CN116490386A - 车轮与地面的接触面力变化 - Google Patents

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赛义德·阿萨德·阿利
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詹姆斯·凯利
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Abstract

一种用于对车辆(100)的主动悬架系统(104)进行控制的控制系统(300)，该主动悬架系统包括悬架致动器(502)，该控制系统包括一个或更多个控制器(301)，其中，该控制系统配置成：根据启动信号(904)，向主动悬架系统提供(908)控制信号，以使主动悬架系统的悬架致动器以由一个或更多个控制器确定的受控模式重复地脉冲作用通过车辆的车轮(FR、FL、RR、RL)的竖向力，以改变车轮与地面的接触面力，其中，该模式包括以第一相位重复地脉冲作用通过车轮中的至少一个车轮的竖向力并且以第二相位重复地脉冲作用通过车轮中的至少另一车轮的竖向力。

Description

车轮与地面的接触面力变化
技术领域
本公开涉及对车轮与地面的接触面力的变化进行控制。特别地但非排他地，本公开涉及通过车辆的主动悬架系统对车轮与地面的接触面力变化进行控制。
背景技术
在陆地车辆的所有从动接触面处的牵引力小于维持或前进所需的力的情况下，车辆将无法以所需速度前进。
在从动接触面处的牵引力超过该接触面处的可用牵引力的情况下，会发生车轮打滑。
在越野行驶时、比如在沙地上行驶时，驾驶员可能会对车辆的轮胎进行部分放气，以便增加车轮接触面的面积。
发明内容
本发明的目的是解决与现有技术相关联的一个或更多个缺点。
根据本发明的一方面，提供了一种用于对车辆的主动悬架系统进行控制的控制系统，该主动悬架系统包括悬架致动器，该控制系统包括一个或更多个控制器，其中，该控制系统配置成：根据启动信号，向主动悬架系统提供控制信号，以使主动悬架系统的悬架致动器以由所述一个或更多个控制器所确定的受控模式重复地脉冲作用通过车辆的车轮的竖向力，以改变车轮与地面的接触面力，其中，该模式包括以第一相位重复地脉冲作用通过车轮中的至少一个车轮的竖向力并且以第二相位重复地脉冲作用通过车轮中的至少另一车轮的竖向力。
将理解的是，术语“车轮与地面的接触面力”意在涵盖一种布置，在该布置中，车轮配装有周向延伸的轮胎，并且该轮胎与车辆所在的表面直接接触。
在一些示例中，控制系统配置成接收地面信息，并且根据该地面信息：使得控制信号能够被提供给主动悬架系统；和确定模式；并且/或者确定该模式的一个或更多个脉冲特性。
在一些示例中，地面信息取决于以下中的一项或更多项：车辆的选定地形模式；或者从一个或更多个传感器获得的信息。
在一些示例中，该模式配置成：使悬架致动器中的位于车辆的沿第一对角线相对的拐角处的第一对悬架致动器以第一相位进行脉冲，并且使悬架致动器中的位于车辆的沿第二对角线相对的拐角处的第二对悬架致动器以第二相位进行脉冲。
在一些示例中，第二相位与第一相位偏移大约180度。
在一些示例中，所述至少一个车轮是第一车轮并且所述至少另一车轮是第二车轮，其中，所述模式配置成：使第一车轮的悬架致动器以第一相位进行脉冲，其中，第一车轮位于车辆的第一侧向侧部处并且位于车辆的第一纵向端部处，使第二车轮的悬架致动器以第二相位进行脉冲，其中，第二车轮位于车辆的第二侧向侧部处并且位于第一纵向端部处，使第三车轮的悬架致动器以第三相位进行脉冲，其中，第三车轮位于车辆的第二侧向侧部处并且位于车辆的第二纵向端部处，并且使第四车轮的悬架致动器以第四相位进行脉冲，其中，第四车轮位于第一侧向侧部处并且位于第二纵向端部处。
在一些示例中，第二相位落后于第一相位大约90度，其中，第三相位落后于第二相位大约90度，并且其中，第四相位落后于第三相位大约90度。
在一些示例中，用于给定悬架致动器的重复脉冲包括以由所述一个或更多个控制器所确定的一个或更多个受控频率脉冲作用竖向力。
在一些示例中，以所述一个或更多个频率脉冲作用竖向力包括同时以多个频率脉冲作用竖向力。
在一些示例中，所述一个或更多个频率包括具有在约0.25Hz至约3Hz范围内的值的频率。
在一些示例中，所述一个或更多个频率包括具有在约8Hz至约15Hz范围内的值的频率。
在一些示例中，以一个或更多个预定频率脉冲作用竖向力包括以具有在约0.25Hz至约3Hz范围内的值的频率和以具有在约8Hz至约15Hz范围内的值的频率同时脉冲作用竖向力。
在一些示例中，控制系统配置成根据来自与车辆的车轮相关联的一个或更多个轮胎压力监测器的信息来改变脉冲幅度和/或脉冲频率。
