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CN111137096B - 用于可变阻尼力阻尼器的控制系统 - Google Patents

用于可变阻尼力阻尼器的控制系统 Download PDF

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CN111137096B CN201911070422.5A CN201911070422A CN111137096B CN 111137096 B CN111137096 B CN 111137096B CN 201911070422 A CN201911070422 A CN 201911070422A CN 111137096 B CN111137096 B CN 111137096B
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Abstract

一种用于可变阻尼力阻尼器的控制系统，该控制系统包括：运动状态量传感器，其被配置为检测车辆的运动状态量；侧倾阻尼力基本值设定单元，其被配置为基于所述运动状态量来设定侧倾阻尼力基本值，该侧倾阻尼力基本值被用于计算所述可变阻尼力阻尼器的目标阻尼力；侧倾率计算单元，其被配置为基于所述运动状态量来计算车辆的悬挂质量侧倾率和非悬挂质量侧倾率；以及侧倾阻尼力校正单元，其被配置为基于侧倾率差来校正所述侧倾阻尼力基本值并且作为所述目标阻尼力输出校正后的侧倾阻尼力基本值，所述侧倾率差是所述悬挂质量侧倾率与所述非悬挂质量侧倾率之间的差。

Description

用于可变阻尼力阻尼器的控制系统
技术领域
本发明涉及一种用于可变阻尼力阻尼器的控制系统，其基于运动状态量来控制侧倾姿态。
背景技术
近年来，已经开发出各种类型的用在汽车的悬架中的可变阻尼力阻尼器，其可以逐步地或连续地改变阻尼力。用于改变阻尼力的已知机构包括：机械类型，其中通过旋转阀改变设置在阻尼器的活塞中的孔口的面积；以及磁流变流体(MRF)类型，其中，MRF用作液压油，并且MRF的粘度由设置在活塞中的磁流体阀控制。在配备有这样的可变阻尼力阻尼器(可以简称为阻尼器)的车辆中，通过根据车辆的行驶状态可变地控制每个阻尼器的阻尼力，可以改善转向稳定性和乘坐舒适性。
改善乘坐舒适性的一种已知技术是侧倾控制，其中，抑制车身的侧倾以优化车身的姿态。在侧倾控制中，为了抑制车身或悬挂质量的侧倾，控制每个阻尼器的阻尼力，使得车身的侧倾角速度(侧倾率)、横向加速度、前轮转向角度等越大，阻尼力就越大(例如，参照JP2015-047906A)。
另一方面，已知一种车辆控制系统，该车辆控制系统通过控制由设置用于各个四个车轮的电马达产生的制动力/驱动力而执行天钩控制，而不使用可变阻尼力阻尼器(例如，参照JP2016-104605A)。在JP2016-104605A中公开的控制系统中使用的阻尼器(减震器)具有恒定的阻尼系数，因此，对于给定的冲程速度，由每个阻尼器产生的阻尼力是不变的。控制每个电马达以产生目标转矩，该目标转矩是用于驱动的目标驱动转矩和用于阻尼振动的目标转矩之和。用于阻尼振动的目标转矩是基于用于阻尼车辆的振动的目标竖直力确定的，该目标竖直力是作为第一竖直力和第二竖直力之和而获得的，第一竖直力通过将车身的竖直速度乘以第一控制常数计算而得，第二竖直力通过将阻尼器的冲程速度乘以第二控制常数计算而得，其中第二控制常数被设定为负值，以使第二竖直力与侧倾冲程速度成比例，并且具有与阻尼器产生的实际阻尼力相反的方向。因此，电马达产生的竖直力包括具有与阻尼器产生的实际阻尼力相反的方向的力，并因此，即使阻尼器具有恒定的阻尼常数，阻尼器产生的表观阻尼力也会减小，从而在高频区域中改善了乘坐舒适性。在JP2016-104605A中公开的实施方式中，冲程速度包括通过从非悬挂质量侧倾角速度减去悬挂质量侧倾角速度计算得出的侧倾冲程速度。
顺便提及，在使用可变阻尼力阻尼器的侧倾控制中，当阻尼器的阻尼力(或阻尼系数)增大时，取决于阻尼系数确定的侧倾阻尼比增大。侧倾阻尼比为1(一)表示临界阻尼。如果侧倾阻尼比变为1以上，则侧倾阻尼力的进一步增加在抑制侧倾振动方面是无效的。另一方面，即使在侧倾阻尼比为1以上的区域中，侧倾阻尼力的增加也使瞬态侧倾响应降低，但是由于其也使侧倾响应变慢，因此通常将侧倾阻尼力控制为保持侧倾阻尼比小于1。
