用于控制主动悬架系统的阻尼器的系统和方法与流程

本申请要求于2017年2月23日提交的美国专利申请号15/440,059的优先权并且还要求于2016年2月24日提交的美国临时申请号62/299,300的权益。以上申请的全部披露内容通过引用结合于此。

技术领域

本披露涉及一种主动悬架系统，并且更具体地涉及不同实施例的主动悬架系统，所述不同实施例的主动悬架系统合并有与主动悬架系统相结合的一种调平系统。

背景技术：

此部分提供与本披露相关的背景信息，其不一定是现有技术。

悬架系统被提供用于当车辆在不规则的垂直路面上行进时将车辆的车身(簧载部分)与车辆的轮轴(非簧载部分)滤除或隔离，并且用于控制车身和车轮的运动。此外，悬架系统还用于维持正常的车辆姿态，从而在机动过程中促进车辆稳定性的改善。典型的被动悬架系统包含弹簧以及与该弹簧平行的阻尼装置，该弹簧以及该阻尼装置被定位在该车辆的簧载部分与该非簧载部分之间。

液压致动器(例如减振器和/或支柱)与常规的被动悬架系统结合使用以便吸收在行驶过程中产生的所不希望的振动。为了吸收这种不希望的振动，液压致动器包含位于液压致动器的压力缸内的活塞。活塞通过活塞杆被连接到车辆的非簧载部分或悬架和簧载部分或车身之一上。压力管被连接到车辆的非簧载部分和簧载部分中的另一个上。因为当活塞在压力缸内位移时，活塞能够限制阻尼流体在液压致动器的工作腔室内的流动，所以液压致动器能够产生抵消悬架振动的阻尼力。活塞对阻尼流体在工作腔室内流动的限制程度越大，则由液压致动器产生的阻尼力就越大。

近年来，实质的关注增加在于可以提供优于常规被动悬架系统的改善的舒适度和道路操控的机动车辆悬架系统。一般来说，这种改进是通过利用能够以电子方式控制由液压致动器所产生的悬浮力的“智能”悬架系统来实现的。

对理想的“智能”悬架系统的不同水平的实现(所谓的半主动或完全主动悬架系统)是可能的。一些系统基于反对活塞运动作用的动态力来控制和产生阻尼力。其他系统基于独立于压力管中的活塞的速度的、作用在活塞上的静态力或缓慢变化的动态力来控制和产生阻尼力。其他更精心制作的系统可以无视压力管中的活塞的位置和运动，在液压致动器的回弹运动和压缩运动过程中产生可变的阻尼力。

除了上述之外，还需要更先进和智能的控制系统，用于实时控制车辆的主动悬架系统。更具体地，对用于主动悬架系统的控制系统的需求日益增长，对于车辆所经历的侧倾、起伏以及俯仰运动中的每一个，该控制系统可以监控与模态位移、速度和加速度相关的大量实时输入，并且对于与每个阻尼器独立地相关联的连续可变螺线管致动器(CVSA)型阀产生适当的控制信号。

技术实现要素：

本部分提供本披露的总体概述而不是其全部范围或其所有特征的全面披露。

在一方面，本披露涉及一种用于车辆的主动悬架系统的方法，其中该车辆具有多个主动阻尼器和多个传感器，该多个传感器用于提供关于车辆的运行状态的信息。该系统可以包括估算器模块、控制器模块以及管理模块。该估算器模块可以被配置成用于从该多个传感器接收输入并且在车辆的运行过程中产生包括不同的车身加速度的多个第一输出。该控制器模块可以与该估算器模块通信、并且可以被配置成用于从该估算器模块接收该多个第一输出并且产生用于控制这些主动阻尼器的多个第二输出信号。该管理模块可以被配置成用于接收这些第二输出并且计算有待施加到该多个主动阻尼器中的每一者上的致动器信号。

在另一方面，本披露可以涉及一种用于车辆的主动悬架系统，该车辆具有四个主动阻尼器和多个传感器，该多个传感器用于提供关于该车辆的多个状态的信息。该系统可以包括估算器模块、可选地控制器模块、以及可选地管理模块。该估算器模块可以被配置成用于从该多个传感器接收输入并且产生关于与该车辆的操作相关联的加速度的多个第一输出。该控制器模块可以与该估算器模块通信、并且可以被配置成用于从该估算器模块接收该多个第一输出并且产生用于控制这些主动阻尼器的多个第二输出信号。该管理模块可以被配置成用于接收这些第二输出并且计算有待施加到该多个主动阻尼器中的每一者上的致动器信号。该管理模块可以可选地包含对于每一个主动阻尼器的单独的管理模块子系统。每个管理模块子系统可以可选地包含用于阀控制值的第一查找表，以用于控制与这些主动阻尼器中的每一者相关联的至少一个阀，以实现这些主动阻尼器的运动操作模式；以及可选地第二查找表。用于阀控制值的第二查找表可以被包含在内，以用于控制与这些主动阻尼器中的每一者相关联的至少一个阀，以实现这些主动阻尼器的巡回操作模式。

