架3-i中的每个悬架中的减振器3A的致动器。以这种方式，获取悬架3-i中的每个悬架期望的阻尼力。
控制量校正过程(步骤S30)的具体示例
图13是根据本实施方式的控制量校正过程(步骤S30)的具体示例的流程图。如上所述，步骤S30包括步骤S40至S70。在图13所示的示例中，计算校正控制量Fci的步骤S40包括以下步骤S41至S44。
步骤S41
图14是示出了步骤S41的概念视图。X方向是车辆1的前进方向。Y方向是车辆1的水平方向并且与X方向正交。Z方向与X方向和Y方向正交。第i簧上加速度传感器10-i(i＝1至4)在X方向和Y方向上的位置是Li和Wi。簧上重心位置GC在X方向和Y方向上的位置是Lg和Wg。这些参数(Li、Wi、Lg、Wg)预先获取并存储在控制单元30的存储器中。
由第i簧上加速度传感器10-i(i＝1至4)检测的簧上加速度的检测值在下文中将被称为检测加速度Zi”。控制单元30根据由四个簧上加速度传感器10-1至10-4检测到的检测加速度Z1”至Z4”来计算簧上重心位置GC处的各个模式的加速度(即，竖向加速度Zg”、侧倾加速度Φg”、和俯仰加速度Θg”)。例如，控制单元30根据下面的等式(1)至(4)计算竖向加速度Zg”、侧倾加速度Φg”、和俯仰加速度Θg”。
通过使用四个位置处的检测加速度Z1”至Z4”，可以精确地计算簧上重心位置GC处的竖向加速度Zg”、侧倾加速度Φg”、和俯仰加速度Θg”。
然而，计算簧上重心位置GC处的竖向加速度Zg”、侧倾加速度Φg”、和俯仰加速度Θg”的方法不限于以上所描述的。例如，可以使用仅三个簧上加速度传感器10。
步骤S42
接下来，控制单元30通过对各个模式的加速度(竖向加速度Zg”、侧倾加速度Φg”、和俯仰加速度Θg”)进行积分来计算簧上重心位置GC处的各个模式的速度(竖向速度Zg’、侧倾速度Φg’和俯仰速度Θg’)。簧上重心位置GC处的竖向速度Zg’、侧倾速度Φg’和俯仰速度Θg’分别通过下述等式(5)至(7)来表达：
Z′g＝∫Z″g...(5)
Φ′g＝∫Φ″g...(6)
Θ′g＝∫Θ″g...(7)
步骤S43
接下来，控制单元30计算用于抑制簧上重心位置GC处的各个模式的振动(竖向振动、侧倾振动和俯仰振动)所需要的所需控制量。所需控制量包括：用于抑制竖向振动的所需竖向控制量Fz、用于抑制侧倾振动的所需侧倾控制量Mr、用于抑制俯仰振动的所需俯仰控制量Mp。此处，在所需阻尼力沿向上方向的情况下所需竖向控制量Fz为正值。在需要沿右下方向以及左上方向的阻尼力矩的情况下所需侧倾控制量Mr为正值。在需要降低前车轮和升高后车轮的阻尼力矩的情况下所需俯仰控制量Mp为正值。
控制单元30根据在上面步骤S42中获取的竖向速度Zg’、侧倾速度Φg’、和俯仰速度Θg’来计算这些所需竖向控制量Fz、所需侧倾控制量Mr和所需俯仰控制量Mp。例如，所需竖向控制量Fz、所需侧倾控制量Mr和所需俯仰控制量Mp分别从下述等式(8)至(10)获得。
Fz＝GzZ′g...(8)
Mr＝GrΦ′g...(9)
Mp＝GpΘ′g...(10)
在等式(8)至(10)中，Gz、Gr和Gp是控制增益。例如，根据Skyhook阻尼控制理论，这些控制增益Gz、Gr和Gp是线性增益。控制单元30能够通过将簧上重心位置GC处的模式速度中的各个模式速度乘以控制增益来计算簧上重心位置GC处的所需控制量中的各个所需控制量。替代性地，控制单元30可以通过参考基于模式速度中的各个模式速度的映射来计算所需控制量中的各个所需控制量。
步骤S44
接下来，控制单元30将簧上重心位置GC处的所需控制量(Fz，Mr，Mp)转换成车轮2-i中的每个车轮的位置处的所需控制量。车轮2-i中的每个轮的位置处的所需控制量对应于悬架3-i中的每个悬架所需的校正控制量Fci。
图15是示出了步骤S44的概念视图。前车轮(2-1、2-2)中的每一者的胎面宽度为Tf，后车轮(2-3、2-4)中的每一者的胎面宽度为Tr。前车轮轴线与簧上重心位置GC之间的距离为1f，后车轮轴线与簧上重心位置GC之间的距离为lr。在这种情况下，针对悬架3-i中的每个悬架的所需校正控制量Fci由下面的等式(11)表示。
