CN115871397A - 电动悬架控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题为，提高交通的安全性，同时抑制乘客的舒适性的降低。本发明的电动悬架控制装置(15)是具有电动马达(31)的电动悬架(11)的控制装置，在规定的动作条件下，使电动悬架的推力指令逐渐变小，当推力指令为规定值以下时对电动马达进行短路控制。并且，动作条件为，探测到对电动悬架的电力供给的停止预告的指令、碰撞时的对策中的短路指令，检测到减速过程中的规定车速、或预见传感器探测到规定值以上的路面变化。

Description

电动悬架控制装置
技术领域
本发明涉及电动悬架控制装置。
背景技术
以往已知电动悬架装置，其设在车辆的车身与车轮之间，具有通过电动机而产生与车辆的振动衰减相关的驱动力的电磁致动器(例如参照专利文献1)。电磁致动器在电动机之外，还可以具有滚珠丝杠机构而构成。该电磁致动器通过将电动机的旋转运动向滚珠丝杠机构的直线运动转换，以产生与车身的振动衰减相关的驱动力的方式动作。另外，电磁致动器中还具有线性方式的电磁致动器。
在专利文献1中记载了将高电压的蓄电池的输出通过DC/DC转换器变压并向电动致动器的马达进行电力供给的悬架装置，其中，DC/DC转换器的输出电压通过减去根据表示电动致动器的工作状态的消耗电力而获取的变动电压而被修正，以使修正后的修正电压接近基准电压的方式调整DC/DC转换器的输出电压。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012－131395号公报
发明内容
在专利文献1所示的具有电磁致动器的电动悬架中，若将电磁致动器切换为短路控制，或停止向电磁致动器的电力供给，则电动悬架的行程位置会突然变动至自然长度，担心乘客的舒适性变差。
鉴于上述事情而做出的本发明的目的为，提高交通的安全性，同时抑制乘客的舒适性的降低。
为了解决上述课题，本发明的电动悬架控制装置是具有电动马达的电动悬架的控制装置，在规定的动作条件下，使所述电动悬架的推力指令逐渐变小，当所述推力指令为规定值以下时对所述电动马达进行短路控制。
发明效果
根据本发明的电动悬架控制装置，在除了紧急时和错误时以外的情况下在电动致动器的推力输出中切换为短路控制时，逐渐降低推力指令而进行短路控制，因此电动悬架的行程位置不会突然变动至自然长度，乘客的舒适性不会变差。
附图说明
图1是搭载有实施方式的电动悬架装置的车辆的整体构成图。
图2是实施方式的电动悬架装置所具有的电磁致动器的局部剖视图。
图3是实施方式的电动悬架控制装置的内部及周边部的构成图。
图4是表示电动悬架控制装置的指令值调整部中的增益调整的一例的图。
图5是实施方式的电动悬架控制装置的动作流程图。
附图标记说明
11电动悬架装置
13电磁致动器
15ECU(电动悬架控制装置)
16驱动控制线
31电动马达
40车速传感器
41横摆角速度传感器
42预见传感器
43信息获取部
45衰减力计算部
47驱动力运算部
48驱动部
49驱动控制部
具体实施方式
以下，适当参照附图来详细说明在电动致动器的推力输出中切换为短路控制的本发明的实施方式的电动悬架控制装置(以下称为ECU15)。
此外，在以下所示的附图中，对于具有共通功能的部件标注共通的参照附图标记。另外，部件的尺寸以及形状有时为了便于说明而变形或夸张来示意表示。
首先，参照图1、图2来说明本发明的实施方式的电动悬架装置11所共通的基本构成。
图1是本发明的实施方式的电动悬架装置11所共通的整体构成图。图2是构成电动悬架装置11的一部分的电磁致动器13的局部剖视图。
如图1所示，本发明的实施方式的电动悬架装置11的构成具有：具备于车辆10的各车轮每一个的多个电磁致动器13；和一个电子控制装置(以下称为“ECU15”。)。在多个电磁致动器13与ECU15之间，通过供ECU15分别驱动多个电磁致动器13的驱动信号线14(参照图1的实线)以及从多个电磁致动器13向着ECU15的电动马达31(参照图2)的旋转角信号线16(参照图1的虚线)而相互连接。
