專利名稱：車輛運行情況控制器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明 一 般涉及車輛運行情況(behavior)控制器的領域。
背景技術：
在與改善車輛的轉彎和緊急障礙躲避性能(emergency obstacle avoidance performance)有關的才支術領i或中，4吏用已知的 四輪轉向裝置，該四輪轉向裝置包括用于調節(jié)四個輪的輪轉彎 角以在緊急事件的情況下實現最大躲避性能的四輪轉向機構。 另外，已知這種驅動控制器，該驅動控制器在進行轉彎時將左 輪和右輪之間的驅動力的差用于偏航角速度控制。在日本專利 申請平5-238403和平10-210604中可以發(fā)現這種驅動控制器的 例子。
然而，在包括前述傳統(tǒng)技術的一般車輛中，由于將車輛設 計成具有上限為低轉向過度(low oversteering)特性的轉向不足 (understeering)特性，因此當重心位于車輛的后部時，其偏4元運
動性能低于具有高轉向過度特性的車輛。因此，仍需要進一步 改善各種車輛的轉彎和躲避性能。

發(fā)明內容
公開了 一種車輛運行情況控制器。控制器包括轉彎力施加 機構和穩(wěn)定控制器。所述轉彎力施加機構向車輛施加轉彎力。 所述穩(wěn)定控制器用于調節(jié)所述轉彎力施加機構使得在車輛速度 超過穩(wěn)定限制速度的情況下，當在不穩(wěn)定速度區(qū)域中時，使車 輛的轉彎特性和直線行使性質穩(wěn)定。
在本申請中，當在不穩(wěn)定速度區(qū)域中時，調節(jié)轉彎力施加
機構沿使轉彎特性和直線行駛性質穩(wěn)定的方向的操作量。也就 是說，在一個實施例中，當在進行轉彎的情況下根據負荷的改 變在外側輪胎和內側輪胎之間產生輪胎的橫向力差時，當由于 給定的轉向角使得該橫向力差在車輛主體的長度方向上在該車 輛主體上作用時，沿與轉彎方向相反的方向產生偏4元力矩。通 過利用具有高轉向過度特性的車輛的高水平的偏航運動特性， 可以使用較少的力來抵消偏航力矩，其中，不穩(wěn)定速度低于車 輛的限制速度，由此例如在為了躲避緊急事件而需要進行急轉 彎的情況下產生更大的偏航力矩，并且穩(wěn)定控制器用于在沒有 急轉彎的正常穩(wěn)定轉彎的情況下或者在需要直線行駛特性時， 以傳統(tǒng)方式來獲得期望的平穩(wěn)轉彎特征。
結果，可以在便于車輛穩(wěn)定性的同時實現前所未有的更高 水平的轉彎性能。


根據下面結合附圖的說明，本系統(tǒng)的其它特征和優(yōu)點將顯
而易見，其中
圖l是應用了車輛運行情況控制器的第一實施例的車輛的 結構圖。
圖2是示出根據車輛速度和重量分布的變化而與特定操作 量相對應的平穩(wěn)狀態(tài)值的變化的圖。
圖3是示出由控制器的第 一 實施例計算的車輛穩(wěn)定控制處 理的處理流程的流程圖。
圖4是控制器的第一實施例中的車輛穩(wěn)定控制計算塊的圖。
圖5是示出由控制器的第 一 實施例進行的車輛穩(wěn)定控制處 理的處理流程的流程圖。
圖6是在第一實施例中根據轉向操作量和車輛速度的目標
偏航角速度圖。
圖7示出第 一 實施例的車輛穩(wěn)定控制功能的左轉彎模擬的 結果。
圖8示出表示了第 一 實施例的車輛穩(wěn)定控制功能的左轉彎 模擬的結果。
圖9是示出在第 一 實施例中從車輛的后輪橫向驅動力差到
偏航角速度y的平穩(wěn)增益的圖。
圖10示出根據第 一 實施例的緊急事件躲避模擬的結果。 圖ll是示出第 一實施例的效果的圖。
圖12是示出由集成控制器3 0的第二實施例執(zhí)行的車輛穩(wěn)定
控制計算處理的處理流程的流程圖。
圖13是示出第二實施例的車輛穩(wěn)定控制計算塊的圖。
圖14示出在第二實施例中示出車輛穩(wěn)定控制功能的左轉彎
模擬的結果。
具體實施例方式
盡管權利要求書不限于所示出的實施例，但通過對各種例 子的討論，最佳地獲得了對系統(tǒng)各方面的理解。現在參考附圖， 將詳細示出示例性實施例。盡管附圖表示了實施例，但附圖并 不必需按比例繪制，并且可能夸大某些特征以更好地示出和說 明實施例的創(chuàng)新方面。此外，這里i兌明的實施例并沒有意圖詳 盡地或者其它地限制或限定在下面詳細的i兌明書中所7>開的以 及在附圖中示出的精確形式和結構。如下通過參考附圖來詳細 說明本發(fā)明的示例性實施例。
第一實施例
圖l是應用了第一實施例的車輛運行情況控制器的車輛l的 結構圖。這里，車輛l是可以使用分別的電動機來獨立地驅動左
