CN111347830B - 用于车辆的悬架控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的悬架控制系统，该悬架控制系统包括：第一电流设定单元，该第一电流设定单元被配置成，基于实际阻尼速度来设定第一电流；第二电流设定单元，该第二电流设定单元被配置成，基于模型阻尼速度来设定第二电流；权重系数设定单元，该权重系数设定单元被配置成，基于实际阻尼速度来设定权重系数；以及目标电流设定单元，该目标电流设定单元被配置成，将第一值和第二值的总和设定为阻尼器的目标电流，第一值是通过将第二电流与权重系数相乘而获得的，第二值是通过将第一电流与通过从一减去权重系数所获得的值相乘而获得的。第一电流设定单元被配置成，在规定的情况下，使第一电流小于第二电流。

Description

用于车辆的悬架控制系统
技术领域
本发明涉及一种包括可变阻尼力阻尼器的用于车辆的悬架控制系统。
背景技术
关于可以基于施加至其的电流来改变阻尼力的可变阻尼力阻尼器，存在一种通过参照基于目标阻尼力和实际阻尼速度(即，行程速度)的图来设定向可变阻尼力阻尼器施加的目标电流的方法(例如，参见JP2011-079520A)。目标阻尼力是通过天钩(skyhook)控制等来计算的。基于来自对可变阻尼力阻尼器的行程位置进行检测的行程传感器的信号来计算实际阻尼速度。在这种可变阻尼力阻尼器中，通过对来自行程传感器的信号进行微分来计算实际阻尼速度，使得实际阻尼速度很可能会根据路面的不平整度在零(中位)附近振荡。鉴于这样的问题，为实际阻尼速度设定死区(dead zone)或下限，以防止目标电流变得过大。
存在基于车辆模型来计算目标阻尼力和阻尼速度的情况，并且向可变阻尼力阻尼器施加的目标电流是基于目标阻尼力和阻尼速度(基于车辆模型)来设定的。在这种情况下，在不考虑路面的不平整度的情况下，对基于车辆模型的阻尼速度进行计算，使得在大多数正常行驶区域中，基于车辆模型的阻尼速度很可能小于前述死区或前述下限。因此，在设定死区的情况下，难以适当地产生阻尼器的阻尼力。
发明内容
鉴于现有技术的这种问题，本发明的主要目的是提供一种包括可变阻尼力阻尼器的用于车辆的悬架控制系统，其中，所述可变阻尼力阻尼器的阻尼力可以适当地产生而不会过大。
为实现这样的目的，本发明的一个实施方式提供了一种用于车辆(100)的悬架控制系统(20)，所述悬架控制系统包括：可变阻尼力阻尼器(6)，所述可变阻尼力阻尼器被配置成基于施加至所述可变阻尼力阻尼器的电流来改变阻尼力；车辆传感器(9、10)，所述车辆传感器被配置成检测车辆状态量；车辆模型计算单元(22)，所述车辆模型计算单元被配置成，基于所述车辆状态量和规定的车辆模型，来计算在所述车辆处产生的侧倾力矩、俯仰力矩以及偏航力矩中的至少一项和侧倾率、俯仰率以及偏航率中的至少一项；目标阻尼力计算单元(23)，所述目标阻尼力计算单元被配置成，基于所述侧倾力矩、所述俯仰力矩以及所述偏航力矩中的所述至少一项来计算所述可变阻尼力阻尼器的目标阻尼力；模型阻尼速度计算单元(24)，所述模型阻尼速度计算单元被配置成，基于所述侧倾率、所述俯仰率以及所述偏航率中的所述至少一项来计算所述可变阻尼力阻尼器的模型阻尼速度；第一电流设定单元(26)，所述第一电流设定单元被配置成，基于所述目标阻尼力以及实际阻尼速度或估计阻尼速度中的一项来设定所述可变阻尼力阻尼器的第一电流，所述实际阻尼速度是基于从设置在所述可变阻尼力阻尼器中的行程传感器输入的信号来计算的，所述估计阻尼速度是基于车轮速度来估计的；第二电流设定单元(27)，所述第二电流设定单元被配置成，基于所述模型阻尼速度和所述目标阻尼力来设定所述可变阻尼力阻尼器的第二电流；权重系数设定单元(28)，所述权重系数设定单元被配置成，至少基于所述实际阻尼速度或者所述估计阻尼速度将权重系数设定在从零到一(包括端点)的范围内；以及目标电流设定单元(30)，所述目标电流设定单元被配置成，将第一值和第二值的总和设定为所述可变阻尼力阻尼器的目标电流，所述第一值是通过将所述第二电流与所述权重系数相乘而获得的，所述第二值是通过将所述第一电流与通过从一减去所述权重系数所获得的值相乘而获得的，其中，所述第一电流设定单元被配置成，在所述实际阻尼速度或者所述估计阻尼速度处于规定范围内的情况下，使所述第一电流小于所述第二电流。
