CN113557148A - 悬架控制方法及悬架控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明可消除以往的天钩控制中行程速度下降时的簧下的抖动感及硬度感。本发明具备将基于悬架机构的可变衰减力减震器的衰减系数确定的目标控制力赋予所述可变衰减力减震器的控制装置。所述控制装置具有：状态估计部，基于由多个传感器的几个传感器检测的值，计算簧上的簧上速度；应用控制部，基于所述簧上速度，计算并输出所述可变衰减力减震器的衰减系数；目标控制量管理部，基于由所述应用控制部输出的所述衰减系数，确定所述目标控制力。而且，控制装置在第一条件的情况下，基于预先保持的衰减系数，确定目标控制力。

Description

悬架控制方法及悬架控制系统
技术领域
本发明涉及悬架控制方法及悬架控制系统。
背景技术
作为控制车辆振动的技术，已知有一种由设置于悬架机构的可变衰减力减震器实现的天钩(skyhook)控制。天钩控制是基于悬架机构的簧上速度和行程速度(减震器速度)的相对速度，控制可变衰减力减震器的衰减力的技术。
在以往的天钩控制中，在车身(簧上)在簧上速度变化较小的状态下运动的期间，当从路面等对车轮(簧下)施加了变化较大的簧下谐振频率附近的振动(运动)时，车身在姿态控制中的收敛性降低，簧上的振动不能收敛，由此会影响乘坐舒适度，因此，提出了例如下述专利文献1公开的技术。
即，专利文献1公开的技术中公开有一种可变衰减力减震器的控制装置，在簧上速度和减震器速度的方向相反的情况下，进行将实际衰减力设定得比目标衰减力低的天钩控制，其中，计算目标衰减力和实际衰减力的偏差，基于该偏差对该目标衰减力进行增益校正，由此提高车身在姿态控制中的收敛性，实现乘坐舒适度的提高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011－213198号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，以往专利文献1公开的技术是基于卡诺普(Karnopp)定律的增益校正，但是，在簧上速度的符号和行程速度的符号不一致的期间，处于不对目标衰减力(目标控制力)赋予实际衰减力的所谓“缺失”状态，因此，即使进行了这样的增益校正，也不能抑制行程速度下降的期间的所谓“抖动感”，特别是不能抑制簧下的“抖动感”。
因此，本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，提供一种悬架控制方法及悬架控制系统，改进了以往的天钩控制。
更具体而言，本发明的目的在于，提供一种悬架控制方法及悬架控制系统，解决了随着衰减力对簧下的谐振现象的不足引起的“抖动感”，簧下的振动不收敛而引起的“硬度感”问题。
用于解决问题的技术方案
用于解决上述技术问题的本发明包含以下所示的发明特定事项以及技术特征而构成。即，按照某个观点的本发明提供一种包含悬架机构的悬架控制系统的悬架控制方法，该悬架机构设置于簧上和簧下之间，包含弹性体和可变衰减力减震器。所述控制方法可包含：基于由多个传感器中至少一个传感器检测的值，计算所述簧上的簧上速度；基于算出的所述簧上速度，计算并输出所述可变衰减力减震器的衰减系数；基于所输出的所述衰减系数，确定目标控制力；将所确定的所述目标控制力赋予所述可变衰减力减震器。而且，确定所述目标控制力是，可在第一条件的情况下，基于预先保持的衰减系数，确定目标控制力。
由此，通过暂时保持衰减系数，无需依赖于当前的行程速度，就能够进行由对簧下赋予衰减力(控制力)实现的姿态控制。
发明效果
根据本发明，消除随着衰减力相对于簧下的谐振现象的不足引起的“抖动感”，簧下的振动不收敛而引起的“硬度感”问题。
本发明的其他技术特征、目的及作用效果以及优点通过参照附图而说明的以下实施方式明确。另外，本公开的目的及作用效果以及优点只是例示而已，并不限定于此。
附图说明
图1是对本发明一个实施方式的悬架控制系统的结构的一个例子进行说明的框图。
图2是表示本发明一个实施方式的悬架控制系统的控制装置的结构的一个例子的框图。
图3是表示本发明一个实施方式的悬架控制系统的控制装置的天钩控制部的结构的一个例子的框图。
图4是表示用于对遵照卡诺普定律的天钩控制理论进行说明的悬架控制模型的一个例子的图。
图5是表示基于遵照卡诺普定律的天钩控制理论的行程速度和簧上速度的关系的一个例子的图。
图6是用于对基于本发明一个实施方式的悬架控制系统的行程速度和簧上速度的关系的衰减力控制模式的一个例子进行说明的图。
图7是表示图3所示的天钩控制部的衰减力控制模式确定部的结构的一个例子的框图。
图8是表示本发明一个实施方式的悬架控制系统的控制装置的目标控制量管理部的结构的一个例子的框图。
图9是表示本发明一个实施方式的悬架控制系统的衰减率变换图的一个例子的图。
图10是表示由本发明一个实施方式的悬架控制系统的衰减率保持控制部得到的衰减率包络线的一个例子的曲线图。
图11是用于对本发明一个实施方式的悬架控制系统的控制装置的目标控制量管理部的处理的一个例子进行说明的流程图。
图12是用于对基于本发明一个实施方式的悬架控制系统的天钩控制的行程速度和簧上速度的关系的一个例子进行说明的图。
图13是用于对本发明一个实施方式的悬架控制系统的控制装置的结构的一个例子进行说明的框图。
图14是表示本发明一个实施方式的悬架控制系统的目标衰减率的包络振幅的曲线图。
