TWI432345B - 用於估計車輛懸吊行程之方法及實施此方法之設備 - Google Patents

Description

用於估計車輛懸吊行程之方法及實施此方法之設備

本說明書係有關於一種用於估計車輛懸吊行程之方法及實施此方法之設備。

行程係電子控制懸吊之必要量值。

典型地，行程係藉線性電位計作為感應器來量測，該線性電位計具有易損壞且價格昂貴之缺陷，因此，難以應用在工業規模上。

此外，甚至無法由懸吊所生成力量的量測，輕易地推衍出行程。由一懸吊所生成而為其壓縮之一函數的力量事實上可區分為三個基本分擔成分：耗散型力，起因於減震器，且與懸吊伸長速度成比例；彈性力，起因於螺旋彈簧，且與懸吊伸長成比例；及當存有並聯螺旋彈簧設置之氣體彈簧時的彈簧力，起因於該氣體彈簧及伸長之非線性函數。

這些分擔成分對於可能之懸吊行程估計並無助益。第一項僅提供關於伸長速度之指示：接著可自速度經積分加上或減去偏置量來獲致位置。

與位置成比例之螺旋彈簧彈性分擔成分可提供關於位置之直接量測：但由於無法輕易地完成相關力成分之量測，因此，這種解決方案亦不實用。

本發明之目的在於克服這種缺點，尋求相較於使用一電位計者更堅固且較不昂貴之測定方案。

本發明之另一目的係提供一種用於估計懸吊行程之方法，其極準確，並因而確保相較於總可用行程，僅有可忽 略之估計誤差。

本發明之又一目的係達成一種用於估計懸吊行程之方法，其能夠動態地調整成適應車輛工作狀態。

本發明之最重要目的係製作一種能夠實現前述方法之懸吊行程估計設備。

依據本發明實施之這些及其他目的可藉由實現如申請專利範圍第1項的用於估計行程之方法以及如申請專利範圍第11項的設備來達成。

該方法及設備之進一步特徵係附屬申請專利範圍之目的。

請參考圖式，其以完全解說範例方式例解車輛懸吊行程之估計方法係經由其在摩托車前輪懸吊上之應用來實施。

申請人已確認，藉由利用存在於懸吊減震器內之壓力與其行程之間的關聯，即可根據適當處理之偵出/獲得壓力數據來估計該懸吊之壓縮位準。

為此，可運用壓力感測器，其較目前行程直接量測所使用之電位計更為堅固且較不昂貴。申請人因而已確認模型10，其可聯結懸吊之減震器內壓力與其行程。

為消除因存在於該減震器中之流體的絕熱模擬而衍生之系統性誤差，申請人從黑盒子模型開始著手。這種方法允許藉提前得知輸入(壓力)及輸出(伸長)，來獲致該等者之間的關係，而可忽略支配該等者之物理定律。