根据这种布置，改变所述第一电流与所述第二电流之间的比率以设定所述可变阻尼力阻尼器的所述目标电流。所述第一电流是基于根据路面的不平整度而变化的所述实际阻尼速度来设定的，而所述第二电流是基于所述模型阻尼速度来设定的。因此，在路面的不平整度的影响较大的情况下，可以增加所述第一电流的比率，而在路面的不平整度的影响较小的情况下，可以增加所述第二电流的比率，使得可以适当地设定所述目标电流。所述第一电流设定单元在所述实际阻尼速度处于规定范围内的情况下，使所述第一电流小于所述第二电流，从而防止了根据路面的小的不平整度等而产生过大的阻尼力。另一方面，即使所述模型阻尼速度相对较小，所述第二电流设定单元也可以基于所述模型阻尼速度和所述目标阻尼力来适当地设定所述第二电流。
优选地，所述权重系数设定单元被配置成，基于所述实际阻尼速度或者所述估计阻尼速度的低频分量的幅度与所述模型阻尼速度的低频分量的幅度之间的差，将第一系数设定在从零到一(包括端点)的范围内，以使得随着所述两个幅度之间的差变大，所述第一系数变小，并且至少基于所述第一系数来设定所述权重系数。
根据这种布置，可以基于所述实际阻尼速度的低频分量的幅度与所述模型阻尼速度的低频分量的幅度之间的差来估计路面的不平整度。在路面的不平整度很大的情况下，前述差变大。
优选地，所述权重系数设定单元被配置成，基于所述实际阻尼速度或者所述估计阻尼速度的高频分量的幅度，将第二系数设定在从零到一(包括端点)的范围内，以使得随着所述高频分量的幅度变大，所述第二系数变小，并且将所述第一系数和所述第二系数中的一个系数设定为所述权重系数。优选地，所述权重系数设定单元被配置成，将所述第一系数和所述第二系数中的较小系数设定为所述权重系数。
根据这种布置，可以基于所述实际阻尼速度的高频分量的幅度来估计路面的不平整度。在所述实际阻尼速度的高频分量的幅度较大的情况下，可以估计路面的不平整度很大。
优选地，所述权重系数设定单元被配置成，在所述模型阻尼速度与所述实际阻尼速度之间的差为零的情况下，将所述权重系数设定成一，而在所述模型阻尼速度与所述实际阻尼速度之间的差等于或大于规定值的情况下，将所述权重系数设定成零。
优选地，所述第一电流设定单元被配置成设定第一限制区，在所述第一限制区中，将所述第一电流设定成零而与所述实际阻尼速度无关，并且所述第二电流设定单元被配置成设定第二限制区，在所述第二限制区中，将所述第二电流设定成零而与所述模型阻尼速度无关，并且所述第一限制区比所述第二限制区宽。
因此，根据本发明的一个实施方式，可以提供一种包括可变阻尼力阻尼器的用于车辆的悬架控制系统，其中，所述可变阻尼力阻尼器的阻尼力可以适当地产生而不会过大。
附图说明
图1是设置有根据本发明的第一实施方式的悬架控制系统的车辆的示意图；
图2是悬架控制系统的框图；
图3是第一电流设定单元所使用的第一电流图；
图4是第二电流设定单元所使用的第二电流图；
图5是权重系数设定单元的框图；
图6是根据本发明的第二实施方式的悬架控制系统的框图；以及
图7是估计阻尼速度计算单元的框图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述设置有根据本发明的第一实施方式的悬架控制系统20的四轮车辆100。在附图中，用于四个轮和与轮关联的各种部件(诸如阻尼器)的附图标记附加有用于指示前、后、左和右的后缀。例如，用于四个轮的附图标记“2”附加有fl、fr、rl或rr，使得“2fl(前、左)”表示左前轮，“2fr(前、右)”表示右前轮，“2rl(后、左)”表示左后轮，并且“2rr(后、右)”表示右后轮。
如图1所示，轮2安装在车辆100的车身1的左前侧、右前侧、左后侧以及右后侧处。这些轮2中的每一个均经由悬架装置7由车身1支撑，该悬架装置7包括悬架臂4、弹簧5、可变阻尼力阻尼器6(下文中，简称为阻尼器6)等。在本实施方式中，车辆100由驱动前轮2fl、2fr的FF车辆构成。
