CN115320310A - 一种电悬架控制***、方法及汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电悬架控制***、方法及汽车，包括电控减振器，还包括：簧下加速度传感器，配置为安装在所述电控减振器上，用于测量所述电控减振器的簧下加速度；EPS***，配置为实时获取车辆的方向盘角速度、纵向和侧向加速度、车速信号；高度传感器，配置为获取大灯位置的竖向位移变化；控制器，所述控制器能够根据所述大灯位置的竖向位移变化以及车辆的角速度，获取所述电控减振器位置的簧上速度，进而能够得到电控减振器位置的簧上加速度和簧下速度。本发明基于改善车辆的驾乘舒适性和操稳性；减少了传感器数量。在保证实现电控悬架控制***功能的同时，既避免***设计冗余，又简化了***，满足了电控悬架***对整车架构及控制的需求。

Description

一种电悬架控制***、方法及汽车
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，具体涉及汽车底盘悬架控制技术。
背景技术
长久以来，汽车的振动直接影响着乘坐舒适性、平顺性和操稳性，降低汽车振动的同时并提高舒适和操稳是一直在不断平衡和优化的整车性能问题。汽车受到不同路面激励的差异使得舒适性、平顺性和操稳性对悬架性能的需求不同，而这三个性能之间彼此交互影响使得各自无法同时达到最优设计。比如：整车的簧上加速度直接影响乘坐舒适性，簧下加速度影响车轮附着和抓地性能，继而影响车辆操稳性；悬架动挠度、刚度和阻尼又同时影响整车舒适平顺操稳性。通常被动悬架无法同时满足簧上质量和簧下质量对其的性能需求，于是半主动悬架、主动悬架等电控悬架技术应运而生。电控悬架根据不同路况的需求来调整并提供适宜的悬架性能参数，从而优化和改善整车的舒适性、平顺性和操稳性。
现有技术为达到理论上的控制效果，在单个悬架减振器上通过添加更多的传感器、控制器、作动器、线路、电子元件等来实现，且一些不必要的信号及控制器的电子元器件也出现在悬架零件上，没有基于汽车网络***和整车电控悬架***架构布局设计，不仅会造成***的冗余、浪费，而且实际中因算力、耗电、成本、***布置等问题无法产业化。比如在4个减振器的簧载质量安装点布置4个加速度传感器和位移传感器、在4个减振器的簧下质量布置4个加速度传感器和位移传感器，获取四个减振器位置的簧载、簧下质量的加速度和位移，使得整车电控减振器上布置的传感器高达16个。
因此，需要基于汽车电子架构对悬架控制***及控制方法进行合理的布局和设计，在适应各种路况需求的同时有效改善操稳和舒适性，以满足电控悬架***需求。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种电悬架控制***，以解决现有技术的传感器布置的数量较多，成本较高的问题；目的之二在于提供一种电悬架控制方法；目的之三在于提供一种汽车，配置有上述电悬架控制***。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种电悬架控制***，包括电控减振器，还包括：
簧下加速度传感器，配置为安装在所述电控减振器上，用于测量所述电控减振器的簧下加速度；
EPS***，配置为实时获取车辆的方向盘角速度、纵向和侧向加速度、车速信号；
高度传感器，配置为获取大灯位置的竖向位移变化；
控制器，所述控制器能够根据所述大灯位置的竖向位移变化以及车辆的方向盘角速度，获取所述电控减振器的簧上速度，进而能够得到电控减振器的簧上加速度和簧下速度，所述控制器基于所述簧上速度、簧下速度、簧上加速度、簧下加速度、车辆的运行路况和车速控制所述电控减振器的电磁阀的输出电流值，所述车辆的运行路况为车辆静止状态、车辆匀速行驶、车辆加速行驶、车辆减速行驶、车辆变道行驶或者车辆转向行驶。
根据上述技术手段，在电控减振器上安装簧下加速度传感器，进而获得电控减振器位置的簧下加速度，然后根据车身自带的EPS***和高度传感器，获取电控减振器位置的簧上速度，然后通过微分或者积分的方式，获得电控减振器位置的簧上加速度和簧下速度，相比于现有技术，减少了传感器的数量，降低了成本和车身的重量，同时能够根据现有的装置控制电控减振器的电磁阀的输出电流值，进而控制电控减振器输出的阻尼。
