专利名称：车辆的控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及车辆的控制装置。
背景技术：
以往，人们提出了进行车辆的减振控制的技术。在专利文献I中公开了根据簧上部件的速度、簧上部件相对于簧下部件的相对位移量等所组成的状态量来计算目标衰减力以控制阻尼器(damper)的衰减力这一技术。现有技术文献专利文献
专利文献I日本专利特开2000-148208号公报
发明内容
关于在车辆的减振控制中使簧上部件的振动抑制和簧下部件的振动抑制得以兼顾这一点，以往尚未进行充分的研究。例如，在基于簧上部件的振动来控制悬架装置的衰减力时，有时候簧下部件的振动增加。本发明的目的在于提供一种能够使簧上部件的振动抑制和簧下部件的振动抑制得以兼顾的车辆的控制装置。本发明的车辆的控制装置，其特征是，包括:弹簧机构，连接车辆的簧上部件和簧下部件，产生与所述簧上部件和所述簧下部件的相对位移相应的弹簧力，且能够可变地控制所述弹簧力；及衰减机构，连接所述簧上部件和所述簧下部件，产生使所述簧上部件和所述簧下部件的相对运动衰减的衰减力，且能够可变地控制所述衰减力，基于与所述车辆的簧上振动有关的第一物理量及与所述车辆的簧下振动有关的第二物理量来控制所述弹簧机构及所述衰减机构。在上述车辆的控制装置中，优选是:基于所述簧上振动的频率及所述簧下振动的频率来控制所述弹簧机构及所述衰减机构。在上述车辆的控制装置中，优选是:所述第二物理量是所述车辆的车轮的接地载荷变动量，基于所述车辆的簧上加速度及簧下加速度而算出所述接地载荷变动量。在上述车辆的控制装置中，优选是:控制所述弹簧机构以抑制在所述车辆上产生的低频振动。在上述车辆的控制装置中，优选是:控制所述衰减机构以抑制在所述车辆上产生的高频振动。在上述车辆的控制装置中，优选是:基于所述第一物理量及所述第二物理量，对所述弹簧机构及所述衰减机构分别进行与频率相应的加权来控制所述弹簧机构及所述衰减机构在上述车辆的控制装置中，优选是:对包含所述弹簧机构及所述衰减机构在内的所述车辆的运动模型应用H c 控制理论来决定所述弹簧力及所述衰减力的目标值。
在上述车辆的控制装置中，优选是:将铅垂方向上的路面的位移速度作为针对所述运动模型的扰动输入来决定所述弹簧力及所述衰减力的目标值。本发明的车辆的控制装置，其特征是，包括:弹簧机构，连接车辆的簧上部件和簧下部件，产生与所述簧上部件和所述簧下部件的相对位移相应的弹簧力，且能够可变地控制所述弹簧力；及衰减机构，连接所述簧上部件和所述簧下部件，产生使所述簧上部件和所述簧下部件的相对运动衰减的衰减力，且能够可变地控制所述衰减力，基于所述车辆的簧上振动及所述车辆的簧下振动来协调控制所述弹簧机构及所述衰减机构。本发明的车辆的控制装置，其特征是，包括:弹簧机构，连接车辆的簧上部件和簧下部件，产生与所述簧上部件和所述簧下部件的相对位移相应的弹簧力，且能够可变地控制所述弹簧力；及衰减机构，连接所述簧上部件和所述簧下部件，产生使所述簧上部件和所述簧下部件的相对运动衰减的衰减力，且能够可变地控制所述衰减力，对包含所述弹簧机构及所述衰减机构在内的所述车辆的运动模型应用H c 控制理论来控制所述弹簧机构及所述衰减机构。发明效果本发明所涉及的车辆的控制装置，基于与车辆的簧上振动有关的第一物理量及与车辆的簧下振动有关的第二物理量来控制弹簧机构及衰减机构。因而，根据本发明所涉及的车辆的控制装置，可取得能够使簧上部件的振动抑制和簧下部件的振动抑制得以兼顾的效果。
图1是表示实施方式所涉及的减振控制系统的单轮模型的图。图2是表示基于巴特沃斯滤波器的针对簧上G的权数函数的图。图3是表示基于巴特沃斯滤波器的针对接地载荷变动的权数函数的图。图4是表示针对增益调整后的簧上G的权数函数的图。图5是表示针对增益调整后的接地载荷变动的权数函数的图。图6是表示利用实施方式的车辆的控制装置进行的控制的结构的框图。图7是表示利用车辆的控制装置进行的控制的流程的流程图。图8是表示进行实施方式的减振控制时的簧上振动的图。图9是表示进行实施方式的减振控制时的接地载荷变动量的图。图10是表示关于减振控制系统的单轮模型的其他例子的图。图11是表示以簧上振动的降低为目标来控制衰减机构的衰减力时的簧上振动的一例的图。图12是表示以簧上振动的降低为目标来控制衰减机构的衰减力时的接地载荷变动量的一例的图。
