專利名稱：電動懸架控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種適合用于緩沖例如汽車、鐵道車輛等車輛的振動的電動懸架控制
裝置
背景技術：
一般，在汽車等車輛中，在車體和車輪之間設置有懸架裝置。作為這樣的懸架裝置，由定子和動子所組成的電動執(zhí)行器的電動懸架裝置(例如參照日本特開2010-279121號公報)是公知的，其中所述動子和所述定子以能夠彼此相對直線運動的方式被支承。這種現有技術的電動懸架裝置根據從控制器(控制裝置)輸出的推力指令值(控制信號)調節(jié)電動執(zhí)行器的推力。但是，對電動懸架裝置而言，要求確保電動執(zhí)行器的推力并且具有小型結構。為確保推力而增大向電動執(zhí)行器供給的電流時，存在發(fā)熱量增大的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明鑒于上述現有技術的問題而提出，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠減少電動執(zhí)行器發(fā)熱量的電動懸架控制裝置。為解決上述課題，本發(fā)明提供一種電動懸架控制裝置，其特征在于，該電動懸架控制裝置安裝在車體和車輪之間，根據控制機構輸出的推力指令值調整電動執(zhí)行器推力，所述控制機構連接有檢測車輛運動狀態(tài)的至少一個運動檢測機構，所述控制機構包括:從由所述運動檢測機構檢測到的檢測值計算必要推力值的必要推力計算機構；將該必要推力計算機構的計算值向多個頻帶分配的頻帶判斷機構；與該頻帶判斷機構所分配的每一頻帶對應而設置的限幅器以及將該限幅器的每一頻帶的輸出值合成而生成所述推力指令值的推力指令值計算機構；對所述限幅器的限幅值而言，與所述頻帶為高頻帶的限幅值相比，所述頻帶為低頻帶的限幅值低。根據本發(fā)明，能夠減少電動執(zhí)行器的發(fā)熱量。


圖1是表示應用本發(fā)明第一實施方式的電動懸架控制裝置的四輪汽車的立體圖。圖2是表示第一實施方式的電動懸架控制裝置的控制框圖。圖3是表示電動執(zhí)行器的縱剖面圖。圖4是表示從圖3中箭頭所示的IV-1V方向看的放大剖面圖。圖5是表示第二實施方式的電動懸架控制裝置的控制框圖。圖6是表示第三實施方式的電動懸架控制裝置的控制框圖。
具體實施例方式下面，參照附圖詳細說明將本發(fā)明實施方式的電動懸架控制裝置例如在四輪汽車中應用的例子。需要說明的是，本發(fā)明的電動懸架控制裝置除在汽車中應用以外，也可以在鐵道車輛中代替抗蛇行減振器、左右運動減振器等減振器而使用。圖1至圖4表示本發(fā)明的第一實施方式。在圖1中，在構成車輛車身的車體I的下側，例如設置有左右前輪2 (僅表示一側輪)和左右后輪3 (僅表示一側輪)。在車體I和左右前輪2之間，安裝有前輪側的電動懸架裝置4(以下稱之為懸架裝置4)。各懸架裝置4由左右懸架彈簧5 (以下稱之為彈簧5)和左右電動執(zhí)行器6構成，該左右電動執(zhí)行器6與該各彈簧5并排設置在車體I和左右前輪2之間。在車體I和左右后輪3之間，安裝有后輪側的電動懸架裝置7 (以下稱之為懸架裝置7)。各懸架裝置7由左右懸架彈簧8 (以下稱彈簧8)和左右電動執(zhí)行器9構成，該左右電動執(zhí)行器9與該彈簧8并排設置在車體I和左右后輪3之間。各懸架裝置4、7根據后述的控制器27輸出的推力指令值調節(jié)電動執(zhí)行器6、9的推力。接著，說明構成各懸架裝置4、7的電動執(zhí)行器6、9。需要說明的是，在本實施方式的情況中，以由直線電動機構成電動執(zhí)行器6、9的情況為例進行說明。但是不限于此，例如，也可以由旋轉電動機和滾珠絲杠構成電動執(zhí)行器。如圖3和圖4所示，電動執(zhí)行器6、 9作為直線電動機構成，包括定子10和動子15。由定子10 (的電樞12)和動子15 (的永久磁鐵17)構成三相直線同步電動機。在車輛的彈簧上側部件(車體I側)上安裝的定子10大體由外殼11和電樞12構成。外殼11例如形成為有底圓筒狀，由在成為行程方向的軸向(圖3的上下方向)上延伸的筒部IlA和閉塞該筒部IlA的一端側(圖3的上端側)的底部IlB構成。在筒部IlA的開口端側(圖3的下端側)固定有電樞12。電樞12由近似筒狀磁心13和多個線圈14A、14B、14C構成，該近似筒狀磁心13使用例如壓粉磁心或者層疊的電磁鋼板或者磁性體片，通過切削加工等形成，該多個線圈14A、14B、14C朝規(guī)定的方向卷繞并且收納在磁心13中。各線圈14A、14B、14C與后述的動子15 (的永久磁鐵17)的外周面相對配置。例如如圖4所示，線圈14A、14B、14C位于近似筒狀磁心13的內周面?zhèn)?，沿該磁?3的圓周方向配置，并且，如圖3所示，在近似筒狀磁心13的軸向上的三個位置被配置成在軸向上彼此分開。需要說明的是，線圈14A、14B、14C的個數不限于圖示的個數，可以根據設計規(guī)格等適宜設定。