进一步，当所述簧上速度大于簧下速度，且所述簧上加速度大于等于目标值时，所述控制器采用第一控制策略；当所述簧上速度大于簧下速度，且所述簧上加速度小于目标值时，所述控制器采用第二控制策略；当所述簧上速度小于等于簧下速度时，所述控制器采用第三控制策略，所述第一控制策略定义为所述控制器控制电控减振器的电磁阀的输出电流值处于第一范围内；所述第二控制策略定义为所述控制器控制电控减振器的电磁阀的输出电流值处于第二范围内；所述第三控制策略定义为所述控制器控制电控减振器的电磁阀的输出电流值处于第三范围内。
根据上述技术手段，根据簧上速度、簧上加速度、簧下速度以及簧下加速度，将电控减振器的电磁阀的输出电流值控制在一个范围内，使得最终匹配的电流值更加准确。
进一步，当车辆处于正常行驶状态时，所述控制器控制所述电控减振器的电磁阀的输出电流值的方法为：
第一步：判断所述控制器采用的控制策略的类型，所述控制层策略的类型为所述第一控制策略、第二控制策略或者第三控制策略；
第二步：所述控制器基于车辆的运行路况和车速控制所述电控减振器的电磁阀的输出电流值，所述电控减振器的电磁阀的输出电流值与运行路况以及车速的关系通过标定得出。
进一步，所述第一控制策略、第二控制策略和第三控制策略表示为：
Figure BDA0003777498470000021
其中，a表示簧上加速度；v是簧上速度，vdef是簧上速度与簧下速度的差值，v*vdef表示所述目标值；cl、ch和cm均为阻尼的范围值，即当满足第一控制策略、第二控制策略或者第三控制策略时，对应的电控减振器输出的阻尼对应的范围值，通过阻尼可反算出电磁减振器输出的电流值的范围，进而形成所述第一范围、第二范围或者第三范围。
进一步，车辆处于正常行驶状态时，诊断仪实时诊断所述电悬架控制***是否发生一级故障，若发生一级故障，则所述控制器提高所述电控减振器的电磁阀的输出电流值，所述一级故障为传感器电压异常、传感器电路异常、传感器信号恒定、转向角度信号接收异常、纵向和侧向加速度信号异常、故障及安全信号异常或者车速信号异常。
根据上述技术手段，在车辆处于正常行驶状态时实时诊断电悬架控制***是否发生故障，并采取对应的措施，提高了电悬架的稳定性，提升了乘客的舒适性。
进一步，车辆处于正常行驶状态时，诊断仪实时诊断所述电控悬架控制***是否发生二级故障，若发生二级故障，则所述控制器将所述电控减振器的电磁阀的输出电流值提高至预设电流值，所述二级故障为电磁阀断线、电磁阀电压异常或者电磁阀电流异常。
根据上述技术手段，在车辆处于正常行驶状态时实时诊断电悬架控制***是否发生故障，并采取对应的措施，提高了电悬架的稳定性，提升了乘客的舒适性。
进一步，车辆处于正常行驶状态时，诊断仪实时诊断所述电悬架控制***是否发生三级故障，若发生三级故障，则所述电控减振器的电磁阀关闭，所述三级故障为IMU信号异常或者供电电压异常。
根据上述技术手段，在车辆处于正常行驶状态时实时诊断电悬架控制***是否发生故障，并采取对应的措施，提高了电悬架的稳定性，提升了乘客的舒适性。
进一步，在车辆处于正常行驶状态前，驾驶员能够选择驾驶模式，所述驾驶模式的类型至少为两个，当切换所述驾驶模式时，所述目标值改变。
进一步，在所述驾驶员选择驾驶模式前，所述电悬架控制***进行自诊断，若存在异常则进行排除，若在预设时间范围内未排除异常，则所述电控减振器的电磁阀关闭。
进一步，所述簧上速度的获取方式为：
Figure BDA0003777498470000031
其中：
Figure BDA0003777498470000032
为簧上速度；
Figure BDA0003777498470000033
为从主动大灯到电控减振器簧上位置的坐标向量；
Figure BDA0003777498470000034
为主动大灯位置的速度；
Figure BDA0003777498470000035
表示将车身等效为刚体后的车身角速度。
一种基于上述的电悬架控制***的控制方法，
步骤1)车辆启动后激活电控悬架***，启动整车CAN总线通讯；
步骤2)电控悬架***自诊断，无异常则选择驾驶模式；如检测到异常则优先进行排除，***恢复正常后电控悬架***再开始运行；如***异常情况在预设时间范围内无法排除，则所述电控减振器的电磁阀关闭；
步骤3)前车载雷达开始扫描路面信息获取数据，传输给控制器进行数据处理，获取路面路谱信息的z向垂直位移、前方路面与车辆距离信息；
步骤4)控制器同步接收整车CAN总线信号，包括集成在主动大灯上的高度传感器的信号，获取车速、纵向和侧向加速度信号、方向盘角速度信号，故障及安全信号、簧下加速度传感器信号、ESC***的惯性测量单元信号并处理后获得车辆角速度，其中，利用主动大灯位置的高度传感器获取大灯位置的垂向位移变化信号，经过控制器运算处理后获得簧上速度和簧上加速度；