后輪2RL和右后輪2RR的電動汽車。
如在圖l中所示，車輛l配備有電動機3RL和3RR。(電動機 3RL和3RR還被稱為用于將轉彎力施加至車輛的轉彎力施加機 構。在下文，將它們簡稱為電動才凡。)各電動才幾的轉動軸(rotary shaft)經由減速器4RL和4RR連接至后輪2RL和2RR。將兩個電動 機3RL和3RR的輸出特性、兩個減速器4RL和4RR的減速比以及 輪2RL和2RR的半徑全部設置為相同。
電動機3RL和3RR兩者都是具有在轉子中嵌入永久,茲體的 三相同步電動機。驅動電路5RL和5RR調節(jié)電動機3RL和3RR與 鋰離子電池6之間的電能交換以調整電動機3RL和3RR的供電 和再生轉矩，從而使得從集成控制器3 0 (還稱為穩(wěn)定控制器)接 收到的轉矩命令值tTRL(左后輪)和tTRR(右后輪)相互 一 致。驅 動電路5RL和5RR傳輸電動機3RL和3RR的輸出轉矩。將由轉動 位置傳感器(未示出)檢測到的電動機轉動速度附至電動機轉動 軸并在操作中將其連接至集成控制器30。
前輪2FL和2FR主要根據由駕駛員操縱的方向盤11的轉動 運動、經由轉向齒輪14來進行轉向。輔助轉向電動機12用于代 替車輛寬度方向(左-右)的整個轉向齒4侖才凡構14以輔助轉向。也 就是說，前輪2FL和2FR的轉向角等于由方向盤ll產生的主轉向 角和由輔助轉向電動才幾12產生的輔助轉向角之和?？刂齐奮各13 調節(jié)輔助轉向電動機12的輸出來控制前輪轉向角以使其與從集 成控制器30發(fā)送至控制電路13的目標前輪轉向角tDF相一致。
通過使用轉向電動機16來使整個轉向齒條(steering rack)15 在車輛寬度方向上位移從而使后輪2RL和2RR轉向?？刂齐娐?17調節(jié)轉向電動機16的輸出以控制轉向角使其與從集成控制器 30發(fā)送來的目標后輪轉向角tDR相一致。
將由加速器踏板傳感器23檢測到的加速器打開級別
(opening level)信號APO、由附著至方向盤11的轉動軸的轉向角 傳感器21檢測到的方向盤轉動角信號STR以及由偏航角速度傳 感器8檢測到的偏航角速度信號Y輸入至集成控制器30。
第 一 實施例的車輛l具有高的轉向過度特性，并且設置了車 輛參數(車輛重量m、前輪回轉功率(cornering power)Kf、后4侖回 轉功率K"軸距(wheel base)長度L、從重心到前輪軸的距離Lf、 從重心到后輪軸的距離Lr以及后輪胎面寬度Lt)使得將穩(wěn)定限制 速度設置為低于車輛的限制速度(車輛的最大速度能力)。這里， 穩(wěn)定限制速度Ve指車輛的橫向運動特性變得不穩(wěn)定所要超過的 車輛速度，并且可以由下面給出的基于Sankaido出版社出版的 Masato Abe著作的標題為"車輛的運動及其控制方法(Motions of a vehicle and controls thereof)"的日本公開的文章中說明的線 性分析的假設的等式(1)來表示該穩(wěn)定限制速度V c 。
Vc是隨著車輛速度逐漸增大、描述車輛運動的所述方程式 中固有值(unique value)的實數部分從負變?yōu)檎乃俣?。根據?式(l),當LfKf-LrKr為負時，Vc不存在，并且在不進行控制的情 況下車輛特性穩(wěn)定，而與車輛速度無關。另一方面，gLfKf-LrKr
為正時，Ve存在，并且如果不進行控制則車輛特性不穩(wěn)定。
然而，Vc并沒有固定在等式(l)所示出的值，并且當由于車
輛1的給定轉彎狀態(tài)或者由于在線性分析中沒有考慮的性質而
超過線性區(qū)域時，Vc改變。
然后，當施加固定后輪橫向驅動力差時，如圖2所示，隨著
接近穩(wěn)定限制速度，偏航角速度的平穩(wěn)狀態(tài)值增大。盡管沒有
示出，但是當輸入前輪轉向角DF和后輪轉向角DR時也觀察到
向力和橫向滑動角也表現出相同的特性。另外，如由等式(l)
和在圖2中示出，當，i定重心處的車輛參^t恒定時，隨著重心向
后移位(隨著Lf變得較長并且Lf變得較短)，穩(wěn)定限制速度減小。
因此，當車輛l的重心朝向后部時，通過利用高偏4元角速度 可以實現僅需要小的操作量的高水平轉彎性能的車輛。然而， 對于在不需要急轉彎的情況下進行必要轉彎的不穩(wěn)定車輛，通 過由集成控制器3 0執(zhí)行的車輛穩(wěn)定控制可以使不穩(wěn)定速度區(qū)域 中的車輛運動特性穩(wěn)定，后面將對此進行說明。
車輛穩(wěn)定控制處理