本实施方式中，电磁致动器13配设于包括前轮(左前轮、右前轮)以及后轮(左后轮、右后轮)的各车轮的每一个而共计为四个。各车轮的每个所具备的电磁致动器13与各车轮各自的伸缩动作配合地相互独立驱动控制。
在本发明的实施方式中，只要没有特别说明，则多个电磁致动器13分别具有各自共通的构成。因此，通过说明一个电磁致动器13的构成来代替多个电磁致动器13的说明。
预见传感器42是设于各车轮的前方侧的CCD摄像头，基于获取的车辆10的前方侧的行驶路面图像而分别获取即将行驶的行驶路面的信息。另外，也可以将激光传感器和超声波传感器等作为预见传感器42，来获取行驶路面的信息。
如图2所示，电磁致动器13的构成具有基座壳体17、外管19、球轴承21、滚珠丝杠轴23、多个滚珠25、螺母27以及内管29。
基座壳体17经由球轴承21将滚珠丝杠轴23的基端侧绕着轴旋转自如地支承。外管19设于基座壳体17，将包括滚珠丝杠轴23、多个滚珠25、螺母27的滚珠丝杠机构18收容。多个滚珠25沿着滚珠丝杠轴23的螺纹槽滚动。螺母27经由多个滚珠25与滚珠丝杠轴23卡合，将滚珠丝杠轴23的旋转运动转换为直线运动。与螺母27连结的内管29与螺母27为一体，沿着外管19的轴向位移。
为了向滚珠丝杠轴23传递旋转驱动力，如图2所示，在电磁致动器13具备电动马达31、一对滑轮33以及带部件35。电动马达31以与外管19并列的方式设于基座壳体17。在电动马达31的马达轴31a以及滚珠丝杠轴23分别安装有滑轮33。在这一对滑轮33上，卷绕有用于将电动马达31的旋转驱动力向滚珠丝杠轴23传递的带部件35。
在电动马达31设有检测电动马达31的旋转角信号的旋转变压器37。由旋转变压器37检测到的电动马达31的旋转角信号经由旋转角信号线16向ECU15发送。电动马达31通过从ECU15分别与多个电磁致动器13连接的驱动信号线14而旋转驱动。
此外，本实施方式中，如图2所示，通过采用将电动马达31的马达轴31a和滚珠丝杠轴23大致平行配置并将双方间连结的布局，能够缩短电磁致动器13中的轴向尺寸。然而也可以为，采用将电动马达31的马达轴31a和滚珠丝杠轴23同轴配置并将双方间连结的布局。
然而，实施方式的电磁致动器13的构造不限于此，当然也可以为线性马达方式等的其他电磁方式的主动悬架。
本实施方式的电磁致动器13中，如图2所示，在基座壳体17的下端部设有连结部39。该连结部39与未图示的簧下部件(车轮侧的下臂、转向节等)连结固定。另一方面，内管29的上端部29a与未图示的簧上部件(车身侧的支柱塔部等)连结固定。总而言之，电磁致动器13与车辆10的车身与车轮之间所具备的未图示的弹簧部件并列设置。
上述那样构成的电磁致动器13如下所述地动作。即，例如，考虑从车辆10的车轮侧相对于连结部39输入有关于朝上振动的推力的情形。该情形中，内管29以及螺母27相对于被施加了关于朝上振动的推力的外管19而想要一体下降。受到此影响，滚珠丝杠轴23想要在随着螺母27下降的方向上旋转。此时，产生电动马达31的在阻碍螺母27下降的方向上的旋转驱动力。该电动马达31的旋转驱动力经由带部件35向滚珠丝杠轴23传递。
这样地，使与关于朝上振动的推力对抗的反力(衰减力)作用于滚珠丝杠轴23，由此使想要从车轮侧向车身侧传递的振动衰减。
接着，参照图3说明本发明的实施方式的电动悬架装置11所具备的ECU15的内部以及周边部的构成。图3是本发明的实施方式的电动悬架装置11所具备的ECU15的内部以及周边部的构成图。
ECU15的构成包括进行各种运算处理的微计算机。ECU15具有如下的驱动控制功能：通过执行程序，基于从由旋转角信号线16传送的由旋转变压器37检测到的电动马达31的旋转角信号所计算出的行程位置，分别驱动控制多个电磁致动器13，由此产生与车身的振动衰减相关的驱动力。
