电动悬架控制装置的制作方法

专利名称：电动悬架控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适合用于缓冲例如汽车、铁道车辆等车辆的振动的电动悬架控制
装置
背景技术：
一般，在汽车等车辆中，在车体和车轮之间设置有悬架装置。作为这样的悬架装置，由定子和动子所组成的电动执行器的电动悬架装置(例如参照日本特开2010-279121号公报)是公知的，其中所述动子和所述定子以能够彼此相对直线运动的方式被支承。这种现有技术的电动悬架装置根据从控制器(控制装置)输出的推力指令值(控制信号)调节电动执行器的推力。但是，对电动悬架装置而言，要求确保电动执行器的推力并且具有小型结构。为确保推力而增大向电动执行器供给的电流时，存在发热量增大的问题。

发明内容
本发明鉴于上述现有技术的问题而提出，本发明的目的在于提供一种能够减少电动执行器发热量的电动悬架控制装置。为解决上述课题，本发明提供一种电动悬架控制装置，其特征在于，该电动悬架控制装置安装在车体和车轮之间，根据控制机构输出的推力指令值调整电动执行器推力，所述控制机构连接有检测车辆运动状态的至少一个运动检测机构，所述控制机构包括:从由所述运动检测机构检测到的检测值计算必要推力值的必要推力计算机构；将该必要推力计算机构的计算值向多个频带分配的频带判断机构；与该频带判断机构所分配的每一频带对应而设置的限幅器以及将该限幅器的每一频带的输出值合成而生成所述推力指令值的推力指令值计算机构；对所述限幅器的限幅值而言，与所述频带为高频带的限幅值相比，所述频带为低频带的限幅值低。根据本发明，能够减少电动执行器的发热量。


图1是表示应用本发明第一实施方式的电动悬架控制装置的四轮汽车的立体图。图2是表示第一实施方式的电动悬架控制装置的控制框图。图3是表示电动执行器的纵剖面图。图4是表示从图3中箭头所示的IV-1V方向看的放大剖面图。图5是表示第二实施方式的电动悬架控制装置的控制框图。图6是表示第三实施方式的电动悬架控制装置的控制框图。
具体实施例方式下面，参照附图详细说明将本发明实施方式的电动悬架控制装置例如在四轮汽车中应用的例子。需要说明的是，本发明的电动悬架控制装置除在汽车中应用以外，也可以在铁道车辆中代替抗蛇行减振器、左右运动减振器等减振器而使用。图1至图4表示本发明的第一实施方式。在图1中，在构成车辆车身的车体I的下侧，例如设置有左右前轮2 (仅表示一侧轮)和左右后轮3 (仅表示一侧轮)。在车体I和左右前轮2之间，安装有前轮侧的电动悬架装置4(以下称之为悬架装置4)。各悬架装置4由左右悬架弹簧5 (以下称之为弹簧5)和左右电动执行器6构成，该左右电动执行器6与该各弹簧5并排设置在车体I和左右前轮2之间。在车体I和左右后轮3之间，安装有后轮侧的电动悬架装置7 (以下称之为悬架装置7)。各悬架装置7由左右悬架弹簧8 (以下称弹簧8)和左右电动执行器9构成，该左右电动执行器9与该弹簧8并排设置在车体I和左右后轮3之间。各悬架装置4、7根据后述的控制器27输出的推力指令值调节电动执行器6、9的推力。接着，说明构成各悬架装置4、7的电动执行器6、9。需要说明的是，在本实施方式的情况中，以由直线电动机构成电动执行器6、9的情况为例进行说明。但是不限于此，例如，也可以由旋转电动机和滚珠丝杠构成电动执行器。如图3和图4所示，电动执行器6、 9作为直线电动机构成，包括定子10和动子15。由定子10 (的电枢12)和动子15 (的永久磁铁17)构成三相直线同步电动机。在车辆的弹簧上侧部件(车体I侧)上安装的定子10大体由外壳11和电枢12构成。外壳11例如形成为有底圆筒状，由在成为行程方向的轴向(图3的上下方向)上延伸的筒部IlA和闭塞该筒部IlA的一端侧(图3的上端侧)的底部IlB构成。在筒部IlA的开口端侧(图3的下端侧)固定有电枢12。电枢12由近似筒状磁心13和多个线圈14A、14B、14C构成，该近似筒状磁心13使用例如压粉磁心或者层叠的电磁钢板或者磁性体片，通过切削加工等形成，该多个线圈14A、14B、14C朝规定的方向卷绕并且收纳在磁心13中。各线圈14A、14B、14C与后述的动子15 (的永久磁铁17)的外周面相对配置。例如如图4所示，线圈14A、14B、14C位于近似筒状磁心13的内周面侧，沿该磁心13的圆周方向配置，并且，如图3所示，在近似筒状磁心13的轴向上的三个位置被配置成在轴向上彼此分开。需要说明的是，线圈14A、14B、14C的个数不限于图示的个数，可以根据设计规格等适宜设定。