步骤5)控制器根据CAN总线信号进行分析运算，得到车辆运行工况；
步骤6)控制器在结合电控减振器位置的上速度、簧上加速度、簧下加速度、簧下速度，确定控制策略，当所述簧上速度大于簧下速度，且所述簧上加速度大于等于目标值时，所述控制器采用第一控制策略；当所述簧上速度大于簧下速度，且所述簧上加速度小于目标值时，所述控制器采用第二控制策略；当所述簧上速度小于等于簧下速度时，所述控制器采用第三控制策略，所述第一控制策略定义为所述控制器控制电控减振器的电磁阀的输出电流值处于第一范围内；所述第二控制策略定义为所述控制器控制电控减振器的电磁阀的输出电流值处于第二范围内；所述第三控制策略定义为所述控制器控制电控减振器的电磁阀的输出电流值处于第三范围内；
步骤7)控制器基于所采用的控制策略、车辆运行工况以及车速，输出电控减振器的电磁阀的控制电流，进而调整减振器阻尼系数。
一种汽车，集成有上述的电悬架控制***。
本发明的有益效果：
本发明基于汽车通讯网络***，借助前车载雷达对路面进行扫描分析，再结合CAN总线信号和减振器簧下加速度信号，经控制器处理分析后预判车辆运行工况，输出对应电流、调整电控减振器阻尼，改善车辆的驾乘舒适性和操稳性；无需在电控悬架控制器中集成惯性测量单元，借用主动大灯高度传感器再配合电控悬架前簧下加速度传感器来获取所需信号，减少了传感器数量。在保证实现电控悬架控制***功能的同时，既避免***设计冗余，又简化了***，满足了电控悬架***对整车架构及控制的需求。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术者来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为电控悬架***故障及安全诊断处理示意图；
图3为实施例1的处理分析和控制流程图。
其中，1-控制器，2-前电控减振器，3-后电控减振器，4-电控减振器电磁阀，5-簧下加速度传感器，6-触屏仪表板，7-主动大灯***高度传感器，8-前车载雷达，9-EPS***(包括转向角传感器、纵向和侧向加速度传感器)，10-故障及安全信号，11-CAN总线，12-ESC***。
具体实施方式
以下将参照附图和优选实施例来说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本申请，而不是为了限制本申请的保护范围。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，遂图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
在下文描述中，探讨了大量细节，以提供对本申请实施例的更透彻的解释，然而，对本领域技术人员来说，可以在没有这些具体细节的情况下实施本申请的实施例是显而易见的，在其他实施例中，以方框图的形式而不是以细节的形式来示出公知的结构和设备，以避免使本申请的实施例难以理解。
实施例1
本实施例提出了一种电控悬架控制***，如图1所示，本实施例由执行***(包括控制器1、前电控减振器2、后电控减振器3、电控减振器电磁阀4)、交互***(触屏仪表板6)、信号***(簧下加速度传感器5、主动大灯***高度传感器7、前车载雷达8、EPS***9(包括转向角传感器、纵向和侧向加速度传感器)、故障及安全信号10、CAN总线11、ESC***12)。
也可不布置专用的控制器1，而是与整车其他***共用一个域控制器或中央控制器，此时需借用ESC***中的IMU，***所需IMU也可被整车其他***或位置具有同等功能的IMU所代替。
控制器1也可集成在计算机中，车辆通常是具有三个或更多轮子的陆基车辆，例如，客车、轻型卡车等。车辆具有前部、后部、左侧和右侧，其中术语前、后、左和右从在标准操作位置中就座在驾驶员的座椅中的车辆的操作员的角度，即面向方向盘被理解。
计算机通常包括处理器和存储器，该存储器包括一个或多个形式的计算机可读介质，并且存储通过处理器可执行的指令，该指令用于执行各种操作，包括如本文所公开的。此外，计算机13可以包括和/或被通信地连接到一个或多个其他计算装置，该一个或多个其他计算装置被包括在车辆中，用于监控和/或控制各种车辆部件。计算机通常被编程并且设置用于在控制器局域网(CAN)总线等上通信。
