專(zhuān)利名稱(chēng)：車(chē)輛穩(wěn)定性控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制車(chē)輛例如汽車(chē)的行為(穩(wěn)定性控制)的裝置， 更詳細(xì)地，涉及一種通過(guò)控制轉(zhuǎn)向車(chē)輪的轉(zhuǎn)向角使車(chē)輛的運(yùn)行行為穩(wěn)定的 裝置。
背景技術(shù)：
已開(kāi)發(fā)出各種用于通過(guò)產(chǎn)生抑制由于在車(chē)輛橫向上制動(dòng)力或牽引力的 不平衡、輪胎力的飽和等而造成的過(guò)度轉(zhuǎn)向和不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)的反向橫擺轉(zhuǎn) 矩來(lái)使車(chē)輛沿其橫擺方向的運(yùn)行行為穩(wěn)定的控制裝置。這種反向橫擺轉(zhuǎn)矩 通常通過(guò)控制車(chē)輛中輪胎力分配而產(chǎn)生。此外，在配備有能夠獨(dú)立于駕駛 員的轉(zhuǎn)向動(dòng)作使車(chē)輪轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車(chē)輛中，可通過(guò)車(chē)輪的自動(dòng)轉(zhuǎn)向產(chǎn) 生反向橫擺轉(zhuǎn)矩。在日本專(zhuān)利特開(kāi)平No. 5-105055和日本專(zhuān)利No. 2540742 中公開(kāi)了用于通過(guò)自動(dòng)轉(zhuǎn)向使車(chē)輛行為穩(wěn)定的控制裝置的示例，其中，控
導(dǎo)致的橫擺轉(zhuǎn)矩的反向橫擺轉(zhuǎn)矩，從而確保車(chē)輛直線穩(wěn)定性。
在上述控制裝置中，通過(guò)比較表示轉(zhuǎn)彎狀態(tài)的參數(shù)例如橫擺率的實(shí)際 或測(cè)量值與由操作參數(shù)例如轉(zhuǎn)向角和車(chē)速確定的相應(yīng)目標(biāo)值，來(lái)監(jiān)控車(chē)輛
行為的惡化程度，即過(guò)度轉(zhuǎn)向和不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)。然后，通過(guò)調(diào)整各制動(dòng)力 和/或轉(zhuǎn)向車(chē)輪的轉(zhuǎn)向角而產(chǎn)生反向橫擺轉(zhuǎn)矩，以減低轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的實(shí)際
值與目標(biāo)值之間的偏差。
在上述控制策略中，用于穩(wěn)定性控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)向的執(zhí)行會(huì)使實(shí)際轉(zhuǎn)向
角與由駕駛員的轉(zhuǎn)向操作確定的角度(由駕駛員操作的轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角) 不同。在需要大的反向橫擺轉(zhuǎn)矩來(lái)使車(chē)輛行為穩(wěn)定的極端條件下，實(shí)際轉(zhuǎn)
3向角的不僅大小而且方向可能都與由駕駛員的轉(zhuǎn)向操作確定的轉(zhuǎn)向角的大 小和方向不同。然而，在上述常規(guī)的控制裝置中沒(méi)有考慮該事實(shí)。在這些 裝置中，總是使用實(shí)際轉(zhuǎn)向角確定轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的目標(biāo)值，從而，如果通 過(guò)自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制改變實(shí)際轉(zhuǎn)向角，則所產(chǎn)生的車(chē)輛的行為和/或行駛(跟蹤，
tracking)路線會(huì)偏離駕駛員的意愿。
因此，考慮到自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制情況下的轉(zhuǎn)向角變化，可改進(jìn)上述常規(guī)的 車(chē)輛穩(wěn)定性控制裝置，以更適當(dāng)?shù)夭僮鳌?br>
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于通過(guò)控制車(chē)輛的轉(zhuǎn)向角而抑制過(guò)度轉(zhuǎn)向和 不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)的新穎的車(chē)輛穩(wěn)定性控制裝置，該控制裝置被改進(jìn)成通過(guò)在
往更適當(dāng)?shù)貓?zhí)行穩(wěn)定性控制。
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，本發(fā)明的裝置可裝配在車(chē)輛上用于控制車(chē)輛
的運(yùn)行行為。該車(chē)輛的轉(zhuǎn)向裝置適于獨(dú)立于駕駛員的轉(zhuǎn)向操作使車(chē)輪轉(zhuǎn)向。
本發(fā)明的控制裝置包括基于駕駛員的操作量例如由駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)向盤(pán) 的轉(zhuǎn)動(dòng)角以及預(yù)定轉(zhuǎn)向特性計(jì)算車(chē)輪的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角(暫定)的部分；檢測(cè)
轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)例如橫擺率的實(shí)際值的檢測(cè)器；以及計(jì)算轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的目 標(biāo)值的部分。將轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的實(shí)際值和目標(biāo)值彼此進(jìn)行比較。然后，如 果實(shí)際轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)與其目標(biāo)值的偏差的大小(程度)達(dá)到或高于一基準(zhǔn) 值，則將轉(zhuǎn)向角控制為為減低轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的偏差而計(jì)算的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角。 在該結(jié)構(gòu)中，根據(jù)本發(fā)明，在執(zhí)行用于使行為穩(wěn)定的自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制期間， 基于目標(biāo)轉(zhuǎn)向角(暫定)而不是實(shí)際轉(zhuǎn)向角計(jì)算轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的目標(biāo)值。 換句話說(shuō)，只要執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制，就選擇暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角，即基于駕駛 員的操作量和預(yù)定轉(zhuǎn)向特性而確定的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角，作為用于確定目標(biāo)轉(zhuǎn)彎 狀態(tài)參數(shù)的轉(zhuǎn)向角的參數(shù)。
線或方向，從而駕駛員的意愿會(huì)在目標(biāo)轉(zhuǎn)彎狀態(tài);f^:值中反映出來(lái)。然而，應(yīng)注意的是，自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制下的實(shí)際轉(zhuǎn)向角通過(guò)用于抑制過(guò)度轉(zhuǎn)向和不足 轉(zhuǎn)向趨勢(shì)的穩(wěn)定性控制確定，從而實(shí)際轉(zhuǎn)向角不會(huì)完全與駕駛員的意愿相 一致。因此，在執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制期間，基于駕駛員的操作量而確定的暫 定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角被用于確定目標(biāo)轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)值。
另外，應(yīng)注意的是，暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角在確定目標(biāo)轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)時(shí)的使 用有利于補(bǔ)償轉(zhuǎn)向裝置的響應(yīng)性的延遲，因?yàn)樗玫降哪繕?biāo)轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù) 由不含轉(zhuǎn)向裝置的延遲的參數(shù)確定(實(shí)際轉(zhuǎn)向角包括轉(zhuǎn)向裝置的延遲的影響)。
暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角可計(jì)算為與駕駛員的操作量相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向車(chē)輪的轉(zhuǎn)向 角和用于達(dá)成預(yù)定轉(zhuǎn)向特性的控制轉(zhuǎn)向角之和。在一個(gè)實(shí)施例中，暫定目 標(biāo)轉(zhuǎn)向角可確定為車(chē)速的函數(shù)，優(yōu)選地，暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角可隨由車(chē)速確定 的轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比而變化。暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角例如通過(guò)根據(jù)車(chē)速改變車(chē)輪的轉(zhuǎn) 向量與駕駛員的轉(zhuǎn)向盤(pán)(轉(zhuǎn)向把)的轉(zhuǎn)動(dòng)量之比而確定。
在上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)不執(zhí)行基于目標(biāo)轉(zhuǎn)向角的車(chē)輪的轉(zhuǎn)向控制時(shí)，即當(dāng) 實(shí)際轉(zhuǎn)向角可看作由駕駛員的操作產(chǎn)生而未通過(guò)穩(wěn)定性控制進(jìn)行修正時(shí)， 可基于實(shí)際轉(zhuǎn)向角計(jì)算轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的目標(biāo)值。因此，在這種情況下，本 發(fā)明的裝置可包括檢測(cè)車(chē)輪的實(shí)際轉(zhuǎn)向角的檢測(cè)器。如果轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的
偏差的大小低于基準(zhǔn)值，則可基于暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角通過(guò)轉(zhuǎn)向裝置來(lái)控制轉(zhuǎn) 向車(chē)輪的轉(zhuǎn)向角。
在本發(fā)明的裝置中，不僅可通過(guò)自動(dòng)轉(zhuǎn)向而且也可通過(guò)調(diào)整各車(chē)輪上 的各制動(dòng)-驅(qū)動(dòng)力(輪胎力)來(lái)執(zhí)行用于使車(chē)輛行為穩(wěn)定的控制。在這種情
況下，本發(fā)明的裝置還可包括控制各車(chē)輪上的制動(dòng)-驅(qū)動(dòng)力的部分；基于 轉(zhuǎn)彎狀態(tài)#偏差計(jì)算用于減低該偏差的大小的穩(wěn)定性控制的總目標(biāo)量例 如反向橫擺轉(zhuǎn)矩的部分；以及以預(yù)定比率將總目標(biāo)穩(wěn)定性控制量配分成分 別用于車(chē)輪的轉(zhuǎn)向控制以及制動(dòng)-驅(qū)動(dòng)力控制的目標(biāo)穩(wěn)定性控制量的部分。 在該裝置中，基于車(chē)輪的轉(zhuǎn)向控制的目標(biāo)穩(wěn)定性控制量計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)向角， 并且該目標(biāo)轉(zhuǎn)向角用于控制轉(zhuǎn)向車(chē)輪的轉(zhuǎn)向角。基于相應(yīng)的目標(biāo)值控制各 車(chē)輪上的制動(dòng)-驅(qū)動(dòng)力，該相應(yīng)的目標(biāo)值基于制動(dòng)-驅(qū)動(dòng)力控制的目標(biāo)穩(wěn)定