这里，在轴向上相邻的三个线圈14A、14B、14C例如配置成在电角度上彼此具有120度的相位差。配线方法可以根据驱动电源侧的电压或者电流规格适宜选择。在车辆的弹簧下侧部件(车轴侧)上安装的动子15在定子10内沿轴向延伸，经由未图示的轴承等在该定子10内被收容成能够在行程方向(轴向)上位移。这里，动子15大体由磁轭16和多个永久磁铁17构成。磁轭16例如使用磁性体形成为有底圆筒状，由在成为行程方向的轴向延伸的筒部16A和闭塞筒部16A的另一端侧(图3的下端侧)的底部16B构成。在磁轭16的筒部16A的外周面侧，沿轴向排列设置有形成磁场的多个圆环状的永久磁铁17。此时，在轴向上邻接的各永久磁铁17具有例如彼此相反的极性。需要说明的是，在图示的例子中，由永久磁铁17形成磁场，但是也可以由线圈形成磁场。
当定子10 (的电枢12)和动子15 (的永久磁铁17)发生相对位移时，对应链合线圈14A、14B、14C的磁通变化量产生感应电压，当线圈14A、14B、14C之间短路时，短路电流流动，并产生阻力。该阻力根据速度分成线性区域、饱和区域及减少区域，可以根据电动执行器6、9(悬架装置4，7)的设计而变更。这里，当必要推力(必要控制力)低于电动执行器6、9短路时产生的阻力时，与它们的差相当的能量在后述的电源25侧再生。与此相对，当需要比电动执行器6、9产生的阻力大的阻力时，或者当需要辅助力(与阻力相反侧的推力)时，从电源25侧供给比电动执行器6、9产生的感应电压高的电压，从而产生必要推力(必要控制力)。在任一种情况下，电动执行器6、9的推力均可根据后述的控制器27输出的推力指令值进行调节。接着，参照图2说明与控制器27连接的各种传感器18 24。作为运动检测机构设置在车体I上的多个上下加速度传感器18，在成为弹簧上侧的车体I侧检测上下方向的振动加速度(上下加速度)。即，上下加速度传感器18在车辆行驶中将车辆的上下方向的运动状态作为上下方向的振动加速度来检测，并将该检测信号向后述的控制器27输出。需要说明的是，上下加速度传感器18例如可以在与所有四个轮对应的位置上设置，另外，如图示的例子那样，也可以采用在左右前轮2上以及左右后轮3中的任一轮上共设置三个的结构。另外，也可以在车体I上仅设置一个，从后述的左右加速度传感器19或前后加速度传感器20的值推定上下方向加速度。作为运动检测机构设置在车体I上的左右加速度传感器(宽度加速度传感器)19检测车辆在左右方向上的加速度(横向加速度)。即，左右加速度传感器19在车辆行驶中将车辆左右方向的运动状态作为左右方向的振动加速度来检测，并将该检测信号向后述的控制器27输出。
作为运动检测机构设置在车体I上的前后加速度传感器20例如配置在左右加速度传感器19的附近，检测车辆在前后方向上的加速度(前后加速度)。即，前后加速度传感器20在车辆行驶中将车辆前后方向的运动状态作为前后方向的振动加速度来检测，并将该检测信号向后述的控制器27输出。作为运动检测机构设置在车体I上的转向角传感器21例如由在转向机构(未图示)上设置的角度传感器等构成，检测驾驶员操作的转向机构的转向角。即，转向角传感器21在车辆行驶中将车辆运动状态作为转向机构的转向角来检测，并将该检测信号向后述的控制器27输出。作为运动检测机构设置在车体I上的车速传感器22例如检测车辆的行驶速度(车速)。即，车速传感器22在车辆行驶中将车辆运动状态作为车速来检测，并将该检测信号向后述的控制器27输出。作为运动检测机构设置在各悬架装置4、7上的行程传感器23例如检测各悬架装置4、7(电动执行器6、9)的行程(伸缩量)。即，行程传感器23在车辆行驶中将车辆的运动状态作为各悬架装置4、7的行程来检测，并将该检测信号向后述的控制器27和变换器26输出。作为运动检测机构设置在各悬架装置4、7上的温度传感器24例如检测各悬架装置4、7的电动执行器6、9的温度。即，温度传感器24在车辆行驶中将车辆运动状态作为电动执行器6、9的温度来检测，并将该检测信号向后述的控制器27输出。