具体实施例方式
下面，一边参照附图一边详细地说明本发明实施方式的车辆的控制装置。此外，本发明并非由实施方式所限定。另外，在下述实施方式的构成要素中包含本领域技术人员能够容易地设想的或者实质上相同的内容。
(实施方式)参照图1到图12就实施方式进行说明。本实施方式涉及车辆的控制装置。图1是表示本实施方式所涉及的减振控制系统的单轮模型的图。本实施方式的车辆的控制装置1-1基于车辆的簧上振动及簧下振动来分别控制弹簧机构及衰减机构。弹簧力及衰减力的目标值基于H c 控制理论来决定。在H c 控制逻辑中，将簧上特性(加速度、速度、位移)和簧下的接地载荷变动量作为评价输出来同时设计控制逻辑。通过着眼于簧上特性的低频响应的控制逻辑来运算可变弹簧力的目标值。另外，通过着眼于簧下接地载荷变动量的高频响应的控制逻辑来运算可变衰减力的目标值。在控制逻辑的设计中，基于簧上特性和接地载荷变动的传递函数来分别设计对应于低频及高频的滤波器。 根据本实施方式的车辆的控制装置1-1，通过同时控制与车辆乘坐舒适性性能有关的簧上振动及与接地性(接触地面性)有关的接地载荷变动，就可同时使乘坐舒适性和接地性(操纵性)得以提高。图1所示的单轮模型是包含弹簧机构和衰减机构的车辆的运动模型。如图1所示那样，在车辆的簧上部件10和簧下部件20之间设有悬架装置30。簧上部件10是由悬架装置30所支承的部件，包含车身。簧下部件20是在比悬架装置30靠车轮40侧配置的部件，包含被连结于车轮40的转向节及连结于转向节的下臂等。悬架装置30具有弹簧机构30A及衰减机构30B。弹簧机构30A和衰减机构30B并行设置。弹簧机构30A连接簧上部件10和簧下部件20，产生与簧上部件10和簧下部件20的相对位移相应的弹簧力，并使该弹簧力作用于簧上部件10及簧下部件20。另外，弹簧机构30A能够可变地控制弹簧系数k，即可变地控制弹簧力。簧上部件10和簧下部件20的相对位移是指簧上部件10和簧下部件20在悬架装置30的行程方向上接近或者分离这一方向的相对位移。弹簧机构30A的弹簧系数k包含线性弹簧系数1 和非线性弹簧系数kv。线性弹簧系数1 是簧上部件10和簧下部件20的相对位移与弹簧力线性地对应的弹簧系数。非线性弹簧系数kv是被可变地控制的弹簧系数，相对于簧上部件10和簧下部件20的相对位移使弹簧力非线性地变化。也就是说，通过对与线性弹簧系数h相应的弹簧力加上与非线性弹簧系数kv相应的弹簧力，就能够使弹簧机构30A所产生的弹簧力相对于规定的相对位移增减。衰减机构30B连接簧上部件10和簧下部件20，产生使簧上部件10和簧下部件20的相对运动衰减的衰减力。衰减机构30B能够可变地控制衰减系数c,即可变地控制衰减力。簧上部件10和簧下部件20的相对运动是指簧上部件10和簧下部件20在悬架装置30的行程方向上接近或者分离这一方向的相对运动。衰减机构30B通过产生与该相对运动中的簧上部件10和簧下部件20的相对速度相应的衰减力而使相对运动衰减。衰减机构30B的衰减系数c包含线性衰减系数Ctl和非线性衰减系数Cv0线性衰减系数Ctl是簧上部件10和簧下部件20的相对速度与衰减力线性地对应的衰减系数。非线性衰减系数Cv是被可变地控制的衰减系数，相对于簧上部件10和簧下部件20的相对速度使衰减力非线性地变化。也就是说，通过对与线性衰减系数Ctl相应的衰减力加上与非线性衰减系数Cv相应的衰减力，能够使衰减机构30B所产生的衰减力相对于规定的相对速度增减。作为弹簧机构30A，例如使用能够可变地控制弹簧系数的空气悬架机构。空气悬架机构例如具有介于簧上部件10和簧下部件20之间的空气室，此空气室作为弹簧起作用。压缩空气从压缩机经由空气配管被提供给空气室。可变地控制弹簧系数的单元例如能够设为可变地控制将空气悬架机构的空气室和压缩机进行连接的空气配管的流路面积的执行器。此外，弹簧机构30A并非限定于此，还可以使用能够可变地控制弹簧系数的其他弹簧机构。