圖3是示出由集成控制器3 0要計算的車輛穩(wěn)定控制處理的 處理流程的流程圖。集成控制器30在配備有微計算機以外還配 備有如RAM和ROM等外圍組件；并且集成控制器30以例如每5 毫秒的固定時間間隔來執(zhí)行圖3的流程圖中的處理。
首先，在步驟SIOO,以RAM參數的形式存儲傳感器信號以 及從驅動電路5RL和5RR接收到的信號，并進入步驟SIOI。更 具體地，以參數APS(以。/。為單位；當完全打開時為100%)存儲 加速器打開級別APO信號，以參數STR(以rad為單位；將順時針 方向看作為正)來存儲方向盤11的轉動角信號，并且以參數y (在 圖l中，將進行左轉彎時的方向看作是正)來存儲車輛偏航角速 度信號。類似地，對于從驅動電路5RL和5RR接收到的信號， 以參數TRL和TRR(兩者均以Nm為單位；將車輛加速的方向看 作為正)來存儲電動機3RL和3RR的輸出轉矩，并且以參數NRL 和參數NRR(兩者均以rad/s為單位；將車輛向前移動的方向看作 為正)來存儲各電動機的轉動速度。
在步驟SIOI，使用下面給出的等式(2)來計算車輛的速度 V(以m/s為單位；將車輛向前移動的方向看作為正)，并且進入
步驟S102。
V = (NRL + NRR) x R/GG/2…(2)
這里，R表示輪半徑，GG表示減速器4RL、 4RR的減速比。
在步驟S102,執(zhí)行由集成控制器30的車輛穩(wěn)定控制計算塊
(圖4)進行的車輛穩(wěn)定控制計算處理(圖5)，并進入"返回"。 車輛穩(wěn)定控制計算處理
圖5是示出車輛穩(wěn)定控制計算處理的處理流程的流程圖。下 面將說明每個步驟(穩(wěn)定控制器)。
在步驟S200,在目標偏航角速度計算部100處，基于根據 圖6中示出的圖的方向盤11的轉動角信號STR和車輛速度V來計 算目標偏航角速度W,并且進入步驟S201。圖6是用于根據轉動 角信號STR和車輛速度V來設置目標偏航角速度W的圖，其中， 設置目標偏航角速度tY以隨著轉動角信號STR和車輛速度V增 大而獲取更大的值。
在步驟S201,在F/F命令部101處，計算用于實現在步驟S200 中獲得的目標偏航角速度ty的前饋(feed-forward)命令值uFF,并 且進入步驟S202。
例如，根據下面給出的等式(3)使用用于從操作量u轉換成 偏航角速度Y的傳遞函數Q(s，V)來計算前饋命令值uFF,使得偏 航角速度y變成從目標偏航角速度tY的由用于特定響應的傳遞 函數D(s，V)表示的響應。
<formula>formula see original document page 11</formula>
這里，s表示正算子(positive operator)。假定前饋命令值uFF是 操作量u,則可以由下面給出的等式(4)來表示用于將目標偏航
角速度ty轉換成偏航角速度Y的傳遞函數
<formula>formula see original document page 12</formula>
(4)
這樣，偏4元角速度y變成從目標偏4元角速度ty的由傳遞函凝: D(s,V)表示的響應。盡管后面將參考車輛運動的描述來對其進 行說明，但使用涉及車輛的特性Q(s)的等式(3)來自動計算在穩(wěn)
穩(wěn)轉彎期間要執(zhí)行的操作的量以及在目標偏航角速度出現變化 的情況下在穩(wěn)定速度區(qū)域和不穩(wěn)定速度區(qū)域中沿相同方向的操 作量。
在步驟S202,在F/B命令部102處，為了使偏航角速度穩(wěn)定 并補償由于前饋不能單獨解決的基于模型的誤差所造成的偏航
角速度y偏離目標偏4元角速度ty的偏差，根據目標偏4元角速度ty 和偏航角速度y之間的偏差來計算反饋命令值uFB以補償該偏 差。然后，進入步驟S203。
例如，在控制側使用由下面給出的等式(5)表示的PI補償
器<formula>formula see original document page 12</formula>(5)
這里，kP表示比例增益，并且KI表示積分增益。
在步驟S203 ,輸出在步驟S201中獲得的前饋命令值uFF與
在步驟S202中得出的反饋命令值uFB之和作為操作量u(轉彎命
令值)，并且進入"返回"。 車輛穩(wěn)定控制功能
穩(wěn)定速度區(qū)域中
行駛時傳統(tǒng)車輛和第 一 實施例的車輛之間的#:作量和車輛運行 情況的差異。此外，盡管將操作量作為后輪的驅動力之間的差 來進行說明，但還可以使用前輪轉向角或后輪轉向角來作為操 作量。
圖7和圖8示出了從左轉彎開始直到其完成時的偏航角速度 Y和操作量(后輪橫向驅動力差)的時間歷史。圖7使用虛線示出
