CN105026789B - 用于可调节阻尼器的阀门切换控制 - Google Patents

用于可调节阻尼器的阀门切换控制 Download PDF

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Abstract

一种用于车辆的阻尼器***包括减振器和阻尼器模块。该减振器包括多个数字阀。该减振器基于该多个数字阀的阀状态可操作在多个阻尼状态之一下。该阻尼器模块被联接到各数字阀上并且基于阻尼器设定将每个数字阀控制到期望状态。该阻尼器模块确定一个目标阻尼状态，其中该目标阻尼状态是该多个阻尼状态之一。当该目标阻尼状态不同于当前阻尼状态时，该阻尼器模块执行切换操作以将该多个数字阀的阀状态控制到给定的期望状态。

Description

用于可调节阻尼器的阀门切换控制
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年2月27日提交的美国专利申请序号14/191,885的优先权并且还要求于2013年2月28日提交的美国临时专利申请号61/770,426的权益。以上这些申请的全部披露内容通过引用结合于此。
技术领域
本披露涉及一种具有一个或多个数字阀的可电动调节阻尼器。更具体地讲，本披露涉及一种用于调节可电动调节阻尼器的阻尼状态的阀门切换控制。
背景技术
此部分提供与本披露有关的、不必是现有技术的背景信息。
减振器与汽车悬架***结合使用以便吸收在行驶过程中产生的所不希望的振动。为了吸收所不希望的振动，减振器通常被连接至汽车的簧载部分(车身)与非簧载部分(悬架)之间。
近年来，车辆可以配备有包括具有数字阀的可调减振器的可电动调节阻尼***。更具体地讲，可调减振器可以包括机电线圈或布置在其中的螺线管。
可以用可能是定位在车身上的主模块来控制每个可调减振器的阻尼状态。例如，该主模块可以接收来自沿该车辆的簧载部分和非簧载部分布置的多个不同的传感器的数据。基于所接收的数据，该主模块确定该可调减振器的阻尼状态并且致动布置在该减振器内的机电线圈/螺线管。
发明内容
此部分提供本披露的总体概述并且不是其全部范围或其所有特征的综合性披露。
本披露为车辆提供一种阻尼器***。该阻尼器***包括减振器和阻尼器模块。该减振器包括多个数字阀，其中每个数字阀都具有一种阀状态。该减振器基于该多个数字阀的阀状态可操作在多个阻尼状态中的一个阻尼状态下。
该阻尼器模块被联接到每个数字阀上并且基于从主模块接收到的阻尼器设定将每个数字阀控制到期望状态。该阻尼器模块基于该阻尼器设定确定该减振器的目标阻尼状态。该目标阻尼状态是该多个阻尼状态之一。当该目标阻尼状态不同于当前阻尼状态时，该阻尼器模块执行切换操作以将该多个数字阀的阀状态控制到给定的期望状态。
进一步的应用领域将从本文提供的描述变得清楚。本概述中的描述和特定的实例仅旨在展示的目的，而并不旨在限制本披露的范围。
附图说明
在此描述的附图仅用于所选择实施例的而不是所有可能实施方式的说明性目的，并且不旨在限制本披露的范围。
图1是具有可调节减振器的车辆的图示；
图2是该减振器的局部截面视图；
图3是布置在该减振器中的数字阀组件的放大的局部截面视图；
图4是车辆阻尼器***的示例性功能框图；
图5是阻尼器模块的示例性功能框图；
图6展示了针对具有四个数字阀组件的减振器的每个数字阀组件的阻尼状态与阀状态之间的关系；
图7展示了致动脉冲、保持电流、以及断路电流；
图8展示了三个致动脉冲的错开控制；
图9是用于阀门错开控制的基本延迟错开的示例性操作的图表；
图10是用于阀门错开控制的智能延迟错开的示例性操作的图表；
图11是用于阀门错开控制的流通面积错开的示例性操作的图表；
图12是用于状态过渡控制的固定步长控制的示例性操作的图表；
图13是用于状态过渡控制的固定时间控制的示例性操作的图表；
图14是用于状态过渡控制的超调控制、PID控制以及二次控制的示例性操作的图表；
图15是用于状态过渡控制的非对称控制的示例性操作的图表；
图16是用于状态过渡控制的脉冲模式操作控制的示例性操作的图表；并且
图17是用于执行阀门切换操作的示例性方法的流程图。
相应的参考数字贯穿这些附图的几个视图指示相应的零件。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述多个示例性实施例。
下面的描述是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。参考图1，现在呈现的是结合有悬架***的车辆10的一个实例，该悬架***具有多个减振器，这些减振器各自结合有一个数字阀。车辆10包括后悬架12、前悬架14以及车身16。后悬架12具有被适配成操作性地支撑一对后轮18的横向延伸的后桥组件(未示出)。该后桥通过一对减振器20和一对弹簧22附接到车身16上。
类似地，前悬架14包括用于操作性地支撑一对前轮24的横向延伸的前桥组件(未示出)。该前桥组件通过一对减振器20和一对弹簧26附接到车身16上。
这些减振器20用于抑制车辆10的非簧载部分(即前悬架和后悬架12、14)相对于簧载部分(即车身16)的相对运动。虽然车辆10被描绘成具有前桥组件和后桥组件的乘用车，但这些减振器20可以与其他类型的车辆一起使用或用于其他类型的应用，这些应用包括但不限于结合有非独立前悬架和/或非独立后悬架的车辆、结合有独立前悬架和/或独立后悬架的车辆、或者本领域已知的其他悬架***。此外，本文使用的术语“减振器”意指一般的阻尼器并且因此将包括麦弗逊(McPherson)滑柱和本领域中已知的其他阻尼器设计。
