設(shè)具體的行駛來進(jìn)行說明。
[0074] 圖1假設(shè)直線前進(jìn)道路A、過渡區(qū)間B、勻速回轉(zhuǎn)區(qū)間C、過渡區(qū)間D、直線前進(jìn)區(qū)間E 這一入彎、出彎的普通行駛場(chǎng)景。此時(shí)，駕駛員不進(jìn)行加減速操作。
[0075] 此外，圖2為利用時(shí)程曲線波形來表示操舵角、橫向加速度、橫向加加速度、數(shù)式1 中所計(jì)算出來的加減速指令、以及四個(gè)輪子的制動(dòng)、驅(qū)動(dòng)力的圖。前外輪與前內(nèi)輪、后外輪 與后內(nèi)輪是以左右（內(nèi)外)分別成為相同值的方式分配制動(dòng)力?驅(qū)動(dòng)力，這在后文中會(huì)詳細(xì) 說明。此處，所謂制動(dòng)驅(qū)動(dòng)力，是各輪的車輛前后方向上產(chǎn)生的力的統(tǒng)稱，制動(dòng)力是對(duì)車輛 進(jìn)行減速的方向的力，驅(qū)動(dòng)力定義為對(duì)車輛進(jìn)行加速的方向的力。
[0076]首先，車輛從直線前進(jìn)道路區(qū)間A進(jìn)入至彎道。在過渡區(qū)間B(點(diǎn)1~點(diǎn)3)內(nèi)，隨著駕 駛員逐漸打方向盤，車輛的橫向加速度Gy增加。在點(diǎn)2附近的橫向加速度增加的期間，橫向 加加速度Gy_dot為正值(在橫向加速度增加結(jié)束的點(diǎn)3的時(shí)間點(diǎn)恢復(fù)為零）。此時(shí)，隨著橫向 加速度Gy的增加，由數(shù)式1對(duì)控制車輛產(chǎn)生減速(Gxc為負(fù)）指令。伴隨于此，對(duì)前外輪、前內(nèi) 輪、后外輪、后內(nèi)輪各輪施加大致相同大小的制動(dòng)力（負(fù)符號(hào)）。
[0077]其后，當(dāng)車輛進(jìn)入至勻速回轉(zhuǎn)區(qū)間C(點(diǎn)3~點(diǎn)5)時(shí)，駕駛員停止打方向盤，并將操 舵角保持固定。此時(shí)，橫向加加速度Gy_dot為0，因此加減速指令Gxc為0。因此，各輪的制動(dòng) 力?驅(qū)動(dòng)力也為零。
[0078]接著，在過渡區(qū)間D(點(diǎn)5~7)內(nèi)，因駕駛員的方向盤回正操作而使得車輛的橫向加 速度Gy減少。此時(shí)，車輛的橫向加加速度Gy_dot為負(fù)，由數(shù)式1對(duì)控制車輛產(chǎn)生加速指令 Gxc。伴隨于此，對(duì)前外輪、前內(nèi)輪、后外輪、后內(nèi)輪各輪施加大致相同大小的驅(qū)動(dòng)力（正符 號(hào))。
[0079]此外，在直線前進(jìn)區(qū)間E內(nèi)，橫向加加速度Gy為0，使得橫向加加速度Gy_dot也為 零，因此不進(jìn)行加減速控制。如上所述，從開始操舵的拐入時(shí)（點(diǎn)1)起到入彎點(diǎn)（點(diǎn)3)為止進(jìn) 行減速，在勻速圓形回轉(zhuǎn)中（點(diǎn)3~點(diǎn)5)停止減速，從開始回正方向盤時(shí)（點(diǎn)5)到出彎時(shí)（點(diǎn) 7)進(jìn)行加速。如此，若對(duì)車輛運(yùn)用G-Vectoring控制，則駕駛員只需進(jìn)行用于回轉(zhuǎn)的操舵，即 可實(shí)現(xiàn)與橫向運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)的加減速運(yùn)動(dòng)。
[0080]此外，若將該運(yùn)動(dòng)表示在以前后加速度為橫軸、以橫向加速度為縱軸而表示車輛 所產(chǎn)生的加速度情況的"g_g"圖上，則變?yōu)槌势交那€狀（以描圓的方式)變化的特征性 運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的加減速指令以在該圖上隨著時(shí)間的經(jīng)過而發(fā)生曲線性變化的方式生成。就 左轉(zhuǎn)彎道而言，該曲線狀的變化像圖1所示那樣為順時(shí)針方向的變化，就右轉(zhuǎn)彎道而言，該 曲線狀的變化為沿Gx軸顛倒而成的變化路線，其變化方向?yàn)榉磿r(shí)針方向。當(dāng)如此變化時(shí)，因 前后加速度而導(dǎo)致車輛所產(chǎn)生的縱傾運(yùn)動(dòng)與因橫向加速度而產(chǎn)生的橫擺運(yùn)動(dòng)適宜地關(guān)聯(lián) 起來，使得橫擺率、縱傾率的峰值得到降低。