在一些示例中，悬架致动器中的一个悬架致动器的脉冲幅度和/或脉冲频率不同于悬架致动器中的另一悬架致动器的脉冲幅度和/或脉冲频率。
在一些示例中，脉冲频率的差取决于与不同悬架致动器相关联的不同悬架的固有频率，并且/或者其中，每个悬架致动器的脉冲幅度的差取决于来自轮胎压力监测器的信息。
在一些示例中，控制系统配置成根据与车辆运动相关联的一个或更多个感测变量来改变模式的脉冲特性。
在一些示例中，根据感测变量中的至少一个感测变量低于阈值，改变脉冲特性以抑制低频脉冲。
在一些示例中，根据感测变量中的至少一个感测变量低于阈值，改变脉冲特性以增加脉冲幅度。
在一些示例中，所述一个或更多个感测变量包括车辆速度和/或车轮速度。
在一些示例中，脉冲特性根据车辆速度低于阈值而改变。
在一些示例中，改变脉冲特性是非二元变化。
在一些示例中，该模式是存储在存储器中的预先存储的模式。
根据本发明的另一方面，提供了一种包括该控制系统的车辆。
根据本发明的另一方面，提供了一种对车辆的主动悬架系统进行控制的方法，该主动悬架系统包括悬架致动器，该方法包括：根据启动信号，向主动悬架系统提供控制信号，以使主动悬架系统的悬架致动器以由一个或更多个控制器确定的受控模式重复地脉冲作用通过车辆的车轮的竖向力，以改变车轮与地面的接触面力，其中，该模式包括以第一相位重复地脉冲作用通过车轮中的至少一个车轮的竖向力并且以第二相位重复地脉冲作用通过车轮中的至少另一车轮的竖向力。
根据本发明的另一方面，提供了计算机软件，该计算机软件在执行时被布置成执行该方法。根据本发明的另一方面，提供了一种非暂时性计算机可读介质，其包括计算机可读指令，计算机可读指令在由处理器执行时引起本文中所描述的方法中的任一者或更多者的执行。
所述一个或更多个控制器可以共同包括：至少一个电子处理器，电子处理器具有用于接收信息的电输入；以及至少一个电子存储设备，电子存储设备电耦接至所述至少一个电子处理器并且具有存储在电子存储设备中的指令；并且其中，所述至少一个电子处理器配置成访问所述至少一个存储设备并执行存储设备上的指令，以使控制系统引起该方法的执行。
在本申请的范围内，明确意指的是，在前述段落、权利要求和/或下文描述和附图中所阐述的各个方面、实施方式、示例和替代方案，以及特别是所述各个方面、实施方式、示例和替代方案的各个特征，可以单独地或以落入所附权利要求范围内的任何组合的方式采用。也就是说，除非这些特征不相容，否则所有实施方式和/或任何实施方式的特征可以以落入所附权利要求范围内的任何方式和/或组合进行组合。申请人保留更改任何原始提交的权利要求或相应地提交任何新的权利要求的权利，包括将任何原始提交的权利要求修改成从属于和/或并入任何其他权利要求的任何特征的权利，尽管最初并非以该方式要求保护。
附图说明
现在将参照附图，仅通过示例的方式描述本发明的一个或更多个实施方式，在附图中：
图1图示了一种示例车辆和坐标系；
图2A、图2B图示了作用在车轮和道路表面上的力、以及牵引力；
图3图示了一种示例控制系统；
图4图示了一种非暂时性的计算机可读存储介质的示例；
图5图示了一种车辆的主动悬架系统的示例；
图6A、图6B、图6C图示了跨车轴的异相接触面力变化的示例；
图7A、图7B、图7C图示了跨车辆的对角异相接触面力变化的示例；
图8A、图8B、图8C、图8D、图8E图示了车辆周围90度异相接触面力变化的示例；以及
图9图示了一种示例方法。
具体实施方式
图1图示了一种可以实现本发明的各实施方式的车辆100的示例。在一些但不一定是所有示例中，车辆100是乘用车，该乘用车也被称为客车或被称为汽车。在其他示例中，本发明的各实施方式可以被实现用于其他应用、比如工业用车辆或商用车辆。车辆100具有由悬架支承的车身102(簧载质量)。
图1还图示了坐标系。x轴是纵向轴线。围绕x轴的车身旋转‘R’是侧倾。y轴是横向轴线。围绕y轴的车身旋转‘P’是俯仰。z轴是竖向轴线。围绕z轴的车身旋转‘Y’是偏航。
图2A示意性地图示了车轮和道路表面，以及作用在车轮和道路上的力。FT是牵引力，其取决于由诸如内燃机或电机的扭矩源所施加的扭矩Tq，并且取决于可用牵引力。FF是摩擦力。FW是车辆100的由该车轮支承的重量，如果车辆100在每个拐角处都有一个车轮，则该重量称为拐角重量。FN是与重量FW大小相等且方向相反的法向力。法向力在本文中也称为车轮与地面的接触面力。
图2B是在y轴上具有牵引力FT并且在x轴上具有施加的扭矩Tq的曲线图。图2B中的实线图示了对于给定的法向力FNI，牵引力FT与施加的扭矩Tq成比例地增加直至可用牵引力极限。在极限以上，扭矩Tq的进一步增加将由于车轮打滑的发生而提供更少的附加牵引力FT。随着扭矩的增加以及因此车轮打滑率的增加，牵引力FT将开始下降，因为动摩擦小于静摩擦。