接着，说明用于驱动电动执行器6、9的电源25和变换器26。电源25向变换器26供给驱动电动执行器6、9的电力，该电源25例如可以由车载的蓄电池等构成。更具体地说，例如在把发动机(内燃机)作为驱动源的车辆中，作为电源25可以采用接受电动悬架装置的专用电源或者来自交流发电机的电源，并利用电容器等为电动执行器6、9暂时存储该电源等的结构。另外，例如是混合动力汽车或者电动车，能够从搭载于车辆上的高压驱动用蓄电池接受电源供给。在这种情况下，当电动执行器6、9输出大的推力(控制力)时，如果驱动用蓄电池的压降大，则存在例如汽车的加速感下降或者对周边设备带来影响的弊端。为避免这些弊端，也可以采用在驱动用蓄电池和变换器26之间设置电容器的结构。另外，根据需要，通过向驱动用蓄电池供给由电动执行器6、9再生并存储的能量，能够延长车辆的行驶距离。与电动执行器6、9连接的变换器26基于来自控制器27的控制信号(推力指令值)和从电源25供给的电力，驱动各悬架装置4、7的电动执行器6、9。这里，变换器26例如使用由晶体管、晶闸管、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等组成的多个开关元件(未图示)构成。当电动执行器6、9运转时，从电源25经由变换器26向电动执行器6、9供给电力，再生时电力从电动执行器6、9经由变换器26返回到电源25。接着，说明调节电动执行器6、9的推力(控制力)的控制器27。如图2所示，作为由微型计算机等构成的控制机构的控制器27，其输入侧与上下加速度传感器18、左右加速 度传感器19、前后加速度传感器20、转向角传感器21、车速传感器22、行程传感器23、温度传感器24等连接，输出侧经由变换器26与电动执行器6、9连接。控制器27从表示车辆的运动状态例如车体的上下加速度、左右加速度、前后加速度、车速、转向角、电动执行器6、9的行程、温度等各种状态量(车辆信息)，按照空钩(skyhook)理论等特定的控制律,计算车辆的乘坐舒适性或者姿势控制所必要的控制力，即计算电动执行器6、9的阻力或者推力。然后，控制器27向变换器26输出与计算结果对应的控制信号(推力指令值)，使电动执行器6、9能够输出必要的控制力。进而，控制器27根据表示各悬架装置4、7的状态例如电动执行器6、9的行程、温度等状态量(悬架信息)，对各悬架装置4、7进行监视。具体地说，当检测到悬架装置4、7的异常时，能够采取中断电动执行器6、9的控制或者降低控制力等措施，同时根据需要向驾驶员发出警告。然而，使用电动执行器6、9的悬架装置4、7能够在弹簧上侧(车体I侧)和弹簧下侧(车轮2、3侧)之间发生直接控制力(推力)。因此，例如能够以高维方式实现基于空钩理论的悬架特性，从而能够提高车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性。另一方面，对例如使用永久磁铁17的电动执行器6、9而言,其推力与电流成正比，发热量(铜损耗)与电流的平方成正比。即，当输出两倍的控制力时，发热量变为四倍。因此，如果连续输出大的推力，则温度上升，当在高温下持续使用时，存在引起线圈14A、14B、14C的绝缘劣化以及永久磁铁17的不可逆去磁的弊端。因此，为抑制永久磁铁17的不可逆去磁，对电动执行器6、9规定最大允许温度并进行严格的温度管理变得十分重要。在此，例如在荒废的路面(差路)上行驶的情况下，瞬间需要大的控制力，但是连续需要大的控制力的路面较少，控制力以零为基准正负振动的情况多。即，在荒废的路面上，通过与路面输入对应地交替输出伸长力(向伸长侧的推力)和收缩力(向收缩侧的推力)，有效的控制力变小，发热量也变小。而且，因为在荒废的路面上电动执行器6、9进行伸缩(行程)，所以对照行程电流的相位偏离，使得均匀地发热。与之相对，例如在稳定圆旋转等那样连续输出恒定力的情况下，因为只在持续输出该恒定力的时间内连续导通电流，所以线圈14A、14B、14C的发热量增加。特别是，在该状况下，电动执行器6、9的行程小，电流偏向特定的相导通，所以存在局部温度上升(局部发热大)的弊端。由此，存在引起永久磁铁17的不可逆去磁、线圈14A、14B、14C的松弛和绝缘劣化等弊端。另一方面，考虑把电动悬架装置的控制分为用于抑制车体的侧倾和纵倾的车体姿势控制和用于衰减车体振动的振动控制。在该结构中，通过根据需要限制车体姿势控制，能够降低向电动执行器供给的电流量，从而能够抑制相应的温度上升。但是，在该结构的情况下，当有蛇行、双移线等急转向输入时，如果限制车体姿势控制，存在难于充分确保操纵稳定性的弊端。即，当限制车体姿势控制时，存在难于应对频率高的姿势控制的弊端。另外，在持续输出稳定圆旋转等恒定力的情况下，当路面状态变化时，为确保振动控制成分而限制姿势控制成分，因而存在车体行动变化的弊端。即，在连续输出稳定圆旋转等恒定力的状态下，例如当路面突起引起输入时，姿势控制力受振动控制成分的影响而变化，例如存在侧倾角增大的弊端。由此，即使在相同的稳定圆旋转的行驶中，由于路面状态不同而引起不同的侧倾角，存在给驾驶员带来不协调感等弊端。因此，在本实施方式中，能够通过控制电动执行器6，9以谋求降低电动执行器6、9的发热量的同时，能够确保乘坐舒适性和操纵安全性。因此，如图2所示，控制器27包含必要推力计算部28、低频滤波器29、高频滤波器30、低频限幅器31、高频限幅器32、加法器33