5性控制量而計(jì)算?？赏ㄟ^(guò)計(jì)算橫擺轉(zhuǎn)矩而將穩(wěn)定性控制的總目標(biāo)量配分成 分別用于車(chē)輪的轉(zhuǎn)向控制以及制動(dòng)-驅(qū)動(dòng)力控制的目標(biāo)穩(wěn)定性控制量。應(yīng)注 意的是，在執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向和調(diào)整各輪胎力的所述裝置中，按上述方式確定 目標(biāo)轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)值，從而駕駛員的意愿反映在其中。
順便說(shuō)一 句，當(dāng)轉(zhuǎn)向裝置由于任何異常不能獨(dú)立于駕駛員的轉(zhuǎn)向操作 使車(chē)輪轉(zhuǎn)向時(shí)，不再執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向。在這種情況下，要在確定目標(biāo)轉(zhuǎn)彎狀 態(tài)參數(shù)時(shí)選擇的轉(zhuǎn)向角可以是實(shí)際轉(zhuǎn)向角(因?yàn)椴粚?duì)轉(zhuǎn)向角執(zhí)行用于穩(wěn)定 性控制的修正)。此外，僅通過(guò)調(diào)整各車(chē)輪上的輪胎力而執(zhí)行穩(wěn)定性控制 (即，配分部分將總目標(biāo)穩(wěn)定性控制量全部配分成用于制動(dòng)-驅(qū)動(dòng)力控制的 目標(biāo)穩(wěn)定性控制量)。
在這一點(diǎn)上，根據(jù)該策略，如果在執(zhí)行穩(wěn)定性控制期間不能進(jìn)行自動(dòng)
實(shí)際轉(zhuǎn)向角。轉(zhuǎn)向角的參數(shù)的這種變化將導(dǎo)致目標(biāo)轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的階式變 化(逐級(jí)變化)，從而導(dǎo)致車(chē)輛運(yùn)行行為的擾動(dòng)。因此，本發(fā)明的裝置可
向角向?qū)嶋H轉(zhuǎn)向角的變化而引起的轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的變化。因?yàn)殡m然應(yīng)該盡 可能快地完成M的變化，但由于應(yīng)避免高速車(chē)輛的行為的擾動(dòng)，所以轉(zhuǎn) 彎狀態(tài)參數(shù)的變化的減低程度在較高車(chē)速時(shí)可比在較低車(chē)速時(shí)大。在一個(gè) 實(shí)施例中，可對(duì)在確定目標(biāo)轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)時(shí)的轉(zhuǎn)向角的參數(shù)進(jìn)行平滑處理。 因此，考慮到轉(zhuǎn)向角可獨(dú)立于駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)的操作而改變，本發(fā) 明的一個(gè)目的是通過(guò)經(jīng)由車(chē)輪的轉(zhuǎn)向產(chǎn)生用于使車(chē)輛的行為穩(wěn)定的反向橫 擺轉(zhuǎn)矩來(lái)提供用于車(chē)輛例如汽車(chē)的新型的和新穎的車(chē)輛穩(wěn)定性控制裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是通過(guò)根據(jù)操作狀況在確定和控制目標(biāo)轉(zhuǎn)彎狀態(tài) 時(shí)選擇轉(zhuǎn)向角的參數(shù)而提供比以往更適當(dāng)?shù)夭僮鞯难b置。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供這種被改進(jìn)成防止在執(zhí)行穩(wěn)定性控制期間 錯(cuò)誤操作的裝置。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)中， 一部分是顯而易見(jiàn)的，另一部分將在下 文中指出。


在附圖中
圖1是后輪驅(qū)動(dòng)的四輪車(chē)輛的概略性視圖，該車(chē)輛配備有用作自動(dòng)轉(zhuǎn) 向裝置的半線控轉(zhuǎn)向(semi-steer-by-wire)型轉(zhuǎn)向角可變裝置以及根據(jù)本 發(fā)明的車(chē)輛穩(wěn)定性控制裝置；
圖2是在根據(jù)本發(fā)明的圖1的車(chē)輛的優(yōu)選實(shí)施例中執(zhí)行的、用于控制 左前輪和右前輪的轉(zhuǎn)向角以及各車(chē)輪的制動(dòng)壓力的車(chē)輛穩(wěn)定性控制程序的 流程圖3示出車(chē)速V與轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比Rg之間關(guān)系的曲線圖； 圖4示出為車(chē)速V的函數(shù)的過(guò)濾系數(shù)R的曲線圖；以及 圖5是圖2所示流程圖的變型的局部流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖l概略地示出后輪驅(qū)動(dòng)的四輪車(chē)輛，它具有根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例 的車(chē)輛穩(wěn)定性控制裝置。在該圖中，車(chē)身12具有左前輪10FL和右前輪 IOFR，左后輪10RL和右后輪IORR。通常，該車(chē)輛被構(gòu)成為通過(guò)差速齒 輪(差速器)系統(tǒng)等(未示出)將發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)根據(jù)響應(yīng)于駕駛員的 加速踏板的踏下量的節(jié)氣門(mén)開(kāi)度輸出的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力傳遞到后輪 10RL和IORR。
