CN105722701A - 用于提供调节参量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种为机动车(2)的主动底盘的致动器(4)提供调节参量的方法，其中如果存在预测参量的值可供使用，则调节参量通过空钩参量和预测参量的组合而形成，该预测参量与机动车(2)将要行驶的路面的高度分布相关，所述空钩参量与机动车(2)的车身的运动相关，如果不存在预测参量的值可供使用，则调节参量通过软弹簧参量和空钩参量的组合而形成，所述软弹簧参量与机动车(2)的车轮弹动相关。

Description

用于提供调节参量的方法
技术领域
本发明涉及一种为机动车的底盘的致动器提供调节参量的方法和***。
背景技术
机动车包括用于对机动车的运行参数进行检测的不同传感器以及用于对机动车的构件进行加载的不同致动器。这里，由致动器对构件进行加载的调节参量可以由至少一个传感器值得出。
文献DE102006039353A1公开了一种用于影响车轮悬架装置的方法，该车轮悬架装置的弹簧特性可以通过操纵调节装置来改变。在此使用了传感器装置和控制装置，该传感器装置用于确定前方道路的高度分布或者说高度轮廓，该控制装置使悬架装置预测性地根据由传感器检测到的高度分布曲线进行调整。
发明内容
在这样的背景下，本发明提供了一种具有独立权利要求所述特征的方法和***。本发明的其他设计方案可由从属权利要求和说明书得到。
本发明涉及一种为机动车的主动底盘的致动器提供调节参量的方法。如果存在预测参量的值可供使用，则调节参量通过空钩参量和预测参量的组合而形成，该预测参量与机动车将要行驶的路面的高度分布相关，所述空钩参量与机动车的车身的运动相关，如果不存在预测参量的值可供使用，则调节参量通过软弹簧参量和空钩参量的组合而形成，所述软弹簧参量与机动车的车轮弹动相关。
预先给定的参量，即预测参量、空钩参量和软弹簧参量是用于致动器的调节参量，这些调节参量通过调节信号被提供给致动器，由此可以例如调节致动器的给定力、给定转矩或给定位置，其中调节参量通过下设的致动器调节器进行调节。根据致动器类型和软件接口的不同，用于操控的调节参量可以不同。在所有致动器类型中，都得出一种作用在机动车的车身和相应车轮之间的力，并且由此该力影响车辆在竖直方向上的运动行为。预测参量是基于路面的不平整性计算出的调节参量。空钩参量是由车身的运动、通常由车身的绝对的、竖直的速度以及俯仰率和侧倾率计算的调节参量。软弹簧参量是由车身和车轮之间的相对运动、即弹动计算的调节参量。
在本发明的范围内，利用至少一个用于对机动车的环境进行检测的传感器确定将要行驶的路面的高度分布。预测参量由确定的路面的高度分布得出。在高度分布值的基础上确定为致动器规定的调节参量，其中致动器对路面的特征作出回应，该路面尤其可能具有不平整性，从而机动车的、由底盘的致动器直接或间接加载的车轮可以对不平整性作出反应并且做出避让。
此外，使用至少一个用于对机动车的至少一个构件的运动学参量进行检测的传感器，其中利用该传感器确定所述至少一个构件的运动。利用该至少一个用于检测运动学参量的传感器确定作为机动车的至少一个构件的车身的运动。空钩参量由车身的运动得出。
替代地或补充地，利用至少一个用于检测运动学参量的传感器确定作为机动车的至少一个构件的、配属于机动车的车轮的悬架装置或弹簧的运动。软弹簧参量由车轮的车轮弹动或用于车轮的悬架装置的运动和/或由车身和车轮之间的相对运动得出。