了第 一 實施例的車輛(如果不進行控制，則在穩(wěn)定限制速度V c
時和超過穩(wěn)定限制速度Ve時變得不穩(wěn)定的車輛)的車輛速度低 于穩(wěn)定限制速度Vc的情況，并且使用實線示出了車輛速度高于
穩(wěn)定限制速度Vc的情況。在圖8中，對于第一實施例的車輛，當
車輛的車輛速度Vc高于穩(wěn)定限制速度Ve時，使用實線來表示第
一實施例的車輛，并且使用虛線來表示在低于車輛限制速度時
穩(wěn)定限制速度Ve不存在的傳統(tǒng)車輛(在不進行控制的情況下保 持穩(wěn)定的車輛)。
從圖7和圖8可以看出，在偏航角速度y增大的轉彎開始時間 A處，在不進行控制的情況下車輛穩(wěn)定(傳統(tǒng)車輛和車輛速度低
于Vc的第 一 實施例的車輛)時以及在如果不進行控制則車輛不 穩(wěn)定(車輛速度高于Vc的第一實施例中的車輛)時要進行的操作
的量具有相同的極性，并且沿相同方向進行該l喿作。
接著，在以固定偏航角速度Y進行平穩(wěn)轉彎的時區(qū)B，在不 進行控制的情況下車輛穩(wěn)定時和在如果不進行控制則車輛不穩(wěn) 定時要執(zhí)行的操作的量具有不同的極性。
最終，在偏航角速度y返回0的轉彎完成C處，在不進行控 制的情況下車輛穩(wěn)定時和在如果不進行控制則車輛不穩(wěn)定時要 執(zhí)行的操作的量處于相同方向但具有不同的極性。另外，盡管 在不進行控制的情況下車輛穩(wěn)定時僅減少了操作量，但在如果 不進行控制則車輛不穩(wěn)定時，操作量的絕對值首先增大然后減
小至接近O。
接著，將說明在不進行控制的情況下車輛穩(wěn)定時和在如果 不進行控制則車輛不穩(wěn)定時操作量有所不同的原因。
當在滑動角小的區(qū)域中時，橫向方向的車輛特性采用前輪
轉向角DF 、后轉向角DR以及后4侖4黃向驅動力差uY作為輸入； 并且在使用橫向滑動角p和偏航角速度y作為狀態(tài)量時由下面給 出的等式(6)來表示車輛特性。
<formula>formula see original document page 14</formula> (6)
這里，all(V)、 al2(V)、 bl 1 (V)和bl2(V)表示基于車輛參數和車 輛速度V所確定的系數；并且a21、 a22、 b21、 b22和b23是基于 車輛參數所確定的常數。另外，與車輛參數和車輛速度無關地 確定了b21、 b22和b23。因而，不管車輛參數和車輛速度如何， 在改變dy/dt時要執(zhí)行的操作的方向保持相同。因此，在轉彎開 始時間A和轉彎完成時間C處，在不進行控制的情況下車輛穩(wěn)定 時和在如果不進行控制則車輛不穩(wěn)定時要執(zhí)行的操作的量沿相 同方向變化。
圖9中示出從第 一 實施例的車輛的后輪橫向驅動力差到偏 航角速度7的平穩(wěn)增益。在圖9中，Vc表示穩(wěn)定限制速度，并且 在到達Vc時，顛倒了穩(wěn)定區(qū)域(穩(wěn)定速度區(qū)域)和不穩(wěn)定區(qū)域(不 穩(wěn)定速度區(qū)域)中平穩(wěn)增益的極性。因此，為了在以高于Vc的車
圖7和8中的(B)中的"平穩(wěn)轉彎期間"所示，使用具有不同極性的
操作量。
另外，圖9示出接近穩(wěn)定限制速度Vc,平穩(wěn)增益的絕對值很
高，并且用于生成相同偏航角速度Y的操作量小。在到達穩(wěn)定限 制速度Ve時平穩(wěn)增益的極性改變的事實以及接近穩(wěn)定限制速度 Vc時穩(wěn)定增益變得很高的事實適用于前輪角和后輪角。
因此，可以通過實現不穩(wěn)定車輛來使用到偏航角速度的大 的穩(wěn)定增益，使得通過相同的操作量可以進行急轉彎。此外， 由于僅需要比傳統(tǒng)穩(wěn)定車輛(具有轉向不足特性的車輛)的操作 量小的操作量來實現相同水平的轉彎性能，因此還可以期望由 于致動器的尺寸縮小以及改善的燃料消耗引起的費用降低。
如上所述，在第 一 實施例的車輛運行情況控制器3 0的情況 下，可以Y吏用小的力來生成偏4元角速度y/人而例如通過利用高水 平的偏航運動性能來改善緊急事件躲避所需要的急轉彎的轉彎 性能。
另 一方面，在不需要急轉彎的普通穩(wěn)定轉彎的情況下或者
當需要直線行駛時，基于圖5中示出的流程圖來執(zhí)行車輛穩(wěn)定控 制以獲得正如具有轉向不足特性的傳統(tǒng)車輛那樣的期望的平穩(wěn) 轉向特性。
圖IO示出當調節(jié)前輪轉向角、后輪轉向角以及后輪橫向驅
