CN114379307A - 悬架行程关联值推定装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及悬架行程关联值推定装置和方法。对被供给向根据控制电流产生阻尼力的减震器(24FL～24RR)的控制电流进行控制的控制单元(30)，基于对根据控制电流和相对振动的频率而变化的各悬架的等效阻尼系数(ce(I))和等效弹簧常数(ke(I))进行符号回归的两个函数的系数与控制电流的关系以及被供给向减震器的控制电流，来决定两个函数的系数，并基于由检测装置(32FL～32RR)检测到的簧上的上下加速度和系数被决定了的两个函数，来运算簧上与簧下之间的相对位移(zsi)或相对速度(dzsi)。

Description

悬架行程关联值推定装置和方法
技术领域
本发明涉及汽车等车辆的悬架行程关联值推定装置和方法。
背景技术
已知基于各车轮位置的簧上的上下加速度，使用观测器来推定悬架的行程速度、行程(以下称为“悬架行程关联值”)。
例如，在下述的专利文献1中记载了：基于减震器的推定阻尼系数来设计用于推定悬架行程关联值的方程式的系数，由此构建观测器，并使用观测器来推定悬架行程关联值。
此外，在下述的专利文献2记载了：在半主动悬架中，当构建用于推定悬架行程关联值的观测器时，考虑因减震器所产生的阻尼力的迟滞引起的滞后。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9－309315号公报
专利文献2：JSAE(Society of Automotive Engineers of Japan；日本汽车工程师协会)，Vol.48，No.3，2017
在上述专利文献1和专利文献2中记载的现有的悬架行程关联值的推定方法中，由于下述的理由，存在如下的问题：在簧上与簧下之间的相对振动的频率为较高的值以上的区域中，无法高精度地推定悬架行程关联值。特别是，存在如下的问题：在相对振动的频率为较高的值以上的区域中，推定值相对于悬架行程关联值的真值的增益减小，此外推定值相对于真值的相位偏移变大。
首先，第一，悬架的弹簧力不仅由悬架弹簧产生，也由橡胶衬套等产生，因此该悬架的弹簧力不是线性的，而是非线性的，但并未考虑这一点。第二，在专利文献2所记载的推定方法中，虽然考虑了因减震器所产生的阻尼力的迟滞而引起的滞后，但并未考虑因减震器以外的悬架部件彼此的摩擦而引起的衰减、由橡胶衬套等引起的衰减。
发明内容
本发明的主要的课题在于，即使在簧上与簧下之间的相对振动的频率较高的区域中，也不使用观测器而基于簧上的上下加速度来高精度地推定悬架行程关联值。
根据本发明，提供一种悬架行程关联值推定装置(10)，包括：阻尼力产生装置(减震器24FL～24RR)，被配置为根据所供给的控制电流(I)产生在各车轮(12FL～12RR)的位置处使簧上与簧下之间的相对振动衰减的阻尼力；控制单元(电子控制装置30)，对被供给向阻尼力产生装置的控制电流进行控制；以及检测装置(上下加速度传感器32FL～32RR)，对簧上的上下加速度(ddz2)进行检测，所述悬架行程关联值推定装置(10)被配置为运算簧上与簧下之间的相对位移(zs)和相对速度(dzs)中的至少一方来作为对应的悬架(18FL～18RR)的行程关联值。
控制单元(30)具有存储装置(ROM)，该存储装置(ROM)存储有对根据控制电流和相对振动的频率而变化的各悬架的等效阻尼系数(ce(I))和等效弹簧常数(ke(I))进行符号回归的两个函数的系数(co、ac、ko、ak以及bk)与控制电流(I)的关系，控制单元被配置为：基于被供给向阻尼力产生装置的控制电流和关系来决定两个函数的系数，并基于由检测装置检测到的簧上的上下加速度(ddz2)和系数被决定了的两个函数来运算簧上与簧下之间的相对位移(zs)和相对速度(dzs)中的至少一方。
如后文将详细说明的那样，悬架的等效阻尼系数和等效弹簧常数不仅根据被供给向阻尼力产生装置的控制电流而变化，也根据簧上与簧下之间的相对振动的频率而变化。
根据上述的构成，对根据被供给向阻尼力产生装置的控制电流和簧上与簧下之间的相对振动的频率而变化的各悬架的等效阻尼系数和等效弹簧常数进行符号回归的两个函数的系数与控制电流的关系被存储于存储装置。基于被供给向阻尼力产生装置的控制电流和关系来决定两个函数的系数。而且，基于由检测装置检测到的簧上的上下加速度和系数被决定了的两个函数来运算簧上与簧下之间的相对位移和相对速度中的至少一方。
因此，能以考虑因悬架部件彼此的摩擦而引起的衰减、由橡胶衬套等引起的衰减进而考虑阻尼力的非线性，并且考虑悬架的弹簧力也是非线性的方式，来能确定两个函数。因此，如后文将详细说明的那样，即使在簧上与簧下之间的相对振动的频率较高的区域中，也能基于簧上的上下加速度高精度地推定簧上与簧下之间的相对位移和相对速度中的至少一方，即悬架行程关联值。
此外，在使用观测器来推定悬架行程关联值的现有的方法中，为了设计观测器的增益，需要时时刻刻进行矩阵变换、黎卡提(Riccati)方程式的运算。因此，增益的设计进而观测器的构建需要大量的时间和劳力。
与此相对，根据上述的构成，对根据被供给向阻尼力产生装置的控制电流和簧上与簧下之间的相对振动的频率而变化的各悬架的等效阻尼系数和等效弹簧常数进行符号回归的两个函数的系数与控制电流的关系被预先存储于存储装置即可。需要说明的是，两个函数的系数与控制电流的关系例如可以通过进行利用四轮振荡器对各车轮进行激振的随机激振试验来求出。因此，能不使用观测器地推定悬架行程关联值，无需为了观测器的构建而花费大量的时间和劳力，因此与现有的方法相比，能简便地推定悬架行程关联值。