等
控制器27的必要推力计算部28构成作为本发明的构成要件的必要推力计算机构。该必要推力计算部28从各传感器18 24检测到的检测值计算必要推力值。S卩，必要推力计算部28根据作为来自车辆信息的来自各传感器18 24的检测值(中的至少任一个检测值)，按照空钩(skyhook)理论等特定的控制律,计算与电动执行器6、9应输出的推力值所对应的必要推力值。特定的控制律也可以是H OO控制等任一种控制。这里，由必要推力计算部28计算出的必要推力值与基于空钩(skyhook)理论等控制逻辑的理想的控制力相对应，需要考虑发热和消费电力。于是，在本实施方式中，把必要推力计算部28计算出的值即必要推力值作为推力指令值向变换器26输出，该推力指令值是将该必要推力值分配给多个频带，并且分别对每个频带进行振幅限制之后进行合成(相加)而得到的值。具体地说，把必要推力计算部28计算出的必要推力值分配给例如与车辆进行稳定旋转那样的低频运动所对应的低频带和与车辆进行蛇驶或双移线那样的高频运动所对应的高频带。因此，将必要推力计算部28计算出的必要推力值在必要推力计算部28的输出处一分为二，并输入到在分割处分别设置的低频滤波器(低通滤波器)29和高频滤波器(高通滤波器)30。低频滤波器29和高频滤波器30构成作为本发明的构成要件的频带判断机构，把必要推力计算部28计算出的必要推力值分配给通过低频滤波器29的低频带和通过高频滤波器30的高频带。在低频滤波器29的输出处和高频滤波器30的输出处，对应每个频带分别设置限幅器31、32。即，在低频滤波器29的输出处设置进行低频带的振幅限制的低频限幅器31，在高频滤波器30的输出处设置进行高频带的振幅限制的高频限幅器32。低频限幅器31的输出值和高频限幅器32的输出值在加法部33相加，并作为推力指令值向变换器26输出。加法部33构成作为本发明构成要件的推力指令值计算机构。即，在加法部33中合成(相加)对应通过限幅器31、32得到的每一频带的输出值后生成推力指令值。这里，低频限幅器31的限幅值(上限值)比高频限幅器32的限幅值(上限值)低。即，将成为低频带中的限幅值的低频限幅器31的限幅值设为Fl max，将成为高频带中的限幅值的高频限幅器32的限幅值设为Fh max时，满足下式I。[式I] Fl max ≤ Fh max (或者 Fl max < Fh max)此时，因为在高频带中限幅值Fhmax大，所以对于由蛇行或者双移线等急转向或瞬态响应所引起的闻频运动，能够在电动执彳丁器6、9中广生大的控制力，从而能够确保乘坐舒适性和操纵稳定性。另一方面，因为在低频带中限幅值Fl max小,所以对于稳定圆旋转等低频运动，能够降低电动执行器6、9的控制力，由此能够抑制从电动执行器6、9连续输出大的推力，从而能够减少电动执行器6、9的发热量。而且，在稳定圆旋转等连续输出恒定力的状态下，例如路面突起等引起高频输入时，对于伴随该突起的车辆的动作(振动)，能够输出从电动执行器6、9的最大控制力F减去低频限幅器31的限幅值Fl max的值，即能够输出与下式2表示的AF相当的控制力。[式2]AF = F-Fl max由此，能够执行对于路面突起的控制，从而确保乘坐舒适性。另外，不管路面位移(不管是否有路面的突起引起的高频输入)如何，都能够利用低频限幅器31保持恒定的侧倾角，也能够抑制带给驾驶员的不协调感。进而,低频限幅器31的限幅值Fl max和高频限幅器32的限幅值Fh max根据由温度传感器24检测到的电动执行器6、9的温度(发热量)来调节。例如，在低温状态下，通过使低频限幅器31的限幅值Flmax和高频限幅器32的限幅值Fh max相同(Fl max =Fh max)，无论高频带和低频带如何，都能够使电动执行器6、9输出最大控制力F。另一方面，当温度超过预先设定的第一阈值时，能够使低频限幅器31的限幅值Flmax比高频限幅器32的限幅值Fh max低(Fl max < Fh max),从而抑制因输出连续控制力而引起的发热。进而，当电动执行器6、9的温度接近引起永久磁铁17的不可逆去磁或者引起线圈14A、14B、14C的绝缘劣化的温度时，例如当超过预先设定的第二阈值(第一阈值<第二阈值)时，使低频限幅器31的限幅值Fl max和高频限幅器32的限幅值Fh max都降低。