專利名稱：用于機動車輛的自適應懸掛控制的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于機動車輛的懸掛控制系統，該系統能夠改變移動車 輛中的懸掛剛性，也涉及一種控制這種懸掛系統的方法。
背景技術：
US 6 879 898B2公開一種用于機動車輛的底盤控制系統，其中，懸掛系 統的剛性可根據司機的要求而進行改變。為了防止司機選擇不適于當前車輛 運動狀態的剛性設置而可能出現安全危險，該傳統懸掛系統監視車輛的運動 狀態并且如果發現剛性設置不適于車輛的當前運動狀態，那么拒絕改變這些 剛性設置。這種懸掛控制系統使得司機能夠將該懸掛系統的特性調整為適合 其個人品味。喜歡運動駕駛風格的司機可能想要該懸掛具有高剛性，從而改 善車輛對于路面的附著力，使得車輛的移動可以受到精確地控制，即使高速 行駛經過彎道時。此外，相同的司機可能優選該懸掛系統的更軟的設置，雖 然這可能需要司機以穩定的速度行過彎道。在任何情況下，該懸掛系統的設 置中的任何改變需要司機作出清醒的決定。由于司機必須持續地關注周圍的 交通情況，所以對于司機來說在高速狀態下重復這一決定是不實際的。因此， 車輛的運動狀態將從轉彎變化至直線駕駛、從巡航變化至加速或制動等許多 次，而不需要由司機將該懸掛設置調整為適應于每個狀態。因此，如果司機 已經選擇用于該懸掛系統的軟設置，那么對于巡航來說可以是非常舒服的， 但是在快速制動或者加速或者快速通過窄彎道的情況下，車輛可能變得難于 操縱。如果司機已經選擇一剛性設置從而準備最終的快速轉彎操縱，那么在 車輛巡航的同時舒適度被降低。

發明內容
本發明的目的是彌補這一缺陷并且提供一種懸掛控制系統和控制方法， 從而允許將極佳的轉彎操縱性與高度的舒適度組合到 一起。
這一目的是通過一種用于機動車輛的懸掛控制系統實現的，該機動車輛具有底盤以及通過懸掛系統連接至所述底盤的車輪，所述懸掛系統的剛性可 在所述懸掛控制系統的控制下發生變化，其特征在于，所述懸掛控制系統包 括控制器，該控制器適于根據所述車輛的當前運動狀態自主地修正所述懸掛 系統的剛性。由于該懸掛控制系統將一直使用第一程度的剛性，例如當巡航 時，以及另一程度的剛性，例如當轉彎時，司機一般將不會注意到剛性被轉 換，因為他將不會經歷在第一程度的剛性下進行轉彎。司機將體驗到轉彎或 瞬變情況下將高程度的舒適度與極佳操作性能下的巡航相結合的車輛懸桂。
為了識別轉彎，該控制器優選地連接至橫向加速度傳感器并且適于在高 橫向加速運動狀態與低橫向加速運動狀態之間進行區分，并且在高橫向加速 狀態下比低橫向加速狀態設定更高的所述懸掛系統的剛性。
類似地，所述控制器可連接至橫擺率傳感器并且適于在高橫擺率運動狀 態與低橫擺率運動狀態之間進行區分，并且在高橫擺率狀態下比低橫擺率狀 態下設定更高的所述懸掛系統的剛性。
所述控制器也可適于估算所述車輛的側滑率，在高側滑率運動狀態與低 側滑率運動狀態之間進行區分，并且在高側滑率狀態下比低側滑率狀態下設 定更高的所述懸掛系統的剛性。
優選地，滑移率估算的基礎可以是由所述橫擺率傳感器測得的橫擺率和 由所述橫向加速度傳感器測得的橫向加速度。
此外，所述控制器可連接至縱向加速度傳感器并且適于區分高縱向加速 運動狀態和低縱向加速運動狀態，并且在高縱向加速狀態下比低縱向加速狀 態下設定更高的懸掛系統的剛性，從而在加速時提供路面上更緊的抓持力。
