车辆的控制装置制造方法
【专利摘要】具备：行驶状态检测单元，其检测车辆的行驶状态；目标姿势控制量运算单元，其基于行驶状态来运算车身的目标姿势控制量；姿势控制量运算单元，其基于上述目标姿势控制量来运算由除减振器以外的姿势控制致动器控制的姿势控制量；以及阻尼力控制单元，其基于上述目标姿势控制量和上述姿势控制量来控制减振器的阻尼力。
【专利说明】车辆的控制装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及控制车辆的状态的控制装置。
【背景技术】
[0002]作为与车辆的控制装置有关的技术，公开了一种专利文献I所记载的技术。在该公报中公开了一种使用能够变更阻尼力的悬架控制装置来控制车身姿势的技术。
[0003]专利文献1:日本特开平7-117435号公报
【发明内容】
_4] 发明要解决的问题
[0005]然而，如果仅利用减振器的阻尼力来控制车身姿势，则阻尼力容易变高，在从路面侧输入了高频振动的情况下，有可能对乘员施加不适感。
[0006]本发明是着眼于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够一边减轻对乘员施加的不适感一边控制车身姿势的车辆的控制装置。
[0007] 用于解决问题的方案
[0008]为了实现上述目的，在本发明的车辆的控制装置中，具备:行驶状态检测单元，其检测车辆的行驶状态；目标姿势控制量运算单元，其基于行驶状态来运算车身的目标姿势控制量；姿势控制量运算单元，其基于上述目标姿势控制量来运算由除减振器以外的姿势控制致动器控制的姿势控制量；以及阻尼力控制单元，其基于上述目标姿势控制量和上述姿势控制量来控制减振器的阻尼力。
[0009] 发明的效果
[0010]即，能够通过与高频振动特性的劣化毫无关系的姿势控制量来降低阻尼力的控制量，能够抑制高频振动特性的劣化。
[0011]另外，能够通过姿势控制量使减振器的阻尼力的控制量减少，因此能够将减振器的可控制区域变得比较窄，能够通过廉价的结构来实现车身姿势控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是表示第一实施例的车辆的控制装置的系统概要图。
[0013]图2是表示第一实施例的车辆的控制装置的控制结构的控制框图。
[0014]图3是表示第一实施例的侧倾率抑制控制的结构的控制框图。
[0015]图4是表示第一实施例的侧倾率抑制控制的包络波形形成处理的时间图。
[0016]图5是表示第一实施例的行驶状态估计部的结构的控制框图。
[0017]图6是表示第一实施例的行程速度运算部的控制内容的控制框图。
[0018]图7是表示第一实施例的基准车轮速度运算部的结构的框图。
[0019]图8是表示车身振动模型的概要图。
[0020]图9是表示进行第一实施例的俯仰控制时的各致动器控制量计算处理的控制框图。
[0021]图10是表示第一实施例的制动器俯仰控制的控制框图。
[0022]图11是对由车轮速度传感器检测出的车轮速度频率特性和在实施例中未装载的行程传感器的行程频率特性同时记录表示的图。
[0023]图12是表示第一实施例的簧上减振控制中的频率感应控制的控制框图。
[0024]图13是表示各频率区域中的人体感觉特性的相关图。
[0025]图14是表示第一实施例的频率感应控制下的腾空区域的振动混入比率与阻尼力的关系的特性图。
[0026]图15是示出在某种行驶条件下由车轮速度传感器检测出的车轮速度频率特性的图。
[0027]图16是表示第一实施例的簧下减振控制的控制结构的框图。
[0028]图17是表示第一实施例的阻尼力控制部的控制结构的控制框图。
[0029]图18是表示第一实施例的标准模式下的阻尼系数仲裁处理的流程图。
[0030]图19是表示第一实施例的运动模式下的阻尼系数仲裁处理的流程图。
[0031]图20是表示第一实施例的舒适模式下的阻尼系数仲裁处理的流程图。