然而，如果法向力增加至FN2(虚线)，则可用牵引力极限增加。因此，如果法向力FN可以通过使施加至该车轮的车辆重量的比例增加而至少瞬时地增加，则随之发生的可用牵引力的增加可以帮助车辆100保持牵引力或摆脱困境。
在本发明的至少一些实施方式中，车辆100的悬架是主动悬架系统，该主动悬架系统能够瞬时增加车辆的特定拐角(车轮)处的法向力，以帮助车辆前进。主动悬架系统104是能够使车辆的车轮处的法向力改变的系统。通过增加能量以相对于其他拐角而增加车辆100的一个拐角处的致动器力(用于使车轮与车身的距离增加/减少的力)，车辆100的重量平衡转移，使得车辆100的更多重量由一些车轮支承而不是由其他车轮支承。如果能够将更多的重量施加至具有最高牵引力的从动轮，则那些车轮将由于随之发生的法向力FN增加而具有甚至更多可用的牵引力。
首先将描述主动悬架系统104和控制系统300。
图3的控制系统300包括控制器301。在其他示例中，控制系统300可以包括车辆100上和/或车辆100外的多个控制器。在一些示例中，控制系统300或控制器301可以作为主动悬架系统104的部分来提供。
图3的控制器301包括：至少一个处理器304；以及至少一个存储设备306，其电耦接至电子处理器304并且其中存储有指令308(例如，计算机程序)，至少一个存储设备306和指令308配置成与至少一个处理器304一起引起本文中所描述的方法中的任一者或更多者的执行。处理器304可以具有接口302、比如电输入/输出I/O或者用于接收信息并与外部部件比如主动悬架系统104交互的电输入。
图4图示了包括指令308(计算机软件)的非暂时性的计算机可读存储介质400。
图5图示了主动悬架系统104的示例实现方式。
主动悬架系统104包括用于左前车轮FL的左前主动悬架106、用于右前车轮FR的右前主动悬架116、用于左后车轮RL的左后主动悬架108、以及用于右后车轮RR的右后主动悬架118。用于车辆100的每个车轮(例如，四分之一/拐角)的主动悬架可以是单独可控的。
图5还示出了扭矩源103、比如内燃机或电机，其用于驱动车辆车轮中的至少一些车辆车轮。
用于车辆100的每个拐角的主动悬架包括致动器502。
致动器502可以是液压致动器、比如包含活塞的充满液压流体的室。致动器502的一个端部联接至车辆车轮并且另一端部联接至车身102。弹簧504(例如，螺旋弹簧或气动弹簧)可以处于平衡状态并且与致动器502平行作用。
当车辆悬架不受干扰时，液压致动器502的活塞坐置在室中的特定中立位置处。
活塞可以例如由于对致动器502进行压缩的道路扰动而在室内部沿任一方向移动。活塞可以将流体从室排出到液压回路(未示出)中。流体赋予抵抗活塞运动的恢复力。通过对流体进行泵送和/或对阀进行控制来调节活塞两侧的流体压力，可以将能量添加至致动器502和/或从致动器502提取能量。
因此，控制系统300可以动态地控制对移位活塞的恢复力。该力相当于螺旋弹簧抵抗位移的弹簧力。动态控制使得力-位移关系能够改变以适应驾驶场景。可以快速地例如在几十毫秒内添加或移除能量。为了控制弹簧力，控制系统300可以输出取决于感测到的车轮行程(车轮与车身的位移/铰接)的力请求。
致动器502的动态阻尼特性可以通过对收缩处的流体阀进行控制来改变，该流体阀通过活塞的运动来调节流体传输到致动器502中并且从致动器502传输出去的速率。
此外，可以向致动器502添加能量或从致动器502移除能量以使致动器502延伸或缩回。在图5中，这使得致动器力能够在车辆100的不同端部处和/或不同拐角处独立地改变。
上述示例是指液压致动器502，并且在其他实施方式中，致动器可以是电磁致动器或气动致动器等。
在图5但不一定是所有示例中，弹簧504包括能够控制行驶高度的主动弹簧、比如气动弹簧。控制系统300可以配置成将气体(例如，空气)泵入或泵出气动弹簧504以控制行驶高度。控制系统300的空气校平功能试图维持设定的行驶高度而无论车辆负载如何，并且通过改变空气的体积且因此改变空气压力以维持设定的行驶高度来实现这一点。
可以向气动弹簧504添加能量或从气动弹簧504移除能量以增加或减小气动弹簧504的体积。增加体积可以将车身102沿z轴提升。在图5中，这使得车轮与车身的距离能够在车辆100的不同端部处和/或不同拐角处独立地改变。
附加地或替代性地，弹簧504包括被动弹簧(例如，螺旋弹簧)或被完全省略。