在又另一方面，本披露可以涉及一种用于形成车辆的主动悬架系统的方法，其中该车辆具有多个主动阻尼器和多个传感器，该多个传感器用于提供关于该车辆的运行状态的信息。该方法可以包括使用估算器模块、可选地控制器模块、并且可选地管理。该估算器模块可以被配置成用于从该多个传感器接收输入并且在该车辆的运行过程中产生包括不同的车身加速度的多个第一输出。该控制器模块可以被配置成用于与该估算器模块通信、并且从该估算器模块接收该多个第一输出并且产生用于控制这些主动阻尼器的多个第二输出信号。该管理模块可以被配置成用于接收这些第二输出并且计算有待施加到该多个主动阻尼器中的每一者上的致动器信号。

从本文提供的说明中将清楚其他适用范围。本概述中的描述和具体实例仅旨在用于说明的目的而并非旨在限制本披露的范围。

附图说明

本文描述的附图仅是出于对所选择实施例的而不是对所有可能实现方式的展示性目的，并且不旨在限制本披露的范围。

图1是对结合有根据本披露的主动悬架系统和调平系统的车辆的图解展示；

图2是图1中所展示的包含液压致动器的角组件之一的示意图，展示了液压致动器的部件；

图3是在用于主动悬架系统的液压致动器与调平系统之间的流体连接的示意图；

图4是根据本披露另一实施例的包含液压致动器的角组件的示意图；

图5是本披露的致动器系统的实施例的高级示意图，该致动器系统被配置成布置在车辆的一个车桥上，并且使用一个电机和一对泵，所述泵将流体供应给以其他方式独立的致动器子系统；

图6是图5的控制器模块的一个实施例的高级示意图；

图7是图6的管理模块的一个实施例的高级示意图，展示了在这个实例中管理模块由四个独立的管理模块子系统组成，每个子系统分别与指定的一个阻尼器相关联；并且

图8是管理模块子系统之一的一个实施例的高级示意图，展示了子系统使用的各种查找表。

贯穿附图的若干视图，相应的附图标记指示相应的部分。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述多个示例实施例。

下面的描述在本质上仅仅是示例性的并且不旨在限制本披露、应用或用途。在图1中示出了合并有悬架系统的车辆，该车辆具有根据本披露的悬架系统并且总体上用附图标记10指代。车辆10包括后悬架12、前悬架14和车身16。后悬架12具有被适配成操作性地支撑车辆的后轮18的横向延伸的后桥组件(未示出)。后桥组件借助一对角组件20操作性地连接至车身16，这对角组件包含一对减振器22和一对螺旋线圈弹簧24。相似地，前悬架14包含操作性地支撑车辆的前轮26的横向延伸的前桥组件(未示出)。前桥组件借助第二对角组件28操作性地连接至车身16，该第二对角组件包含一对减振器30和一对成型的螺旋线圈弹簧32。减振器22和30用来衰减车辆10的非簧载部分(即，分别为前悬架12和后悬架14)以及簧载部分(即，车身16)的相对运动。虽然车辆10已经被描绘成具有前后车桥组件的乘用车，但减振器22和30可以用于其他类型的车辆和/或在其他类型的应用(诸如合并独立的前悬架系统和/或独立的后悬架系统的车辆)中使用。进一步的，如在此使用的术语“减振器”通常意味着阻尼器，并且因此将包含多个支柱。同样，虽然前悬架14被展示为具有一对支柱或减振器30，如果需要，具有合并一对支柱或减振器30的后悬架12是在本发明的范围之内。如图1中所展示的，减振器22与弹簧24是分开的。在这种配置中，可调弹簧座被布置在车辆的簧载部分与非簧载部分之间。同样，可以将减振器22和弹簧24替换成多个角组件28。

现参照图2，更详细地展示了用于车辆10的前部角组件28。车身16限定了包括车辆10的金属板的震动塔34，在该震动塔内安装了支柱组件36，该支柱组件包括呈减振器30形式的伸缩装置、线圈弹簧32、顶部安装组件38以及作为车轮组件的一部分的转向节40。使用震动塔34将包含减振器30、线圈弹簧32和顶部安装组件38的支柱组件36附接到车辆10上。顶部安装组件38(车辆的簧载部分的一部分)包括顶部安装件42、轴承组件44和上部弹簧座46。顶部安装件42包括整体模制体和刚性体构件，典型地由冲压钢制成。顶部安装组件38通过螺栓48安装到震动塔34上。安置在顶部安装件42中的轴承组件44摩擦配合在顶部安装件42的模制体内，使得轴承组件44的一侧相对于顶部安装件42以及震动塔34固定。轴承组件44的第二侧关于轴承组件44的第一侧、顶部安装件42和震动塔34自由地转动。

轴承组件44的自由转动侧承载间隙配合到轴承组件44的外径上的上部弹簧座46。弹性体振动缓冲器50被布置在上部弹簧座46与减振器30之间。弹性体振动缓冲器50包括由塑性防尘罩52保护的弹性体材料。

作为车辆的非簧载部分的一部分的可液压调节的下部弹簧座组件56被附接至减振器30和线圈弹簧32。线圈弹簧32被布置在上部弹簧座46与下部弹簧座组件56之间以便将车身16与前悬架14隔离。虽然在图2中展示了减振器30，但应理解的是减振器22也可以包含在此对于减振器30描述的特征。