在本发明的一个方案中，控制单元(30)被配置为：基于决定出的系数来确定对等效弹簧常数进行符号回归的函数(k2e)和对等效阻尼系数进行符号回归的函数(c2e)，作为将簧上的质量(m2)与簧上的上下加速度(ddz2)的积(m2ddz2)除以确定出的对等效阻尼系数进行符号回归的函数和拉普拉斯算子的积(c2es)与确定出的对等效弹簧常数进行符号回归的函数的和(k2e+c2es)而得到的值，运算簧上与簧下之间的相对位移(zs)。
根据上述方案，如后文将详细说明的那样，通过检测装置来检测簧上的上下加速度，由此作为上述值，能运算簧上与簧下之间的相对位移。
而且，在本发明的另一个方案中，控制单元(30)被配置为：将从簧上的上下加速度向簧上与簧下之间的相对位移的传递函数(zs/ddz2)视为从簧上的上下加速度向中间变量的第一传递函数(y/ddz2)与从中间变量向簧上与簧下之间的相对位移的第二传递函数(zs/y)数的积，运算簧上与簧下之间的相对位移(zs)。
根据上述方案，能将从簧上的上下加速度向簧上与簧下之间的相对位移的传递函数视为第一传递函数与第二传递函数的积，运算簧上与簧下之间的相对位移。
在本发明的另一个方案中，对等效阻尼系数(c2e(I))进行符号回归的函数是基本的等效阻尼系数(c0(I))的至少一阶滞后的函数(算式(3))，对等效弹簧常数(k2e(I))进行符号回归的函数是基本的等效弹簧常数(k0(I))的至少一阶滞后且至少一阶超前的函数(算式(4))。
根据上述方案，能分别用对应的函数对等效阻尼系数和等效弹簧常数进行符号回归，并将这两个函数的系数与控制电流的关系存储于存储装置。而且，能基于控制电流和上述关系来决定两个函数的系数，并基于簧上的上下加速度和系数被决定了的两个函数中的至少一方来运算簧上与簧下之间的相对位移和相对速度中的至少一方。
而且，在本发明的另一个方案中，控制单元(30)被配置为：作为中间变量(y)、一阶滞后的函数的时间常数和一阶滞后且一阶超前的函数的滞后时间常数的和与中间变量的微分值的积((ak+ac)dy)、以及一阶滞后的函数的时间常数和一阶滞后且一阶超前的函数的滞后时间常数的积与中间变量的二阶微分值的积((akacddy)这三者的和(算式(12))，运算簧上与簧下之间的相对位移(zs)。
根据上述方案，如后文将详细说明的那样，作为中间变量的函数，能容易地运算簧上与簧下之间的相对位移。
而且，在本发明的另一个方案中，控制单元(30)被配置为：基于决定出的系数来确定对等效弹簧常数进行符号回归的函数(k2e)和对等效阻尼系数进行符号回归的函数(c2e)，作为将簧上的质量(m2)、簧上的上下加速度(ddz2)以及拉普拉斯算子(s)的积(m2ddz2s)除以确定出的对等效阻尼系数进行符号回归的函数和拉普拉斯算子的积(c2es)与确定出的对等效弹簧常数进行符号回归的函数的和(k2e+c2es)而得到的值，运算簧上与簧下之间的相对速度(dzs)。
根据上述方案，如后文将详细说明的那样，通过检测装置来检测簧上的上下加速度，由此作为上述值，能运算簧上与簧下之间的相对速度。
而且，在本发明的另一个方案中，控制单元(30)被配置为：将从簧上的上下加速度向簧上与簧下之间的相对速度的传递函数(dzs/ddz2)视为从簧上的上下加速度向中间变量的第三传递函数(y/ddz2)与从中间变量向簧上与簧下之间的相对速度的第四传递函数(dzs/y)的积，运算簧上与簧下之间的相对速度(dzs)。
根据上述方案，能将从簧上的上下加速度向簧上与簧下之间的相对速度的传递函数视为第三传递函数与第四传递函数的积，运算簧上与簧下之间的相对速度。
而且，在本发明的另一个方案中，控制单元(30)被配置为：作为中间变量(y)、一阶滞后的函数的时间常数和一阶滞后且一阶超前的函数的滞后时间常数的和与中间变量的微分值的积((ak+ac)dy)、以及一阶滞后的函数的时间常数和一阶滞后且一阶超前的函数的滞后时间常数的积与中间变量的二阶微分值的积((akacddy)这三者的和(算式(19))，运算簧上与簧下之间的相对速度(dzs)。
根据上述方案，如后文将详细说明的那样，作为中间变量的函数，能容易地运算簧上与簧下之间的相对速度。
而且，根据本发明，提供一种悬架行程关联值推定方法，使用阻尼力产生装置(减震器24FL～24RR)、存储装置(ROM)以及检测装置(上下加速度传感器32FL～32RR)，运算簧上与簧下之间的相对位移(zs)和相对速度(dzs)中的至少一方来作为悬架行程关联值，该阻尼力产生装置(减震器24FL～24RR)被配置为根据所供给的控制电流(I)来产生使车辆的簧上与簧下之间的相对振动衰减的阻尼力，该存储装置(ROM)存储有对根据控制电流和相对振动的频率而变化的各悬架的等效阻尼系数(ce(I))和等效弹簧常数(ke(I))进行符号回归的两个函数的系数(co、ac、ko、ak以及bk)与控制电流(I)的关系，该检测装置(上下加速度传感器32FL～32RR)对簧上的上下加速度(ddz2)进行检测，所述悬架行程关联值推定方法包括以下步骤：获取由检测装置检测到的簧上的上下加速度；获取被供给向阻尼力产生装置的控制电流；基于获取到的控制电流和存储于存储装置的关系来决定两个函数的系数；基于获取到的簧上的上下加速度和系数被决定了的两个函数来运算簧上与簧下之间的相对位移和相对速度中的至少一方。