類似地，所述控制器可適于區分正縱向加速運動狀態和負縱向加速運動 狀態，即制動，并且在負縱向加速狀態下比低縱向加速狀態下設定更高的懸 掛系統的剛性。
當車輛緩慢移動時，例如當操縱進入或離開停車位時，可以適當地采用 比在城鎮或陸上正常速度行駛時的懸掛系統的更硬的設置。因此，所述控制 器可適于在高前進速度運動狀態與低(包括負)前進速度運動狀態之間區分 并且在高前進速度狀態下比低前進速度狀態下設定更高的所述懸掛系統的剛性。
為了識別瞬變情況，即車輛的方向快速變化-雖然持續很短時間，車輛 可以直線向前移動-優選地，所述控制器連接至方向盤角度傳感器并且適于在高方向盤角速度運動狀態與低方向盤角速度運動狀態之間區分。在對應于 高方向盤角速度的瞬變狀態下，應當比低方向盤角速度狀態下設定更高的懸 掛系統剛性。
為了相同的目的，所述控制器適于確定所述橫擺率的時間導數，從而在 高橫擺率導數狀態和低橫擺率導數狀態之間區分并且在高橫擺率導數狀態 下比低橫擺率導數狀態下設定更高的懸掛系統剛性。
優選地，所述狀態被指派給所述懸掛系統的多個不同剛性值。雖然如此 的懸掛系統允許連續地改變剛性，但是優選地選擇離散值，因為如果存在其 他的車輛底盤的參數能夠根據車輛的運動狀態而連續地調整，例如，將發動 機扭矩分配至前輪和后輪，或者方向盤角度和由其操縱的前輪角度之間的關 系，可能的參數組合的數量是有限的。這使得車輛設計師能夠檢查用于操作 安全或其他標準的參數的每種組合，并且排除無益的參數組合。
進一步優選的是，所述控制器存儲用于將剛性值分配至每個狀態的圖 表，并且具有用戶界面從而允許用于在所述至少兩個圖表之間進行選擇。采 用這種方式，用戶仍然可能通過例如在為舒適性優化的圖表與為運動駕駛而 優化的另 一 圖表之間進行選擇而將車輛的特性調整為適于司機的個人品味。
這一 目的還通過一種在機動車輛中控制懸掛系統的剛性的方法來實現， 該方法包括下述步驟
-確定所述車輛的當前運動狀態；
-只要觀察到所述運動狀態的改變，就將所述懸掛系統的剛性設定為與 所述當前運動狀態相關聯的值。
本發明可通過一種數據處理器程序產品而實現，該數據處理器程序產品 包括數據載體，其中采用機器可讀取形式記錄使數據處理器能夠形成上述懸 掛控制系統的控制器或者執行上述方法的程序指令。


得清楚明了 。
圖1是裝配有根據本發明的自適應懸掛控制的機動車輛的方框圖； 圖2是由圖1的車輛的控制器實現的控制過程的第一部分的流程圖； 圖3是該控制過程的第二部分的流程圖。附圖標記列表
1機動車輛
2內燃機
3前車軸
4第一離合器
5馬區動軸
6后車軸
7第二離合器
8控制器回路
9加速度傳感器
10橫擺率傳感器
11方向盤角度傳感器
12加速踏板傳感器
13制動傳感器
15前車輪
16后車輪
17減振器
具體實施例方式
圖1是采用本發明的^L動車輛的示意性方框圖。該車輛具有經由第一離
合器4驅動前車軸3的車輪15的內燃機2。在前車軸3與后車軸6之間的驅 動軸5中，設置第二離合器7。該第二離合器7設置成受到基于微處理器的 控制器回路8的控制。如果第二離合器7打開，那么車輛只由前輪15驅動； 如果第二離合器7接合，那么車輛還由后輪16驅動。施加至前輪15與施加 至后輪16的扭矩之間的比值可以通過控制器回路8進行改變。
減振器17設置在前車軸3和后車軸6上的車輪15、 16附近。減振器17 的剛性可在控制器回路8的控制下發生變化。