在将支柱组件36组装到车辆10中之前，进行了对支柱组件36的预先组装。弹性体振动缓冲器50和塑性防尘罩52被组装到减振器30上。线圈弹簧32被组装在减振器30之上并且被定位在下部弹簧座组件56之内。上部弹簧座46被组装到减振器30上并且关于线圈弹簧32准确地定位。轴承组件44被定位在上部弹簧座46的顶部上并且顶部安装件42被定位在轴承组件44的顶部上。此整个组件被定位在装配机器内，该装配机器压缩线圈弹簧32，这样使得减振器30的端部穿过位于顶部安装组件38内的孔而延伸。固位螺母58以螺纹方式被接纳在减振器30的端部上，从而保证支柱组件36的组装。

顶部安装件42被设计为对于车辆的右手侧与左手侧完全相同的部件，但是当它被放置在车辆的右侧或左侧上时，它关于减振器30以及它的关联支座具有不同的取向。

可液压调节的弹簧座组件56包含被附接到减振器30上的内部壳体组件60以及被附接到减振器30和线圈弹簧32两者上的外部壳体组件62。内部壳体组件60和外部壳体组件62限定了流体腔室64。当流体被添加至流体腔室64时，外部壳体组件62将沿减振器30向上移动，如图2中所展示的。这种运动将使车辆车身16相对于前悬架14升高。当从流体腔室64移除流体时，外部壳体组件62将沿减振器30向下移动，如图2中所展示的。这种运动将使车辆车身16相对于前悬架14降低。流体腔室64与减振器30处于流体连通，如下所述。

减振器30是单管设计的减振器，包括压力管70、活塞组件72和活塞杆74。

压力管70限定流体腔室76。活塞组件72被可滑动地布置在压力管70内，并且将流体腔室76划分为上工作腔室78和下工作腔室80。在活塞组件72与压力管70之间布置了密封件以允许活塞组件72相对于压力管70滑动移动，而不产生不适当的摩擦力并将上工作腔室78与下工作腔室80密封。活塞杆74被附接至活塞组件72，并且延伸穿过上工作腔室78并穿过关闭压力管70的上端的上端盖82。密封系统密封上端盖82、压力管70和活塞杆74之间的界面。活塞杆74的与活塞组件72相反的末端被适配成紧固到车辆10的簧载质量与非簧载质量之一上。在活塞组件72在压力管70内运动的过程中，活塞组件72内的阀调节对上工作腔室78与下工作腔室80之间的流体运动进行控制。由于活塞杆74仅穿过上工作腔室78而不穿过下工作腔室80延伸，活塞组件72关于压力管70的运动造成上工作腔室78中排出的流体量与下工作腔室80中排出的流体量的差异。流体排出量的差值已知为“杆体积”并且其是如本领域所熟知的通过使用浮动活塞84来容纳的。端盖86密封压力管70的端部。

参照图3，液压致动器组件90(也可以称为“动力单元”、在此称为“动力单元90”)包括减振器30、低压蓄积器子系统92、一个或多个压力分配器子系统94、以及分流器子系统100。

低压蓄积器子系统92包括低压蓄积器110、第一止回阀112和第二止回阀114。第一止回阀112允许流体从低压蓄积器110流动至上工作腔室78，但禁止流体从上工作腔室78流动至低压蓄积器110。第二止回阀114允许流体从低压蓄积器110流动至下工作腔室80，但禁止流体从下工作腔室80流动至低压蓄积器110。低压蓄积器110被连接至一对急泄阀116、一个或多个压力分配器子系统94和分流器子系统100。

在图3中展示的这两个压力分配器子系统94包含回弹压力分配器子系统94(上压力分配器子系统)和压缩压力分配器子系统94(下压力分配器子系统)。每个压力分配器子系统94都包括受控限流件120。在回弹压力分配器子系统94中，受控限流件120位于上工作腔室78与分流器子系统100之间并且在上工作腔室78与低压蓄积器110之间。在压缩压力分配器子系统94中，受控限流件120位于下工作腔室80与分流器子系统100之间并且在下工作腔室80与低压蓄积器110之间。

压力分配器子系统94在上工作腔室78和/或下工作腔室80中产生了所要求的压力。

分流器子系统100包括泵130、液压转换阀132和一对止回阀134。分流器子系统100控制来自泵130的液压能量。泵130从低压蓄积器110接收流体。来自泵130的流体被指引至液压转换阀132。液压转换阀132可以根据需要来引导流体流动至上工作腔室78和/或下工作腔室80。液压转换阀132还可以用连续控制的方式在上工作腔室78与下工作腔室80之间划分流动。虽然使用转换阀符号展示了液压转换阀132，但这并不旨在限制本披露。止回阀134禁止流体从上工作腔室78和下工作腔室80流动至分流器子系统100。

如图3中所展示的，可液压调节的弹簧座组件56的流体腔室64与液压致动器组件90(即动力单元)处于流体连通。这种连接允许了通过基于液压致动器组件90内的流体压力调节车身16关于前悬架14的高度来改变静态车辆高度并且补偿静态负载变化。

当在减振器30中必须产生增加的静态(或准静态)推力时，液压致动器组件90将通过增加下工作腔室80中的压力来传递这种力。这将通过具有将高压流体穿过液压转换阀132提供至下工作腔室80的泵130来实现。当下工作腔室80中的流体压力上升高于可液压调节的弹簧座组件56的流体腔室64中的静态压力时，可以打开控制阀140以允许流体流进入可液压调节的弹簧座组件56的流体腔室64。流体腔室64中的流体压力将向上推动外部壳体组件62以升高车辆车身16并且逐步地从液压致动器组件90接收对于车辆车身16的静态负载。限流件142限制离开液压致动器组件90的流体流量，从而保留液压致动器组件90中的压力水平。