为了实现这样的驱动控制功能，如图3所示，ECU15的构成具有信息获取部43、衰减力计算部45、驱动力运算部47及驱动控制部49。
信息获取部43作为关于行程位置的时序信息而获取由旋转变压器37检测到的电动马达31的旋转角信号，并且通过对关于行程位置的时序信息进行时间微分来获取行程速度SV的信息。
另外，信息获取部43分别获取基于行程位置的时序信息得到的行程方向的反转时的信息以及反转后的行程量AS的信息。
而且，如图3所示，信息获取部43分别获取由车速传感器40检测到的车速、由横摆角速度传感器41检测到的横摆角速度(操舵量)的信息、和基于设在车辆10的前方侧的预见传感器42得到的即将行驶的行驶路面的信息。
由信息获取部43获取的行程速度SV的信息、行程方向的反转时的信息、以及反转后的行程量AS的信息、车速、横摆角速度、行驶路面的信息分别向衰减力计算部45发送。
衰减力计算部45基于由信息获取部43获取的行程速度SV的信息来计算作为电磁致动器13的衰减动作的目标值的、目标衰减力。另外，衰减力计算部45基于由信息获取部43获取的反转后的行程量AS的信息，原则上以该行程量AS越小越减弱目标衰减力的方式进行该目标衰减力的修正。
由衰减力计算部45计算出的修正后的目标衰减力向驱动力运算部47发送。
驱动力运算部47输入由衰减力计算部45计算出的修正后的目标衰减力，并通过运算而求出用于通过电磁致动器13实现该目标衰减力的驱动控制信息。作为驱动力运算部47的运算结果的驱动控制信息作为推力指令向驱动控制部49发送。
虽然详细后述，但将对电磁致动器13进行短路控制时紧前的推力指令称为最终推力指令。
驱动控制部49依照从驱动力运算部47发送来的推力指令，将推力指令496和短路指令497向驱动多个电磁致动器13分别具备的电动马达31的驱动部48通知。
驱动部48供给有车辆10所搭载的蓄电池的驱动电力，基于从驱动控制部49通知的推力指令496，经由驱动信号线14通过逆变器回路来驱动电动马达31。
另外，控制电动马达31的驱动部48(逆变器回路)基于从驱动控制部49通知的短路指令497，以使电动马达31的各电枢线圈电连接的方式，对驱动部48的各FET(场效果管)或IGBT(绝缘栅双极型晶体管)进行切换工作而将驱动信号线14短路，对电磁致动器13进行短路控制。另外，也可以为，基于从驱动控制部49通知的短路指令497，以使电动马达31的各电枢线圈经由电阻连接的方式将驱动信号线14短路。而且，也可以为，在驱动部48或电动马达31侧设置将电动马达31的各电枢线圈短路的继电器，对电磁致动器13进行短路控制。此时，可以经由电阻而短路。
通过对电磁致动器13进行短路控制，即使电力供给停止，也会根据电磁致动器13的行程的变化而产生衰减力，因此能够使行驶中的车辆10的车高振动平稳。另外，即使在停车中，也根据车辆10的动载的变化而产生衰减力，因此能够使车高位移平稳。
接着说明处理短路指令的驱动控制部49的构成。
指令值调整部491当通过后述的动作设定部495的设定而对电磁致动器13进行短路控制时，将驱动力运算部47的推力指令作为最终推力指令的值，以使值从该最终推力指令的值逐渐降低的方式调整推力指令的增益。
指令值调整部491的增益具有如图4所示的通过时间经过而衰减的特性，例如能够举出如Sigmoid函数那样的以非线形降低衰减的特性、和以线形降低增益的特性。另外也可以为，阶梯性降低的阶梯函数的特性。
指令值调整部491通过将推力指令的增益设为图4所示的特性，缩小调整开始时和结束时的增益的变化，平顺地调整推力指令。由此，防止当对电磁致动器13进行短路控制时行程位置突然变化，并且因为平顺地转移至短路控制，所以乘客的舒适性不会变差。