主动悬架系统104的控制依赖于一个或更多个传感器。车轮行程可以由例如车轮与车身的位移传感器514(基于悬架位移的传感器)感测。车轮与车身的位移传感器514放置在主动悬架上的某处，并且可以感测到车轮的沿着由悬架几何形状限定的弧的位置。车轮与车身的位移传感器514的一个示例是附接至杠杆的旋转电位计，其中，杠杆的一个端部联接至车身102，并且另一端部联接至悬架连杆。
在一些示例中，控制系统300通过将来自车轮与车身的位移传感器514的信息与来自轮毂加速度计的信息融合来更准确地确定车轮行程和/或车轮行程的相关联衍生物。
可以感测气动弹簧504中的压力以指示到车轮上的重量。
在至少一些示例中，控制系统300配置成通过将力请求传输至主动悬架或传输至主动悬架的低级控制器来控制主动悬架系统104。力请求可以是基于来自各种请求者的请求和来自各种传感器的信息的仲裁力请求。
图5图示了可以与控制系统300交互以影响力请求计算的附加可选特征。这些附加可选特征包括以下中的任一项或更多项：
-用于每个车轮的车轮速度传感器512。在示例实现方式中，车轮速度传感器512是防抱死制动系统(ABS)的部分。
-用于每个车轮的安装在轮毂上的加速度计516，该加速度计516联接至车辆100的非簧载质量。
-人机界面(HMI)520。这是指驾驶员可用的各种输入设备和输入/输出设备中的任何一者、比如触摸屏、显示器、硬件开关/滑块/选择器等。
-联接至车身102(簧载质量)的至少一个车身加速度计522。特定示例包括3DOF或6DOF惯性测量单元(IMU)。单元可以包括加速度计或一多轴集合的加速度计。
-轮胎压力监测系统(TPMS)524，该轮胎压力监测系统(TPMS)524包括用于每个车轮的轮胎压力监测器。
现在参照图6A至图8E中所示的示例对控制主动悬架系统104以瞬时增加牵引力的示例进行说明。
图6A至图6C图示了第一实施方式。图6A、图6B是不同时间的车轮FL、FR、RL、RR以及车身102的示意图。在第一实施方式中，主动悬架系统104以受控模式重复地脉冲作用通过车辆100的车轮的子组的竖向力，以改变车轮与地面的接触面力。
竖向力是指法向力。也就是说，由车辆100的每个车轮支承的车辆重量的比例被调节。这能够通过改变由每个车轮的各自的致动器502施加至每个车轮的力、将致动器502有效地重复延伸和缩回来实现。
在图6A的情况下，车轮中的一个车轮(例如，前车轮FR)以第一相位受脉冲作用，并且位于车辆100的同一纵向端部处的另一侧向车轮FL以第二相位受脉冲作用，在这种情况下，大约180度异相。因此，一个车轮被向上提升(无重量)，而另一车轮被向下推动(有重量)。
图6A图示了车轮在第一时间t1的状态，其中，右前车轮FR如由向上箭头所示被向上拉动以减小右前车轮FR的法向力，并且左前车轮FL如由向下箭头所示被向下推动以增加左前车轮FL的法向力。
图6B图示了在第一时间之后，车轮在第二时间t2、180度处的状态，其中，右前车轮FR被向下推动并且左前车轮FL被向上拉动。将理解的是，尽管力由致动器502改变，但在许多情况下仍然期望在所有拐角处保持轮胎与地面的接触。因此，车轮与车身的位移变化可以相对小，这是有利的，因为该位移变化往往不会对车身运动造成不舒服的干扰。
在图6A的第一实施方式但不一定是所有示例中，车辆100的另一纵向端部处的其他车轮RL、RR未受脉冲作用。这确保脉冲不会在侧倾轴上产生摇摆运动。在第一实施方式的变型中，后车轮RL、RR受脉冲作用，但前车轮FL、FR不进行脉冲，例如在车辆100构造成用于后轮驱动的情况下。
在至少一些示例中，受控模式由一个或更多个控制器确定。也就是说，受控模式的至少部分包括预定模式。预定模式是从工厂预先存储到存储器306中的模式，该模式被校准以提高牵引力。
可选地，可以将伪随机的相对高频噪声(抖动)添加至该模式，例如对该模式进行掩盖，从而使其不易被乘员察觉。
在一些示例中，模式包括受控的时变模式。在其他示例中，该模式包括受控的空间变化模式，但是时变模式能够适用于更多的使用情况，因为时变模式与车辆速度无关。
在至少一些示例中，模式是如图6C的幅度(A)-时间(t)曲线图中所示的振荡模式。在图6C中，该模式是平滑的正弦曲线。在其他示例中，波形是不同的或者是一系列不连续的脉冲。
在一些示例中，该模式具有预定频率。图6C示出了一个车轮FR以第一频率f(FR)受脉冲作用并且另一车轮以与第一频率相同的频率f(FL)受脉冲作用。然而，将理解的是，两个频率不必匹配。
图6C还示出波形为180度异相，因此一个车轮处于最大负载/承重状态，而另一车轮处于最大卸载/减重状态。
在一示例中，频率(第一频率)为至少大约0.25Hz。频率不超过大约3Hz。与高频振荡相反的这种低频振荡帮助车辆100维持动量并限制车轮打滑。