[0032]图21是表示第一实施例的高速公路模式下的阻尼系数仲裁处理的流程图。
[0033]图22是表示在起伏路面和凹凸路面上行驶时的阻尼系数变化的时间图。
[0034]图23是表示在第一实施例的阻尼系数仲裁部中基于行驶状态进行模式选择处理的流程图。
[0035]图24是表示进行第二实施例的俯仰控制时的各致动器控制量计算处理的控制框图。
[0036]图25是表示进行第三实施例的俯仰控制时的各致动器控制量计算处理的控制框图。
[0037]附图标记说明
[0038]1:发动机；la:发动机控制器(发动机控制部)；2:制动控制单兀；2a:制动控制器(制动控制部)；3:S/A (阻尼力可变减振器)；3a:S/A控制器；5:车轮速度传感器；6: —体型传感器；7:转角传感器；8:车速传感器；20制动器；31:驾驶员输入控制部；32:行驶状态估计部；33:簧上减振控制部；33a:天棚控制部；33b:频率感应控制部；34:簧下减振控制部；35:阻尼力控制部；331:第一目标姿势控制量运算部；332:发动机姿势控制量运算部；333:第二目标姿势控制量运算部；334:制动器姿势控制量运算部；335:第三目标姿势控制量运算部；336:减振器姿势控制量运算部。
【具体实施方式】
[0039]〔第一实施例〕
[0040]图1是表示第一实施例的车辆的控制装置的系统概要图。车辆具有:作为动力源的发动机1、使各轮产生基于摩擦力的制动扭矩的制动器20(以下，在显示与单个轮对应的制动器时记载为右前轮制动器:20FR、左前轮制动器:20FL、右后轮制动器:20RR、左后轮制动器:20RL)、设置于各轮与车身之间且能够以改变阻尼力的方式进行控制的减振器3(以下记载为S/A。在显示与单个轮对应的S/A时记载为右前轮S/A:3FR、左前轮S/A:3FL、右后轮 S/A:3RR、左后轮 S/A:3RL)。
[0041]发动机I具有对从发动机I输出的扭矩进行控制的发动机控制器(以下也称为发动机控制部)la，发动机控制器Ia通过控制发动机I的节流阀开度、燃料喷射量、点火时刻等来控制期望的发动机运转状态(发动机转数、发动机输出扭矩)。另外，制动器20基于从能够与行驶状态相应地控制各轮的制动液压的制动控制单元2供给的液压来产生制动扭矩。制动控制单兀2具有控制由制动器20广生的制动扭矩的制动控制器(以下也称为制动控制部)2a，将由于驾驶员对制动踏板的操作而产生的主缸压或者由内置的马达驱动泵产生的泵压作为液压源，通过多个电磁阀的开闭动作使各轮的制动器20产生期望的液压。
[0042]S/A3是使设置于车辆的簧下(车轴、车轮等)与簧上(车身等)之间的螺旋弹簧的弹性运动衰减的阻尼力产生装置，构成为能够通过致动器的动作来改变阻尼力。S/A3具有封装有流体的汽缸、在该汽缸内进行运动的活塞以及对在该活塞的上下形成的流体室之间的流体移动进行控制的节流孔。并且，在该活塞中形成具有多种节流孔径的节流孔，在S/A致动器动作时，从多种节流孔选择与控制指令相应的节流孔。由此，能够产生与节流孔径相应的阻尼力。例如，如果节流孔径小，则活塞的移动容易受到限制，因此阻尼力变高，如果节流孔径大，则活塞的移动难以受到限制，因此阻尼力变小。
[0043]此外，除了选择节流孔径以外，例如也可以在将形成于活塞的上下的流体相连接的连通路上配置电磁控制阀，通过控制该电磁控制阀的开闭量来设定阻尼力，不作特别地限定。S/A3具有控制S/A3的阻尼力的S/A控制器3a(相当于阻尼力控制单元)，利用S/A致动器使节流孔径进行动作来控制阻尼力。