根据本发明的***构造用于为机动车的主动的底盘的致动器提供调节参量并且包括用于确定调节参量的控制单元、用于实现预测功能的模块、用于实现空钩功能的模块和用于实现软弹簧功能的模块。在此，用于实现预测功能的模块构造用于：提供与机动车将要行驶的路面的高度分布相关的预测参量。用于实现空钩功能的模块构造用于：提供与机动车的车身的运动相关的空钩参量。用于实现软弹簧功能的模块构造用于：提供与机动车的车轮弹动相关的软弹簧参量。控制单元构造用于，对于存在预测参量的值可供使用的情况，通过空钩参量和预测参量的组合而形成调节参量。控制单元构造用于，替代地，当不存在预测参量的值可供使用时，通过软弹簧参量和空钩参量的组合而形成调节参量。
此外，该***具有至少一个用于对机动车的环境进行检测的传感器，该传感器构造用于，确定将要行驶的路面的高度分布并且将其再输送给用于实现预测功能的模块。该用于实现预测功能的模块构造用于，由高度分布得出预测参量。
另外，该***具有至少一个传感器，该传感器构造用于检测机动车的构件的至少一个运动学参量的值并且将其再输送给用于实现空钩功能的模块和用于实现软弹簧功能的模块。用于实现空钩功能的模块构造用于，由至少一个运动学参量的值得出空钩参量。用于实现软弹簧功能的模块构造用于，由至少一个运动学参量的值得出软弹簧参量。
用于实现预测功能的模块构造用于，当存在预测参量的值可供使用时，停用用于实现软弹簧功能的模块。
为了调节机动车的主动底盘的和/或可主动调节的底盘的、主动的电动的动力学高度调节装置，在实施本方法时可以单独或组合地执行两种功能或措施。
根据被称为“软弹簧”的第一功能，底盘的致动器对底盘弹簧的弹簧位移作出回应，其中这样的弹簧布置在机动车的车身和车轮之间并且将车轮与车身机械地连接。在此，行驶的路面或行驶的街道的不平整性被主动补偿，这类似于减小弹簧的弹性系数。利用软弹簧功能确定了与车轮悬架装置的运动相关的软弹簧参量。
第二种功能称为“空钩”。该空钩功能基于对机动车车身的有针对性地阻尼。作为构件，机动车具有车身、底盘和车轮，其中该底盘将车身和车轮连接。弹簧、减振器和致动器是底盘的部件。为了实现空钩功能，车身的加速度被确定、在时间上求积分并且被过滤。这里，例如计算车身的速度并且通过为致动器加载空钩功能而提供与车身的速度成比例的力。由该第二功能产生的作用类似于虚拟的阻尼，该阻尼与机动车的车身以及惯性参考系、例如天空相连接，因此这种功能也称“空钩”(“skyhook”或“Himmelshaken”)，因为机动车的车身通过阻尼与天空连接，由此机动车在行驶的过程中好像是在街道上悬浮。利用空钩功能，例如与车身的运动和/或调节相关的空钩参数被得出。
通过组合这两种功能，既可以实现软弹簧又可以实现“在街道上悬浮”。
在执行这种方法时，如果对于调节用于机动车的底盘的电动的主动的、动力学高度调节装置不存在与路面高度分布相关的预测参量的信号可供使用，那么“软弹簧”和“空钩”功能组合运行。在这种情况下，例如通过将这两个特定功能的参量u软弹簧和u空钩相加：u＝u软弹簧+u空钩而得出关于致动器的调节参量u。
但是，如果存在预测参量的值可供使用，则软弹簧参量u软弹簧在本构型中被设定为此前所用的恒定的值，由此软弹簧参量u软弹簧被冻结，其中该恒定的值可为零。同样可能的是，为软弹簧参量首先设置不为零的恒定的值，随后该不为零的恒定的值缓慢并逐步接近零值并且由此被“斜化(gerampt)”。此外，作为用于操控底盘的致动器的调节参量使用空钩参量u空钩和预测参量u预测二者之和，该和与描述机动车将要行驶的路面的参量的至少一个由传感器检测到的值相关。这里对于调节参量适用：u＝u预测+u空钩+u软弹簧，其中针对软弹簧参量使用恒定的值。
如果附加地存在从预测中获得的预测参量u预测的值可供使用，那么该预测参量不会被简单地加到软弹簧参量u软弹簧上，这是因为致动器以下述方式加载车轮：使得车轮能主动避让可以根据高度分布提前识别的、道路的不平整性，从而影响弹簧位移。软弹簧功能实现了：例如通过控制弹簧位移对将要行驶的路面作出反应并且附加地加强底盘的弹性，尽管该弹性因为预测而不是基于不平整性而被设置。在实施该方法时，尤其可以通过替代地使用预测参量和软弹簧参量来可靠地避免对底盘进行不可信的调节。