为了最终调节，在上工作腔室78和下工作腔室80中的流体压力都将升高，从而维持足够的压力以将可液压调节的弹簧座组件56移动至其新位置。当到达了可液压调节的弹簧座组件56的最终位置时，控制阀140将被关闭。

当下工作腔室80中的静态(或准静态)推力必须降低时，首先，将通过从泵130穿过液压转换阀132提供加压流体来增加上工作腔室78中的流体压力。这将提供一个反作用力。下工作腔室80中的压力将是低的，接近低压蓄积器110中的压力。可以打开控制阀140并且流体将从可液压调节的弹簧座组件56的流体腔室64流动到液压致动器组件90的低压侧中。限流件142将这种流动限制到不会扭曲液压致动器组件90的功能的水平。将逐步地减小由液压致动器组件90产生的反作用回弹力。控制阀140优选地是低流量的双向的通常关闭的液压阀。

本披露不限于可液压调节的下部弹簧座组件56。图4展示了支柱组件236。支柱组件236包括减振器30、线圈弹簧32、顶部安装组件38、车辆的簧载部分的一部分、以及作为车辆的非簧载部分的一部分的转向节40。以上关于支柱组件36涉及顶部安装组件38的讨论也应用于支柱组件236。支柱组件236与支柱组件36之间的区别在于，上部弹簧座46被替换成了上部弹簧座组件246并且下部弹簧座组件56被替换成了下部弹簧座256。

上部弹簧座组件246是被附接到顶部安装组件38上的可液压调节的弹簧座组件。线圈弹簧32被布置在上部弹簧座组件246与下部弹簧座256之间。可液压调节的弹簧座组件246包含被附接到顶部安装组件38上的内部壳体组件260以及被附接到内部壳体组件260和线圈弹簧32两者上的外部壳体组件262。内部壳体组件260和外部壳体组件262限定了流体腔室64。当流体被添加至流体腔室64时，外部壳体组件262将沿内部壳体组件260向下移动，如图4中所展示的。这种运动将使车辆车身16相对于前悬架14升高。当从流体腔室64移除流体时，外部壳体组件262将沿内部壳体组件260向上移动，如图4中所展示的。这种运动将使车辆车身16相对于前悬架14降低。流体腔室64与减振器30处于流体连通，如上所述。

与液压致动器组件90结合的可液压调节的弹簧座组件246的操作和功能与对于可调节的弹簧座组件56的上述讨论是相同的。图4表示了上部弹簧座而不是图2中所展示的下部弹簧座的调节。

上述系统的优点包含：将静态负载调平和高度调节能力低成本地添加至主动悬架系统并且低成本地添加了低能耗的能力，并且提高了液压致动器组件90在长角中的侧倾控制性能。

现参照图5至图8，示出了电子控制系统300的一个实施例，该电子控制系统用于控制主动悬架系统的主动阻尼器30a'-30d'(即，减振器)，例如以上结合图1至图4所描述的。因此，图5中所示的每个阻尼器30'a-30d'可以在构造上与图2和图4中所示的减振器30相似或相同。系统300被示出具有独立地、主动地控制四个阻尼器30a'-30d'的能力，但是应当理解，系统300可以被修改以适应更少或更多数量的阻尼器。然而，在大多数现代车辆应用中，预期系统300将用于主动控制四个阻尼器。应当理解，通过“主动控制”意味着系统300能够将能量输入到每个阻尼器30a'-30d'中以对抗或抵消通过道路输入/感应到系统300的阻尼器30a'-30d'中的力和/或实时地主动控制和/或修改阻尼器30a'-30d'的性能能力，以最好地满足特定的驾驶条件或机动。因此，当车辆执行急转弯机动以防止车辆拐角在转弯机动期间下降时，可以将能量输入到一个特定阻尼器30a'-30d'。

具体参照图5，可以看到系统300包括估算器模块302、控制器模块304、以及管理模块306。模块302-306中的每一者都包括硬件部件和软件部件，并且可以由单独的处理器控制，或者可选地由单个处理器控制。从车辆的车载通信网络(例如，CAN网络)读取以下信号，以收集关于车辆状态、驾驶员意图和正在进行的机动的信息，以供估算器模块302使用：

横向加速度；

制动压力；

单个车轮速度；

车辆速度；

油门踏板位置；

方向盘角度；

方向盘角速率；以及

发动机rpm。

虽然以下描述集中在CAN网络上，但是应当理解，实际上可以使用任何其他合适类型的车辆通信网络，例如FlexRay总线。

估算器模块302还从悬架位移传感器、车轮加速度传感器、系统压力传感器CAN(控制器区域网络)提供的车辆信息和CAN动力单元估算接收多个输入。使用车辆重心的位置信息以及车身加速度传感器相对于车辆重心的位置，执行坐标变换并且应用高通滤波以平移三个垂直车身加速度传感器信号进入起伏、俯仰和侧倾模态加速度。这个计算假设车辆车身是一个刚性体。高通滤波被用来消除由于安装公差、车辆姿态变化或温度影响导致的任何传感器信号偏移。模态加速度随时间积分并且被再次高通滤波以计算模态速度。模态速度进而被积分并且被高通滤波以计算模态位移。