這里，在軸向上相鄰的三個線圈14A、14B、14C例如配置成在電角度上彼此具有120度的相位差。配線方法可以根據驅動電源側的電壓或者電流規(guī)格適宜選擇。在車輛的彈簧下側部件(車軸側)上安裝的動子15在定子10內沿軸向延伸，經由未圖示的軸承等在該定子10內被收容成能夠在行程方向(軸向)上位移。這里，動子15大體由磁軛16和多個永久磁鐵17構成。磁軛16例如使用磁性體形成為有底圓筒狀，由在成為行程方向的軸向延伸的筒部16A和閉塞筒部16A的另一端側(圖3的下端側)的底部16B構成。在磁軛16的筒部16A的外周面?zhèn)?，沿軸向排列設置有形成磁場的多個圓環(huán)狀的永久磁鐵17。此時，在軸向上鄰接的各永久磁鐵17具有例如彼此相反的極性。需要說明的是，在圖示的例子中，由永久磁鐵17形成磁場，但是也可以由線圈形成磁場。
當定子10 (的電樞12)和動子15 (的永久磁鐵17)發(fā)生相對位移時，對應鏈合線圈14A、14B、14C的磁通變化量產生感應電壓，當線圈14A、14B、14C之間短路時，短路電流流動，并產生阻力。該阻力根據速度分成線性區(qū)域、飽和區(qū)域及減少區(qū)域，可以根據電動執(zhí)行器6、9(懸架裝置4，7)的設計而變更。這里，當必要推力(必要控制力)低于電動執(zhí)行器6、9短路時產生的阻力時，與它們的差相當的能量在后述的電源25側再生。與此相對，當需要比電動執(zhí)行器6、9產生的阻力大的阻力時，或者當需要輔助力(與阻力相反側的推力)時，從電源25側供給比電動執(zhí)行器6、9產生的感應電壓高的電壓，從而產生必要推力(必要控制力)。在任一種情況下，電動執(zhí)行器6、9的推力均可根據后述的控制器27輸出的推力指令值進行調節(jié)。接著，參照圖2說明與控制器27連接的各種傳感器18 24。作為運動檢測機構設置在車體I上的多個上下加速度傳感器18，在成為彈簧上側的車體I側檢測上下方向的振動加速度(上下加速度)。即，上下加速度傳感器18在車輛行駛中將車輛的上下方向的運動狀態(tài)作為上下方向的振動加速度來檢測，并將該檢測信號向后述的控制器27輸出。需要說明的是，上下加速度傳感器18例如可以在與所有四個輪對應的位置上設置，另外，如圖示的例子那樣，也可以采用在左右前輪2上以及左右后輪3中的任一輪上共設置三個的結構。另外，也可以在車體I上僅設置一個，從后述的左右加速度傳感器19或前后加速度傳感器20的值推定上下方向加速度。作為運動檢測機構設置在車體I上的左右加速度傳感器(寬度加速度傳感器)19檢測車輛在左右方向上的加速度(橫向加速度)。即，左右加速度傳感器19在車輛行駛中將車輛左右方向的運動狀態(tài)作為左右方向的振動加速度來檢測，并將該檢測信號向后述的控制器27輸出。
作為運動檢測機構設置在車體I上的前后加速度傳感器20例如配置在左右加速度傳感器19的附近，檢測車輛在前后方向上的加速度(前后加速度)。即，前后加速度傳感器20在車輛行駛中將車輛前后方向的運動狀態(tài)作為前后方向的振動加速度來檢測，并將該檢測信號向后述的控制器27輸出。作為運動檢測機構設置在車體I上的轉向角傳感器21例如由在轉向機構(未圖示)上設置的角度傳感器等構成，檢測駕駛員操作的轉向機構的轉向角。即，轉向角傳感器21在車輛行駛中將車輛運動狀態(tài)作為轉向機構的轉向角來檢測，并將該檢測信號向后述的控制器27輸出。作為運動檢測機構設置在車體I上的車速傳感器22例如檢測車輛的行駛速度(車速)。即，車速傳感器22在車輛行駛中將車輛運動狀態(tài)作為車速來檢測，并將該檢測信號向后述的控制器27輸出。作為運動檢測機構設置在各懸架裝置4、7上的行程傳感器23例如檢測各懸架裝置4、7(電動執(zhí)行器6、9)的行程(伸縮量)。即，行程傳感器23在車輛行駛中將車輛的運動狀態(tài)作為各懸架裝置4、7的行程來檢測，并將該檢測信號向后述的控制器27和變換器26輸出。作為運動檢測機構設置在各懸架裝置4、7上的溫度傳感器24例如檢測各懸架裝置4、7的電動執(zhí)行器6、9的溫度。即，溫度傳感器24在車輛行駛中將車輛運動狀態(tài)作為電動執(zhí)行器6、9的溫度來檢測，并將該檢測信號向后述的控制器27輸出。
接著，說明用于驅動電動執(zhí)行器6、9的電源25和變換器26。電源25向變換器26供給驅動電動執(zhí)行器6、9的電力，該電源25例如可以由車載的蓄電池等構成。更具體地說，例如在把發(fā)動機(內燃機)作為驅動源的車輛中，作為電源25可以采用接受電動懸架裝置的專用電源或者來自交流發(fā)電機的電源，并利用電容器等為電動執(zhí)行器6、9暫時存儲該電源等的結構。另外，例如是混合動力汽車或者電動車，能夠從搭載于車輛上的高壓驅動用蓄電池接受電源供給。在這種情況下，當電動執(zhí)行器6、9輸出大的推力(控制力)時，如果驅動用蓄電池的壓降大，則存在例如汽車的加速感下降或者對周邊設備帶來影響的弊端。為避免這些弊端，也可以采用在驅動用蓄電池和變換器26之間設置電容器的結構。