本发明的其他优点和设计方案可以从说明书和附图中得出。
不言而喻，上面提到的和下面将介绍的特征不仅可以以各个给出的组合的方式使用、而且也可以以其他组合或以单独的方式使用，而不会脱离本发明的范围。
附图说明
本发明借助附图中的实施方式示意性地示出并且参照附图示意性地并且详细地介绍。
图1示出了在执行根据本发明的方法的第一种实施方式时根据本发明的***的实施方式；
图2示出了根据本发明的方法的第二种实施方式的曲线图；
图3示出了在根据本发明的方法的第三种实施方式中在考虑到不同措施的情况下机动车的底盘的示意图；
具体实施方式
图1中的图表以示意图的形式示出了具有底盘的车辆2，其中机动车2的底盘配备有至少一个致动器4和至少一个减振器6。此外，机动车2配备有至少一个第一传感器8，该传感器8被构造用于基于电磁波进而基于激光、基于雷达和/或基于录像而对机动车2的环境或周围情况进行检测。另外，机动车2配备有至少一个第二传感器10，该第二传感器构造用于对机动车2的构件的至少一个运动学参量进行检测，例如该构件的位置、速度、加速度、侧倾率、俯仰率和/或升降加速度。所述传感器8、10、后面将介绍的模块12、14、16、18、20、22、24、26、28以及控制单元32在此形成根据本发明的***35的组成部分。
在通过所述***35来执行所述方法的第一种实施方式的情况下，由至少一个用于对机动车2的环境进行检测的第一传感器8提供路面、通常是机动车2行驶的道路的高度分布的值进而提供原始数据。所提供的值被模块12累积起来以进行累加、进而进行归总。该累积的值被模块14过滤处理。此外，针对用于描述路面的高度分布的经累积和过滤的值由所述模块尤其进行不平整性识别。在此，根据是否存在不平整性来检查高度分布的曲线。其中，当关于一个位置的高度的值超过限值和/或当在该位置处高度分布的局部导数进而高度分布的梯度的值超过限值时，高度分布在该位置处存在不平整性。
随后，高度分布的经累积和处理的值被提供给用于实现预测功能的模块16和用于在存在不平整性时调节减振器6的模块18，此时所述至少一个减振器6被设置为软的。由用于确定机动车2至少一个运动学参量的至少一个第二传感器10提供用于关于升降加速度或竖直加速度的值d2za/dt2作为机动车2至少一个构件的运动学参量；斜率变化或者俯仰率dn/dt的值作为机动车2的至少一个构件的运动学参量；侧倾率的值dw/dt作为机动车至少一个构件的运动学参量；至少一个构件、此处即机动车2的车轮的弹动的竖直取向的车轮弹动值lz,ij作为机动车至少一个构件的运动学参量。此处，参数ij分别代表配属于机动车2的车桥i的车轮j。
所有由至少一个第二传感器10检测的运动学参量都被提供给模块20，用来调节至少一个减振器6以及实现所谓的地钩功能。而为用于提供空钩功能的模块22仅被输入关于竖直加速度、俯仰率和侧倾率的值。在该实施方式中，由用于确定至少一个运动学参量的至少一个第二传感器10向用于实现软弹簧功能的模块24仅提供车轮弹动的值lz,ij。
与空钩功能相类似，在地钩功能中机动车的车轮(地钩)而不是车身(空钩)通过虚拟的减振器与惯性参考***联系。这里计算出与车轮的通常沿竖直方向定向的速度成比例的力。被输入至少一个致动器的调节参量在考虑到该力的情况下被预先给出。由此，降低了车轮的振动，这引起道路接触的改善。
此外，图1示出了用于实现俯仰预控制的模块26，用于实现侧倾预控制的模块28和用于控制机动车2的高度的模块30。由这三个刚提到的模块26、28、30提供至少一个引导参量的值，其中所述值被传输给模块24用于实现软弹簧功能并且进一步传输给控制单元32。