然而，当车辆转弯时，由于轮胎的挠曲，不仅悬挂质量侧倾，而且非悬挂质量也侧倾，并因此，当考虑簧非悬挂质量的侧倾时，在从转向开始到稳定转弯状态期间内的车辆侧倾姿态控制方面，存在进一步改善的空间。
发明内容
鉴于这样的背景，本发明的主要目的是提供一种用于可变阻尼力阻尼器的控制系统，其可以更有效地抑制车身的侧倾。
为了实现上述目的，本发明的一个实施方式提供了一种用于可变阻尼力阻尼器(6)的控制系统(20)，该控制系统包括：运动状态量传感器(11-16)，其被配置为检测车辆(1)的运动状态量(V，δf)；侧倾阻尼力基本值设定单元(22)，其被配置为基于所述运动状态量来设定侧倾阻尼力基本值(DFb)，该侧倾阻尼力基本值被用于计算用于控制车辆的侧倾姿态的所述可变阻尼力阻尼器(6)的目标阻尼力(DFr)；侧倾率计算单元(23)，其被配置为基于所述运动状态量(V，δf)来计算车辆的悬挂质量侧倾率(ωs)和非悬挂质量侧倾率(ωu)；以及侧倾阻尼力校正单元(24)，其被配置为基于侧倾率差(Δω)来校正所述侧倾阻尼力基本值(DFb)并且作为所述目标阻尼力(DFr)输出校正后的侧倾阻尼力基本值，所述侧倾率差是所述悬挂质量侧倾率(ωs)与所述非悬挂质量侧倾率(ωu)之间的差。
因此，通过基于侧倾率差来校正侧倾阻尼力基本值，并且将校正后的侧倾阻尼力基本值用作可变阻尼力阻尼器的目标阻尼力，可以比不进行这种校正时更有效地抑制车身的侧倾。
优选地，所述侧倾阻尼力校正单元(24)被配置为基于非悬挂质量侧倾刚度和悬挂质量侧倾刚度来使所述非悬挂质量侧倾率(ωu)和所述悬挂质量侧倾率(ωs)相对于彼此进行归一化，并且基于归一化的所述非悬挂质量侧倾率(ωu)和所述悬挂质量侧倾率(ωs)的绝对值来计算所述侧倾率差(Δω)。
从而，可以适当地计算悬挂质量侧倾率和非悬挂质量侧倾率之间的侧倾率差。
优选地，所述侧倾阻尼力校正单元(24)被配置为，当归一化之后所述非悬挂质量侧倾率(ωu)的绝对值大于所述悬挂质量侧倾率(ωs)的绝对值时将所述侧倾阻尼力基本值(DFb)校正为绝对值比校正前的大，并且当归一化之后归一化的所述非悬挂质量侧倾率(ωu)的绝对值小于所述悬挂质量侧倾率(ωs)的绝对值时将所述侧倾阻尼力基本值(DFb)校正为绝对值比校正前的小。
由此，在非悬挂质量侧倾率的绝对值大的情况下，产生超过(绝对值)与悬挂质量的临界阻尼相对应的阻尼力的阻尼力，以使非悬挂质量侧倾率的相位被提前，使得迅速改变左右车轮(轮胎)之间的地面接触载荷分布。另外，在非悬挂质量侧倾率的绝对值小的情况下，产生绝对值小于与悬挂质量的临界阻尼对应的阻尼力的绝对值的阻尼力，以使悬挂质量侧倾率的相位被提前，使得减小了悬挂质量侧倾率与非悬挂质量侧倾率之间的相位差，从而抑制了侧倾响应延迟的增加。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于可变阻尼力阻尼器(6)的控制系统(20)，该控制系统包括：运动状态量传感器(11-16)，其被配置为检测车辆(1)的运动状态量(V，δf)；侧倾阻尼力基本值设定单元(22)，其被配置为基于所述运动状态量来设定侧倾阻尼力基本值(DFb)，该侧倾阻尼力基本值被用于计算用于控制车辆的侧倾姿态的所述可变阻尼力阻尼器(6)的目标阻尼力(DFr)；侧倾率计算单元(23)，其被配置为基于所述运动状态量(V，δf)来计算车辆的悬挂质量侧倾率(ωs)和非悬挂质量侧倾率(ωu)；以及侧倾阻尼力校正单元(24)，其被配置为基于所述悬挂质量侧倾率(ωs)和所述非悬挂质量侧倾率(ωu)来校正所述侧倾阻尼力基本值(DFb)并且作为所述目标阻尼力(DFr)输出校正后的侧倾阻尼力基本值，其中，所述侧倾阻尼力校正单元(24)被配置为：当所述悬挂质量侧倾率(ωs)和所述非悬挂质量侧倾率(ωu)均为正且绝对值随时间增大时，将所述侧倾阻尼力基本值(DFb)校正为绝对值比校正前的大；当所述悬挂质量侧倾率(ωs)和所述非悬挂质量侧倾率(ωu)均为正且绝对值随时间减小时，将所述侧倾阻尼力基本值(DFb)校正为绝对值比校正前的小；当所述悬挂质量侧倾率(ωs)和所述非悬挂质量侧倾率(ωu)均为负且绝对值随时间增大时，将所述侧倾阻尼力基本值(DFb)校正为绝对值比校正前的大；并且当所述悬挂质量侧倾率(ωs)和所述非悬挂质量侧倾率(ωu)均为负且绝对值随时间减小时，将所述侧倾阻尼力基本值(DFb)校正为绝对值比校正前的小。