现在参考图2，更详细地示出了减振器20的一个实例。减振器20包括压力管30、活塞组件32、活塞杆34、储备管36、以及基部阀门组件38。压力管30限定工作室42。活塞组件32可滑动地布置在压力管30内并且将工作室42划分成上工作室44和下工作室46。
活塞杆34被附接到活塞组件32上并且延伸穿过上工作室44并穿过封闭了压力管30的上端的杆引导组件50。在非倒置构型中，活塞杆34的与活塞组件32相反的末端被适配成紧固到车辆10的簧载质量。
在活塞组件32在压力管30内移动的过程中，活塞组件32内的阀门配置对上工作室44与下工作室46之间的流体移动进行控制。由于活塞杆34仅延伸穿过上工作室44而不穿过下工作室46，所以活塞组件32相对于压力管30的移动将导致上工作室44中移位流体的量与下工作室46中移位流体的量的差异。所移位流体量的差异被称为“杆体积”，并且该差异量的移位流体流动穿过基部阀门组件38。
储备管36围绕压力管30以限定位于这些管30和36之间的流体储蓄室52。储备管36的底端由一个基部杯形物54封闭，在非倒置构型中，该基部杯形物被适配成连接到车辆10的非簧载质量。储备管36的上端被附接到杆引导组件50上。基部阀门组件38被布置在下工作室46与储备管52之间以控制室46和52之间的流体流动。当减振器20长度伸长时，由于“杆体积”原理，下工作室46中需要额外的流体体积。因此，流体将从储蓄室52穿过基部阀门组件38流动至下工作室46。当减振器20长度压缩时，由于“杆体积”原理，必须从下工作室46移除过量的流体，并且因此流体将从下工作室46穿过基部阀门组件38流动至储蓄室52。
可替代地，该减振器可以被配置成倒置减振器。由于减振器倒置，活塞杆34的与活塞组件32相反的末端被适配成紧固到车辆10的非簧载质量，并且基部杯形物54被适配成连接到车辆10的簧载质量。
参考图3，减振器20包括一个数字阀组件60。为了简便起见，数字阀组件60可以简称为数字阀60。数字阀60是两位阀门组件，该阀门组件在这两个位置的各个位置中具有不同的流通面积。数字阀60可以包括阀壳体62、套管64、滑阀68、以及线圈组件70。
阀壳体62限定了通过流体通道(未示出)与上工作室44相连通的阀入口72和与储蓄室52流体连通的阀出口74。套管64被布置在阀壳体62内。套管64限定了与阀入口72相连通的环形入口室76以及与阀出口74相连通的一对环形出口室78和80。
滑阀68被滑动接纳在套管64内并且在套管64内在线圈组件70与一个止挡弹力盘(stop puck)82之间轴向地移行，该止挡弹力盘被布置在套管64内。可以用一个弹簧来使滑阀68偏置离开线圈组件70并且朝向止挡弹力盘82。一个填隙片84被布置在线圈组件70与套管64之间以控制套管68的轴向运动量。
滑阀68限定了第一凸缘86和第二凸缘88，该第一凸缘控制环形入口室76与环形出口室78之间的流体流动，该第二凸缘控制环形入口室76与环形出口室80之间的流体流动。这些凸缘86和88因此控制从上工作室44到储蓄室52的流体流动。
线圈组件70被布置在套管64内以控制滑阀68的轴向移动。用于线圈组件70的布线连接件可以延伸穿过一个杆引导壳体(未示出)、穿过套管64、穿过阀壳体62、和/或穿过储备管36。当未给线圈组件70提供电力时，将由处于其第一位置的数字阀60的流通面积、活塞组件32以及基部阀门组件38来限定阻尼特性。
通过给线圈组件70供应电力来控制滑阀68的移动以使数字阀60移动至其第二位置。数字阀60可以通过给线圈组件70继续供应电力或者通过提供使数字阀60固位在其第二位置并且不继续给线圈组件70供应电力的装置而保持在其第二位置。用于使数字阀60固位在其第二位置的装置可以包括机械装置、磁性装置或本领域中已知的其他装置。一旦处于其第二位置，就可以通过终结给线圈组件70电力或者通过使电流反向或使供应给线圈组件70的电力极性反向来克服该固位装置以实现移动至第一位置。
减振器20可以包括一个或多个数字阀60。当使用多个数字阀60时，穿过该多个数字阀60的总流通面积可以取决于每个单独的数字阀60的位置而被设定为特定数目的总流通面积。该特定数目的总流通面积可以被限定为2n个流通面积，其中n是数字阀60的数目。例如，在以下说明中，减振器20被描述为具有四个数字阀60。可获得的总流通面积的数目将是24或十六个流通面积，其中每个流通面积都影响减振器20的阻尼水平。相应地，通过四个数字阀60，减振器20可以被控制到十六个离散的且不同的阻尼水平，如以下将进一步描述的。
此外，当使用多个数字阀60时，可以改变这些数字阀的流通面积。例如，如果使用两个数字阀60，一个数字阀可以具有比另一个数字阀具有更大的流通面积。相应地，由数字阀60提供的流通面积可以通过调节数字阀60的孔口尺寸来定制。
在回弹或伸展行程过程中以及在压缩行程中都将发生穿过数字阀60的流体流动。在回弹或伸展行程过程中，上工作室44中的流体被加压，然后在数字阀60打开时迫使液体流动穿过该数字阀。在压缩行程过程中，由于“杆体积”原理，流体从下工作室46穿过活塞组件32流动至上工作室44。当数字阀60打开时，在上工作室44与储蓄室52之间产生了一条开放流路。额外的流体流将流动穿过活塞组件32和穿过数字阀60，因为相比于流动穿过基部阀门组件38，这条开放流路产生了到达储蓄室52的、具有最小阻力的路径。