短路ON/OFF判断部492判断由指令值调整部491调整后的推力指令的值是否为规定值以下。在推力指令为规定值以下的情况下，作为短路控制的ON判断，而判断为将对电磁致动器13进行短路控制的短路指令输出的状态。此外，作为判断阈值的规定值能够考虑电磁致动器13向短路控制转移时的舒适性的变化而适当设定。
指令值调整部491的推力指令的调整时间依赖于短路ON/OFF判断部492的判断阈值、和指令值调整部491的增益的衰减特性。根据抑制对电磁致动器13进行短路控制时的变化的观点，判断阈值越小越好，但调整时间会变长。因此，设定规定的判断阈值和调整时间，决定增益的衰减特性。另外，也可以为，根据后述的指令值调整部491和短路ON/OFF判断部492的动作条件来决定增益的衰减特性。
推力指令输出部493是选择由指令值调整部491调整后的推力指令或值为“0”的推力指令来作为推力指令，由推力指令496向驱动部48通知推力指令的输出部。
推力指令的选择通过短路ON/OFF判断部492的判断结果来进行。具体地，在短路ON/OFF判断部492的判断结果为短路控制的ON判断的情况下，选择值为“0”的推力指令，在短路控制的OFF判断的情况下，选择由指令值调整部491调整后的推力指令并向驱动部48通知。
短路指令输出部494是将基于短路ON/OFF判断部492的ON判断的结果得到的短路指令，或基于其他ECU探测到的车辆10的紧急时/错误时得到的短路指令向驱动部48通知的输出部。由此，在紧急地需要瞬时的短路控制的情况下，不进行基于指令值调整部491的推力指令的调整，向驱动部48通知短路指令，驱动部48立即对电磁致动器13进行短路控制。即，在其他ECU探测到的车辆10的紧急时/错误时的短路指令时，忽视舒适性的降低(重视紧急时的车辆制动等(交通安全)和来自高电压的感电保护对策)，使电磁致动器13的短路控制为最优先。
虽然详细后述，但动作设定部495基于来自其他ECU的电动悬架装置11的短路指令等的动作条件，开始指令值调整部491和短路ON/OFF判断部492的动作。即，驱动控制部49在没有来自其他ECU的指令的情况下，从推力指令输出部493以推力指令496向驱动部48通知驱动力运算部47的推力指令。短路指令输出部494除了紧急时和错误时的短路指令之外，不向驱动部48通知短路指令497。
动作设定部495在如下任意一个动作条件下，开始指令值调整部491和短路ON/OFF判断部492的动作，该动作条件为：(1)碰撞时的对策中的短路指令的输入时，(2)固定以下的车速检测时，(3)车辆的电源OFF指令的输入时，(4)行驶路面的过大变化的检测时，(5)电力供给停止时，(6)因故障等导致电磁致动器13没有正常动作时，(7)ECU15检测到错误或没有正常动作时，(8)车辆的驱动用电源的容量降低时。
具体地，动作条件(1)是，作为碰撞时的对策，当停止向处于车身外侧的电动悬架装置11的高电压的电力供给时对电磁致动器13进行短路控制的情况，动作设定部495根据其他ECU在电力供给的停止前预告通知的短路指令来开始指令值调整部491和短路ON/OFF判断部492的动作。
该情况下，指令值调整部491的推力指令的调整时间是从短路指令的通知至停止电力供给为止的时间，为电力供给的停止的预告时间以下。
电动悬架装置11通过在使电磁致动器13的推力逐渐变小之后进行短路控制，电动悬架的行程位置不会突然变动至自然长度，因此，乘客的舒适性不会变差。
在电磁致动器13的短路控制后，停止向电动悬架装置11的高电压的电力供给，由此进行碰撞时的感电等的对策。
在动作条件(2)下，动作设定部495从信息获取部43获取由车速传感器40检测到的车速，当检测到减速过程中的规定车速时，开始指令值调整部491和短路ON/OFF判断部492的动作。然后，若进一步成为低车速，则停止向电动悬架装置11的高电压的电力供给，由此进行安全确保(感电防止)。
该情况下，指令值调整部491的推力指令的调整时间为从动作设定部495的判断车速至停止电力供给的车速为止的、规定的减速时间以下。