[0044]另外，具有:车轮速度传感器5，其检测各轮的车轮速度(以下，在显示与单个轮对应的车轮速度时，记载为右前轮车轮速度:5FR、左前轮车轮速度:5FL、右后轮车轮速度:5RR、左后轮车轮速度:5RL);—体型传感器6，其检测作用于车辆的重心点的前后加速度、横摆率以及横向加速度；转角传感器7，其检测驾驶员的转向操作量即转向角；车速传感器8，其检测车速；发动机扭矩传感器9，其检测发动机扭矩；发动机转数传感器10，其检测发动机转数；主压传感器11，其检测主缸压；制动开关12，其在进行制动踏板操作时输出接通状态信号；以及加速踏板开度传感器13，其检测加速踏板开度。这些各种传感器的信号被输入到S/A控制器3a。此外，关于一体型传感器6的配置，也可以配置在车辆的重心位置，即使是除此以外的场所，只要是能够估计重心位置处的各种值的结构即可，不作特别地限定。另外，不需要是一体型，也可以设为单个地检测横摆率、前后加速度以及横向加速度的结构。
[0045]图2是表示第一实施例的车辆的控制装置的控制结构的控制框图。在第一实施例中，作为控制器，由发动机控制器la、制动控制器2a以及S/A控制器3a这三个控制器构成。在S/A控制器3a内具有:驾驶员输入控制部31，其进行基于驾驶员的操作(转向操作、力口速操作以及制动踏板操作等)来实现期望的车辆姿势的驾驶员输入控制；行驶状态估计部32，其基于各种传感器的检测值来估计行驶状态；簧上减振控制部33，其基于估计出的行驶状态来控制簧上的振动状态；簧下减振控制部34，其基于估计出的行驶状态来控制簧下的振动状态；以及阻尼力控制部35，其基于从驾驶员输入控制部31输出的减振器姿势控制量、从簧上减振控制部33输出的簧上减振控制量以及从簧下减振控制部34输出的簧下减振控制量来决定要对S/A3设定的阻尼力，从而进行S/A的阻尼力控制。[0046]在第一实施例中，作为控制器，示出了具备三个控制器的结构，但例如也可以设为如下结构:将阻尼力控制部35从S/A控制器3a剔除而作为姿势控制控制器，将阻尼力控制部35作为S/A控制器，从而具备四个控制器，还可以将各控制器全部由一个整合控制器构成，不作特别地限定。此外，关于在第一实施例中以这种方式构成的结构，假定了以下情况:直接借用现有的车辆中的发动机控制器和制动控制器来作为发动机控制部Ia和制动控制部2a，另外装载S/A控制器3a，由此实现第一实施例的车辆的控制装置。
[0047](车辆的控制装置的整体结构)
[0048]在第一实施例的车辆的控制装置中，为了控制簧上产生的振动状态，使用三个致动器。此时，各个控制是控制簧上状态，因此产生相互干扰的问题。另外，能够由发动机I控制的元件、能够由制动器20控制的元件以及能够由S/A3控制的元件各不相同，应该如何组合这些元件并进行控制成为问题。
[0049]例如，制动器20能够控制弹起运动和俯仰运动，但当进行这两种控制时减速感强，容易对驾驶员施加不适感。另外，S/A3能够控制侧倾运动、弹起运动以及俯仰运动之类的所有运动，但在通过S/A3进行所有控制的情况下，导致S/A3的制造成本升高，另外，存在阻尼力变高的倾向，因此容易输入来自路面侧的高频振动，同样容易对驾驶员施加不适感。换句话说，存在以下的折衷关系(trade-off):制动器20的控制虽然不会导致高频振动的劣化但会导致减速感的增加，S/A3的控制虽然不会导致减速感但会导致输入高频振动。
[0050]因此，在第一实施例的车辆的控制装置中，综合判断以上所述的问题，为了实现在发挥各控制特性优点的同时互补完善各自缺点的控制结构来实现廉价且减振能力优良的车辆的控制装置，主要考虑以下列举的点来构建整体的控制系统。
[0051](I)通过优先进行发动机I和制动器20的控制来抑制S/A3的控制量。
[0052](2)通过将制动器20的控制对象运动限定为俯仰运动来消除制动器20的控制下的减速感。
[0053](3)通过与实际能够输出的控制量相比限制地输出发动机I和制动器20的控制量，来一边减轻S/A3的负担一边抑制伴随发动机1、制动器20的控制所产生的不适感。
[0054](4)通过所有致动器来进行天棚控制。此时，一般不使用天棚控制所需的行程传感器、簧上上下加速度传感器等，利用所有装载于车辆的车轮速度传感器以廉价的结构实现天棚控制。
[0055](5)当利用S/A3进行簧上控制时，针对在天棚控制之类的矢量控制下难以应对的高频振动的输入，重新导入标量控制(频率感应控制)。