作为衰减机构30B，例如使用能够可变地控制衰减系数的减振器(shockabsorber)机构。减振器机构例如具备:被连接到簧上部件10或者簧下部件20的一方并密封了差动流体的缸体；及被连接到另一方并具有在缸体内往复运动的活塞部的活塞杆。可变地控制衰减系数的单元例如能够设为通过使活塞部的回转阀进行旋转以使连通活塞上室和下室的油路的流路面积可变的执行器。此外，衰减机构30B并非限定于此，还可以使用能够可变地控制衰减系数的其他衰减机构。在本实施方式的悬架装置30中，衰减机构30B的衰减系数的控制响应 性高于弹簧机构30A的弹簧系数的控制响应性。在图1中，Ftl是与线性弹簧系数1 及线性衰减系数Ctl相对应的悬架装置30的产生力(无控制产生力)。无控制产生力F。例如取弹簧力及衰减力的控制范围内的中间常数。另外，Fv是与非线性弹簧系数kv及非线性衰减系数Cv相对应的悬架装置30的产生力(有控制产生力)。有控制产生力Fv是基于可变常数设计的产生力。在车辆上设有E⑶60、簧上G传感器61及簧下G传感器62。E⑶60例如是具有计算机的电子控制单元。ECU60能够作为控制车辆的控制部而发挥功能。簧上G传感器61被配置于簧上部件10。簧上G传感器61能够检测簧上部件10的上下方向的加速度。簧下G传感器62被配置于簧下部件20。簧下G传感器62能够检测簧下部件20的上下方向的加速度。簧上G传感器61及簧下G传感器62被连接到E⑶60，表示簧上G传感器61及簧下G传感器62的检测结果的信号被分别输出到ECU60。E⑶60与弹簧机构30A的执行器相连接，能够控制弹簧机构30A的执行器。另外，ECU60与衰减机构30B的执行器相连接，能够控制衰减机构30B的执行器。本实施方式的车辆的控制装置1-1具备弹簧机构30A、衰减机构30B及E⑶60。图1所示的单轮模型的运动方程式用下面的式(I)及式(2)来表示。HibXb' ’ = k0 (xw-xb) + C0 (xw，_xb’ ) + kv (xw_xb) + cv (xw，_xb’ )...(I)HiwXw' ' = ~k0 (Xw-Xb)-C0 (xw，-xb，)_kv (xw_xb)_cv (xw，_xb，)+kt (xr_xw)…(2)其中，Xr、Xw&Xb分别表示路面50的位移、簧下部件20的位移及簧上部件10的位移。在这里，位移就是相对于各自的基准位置的车辆上下方向的位移，例如能够设为铅垂方向上的位移。此外，还可以将悬架装置30的轴方向的移动量设为位移。在下面的说明中，将路面50的位移\只记载为“路面位移x/’，将簧上部件10的位移Xb只记载为“簧上位移xb”，并将簧下部件20的位移Xw只记载为“簧下位移X:，。mb表示簧上部件10的质量(下面只记载为“簧上质量mb”)，mw表示簧下部件20的质量(下面只记载为“簧下质量mw”)。另夕卜，kt表示车轮40的刚度(弹簧常数)。另外，数学公式等中的记号“’ ”表示一次微分，记号
表示二次微分。另外，若将单轮模型进行状态空间表达，则用下面的式(3)及式(4)来表示。xp’ = ApXp + BplW1 + Bp2U...(3)
zp = CplXp 十 DpllW1 十 Dpl2U…(4)其中，Ap如下述[数学式1]，Bpl如下述[数学式2]，Bp2如下述[数学式3]，Xp如下述[数学式4]，Cpl如下述[数学式5]，Dpll如下述[数学式6]，Dpl2如下述[数学式7]，控制输入u如下述[数学式8]，评价输出Zp如下述[数学式9]。另外，扰动输入W1 = x/ (路面50的位移速度)。此外，下述[数学式9]的矩阵中的第I行是簧上G，第2行是接地载荷变动量。簧上G是簧上部件10的上下方向的加速度。接地载荷变动量是车轮40的接地载荷的相对于预定的规定状态的接地载荷的变动量。规定状态例如能够设为车辆停止在平坦的路面上时的接地载荷。接地载荷变动量表示簧下的接地性。在将簧下的接地载荷变动量作为评价输出来设计控制系统时，很难用实车来计测接地载荷变动量。作为计测接地载荷变动量的手段，可考虑使用接地载荷变动传感器的直接计测，但却有成本增大的问题。