動力差使得穩(wěn)定車輛和超過穩(wěn)定限制速度V e的不穩(wěn)定車輛能夠 在相同的車輛速度下快速地橫向移動時獲得的結果。使用點線 表示的車輛是穩(wěn)定車輛，并且使用實線表示的車輛是不穩(wěn)定車 輛。在不穩(wěn)定車輛的情況下，車輛主體的邊纟彖更快地脫離與由 虛線表示的基準線的接觸。也就是說，因為由于第一實施例的 車輛穩(wěn)定控制功能當在不穩(wěn)定速度區(qū)域中時即使以大于穩(wěn)定限 制速度Vc的車輛速度也能獲得穩(wěn)定行駛，所以通過利用有助于 高的轉向過度特性的高水平的偏航運動性能，可以實現比傳統(tǒng) 車輛的更優(yōu)良的轉彎性能和緊急躲避性能。
使用圖ll將說明差異的原因之一。圖ll中示出的車輛在進
行如粗箭頭所示的左轉彎時在圖中從底部向頂部行駛。當進行 左轉彎時，由于負荷的改變，施加至車輛左側的內輪的負荷變 得大于施加至車輛右側的外輪的負荷。對于由負荷的改變在輪
胎中引起的橫向力，內輪上的橫向力Yfl和Yrl變得大于外輪上 的才黃向力Yfr和Yrr。因此，就沿車輛的鄉(xiāng)從向方向的分力(force component)而言，夕卜輪上的縱向分力Yfrd和Yrrd大于內輪上的 縱向分力Yfld和Yrld。因而，由于內輪上的縱向分力Yfld與Yrld 之和Yld和外輪上的縱向分力Yfrd與Yrrd之和Yrd之間的縱向力 差，所以在與轉彎方向相反的方向上產生偏航力矩Md。因為具 有高水平的偏航力矩性能的不穩(wěn)定車輛具有較小的、用于抵消 作為對轉彎的阻力的力矩的力，因此減少了用于抵消的、要消 耗的橫向力，作為結果，與穩(wěn)定車輛的橫向運動性能相比，可 以改善一黃向運動性能。
在第 一 實施例的車輛運行情況控制器3 0的情況下，穩(wěn)定控 制機構根據基于轉動角信號STR的操作量u,執(zhí)行穩(wěn)定操作以顛 倒具有穩(wěn)定限制速度V c作為邊界的穩(wěn)定速度區(qū)域和不穩(wěn)定速度 區(qū)域中的^l性。
如在圖9中所示，由于在到達穩(wěn)定限制速度Vc時，顛倒了從 車輛中的后輪橫向驅動力差到偏航角速度Y的平穩(wěn)增益的極性， 因此需要施加具有不同極性的操作量從而在以大于Vc的速度生 成具有相同極性的偏航角速度y時進行平穩(wěn)轉彎。
相反，當執(zhí)行穩(wěn)定操作使得尤其當進行平穩(wěn)轉彎時在到達 穩(wěn)定限制速度V e時顛倒了極性時，通過不穩(wěn)定車輛獨有的操作 可以使車輛的轉彎特性穩(wěn)定。
在第 一 實施例的車輛運行情況控制器3 0的情況下，當在車 輛速度大于穩(wěn)定限制速度Ve時轉動角信號STR改變時，穩(wěn)定控 制機構首先沿與在穩(wěn)定速度區(qū)域中執(zhí)行的操作相同的方向執(zhí)行
操作，并且通過施加相對于在穩(wěn)定速度區(qū)域中執(zhí)行的操作顛倒 了極性的操作量來維持轉彎狀態(tài)。也就是說，由于在進行平穩(wěn) 轉彎時需要施加具有不同極性的操作量以生成與不進行控制的
穩(wěn)定車輛的偏4亢角速度相同的偏航角速度y,因此當在速度大于 穩(wěn)定限制速度Ve時改變轉動角信號STR時，首先沿與在穩(wěn)定速
度區(qū)域中執(zhí)行的操作相同的方向執(zhí)行該操作。由于在進行穩(wěn)定 轉彎時可以實現轉彎量的這種期望的改變，因此在通過施加相
對于在穩(wěn)定速度區(qū)域中執(zhí)行的操作顛倒了極性的操作量的轉彎 期間，可以維持轉彎狀態(tài)。
在第 一 實施例的車輛運行情況控制器3 0的情況下，在轉彎 開始時，穩(wěn)定控制機構首先執(zhí)行以與在前述穩(wěn)定車輛區(qū)域中執(zhí) 行的操作相同的極性并且沿相同的方向執(zhí)行操作。 一旦開始了 轉彎，穩(wěn)定控制機構通過施加相對于在穩(wěn)定速度區(qū)域中執(zhí)行的 操作顛倒了極性的操作量來維持轉彎狀態(tài)。
也就是說，為了在偏航角速度y增大的轉彎開始時生成與不 進行控制的穩(wěn)定車輛的偏航角速度相同的偏航角速度y,需要具 有相同極性的操作量。因而，由于可以從穩(wěn)定直線行駛到穩(wěn)定 轉彎開始這種期望的轉彎，因此在開始轉彎時，沿與在前述穩(wěn) 定車輛區(qū)域中執(zhí)行的操作相同的方向并以相同的極性的執(zhí)行操 作，并且一旦開始了轉彎則通過施加相對于在穩(wěn)定速度區(qū)域中 執(zhí)行的操作顛倒了極性的操作量來維持轉彎狀態(tài)。