由此，无需装入新的机构等就能够保护电动执行器6、9的温度上升。另外，例如在由于紧急制动等而使ABS、ESC (防侧滑装置)等行驶稳定控制装置工作时，暂时解除低频限幅器31的限幅值Fl max和高频限幅器32的限幅值Fh max。即，在紧急时等，通过根据车辆的运动状态暂时解除限幅值Fl max和Fh max,能够确保紧急时的行驶稳定性。本实施方式的电动悬架控制装置具有上述结构，接着说明其工作。当伴随车辆的行驶等车辆在上下方向上振动时，在车辆的车体I和车轮(前轮2和后轮3)之间的悬架装置4、7在行程方向(轴向)上施加力。与该力对应地，电动执行器6、9的动子15和电枢12相对移动。此时，通过根据从控制器27输出的控制信号(推力指令值)向线圈14A、14B、14C通电，能够调整电动执行器6、9的控制力，从而提高车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性。此时，控制器27在必要推力计算部28中根据来自各传感器18 24的检测值按照空钩(skyhook)理论等特定的控制律，计算与电动执行器6、9应输出的推力值所对应的必要推力值。由必要推力计算部28计算出的必要推力值被输入到低频滤波器29和高频滤波器30并分配给通过低频滤波器29的低频带和通过高频滤波器30的高频带。通过低频滤波器29的低频带的输出值由低频限幅器31限制振幅，通过高频滤波器30的高频带的输出值由高频限幅器32限制振幅。然后，低频限幅器31的输出值和高频限幅器32的输出值在加法部33中被相加，其相加值作为推力指令值从控制器27输出到变换器26。 此时，因为低频限幅器31的限幅值Fl max比高频限幅器32的限幅值Fh max低，所以对于稳定圆旋转等低频运动，能够限制(减小)从电动执行器6、9输出的控制力。与之相对，因为高频限幅器32的限幅值Fh max比低频限幅器31的限幅值Fl max大，所以对于蛇形行驶或者双移线等急转向或瞬态响应引起的高频运动，不限制(不减小)电动执行器6、9的控制力而输出。根据本实施方式，能够减少电动执行器6、9的发热量，同时能够确保乘坐舒适性和操纵稳定性。S卩，控制器27根据各传感器18 24的检测值把必要推力计算部28计算出的必要推力值由低频滤波器29和高频滤波器30向高频带和低频带分配，并且利用低频限幅器31和高频限幅器32进行振幅限制，之后，把低频限幅器31的输出值和高频限幅器32的输出值在加法部33中相加，将相加值作为推力指令值输出。此时，因为降低了低频限幅器31的限幅值Fl max，所以能够限制(减小)从电动执行器6、9以低频输出控制力(推力)时的相应控制力。由此，能够减少电动执行器6、9的发热量，从而能够抑制线圈14A、14B、14C的绝缘劣化和永久磁铁17的不可逆去磁。其结果，能够使用保持力(磁力)低的永久磁铁17和温度特性低的线圈14A、14B、14C并降低永久磁铁17和线圈14A、14B、14C的成本。而且，因为高频限幅器32的限幅值Fh max大，所以能够不加限制(即使限制也是小的限制)地输出从电动执行器6、9以高频输出控制力时的相应控制力，由此能够确保乘坐舒适性和操纵稳定性。根据本实施方式，利用必要推力计算部28从各传感器18 24的检测值计算必要推力值。即，在必要推力计算部28中不区分姿势控制和振动控制而将各传感器18 24的传感器信号(检测值)汇总并用于运算中，从而能够得到高的控制效果。更具体地说，例如与在振动控制中使用来自上下加速度传感器的信号而在姿势控制中使用左右加速度和上下加速度的把来自传感器的信号分成姿势控制和振动控制进行计算的结构相比，能够提高控制效果。根据本实施方式，因为根据电动执行器6、9的温度调节限幅器31、32的限幅值Flmax>Fh max,所以当电动执行器6、9的温度低时,通过增大限幅值Fl max和Fh max,能够最大限度地输出电动执行器6、9的控制力，从而能够进一步提高乘坐舒适性和操纵稳定性。另一方面，当电动执行器6、9的温度升高时,通过减小限幅值Fl max和Fh max,能够抑制电动执行器6、9的发热量，从而以高维方式抑制线圈14A、14B、14C的绝缘劣化和永久磁铁17的不可逆去磁。根据本实施方式，因为根据车辆的运行状态暂时解除限幅器31、32的限幅值Flmax和Fh max，所以在紧急制动等紧急时，不分高频带和低频带就能够最大限度地输出电动执行器6、9的控制力，从而能够确保紧急时的行驶稳定性。根据本实施方式，高频带对应与车辆的蛇行或双移线那样的高频动作，低频带对应车辆的稳定圆旋转那样的低频运动。由此，对于稳定圆旋转等低频运动，能够降低电动执行器6、9的控制力，从而能够抑制从电动执行器6、9连续输出大的推力并减少电动执行器
