DE102021104021A1

DE102021104021A1 - Vorrichtung und ein verfahren zum steuern einer fahrzeugaufhängung

Info

Publication number: DE102021104021A1
Application number: DE102021104021.3A
Authority: DE
Inventors: Jin Hee Lee; Baek Hee Lee
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2020-07-30
Filing date: 2021-02-19
Publication date: 2022-02-03
Also published as: CN114056026A; US20220032711A1; US11964529B2; KR20220015172A

Abstract

Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Fahrzeugaufhängung, welche einen variablen Dämpfer unter Berücksichtigung einer virtuellen Reifendämpfung steuern, können aufweisen: einen variablen Dämpfer (200), welcher zwischen einem Fahrzeugkörper und einem Rad eines Fahrzeugs angebracht ist, einen ersten Beschleunigungssensor (110), welcher an jeder Ecke des Fahrzeugkörpers angebracht ist und dazu eingerichtet ist, eine Fahrzeugkörperecke-Vertikalbeschleunigung zu messen, einen zweiten Beschleunigungssensor (120), welcher an jedem Rad des Fahrzeugs angebracht ist und dazu eingerichtet ist, eine Rad-Vertikalbeschleunigung zu messen, und eine Steuereinrichtung (300), welche dazu eingerichtet ist, eine Straßenoberflächenrauheit in Abhängigkeit von der Fahrzeugkörperecke-Vertikalbeschleunigung und der Rad-Vertikalbeschleunigung zu ermitteln, eine für virtuelle Reifendämpfung erforderliche Dämpfungskraft in Abhängigkeit von der ermittelten Straßenoberflächenrauheit zu ermitteln und eine Dämpfungskraft des variablen Dämpfers in Abhängigkeit von der für virtuelle Reifendämpfung erforderlichen Dämpfungskraft einzustellen.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Fahrzeugaufhängung, welche einen variablen Dämpfer unter Berücksichtigung einer virtuellen Reifendämpfung steuert.
Beschreibung der bezogenen Technik
Ein Fahrzeug ist mit einer Aufhängung versehen, welche einen Stoß zwischen einer Fahrzeugkarosserie und einem Rad (Achse) absorbiert und den Straßenoberflächenkontakt eines Reifens aufrechterhält. Eine Aufhängung (System) weist einen Arm oder ein Verbindungsglied, welcher/welches die Bewegung eines Rads steuert, eine Feder, welche einen Stoß absorbiert und reguliert, und einen Dämpfer, welcher auch als Stoßdämpfer bezeichnet wird, auf. Da die Feder und der Dämpfer nur innerhalb eines physikalisch definierten Bereichs arbeiten und sich passiv zwischen der Fahrzeugkarosserie und den Rädern bewegen, beeinflussen die Feder und der Dämpfer den Fahrkomfort, das Handling und/oder das Lenkverhalten des Fahrzeugs. Dementsprechend wurden Techniken zum Einstellen der Eigenschaften der Aufhängung (z.B. Federeigenschaften, Dämpfereigenschaften und dergleichen) untersucht, um einem Fahrzeugfahrer einen optimalen Fahrkomfort, optimales Handling und/oder optimales Lenkverhalten zu bieten.
Die obigen Informationen, welche in diesem Hintergrund-Abschnitt offenbart sind, dienen lediglich dem Verbessern des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der vorliegenden Offenbarung/Erfindung und sollten nicht als Zugeständnis oder als irgendeine Andeutung, dass diese Informationen zum Stand der Technik, wie er dem Fachmann (schon) bekannt ist, gehören, angesehen werden.
Erläuterung der Erfindung
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Fahrzeugaufhängung bereitzustellen, welche einen variablen Dämpfer unter Berücksichtigung einer virtuellen Reifendämpfung steuern können, um eine Relativgeschwindigkeit zwischen einem Rad und einer Straßenoberfläche zu minimieren.
Die durch das vorliegende erfinderische Konzept zu lösenden technischen Probleme sind nicht auf die in dieser Beschreibung offenbarten Probleme beschränkt, und jegliche weiteren technischen Probleme, die hierin nicht genannt sind, werden durch die Fachleute in der Technik, zu der die vorliegende Erfindung gehört, klar und deutlich aus der folgenden Beschreibung verstanden.
Gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung weist eine Vorrichtung zum Steuern bzw. Regeln (kurz: Steuern) der Fahrzeugaufhängung auf: einen variablen Dämpfer (z.B. variable Dämpfereinrichtung), welcher zwischen einem Fahrzeugkörper (z.B. einer Fahrzeugkarosserie) und einem Rad installiert ist, einen ersten Beschleunigungssensor, welcher an jeder Ecke des Fahrzeugkörpers installiert ist, um eine Fahrzeugkörperecke-Vertikalbeschleunigung (z.B. vertikale Beschleunigung der jeweiligen Fahrzeugkörperecke) zu messen, einen zweiten Beschleunigungssensor, welcher an jedem Rad installiert ist, um eine Rad-Vertikalbeschleunigung (z.B. vertikale Beschleunigung des Rads) zu messen, und eine Steuereinrichtung, welche eine Straßenoberflächenrauheit (z.B. Straßenoberflächenunebenheit) basierend auf der Fahrzeugkörperecke-Vertikalbeschleunigung und Rad-Vertikalbeschleunigung ermittelt (z.B. schätzt, berechnet), eine für (die) virtuelle Reifendämpfung erforderliche Dämpfungskraft basierend auf der ermittelten Straßenoberflächenrauheit ermittelt und eine Dämpfungskraft des variablen Dämpfers basierend auf der für virtuelle Reifendämpfung erforderlichen Dämpfungskraft einstellt.
Die Steuereinrichtung kann Rauschen aus gemessenen Signalen, welche von dem ersten Beschleunigungssensor und dem zweiten Beschleunigungssensor ausgegeben werden, durch Filtern der gemessenen Signale entfernen und eine Fahrzeugkörperecke-Vertikalgeschwindigkeit und eine Rad-Vertikalgeschwindigkeit durch Integration erhalten.
Die Steuereinrichtung kann die Straßenoberflächenrauheit unter Verwendung eines Kalman-Filters ermitteln.
Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine Skyhook-Steuerungsverstärkung, eine Virtuelle-Reifendämpfung-Steuerungsverstärkung und eine passive erforderliche Dämpfungskraft basierend auf der Straßenoberflächenrauheit und auf Fahrzeugfahrinformationen, welche durch ein CAN-Netzwerk (auch Steuergerätenetzwerk oder „Controller Area Network“, kurz CAN, genannt) erhalten werden, zu ermitteln.
Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine Vertikalgeschwindigkeit, eine Nickwinkelgeschwindigkeit und eine Wankwinkelgeschwindigkeit eines Fahrzeugkörperschwerpunkts basierend auf der Fahrzeugkörperecke-Vertikalgeschwindigkeit und der Rad-Vertikalgeschwindigkeit zu ermitteln, eine für die Skyhook-Steuerung bzw. Skyhook-Regelung (kurz: Skyhook-Steuerung) erforderliche Kraft und ein Moment basierend auf der Vertikalgeschwindigkeit, der Nickwinkelgeschwindigkeit und der Wankwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugkörperschwerpunkts zu ermitteln und eine erforderliche Dämpfungskraft für jede Fahrzeugkörperecke basierend auf der für die Skyhook- Steuerung erforderlichen Kraft und dem Moment zuzuweisen.
Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, die für virtuelle Reifendämpfung erforderliche Dämpfungskraft unter Verwendung der Straßenoberflächenrauheit und der Virtuelle-Reifendämpfung-Steuerungsverstärkung zu ermitteln.
Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine finale erforderliche Dämpfungskraft jeder Ecke zu ermitteln, indem die erforderliche Dämpfungskraft jeder Fahrzeugkörperecke, die für virtuelle Reifendämpfung erforderliche Dämpfungskraft und die passive erforderliche Dämpfungskraft zusammengefasst (z.B. addiert) werden.
Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, einen an den variablen Dämpfer anzulegenden (z.B. elektrischen) Strom basierend auf der finalen erforderlichen Dämpfungskraft jeder Ecke zu ermitteln.
Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Dämpfungskraft des variablen Dämpfers durch Einstellen eines Stromsignals, welches an ein Magnetventil (z.B. Solenoid-Ventil) des variablen Dämpfers angelegt wird, zu steuern.
Gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zum Steuern einer Fahrzeugaufhängung auf: Messen einer Fahrzeugkörperecke-Vertikalbeschleunigung und einer Rad-Vertikalbeschleunigung durch einen ersten und einen zweiten Beschleunigungssensoren, welche jeweilig zugeordnet an einem Fahrzeugkörper und einem Rad installiert sind, Ermitteln (z.B. Schätzen, Berechnen) einer Straßenoberflächenrauheit basierend auf der Fahrzeugkörperecke-Vertikalbeschleunigung und der Rad-Vertikalbeschleunigung, Ermitteln einer für virtuelle Reifendämpfung erforderlichen Dämpfungskraft basierend auf der Straßenoberflächenrauheit, und Einstellen einer Dämpfungskraft eines variablen Dämpfers basierend auf der für virtuelle Reifendämpfung erforderlichen Dämpfungskraft.
Das Messen kann aufweisen: Entfernen von Rauschen aus gemessenen Signalen, welche von dem ersten Beschleunigungssensor und dem zweiten Beschleunigungssensor ausgegeben werden, durch Filtern, und Erlangen einer Fahrzeugkörperecke-Vertikalgeschwindigkeit und einer Rad-Vertikalgeschwindigkeit durch Integration.
Das Ermitteln der Straßenoberflächenrauheit kann aufweisen: Erlangen von Fahrzeugfahrinformationen über ein CAN-Netzwerk (Steuergerätenetzwerk bzw. „Controller Area Network“), und Ermitteln einer Skyhook-Steuerungsverstärkung, einer Virtuelle-Reifendämpfung-Steuerungsverstärkung und einer passiven erforderlichen Dämpfungskraft basierend auf der Straßenoberflächenrauheit und auf Fahrzeugfahrinformationen.
Das Verfahren kann ferner aufweisen: Ermitteln einer Vertikalgeschwindigkeit, einer Nickwinkelgeschwindigkeit und einer Wankwinkelgeschwindigkeit eines Fahrzeugkörperschwerpunkts basierend auf der Fahrzeugkörperecke-Vertikalgeschwindigkeit und der Rad-Vertikalgeschwindigkeit, Ermitteln einer für die Skyhook-Steuerung erforderlichen Kraft und eines Moments basierend auf der Vertikalgeschwindigkeit, der Nickwinkelgeschwindigkeit und der Wankwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugkörperschwerpunkts und der Skyhook-Steuerungsverstärkung, und Zuweisen einer erforderlichen Dämpfungskraft für jede Fahrzeugkörperecke basierend auf für die Skyhook-Steuerung erforderlichen Kraft und dem Moment.
Das Ermitteln der für virtuelle Reifendämpfung erforderlichen Dämpfungskraft kann aufweisen: Ermitteln der für virtuelle Reifendämpfung erforderlichen Dämpfungskraft unter Verwendung der Straßenoberflächenrauheit und der Virtuelle-Reifendämpfung-Steuerungsverstärkung.
Das Einstellen der Dämpfungskraft des variablen Dämpfers kann aufweisen: Ermitteln einer finalen erforderlichen Dämpfungskraft jeder Ecke durch Zusammenfassen (z.B. Addieren) der erforderlichen Dämpfungskraft jeder Fahrzeugkörperecke, der für virtuelle Reifendämpfung erforderlichen Dämpfungskraft und der passiven erforderlichen Dämpfungskraft.
Das Einstellen der Dämpfungskraft des variablen Dämpfers kann aufweisen: Ermitteln eines an den variablen Dämpfer anzulegenden Stroms basierend auf der finalen erforderlichen Dämpfungskraft jeder Ecke.
Das Einstellen der Dämpfungskraft des variablen Dämpfers kann ferner aufweisen: Steuern der Dämpfungskraft des variablen Dämpfers durch Einstellen eines Stromsignals, das an ein Magnetventil des variablen Dämpfers angelegt wird.
Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung weisen weitere Eigenschaften und Vorteile, welche aus den beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erklären, deutlich werden oder darin detaillierter ausgeführt werden.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, welches eine Vorrichtung zum Steuern einer Fahrzeugaufhängung gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt,
2 ist ein Blockdiagramm, welches einen funktionellen Aufbau einer in 1 dargestellten Steuereinrichtung darstellt,
3 ist ein Konzeptdiagramm, welches ein Viertelfahrzeug-Modell gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt,
4 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren des Steuerns einer Fahrzeugaufhängung gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt, und
5 ist ein Blockdiagramm, welches ein Datenverarbeitungssystem zum Ausführen eines Verfahrens des Steuerns einer Fahrzeugaufhängung gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt.

Es ist zu verstehen, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellungsweise von verschiedenen Eigenschaften darstellen, um die Grundprinzipien der Erfindung aufzuzeigen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, einschließlich z.B. konkrete Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen, wie sie hierin offenbart sind, werden (zumindest) teilweise von der jeweiligen geplanten Anwendung und Nutzungsumgebung vorgegeben.
In den Figuren beziehen sich durchgehend durch zahlreiche Figuren der Zeichnungen Bezugszeichen auf gleiche oder gleichwertige Elemente der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
Es wird nun im Detail Bezug auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist es klar, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Die Erfindung ist im Gegenteil dazu gedacht, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch diverse Alternativen, Änderungen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die im Umfang der Erfindung, wie durch die angehängten Ansprüche definiert, enthalten sein können.
Nachstehend werden zahlreiche beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beispielhaften Zeichnungen im Detail beschrieben. Es ist anzumerken, dass bei Hinzufügung der Bezugszeichen zu den Komponenten jeder Zeichnung die gleichen oder gleichwertigen Komponenten durch das gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet wird, selbst wenn diese in anderen Zeichnungen darstellt sind. Außerdem kann beim Beschreiben der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine detaillierte Beschreibung von wohlbekannten Merkmalen oder Funktionen weggelassen sein, um den Kern der vorliegenden Erfindung nicht zu verschleiern.
Beim Beschreiben von Komponenten der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Ausdrücke, wie zum Beispiel erstes, zweites, A, B, (a), (b) und dergleichen, verwendet werden. Diese Ausdrücke werden lediglich verwendet, um eine Komponente von einer anderen Komponente zu unterscheiden, und die Begriffe schränken das Wesen, die Reihenfolge oder Abfolge der Komponenten nicht ein. Wenn nicht andersartig definiert, haben alle hierin verwendeten Begriffe, einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe, die gleichen Bedeutungen wie diejenigen, welche von einem Fachmann in der Technik, zu welcher diese Erfindung/Offenbarung gehört, im Allgemeinen verstanden werden. Solche Begriffe wie jene, welche in einem allgemein verwendeten Wörterbuch definiert sind, sollen als Bedeutungen, welche gleich den kontextabhängigen Bedeutungen in dem relevanten technischen Gebiet sind, aufweisend interpretiert werden und sollen nicht mit einer idealen oder übermäßig formalen Bedeutung interpretiert werden, soweit es nicht in der vorliegenden Anmeldung klar definiert ist, dass sie diese haben.
1 ist ein Blockdiagramm, welches eine Vorrichtung zum Steuern einer Fahrzeugaufhängung gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt. 2 ist ein Blockdiagramm, welches einen funktionellen Aufbau einer in 1 dargestellten Steuereinrichtung darstellt. 3 ist ein Konzeptdiagramm, welches ein Viertelfahrzeug-Modell gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt.
Bezugnehmend auf 1 weist eine Vorrichtung 100 zum Steuern bzw. Regeln (kurz: Steuern) einer Fahrzeugaufhängung (z.B. einer Radaufhängung eines Personenkraftfahrzeugs) einen Sensor 100, einen variablen Dämpfer (z.B. variable Dämpfereinrichtung) 200 und eine Steuereinrichtung 300 auf.
Der Sensor 100 ist an einem Fahrzeugkörper (z.B. einer Fahrzeugkarosserie) und einem Rad angebracht, um eine Fahrzeugkörperecke-Vertikalbeschleunigung und eine Rad-Vertikalbeschleunigung zu messen. Der Sensor 100 kann mindestens drei oder mehr erste Beschleunigungssensoren 110 und mindestens zwei oder mehr zweite Beschleunigungssensoren 120 aufweisen. Die ersten Beschleunigungssensoren 110 können jeweilig an den oberen Montageabschnitten von vier Ecken eines Fahrzeugkörpers angebracht sein, um die Vertikalbeschleunigungen der Ecken zu messen. Beispielsweise können die ersten Beschleunigungssensoren 110 jeweilig an einer linken und einer rechten vorderen Ecke und einer linken und einer rechten hinteren Ecke des Fahrzeugkörpers angebracht sein oder können an einem Punkt der linken und der rechten vorderen Ecke und der linken und der rechten hinteren Ecke installiert sein. beziehungsweise. Die zweiten Beschleunigungssensoren 120 können jeweilig an Achsschenkeln der Räder angebracht sein, um die Rad-Vertikalbeschleunigung zu messen. Ferner kann der Sensor 100 weiter einen Raddrehzahlsensor, einen Lenkwinkelsensor, einen Querbeschleunigungssensor und dergleichen aufweisen.