与未配备上述侧倾阻尼力校正单元的传统布置相比，该布置还可以更有效地抑制车身的侧倾。
因此，根据本发明的实施方式，可以提供一种用于可变阻尼力阻尼器的控制系统，其可以更有效地抑制车身的侧倾。
附图说明
图1是设置有根据本发明的一个实施方式的用于可变阻尼力阻尼器的控制系统的车辆的示意性构造图；
图2是示出图1所示的ECU的主要部分的结构的框图；
图3是示出图1所示的车辆的基本模型的图；
图4A至图4E是用于说明从转向开始到稳定转弯状态期间车辆的侧倾特性的图；
图5是示出悬挂质量侧倾率和非悬挂质量侧倾率的时序图；
图6是示出与传统阻尼力相比期望阻尼力的时序图；
图7是图1所示的车辆的模型图；
图8是用于说明基于图7所示的模型图的阻尼力的影响的时序图；
图9是示出有关由本实施方式的控制系统进行的控制的转向与侧倾率之间的关系的时序图；以及
图10是电流设定图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的一个实施方式。
图1是车辆1的示意性构造图，该车辆1设置有根据本发明的一个实施方式的用于可变阻尼力阻尼器的控制系统20。如图1所示，根据该实施方式的车辆1是四轮汽车，其具有安装在车身2的前部和后部的左右车轮3(前轮3F和后轮3R)。车辆1还具有用于驱动安装在其上的车轮3的动力源(动力装置)。每个车轮3经由由悬架臂4、弹簧5、可变阻尼力阻尼器6(在下文中简称为阻尼器6)等构成的悬架7支撑在车身2上。车辆1的动力源可包括内燃发动机(例如汽油发动机或柴油发动机)和电马达中的至少一种。车辆1可以由前轮驱动车辆组成，在该前轮驱动车辆中，驱动力从动力源传递至左右的前轮3F。替代地，车辆1可以由四轮驱动车辆或后轮驱动车辆组成。要转向的车轮是前轮3F；即，前轮3F响应于方向盘的转动而转向。
车辆1包括电子控制单元(ECU)8和各种传感器，例如车辆速度传感器11、转向角度传感器12、侧倾率传感器13、俯仰率传感器14、横向加速度传感器15、纵向(前后)加速度传感器16、冲程传感器17等。ECU 8用于各种控制。车辆速度传感器11被设置用于各个车轮3，并且将根据各个车轮3的车轮速度产生的脉冲信号输出到ECU 8。转向角度传感器12向ECU8提供根据方向盘角度产生的信号，方向盘角度对应于前轮3F的转向角度δf。侧倾率传感器13向ECU 8提供代表车辆1的侧倾率ω的信号，并且俯仰率传感器14向ECU 8提供代表车辆1的俯仰率ωx的信号。横向加速度传感器15和纵向加速度传感器16分别向ECU 8提供代表车辆1的横向加速度Gy和纵向(前后)加速度Gx的信号。每个冲程传感器17位于相应的车轮3的车轮罩附近，并且向ECU 8输出与阻尼器冲程Sd(相应的悬架7的冲程)相对应的信号。这些传感器11-17用作被构造为检测车辆的运动状态量1的运动状态量的检测器。
ECU 8由微计算机、ROM、RAM、外围电路、输入/输出接口、各种驱动器等构成，并且经由诸如控制器局域网(CAN)的通信线连接到各个车轮3的阻尼器6和传感器11-17。控制系统20由ECU 8、传感器11-17等构成。
ECU 8基于来自车辆速度传感器11的信号获得各个车轮3的车轮速度，并且通过计算出车轮速度的平均数来获得车辆速度V。ECU 8还基于来自转向角度传感器12的信号获得转向角度δf，该转向角度δf是前轮3F的转向角度。此外，ECU 8基于来自侧倾率传感器13、俯仰率传感器14、横向加速度传感器15、纵向加速度传感器16以及冲程传感器17的信号来获得在车辆1中产生的侧倾率ω、俯仰率ωx、横向加速度Gy、纵向加速度Gx和阻尼器冲程Sd。
每个阻尼器6包括筒体和容纳在筒体中的活塞杆。筒体的下端连接至悬架臂4的上表面，该悬架臂4可以被认为是车轮侧构件。活塞杆的上端连接至阻尼器基座(车轮罩的上部)，该阻尼器基座可被视为车身侧构件。每个阻尼器6可以具有任何已知的结构，包括诸如MLV线圈或电磁线圈之类的用于增大和减小阻尼力(或阻尼系数)的线圈，并且根据从ECU 8提供给线圈的电流来增大和减小阻尼力(或阻尼系数)。