根据上述方法，与推定装置同样地，即使在簧上与簧下之间的相对振动的频率较高的区域中，也能基于簧上的上下加速度高精度地推定悬架行程关联值。
此外，能不使用观测器地推定悬架行程关联值，无需为了观测器的构而花费大量的时间和劳力，因此与现有的方法相比，能简便地推定悬架行程关联值。
在上述说明中，为了有助于本发明的理解，对于与后述的实施方式对应的发明的构成，用括号添加在该实施方式中使用的名称和/或附图标记。但是，本发明的各构成元件不限定于与添加了括号的名称和/或附图标记对应的实施方式的构成元件。从参照以下的附图描述的本发明的实施方式的说明中，将容易理解本发明的其他目的、其他特征以及伴随的优点。
附图说明
图1是表示应用了本发明的悬架行程关联值推定装置的减振控制装置的第一实施方式的概略构成图。
图2是表示第一实施方式中的减振控制例程的流程图。
图3是表示在图2所示的流程图的步骤240中执行的相对位移zsi运算的框图。
图4是表示第二实施方式中的减振控制例程的流程图。
图5是表示在图4所示的流程图的步骤440中执行的相对速度dzsi运算的框图。
图6是表示针对各种控制电流I，悬架的等效阻尼系数ce的频率响应的例子的图。
图7是表示针对各种控制电流I，悬架的等效弹簧常数ke的频率响应的例子的图。
图8是表示用于对本发明的悬架行程关联值推定装置和方法中的推定的原理进行说明的车辆的单轮模型的图。
图9是用于基于控制电流I来决定系数co的映射图。
图10是用于基于控制电流I来决定系数ac的映射图。
图11是用于基于控制电流I来决定系数ko的映射图。
图12是用于基于控制电流I来决定系数ak的映射图。
图13是用于基于控制电流I来决定系数bk的映射图。
图14是针对实施方式的情况(粗实线)和现有技术的情况(细实线)表示从悬架的行程速度的真值向推定值的传递的增益特性的例子的图。
图15是针对实施方式的情况(粗实线)和现有技术的情况(细实线)表示从悬架的行程速度的真值向推定值的传递的相位特性的例子的图。
附图标记说明：
10悬架行程关联值推定装置，11车辆，12FL、12FR前轮，12RL、12RR后轮，14减振控制装置，16车身，18FL、18FR前轮悬架，18RL、18RR后轮悬架，24FL～24RR减震器，28FL～28RR致动器，30电子控制装置，32FL～32RR上下加速度传感器。
具体实施方式
[在实施方式中采用的本发明的原理]
为了使本发明的理解变得容易，在实施方式的说明之前，对本发明的悬架行程关联值推定装置和方法的原理进行说明。
＜等效阻尼系数和等效弹簧常数＞
虽然图中未示出，但将相对于阻尼力可变式减震器的控制电流I设定为各种值，进行利用四轮振荡器对各车轮进行激振的随机激振试验，并测量了激振力Fw、各车轮的上下位移zw和上下速度dzw。图6和图7的虚线示出了基于试验结果，分别按照下述的算式(1)和算式(2)运算出的等效阻尼系数ce(I)和等效弹簧常数ke(I)的例子。图6和图7的横轴是簧上与簧下之间的相对振动的频率(对数刻度)。由此可知，等效阻尼系数ce(I)和等效弹簧常数ke(I)根据控制电流I和相对振动的频率而变化。
Figure BDA0003303813200000081
Figure BDA0003303813200000082
图6和图7的实线分别示出了由虚线表示的试验结果被近似为平缓的曲线的等效阻尼系数ce(I)和等效弹簧常数ke(I)。下述的算式(3)和算式(4)分别示出了对图6和图7中由实线表示的等效阻尼系数ce(I)和等效弹簧常数ke(I)进行符号回归(英文为symbolicregression，日文为関数同定)的等效阻尼系数c2e(I)和等效弹簧常数k2e(I)的函数。在算式(3)、算式(4)以及后述的算式中，s是拉普拉斯算子。因此，算式(3)和算式(4)是对根据控制电流I和相对振动的频率而变化的悬架的等效阻尼系数和等效弹簧常数分别进行符号回归的函数。
Figure BDA0003303813200000083
Figure BDA0003303813200000084
算式(3)是基本的等效果阻尼系数co(I)的一阶滞后的函数，ac(I)是一阶滞后的时间常数。算式(4)是基本的等效弹簧常数ko(I)的一阶滞后且一阶超前的函数，ak(I)是一阶滞后的时间常数，bk(I)是一阶超前的时间常数。需要说明的是，各车轮的上下位移zw和上下速度dzw根据车辆的规格而不同。但是，等效阻尼系数c2e(I)可以用与车辆的规格无关的基本的等效阻尼系数co(I)的至少一阶滞后的函数来回归(英文为regression，日文为同定)。同样地，等效弹簧常数k2e(I)能与车辆的规格无关地用基本的等效弹簧常数ko(I)的至少一阶滞后且至少一阶超前的函数来回归。
在本申请中，将基本的等效阻尼系数co(I)和时间常数ac(I)称为等效阻尼系数ce(I)的函数的系数，将基本的等效弹簧常数ko(I)以及时间常数ak(I)和bk(I)称为等效弹簧常数ke(I)的函数的系数。即，将由算式(3)和算式(4)表示的等效阻尼系数c2e(I)和等效弹簧常数k2e(I)的函数中的拉普拉斯算子s以外的值称为两个函数的系数。系数co(I)、ac(I)、ko(I)、ak(I)以及bk(I)是控制电流I的函数，例如分别通过参照图9至图13所示的映射图来求出。需要说明的是，在图9至图13中，省略各系数的(I)，在以下的说明中，也根据需要省略各系数的(I)。