计算机也可以具有与车载诊断连接器(OBD-II)、CAN(控制器局域网)总线、和/或其他有线或无线机构的连接。通过一个或多个这样的通信机构，计算机可以将消息传送到车辆中的各种装置和/或接收来自各种装置的消息，各种装置是例如，控制器、致动器、传感器等，包括数据收集器和控制器。供选择地或另外，在计算机实际上包括多个装置的情况下，CAN总线等可以用于在表示为本发明中的计算机的装置之间的通信。此外，计算机可以被配置用于通过各种有线和/或无线网络技术，例如，蜂窝、蓝牙、通用串行总线(USB)、有线和/或无线包交换网络等与其他装置进行通信。
计算机的存储器通常存储收集的数据。收集的数据可以包括通过数据收集器在车辆中收集的和/或从中得出的各种数据。数据收集器示例可以包括，例如，关于一个或多个车辆的驾驶行为的数据，例如，随时间而变化的车辆的位置(例如，地理坐标，到车辆的距离等)、随时间而变化的车辆的速度、行驶方向、在不同时间点的方向和速度的变化的数量和幅度等。收集的数据可以进一步包括，例如，信息，比如一个或多个车辆的类型(例如，轻型卡车、客车，小型货车等)、尺寸、品牌、型号等。收集的数据可以额外地包括由从计算机中的数据收集器接收的数据计算出的数据。通常，收集的数据可以包括可以通过数据收集器收集的、通过车辆与车辆间(V2V)或车辆与基础设施间(V2I)通信接收到的、从其它源收集的或接收的任何数据、和/或从这样的数据计算出的任何数据。
计算机可以被编程为接收来自数据收集器的数据和关于目标的数据，例如，车辆的目的地、路线、到达时间等。计算机可以进一步被编程为收集关于车辆的目标的数据和与车辆有关的其它数据，例如车辆正在运行的区域的地图。例如，计算机可以通过用户界面接收来自用户的输入，该输入表示用户的目的地、用户想要采取的路线、驾驶风格(保守的、运动式)等。计算机可以进一步包括或接收例如来自全球定位***(GPS***)或来自存储器的例如区域的地图。基于接收到的数据，计算机可以执行所谓的“任务计划”，即，依据道路网络地图上的驾驶方向计划前往目的地的路径。计算机可以进一步被编程为将该数据存储在存储器中，用于进一步使用，例如，用于在确定驾驶策略和/或驾驶车辆中使用。
基于策略和任务计划数据，计算机可以确定并且发送命令到车辆控制器以根据策略和计划任务来控制车辆。
通常，每个控制器可以包括处理器，该处理器被编程为接收来自计算机的指令、执行该指令、并且将消息发送到计算机。电子控制单元(ECU)——比如已知的，并且此外具有如本文所述的用于操作的程序设计——是控制器的示例。此外，每个控制器可以包括或被通信地连接到设置为使车辆部件，例如，制动器、转向器、节气门等致动的致动器等等。例如，制动控制器可以包括处理器和用于调整制动液的压力的泵。在这个示例中，一经接收到来自计算机的指令，处理器就可以激活泵以便提供动力辅助或启动制动操作。
此外，控制器可以各自包括传感器或以其他方式操作为数据收集器，以提供关于车辆速度、车辆转向角、悬架的高度等的数据到计算机。
数据收集器可以包括各种装置，例如，数据收集器可以包括用于感测环境并且例如追踪车辆的激光雷达、雷达、视频摄像机、超声波传感器、红外传感器。数据收集器可以进一步包括收集动态车辆的数据——比如速度、横摆率、转向角等——的部件。此外，上述示例不旨在进行限制。其他类型的数据收集器，例如加速度计、陀螺仪、压力传感器、温度计、气压计、高度计等可以用来提供数据给计算机。
道路网络定义文件可以包括其中车辆可以操作的道路网络的编码拓扑度量地图。拓扑度量地图包括用于道路特征和环境中的其他对象的纬度和经度坐标并且基于RNFD文件格式的衍生物进行编码。道路网络定义文件可以供应地图数据例如给计算机实现轨迹规划信息。
计算机可以被编程为存储与车辆有关的数据。如上所述，该数据可以包括表示数据点的历史的数据，例如，随时间而变化的车辆的位姿，随时间而变化的车辆的速度、行驶方向、在不同时间点方向和速度的变化的数量和幅度等。在历史点的最大允许数量的情况下，历史可以被周期性地采样，例如，每0.3秒。历史点的最大允许数量可以是，例如，可以显示出每个车辆的驾驶行为的前两分钟。
计算机的存储器进一步通常存储策略。每个策略被设计为捕获不同的高级行为和意图，并且可以包括计划轨迹。示例策略可以包括跟随车道、变换车道、或者在十字路口转弯。策略可以表示车辆可以采取的支持策略的一个或多个动作。例如，对于车道的轨迹跟踪，可以执行策略的一个或多个动作。
前电控减振器2和后电控减振器3为装有电磁阀的减振器，电流控制电控减振器电磁阀4的开度大小从而调整前电控减振器2减振器阻尼变化。