虽然在该示例性实施例中，数字阀组件60被定位在减振器20的杆引导组件50处或其附近，数字阀60可以被定位在减振器20内的其他位置处。具体地讲，申请人的共同拥有的、于2013年12月31日公开的美国专利号8,616,351“带有数字阀的阻尼器(Damper WithDigital Valve)”进一步描述了关于减振器20和数字阀60的另外细节，该专利的披露内容被结合在此。
减振器20进一步包括阻尼器模块100。阻尼器模块100可以与减振器20布置在一个分开的壳体(未示出)中。阻尼器模块100控制布置在这些减振器20内的数字阀60的位置以调节减振器20的阻尼特性。减振器20和阻尼器模块100可以一起简称为阻尼***。
阻尼器模块100可以接收来自一个主模块102的阻尼器设定。主模块102被布置在车辆10中(图1)。主模块102被可连通地联接至布置在车辆10中的每个减振器20的阻尼器模块100。
参考图4，示出了车辆阻尼器***103的一个实例。主模块102接收来自多个不同的传感器104的数据，这些传感器被布置在这些减振器20处或其附近和/或被布置在车辆10的其他位置处。这些传感器104可以包括但不限于：角速度传感器，惯量测量单元(IMU)，温度传感器，高度传感器，压力传感器，加速度计，以及提供用于控制减振器20的阻尼特性的其他适合的传感器。
主模块102可以还经由车辆网络106接收来自布置在车辆10中的其他模块的信息。车辆网络106可以是控制器局域网络(CAN)、局部互联网络(LIN)、或其他适合的网络。主模块102可以经由车辆网络106接收例如来自方向盘位置传感器的关于方向盘旋转的信息。
基于所接收的输入，主模块102针对每个减振器20确定阻尼器设定。确切地讲，主模块102可以包括基于所接收的输入确定阻尼器设定的一系列计算机可执行程序形式的算法。该阻尼器设定被提供给每个减振器20的阻尼器模块100。除此之外，主模块102可以将从这些传感器104和/或车辆网络106接收到的信息提供给阻尼器模块。例如，阻尼器模块100可以接收与该减振器的温度或车辆的加速度相关的数据。在该示例性实施例中，主模块102是与阻尼器模块100分开布置的。可替代地，主模块102可以与阻尼器模块100一起布置，从而使得每个阻尼器模块100都包括一个主模块。
参考图5，呈现了阻尼器模块100的一个实例。阻尼器模块100可以包括阀门切换模块108和线圈激励模块110。基于该阻尼器设定，阀门切换模块108确定减振器20的阻尼状态。例如，通过四个数字阀60，减振器20可以具有十六个离散的且不同的从软到硬的阻尼水平。
阀门切换模块108可以包括使阻尼状态与减振器20中提供的每个数字阀60的位置或阀状态相关联的表格。例如，参考图6，在该表格中这四个数字阀60可以被标识为#1、#2、#3和#4。针对这些阻尼状态，数字阀60的阀状态可以被限定为“关(OFF)”或“开(ON)”。在关的状态，数字阀60的线圈组件70不接收电力并且处于第一位置。相反地，在开的状态，线圈组件70接收电力以使得数字阀60处于第二位置。如图6所展示的，对于一种阻尼状态而言，所有的数字阀60都处于关的状态。可替代地，为了获得第七阻尼状态，#1数字阀60(#1)和#4数字阀60(#4)处于关的状态，并且#2数字阀60(#2)和#3数字阀60(#3)处于开的状态。
阻尼器模块100接收到的阻尼器设定是减振器20的目标状态。阀门切换模块108将减振器20的该目标状态与当前状态相比较，该当前状态是减振器20的当前阻尼状态。如果该目标状态与当前状态不同，则阀门切换模块108可以将该目标状态作为期望状态。
基于该目标状态和当前状态，阀门切换模块108确定数字阀60的控制操作。确切地讲，阀门切换模块108确定数字阀60的控制操作是处于致动操作、保持操作、还是关断操作。参考图7，在数字阀60的致动操作中，施加一个电流脉冲(即，致动脉冲)来通过线圈组件70使数字阀60从第一位置移动到第二位置(即，开的状态)。相应地，数字阀60的致动后位置可以取决于数字阀60的机械构型而对应于液压打开或关闭状况。
在保持操作过程中，可以施加具有比该致动脉冲更低的稳态水平的电流脉冲以使数字阀60保持在开的状态。确切地讲，在数字阀60被致动后，可以执行该保持操作以使数字阀60维持在开的状态。可替代地，如果数字阀60包括如以上所述的用于将数字阀60固位在其第二位置的装置的话，则在该保持操作过程中不对线圈组件70施加电流脉冲。
关断操作使数字阀60去激励。例如，可以不再给数字阀60提供电流。相应地，数字阀60从第二位置移动到第一位置，并且数字阀60处于关的状态。可替代地，如果数字阀60包括如以上所述的用于将数字阀60固位在其第二位置的装置的话，则在该关断操作过程中可以对线圈组件70施加反向电流或反向电力极性以克服该固位装置。
减振器20的数字阀60通过线圈组件70(图5中由虚线表示)电联接到线圈激励模块110。阀门切换模块108给线圈激励模块110提供该控制操作，该线圈激励模块于是相应地操作线圈组件70。例如，如果数字阀60应被致动，则线圈激励模块110给数字阀60的线圈组件70提供激励电流脉冲。