估算器模块302通过对车身加速度传感器信号进行高通滤波来进一步计算车辆车身拐角加速度。通过对车辆车身拐角加速度进行积分并且高通滤波来计算车辆车身拐角速度。通过对车轮加速度传感器信号进行高通滤波来计算车轮加速度。通过对车轮加速度进行积分并且高通滤波来计算车轮速度。通过对悬架位移传感器信号进行高通滤波来计算阻尼器位移。基于这些阻尼器位移和阻尼器顶部安装件相对于车辆重心的位置，计算起伏垂直位移以及相对于地面的俯仰角和侧倾角。

估算器模块302处理测量的传感器信号、并且使用存储在非易失性存储器中的算法计算来自它们的导出信号，以用作控制器模块304的输入信号。估算器模块302使用前述输入来产生与阻尼力有关的输出；液压动力消耗；车轮位移、速度和加速度；系统压力(例如，回弹、压缩、泵高、泵低)；车身位移、速度和加速度；车辆和动力单元信号；以及模态位移、速度和加速度(例如，用于起伏、俯仰和侧倾运动)。估算器模块的输出如图5所示。

动力单元CAN信号的处理

应注意，具有动力单元的CAN接口非常依赖于实际的动力单元类型，并且需要与动力单元供应商合作来定义。动力单元应该至少能够从悬架控制系统接收电机速度请求，并且向悬架控制系统提供关于实际电机速度、运行状态和任何检测到的故障模式的反馈。

阻尼力和液压系统性能的计算

在计算阻尼力和液压系统性能时，还应当理解，使用在阻尼器中测量的回弹压力和压缩压力以及由活塞和杆直径限定的面积来计算阻尼力。此外，液压动力单元上的总压降被计算为泵出口压力与入口压力之差。

转向度量的计算

除了上述之外，可以执行转向度量的计算。这可以涉及确定车辆的前桥与后桥之间的实际侧倾力矩分解。考虑到车辆的阻尼运动比以及前桥轮距和后桥轮距，这可以从致动器力确定。

控制器模块304利用至少一个、但优选地多个算法304a(图6中示出)，这些算法用于基于由传感器测量或由估算器模块302计算的车辆车身和车轮的运动来计算期望的阻尼力。控制器304a的其他输入可以是经由车辆CAN网络可获得的信号。除了期望的阻尼力之外，还计算期望的控制电流偏移以在特定事件期间增加阻尼。控制器模块304的具体输出如图5所示。现在将更全面地描述控制器模块304的各个子系统。控制算法304a还使控制器模块304能够接收来自其他系统的输入，这些输入不一定与车辆动力学相关。例如，控制器304模块及其存储的算法304a可以用于接收输入以帮助以增强车辆操作者的情绪驾驶体验的方式来控制车辆。在一个实例中，这可以与控制器204被通知驾驶员正在收听的音乐类型(例如，“轻音乐”)相关联。外力仲裁和外力请求输入到控制器模块304。

模态(天棚“Skyhook”)控制模块

通常，在使用天棚式控制方法的受控阻尼系统中，控制集中于阻尼：产生随着(模态)速度变化的阻尼力。因为目前描述的系统和方法是全主动系统，所以不再需要车轮和车身之间的相对速度以便能够产生力。本系统和方法具有呈液压动力单元90形式的能量源，这意味着本系统和方法能够独立于车轮和车身运动产生力和悬架运动。因此，本披露的系统和方法不仅通过产生随着模态位移变化的力或随着模态加速度变化的模态“惯性”力来控制模态阻尼，而且还控制模态刚度。基于模态位移或加速度的这种控制被认为在主动悬架系统领域是独特的。

现有技术中描述的阻尼控制系统或者描述模态速度与模态阻尼力之间的线性关系、或非线性控制策略，而不是将非线性控制策略应用于模态天棚控制，或者没有给出关于模态量与从它们得到的模态力之间的确切关系的细节。诸位共同发明人已经确定，这种关系需要以灵活且非线性的方式调节，以便在车辆中行驶时实现最佳舒适度和“自然”道路感觉。这一挑战是通过使用查找表来解决的，通过查找表可以非常方便地在模态(位移、速度或加速度)输入与模态力输出之间应用非线性关系。

如图6所示，控制器模块304包括模态天棚控制模块308。模态天棚控制模块308的主要目的是通过以下方式来确保车辆10中乘客的舒适度：保持车辆车身尽可能稳定、限制其运动幅度、并且确保任何运动以平滑和圆滑的方式发生而不产生加速度峰值或突然干扰。

除了整体车辆速度之外，模态天棚控制模块308将模态位移(即，起伏、侧倾和俯仰位移)、模态速度(即，起伏、侧倾和俯仰速度)和模态加速度(即，起伏、侧倾和俯仰加速度)作为输入。对于这些信号中的每一个，独立地提供线性增益、非线性查找表310、以及基于车辆速度的非线性查找表312。查找表310和312可用于调整输入信号与计算的所需模态力之间的关系。例如，对于模态起伏速度输入，可以使用三个可调参数：

1)线性增益，该线性增益将模态起伏速度转换为所需的模态起伏力。

2)非线性查找表310，该非线性查找表将模态起伏速度作为输入、并且将与上述线性增益相乘的增益因子作为输出。这个查找表310允许模态起伏速度与模态起伏力之间的关系以非线性方式成形，因此可以在模态起伏速度的范围内调节模态起伏力的灵敏度。