在本实施方式中，如下面将说明那样，基于簧上加速度(亦记载为“簧上G”)和簧下加速度(亦记载为“簧下G”)来运算接地载荷变动量。由此，就能够一边抑制成本增大一边获得接地载荷变动量，能够使控制精度得以提高。接地载荷变动量Ft能够用从上述式(I)及式(2 )所推导的下面的式(5 )来表示。Ft = kt (xr-xw) = mbxb’’ + mwxw’’ (5)也就是说，能够基于已知的簧上质量mb及簧下质量mw、簧上加速度xb’ ’和簧下加速度xw’’来运算接地载荷变动量Ft的理论值。由此，就可以不采用接地载荷变动传感器等直接计测的单元，间接地且精度良好地运算接地载荷变动量Ft。此外，在没有簧下G传感器62的情况下，还能基于簧上加速度xb’ ’和悬架装置30的行程位移通过观测设计来运算接地载荷变动量Ft。数学式I
权利要求
1.一种车辆的控制装置，其特征在于，包括: 弹簧机构，连接车辆的簧上部件和簧下部件，产生与所述簧上部件和所述簧下部件的相对位移相应的弹簧力，且能够可变地控制所述弹簧力；及 衰减机构，连接所述簧上部件和所述簧下部件，产生使所述簧上部件和所述簧下部件的相对运动衰减的衰减力，且能够可变地控制所述衰减力， 基于与所述车辆的簧上振动有关的第一物理量及与所述车辆的簧下振动有关的第二物理量来控制所述弹簧机构及所述衰减机构。
2.如权利要求1所述的车辆的控制装置，其中， 基于所述簧上振动的频率及所述簧下振动的频率来控制所述弹簧机构及所述衰减机构。
3.如权利要求1所述的车辆的控制装置，其中， 所述第二物理量是所述车辆的车轮的接地载荷变动量， 基于所述车辆的簧上加速度及簧下加速度而算出所述接地载荷变动量。
4.如权利要求1所述 的车辆的控制装置，其中， 控制所述弹簧机构以抑制在所述车辆上产生的低频振动。
5.如权利要求1所述的车辆的控制装置，其中， 控制所述裳减机构以抑制在所述车辆上广生的闻频振动。
6.如权利要求2所述的车辆的控制装置，其中， 基于所述第一物理量及所述第二物理量，对所述弹簧机构及所述衰减机构分别进行与频率相应的加权来控制所述弹簧机构及所述衰减机构。
7.如权利要求6所述的车辆的控制装置，其中， 对包含所述弹簧机构及所述衰减机构在内的所述车辆的运动模型应用H c 控制理论来决定所述弹簧力及所述衰减力的目标值。
8.如权利要求7所述的车辆的控制装置，其中， 将铅垂方向上的路面的位移速度作为针对所述运动模型的扰动输入来决定所述弹簧力及所述衰减力的目标值。
9.一种车辆的控制装置，其特征在于，包括: 弹簧机构，连接车辆的簧上部件和簧下部件，产生与所述簧上部件和所述簧下部件的相对位移相应的弹簧力，且能够可变地控制所述弹簧力；及 衰减机构，连接所述簧上部件和所述簧下部件，产生使所述簧上部件和所述簧下部件的相对运动衰减的衰减力，且能够可变地控制所述衰减力， 基于所述车辆的簧上振动及所述车辆的簧下振动来协调控制所述弹簧机构及所述衰减机构。
10.一种车辆的控制装置，其特征在于，包括: 弹簧机构，连接车辆的簧上部件和簧下部件，产生与所述簧上部件和所述簧下部件的相对位移相应的弹簧力，且能够可变地控制所述弹簧力；及 衰减机构，连接所述簧上部件和所述簧下部件，产生使所述簧上部件和所述簧下部件的相对运动衰减的衰减力，且能够可变地控制所述衰减力， 对包含所述弹簧机构及所述衰减机构在内的所述车辆的运动模型应用H c 控制理论来控制所述弹簧机构及所述衰减机构。
全文摘要
一种车辆的控制装置，包括连接车辆的簧上部件(10)和簧下部件(20)，产生与簧上部件和簧下部件的相对位移相应的弹簧力、且能够可变地控制弹簧力的弹簧机构(30A)；及连接簧上部件和簧下部件，产生使簧上部件和簧下部件的相对运动衰减的衰减力、且能够可变地控制衰减力的衰减机构(30B)，基于与车辆的簧上振动有关的第一物理量及与车辆的簧下振动有关的第二物理量来控制弹簧机构及衰减机构。
文档编号B60G17/018GK103079849SQ20108006890
公开日2013年5月1日 申请日期2010年9月3日 优先权日2010年9月3日
发明者刘延庆, 穗积仁, 田畑雅朗 申请人:丰田自动车株式会社