控制器回路8具有與其連接的各種傳感器，諸如用于檢測車輛1的縱向 和橫向加速度的加速度傳感器9、橫擺率傳感器10、方向盤角度傳感器11 或加速踏板傳感器12。該加速踏板傳感器12可由未示出的進氣節氣門傳感 器代替或者由未示出的電子發動機控制器的燃油供給率信號代替，因為節氣
7門位置或燃料率通常直接地根據加速踏板位置進行控制。
此外，設置制動傳感器13。類似于現有技術的方式，這個制動傳感器可 檢測制動踏板的位置，或者該傳感器也可以是壓力傳感器，用于探測在驅動 車輪15、 16處用于驅動車輪制動器(未示出)的制動液的壓力。
控制器回路8的操作將參照圖2和3的流程圖進行說明。這些附圖示出 以規則時間間隔由控制回路8重復地執行的控制過程的兩部分，或者由與車 輛移動相關的量的明顯變化觸發的控制過程，只要車輛在移動。
在第一步驟S1，控制器回路8檢查可能存在于車輛1中的任何電子穩 定系統，諸如傳統ABS或ESP系統，正在主動地干涉車輛的控制。如果如 此，那么圖2的過程中斷，從而避免與電子穩定系統產生任何無益的交互作 用，并且在隨后或者一旦穩定系統變為不活動狀態時將被啟動或再次觸發。
圖2的過程測量各種與車輛移動相關的量并且將這些量轉換為二進制指 標。完成上述操作所用的方式對于許多量都是類似的，因而將在這里只參照 橫擺率傳感器10的橫擺率YR進行說明，應該理解，對于其他量，通過必 要修正，可以進行類似的過程，這將在下文中進行說明。
在步驟S2，控制器回路8接收來自于橫擺率傳感器10的橫擺率YR的 當前測量值。在步驟S3，將這一值YR與預定的低閾值YRmin相比較。如 果YR被發現低于這一閡值，那么步驟S4將橫擺率指標YRin(t)的當前值設 定等于零。如果YR大于第一闞值，那么在步驟S5將其與第二更大的閾值 YRmax相比較。如果YR超過這一 第二閾值，那么在步驟S6將指標YRin(t) 設定為1。如果YR低于第二閾值YRmax,那么指標YRin(t)保持在值 YRin(t-l)，該值是在過程(S7)的前一迭代中接收的。
采用類似的方式，在步驟S8從方向盤角度傳感器11獲取方向盤角度 SW,并且在步驟S9中，根據兩個閾值的比較，將方向盤指標SWin(t)的當 前值設定為O, 1，或者保持與前一值SWin(t-l)完全相同。
采用相同的方式，從加速度傳感器9讀取橫向加速度AY,在步驟Sll 中根據這個讀數來設定橫向加速指標AYin(t)。
步驟S12檢查上述確定的指標YRin、 SWin、 AYin中的任何值是否為1, 這表示車輛正在駛過彎道。如果這樣，將直線驅動指標Straightjn設定為0 (S13)，如果并非如此，那么將其設定為1 (S14)。
在步驟S15中，從加速度傳感器9獲取當前縱向加速度AX,并且如上
8所述獲取縱向加速指標AXin(t)作為YR (S16)。采用相同的方式，表示加速 踏板是否被壓下足夠遠從而使車輛加速的指標APin(t)在步驟S17、 S18中確 定。具有相同含義的指標也可選擇性地從進氣節氣門的位置或者從供給至發 動機的燃料率獲得。
步驟S19通過比較步驟S15的縱向加速度AX與閾值AXmin或者比較 制動液壓力MCP與閾值MCPth來4企查車輛是否處于制動狀態。如果這些閾 值其中之一被超過，那么將制動指標Brake—in設定為1 ( S20 )，或者設定為 0 (S21 )。