前輪10FL、 10FR各自通過(guò)橫拉桿20L、 20R利用響應(yīng)于駕駛員對(duì)轉(zhuǎn) 向盤(pán)14的轉(zhuǎn)動(dòng)(操作)而致動(dòng)的齒條齒輪式動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置16轉(zhuǎn)向。但為 了使車(chē)輪自動(dòng)轉(zhuǎn)向，這里所使用的轉(zhuǎn)向裝置16是半線控轉(zhuǎn)向型，其設(shè)有作 為能獨(dú)立于駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)的操作而對(duì)前輪的轉(zhuǎn)向角進(jìn)行控制的輔助轉(zhuǎn) 向裝置的轉(zhuǎn)向角可變裝置24。
轉(zhuǎn)向角可變裝置24包括驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)32，該驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)32具有通過(guò)上 部轉(zhuǎn)向(管柱)軸22與轉(zhuǎn)向盤(pán)14可操作地相連接的殼體24A和通過(guò)下部 轉(zhuǎn)向(管柱)軸26和萬(wàn)向節(jié)28與齒輪軸30可操作地相連接的轉(zhuǎn)子24B。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)32在如下所述的電子控制裝置34的控制下使下部轉(zhuǎn)向軸26 相對(duì)于上部轉(zhuǎn)向軸22轉(zhuǎn)動(dòng)。如果在裝置24的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)任何異 常，則殼體24A和轉(zhuǎn)子24B通過(guò)鎖定裝置(未示出)相互機(jī)械地鎖定，從 而防止上部轉(zhuǎn)向軸和下部轉(zhuǎn)向軸相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。為了控制轉(zhuǎn)向角可變裝置24 的操作，轉(zhuǎn)向盤(pán)14的轉(zhuǎn)向角6即上部轉(zhuǎn)向軸22的轉(zhuǎn)動(dòng)角6以及從上部轉(zhuǎn) 向軸22測(cè)量的下部轉(zhuǎn)向軸26 (殼體24A與轉(zhuǎn)子24B之間)的相對(duì)(轉(zhuǎn)動(dòng)) 角9 re分別用角度傳感器50和52檢測(cè)。
動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置16可采用液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向型或電動(dòng)轉(zhuǎn)向型。然而，為了減 小在自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制期間從裝置24傳遞到轉(zhuǎn)向盤(pán)14的反作用轉(zhuǎn)矩，優(yōu)選使 用齒條同軸(rack-coaxial)型的電動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置，它具有電動(dòng)機(jī)和用于將電 動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換成齒條18的線性運(yùn)動(dòng)力的機(jī)構(gòu)。
在各車(chē)輪上產(chǎn)生制動(dòng)力的制動(dòng)系統(tǒng)36具有包括貯油器、油泵和各種閥 等(未示出)的液壓回路38，裝配在各個(gè)車(chē)輪上的輪缸40FL、 40FR、 40RL 和40RR，以及響應(yīng)于駕駛員對(duì)制動(dòng)踏板42的踏下量致動(dòng)的主缸44。在該 制動(dòng)系統(tǒng)中，每個(gè)輪缸內(nèi)的制動(dòng)壓力以及進(jìn)而作用在每個(gè)輪上的制動(dòng)力可 通過(guò)響應(yīng)于主缸壓力的液壓回路38進(jìn)行調(diào)整。每個(gè)輪釭內(nèi)的制動(dòng)壓力也可 如下所述的由電子控制裝置34控制。為控制制動(dòng)壓力，可安裝用于檢測(cè)輪 缸40FR-40RL中的壓力Pbi (i-fl， fr， rl， rr)的壓力傳感器60i (i=FL， FR， RL， RR)。
控制轉(zhuǎn)向角可變裝置24和各個(gè)車(chē)輪的制動(dòng)壓力(制動(dòng)力)的電子控制 裝置34可以是普通類(lèi)型的，該電子控制裝置包括具有利用雙向公用總線互 連的CPU、 ROM、 RAM和輸入/輸出端口裝置的微計(jì)算機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路。 如圖1中所示，輸入到控制裝置34的信號(hào)是轉(zhuǎn)向盤(pán)14的轉(zhuǎn)向角6 ;下 部轉(zhuǎn)向軸的相對(duì)角6 re;由車(chē)速傳感器54檢測(cè)的或從由輪速傳感器(未示 出)檢測(cè)的輪速VwiOfl， fr， rl和rr，分別是前左、前右、后左和后右)
獲得的車(chē)速V;由橫擺率傳感器56檢測(cè)的橫擺率Y;由橫向加速度傳感器 58檢測(cè)的橫向加速度Gy;以及輪缸40FR-40RL中的壓力Pbi (i=fl, fr， rl， rr)。
8控制裝置34通過(guò)自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制和/或調(diào)整各個(gè)車(chē)輪上的制動(dòng)力或壓力 執(zhí)行轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比控制以及穩(wěn)定性控制。