车辆100包括电子控制单元8(ECU)和传感器，例如车速传感器9(车辆传感器的示例)、转向角传感器10(车辆传感器的示例)、行程传感器11等。ECU 8用于各种控制。车轮速度传感器9和转向角传感器10检测车辆状态量。每个车轮速度传感器9均检测作为每个轮2的转速的车轮速度Vw。可以通过对每个轮2的车轮速度Vw求平均来获得车速V。转向角传感器10获得每个前轮2的转向角δ。例如，转向角传感器10可以通过检测转向轴的旋转角来获得转向角δ。各行程传感器11安装在对应的阻尼器6中，并且检测阻尼器6的行程位置Sp(伸展/缩回位置)。车辆100可以包括其他传感器，诸如用于检测车身1的偏航率的偏航率传感器、用于检测制动装置的制动流体压力的制动压力传感器、用于检测车辆100的驱动扭矩的扭矩传感器、用于检测传动装置的档位的档位传感器等。
ECU 8包括微计算机、ROM、RAM、外围电路、输入/输出接口、各种驱动器等，并且经由诸如控制器局域网(CAN)的通信线路连接到各轮2的阻尼器6和传感器9-11。悬架控制系统20由ECU 8、传感器9-11等构成。
阻尼器6设置在车身1与相应轮2之间。各阻尼器6可以由任意本身已知的可变阻尼力阻尼器构成，该阻尼器可以基于从ECU 8输入的电信号改变阻尼力。例如，各阻尼器6由磁流变阻尼器(MR阻尼器)构成，该MR阻尼器将磁流变流体(MRF)用作阻尼流体，并且设置有一对腔室，该对腔室由活塞分离，并且经由嵌合有线圈的连通通道(腔道)彼此连通，该线圈用于在连通通道中选择性地创建磁场。另选地，各阻尼器6可以具有连通通道，该连通通道的横截面积可以由施加于设置在连通通道中的合适装置的输入电信号改变。在本实施方式中，各阻尼器6由MR阻尼器构成。当从ECU 8向线圈施加电流时，向流过连通通道的MRF施加磁场，使得MRF中的铁磁颗粒形成链簇。从而，流过连通通道的MRF的粘度增加，使得各阻尼器6的阻尼力增大。阻尼器6包括气缸和活塞杆。气缸的下端连接到悬架臂4的上面，该上面可以被认为是轮侧构件。活塞杆的上端连接到阻尼器底座(轮罩的上部)，该阻尼器底座可以被认为是车身侧构件。
如图2所示，ECU 8包括：估计车辆100的车辆状态量的车辆模型计算单元22、目标阻尼力计算单元23、模型阻尼速度计算单元24、实际阻尼速度计算单元25、第一电流设定单元26、第二电流设定单元27、权重系数设定单元28、目标电流设定单元30以及电流控制单元31。将来自各种传感器(包括车轮速度传感器9、转向角传感器10以及行程传感器11)的检测信号输入至ECU 8。
车辆模型计算单元22基于由转向角传感器10获得的每个前轮2的转向角δ以及由每个车轮速度传感器9获得的每个轮2的车轮速度Vw，利用规定的车辆模型来计算侧滑角β、偏航率γ、侧倾率p、侧倾角
Figure BDA0002331298810000056
以及目标侧倾力矩Mx。基于下列方程(1)至(5)来设定车辆模型。
Figure BDA0002331298810000051
Figure BDA0002331298810000052
Figure BDA0002331298810000053
Figure BDA0002331298810000054
Figure BDA0002331298810000055
在上述方程(1)至(5)中，“m”表示车辆100的质量，“V”表示车速，“β”表示侧滑角，“γ”表示偏航率，“ms”表示弹跳(sprung)质量，“hs”表示侧倾力矩的臂长，“p”表示侧倾率，“Kf”表示前轮2中的一个前轮的等效转弯能力，“Kr”表示后轮中的一个后轮的等效转弯能力，“lf”表示重心与每个前轮2的轴之间的距离，“lr”表示重心与每个后轮2的轴之间的距离，“δf”表示每个前轮2的转向角，“δr”表示每个后轮2的转向角，“Iz”表示围绕车辆坐标系的Z轴的偏航惯性矩，“Ix”表示围绕车辆坐标系的X轴的弹跳质量的侧倾惯性矩，“g”表示重力加速度，
Figure BDA0002331298810000061
表示侧倾角，
Figure BDA0002331298810000062
表示侧倾刚度，以及
Figure BDA0002331298810000063
表示侧倾阻尼系数。“m”、“ms”、“hs”、“Kf”、“Kr”、“lf”、“lr”、“Iz”、“Ix”、
