专利名称：车用可变阻尼器控制方法
技术领域：
本发明涉及一种车用可变阻尼器控制方法，尤其涉及一种车用连续可变阻尼器的控制方法，在该车辆中，在取下后轮G传感器的状态下，只能利用前轮G传感器来估算后轮的垂直加速度值。
背景技术：
一般而言，车辆阻尼悬架系统是一种重要装置，用于连接车轴与车体并吸收从路面作用到车轴上的振动或冲击，从而防止该冲击直接传递给车体。该装置具有以下三种主要功能。
首先，在车辆运行中，车辆阻尼悬架系统通过有效地限制路面所产生的无规则输入，为乘客提供乘车舒适性。第二，通过控制车辆因驾驶活动或路面凹凸而引起的摆动，来改善操控性能。第三，当车辆行驶在不规则的路面上时，在车辆转向、制动及加速过程中，通过保持轮胎接触面上的垂直负荷，来实现车辆的稳定性。
为了检测车体的运动状态，车辆阻尼悬架系统配有垂直与长度方向加速度传感器，其安装在各车轮的上方、行驶高度传感器，其安装在车体上，用于检测阻尼悬架系统的垂直位移、四个G传感器，其安装在可变阻尼器上，用于检测车体及车轮的垂直加速度。此外，阻尼悬架系统利用辅助信号，包括车速信号、制动信号、转向角信号等，从而正确地实施阻尼悬架控制。
此外，为了实施阻尼悬架控制，MCU从阻尼悬架系统的各传感器中接收信号，并将所接收到的信号用于控制算法，从而计算各液压缸所需要的阻尼悬架力，并向电压放大器输出电压信号，从而启动压力控制阀。
尤其是，可变阻尼器的四个G传感器(如图1所示)与阻尼悬架系统的其它部件一起安装在车体及车轮上，它们是用于实施索道控制的传感器，与连续阻尼控制系统(CDS)的行驶控制中所用的基本原理相对应。
即，‘索道’这一术语用于表示如下概念，即车辆实际上利用具有固定的阻尼系数的阻尼器，来悬挂于车辆上部的空间中，但是该概念没有实用意义。因此，通过采用具有可以根据车辆状态来连续变动的阻尼系数的阻尼器，可以取得大体类似于索道控制的振动隔离效果。
如图2所示，为实现振动隔离效果，需要知道车辆的垂直速度Vs以及车轮的垂直速度Vu。即，可以测定垂直速度及加速度的四个G传感器分别安装在车体及车轮上，从而可通过对从所安装的G传感器上获得的信号进行积分，来获取所希望的各垂直速度。
因此，如果将前/后及左/右这四个G传感器安装到车体上，则从数学的角度出发，它们的三个点可以处于同一平面内。这样，即使有一个传感器被取下，也可以利用来自其它三个G传感器的信号，来估算被取下的G传感器位置上的垂直加速度。因此，索道控制不受影响。
然而，由于安装在车轮上的前/后及左/右这四个G传感器分别隶属于独立的阻尼悬架方式及独立的运动，因而四个传感器不能处于同一平面上。其结果是，由于需要利用四个传感器来实施索道控制，因而在批量生产车辆时，不能减少车辆的部件数量。因此，存在着成品车辆的成本会上扬，从而对消费者施加不必要的负担的问题。
发明内容
因此，本发明旨在解决上述传统技术中的问题。本发明的目的在于提供一种车辆可变阻尼器控制方法，其基于在前后轮之间的运动中因轮距及车速而产生延时这一事实，来估算后轮的垂直加速度值，从而控制后轮可变阻尼器。
本发明实现这一目的的一个方面，提供一种可变阻尼器控制方法，它包括以下步骤(a)检测超出所希望的车体加速度的车体加速度；(b)根据几何规则并基于所检测出的其它车体加速度，来计算所希望的车体加速度；(c)利用滤波车体加速度，并对所滤波的加速度进行积分，来估算其DC偏置量，从而计算车体垂直速度；(d)检测右/左前车轮的加速度；(e)利用滤波所检测出的右/左前轮的加速度，并对所滤波的加速度进行积分，来估算其DC偏置量，从而计算前轮垂直速度，并使前轮加速度延时，其延时量是路面对前轮的输入量以行驶速度被传送给后轮的时间间隔，由此来计算后轮的加速度；(f)基于所算出的车体垂直速度及所计算出的车轮垂直速度，来计算阻尼速度。