對(duì)于轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比控制，控制裝置34通過(guò)電動(dòng)機(jī)32的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)控制轉(zhuǎn) 向角可變裝置24以改變轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比，即前輪的轉(zhuǎn)向角與轉(zhuǎn)向盤(pán)14的轉(zhuǎn) 動(dòng)角的比值，從而提供預(yù)定轉(zhuǎn)向特性。在操作中，首先，在控制器34的一 部分中基于可用輪速Vwi計(jì)算的車(chē)速V，利用圖2A中所示的曲線圖確定 用于達(dá)成預(yù)定轉(zhuǎn)向特性的轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比Rg。然后，目標(biāo)轉(zhuǎn)向角(暫定)8st 可這樣計(jì)算
8st=e/Rg (1) 并且轉(zhuǎn)向角可變裝置24被致動(dòng)以使前輪轉(zhuǎn)向，從而將其轉(zhuǎn)向角調(diào)整為3st。 因此，在這種情況下，轉(zhuǎn)向角可變裝置24用作轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比可變裝置。
在這一點(diǎn)上，可將目標(biāo)轉(zhuǎn)向角(暫定)5st看成是等于e/Rgo的與駕-使 員的轉(zhuǎn)向動(dòng)作的實(shí)際量(轉(zhuǎn)向盤(pán)14的轉(zhuǎn)動(dòng)角)相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向角和用于獲得 預(yù)定特性的控制量之和。5st也可以是用于提高車(chē)輛運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)響應(yīng)的轉(zhuǎn)向 角速度的函數(shù)。應(yīng)注意的是，轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比也可用本領(lǐng)域公知的其它方法 確定。
對(duì)于抑制不足轉(zhuǎn)向和過(guò)度轉(zhuǎn)向趨勢(shì)的穩(wěn)定性控制，控制器34監(jiān)控車(chē)身 的實(shí)際橫擺率Y與使用操作變量一轉(zhuǎn)向角和車(chē)速一算出的目標(biāo)橫擺率yt的 偏差。目標(biāo)橫擺率Yt是在給定操作變量下對(duì)車(chē)輛的理論期望值，因此，實(shí) 際橫擺率y與目標(biāo)橫擺率W的偏差A(yù)y (=7卞)表示實(shí)際工況與理論期望 工況的偏差的程度車(chē)輛行為的惡化程度。通過(guò)調(diào)整各制動(dòng)力和/或轉(zhuǎn)向車(chē) 輪的轉(zhuǎn)向角產(chǎn)生反向橫擺轉(zhuǎn)矩，以減低實(shí)際橫擺率與目標(biāo)橫擺率之間的偏 差。因此，在所示實(shí)施例中，使用橫擺率作為轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)。
目標(biāo)橫擺率yt可作為車(chē)速V和轉(zhuǎn)向角8b的函數(shù)，由下式給出
^ = ~~i---L^丄泌 (2)
(l + w) l + i^'"
其中，H是軸距；Kh是穩(wěn)定性系數(shù)；t和s是時(shí)間常數(shù)和拉普拉斯變換中 的頻率變量(拉普拉斯算子)。從其它地方可找到該公式的詳細(xì)來(lái)源。 對(duì)于表達(dá)式(2)中的轉(zhuǎn)向角的參數(shù)8b,在不執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向時(shí)，可認(rèn)為實(shí)際轉(zhuǎn)向角&與基于駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)的操作利用表達(dá)式(1)確定的 暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角3st —致。因此，在不執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向時(shí)，可使用實(shí)際轉(zhuǎn)向 角8a作為表達(dá)式(2)中的參數(shù)Sb。
然而，如果一旦起動(dòng)用于穩(wěn)定性控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)向，則實(shí)際轉(zhuǎn)向角 就從暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角Sst變化。在這種情況下，由下式給出轉(zhuǎn)向角可變裝 置24被命令要達(dá)成的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角6t:
3t=Sst+A5t (3) 其中，A8t是用于抑制行為惡化的穩(wěn)定性控制中的轉(zhuǎn)向角的修正值。因此， 實(shí)際轉(zhuǎn)向角Sa不總是與駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)的操作一致。因此，在本發(fā)明的 裝置中，在用于穩(wěn)定性控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)向的執(zhí)行期間，可使用暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向 角Sst作為表達(dá)式(2)中的參數(shù)5b，從而使駕駛員的意愿總可以反映在目
標(biāo)橫擺率中。
如果在轉(zhuǎn)向裝置或轉(zhuǎn)向角可變裝置24中出現(xiàn)不能進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制 的任何異常，則上部轉(zhuǎn)向軸和下部轉(zhuǎn)向軸相互鎖止。在這種情況下，由于 不能繼續(xù)執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向，所以將使用實(shí)際轉(zhuǎn)向角3a作為表達(dá)式(2)中的 參數(shù)8b。