图15是对本发明一个实施方式的悬架控制系统的结构的一个例子进行说明的框图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。但是，以下说明的实施方式只不过是例示，并没有要排除以下未明示的种种变形或技术应用的意图。本发明在不脱离其宗旨的范围内可进行种种变形(例如，组合各实施方式等)而实施。另外，在以下附图的记载中，在相同或类似的部分标注相同或类似的符号来表示。附图是示意性的图，未必与实际的尺寸或比例等一致。在附图相互之间，往往也包含相互尺寸的关系或比例不同的部分。图中，表示与本公开的技术特别相关的结构要素，关于其他结构要素，为了容易理解而适当省略，但只要对于本领域的技术人员来说是不言而喻的，就不应该排除未图示的结构要素。
[第一实施方式]
在本实施方式中，公开了一种悬架控制系统，该悬架控制系统依赖于基于由各种传感器检测且输出的信号而得到的与规定的簧上速度及规定的行程速度之间的关系，在天钩控制中实现基于应用或非应用卡诺普(Karnopp)定律的天钩控制。
图1是对本发明一个实施方式的悬架控制系统的结构的一个例子进行说明的框图。在该图中，示出与本公开的技术特别相关的结构要素，关于其他结构要素，为了容易理解而适当省略。以下，对将本实施方式的悬架控制系统1应用于四轮车辆的例子进行说明，但不限于此，悬架控制系统1可应用于各种车辆。
悬架控制系统1是用于根据各种传感器的输出信号和/或状态量等，可变地控制设置于车辆的簧下(轮轴或车轮等)和簧上(车身等)之间的悬架机构10中的促动器的衰减力的装置。悬架机构10典型地包含螺旋弹簧12和可变衰减力减震器14而构成。可变衰减力减震器14典型地是可通过电磁控制来控制衰减力的促动器。此外，悬架机构10分别设置于四轮上，但在图中，为了简化，仅示出进行代表的一个。
悬架控制系统1可包含与车辆的行驶控制有关的各种传感器21～26(以下，也有时将它们统称为“传感器20”)和控制装置30而构成。在本实施方式中，设置有行程传感器21。另外，在该图中，作为其他传感器，示出轮速传感器22、前轮转向角传感器23、后轮转向角传感器24、偏航轴角速度传感器25、车速传感器26。
行程传感器21设置于各轮的悬架机构10，是用于检测悬架机构10中的悬架行程的速度(下称“行程速度”)的传感器。行程传感器21将与检测到的行程速度相应的信号输出到控制装置30。此外，如作为其他例子而说明那样，行程速度可使用由行程传感器21以外的各种传感器检测到的值(例如轮速、偏航率、横向加速度、转向角和/或车速等)来计算或估计。行程传感器21将与检测到的行程速度相应的信号输出到控制装置30。
轮速传感器22设置于各车轮，检测车轮的旋转速度(轮速)。轮速传感器22典型地设置于全部四轮上，但也可以设置于四轮中的任一个上。轮速传感器22将与检测到的轮速相应的信号输出到控制装置30。如后述，轮速可用于计算簧上速度(跳振率、侧倾率及俯仰率)。
前轮转向角传感器23设置于未图示的车辆前轮的转向机构，检测与驾驶员的转向操作量相应的前轮转向角。前轮转向角传感器23将与检测到的前轮转向角相应的信号输出到控制装置30。
后轮转向角传感器24设置于未图示的车辆后轮的转向机构，检测后轮转向角。后轮转向角典型地可根据驾驶员的转向操作量和/或车速来确定。前轮转向角传感器23将与检测到的前轮转向角相应的信号输出到控制装置30。
偏航轴角速度传感器25例如通过陀螺仪，检测围绕车辆的垂直轴的角速度。偏航轴角速度传感器25将与检测到的偏航轴角速度(偏航率)相应的信号输出到控制装置30。
车速传感器26检测车辆的车速。车速传感器26将与检测到的车速相应的信号输出到控制装置30。
此外，在本公开中，上述传感器以外的传感器未被图示，但对于本领域的技术人员来说不言而喻，还设置有实际车辆的行驶控制所需要的例如横向加速度传感器、发动机扭矩传感器、发动机转速传感器这样的传感器。另外，如其他实施方式所示，也可以设置簧上加速度传感器或簧下加速度传感器。
控制装置30基于各种传感器20的输出信号和/或状态量等，运算可变衰减力减震器的目标控制量，并输出与该目标控制量相应的指令信号，由此控制可变衰减力减震器14的衰减力。
图2是表示本发明一个实施方式的悬架控制系统的控制装置的结构的一个例子的框图。如该图所示，控制装置30概略地可包含例如状态估计部310、应用控制部320、目标控制量管理部330、电流驱动部340而构成。
状态估计部310基于从各轮的行程传感器21输出的信号，计算各轮的悬架机构10的行程速度，并且基于算出的行程速度，使用规定的估计模型，分别估计并输出与悬架机构10对应的簧上位置的簧上速度(跳振率、侧倾率及俯仰率)。在本实施方式中，行程速度及簧上速度用于后述的应用控制部320的天钩控制。
即，在本例中，状态估计部310基于从各轮的行程传感器21输出的值，计算各轮的行程速度，接着，基于算出的行程速度，使用规定的估计模型，计算天钩控制用的跳振率、侧倾率及俯仰率。
规定的估计模型例如可使用主动天钩模型的下述估计式。
dz2＝G·(dz2－dz1)
其中，G＝－(1/s)·{1/s+Csky/Ms)}·{(Cs/Ms)s+(Ks/Ms)}，z1表示簧下的位置，z2表示簧上的位置，s表示拉普拉斯算符，Csky表示假想衰减系数，Ms表示簧上的质量，Cs表示可变衰减力减震器14的衰减系数，Ks表示螺旋弹簧的弹性系数。另外，dz1是一次微分，即簧下速度，dz2是z2的一次微分，即簧上速度。