在本公开中，除非另有说明，否则诸如“阻尼力变大”或“使阻尼力变大”的表述是指在绝对值方面阻尼力变大或使阻尼力变大。相反，除非另有说明，否则“阻尼力变小”是指在绝对值方面阻尼力变小。另一方面，诸如“阻尼力高”或“阻尼力低”的表述是指在代数值方面阻尼力大或小。因此，例如，当阻尼力具有负值并且变小时，在绝对值方面阻尼力变大(或增大)。
图2是示出图1所示的ECU 8的主要部分的框图。在下文中，将参照图2详细描述由ECU 8执行的阻尼器6的阻尼力控制。应当注意，图2仅示出了ECU 8的主要部分，即，侧倾姿态控制单元21，其计算用于抑制车辆1的侧倾以优化车身2的姿态的目标阻尼力(以下称为侧倾阻尼力DFr)。
除了图2所示的侧倾姿态控制单元21之外，ECU 8还包括诸如天钩控制单元、俯仰姿态控制单元和非悬挂振动控制单元之类的功能单元。天钩控制单元根据天钩理论来计算阻尼力以通过振动控制来改善乘坐舒适性。俯仰姿态控制单元计算用于抑制车辆1的俯仰以优化车身2的姿态的阻尼力。非悬挂振动控制单元计算用于抑制非悬挂质量在共振范围内的振动以改善车轮3在道路上的抓地力和行驶舒适性的阻尼力。
此外，ECU 8包括电流控制单元，该电流控制单元基于由上述控制单元计算出的阻尼力来计算或选择要为每个车轮3产生的阻尼力，设定与该阻尼力对应的电流，并向每个车轮3的阻尼器6提供设定的电流。当设定电流时，ECU 8的电流控制单元例如可以参照图10中所示的电流设定图，以获得与将要由每个阻尼器6产生的阻尼力和阻尼器6的冲程速度对应的电流。
这些功能单元可以是传统的功能单元，并且在此省略其详细描述。
如图2所示，ECU 8的侧倾姿态控制单元21包括侧倾阻尼力基本值设定单元22，该侧倾阻尼力基本值设定单元22设定阻尼器6的用于侧倾姿态控制的目标阻尼力的基本值(以下称为侧倾阻尼力基本值DFb)。侧倾阻尼力基本值设定单元22根据车辆1的运动状态量例如侧倾率ω、横向加速度Gy的微分值、转向角速度(转向角度δf的微分值)以及车辆速度V等来设定侧倾阻尼力基本值DFb(图2仅示出了侧倾率ω，作为输入到侧倾阻尼力基本值设定单元22的运动状态量的示例)。侧倾阻尼力基本值设定单元22将侧倾阻尼力基本值DFb设定为使得例如：侧倾率ω变得越大，则侧倾阻尼力基本值DFb变得越大，并且侧倾率ω变得越小(包括负值)，则侧倾阻尼力基本值DFb变得越小(包括负值)。
由侧倾阻尼力基本值设定单元22执行的处理中使用的侧倾率ω可以是由侧倾率传感器13检测到的侧倾率ω，或者是由稍后描述的如由虚线所示的车辆模型23计算的悬挂质量侧倾率ωs。由侧倾阻尼力基本值设定单元22执行的设定可以与在常规侧倾姿态控制中执行的设定相同，并且在此省略其详细描述。
而且，侧倾姿态控制单元21包括车辆模型23。车辆模型23用作侧倾率计算单元，该侧倾率计算单元基于车辆1的运动状态量例如前轮3F的转向角度δf和车辆速度V来计算车辆1的悬挂质量侧倾率ωs和非悬挂质量侧倾率ωu。
侧倾姿态控制单元21还包括侧倾阻尼力校正单元24，该侧倾阻尼力校正单元基于侧倾率差Δω来校正侧倾阻尼力基本值DFb，侧倾率差Δω是悬挂质量侧倾率ωs与非悬挂质量侧倾率ωu之间的差。
下文将描述侧倾阻尼力校正单元24，但是在此之前，将参照图3至图8描述校正的目的。
图3是示出图1所示的车辆1的基本模型的图。如图3所示，当车辆1转弯时，车轮3产生横向力以产生横向加速度Gy，这导致车辆1沿与横向加速度Gy的方向相反的方向侧倾。车辆1的侧倾是由围绕悬挂质量的重心的旋转运动以及围绕非悬挂质量的重心的旋转运动引起的，悬挂质量可以根据悬架7的冲程相对于非悬挂质量移动，并且非悬挂质量可以由于轮胎的偏转而相对于路面移动。即，可以将车辆1的侧倾运动视为2自由度(DOF)摆的旋转振动运动，该2自由度摆的旋转振动运动由施加于侧倾中心的横向力引起的围绕非悬挂质量的重心的旋转和围绕悬挂质量的重心的旋转组成，所述侧倾中心是路面上位于左右车轮3之间的中心的点。
图4A至图4E是用于说明从转向开始到稳定转弯状态期间车辆1的侧倾行为的图。车辆1的被视为2-DOF摆的旋转振动运动的侧倾如下进行。当车辆1直线行驶时，如图4A所示，非悬挂质量的重心和悬挂质量的重心位于侧倾中心正上方。如图4B所示，当响应于方向盘的转动将前轮3F转向左侧时，首先发生非悬挂质量的侧倾。即，非悬挂质量侧倾率ωu的绝对值变得大于悬挂质量侧倾率ωs的绝对值。此后，如图4C所示，在从非悬挂质量侧倾的出现延迟之后出现悬挂质量侧倾。此时，非悬挂质量侧倾率ωu的绝对值大于悬挂质量侧倾率ωs的绝对值，但是差变小。随后，随着悬挂质量侧倾的进行，非悬挂质量侧倾率ωu和悬挂质量侧倾率ωs变得彼此重合，如图4D所示。此后，非悬挂质量侧倾率ωu的绝对值减小，使得悬挂质量侧倾率ωs的绝对值变得大于非悬挂质量侧倾率ωu的绝对值，如图4E所示。