电动悬架装置11在使电磁致动器13的推力逐渐变小之后进行短路控制，然后，停止电力供给，由此，电动悬架装置11的行程位置不会突然变动至自然长度，因此乘客的舒适性不会变差。
在动作条件(3)下，动作设定部495根据来自其他ECU的车辆10的车辆电源OFF指令(预告指令)，开始指令值调整部491和短路ON/OFF判断部492的动作。向电动悬架装置11的电力供给在对电磁致动器13进行短路控制后停止。
该情况下，指令值调整部491的推力指令的调整时间为从其他ECU的电源OFF指令(预告指令)至实际停止电力供给为止的时间以下。
电动悬架装置11通过使电磁致动器13的推力逐渐变小之后进行短路控制，电动悬架装置11的行程位置不会突然变动至自然长度，因此乘客的舒适性不会变差。另外，对于正在短路控制的电磁致动器13产生衰减力，因此能够抑制基于电力供给的停止导致的车辆10的车高振动。
在动作条件(4)下，动作设定部495当信息获取部43从预见传感器42获取的即将行驶的行驶路面的信息为无法通过电动悬架装置11完全应对的凸凹面的过度变化量时，即，通过预见传感器探测到规定值以上的路面变化，开始指令值调整部491和短路ON/OFF判断部492的动作。
电动悬架装置11通过使电磁致动器13的推力逐渐变小之后进行短路控制，能够防止通过凸凹面时的电磁致动器13的破损。而且，基于电磁致动器13的短路控制得到的、电动悬架装置11的行程位置不会突然变动至自然长度，因此能够确保乘客的最低限的舒适性。
在动作条件(5)下，例如，在行驶中探测到车辆10所搭载的蓄电池的动作异常并停止向电动悬架装置11的电力供给的情况下，动作设定部495在电力供给停止以前，根据从其他ECU通知的电力供给停止指令(预告指令)，开始指令值调整部491和短路ON/OFF判断部492的动作。向电动悬架装置11的电力供给在对电磁致动器13进行短路控制之后停止。
该情况下，指令值调整部491的推力指令的调整时间为，从其他ECU的电力供给停止指令(预告指令)至实际停止电力供给为止的时间以下。
电动悬架装置11通过使电磁致动器13的推力逐渐变小之后进行短路控制，电动悬架装置11的行程位置不会突然变动至自然长度，因此乘客的舒适性不会变差。另外，对于正在短路控制的电磁致动器13产生衰减力，因此能够抑制基于电力供给的停止导致的车辆10的振动。
动作条件(6)～(8)也同样地，电动悬架装置11通过使电磁致动器13的推力逐渐变小之后进行短路控制，电动悬架装置11的行程位置不会突然变动至自然长度，因此乘客的舒适性不会变差。另外，对于正在短路控制的电磁致动器13产生衰减力，因此能够抑制基于电力供给的停止导致的车辆10的振动。
动作设定部495也可以为，不限于上述的动作条件(1)～(8)，根据紧急时和错误时以外的来自其他ECU的指令而开始指令值调整部491和短路ON/OFF判断部492的动作。
接着，通过图5的实施方式的电动悬架控制装置的动作流程图来说明实施方式的电动悬架控制装置的动作。
步骤S51(行程位置获取)中，ECU15的信息获取部43作为行程位置的时序信息而获取由旋转变压器37检测到的电动马达31的旋转角信号。
步骤S52(行程速度计算)中，ECU15的信息获取部43通过对由步骤S51获取的行程位置的时序信息进行时间微分，计算行程速度SV。这样计算出的行程速度SV的信息向衰减力计算部45发送。
步骤S53(行程方向以及行程量获取)中，ECU15以规定的循环时间tcl依次输入由步骤S51获取的关于行程位置的时序信息(电动马达31的旋转角信号)，并计算在时间上相邻的位置数据间的差量、即行程差量ASD。另外，基于作为该计算结果的关于行程差量ASD的正负号，获取行程方向及行程方向反转时的时刻信息。
接着，ECU15获取以行程的折返位置即反转时点RP为起点的、反转后的行程量AS的信息。
