CN116101007A - 运行机动车底盘的方法以及机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于根据天棚控制原理运行机动车的底盘(16)的方法，其中，该底盘(16)具有至少一个能调节的阻尼器(16‑2)，根据该阻尼器由车道不平坦性导致的机动车车身(10)的车身运动在使用天棚阻尼系数(dsky)的情况下得到衰减。本发明的特征在于，在驶过车道不平坦处时，进行如下分类：是否预计出现机动车车身(10)的临界的车身运动，在分类为临界的车身运动时，使用存储的、与天棚阻尼系数(dsky)相比更大的、临界的天棚阻尼系数(dsky‑krit)来补偿该分类为临界的车身运动。

Description

运行机动车底盘的方法以及机动车
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述类型的、用于运行机动车底盘的方法以及一种根据权利要求6的机动车。
背景技术
经由弹簧或阻尼系统中的力导入元件在车轮悬架中产生主动力的主动底盘系统由现有技术充分公开。
底盘系统的功能在于，补偿道路的较大的不平坦性、例如减速带或断层。为此例如采用前视传感器系统的信号，例如朝向道路的摄像机的信号。通过合适地分析传感器信号或摄像机图像，能够建立机动车前方不平坦性的高度分布/高度曲线。通过该前视检测，于是能够早在驶过不平坦处之前就向底盘执行器发送相应的控制信号，以便在理想地使车辆车身在此不再运动的情况下引导车轮经过该不平坦处。对此仅作示例参考DE 10 2020 007770 A1。
该类型底盘系统的问题在于，通过前视的传感器系统、例如摄像机来确定道路高度分布是非常复杂的。在此产生大的数据量，这些大的数据量必须在机动车总线系统上的不同控制器之间被传输。此外，分析传感器数据、尤其是分析摄像机的光学图像是有缺陷的，因此例如在道路上视野有限时不再能够精确地确定高度分布，这导致底盘系统会由于数据错误而作出“错误”反应，而这又会导致机动车车身产生车身运动，而非减小车身运动。
补偿道路的较大不平坦性、例如减速带或断层的备选方案的基础是所谓的天棚(Skyhook)阻尼控制/天钩阻尼控制。为此，通过惯性传感器系统确定机动车车身的车身运动(转速、加速度)并且确定反作用于车身运动的控制信号。对于天棚控制方面的现有技术，例如参见DE 101 20 918 A1。
已知地，天棚控制方案基于如下理论考虑：当机动车车身通过所谓的天棚阻尼器与惯性参考系统、例如天空连接时，通过车轮在车道上行驶的机动车车身能够保持静止，参见图1。由于将天棚阻尼器理想地布置在车辆车身上方是不可能实现的，所以相应地如此驱控可调节的阻尼器，使得由道路不平坦性导致的机动车车身的车身运动被衰减，即，模拟了“天棚”作用。
在此就减振而言决定性的影响参数是天棚阻尼器的阻尼系数，下面被称为天棚阻尼系数dsky，这是因为该天棚阻尼系数说明了应对机动车车身的车身运动进行衰减的程度。
这就是说，当使用相应高的天棚阻尼系数dsky来对车道不平坦性导致的机动车车身的车身运动进行衰减时，原则上能够与在使用前视传感器系统时类似地将机动车驶过例如减速带处时的车身运动限制到最小程度。但这却被证实并不适用于实际情况，因为为此所需的高的天棚阻尼系数dsky会导致行驶舒适性的明显降低，参见图2。
发明内容
本发明的目的是如此地改进根据天棚控制原理运行机动车底盘的方法，使得在驶过较大的车道不平坦处时，例如道路的减速带或断层处时，不仅确保高行驶舒适性，而且确保对机动车车身的车身运动的充分衰减。
该目的通过权利要求1的特征部分结合其前序部分特征实现。
权利要求2至5示出了本发明方法的有利改进方案。
根据运行机动车底盘的方法，底盘包括至少一个可调节的阻尼器，由车道不平坦性导致的机动车车身的车身运动以已知方式在使用天棚阻尼系数dsky的情况下得到衰减。