[0056](6)通过与行驶状态相应地适当选择S/A3所要实现的控制状态，来提供与行驶状况相应的恰当的控制状态。
[0057]以上是在实施例中构成的整体的控制系统的概要。以下，对实现这些结构的单个内容依次进行说明。
[0058](关于驾驶员输入控制部)
[0059]首先，对驾驶员输入控制部进行说明。驾驶员输入控制部31具有:发动机侧驾驶员输入控制部31a，其通过发动机I的扭矩控制来实现驾驶员所要求的车辆姿势；以及S/A侧驾驶员输入控制部31b，其通过S/A3的阻尼力控制来实现驾驶员所要求的车辆姿势。在发动机侧驾驶员输入控制部31a内，基于抑制前轮和后轮的接地负载变动的接地负载变动抑制控制量和来自转角传感器7、车速传感器8的信号来运算与驾驶员想要实现的车辆运动状态对应的横摆响应控制量，并对发动机控制部Ia输出。
[0060]在S/A侧驾驶员输入控制部31b中，基于来自转角传感器7、车速传感器8的信号来运算与驾驶员想要实现的车辆运动状态对应的驾驶员输入阻尼力控制量，并对阻尼力控制部35输出。例如，在驾驶员转弯过程中车辆的车头侧翘起时，驾驶员的视野容易偏离路面，因此在这种情况下为了防止车头翘起而将四个轮的阻尼力作为驾驶员输入阻尼力控制量并输出。另外，输出对在转弯时产生的侧倾进行抑制的驾驶员输入阻尼力控制量。
[0061]〔关于通过S/A侧驾驶员输入控制进行的侧倾控制〕
[0062]在此，对通过S/A侧驾驶员输入控制进行的侧倾抑制控制进行说明。图3是表示第一实施例的侧倾率抑制控制的结构的控制框图。在横向加速度估计部31bl中，基于由转角传感器7检测出的前轮转角Sf、后轮转角δr(在具备后轮转向装置的情况下将实际的后轮转角作为后轮转角Sr，在除此以外的情况下适当地设为O即可)以及由车速传感器8检测出的车速VSP，来估计横向加速度Yg。使用横摆率估计值Y通过以下式子来计算该横向加速度Yg。
[0063]Yg = VSP.Y
[0064]此外，通过以下式子来计算横摆率估计值Y。
【权利要求】
1.一种车辆的控制装置，其特征在于，具备: 行驶状态检测单元，其检测车辆的行驶状态； 目标姿势控制量运算单元，其基于行驶状态来运算车身的目标姿势控制量； 姿势控制量运算单元，其基于上述目标姿势控制量来运算由减振器以外的姿势控制致动器控制的姿势控制量；以及 阻尼力控制单元，其基于上述目标姿势控制量和上述姿势控制量来控制减振器的阻尼力。
2.根据权利要求1所述的车辆的控制装置，其特征在于， 上述阻尼力控制单元运算从上述目标姿势控制量中去除上述姿势控制量而得到的阻尼力姿势控制量，基于该阻尼力姿势控制量来控制上述阻尼力。
3.根据权利要求1或2所述的车辆的控制装置，其特征在于， 上述姿势控制量运算单元具有将上述姿势控制量限制为规定值的限制值。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的车辆的控制装置，其特征在于， 上述姿势控制量是通过制动 力进行控制的制动力姿势控制量。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的车辆的控制装置，其特征在于， 上述姿势控制量是通过车辆的驱动力进行控制的驱动力姿势控制量。
6.根据权利要求1所述的车辆的控制装置，其特征在于， 上述姿势控制量是通过车辆的制动力进行控制的制动力姿势控制量和通过车辆的驱动力进行控制的驱动力姿势控制量， 上述姿势控制量运算单元基于上述目标姿势控制量和上述制动力姿势控制量来运算上述驱动力姿势控制量， 上述阻尼力控制单元基于上述目标姿势控制量、上述驱动力姿势控制量以及上述制动力姿势控制量来控制减振器的阻尼力。
7.根据权利要求6所述的车辆的控制装置，其特征在于， 上述姿势控制量运算单元基于从上述目标姿势控制量中去除上述制动力姿势控制量而得到的值来运算上述驱动力姿势控制量。