结合下列附图及优先实施方式，可以更好地理解本发明的上述及其它目的、特性及长处，其中图1表示车辆上所安装的可变阻尼器；图2表示车辆垂直速度Vs与车辆垂直速度Vu之间的关系；图3是表示用于实施本发明的车用可变阻尼器控制方法的系统的方框图；图4是在本发明中用于确定是否实施最终控制的表格；
图5是表示本发明中车用可变阻尼器控制方法的流向图。
具体实施例方式
本发明可以有多种优先实施方式。以下参照附图，来详细说明本发明的一种优先实施方式。业内人士通过本发明的优先实施方式，可以易于理解本发明的上述及其它目的、特性及长处。
图3是表示用于实施本发明的车用可变阻尼器控制方法的系统的方框图。参见图3，本发明的可变阻尼器控制系统具有车体传感器单元10；车体垂直速度计算单元20；低通滤波器(LPF)30；D/F计算单元40；四轮分配单元45；车轮传感器单元50；车轮垂直速度计算单元60；阻尼速度计算单元70；索道确定单元80以及负荷确定单元90。
车体传感器单元10用于输出0至5V电压。在停车时输出任意电压(比如2.5V)。此时，用1G来表示地面重力的垂直加速度。车体传感器单元10包括一个FR G传感器11，其安装在车体的右前侧，用于检测垂直加速度；一个FLG传感器13，其安装在车体的左前侧，用于检测垂直加速度；一个RR G传感器15，其安装在车体的右后侧，用于检测垂直加速度。此外，车体传感器单元将所检测出的FR、FL与RR加速度传递给车体垂直速度计算单元20内的加法器21。
车体垂直速度计算单元20配有加法器21、高通滤波器(HPF)23以及积分器25。加法器21分别接收通过车体传感器单元10内的FR、FL及RR G传感器11、13及15所检测出的FR、FL及RR加速度，并根据三点确定一个平面的几何规则来估算其它的RL加速度，然后将所估算出的RL加速度传送给HPF 23。
HPF 23从加法器21中来接收垂直加速度，即，FR、FL、RR及RL加速度，然后实施滤波，用于根据所接收到的垂直加速度，来估算DC偏置量，从而将所产生的加速度传送给积分器25。
积分器25通过对各垂直加速度，即，FR、FL、RR及RL加速度进行积分，来计算车体垂直速度，其中，DC偏置量已由HPF 23预先估算出，然后将所算出的垂直速度传输给LPF30及阻尼速度计算单元70。
LPF 30基于FR、FL、RR及RL速度，来计算弹跳、侧倾及俯仰这三个速度，从而根据所算出的速度，来估算高频成分，然后将所获得的速度传送给D/F计算单元40。
D/F计算单元40对已由LPF 30估算出了高频成分的弹跳、侧倾及俯仰速度乘以由负荷确定单元90提供的控制参数(即，路面条件及车速)，从而计算各弹跳、侧倾及俯仰速度的控制值，并将所算出的控制值提供给四轮分配单元45。
四轮分配单元45将D/F计算单元40算出的弹跳、侧倾及俯仰速度控制值分配给四个阻尼器，其中，FR阻尼器控制值的计算公式为弹跳值(弹跳速度×弹跳增益)+侧倾值(侧倾速度×侧倾增益)+俯仰值(俯仰速度×俯仰增益)，FL阻尼器控制值的计算公式为弹跳值-侧倾值+俯仰值，RR阻尼器控制值的计算公式为弹跳值+侧倾值-俯仰值，RL阻尼器控制值的计算公式为弹跳值-侧倾值-俯仰值。接下来，分配单元45将所算出的各阻尼器控制值分配给索道确定单元80。
车轮传感器单元50输出0至5V电压。在停车时输出任意电压(比如2.5V)。在这种情况下，在车体上测定的车辆加速度被设为0.5G/1V，而在同一路面的车轮上测定的重力垂直加速度应为5G/1V，这是因为车轮比车体轻。车轮传感器单元50包括一个FR G传感器51，其安装在右前轮上，用于检测垂直加速度；一个FL G传感器53，其安装在左前轮上，用于检测垂直加速度，并将所检测出的FR及FL加速度传送给车轮垂直速度计算单元60内的HPF 61。