3)非线性查找表312，该非线性查找表将车辆速度作为输入、并且其输出是与上述线性增益和另一非线性查找表310的输出相乘的增益因子。这个查找表312允许模态起伏力随着车辆速度进行变化，因此当车辆10行驶得更快时可以增加悬架中的阻尼以确保在更高速度下的车辆稳定性。

应当理解，图6仅明确地展示了作为子系统314的一部分的两个查找表310和312用于确定起伏位移，单独的查找表组316-330被结合在模态天棚控制模块308中以处理对于模态起伏、俯仰和侧倾中的每一个的位移、速度和加速度。因此，每个查找表316-330结合两个单独的查找表，例如查找表310和312。对模态位移和模态加速度的模态天棚控制是模态天棚控制模块308相对于先前开发的模态天棚控制系统提供的特别优势。

控制器模块304还包括前馈控制模块332。前馈控制模块332基于经由车辆CAN网络上的信号检测到的驾驶员输入来计算附加的俯仰和侧倾力矩。基于方向盘角度和车辆速度计算期望的侧倾力矩。两个非线性查找表(未示出)允许前馈控制模块332校准所需侧倾力矩相对于方向盘角度和车辆速度的灵敏度。使用转向动力学模型，估算横向加速度并将其输入到与线性增益串联的可调的查找表中，以计算期望的侧倾力矩。

基于感测的制动压力和车辆速度，由前馈控制模块332计算期望的俯仰力矩。非线性查找表允许前馈控制模块332校准相对于车辆速度的灵敏度，并且线性增益允许模块332校准相对于制动压力的灵敏度。这个查找表和线性增益的输出相互相乘，然后通过另一个可调增益因子进行缩放，以计算所期望的俯仰力矩。

将上述模态天棚控制模块308和前馈控制模块332的模态力(起伏力、俯仰力矩和侧倾力矩)相加在一起，然后使用坐标变换分布在四个阻尼器上。坐标变换考虑了车辆重心的位置和阻尼器顶部安装件的位置。这个实例中的起伏力在车辆10的前桥和后桥之间均等地分开。俯仰力矩和侧倾力矩使用两个独立可调的分割因子分布在前桥和后桥上。在这个实例中计算的车桥力在每个车桥上的左右阻尼器之间均等地分开。使用模态天棚控制以非线性方式调整起伏、俯仰和侧倾的能力是特别有价值的控制特征。

控制器模块304进一步包括基于模态的前馈控制模块334。基于模态的前馈控制模块334是上述前馈控制模块332的替代方案。使用车辆模型，基于模态的前馈控制模块334计算在车轮处实现关于纵向加速度的目标俯仰角和关于横向加速度的目标侧倾角所需要的致动器力。

通过对车辆速度进行区分和低通滤波来计算纵向加速度。方向盘角度和车辆速度是车辆模型的输入，该车辆模型结合了关于a.o.车辆质量和几何参数、悬架、弹簧和轮胎数据的数据。这个模型用于估算车辆10的横向加速度。这个横向加速度和计算的纵向加速度进而用于确定实现车辆10的目标俯仰和侧倾行为所需要的稳态阻尼力请求。这些目标可以通过两个可调的查找表来指定：指定特定纵向加速度的期望俯仰角的目标俯仰图、和指定特定横向加速度的期望侧倾角的目标侧倾图。

控制器模块304进一步包括道路预览控制模块336，该道路预览控制模块可以使用A-因果滤波器336a。术语“A-因果”用于指代这样的事实：A-因果滤波器336a在道路轮廓的特征影响车轮或悬架并且能够通过车辆中的加速度或位移传感器来测量之前使用关于前方道路轮廓的信息。当然，此信息需要由车辆上的另一传感器系统提供，该传感器系统使用例如但不限于相机、激光器、前视红外(“FLIR”)传感器、雷达系统、或者任何其他形式的前视传感器/扫描仪(这些在图5中全部被归类为术语“道路预览传感器”400)来扫描前方道路轮廓。实际上，控制器模块304可以从两个或更多个这样的传感器接收信号并且处理这些信号以确定在车辆的假定行进路径中在车辆前方一定距离(例如10米至100米)处的道路轮廓高度。A-因果滤波器336a将读取此道路轮廓高度，并且道路预览模块336将输出期望的致动器力以使道路输入对车辆行为的影响减到最小。可以使用离线实验室和/或基于计算机的模拟来优化这个A-因果滤波器336a的特征。

因此，道路预览控制模块336基于可用的道路预览信息来计算期望的致动器力。可以使用传感器(例如，光学传感器)或技术来获取道路预览信息，以在车辆移动时扫描车辆10前方的道路轮廓。对于每个车轮，道路预览信息由A-因果滤波器336a独立地滤波，其中频率和阻尼可以根据传感器向前看的距离以及车辆速度来调节。然后，对于每个车轮，这个经滤波的道路预览信号使用可调增益因子独立地缩放到期望的致动器力。

控制器模块304进一步结合力稳定控制模块338。力稳定控制模块338的目的是减少在转弯机动期间由于路面输入而进入车辆车身的力峰值的传递。基于带通滤波的计算的阻尼力和带通滤波的测量的压缩压力，针对每个阻尼器30a-30d单独计算抵消这些力或压力变化的额外的力请求。可调参数是带通滤波器的时间常数和滤波后的致动器力和滤波后的压缩压力的增益因子。力稳定控制模块338仅在对特定阻尼器30a-30d的总力请求超过可调极限值时被激活。