另外，当将考虑到与Csky、Cs及Ks各自的跳振项、侧倾项及俯仰项相应的模态参数(CskyB、CskyR、CskyP、CsB、CsR、CsP、KsB、KsR、KsP)的值分别设为B、R及P时，跳振率dB、侧倾率dR及俯仰率dP通过下式来计算。
dB＝GB·dxsB
dR＝GR·dxsR
dP＝GP·dxsP
其中，dxsB、dxsR、dxsP分别是行程量的跳振项、侧倾项及俯仰项的一次微分。
这样，状态估计部310估计天钩控制用的跳振率、侧倾率及俯仰率，以此作为簧上速度。此外，在本公开中，簧上速度为通过规定的估计模型估计的值，但不限于此，悬架控制系统1例如也可以构成为在车身上设置一个或一个以上的簧上速度传感器，基于从簧上速度传感器输出的信号，取得簧上速度。
应用控制部320例如可包含作为天钩控制部322发挥功能的簧上姿态控制部而构成。虽然未图示，但应用控制部320例如还可包含频率感应控制部、簧下控制部、车速感应控制部等。
天钩控制部322基于由状态估计部310算出的行程速度和簧上速度，确定用于可进行天钩控制的衰减系数。如后述，所谓本公开中所说的天钩控制，除了以往的基于遵照卡诺普定律的衰减系数的控制以外，还包含在规定的条件下基于停止了应用卡诺普定律的状态下的特定衰减系数的控制。衰减系数例如是假想设定于簧上的跳振、侧倾及俯仰等各运动自由度之间的衰减系数、或是假想设定于簧上平面上的坐标不同的至少任意三个点上的上下运动自由度之间的衰减系数。
目标控制量管理部330考虑到规定的控制模式、人对车速的感觉、跳振/侧倾/俯仰对各运动方向的振动感觉等，一边校正和/或调停对悬架机构10的目标控制力，一边计算最终的目标控制力。目标控制力表示为依赖于衰减系数的规定的衰减率(有时也称为“衰减系数饱和度”)。在该意思中，衰减率可看作是衰减系数的一例。目标控制量管理部330将与算出的目标控制力相应的指令电流输出到电流驱动部340。
电流驱动部340接受从目标控制量管理部330赋予的指令电流，基于实际施加电流的偏差及当前占空比，一边校正电压施加期间以使对可变衰减力减震器14的实际施加电流追随指令电流，一边将实际施加电流供给到可变衰减力减震器14。
另外，如上所述，作为其他例，可不使用行程传感器21，而是基于从其他传感器输出的各种值来计算行程速度。具体而言，虽然图中未图示，但设置为对应于各轮的行程速度计算部首先基于从各种传感器得到的轮速、前轮转向角、后轮转向角、横向加速度及偏航率，计算基准轮速。基准轮速是从轮速中去除了种种干扰的值。接着，行程速度计算部基于算出的基准轮速，计算轮胎旋转振动频率，并且计算轮速和基准轮速之间的偏差(轮速变动)。轮速和基准轮速的偏差是与根据如下行程而变动的成分相关联的值，该行程是因车身的跳振行为、侧倾行为、俯仰行为或簧下的上下振动而产生的行程。因此，行程速度计算部接着将算出的偏差变换为行程量进行校正，使与算出的轮胎旋转振动频率相应的带阻滤波器作用于校正后的行程量，去除轮胎旋转一次振动成分，计算最终的行程速度。
图3是表示本发明一个实施方式的悬架控制系统中的控制装置的天钩控制部的结构的一个例子的框图。如该图所示，本实施方式的天钩控制部322例如可包含卡诺普定律运算部3221、衰减力控制模式确定部3222、选择部3223、衰减系数保持部3224。从以下说明表明，在本公开中，保持以规定的方法算出的衰减系数，通过在规定的定时使用过去保持的衰减系数，可实现灵活的天钩控制。
卡诺普定律运算部3221基于簧上速度和行程速度，应用卡诺普定律，动态地计算用于天钩控制的衰减系数。遵照卡诺普定律的天钩控制概略地说是根据簧上速度和行程速度的方向(符号)动态地控制可变衰减力减震器14的衰减系数的技术。即，在簧上速度和行程速度的符号一致的情况下，以衰减系数升高的方式进行控制，在不一致的情况下，以衰减系数降低的方式进行控制。
在此，使用图4对遵照卡诺普定律的天钩控制理论进行说明。即，图4是表示用于对遵照卡诺普定律的天钩控制理论进行说明的悬架控制模型的图。在该图所示的悬架控制模型中，簧上Ms经由将螺旋弹簧12和可变衰减力减震器14并联连接的悬架机构10，与接触路面的簧下Ms连接(状态0)。另外，图中，当将簧下速度设为V1、将簧上速度设为V2(其中，将相对于路面向上方移动的方向设为正)、将假想的天钩减震器的衰减系数设为Csky、将可变衰减力减震器14的可变衰减系数设为Cs时，可变衰减系数Cs用
Cs＝Csky·V2/(V2－V1)≧0
表示。因此，为了用可变衰减力减震器14的衰减系数实现天钩控制力，可变衰减系数Cs始终需要正值。即，
在V2/(V2－V1)≧0时，
Cs＝Csky·V2/(V2－V1)
在V2/(V2－V1)＜0时，
Cs＝min(最小值)。
按照上述的悬架控制模型，卡诺普定律运算部3221计算用于天钩控制的衰减系数。算出的衰减系数被输出到选择部3223(参照图3)。
现在，考虑车辆在有平缓起伏的路面上行驶的情况。首先，在簧下Mw追随路面的平缓的凹坑的情况下，因为螺旋弹簧12伸长，行程速度V21(V21＝V2－V1)成为正值，所以控制装置30发出指令(状态1)，以使可变衰减系数Cs成为正值(提高衰减力)。接着，在簧下Mw追随路面的平缓的隆起的情况下，因为螺旋弹簧12因惯性被压缩，行程速度V21成为负值，所以控制装置30发出指令(状态2)，以使可变衰减系数Cs成为最小值min(降低衰减力)。接着，当簧下Mw越过了路面的隆起时，螺旋弹簧12伸长，行程速度V21成为正值，因此，控制装置30发出指令(状态3)，以使可变衰减系数Cs成为正值。之后，当簧下Mw追随平坦的路面时，螺旋弹簧12从伸长过渡到压缩，行程速度V21成为负值，因此，其结果，控制装置30发出指令(状态4)，以使可变衰减系数Cs成为最小值min。