车轮垂直速度计算单元60包括HPF 61；算法器63，其用于估算后轮的垂直加速度；积分器65(63)。HPF 61从车轮传感器单元50中接收垂直加速度，即，FR及FL加速度，并实施滤波操作，从而根据所接收到的各垂直加速度，来估算DC偏置量，并将所得到的加速度传送给垂直加速度估算算法器63。
后轮垂直加速度估算算法器63利用所滤波的垂直FR及FL加速度，来估算垂直RR及RL加速度，从而由HPF 61来估算出DC偏置量，然后将所估算出的垂直RR及RL加速度传送给积分器65。
积分器65对已由后轮垂直加速度估算算法器63估算出的垂直RR及RL加速度进行积分，并对经过高通滤波的垂直FR及FL加速度进行积分，由此来计算车轮垂直速度，然后将所算出的垂直速度传送给阻尼速度计算单元70。
阻尼速度计算单元70接收由车体垂直速度计算单元20的积分器25积分的车体垂直速度、以及由车轮垂直速度计算单元60的积分器65积分的车轮垂直速度，然后根据下列公式(1)来计算阻尼速度，并将所算出的阻尼速度传送给索道确定单元80。
(阻尼速度)＝(车体垂直速度)-(车轮垂直速度)(1)索道确定单元80基于由阻尼速度计算单元70提供的阻尼速度，来确定所得到的控制值，并确定由四轮分配单元45分配的各阻尼器的控制值。然后如图4所示，将所获得的控制值提供给阻尼器，只有当阻尼器被扩张从而使车体上仰时，或者阻尼器被压缩从而使车体下俯时，才实施阻尼器控制。
以下参照图5，并基于上述结构，来详细说明本发明的车用可变阻尼器的控制方法。
首先，将车体传感器单元10的FR G传感器11安装到车体的右前侧，用于检测垂直FR加速度，并将所检测出的FR加速度提供给车体垂直速度计算单元20的加法器21(步骤501)。FL G传感器13安装在车体的左前侧，用于检测垂直FR加速度，并将所检测出的FL加速度提供给加法器21(步骤502)。RR G传感器安装在车体的右后侧，用于检测垂直RR加速度，并将所检测出的RR加速度提供给加法器21(步骤503)。
加法器21接收由FR、FL及RRG传感器11、13及15检测出的FR、FL及RR加速度，并根据三点确定一个平面的几何规则，来并估算其它的RR加速度，然后将所检测出的及所估算出的加速度提供给HPF 23(步骤504)。这里，可以利用分别由FR、FL及RR G传感器11、13及15检测出的至少FR、FL及RR加速度之一，来估算RL加速度。此外，也可以利用分别由FR、FL及RR G传感器11、13及15估算出的FR、FL及RR加速度中的二个，来估算RL加速度。
HPF 23从加法器21中接收垂直加速度，即FR、FL、RR及RL加速度，并实施滤波操作，从而从所接收到的垂直加速度中消除DC偏置量，并将所获得的加速度传送给积分器25(步骤505)。消除DC偏置量的原因如下所述。即使车体传感器单元10应在车辆上垂直安装，但由于难以将传感器单元安装于实际车辆上，因而通常是倾斜安装。在这种场合下，由于对1G而言，基本输出值为2.5V，因而对其基准值为零(0)的加速度值而言，应该从由传感器输出的值中减去2.5V。然而，由于即使从由传感器输出的值中减去2.5V，基本值也不为零，因而应消除全部DC偏置量，从而使基本值在基本状态下可以为零。此外，由于DC偏置量以及极低频成分之和几乎不变，因而可以采用其截止频率为0.1Hz的高通滤波器来将其消除。
积分器25对DC偏置量已由HPF 23预先消除的各垂直加速度，即，FR、FL、RR及RL加速度进行积分，由此来计算车体垂直速度，然后将所算出的垂直速度传送给LPF 30及阻尼速度计算单元70(步骤506)。