考虑到内部和外部力仲裁，由上述模块332-338计算的阻尼力全部与外力请求加在一起并且被发送到管理模块306。管理模块306的操作将在以下段落中进一步讨论。

车辆的局部(拐角)控制

控制器模块304进一步包括车轮阻尼控制模块340。车轮阻尼控制模块340的主要目的是减少高频车轮摇动。以这种方式，车辆的每个车轮与道路之间的接触更稳定，从而对车辆10产生更安全且更积极的操纵行为。此外，由于较少的高频力传递到车辆车身，减少车轮摇动还可以为车辆乘客提供显著的舒适度改善。

所测量的车轮加速度由车轮阻尼控制模块340进行带通滤波，使得仅保留与高频车轮运动相关的频率成分。非线性查找表用于校准车轮阻尼控制对经滤波的车轮加速度的灵敏度。然后，对于每个车轮，通过使用用于前回弹、前压缩、后回弹和后压缩的单独增益因子，这个查找表的输出单独转换为CVSA阀控制电流偏移。作为替代方案，还可以基于前桥的经滤波的车轮加速度来计算后减振器的CVSA阀控制电流偏移。更进一步地，可以在每个阻尼器30a'-30d'处使用一个或多个数字阀(即，完全“接通”或完全“关闭”的阀)，并且通过施加到数字阀上的数字信号在每个阻尼器处控制数字阀中的一个或多个以产生所需的阻尼动作。尽管本披露的系统和方法可以完全用于任何类型的阀，然而，出于以下讨论的目的，将假设使用CVSA型阀。

末端止动阻尼控制模块

控制器304还包括末端止动阻尼控制模块342。如果阻尼器朝向其行程极限移动，则末端止动阻尼控制模块342的主要目的是抵消阻尼动作。所测量的阻尼器位移由末端止动阻尼控制模块342进行带通滤波，使得仅保留与高频车轮运动相关的频率成分。非线性查找表用于校准末端止动阻尼控制模块342对经滤波的阻尼器位移的灵敏度。然后，对于每个车轮，通过使用用于前回弹、前压缩、后回弹和后压缩的单独增益因子，这个查找表的输出单独转换为CVSA阀控制电流偏移。由车轮阻尼控制模块340和末端止动阻尼控制模块342计算的CVSA阀控制电流偏移被加在一起并且被发送到以下段落中描述的管理模块306。

管理模块

管理模块306的主要操作是将由控制器模块304计算的期望致动器力转换成适当的一组控制信号(例如，动力单元泵速度、CVSA阀控制电流、开关阀控制电流)以递送特定的力请求并且将其与由控制器模块304的车轮阻尼控制模块340和末端止动阻尼控制模块342计算的CVSA阀控制电流偏移结合。管理模块306以开环模式控制每个阻尼器30a-30d：基于力请求，确定一组控制信号，而不考虑实际阻尼器速度。

管理模块306的一个特定优点是包括主动学习模块306a。主动学习模块306a使管理模块306能够识别输入的某些组合，无论这些输入是源自传感器或是用户输入，并且更好且更有效地控制输出信号的产生以满足实时驾驶条件。

如图7所示，在这个实例中，管理模块306由四个独立的管理模块子系统306a-306d组成。每个管理模块子系统306a-306d独立地与来自阻尼器组30a-30d的一个特定阻尼器相关联。因此，例如，管理模块子系统306a可以用于产生用于控制阻尼器30a的输出，子系统306b可以产生用于控制阻尼器30b的输出，子系统306c可以产生用于控制阻尼器30c的输出，并且子系统306d可以产生用于控制阻尼器30d的输出。管理模块子系统306a-306b中的每一者可以具有其自己的处理器和相关联的软件，或者子系统可以共享单个处理器。由管理模块306产生的输出被提供给每个阻尼器30a-30d，如图5所示。

动力单元泵速度的确定

参照图8，将讨论管理模块子系统306a中存在的子系统的高级图。应当理解，管理模块子系统306b-306d均具有与管理模块子系统306a相同的构造。管理模块子系统306a利用查找表344，该查找表可以针对不同的操作模式进行不同的调整。在这个实例中，查找表344被调整用于“运动”驾驶模式。另一个查找表344'可以被调整用于“巡回”驾驶模式。虽然在这个实例中仅容纳两种不同的驾驶模式，但是应当理解，系统300可以实现单独的查找表344，其提供几乎任何数量的不同驾驶模式。应当理解，“运动”模式可以是通过关闭与每个阻尼器30a'-30d'相关联的阀而提供的更硬或更僵硬(紧固)的悬挂感觉。“运动”模式以体育保健的感觉命名，该体育保健是针对加速和操作等性能而设计的。

查找表344允许限定期望的力与动力单元泵速度请求之间的关系，目的是优化某些目标以在这个实例中实现“运动”驾驶模式。例如，不同的目标可以是优化乘坐舒适度(即，使用更高的泵流量和更低的CVSA阀控制电流，其适合于巡回模式)。另一个目标可以是优化动力消耗(即，使用较低的泵流量和较高的CVSA阀控制电流)。