其中前电控减振器2下端支架上安装有簧下加速度传感器5，用于测量前电控减振器2位置的簧下加速度。后电控减振器3位置的簧下加速度根据对前电控减振器2的簧下加速度通过轴距预瞄获得，即将前电控减振器2的簧下加速度延迟L/v秒(其中L为车辆轴距，v为车辆速度)，视同为后电控减振器3位置的簧下加速度；更为精准的方法可以结合轴距预瞄通过卡尔曼状态观测值得出。进而可以得到前电控减振器2和后电控减振器3的簧下加速度。
图1中未示出调整后电控减振器3的电磁阀，下文中关于控制电控减振器的电磁阀的输出电流值的方案均已前电控减震器2为例。
本实施例中能够对各信号传感器实测信号进行滤波处理，去除杂波和干扰信号，为控制器分析处理提供更加准确的信号。
ESC***9利用其内置的惯性测量单元信号，通过控制器分析处理后能够实时获得整车准确的俯仰和侧倾的角度、角速度和角加速度。
ESC***9的惯性测量单元IMU，由传感器模块、数据处理单元组成，传感器模块包括模拟加速度计和陀螺仪，模拟加速度计测得一定范围的电压数据，通过数据处理单元的ADC模块将模拟量转为数字值。其测量原理及公式如下：
加速度计的测量值：
Figure BDA0003777498470000081
Figure BDA0003777498470000082
其中，G为加速度矢量和，Gx、Gy、Gz分别为加速度在x、y、z三个方向上的投影即输出值(单位g)；ADC模块位数为n，Vx、Vy、Vz分别为ADC模块输出值范围在x、y、z方向上的投影分量，gx、gy、gz分别为ADC模块读取到的x、y、z三个方向的数据，V0为加速度计在0g时对应的电压值(单位V)，Δs表示加速度计的灵敏度(单位V/g)。
进一步的可得出：
Figure BDA0003777498470000083
其中α为俯仰角、β为侧倾角、γ为横摆角。
结合陀螺仪可获得角速度：
Figure BDA0003777498470000084
其中，Rα、Rβ、Rγ分别表示俯仰角速度、侧倾角速度、横摆角速度，Aα、Aβ、Aγ分别表示ADC模块读取到的G绕y、x、z轴转动的数据，Δθ为陀螺仪灵敏度(单位V/deg/s)，将角速度求导即可获得角加速度。
对CAN网络接收的车载雷达8采集的路面信号分析处理为z向高度位移、x向水平距离位移；簧下加速度传感器5实测信号用于计算悬架的簧下速度；主动大灯高度传感器7的高度信号分析得出簧上加速度和速度，采用的刚体运动学原理公式如下(其中
Figure BDA0003777498470000085
表示减振器位置的簧上速度，
Figure BDA0003777498470000086
表示主动大灯位移，
Figure BDA0003777498470000087
表示主动大灯位置的速度，
Figure BDA0003777498470000088
表示车身角速度，
Figure BDA0003777498470000089
表示从主动大灯到减振器簧上位置的坐标向量)：
通过对主动大灯的位移
Figure BDA00037774984700000810
微分求导获得速度
Figure BDA00037774984700000811
即
Figure BDA00037774984700000812
对悬架的簧上速度
Figure BDA00037774984700000813
微分求导后获得簧上加速度
Figure BDA00037774984700000814
车身角速度矩阵向量
Figure BDA0003777498470000091
通过ESC的惯性测量单元测量并经过控制器计算获得；从而得到簧上速度如下公式：
Figure BDA0003777498470000092
控制器1功能包括故障及安全诊断、信号处理、运算分析、控制策略、驾驶模式选择、交互及显示功能。
本实施例中，在进入正常驾驶模式前，能够选择驾驶模式，驾驶模式的的类型包括至少两种，本实施例中的驾驶模式包括6种，驾驶员能够通过触屏仪表板5选择***预先设定的驾驶模式，驾驶模式包含“舒适”、“标准”、“操控”、“自适应”、“被动”，并预留可扩展的模式。控制器1根据内设对应不同驾驶模式的运算策略、控制逻辑和参数分别控制电控减振器电磁阀4，调整前电控减振器2、后电控减振器3的阻尼处于不同的状态；“自适应”模式下电控悬架控制***根据路况、驾驶情况自动调整减振器阻尼以适应车辆行驶工况。
例如汽车行驶过程中，控制器1开始从整车CAN网络信号中读取所需信号参数(簧上高度、车速、纵向加速度、侧向加速度、方向盘角速度、IMU测量信号、车载雷达数据)、接收簧下加速度信号，在经过控制器1的分析运算后，得到控制策略用于判断及计算输出电流的参数，其中控制策略根据路面激励频率采取不同控制策略：路面激励低频时采用第一控制策略、第二控制策略或者第三控制策略，策略选择控制方式如下：