根据本发明提出，在驶过车道不平坦处时，进行如下分类：机动车车身是否由于驶过车道不平坦处而预期出现临界/危险的车身运动，在分类为临界的车身运动时，使用存储的、与“常规的”阻尼系数dsky相比提高的天棚阻尼系数(以下称作临界的天棚阻尼系数dsky-krit)来补偿该分类为临界的车身运动。
换句话说，天棚阻尼系数dsky被选择性地、即只针对驶过相关不平坦处的情况而暂时地被提高到临界的天棚阻尼系数dsky-krit，从而行驶舒适性仅短暂地临时变差。由于在驶过不平坦处时明显改善了减振且进而行驶感受明显更好，所以暂时提高到临界的天棚阻尼系数dsky-krit所导致的行驶舒适性仅短暂地变差几乎是感觉不到的或不被认为是有干扰的。
只是为了完整起见要指出的是，对被分类为临界的车身运动进行衰减所使用的临界天棚阻尼系数dsky-krit明显大于对不被分类为临界的车身运动、即“常规的”车身运动进行衰减所使用的“常规的”天棚阻尼系数dsky。在此，明显更大尤其指的是，临界的天棚阻尼系数dsky至少是“常规的”天棚阻尼系数dsky的两倍。
因此，有利地，根据本发明的方法能够在驶过较大的不平坦处、例如减速带处——与前视的传感器系统类似地——减小车身运动。
此外有利地，根据本发明所使用的天棚控制是非常可靠的且与前视的传感器系统的方案相比明显不那么复杂，这是因为不在需要对传感器信号、尤其是摄像机信号进行复杂的数据处理。此外，不会再出现由于错误识别道路高度分布而导致错误地控制底盘的情况。
也就是说，虽然不使用前视的传感器系统，但是驾驶员在驶过较大的道路不平坦处、例如道路中的减速带处或断层处时仍获得类似的感受体验。
优选地，在此将所存储的临界的天棚阻尼系数dsky-krit选择为，使该天棚阻尼系数dsky-krit≥4000Ns/m。通过规定天棚阻尼系数dsky-krit≥4000Ns/m，确保足够大的减振，从而有效地对机动车车身的被分类为临界的车身运动进行衰减。
特别优选地，在此天棚阻尼系数dsky-krit＝5000Ns/m或≥5000Ns/m。如先前试验所证实的，从天棚阻尼系数dsky-krit＝5000Ns/m起，即使在驶过较大的不平坦处时，也能够确保对车辆车身的有效减振。
所需的分类，即是否由于驶过车道不平坦处而预期出现机动车车身的临界的车身运动，根据本发明如下地进行：在第一步骤中测量出现的弹簧行程，从所确定的弹簧行程中利用求微分确定所得出的弹簧速度。
通过对弹簧行程数据求导数确定弹簧速度被证实是有利的，因为弹簧行程传感器在现今的机动车中通常是标准化安装的，所以由此能够简单且成本有利地确定所需的弹簧速度。
因为所测得的弹簧行程且因此还有从中确定的弹簧速度由叠加的振动形成，其主要包括车身运动部分和车轮运动部分，且只有车身频率范围内的激励才能导致机动车车身的大的、且进而临界的车身运动，所以在接下来的步骤中通过低通滤波器从弹簧速度中提取车身频率的信号部分。
因为激励的方向不重要，所以在接下来的步骤中确定经滤波的弹簧速度的数值/大小。
然后，将经滤波的弹簧速度的数值与存储的速度下限相比较。
存储的速度下限在此是计算出的或借助于试验所确定的速度，在超过该速度时认为车辆车身受到导致临界的车身运动的激励。
如果比较得出，经滤波的弹簧速度的数值超过存储的速度下限，则将预期的车身运动分类为机动车车身的临界的车身运动，并生成相应的控制信号来设置要通过可调节的阻尼器设置的、用于减小被分类为临界的车身运动的衰减力。
因为天棚阻尼随着超过所存储的速度下限而被提高，所以车身运动早在完全出现之前已经被衰减。
为确保在常规天棚阻尼与提高的天棚阻尼之间的“柔和/平缓”过渡，根据特别优选的实施方式，此外还将经滤波的弹簧速度的数值与存储的速度上限相比较，并且：
·当经滤波的弹簧速度的数值≥存储的速度上限时，控制信号被设置为值1，
·当经滤波的弹簧速度的数值≤存储的速度下限时，控制信号被设置为值0，