6、9的发热量。另一方面，对于蛇行或双移线等急转向或者瞬态响应引起的高频动作，能够在电动执行器6、9中产生大的控制力，从而确保乘坐舒适性和操纵稳定性。接着，图5表示本发明的第二实施方式。本实施方式的特征在于，从必要推力值由第一滤波器取出特定的频带后由限幅器进行振幅限制，并且由第二滤波器再调整相位后生成推力指令值。需要说明的是，在本实施方式中，对于与上述第一实施方式相同的构成部件标记相同的符号并省略其说明。 控制器41包含必要推力计算部28、第一滤波器42、限幅器43、第一减法部44、第二滤波器45、第二减法部46等。由必要推力计算部28计算出的必要推力值在必要推力计算部28的输出处一分为二，其中一个输入到第一滤波器42，另一个输入到第二减法部46。第一滤波器42构成作为本发明的构成要件的频带判断机构，将必要推力计算部28计算出的必要推力值分配给该必要推力值和通过第一滤波器42的规定频带。需要说明的是，规定的频带例如可以为与稳定圆旋转等低频对应的低频带。第一滤波器42的输出值Xl在第一滤波器42的输出处一分为二，其中一个输入到进行规定频带的振幅限制的限幅器43，另一个输入到第一减法部44。第一减法部44与后述的第二滤波器45和第二减法部46 —起构成作为本发明构成要件的推力指令值计算机构。在第一减法部44中，从第一滤波器42的输出值Xl减去限幅器43的输出值X2后得到差值AX0然后，利用第二过滤器45对照必要推力值调整差值AX的相位后，通过在第二减法部46中从必要推力值减去第二滤波器45的输出值(相位调节后的差值AX)生成推力指令值。需要说明的是，第二滤波器45对照必要推力值调整差值AX的相位，该第二滤波器45能够作为例如第一滤波器42的反特性滤波器构成。这里，当把限幅器43的限幅值(上限值)设为Xa且输入到限幅器43的第一滤波器42的输出值Xl是较小的值(|X1| ^Xa)时，限幅器43不工作。即，输入到第一减法部44的第一滤波器42的输出值Xl和限幅器43的输出值X2满足Xl = X2的关系，输出值Xl和输出值X2的差值AX如下式3所示成为O。
[式3]AX = X1-X2 = 0此时，第二滤波器45的输出值即在第二滤波器45中对照必要推力值调整了相位的差值A X也变为0，第二减法部46把必要推力值直接作为推力指令值输出。因此，能够抑制第一滤波器42和限幅器43的影响，从而把必要推力值作为推力指令值从控制器41向变换器26输出。另一方面，当输入到限幅器43的第一滤波器42的输出值Xl是较大的值(|Xl| >Xa)时，从第一减法部44输出差值AX( = X1_X2)。因为该差值A X受第一滤波器42的影响相位偏移，所以利用第二滤波器45再次调整相位。即，在第二滤波器45中，对照必要推力值调整差值AX的相位。然后，在第二减法部46中，从必要推力值减去调整过相位的差值AX，由此把必要推力值和调整过相位的差值AX的差(差值)作为推力指令值输出。这样，在如上所述那样构成的第二实施方式中，也能够得到几乎和上述第一实施方式相同的作用效果。特别是，根据本实施方式，从必要推力计算部28计算出的必要推力值取出特定的频带，利用限幅器43进行振幅限制，并且由第二滤波器45再次调整相位后生成推力指令值。因此，当第一滤波器42的输出值Xl较小(规定频带的运动小)时，不受第一滤波器42、限幅器43和第二滤波器45的影响，就能够把必要推力计算部28计算出的必要推力值，即与基于空钩(skyhook)理论等控制逻辑的理想控制力相对应的必要推力值输出到变 换器26。另外，当第一滤波器42的输出值Xl较大(规定频带的运动大)时，把必要推力值与在第二滤波器45中进行了相位调节的差值AX的差作为推力指令值向变换器26输出。因此，在这种情况下，也能够减少第一滤波器42的影响，即减少由第一滤波器42引起的相位的提前或者滞后，由此能够更高维地确保乘坐舒适性和操纵安全性。接着，图6表示本发明的第三实施方式。本实施方式的特征在于，利用FFT(高速傅里叶变换)把必要推力值变换为频域信号后，通过限幅器进行振幅限制，之后利用逆FFT再变换为时域信号并将其作为推力指令值生成。需要说明的是，在本实施方式中，对与上述第一实施方式相同的构成要素标记相同的符号并省略其说明。控制器51包括必要推力计算部28、FFT部52、限幅器53、逆FFT部54等。