TWI822359B

TWI822359B - 電流控制方法與電控底盤懸吊系統

Info

Publication number: TWI822359B
Application number: TW111136389A
Authority: TW
Inventors: 許偉倫; 楊純賓; 江進豐; 蔡佳濃
Original assignee: 財團法人金屬工業研究發展中心
Priority date: 2022-09-26
Filing date: 2022-09-26
Publication date: 2023-11-11
Also published as: TW202413138A

Abstract

一種電流控制方法與電控底盤懸吊系統，主要技術是控制器根據目前狀態資訊進行運算產生目前電阻值，其中，目前狀態資訊包括輸入電壓、目前控制電流、目前佔空比。控制器具有比例閥特性資料庫，比例閥特性資料庫記錄多種電流與溫度所對應的電阻值，且根據目前電阻值與比例閥特性資料庫查表得到目前溫度值，控制器根據目前溫度值與目標電流值與比例閥特性資料庫進行查表，得到目標電阻值，目標電流值相關車身懸吊控制的阻尼力，控制器根據目標電流值、目標電阻值、輸入電壓計算產生目標佔空比，控制器產生根據目標佔空比產生脈波控制信號到驅動器，達到準確快速的阻尼調變以調整車輛動態穩定，使車輛行駛更舒適安全。

Description

電流控制方法與電控底盤懸吊系統

本發明是有關於一種底盤懸吊技術，特別是指一種車輛電控懸吊的高響應電流控制方法與電控底盤懸吊系統。

車輛的研發包羅萬象，其中，用以減緩行經顛頗路面時產生震動的底盤懸吊技術，一直是業界投注大量心血的領域之一。目前關於底盤懸吊技術的發展之一，是CN212083958U專利案提出的「雙反饋比例閥控制器」，此技術的執行方法包括在比例閥使用前，接通24V控制電源完成各功能模組通電與初始化自檢，且設置一先導閥而當作反饋參考取樣主閥芯和先導閥芯的位移量、取樣電磁鐵的電流量，並經由通訊總線接收外部指令，實現控制參數的設置產生脈波調變(以下簡稱PWM)控制信號，更對PWM控制信號進行功率放大以驅動比例電磁鐵，因此可同時藉由主閥芯位置以及先導閥芯位置的雙重反饋，獲取對應之控制電流的控制參考，藉此生成PWM控制信號，以對液壓元件執行足夠可靠的控制，其主要特徵在於透過主閥芯的位移量、先導閥芯的位移量，以及電磁鐵的電流量的三種參考信號，藉此得到兩個閥芯的位移量分別對應電流量的反饋，再重新生成PWM控制信號，控制比例閥的主閥芯作動。

因此，本發明的目的，即在提供另一種不同於現有底盤懸吊技術的電流控制方法，應用於當車輪行經不良路或當車輛變換車道產生較大側傾時，可高響應調整比例閥來抑制車身跳動、側傾。

於是，本發明一種電流控制方法，包含一步驟(A)、一步驟(B)、一步驟(C)、一步驟(D)，及一步驟(E)

步驟(A)，是一控制器根據一目前狀態資訊進行運算產生一關於一比例閥線圈的目前電阻值，其中，該目前狀態資訊包括一輸入電壓、一目前控制電流、一目前佔空比。

步驟(B)，是該控制器具有一比例閥特性資料庫，該比例閥特性資料庫記錄多種電流與溫度所對應的電阻值，且根據該目前電阻值與比例閥特性資料庫進行查表，得到一目前溫度值。

步驟(C)，是該控制器根據該目前溫度值與一目標電流值與該比例閥特性資料庫進行查表，得到一目標電阻值，該目標電流值相關於車身懸吊控制的阻尼力。

步驟(D)，是該控制器根據該目標電流值、該目標電阻值、該輸入電壓計算產生一目標佔空比。

步驟(E)，是該控制器產生根據該目標佔空比產生一脈波控制信號到一驅動器。

本發明的另一目的，即在提供一種電控底盤懸吊系統，包含一用以維持車身穩定的電子可控阻尼比例閥避震器及一用以控制該電子可控阻尼比例閥避震器的電子懸吊控制驅動模組，且電子懸吊控制驅動模組包括一控制器與一驅動器。