Der variable Dämpfer 200 kann zwischen dem Fahrzeugkörper und dem Rad (Achse) montiert sein, um Stöße oder Vibrationen abzumildern, welche von einer Straßenoberfläche auf einen Reifen übertragen werden, während das Fahrzeug gefahren wird. Die variablen Dämpfer 200 können jeweilig zwischen der Fahrzeugkarosserie und dem linken und dem rechten Vorderrad sowie zwischen der Fahrzeugkarosserie und dem linken und dem rechten Hinterrad angebracht sein. Der variable Dämpfer 200 kann ein Magnetventil (z.B. Solenoidventil) zum Einstellen der Dämpfungskraft aufweisen. Der variable Dämpfer 200 kann die tatsächliche Dämpfungskraft durch Steuern des Betriebs des Magnetventils einstellen. Im vorliegenden Fall wird der variable Dämpfer 200, der ein Magnetventil als Betätigungseinrichtung verwendet, als ein Beispiel dafür beschrieben, wobei jedoch ein Schrittmotor oder dergleichen auch als Betätigungseinrichtung verwendet werden kann. Als der variable Dämpfer 200 kann ein Dämpfer mit kontinuierlicher Dämpfungssteuerung (Englisch „Continuous Damping Control“ - kurz CDC) verwendet werden, wobei aber die beispielhafte Ausführungsform nicht darauf beschränkt ist und diverse variable Dämpfer verwendet werden können.
Die Steuereinrichtung 300, welche eine elektronische Steuereinheit (ECU) zum Steuern der Dämpfungskraft des variablen Dämpfers 200 in der Aufhängung ist, kann die Dämpfungskraft des variablen Dämpfers 200 unter Verwendung einer Skyhook-Steuerlogik bzw. Skyhook-Regelungslogik (wobei „Skyhook“ ein dem Fachmann im Bereich der aktiven Aufhängung bekannter Begriff ist und zu Deutsch „Himmelshaken“ bezeichnet werden kann) und einer Steuerlogik bzw. Regelungslogik für die virtuelle Reifendämpfung (Englisch „virtual tire damping“) steuern. Die Steuereinrichtung 300 kann unter Verwendung des Sensors 100 eine Fahrzeugkörperecke-Vertikalbeschleunigung und eine Rad-Vertikalbeschleunigung erlangen. Im vorliegenden Fall kann die Fahrzeugkörperecke-Vertikalbeschleunigung, als eine Vertikalbeschleunigung jeder Ecke des Fahrzeugkörpers, eine Vertikalbeschleunigung in der linken vorderen Ecke des Fahrzeugkörpers, eine Vertikalbeschleunigung in der rechten vorderen Ecke, eine Vertikalbeschleunigung hinten links und eine Vertikalbeschleunigung hinten rechts aufweisen. Die Rad-Vertikalbeschleunigung kann eine Vertikalbeschleunigung des vorderen linken Rads, eine Vertikalbeschleunigung des vorderen rechten Rads, eine Vertikalbeschleunigung des hinteren linken Rads und eine Vertikalbeschleunigung des hinteren rechten Rads aufweisen. Die Steuereinrichtung 300 kann eine für den Skyhook erforderliche Dämpfungskraft (z.B. erforderliche Dämpfungskraft einer Skyhook-Steuerung bzw. Skyhook-Regelung - Englisch „skyhook required damping force“) und eine für (die) virtuelle Reifendämpfung erforderliche Dämpfungskraft (die erforderliche Dämpfungskraft eines virtuellen Reifens - Englisch „virtual tire damping required damping force“) basierend auf der Fahrzeugkörperecke-Vertikalbeschleunigung und der Rad-Vertikalbeschleunigung ermitteln. Die Steuereinrichtung 300 kann einen an den variablen Dämpfer 200 angelegten Strombetrag basierend auf der für den Skyhook erforderlichen Dämpfungskraft und der für virtuelle Reifendämpfung erforderlichen Dämpfungskraft einstellen. Die Dämpfungskraft des variablen Dämpfers 200 kann entsprechend dem an den variablen Dämpfer 200 angelegten Strombetrag variieren.
Die Steuereinrichtung 300 kann einen Prozessor 301 und einen Speicher 302 aufweisen. Der Prozessor 301 steuert den Gesamtbetrieb der Steuereinrichtung 300. Der Prozessor 301 kann mit mindestens einer/einem von einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs), einem digitalen Signalprozessor (DSP), einer digitalen Signalverarbeitungseinrichtung (DSPD), einer programmierbaren logischen Schaltung / Vorrichtung (PLD), einer feldprogrammierbaren (Logik-)Gatter-Anordnung (FPGA), einer Zentralprozessoreinheit (CPU), einer Mikrosteuereinrichtung (z.B. Microcontroller) und/oder einem Mikroprozessor umgesetzt sein. Der Speicher 302 kann ein nichtflüchtiges Speichermedium, welches durch den Prozessor 301 ausführbare Befehle speichert. Der Speicher 302 kann mit mindestens einem/einer von einem Flash-Speicher, einer Festplatte, einer SD-Karte (SD = Secure Digital), einem Schreib-Lese-Speicher (auch Direktzugriffsspeicher, kurz RAM), einem statischen Schreib-Lese-Speicher (SRAM) und einem Nur-Lese-Speicher (ROM), einem programmierbaren Nur-Lese-Speicher (PROM), einem elektronisch löschbaren und programmierbaren ROM (EEPROM), einem löschbaren und programmierbaren ROM (EPROM), einem Speichermedium (Aufzeichnungsmedium), einem Register und/oder dergleichen umgesetzt sein.
Nachfolgend wird ein funktioneller Aufbau der Steuereinrichtung 300 unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Die Steuereinrichtung 300 kann eine Signalmesseinrichtung 310, eine Signalverarbeitungseinrichtung 320, eine Zustandsgrößen-Ermittlungseinrichtung 330, eine Steuerungsverstärkung-Ermittlungseinrichtung 340, eine Dämpfungskraft-Steuereinrichtung 350 und eine Dämpferstrom-Anlegeeinrichtung 360 aufweisen. Im vorliegenden Fall kann jede Konfiguration eine Logik meinen, welche eine bestimmte Funktion ausführt, und jede Logik kann vom Prozessor 301 ausgeführt werden.
Die Signalmesseinrichtung 310 kann Signale erlangen (empfangen), welche von dem ersten Beschleunigungssensor und dem zweiten Beschleunigungssensor 110 und 120 gemessen werden. Die Signalmesseinrichtung 310 kann eine Fahrzeugkörper-Vertikalbeschleunigung jeder Ecke unter Verwendung des Beschleunigungssensors 110 messen. Die Signalmesseinrichtung 310 kann eine Rad-Vertikalbeschleunigung jedes Rads unter Verwendung des zweiten Beschleunigungssensors 120 messen.
Die Signalmesseinrichtung 310 kann Fahrzeugfahrinformationen über ein CAN-Netzwerk (auch Steuergerätenetzwerk oder „Controller Area Network“, kurz CAN, genannt) erhalten. Die Fahrzeugfahrinformationen können Fahrzeuggeschwindigkeit, Lenkwinkel, Verzögerung, Beschleunigung und/oder Querbeschleunigung enthalten. Die Signalmesseinrichtung 310 kann die Fahrzeugfahrinformationen mittels anderer ECUs und/oder Sensoren (z.B. einen Raddrehzahlsensor, einen Lenkwinkelsensor und/oder einen Querbeschleunigungssensor), die im Fahrzeug angebracht sind, mittels CAN-Kommunikation erlangen.