Figure BDA0002331298810000064
以及
Figure BDA0002331298810000065
预先针对每个车辆100进行了设定。由于根据本实施方式的车辆100是前轮转向车辆，因此每个前轮2的转向角δf是由转向角传感器10获得的转向角δ，并且每个后轮2的转向角δr固定为零。
目标阻尼力计算单元23基于由车辆模型计算单元22计算出的目标侧倾力矩Mx，来计算每个阻尼器6的目标阻尼力Dt(Dtfl、Dtfr、Dtrl、Dtrr)，用于对车辆100的侧倾进行抑制。例如，目标阻尼力计算单元23基于下列方程(6)至(9)，根据目标侧倾力矩Mx，来计算每个阻尼器6fl、6fr、6rl、6rr的目标阻尼力Dtfl、Dtfr、Dtrl、Dtrr。
Figure BDA0002331298810000066
Figure BDA0002331298810000067
Figure BDA0002331298810000068
Figure BDA0002331298810000069
在上述方程(6)至(9)中，“Tf”表示前轮2fl、2fr的胎面(tread)，“Tr”表示后轮2rl、2rr的胎面，“Rf”表示前阻尼器6fl、6fr的杠杆比，以及“Rr”表示后阻尼器6rl、6rr的杠杆比。
模型阻尼速度计算单元24基于由车辆模型计算单元22计算出的侧倾率p，来计算每个阻尼器6(6fl、6fr、6rl、6rr)的阻尼速度作为模型阻尼速度Sm(Smfl、Smfr、Smrl、Smrr)。例如，模型阻尼速度计算单元24基于下列方程(10)至(13)，来设定与侧倾率p相对应的每个阻尼器6fl、6fr、6rl、6rr的模型阻尼速度Smfl、Smfr、Smrl、Smrr。
Figure BDA0002331298810000071
Figure BDA0002331298810000072
Figure BDA0002331298810000073
Figure BDA0002331298810000074
行程传感器11对应于相应的阻尼器6，并且根据相应的阻尼器6的位置来输出信号。实际阻尼速度计算单元25通过根据从每个行程传感器11输入的每个阻尼器6的位置对所述信号进行微分，来计算实际阻尼速度Sr(Srfl、Srfr、Srrl、Srrr)，该实际阻尼速度是每个阻尼器6(6fl、6fr、6rl、6rr)的行程速度。
第一电流设定单元26基于由目标阻尼力计算单元23计算出的每个阻尼器6的目标阻尼力Dt，以及由实际阻尼速度计算单元25计算出的每个阻尼器6的实际阻尼速度Sr，通过参照图3所示的第一电流图，来设定每个阻尼器6的第一电流Ar1。第一电流图限定了第一限制区(第一死区)，在该第一限制区中，在实际阻尼速度Sr等于或小于规定的第一绝对值的条件下，使第一电流Ar1减小。在第一限制区中，可以将第一电流Ar1设定成规定值(例如，零)，而与实际阻尼速度Sr以及目标阻尼力Dt无关。另选地，在第一限制区中，可以通过将基于实际阻尼速度Sr和目标阻尼力Dt的值与处于从零到一(包括端点)的范围内的系数相乘来设定第一电流Ar1。
第二电流设定单元27基于由目标阻尼力计算单元23计算出的目标阻尼力Dt，以及由模型阻尼速度计算单元24计算出的模型阻尼速度Sm，通过参照图4所示的第二电流图，来设定每个阻尼器6的第二电流Ar2。第二电流图限定了第二限制区(第二死区)，在该第二限制区中，在模型阻尼速度Sm等于或小于规定的第二绝对值的条件下，使第二电流Ar2减小。在第二限制区中，可以将第二电流Ar2设定成规定值(例如，零)，而与模型阻尼速度Sm以及目标阻尼力Dt无关。另选地，在第二限制区中，可以通过将基于模型阻尼速度Sm和目标阻尼力Dt的值与处于从零到一(包括端点)的范围内的系数相乘来设定第二电流Ar2。
第二电流图中的第二限制区(模型阻尼速度Sm的第二绝对值)小于第一电流图中的第一限制区(实际阻尼速度Sr的第一绝对值)。因此，在模型阻尼速度Sm和实际阻尼速度Sr彼此相等的情况下，由第二电流设定单元27设定的第二电流Ar2变得大于由第一电流设定单元26设定的第一电流Ar1，这是因为模型阻尼速度Sm处于第二限制区之外，而实际阻尼速度Sr处于第一限制区之内。换句话说，第一电流设定单元26在实际阻尼速度Sr处于规定的范围内的情况下，使第一电流Ar1小于第二电流Ar2。