为了使阻尼器状态从当前状态快速、平滑并且节能地切换到期望状态，阀门切换模块108可以对数字阀60从当前状态变换至期望状态所经历的切换时间和/或过渡时期加以。确切地讲，阀门切换可以用于产生较快的液压响应。阀门切换模块108包括多种不同类型的切换方法以帮助减轻流体动力学所固有的延迟。
这些切换方法还可以使在阻尼器***的动态操作过程中与改***度设定相关联的液压压力瞬变最小化。这些切换方法旨在于在阻尼器***的液压变化过程中提供平滑过渡。相应地，可以通过使用在此描述的这些切换方法使车辆噪声、振动和声振粗糙度(NVH)最优化。
此外，可以通过使用使所切换的数字阀60的数目最小化的切换方法或者通过在致动脉冲之间产生时间偏移来减小用于致动这些数字阀60的峰值电流。阀门切换模块108提供的这些切换方法可以分为两类：阀门错开控制和状态过渡控制。
该阀门错开控制是指一种可以在当前状态与期望状态之间使用过渡状态的方法。该过渡状态(还可以称作过渡中间状态)是在该期望状态(即，目标状态)之前实现的不同于该当前状态和期望状态的一个或多个阻尼状态。该过渡状态的目标是减小峰值电流要求。确切地讲，在这些数字阀60的致动操作之间可以添加短时延迟(例如1-2毫秒)。例如，如图8所示出的，多个致动脉冲120、122、124是错开的。在将这些数字阀60切换到关的状态之前的时间延迟并不是必需的。
一种类型的阀门错开控制是基本延迟错开。在该基本延迟错开过程中，在致动某些数字阀60之前提供了短的延迟。阀门切换模块108识别这些数字阀60中哪个立即致动并且哪个会延迟。例如，当该减振器包括四个数字阀时，阀门切换模块108可以立即致动其中两个数字阀60，在短的延迟之后再致动另两个。相应地，阀门切换模块108可以预先限定有待被延迟的数字阀60。
参考图9，呈现了该基本延迟错开的一个实例。该图表展示了从阻尼状态1切换到状态2-16。该图表的右侧展示了针对图6中限定的这些数字阀60的阀位置。例如，在图6中，开的状态被表示为“1”并且关的状态被表示为“0”。相应地，对于状态1而言，该阀状态是“0000”。类似地，对于状态4而言，该阀状态是“0011”。在该四位二进制阀中，从左到右的值表示的#1数字阀60、#2数字阀、#3数字阀以及#4数字阀的阀状态。因此，对于状态4而言，#1数字阀60和#2数字阀60处于关的状态(即，“00”)，并且#3数字阀60和#4数字阀60处于开的状态(即，“11”)。
如图9所示出的，如果当前状态是状态1(0000)并且目标状态是状态7(0110)，则首先致动#2数字阀60，然后在一个小的延迟之后致动#3数字阀60。基于该基本延迟错开，就在该当前状态与目标状态之间提供过渡状态。这意味着，从当前状态(0000)到目标状态(0110)，该阻尼状态从0000(当前状态)变化到0100(过渡状态)而到0110(目标状态)。根据图9，在大约80％的可能过渡情形中使用了过渡状态。
另一种类型的阀门错开控制是智能延迟错开。类似于基本延迟错开，该智能延迟错开在致动某些阀门之前提供了短的延迟。然而，在智能延迟错开中，识别立即致动哪些数字阀60是基于为实现该目标状态需要切换哪些数字阀60来确定的。换言之，不像基本延迟错开，阀门切换模块108不预先限定应延迟的数字阀。阀门切换模块108基于当前状态和目标状态确定有待致动哪些阀门，并且然后首先致动一个或多个数字阀，若需要的话在短的延迟之后再致动其他的数字阀。
参考图10，呈现了智能延迟错开的一个实例。具体地讲，图10展示了从状态1切换到状态2-16。在该实例中，需要被切换的第一数字阀和第二数字阀60被立即致动，在短的延迟之后再致动第三阀和第四阀。例如，如果当前状态是状态1(0000)并且目标状态是状态12(1011)，则阀门切换模块108确定#1、#3、和#4数字阀60要被致动以达到状态12(1011)。
使用该智能延迟错开，#1和#3数字阀60被首先致动，并且在一个短的延迟之后，开动#4数字阀。该智能延迟错开若需要的话可以产生当前状态与目标状态中间的一个过渡状态。这意味着，从当前状态(0000)到目标状态(例如状态12)，该阻尼状态从0000(当前状态)变化到1010(过渡状态)而到1011(目标状态)。如图10所示出的，在大约三分之一的可能过渡情形中使用了中间状态。
这些数字阀60的流通面积可以用于限定哪个数字阀60应被延迟(基本延迟错开)和/或基于该目标状态限定哪个数字阀60应被致动(智能延迟错开)。相应地，针对基本错开，具有较小流通面积的这些数字阀60可以被阀门切换模块108识别为应延迟的数字阀60。类似地，当该智能延迟错开确定这些应被致动的数字阀60到达该目标状态时，具有较大流通面积的这些数字阀60被首先致动，然后再致动具有较小面积的数字阀60。
作为另一个变体，该阀门错开控制可以包括流通面积错开。流通面积错开由于其基于该目标状态确定了哪些数字阀60应被致动而类似于智能延迟错开。流通面积错开还使对应被致动的数字阀60的致动从具有最大流通面积的数字阀60进展到具有最小流通面积的数字阀60，并且在致动每个数字阀60中间都提供了短的延迟。流通面积错开提供了最小的峰值电流要求，因为一次仅切换一个阀。
参考图11，呈现了流通面积错开方法的一个实例操作。图11的实例展示了从状态1切换到状态2-16。基于该流通面积错开方法，具有最大流通面积的、需要被切换的数字阀60被立即致动，然后在短的延迟之后相继致动其他的数字阀60。例如，如果当前状态是状态1(0000)并且目标状态是状态8(0111)，则阀门切换模块108确定#2、#3、和#4数字阀60应被致动以达到该目标状态。在该流通面积错开方法中，#2数字阀60被首先致动。在小的延迟之后，#3数字阀60被致动，然后在小的延迟之后再致动#4数字阀60。