＜车辆模型＞
图8示出了用于对本发明的悬架行程关联值推定装置和方法中的推定的原理进行说明的车辆100的单轮模型。在图8中，102和104分别表示车辆100的簧下和簧上。在簧下102与簧上104之间设有悬架的弹簧106和阻尼器(阻尼力产生装置等)108。弹簧110表示簧下102的弹簧。
＜相对位移的运算＞
如图8所示，将簧下102和簧上104的质量分别设为m1和m2，将它们的上下位移分别设为z1和z2。将弹簧106的弹簧常数和阻尼器108的阻尼系数分别设为k2和c2。将弹簧110的弹簧常数设为k1，将簧下102的接地部112的上下位移进而路面114的上下位移设为z0。
而且，将上下位移z1和z2的微分值，即上下速度分别设为dz1和dz2，将上下位移z1和z2的二阶微分值，即上下加速度分别设为ddz1和ddz2。需要说明的是，关于z1和z2，设为向上方的位移为正，关于弹簧106和阻尼器108等所产生的力，设为向上为正。
关于车辆100的簧上104和簧下102的上下方向的运动的运动方程式分别用下述的算式(5)和(6)表示。
m2ddz2＝k2e(z1-z2)+c2e(dz1-dz2)…(5)
m1ddz1＝-k2e(z1-z2)-c2e(dz1-dz2)+k1(z0-z1)…(6)
根据上述算式(5)，簧上104与簧下102之间的相对位移zs用下述的算式(7)表示。因此，通过检测簧上104的上下加速度ddz2，并基于控制电流I决定上述算式(3)和算式(4)的各系数来确定等效阻尼系数c2e和等效弹簧常数k2e，由此能按照下述的算式(7)来运算相对位移zs。需要说明的是，簧上104的质量m2是已知的。此外，在上述算式(3)和算式(4)的各系数与控制电流I之间，存在能如后述那样通过实验求出的固定的关系。
Figure BDA0003303813200000101
将上述算式(3)和算式(4)代入至上述算式(7)，由此簧上104与簧下102之间的相对位移zs用下述的算式(8)表示。
Figure BDA0003303813200000102
若将从簧上104的上下加速度ddz2向相对位移zs的传递函数设为从上下加速度ddz2向中间变量y的第一传递函数y/ddz2与从中间变量y向相对位移zs的第二传递函数zs/y的积，则从上下加速度ddz2向相对位移zs的传递函数用下述的算式(9)表示。
Figure BDA0003303813200000103
设为从中间变量y向相对位移zs的第二传递函数zs/y用下述的算式(10)表示，从上下加速度ddz2向中间变量y的第一传递函数y/ddz2用下述的算式(11)表示。
Figure BDA0003303813200000111
Figure BDA0003303813200000112
若将中间变量y的微分值和二阶微分值分别设为dy和ddy，则相对位移zs用与上述算式(10)对应的下述的算式(12)表示。此外，根据上述算式(11)，下述的算式(13)成立，因此中间变量y的二阶微分值ddy用下述的算式(14)表示。
zs＝y+(ak+ac)dy+akacddy…(12)
m2ddz2＝k0y+[(bk+ac)k0+c0]dy+(acbkk0+akc0)ddy…(13)
Figure BDA0003303813200000113
在后述的第一实施方式中，如后文将详细说明的那样，检测簧上104的上下加速度ddz2，基于控制电流I来运算系数co、ac、ko、ak以及bk，并使用上述算式(12)和算式(14)来运算相对位移(悬架行程)zs。需要说明的是，如果需要，相对速度(悬架行程速度)dzs可以被运算为相对位移zs的微分值。
而且，与上述算式(7)对应的下述的算式(15)成立，因此能按照算式(15)来运算相对速度dzs。
Figure BDA0003303813200000114
若将从簧上104的上下加速度ddz2向相对速度dzs的传递函数设为从上下加速度ddz2向中间变量y的第三传递函数y/ddz2与从中间变量y向相对速度dzs的第四传递函数dzs/y的积，则从上下加速度ddz2向相对速度dzs的传递函数用下述的算式(16)表示。
Figure BDA0003303813200000121
设为从中间变量y向相对速度dzs的第四传递函数dzs/y用下述的算式(17)表示，从上下加速度ddz2向中间变量y的第三传递函数y/ddz2用下述的算式(18)表示。
Figure BDA0003303813200000122
Figure BDA0003303813200000123
相对速度dzs用与上述算式(17)对应的下述的算式(19)表示。此外，根据上述算式(18)，下述的算式(20)成立，因此中间变量y的二阶微分值ddy用下述的算式(21)表示。
dzs＝y+(ak+ac)dy+akacddy…(19)
m2sddz2＝k0y+[(bk+ac)k0+c0]dy+(acbkk0+akc0)ddy…(20)
Figure BDA0003303813200000124
在后述的第二实施方式中，如后文将详细说明的那样，检测簧上104的上下加速度ddz2，基于控制电流I来运算系数co、ac、ko、ak以及bk，并使用上述算式(19)和算式(21)来运算相对速度(悬架行程速度)dzs。需要说明的是，如果需要，相对位移(悬架行程)zs可以被运算为相对速度dzs的积分值。