另外，根據需要，通過向驅動用蓄電池供給由電動執(zhí)行器6、9再生并存儲的能量，能夠延長車輛的行駛距離。與電動執(zhí)行器6、9連接的變換器26基于來自控制器27的控制信號(推力指令值)和從電源25供給的電力，驅動各懸架裝置4、7的電動執(zhí)行器6、9。這里，變換器26例如使用由晶體管、晶閘管、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等組成的多個開關元件(未圖示)構成。當電動執(zhí)行器6、9運轉時，從電源25經由變換器26向電動執(zhí)行器6、9供給電力，再生時電力從電動執(zhí)行器6、9經由變換器26返回到電源25。接著，說明調節(jié)電動執(zhí)行器6、9的推力(控制力)的控制器27。如圖2所示，作為由微型計算機等構成的控制機構的控制器27，其輸入側與上下加速度傳感器18、左右加速 度傳感器19、前后加速度傳感器20、轉向角傳感器21、車速傳感器22、行程傳感器23、溫度傳感器24等連接，輸出側經由變換器26與電動執(zhí)行器6、9連接?？刂破?7從表示車輛的運動狀態(tài)例如車體的上下加速度、左右加速度、前后加速度、車速、轉向角、電動執(zhí)行器6、9的行程、溫度等各種狀態(tài)量(車輛信息)，按照空鉤(skyhook)理論等特定的控制律,計算車輛的乘坐舒適性或者姿勢控制所必要的控制力，即計算電動執(zhí)行器6、9的阻力或者推力。然后，控制器27向變換器26輸出與計算結果對應的控制信號(推力指令值)，使電動執(zhí)行器6、9能夠輸出必要的控制力。進而，控制器27根據表示各懸架裝置4、7的狀態(tài)例如電動執(zhí)行器6、9的行程、溫度等狀態(tài)量(懸架信息)，對各懸架裝置4、7進行監(jiān)視。具體地說，當檢測到懸架裝置4、7的異常時，能夠采取中斷電動執(zhí)行器6、9的控制或者降低控制力等措施，同時根據需要向駕駛員發(fā)出警告。然而，使用電動執(zhí)行器6、9的懸架裝置4、7能夠在彈簧上側(車體I側)和彈簧下側(車輪2、3側)之間發(fā)生直接控制力(推力)。因此，例如能夠以高維方式實現基于空鉤理論的懸架特性，從而能夠提高車輛的乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性。另一方面，對例如使用永久磁鐵17的電動執(zhí)行器6、9而言,其推力與電流成正比，發(fā)熱量(銅損耗)與電流的平方成正比。即，當輸出兩倍的控制力時，發(fā)熱量變?yōu)樗谋丁Ｒ虼?，如果連續(xù)輸出大的推力，則溫度上升，當在高溫下持續(xù)使用時，存在引起線圈14A、14B、14C的絕緣劣化以及永久磁鐵17的不可逆去磁的弊端。因此，為抑制永久磁鐵17的不可逆去磁，對電動執(zhí)行器6、9規(guī)定最大允許溫度并進行嚴格的溫度管理變得十分重要。在此，例如在荒廢的路面(差路)上行駛的情況下，瞬間需要大的控制力，但是連續(xù)需要大的控制力的路面較少，控制力以零為基準正負振動的情況多。即，在荒廢的路面上，通過與路面輸入對應地交替輸出伸長力(向伸長側的推力)和收縮力(向收縮側的推力)，有效的控制力變小，發(fā)熱量也變小。而且，因為在荒廢的路面上電動執(zhí)行器6、9進行伸縮(行程)，所以對照行程電流的相位偏離，使得均勻地發(fā)熱。與之相對，例如在穩(wěn)定圓旋轉等那樣連續(xù)輸出恒定力的情況下，因為只在持續(xù)輸出該恒定力的時間內連續(xù)導通電流，所以線圈14A、14B、14C的發(fā)熱量增加。特別是，在該狀況下，電動執(zhí)行器6、9的行程小，電流偏向特定的相導通，所以存在局部溫度上升(局部發(fā)熱大)的弊端。由此，存在引起永久磁鐵17的不可逆去磁、線圈14A、14B、14C的松弛和絕緣劣化等弊端。另一方面，考慮把電動懸架裝置的控制分為用于抑制車體的側傾和縱傾的車體姿勢控制和用于衰減車體振動的振動控制。在該結構中，通過根據需要限制車體姿勢控制，能夠降低向電動執(zhí)行器供給的電流量，從而能夠抑制相應的溫度上升。但是，在該結構的情況下，當有蛇行、雙移線等急轉向輸入時，如果限制車體姿勢控制，存在難于充分確保操縱穩(wěn)定性的弊端。即，當限制車體姿勢控制時，存在難于應對頻率高的姿勢控制的弊端。另外，在持續(xù)輸出穩(wěn)定圓旋轉等恒定力的情況下，當路面狀態(tài)變化時，為確保振動控制成分而限制姿勢控制成分，因而存在車體行動變化的弊端。即，在連續(xù)輸出穩(wěn)定圓旋轉等恒定力的狀態(tài)下，例如當路面突起引起輸入時，姿勢控制力受振動控制成分的影響而變化，例如存在側傾角增大的弊端。由此，即使在相同的穩(wěn)定圓旋轉的行駛中，由于路面狀態(tài)不同而引起不同的側傾角，存在給駕駛員帶來不協(xié)調感等弊端。因此，在本實施方式中，能夠通過控制電動執(zhí)行器6，9以謀求降低電動執(zhí)行器6、9的發(fā)熱量的同時，能夠確保乘坐舒適性和操縱安全性。因此，如圖2所示，控制器27包含必要推力計算部28、低頻濾波器29、高頻濾波器30、低頻限幅器31、高頻限幅器32、加法器33