相应地，在该当前状态与目标状态之间，该阻尼状态进入两个过渡状态。这意味着，该阻尼状态从0000(当前状态)变化到0100(过渡状态)再到0110(过渡状态)而到0111(目标状态)。基于图11，在该当前状态与目标状态之间可以产生高达三个过渡状态。
被首先致动的数字阀可以被称作主要阀并且在该主要阀之后致动的数字阀可以被称作非主要阀或辅助阀。容易理解的是，这些数字阀可以按一个或多个群来切换或致动，每个群之间相隔一个延迟。
除了阀门错开控制之外，阀门开关模块108提供的这些切换方法还可以包括状态过渡控制。状态过渡控制可以与阀门错开控制平行使用。本文描述的多个状态过渡控制还可以一起使用。该状态过渡控制的目标之一是使响应时间和NVH最优化。状态过渡控制像阀门错开控制一样也使用额外的状态和延迟；然而这些延迟可以是实质上更长的。例如，针对状态过渡控制的延迟可以在5-100毫秒之间。
在没有该状态过渡控制的情况下，该阻尼状态会被立即切换到目标状态。换言之，在该模式下没有过渡控制。一种类型的状态过渡控制是固定步长控制，在该固定步长控制中阻尼状态从当前状态以由“m”限定的固定数目的步长过渡到该目标状态，其中m是一个整数。相应地，为了从当前状态过渡到目标状态，该过渡状态是每m个状态。
参考图12，展示了固定步长控制的一个实例操作。图12中，当前状态被提供为状态3，并且目标状态是状态13。如果没有固定的状态大小(即，立即切换)，则该阻尼状态从状态3立即切换到状态13。如果m＝4，则该阻尼状态每四个状态地发生改变。因此，该阻尼状态从状态3改变到状态7、然后在到达状态13的目标状态之前改变到状态11。
在该固定步长控制下，可以作出确定以确保并未超过该目标状态。例如，该固定步长控制可以确定当前阻尼状态与目标阻尼状态之间的阻尼状态数是否小于该固定步长数(m)。如果是，则该固定步长控制调节该阻尼状态至目标状态。相应地，当m＝4时，将该阻尼状态从状态11改变到状态13的目标状态。除此之外，随着固定步长数减小，从当前状态到达目标状态所需时间增大。因此，在该固定步长控制中当前状态与目标状态之间的延迟会改变。
另一种类型的状态过渡控制是固定过渡时间。在固定过渡时间中，从当前状态切换到目标状态是在一个预设时间量内执行的。换言之，不管该目标状态如何从当前状态到达目标状态所需的时间都是相同的。例如，图13展示了针对多个不同的目标状态的固定过渡时间。在所示出的实例中，当前状态是状态3，并且不同的线示出过渡到例如状态5、状态8、状态13以及状态16的一个不同的目标状态。基于该图表，从状态3到达状态5所需时间基本上等于从状态3到达状态16。
如本文所描述的各种切换方法可以与该固定过渡时间一起使用来确定在该固定过渡时间内哪些过渡状态用于到达该目标状态。例如，如上所述的这些阀门错开控制可以用于在该固定过渡时间内从当前状态切换到目标状态。
该状态过渡控制还包括超调控制。在该超调控制下，将超过该目标状态的阻尼状态提供为该目标状态，并且在一个延迟之后，该阻尼状态被切换至目标状态。该超调控制的目标之一是实现较快的液压响应。例如，图14展示了两种超调控制。如果当前状态是状态3并且目标状态是状态13，则快速超调控制从状态3(当前状态)切换到16(过渡状态)而到13(目标状态)。对于慢速超调控制而言，该阻尼状态从3(当前状态)切换到16(过渡状态)再到15(过渡状态)到14(过渡状态)而到13(目标状态)。
相应地，该超调控制将该阻尼状态在切换到目标状态之前先切换到超过该目标状态的一个状态。除此之外，该超调控制执行该切换所需时间可以被预先设定成允许快速或慢速控制。
该状态过渡控制进一步包括PID控制。PID控制是基于已知的比例-积分-微分算法，其将误差值计算为该目标状态与当前状态之间的差。还被称为经典PID控制，过渡状态的数量是基于该误差的比例、积分和微分值的计算的总和。用于比例、积分和微分项的单独乘数(“增益”)被用作PID控制。图14展示了用于从状态3(当前状态)切换到状态13(目标状态)的PID控制。
类似于经典PID，该状态过渡控制还包括二次控制。该二次控制使用由该目标状态与当前状态之间的误差的平方构成的二次乘数项。该二次乘数项替换微分项。二次控制可以被称作PIQ控制。二次过渡控制是指通过使用具有较大误差的较大状态改变和具有较小误差值的较小状态改变而得到的对线性比例控制的性能改善。图14展示了用于从状态3(当前状态)切换到状态13(目标状态)的二次控制。
该状态过渡控制还包括非对称控制，在该非对称控制中切换延迟针对阻尼状态过渡的最大方向和减小方向是分开地设定的。例如，图15提供了四个实例，其中该非对称控制用于状态3与状态13之间的过渡。在实例1和实例3中，从状态13到达状态3所需时间小于从状态3到达状态13所需时间。而在实例2和实例4中，从状态13到达状态3所需时间大于从状态3到达状态13所需时间。对于执行非对称控制而言，阀门切换模块108可以包括一个预定逻辑表格，该预定逻辑表格限定了针对阻尼状态过渡的增大方向和减小方向的切换延迟。
在迄今为止提供的状态过渡控制的实例中，当前状态与目标状态之间的过渡包括切换到一个离散的阻尼状态。作为这些状态过渡控制的一部分，分步步进控制(即，脉冲模式操作)产生了离散的阻尼状态之间的虚拟位置。该脉冲模式操作通过脉冲调制或两个位置之间的快速切换而产生了这些虚拟位置。