[实施方式]
接着，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
＜第一实施方式和第二实施方式中共同的构成＞
如图1所示，第一实施方式和第二实施方式的悬架行程关联值推定装置10被应用于车辆11的减振控制装置14。车辆11具有作为转向轮的左右的前轮12FL和12FR以及作为非转向轮的左右的后轮12RL和12RR。而且，车辆11具有分别从车身16悬挂前轮12FL和12FR的前轮悬架18FL和18FR以及分别从车身16悬挂后轮12RL和12RR的后轮悬架18RL和18RR。
前轮悬架18FL和18FR分别包括悬架臂20FL和20FR，后轮悬架18RL和18RR分别包括悬架臂20RL和20RR。在图1中，对于悬架臂20FL～20RR分别仅各图示出一个，但可以分别设置多个该悬架臂。
前轮12FL和12FR分别被车轮支承构件22FL和22FR支承为能绕旋转轴线(未图示)旋转，车轮支承构件22FL和22FR分别通过悬架臂20FL和20FR连结于车身16。同样地，后轮12RL和12RR分别被车轮支承构件22RL和22RR支承为能绕旋转轴线(未图示)旋转，车轮支承构件22RL和22RR分别通过悬架臂20RL和20RR连结于车身16。
前轮悬架18FL和18FR分别包括作为阻尼力产生装置发挥功能的减震器24FL和24FR以及悬架弹簧26FL和26FR。同样地，后轮悬架18RL和18RR分别包括作为阻尼力产生装置发挥功能的减震器24RL和24RR以及悬架弹簧26RL和26RR。
在图示的实施方式中，各减震器在上端连结于车身16，在下端连结于对应的车轮支承构件。各悬架弹簧隔着对应的减震器弹性安装于车身16与车轮支承构件之间。但是，减震器和悬架弹簧也可以配设于车身16与车轮支承构件或悬架臂之间。
需要说明的是，悬架18FL～18RR只要分别容许车轮12FL～12RR和车身16彼此相对于另一方在上下方向产生位移即可，可以是任意形式的悬架。此外，悬架弹簧26FL～26RR可以是压缩螺旋弹簧、空气弹簧等任意的弹簧。
从以上的说明可知，至少车身16构成车辆11的簧上，至少车轮12FL～12RR和车轮支承构件22FL～22RR构成车辆11的簧下。
减震器24FL～24RR分别是具有致动器28FL～28RR的阻尼力可变式的减震器。各致动器成为：通过作为控制单元的电子控制装置30来控制被供给至各致动器的控制电流，由此使设于图中未示出的活塞的可变节流孔的有效通路截面积变化，从而使阻尼系数变化。减震器24FL～24RR只要能通过控制电流的控制来使阻尼系数变化即可，可以是本技术领域中公知的任意的构造的减震器。
如图1所示，在与左右的前轮12FL、12FR和左右的后轮12RL、12RR对应的位置的车身16分别设有检测簧上的上下加速度ddz2i的上下加速度传感器32FL、32FR、32RL以及32RR。表示上下加速度ddz2i的信号被输入向电子控制装置30。需要说明的是，i是fl、fr、rl以及rr，fl、fr、rl以及rr分别是左前轮、右前轮、左后轮以及右后轮的意思。
虽然在图1中未详细地示出，但电子控制装置30包括微型计算机和驱动电路。微型计算机具有CPU、ROM、RAM以及输入输出端口装置，具有通过双向的公共总线将它们相互连接的一般的构成。用于控制减震器24FL～24RR的控制程序被储存于作为存储装置发挥功能的ROM，减震器24FL～24RR根据该控制程序被CPU控制。
而且，ROM作为存储系数co、ac等的映射图，即图9至图13所示的映射图的存储装置发挥功能。而且，ROM存储有用于基于相对速度dzsi来运算应该被供给向致动器28FL～28RR的控制电流即目标控制电流Iti的映射图。需要说明的是，co、ac等系数在所有悬架中可以是共同的值。但是，一般而言，前轮悬架18FL和18FR的规格以及后轮悬架18RL和18RR的规格分别彼此相同，但前轮悬架的规格和后轮悬架的规格互不相同。因此，在第一实施方式和第二实施方式中，co、ac等系数针对前轮和后轮进行运算。
＜第一实施方式的减振控制＞
如后文将详细说明的那样，在第一实施方式中，电子控制装置30按照与图2所示的流程图和图3所示的框图对应的控制程序，针对各车轮运算簧上与簧下之间的相对位移zsi和相对速度dzsi。而且，电子控制装置30基于相对速度dzsi来运算目标控制电流Iti，并以被供给向各致动器的控制电流Ii成为目标控制电流Iti的方式对控制电流Ii进行控制。
接着，参照图2所示的流程图，对第一实施方式中的减振控制进行说明。需要说明的是，在图中未示出的点火开关为接通时，通过电子控制装置30的CPU，例如按照左前轮、右前轮、左后轮以及右后轮的顺序每隔规定的时间反复执行基于图2所示的流程图的控制。这对于后述的基于图4所示的流程图的控制也是同样。
首先，在步骤210中，CPU读取表示由上下加速度传感器32FL～32RR检测到的簧上的上下加速度ddz2i的信号，并保存至RAM。
在步骤220中，CPU读取被供给向致动器28FL～28RR的控制电流的前一次值Ifi，并保存至RAM。
在步骤230中，CPU基于控制电流的前一次值Ifi，通过参照图9至图13所示的映射图来决定系数co、ac、ko、ak以及bk，并保存至RAM。需要说明的是，在控制电流的前一次值Ifi为Iffl或Iffr时，运算前轮用的系数，在控制电流的前一次值Ifi为Ifrl或Ifrr时，运算后轮用的系数。