8.根据权利要求6或7所述的车辆的控制装置，其特征在于， 上述车辆的驱动力是发动机的驱动力。
9.根据权利要求1所述的车辆的控制装置，其特征在于， 上述姿势控制量是通过车辆的制动力进行控制的制动力姿势控制量和通过车辆的驱动力进行控制的驱动力姿势控制量， 上述姿势控制量运算单元基于上述目标姿势控制量和上述驱动力姿势控制量来运算上述制动力姿势控制量， 上述阻尼力控制单元基于上述目标姿势控制量、上述驱动力姿势控制量以及上述制动力姿势控制量来控制减振器的阻尼力。
10.根据权利要求9所述的车辆的控制装置，其特征在于， 上述姿势控制量运算单元基于从上述目标姿势控制量中去除上述驱动力姿势控制量而得到的值来运算上述制动力姿势控制量。
11.根据权利要求9或10所述的车辆的控制装置，其特征在于，上述车辆的驱动力是马达。
12.根据权利要求6至11中的任一项所述的车辆的控制装置，其特征在于， 上述阻尼力控制单元运算从上述目标姿势控制量中去除上述驱动力姿势控制量和上述制动力姿势控制量而得到的阻尼力姿势控制量，基于该阻尼力姿势控制量来控制上述阻尼力。
13.根据权利要求6至12中的任一项所述的车辆的控制装置，其特征在于， 上述姿势控制量运算单元具有将上述制动力姿势控制量限制为规定值的限制值。
14.根据权利要求6至13中的任一项所述的车辆的控制装置，其特征在于， 上述姿势控制量运算单元具有将上述驱动力姿势控制量限制为规定值的限制值。
15.根据权利要求1至14中的任一项所述的车辆的控制装置，其特征在于， 上述行驶状态检测单元是检测簧上的运动的单元。
16.根据权利要求15所述的车辆的控制装置，其特征在于， 上述目标姿势控制量运算单元运算抑制上述簧上的运动的控制量，来作为目标姿势控制量。
17.根据权利要求16所述的车辆的控制装置，其特征在于， 上述行驶状态检测单元是检测车辆的俯仰率的单元， 上述目标姿势控制量运算单元基于所检测出的上述俯仰率来运算上述目标姿势控制量。
18.根据权利要求1至17中的任一项所述的车辆的控制装置，其特征在于， 上述行驶状态检测单元基于车轮速度的变化来估计行驶状态。
19.根据权利要求1至18中的任一项所述的车辆的控制装置，其特征在于， 上述姿势控制量运算单元基于天棚控制定律来运算车身姿势控制量。
20.根据权利要求1至19中的任一项所述的车辆的控制装置，其特征在于， 上述阻尼力控制单元基于天棚控制定律来控制阻尼力。
21.根据权利要求1至20中的任一项所述的车辆的控制装置，其特征在于， 上述行驶状态检测单元不依赖于簧上速度和行程速度的符号而基于能够估计的主动天棚模型来估计行驶状态。
22.根据权利要求1至21中的任一项所述的车辆的控制装置，其特征在于， 上述行驶状态检测单元基于表示四个轮的上下方向运动的弹起项、表示前后轮的上下方向运动的俯仰项、表示左右轮的上下方向运动的侧倾项以及表示对角轮的上下方向运动的扭曲项而展现为四轮模型，由此估计行驶状态。
23.—种车辆的控制装置，具备: 传感器，其检测车辆的行驶状态； 控制器，其基于根据上述行驶状态运算出的车身的目标姿势控制量来运算由除减振器以外的致动器控制的姿势控制量，并且运算与无法用上述目标姿势控制量实现的控制量相应的减振器的阻尼力控制量； 姿势控制致动器，其与上述姿势控制量相应地进行动作；以及 减振器，其产生与上述阻尼力控制量相应的阻尼力。
24.一种车辆的控制方法，其特征在于，控制器基于车辆的行驶状态来运算目标姿势控制量，基于该目标姿势控制量来运算由除减振器以外的致动器控制的姿势控制量，并且相对于上述目标姿势控制量而利用减振器的阻尼力对以上述姿势控制量无法实现的控制量进行控制。
【文档编号】B60G17/018GK104024008SQ201280065672
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2012年12月28日 优先权日:2011年12月28日
【发明者】菊池宏信, 平山胜彦 申请人:日产自动车株式会社