如果表示車輛具有明顯的加速的AXin=l,或者表示即將產生的加速的 APin=l,并且Brake—in=0,將加速指標Accel—in設定為1 ( S23 )，或者設定 為0 ( S24 )。
根據車速v與非常低的閾值vstopth相比較，將停止指標vst—in設定為1 (S25)，表示車輛正在移動，或者設定為0(S26),表示車輛實際上正在停 止。如果確定車輛正在移動，那么將其速度v與量值為若干公里/小時的另一 閾值vlowth相比較。如果閾值被超過，表示車輛在正常的交通流中移動，那 么將指標vlo—in設定為0 (S28)。如果v低于vlowth,那么可能車輛正在進 行難度大的操作，諸如移動進入或離開停車位，并且將vlo—in設定為l( S29 )。
在步驟S30中，計算橫擺加速度YA,即，在S2中測量的橫擺率YR的 時間導數，在步驟S31根據兩個閾值的比較獲得偏移加速度指標YAin(t)。 步驟32分別根據在步驟S10和S2中測量的橫向加速度AY和橫擺率YR計 算車輛的側滑率SS,如下所示
SS=AY-YR*v
采用與上述其他量相同的方式，在步驟S33通過比較兩個閾值而獲得相 關聯的指標SSin(t)。如果不存在明顯的側滑，那么指標SSin為0,如果存在， 那么指標為1。
步驟S34計算方向盤角度SW的時間導數SA。在步驟S35,如果不存 在方向盤的明顯移動，則將車輪速度指標SAin(t)設定為0,如果存在明顯的 移動，那么設定為1。
如果SAin(t)在步驟S36中為0，即，如果方向盤正在緩慢轉動或者一點 也沒有轉動，那么假定車輛沒有處于瞬變狀態。這是通過在S37中設定為0 的瞬變指標Trans—in反映的。如果SAin(t)是l，那么步驟S38進一步檢查是否指標YAin(t)或SSin(t)其中的至少一個為1。如果滿足這一條件，那么車輛 假定處于瞬變狀態，即，在S39將Trans—in設定為1。
由此已經評價車輛的運動狀態，控制器前進至過程的第二部分，如圖3 所示。如果在S40中發現瞬變指標Trans—in為1，那么在S41中，減振器17 的剛性被設定為與瞬變狀態相關聯的高值。
如果車輛被發現并非處于瞬變狀態，那么在步驟S42檢查制動指標 Brake—in。如果該指標為1，那么在S43檢查直線驅動指標Straight—in。如果 該指標為1，那么可以判定車輛處于轉彎制動狀態，即，在通過彎道時進行 制動，在步驟S44，并且在減振器17中設定與這一狀態相關聯的剛性值。
如果Straightjn-O，那么車輛一定是處于直線制動狀態，并且減振器17 因此在S45中進行設定。
如果車輛沒有進行制動，那么該方法在步驟S46中檢查加速狀態。如果 Accel—in=l，那么在步驟S47檢查直線驅動指標Straightjn，根據這一值， 車輛確定處于轉彎加速狀態(S48)或者處于直線加速狀態(S49)。
如果車輛沒有進行加速，或者，在步驟S50再次檢查Straightjn，并且 如果該指標為1,那么在S51中設定用于轉彎狀態的減振器17的適當剛性。
如果車輛沒有轉彎，那么在S52中參照速度指標vlojn，從而決定車輛 是否處于巡航狀態S53或者處于低速狀態S54。