在步骤240中，CPU如后文将详细说明的那样，按照图3所示的框图，基于簧上的上下加速度ddz2i和系数co、ac、ko、ak以及bk，运算簧上与簧下之间的相对位移zsi。
在步骤250中，作为相对位移zsi的微分值，CPU运算簧上与簧下之间的相对速度dzsi。
在步骤260中，CPU基于相对速度dzsi，根据图中未示出的映射图来运算应该被供给向致动器28FL～28RR的控制电流，即目标控制电流Iti。
在步骤270中，CPU以被供给向致动器28FL～28RR的控制电流Ii成为目标控制电流Iti的方式对控制电流进行控制，由此对减震器24FL～24RR的阻尼系数进行控制。
如图3所示，簧上的上下加速度ddz2i被输入向乘法运算块40，作为乘法运算块40的输出的上下加速度ddz2i与簧上的质量m2的积m2ddz2i被输入至加法运算块42的正的输入端子。从后述的乘法运算块44向加法运算块42的负的输入端子输入系数ko与中间变量y的积koy。而且，从后述的乘法运算块46向加法运算块42的其他的负的输入端子输入上述的算式(14)的右边的中括号内的值(bk+ac)ko+co与中间变量y的微分值dy的积[(bk+ac)ko+co]dy。
加法运算块42的输出是上述的算式(14)的右边的大括号内的值，被输入向乘法运算块48，通过乘法运算块48对上述的算式(14)的右边的大括号乘以系数1/(acbkko+akco)。由此，乘法运算块48的输出是上述的算式(14)的右边的值，因此表示中间变量y的二阶微分值ddy。
乘法运算块48的输出经由积分运算块50和52，作为中间变量y被输入向加法运算块54。此外，乘法运算块48的输出被输入向乘法运算块56，作为乘法运算块56的输出的中间变量y的二阶微分值ddy与系数的积akac的积akacddy被输入向加法运算块54。而且，积分运算块50的输出，即中间变量y的微分值dy被输入向乘法运算块58，作为乘法运算块58的输出的中间变量y的微分值dy与系数的和ak+ac的积(ak+ac)dy被输入向加法运算块54。
因此，加法运算块54的输出是上述的算式(12)的右边的值，因此表示簧上与簧下之间的相对位移(悬架行程)zsi。需要说明的是，积分运算块50的输出，即中间变量y的微分值dy被输入向乘以上述的算式(14)的右边的中括号内的值(bk+ac)ko+co的上述的乘法运算块46。积分运算块52的输出，即中间变量y被输入向乘以系数ko的上述的乘法运算块44。
从以上的说明可知，电子控制装置30作为悬架行程关联值推定装置发挥功能，该悬架行程关联值推定装置通过执行步骤210至250而与上下加速度传感器32FL～32RR协作来推定簧上与簧下之间的相对位移zsi和相对速度dzsi。
需要说明的是，在第一实施方式中，本发明的推定方法中的获取簧上的上下加速度的步骤和获取被供给向阻尼力产生装置的控制电流的步骤分别由步骤210和220实现。而且，决定系数的步骤由步骤230实现，运算簧上与簧下之间的相对位移和相对速度中的至少一方的步骤由步骤240和250实现。
＜第二实施方式的减振控制＞
如后文将详细说明的那样，在第二实施方式中，电子控制装置30按照与图4所示的流程图和图5所示的框图对应的控制程序，针对各车轮运算簧上与簧下之间的相对速度dzsi。而且，在该实施方式中，电子控制装置30也基于相对速度dzsi运算目标控制电流Iti，以被供给向各致动器的控制电流Ii成为目标控制电流Iti的方式对控制电流Ii进行控制。
接着，参照图4所示的流程图，对第二实施方式中的减振控制进行说明。
从图4与图2的比较可知，CPU分别与步骤210至230同样地执行步骤410至430。因此，省略步骤410至430的说明。
在步骤440中，CPU如后文将详细说明的那样，按照图5所示的框图，基于簧上的上下加速度ddz2i和系数co、ac、ko、ak以及bk来运算簧上与簧下之间的相对速度dzsi。需要说明的是，在图5中，对与图3所示的块对应的块标注与在图3中标注的附图标记相同的附图标记。
CPU不执行与步骤250对应的步骤。分别与步骤260和270同样地执行步骤460和470。因此，省略步骤460和470的说明。
从图5与图3的比较可知，设有微分运算块38。簧上的上下加速度ddz2i被输入向微分运算块38，作为微分运算块38的输出的拉普拉斯算子s与簧上的上下加速度ddz2i的积sddz2i被输入向乘法运算块40。乘法运算块40的输出，即簧上的质量m2与sddz2i的积m2sddz2i被输入向加法运算块42的正的输入端子。因此，加法运算块42的输出是上述的算式(21)的右边的大括号内的值。
乘法运算块48的输出是上述的算式(21)的右边的值，因此表示中间变量y的二阶微分值ddy。积分运算块50的输出是中间变量y的微分值dy，积分运算块52的输出是中间变量y。因此，加法运算块54的输出是上述的算式(19)的右边的值，因此表示簧上与簧下之间的相对速度(悬架行程速度)dzsi。需要说明的是，在第二实施方式中，也可以通过相对速度dzs的积分来运算相对位移(悬架行程)zs。
从以上的说明可知，电子控制装置30作为悬架行程关联值推定装置发挥功能，该悬架行程关联值推定装置通过执行步骤410至440而与上下加速度传感器32FL～32RR协作来推定簧上与簧下之间的相对速度dzsi。