·当存储的速度下限<经滤波的弹簧速度的数值<存储的速度上限时，控制信号被插值。
为了对机动车车身的整个振动期间进行衰减，一种优选的实施方式提出，将用于设置提高的天棚阻尼且因此减小临界的车身运动的控制信号保持在所存储的时长内。这根据本发明的方法以简单方式通过相应保持单元实现。
本发明还基于的目的是，改进一种机动车，该机动车具有底盘，利用该底盘将机动车车轮分别通过具有可调节的阻尼器的车轮悬架支承在机动车车身上，该机动车还具有对可调节的阻尼器进行调节的调节/控制单元，该机动车被如此改进，使得在高行驶舒适性的同时，还在驶过较大的车道不平坦处、例如道路的减速带处或断层处时确保机动车车车身的车身运动的充分衰减。
该目的的实现方案是，根据权利要求1至5之一所述的方法运行机动车的底盘的可调节的阻尼器，且调节/控制单元被设置用于实施根据权利要求1至5之一所述的方法。
关于根据本发明的用于运行机动车底盘的方法的所有实施方案都可以类似地转用于根据本发明的机动车，从而借此也能够实现上述优点。
附图说明
本发明的其他优点和应用方案由下面结合附图的说明得出。
附图示出：
图1示出天棚原理的示意图；
图2示出天棚阻尼系数对车身加速度的影响的图表；
图3示出该方法的示意性流程图；
图4a示出所确定的弹簧速度关于时间的变化曲线；
图4b示出图4a中的经滤波的、在数值/大小方面观察的弹簧速度关于时间的变化曲线，以及
图4c示出得出的控制信号。
具体实施方式
图1示出机动车车身10的示意图，机动车车身通过车轮12在车道14上行驶。在机动车车身10与车轮12之间以已知方式布置底盘16，该底盘除了具有承载弹簧16-1外还具有可调节的阻尼器16-2。
车轮12在车道14上滚动时的弹簧/阻尼特性通过利用附图标记12-1表示的轮胎弹簧和利用附图标记12-2表示的轮胎阻尼器被考虑到。
已知地，天棚原理或天棚方案基于的理论考虑是，通过车轮12在车道14上行驶的机动车车身10能够在机动车车身10通过所谓的天棚阻尼器18与惯性参考系统20、例如天空连接时保持静止。由于将天棚阻尼器18理想地布置在车辆车身上方是不能够实现的，所以相应地如此控制可调节的阻尼器16-2，使得由道路不平坦性导致的机动车车身10的车身运动被衰减，即，模拟“天棚”作用。
在此决定性的影响参数是所谓的天棚阻尼系数dsky，因为该天棚阻尼系数说明了应对机动车车身10的车身运动进行衰减的程度。
从图2中可以看出天棚阻尼系数dsky对由于驶过车道不平坦处而导致的机动车车身10的加速度的影响，其中示出了车身加速度的幅值与频率的幅值关系。可清楚看出的是，机动车车身10的固有频率约为1.3Hz，车轮12的固有频率约为11Hz。
在此利用附图标记30示出未经调节的变化曲线，即天棚阻尼系数dsky＝0Ns/m，利用附图标记40示出天棚阻尼系数dsky＝1500Ns/m的变化曲线，利用附图标记50示出天棚阻尼系数dsky＝5000Ns/m的变化曲线。
在此，如图2所示地，未经调节的曲线30示出了在机动车车身10的固有频率范围内的振动幅值。该振动幅值能够在天棚阻尼系数dsky被提高时大幅减小，参见dsky＝1500Ns/m的变化曲线40和dsky＝5000Ns/m的变化曲线50。此外可以看出，在高的天棚阻尼时，例如参见dsky＝5000Ns/m的变化曲线50，会导致在约3Hz至8Hz的区间内的幅值的升高，这意味着舒适度又变差。
如从图3可以看出的，根据本发明提出，在第一步骤100中通过安装在机动车中的弹簧行程传感器来测量出现的弹簧行程。在步骤200中通过求导数由测得的弹簧行程确定弹簧速度。
所确定的弹簧速度在此尤其包括从机动车车身10的运动以及从车轮12的运动中得出的信号部分，参见图4a，以细线所示的信号。
因为只有在机动车车身10固有频率范围内的激励会导致大的且进而重要的车身运动，所以在步骤300中，通过低通滤波器从弹簧速度中提取出车身频率的信号部分，参见图4a粗线所示的信号。