这样，在遵照卡诺普定律的天钩控制理论中，因为是以簧上的减振为目的，所以即使在簧上速度V2比较快的情况下，例如，如图5所示，当行程速度V21的符号反转时，可变衰减系数Cs也变低，簧下的振动难以收敛。这样的簧下的谐振振动会给驾驶员带来一种车轮弹起般的振动即“抖动感”。特别是，簧下的谐振振动在10Hz频带下符号反转，减振效果变差。而且，当簧下的振动难以收敛时，容易发生行程速度V21的符号反转，其结果，可变衰减系数Cs容易重复高衰减化/低衰减化。这样的高衰减化/低衰减化的交替会给驾驶员带来一种“硬度感”。
因此，在本实施方式中，为了降低以往的天钩控制中的簧下的“抖动感”及“硬度感”，控制装置30以在行程速度V21正负反转的定时、即在行程速度V21跨0变化的区域内停止应用卡诺普定律的方式进行控制。在本公开中，将未应用卡诺普定律的情况称为第一条件，将应用卡诺普定律的情况称为第二条件。
即，衰减力控制模式确定部3222基于簧上速度V2和行程速度V21的关系，确定基于非应用卡诺普定律的第一衰减力控制模式或基于应用卡诺普定律的第二衰减力控制模式中任一种衰减力控制模式。第二衰减力控制模式例如是使用过去通过应用卡诺普定律算出的衰减系数来实现衰减化的衰减力控制模式。衰减力控制模式确定部3222将表示所确定的衰减力控制模式的指示信号输出到选择部3223。
图6是用于对基于本发明一个实施方式的悬架控制系统中的行程速度V21和簧上速度V2的关系的衰减力控制模式的一个例子进行说明的图。即，在该图中，除了在簧上速度V2和行程速度V21的关系中，示出簧上速度V2死区区域及行程速度死区区域以外，还在规定大小的簧上速度V2中，示出不应用卡诺普定律的卡诺普定律非应用区域(第一衰减力控制模式)和应用卡诺普定律的卡诺普定律应用区域(第二衰减力控制模式)。衰减力控制模式确定部3222基于簧上速度V2和行程速度V21，如该图所示，有选择地确定第一衰减力控制模式或第二衰减力控制模式中任一种。即，作为一例，在簧上速度V2大于死区，且簧上速度V2的符号和行程速度V21的符号相同的情况下(第一条件的情况下)，不管行程速度的符号如何，都不应用卡诺普定律，而是使用例如有助于高衰减化的过去的衰减系数。参照图7对衰减力控制模式确定部3222的具体结构的一个例子进行说明。
返回图3，选择部3223根据来自衰减力控制模式确定部3222的指示信号，输出基于第一衰减力控制模式的衰减系数或基于第二衰减力控制模式的衰减系数中任一种。从选择部3223输出的衰减系数输出到目标控制量管理部330，并且输出到衰减系数保持部3224。
衰减系数保持部3224暂时保持经由选择部3223输出的衰减系数。典型地，保持于衰减系数保持部3224的衰减系数通过从选择部3223输出的衰减系数被随时更新。衰减系数保持部3224例如也可以构成为每经过规定时间更新衰减系数。由此，衰减系数保持部3224可暂时保持过去由卡诺普定律运算部3221算出的衰减系数。
图7是表示图3所示的天钩控制部的衰减力控制模式确定部的结构的一个例子的框图。如上所述，衰减力控制模式确定部3222基于簧上速度V2和行程速度V21的关系，如图6所示，确定基于非应用卡诺普定律的第一衰减力控制模式或基于应用卡诺普定律的第二衰减力控制模式中的任一个衰减力控制模式。换言之，本实施方式的衰减力控制模式确定部3222在行程速度V21为0附近的情况下(在行程速度V21的符号容易反转的区域中)，输出表示停止应用卡诺普定律的第一衰减力控制模式的指示信号。
更具体而言，如该图所示，衰减力控制模式确定部3222在接受簧上速度V2时，在比较器712中比较其绝对值和第一簧上速度阈值V2TH，并且在比较器714中比较其绝对值和第二簧上速度阈值VhTH。第一簧上速度阈值V2TH规定簧上速度死区区域，第二簧上速度阈值V2VhTH规定基于簧上速度V2的非应用卡诺普定律的区域(第一条件)。比较器712的比较结果被输入到“与”器件722，并且其“非”值被输入到“与”器件726。另一方面，比较器714的比较结果被输入到“与”器件724。
另外，衰减力控制模式确定部3222在接受行程速度V21时，在比较器712中比较其绝对值和行程速度阈值V21TH。行程速度阈值V21TH规定行程速度死区区域。比较器712的比较结果被输入到“与”器件722，并且其“非”值被输入到“与”器件727。
“与”器件722基于比较器712的比较结果和比较器716的比较结果进行“与”运算。另外，“与”器件726基于比较器712的比较结果的“非”值和比较器716的比较结果的“非”值进行“与”运算。即，在“与”器件722及“与”器件726的运算结果分别为“真”的情况下，意味着超越对应的死区区域，有可能应用卡诺普定律。
另外，“与”器件724基于比较器714的比较结果和“与”器件722的运算结果进行“与”运算。即，在“与”器件724的运算结果为“真”的情况下，意味着最终应用卡诺普定律。
“或”器件732基于“与”器件724的运算结果和“与”器件726的运算结果进行“或”运算。即，在“与”器件724的运算结果及“与”器件726的运算结果中的至少一方为“真”的情况下(第二条件的情况下)，应用卡诺普定律。这是至少有簧上速度V2的绝对值超过第一簧上速度阈值V2TH，且所述行程速度V21的绝对值超过规定的行程速度阈值V21TH的情况，更具体而言，是除了死区区域和卡诺普定律非应用区域以外的区域(例如参照图6)。