Die Signalverarbeitungseinrichtung 320 kann das von der Signalmesseinrichtung 310 erhaltene Signal (Informationen, Daten) nachverarbeiten. Die Signalverarbeitungseinrichtung 320 kann Rauschen entfernen, welches in dem Fahrzeugkörper-Vertikalbeschleunigung-Signal jeder Ecke und dem Rad-Vertikalbeschleunigung-Signal jedes Rads, welche von dem ersten Beschleunigungssensor und dem zweiten Beschleunigungssensor 110 und 120 gemessen werden, enthalten ist. Mit anderen Worten kann die Signalverarbeitungseinrichtung 320 ein Rauschen aus gemessenen Signalen (Erfassungssignalen), welche von dem ersten Beschleunigungssensor und dem zweiten Beschleunigungssensor 110 und 120 stammend empfangen werden, herausfiltern. Ferner kann die Signalverarbeitungseinrichtung 320 eine Fahrzeugkörper-Vertikalgeschwindigkeit jeder Ecke und eine Rad-Vertikalgeschwindigkeit jedes Rads ermitteln, indem die Fahrzeugkörper-Vertikalbeschleunigung jeder Ecke und die Rad-Vertikalbeschleunigung jedes Rads integriert werden. Die Signalverarbeitungseinrichtung 320 kann eine Fahrzeugkörper-Verlagerungsinformation jeder Ecke und eine Radverlagerungsinformation jedes Rads ermitteln, indem die Fahrzeugkörper-Vertikalgeschwindigkeit jeder Ecke und die Rad-Vertikalgeschwindigkeit jedes Rads integriert werden.
Die Zustandsgrößen-Ermittlungseinrichtung 330 kann die Rauheit (z.B. Unebenheit) der Straßenoberfläche, eine Dämpferhubgeschwindigkeit und dergleichen in Echtzeit unter Verwendung der Fahrzeugkörperecke-Vertikalbeschleunigung, der Rad-Vertikalbeschleunigung und des von der Signalverarbeitungseinrichtung 320 nachverarbeiteten Signals (z.B. der Fahrzeugkörperecke-Vertikalgeschwindigkeit und der Rad-Vertikalgeschwindigkeit) ermitteln (z.B. schätzen, berechnen). Die Zustandsgrößen-Ermittlungseinrichtung 330 kann die Straßenoberflächenrauheit unter Verwendung eines Kalman-Filters, eines Fahrzeugmodells oder dergleichen ermitteln.
Die Steuerungsverstärkung-Ermittlungseinrichtung 340 kann eine Skyhook-Steuerungsverstärkung bzw. -Regelungsverstärkung (kurz: „...-Steuerungsverstärkung‟), eine Virtuelle-Reifendämpfung-Steuerungsverstärkung und eine Passive-Dämpfung-Steuerungsverstärkung basierend auf den Fahrzeugfahrinformationen ermitteln. Das heißt, dass die Steuerungsverstärkung-Ermittlungseinrichtung 340 die Skyhook-Steuerungsverstärkung, die Virtuelle-Reifendämpfung-Steuerungsverstärkung und die Passive-Dämpfung-Steuerungsverstärkung basierend auf den Fahrzeugfahrinformationen, wie zum Beispiel der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Vertikalbeschleunigung, der Querbeschleunigung, dem Lenkwinkel, der Straßenoberflächeninformationen und dergleichen, ermitteln kann.
Die Dämpfungskraft-Steuereinrichtung 350 kann den Fahrzeugkörperschwerpunkt (Fahrzeugschwerpunkt), die für den Skyhook erforderliche Dämpfungskraft (Dämpfungskraft) eines Rads und die für virtuelle Reifendämpfung erforderliche Dämpfungskraft (Dämpfungskraft) basierend auf dem ermittelten Informationen, welche von der Signalmesseinrichtung 310 gemessen werden, den Informationen, welche von der Signalverarbeitungseinrichtung 320 nachverarbeitet werden, den Informationen, welche von der Zustandsgrößen-Ermittlungseinrichtung 330 ermittelt werden, und dergleichen ermitteln. Darüber hinaus kann die Dämpfungskraft-Steuereinrichtung 350 eine finale Dämpfersteuerungskraft für jede Ecke und einen (elektrischen) Strom ermitteln, welcher an den variablen Dämpfer 200 anzulegen ist, um die erforderliche Dämpfungskraft zu erfüllen.
Die Dämpfungskraft-Steuereinrichtung 350 kann die Vertikalgeschwindigkeit, die Nickwinkelgeschwindigkeit und die Wankwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugkörperschwerpunkts basierend auf der Fahrzeugkörper-Vertikalgeschwindigkeit jeder Ecke und den Fahrzeugspezifikationsinformationen ermitteln. Die Fahrzeugspezifikationsinformationen können in dem Speicher 302 gespeichert sein und können einen Radstand, eine Radlauffläche, den Abstand zwischen Vorderrad und Fahrzeugschwerpunkt, den Abstand zwischen Hinterrad und Fahrzeugschwerpunkt und dergleichen aufweisen. Der Speicher 302 kann Informationen über die Anbringungspositionen (Installationsorte) des ersten Beschleunigungssensors und des zweiten Beschleunigungssensors 110 und 120 vorab speichern.
Die Dämpfungskraft-Steuereinrichtung 350 kann die für den Skyhook erforderliche Dämpfungskraft in jeder Richtung basierend auf den Drei-Richtung-Geschwindigkeiten (auch Geschwindigkeiten in drei Richtungen, z.B. der Vertikalgeschwindigkeit, der Nickwinkelgeschwindigkeit und der Wankwinkelgeschwindigkeit) des Fahrzeugkörperschwerpunkts und der Skyhook-Steuerungsverstärkung ermitteln. Im Detail kann die Dämpfungskraft-Steuereinrichtung 350 die Kraft und das Moment, welche für eine Skyhook-Steuerung erforderlich sind, basierend auf den Drei-Richtung-Geschwindigkeiten des Fahrzeugkörperschwerpunkts und der Skyhook-Steuerungsverstärkung, welche durch die Steuerungsverstärkung-Ermittlungseinrichtung 340 ermittelt wird, ermitteln. Die Dämpfungskraft-Steuereinrichtung 350 kann mit anderen Worten die für den Skyhook erforderliche Dämpfungskraft in jeder Richtung proportional zu den Drei-Richtung-Geschwindigkeiten des Fahrzeugkörperschwerpunkts und der Skyhook-Steuerungsverstärkung ermitteln. Die Dämpfungskraft-Steuereinrichtung 350 kann die für den Skyhook erforderliche Dämpfungskraft für jede Fahrzeugkörperecke basierend auf der ermittelten erforderlichen Kraft und dem ermittelten Moment zuweisen. Die Dämpfungskraft-Steuereinrichtung 350 kann die für virtuelle Reifendämpfung erforderliche Dämpfungskraft für jedes Rad unter Verwendung der ermittelten Straßenoberflächenrauheit und der Virtuelle-Reifendämpfung-Steuerungsverstärkung ermitteln.
Die Dämpfungskraft-Steuereinrichtung 350 kann die ermittelte, für den Skyhook erforderliche Dämpfungskraft, die für virtuelle Reifendämpfung erforderliche Dämpfungskraft und die passive Dämpfungskraft, welche durch die Steuerungsverstärkung-Ermittlungseinrichtung 340 ermittelt werden, zusammenfassen (z.B. integrieren, addieren), um die finale erforderliche Dämpfungskraft für jede Ecke (d.h. Dämpfersteuerkraft) zu ermitteln. Die Dämpfungskraft-Steuereinrichtung 350 kann den an den Dämpfer angelegten Strom basierend auf der ermittelten finalen Dämpfungskraft, die für jede Ecke erforderlich ist, ermitteln.
Die Dämpferstrom-Anlegeeinrichtung 360 kann tatsächlich einen Strom, welcher auf dem an den Dämpfer angelegten Strom, der von der Dämpfungskraft-Steuereinrichtung 350 ermittelt wird, basiert, erzeugen und den Strom an den variablen Dämpfer 200 anlegen. Die Dämpfungskraft des variablen Dämpfers 200 kann entsprechend der von der Dämpferstrom-Anlegeeinrichtung 360 angelegten Stromstärke geändert werden. Die Dämpferstrom-Anlegeeinrichtung 360 kann den Betrieb des Magnetventils durch Einstellen des an das Magnetventil des variablen Dämpfers 200 angelegten Strombetrags steuern. Wenn das Magnetventil des variablen Dämpfers 200 arbeitet, kann die tatsächliche Dämpfungskraft jeder Ecke des Fahrzeugkörpers verändert werden. Die Dämpferstrom-Anlegeeinrichtung 360 kann verhindern, dass der variable Dämpfer 200 beschädigt wird, indem der maximale Strom, der an das Magnetventil des variablen Dämpfers 200 angelegt wird, begrenzt wird.
Nachfolgend wird das Ermitteln der erforderlichen Dämpfungskraft jedes Rads im Detail beschrieben.