因为激励方向并不重要，所以在步骤400中对经滤波的弹簧速度在数值方面进行观察，参见图4b。
因为机动车通常安装有多个弹簧行程传感器，所以在步骤500中选出最大值。如果该最大值超过规定的速度下限，参见图4b的点划线，则被分类为临界的弹簧速度类别，对该临界的弹簧速度类别相应地要利用临界的天棚阻尼系数dsky-krit进行衰减。
为了实现在利用“常规的”天棚阻尼系数dsky实施的“常规的”天棚阻尼与利用临界的天棚阻尼系数dsky-krit实施的、即相比之下提高的天棚阻尼之间的柔和过渡，在步骤600中在速度下限与规定速度上限之间(参见图4b虚线)进行插值，即，当未滤波的弹簧速度在数值方面等于或小于速度下限时，用于提高天棚阻尼的信号为0，而当经滤波的弹簧速度在数值方面等于或大于速度上限时，用于提高天棚阻尼的信号为1，参见图4c。
因为在超过速度下限时认为机动车车身10受到激励，该激励导致明显的车身振动且天棚阻尼已经随着超过速度下限而被提高，参见步骤800，所以车身振动在完全出现之前已经被衰减。
为了对机动车车身10的整个振动期间进行衰减，在所要设定的时间内保持提高的天棚阻尼，参见图4c的虚线。这在步骤700中借助相应的保持单元实现。

Claims (7)

1.一种用于按照天棚控制原理运行机动车的底盘(16)的方法，其中，该底盘(16)具有至少一个能调节的阻尼器(16-2)，根据该阻尼器由车道不平坦性导致的机动车车身(10)的车身运动在使用天棚阻尼系数(dsky)的情况下得到衰减，
其特征在于，
在驶过车道不平坦处时，进行如下分类：是否预计出现机动车车身(10)的临界的车身运动，在分类为临界的车身运动时，使用存储的、与天棚阻尼系数(dsky)相比更大的、临界的天棚阻尼系数(dsky-krit)来补偿该分类为临界的车身运动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所存储的临界的天棚阻尼系数(dsky-krit)满足：该临界的天棚阻尼系数(dsky-krit)≥4000Ns/m。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，以如下方式进行所述分类：测量出现的弹簧行程，从测得的弹簧行程中确定所引起的弹簧速度，在低通滤波器中对确定的弹簧速度进行滤波，其中，从经滤波的弹簧速度中分别确定数值，并且将经滤波的弹簧速度的数值与存储的速度下限相比较，如果经滤波的弹簧速度的数值大于存储的速度下限，则将预期的车身运动分类为机动车车身(10)的临界的车身运动，生成用于减小临界的车身运动的控制信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还将经滤波的弹簧速度的数值与存储的速度上限相比较，其中：当经滤波的弹簧速度的数值大于等于存储的速度上限时，设置控制信号为值1；当经滤波的弹簧速度的数值小于等于存储的速度下限时，设置控制信号为值0；当经滤波的弹簧速度的数值大于存储的速度下限并且小于存储的速度上限时，通过插值确定控制信号的值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将用于减小临界的车身运动的控制信号保持所存储的时长。
6.一种机动车，该机动车具有底盘(16)，利用该底盘将机动车车轮(12)分别通过具有能调节的阻尼器(16-2)的车轮悬架支承在机动车车身(10)上，该机动车还具有对能调节的阻尼器(16-2)进行调节/控制的调节/控制单元，其特征在于，所述能调节的阻尼器(16-2)按照权利要求1至5中任一项所述的方法来运行。
7.根据权利要求6所述的机动车，其特征在于，所述调节/控制单元被设置成，运行根据权利要求1至5中任一项所述的方法。
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