需要说明的是，在第二实施方式中，本发明的推定方法中的获取簧上的上下加速度的步骤和获取被供给向阻尼力产生装置的控制电流的步骤分别由步骤410和420实现。而且，决定系数的步骤由步骤430实现，运算簧上与簧下之间的相对位移和相对速度中的至少一方的步骤由步骤440实现。
而且，从以上的说明可知，根据第一实施方式和第二实施方式，对根据控制电流I和相对振动的频率而变化的各悬架的等效阻尼系数ce(I)和等效弹簧常数ke(I)进行符号回归的两个函数的系数co、ac、ko、ak以及bk与控制电流I的关系被存储于存储装置(ROM)。基于被供给向作为阻尼力产生装置的减震器24FL～24RR的控制电流和上述关系来决定两个函数的系数。而且，基于由作为检测装置的上下加速度传感器32FL～32RR检测到的簧上的上下加速度ddz2和系数被决定了的两个函数，运算簧上与簧下之间的相对位移zs和相对速度dzs中的至少一方。
因此，能以考虑因悬架部件彼此的摩擦而引起的衰减、由橡胶衬套等引起的衰减进而考虑阻尼力的非线性，并且考虑悬架的弹簧力也是非线性的方式确定两个函数。因此，即使在簧上与簧下之间的相对振动的频率较高的区域中，也能基于簧上的上下加速度高精度地推定悬架行程关联值。
例如，图14和图15针对实施方式的情况(粗实线)和现有技术的情况(细实线)分别示出从悬架的行程速度的真值向推定值的传递的增益特性和相位特性的例子。在图14和图15中，虚线表示在增益特性和相位特性中产生偏差。
在现有技术的情况，即上述的专利文献1和2的推定方法的情况下，在簧上与簧下之间的相对振动的频率为较高的值以上的区域中，随着频率的增大，增益减小，真值与推定值之间的相位的偏移增大。在低于簧下的共振频率的区域中也产生增益的减小和相位的偏移，增益的减小和相位的偏移随着相对振动的频率变高而增大。因此，在相对振动的频率为较高的值以上的区域中，无法高精度地推定悬架的行程速度。
与此相对，根据第一实施方式和第二实施方式，即使在相对振动的频率为簧下的共振频率左右的高的区域中，增益也不减小，真值与推定值之间的相位的偏移也不增大。因此，即使在相对振动的频率较高的区域中，也能高精度地推定悬架的行程速度。
需要说明的是，虽然在图中未示出，但从悬架的行程的真值向推定值的传递的增益特性和相位特性也分别与图14和图15所示的特性同样。因此，根据第一实施方式和第二实施方式，即使在相对振动的频率较高的区域中，也能高精度地推定悬架的行程。
此外，根据第一实施方式和第二实施方式，能不使用观测器地推定悬架行程关联值，无需为了观测器的构建而花费大量的时间和劳力，因此与现有的方法相比，能简便地推定悬架行程关联值。
而且，根据第一实施方式和第二实施方式，能分别用对应的函数(算式(3)和算式(4))对等效阻尼系数c2e(I)和等效弹簧常数k2e(I)进行符号回归，并将这些函数的系数co、ac、ko、ak以及bk与控制电流I的关系存储于作为存储装置的ROM。而且，能基于控制电流I和上述关系来决定两个函数的系数，并基于簧上的上下加速度ddz2和系数被决定了的两个函数来运算簧上与簧下之间的相对位移zs和相对速度dzs中的至少一方。
而且，根据第一实施方式和第二实施方式，能通过上下加速度传感器32FL～32RR来检测簧上的上下加速度ddz2，求出被供给向减震器24FL～24RR的控制电流，由此运算悬架行程关联值。
特别是，根据第一实施方式，能将从簧上的上下加速度向簧上与簧下之间的相对位移的传递函数zs/ddz2视为第一传递函数y/ddz2与第二传递函数zs/y的积，运算簧上与簧下之间的相对位移zs。
此外，根据第二实施方式，能将从簧上的上下加速度向簧上与簧下之间的相对速度的传递函数dzs/ddz2视为第三传递函数y/ddz2与第四传递函数dzs/y的积，运算簧上与簧下之间的相对速度dzs。
而且，根据第一实施方式和第二实施方式，能通过中间变量y的函数(算式(12)、算式(19))来容易地运算悬架行程关联值。
以上，对本发明的特定的实施方式进行了详细说明，但本发明并不限定于上述的实施方式，可以在本发明的范围内实现其他各种实施方式对于本领域技术人员而言是显而易见的。
例如，在上述的第一实施方式和第二实施方式中，等效阻尼系数ce(I)是由算式(3)表示的函数，即是基本的等效阻尼系数co(I)的一阶滞后的函数。但是，等效阻尼系数也可以是二阶以上的高阶滞后的函数。同样地，等效弹簧常数ke(I)是由算式(4)表示的函数，即是基本的等效弹簧常数ko(I)的一阶滞后且一阶超前的函数。但是，等效弹簧常数也可以是二阶以上的高阶滞后且二阶以上的高阶超前的函数。在这些修改例的情况下，各函数的系数也基于控制电流的前一次值Ifi来运算。
此外，在上述的第一实施方式和第二实施方式中，通过与各车轮对应设置的上下加速度传感器32FL～32RR来检测各车轮的位置处的簧上的上下加速度ddz2i。但是，也可以省略上下加速度传感器32FL、32FR、32RL以及32RR中的任一个，基于三个上下加速度传感器的检测值来推定上下加速度传感器被省略了的位置的上下加速度。此外，也可以基于由俯仰率传感器检测的簧上的俯仰率(pitch rate)和由侧倾率传感器检测的簧上的侧倾率(roll rate)来运算各车轮的位置处的簧上的上下加速度ddz2i。