Zuerst kann die Dämpfungskraft-Steuereinrichtung 350 die erforderliche Dämpfungskraft jedes Rads für die Skyhook-Steuerung bzw. Skyhook-Regelung ermitteln.
Im Fall einer Skyhook-Steuerung kann, anders als bei der Virtuelle-Reifendämpfung-Steuerung, der Steuerungsbetrag basierend auf der Fahrzeugkörperbewegung ermittelt werden. Die Steuerungsverstärkung-Ermittlungseinrichtung 340 kann Skyhook-Fahrzeugkörper-Steuerungsverstärkungen in drei Richtungen (z.B. Vertikal, Nicken und Wanken) C_{sky_heave}, C_{sky_pitch} und C_{sky_roll} basierend auf den Fahrzeugfahrinformationen ermitteln. Wenn die Skyhook-Fahrzeugkörper-Steuerungsverstärkungen in drei Richtungen ermittelt sind, kann die Dämpfungskraft-Steuereinrichtung 350 die Drei-Richtung-Geschwindigkeiten des Fahrzeugkörpers V_heave, W_pitch und W_roll mit den Fahrzeugkörper-Steuerungsverstärkungen in den drei Richtungen C_{sky_heave}, C_{sky_pitch} und C_{sky_roll} wie in Gleichung 1 multiplizieren, womit die für den Fahrzeugkörper erforderlichen Dämpfungskräfte F_{sky_heave}, M_{sky_pitch} und M_{sky_roll} ermittelt werden. $\begin{array}{l} F_{s k y_h e a v e} = C_{s k y_h e a v e} \cdot v_{h e a v e} \\ M_{s k y_p i t c h} = C_{s k y_p i t c h} \cdot w_{p i t c h} \\ M_{s k y_r o l l} = C_{s k y_r o l l} \cdot w_{r o l l} \end{array}$
Wenn die für den Fahrzeugkörper erforderliche Dämpfungskraft ermittelt ist, kann die Dämpfungskraft-Steuereinrichtung 350 die Fahrzeugspezifikationsinformationen und die Sensoranbringungsposition jeder Fahrzeugkörperecke dazu verwenden, die erforderliche Dämpfungskraft Fcorner (oder F_{sky_corner}) für jede Ecke für das Erzielen der für den Skyhook erforderlichen Fahrzeugkörper-Dämpfungskraft zuzuweisen. Die erforderliche Dämpfungskraft Fcorner für jede Ecke kann wie die folgende Gleichung 2 ausgedrückt werden. $F_{c o r n e r} = H^{T} \cdot F_{m o d a l}$
wobei $F_{c o r n e r} = [\begin{matrix} F_{f l} \\ F_{f r} \\ F_{r l} \\ F_{r r} \end{matrix}] F_{m o d a l} = [\begin{matrix} F_{h e a v e} \\ M_{r o l l} \\ M_{p i t c h} \\ M_{w a r p} \end{matrix}] H = [\begin{matrix} 1 & 1 & 1 & 1 \\ t_{f} & - t_{f} & t_{r} & - t_{r} \\ - a & - a & b & b \\ t_{f} & - t_{f} & - t_{r} & t_{r} \end{matrix}],$
wobei „F_fl‟ die erforderliche Dämpfungskraft für die linke vordere Ecke ist, „F_fr‟ die erforderliche Dämpfungskraft für die rechte vordere Ecke ist, „F_rl‟ die erforderliche Dämpfungskraft für die linke hintere Ecke ist, „F_rr‟ die erforderliche Dämpfungskraft für die rechte hintere Ecke ist, „F_heave‟ die erforderliche Dämpfungskraft für die Vertikalrichtung ist, „M_roll‟ das Moment in Wankrichtung ist, „M_pitch‟ das Moment in Nickrichtung ist und „M_warp‟ das virtuelle Moment (M_warp = ε × M_roll) ist. Im Allgemeinen kann „ε‟ auf „0‟ (Null) gesetzt sein. „t_f‟ ist der linke und der rechte Abstand von der Mitte der Vorderradwelle aus zur Stelle, an der der Fahrzeugkörperecke-Beschleunigungssensor (der erste Beschleunigungssensor) angebracht ist, „t_r‟ ist der linke und der rechte Abstand von der Mitte der Hinterradwelle aus zur Stelle, an der der Fahrzeugkörperecke-Beschleunigungssensor (der erste Beschleunigungssensor) angebracht ist, „a‟ ist der vordere und hintere Abstand vom Schwerpunkt aus zur Stelle, an der der vorderradseitige Fahrzeugkörperecke-Beschleunigungssensor (der erste Beschleunigungssensor) angebracht ist, und „b‟ ist der vordere und hintere Abstand vom Schwerpunkt aus zur Stelle, an der der hinterradseitige Fahrzeugkörperecke-Beschleunigungssensor (der erste Beschleunigungssensor) angebracht ist.
Als nächstes kann die Dämpfungskraft-Steuereinrichtung 350 die finale erforderliche Dämpfungskraft jedes Rades ermitteln. Die finale erforderliche Dämpfungskraft jedes Rades kann basierend auf dem in 3 gezeigten Viertelfahrzeug-Modell ermittelt werden. In 3 sind K_s und K_t ein Aufhängungsfederkoeffizient und ein Reifenfederkoeffizient, sind m_s und m_us Fahrzeugkörpermasse und Radmasse, und sind v_s, v_us und v_i die Fahrzeugkörper-Vertikalgeschwindigkeit jeder Ecke, die Vertikalgeschwindigkeit jedes Rads und die Straßenoberflächenzustandseingabe jedes Rads (die Straßenoberflächengeschwindigkeit jedes Rads) und sind C_sky, C_ground und C_passive die Skyhook-Steuerungsverstärkung, die Virtuelle-Reifendämpfung-Steuerungsverstärkung und die Passive-Dämpfung-Steuerungsverstärkung.
Wenn die erforderliche Dämpfungskraft der virtuellen Reifendämpfung basierend auf der für den Skyhook erforderlichen Dämpfungskraft für jedes Rad, der Vertikalgeschwindigkeit für jedes Rad und der Straßenoberflächengeschwindigkeit für jedes Rad ermittelt ist, kann die Dämpfungskraft-Steuereinrichtung 350 eine semi-aktive Steuerung durchführen. Bei der semi-aktiven Steuerung wird die erforderliche Dämpfungskraft aktiviert (EIN), wenn eine voreingestellte spezifische Bedingung für jede Steuerlogik erfüllt ist, und wird die erforderliche Dämpfungskraft deaktiviert (AUS), wenn die voreingestellte spezifische Bedingung nicht erfüllt ist, wodurch eine Zielsteuerung durchgeführt wird.

Bezugnehmend auf Tabelle 1 kann die Skyhook-Steuerlogik die für den Skyhook erforderliche Dämpfungskraft für jedes Rad aktivieren, wenn eine bestimmte Bedingung auf Grundlage der Fahrzeugkörperecke-Vertikalgeschwindigkeit v_s und jeder Rad-Vertikalgeschwindigkeit v_us erfüllt ist, und kann die für den Skyhook erforderliche Dämpfungskraft für jedes Rad deaktiviert werden, wenn die bestimmte Bedingung nicht erfüllt ist. Darüber hinaus kann die Virtuelle-Reifendämpfung-Steuerlogik basierend auf der Fahrzeugkörperecke-Vertikalgeschwindigkeit v_s jeder Ecke, der Vertikalgeschwindigkeit jedes Rads v_us und der Straßenoberflächenzustandseingabe (der Straßenoberflächengeschwindigkeit jedes Rads) v_i ermitteln, ob eine bestimmte Bedingung erfüllt ist. Die Virtuelle-Reifendämpfung-Steuerlogik kann die für virtuelle Reifendämpfung erforderliche Dämpfungskraft jedes Rads aktivieren, wenn eine voreingestellte bestimmte Bedingung erfüllt ist, und kann die für virtuelle Reifendämpfung erforderliche Dämpfungskraft für jedes Rad deaktivieren, wenn die voreingestellte bestimmte Bedingung nicht erfüllt ist. Im Gegensatz dazu kann die Passive-Dämpfung-Steuerlogik immer betrieben werden und kann die Passive-Dämpfung-Steuerlogik die passive Dämpfungskraft basierend auf der Passive-Dämpfung-Steuerungsverstärkung C_passive, der Fahrzeugkörper-Vertikalgeschwindigkeit jeder Ecke v_s und der Vertikalgeschwindigkeit jedes Rads v_us ermitteln. [Tabelle 1]

Für Skyhook erforderliche Dämpfungskraft jedes Rads	Für virtuelle Reifendämpfung erforderliche Dämpfungskraft jedes Rads	Passive Dämpfungskraft
falls v _s · (v _s - v _us; ) ≥ 0 F _{sky_final} =F _{sky_corner} sonst F _{Sky_final} = 0 Ende	falls - (v _us - v _i ) · (v _s - v _us ) ≥ 0 F _ground = c _ground · (v _ns - v _i ) sonst F _ground = 0 Ende	F _passive = c _passive · (v _s - v _us )

Im vorliegenden Fall können die virtuelle Virtuelle-Reifendämpfung-Steuerungsverstärkung C_ground und die Passive-Dämpfung-Steuerungsverstärkung Cpassive basierend auf den Fahrzeugfahrinformationen ermittelt werden.