权重系数设定单元28至少基于实际阻尼速度Sr，将权重系数U设定在从零到一(包括端点)的范围内。图5示出了权重系数设定单元28的细节。在本实施方式中，权重系数设定单元28基于与每个阻尼器6相对应的实际阻尼速度Sr和模型阻尼速度Sm，来设定与每个阻尼器6相对应的权重系数U。在权重系数设定单元28的以下描述中，将对代表四个阻尼器6的一个阻尼器6的权重系数U的设定方法进行描述。通过相同的处理来设定其它三个阻尼器6的权重系数U。
权重系数设定单元28包括第一系数设定单元61，该第一系数设定单元基于实际阻尼速度Sr的低频分量的幅度与模型阻尼速度Sm的低频分量的幅度之间的差，将第一系数U1设定在从零到一(包括端点)的范围内。第一系数设定单元61包括第一低通滤波器62(第一LPF)、第二低通滤波器63(第二LPF)、差计算单元64以及第一系数转换单元65。第一低通滤波器62提取模型阻尼速度Sm的低频分量。第二低通滤波器63提取实际阻尼速度Sr的低频分量。差计算单元64从由第一低通滤波器62提取的模型阻尼速度Sm的低频分量中减去由第二低通滤波器63提取的实际阻尼速度Sr的低频分量，来计算差ΔS。第一系数转换单元65将由差计算单元64计算出的差ΔS转换成第一系数U1。第一系数转换单元65随着差ΔS变小，使第一系数U1更接近于一，而随着差ΔS越大，使第一系数U1更接近于零。在差ΔS为0的情况下，第一系数转换单元65可以将第一系数U1设定成一，而在差ΔS等于或大于规定值的情况下，将第一系数U1设定成零。
当模型阻尼速度Sm的低频分量与实际阻尼速度Sr的低频分量之间的差ΔS较小时，第一系数设定单元61估计路面的不平整度较小，并将第一系数U1设定得较大。随着第一系数U1变大，第二电流Ar2对阻尼器6的目标电流It(稍后将进行描述)的影响变得大于第一电流Ar1对阻尼器6的目标电流It的影响。
权重系数设定单元28包括第二系数设定单元71，该第二系数设定单元基于实际阻尼速度Sr的高频分量的幅度，将第二系数U2设定在从零到一(包括端点)的范围内。第二系数设定单元71包括高通滤波器72(HPF)、最大幅度提取单元73以及第二系数转换单元74。高通滤波器72提取实际阻尼速度Sr的高频分量。最大幅度提取单元73从由高通滤波器72提取的实际阻尼速度Sr的高频分量的预定数量的峰值中提取最大幅度。第二系数转换单元74将由最大幅度提取单元73提取的实际阻尼速度Sr的高频分量的最大幅度转换成第二系数U2。第二系数转换单元74随着实际阻尼速度Sr的高频分量的最大幅度变小，使第二系数U2更接近于一，而随着实际阻尼速度Sr的高频分量的最大幅度变大，使第二系数U2更接近于零。第二系数转换单元74可以在最大幅度等于或大于规定上限的情况下，将第二系数U2设定成零，而在最大幅度等于或小于规定下限的情况下，将第二系数U2设定成一。
当实际阻尼速度Sr的高频分量的最大幅度较小时，第二系数设定单元71估计路面的不平整度较小，并将第二系数U2设定得较大。随着第二系数U2变大，第二电流Ar2对阻尼器6的目标电流It(稍后将进行描述)的影响变得大于第一电流Ar1对阻尼器6的目标电流It的影响。
权重系数设定单元28包括选择单元76，该选择单元76将由第一系数设定单元61设定的第一系数U1和由第二系数设定单元71设定的第二系数U2中的较小者设定为权重系数U。在其它实施方式中，选择单元76可以将第一系数U1和第二系数U2中的较大者设定为权重系数U，或者将第一系数U1和第二系数U2的平均值设定为权重系数U。
如图2所示，目标电流设定单元30基于由第一电流设定单元26计算出的第一电流Ar1、由第二电流设定单元27计算出的第二电流Ar2以及权重系数U来计算目标电流It。具体地，如下面的方程(14)所示，目标电流设定单元30将第一值和第二值的总和设定为目标电流It。通过将第二电流Ar2与权重系数U相乘来获得第一值，并且通过将第一电流Ar1与通过从一减去权重系数U所获得的值相乘来获得第二值。