下面的表1示出圖表的實例，通過該圖表將減振器的剛性值分配至如上 所述確定的各種車輛運動狀態。表l中的數字并非是量化的；假定可在減振 器中設定四個不同的剛性值，即"I"至"4"，并且剛性從"1"增加至"4"。 圖表A是以舒適為目的的；在巡航模式下，剛性設定為"1",即非常軟。低 的中等剛性"2"預定相應于低速和直線加速狀態，而所有的轉彎狀態，直 線制動和瞬時狀態都具有剛性"3"。圖表B更適于運動驅動風格，因為減振 器與圖表A相比一般設定至更高的剛性。同樣，最低剛性"2"在巡航模式 下被選定，最高剛性"4"在瞬變、轉彎和加速轉彎狀態下被選定。
表1
狀態ABClC2C3
巡航12112
力口速直線22123
加速轉彎34223
10制動直線33223
制動轉彎;3322;3
轉彎3422
低速23223
瞬變34223
如果控制器回路8具有用戶界面，在該用戶界面上，司機可以指定他是 否更喜歡舒適或運動驅動方式，不同的圖表可以用于針對車輛各種運動狀態 的相關剛性設置。如果司機選擇圖表C1體現的舒適操作模式，那么減振器 在適當的時候被設定為軟，即，剛性"1"采用于巡航和直線加速狀態，而 所有其他的狀態都分配采用剛性"2"。如果司機想要中等設定，可使用圖表 2,僅在巡航狀態下選擇用于減振器的最軟設置'T'，在所有其他狀態下選 擇中等值"2"。通過使用圖表C3控制該減振器總體上剛性更大，剛性"2" 設定用于巡航模式而"3"設定用于所有其他模式。
參照圖2和3所述的過程允許在表1中列出的各種狀態的每個之間進行 區分。根據如何將不同的剛性值分配至不同狀態，也有可能存在其間沒有必 要進行區分的成對的狀態。在這種情況下，本領域技術人員將容易地得知圖 2和3的方法步驟中的哪個可被取消。
根據一項優選實施例，控制器8使用在圖2和3的過程中獲得的指標用 于控制離合器7。在離合器7在巡航狀態下打開時，其可在轉彎狀態下被接 合從而P爭低車輛的過度轉向或轉向不足。接合的程度，以及因此的發動機扭 矩分配至前輪15和后輪16的比率對于轉彎、加速轉彎和制動轉彎狀態來說 是不同的。此外，離合器7可在直線加速狀態下接合從而防止輪胎在高加速 的情況下空轉(spinning)。
ii
權利要求
1、一種用于機動車輛(1)的懸掛控制系統，該機動車輛具有底盤以及通過懸掛系統(17)連接至所述底盤的車輪(15、16)，所述懸掛系統的剛性可在所述懸掛控制系統的控制下變化，其特征在于，所述懸掛控制系統包括控制器(8)，該控制器適于根據所述車輛的當前運動狀態自主地修正所述懸掛系統(17)的剛性。
2、 根據權利要求1所述的懸掛控制系統，其中，所述控制器(8)連接 至橫向加速度傳感器(9)并且適于在高橫向加速運動狀態與低橫向加速運 動狀態(SIO、 Sll)之間進行區分，并且在高橫向加速狀態下比低橫向加速 狀態設定更高的所述懸掛系統(17)的剛性(S44、 S45; S51、 S53、 S54 )。
3、 根據權利要求l或2所述的懸掛控制系統，其中，所述控制器(8) 連接至橫擺率傳感器(10)并且適于在高橫擺率運動狀態與低橫擺率運動狀 態(S2-S7)之間進行區分，并且在高橫擺率狀態下比低橫擺率狀態下設定 更高的所述懸掛系統(17)的剛性(S44、 S45; S51、 S53、 S54 )。
4、 根據前述權利要求中任一項所述的懸掛控制系統，其中，所述控制 器(8)適于估算所述車輛(S32)的側滑率(SS)，在高側滑率運動狀態與 低側滑率運動狀態(S33)之間進行區分，并且在高側滑率狀態下(S41 )比 低側滑率狀態下設定更高的所述懸掛系統(17)的剛性。