图5是示出车辆1的悬挂质量侧倾率ωs和非悬挂质量侧倾率ωu的时序图。在该时序图中，示出了车辆1以锯齿型式行驶时的非悬挂质量倾侧率ωu和悬挂质量侧倾率ωs。要注意的是，由于非悬挂质量的侧倾刚度高于悬挂质量的侧倾刚度，因此非悬挂质量侧倾角φu的振幅和非悬挂质量侧倾率ωu的振幅分别小于悬挂质量侧倾角φs的振幅和悬挂质量侧倾率ωs的振幅。在图5中，通过与非悬挂质量侧倾刚度与悬挂质量侧倾刚度之比相乘而对非悬挂质量侧倾率ωu进行归一化。从而，非悬挂质量侧倾率ωu的最大值和最小值与图5中悬挂质量侧倾率ωs的最大值和最小值基本相同。
作为车辆1的上述侧倾行为的结果，如图5所示，非悬挂质量侧倾率ωu相对于悬挂质量侧倾率ωs前进了规定的相位差。参照图4A至图4E说明的状态对应于在图5的时间图中由参照符号A-E指示的时间点或周期。相位差取决于阻尼特性。具体地，在高阻尼(或大阻尼系数)的情况下，非悬挂质量侧倾的相位被提前，而非悬挂质量侧倾的相位被延迟，从而导致相对较大的相位差。相反，在低阻尼(或小阻尼系数)的情况下，非悬挂质量侧倾的相位被延迟，而悬挂质量侧倾的相位被提前，从而导致相对较小的相位差。
图6是示出与传统阻尼力相比的期望阻尼力的时序图。在传统的侧倾控制中，每个阻尼器6的目标阻尼力基本上是基于悬挂质量的运动状态量例如悬挂质量侧倾率ωs(或侧倾率ω，其与悬挂质量侧倾率ω基本相同)、横向加速度Gy的微分值等来设定的。因此，如图6中的假想线所示，将由每个阻尼器6产生的目标阻尼力被设定为与悬挂质量的运动状态量(图5所示示例中悬挂质量侧倾率ωs)相对应的值，并且电流被供应到阻尼器6，从而产生该目标阻尼力。即，图6中的假想线所示的目标阻尼力被设定在不使侧倾阻尼比超过1(一)的范围内，以使悬挂质量侧倾的相位的延迟不会变大。
但是，在图6的时间段(1)(对应于图4B所示的状态)中，可以通过增大阻尼力(绝对值)来快速改变左右车轮(轮胎)之间的地面接触载荷分布以推进非悬挂质量侧倾。在图6的时间段(2)(对应于图4C和图4D所示的状态)中，可以通过减小阻尼力(绝对值)来减小悬挂质量侧倾率ωs和非悬挂质量侧倾率ωu之间的相位差以推进悬挂质量侧倾。即，可以抑制侧倾响应延迟的增加。
这些将在下面参照图7和图8具体说明。图7是图1所示的车辆1的模型图，图8是用于基于图7所示的模型图来说明阻尼力的影响的时序图。如上所述，当不仅考虑悬挂质量的侧倾而且还考虑非悬挂质量的侧倾时，车辆1可以由图7所示的2-DOF摆模型来表示。
在该模型中，如图8的(A)所示，当横向加速度Gy改变时，悬挂质量侧倾率ωs、非悬挂质量侧倾率ωu、悬挂质量侧倾角φs和非悬挂质量侧倾角φu发生变化，分别如图8的(B)至(E)所示。在图8的(B)至(E)中，用实线表示当将阻尼器6设定为产生较大的阻尼力(高阻尼)时这些变量的行为，用点划线表示当阻尼器6设定为产生较小的阻尼力(低阻尼)时这些变量的行为，并且用虚线表示当将阻尼器6设定为产生中间阻尼力(中间阻尼)时这些变量的行为。
与阻尼器6处于低阻尼状态时相比，当阻尼器6处于高阻尼状态时，非悬挂质量侧倾率ωu的相位如图8的(C)所示被提前(其绝对值迅速增大)，并且悬挂质量侧倾率ωs的相位如图8的(B)所示被延迟(其绝对值缓慢增大)。因此，与阻尼器6处于低阻尼状态时相比，当阻尼器6处于高阻尼状态时，非悬挂质量侧倾角φu的相位如图8的(E)所示被提前(其绝对值迅速增大)，并且悬挂质量侧倾角φs的相位如图8的(D)所示被延迟(其绝对值缓慢增大)。
因此，通过将图6中的假想线所示的阻尼器6的常规目标阻尼力校正为图6中的实线所示的校正后的目标阻尼力，可以抑制瞬时侧倾行为而不会增加侧倾响应延迟。具体地，如图6的(1)所示，在非悬挂质量侧倾率ωu的绝对值大于悬挂质量侧倾率ωs的绝对值(并且代数值也较大)的时间段内，阻尼器6的目标阻尼力在绝对值方面(并且在代数值方面)优选大于传统的目标阻尼力。另外，如图6的(2)所示，在非悬挂质量侧倾率ωu的绝对值小于悬挂质量侧倾率ωs的绝对值(并且代数值也较小)的时间段内，阻尼器6的目标阻尼力在绝对值方面(并且在代数值方面)优选小于传统的目标阻尼力。通过这样设定(或校正)阻尼器6的目标阻尼力，能够在从转向开始到稳定转弯状态期间内改善车辆1的侧倾姿态。