控制器根據一目前狀態資訊進行運算產生一關於一比例閥線圈的目前電阻值，其中，該目前狀態資訊包括一輸入電壓、一目前控制電流、一目前佔空比。該控制器具有一比例閥特性資料庫，該比例閥特性資料庫記錄多種電流與溫度所對應的電阻值，且根據該目前電阻值與比例閥特性資料庫進行查表，得到一目前溫度值。該控制器根據該目前溫度值與一目標電流值與該比例閥特性資料庫進行查表，得到一目標電阻值，該目標電流值相關於車身懸吊控制的阻尼力。該控制器根據該目標電流值、該目標電阻值、該輸入電壓計算產生一目標佔空比，該控制器產生根據該目標佔空比產生一脈波控制信號。

驅動器電連接該控制器以接收該脈波控制信號。

較佳的，驅動器根據該脈波控制信號產生一等於該目標電流值的控制電流。

本發明的功效在於：利用系統已知的輸入電壓、輸出脈波信號的目前佔空比，計算出各比例閥線圈目前的即時狀態，包含電流值、電阻值，再由比例閥特性資料庫，計算出控制脈波信號的目標佔空比，達到準確快速的阻尼調變以調整車輛動態穩定，使車輛行駛更舒適。

在本發明被詳細描述前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1，為本發明車輛電控懸吊的高響應電流控制方法的一實施例，應用於一電動車底盤，如圖2所示，該電動車底盤具有一電控底盤懸吊系統，電控底盤懸吊系統包括一電子懸吊控制驅動模組1、一電子可控阻尼比例閥避震器2、車身動態感測模組3，當車輪行經不良路或當車輛變換車道產生較大側傾時，透過電子懸吊控制驅動模組1來控制電子可控阻尼比例閥避震器2以調整阻尼力來抑制車身跳動、側傾，同時也可達到舒適及安全的效用。電子懸吊控制驅動模組1包括一控制器與一電連接該控制器的驅動器，且電子可控阻尼比例閥避震器2用以維持車身穩定，且包括至少一比例閥線圈，比例閥線圈電連接該驅動器以接收該控制電流且產生一相關該控制電流的阻尼力。

電流控制方法包含步驟S、A~E。

步驟(S)：車身動態感測模組3感測一行進中的車輛震動而產生一車身動態感測資訊，車身動態感測資訊相關於比例閥線圈的目前控制電流，控制器(圖未示)接收一車身動態感測資訊，且具有一控制策略表，該控制策略表記錄多種車身動態感測資訊與所對應的控制電流值，每一控制電流值用以控制一比例閥線圈產生一相關於車身懸吊控制的阻尼力，根據該車身動態感測資訊與該控制策略表查表產生一目標電流值。該控制策略表的策略分析舉例如下表一。

表一

路面	遇到凸起	遇到凸起	凸起結束	凸起結束	凸起結束	凸起結束
輪胎運動方向	往上	往下	往下	不動	不動	不動
避震作動狀態	壓縮	拉伸	拉伸	壓縮	拉伸	壓縮
策略行為	吸收衝擊減少車身位移	拉住車身減少車身位移	保持輪胎貼地減少車身位移	支撐車身下沉減少車身位移	減少彈簧回復力量	穩定車身
阻尼力設定	小	大	小	大	大	大

步驟(A)：一控制器根據一目前狀態資訊進行運算產生一關於一比例閥線圈的目前電阻值，其中，該目前狀態資訊包括一輸入電壓、一目前控制電流、一目前佔空比。如圖3所示，步驟(A)包括步驟(A1)、步驟(A2)。