在這一點(diǎn)上，如果在用于穩(wěn)定性控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)向的執(zhí)行期間出現(xiàn)不能 進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制的任何異常，則表達(dá)式(2)中的參數(shù)3b將由暫定目標(biāo) 轉(zhuǎn)向角5st轉(zhuǎn)換為實(shí)際轉(zhuǎn)向角Sa。然而，因?yàn)橥ǔ?shí)際轉(zhuǎn)向角Sa與St (=8St+A3t) —致，所以參數(shù)能的這種轉(zhuǎn)換可能導(dǎo)致表達(dá)式(2)中的目 標(biāo)橫擺率值yt發(fā)生突變。然后，為了避免參數(shù)6b和目標(biāo)橫擺率Yt的這種 突變，可對(duì)參數(shù)Sb進(jìn)行漸進(jìn)(平滑)處理使參數(shù)3b逐漸改變。在下文 結(jié)合圖2中的流程圖所述的控制程序的各循環(huán)中，參數(shù)8b由下式給出 8b-R.^+(l-R)'3b^ (4)
其中，5bn是要在當(dāng)前循環(huán)中選擇的轉(zhuǎn)向角參數(shù)，Sb^是在前一循環(huán)中選擇
用于計(jì)算目標(biāo)橫擺率Yt的轉(zhuǎn)向角參數(shù)。R是作為車(chē)速V的函數(shù)使用圖4 中的曲線圖確定的0至1之間的過(guò)濾系數(shù)。從曲線圖和表達(dá)式(4)中可以 看出，隨著車(chē)速的增加，抑制參數(shù)8b變化的作用也增加，這是因?yàn)樵谳^高
10速度時(shí)應(yīng)避免目標(biāo)值的較大變化。根據(jù)表達(dá)式(4)，假設(shè)在某個(gè)循環(huán)中已 選擇暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角6st作為參數(shù)并且在下一循環(huán)中選擇實(shí)際轉(zhuǎn)向角Sa， 則5b由R々a+(1-R)'8st給出(后一項(xiàng)中的5st可在前一循環(huán)中由表達(dá)式(4) 給出)。在控制程序的重復(fù)循環(huán)中可以一直執(zhí)行該平滑處理。
圖2的流程圖示出用于在本發(fā)明的控制裝置中達(dá)成車(chē)輛穩(wěn)定性控制的 示例性控制程序。在本實(shí)施例中，僅當(dāng)檢測(cè)到要抑制的過(guò)度轉(zhuǎn)向趨勢(shì)或者 車(chē)身滑轉(zhuǎn)(spinning)狀況時(shí)，(與車(chē)輪上的制動(dòng)力的調(diào)整一起)執(zhí)行獨(dú) 立于駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)的操作的自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制。如果檢測(cè)到不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)， 則與通常的車(chē)輛穩(wěn)定性控制 一樣，僅通過(guò)制動(dòng)力的調(diào)整來(lái)抑制不足轉(zhuǎn)向趨 勢(shì)。這是因?yàn)?，作用在不足轉(zhuǎn)向車(chē)輛的前輪上的橫向力經(jīng)常是飽和的。此 外，如果在轉(zhuǎn)向裝置中出現(xiàn)任何異常，則不執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制。在這種情 況下，即使當(dāng)車(chē)輛過(guò)度轉(zhuǎn)向時(shí)，也僅通過(guò)制動(dòng)力的調(diào)整而執(zhí)行穩(wěn)定性控制。
參照?qǐng)D2，在車(chē)輛運(yùn)行期間，可通過(guò)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)(圖1中未示出)的閉 合而開(kāi)始控制程序，并以例如幾毫秒的周期(循環(huán)時(shí)間)周期性地重復(fù)該 控制程序。
在該程序中，首先讀入上述信號(hào)(步驟10)，并使用圖3所示曲線圖 通過(guò)表達(dá)式(1)確定暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角8st (步驟20 )。然后，在步驟30-40 中，判定轉(zhuǎn)向裝置中是否出現(xiàn)任何異常(步驟30)以及在前一循環(huán)中是否 執(zhí)行通過(guò)自動(dòng)轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性控制(步驟40)。如圖所示，當(dāng)未出現(xiàn)異常并 且執(zhí)行通過(guò)自動(dòng)轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性控制時(shí)，選擇暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角3st作為要用 于計(jì)算目標(biāo)橫擺率Yt的轉(zhuǎn)向角參數(shù)8b (步驟50)。否則，選擇實(shí)際轉(zhuǎn)向 角3a作為轉(zhuǎn)向角參數(shù)Sb (步驟60)。實(shí)際轉(zhuǎn)向角Sa可由任何合適的傳 感器直接測(cè)量，或通過(guò)下式推定(估計(jì))
8a=(0+ere)/Rg (5)
然后，在步驟70中，使用上述表達(dá)式(4)執(zhí)行對(duì)轉(zhuǎn)向角參數(shù)8b的平 滑處理，并在步驟80中使用表達(dá)式(2)計(jì)算目標(biāo)橫擺率Yt。
然后，在步驟卯中，通過(guò)判定實(shí)際橫擺率與目標(biāo)橫擺率之差A(yù)y的絕 對(duì)值是否超過(guò)一為小的正常數(shù)的基準(zhǔn)值，，來(lái)評(píng)價(jià)車(chē)輛行為的惡化程度。如果未超過(guò)，則不執(zhí)行穩(wěn)定性控制，從而將暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角8st設(shè)定為目 標(biāo)轉(zhuǎn)向角& (并且不執(zhí)行制動(dòng)壓力調(diào)整)(步驟IOO)。
如果IAyP，，則表示行為惡化進(jìn)一步加劇，在步驟110中例如通過(guò)評(píng) 價(jià)(計(jì)算)ArsignGy的量而判定車(chē)輛是過(guò)度轉(zhuǎn)向還是不足轉(zhuǎn)向，其中， signGy是橫向加速度的符號(hào)。如果AysignGyX),則車(chē)輛過(guò)度轉(zhuǎn)向；否貝'J， 車(chē)輛不足轉(zhuǎn)向。