而且，在上述的第一实施方式和第二实施方式中，基于运算出的簧上与簧下之间的相对速度dzsi对减震器的阻尼系数进行控制。但是，由本发明的悬架行程关联值推定装置运算的相对位移zsi和/或相对速度dzsi也可以在其他的车辆控制中使用。作为其他的车辆控制，例如有：通过主动地控制作用于簧上与簧下之间的控制力实现的减振控制、对簧上的姿势进行控制的姿势控制、对车辆的乘坐舒适度进行控制的悬架控制等。

Claims (10)

1.一种悬架行程关联值推定装置，包括：阻尼力产生装置，被配置为根据所供给的控制电流产生在各车轮的位置处使簧上与簧下之间的相对振动衰减的阻尼力；控制单元，对被供给向所述阻尼力产生装置的控制电流进行控制；以及检测装置，对所述簧上的上下加速度进行检测，所述悬架行程关联值推定装置被配置为运算所述簧上与所述簧下之间的相对位移和相对速度中的至少一方来作为对应的悬架的行程关联值，
所述控制单元具有存储装置，该存储装置存储对根据所述控制电流和所述相对振动的频率而变化的各悬架的等效阻尼系数和等效弹簧常数进行符号回归的两个函数的系数与所述控制电流的关系，
所述控制单元被配置为：基于被供给向所述阻尼力产生装置的控制电流和所述关系来决定所述两个函数的系数，并基于由所述检测装置检测到的所述簧上的上下加速度和所述系数被决定了的所述两个函数，来运算所述簧上与所述簧下之间的相对位移和相对速度中的至少一方。
2.根据权利要求1所述的悬架行程关联值推定装置，其中，
所述控制单元被配置为：基于所述决定了的系数来确定对所述等效弹簧常数进行符号回归的函数和对所述等效阻尼系数进行符号回归的函数，作为将所述簧上的质量与所述簧上的上下加速度的积除以确定出的对所述等效阻尼系数进行符号回归的函数和拉普拉斯算子的积与确定出的对所述等效弹簧常数进行符号回归的函数的和而得到的值，运算所述簧上与所述簧下之间的相对位移。
3.根据权利要求2所述的悬架行程关联值推定装置，其中，
所述控制单元被配置为：将从所述簧上的上下加速度向所述簧上与所述簧下之间的相对位移的传递函数视为从所述簧上的上下加速度向中间变量的第一传递函数与从所述中间变量向所述簧上与所述簧下之间的相对位移的第二传递函数的积，运算所述簧上与所述簧下之间的相对位移。
4.根据权利要求3所述的悬架行程关联值推定装置，其中，
对所述等效阻尼系数进行符号回归的所述函数是基本的等效阻尼系数的至少一阶滞后的函数，对所述等效弹簧常数进行符号回归的所述函数是基本的等效弹簧常数的至少一阶滞后且至少一阶超前的函数。
5.根据权利要求4所述的悬架行程关联值推定装置，其中，
所述控制单元被配置为：作为所述中间变量、所述一阶滞后的函数的时间常数和所述一阶滞后且一阶超前的函数的滞后时间常数的和与所述中间变量的微分值的积、以及所述一阶滞后的函数的时间常数和所述一阶滞后且一阶超前的函数的滞后时间常数的积与所述中间变量的二阶微分值的积这三者的和，运算所述簧上与所述簧下之间的相对位移。
6.根据权利要求1所述的悬架行程关联值推定装置，其中，
所述控制单元被配置为：基于所述决定出的系数来确定对所述等效弹簧常数进行符号回归的函数和对所述等效阻尼系数进行符号回归的函数，作为将所述簧上的质量、所述簧上的上下加速度以及拉普拉斯算子的积除以确定出的对所述等效阻尼系数进行符号回归的函数和拉普拉斯算子的积与确定出的对所述等效弹簧常数进行符号回归的函数的和而得到的值，运算所述簧上与所述簧下之间的相对速度。
7.根据权利要求6所述的悬架行程关联值推定装置，其中，
所述控制单元被配置为：将从所述簧上的上下加速度向所述簧上与所述簧下之间的相对速度的传递函数视为从所述簧上的上下加速度向中间变量的第三传递函数与从所述中间变量向所述簧上与所述簧下之间的相对速度的第四传递函数的积，运算所述簧上与所述簧下之间的相对速度。
8.根据权利要求7所述的悬架行程关联值推定装置，其中，
对所述等效阻尼系数进行符号回归的所述函数是基本的等效阻尼系数的至少一阶滞后的函数，对所述等效弹簧常数进行符号回归的所述函数是基本的等效弹簧常数的至少一阶滞后且至少一阶超前的函数。
9.根据权利要求8所述的悬架行程关联值推定装置，其中，
所述控制单元被配置为：作为所述中间变量、所述一阶滞后的函数的时间常数和所述一阶滞后且一阶超前的函数的滞后时间常数的和与所述中间变量的微分值的积、以及所述一阶滞后的函数的时间常数和所述一阶滞后且一阶超前的函数的滞后时间常数的积与所述中间变量的二阶微分值的积这三者的和，运算所述簧上与所述簧下之间的相对速度。
10.一种悬架行程关联值推定方法，使用阻尼力产生装置、存储装置以及检测装置，运算簧上与簧下之间的相对位移和相对速度中的至少一方来作为悬架行程关联值，该阻尼力产生装置被配置为根据所供给的控制电流来产生使车辆的所述簧上与所述簧下之间的相对振动衰减的阻尼力，该存储装置存储有对根据所述控制电流和所述相对振动的频率而变化的所述车辆的等效阻尼系数和等效弹簧常数进行符号回归的两个函数的系数与所述控制电流的关系，该检测装置对所述簧上的上下加速度进行检测，所述悬架行程关联值推定方法包括以下步骤：
获取由所述检测装置检测到的簧上的上下加速度；
获取被供给向所述阻尼力产生装置的控制电流；
基于获取到的控制电流和存储于所述存储装置的所述关系来决定所述两个函数的系数；以及
基于获取到的所述簧上的上下加速度和所述系数被决定了的所述两个函数来运算所述簧上与所述簧下之间的相对位移和相对速度中的至少一方。
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