根据该等式(11)，控制单元30可以将簧上重心位置GC处的所需控制量(Fz、Mr、Mp)转换成用于悬架3-i中的每个悬架的校正控制量Fci。替代性地，控制单元30可以通过参照基于所需控制量(Fz、Mr、Mp)的映射来计算校正控制量Fci中的各个控制量。
步骤S50至S70
由上述等式(11)获得的校正控制量Fci的符号与所需阻尼方向DRi的符号(取向)匹配。更具体地，在所需阻尼方向DRi是向上方向(DRi＞0)的情况下，校正控制量Fci为正号(Fci＞0)。另一方面，在所需阻尼方向DRi是向下方向(DRi＜0)的情况下，校正控制量Fci为负号(Fci＜0)。在这种情况下，控制量Fai由下面的等式(12)表示。
Fai＝Fb-Fci…(12)
在所需阻尼方向DRi是向上方向的情况下，校正控制量Fci为正值。因此，控制量Fai变得小于基本控制量Fb(步骤S60)。另一方面，在所需阻尼方向DRi是向下方向的情况下，校正控制量Fci为负值。因此，控制量Fai变得大于基本控制量Fb(步骤S70)。正如所描述的，步骤S50至S70可以仅通过公式(12)来共同执行。
更一般地，在校正控制量Fci的符号根据所需阻尼方向DRi是向上方向还是向下方向而不同的情况下，可以通过使用该校正控制量Fci共同地执行步骤S50至S70。也就是说，控制单元30可以通过将基本控制量Fb和校正控制量Fci结合来执行控制量校正过程而不用判定所需阻尼方向DRi是向上方向还是向下方向。如此一来，控制量校正过程得以简化，因此是优选的。

Claims (6)

1.一种安装在车辆上的悬架控制系统，所述悬架控制系统的特征在于包括：
悬架，所述悬架被设置用于所述车辆的车轮，并且所述悬架的阻尼力根据控制量而变动；以及
控制单元，所述控制单元配置成确定所述控制量并控制所述阻尼力，其中，
所述控制单元配置成执行基本计算过程和控制量校正过程，所述基本计算过程计算作为所述控制量的基值的基本控制量，所述控制量校正过程通过将所述基本控制量和校正控制量相结合来确定所述控制量，
基本阻尼力是对应于所述基本控制量的阻尼力，
行程速度是经由所述悬架相互联接的簧上结构与簧下结构之间的相对速度，
所需阻尼方向是抑制所述簧上结构的振动所需要的阻尼力的方向，并且
所述控制单元配置成：在所述所需阻尼方向为向上方向的情况下，无论所述行程速度如何，均以使所述阻尼力变得小于所述基本阻尼力的方式执行所述控制量校正过程，并且在所述所需阻尼方向为向下方向的情况下，无论所述行程速度如何，均以使所述阻尼力变得大于所述基本阻尼力的方式执行所述控制量校正过程。
2.根据权利要求1所述的悬架控制系统，其特征在于，当对所述行程速度的压缩侧与回弹侧进行比较时，与所述控制量的变动相关联的所述阻尼力的变动幅度在所述回弹侧比在所述压缩侧大。
3.根据权利要求1或2所述的悬架控制系统，其特征在于：
簧上速度是所述簧上结构的竖向速度；并且
在所述簧上速度沿向上方向的情况下，所述所需阻尼方向为向下方向，并且在所述簧上速度沿向下方向的情况下，所述所需阻尼方向为向上方向。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的悬架控制系统，其特征在于，还包括检测所述簧上结构的竖向加速度的簧上加速度传感器，其中，所述控制单元配置成基于由所述簧上加速度传感器检测到的所述竖向加速度来计算抑制所述簧上结构的振动所需要的所需控制量以作为所述校正控制量。
5.根据权利要求4所述的悬架控制系统，其特征在于：
所述校正控制量的符号因所述所需阻尼方向为向上方向或向下方向而不同；并且
所述控制单元配置成通过将所述校正控制量与所述基本控制量相结合来执行所述控制量校正过程而不用判定所述所需阻尼方向是向上方向还是向下方向。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的悬架控制系统，其特征在于，还包括检测所述簧上结构的竖向加速度的簧上加速度传感器，其中，所述控制单元配置成基于由所述簧上加速度传感器检测到的所述竖向加速度来判定所述所需阻尼方向是向上方向还是向下方向。
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