等
控制器27的必要推力計算部28構成作為本發(fā)明的構成要件的必要推力計算機構。該必要推力計算部28從各傳感器18 24檢測到的檢測值計算必要推力值。S卩，必要推力計算部28根據作為來自車輛信息的來自各傳感器18 24的檢測值(中的至少任一個檢測值)，按照空鉤(skyhook)理論等特定的控制律,計算與電動執(zhí)行器6、9應輸出的推力值所對應的必要推力值。特定的控制律也可以是H OO控制等任一種控制。這里，由必要推力計算部28計算出的必要推力值與基于空鉤(skyhook)理論等控制邏輯的理想的控制力相對應，需要考慮發(fā)熱和消費電力。于是，在本實施方式中，把必要推力計算部28計算出的值即必要推力值作為推力指令值向變換器26輸出，該推力指令值是將該必要推力值分配給多個頻帶，并且分別對每個頻帶進行振幅限制之后進行合成(相加)而得到的值。具體地說，把必要推力計算部28計算出的必要推力值分配給例如與車輛進行穩(wěn)定旋轉那樣的低頻運動所對應的低頻帶和與車輛進行蛇駛或雙移線那樣的高頻運動所對應的高頻帶。因此，將必要推力計算部28計算出的必要推力值在必要推力計算部28的輸出處一分為二，并輸入到在分割處分別設置的低頻濾波器(低通濾波器)29和高頻濾波器(高通濾波器)30。低頻濾波器29和高頻濾波器30構成作為本發(fā)明的構成要件的頻帶判斷機構，把必要推力計算部28計算出的必要推力值分配給通過低頻濾波器29的低頻帶和通過高頻濾波器30的高頻帶。在低頻濾波器29的輸出處和高頻濾波器30的輸出處，對應每個頻帶分別設置限幅器31、32。即，在低頻濾波器29的輸出處設置進行低頻帶的振幅限制的低頻限幅器31，在高頻濾波器30的輸出處設置進行高頻帶的振幅限制的高頻限幅器32。低頻限幅器31的輸出值和高頻限幅器32的輸出值在加法部33相加，并作為推力指令值向變換器26輸出。加法部33構成作為本發(fā)明構成要件的推力指令值計算機構。即，在加法部33中合成(相加)對應通過限幅器31、32得到的每一頻帶的輸出值后生成推力指令值。這里，低頻限幅器31的限幅值(上限值)比高頻限幅器32的限幅值(上限值)低。即，將成為低頻帶中的限幅值的低頻限幅器31的限幅值設為Fl max，將成為高頻帶中的限幅值的高頻限幅器32的限幅值設為Fh max時，滿足下式I。[式I] Fl max ≤ Fh max (或者 Fl max < Fh max)此時，因為在高頻帶中限幅值Fhmax大，所以對于由蛇行或者雙移線等急轉向或瞬態(tài)響應所引起的聞頻運動，能夠在電動執(zhí)彳丁器6、9中廣生大的控制力，從而能夠確保乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性。另一方面，因為在低頻帶中限幅值Fl max小,所以對于穩(wěn)定圓旋轉等低頻運動，能夠降低電動執(zhí)行器6、9的控制力，由此能夠抑制從電動執(zhí)行器6、9連續(xù)輸出大的推力，從而能夠減少電動執(zhí)行器6、9的發(fā)熱量。而且，在穩(wěn)定圓旋轉等連續(xù)輸出恒定力的狀態(tài)下，例如路面突起等引起高頻輸入時，對于伴隨該突起的車輛的動作(振動)，能夠輸出從電動執(zhí)行器6、9的最大控制力F減去低頻限幅器31的限幅值Fl max的值，即能夠輸出與下式2表示的AF相當的控制力。[式2]AF = F-Fl max由此，能夠執(zhí)行對于路面突起的控制，從而確保乘坐舒適性。另外，不管路面位移(不管是否有路面的突起引起的高頻輸入)如何，都能夠利用低頻限幅器31保持恒定的側傾角，也能夠抑制帶給駕駛員的不協(xié)調感。進而,低頻限幅器31的限幅值Fl max和高頻限幅器32的限幅值Fh max根據由溫度傳感器24檢測到的電動執(zhí)行器6、9的溫度(發(fā)熱量)來調節(jié)。例如，在低溫狀態(tài)下，通過使低頻限幅器31的限幅值Flmax和高頻限幅器32的限幅值Fh max相同(Fl max =Fh max)，無論高頻帶和低頻帶如何，都能夠使電動執(zhí)行器6、9輸出最大控制力F。另一方面，當溫度超過預先設定的第一閾值時，能夠使低頻限幅器31的限幅值Flmax比高頻限幅器32的限幅值Fh max低(Fl max < Fh max),從而抑制因輸出連續(xù)控制力而引起的發(fā)熱。進而，當電動執(zhí)行器6、9的溫度接近引起永久磁鐵17的不可逆去磁或者引起線圈14A、14B、14C的絕緣劣化的溫度時，例如當超過預先設定的第二閾值(第一閾值<第二閾值)時，使低頻限幅器31的限幅值Fl max和高頻限幅器32的限幅值Fh max都降低。由此，無需裝入新的機構等就能夠保護電動執(zhí)行器6、9的溫度上升。另外，例如在由于緊急制動等而使ABS、ESC (防側滑裝置)等行駛穩(wěn)定控制裝置工作時，暫時解除低頻限幅器31的限幅值Fl max和高頻限幅器32的限幅值Fh max。