在第一實施例的車輛運行情況控制器30的情況下，當完成 轉彎時，穩(wěn)定控制機構首先執(zhí)行操作以增加具有與在穩(wěn)定速度 區(qū)域中執(zhí)行的操作相同的極性并且沿相同的方向的操作量，并 且一旦完成了轉彎則將操作量返回至接近O。
也就是說，因為在偏航角速度y返回至O的轉彎完成時，必 須生成具有與穩(wěn)定速度區(qū)域中的極性相反的極性、但在相同方
向的操作量，以生成與不進行控制的穩(wěn)定車輛的偏航角速度相
同的偏航角速度Y ,因此在完成轉彎時首先執(zhí)行操作以增加具有 相反極性并且沿相同方向的操作量。由于可以實現從穩(wěn)定轉彎
到穩(wěn)定直線行駛的這種期望的轉彎的完成，因此在轉彎結束時
操作量返回至接近o。
在第 一 實施例的車輛運行情況控制器30的情況下，轉彎力 施加才幾構是生成后輪j黃向力差的枳i構。
也就是說，當施加轉彎力以在使用車輛獨有的相同操作量 時使用允許相對于輪胎的橫向力更快地生成縱向力的后輪橫向 力差來使前輪和后輪轉動時，可以產生就穩(wěn)定性而言的更多余 量，使得可以更可靠地使車輛穩(wěn)定。
在第一實施例的車輛運行情況控制器30的情況下，可以實 現下面的效果。
通過提供產生車輛轉彎力的電動機3RL和3RR、以及調節(jié) 電動機3 RL和3 RR的操作量以在超過車輛運行情況變?yōu)椴环€(wěn)定 的穩(wěn)定限制速度Vc的穩(wěn)定速度區(qū)域中使車輛的轉彎特性和直線 行駛性質穩(wěn)定的穩(wěn)定控制機構(圖5 ),在容易使車輛的轉彎特性 和直線行駛性質穩(wěn)定時，可以實現轉彎力施加機構的操作量的 限制所沒有限定的高水平的轉彎性能，如前輪和后輪的轉彎角 以及致動/驅動力差等。
由于穩(wěn)定控制機構根據基于轉動角信號STR的操作量u執(zhí) 行穩(wěn)定操作，以顛倒具有穩(wěn)定限制速度Ve作為邊界的、低于穩(wěn) 定限制的穩(wěn)定速度區(qū)域和高于穩(wěn)定限制的不穩(wěn)定區(qū)域中的極 性，因此可以通過不穩(wěn)定車輛獨有的操作來使車輛的轉彎特性 穩(wěn)定。
由于穩(wěn)定控制機構當在車輛速度高于穩(wěn)定限制速度Vc時轉 動角信號STR改變時首先沿與在穩(wěn)定速度區(qū)域中執(zhí)行的操作相
同的方向執(zhí)行操作，并且通過施加相對于在穩(wěn)定速度區(qū)域中執(zhí) 行的操作顛倒了極性的操作量來維持轉彎狀態(tài)，因此可以在穩(wěn) 定地進行轉彎時實現操作量的期望的改變。
由于在開始轉彎時，穩(wěn)定控制機構執(zhí)行以與在穩(wěn)定速度區(qū) 域中執(zhí)行的操作相同的極性并且沿相同的方向執(zhí)行操作，并且 一旦已經開始了轉彎則通過施加相對于在穩(wěn)定速度區(qū)域中執(zhí)行 的操作顛倒了極性的操作量來維持轉彎狀態(tài)，因此可以啟動從 穩(wěn)定直線行駛到穩(wěn)定轉彎的期望的轉彎。
由于在完成轉向時，穩(wěn)定控制機構執(zhí)行操作以增加具有與 在穩(wěn)定速度區(qū)域中執(zhí)行的操作相同的極性并且沿相同的方向的
操作量，并且一旦完成了轉彎則將操作量返回至接近o，因此可 以實現從穩(wěn)定轉彎到穩(wěn)定直線行駛的轉彎的期望的完成。
由于使用生成后輪橫向驅動力差的兩個電動機3RL和3RR 作為轉彎力施加構，因此可以比在 <吏前4侖和后輪轉向時產生 更多的余量，從而可以更可靠地使車輛穩(wěn)定。
第二實施例
將示出將前輪轉向角DF和后輪轉向角uY用于穩(wěn)定操作量 的情況作為第二實施例。這里，因為其結構與第一實施例的結 構相同，因此將省略對其的例示和i^明。在第二實施例中，電 動機3RL和3RR以及輔助轉向電動機12用于配置將轉彎力施加 至車輛的轉彎力施加機構。
車輛穩(wěn)定計算控制處理
圖12是示出由普通控制器30的車輛穩(wěn)定控制計算塊(圖13) 執(zhí)行的車輛穩(wěn)定計算控制處理的處理流程的流程圖。下面將說 明各步驟(穩(wěn)定控制步驟)。
在步驟S400,根據圖6中示出的圖，從來自方向盤ll的轉 動角信號STR和車輛速度V，在目標偏航角速度計算部300處計
算目標偏4元角速度ty,并進入步驟S401。