Figure BDA0003777498470000093
其中，a表示簧上加速度；α可看作是低频域和中高频域的临界点，也就是策略1和策略2的分界点：当α偏大时、控制策略更倾向于策略1，当α偏小时、控制策略将更倾向于策略2；v是簧上速度，vdef是簧上速度与簧下速度的差值。由此，可根据整车的簧上速度、簧上加速度、簧下速度等参数选择不同的控制策略；cl、ch和cm均为阻尼的范围值，即当满足第一控制策略、第二控制策略或者第三控制策略时，对应的电控减振器输出的阻尼对应的范围值，而通过阻尼可反算出电磁减振器输出的电流值的范围，进而形成第一范围、第二范围和第三范围。
当更换驾驶模式时，目标值改变。
本步骤中，由于设置了前电控减振器2和后电控减振器3，因此能够分别得到前电控减振器2和后电控减振器3的输出电流值的范围。
本实施例中，将|αv|定义为目标值，当切换其他模式时，可以改变标定的目标值。
在确定电控减振器输出的电流值的范围后，需要结合运行路况，确定电控减振器输出的电流值的具体值。
控制***对各典型运行路况：静止、匀速、加速、减速、变道、转向等预设判断条件，车载雷达测量信息作为参数补偿与簧下加速度融合，再结合整车车速、纵向加速度、侧向加速度、方向盘角速度、安全触发信号等信号选择对应工况下控制策略计算输出电流：
1)当车速小于预设值时，控制***判断车辆处于静止状态，此时控制器1无电流输出；
2)当车速达到预设值且持续超过指定时间段，控制***判断车辆处于匀速行驶状态，电控悬架控制器根据匀速行驶工况需求输出对应的控制电流；
3)当车速逐渐增加时，根据加速度所在预设值的范围，控制***判断车辆的加速情况，控制器1根据加速度范围输出对应的控制电流，调整减振器阻尼；
4)车速减低时，根据减速度所在预设区间，控制***判断车辆减速情况，控制器1输出对应的电流调整减振器阻尼变化；
5)变道行驶时，汽车方向盘角速度或角度超过预设值，控制***判断车辆处于变道工况，控制器1调整减振器阻尼的控制电流；
6)转向行驶时，车辆的方向盘角速度、侧向加速度超过预设值，控制***判断车辆处于转向工况，控制器1再结合行驶车速分析计算输出电流，从而调整减振器阻尼。随车辆运行路况的变化、控制策略计算的输出电流不断更新变化输入到电磁阀，控制电磁阀开闭程度调整减振器阻尼，提高整车的舒适性。
例如，车辆在正常行驶过程中的某一时刻，控制器1通过簧下速度，簧上速度、簧上加速度以及簧下加速度确定电控减振器输出的电流位于第一范围内，然后结合ESP***9等确认车辆在转向行驶，根据整车坐标系定义，车辆左转时、侧向加速度为负值且方向向右，车辆右转时、侧向加速度为正值且方向向左；当***检测到方向盘角速度达到预设值时判断汽车开始转向，如侧向加速度为正值时且达到预设值、判断车辆向右转向行驶，此时控制***输出第一范围内预先标定的控制电流、且左侧电磁阀电流大于右侧电磁阀，控制电流数值与车速正相关。
显示功能，其功能是用于显示指定的信号及参数，当驾驶员在触屏仪表板6选择驾驶模式后，界面会显示对应的模式，在汽车行驶过程中，控制器1会输出信号到仪表板6，实时显示车辆电控减振器2、3的电流变化曲线，同时能够显示车辆的典型运行工况：静止、匀速、加速(变道、左转弯、右转弯)、减速(变道、左转弯、右转弯)、安全、被动等。车辆的运行工况参数可以发送到触屏仪表板6显示，同时驾驶员也可以根据个人需求选择是否显示以上信息，从而获得人机交互更强、更加愉悦的驾驶体验。
控制策略，其功能是根据信号分析处理的数据，结合CAN总线11接收的EPS***9的方向盘角速度信号、纵向和侧向加速度信号、车速信号，故障及安全信号10，ESC***12的惯性测量单元信号数据，经过控制器1分析处理后得到发送给电控减振器电磁阀4的电流，从而调整减振器阻尼变化。
本实施例中，在确认车辆的驾驶模式之前，可通过诊断仪进行自诊断，无异常则开启驾驶模式选择界面；如检测到异常则优先进行排除，***恢复正常后电控悬架***再开始运行；如***异常情况在指定时间内无法排除，则提示驾驶员是否选择“被动”状态。
本实施例中在车辆正常行驶状态时具备实时的自诊断功能，如图2所示，包括控制器1故障、传感器5故障、电磁阀4故障、CAN总线11通讯故障等，通过***预设对故障严重程度从低到高分级为1-3级，***根据故障等级做出对应的控制操作。人员可通过诊断仪在CAN总线读取诊断故障代码，从而锁定故障等级、故障区域、故障零件，利于锁定和排除故障。