此外，在本公开中，如图7所示，衰减力控制模式确定部3222构成为某种逻辑电路，但不限于此，也可以由软件构成。
图8是表示本发明一个实施方式的悬架控制系统中的控制装置的目标控制量管理部的结构的一个例子的框图。如该图所示，本实施方式的目标控制量管理部330例如可包含衰减系数变换部3301、衰减率计算部3302、衰减率保持控制部3303、指令电流计算部3304而构成。在本公开中，衰减率保持控制部3303可称为衰减系数保持控制部。
衰减系数变换部3301为了在确定衰减率之前，将从天钩控制部322输出的衰减系数换算为规定的衰减力，使用规定的系数进行变换。衰减系数变换部3301将系数变换后的衰减系数输出到衰减率计算部3302。
衰减率计算部3302基于行程速度V21、从衰减系数变换部3301输出的进行了系数变换后的衰减系数，计算规定的衰减率(衰减系数饱和度)。衰减率例如用0～100％的数值来表示。衰减率计算部3302例如按照图9所示的衰减率变换图，根据行程速度V21和系数变换后的衰减系数的关系，计算衰减率。在衰减率变换图中，例如，定义了“硬度感”从0％(SOFT(软))至100％(FIRM(硬))之间的衰减率。衰减率变换图例如被保持在控制装置30的未图示的存储器中。在其他实施方式中，衰减率计算部3302可使用预先设定的假想行程速度。衰减率计算部3302将算出的衰减率输出到衰减率保持控制部3303。
衰减率保持控制部3303基于算出的衰减率，可进行与衰减率的包络振幅相应的衰减力控制。即，衰减率保持控制部3303为了在衰减力上升阶段维持衰减力上升的响应性，采样检测随时间变化的衰减率振幅的峰值，且一边保持该峰值，一边将该峰值作为目标控制力(目标衰减率)输出。在该情况下，衰减率保持控制部3303根据规定的上升率限制值，调整衰减力上升速度。规定的上升率限制值例如用每单位时间内的规定的上升率给出。另外，衰减率保持控制部3303在判断为新检测到的峰值比过去(例如之前)检测到的峰值小的情况下，为了防止由衰减系数(衰减率)的急剧减少造成的簧下的抖动，根据规定的下降率限制值，调整衰减力下降速度。规定的下降率限制值例如用每单位时间内的规定的上升率给出，设定为簧下谐振周期T[s]以上，且衰减率从100％(FIRM)变成0％(SOFT)。
进而，衰减率保持控制部3303在判断为不能根据之前检测到的峰值在规定的时间内检测出新的峰值的情况下，为了充分维持对簧上赋予衰减力的时间，在经过了规定的峰值保持时间之后，根据规定的下降率限制值进行控制，以使衰减率减少。新的峰值是超过之前检测到的峰值的峰值。规定的峰值保持时间例如设定为簧上谐振周期以上。在本例中，规定的峰值保持时间的初期与未检测时间的初期一致。
此外，在本公开中，示出衰减率保持控制部3303根据衰减率计算部3302基于衰减系数而变换的衰减率来确定目标控制力的例子，但衰减率保持控制部3303也可以采用不使用衰减率，而基于衰减系数来直接确定目标控制力的结构。
图10是表示由本发明一个实施方式的悬架控制系统中的衰减率保持控制部得到的衰减率包络线的一个例子的曲线图。在该图中，点划线表示衰减率。衰减率典型地是其振幅频繁变化。另外，粗实线表示基于衰减率峰值的衰减率包络线。如该图所示，例如，衰减率包络线在衰减力上升阶段，遵照规定的上升率限制值UpLimit，在衰减力下降阶段，遵照规定的下降率限制值DwLimit。进而，在不能根据之前检测到的峰值在规定的时间内检测出新的峰值的情况下，衰减率包络线在经过了规定的峰值保持时间之后，遵照规定的下降率限制值，在本例中，减少到0。
如上所述，衰减率保持控制部3303将被保持为衰减率不急剧变动的值输出到指令电流计算部3304。
返回图8，指令电流计算部3304基于从衰减率保持控制部3303输出的衰减率值，计算并输出规定的指令电流。
图11是用于对本发明一个实施方式的悬架控制系统中的控制装置的目标控制量管理部330的处理的一个例子进行说明的流程图。这种处理例如通过控制装置30的处理器执行规定的控制程序来实现。
如该图所示，首先，目标控制量管理部330基于被赋予了规定的增益的衰减系数，按照图9所示的衰减率变换图，根据行程速度和系数变换后的衰减系数的关系，计算衰减率(S1101)。接着，目标控制量管理部330检测衰减率的峰值(S1102)，判断衰减力是处于上升阶段还是下降阶段(S1103)。
目标控制量管理部330在基于检测到的衰减率的峰值判断为衰减力处于上升阶段的情况下(S1103的“是”)，按照规定的上升率限制值，确定遵照衰减率的包络振幅的目标衰减率(S1104)。此外，目标控制量管理部330在目标衰减率超过100％的情况下，将目标衰减率设定为100％。然后，目标控制量管理部330为了计算下一个衰减率，返回S501的处理。
与此相对，目标控制量管理部330在判断为衰减力未处于上升阶段的情况下(S1103的“否”)，判断是否在规定的时间内检测到衰减率的峰值(S1105)。目标控制量管理部330在判断为在规定的时间内检测到衰减率的峰值的情况下(S1105的“是”)，根据规定的下降率限制值，确定遵照衰减率的包络振幅的目标衰减率(S1106)。目标衰减率被输出到指令电流计算部3304。这样，因为通过规定的下降率限制值来确定目标衰减率，所以可防止由衰减系数的急剧减少造成的簧下的抖动。此外，目标控制量管理部330在目标衰减率小于0％的情况下，将目标衰减率设定为0％。