在步驟S401，在用于實現在步驟S400中獲得的目標偏航角 速度ty的前饋命令值中，在第一F/F命令部301處計算用于基于 前輪轉向角的"l喿作的部分，并且進入步驟S402。在使用前輪轉 向角作為操作量以計算第一前饋操作量ul時，將以與參考第一 實施例示出的圖5中的步驟S201中的方式相同的方式計算出的 操作量乘以校正系數k。采用前饋操作量ul作為前輪轉向角命令 tUF。校正系數k表示前饋命令值中要分配給前輪角的部分，其 中0表示0%，并且1表示100%。
在步驟S402,在用于實現所獲得的目標偏航角速度W的前 饋命令值中，在第二F/F命令部302處計算用于基于后輪橫向驅 動力差的操作的部分，并且進入步驟S403。將以與參考第一實 施例示出的圖5中步驟S201的方式相同的方式計算出的操作量 乘以(l-k),以計算第二前饋操作量uFF。
在步驟S403,根據目標偏航角速度ty和檢測出的偏航角速 度值Y之間的偏差，以與參考第 一 實施例示出的圖5的步驟S202 中的方式相同的方式來計算反饋命令值uFB,以補償該偏差， 并且進入步驟S404。
在步驟S404,輸出在步驟S402中獲得的第二前饋操作量 uFF和在步驟S403中獲得的反饋操作量uFB之和作為后輪橫向 驅動力差操作量u2，并且進入"返回"。
車輛穩(wěn)定控制功能
與第一實施例的情況一樣，圖14中示出從進行左轉彎開始 到完成的偏航角速度、前輪轉向角和后輪橫向驅動力差的時間 歷史。在圖14中，使用虛線來表示第二實施例的車輛的車輛速 度低于穩(wěn)定限制速度Vc的情況，并且使用實線示出車輛速度高
于穩(wěn)定限制速度Ve的情況。這里，將前饋命令值的分配設置為
200.5。
根據圖14,如在第一實施例中的操作量，在改變偏航角速 度時，當車輛速度低于穩(wěn)定限制速度Vc時以及當車輛速度高于 穩(wěn)定限制速度Vc時沿相同方向改變前輪轉向角的操作量。在以 固定偏航角速度的平穩(wěn)轉彎期間，在車輛速度低于穩(wěn)定限制速 度Vc時和在車輛速度高于穩(wěn)定限制速度Vc時執(zhí)行的操作的量采 用不同的極性。
在第二實施例的車輛運行情況控制器3 0的情況下，提供了 多個轉彎力施加機構，并且穩(wěn)定性控制機構(圖12)調節(jié)了多個 轉彎力施加機構中各個的操作量。換句話說，使用兩個不同的 操作量，即前輪轉向角和后輪橫向驅動力差來實現穩(wěn)定操作， 使得與在第一實施例中相比，可以更廣地擴散操作量的負荷， 這樣可以通過縮小致動器(電動機)的尺寸來減少成本。
在第二實施例的車輛運行情況控制器30中，在上述結合第 一實施例:〖兌明的效果以外，可以實現下面的效果。
由于提供了多個轉彎力施加機構，并且穩(wěn)定機構(圖12)調 節(jié)多個轉彎力施加機構中各個的操作量，因此與在第一實施例 中的相比，可以更廣地分散操作量的負荷，從而使得可以通過 縮小致動器(電動機)的尺寸來及減少成本。
其它應用例子
優(yōu)選上述說明的第一和第二實施例。然而，本發(fā)明的具體 結構不限于第一和第二實施例，并且在本發(fā)明中還可以預料到 其它設計變形。
盡管在第一和第二實施例中，根據偏航角速度說明了要穩(wěn) 定的物理量，但本發(fā)明不限于偏航角速度。也就是說，可以使 用任何物理量，只要該物理量示出了在不穩(wěn)定狀況下的發(fā)散趨 勢；也就是說，為此目的可以使用例如側向力、偏卩阮力矩或者
側向力口速度。
此外，盡管第一和第二實施例中的描述表示了主要將后輪 橫向驅動力差看作為操作量并且還可以將前輪轉向角或后輪轉 向角看作為操作量，然而可以使用任何類型的操作量，只要該 物理量可用于操縱表示了車輛的給定轉彎狀態(tài)的物理量，例如 前輪橫向驅動力差、前后輪驅動力差或者獨立的橫向轉向。并 且，僅選擇一個操作量作為穩(wěn)定操作量不是必需的，并且根據 給定系統(tǒng)的特性，可以組合兩個或多個操作量。
此外，前饋命令值uFF的計算不限于在第 一和第二實施例
中示出的方法。例如，可以使用根據偏航角速度及其改變量而
預先準備的圖來計算前饋命令值uFF。另外，可以使用Hoo控制 理論或滑動模塊控制規(guī)則作為用于計算反饋命令值u F B的方法。
盡管在第 一 和第二實施例中示出了將本申請的車輛運行情 況控制器應用于電動汽車的情況，但可以將車輛運行情況控制 器應用于其它車輛，如汽油動力汽車或混合動力汽車等，并可 以獲得與第一和第二實施例相同的效果。