即，在緊急時等，通過根據車輛的運動狀態(tài)暫時解除限幅值Fl max和Fh max,能夠確保緊急時的行駛穩(wěn)定性。本實施方式的電動懸架控制裝置具有上述結構，接著說明其工作。當伴隨車輛的行駛等車輛在上下方向上振動時，在車輛的車體I和車輪(前輪2和后輪3)之間的懸架裝置4、7在行程方向(軸向)上施加力。與該力對應地，電動執(zhí)行器6、9的動子15和電樞12相對移動。此時，通過根據從控制器27輸出的控制信號(推力指令值)向線圈14A、14B、14C通電，能夠調整電動執(zhí)行器6、9的控制力，從而提高車輛的乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性。此時，控制器27在必要推力計算部28中根據來自各傳感器18 24的檢測值按照空鉤(skyhook)理論等特定的控制律，計算與電動執(zhí)行器6、9應輸出的推力值所對應的必要推力值。由必要推力計算部28計算出的必要推力值被輸入到低頻濾波器29和高頻濾波器30并分配給通過低頻濾波器29的低頻帶和通過高頻濾波器30的高頻帶。通過低頻濾波器29的低頻帶的輸出值由低頻限幅器31限制振幅，通過高頻濾波器30的高頻帶的輸出值由高頻限幅器32限制振幅。然后，低頻限幅器31的輸出值和高頻限幅器32的輸出值在加法部33中被相加，其相加值作為推力指令值從控制器27輸出到變換器26。 此時，因為低頻限幅器31的限幅值Fl max比高頻限幅器32的限幅值Fh max低，所以對于穩(wěn)定圓旋轉等低頻運動，能夠限制(減小)從電動執(zhí)行器6、9輸出的控制力。與之相對，因為高頻限幅器32的限幅值Fh max比低頻限幅器31的限幅值Fl max大，所以對于蛇形行駛或者雙移線等急轉向或瞬態(tài)響應引起的高頻運動，不限制(不減小)電動執(zhí)行器6、9的控制力而輸出。根據本實施方式，能夠減少電動執(zhí)行器6、9的發(fā)熱量，同時能夠確保乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性。S卩，控制器27根據各傳感器18 24的檢測值把必要推力計算部28計算出的必要推力值由低頻濾波器29和高頻濾波器30向高頻帶和低頻帶分配，并且利用低頻限幅器31和高頻限幅器32進行振幅限制，之后，把低頻限幅器31的輸出值和高頻限幅器32的輸出值在加法部33中相加，將相加值作為推力指令值輸出。此時，因為降低了低頻限幅器31的限幅值Fl max，所以能夠限制(減小)從電動執(zhí)行器6、9以低頻輸出控制力(推力)時的相應控制力。由此，能夠減少電動執(zhí)行器6、9的發(fā)熱量，從而能夠抑制線圈14A、14B、14C的絕緣劣化和永久磁鐵17的不可逆去磁。其結果，能夠使用保持力(磁力)低的永久磁鐵17和溫度特性低的線圈14A、14B、14C并降低永久磁鐵17和線圈14A、14B、14C的成本。而且，因為高頻限幅器32的限幅值Fh max大，所以能夠不加限制(即使限制也是小的限制)地輸出從電動執(zhí)行器6、9以高頻輸出控制力時的相應控制力，由此能夠確保乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性。根據本實施方式，利用必要推力計算部28從各傳感器18 24的檢測值計算必要推力值。即，在必要推力計算部28中不區(qū)分姿勢控制和振動控制而將各傳感器18 24的傳感器信號(檢測值)匯總并用于運算中，從而能夠得到高的控制效果。更具體地說，例如與在振動控制中使用來自上下加速度傳感器的信號而在姿勢控制中使用左右加速度和上下加速度的把來自傳感器的信號分成姿勢控制和振動控制進行計算的結構相比，能夠提高控制效果。根據本實施方式，因為根據電動執(zhí)行器6、9的溫度調節(jié)限幅器31、32的限幅值Flmax>Fh max,所以當電動執(zhí)行器6、9的溫度低時,通過增大限幅值Fl max和Fh max,能夠最大限度地輸出電動執(zhí)行器6、9的控制力，從而能夠進一步提高乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性。另一方面，當電動執(zhí)行器6、9的溫度升高時,通過減小限幅值Fl max和Fh max,能夠抑制電動執(zhí)行器6、9的發(fā)熱量，從而以高維方式抑制線圈14A、14B、14C的絕緣劣化和永久磁鐵17的不可逆去磁。根據本實施方式，因為根據車輛的運行狀態(tài)暫時解除限幅器31、32的限幅值Flmax和Fh max，所以在緊急制動等緊急時，不分高頻帶和低頻帶就能夠最大限度地輸出電動執(zhí)行器6、9的控制力，從而能夠確保緊急時的行駛穩(wěn)定性。根據本實施方式，高頻帶對應與車輛的蛇行或雙移線那樣的高頻動作，低頻帶對應車輛的穩(wěn)定圓旋轉那樣的低頻運動。由此，對于穩(wěn)定圓旋轉等低頻運動，能夠降低電動執(zhí)行器6、9的控制力，從而能夠抑制從電動執(zhí)行器6、9連續(xù)輸出大的推力并減少電動執(zhí)行器
