CN115515805A - 借助于阻尼器对车辆进行行驶动力学调节 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于借助于阻尼器(16)对车辆(1)进行行驶动力学调节的方法，其中，车辆(1)包括至少两个车轴(10,12)，所述车轴分别具有至少两个车轮(14)连同阻尼器(16)，并且其中，该方法具有以下调节：a) 获得行驶动力学理论参量(SD)；b) 依据行驶动力学理论参量(SD)和行驶动力学实际参量(ID)来确定调节偏差(e)；c) 根据调节偏差(e)改变至少一个阻尼器(16)的阻尼器力(D)；d) 在阻尼器力(D)改变时，更新并反馈行驶动力学实际参量(ID)，以再次确定调节偏差(e)。此外，本发明涉及一种车辆(1)以及车辆(1)的调节设备(20)。

Description

借助于阻尼器对车辆进行行驶动力学调节
技术领域
本发明涉及一种用于对车辆、尤其机动车(如乘用车或载货车)进行行驶动力学调节的方法。行驶动力学调节在此借助于车辆车轮处的阻尼器进行。尤其地，可以调节车辆的横向动力学和此外尤其偏航特性和尤其侧倾-偏航力矩(Wank-Giermoment)。此外，本发明涉及一种具有或提供这样的行驶动力学调节的车辆和调节设备。
背景技术
已知的是，车辆的车轮借助于阻尼器进行连接，车轮可以经由所述阻尼器支撑在车辆车身处。阻尼器产生阻尼力，所述阻尼力影响车辆车轮和车道之间作用的力。
此外已知的是，设置所谓的受调节的或自适应的阻尼器，在其中所产生的阻尼力可以在行驶运行期间可变地调整。例如，驾驶员可以从多个选择可能性中选择阻尼特性，如运动的或舒适的阻尼特性。按照行驶情形，应产生的阻尼力根据这种选择来确定并通过调节来调整。然而，该调节限于通过各个阻尼器正确实现所预设的阻尼力。例如，在该调节的范畴内，确保阻尼器的预设电流变化或另外的运行参量(其应适配以产生所期望的阻尼力)实际被实现。应调整的阻尼力通常依据特性曲线来确定，所述特性曲线可以获得车辆的车身传感器的行驶动力学参量作为输入参量。
关于相应的阻尼器系统的另外的背景在DE 10 2018 203 182 A1中得到。此外，DE10 2018 203 182 A1公开了一种用于影响车辆横向动力学的解决方案，且更确切地说，用于借助于自适应阻尼器产生偏航力矩的解决方案。尤其地，依据在那里的图4教导，阻尼器力由于车辆车身的侧倾运动而影响所产生的车轮载荷，由此可通过车轮传递的横向力也可以调整。此外，结合在那里的图2示出，利用借助于阻尼器将车轮载荷特定分配到不同的车辆车轮上，可以使车辆车轮处总体上出现的横向力最大化。这改善了行驶稳定性。
然而，已经表明的是，在这种或另外的对行驶动力学和尤其横向动力学的影响方面仍存在改善潜力。这尤其在行驶动力学的极限范围内适用。
发明内容
因此，本解决方案的目的是借助于车辆的阻尼器来改善行驶动力学影响的可靠性和有效性。
该目的通过所附独立权利要求的内容来实现。有利的改进方案在从属权利要求中得到。除非另有说明或显而易见，所有上述阐释、特征和改进方案也可适用于该解决方案或在该解决方案中设置。
已经已知的是，尤其在行驶动力学的极限范围内，阻尼器对行驶动力学的影响仅可以受限地进行建模或预测。因此，利用以前的方式不能总是以所期望的方式可靠地影响行驶动力学。因此，在此公开的解决方案设置成，调节应影响的动力学参量并为此将阻尼器用作调整环节。