由必要推力计算部28计算出的必要推力值输入到FFT部52。FFT部52构成作为本发明的构成要件的频带判断机构，把必要推力计算部28计算出的必要推力值通过FFT变换为频域信号，之后分配给多个频带。FFT部52的输出值Y输入到限幅器53。该限幅器53对从FFT部52输出的信号(输出值Y)对应每一频带进行振幅限制。此时，如图6所示，使低频带的限幅值LI低于高频带的限幅值Lh (Lh > LI)。由此，如图6所示，向限幅器53输入的FFT部52的输出值Y作为输出值V从限幅器53输出。从限幅器53输出的输出值Y，输入到逆FFT部54。逆FFT部54构成作为本发明构成要件的推力指令值计算机构，把限幅器53的输出值Y’利用逆FFT变换为时域信号并生成推力指令值。然后，推力指令值从逆FFT部54输出到变换器26。这样，在如上所述构成的第三实施方式中，也能够得到和上述第一实施方式几乎相同的作用效果。特别是，根据本实施方式，在FFT部52中利用FFT把必要推力值变换为频域信号后，通过限幅器53进行振幅限制，之后在逆FFT部54中利用逆FFT变换为时域信号并将其作为推力指令值生成。因此，与使用滤波器的情况比较，能够抑制由滤波器带来的影响(相位的提前或滞后)。另外，因为限幅器53能够对应每一频带设定小的限幅值，所以能够更高维地在减少电动执行器6、9的发热量同时，确保乘坐舒适性和操纵稳定性。需要说明的是，在上述各实施方式中，作为运动检测机构，说明了采用加速度传感器18 20、转向角传感器21、车速传感器22、行程传感器23及温度传感器24的例子，但是不限于此，例如也可以使用检测加速器的操作量、制动系统的状态等的传感器等作为其他运动检测机构。即，作为运动检测机构，只要是能够检测车辆的运动状态的机构即可，换言之，只要是能够得到表示车辆运行状态的信息的机构即可，没有特别限制。例如，可以使用GPS传感器，其不仅接受GPS信号，还根据该接受的信号计算路面信息(垂直方向速度成分)、位置信息、高度信息等来检测车辆的运动状态，也可以使用车载用预览传感器、方向指示器(方向指示装置)的信号(信息)。进而，也能够根据包含于车辆导航系统中的路面信息、车速信息、方向显示设备的信息，预想车辆的运动方向和干扰，从而能够取得车辆的运动状态。另外，也不限制使用何种运动检测机构，能够采用至少使用一个运动检测机构的结构。在上述各实施方式中，说明了在车辆的成为弹簧上侧部件的车体I上安装电动执行器6、9的定子10，在车辆成为弹簧下侧部件的车轴上安装动子15的例子，但是不限于此，例如也可以采用在车辆的弹簧下侧部件上安装定子，在车辆的弹簧上侧部件上安装动子的结构。 此外，在上述各实施方式中，说明了电动执行器6、9的横截面形状是圆形的直线电动机，即把定子10和动子15形成为圆筒状的例子，但是不限于此，例如也可以由横截面形状为I形(平板状)、矩形、H形的直线电动机等横截面形状除圆形以外的直线电动机构成。进而，代替直线电动机，也可以由旋转电动机和滚珠丝杠机构构成电动执行器。根据以上实施方式，能够减少电动执行器的发热量。S卩，控制机构根据运转检测机构的检测值，把必要推力计算机构计算出的必要推力值利用频带判断机构分配给多个频带，并且利用限幅器进行振幅限制后由推力指令值计算机构合成并将其作为推力指令值输出。此时，对限幅器的限幅值而言，因为低频带中的值比高频带中的值低，所以能够对从电动执行器以低频输出推力时的该推力进行限制(减小)。由此，能够减少电动执行器的发热量，从而抑制构成电动执行器的线圈的绝缘劣化和永久磁铁的不可逆去磁。其结果，能够使用保持力(磁力)低的磁铁和温度特性低的线圈，从而能够降低磁铁和线圈的成本。而且，对限幅器的限幅值而言，因为与低频带中的值相比高频带中的值大，所以能够不加限制地(即使限制也是小的限制)输出从电动执行器输出高频推力时的该推力，从而能够确保乘坐舒适性和操纵稳定性。根据实施方式，因为根据电动执行器的温度调节限幅器的限幅值，所以当电动执行器的温度低时，通过增大限幅值就能够最大限度地输出电动执行器的推力。由此，能够进一步提高乘坐舒适性和操纵稳定性。另一方面，当电动执行器的温度高时，通过减小限幅值就能够抑制电动执行器的发热量，从而高维地抑制线圈的绝缘劣化和永久磁铁的不可逆去磁。根据实施方式，因为根据车辆的状态暂时解除限幅器的限幅值，所以在紧急制动等紧急时，不分高频带和低频带就能够最大限度地输出电动执行器的推力，从而能够确保紧急时行驶的稳定性。根据实施方式，高频带对应车辆的蛇行或双移线那样的高频运动，低频带对应车辆的稳定圆旋转那样的低频运动。