另一方面，目标控制量管理部330在判断为在规定的时间内未检测到衰减率的峰值的情况下(S1105的“否”)，进一步判断是否经过了规定的峰值保持时间(S1107)。如上所述，规定的峰值保持时间是用于充分维持对簧上赋予衰减力的时间的时间。目标控制量管理部330进行监视直至经过了规定的峰值保持时间为止(S1107的“否”)，在判断为经过了规定的峰值保持时间时(S1107的“是”)，根据规定的下降率限制值，确定遵照衰减率的包络振幅的目标衰减率(S1106)。目标衰减率被输出到指令电流计算部3304。由此，充分确保对簧上赋予衰减力的时间。
若目标控制量管理部330在衰减力下降阶段确定了目标衰减率时，为了计算下一个衰减率，返回到S501的处理。
图12是用于对本发明一个实施方式的悬架控制系统中的基于天钩控制的行程速度和簧上速度的关系的一个例子进行说明的图。该图是将通过本实施方式的天钩控制而变化的行程速度和簧上速度的关系重叠在图6上而成的曲线图。图中，实线表示本实施方式的天钩控制。另外，点划线表示基于图5所示的卡诺普定律的天钩控制的一个例子。
如该图所示，根据本实施方式的天钩控制，在行程速度为0附近的区域(即，横跨行程速度V21＝0的轴的区域)中，不使用基于卡诺普定律的衰减系数，而是使用所保持的过去的衰减系数。由此，有效降低由通过以往天钩控制而产生的簧下的“抖动感”及随之的簧下的振动不收敛引起的“硬度感”。
如上所述，根据本实施方式，不依赖于当前的行程速度，而能够进行基于向簧下赋予衰减力(目标控制力)的姿态控制。
另外，根据本实施方式，由于基于当前的簧上速度和当前的行程速度的关系，切换基于应用卡诺普定律的天钩控制或基于非应用卡诺普定律的天钩控制，因此可有效降低以往成为天钩控制的问题的簧下的“抖动感”及“硬度感”。特别是，根据本实施方式，由于在行程速度为0附近的区域不进行基于应用卡诺普定律的天钩控制，因此可有效降低以往作为天钩控制的问题的簧下的“抖动感”及由随之而来的簧下的振动不收敛造成的“硬度感”。进而，根据本实施方式，在簧上速度超过规定的簧上速度阈值的情况下，由于不应用卡诺普定律，而是基于暂时保持的过去的衰减系数来进行天钩控制，所以有效降低上述簧下的“抖动感”及“硬度感”。
另外，根据本实施方式，由于根据包络线来调整/控制目标衰减率，而该包络线是遵照基于衰减系数的规定衰减率的包络振幅峰值的包络线，因此能够有效抑制由高衰减化和低衰减化的交替变化引起的振动。另外，根据本实施方式，由于将基于由各种传感器估计的状态及物理量而算出的衰减系数变换为规定的衰减率，因此能够提高驾驶员的乘坐舒适感。
进而，根据本实施方式，在衰减力上升阶段，使衰减率随着规定的上升率限制值而变化，因此能够在维持衰减力上升的响应性的同时，抑制由衰减力的急剧上升引起的簧下的抖动感。另外，根据本实施方式，悬架控制系统1在衰减力下降阶段，使衰减率随着规定的下降率限制值而变化，因此，能够在维持衰减力下降的响应性的同时，防止由衰减力的急剧减少造成的簧下的抖动。
另外，根据本实施方式，在判断为不能根据之前检测到的衰减系数(衰减率)的峰值在规定的时间内检测出新的峰值的情况下，由于在经过了规定的峰值保持时间之后，根据规定的下降率限制值进行控制，以使衰减率减少，因此能够在有效抑制簧下的谐振振动的同时，通过规定的峰值保持时间后的降低衰力来充分维持对簧上赋予衰减力的时间。
另外，根据本实施方式，由于基于从各种传感器输出的信号来计算簧上速度和/或行程速度，所以可采用各种传感器的灵活结构。
另外，在本实施方式中，设为在天钩控制中，在不应用卡诺普定律的情况下，使用所保持的过去的衰减系数，但不限于此，例如也可以使用固定值。另外，作为其他例子，也可以在衰减系数的变化上设置限制值，根据上次的衰减系数确定衰减系数，以使其成为该限制值内。
[第二实施方式]
在本实施方式中，公开了一种悬架控制系统，其在针对悬架机构的天钩控制中，可实现不依赖于行程速度的衰减力控制。
图13是对本发明一个实施方式的悬架控制系统中的控制装置的结构的一个例子进行说明的框图。如该图所示，本实施方式的控制装置30与上述实施方式的不同之处是状态估计部310的功能/结构及应用控制部320的天钩控制部322的功能/结构。关于与上述实施方式的结构要素相同的要素，适当省略说明。
如该图所示，状态估计部310可包含簧上速度估计部312而构成，该簧上速度估计部312基于来自各种传感器20的输出值，估计天钩控制用的簧上速度(跳振率、跳振率及俯仰率)。在本实施方式中，因为在簧上不具备上下加速度传感器，所以簧上速度例如可使用规定的估计模型来估计。
即，簧上速度估计部312例如使用如上所述的规定的估计模型，计算天钩控制用的跳振率、侧倾率及俯仰率。簧上速度估计部312将算出的跳振率、侧倾率及俯仰率输出到应用控制部320的天钩控制部322。
本实施方式的天钩控制部322基于跳振率、侧倾率及俯仰率，计算衰减系数。天钩控制部322例如可包含跳振率增益部3221、侧倾率增益部3222、俯仰率增益部3223、衰减控制力合成部3224而构成。
跳振增益部3221对从簧上速度估计部312输出的跳振率赋予规定的增益，且将此作为跳振控制力而输出到衰减控制力合成部3224。另外，侧倾增益部3222对从簧上速度估计部312输出的侧倾率赋予规定的增益，且将此作为侧倾控制力而输出到衰减控制力合成部3224。另外，俯仰率增益部3223对从簧上速度估计部312输出的俯仰率赋予规定的增益，且将此作为俯仰控制力而输出到衰减控制力合成部3224。
衰减控制力合成部3224计算跳振控制力、侧倾控制力及俯仰控制力各自的绝对值，通过将这些绝对值合成(相加)，计算衰减系数。衰减控制力合成部3224将算出的衰减系数输出到目标控制量管理部330。