这与以前的方式不同，在以前的方式中，动力学参量例如通过特性曲线仅用于确定应由阻尼器调整的阻尼器力(在此也同义地称为阻尼力)。在此，在大多数情况下假设阻尼器力和动力学参量之间存在固定或普遍有效的关系。因此，视为足够的是，通过控制预设应调整的阻尼器力，而不单独检测和考虑其对行驶动力学的实际作用。当前已经已知的是，阻尼器力和动力学之间的这种固定的关系尤其在行驶动力学的极限范围内不能总是适用并且一般难以建模。
利用在此公开的解决方案实现了通过调节来检查或确保：在指令参量(Führungsgröße)的意义上预设的理论动力学参量实际由车辆的自适应阻尼器来实现。为此，可以确定实际动力学参量，其由于自适应阻尼力而调整。实际动力学参量可以与理论动力学参量相减，以确定调节偏差。该调节偏差可用于确定和/或更新由阻尼器实现的调整参量。这相应于形成调节环路(Regelschleife)，目的是通过将阻尼器用作调整环节使实际动力学参量适配于理论动力学参量。
一般来说，在本文中公开的解决方案设置成，确定理论行驶状态和实际行驶状态(尤其理论动力学参量和实际动力学参量)之间的偏差，并根据该偏差如此调整车辆的阻尼器，使得减少该偏差。由此，尤其如果理论动力学参量实现提供相应增加的稳定性或者已经为此目的而确定，则可以改善行驶稳定性。
尤其提出了一种用于借助于(尤其自适应的、受调节的和/或可操控的)阻尼器(其例如被调节用于产生侧倾偏航力矩)对车辆进行行驶动力学调节(尤其横向动力学调节和此外尤其偏航特性调节)的方法，其中，车辆包括多个车轮(尤其至少四个)，所述车轮分别与阻尼器连接(并且由此例如支撑在车辆车身处)。更确切地说，车辆包括至少两个车轴(尤其前车轴和后车轴)，所述至少两个车轴分别具有至少两个车轮和(与此连接的)阻尼器(优选对于各车轮具有一个阻尼器)。该方法在此具有以下调节，或者换句话说，形成以下调节环路：
a) 获得行驶动力学理论参量；
b) 依据或基于行驶动力学理论参量和行驶动力学实际参量来确定调节偏差；
c) 根据调节偏差改变至少一个阻尼器的阻尼器力(或还有阻尼力)；
d) 在阻尼器力改变时，(尤其更新并)反馈行驶动力学实际参量，以再次确定调节偏差。
由于阻尼器力改变，被反馈的行驶动力学实际参量具有根据预期变化的值，即根据预期不与先前确定调节偏差所依据的实际参量相对应。
调节偏差的再次确定可以包括或需要也再次实施措施a)，但至少措施b)和c)。这可以如此多次重复进行直到调节偏差变为零，而或优选地直到停用行驶动力学调节。尤其可以设置成，在较长的时间段内激活行驶动力学调节，并且在此连续和/或重复实施上述顺序。尤其地，在此可以重复更新行驶动力学理论参量，并且利用被反馈的行驶动力学实际参量进行计算，以确定调节偏差。
获得行驶动力学理论参量也可以包括确定该参量。但该确定也可以单独进行(例如由单独的单元和/或一般除了所要求保护的方法之外)，并且参量可以作为该确定的最终结果被传送或输出并由此获得。为了确定行驶动力学理论参量，可以使用特性图或车辆模型，如其例如在DE 10 2018 203 182 A1中也提到的那样(在那参见[0021]在附加使用转向角作为输入参量的情况下)。
不言而喻的是，行驶动力学理论参量和行驶动力学实际参量优选地是指类似行驶动力学参量。一般地，该行驶动力学参量可以是横向动力学参量。根据一个示例，行驶动力学参量是滑移角(Schwimmwinkel)。根据另一个示例，它是偏航率。备选地，也可以考虑本文中提到的任何示例性行驶动力学参量的时间导数。
行驶动力学参量或当前调节偏差与待调整的阻尼器力之间的关系可以依据现有技术中的任何已知的方式限定。例如，为此可以存储特征曲线或计算模型。由DE 10 2018203 182 A1已知所述关系，据此车轮横向力可以经由阻尼器力来调整，并且对此然后例如可以影响作为车辆的动力学参量的偏航特性或偏航率。