Figure BDA0002331298810000091
电流控制单元31基于目标电流It对开关电路执行PWM控制，并且将目标电流It施加至对应的阻尼器6以控制阻尼器6的阻尼力。
当车辆100行驶时，具有前述结构的ECU 8执行每个阻尼器6的阻尼力控制，以规定的处理间隔(例如，10ms)计算目标电流It，并且将计算出的目标电流It施加至每个阻尼器6以控制每个阻尼器6的阻尼力。首先，ECU 8的车辆模型计算单元22基于从传感器9、10输入的车辆状态量和规定的车辆模型来计算在车辆100处产生的目标侧倾力矩Mx，并且ECU 8的模型阻尼速度计算单元24计算模型阻尼速度Sm，该模型阻尼速度Sm是当时每个阻尼器6的行程速度。
接下来，ECU 8的目标阻尼力计算单元23基于目标侧倾力矩Mx来计算每个阻尼器6的目标阻尼力Dt。另外，ECU 8的实际阻尼速度计算单元25基于由每个行程传感器11检测到的每个阻尼器6的行程位置来计算实际阻尼速度Sr。另外，ECU 8的第一电流设定单元26基于目标阻尼力Dt和实际阻尼速度Sr，通过参照第一电流图来设定第一电流Ar1。而且，ECU 8的第二电流设定单元27基于目标阻尼力Dt和模型阻尼速度Sm，通过参照第二电流图来设定第二电流Ar2。
而且，ECU 8的权重系数设定单元28基于实际阻尼速度Sr和模型阻尼速度Sm来设定权重系数U。换句话说，权重系数设定单元28基于实际阻尼速度Sr和模型阻尼速度Sm来估计车辆100所行驶的路面的不平整度。权重系数设定单元28在将路面的不平整度估计为较小的情况下，将权重系数U设定成更接近于一，使得第二电流Ar2对目标电流It的影响变得大于第一电流Ar1对目标电流It的影响。另一方面，权重系数设定单元28在将路面的不平整度估计为较大的情况下，将权重系数U设定成更接近于零，使得第一电流Ar1对目标电流It的影响变得大于第二电流Ar2对目标电流It的影响。
接下来，ECU 8的目标电流设定单元30基于第一电流Ar1、第二电流Ar2以及权重系数U，来设定目标电流It。随着权重系数U变得更接近于一，即，随着将路面的不平整度估计为较小，目标电流It变得相比第一电流Ar1更接近于第二电流Ar2。
根据上面的结构，在基于实际阻尼速度Sr和模型阻尼速度Sm将车辆100所行驶的路面的不平整度估计为较小的情况下，可以使目标电流It更接近于第二电流Ar2并产生较小的阻尼力。另一方面，在将车辆100所行驶的路面的不平整度估计为较大的情况下，可以抑制因路面的不平整度所造成的过大的阻尼力，这是因为目标电流It变得更接近于第一电流Ar1，该第一电流Ar1是基于限定实际阻尼速度Sr的第一限制区(第一死区)的第一电流图来设定的。
如图6所示，根据第二实施方式的悬架控制系统20包括带通滤波器51、增益电路52以及估计阻尼速度计算单元53。根据第二实施方式的悬架控制系统20基于由每个车轮速度传感器9检测到的车轮速度Vw，将每个阻尼器6的阻尼速度(行程速度)估计为估计阻尼速度Ss。由此，可以不需要每个行程传感器11来检测实际阻尼速度Sr。
将由每个车轮速度传感器9检测到的车轮速度Vw输入至带通滤波器51。带通滤波器51具有带通特性，以允许0.5Hz至5Hz的频率分量通过。即，带通滤波器51具有低通特性，以允许小于约5Hz的频带中的频率分量通过，使得可以阻止高频分量，并且可以可靠地提取弹跳共振频带中的频率分量(与弹跳振动相对应的频率范围中的信号)。另选地，在以较短的更新周期输入车轮速度Vw的信号的情况下，可以使用具有较高频带(例如，20Hz)的低通特性的带通滤波器51，使得也可以提取非弹跳共振频带中的频率分量。
增益电路52利用车轮速度变化ΔVw与非弹跳载荷u1(地面接触载荷的变化)之间的正则相关(regular correlation)(u1＝kΔVw；k是比例常数)，以将车轮速度变化ΔVw转换成非弹跳载荷u1。
估计阻尼速度计算单元53基于非弹跳载荷u1和单轮模型，来计算估计阻尼速度Ss，该估计阻尼速度是每个阻尼器6的行程速度的估计值。例如，单轮模型可以由下面的方程(15)来表示，其中，将每个轮2的非弹跳载荷u1设定为输入u。