步驟(A1)該控制器根據該輸入電壓與該目前佔空比計算出一比例閥電壓，計算公式是該輸入電壓×該目前佔空比=該比例閥電壓。

步驟(A2)該控制器根據該比例閥電壓與該目前控制電流計算出該目前電阻值，計算公式是該比例閥電壓÷該目前控制電流=該目前電阻值。在此舉例說明，當輸入電壓=12V、目前佔空比=20%，計算比例閥電壓= 12V ×0.20 = 2.4V，且目前控制電流=0.4A，則比例閥線圈的目前電阻值為 2.4V / 0.4A=R = 6 歐姆(Ω)。

步驟(B)：該控制器具有一比例閥特性資料庫，由於致動器比例閥線圈會因通電過程溫度改變，進而改變線圈阻值，量測不同電流下溫度及電阻的關係，建立比例閥特性資料庫，如圖4所示，該比例閥特性資料庫記錄多種電流與溫度所對應的電阻值，且根據該目前電阻值與比例閥特性資料庫進行查表，得到一目前溫度值。步驟(C)：該控制器根據該目前溫度值與一目標電流值與該比例閥特性資料庫進行查表，得到一目標電阻值，該目標電流值相關於車身懸吊控制的阻尼力。如圖5，例如，比例閥線圈的目前控制電流=0.4A，且目前電阻值=6Ω時，從比例閥特性資料庫查表線圈的目前溫度值為80℃。比例閥特性資料庫查表知道線圈的目前溫度值=80℃時，若目標電流值=1.5A，則目標電阻值=5.9Ω。

步驟(D)：該控制器根據該目標電流值、該目標電阻值、該輸入電壓計算產生一目標佔空比。如圖6所示，步驟(D)還包括步驟(D1)、步驟(D2)。

步驟(D1)：該控制器根據該目標電流值與該目標電阻值計算出一所需電壓。步驟(D2)：該控制器根據該所需電壓與該輸入電壓計算出該目標佔空比。例如，輸入電壓 =12V，目標電流值=1.5A，目標電阻值=5.9Ω，計算所需電壓(V)= 1.5A×5.9 Ω = 8.85V，計算目標佔空比為 8.85V / 12V = 73.75%。

步驟(E)：該控制器產生根據該目標佔空比產生一脈波控制信號到一驅動器，該驅動器根據該脈波控制信號產生一等於該目標電流值的控制電流到該比例閥線圈。例如，控制器輸出的脈波控制信號的占空比=73.75%，比例閥線圈的溫度=80℃且電阻=5.9Ω，驅動器根據脈波控制信號產生控制電流=1.5A到比例閥線圈。

綜上所述，上述實施例應用於汽機車產業如乘用車、商用車底盤零組件，如圖7為應用本案技術的底盤懸吊系統，包括應用車身動態感測模組3來實現的車身姿態感測單元41、應用上述的控制器實現的電子懸吊控制單元42、應用上述的驅動器實現的電子懸吊驅動單元43、左前避震器51、右前避震器52、左後避震器53、右後避震器54，每一避震器51~54具有一比例閥線圈，在行駛過程使用透過高響應阻尼調變，利用系統已知的輸入電壓、輸出脈波信號的目前佔空比，計算出各比例閥線圈目前的即時狀態，包含電流值、電阻值，再由比例閥特性資料庫，計算出控制用的脈波信號的目標佔空比，達到準確快速的阻尼調變以調整車輛動態穩定，使車輛行駛更舒適及安全。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

S:控制策略的步驟 A~E:電流控制的步驟 1:電子懸吊控制驅動模組 2:電子可控阻尼比例閥避震器 3:車身動態感測模組 41:車身姿態感測單元 42:電子懸吊控制單元 43:電子懸吊驅動單元 51:左前避震器 52:右前避震器 53:左後避震器 54:右後避震器

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明車輛電控懸吊的高響應電流控制方法的一實施例的流程圖；圖2是電動車底盤的電控底盤懸吊系統的一系統圖；圖3是計算目前電阻值的一流程圖；圖4是一比例閥特性資料庫的一示意圖；圖5是一比例閥特性資料庫的另一示意圖；圖6是計算目標佔空比的一流程圖；及圖7是底盤懸吊系統的一系統圖。