同样地，如图6的(3)所示，在非悬挂质量侧倾率ωu的绝对值比悬挂质量侧倾率ωs的绝对值大(但代数值小)的时间段内，阻尼器6的目标阻尼力在绝对值方面优选大于传统的目标阻尼力(但代数值小)。而且，如图6的(4)所示，在非悬挂质量侧倾率ωu的绝对值比悬挂质量侧倾率ωs的绝对值小(但代数值大)的时间段内，阻尼器6的目标阻尼力在绝对值方面优选小于传统的目标阻尼力(但代数值大)。由此，能够在从一个方向上的稳定转弯状态到另一方向上的稳定转弯状态的时间段内改善车辆1的侧倾姿态。
上述校正后的目标阻尼力可以通过使用图5中的假想线所示的用于阻尼力计算的虚拟侧倾率ωh来获得。可替代地，也可以将校正量(其可以具有正值和负值)添加至以传统方式计算的目标阻尼力，其中，校正量适于获得与使用虚拟侧倾率ωh计算的目标阻尼力相似的目标阻尼力。当非悬挂质量侧倾率ωu和悬挂质量侧倾率ωs均为正且|ωu|>|ωs|时(在基本上对应于图6中的(1)的区域中)，该校正量具有正值(符号为“+”)，并且当非悬挂质量侧倾率ωu和悬挂质量侧倾率ωs均为正且|ωu|<|ωs|时(在基本上对应于图6中的(2)的区域中)，该校正量具有负值(符号为“-”)。而且，当非悬挂质量侧倾率ωu和悬挂质量侧倾率ωs均为负且|ωu|>|ωs|时(在基本上对应于图6中的(3)的区域中)，该校正量具有负值，并且当非悬挂质量侧倾率ωu和悬挂质量侧倾率ωs均为负且|ωu|<|ωs|时(在基本上对应于图6中的(4)的区域中)，该校正量具有正值(符号为“+”)。
换句话说，将校正量添加至目标阻尼力(或校正目标阻尼力)，以使目标阻尼力的绝对值在悬挂质量侧倾率ωs和非悬挂质量侧倾率ωu均为正且绝对值随时间增大的区域中或者在悬挂质量侧倾率ωs和非悬挂质量侧倾率ωu均为负且绝对值随时间减小的区域中更大，并使目标阻尼力的绝对值在悬挂质量侧倾率ωs和非悬挂质量侧倾率ωu均为正且绝对值随时间减小的区域中或者在悬挂质量侧倾率ωs和非悬挂质量侧倾率ωu均为负且绝对值随时间减小的区域中更小。
基于以上思想，图2所示的侧倾阻尼力校正单元24计算校正量(以下称为阻尼力校正量DFc)，并将该阻尼力校正量DFc添加至侧倾阻尼力基本值DFb，从而校正侧倾阻尼力基本值DFb。侧倾阻尼力校正单元24输出校正后的侧倾阻尼力基本值DFb，作为用作目标阻尼力的侧倾阻尼力DFr。
因此，在本实施方式的侧倾姿态控制单元21中，代替通过使用如图5所示的虚拟侧倾率ωh来计算目标阻尼力，由侧倾阻尼力基本值设定单元22设定的侧倾阻尼力基本值DFb在侧倾阻尼力校正单元24中进行校正以获得阻尼力校正量DFr。从而，侧倾姿态控制单元21输出与通过使用虚拟侧倾率ωh(由图6中的实线表示)计算出的力相似的侧倾阻尼力DFr(目标侧倾力)。
在另一实施方式中，侧倾姿态控制单元21可以计算虚拟侧倾率ωh并基于虚拟侧倾率ωh来计算目标阻尼力，这与校正侧倾阻尼力基本值DFb实质上是相同的过程。
以下，将描述由图2所示的侧倾阻尼力校正单元24执行的具体过程。
非悬挂质量侧倾率ωu由归一化单元25进行归一化。具体而言，归一化单元25通过将非悬挂质量侧倾率ωu与非悬挂质量侧倾刚度与悬挂质量侧倾刚度之比相乘来归一化非悬挂质量侧倾率ωu。这是因为由于如上所述的侧倾刚度的差异，非悬挂质量侧倾率ωu具有比悬挂质量侧倾率ωs大的振幅，并因此，需要将非悬挂质量侧倾率ωu校正为具有与悬挂质量侧倾率ωs的振幅相当的振幅。
通过第一绝对值计算单元26将悬挂质量侧倾率ωs转换为绝对值，并且通过第二绝对值计算单元27将归一化的非悬挂质量侧倾率ωu转换为绝对值。悬挂质量侧倾率ωs的绝对值和非悬挂质量侧倾率ωu的绝对值被用于由差分计算单元28执行的算术处理。差分计算单元28通过从非悬挂质量侧倾率ωu的绝对值减去悬挂质量侧倾率ωs的绝对值来计算侧倾率差Δω。
由于如上所述基于非悬挂质量侧倾刚度与悬挂质量侧倾刚度之比对非悬挂质量侧倾率ωu进行归一化，因此能够适当地计算出侧倾率差Δω。
