一种具备主动悬架执行机构与高度调节机构的车辆高度与姿态联合调节方法与流程

本发明涉及新能源汽车车辆悬架控制，具体涉及一种具备主动悬架执行机构与高度调节机构的车辆高度与姿态联合调节方法。

背景技术：

1、随着新能源汽车及其底盘电控技术的发展，车辆悬架已从传统被动形式逐步演进为空气悬架、油气悬架、半主动悬架及全主动悬架等形式。车辆悬架的核心作用在于支撑车身、隔离路面激励、保证轮胎接地，并在加速、制动、转向及载荷变化等工况下维持合理的车身姿态。

2、其中，空气弹簧、液压缸等高度调节机构能够改变车身静态高度，具有承载能力强、适于长期保持基准支撑的特点，但其响应相对较慢，且容易受到压力、流量及轮荷分布等因素的影响；全主动悬架执行机构，例如液压式、机电式或线性电机式主动悬架执行机构，能够快速主动产生支撑力或位移，具有较好的姿态补偿与振动抑制能力，但不宜长期承担较大的静态偏置力，否则容易造成执行机构可用行程减少、功耗及温升增加以及可靠性下降。

3、现有的车身高度与姿态联合控制技术主要面向电控空气悬架，通过采集车辆四角高度、车身俯仰角及车身侧倾角等信号，根据车身高度调节策略确定空气悬架电磁阀的通断状态，并结合整车姿态控制策略对四角空气弹簧的充放气过程进行修正，以改善高度调节过程中因四角升降不同步而产生的俯仰角、侧倾角过大等问题，使车辆在达到目标车身高度的同时兼顾整车姿态稳定。

4、现有技术存在以下不足：上述现有技术主要针对电控空气悬架，其执行机构较为单一，未涉及新能源汽车等车辆同时具备主动悬架执行机构和高度调节机构时两类执行机构之间的协同控制问题。当主动悬架与空气弹簧、油气弹簧或液压缸等高度调节机构同时设置于车辆上时，如果缺乏统一协调，容易出现高度调节与姿态调节相互割裂的问题，例如高度调节完成后车身侧倾或俯仰仍未收敛，主动悬架为维持车身姿态而长期输出静态支撑力，高度调节机构未根据主动悬架的偏置状态调整基准支撑状态等。

5、现有技术尚未有效区分快速姿态补偿与慢速基准高度调节，亦未充分考虑主动悬架长期输出静态支撑力所导致的执行机构中位偏移、能耗增加、压力升高及控制裕度下降等问题，缺乏通过高度调节机构对主动悬架进行卸载并使主动悬架执行机构恢复至中位区域的协调控制机制。

6、此外，现有技术对于不平地面、轮荷约束以及执行机构行程、压力和功率限制等因素考虑不足，可能将坡道、扭曲路面或单轮凸起路面所造成的车身姿态变化误判为车辆自身姿态异常，从而进行不必要的强制调平。

7、因此，对于同时具备主动悬架执行机构与高度调节机构的车辆，有必要解决车身高度、侧倾姿态、俯仰姿态、主动悬架执行机构中位状态、路面不平度以及执行机构约束条件之间的协调控制问题。

8、在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种具备主动悬架执行机构与高度调节机构的车辆高度与姿态联合调节方法，以解决上述背景技术中的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具备主动悬架执行机构与高度调节机构的车辆高度与姿态联合调节方法，包括以下步骤：

3、采集车辆四轮高度、车身姿态、悬架运动状态、主动悬架执行机构状态、高度调节机构状态及车辆运动状态，主动悬架执行机构作为快速执行通道，高度调节机构作为慢速执行通道；

4、利用采集的信息确定车身高度状态、车身姿态状态、主动悬架执行器中位偏移状态、主动悬架静态支撑偏置状态及地面状态；

5、按照确定的各状态及高度调节机构状态，选取高度调节机构主调节、主动悬架辅助姿态修正、主动悬架主导高度与姿态调节、不平地面姿态保持、主动悬架卸载与中位恢复或故障保护/降级对应的工作模式；

6、执行选取的工作模式，由主动悬架执行机构承担高度快速调节、姿态修正及振荡抑制中的至少一项，由高度调节机构承担车身高度及静态支撑调节；出现持续静态支撑偏置或执行器中位偏移时，按照静态支撑偏置方向和大小调整高度调节机构的目标高度、目标压力或目标位移，转移静态支撑并控制主动悬架执行器中位恢复；

7、监测调节后的车身高度误差、姿态误差、执行器中位偏移量及静态支撑偏置量，各参数满足对应阈值条件时结束当前工作模式，否则重新选取工作模式并继续车辆高度与姿态联合调节。