Figure BDA0002331298810000111
在上面的方程(15)中，“M1”表示非弹跳质量，“M2”表示弹跳质量，“x1”表示沿上下方向的非弹跳位置，“x2”表示沿上下方向的弹跳位置，“d2x1/dt2”表示沿上下方向的非弹跳加速度，以及“d2x2/dt2”表示沿上下方向的弹跳加速度。
在上面的方程(15)中，非弹跳质量M1和弹跳质量M2是已知的。另一方面，输入u不仅包括非弹跳载荷u1，而且包括每个阻尼器6的阻尼力u2，这是因为每个阻尼器6均是由可变阻尼力阻尼器组成的。可以基于单轮模型中的非弹跳载荷u1来获得每个阻尼器6的阻尼力u2。因此，在可以基于车轮速度Vw获得非弹跳载荷u1的条件下，可以利用系统矩阵来获得沿上下方向的非弹跳加速度d2x1/dt2、沿上下方向的弹跳加速度d2x2/dt2、沿上下方向的非弹跳位置x1以及非弹跳速度dx1/dt。在系统矩阵中，将非弹跳载荷u1以及基于非弹跳载荷u1计算出的每个阻尼器6的阻尼力u2设定为输入u，并且考虑非弹跳质量M1与弹跳质量M2之间的弹簧常数K(弹簧5的弹簧常数)、非弹跳质量M1以及弹跳质量M2。附带地，将估计阻尼速度Ss表示为dx2/dt-dx1/dt。
具体地，在下列方程(16)和(17)中表示上面的方程(15)中的M1d2x1/dt2和M2d2x2/dt2。
Figure BDA0002331298810000121
在上面的方程(16)和下面的方程(17)中，“u1”表示非弹跳载荷，“u2”表示每个阻尼器6的阻尼力，以及K2表示弹簧常数。
Figure BDA0002331298810000122
在单轮模型中，将下面的方程(18)的状态方程设定为模型，并且基于输入矢量u，获得下面的方程(18)的状态变量x。
Figure BDA0002331298810000123
Figure BDA0002331298810000124
在上面的方程(18)和(19)中，“x”表示状态变量矢量，“A”和“B”表示系统矩阵。基于上面的方程(16)至(19)，将上面的方程(18)用下面的方程(20)来表示。
Figure BDA0002331298810000125
如图7所示，在提供有这种状态方程的单轮模型中，将输入u输入至设置有系统矩阵B的计算单元81，将计算单元81的输出经由加法单元82输入至积分单元83，将积分单元83的输出输入至设置有系统矩阵A的计算单元84，并且将计算单元84的输出返回至加法单元82。基于单轮轮模型获得第一观察矩阵85至第四观察矩阵88的输出，从而获得非弹跳位置x1、弹跳位置x2、弹跳速度S2(dx2/dt)以及估计阻尼速度Ss(dx2/dt-dx1/dt)。第一观察矩阵85是非弹跳位置x1的观察矩阵，并且被设定成[1 0 0 0]。第二观察矩阵86是弹跳位置x2的观察矩阵，并且被设定成[0 1 0 0]。第三观察矩阵87是弹跳速度S2(dx2/dt)的观察矩阵，并且被设定成[0 0 0 1]。第四观察矩阵88是估计阻尼速度Ss(dx2/dt-dx1/dt)的观察矩阵，并且被设定成[0 0 -1 1]。即，单轮模型的第一观察矩阵85至第四观察矩阵88是基于车轮速度变化ΔVw来获得非弹跳位置x1、弹跳位置x2、弹跳速度S2以及估计阻尼速度Ss的手段。
这样，通过将基于车轮速度Vw获得的非弹跳载荷u1输入至单轮模型，可以获得估计阻尼速度Ss，而不管是否为悬架装置7设定了后倾角(caster angle)。
将由估计阻尼速度计算单元53计算出的每个阻尼器6的估计阻尼速度Ss输出至第一电流设定单元26和权重系数设定单元28。第一电流设定单元26基于目标阻尼力Dt和估计阻尼速度Ss(代替了实际阻尼速度Sr)，按与第一实施方式相同的方式来设定第一电流Ar1。而且，权重系数设定单元28基于模型阻尼速度Sm和估计阻尼速度Ss(代替了实际阻尼速度Sr)，按与第一实施方式相同的方式来设定权重系数U。