在一个示例中，频率保持不变。在另一示例中，频率在上述范围内的第一值与第二值之间进行扫频以帮助找到最佳值。
适当的振荡幅度是可以控制的另一参数。至少在车辆100正在移动的情况下，可以将频率和振幅控制在可能以其他方式引起车轮跳动的范围以下。因此，车轮与地面保持连续接触。
如果车辆100卡在微粒地面(例如，沙子)或雪中，则不同的频率和/或振幅可能是合适的。诱导车轮跳动可以帮助松散的颗粒在车轮下方流动，特别是当与一定程度的车轮旋转相结合时尤是如此。在这种情况下合适的频率是大约8Hz与大约15Hz之间的车轮跳动频率。最好的效果是从8Hz至12Hz。
在微粒地面上，即使车辆100没有被卡住，也可以通过同时叠加不同的频率来帮助车辆前进。上面提及的低频和高频可以进行叠加。高频振荡的力请求幅度可以小于低频振荡的力请求幅度，例如小于低频振荡的力请求幅度的一半。如前所述，高频脉冲可以作为抖动(噪声)的一种形式。高频脉冲可能会或可能不会跨受脉冲作用的车轮异相。
气动弹簧504由于其较慢的响应时间和热负荷而不适合在该频率范围内振荡，因此，使用致动器502。
图7A至图7C图示了除了更多的(例如，所有的)驱动轮受脉冲作用以外其他与第一实施方式类似的第二实施方式。如果车辆100构造成用于多轴驱动(例如，全轮驱动)，则这是有用的，在多轴驱动中，位于车辆100的两个纵向端部处的车轮是从动轮。在该示例中，车辆100的沿第一对角线相对的拐角处的第一对致动器502以第一相位进行脉冲，并且车辆100的沿第二对角线相对的拐角处的第二对致动器502以第二相位进行脉冲。
图7A图示了车轮在第一时间t1处的状态，其中，右前车轮FR和左后车轮FL作为对角对被向上拉动，而左前车轮FL和右后车轮RR作为对角对被向下推动。
图7B图示了在第一时间之后，车轮在第二时间t2、180度处的状态，其中，右前车轮FR和左后车轮FL作为对角对被向下推动，而左前车轮FL和右后车轮RR作为对角对被向上拉动。
图7C示出了振幅与时间的关系。在一些示例中，第一对角对车轮(FR，RR)的频率f与第二对角对车轮(FL，RR)的频率f大致匹配，并且波形大约180度异相。
对角对的选择和180度相位偏移一起有助于维持车身稳定，使得车身运动既不是纯粹的侧倾也不是纯粹的俯仰。
图7A至图7C的替代实现方式是在不拉动另一对角对车轮的情况下推动第一对角对车轮，并且然后在不拉动第一对角对车轮的情况下推动另一对角对车轮。也就是说，车轮是连续推动的，而不是同时推动的。
图8A至图8E图示了第三实施方式，其中，各个车轮以旋转万向节模式或顺序地围绕车辆顺时针或逆时针受脉冲作用。
在图8A中，在时间t1处，对第一车轮FR以第一相位进行脉冲，其中，第一车轮位于车辆100的第一侧向侧部处(右)并且位于车辆100的第一纵向端部处(前)。
在图8B中，在时间t2处，对第二车轮FL以第一相位之后的第二相位进行脉冲，其中，第二车轮位于车辆100的第二侧向侧部处(左)并且位于第一纵向端部处(前)。
在图8C中，在时间t3处，对第三车轮RL以第二相位之后的第三相位进行脉冲，其中，第三车轮位于车辆100的第二侧向侧部处(左)并且位于车辆100的第二纵向端部处(后)。
在图8D中，在时间t4处，对第四车轮RR以第三相位之后的第四相位进行脉冲，其中，第四车轮位于第一侧向侧部处(右)并且位于第二纵向端部处(后)。
如图8D中所示，第一相位至第四相位可以彼此前后差大约90度以提供围绕车辆的均匀旋转接触面力变化，从而产生车辆的受控万向节式运动。频率f(FR)、f(FL)、f(RL)、f(RR)可以是彼此大致相同的一个频率或多个频率。
这种万向节式运动有助于维持车身稳定，使得车身运动既不是纯粹的侧倾也不是纯粹的俯仰。
在图8A至图8E但不一定是所有示例中，非推动车轮未被拉动并维持其中立未偏转位置。
图9是图示了由控制系统实现的用于接触面力变化的示例控制方法900的流程图。在本示例中，该模式被手动触发。然而，在其他示例中，该模式可以被自动触发。
方法900开始于操作902，在操作902中方法900被启用。例如，启用用于手动触发模式的HMI 520。
启用该方法900可以可选地要求一个或更多个不活跃，禁止条件比如为以下中的至少一者：车辆稳定系统干预禁止条件；防抱死制动干预禁止条件；驻车制动器接合禁止条件；或者手刹接合状态。
另一示例禁止条件是车辆速度高于阈值。方法900可以要求车辆在地面上的速度低于阈值，该阈值具有从每秒5米至每秒20米的范围的值，例如每秒15米。其他速度范围也是有用的。