S:控制策略的步驟

A~E:電流控制的步驟

Claims

一種電流控制方法，包含：(A)一控制器根據一目前狀態資訊進行運算產生一關於一比例閥線圈的目前電阻值，其中，該目前狀態資訊包括一輸入電壓、一目前控制電流、一目前佔空比；(B)該控制器具有一比例閥特性資料庫，該比例閥特性資料庫記錄多種電流與溫度所對應的電阻值，且根據該目前電阻值與比例閥特性資料庫進行查表，得到一目前溫度值；(C)該控制器根據該目前溫度值與一目標電流值與該比例閥特性資料庫進行查表，得到一目標電阻值，該目標電流值相關於車身懸吊控制的阻尼力；(D)該控制器根據該目標電流值、該目標電阻值、該輸入電壓計算產生一目標佔空比；(E)該控制器產生根據該目標佔空比產生一脈波控制信號到一驅動器。
如請求項1所述的電流控制方法，其中，步驟(A)還包括(A1)該控制器根據該輸入電壓與該目前佔空比計算出一比例閥電壓；(A2)該控制器根據該比例閥電壓與該目前控制電流計算出該目前電阻值。
如請求項2所述的電流控制方法，其中，步驟(A1)的計算公式是該輸入電壓×該目前佔空比=該比例閥電壓。
如請求項2所述的電流控制方法，其中，步驟(A2)的計算公式是該比例閥電壓÷該目前控制電流=該目前電阻值。
如請求項1所述的電流控制方法，其中，步驟(D)還包括(D1)該控制器根據該目標電流值與該目標電阻值計算出一所需電壓；(D2)該控制器根據該所需電壓與該輸入電壓計算出該目標佔空比。
如請求項5所述的電流控制方法，其中，步驟(D1)的計算公式是該目標電流值×該目標電阻值=該所需電壓。
如請求項5所述的電流控制方法，其中，步驟(D2)的計算公式是該所需電壓÷該輸入電壓=該目標佔空比。
如請求項1所述的電流控制方法，其中，步驟(E)還包括該驅動器根據該脈波控制信號產生一等於該目標電流值的控制電流到該比例閥線圈。
一種電控底盤懸吊系統，包含：一電子可控阻尼比例閥避震器，用以維持車身穩定；及一電子懸吊控制驅動模組，用以控制該電子可控阻尼比例閥避震器，且包括一控制器與一驅動器，該控制器根據一目前狀態資訊進行運算產生一關於一比例閥線圈的目前電阻值，其中，該目前狀態資訊包括一輸入電壓、一目前控制電流、一目前佔空比，該控制器具有一比例閥特性資料庫，該比例閥特性資料庫記錄多種電流與溫度所對應的電阻值，且根據該目前電阻值與比例閥特性資料庫進行查表，得到一目前溫度值，該控制器根據該目前溫度值與一目標電流值與該比例閥特性資料庫進行查表，得到一目標電阻值，該目標電流值相關於車身懸吊控制的阻尼力，該控制器根據該目標電流值、該目標電阻值、該輸入電壓計算產生一目標佔空比，該控制器產生根據該目標佔空比產生一脈波控制信號，該驅動器電連接該控制器以接收該脈波控制信號。
如請求項9所述的電控底盤懸吊系統，其中，該驅動器根據該脈波控制信號產生一等於該目標電流值的控制電流。
如請求項10所述的電控底盤懸吊系統，其中，該電子可控阻尼比例閥避震器還包括至少一比例閥線圈，該比例閥線圈電連接該驅動器以接收該控制電流且產生一相關該控制電流的阻尼力。
如請求項9所述的電控底盤懸吊系統，其中，該控制器根據該輸入電壓與該目前佔空比計算出一比例閥電壓，該控制器根據該比例閥電壓與該目前控制電流計算出該目前電阻值，該控制器根據該目標電流值與該目標電阻值計算出一所需電壓，該控制器根據該所需電壓與該輸入電壓計算出該目標佔空比。
如請求項9所述的電控底盤懸吊系統，還包含一車身動態感測模組，用以感測一行進中的車輛震動而產生一車身動態感測資訊，該車身動態感測資訊相關於該目前控制電流。