步骤S54(基准衰减力计算)中，ECU15的衰减力计算部45参照由步骤S52计算(获取)的行程速度SV、以及基准衰减力图51的储存内容，来求出大小与行程速度SV对应的基准衰减力的值。
步骤S55(衰减力修正比例计算)中，ECU15的衰减力计算部45参照由步骤S53获取的行程方向反转时的信息以及反转后的行程量AS的信息，和衰减力修正图53的储存内容，来求出大小与行程量AS相应的衰减力修正比例RT。
步骤S56(目标衰减力计算)中，ECU15的衰减力计算部45通过对由步骤S54计算的基准衰减力的值乘以由步骤S55计算的衰减力修正比例RT的值(在本实施方式的例中，0.6＝＜RT＝＜1)，来计算修正后的目标衰减力。
步骤S57(驱动力运算处理)中，ECU15的驱动力运算部47通过运算而求出用于实现由步骤S56计算的修正后的目标衰减力的驱动控制信息(推力指令)。
步骤S58中，驱动控制部49判断是否探测到紧急时和错误时的短路指令，在探测到的情况下(S58的是)，向步骤S512前进，在没有探测到的情况下(S58的否)，向步骤S59前进。
步骤S59中，驱动控制部49判断是否满足动作设定部495的上述动作条件(1)～(5)中的任意一个，在满足的情况下(S59的是)，向步骤S511前进，在不满足的情况下(S59的否)，向步骤S510前进。
步骤S510中，驱动控制部49向驱动部48通知由步骤S57求出的驱动控制信息(推力指令)，设定电磁致动器13的推力。并且，为了周期性进行步骤S51～S510的处理，而返回步骤S51。
步骤S511中，驱动控制部49以使由步骤S57求出的驱动控制信息(推力指令)逐渐变小的方式调整，向驱动部48依次通知调整后的推力指令而使电磁致动器13的推力逐渐变小。当推力指令被调整为规定值以下时，向步骤S512前进。
步骤S512中，驱动控制部49向驱动部48通知短路指令而对电磁致动器13进行短路控制，并结束处理。
根据实施方式的电动悬架控制装置(ECU15)，在除了紧急时和错误时以外的情况下，当在电动致动器的推力输出中切换为短路控制时，以使电磁致动器13的推力逐渐变小的方式调整，当电磁致动器13的推力调整为规定值以下时进行短路控制，因此电动悬架装置11的行程位置不会突然变动至自然长度，乘客的舒适性不会变差。
上述中，作为高电压零件而说明了电磁致动器13，但对于作为高电压零件的轮毂电机、空调、行驶用电机、电动稳定器，也能够同样地进行控制。
本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离其要旨的范围内能够进行各种设计变更。

Claims (7)

1.一种电动悬架控制装置，是具有电动马达的电动悬架的控制装置，所述电动悬架控制装置的特征在于，
在规定的动作条件下，使所述电动悬架的推力指令逐渐变小，当所述推力指令为规定值以下时对所述电动马达进行短路控制。
2.一种电动悬架控制装置，是具有电动马达的电动悬架的控制装置，所述电动悬架控制装置的特征在于，
在规定的动作条件下，在调整了所述电动悬架的推力指令后，对所述电动马达进行短路控制，以使得对所述电动马达进行短路控制时的行程变动变小。
3.根据权利要求1或2所述的电动悬架控制装置，其特征在于，
所述动作条件为探测到对所述电动悬架的电力供给的停止预告的指令。
4.根据权利要求1或2所述的电动悬架控制装置，其特征在于，
所述动作条件为碰撞时的对策中的短路指令。
5.根据权利要求1或2所述的电动悬架控制装置，其特征在于，
所述动作条件为检测到减速过程中的规定车速。
6.根据权利要求1或2所述的电动悬架控制装置，其特征在于，
所述动作条件为预见传感器探测到规定值以上的路面变化。
7.根据权利要求1或2所述的电动悬架控制装置，其特征在于，
所述动作条件为在紧急时和错误时以外探测到电动悬架的短路指令。
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