LPF 30基于FR、FL、RR及RL速度，来计算弹跳、侧倾及俯仰这三种速度，从而将高频成分从所算出的速度中消除，并将所得到的速度传送给D/F计算单元40(步骤507)。消除高频成分的原因如下所述。由于半自动阻尼器的控制范围大约为1Hz，因而在油阻尼器的作用下，阻尼器对高频成分的响应特性较低。因此，乘车舒适性便因响应定时不和谐而进一步恶化。这样，便可采用其截止频率为1.3Hz左右的LPF，来消除高频成分。
D/F计算单元40对其高频成分已由LPF 30消除了的弹跳、侧倾及俯仰速度乘以负荷确定单元90所提供的控制参数(即，路面条件及车速)，从而计算出弹跳、侧倾及俯仰速度的控制值，并将所算出的控制值提供给四轮分配单元45(步骤508)。
四轮分配单元45将D/F计算单元40所算出的弹跳、侧倾及俯仰速度控制值分配给四个阻尼器，其中，FR阻尼器控制值由下列公式算出即，弹跳值(弹跳速度×弹跳增益)+侧倾值(侧倾速度×侧倾增益)+俯仰值(俯仰速度×俯仰增益)，FL阻尼器控制值由下列公式算出即，弹跳值-侧倾值+俯仰值，RR阻尼器控制值由下列公式算出即，弹跳值+侧倾值-俯仰值，RL阻尼器控制值由下列公式算出即，弹跳值-侧倾值-俯仰值。分配单元将所算出的各阻尼器控制值传送给索道确定单元80(步骤509)。
同时，车轮传感器单元50的FR G传感器51被安装在右前轮上，用于检测垂直FR加速度，并将所检测出的FR加速度传送给车轮垂直速度计算单元60的HPF 61(步骤510)。车轮传感器单元的FL G传感器53安装在左前轮上，用于检测垂直FL加速度，并将所检测出的FL加速度提供给车轮垂直速度计算单元的HPF 61(步骤511)。
HPF 61从FR及FL G传感器51及53中接收垂直加速度，即，FR及FL加速度，并实施滤波操作，从而使DC偏置量从所接收到的垂直加速度中消除，并将所得到的加速度传送给后轮垂直加速度估算算法器63(步骤512)。
后轮垂直加速度估算算法器63估算垂直RR及RL加速度，并将所估算出的垂直RR及RL加速度传送给积分器65，从而利用当前车速及轮距(前后轮之间的距离)，首先计算出以当前车速将路面对前轮的输入传送给后轮的时间间隔，并按所算出的时间间隔，使DC偏置量已由HPF 61消除的垂直FR及FL加速度延时(步骤513)。
积分器65对由后轮垂直加速度估算算法器63所估算出的垂直RR及RL加速度以及经过高通滤波的垂直FR及FL加速度进行积分，从而计算出车轮垂直速度，然后将所算出的垂直速度传送给阻尼速度计算单元70(步骤514)。
阻尼速度计算单元70接收被车体垂直速度计算单元20的积分器25积分的车体垂直速度、以及被车轮垂直速度计算单元60的积分器65积分的车轮垂直速度，并根据上述公式(1)来计算出阻尼速度，然后将所算出的阻尼速度传送给索道确定单元80(步骤515)。
索道确定单元80基于阻尼速度计算单元70所提供的阻尼速度，来确定所得到的控制值，并确定四轮分配单元45所分配的各阻尼器的控制值。接下来，如图4所示，只有当阻尼器被扩张从而使车体上仰，或者阻尼器被压缩使车体下俯时，才将所得到的控制值提供给阻尼器，并实施阻尼器控制(步骤516)。
因此，可以只利用安装在前轮上的二个FR及FL G传感器51及53，而且采用根据前轮垂直加速度估算出的后轮垂直加速度，并基于可根据车速及轮距来确定前后轮之间的延时这一事实，来控制后轮可变阻尼器。因此，可以更准确地实施索道确定。此外，由于四个传感器不必都采用，因而在批量生产车辆时，可减少车辆的部件数。这样便可削减成品车辆的售价以及消费者身上的不必要的经济负担。