一种实施该脉冲模式操作的方式是通过反复施加致动脉冲而不施加对应的保持电流。确切地讲，两个离散的阻尼状态(即，两个相邻阻尼状态)之间的虚拟位置可以通过将一个或多个阀操作在“关”阀门状态与“开”阀门状态中间来产生。这能够以脉冲模式操作通过在“关”阀门状态与“开”阀门状态中间振荡来实现。这些新的状态可以称作分步状态。
另一种方法涉及与步进电机中的微步进相类似的脉宽调制(PWM)控制。具有较高分辨率的半步进或微步进是可能的。PWM控制用作一种用于改善NVH的过渡方法。连续脉冲模式操作可能产生过多的热量和电力消耗。脉冲模式操作可以与其他状态过渡控制并行使用，例如固定步长控制、PID控制或二次控制，如图16所展示的。
除了阀门错开控制和状态过渡之外，阀门切换模块108可以包括用于改善减振器20性能的其他切换方法。例如，在一种同步控制中，可以在关闭保持电流之前或者在该致动电流脉冲之前提供延迟。相应地，由致动其他数字阀或关闭其他数字阀所产生的液压压力间断的正时是匹配或同步的。
在反复的致动控制中，将一个致动电流脉冲施加给已经旨在处于开的状态的数字阀60相关联的一个线圈。反复的致动控制确保了该目标阻尼器状态被设定。确切地讲，存在的一种可能性是，由于例如过度的电磁干扰、污染、与低的温度相关联的高粘度油、与高的温度相关联的低粘度油、和/或来自外部源的非常高的加速冲击(如行驶经过坑洼)，数字阀60可以不接合或停留在开的状态。相应地，该反复致动控制执行成缓和动作以防止故障。
作为一种形式的反复致动控制，可以将一个致动电流脉冲周期性地施加给应处于开的状态的数字阀60。例如，阀门切换模块108可以使该线圈激励模块基于一个预设计时器来周期性地施加致动电流。应当少量地进行周期性施加致动电流以避免产生多余热量。例如，该预设计时器可以被设定在每1-100秒的范围内。
作为一种形式的反复致动控制，可以在所测量温度高于或低于预设值时施加一个致动电流脉冲。这样一种控制确保了在特别高的或低的温度操作过程中在预期阻尼状态下运行该减振器。例如，该温度可以是减振器的温度、减振器内流体的温度、阻尼器模块100布置于其中的壳体的温度、或者指示该减振器运行时的温度的一个温度组合。基于温度的反复致动应该在每1-100秒的范围内。
作为一种形式的反复致动控制，可以在所测量的或所计算的加速度超过一个预设值时施加一个致动电流脉冲。这样的一种控制确保了在冲击载荷之后将减振器20设定在预期阻尼状态下。例如，该加速度可以由布置在减振器20处或在其附近的加速度计提供和/或可以是一个加速度组合。在高的加速度之后可以给每个线圈施加一个或多个致动脉冲。
阀门切换模块108还可以包括用于在低温时电加热这些线圈、阀门以及油的预热控制。例如，可以在所测量温度低于预设值时施加一个致动电流脉冲。目的是要产生额外的热量以使减振器20内的数字阀60和流体温暖。该致动电流脉冲可以在每隔5-500毫秒的范围内施加。
作为另一种形式的预热控制，可以在所测量温度低于预设值时施加一个连续最大的(非调制的)电流。可替代地，可以在所测量温度低于预设值时施加保持电流(或另一个所调制电流水平)而没有致动脉冲。
车辆级错开延迟可以用于减小峰值电流要求。换言之，布置在该车辆的这些拐角处的减振器20可以被控制成使得这些减振器20不同时切换到它们相应的阻尼状态。一种用于执行这一控制的方法是给每个减振器20添加由主模块102发送的命令之间的短时间的延迟。错开延迟典型地可能是1-2毫秒。可以将给该车辆的多个单独的拐角减振器的命令延迟，或者可以分成两组的发送命令。例如，两组可以由前悬架14的这两个减振器20和后悬架12的减振器20组成。
包括阀门切换模块108和线圈激励模块110在内的阻尼器模块100可以使用本文描述的一种或多种用于致动数字阀60的切换方法。例如，阻尼器模块100可以包括限定有待用于致动这些数字阀的切换方法的一组算法和/或预定表格。
虽然这些切换方法是相对于具有四个数字阀60的减振器进行描述的，但将这些切换方法应用于具有两个或更多的数字阀60的减振器也落入本披露的范围内。
参考图17，呈现了用于执行阀门切换操作的一种示例性方法200的流程图。阻尼器模块100在202确定是否已经接收到阻尼器设定。例如，阻尼器模块100可以接收来自主模块102的阻尼器设定。如果没有接收到阻尼器设定，则该阻尼器模块返回至202。如果已经接收到该阻尼器设定，阻尼器模块100在204基于该阻尼器设定确定减振器20的目标状态(目标阻尼状态)。
在206，阻尼器模块100确定当前状态是否等于目标状态。如果当前状态等于目标状态，则阻尼器模块100前进至208。如果当前状态不等于目标状态，则阻尼器模块100在210执行一种预定切换方法以将当前状态改变至目标状态。该切换方法可以是上述切换方法中的任何一种或多种。例如，该切换方法可以是智能延迟错开和非对称控制的组合。在该切换方法之后，阻尼器模块100返回至202。
在208，阻尼器模块100可以维持供应至这些数字阀60的电力。例如，如果数字阀60处于第二位置，则可以施加保持电流以使数字阀60维持在第二位置。尽管并未示出，但当将这些数字阀60维持在当前阻尼状态时，阻尼器模块100可以周期性地致动这些处于第二位置的数字阀。例如，阻尼器模块100可以执行预热控制以提高该阻尼器***的温度，如本文所描述的。阻尼器模块100还可以执行反复致动操作以确保这些假定处于第二位置的数字阀60处于开的状态。阻尼器模块100从208返回至202。