如此獲致之模型的有效性將強力地取決於待鑑別系統所承受之激發型態；因此，申請人認為必須引進一可重複 測試，其能夠涵蓋系爭變數佔用之全部數值區間。

由於不可能由一實路運行測試獲致一足夠量之可重複測試信號，因此需摒棄這種測試。

特別地，可藉由將摩托車之前輪縛至一壁，且施加一週期力於二個半手把上以充分壓縮其叉件，而以一解說範例方式執行該可重複測試。

在第1圖中，可顯示出如此獲致之伸長及壓力的推進趨勢。

由於已找到量測壓力與相對應伸長之間的連結關係，因此申請人已選擇由已取得之數據開始，以互為彼此函數之方式來表示該二量值(如第2圖中所顯示者)。

申請人由這種表示已證明，壓縮與伸長階段之間存有一遲滯行為。

申請人因而認為，最好亦鑑別出可模擬該遲滯分擔成分之動態濾波器20，且如第3圖所示，將二模型10、20前後串聯地設置。

關於鑑別可聯結懸吊之減震器內壓力與其行程的模型10，申請人運用了較佳地為三階多項式等適當階多項式，其係數可藉由最小平方法應用至可用實驗數據n來決定。

否則，可由可用實驗數據n開始，由譬如內插法、訓練類神經網路、或小波等任何其他可鑑別一變異性法則參數之方法，來建構該關係。

經由三階代數多項式對一懸吊之減震器內壓力與其行程之關係所作的模擬，可產生第4圖及第5圖中所顯示之結果。由此可推論出，因出現在實際系統中之遲滯所造成的估計誤差。

這種估計誤差將因可模擬遲滯行為之動態方塊20而減小。

為此，申請人已鑑別出適當之臨時數位系統，譬如一階非時變線性系統，其特徵係依據以下轉移函數之單一增益、極點及零點：

相關之參數係經由譬如最小平方法等鑑別方法鑑別。將該等引進之方塊串聯，容許獲致最佳化結果、確保估計誤差之一淨減小，如第6圖中所圖示者。

減震器室壓力與環境溫度之間的關聯，將引入可為工作狀態之一函數的估計可能變異性；這種變異性將藉可為車輛速度及煞車狀態之一函數的估計動態再校準而消除。

因此，除壓力感測器外，亦需要用於縱向車輛動態之感測器。由縱向車輛動態，可預期車輛之速度及煞車狀態。

再校準30係自平面中至少某一點之定義(x _stroke ，p )│開始：特別地，座標可由在相同中立位置狀態下對壓力與伸長執行之一平均運算獲得。藉由中立位置，無論正或負(煞車)、及低或零速度，皆可預期達成幾近全無加速度。

對於二量值，係任意固定值31，而另一個係由可用壓力p 之量測33出發，而在控制單元中即時計算32出。

在獲取得這種點後，接著可能藉由以下說明之程序來校正特徵曲線之重疊，其中該程序係於預建立區間處反覆執行，以確保估計過程連續再校準。

由任意之固定行程值開始，可獲致對應額定壓力 值35，將一懸吊減震器內壓力與行程間關係之模擬步驟中所鑑別出的特徵倒置：

其後，在控制單元中執行，對應於參考伸長值 之平均壓力值的計算32。

如此可對選定點獲致36-偏置量-二曲線之間的距離：

接著，自瞬時壓力值p 減去該計算偏置量，以由下列關係回復至額定狀態：x _stroke =α₃ ．(p -offset )³ +α² ．(p -offset )² +α₁ ．(p -offset )+α₀

實際上，曲線係沿壓力軸移動相等於該計算偏置量之一數值。

如此，可繼續執行正確的行程估計。

較佳地，為了獲致最佳結果，且避免誤差估計突然躍升，可經由譬如低通濾波等臨時數位濾波，使該偏置值與先前數值相關聯。

該估計演算法已在控制單元中進行且在測試運行中測試，證實其亦可在真實狀態中有效作用。

第8圖係顯示，藉使用稱作為額定狀態之確定特徵所執行的估計，及結果產生之系統性誤差。

該系統性誤差大體上起因於接近熱體之叉套所造成的加熱。

如第9圖中所示，再校準系統能夠動態地補償這種變化，以確保最終產生之誤差顯著減小。同樣地第9圖亦圖 示再校準程序之動態本質，其呈現估計偏置量之隨時間推進趨勢。可藉在每一預建立區間進行之修飾，來確保實際與額定特徵在每一區間中，皆可正確重疊。

由該顯現之結果，可確認估計之準確性、即其能夠提供關於總可用行程之可忽略估計誤差。

類似地，該估計方法亦可應用於估計任何其他型式懸吊之行程。

由以上說明，裝置之特徵、本發明之目的，亦可如相關優點一般地清楚顯現。

依據本發明之懸吊行程估計方法大致包括第一步驟，其根據實驗數據為基礎，決定可聯結該懸吊行程與其減震器內壓力的適當變異性法則10；第二步驟，根據該鑑別出之變異性法則為基礎，估計關於量測壓力值之行程值；及縱向車輛動態反覆讀取步驟，藉此可在決定該行程估計變異性法則之再校準30時，將車輛操作狀態納入考慮。

較佳地，依據本發明之懸吊行程估計方法，其亦包括修正步驟，其經由動態濾波器20來修正該第二步驟之估計誤差。

為了實現依據本發明之懸吊行程估計方法，一設備因而足以勝任，該設備包括複數個處理裝置，譬如車輛之控制單元本身，其可連接至一壓力感測器，安裝於減震器上，及至一縱向車輛動態感測器，以判定車輛是否處於加速、抑或煞車階段。