侧倾率差Δω被用于由阻尼力校正量计算单元29和第一切换单元30执行的处理。阻尼力校正量计算单元29参照当侧倾率差Δω起作用而增大阻尼力的绝对值(图6中的(1)和(3))时要使用的映射(图2中的“POSI”)以及当侧倾率差Δω起作用而减小阻尼力的绝对值(图6中的(2)和(4))时要使用的映射(图2中的“NEGA”)，并将通过基于侧倾率差Δω参照这些映射而获得的值乘以相应的预定增益来计算相应的阻尼力校正量绝对值|DFc|。这些增益是用于将侧倾率差Δω[rad/s]转换为目标阻尼力[N]的系数。提供这些映射是为了补偿电流指令延迟(由ECU 8执行的算术处理中的延迟、从电流指令到实际电流流动的延迟等)和液压响应延迟(从控制电流的改变到阻尼力的改变的延迟)。此外，这些映射还提供了一个死区，以减少噪声的影响，以表示由于弹簧和阻尼元件的非线性特性而导致的转换系数的非线性。
第一切换单元30在由阻尼力校正量计算单元29基于侧倾率差Δω的符号(正或负)计算出的两个阻尼力校正量绝对值|DFc|之间切换其输出，使得输出与侧倾率差Δω的符号对应的阻尼力校正量绝对值|DFc|。
由车辆模型23计算出的悬挂质量侧倾率ωs和由归一化单元25归一化的非悬挂质量侧倾率ωu被用于由最大值选择单元31和最小值选择单元32执行的处理中。最大值选择单元31选择最大侧倾率ωmax，该最大侧倾率ωmax是悬挂质量侧倾率ωs和归一化的非悬挂质量侧倾率ωu的最大值(代数值)，而最小值选择单元32选择最小侧倾率ωmin，该最小侧倾率ωmin是悬挂质量侧倾率ωs和归一化的非悬挂质量侧倾率ωu的最小值(代数值)。最大侧倾率ωmax和最小侧倾率ωmin分别由第三绝对值计算单元33和第四绝对值计算单元34转换成绝对值，并且由比较单元35来比较所获得的绝对值，以确定哪个更大。比较单元35的比较结果，即，最大侧倾率ωmax和最小侧倾率ωmin，被用于由第二切换单元36执行的处理中。第二切换单元36根据比较结果将最大侧倾率ωmax和最小侧倾率ωmin中具有较大绝对值的那一者输出到符号设定单元37。
符号设定单元37根据最大侧倾率ωmax和最小侧倾率ωmin中由第二切换单元36选择的那一者的符号来设定符号(即，“+1”或“-1”)。
来自第一切换单元30的阻尼力校正量绝对值|DFc|和来自符号设定单元37的符号在乘法单元38中彼此相乘，并且相乘的结果作为阻尼力校正量DFc输出到校正单元39。校正单元39是加法器，并且将阻尼力校正量DFc与来自侧倾阻尼力基本值设定单元22的侧倾阻尼力基本值DFb相加，以校正侧倾阻尼力基本值DFb，从而侧倾阻尼力DFr被计算为校正的侧倾阻尼力基本值DFb。侧倾阻尼力DFr与图6中的通过使用图5中所示的虚拟侧倾率ωh计算出的校正目标阻尼力基本相同。
如上所述，侧倾阻尼力校正单元24通过使用侧倾率差Δω来校正侧倾阻尼力基本值DFb，侧倾率差Δω是悬挂质量侧倾率ωs与非悬挂质量侧倾率ωu之间的差。由此，能够更有效地抑制车身2的侧倾。
图9是示出与由该实施方式的控制系统20执行的控制有关的转向和侧倾率之间的关系的时序图。图9的(A)示出了前轮3F的转向角度δf，图9的(B)示出了前轮3F的转向角速度，并且图9的(C)和(D)示出了侧倾率。具体地，图9的(C)通过虚线示出了悬挂质量侧倾率ωs并通过细实线示出了归一化之前的非悬挂质量侧倾率ωu。图9的(D)通过虚线示出了悬挂质量侧倾率ωs，通过细实线示出了归一化的非悬挂质量侧倾率ωu，并通过粗实线示出了侧倾率差Δω。
如图9的(A)和(B)所示，车辆1以锯齿型式行驶，前轮3F交替地转向左侧和右侧。此时，悬挂质量侧倾率ωs和非悬挂质量侧倾率ωu如图9的(C)所示那样变化。归一化之前的非悬挂质量侧倾率ωu是悬挂质量侧倾率ωs的一部分。如图9的(D)所示，由于归一化，归一化的非悬挂质量侧倾率ωu的幅度与悬挂质量侧倾率ωs相当，并且以一定的相位差早于悬挂质量侧倾率ωs出现。结果，产生侧倾率差Δω。
因为如上所述侧倾阻尼力校正单元24基于侧倾率差Δω计算阻尼力校正量DFc，所以当侧倾率差Δω具有正值时，阻尼力校正量DFc被计算为具有使目标阻尼力的绝对值增大的符号。另一方面，当侧倾率差Δω具有负值时，阻尼力校正量DFc被计算为具有使目标阻尼力的绝对值减小的符号。并且，当侧倾率差Δω的绝对值变大时，阻尼力校正量DFc变大。同样，例如，当侧倾率差Δω具有正值且非悬挂质量侧倾率ωu高于悬挂质量侧倾率ωs时(代数值较大)(图6中的(1))，阻尼力校正计算量DFc被计算为正值，使得将侧倾阻尼力基本值DFb校正为较高(代数值较大)。另一方面，当侧倾率差Δω具有正值且非悬挂质量侧倾率ωu低于悬挂质量侧倾率ωs时(代数值较小)(图6中的(3))，阻尼力校正量DFc被计算为具有负值，使得将侧倾阻尼力基本值DFb校正为较低(代数值较小)。