已经出于展示和说明的目的提供了以上对实施例的描述。其并不旨在穷举或是限制本文所披露的内容。具体实施例的单独的元素和特征通常并不受限于该具体实施例，而是在适用时可以互相交换的，而且可以用于甚至并未特别示出和阐述的选定实施例中。也可以用多种方式来对其加以变化。这样的变化并不被视作是脱离了本披露内容，而且所有这样的改动都旨在包括在本披露内容的范围之内。在本申请中，包括以下定义，术语模块可以由术语电路来替换。
术语模块可以指：属于或包括专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合模拟/数字分立电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；处理器(共享、专用或组)执行代码；存储由处理器执行的代码的存储器(共用，专用或集合)；提供所描述功能的其他适合的硬件部件；或以上部分或全部项的组合，如片上***。
提供了多个示例性实施方式从而使得本公开是详尽的，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，例如特定的部件、设备和方法的示例，以提供对本披露的实施方式的详尽理解。对本领域的技术人员来说显然地不必采用特定的细节，可以用多种不同的形式实施示例性实施方式、并且都不应解释为是对本披露的范围的限制。在一些示例性实施例中，没有详细描述熟知的过程、熟知的装置结构以及熟知的技术。
本文所使用的术语仅是出于描述特定示例性实施例的目的而并不旨在限制。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“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“包括”、“含有”、“包含”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。还应理解的是，可以采用额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，或者可以存在中间元件或层。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”另一元件或层时，就可能不存在中间元件或层。用于描述这些元件之间关系的其他词语应该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/或部分不应该受这些术语的限制。这些术语可以仅用于从一个区域、层或部分区分出另一个元件、部件、区域、层或部分。术语如“第一”，“第二”和其它数字术语在本文使用时并不暗示序列或顺序，除非上下文明确指出。因此，后面讨论的第一元件、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，而不脱离这些示例性实施例的教导。
空间相关术语，例如“内”、“外”、“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等在本文中是为了使得对如这些附图中所展示的一个元件或特征相对另外一个(多个)元件或一个(多个)特征(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述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“下方”或“之下”的元件或特征将被定向为在其他元件或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以包括上方和下方两种取向。该装置可以被另外定向(旋转90度或在其他取向)，并且本文所使用的空间相关描述符做出了相应的解释。

Claims (20)

1.一种用于车辆的阻尼器***，包括：
一个减振器，该减振器具有多个数字阀，其中该多个数字阀各自可控制到一个第一位置或一个第二位置，并且该减振器基于该多个数字阀可操作在多个阻尼状态中的一个阻尼状态下；以及
一个阻尼器模块，该阻尼器模块被电联接到每个数字阀上并且基于从一个主模块接收到的阻尼器设定将每个数字阀都控制到一个期望位置，该阻尼器模块施加一个致动电流脉冲以用于将该数字阀从该第一位置切换到该第二位置，其中该期望位置是该第一位置或该第二位置，该阻尼器模块基于该阻尼器设定确定该减振器的一个目标阻尼状态，该目标阻尼状态是该多个阻尼状态之一，并且该阻尼器模块执行一次切换操作以便在该目标阻尼状态不同于当前阻尼状态时将该多个数字阀控制到一个给定的期望位置。
2.根据权利要求1所述的阻尼器***，其中该阻尼器模块将每个数字阀都预限定为一个主要阀或一个辅助阀，并且在该主要阀从第一位置切换到第二位置之后并且在已经经过一个预设时间周期之后将作为辅助阀的数字阀从该第一位置切换到该第二位置。
3.根据权利要求1所述的阻尼器***，其中
该阻尼器模块基于该当前阻尼状态和该目标阻尼状态确定该多个数字阀中的至少一个数字阀是否从该第一位置切换到该第二位置，并且
当该多个数字阀中的一个数字阀应被切换时，该阻尼器模块将该一个数字阀从该第一位置切换到该第二位置，并且