如果車(chē)輛過(guò)度轉(zhuǎn)向，則在步驟120中計(jì)算反向橫擺轉(zhuǎn)矩Mt，以減低橫 擺率的偏差A(yù)y，并將該反向橫擺轉(zhuǎn)矩配分成兩個(gè)分量 一個(gè)是要通過(guò)車(chē)輪 上的制動(dòng)力的調(diào)整而產(chǎn)生的Mbt;另一個(gè)是要通過(guò)自動(dòng)轉(zhuǎn)向(在步驟130 中)而產(chǎn)生的Mst。可以通過(guò)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的一種合適方法進(jìn) 行該反向橫擺轉(zhuǎn)矩的配分。然后，在步驟140中，計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)向角修正值 ASt,并由表達(dá)式(3)給出目標(biāo)轉(zhuǎn)向角5t,從而產(chǎn)生反向橫擺轉(zhuǎn)矩分量 Mst。
另一方面，如果車(chē)輛不足轉(zhuǎn)向，則在步驟150中計(jì)算反向橫擺轉(zhuǎn)矩 Mt，并在步驟160中將目標(biāo)轉(zhuǎn)向角8t設(shè)定為暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角5st，因?yàn)樵?這種情況下不執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制。將要通過(guò)車(chē)輪上的制動(dòng)力的調(diào)整而產(chǎn)生 的橫擺轉(zhuǎn)矩分量Mbt設(shè)定為反向橫擺轉(zhuǎn)矩Mt。
然后，在步驟170中，計(jì)算各個(gè)車(chē)輪上的制動(dòng)壓力的修正值A(chǔ)Pbti(i=fl， fr， rl和rr),以便通過(guò)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的一種合適方式產(chǎn)生橫 擺轉(zhuǎn)矩分量Mbt。
最后，將轉(zhuǎn)向角調(diào)整為目標(biāo)轉(zhuǎn)向角St (步驟180),并在步驟190和 200中執(zhí)行制動(dòng)壓力控制。在步驟190中，各車(chē)輪的制動(dòng)壓力Pbti可由例 如下式給出
Pbti=KiPm+APbti (6) 其中，Pbti、 Ki分別是各車(chē)輪的目標(biāo)制動(dòng)壓力和轉(zhuǎn)換系數(shù)；Pm是主缸壓 力。應(yīng)注意的是，只要產(chǎn)生分量Mbt，就可以以本領(lǐng)域已知的任何其它方 式執(zhí)行制動(dòng)壓力控制。步驟190和200可以'在步驟180之前執(zhí)行。
在執(zhí)行完步驟200后，控制程序返回到開(kāi)始，并開(kāi)始下一循環(huán)。在上述程序中，應(yīng)注意的是，僅當(dāng)在前一循環(huán)中執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制時(shí)
選擇暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角6st作為轉(zhuǎn)向角參數(shù)Sb。如果在前一循環(huán)中沒(méi)有執(zhí)行 自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制或自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制停止，則采用實(shí)際轉(zhuǎn)向角Sa作為轉(zhuǎn)向角參數(shù) 來(lái)計(jì)算目標(biāo)橫擺率yt。
在這一點(diǎn)上，通常使實(shí)際轉(zhuǎn)向角8a與暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角Sst基本一致。 因此，在沒(méi)有任何異常的正常狀況下，可總是選擇暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角3st作 為轉(zhuǎn)向角參數(shù)Sb。然而，當(dāng)在轉(zhuǎn)向裝置的運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)異常時(shí)，通常上部轉(zhuǎn) 向軸和下部轉(zhuǎn)向軸鎖定在任何非中間位置，即ere^0的位置。在這種情況 下，暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角Sst與實(shí)際轉(zhuǎn)向角8a顯著地不同。因此，當(dāng)在轉(zhuǎn)向裝 置中出現(xiàn)任何異常時(shí)，總是選擇實(shí)際轉(zhuǎn)向角Sa作為轉(zhuǎn)向角參數(shù)Sb。
此外，應(yīng)注意的是，在執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制的情況下選擇暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向 角6st還可以補(bǔ)償轉(zhuǎn)向裝置在自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制期間的致動(dòng)的機(jī)械延遲。在自 動(dòng)轉(zhuǎn)向控制期間，可能要求轉(zhuǎn)向裝置(在每一個(gè)循環(huán)中以較大的量)相對(duì) 快地致動(dòng)前輪的橫拉桿。在這種情況下，實(shí)際轉(zhuǎn)向角5a的運(yùn)動(dòng)可能相對(duì)于 目標(biāo)轉(zhuǎn)向角8t的變化延遲。然而，如果使用暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角Sst計(jì)算目標(biāo) 橫擺率yt,則實(shí)際轉(zhuǎn)向角的運(yùn)動(dòng)的延遲不會(huì)影響該計(jì)算(而且轉(zhuǎn)向裝置 的后續(xù)動(dòng)作會(huì)得到改善)。