此外，还将值从用于软弹簧功能的模块24和用于预测功能的模块16提供给控制单元32。所有提供给控制单元32的值都被用于确定用于加载至少一个致动器4的至少一个调节参量。而由模块18、20提供的值则用于提供用于加载机动车2的至少一个减振器6的至少一个调节参量。
在根据本发明的方法的通过***35实施的实施方式中，在一种变形方案中规定，不提供关于机动车2的车轮下方的(道路的)高度分布的值。在这种情况下，用于实现预测功能的模块16无法获得设定为初始值的值。这里，控制单元32仅使用由模块22、24、26、28、30提供的值。然而，如果存在关于高度分布的值，那么规定，用于预测功能的模块16使用于实现软弹簧功能的模块24被去激活，如箭头34所示。在这种情况下，控制单元32使用模块16、22、26、28、30的值。
图2以示意图的形式示出了机动车的车身40和该机动车的车轮42在路面44上行驶的情况，其中该路面在这里具有不平整区46。此外，图2具有三个上下设置的图表48、50、52，它们分别具有横坐标54，沿着该横坐标绘出了时间。此外，每个图表48、50、52具有纵坐标56，沿着所述纵坐标绘出了参量的值。第一个图表48示出了机动车行驶过程中软弹簧参量的曲线58。第二个图表50示出了机动车行驶过程中空钩参量的曲线60。第三个图表56示出了预测参量的曲线62。
借助图表可以看出，在已驶过了不平整区46的起始点之后，软弹簧参量(曲线58)和空钩参量(曲线60)才开始有效。这里，预测参量的曲线62对应于软弹簧参量的曲线58，不过在不平整区46开始时就开始有效。机动车的至少一个致动器在组合软弹簧参量和空钩参量的情况下仅作出回应，而通过组合预测参量和空钩参量实现了至少一个致动器的主动操控。因为软弹簧参量和预测参量的曲线58、62原则上是相似的，所以用预测参量来替代软弹簧参量是允许的。而空钩参量与其他两个参量无关。
图3a、3b和3c示出了在路面80上运动的机动车的致动器的用于控制、通常用于调节的措施或功能的不同模块。其中，针对每种措施示意性地示出了表示机动车的车身的质量82、表示机动车的车轮的质量84以及车身的弹簧86和车身的减振器88，其中弹簧和减振器布置在两个质量82、84之间。此外，图3a、3b和3c针对三种措施分别示出了布置在用质量84表示的车轮和路面80之间的轮胎弹簧90。
为了实现实际***的功能，图3a附加地示出了致动器92和扭杆弹簧94，该致动器和扭杆弹簧串接在两个质量82、84之间并且与车身的弹簧86和车身的减振器88并行地布置。借助图3b示出的软弹簧参量规定，在这里仅与车身的减振器88并行地布置的车身的弹簧86的弹性系数比用于实现实际***(图3a)的功能的车身的弹簧86的弹性系数小，从而车身的弹簧86与实际***的功能相比设置得更软。在借助图3c实现空钩功能时规定，车身的弹簧86与在实际***的情况下硬度相似地设置成在本实施方式中比在用于实现软弹簧功能的情况下更硬。此外，图3c示出了用质量82表示机动车的车身通过虚拟的减振器96与惯性参考***98联系起来。
在图3b和3c中示出的模块被理想化，并且可以通过图3a中实际存在的模块实现。为此，以下述方式操控致动器92：在底盘中在用质量82代表的车身和用质量84代表的车辆之间产生如以模块形式给定的力。这里，软弹簧功能(图3b)和空钩功能(图3c)的组合通过图3c中结构化的模块表示，但是该模块具有比图3b中的模块的弹簧更软的弹簧刚性。如果利用预测功能而不是软弹簧功能，那么在替代的模块中图3a和3c中的模块的更硬的弹簧刚性再次有效，但是取而代之加上了一个构件，该构件直接从路面80的轮廓得到。

Claims (10)