下面也还描述了阻尼器力与转向过度或转向不足之间的关系作为另外的示例，其中，转向过度或转向不足同样与行驶动力学参量相对应，或者可以依据行驶动力学参量来确定。
如其上文所述的那样，阻尼器可以具有自己的调节或调节环路，以改变阻尼器力。尤其地，可以获得和/或预设阻尼器力作为应调整的理论参量。随后，其实可以通过内部阻尼器调节和/或例如通过适配电气运行参量来确保实际实现该阻尼器力。阻尼器的调节速度或调节频率在此可以高于行驶动力学的调节速度或上述上级调节环路的调节速度。
总之，由阻尼器对阻尼器力的调节因此可以以级联调节的方式嵌入到上级行驶动力学调节中。这提高了在实现所期望的行驶动力学适配时的可靠性和质量。
一般地，根据本文中所述的任何方面的方法可以以计算机辅助的方式实施。尤其地，它可以借助于下述的调节设备(尤其由具有调节功能的控制器提供)来实施。本文中所述的调节功能或调节环路可以由算法和/或程序指令来实现或限定为这样的算法和/或程序指令。这些算法和/或程序指令可以由调节设备(尤其是其处理器)来实施。
一个改进方案设置成，行驶动力学实际参量以传感的方式来测量和/或基于模型来确定。例如，作为行驶动力学参量的偏航率可以借助于偏航率传感器来确定。而作为行驶动力学参量的滑移角优选基于模型且因此在计算上来确定。
另一个实施形式设置成，为了改变阻尼器力，将与阻尼器力有关的理论参量输出给阻尼器控制器(应针对至少一个阻尼器改变其调节力)。阻尼器控制器优选地提供调节功能和尤其阻尼器控制器。这尤其实现内部阻尼器调节环路根据级联调节的方式的上述变型。阻尼器控制器例如可以是由阻尼器控制器实施的软件模块或用于操控阻尼器的软件功能。
尤其地，理论参量可以是理论阻尼器力，阻尼器控制器例如在使用特性曲线、计算模型或其它已知方式的情况下使用该理论阻尼器力来确定对于操控阻尼器所需的电流变化或其它运行参量变化，以实现理论阻尼器力。为了进行调节，可以反馈实际阻尼器力或实际运行参量。
此外可以设置成，针对各车轮单独地改变阻尼器力。为此，本文中所述的任何调节或调节环路可以针对各车轮单独地实施。尤其地，可以确定应针对各车轮单独地调整的行驶动力学理论参量。备选地可以设置成，例如鉴于调节偏差来确定应针对各车轮单独地调整的阻尼器力，以减少该调节偏差。
一般来说，调节参量确定因此可以针对各车轮单独地进行，但不强制进行调节偏差和/或理论动力学参量的确定。例如，后者可以关于整个车辆限定和/或预设。为了将调节偏差换算或转换成针对各车轮单独的调节参量，可以采用计算模型，如其例如在DE 102018 203 182 A1中结合针对各车轮单独的横向力及其对车辆的上级横向动力学的影响描述的那样。
针对各车轮单独的调整的一个优点是在影响行驶动力学时的更高精度。
备选地可以设置成，其中，针对各车轴单独地改变阻尼器力。这可以理解成，针对车轴的所有阻尼器来确定阻尼器力的类似(例如百分比或相对)变化或类似(例如绝对)调整，并且然后相应地实现它们。然而，这些阻尼器力或者变化或调整可能与其它车轴处的阻尼器力或者变化或调整不同。
针对各车轴单独的调整的一个优点是在影响行驶动力学时的更高调节速度，因为与针对各车轮单独的变型方案相比，计算耗费可以更低。
行驶动力学参量可以描述车辆的转向不足或转向过度。换句话说，车辆的转向不足或转向过度可以是能依据行驶动力学参量确定。例如，行驶动力学参量可以是偏航率。因此，调节偏差可以与理论偏航率和实际偏航率之间的偏航率偏差相对应。如果该偏差为正，则可能存在转向过度。如果它为负，则可能存在转向不足。