如上所述，目标控制量管理部330考虑到规定的控制模式、人对车速的感觉、跳振/侧倾/俯仰相对于各运动方向的振动感觉等，一边校正和/或调停对悬架机构10的目标控制力，一边计算最终目标控制力。本实施方式的目标控制量管理部330与图8所示的功能结构基本相同，但在如下方面与上述实施方式不同，即，为了计算衰减率，使用假想行程速度来代替基于从行程传感器21输出的行程速度或从各种传感器20输出的值而估计的行程速度。在本实施方式中，假想行程速度考虑到簧上的谐振现象，例如设定为约0.1m/s的值，但不限于此，可使用适当的值。
特别是，在目标控制量管理部330中，如上所述，衰减率保持控制部3303一边保持成为峰值的衰减率，一边调整/控制遵照衰减率包络线的目标衰减率。由此，会有效抑制由高衰减化和低衰减化的交替变化引起的振动。
如上所述，根据本实施方式，能够得到与第一实施方式相同或同等的作用效果以及优点。即，根据本实施方式，由于不使用基于依赖于行程速度的卡诺普定律的衰减系数，而是基于跳振控制力、侧倾率控制力及俯仰控制力，来计算衰减系数，进而使用算出的衰减系数，可进行与衰减率的包络振幅相应的衰减力控制，因此能够对簧下赋予衰减力。图14是表示目标衰减率的包络振幅的曲线图。通过与该图所示的衰减率的包络振幅相应的天钩控制，相对于以往的基于应用卡诺普定律的天钩控制，不会带来3～6Hz频带中的控制的恶化，能够使簧上阻尼指数降低约1/3。由此，能够有效降低通过以往的天钩控制由于忽视簧下振动而产生的“抖动感”及“硬度感”，能够有效保持对簧上及簧下的衰减力，抑制衰减力的变化(振动)，进而能够降低簧下的谐振振幅。
[第三实施方式]
在本实施方式中，公开了一种悬架控制系统，关于天钩控制中使用的各种传感器，取代行程传感器或除其以外还使用各种加速度传感器。
图15是对本发明的一个实施方式的悬架控制系统的结构的一个例子进行说明的框图。该图所示的悬架控制系统1在设置有用于天钩控制的各种加速度传感器方面，与图1所示的不同。关于与上述实施方式的结构要素相同的要素，适当省略说明。
即，如该图所示，本实施方式的悬架控制系统1可包含与车辆的行驶有关的各种传感器20而构成。该图中，作为各种传感器20，除了上述的轮速传感器22、前轮转向角传感器23、后轮转向角传感器24、偏航轴角速度传感器25及车速传感器26以外，例如还设置有多个簧上加速度传感器27和多个簧下加速度传感器28。
簧上加速度传感器27例如可设置于车辆主体的任意位置。在本例中，将三个簧上加速度传感器27a、27b及27c设置为相互离开，但不限于此。簧上加速度传感器27的每一个检测簧上的跳振方向(Z轴方向)的加速度。另外，簧上加速度传感器27可检测簧上的水平方向(Y轴方向)的加速度。簧上加速度传感器27分别将检测到的加速度相应的信号输出到控制装置30。
簧下加速度传感器28例如设置于四轮的各悬架机构10的弹性体(例如螺旋弹簧)的下方位置。图中，仅示出有进行代表的悬架机构10的簧下加速度传感器28a。簧下加速度传感器28的每一个检测簧下的跳振方向(Z轴方向)的加速度，且将检测到的加速度相应的信号输出到控制装置30。
控制装置30的状态估计部310基于由各种加速度传感器27及28检测的各种加速度，估计簧上的跳振率，侧倾率及俯仰率、及悬架机构10的行程速度V21。
例如，状态估计部310基于从簧上加速度传感器27输出的簧上加速度、和从与之对应的簧下加速度传感器28输出的簧下的加速度，计算相对加速度，基于算出的相对加速度，估计行程速度。此外，状态估计部310利用数字滤波器对从各种加速度传感器27及28输出的加速度进行模拟积分，估计速度维度的物理量，另外，基于从轮速传感器22输出的轮速，估计簧上和/或簧下的状态，可估计速度维度的物理量。
这样，如第一实施方式所述，由状态估计部310估计的行程速度连同簧上速度一起被输出到应用控制部320的天钩控制部322。天钩控制部322基于由状态估计部310算出的行程速度和簧上速度，确定用于可进行天钩控制的衰减系数。
如上所述，根据本实施方式，可实现与上述各实施方式相同或同等的作用效果以及优点。即，根据本实施方式，在行程速度V21为0附近的区域(即，在横跨行程速度V21＝0的轴的区域)，不使用基于卡诺普定律的衰减系数(衰减率)，而使用所保持的之前的衰减系数。由此，有效降低由以往的天钩控制产生的“抖动感”及“硬度感”。此外，也可在本实施方式的行程控制系统的结构上应用第二实施方式的行程控制系统的结构，在该情况下，也可以实现同样的作用效果以及优点。
上述各实施方式均为用于说明本发明的例示，并没有将本发明仅限定于这些实施方式的意思。本发明只要不脱离其要旨，就能够以各种方式来实施。
例如，在本说明书公开的方法中，只要与其结果不发生矛盾，则也可以同时进行或以不同的顺序实施步骤、动作或功能。所说明的步骤、动作及功能只是作为例子而提供的，步骤、动作及功能中的任一个均可在不脱离发明要旨的范围内省略，另外，也可以通过相互结合而作为一个整体来提供，另外，也可以追加其他步骤、动作或功能。
另外，如上所述，悬架控制系统1也可以基于从各种传感器20输出的值而计算簧上速度，还可以使用行程速度来计算。在该情况下，悬架控制系统1也可以基于从行程传感器21输出的值而直接计算行程速度，还可以基于从行程传感器21以外的各种传感器输出的值来计算。进而，悬架控制系统1也可以不依赖于行程速度，而使用簧上速度进行天钩控制，或者还可以使用行程速度(例如在行程速度横跨0的区域中)进行天钩控制。
更具体而言，本申请发明可应用于以下所述的系统：