如上所述，可以只利用安装在前轮上的二个FR及FL G传感器，而且采用根据前轮垂直加速度估算出的后轮垂直加速度，并基于可根据车速及轮距来确定前后轮之间的延时这一事实，来控制后轮可变阻尼器。因此，可以更准确地实施索道确定。此外，由于四个传感器不必都采用，因而在批量生产车辆时，可减少车辆的部件数。这样便可削减成品车辆的售价以及消费者身上的不必要的经济负担。对业内人士而言，显然在本发明的基本技术精神范围内，可以进行各种改动或修改。本发明的实质范围由权利要求来限定。
权利要求
1.一种车用可变阻尼器控制方法，其特征在于，包括以下步骤(a)检测超出所希望的车体加速度的车体加速度；(b)根据几何规则并基于所检测出的其它车体加速度，来计算所希望的车体加速度；(c)通过滤波车体加速度，并对所滤波的加速度进行积分，来估算其DC偏置量，从而计算车体垂直速度；(d)检测右/左前车轮的加速度；(e)利用滤波所检测出的右/左前轮的加速度，并对所滤波的加速度进行积分，来估算其DC偏置量，从而计算前轮垂直速度，并使前轮加速度延时，其延时量是路面对前轮的输入量以行驶速度被传送给后轮的时间间隔，由此来计算后轮的加速度；(f)基于所算出的车体垂直速度及所计算出的车轮垂直速度，来计算阻尼速度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤(i)根据弹跳、侧倾及俯仰速度，估算在步骤(a)至(c)中算出的各车体垂直速度的高频成分；(ii)对弹跳、侧倾及俯仰速度乘以车速及路面条件，由此来计算弹跳、侧倾及俯仰速度的控制值；(iii)将弹跳、侧倾及俯仰速度的控制值分配给四个阻尼器，从而计算各阻尼器的控制值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，基于阻尼速度及各阻尼器的控制值，来确定所产生的控制值，而且只有当阻尼器被扩张从而使车体上仰，或者阻尼器被压缩使车体下俯时，才提供给阻尼器。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所检测出的其它车体加速度至少包括由FR、L及RR G传感器分别检测出的FR、FL及RR加速度之一。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所检测出的其它车体加速度至少包括由FR、FL及RR G传感器分别检测出的FR、FL及RR加速度中的二个。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所检测出的其它车体加速度包括由FR、FL及RR G传感器分别检测出的所有FR、FL及RR加速度。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所希望的车体加速度是一种RL加速度。
全文摘要
本发明涉及一种车用可变阻尼器控制方法，包括检测超出所希望的车体加速度的车体加速度、根据几何规则和其它车体加速度来计算所希望的车体加速度、通过滤波车体加速度及其积分来估算DC偏置量而计算车体垂直速度、检测右/左前车轮加速度、利用右/左前轮加速度及其积分来估算DC偏置量而计算前轮垂直速度，并使前轮加速度延时，其延时量是路面对前轮的输入量以行驶速度被传送给后轮的时间间隔，由此来计算后轮的加速度、基于车体垂直速度及车轮垂直速度来计算阻尼速度。因此，可以更准确地实施索道确定，由于四个传感器不必都采用，因而在批量生产车辆时，可减少车辆的部件数。这样便可削减成品车辆的售价以及消费者身上的不必要的经济负担。
文档编号B60G17/06GK1778583SQ20051012482
公开日2006年5月31日 申请日期2005年11月21日 优先权日2004年11月22日
发明者金钟宪, 金完镒 申请人:万都株式会社