例如，当***检测到传感器5信号故障或CAN总线11通讯故障时，根据其严重程度判定为1级故障，同时控制***默认选择在各驾驶模式下对控制器1输出电流增大，使减振器阻尼比正常驾驶模式下的略大，从而优先保障驾驶安全性。
当***检测到电磁阀故障时，根据其严重程度判定为2级故障，同时控制***默认选择在各驾驶模式下对控制器1控制电控减振器输出的电流值直接增大到预设电流值，使得电控减振器输出的阻尼更加稳定，从而优先保障驾驶安全性。
当***检测到控制器1故障时，根据其严重程度判定为3级故障，关闭前电控减振器2和后电控减振器3的电磁阀，使减振器性能处于传统减振器的被动状态，同时也是本实施例中电控悬架***的安全模式之一，确保悬架***能够工作。
本实施例还提出了一种电控悬架控制方法，基于上述***，如图3所示，方法具体为：
步骤1)车辆启动后激活电控悬架***、启动整车CAN总线11通讯；
步骤2)电控悬架***自诊断，无异常则开启驾驶模式选择界面；如检测到异常则优先进行排除，***恢复正常后电控悬架***再开始运行；如***异常情况在指定时间内无法排除，则提示驾驶员是否选择“被动”状态；
步骤3)前车载雷达8开始扫描路面信息获取数据，传输给控制器1进行数据处理，获取路面路谱信息的z向垂直位移、前方路面与车辆距离信息；
步骤4)控制器1同步接收整车CAN总线11信号，包括主动大灯高度传感器7的信号，从EPS***9获取车速、纵向和侧向加速度信号、方向盘角速度信号，故障及安全信号10、簧下加速度传感器信号5、控制器1接收ESC***12的惯性测量单元信号并处理后获得车辆角速度。其中，利用主动大灯的高度传感器7获取大灯位置的垂向位移变化信号，经过控制器1运算处理后获得簧上速度和簧上加速度；
步骤5)控制器根据CAN总线11信号进行分析运算，得到车辆运行工况；同时根据步骤3)中处理数据分析车辆行驶路面；
步骤6)控制器1在结合路面、车辆运行工况进行处理分析后，输出电控减振器电磁阀4的控制电流、调整减振器阻尼系数，改善车辆的舒适性和操稳性，同时控制器1将信号传递到触屏仪表板6的界面供显示，便于驾驶操作。
实施例2
本实施例提出了一种汽车，配置有上述电控悬架控制***。
以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种电悬架控制***，包括电控减振器，其特征在于：还包括：
簧下加速度传感器，配置为安装在所述电控减振器上，用于测量所述电控减振器的簧下加速度；
EPS***，配置为实时获取车辆的方向盘角速度、纵向和侧向加速度、车速信号；
高度传感器，配置为获取大灯位置的竖向位移变化；
控制器，所述控制器能够根据所述大灯位置的竖向位移变化以及车辆的方向盘角速度，获取所述电控减振器的簧上速度，进而能够得到电控减振器的簧上加速度和簧下速度，所述控制器基于所述簧上速度、簧下速度、簧上加速度、簧下加速度、车辆的运行路况和车速控制所述电控减振器的电磁阀的输出电流值，所述车辆的运行路况为车辆静止状态、车辆匀速行驶、车辆加速行驶、车辆减速行驶、车辆变道行驶或者车辆转向行驶。
2.根据权利要求1所述的电悬架控制***，其特征在于：当所述簧上速度大于簧下速度，且所述簧上加速度大于等于目标值时，所述控制器采用第一控制策略；当所述簧上速度大于簧下速度，且所述簧上加速度小于目标值时，所述控制器采用第二控制策略；当所述簧上速度小于等于簧下速度时，所述控制器采用第三控制策略，所述第一控制策略定义为所述控制器控制电控减振器的电磁阀的输出电流值处于第一范围内；所述第二控制策略定义为所述控制器控制电控减振器的电磁阀的输出电流值处于第二范围内；所述第三控制策略定义为所述控制器控制电控减振器的电磁阀的输出电流值处于第三范围内。
3.根据权利要求2所述的电悬架控制***，其特征在于：当车辆处于正常行驶状态时，所述控制器控制所述电控减振器的电磁阀的输出电流值的方法为：
第一步：判断所述控制器采用的控制策略的类型，所述控制层策略的类型为所述第一控制策略、第二控制策略或者第三控制策略；
第二步：结合所采用的控制策略类型，所述控制器基于车辆的运行路况以及车速，从而控制所述电控减振器的电磁阀的输出电流值，所述电控减振器的电磁阀的输出电流值与运行路况以及车速的关系通过标定得出。
4.根据权利要求2所述的电悬架控制***，其特征在于：所述第一控制策略、第二控制策略和第三控制策略表示为：