Die Dämpfungskraft-Steuereinrichtung 350 kann die finale erforderliche Dämpfungskraft jeder Ecke (Rad) ermitteln, indem die für den Skyhook erforderliche Dämpfungskraft F_{sky_final,}die für virtuelle Reifendämpfung erforderliche Dämpfungskraft F_ground und die passive erforderliche Dämpfungskraft F_passive addiert werden. Mit anderen Worten kann die finale erforderliche Dämpfungskraft für jede Ecke wie folgende Gleichung 3 ausgedrückt werden. $F_{f i n a l} = F_{s k y_f i n a l} + F_{g r o u n d} + F_{p a s s i v e}$
4 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren des Steuerns einer Fahrzeugaufhängung gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt.
In S110 kann die Steuereinrichtung 300 die Fahrzeugkörper-Vertikalbeschleunigung jeder Ecke, die Rad-Vertikalbeschleunigung und die Fahrzeugfahrinformationen erlangen. In S111 kann die Steuereinrichtung 300 die Fahrzeugkörper-Vertikalbeschleunigung für jede Ecke durch den ersten Beschleunigungssensor 110 erhalten und die Vertikalbeschleunigung für jedes Rad durch den zweiten Beschleunigungssensor 120 erhalten. Die Fahrzeugkörper-Vertikalbeschleunigung jeder Ecke (Fahrzeugkörperecke-Vertikalbeschleunigung) und die Vertikalbeschleunigung jedes Rades (Rad-Vertikalbeschleunigung) können direkt zur Steuerung der Dämpfungskraft verwendet werden. Die Steuereinrichtung 300 kann die Fahrzeugfahrinformationen durch CAN-Kommunikation erhalten. Die Fahrzeugfahrinformationen können dazu verwendet werden, jede Steuerlogik und die Dämpfungskraftverstärkung für die Fahrzeugkörperbewegungssteuerung in alle seine Richtungen zu ermitteln.
In S120 kann die Steuereinrichtung 300 eine Nachverarbeitung für die Fahrzeugkörperecke-Vertikalbeschleunigung und die Rad-Vertikalbeschleunigung durchführen. Die Steuereinrichtung 300 kann eine Filterung durchführen, um Rauschen, welches in Signalen, die von dem ersten Beschleunigungssensor und dem zweiten Beschleunigungssensor 110 und 120 stammend empfangen werden, enthalten ist, zu entfernen. Die Steuereinrichtung 300 kann die Fahrzeugkörper-Vertikalgeschwindigkeit jeder Ecke, die Vertikalgeschwindigkeit jedes Rades, die Fahrzeugkörper-Verlagerungsinformationen jeder Ecke und die Verlagerungsinformationen für jedes Rad durch Integrieren ermitteln.
In S130 kann die Steuereinrichtung 300 die Straßenoberflächenrauheit (z.B. Rauheit, bspw. Unebenheit, der Straßenoberfläche - Englisch „road surface roughness“) in Echtzeit unter Verwendung der Fahrzeugkörperecke-Vertikalgeschwindigkeit, der Rad-Vertikalgeschwindigkeit und des nachverarbeiteten Signals (z. B. der Fahrzeugkörperecke-Vertikalgeschwindigkeit und der Rad-Vertikalgeschwindigkeit) ermitteln (z.B. schätzen, berechnen). Die Steuereinrichtung 300 kann die Straßenoberflächenrauheit unter Verwendung des Kalman-Filters und/oder Informationen eines vereinfachten Fahrzeugmodells ermitteln (z.B. schätzen, berechnen).
In S140 kann die Steuereinrichtung 300 eine geeignete Skyhook-Steuerungsverstärkung und eine Virtuelle-Reifendämpfung-Steuerungsverstärkung durch Ermitteln einer Fahrsituation, wie zum Beispiel Kurvenfahrt/Abbiegen, Abbremsen oder Beschleunigen, und eines Rauheitszustands der Straße basierend auf den Fahrzeugfahrinformationen und der Informationen zur Straßenoberflächenrauheit. Die Steuereinrichtung 300 kann die Passive-Dämpfung-Steuerungsverstärkung (passive Dämpfungskraft) basierend auf den Fahrzeugfahrinformationen ermitteln.
In S150 bestimmt die Steuereinrichtung 300 die für den Skyhook erforderliche Dämpfungskraft für jede Fahrzeugkörperecke basierend auf dem nachverarbeiteten Signal und der Skyhook-Steuerungsverstärkung. Im Detail kann die Steuereinrichtung 300 die Fahrzeugkörperschwerpunkt-Bewegung (Drei-Richtung-Geschwindigkeiten des Fahrzeugkörperschwerpunkts) unter Verwendung der Fahrzeugkörperecke-Vertikalgeschwindigkeit und der Fahrzeugspezifikationsinformationen in S151 ermitteln. Die Fahrzeugspezifikationsinformationen können einen Radstand, eine Radlauffläche, einen Abstand zwischen dem Vorderrad und dem Körperschwerpunkt (Fahrzeugschwerpunkt), einen Abstand zwischen dem Hinterrad und dem Fahrzeugkörperschwerpunkt und dergleichen enthalten. Die Steuereinrichtung 300 kann die Vertikalgeschwindigkeit, die Nickwinkelgeschwindigkeit und die Wankwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugschwerpunkts basierend auf der Fahrzeugkörper-Vertikalgeschwindigkeit jeder Ecke und den Fahrzeugspezifikationsinformationen ermitteln. In S153 kann die Steuereinrichtung 300 die/das für die Skyhook-Steuerung erforderliche Kraft und Moment basierend auf den in S151 ermittelten Drei-Richtung-Geschwindigkeiten des Fahrzeugschwerpunkts und der in S140 ermittelten Skyhook-Steuerungsverstärkung ermitteln. Die Steuereinrichtung 300 kann eine für den Skyhook erforderliche Dämpfungskraft proportional zu der Vertikalgeschwindigkeit, Nickwinkelgeschwindigkeit und Wankwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugschwerpunkts, in S151 ermittelt werden, und der in S140 ermittelten Skyhook-Steuerungsverstärkung ermitteln. In S155 kann die Steuereinrichtung 300 eine erforderliche Dämpfungskraft für jede Ecke zuweisen, welche dazu ausgestaltet ist, die Kraft und das Moment, die dazu erforderlich sind, die Drei-Richtung-Geschwindigkeiten des Fahrzeugkörperschwerpunkts unter Verwendung der in S151 verwendeten Umrechnungsformel zu dämpfen, zu erfüllen. Die Steuereinrichtung 300 kann die für den Fahrzeugkörper erforderliche Dämpfungskraft (Dämpfungskraft) für jede Ecke basierend auf der/dem ermittelten und für die Skyhook-Steuerung erforderlichen Kraft und Moment zuweisen.
In S160 kann die Steuereinrichtung 300 die für virtuelle Reifendämpfung erforderliche Dämpfungskraft für jedes Rad unter Verwendung der in S130 ermittelten (z.B. geschätzten, berechneten) Straßenoberflächenrauheit und der in S140 ermittelten Virtuelle-Reifendämpfung-Steuerungsverstärkung ermitteln. Die erforderliche Dämpfungskraft kann proportional zur Relativgeschwindigkeit zwischen dem Rad und der Straßenoberflächeneingabe ermittelt werden.
In S170 kann die Steuereinrichtung 300 die finale erforderliche Dämpfungskraft für jede Ecke ermitteln, indem die für den Skyhook erforderliche Dämpfungskraft (Dämpfungskraft) für jede Fahrzeugkörperecke, die für virtuelle Reifendämpfung erforderliche Dämpfungskraft und die passive erforderliche Dämpfungskraft, welche in S140 ermittelt werden, zusammengefasst (z.B. integriert, addiert) werden. Die Steuereinrichtung 300 kann die passive Dämpfungskraft basierend auf der in S140 ermittelten Passive-Dämpfung-Steuerungsverstärkung, der Fahrzeugkörper-Vertikalgeschwindigkeit und der Rad-Vertikalgeschwindigkeit ermitteln.