由于上述特征，如图6所示，当非悬挂质量侧倾率ωu的绝对值变大时，侧倾阻尼力DFr被计算为具有超过(绝对值)与悬挂质量的临界阻尼对应的侧倾阻尼力的值。而且，当非悬挂质量侧倾率ωu的绝对值变小时，侧倾阻尼力DFr被计算为具有小于(绝对值)与悬挂质量的临界阻尼对应的侧倾阻尼力的值。因此，当非悬挂质量侧倾率ωu的绝对值变大时，非悬挂质量侧倾被提前，由此，左右车轮(轮胎)之间的地面接触载荷分布迅速变化。此外，当非悬挂质量侧倾率ωu的绝对值变小时，悬挂质量侧倾被提前，使得悬挂质量侧倾率ωs与非悬挂质量侧倾率ωu之间的相位差减小，由此抑制了侧倾响应延迟的增加。
上面已经描述了本发明的具体实施方式，但是本发明不应该受到前述实施方式的限制，并且在本发明的范围内可以进行各种修改和变更。在本发明的范围内，可以适当地改变实施方式的组成部件/单元的具体结构、布置、数量、处理细节等。另一方面，并非上述实施方式中所示的所有组成部件/单元都是必不可少的，而是可以适当地选择性地使用它们。
在前述实施方式中，通过与非悬挂质量侧倾刚度与悬挂质量侧倾刚度之比相乘来对非悬挂质量侧倾率ωu进行归一化。然而，也可以与悬挂质量侧倾刚度与非悬挂质量侧倾刚度之比相乘来对悬挂质量侧倾率ωs进行归一化。即，悬挂质量侧倾率ωs和非悬挂质量侧倾率ωu可以优选地相对于彼此进行归一化。

Claims (4)

1.一种用于可变阻尼力阻尼器的控制系统，该控制系统包括：
运动状态量传感器，其被配置为检测车辆的运动状态量；
侧倾阻尼力基本值设定单元，其被配置为基于所述运动状态量来设定侧倾阻尼力基本值，该侧倾阻尼力基本值被用于计算用于控制车辆的侧倾姿态的所述可变阻尼力阻尼器的目标阻尼力；
侧倾率计算单元，其被配置为基于所述运动状态量来计算车辆的悬挂质量侧倾率和非悬挂质量侧倾率；以及
侧倾阻尼力校正单元，其被配置为基于侧倾率差来校正所述侧倾阻尼力基本值并且作为所述目标阻尼力输出校正后的侧倾阻尼力基本值，所述侧倾率差是所述悬挂质量侧倾率与所述非悬挂质量侧倾率之间的差。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述侧倾阻尼力校正单元被配置为基于非悬挂质量侧倾刚度和悬挂质量侧倾刚度来使所述非悬挂质量侧倾率和所述悬挂质量侧倾率相对于彼此进行归一化，并且基于归一化的所述非悬挂质量侧倾率和所述悬挂质量侧倾率的绝对值来计算所述侧倾率差。
3.根据权利要求2所述的控制系统，其中，所述侧倾阻尼力校正单元被配置为，当归一化之后所述非悬挂质量侧倾率的绝对值大于所述悬挂质量侧倾率的绝对值时将所述侧倾阻尼力基本值校正为绝对值比校正前的大，并且当归一化之后归一化的所述非悬挂质量侧倾率的绝对值小于所述悬挂质量侧倾率的绝对值时将所述侧倾阻尼力基本值校正为绝对值比校正前的小。
4.一种用于可变阻尼力阻尼器的控制系统，该控制系统包括：
运动状态量传感器，其被配置为检测车辆的运动状态量；
侧倾阻尼力基本值设定单元，其被配置为基于所述运动状态量来设定侧倾阻尼力基本值，该侧倾阻尼力基本值被用于计算用于控制车辆的侧倾姿态的所述可变阻尼力阻尼器的目标阻尼力；
侧倾率计算单元，其被配置为基于所述运动状态量来计算车辆的悬挂质量侧倾率和非悬挂质量侧倾率；以及
侧倾阻尼力校正单元，其被配置为基于所述悬挂质量侧倾率和所述非悬挂质量侧倾率来校正所述侧倾阻尼力基本值并且作为所述目标阻尼力输出校正后的侧倾阻尼力基本值，
其中，所述侧倾阻尼力校正单元被配置为：
当所述悬挂质量侧倾率和所述非悬挂质量侧倾率均为正且绝对值随时间增大时，将所述侧倾阻尼力基本值校正为绝对值比校正前的大；
当所述悬挂质量侧倾率和所述非悬挂质量侧倾率均为正且绝对值随时间减小时，将所述侧倾阻尼力基本值校正为绝对值比校正前的小；
当所述悬挂质量侧倾率和所述非悬挂质量侧倾率均为负且绝对值随时间增大时，将所述侧倾阻尼力基本值校正为绝对值比校正前的大；并且
当所述悬挂质量侧倾率和所述非悬挂质量侧倾率均为负且绝对值随时间减小时，将所述侧倾阻尼力基本值校正为绝对值比校正前的小。
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