Figure FDA0003777498460000011
其中，a表示簧上加速度；v是簧上速度，vdef是簧上速度与簧下速度的差值，v*vdef表示所述目标值，cl、ch和cm均为阻尼的范围值，即当满足第一控制策略、第二控制策略或者第三控制策略时，对应的电控减振器输出的阻尼对应的范围值，通过阻尼可反算出电磁减振器输出的电流值的范围，进而形成所述第一范围、第二范围或者第三范围。
5.根据权利要求1所述的电悬架控制***，其特征在于：车辆处于正常行驶状态时，诊断仪实时诊断所述电悬架控制***是否发生一级故障，若发生一级故障，则所述控制器提高所述电控减振器的电磁阀的输出电流值，所述一级故障为传感器电压异常、传感器电路异常、传感器信号恒定、转向角度信号接收异常、纵向和侧向加速度信号异常、故障及安全信号异常或者车速信号异常。
6.根据权利要求1所述的电悬架控制***，其特征在于：车辆处于正常行驶状态时，诊断仪实时诊断所述电控悬架控制***是否发生二级故障，若发生二级故障，则所述控制器将所述电控减振器的电磁阀的输出电流值提高至预设电流值，所述二级故障为电磁阀断线、电磁阀电压异常或者电磁阀电流异常。
7.根据权利要求1所述的电悬架控制***，其特征在于：车辆处于正常行驶状态时，诊断仪实时诊断所述电悬架控制***是否发生三级故障，若发生三级故障，则所述电控减振器的电磁阀关闭，所述三级故障为IMU信号异常或者供电电压异常。
8.根据权利要求2所述的电悬架控制***，其特征在于：在车辆处于正常行驶状态前，驾驶员能够选择驾驶模式，所述驾驶模式的类型至少为两个，当切换所述驾驶模式时，所述目标值改变。
9.根据权利要求7所述的电悬架控制***，其特征在于：在所述驾驶员选择驾驶模式前，所述电悬架控制***进行自诊断，若存在异常则进行排除，若在预设时间范围内未排除异常，则所述电控减振器的电磁阀关闭。
10.根据权利要求1所述的电悬架控制***，其特征在于：所述簧上速度的获取方式为：
Figure FDA0003777498460000021
其中：
Figure FDA0003777498460000022
为簧上速度；
Figure FDA0003777498460000023
为从主动大灯到电控减振器簧上位置的坐标向量；
Figure FDA0003777498460000024
为主动大灯位置的速度；
Figure FDA0003777498460000025
表示将车身等效为刚体后的车身角速度。
11.一种基于权利要求1-10任一所述的电悬架控制***的控制方法，其特征在于：
步骤1)车辆启动后激活电控悬架***，启动整车CAN总线通讯；
步骤2)电控悬架***自诊断，无异常则选择驾驶模式；如检测到异常则优先进行排除，***恢复正常后电控悬架***再开始运行；如***异常情况在预设时间范围内无法排除，则所述电控减振器的电磁阀关闭；
步骤3)前车载雷达开始扫描路面信息获取数据，传输给控制器进行数据处理，获取路面路谱信息的z向垂直位移、前方路面与车辆距离信息；
步骤4)控制器同步接收整车CAN总线信号，包括集成在主动大灯上的高度传感器的信号，获取车速、纵向和侧向加速度信号、方向盘角速度信号，故障及安全信号、簧下加速度传感器信号、ESC***的惯性测量单元信号并处理后获得车辆角速度，其中，利用主动大灯位置的高度传感器获取大灯位置的垂向位移变化信号，经过控制器运算处理后获得簧上速度和簧上加速度；
步骤5)控制器根据CAN总线信号进行分析运算，得到车辆运行工况；
步骤6)控制器在结合电控减振器位置的上速度、簧上加速度、簧下加速度、簧下速度，确定控制策略，当所述簧上速度大于簧下速度，且所述簧上加速度大于等于目标值时，所述控制器采用第一控制策略；当所述簧上速度大于簧下速度，且所述簧上加速度小于目标值时，所述控制器采用第二控制策略；当所述簧上速度小于等于簧下速度时，所述控制器采用第三控制策略，所述第一控制策略定义为所述控制器控制电控减振器的电磁阀的输出电流值处于第一范围内；所述第二控制策略定义为所述控制器控制电控减振器的电磁阀的输出电流值处于第二范围内；所述第三控制策略定义为所述控制器控制电控减振器的电磁阀的输出电流值处于第三范围内；
步骤7)控制器基于所采用的控制策略、车辆运行工况以及车速，输出电控减振器的电磁阀的控制电流，进而调整减振器阻尼系数。
12.一种汽车，其特征在于：集成有权利要求1-10任一所述的电悬架控制***。
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