与基于速度的抑制条件相关联的混合函数可以允许力请求的幅度随着车辆速度下降而增加，并且可以随着车辆速度上升而减小幅度，以避免明显的二元行为。混合功能可以将阈值作为其上限并且可以具有下限速度，低于该下限速度，方法900完全被启用。在示例中，下限在比上限慢1米每秒与10米每秒之间。
另一示例禁止条件检查来自数据块912的地面信息。地面信息可以包括选定的地形模式和/或来自数据块910的一个或更多个传感器的信息。地形模式在说明书末尾处进行限定。在一示例中，方法900可以确定车辆100是处于第一地形模式还是处于第二地形模式。如果车辆100处于第一地形模式，则方法900不继续进行。如果车辆100处于第二地形模式，则方法900继续进行。在一个实施方式中，第一地形模式是公路模式/高牵引力模式，并且第二地形模式是越野/低牵引力模式。
只要不满足禁止条件，方法900就可以被启用以用于自动启动，或者只要不满足禁止条件，方法900就可以经由HMI 520或手动模式/地形模式选择被启用以用于手动启动。
在操作904处，接收到启动信号。对于手动启动，启动信号可以是用户启动信号。用户启动信号可以指示HMI 520的用户启动。如果在操作902中使用了HMI，则该HMI可能不同——例如，启动可能是特定地形模式内的特征。
对于自动启动，失去牵引力可以作为合适的启动触发器。使用来自例如车轮速度传感器512和/或车轮轮毂加速度计516的数据，可以检测到牵引力的损失。
在操作906处，确定脉冲模式的特征。如果要基于上下文信息比如来自数据块910的传感器信息来计算一个或更多个特性，则该可选操作是有用的。
操作906的第一方面是脉冲模式的全局特性。这管理了所有车轮的共同振幅和频率目标。
如前所述，控制系统可以可选地在卡住的车辆与未卡住的车辆100之间进行区分。如所讨论的，卡住的车辆100可以受益于较高的车轮跳动频率，并且低频或两种频率都适用于移动的车辆。与车辆运动相关联的感测变量可以帮助确定。感测变量的一个示例是车辆速度低于请求值(例如，设定值)。尽管存在扭矩请求(例如，高于阈值的扭矩请求)，但是当车辆速度和/或车轮速度低于阈值时，车辆100也被确定为卡住。在一些示例中，基于车轮速度检测到的牵引力损失(车轮空转)或粘滑与低车辆速度相结合可以提供车辆100被卡住的置信度。
可以实现混合函数以提供卡住车辆策略与未卡住车辆策略之间的非二元转换(例如，平滑/阶梯式)。因此，车辆乘员不易察觉策略变化。附加地或替代性地，可以针对策略变化实现滞后。
如前所述，不同的地形模式可以从不同的频率中受益。例如，如前所述，与沙地相关的地形模式可以从多个叠加频率(0.25Hz至3Hz以及8Hz至15Hz)中受益，而与硬地面相关的另一地形模式可以仅从低频(0.25Hz至3Hz)中受益。
操作906的第二方面是各个拐角的力请求的局部特性，以补偿悬架特性中的差异。
各个拐角的悬架具有固有频率，该固有频率取决于可变形元件比如致动器502、弹簧和轮胎的刚度，并且还取决于在拐角之间变化的到车轮上的簧载质量。尽管左右差异可能很小，但可能存在前后差异。后悬架可以具有比前悬架更高的频率，以改善车身在速度下的稳定性。
因此，对每个拐角的力请求可能需要力请求频率不一定与每个拐角的固有频率相匹配，以确保从车轮角度产生的脉冲频率在车辆100的不同拐角处是相同的。
因此，在确定各个拐角(各个致动器502)的力请求时可以考虑一个或更多个变量。
首先，可以使用来自TPMS 524的轮胎压力监测数据，以解释轮胎的任何放气和由此导致的固有频率的降低。这在驾驶员从他们的轮胎中放出一些空气以帮助前进的情况下很有用。每个轮胎的轮胎压力指示可以由控制系统接收。胎压增益功能可以补偿不同轮胎之间的轮胎压力差异，以确保产生的波形如图6C、图7C或图8E中所示。
其次，可以测量给定拐角的簧载质量。测量簧载质量的一种方法是测量致动器502或弹簧504中的稳态气压/液压，其作为重量的函数。
第三，由于车轮速率可能受行驶高度影响，因此可以考虑行驶高度相关参数。在一示例中，行驶高度相关的参数包括请求的行驶高度或测量的行驶高度(例如，由车轮与车身的位移传感器514所测量的)。
然后，在操作908处，该模式通过向相关悬架致动器502输出力请求来实现。如前面提供的和图6A至图8D中所示的模式的示例。示例可以包括以不同相位重复地脉冲作用通过车轮的竖向力。
当经由HMI 520手动停用时或在预定时间之后，操作908可以终止。