由此，对于稳定圆旋转等低频运动，能够降低电动执行器的推力，从而能够抑制从电动执行器连续输出大的推力并减少电动执行器的发热量。另一方面，对于蛇行或者双移线等高频运动，能够使电动执行器产生大的推力，由此能够确保乘坐舒适性和操纵稳定性。根据实施方式，利用低频滤波器和高频滤波器，把必要推力值分配给低频带和高频带，并且分别由低频限幅器和高频限幅器进行振幅限制后，把进行振幅限制后的数值相加生成推力指令值。因此，能够使用两个滤波器和两个限幅器构成简单的结构。根据实施方式，利用第一滤波器从必要推力值取出特定的频带后通过限幅器进行振幅限制，并利用第二滤波器再次调整相位后生成推力指令值，从而能够减少由第一过滤器弓I起的相位提前或滞后。 根据实施方式，利用FFT把必要推力值变换为频域信号后，由限幅器进行振幅限制，之后用逆FFT变换为时域信号并将其作为推力指令值生成。因此，与使用滤波器的情况比较，能够抑制由滤波器引起的影响(相位的提前或滞后)。另外，因为能够对应每一频带设定小的限幅值，所以能够更加高维地在减少电动执行器的发热量同时确保乘坐舒适性和操纵稳定性。
权利要求
1.一种电动悬架控制装置，其特征在于， 安装在车体和车轮之间，根据控制机构输出的推力指令值调整电动执行器的推力； 所述控制机构连接有检测车辆的运动状态的至少一个运动检测机构； 所述控制机构包括: 必要推力计算机构，其从所述运动检测机构所检测到的检测值计算必要推力值； 频带判断机构，其将所述必要推力计算机构的计算值分配给多个频带； 限幅器，其对应所述频带判断机构所分配的每一频带而设置； 推力指令值计算机构，其将所述限幅器的每一频带的输出值合成而生成所述推力指令值;对所述限幅器的限幅值而言，与所述频带为高频带的限幅值相比，所述频带为低频带的限幅值低。
2.如权利要求1所述的电动悬架控制装置，其特征在于， 所述限幅器根据所述电动执行器的温度调节所述限幅值。
3.如权利要求1所述的电动悬架控制装置，其特征在于， 所述控制机构根据所述车辆的运动状态暂时解除所述限幅器的限幅值。
4.如权利要求1所述的电动悬架控制装置，其特征在于，所述高频带对应所述车辆的蛇行和双移线那样的高频运动， 所述低频带对应所述车辆的稳定圆旋转那样的低频运动。
5.如权利要求1所述的电动悬架控制装置，其特征在于， 所述频带判断机构将所述必要推力计算机构的计算值分配给通过低频滤波器的低频带和通过高频滤波器的高频带； 所述限幅器由低频限幅器和高频限幅器构成，所述低频限幅器进行所述低频带的振幅限制，所述高频限幅器进行所述高频带的振幅限制； 所述推力指令值计算机构将所述低频限幅器的输出值和所述高频限幅器的输出值相加生成所述推力指令值； 所述低频限幅器的限幅值比所述高频限幅器的限幅值低。
6.如权利要求1所述的电动悬架控制装置，其特征在于， 所述频带判断机构将所述必要推力计算机构的计算值分配给该计算值和通过第一滤波器的规定频带； 所述限幅器进行所述规定频带的振幅限制； 所述推力指令值计算机构从所述第一滤波器的输出值Xl减去所述限幅器的输出值X2得到差值AX，并且由第二滤波器对照所述必要推力计算机构的计算值调整所述差值AX的相位，之后从所述必要推力计算机构的计算值减去调节了所述相位的所述差值AX，由此生成所述推力指令值。
7.如权利要求1所述的电动悬架控制装置，其特征在于， 所述频带判断机构利用FFT将所述必要推力计算机构的计算值变换为频域信号并分配给多个频带； 所述限幅器对从所述FFT输出的信号对应每一频带进行振幅限制； 所述推力指令值计算机构用逆FFT将所述限幅器的输出值变换为时域信号并生成所述推力指令值。
全文摘要
本发明提供一种电动悬架控制装置，其目的在于减少电动执行器的发热量。各悬架装置(4、7)根据控制器(27)输出的推力指令值调节电动执行器(6、9)的推力。控制器(27)将必要推力计算部(28)计算出的值即必要推力计算值由低频滤波器(29)和高频滤波器(30)分配给低频带和高频带。低频滤波器(29)和高频滤波器(30)的输出值分别在低频限幅器(31)和高频限幅器(32)中被进行振幅限制，低频限幅器(31)和高频限幅器(32)的输出值在加法部(33)中被相加并作为推力指令值向变换器(26)输出。在这种情况下，低频限幅器(31)的限幅值比高频限幅器(32)的限幅值低。
文档编号B60G17/015GK103223836SQ201310086349
公开日2013年7月31日 申请日期2013年1月31日 优先权日2012年1月31日
发明者李友行, 内海典之, 内山正明 申请人:日立汽车系统株式会社