尤其地，一个改进方案设置成，在转向不足的情况下(即例如，如果行驶动力学参量是偏航率并且/或者上述类型的偏航率偏差为负)，增加前车轴处的阻尼器力并且/或者减少后车轴处的阻尼器力。阻尼器力的这种适配可以再次经由针对各车轴单独的调整进行。但它也可以经由针对各车轮单独的调整进行，在其中，阻尼器力在车轴的车轮处单独调整，但在前车轴处分别单独增加和/或在后车轴处分别单独减少。
已经表明的是，利用阻尼器力的相应适配，可以尤其在行驶动力学极限范围内可靠地限制转向不足。
附加地或备选地，可以设置成，在转向过度的情况下(即例如，如果行驶动力学参量是偏航率并且/或者上述类型的偏航率偏差为正)，减少前车轴处的阻尼器力并且/或者增加后车轴处的阻尼器力。阻尼器力的这种适配可以再次经由针对各车轴单独的调整进行。但它也可以经由针对各车轮单独的调整进行，在其中，阻尼器力在车轴的车轮处单独调整，但在前车轴处分别单独减少和/或在后车轴处分别单独增加。
已经表明的是，利用阻尼器力的相应适配，可以尤其在行驶动力学极限范围内可靠地限制转向过度。
根据另一个一般实施形式，阻尼器力的变化根据行驶速度和/或横向加速度来确定。尤其地，阻尼器力可以借助于特性曲线或特性图来确定，它们根据所述参量中的至少一个来限定。例如，对此应调整的阻尼器力可以根据当前调节偏差、当前行驶速度和/或以传感的方式或基于模型确定的横向加速度来确定。这可以再次针对各车轮单独地或针对各车轴单独地进行。
本发明还涉及一种车辆(尤其机动车和此外尤其乘用车或载货车)，其具有：至少两个车轴(例如前车轴和后车轴)，所述至少两个车轴分别具有至少两个车轮连同阻尼器(更确切地说，分别具有阻尼器)；以及调节设备，其设立成：
·确定行驶动力学理论参量；
·依据行驶动力学理论参量和行驶动力学实际参量来确定调节偏差；
·基于此确定和/或输出与至少一个阻尼器的阻尼器力的变化有关的预设(例如，以阻尼器力的新理论值或针对阻尼器力的变化预设的形式)；以及
·在阻尼器力改变时基于所述行驶动力学实际参量再次确定(并换句话说，由此更新)(例如，对此应调整和/或导致的)调节偏差。
该调节设备可以由具有相应调节功能的车辆的控制器来提供。调节设备可以包括至少一个处理器和/或至少一个存储器设备。存储器设备中可以存储有程序指令，所述程序指令在通过处理器实施时促使调节设备提供本文中所述的任何功能、运行状态或措施。
一般地，车辆和尤其是其调节设备可以包括另外的任何特征，以提供本文中所述的所有运行状态、功能和效果。尤其地，关于方法特征的所有阐释和改进方案也可以适用于车辆和尤其其调节设备的相同或类似特征，或者在该车辆中设置。一般地，车辆和尤其其调节设备可以设立成实施根据本文中所述的任何方面的方法。
本发明还涉及一种用于根据前述方面的车辆的调节设备。
附图说明
下面依据所附示意图阐释本发明的实施例。
图1以示意图示出了根据实施例的车辆的行驶动力学调节。
图2示出了根据实施例的方法的流程图，其由图1中的车辆或其行驶动力学调节来实施。
具体实施方式
图1中以极其简化的侧视图示出了示例性车辆1。车辆1包括前车轴10和后车轴12。在所述前车轴10和后车轴12处分别布置有两个车辆车轮14，对个各车轴10,12车辆车轮中的一个在所示视图中被遮盖。
车辆车轮14分别与传统结构型式的自适应阻尼器16连接。更确切地说，它们经由阻尼器16与车辆车身连接并经由阻尼器16支撑在车辆车身处。未示出的是，阻尼器16嵌入到弹簧-阻尼器系统中。
每个阻尼器16具有阻尼器控制器18。阻尼器控制器18提供调节功能或形成阻尼器控制器。阻尼器控制器设立成，针对与此有关的阻尼器16通过适配该阻尼器16的电气参量和尤其通过电流变化来调整和优选地调节获得的理论阻尼器力。