6、9的發(fā)熱量。另一方面，對于蛇行或雙移線等急轉向或者瞬態(tài)響應引起的高頻動作，能夠在電動執(zhí)行器6、9中產生大的控制力，從而確保乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性。接著，圖5表示本發(fā)明的第二實施方式。本實施方式的特征在于，從必要推力值由第一濾波器取出特定的頻帶后由限幅器進行振幅限制，并且由第二濾波器再調整相位后生成推力指令值。需要說明的是，在本實施方式中，對于與上述第一實施方式相同的構成部件標記相同的符號并省略其說明。 控制器41包含必要推力計算部28、第一濾波器42、限幅器43、第一減法部44、第二濾波器45、第二減法部46等。由必要推力計算部28計算出的必要推力值在必要推力計算部28的輸出處一分為二，其中一個輸入到第一濾波器42，另一個輸入到第二減法部46。第一濾波器42構成作為本發(fā)明的構成要件的頻帶判斷機構，將必要推力計算部28計算出的必要推力值分配給該必要推力值和通過第一濾波器42的規(guī)定頻帶。需要說明的是，規(guī)定的頻帶例如可以為與穩(wěn)定圓旋轉等低頻對應的低頻帶。第一濾波器42的輸出值Xl在第一濾波器42的輸出處一分為二，其中一個輸入到進行規(guī)定頻帶的振幅限制的限幅器43，另一個輸入到第一減法部44。第一減法部44與后述的第二濾波器45和第二減法部46 —起構成作為本發(fā)明構成要件的推力指令值計算機構。在第一減法部44中，從第一濾波器42的輸出值Xl減去限幅器43的輸出值X2后得到差值AX0然后，利用第二過濾器45對照必要推力值調整差值AX的相位后，通過在第二減法部46中從必要推力值減去第二濾波器45的輸出值(相位調節(jié)后的差值AX)生成推力指令值。需要說明的是，第二濾波器45對照必要推力值調整差值AX的相位，該第二濾波器45能夠作為例如第一濾波器42的反特性濾波器構成。這里，當把限幅器43的限幅值(上限值)設為Xa且輸入到限幅器43的第一濾波器42的輸出值Xl是較小的值(|X1| ^Xa)時，限幅器43不工作。即，輸入到第一減法部44的第一濾波器42的輸出值Xl和限幅器43的輸出值X2滿足Xl = X2的關系，輸出值Xl和輸出值X2的差值AX如下式3所示成為O。
[式3]AX = X1-X2 = 0此時，第二濾波器45的輸出值即在第二濾波器45中對照必要推力值調整了相位的差值A X也變?yōu)?，第二減法部46把必要推力值直接作為推力指令值輸出。因此，能夠抑制第一濾波器42和限幅器43的影響，從而把必要推力值作為推力指令值從控制器41向變換器26輸出。另一方面，當輸入到限幅器43的第一濾波器42的輸出值Xl是較大的值(|Xl| >Xa)時，從第一減法部44輸出差值AX( = X1_X2)。因為該差值A X受第一濾波器42的影響相位偏移，所以利用第二濾波器45再次調整相位。即，在第二濾波器45中，對照必要推力值調整差值AX的相位。然后，在第二減法部46中，從必要推力值減去調整過相位的差值AX，由此把必要推力值和調整過相位的差值AX的差(差值)作為推力指令值輸出。這樣，在如上所述那樣構成的第二實施方式中，也能夠得到幾乎和上述第一實施方式相同的作用效果。特別是，根據本實施方式，從必要推力計算部28計算出的必要推力值取出特定的頻帶，利用限幅器43進行振幅限制，并且由第二濾波器45再次調整相位后生成推力指令值。因此，當第一濾波器42的輸出值Xl較小(規(guī)定頻帶的運動小)時，不受第一濾波器42、限幅器43和第二濾波器45的影響，就能夠把必要推力計算部28計算出的必要推力值，即與基于空鉤(skyhook)理論等控制邏輯的理想控制力相對應的必要推力值輸出到變 換器26。另外，當第一濾波器42的輸出值Xl較大(規(guī)定頻帶的運動大)時，把必要推力值與在第二濾波器45中進行了相位調節(jié)的差值AX的差作為推力指令值向變換器26輸出。因此，在這種情況下，也能夠減少第一濾波器42的影響，即減少由第一濾波器42引起的相位的提前或者滯后，由此能夠更高維地確保乘坐舒適性和操縱安全性。接著，圖6表示本發(fā)明的第三實施方式。本實施方式的特征在于，利用FFT(高速傅里葉變換)把必要推力值變換為頻域信號后，通過限幅器進行振幅限制，之后利用逆FFT再變換為時域信號并將其作為推力指令值生成。需要說明的是，在本實施方式中，對與上述第一實施方式相同的構成要素標記相同的符號并省略其說明。控制器51包括必要推力計算部28、FFT部52、限幅器53、逆FFT部54等。由必要推力計算部28計算出的必要推力值輸入到FFT部52。FFT部52構成作為本發(fā)明的構成要件的頻帶判斷機構，把必要推力計算部28計算出的必要推力值通過FFT變換為頻域信號，之后分配給多個頻帶。FFT部52的輸出值Y輸入到限幅器53。