前面已经描述了本发明的具体实施方式，但是本发明不应受到前述实施方式的限制，而是在本发明的范围内可以进行各种变形和变更。车辆模型计算单元22可以计算俯仰力矩或偏航力矩而不是目标侧倾力矩Mx，并且目标阻尼力计算单元23可以基于俯仰力矩或偏航力矩来计算目标阻尼力Dt。另选地，车辆模型计算单元22可以计算目标侧倾力矩Mx、俯仰力矩以及偏航力矩，并且目标阻尼力计算单元23可以基于目标侧倾力矩Mx、俯仰力矩以及偏航力矩中的每一项来计算目标阻尼力Dt，然后选择所计算出的目标阻尼力Dt中的一项。车辆模型计算单元22可以计算俯仰率或偏航率而不是侧倾率p，并且模型阻尼速度计算单元24可以基于俯仰率或偏航率来计算模型阻尼速度Sm。

Claims (6)

1.一种用于车辆的悬架控制系统，所述悬架控制系统包括：
可变阻尼力阻尼器，所述可变阻尼力阻尼器被配置成基于施加至所述可变阻尼力阻尼器的电流来改变阻尼力；
车辆传感器，所述车辆传感器被配置成检测车辆状态量；
车辆模型计算单元，所述车辆模型计算单元被配置成，基于所述车辆状态量和规定的车辆模型，来计算在所述车辆处产生的侧倾力矩、俯仰力矩以及偏航力矩中的至少一项和侧倾率、俯仰率以及偏航率中的至少一项；
目标阻尼力计算单元，所述目标阻尼力计算单元被配置成，基于所述侧倾力矩、所述俯仰力矩以及所述偏航力矩中的所述至少一项来计算所述可变阻尼力阻尼器的目标阻尼力；
模型阻尼速度计算单元，所述模型阻尼速度计算单元被配置成，基于所述侧倾率、所述俯仰率以及所述偏航率中的所述至少一项来计算所述可变阻尼力阻尼器的模型阻尼速度；
第一电流设定单元，所述第一电流设定单元被配置成，基于实际阻尼速度或推测的阻尼速度以及所述目标阻尼力来设定所述可变阻尼力阻尼器的第一电流，所述实际阻尼速度是基于从设置在所述可变阻尼力阻尼器中的行程传感器输入的信号来计算的，所述推测的阻尼速度是基于车轮速度来推测的；
第二电流设定单元，所述第二电流设定单元被配置成，基于所述模型阻尼速度和所述目标阻尼力来设定所述可变阻尼力阻尼器的第二电流；
权重系数设定单元，所述权重系数设定单元被配置成，至少基于所述实际阻尼速度或者所述推测的阻尼速度将权重系数设定成从零到一，包括端点零和一；以及
目标电流设定单元，所述目标电流设定单元被配置成，将第一值和第二值的总和设定为所述可变阻尼力阻尼器的目标电流，所述第一值是通过将所述第二电流与所述权重系数相乘而获得的，所述第二值是通过将所述第一电流与通过从一减去所述权重系数所获得的值相乘而获得的，
其中，所述第一电流设定单元被配置成，在所述实际阻尼速度或者所述推测的阻尼速度处于规定范围内的情况下，使所述第一电流小于所述第二电流。
2.根据权利要求1所述的悬架控制系统，其中：所述权重系数设定单元被配置成，基于所述实际阻尼速度或者所述推测的阻尼速度的低频分量的幅度与所述模型阻尼速度的低频分量的幅度之间的差，将第一系数设定成从零到一，包括端点零和一，以使得随着所述两个幅度之间的差变大，所述第一系数变小，并且至少基于所述第一系数来设定所述权重系数。
3.根据权利要求2所述的悬架控制系统，其中：所述权重系数设定单元被配置成，基于所述实际阻尼速度或者所述推测的阻尼速度的高频分量的幅度，将第二系数设定成从零到一，包括端点零和一，以使得随着所述高频分量的幅度变大，所述第二系数变小，并且将所述第一系数和所述第二系数中的一个系数设定为所述权重系数。
4.根据权利要求3所述的悬架控制系统，其中：所述权重系数设定单元被配置成，将所述第一系数和所述第二系数中的较小系数设定为所述权重系数。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的悬架控制系统，其中，所述权重系数设定单元被配置成，在所述模型阻尼速度与所述实际阻尼速度之间的差为零的情况下，将所述权重系数设定成一，而在所述模型阻尼速度与所述实际阻尼速度之间的差等于或大于规定值的情况下，将所述权重系数设定成零。
6.根据权利要求5所述的悬架控制系统，其中：
所述第一电流设定单元被配置成设定第一限制区，在所述第一限制区中，将所述第一电流设定成零而与所述实际阻尼速度无关，并且
所述第二电流设定单元被配置成设定第二限制区，在所述第二限制区中，将所述第二电流设定成零而与所述模型阻尼速度无关，并且
所述第一限制区比所述第二限制区宽。
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