当该多个数字阀中的多于一个数字阀应被切换时，该阻尼器模块将该多于一个数字阀中的一个主要阀从该第一位置切换到该第二位置，并且在该主要阀之后并已经经过一个预设时间周期之后将该多于一个数字阀中的非主要数字阀从该第一位置切换到该第二位置，该主要阀具有比非主要阀更大的流通面积。
4.根据权利要求1所述的阻尼器***，其中
该多个数字阀各自被限定为一个主要阀或一个辅助阀，并且作为主要阀的数字阀具有比辅助阀更大的流通面积，并且
该阻尼器模块基于该当前阻尼状态和该目标阻尼状态确定该多个数字阀中哪个数字阀应从该第一位置切换到该第二位置，并且当多于一个数字阀应从该第一位置切换至该第二位置时，该阻尼器模块一次一个数字阀地切换该一个或多个数字阀，每次切换之间相隔一个预设时间周期，并且该多于一个数字阀包括主要阀时，该主要阀在辅助阀之前进行切换。
5.根据权利要求1所述的阻尼器***，其中该切换操作包括错开控制和状态过渡控制，该错开控制在一个主要阀与一个辅助阀之间产生一个时间延迟，以使得该主要阀在该辅助阀之前从该第一位置切换到该第二位置，并且该状态过渡控制对这些数字阀中的一个或多个进行切换以使得该减振器在以目标阻尼状态运行之前先在一个过渡阻尼状态下运行，该过渡阻尼状态是该多个阻尼状态中与该目标阻尼状态和当前阻尼状态不同的一个阻尼状态，该主要阀和该辅助阀属于该多个数字阀。
6.根据权利要求1所述的阻尼器***，其中该主模块被布置在该车辆中与该阻尼器模块分开。
7.根据权利要求1所述的阻尼器***，其中在当前阻尼状态不同于该目标阻尼状态时该阻尼器模块使用二次控制来作为切换操作。
8.根据权利要求1所述的阻尼器***，其中该阻尼器模块给该多个数字阀中的已经处于该第二位置的一个隶属数字阀周期性地施加该致动电流脉冲。
9.根据权利要求1所述的阻尼器***，其中当该减振器的温度低于一个预设阈值时，该阻尼器模块给该多个数字阀中的处于该第二位置的一个隶属数字阀施加该致动电流脉冲。
10.根据权利要求1所述的阻尼器***，其中该减振器包括N个数字阀作为该多个数字阀，N是一个整数，并且该减振器具有2N个阻尼状态作为该多个阻尼状态。
11.根据权利要求1所述的阻尼器***，其中该阻尼器模块施加一个保持电流以使该多个数字阀中的一个隶属数字阀维持在该第二位置、并且使该保持电流脉冲去激励以将该隶属数字阀从该第二位置切换到该第一位置。
12.根据权利要求1所述的阻尼器***，其中该阻尼器模块施加一个反向电流脉冲以将该多个数字阀中的一个隶属数字阀从该第二位置切换到该第一位置。
13.根据权利要求1所述的阻尼器***，其中当该减振器的加速度大于或等于一个预设阈值时，该阻尼器模块给该多个数字阀中的处于该第二位置的一个隶属数字阀施加该致动电流脉冲。
14.一种用于车辆的阻尼器***，包括：
一个减振器，该减振器具有多个数字阀，其中该多个数字阀各自具有一种像开的状态或关的状态的阀状态，并且该减振器基于该多个数字阀的阀状态在多个阻尼状态之一下是可操作的；以及
一个阻尼器模块，该阻尼器模块被电联接到各数字阀上并且基于从一个主模块接收到的阻尼器设定将每个数字阀都控制到一个期望状态，其中该阻尼器模块基于该阻尼器设定确定该减振器的一个目标阻尼状态，该目标阻尼状态是该多个阻尼状态之一，该阻尼器模块将该多个数字阀控制的阀状态控制到一个给定的期望状态以便在该目标阻尼状态下运行该减振器。
15.根据权利要求14所述的阻尼器***，其中该阻尼器模块包括用于将该减振器从第一阻尼状态操作到不同于该第一阻尼状态的第二阻尼状态的一个预定切换逻辑，该第一阻尼状态和该第二阻尼状态属于该多个阻尼状态，该预定切换逻辑对该多个数字阀进行控制以使得用于将从该第一阻尼状态切换到该第二阻尼状态的时间周期不同于用于从该第二阻尼状态切换到该第一阻尼状态的时间周期。
16.根据权利要求14所述的阻尼器***，其中在当前阻尼状态不同于该目标阻尼状态时，该阻尼器模块控制该多个数字阀以使在该目标阻尼状态下运行该减振器之前在一个过渡阻尼状态下运行该减振器，该过渡阻尼状态是该多个阻尼状态中不同于该目标阻尼状态和当前阻尼状态的一个阻尼状态。
17.根据权利要求16所述的阻尼器***，其中该过渡阻尼状态被设定为该多个阻尼状态中超过该目标阻尼状态的一个阻尼状态，从而当该目标阻尼状态大于当前阻尼状态时，该过渡阻尼状态被设定成大于该目标阻尼状态，并且当该目标阻尼状态小于当前阻尼状态时，该过渡阻尼状态被设定成小于该目标阻尼状态。
18.根据权利要求14所述的阻尼器***，其中该阻尼器模块控制该多个数字阀以使在该目标阻尼状态下运行该减振器之前在一个过渡阻尼状态下运行该减振器，该过渡阻尼状态位于该多个阻尼状态的两个相邻的阻尼状态之间并且不同于该目标阻尼状态和当前阻尼状态。
19.根据权利要求14所述的阻尼器***，其中该阻尼器模块控制该多个数字阀以使在该目标阻尼状态下运行该减振器之前在多个过渡阻尼状态下运行该减振器，该多个过渡阻尼状态属于该多个阻尼状态并且不同于该目标阻尼状态和当前阻尼状态。
20.根据权利要求14所述的阻尼器***，其中该阻尼器模块基于一个预设逻辑表格控制该多个数字阀，该预设逻辑表格限定用于从第一阻尼状态过渡到不同于该第一阻尼状态的第二阻尼状态的多个切换延迟，所限定的这些切换延迟对该多个数字阀进行控制以使得用于将从该第一阻尼状态切换到该第二阻尼状态的时间周期不同于用于从该第二阻尼状态切换到该第一阻尼状态的时间周期。
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