該限幅器53對從FFT部52輸出的信號(輸出值Y)對應每一頻帶進行振幅限制。此時，如圖6所示，使低頻帶的限幅值LI低于高頻帶的限幅值Lh (Lh > LI)。由此，如圖6所示，向限幅器53輸入的FFT部52的輸出值Y作為輸出值V從限幅器53輸出。從限幅器53輸出的輸出值Y，輸入到逆FFT部54。逆FFT部54構成作為本發(fā)明構成要件的推力指令值計算機構，把限幅器53的輸出值Y’利用逆FFT變換為時域信號并生成推力指令值。然后，推力指令值從逆FFT部54輸出到變換器26。這樣，在如上所述構成的第三實施方式中，也能夠得到和上述第一實施方式幾乎相同的作用效果。特別是，根據本實施方式，在FFT部52中利用FFT把必要推力值變換為頻域信號后，通過限幅器53進行振幅限制，之后在逆FFT部54中利用逆FFT變換為時域信號并將其作為推力指令值生成。因此，與使用濾波器的情況比較，能夠抑制由濾波器帶來的影響(相位的提前或滯后)。另外，因為限幅器53能夠對應每一頻帶設定小的限幅值，所以能夠更高維地在減少電動執(zhí)行器6、9的發(fā)熱量同時，確保乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性。需要說明的是，在上述各實施方式中，作為運動檢測機構，說明了采用加速度傳感器18 20、轉向角傳感器21、車速傳感器22、行程傳感器23及溫度傳感器24的例子，但是不限于此，例如也可以使用檢測加速器的操作量、制動系統(tǒng)的狀態(tài)等的傳感器等作為其他運動檢測機構。即，作為運動檢測機構，只要是能夠檢測車輛的運動狀態(tài)的機構即可，換言之，只要是能夠得到表示車輛運行狀態(tài)的信息的機構即可，沒有特別限制。例如，可以使用GPS傳感器，其不僅接受GPS信號，還根據該接受的信號計算路面信息(垂直方向速度成分)、位置信息、高度信息等來檢測車輛的運動狀態(tài)，也可以使用車載用預覽傳感器、方向指示器(方向指示裝置)的信號(信息)。進而，也能夠根據包含于車輛導航系統(tǒng)中的路面信息、車速信息、方向顯示設備的信息，預想車輛的運動方向和干擾，從而能夠取得車輛的運動狀態(tài)。另外，也不限制使用何種運動檢測機構，能夠采用至少使用一個運動檢測機構的結構。在上述各實施方式中，說明了在車輛的成為彈簧上側部件的車體I上安裝電動執(zhí)行器6、9的定子10，在車輛成為彈簧下側部件的車軸上安裝動子15的例子，但是不限于此，例如也可以采用在車輛的彈簧下側部件上安裝定子，在車輛的彈簧上側部件上安裝動子的結構。 此外，在上述各實施方式中，說明了電動執(zhí)行器6、9的橫截面形狀是圓形的直線電動機，即把定子10和動子15形成為圓筒狀的例子，但是不限于此，例如也可以由橫截面形狀為I形(平板狀)、矩形、H形的直線電動機等橫截面形狀除圓形以外的直線電動機構成。進而，代替直線電動機，也可以由旋轉電動機和滾珠絲杠機構構成電動執(zhí)行器。根據以上實施方式，能夠減少電動執(zhí)行器的發(fā)熱量。S卩，控制機構根據運轉檢測機構的檢測值，把必要推力計算機構計算出的必要推力值利用頻帶判斷機構分配給多個頻帶，并且利用限幅器進行振幅限制后由推力指令值計算機構合成并將其作為推力指令值輸出。此時，對限幅器的限幅值而言，因為低頻帶中的值比高頻帶中的值低，所以能夠對從電動執(zhí)行器以低頻輸出推力時的該推力進行限制(減小)。由此，能夠減少電動執(zhí)行器的發(fā)熱量，從而抑制構成電動執(zhí)行器的線圈的絕緣劣化和永久磁鐵的不可逆去磁。其結果，能夠使用保持力(磁力)低的磁鐵和溫度特性低的線圈，從而能夠降低磁鐵和線圈的成本。而且，對限幅器的限幅值而言，因為與低頻帶中的值相比高頻帶中的值大，所以能夠不加限制地(即使限制也是小的限制)輸出從電動執(zhí)行器輸出高頻推力時的該推力，從而能夠確保乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性。根據實施方式，因為根據電動執(zhí)行器的溫度調節(jié)限幅器的限幅值，所以當電動執(zhí)行器的溫度低時，通過增大限幅值就能夠最大限度地輸出電動執(zhí)行器的推力。由此，能夠進一步提高乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性。另一方面，當電動執(zhí)行器的溫度高時，通過減小限幅值就能夠抑制電動執(zhí)行器的發(fā)熱量，從而高維地抑制線圈的絕緣劣化和永久磁鐵的不可逆去磁。根據實施方式，因為根據車輛的狀態(tài)暫時解除限幅器的限幅值，所以在緊急制動等緊急時，不分高頻帶和低頻帶就能夠最大限度地輸出電動執(zhí)行器的推力，從而能夠確保緊急時行駛的穩(wěn)定性。根據實施方式，高頻帶對應車輛的蛇行或雙移線那樣的高頻運動，低頻帶對應車輛的穩(wěn)定圓旋轉那樣的低頻運動。由此，對于穩(wěn)定圓旋轉等低頻運動，能夠降低電動執(zhí)行器的推力，從而能夠抑制從電動執(zhí)行器連續(xù)輸出大的推力并減少電動執(zhí)行器的發(fā)熱量。