此外示出了车辆1的调节设备20。该调节设备可以由数字的和/或可电气运行的控制器来提供或实现为这样的控制器。调节设备20经由数据线路和优选地经由未单独示出的通信总线与每个阻尼器16的阻尼器控制器18连接。
由调节设备20实现的示意性的调节回路或调节环路放大示出。因此，调节设备20获得(或优选地确定)理论动力学参量SD。仅示例性地，它当前在此是车辆1的偏航率，其例如可以借助于传统的基于模型的方式确定。
此外，调节设备20还获得或优选地确定实际动力学参量ID，其中，在所示的情况下，它又是车辆1的偏航率。该偏航率可以借助于与调节设备20连接的偏航率传感器22以传感的方式来确定。
通过形成理论动力学参量SD和实际动力学参量ID的差来确定调节偏差e。因为示例性考虑的行驶动力学参量是偏航率，所以调节偏差e相应于偏航率偏差。该偏航率偏差以上述方式通过其符合来描绘转向不足或转向过度，其在行驶动力学调节的范畴内由调节设备20来减少。
调节偏差e被供应给调整参量确定函数24。调整参量确定函数24描绘调整参量(在此情况下是阻尼器力)和调节偏差e之间的关系，尤其以如下方式，即能确定调整参量的变化或值，以减少调节偏差e。这种关系可以再次基于模型限定或确定。偏航率和阻尼器力之间的关系以上述方式存在，例如通过可根据阻尼器力产生的车轮横向力，该车轮横向力尤其在车辆1侧倾时影响偏航特性。
在所示的示例中，调整参量确定针对各车轴单独地进行。更准确地说，对于各车轴10,12，确定阻尼器力D的应在那里的阻尼器16中相应进行的相对变化而或阻尼器力D的新理论值，以减少调节偏差e。该相对变化和理论值分别是针对由调节设备20产生的与阻尼器力D的期望或所需变化有关的预设的示例。
在确定调整参量时，首先确定调节偏差e当前表明转向过度还是转向不足，这可以通过检查其符号以上述方式进行。随后，可以预设阻尼器力D的针对各车轴单独的变化中的任何变化，以减少转向过度或转向不足，如其上文在一般描述部分中阐释的那样。
未单独示出的是，在调整参量确定的范畴内也可以考虑车辆速度或横向加速度。调节设备20可以由车辆1中现有的传感器获得这些参量。
如示意性所示，阻尼器力D的应进行的变化(备选地阻尼器力D的绝对理论值)被输出给阻尼器控制器18。只是出于阐明原因，在控制图中只绘出了阻尼器力D和阻尼器控制器18。共同车轴10,12的阻尼器16的阻尼器控制器18由于针对各车轴单独的变化而从调整参量确定函数24接收相同的预设。
阻尼器控制器18优选地可以在上述自己的调节环路的框架内调节阻尼器力D或其变化，例如通过适配和尤其调节相应的阻尼器流。这对调节对象的行驶动力学特性产生影响，在当前情况下，调节对象是车辆1。行驶动力学特性在此由所述实际动力学参量ID来获取。后者以常规调节的方式持续更新，并且因此也是在借助于阻尼器控制器18调整被改变的阻尼器力D之后。以这种方式，可以持续确定阻尼器力D的变化对调节偏差e的影响，并且可以通过连续适配和再调节阻尼器力D来减少调节偏差e。
总体上，因此实现车辆1的行驶动力学的调节以及在所示的示例中车辆的偏航特性的调节，其中，将阻尼器18用作调整环节，并且将由此产生的阻尼器力D或其变化用作调整参量。与现有技术不同，在此借助于调节检查并确保阻尼特性的适配实际导致了对行驶动力学的期望影响。
图2示出了如由车辆1以所述方式实现的方法的流程图。在措施M1的范畴内，获得和/或确定理论动力学参量SD。在措施M2的范畴内，依据理论动力学参量SD和优选以传感的方式测量的实际动力学参量ID来确定调节偏差e。