(1)由加速度传感器及行程传感器检测簧上速度及行程速度的系统；
(2)根据由加速度传感器检测到的值计算簧上速度，且基于来自各种传感器的值(传感数据)来估计以及推测行程速度的系统；
(3)由行程传感器检测行程速度，且基于来自各种传感器的值来推测簧上速度的系统；或，
(4)基于来自加速度传感器及行程传感器以外的各种传感器的值来推测簧上速度及行程速度双方的系统。
此外，簧上速度和/或行程速度的估计可使用以往方法来进行。
另外，在本说明书中，公开了各种实施方式，但可一边适当改进一个实施方式的特定特征(技术事项)，一边将其追加于其他实施方式中，或者可以与该其他实施方式的特定特征置换，那样的方式也包含在本发明的要旨中。
符号说明
1…悬架控制系统
10…悬架机构
12…螺旋弹簧
14…可变衰减力减震器
20…传感器
21…行程传感器
22…轮速传感器
23…前轮转向角传感器
24…后轮转向角传感器
25…偏航轴角速度传感器
26…车速传感器
27、27a、27b、27c…簧上加速度传感器
28…簧下加速度传感器
30…控制装置
310…状态估计部
320…应用控制部
322…天钩控制部
3221…卡诺普定律运算部
3222…衰减力控制模式确定部
3223…选择部
3224…衰减系数保持部
330…目标控制量管理部
3301…衰减系数变换部
3302…衰减率计算部
3303…衰减率保持控制部
3304…指令电流计算部
340…电流驱动部

Claims (16)

1.一种悬架控制系统的悬架控制方法，该悬架控制系统包含悬架机构，该悬架机构设置于簧上和簧下之间，包含弹性体和可变衰减力减震器，
该悬架控制方法包含：
基于由多个传感器中的至少一个传感器检测的值，计算所述簧上的簧上速度；
基于算出的所述簧上速度，计算并输出所述可变衰减力减震器的衰减系数；
基于所输出的所述衰减系数，确定目标控制力；以及
将所确定的所述目标控制力赋予所述可变衰减力减震器，
确定所述目标控制力是，在第一条件的情况下，基于预先保持的衰减系数确定目标控制力。
2.如权利要求1所述的悬架控制方法，其中，
确定所述目标控制力是保持基于所述簧上速度算出的所述衰减系数，在所述第一条件的情况下，基于所述保持的衰减系数，确定所述目标控制力。
3.如权利要求1或2所述的悬架控制方法，其中，
还包含：基于由所述多个传感器中的至少一个传感器检测的值，计算所述悬架机构的行程速度。
4.如权利要求3所述的悬架控制方法，其中，
计算并输出所述衰减系数包含：在第二条件的情况下，通过将当前的所述簧上速度和当前的所述行程速度应用于卡诺普定律，计算并输出当前的所述衰减系数。
5.如权利要求3或4所述的悬架控制方法，其中，
计算并输出所述衰减系数是，在所述簧上速度的绝对值超过第一簧上速度阈值、且所述行程速度的绝对值超过行程速度阈值的情况下，输出通过将所述当前的簧上速度和所述当前的行程速度应用于卡诺普定律而算出的衰减系数。
6.如权利要求3～5中任一项所述的悬架控制方法，其中，
所述第一条件是所述簧上速度的绝对值超过第二簧上速度阈值、且所述行程速度的绝对值超过行程速度阈值的情况。
7.如权利要求3～6中任一项所述的悬架控制方法，其中，
所述第一条件是所述行程速度跨越0而变化的情况。
8.如权利要求1～7中任一项所述的悬架控制方法，其中，
确定所述目标控制力是，在所述第一条件的情况下，检测基于所述衰减系数的衰减率的包络振幅的峰值，暂时保持检测到的所述峰值，基于暂时保持的所述峰值，确定所述目标控制力。
9.如权利要求8所述的悬架控制方法，其中，
确定所述目标控制力是，基于所述衰减系数，使用规定的衰减率变换图，确定所述衰减率。
10.如权利要求8或9所述的悬架控制方法，其中，
确定所述目标控制力是，在按照所述检测到的峰值判断为所述衰减率上升的阶段的情况下，按照规定的上升率限制值，确定所述包络振幅。
11.如权利要求8～10中任一项所述的悬架控制方法，其中，
确定所述目标控制力是，在判断为所述检测到的峰值小于过去的所述峰值的情况下，按照规定的下降率限制值，确定所述包络振幅。
12.如权利要求8～11中任一项所述的悬架控制方法，其中，
确定所述目标控制力是，在所述检测到的峰值在规定的期间内未被检测到的情况下，在经过了规定的峰值保持时间之后，确定所述包络振幅。
13.如权利要求1～12中任一项所述的悬架控制方法，其中，
还包含：基于由所述多个传感器中的轮速传感器检测的轮速，计算所述簧上速度。
14.如权利要求1～13中任一项所述的悬架控制方法，其中，
还包含：基于由所述多个传感器中的行程传感器检测的行程速度，计算所述簧上速度。
15.如权利要求3所述的悬架控制方法，其中，
还包含：基于由所述多个传感器中的簧上加速度传感器及簧下加速度传感器检测的值，计算所述行程速度。
16.一种悬架控制系统，其具有：
悬架机构，被设置于簧上和簧下之间，包含弹性体和可变衰减力减震器；以及
控制装置，将基于所述可变衰减力减震器的衰减系数确定的目标控制力赋予所述可变衰减力减震器，
所述控制装置具备：
状态估计部，基于由多个传感器中的至少一个传感器检测的值，计算所述簧上的簧上速度；
应用控制部，基于算出的所述簧上速度，计算并输出所述可变衰减力减震器的衰减系数；以及
目标控制量管理部，基于由所述应用控制部输出的所述衰减系数，确定所述目标控制力，
在第一条件的情况下，基于预先保持的衰减系数，确定目标控制力。
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