另一方面，對于蛇行或者雙移線等高頻運動，能夠使電動執(zhí)行器產生大的推力，由此能夠確保乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性。根據實施方式，利用低頻濾波器和高頻濾波器，把必要推力值分配給低頻帶和高頻帶，并且分別由低頻限幅器和高頻限幅器進行振幅限制后，把進行振幅限制后的數值相加生成推力指令值。因此，能夠使用兩個濾波器和兩個限幅器構成簡單的結構。根據實施方式，利用第一濾波器從必要推力值取出特定的頻帶后通過限幅器進行振幅限制，并利用第二濾波器再次調整相位后生成推力指令值，從而能夠減少由第一過濾器弓I起的相位提前或滯后。 根據實施方式，利用FFT把必要推力值變換為頻域信號后，由限幅器進行振幅限制，之后用逆FFT變換為時域信號并將其作為推力指令值生成。因此，與使用濾波器的情況比較，能夠抑制由濾波器引起的影響(相位的提前或滯后)。另外，因為能夠對應每一頻帶設定小的限幅值，所以能夠更加高維地在減少電動執(zhí)行器的發(fā)熱量同時確保乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性。
權利要求
1.一種電動懸架控制裝置，其特征在于， 安裝在車體和車輪之間，根據控制機構輸出的推力指令值調整電動執(zhí)行器的推力； 所述控制機構連接有檢測車輛的運動狀態(tài)的至少一個運動檢測機構； 所述控制機構包括: 必要推力計算機構，其從所述運動檢測機構所檢測到的檢測值計算必要推力值； 頻帶判斷機構，其將所述必要推力計算機構的計算值分配給多個頻帶； 限幅器，其對應所述頻帶判斷機構所分配的每一頻帶而設置； 推力指令值計算機構，其將所述限幅器的每一頻帶的輸出值合成而生成所述推力指令值;對所述限幅器的限幅值而言，與所述頻帶為高頻帶的限幅值相比，所述頻帶為低頻帶的限幅值低。
2.如權利要求1所述的電動懸架控制裝置，其特征在于， 所述限幅器根據所述電動執(zhí)行器的溫度調節(jié)所述限幅值。
3.如權利要求1所述的電動懸架控制裝置，其特征在于， 所述控制機構根據所述車輛的運動狀態(tài)暫時解除所述限幅器的限幅值。
4.如權利要求1所述的電動懸架控制裝置，其特征在于，所述高頻帶對應所述車輛的蛇行和雙移線那樣的高頻運動， 所述低頻帶對應所述車輛的穩(wěn)定圓旋轉那樣的低頻運動。
5.如權利要求1所述的電動懸架控制裝置，其特征在于， 所述頻帶判斷機構將所述必要推力計算機構的計算值分配給通過低頻濾波器的低頻帶和通過高頻濾波器的高頻帶； 所述限幅器由低頻限幅器和高頻限幅器構成，所述低頻限幅器進行所述低頻帶的振幅限制，所述高頻限幅器進行所述高頻帶的振幅限制； 所述推力指令值計算機構將所述低頻限幅器的輸出值和所述高頻限幅器的輸出值相加生成所述推力指令值； 所述低頻限幅器的限幅值比所述高頻限幅器的限幅值低。
6.如權利要求1所述的電動懸架控制裝置，其特征在于， 所述頻帶判斷機構將所述必要推力計算機構的計算值分配給該計算值和通過第一濾波器的規(guī)定頻帶； 所述限幅器進行所述規(guī)定頻帶的振幅限制； 所述推力指令值計算機構從所述第一濾波器的輸出值Xl減去所述限幅器的輸出值X2得到差值AX，并且由第二濾波器對照所述必要推力計算機構的計算值調整所述差值AX的相位，之后從所述必要推力計算機構的計算值減去調節(jié)了所述相位的所述差值AX，由此生成所述推力指令值。
7.如權利要求1所述的電動懸架控制裝置，其特征在于， 所述頻帶判斷機構利用FFT將所述必要推力計算機構的計算值變換為頻域信號并分配給多個頻帶； 所述限幅器對從所述FFT輸出的信號對應每一頻帶進行振幅限制； 所述推力指令值計算機構用逆FFT將所述限幅器的輸出值變換為時域信號并生成所述推力指令值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電動懸架控制裝置，其目的在于減少電動執(zhí)行器的發(fā)熱量。各懸架裝置(4、7)根據控制器(27)輸出的推力指令值調節(jié)電動執(zhí)行器(6、9)的推力?？刂破?27)將必要推力計算部(28)計算出的值即必要推力計算值由低頻濾波器(29)和高頻濾波器(30)分配給低頻帶和高頻帶。低頻濾波器(29)和高頻濾波器(30)的輸出值分別在低頻限幅器(31)和高頻限幅器(32)中被進行振幅限制，低頻限幅器(31)和高頻限幅器(32)的輸出值在加法部(33)中被相加并作為推力指令值向變換器(26)輸出。在這種情況下，低頻限幅器(31)的限幅值比高頻限幅器(32)的限幅值低。
文檔編號B60G17/015GK103223836SQ201310086349
公開日2013年7月31日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權日2012年1月31日
發(fā)明者李友行, 內海典之, 內山正明 申請人:日立汽車系統(tǒng)株式會社