1.一种为机动车(2)的主动底盘的致动器(4)提供调节参量的方法，其中如果存在预测参量的值可供使用，则调节参量通过空钩参量和预测参量的组合而形成，该预测参量与机动车(2)将要行驶的路面的高度分布相关，所述空钩参量与机动车(2)的车身的运动相关，如果不存在预测参量的值可供使用，则调节参量通过软弹簧参量和空钩参量的组合而形成，所述软弹簧参量与机动车(2)的车轮弹动相关。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用至少一个用于对机动车(2)的环境进行检测的传感器(8)来确定将要行驶的路面的高度分布，所述预测参量由高度分布得出。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，利用至少一个用于对机动车(2)的至少一个构件的运动学参量进行检测的传感器(10)得出至少一个构件的运动。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，利用至少一个用于对运动学参量进行检测的传感器(10)得出作为机动车(2)的至少一个构件的车身的运动，空钩参量由车身的运动得出。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，利用至少一个用于检测运动学参量的传感器(10)得出作为机动车(2)的至少一个构件的、配属于机动车(2)车轮(42)的悬架装置的运动，软弹簧参量由车轮(42)的车轮弹动得出。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，如果存在预测参量的值可供使用，则针对软弹簧参量使用恒定的值，所述调节参量通过空钩参量、预测参量和恒定的软弹簧参量的组合形成。
7.一种为机动车(2)的主动底盘的致动器(4)提供调节参量的***，所述***(35)具有用于确定调节参量的控制单元(32)、用于实现预测功能的模块(16)、用于实现空钩功能的模块(22)和用于实现软弹簧功能的模块(24)，所述用于实现预测功能的模块(16)构造用于：提供与机动车(2)将要行驶的路面的高度分布相关的预测参量，所述用于实现空钩功能的模块(22)构造用于：提供与机动车(2)的车身运动相关的空钩参量，所述用于实现软弹簧功能的模块(24)构造用于：提供与机动车(2)的车轮弹动相关的软弹簧参量，所述控制单元(32)构造用于：对于存在预测参量的值可供使用的情况，通过空钩参量和预测参量的组合而形成调节参量，所述控制单元(32)构造用于：当不存在预测参量的值可供使用时，通过软弹簧参量和空钩参量的组合而形成调节参量。
8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，该***具有至少一个用于对机动车(2)的环境进行检测的传感器(8)，所述传感器构造用于：确定将要行驶的路面的高度分布并且将其输送给用于实现预测功能的模块(16)，所述用于实现预测功能的模块(16)构造用于：由高度分布得出预测参量。
9.根据权利要求7或8所述的***，其特征在于，所述***具有至少一个传感器(10)，该至少一个传感器构造用于对机动车(2)的构件的至少一个运动学参量的值进行检测并且将其输送给用于实现空钩功能的模块(22)和用于实现软弹簧功能的模块(24)，用于实现空钩功能的模块(22)构造用于：由至少一个运动学参量的值得出空钩参量，用于实现软弹簧功能的模块(24)构造用于：由至少一个运动学参量的值得出软弹簧参量。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的***，其特征在于，用于实现预测功能的模块(16)构造用于，当存在预测参量的值可供使用时，停用所述用于实现软弹簧功能的模块(24)。
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