在措施M3的范畴内，确定阻尼器力D的变化作为调整参量，以便减少调节偏差e。在措施M4的范畴内，通过阻尼器控制器18分别调整这些阻尼器力D。作为措施M5，确定对此调整的实际动力学参量ID，或者确定实际动力学参量ID的当前值。此外，反馈实际动力学参量ID，以便在再次经历措施M1-M5时，在措施M2的范畴内作为新的或当前的实际动力学参量ID考虑，以确定调节偏差e。优选地，如果理论动力学参量SD变化，那么才重复措施M1。一般地，该调节环路可以一直重复，直到停用行驶动力学调节。
附图标记列表
1 车辆
10 前车轴
12 后车轴
14 车辆车轮
16 阻尼器
18 阻尼器控制器
20 调节设备
22 偏航率传感器
24 调整参量确定函数
SD 理论动力学参量
ID 实际动力学参量
e 调节偏差。

Claims (10)

1.一种用于借助于阻尼器(16)对车辆(1)进行行驶动力学调节的方法，其中，所述车辆(1)包括至少两个车轴(10,12)，所述至少两个车轴分别具有至少两个车轮(14)，所述至少两个车轮分别具有阻尼器(16)，并且其中，所述方法具有以下调节：
a) 获得行驶动力学理论参量(SD)；
b) 依据所述行驶动力学理论参量(SD)和行驶动力学实际参量(ID)来确定调节偏差(e)；
c) 根据所述调节偏差(e)改变至少一个阻尼器(16)的阻尼器力(D)；
d) 在阻尼器力(D)改变时，更新并反馈所述行驶动力学实际参量(ID)，以再次确定所述调节偏差(e)。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述行驶动力学实际参量(ID)以传感的方式来测量和/或基于模型来确定。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了所述改变阻尼器力(D)，将与所述阻尼器力(D)有关的理论参量输出到阻尼器控制器(16)处。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，针对各车轮单独地改变所述阻尼器力(D)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，针对各车轴单独地改变所述阻尼器力(D)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在转向不足的情况下，增加前车轴(10)处的所述阻尼器力(D)并且/或者减少后车轴(12)处的所述阻尼器力(D)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在转向过度的情况下，减少前车轴(10)处的所述阻尼器力(D)并且/或者增加后车轴(12)处的所述阻尼器力(D)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述阻尼器力(D)的变化取决于行驶速度和/或横向加速度。
9.一种车辆(1)，其具有：至少两个车轴(10,12)，所述至少两个车轴分别具有至少两个车轮(14)，所述至少两个车轮分别具有阻尼器(16)；以及调节设备(20)，所述调节设备设立成：
·确定行驶动力学理论参量(SD)；
·依据所述行驶动力学理论参量(SD)和行驶动力学实际参量(ID)来确定调节偏差(e)；
·基于此确定与至少一个阻尼器(16)的阻尼器力(D)的变化有关的预设；以及
·在阻尼器力(D)改变时基于所述行驶动力学实际参量(ID)再次确定调节偏差(e)。
10.一种调节设备(20)，其用于根据权利要求9所述的车辆(1)。
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