雖然上述程序被設(shè)計(jì)成總是執(zhí)行用于參數(shù)的平滑處理，但可以?xún)H在 發(fā)生參數(shù)的轉(zhuǎn)換和/或參數(shù)的過(guò)度變化時(shí)執(zhí)行該處理。然而，由于實(shí)際轉(zhuǎn)向 角8a的變化和修正值A(chǔ)8t通常是平滑的，所以參數(shù)3b的變化不會(huì)^f皮過(guò)度 地平滑。
此外，如圖5所示，所述程序可被設(shè)計(jì)成僅當(dāng)各反向橫擺轉(zhuǎn)矩分量 Mst、 Mbt的大小超it^目應(yīng)的基準(zhǔn)值Msto、 Mbto (>0)時(shí)執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向控 制和/或制動(dòng)力的調(diào)整。
盡管已結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例及其一些局部變型詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā) 明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)對(duì)所示實(shí)施例進(jìn)行其它 各種變型。
例如，本發(fā)明的控制裝置可在前輪驅(qū)動(dòng)車(chē)輛和四輪驅(qū)動(dòng)車(chē)輛中使用。對(duì)于轉(zhuǎn)向裝置，可使用全線控轉(zhuǎn)向型動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。此外，自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制 可應(yīng)用于使后輪轉(zhuǎn)向。
權(quán)利要求
1. 一種用于控制具有車(chē)身、車(chē)輪以及可獨(dú)立于駕駛員的轉(zhuǎn)向操作使車(chē)輪轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向裝置的車(chē)輛的行為的裝置，該裝置包括基于駕駛員的操作量和預(yù)定轉(zhuǎn)向特性計(jì)算車(chē)輪的暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角的部分；檢測(cè)轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的實(shí)際值的檢測(cè)器；計(jì)算所述轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的目標(biāo)值的部分；計(jì)算用于在實(shí)際轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)與其目標(biāo)值的偏差的大小達(dá)到或高于一基準(zhǔn)值時(shí)減低該偏差的大小的車(chē)輪的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角的部分；以及基于所述目標(biāo)轉(zhuǎn)向角控制轉(zhuǎn)向角的部分；其中，在基于所述目標(biāo)轉(zhuǎn)向角控制所述轉(zhuǎn)向角的執(zhí)行期間，所述目標(biāo)轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)計(jì)算部分基于所述暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角計(jì)算所述轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的目標(biāo)值，以及其中，基于所述目標(biāo)轉(zhuǎn)向角控制轉(zhuǎn)向角的部分包括用于使轉(zhuǎn)向部件(22)的輸入部分(24A)和輸出部分(24B)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置(24)。
全文摘要
本發(fā)明涉及車(chē)輛穩(wěn)定性控制裝置。提供了一種利用車(chē)輛車(chē)輪的獨(dú)立于駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)操作的轉(zhuǎn)向的新穎車(chē)輛穩(wěn)定性控制裝置，其中，在確定轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的目標(biāo)值時(shí)選擇合適的轉(zhuǎn)向角參數(shù)。所述控制裝置基于駕駛員的操作量和預(yù)定轉(zhuǎn)向特性計(jì)算車(chē)輪的暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角；計(jì)算轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的目標(biāo)值；計(jì)算車(chē)輪的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角，用以在實(shí)際轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)與其目標(biāo)值的偏差的大小達(dá)到或超過(guò)一基準(zhǔn)值時(shí)減低該偏差的大小，從而基于目標(biāo)轉(zhuǎn)向角控制轉(zhuǎn)向角。在基于目標(biāo)轉(zhuǎn)向角執(zhí)行對(duì)轉(zhuǎn)向角的控制期間，基于暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角計(jì)算轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的目標(biāo)值。
文檔編號(hào)B60W30/045GK101450657SQ20091000266
公開(kāi)日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2005年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月15日
發(fā)明者淺野憲司, 鈴村將人 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社