出于本公开的目的，应当理解本文中描述的一个或更多个控制器可以各自包括具有一个或更多个电子处理器的控制单元或计算设备。车辆和/或其系统可以包括单个控制单元或电子控制器，或者替代性地，一个或更多个控制器的不同功能可以体现在或托管在不同的控制单元或控制器中。可以提供一组指令，该组指令当被执行时使所述控制器或多个控制器或所述控制单元或多个控制单元实现本文中所描述的控制技术(包括所描述的一个或更多个方法)。所述一组指令可以嵌入在一个或更多个电子处理器中，或者替代性地，所述一组指令可以作为由一个或更多个电子处理器执行的软件来提供。例如，第一控制器可以在一个或更多个电子处理器上运行的软件中实现，并且一个或更多个其他控制器也可以在一个或更多个电子处理器、可选地与第一控制器相同的一个或更多个处理器上运行的软件中实现。然而，将理解的是，其他布置也是有用的，并且因此，本公开不意在限于任何特定布置。在任何情况下，上述指令组都可以嵌入计算机可读存储介质(例如，非暂时性的计算机可读存储介质)中，该计算机可读存储介质可以包括用于以能够由机器或电子处理器/计算设备读取的形式存储信息的任何机制，包括但不限于：磁存储介质(例如，软盘)；光存储介质(例如，CD-ROM)；磁光存储介质；只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；可擦除可编程存储器(例如，EPROM和EEPROM)；闪存存储器；或用于存储这样的信息/指令的电子或其他类型的介质。
限定有各地形模式。不同的地形模式根据不同的配置组控制一个或更多个车辆子系统。地形模式通常是指为在特定行驶地面上行驶而优化的车辆模式。地形模式的一个示例是越野地形模式，越野地形模式布置成优化车辆以比如在穿越草地、砾石、沙地、泥地或甚至在岩石上爬行时可能需要的越野地形上行驶。地形模式的另一示例是地面车辆优化模式，地面车辆优化模式布置成优化车辆以在低摩擦地面、比如雪或冰覆盖的无论是公路地面还是越野地面上行驶。车辆可以包括用于常规地面的基础公路模式/高牵引力模式和/或基础地面车辆优化模式，并且可以包括用于各种地面和/或地形的多个地形模式。
地形模式和/或特定地形类型的检测可以配置一个或更多个地面牵引力相关构型，比如差速器锁定设定和/或牵引力控制设定。附加地或替代性地，可以调整其他构型，比如：悬架设定；行驶高度设定；悬架阻尼器设定；油门响应设定；换档点设定；高/低传输比设定；车辆制动或牵引力控制设定；扭矩分配设定；锁定/可锁定差速器设定；扭矩成形设定；或者转向权重或辅助设定。构型可以是预定的或可重新配置的。
手动用户选择可以包括使用人机界面输入设备520。在一些示例中，地形模式能够自动改变。
一个示例HMI 520是地形模式选择器。在一些实施方式中，地形模式选择器可以配置成允许用户通过从包括以下中的至少一些的多个地形模式中选择一个地形模式来提供地面信息：沙地；岩石爬行；草地-砾石-雪；泥车辙；常规(基本模式)。
在一些实施方式中，地形模式选择器可以配置成允许用户选择“自动化”或“自动(auto)”模式，在自动模式中，车辆例如在控制系统300处及时确定给定时刻处最合适的地形模式。这是通过从一个或更多个传感器获取包括以下中的至少一些的地面信息来实现的：侧倾阻力；地形粗糙度；坡度；车轮打滑；车轮铰接；车辆偏航。合适的传感器包括IMU/加速度计522；516、车轮速度传感器512等。
将理解的是，在不脱离本申请的范围的情况下，可以对本发明进行各种改变和修改。
图9中图示的框可以表示方法中的各步骤和/或计算机程序308中的代码部分。对框的特定顺序的说明并不一定意味着存在框的所需顺序或优选顺序，并且框的顺序和布置可以变化。此外，可以省略一些步骤。
尽管在先前段落中已经参照各种示例描述了本发明的实施方式，但是应当理解的是，在不脱离所要求保护的本发明的范围的情况下，可以对给出的示例进行修改。
除了明确描述的组合以外，先前描述中所描述的特征可以组合使用。
尽管已经参照某些特征描述了各种功能，但是这些功能是可以由其他特征执行的，无论是否对其他特征进行了描述。
尽管已经参照某些实施方式描述了各种特征，但是这些特征也可以存在于其他实施方式中，无论是否对其他实施方式进行了描述。
尽管在前述说明书中致力于关注被认为特别重要的本发明的那些特征，但是应当理解的是，申请人保留要求保护关于上文中提及和/或在附图中示出的任何可专利性特征或特征的组合的权利，无论其是否被特别强调。

Claims (18)

1.一种用于对车辆的主动悬架系统进行控制的控制系统，所述主动悬架系统包括悬架致动器，所述控制系统包括一个或更多个控制器，其中，所述控制系统配置成：根据启动信号，向所述主动悬架系统提供控制信号，以使所述主动悬架系统的所述悬架致动器以由所述一个或更多个控制器确定的受控模式重复地脉冲作用通过所述车辆的车轮的竖向力，以改变车轮与地面的接触面力，
其中，所述模式包括以第一相位重复地脉冲作用通过所述车轮中的至少一个车轮的竖向力并且以第二相位重复地脉冲作用通过所述车轮中的至少另一车轮的竖向力。