In S180 kann die Steuereinrichtung 300 ein Stromsignal, das tatsächlich an den variablen Dämpfer 200 angelegt wird, basierend auf der finalen erforderlichen Dämpfungskraft für jede Ecke und der (den) Dämpfereigenschaft(en) erzeugen. Die Steuereinrichtung 300 kann den Strombetrag ermitteln, der an das Magnetventil des variablen Dämpfers 200 unter Berücksichtigung der final erforderlichen Dämpfungskraft für jede Ecke und der Eigenschaft(en) des variablen Dämpfers 200 anzulegen ist. Die Steuereinrichtung 300 kann das Stromsignal basierend auf dem ermittelten Strombetrag erzeugen und an das Magnetventil anlegen. Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung 300 die obere und die untere Grenze des Stromsignals unter Berücksichtigung einer Last einer Betätigungseinrichtung (z.B. eines Magnetventils) und des minimalen Betriebsstroms begrenzen.
Gemäß den obigen Ausführungsformen ist es möglich, die das Reifen-Straße-Haftungsvermögen zu verbessern (Minimieren der Schwankung der Vertikalkraft des Reifens), indem eine Steuerung zum Minimieren der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Rad und der Straßenoberfläche durchgeführt wird. Wenn das Reifen-Straße-Haftungsvermögen verbessert wird, kann das Fahrverhalten (z.B. Handling) verbessert werden und kann durch die Skyhook-Steuerung der Fahrkomfort verbessert werden.
5 ist ein Blockdiagramm, welches ein Datenverarbeitungssystem zum Ausführen eines Verfahrens des Steuerns einer Fahrzeugaufhängung gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt.
Ein Datenverarbeitungssystem (z.B. Computersystem, Rechensystem) 1000 kann unter Bezugnahme auf 5 mindestens einen Prozessor 1100, einen Speicher 1300, eine Nutzerschnittstelle-Eingabevorrichtung 1400, eine Nutzerschnittstelle-Ausgabevorrichtung 1500, eine (Daten-)Speichereinrichtung (z.B. ein Massenspeicher) 1600 und eine Netzwerkschnittstelle 1700, welche über einen Bus 1200 miteinander verbunden sind, aufweisen.
Der Prozessor 1100 kann eine zentrale Prozessoreinheit (CPU) oder eine Halbleitervorrichtung sein, welche Befehle, die in dem Speicher 1300 und/oder der Speichereinrichtung 1600 gespeichert sind, verarbeiten. Der Speicher (English „Memory“) 1300 und die Speichereinrichtung (English „Storage“) 1600 können jeweils zahlreiche Arten von flüchtigen oder nichtflüchtigen Speichermedien aufweisen. Beispielsweise kann der Speicher 1300 einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 1310 und einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 1320 aufweisen.
Die Vorgänge der Verfahren oder Algorithmen, die im Zusammenhang mit den in der vorliegenden Offenbarung offenbarten Ausführungsformen beschrieben sind, können folglich direkt mittels einer durch den Prozessor 1100 gesteuerten Hardware, eines Softwaremoduls oder durch eine Kombination daraus realisiert sein. Das Softwaremodul kann sich in einem Speichermedium (d.h. dem Speicher 1300 und/oder der Speichereinrichtung 1600), wie z.B. einem RAM, einem Flash-Speicher, einem ROM, einem löschbaren und programmierbaren ROM (EPROM), einem elektrischen EPROM (EEPROM), einem Register, einer Festplatte, einer entfernbaren Platte oder einer Kompakt-Disk-ROM (CD-ROM), befinden. Das beispielhafte Speichermedium ist mit dem Prozessor 1100 verbunden, und der Prozessor 1100 kann Informationen von dem Speichermedium auslesen und Informationen in das Speichermedium schreiben. In einem anderen Verfahren kann das Speichermedium mit dem Prozessor 1100 integriert sein. Der Prozessor und das Speichermedium können sich in einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) befinden. Die ASIC kann sich in einem Nutzerendgerät befinden. Alternativ können sich der Prozessor und das Speichermedium als separate Komponenten innerhalb des Nutzerendgeräts befinden.
Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann, da der variable Dämpfer unter Berücksichtigung der virtuellen Reifendämpfung gesteuert wird, die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Rad und der Straßenoberfläche minimiert werden, wodurch die Reifen-Straße-Haftung verbessert wird (Minimierung von Schwankungen in der Reifenvertikalkraft).
Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nimmt bei Kurvenfahrt die (das Reaktionsverhalten betreffende) Gierratenverstärkung des Fahrzeugs zu, aber nimmt der (die Stabilität betreffende) Fahrzeugschwimmwinkel ab, so dass es möglich ist, die transiente Querbeschleunigung und das Überschwingverhältnis der Gierrate zu verringern (Stabilität und Haftleistung bzw. Griffigkeitsleistung (Englisch „grip performance“)).
Zur Erleichterung der Erklärung und genauen Definition in den beigefügten Ansprüchen werden die Begriffe „ober...‟, „unter...‟, „inner...“, „äußer...‟, „hoch“, „runter“, „aufwärts“, „abwärts“, „vorder...“, „hinter...‟, „vorne“, „hinten“ „nach innen / einwärts“, „nach außen / auswärts“, „innerhalb, „außerhalb“, „innen“, „außen“, „nach vorne / vorwärts“ und „nach hinten / rückwärts“ dazu verwendet, um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf deren Positionen, wie sie in den Zeichnungen gezeigt sind, zu beschreiben. Es ist ferner zu verstehen, dass der Begriff „verbinden“ oder seine Abwandlungen sich sowohl auf eine direkte als auch eine indirekte Verbindung beziehen.
Die vorhergehenden Beschreibungen von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienten dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Sie sind nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf genau die offenbarten Formen zu beschränken, und offensichtlich sind viele Änderungen und Abwandlungen vor dem Hintergrund der obigen Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und ihre praktische Anwendbarkeit zu beschreiben, um es dadurch dem Fachmann zu erlauben, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, sowie verschiedene Alternativen und Abwandlungen davon, herzustellen und anzuwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert wird.
Bezugszeichenliste

100: Sensor
110: Erster Beschleunigungssensor
120: Zweiter Beschleunigungssensor
200: Variabler Dämpfer
300: Steuereinrichtung
301: Prozessor
302: Speicher
310: Signalmesseinrichtung
320: Signalverarbeitungseinrichtung
330: Zustandsgrößen-Ermittlungseinrichtung
340: Steuerungsverstärkung-Ermittlungseinrichtung
350: Dämpfungskraft-Steuereinrichtung
360: Dämpferstrom-Anlegeeinrichtung
1000: Datenverarbeitungssystem
1100: Prozessor
1200: Bus
1300: Speicher
1400: Nutzerschnittstelle-Eingabevorrichtung
1500: Nutzerschnittstelle-Ausgabevorrichtung
1600: (Daten-)Speichereinrichtung
1700: Netzwerkschnittstelle

Claims

Vorrichtung zum Steuern einer Fahrzeugaufhängung, wobei die Vorrichtung (100) aufweist: einen variablen Dämpfer (200), welcher zwischen einem Fahrzeugkörper und einem Rad eines Fahrzeugs angebracht ist, einen ersten Beschleunigungssensor (110), welcher an jeder Ecke des Fahrzeugkörpers angebracht ist und dazu eingerichtet ist, eine Fahrzeugkörperecke-Vertikalbeschleunigung zu messen, einen zweiten Beschleunigungssensor (120), welcher an jedem Rad des Fahrzeugs angebracht ist und dazu eingerichtet ist, eine Rad-Vertikalbeschleunigung zu messen, und eine Steuereinrichtung (300), welche mit dem ersten Beschleunigungssensor (110) und dem zweiten Beschleunigungssensor (120) in Verbindung steht und dazu eingerichtet ist, eine Straßenoberflächenrauheit in Abhängigkeit von der Fahrzeugkörperecke-Vertikalbeschleunigung und der Rad-Vertikalbeschleunigung zu ermitteln, eine für virtuelle Reifendämpfung erforderliche Dämpfungskraft in Abhängigkeit von der ermittelten Straßenoberflächenrauheit zu ermitteln und eine Dämpfungskraft des variablen Dämpfers in Abhängigkeit von der für virtuelle Reifendämpfung erforderlichen Dämpfungskraft einzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (300) dazu eingerichtet ist, Rauschen aus gemessenen Signalen, welche von dem ersten Beschleunigungssensor (110) und dem zweiten Beschleunigungssensor (120) ausgegeben werden, durch Ausfiltern des Rauschens aus den gemessenen Signalen zu entfernen und eine Fahrzeugkörperecke-Vertikalgeschwindigkeit und eine Rad-Vertikalgeschwindigkeit durch Integration zu erhalten.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinrichtung (300) dazu eingerichtet ist, die Straßenoberflächenrauheit unter Verwendung eines Kalman-Filters zu ermitteln.
Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinrichtung (300) dazu eingerichtet ist, eine Skyhook-Steuerungsverstärkung (C_sky), eine Virtuelle-Reifendämpfung-Steuerungsverstärkung (C_ground) und eine passive erforderliche Dämpfungskraft (F_passive) basierend auf der Straßenoberflächenrauheit und auf Fahrzeugfahrinformationen, welche durch ein CAN-Netzwerk erhalten werden, zu ermitteln.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Steuereinrichtung (300) dazu eingerichtet ist, eine Vertikalgeschwindigkeit, eine Nickwinkelgeschwindigkeit und eine Wankwinkelgeschwindigkeit (v_heave, w_pitch, _Wroll) eines Fahrzeugkörperschwerpunkts basierend auf der Fahrzeugkörperecke-Vertikalgeschwindigkeit und der Rad-Vertikalgeschwindigkeit zu ermitteln, eine für die Skyhook-Steuerung erforderliche Kraft und Moment (F_{sky_heave}, M_{sky_pitch}, M_{sky_roll}) basierend auf der Vertikalgeschwindigkeit, der Nickwinkelgeschwindigkeit und der Wankwinkelgeschwindigkeit (v_heave, w_pitch, w_roll) des Fahrzeugkörperschwerpunkts zu ermitteln und eine erforderliche Dämpfungskraft für jede Fahrzeugkörperecke (F_corner) basierend auf der für die Skyhook-Steuerung erforderlichen Kraft und dem Moment zuzuweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Steuereinrichtung (300) dazu eingerichtet ist, die für virtuelle Reifendämpfung erforderliche Dämpfungskraft (F_ground) unter Verwendung der Straßenoberflächenrauheit und der Virtuelle-Reifendämpfung-Steuerungsverstärkung (C_ground) zu ermitteln.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Steuereinrichtung (300) dazu eingerichtet ist, eine finale erforderliche Dämpfungskraft (F_final) jeder Ecke zu ermitteln, indem die erforderliche Dämpfungskraft jeder Fahrzeugkörperecke (F_{sky_final}), die für virtuelle Reifendämpfung erforderliche Dämpfungskraft (F_ground) und die passive erforderliche Dämpfungskraft (F_passive) zusammengefasst werden.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Steuereinrichtung (300) dazu eingerichtet ist, einen an den variablen Dämpfer (200) anzulegenden Strom basierend auf der finalen erforderlichen Dämpfungskraft (F_final) jeder Ecke zu ermitteln.
Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Steuereinrichtung (300) dazu eingerichtet ist, die Dämpfungskraft des variablen Dämpfers (200) durch Einstellen eines Stromsignals, welches an ein Magnetventil des variablen Dämpfers (200) angelegt wird, zu steuern.
Verfahren zum Steuern einer Fahrzeugaufhängung, wobei das Verfahren aufweist: Messen (S111) einer Fahrzeugkörperecke-Vertikalbeschleunigung und einer Rad-Vertikalbeschleunigung durch einen ersten Beschleunigungssensor (110) und einen zweiten Beschleunigungssensor (120), welche jeweilig zugeordnet an einem Fahrzeugkörper und einem Rad eines Fahrzeugs angebracht sind, Ermitteln (S130), mittels einer Steuereinrichtung (300), einer Straßenoberflächenrauheit in Abhängigkeit von der Fahrzeugkörperecke-Vertikalbeschleunigung und der Rad-Vertikalbeschleunigung, Ermitteln (S160), mittels der Steuereinrichtung (300), einer für virtuelle Reifendämpfung erforderlichen Dämpfungskraft in Abhängigkeit von der Straßenoberflächenrauheit, und Einstellen, mittels der Steuereinrichtung (300), einer Dämpfungskraft eines variablen Dämpfers (200) in Abhängigkeit von der für virtuelle Reifendämpfung erforderlichen Dämpfungskraft.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Messen (S111) der Fahrzeugkörperecke-Vertikalbeschleunigung und der Rad-Vertikalbeschleunigung aufweist: Entfernen von Rauschen aus gemessenen Signalen, welche von dem ersten Beschleunigungssensor (110) und dem zweiten Beschleunigungssensor (120) ausgegeben werden, durch Ausfiltern des Rauschens aus den gemessenen Signalen, und Erlangen einer Fahrzeugkörperecke-Vertikalgeschwindigkeit und einer Rad-Vertikalgeschwindigkeit durch Integration.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Ermitteln der Straßenoberflächenrauheit ferner aufweist: Erlangen (S112) von Fahrzeugfahrinformationen über ein CAN-Netzwerk, und Ermitteln (S140) einer Skyhook-Steuerungsverstärkung (C_sky), einer Virtuelle-Reifendämpfung-Steuerungsverstärkung (C_ground) und einer passiven erforderlichen Dämpfungskraft in Abhängigkeit von der Straßenoberflächenrauheit und den Fahrzeugfahrinformationen.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner aufweisend: Ermitteln (S151), mittels der Steuereinrichtung (300), einer Vertikalgeschwindigkeit, einer Nickwinkelgeschwindigkeit und einer Wankwinkelgeschwindigkeit (v_heave, w_pitch, w_roll) eines Fahrzeugkörperschwerpunkts in Abhängigkeit von der Fahrzeugkörperecke-Vertikalgeschwindigkeit und der Rad-Vertikalgeschwindigkeit, Ermitteln (S153), mittels der Steuereinrichtung (300), einer für die Skyhook-Steuerung erforderlichen Kraft und Moments (F_{sky_heave}, M_{sky_pitch}, M_{sky_roll}) in Abhängigkeit von der Vertikalgeschwindigkeit, der Nickwinkelgeschwindigkeit und der Wankwinkelgeschwindigkeit (v_heave, w_pitch, w_roll) des Fahrzeugkörperschwerpunkts und der Skyhook-Steuerungsverstärkung (C_sky), und Zuweisen (S155), mittels der Steuereinrichtung (300), einer erforderlichen Dämpfungskraft (F_corner) für jede Fahrzeugkörperecke in Abhängigkeit von der für die Skyhook-Steuerung erforderlichen Kraft und dem Moment.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Ermitteln (S160) der für virtuelle Reifendämpfung erforderlichen Dämpfungskraft (F_ground) aufweist Ermitteln der für virtuelle Reifendämpfung erforderlichen Dämpfungskraft (F_ground) unter Verwendung der Straßenoberflächenrauheit und der Virtuelle-Reifendämpfung-Steuerungsverstärkung (C_ground).
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Einstellen der Dämpfungskraft des variablen Dämpfers (200) aufweist: Ermitteln (S170) einer finalen erforderlichen Dämpfungskraft (F_final) jeder Ecke durch Zusammenfassen der erforderlichen Dämpfungskraft jeder Fahrzeugkörperecke (F_{sky_final}), der für virtuelle Reifendämpfung erforderlichen Dämpfungskraft (F_ground) und der passiven erforderlichen Dämpfungskraft (F_passive).
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Einstellen der Dämpfungskraft des variablen Dämpfers (200) aufweist: Ermitteln eines an den variablen Dämpfer (200) anzulegenden Stroms in Abhängigkeit von der finalen erforderlichen Dämpfungskraft jeder Ecke (F_final).
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 10 bis 16, wobei das Einstellen der Dämpfungskraft des variablen Dämpfers (200) aufweist: Steuern der Dämpfungskraft des variablen Dämpfers (200) durch Einstellen (S180) eines Stromsignals, das an ein Magnetventil des variablen Dämpfers (200) angelegt wird.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 10 bis 17, wobei die Steuereinrichtung (300) aufweist: einen Prozessor (301), und ein nichtflüchtiges Speichermedium (302), auf welches ein Programm zum Durchführen des Verfahrens nach irgendeinem der Ansprüche 10 bis 16 und zur Ausführung durch den Prozessor (301) aufgezeichnet ist.