前述說明僅用于例示和說明要求保護的本發(fā)明的示例性實 施例。并沒有意圖詳盡或將本發(fā)明限制為所公開的任何精確形 式。本領域的技術人員應當理解，在不背離本發(fā)明的范圍的情 況下，可以進行各種改變并且可以用等同物來替換其元件。另 外，在不背離實質范圍的情況下，可以進行許多修改以使具體 的情形和材料適用于本發(fā)明的教導。因此，期望本發(fā)明不限于 作為執(zhí)行本發(fā)明所預料的最優(yōu)模式而公開的具體實施例，但本 發(fā)明將包括在權利要求書的范圍內的所有實施例。在不背離本 發(fā)明的精神或范圍的情況下，除非具體說明或示出，可以實施 本發(fā)明。僅由所附的權利要求書來限制本發(fā)明的范圍。
本申請要求2006年2月17日提交的日本專利申請 2006-041095的優(yōu)先權。該申請的內容，包括其說明書、附圖及 權利要求書在此通過引用而被整體包括。
權利要求
1. 一種車輛運行情況控制器，包括:轉彎力施加機構，用于向車輛施加轉彎力；以及穩(wěn)定控制器，用于調節(jié)所述轉彎力施加機構，使得在車輛速度快于穩(wěn)定限制速度的不穩(wěn)定速度區(qū)域中，使車輛的轉彎特性和直線行駛性質穩(wěn)定。
2. 根據權利要求l所述的車輛運行情況控制器，其特征在于所述穩(wěn)定控制器執(zhí)行穩(wěn)定操作，使得當在所述不穩(wěn)定速度 區(qū)域中所述車輛速度快于所述穩(wěn)定限制速度時和當在穩(wěn)定速度 區(qū)域中所述車輛速度小于所述穩(wěn)定限制速度時，顛倒操作量的極性。
3. 根據權利要求2所述的車輛運行情況控制器，其特征在于所述穩(wěn)定機構執(zhí)行穩(wěn)定操作，使得在所述車輛速度處于所 述車輛速度快于所述穩(wěn)定限制速度的所述不穩(wěn)定速度區(qū)域中 時，顛倒所述操作量的所述極性。
4. 根據權利要求2所述的車輛運行情況控制器，其特征在于當駕駛者在所述不穩(wěn)定速度區(qū)域中進行轉彎操作時，所述 穩(wěn)定控制器首先沿在所述穩(wěn)定速度區(qū)域中執(zhí)行轉向操作的方向 進行轉向操作，其次沿從在所述穩(wěn)定速度區(qū)域中執(zhí)行的轉向操 作顛倒所述操作量的極性的方向來執(zhí)行轉向操作。
5. 根據權利要求l所述的車輛運行情況控制器，其特征在于在開始轉彎時，所述穩(wěn)定控制器首先以與在所述穩(wěn)定速度 區(qū)域中執(zhí)行的操作相同的極性并沿與在所述穩(wěn)定速度區(qū)域中執(zhí) 行的操作相同的方向進行操作，并且所述穩(wěn)定控制器隨后以從 所述穩(wěn)定速度區(qū)域的極性顛倒的極性的操作量進行控制。
6. 根據權利要求l所述的車輛運行情況控制器，其特征在于在結束轉彎時，所述穩(wěn)定機構首先以與在所述穩(wěn)定速度區(qū) 域中相同的極性并沿與在所述穩(wěn)定速度區(qū)域中相同的方向進行 操作，并且當所述轉彎結束時，所述穩(wěn)定機構隨后進行控制以將操作 量返回至接近零。
7. 根據權利要求l所述的車輛運行情況控制器，其特征在于所述轉彎力施加機構生成后輪橫向驅動力差，并且使用左 輪和右輪的驅動力之間的差作為操作量。
8. 根據權利要求l所述的車輛運行情況控制器，其特征在于提供多個所述轉彎力施加機構，以及所述穩(wěn)定機構控制多個所述轉彎力施加機構的各操作量。
9. 一種車輛運行情況控制器，包括轉彎力施加機構，用于向車輛施加轉彎力，車輛參數，設置所述車輛參數，使得在車輛運行情況變得不穩(wěn)定的所述車輛的預定最大速度能力下，存在不穩(wěn)定速度區(qū)域，以及穩(wěn)定控制機構，用于控制所述轉向力施加機構以沿使在所 述穩(wěn)定速度區(qū)域中已經變得不穩(wěn)定的車輛穩(wěn)定的方向來施加 力。
10. —種車輛運行情況控制器，包括 轉彎力施加部件，用于向車輛施加轉彎力；以及 穩(wěn)定控制部件，用于在當車輛運動已經變得不穩(wěn)定時的不 穩(wěn)定速度區(qū)域中的情況下，沿使車輛的轉彎特性和直線行駛性 質穩(wěn)定的方向調節(jié)所述轉彎力施加部件的操作量。
全文摘要
公開了一種車輛運行情況控制器。該控制器包括轉彎力施加機構和穩(wěn)定控制器。轉彎力施加機構向車輛施加轉彎力。穩(wěn)定控制器用于調節(jié)轉彎力施加機構，使得在車輛速度超過穩(wěn)定限制速度的不穩(wěn)定速度區(qū)域中，使車輛的轉彎特性和直線行駛性質穩(wěn)定。
文檔編號B60L15/20GK101384462SQ200780005765
公開日2009年3月11日 申請日期2007年2月16日 優(yōu)先權日2006年2月17日
發(fā)明者出口欣高, 城新一郎 申請人:日產自動車株式會社