構成縱向車輛動態感測器之可能解決方案為，譬如使用大體上已存於摩托車上、用於讀取速度之車輪編碼器。其他解決方案皆同樣有效。

僅作為範例用之第7圖方塊圖係討論一車輛速度、及因此加速度用編碼器，以及一煞車狀態用煞車臨界值感測器的使用。

此外，如以上已提及者，可經由譬如車輛控制單元等已普遍存於車輛上之電子裝備，來實現依據本發明之方法。

最後，對於依此設想到之方法，其中發明的所有部份，顯然皆可容許眾多修飾及變更；此外，所有細部設計皆可由技術上等效之元件取代。

10‧‧‧變異性法則

20‧‧‧動態方塊

30‧‧‧再校準

31‧‧‧選擇伸長值

32‧‧‧決定平均壓力值

33‧‧‧量測壓力p

34‧‧‧量測縱向動態a 及v

35‧‧‧決定相關於選定伸長值之額定壓力值

36‧‧‧決定平均壓力值與額定壓力值之間的偏置量

由以上參考隨附概略圖式所作之範例用及非限制用說明，可使依據本發明實施之懸吊行程估計方法及其相關設備的特徵及優點更為明顯，其中：-第1圖係以圖表顯示關於行程、及跟隨應力發生之減震器內壓力的時變實驗數據；-第2圖係聯結行程變化與壓力變化之圖表；-第3圖係模擬行程與壓力之間關係的方塊圖；-第4圖係以圖表圖示出，關於實驗數據決定之變異性法則；-第5圖係圖解顯示在無動態方塊之情況下，實際與估計行程之比較；-第6圖係圖解顯示在存有動態方塊之情況下，實際與估計行程之比較；-第7圖係額定狀態校準之方塊圖；-第8圖係圖解顯示在無再校準步驟之情況下，實際與估計行程之比較；-第9圖係圖解顯示在存有再校準步驟之情況下，實際 與估計行程之比較。

10‧‧‧變異性法則

20‧‧‧動態方塊

Claims (8)

1. 一種用於估計車輛懸吊行程之方法，包括下列步驟：a)使用測量在該車輛之減震器內的壓力的感測器，決定在複數預先建立時間間隔之該車輛的懸吊行程與該減震器內壓力的變化的關係，其中該壓力感測器係量測該車輛之該減震器內的壓力，以決定該車輛之該懸吊行程與該減震器內的壓力的改變的關係；b)根據該車輛之懸吊行程與該減震器內之壓力之變化的關係，估計懸吊行程值，其中該減震器內之壓力之變化，是在步驟a)，所決定的；c)透過量測該車輛是否處於加速抑或煞車階段，偵測/獲取縱向車輛動態；d)根據在步驟c)中偵測/獲得之縱向車輛動態，再校準(30)在步驟b)中所評估的該車輛之該懸吊行程值。
2. 如申請專利範圍第1項的用於估計懸吊行程之方法，其又包括經由動態濾波器(20)來修正步驟b)中任何估計誤差的步驟。
3. 如申請專利範圍第2項的用於估計懸吊行程之方法，其中該修正步驟b)中可能估計誤差之步驟包括，藉由可模擬遲滯行為之方塊(20)來過濾該步驟b)之估計結果。
4. 如申請專利範圍第2項的用於估計懸吊行程之方法，其中該動態濾波器(20)係臨時數位系統。
5. 如申請專利範圍第2項的用於估計懸吊行程之方法，其中該動態濾波器(20)之參數係藉由鑑別方法決定者。
6. 如申請專利範圍第1項的用於估計懸吊行程之方法，其中該偏置值係藉臨時數位濾波而與先前偏置值相關聯。
7. 一種用於實現如前述第1項申請專利範圍之車輛懸吊行 程估計方法的設備，其包括複數個處理裝置，且其特徵在於，該等處理裝置係連接至壓力感測器、及至縱向動態感測器者。
8. 如申請專利範圍第7項之設備，其中該等處理裝置係該車輛之控制單元。