8、主动悬架执行机构承担车身高度快速调节、车身侧倾修正、车身俯仰修正或垂向振荡抑制，高度调节机构承担目标车身高度调节及持续静态支撑调节。

9、车辆四轮高度用于确定车身平均高度、左右高度差及前后高度差，并通过目标车身高度与车身平均高度确定车身高度误差，通过目标侧倾角、目标俯仰角分别与当前车身侧倾角、车身俯仰角确定对应姿态误差。

10、主动悬架执行器中位偏移状态通过主动悬架执行器实际位置与预设中位位置之间的中位偏移量及其持续时间确定。

11、中位偏移量超过对应中位偏移阈值并持续达到预设持续时间时，确定对应轮端存在执行器中位偏移，以区分路面输入、车身振荡或短时姿态补偿产生的动态位移。

12、主动悬架静态支撑偏置状态通过主动悬架目标支撑力、主动悬架实际支撑力或主动悬架执行器压力经低通滤波处理或时间平均处理后确定。

13、静态支撑偏置量持续偏离零点或预设基准值且达到对应持续时间，并且静态支撑偏置方向与当前车身姿态修正方向一致时，确定主动悬架执行机构持续承担车身高度保持或车身姿态保持产生的静态支撑任务。

14、地面状态采用四轮高度差、四轮悬架行程差、车身姿态角、轮荷估计值及主动悬架支撑力变化量中的至少一种确定。

15、地面不平度参数超过对应阈值，或者姿态修正引起轮荷、主动悬架执行器压力或主动悬架执行器行程达到对应限制条件时，确定不平地面或扭曲地面状态，并限制绝对侧倾角和绝对俯仰角调平作用。

16、主动悬架卸载与中位恢复对应持续静态支撑偏置或执行器中位偏移，通过高度调节机构接替对应静态支撑任务。

17、静态支撑偏置对应轮端的高度调节机构按照偏置方向和大小调整目标高度、目标压力或目标位移，将主动悬架执行机构承担的持续静态支撑转移至高度调节机构，同时保留主动悬架执行机构的高度及姿态动态补偿，并控制主动悬架执行器向预设中位区域恢复。

18、主动悬架各轮端目标支撑力包括高度控制分量、侧倾控制分量、俯仰控制分量、中位恢复分量及振荡抑制分量。

19、各控制分量按照选取的工作模式启用、关闭或限制，其中侧倾控制分量在左右轮端采用相反方向，俯仰控制分量在前后轮端采用相反方向；主动悬架卸载与中位恢复期间保留车身高度及姿态动态补偿，并由高度调节机构承担静态支撑转移。

20、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

21、本发明通过建立主动悬架执行机构与高度调节机构之间的快慢协同控制机制，使主动悬架执行机构承担侧倾、俯仰、垂向振荡及高度变化过程中的快速动态补偿任务，使高度调节机构承担车身目标高度调节、静态支撑重分配及长期基准支撑任务，从而发挥两类执行机构不同响应特性的优势，提高车辆高度与姿态联合调节的响应能力和协调性；同时，该方案能够适用于空气弹簧、油气弹簧、液压缸等高度调节机构，以及液压、电液、机电、线性电机等主动悬架执行机构，具有良好的系统适配性。

22、本发明在车辆高度调节过程中，将车身平均高度、左右高度差、前后高度差、侧倾姿态和俯仰姿态纳入统一的状态估计及控制过程，根据高度误差、侧倾误差和俯仰误差确定对应的调节需求，并通过高度调节机构与主动悬架执行机构协同完成车身升降、侧倾修正和俯仰修正，从而避免仅以车身高度作为调节目标造成的四轮升降不同步以及车身侧倾、俯仰不能同步收敛的问题，提高高度调节过程中车身姿态的协调性和平顺性。

23、本发明通过对主动悬架支撑力进行低通滤波或时间平均处理，识别主动悬架长期承担的静态支撑偏置，并结合主动悬架执行器相对于预设中位位置的偏移状态判断主动悬架持续负载情况；当静态支撑偏置或中位偏移满足对应条件时，通过调整高度调节机构的目标高度、目标压力或目标位移，将持续静态支撑逐步转移至高度调节机构，使主动悬架实现卸载并恢复至预设中位区域或低负荷区域，从而降低主动悬架长期静态支撑产生的能耗和压力负担，并保留主动悬架的动态控制能力。

24、本发明通过四轮高度差、四轮悬架行程差、车身姿态角、轮荷估计值以及主动悬架支撑力变化量中的一种或多种确定地面不平状态，并结合轮荷、主动悬架压力及执行器行程判断当前姿态是否适宜继续进行调平；在不平地面或扭曲地面工况下，不以车身绝对水平作为唯一控制目标，而对姿态修正过程施加轮荷和执行机构工作范围约束，从而区分车辆自身姿态异常与地面不平引起的姿态变化，避免强制调平造成轮端过载、卸载以及执行器压力或行程达到限制条件。