CVSA阀控制电流的确定

给定确定的泵流量，通过控制回弹CVSA阀控制电流以向下拉动车辆车身或向上拉动车轮来实现所期望的阻尼力；或压缩CVSA阀控制电流以向上推动车辆车身或向下推动车轮。对于每个CVSA阀，训练查找表以捕获所需的控制电流水平以递送特定的阻尼力。因此，在这个实例中，查找表346提供CVSA压缩控制电流，并且查找表348为给定的阻尼器(例如，阻尼器30a)提供回弹控制电流。然后，对于每种驾驶模式，将存在总共四对CVSA阀查找表346-360以适应具有四个阻尼器30a-30d的系统。在这个实例中，还可以看到“巡回”模式包括用于力/动力单元泵速度344'-348'的独特查找表344'，以及另外四个CVSA阀查找表346'-360'。每种独特的驾驶模式都将具有其自身期望的力/动力单元泵速度查找表和其自身收集的四对CVSA阀查找表。

在最后的步骤中，由车轮阻尼控制模块340和末端止动阻尼模块342计算的CVSA阀控制电流偏移与由管理模块306计算的CVSA阀控制电流一起求和。

每个管理模块子系统306a-306d还包括其自身的开关阀控制电流产生模块362，用于产生所需的开关阀控制电流。单独的开关阀控制电流由管理模块子系统306a-306d产生，并且被提供给每个阻尼器30a-30d(同样如图5所示)。

开关阀控制电流的确定

管理模块306还用于通过将力请求除以可调参考力值而由期望的阻尼力计算开关阀控制电流，并且应用双曲正切函数以产生从一个方向到另一个方向的平滑过渡。如有必要，可以反转产生的信号，以考虑连接到阻尼器上的开关阀的液压系统的特定设计(端口1连接或回弹液压回路或压缩液压回路)。之后，应用偏移和缩放增益因子来将控制信号移位并重新缩放到开关阀的正确电流范围。

学习特征

针对在期望的阻尼力与动力单元泵速度之间的每个选定关系，可以训练回弹和压缩CVSA阀控制电流查找表以捕获期望的阻尼力与CVSA阀控制电流之间的关系。在这样的训练循环期间，期望的阻尼力从0逐步增加到系统300的尺寸在反弹和压缩上的最大静力。对于每个步骤，如上所述将泵设定在校准速度(即，在“动力单元速度的确定”中)，并且增加适当的(回弹或压缩)CVSA阀控制电流直至达到所期望的力水平。阻尼力由测量的压力计算，如上面涉及“动力单元CAN信号的处理”的部分所述。目前，这种“学习特征”需要手动激活，但也可以自动完成，例如在系统调试的初始化周期或在服务模式开始时。

以上对这些实施例的说明是出于展示和说明的目的提供的。它并不旨在是详尽的或限制本披露。特定实施例的单独的要素或特征通常并不局限于该特定实施例，而是在适用时是可互换的、并且可以用在甚至并未明确示出或描述的选定实施例中。也可以用多种方式来对其加以变化。这样的变化不应当视作是脱离本披露，并且所有这样的修改都旨在包括在本披露的范围之内。

提供了示例性实施例从而使得本披露是详尽的，并将其范围充分地告知本领域的技术人员。阐述了许多特定的细节，诸如特定的部件、装置和方法的实例，以提供对本披露的实施例的详尽理解。对本领域的技术人员来说显然地不必采用特定的细节，而可以用多种不同的形式实施示例性实施例、并且这些特定的细节都不应当解释为是对本披露的范围的限制。在一些示例实施例中，对周知过程、周知装置结构、以及周知技术不做详细描述。

本文所使用的术语仅是出于描述特定示例实施例的目的而并不旨在限制。如在此所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”可以旨在也包括复数形式，除非上下文清楚地另外指明。术语“包含”、“含有”、“包括”和“具有”都是包括性的并且因此指定所陈述特征、整合物、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或加入一种或多种其他特征、整合物、步骤、操作、元件、部件和/或它们的集合。本文所描述的这些方法步骤、过程和操作不应当被解释为必须要求它们按所讨论或展示的特定顺序执行，除非特别指出执行顺序。还应当理解的是，可以采用另外的或替代性的步骤。

当一个元件或层涉及“在……上”、“接合到”、“连接到”、或“联接到”另一元件或层上时，它可以是直接在该另一元件或层上、接合、连接或联接到该另一元件或层上，或者可以存在中间元件或中间层。相比之下，当一个元件涉及“直接在……上”、“直接接合到”、“直接连接到”或“直接联接到”另一元件或层上时，就可能不存在中间元件或中间层。用于描述这些元件之间关系的其他词语应当以类似的方式进行解释(例如，“之间”与“直接之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一项或多项的任意和所有组合。

虽然术语第一、第二、第三等在本文中可以用来描述不同的元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应当受这些术语限制。这些术语可以仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区分开。术语如“第一”、“第二”和其他数字术语在本文使用时并不暗示序列或顺序，除非上下文清楚地指出。因此，下文中讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分，而不偏离示例实施例的传授内容。

空间相关术语，诸如“内”、“外”、“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等在此是为了使得对如这些附图中所示出的一个元件或特征相对于另一个或多个元件或者一个或多个特征的关系的描述易于阐释。空间相关术语可以旨在涵盖除了在附图中描绘的取向之外的、装置在使用或操作中的不同取向。例如，如果装置在这些附图中被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“之下”的元件将被取向为在其他元件或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以涵盖上方和下方两种取向。装置可以被另外定向(旋转90度或成其他取向)，并且本文所使用的空间相关描述符做出了相应的解释。