2.根据权利要求1所述的控制系统，所述控制系统配置成接收地面信息，并且根据所述地面信息：
使所述控制信号能够被提供给所述主动悬架系统；和
确定所述模式；并且/或者
确定所述模式的一个或更多个脉冲特性，并且可选地，
其中，所述地面信息取决于以下中的一项或更多项：
所述车辆的选定地形模式；以及
从一个或更多个传感器获得的信息。
3.根据权利要求1或2所述的控制系统，其中，所述模式配置成：
使所述悬架致动器中的位于所述车辆的沿第一对角线相对的拐角处的第一对悬架致动器以所述第一相位进行脉冲，并且
使所述悬架致动器中的位于所述车辆的沿第二对角线相对的拐角处的第二对悬架致动器以所述第二相位进行脉冲。
4.根据任一前述权利要求所述的控制系统，其中，所述第二相位与所述第一相位偏移大约180度。
5.根据任一前述权利要求所述的控制系统，其中，所述至少一个车轮是第一车轮并且所述至少另一车轮是第二车轮，其中，所述模式配置成：
使所述第一车轮的悬架致动器以所述第一相位进行脉冲，其中，所述第一车轮位于所述车辆的第一侧向侧部处并且位于所述车辆的第一纵向端部处，
使所述第二车轮的悬架致动器以所述第二相位进行脉冲，其中，所述第二车轮位于所述车辆的第二侧向侧部处并且位于所述第一纵向端部处，
使第三车轮的悬架致动器以第三相位进行脉冲，其中，所述第三车轮位于所述车辆的所述第二侧向侧部处并且位于所述车辆的第二纵向端部处，并且
使第四车轮的悬架致动器以第四相位进行脉冲，其中，所述第四车轮位于所述第一侧向侧部处并且位于所述第二纵向端部处；并且可选地
其中，所述第二相位落后于所述第一相位大约90度，其中，所述第三相位落后于所述第二相位大约90度，并且其中，所述第四相位落后于所述第三相位大约90度。
6.根据任一前述权利要求所述的控制系统，其中，用于给定悬架致动器的重复脉冲包括以由所述一个或更多个控制器确定的一个或更多个受控频率脉冲作用所述竖向力；并且可选地
其中，以所述一个或更多个频率脉冲作用所述竖向力包括同时以多个频率脉冲作用所述竖向力。
7.根据权利要求6所述的控制系统，其中，所述一个或更多个频率包括具有在大约0.25Hz至大约3Hz范围内的值的频率。
8.根据权利要求6或7所述的控制系统，其中，所述一个或更多个频率包括具有在大约8Hz至大约15Hz范围内的值的频率。
9.根据权利要求7和8所述的控制系统，其中，以一个或更多个预定频率脉冲作用所述竖向力包括同时以权利要求7所述的频率和以权利要求8所述的频率脉冲作用所述竖向力。
10.根据任一前述权利要求所述的控制系统，所述控制系统配置成根据来自与所述车辆的车轮相关联的一个或更多个轮胎压力监测器的信息来改变脉冲幅度和/或脉冲频率。
11.根据任一前述权利要求所述的控制系统，其中，所述悬架致动器中的一个悬架致动器的脉冲幅度和/或脉冲频率不同于所述悬架致动器中的另一悬架致动器的脉冲幅度和/或脉冲频率；并且可选地
其中，所述脉冲频率的差取决于与不同悬架致动器相关联的不同悬架的固有频率，并且/或者其中，每个悬架致动器的脉冲幅度的差取决于来自轮胎压力监测器的信息。
12.根据任一前述权利要求所述的控制系统，所述控制系统配置成根据与车辆运动相关联的一个或更多个感测变量来改变所述模式的脉冲特性；并且可选地
其中，根据所述感测变量中的至少一个感测变量低于阈值，改变所述脉冲特性以抑制低频脉冲。
13.根据权利要求12所述的控制系统，其中，根据所述感测变量中的至少一个感测变量低于阈值，改变所述脉冲特性以增加脉冲幅度。
14.根据权利要求12或13所述的控制系统，其中，所述一个或更多个感测变量包括车辆速度和/或车轮速度；并且可选地，其中，根据车辆速度低于阈值而改变所述脉冲特性。
15.根据权利要求12至14中的任一项或更多项所述的控制系统，其中，改变所述脉冲特性是非二元变化；并且/或者其中，所述模式是存储在存储器中的预先存储的模式。
16.一种包括根据任一前述权利要求所述的控制系统的车辆。
17.一种对车辆的主动悬架系统进行控制的方法，所述主动悬架系统包括悬架致动器，所述方法包括：
根据启动信号，向所述主动悬架系统提供控制信号，以使所述主动悬架系统的所述悬架致动器以由一个或更多个控制器确定的受控模式重复地脉冲作用通过所述车辆的车轮的竖向力，以改变车轮与地面的接触面力，
其中，所述模式包括以第一相位重复地脉冲作用通过所述车轮中的至少一个车轮的竖向力并且以第二相位重复地脉冲作用通过所述车轮中的至少另一车轮的竖向力。
18.一种计算机软件，所述计算机软件在执行时被布置成执行根据权利要求17所述的方法。
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