5、 根據權利要求2、 3或4所述的懸掛控制系統，其中，所述控制器(8) 適于根據由所述橫擺率傳感器(10)測得的橫擺率(YR)和由所述橫向加 速度傳感器(9)測得的橫向加速度(AY)估算側滑率(SS)。
6、 根據前述權利要求中任一項所述的懸掛控制系統，其中，所述控制 器(8)連接至縱向加速度傳感器(9)并且適于區分高縱向加速(AX)運 動狀態和低縱向加速運動狀態(S16),并且在高縱向加速狀態下(S44、 S45、 S48、 S49)比低縱向加速狀態下(S51、 S53)設定更高的懸掛系統(17)的 剛性。
7、 根據前述權利要求中任一項所述的懸掛控制系統，其中，所述控制 器(8)連接至縱向加速度傳感器(9)并且適于區分正縱向加速運動狀態和 負縱向加速運動狀態(S19-S21),并且在負縱向加速狀態下(S44、 S45)比 正縱向加速狀態下(S48、 S49)設定更高的懸掛系統(17)的剛性。
8、 根據前述權利要求中任一項所述的懸掛控制系統，其中，所述控制器(8)適于在高前進速度運動狀態與低前進速度運動狀態(S27-S29)之間 區分并且在低前進速度狀態下(S54)比高前進速度狀態下(S53)設定更高 的所述懸掛系統的剛性。
9、 根據前述權利要求中任一項所述的懸掛控制系統，其中，所述控制 器(8)連接至方向盤角度傳感器(11)并且適于在高方向盤角速度(SW) 運動狀態與低方向盤角速度運動狀態(S34、 S35)之間區分并且在高方向盤 角速度狀態下(S41)比低方向盤角速度狀態下設定更高的懸掛系統剛性。
10、 根據前述權利要求中任一項所述的懸掛控制系統，其中，所述控制 器(8)適于確定所述橫擺率(YR)的時間導數(YA) (S30),從而在高橫 擺率導數狀態和低橫擺率導數狀態之間區分(S31)并且在高橫擺率導數狀 態下(S41)比低橫擺率導數狀態下設定更高的懸掛系統剛性。
11、 根據前述權利要求中任一項所述的懸掛控制系統，其中，將懸掛系 統(17)的多個離散的剛性值分配給所述各狀態。
12、 根據前述權利要求中任一項所述的懸掛控制系統，其中，所述控制 器(8)存儲至少兩個圖表，用于將剛性值分配至每個狀態，并且具有用戶 界面從而允許用戶在所述至少兩個圖表之間進行選擇。
13、 一種在機動車輛中控制懸桂系統的剛性的方法，包括下述步驟 -確定所述車輛的當前運動狀態(Sl-S39);-只要觀察到所述運動狀態的改變，就將所述懸掛系統的剛性設定為與 所述當前運動狀態相關聯的值(S40-S54)。
14、 一種包含數據處理器程序的產品，包括數據載體，在該數據載體中 采用機器可讀取形式記錄用于使數據處理器能夠形成根據權利要求1至11 中任一項所述的懸掛控制系統的控制器或者執行根據權利要求12所述的方 法的程序指令。
全文摘要
本發明公開一種用于機動車輛(1)的懸掛控制系統，該機動車輛具有底盤以及通過懸掛系統(17)連接至所述底盤的車輪(15、16)，所述懸掛系統的剛性可在所述懸掛控制系統的控制下發生變化，所述懸掛控制系統包括控制器(8)，該控制器適于根據所述車輛的當前運動狀態自主地修正所述懸掛系統(17)的剛性。
文檔編號B62D6/00GK101549625SQ20091012786
公開日2009年10月7日 申請日期2009年4月2日 優先權日2008年4月2日
發明者尤塞夫·戈尼姆, 維特·赫爾德 申請人:Gm全球科技運作股份有限公司