[0081] 如圖1所示，若省略一階延遲項(xiàng)和針對(duì)左右的運(yùn)動(dòng)的符號(hào)函數(shù)來考慮該控制，則是 將車輛橫向加加速度乘以增益-Cxy而得的值作為前后加速度指令，因此，通過增大增益，可 針對(duì)同一橫向加加速度來增大減速度或加速度。
[0082] 圖3為表示與圖1、2相同的情況下的普通增益的行駛以及提高增益后的高增益的 狀態(tài)下的回轉(zhuǎn)情況的圖。通過增大增益，使得開始回轉(zhuǎn)時(shí)的減速度較大，與普通增益時(shí)相 比，車輛速度降低，即便對(duì)于同一操舵而言，橫向加速度也較小，使得回轉(zhuǎn)時(shí)的安全性提高。 若對(duì)普通增益與強(qiáng)增益的"g-g"圖進(jìn)行比較，則像圖3下方那樣。雖然圖的曲線得以維持，但 形狀沿Gx方向膨脹，而Gy方向受到速度降低的影響而有所縮小。
[0083] 另一方面，若始終設(shè)為高增益，則即便對(duì)于細(xì)微的修正操舵也會(huì)產(chǎn)生較大的加減 速，導(dǎo)致駕駛員及乘客感覺到強(qiáng)烈的減速感及縱傾運(yùn)動(dòng)。因而，GVC的增益Cxy通常被調(diào)整為 控制效果與乘坐感受取得平衡的0.25左右。但在緊急變道等情況下，提高增益將大幅改善 規(guī)避性能，這是已得到確認(rèn)的事實(shí)。
[0084] <與橫向運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)的橫擺力矩控制(力矩+(M+))(圖4)>
[0085] 力矩+是一種新的控制律，其以G-Vectoring Control(GVC)指令值為基礎(chǔ)，即使用 橫向加加速度信息，對(duì)車輛施加橫擺力矩，從而提高車輛的操縱性和穩(wěn)定性，這在非專利文 獻(xiàn)2內(nèi)已有報(bào)道?；究刂坡上褚韵聰?shù)式2那樣得以公式化。
[0086][數(shù)式2]
[0088] 如數(shù)式2所示，若省略一階延遲項(xiàng)和針對(duì)左右的運(yùn)動(dòng)的符號(hào)函數(shù)來考慮該控制，則 與GVC-樣，是將車輛橫向加加速度乘以增益Cmn而得的值作為力矩指令。
[0089] 此外，車輛的運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性通常是隨著速度的增加而降低的。因而，僅就促回轉(zhuǎn)力 矩而言，隨著速度增加，減小促回轉(zhuǎn)力矩對(duì)于確保車輛的穩(wěn)定性較為有效(參考非專利文獻(xiàn) 3:山門誠(chéng)、長(zhǎng)塚敬一郎：車両橫加加速度K基3 -壬一乂^卜制御手法(7)検討（2)、自動(dòng) 車技術(shù)會(huì)學(xué)術(shù)講演會(huì)前刷集:60-13頁(yè)：21-26、2013參照（山門誠(chéng)、長(zhǎng)塚敬一郎：基于車輛橫 向加加速度的橫擺力矩控制方法的研究（2)，汽車技術(shù)會(huì)學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)預(yù)印集:60-13頁(yè):21-26,2013) 〇
[0090] 因而認(rèn)為，尤其是對(duì)于有點(diǎn)過度轉(zhuǎn)向的車輛，像以下數(shù)式3那樣與速度成反比地施 加控制力矩的方法也較為有效。
[0091] [數(shù)式3]
[0093] 當(dāng)然，由于當(dāng)速度降低時(shí)力矩指令值會(huì)變得非常大，因此，也可采取如下方法:配 備停止控制的速度下限限制器，或者在極低速度下將控制量固定。
[0094] 在M+控制中，由于直接對(duì)橫擺運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)行控制，因此有時(shí)會(huì)產(chǎn)生自轉(zhuǎn)這樣的感 覺(所謂的游樂園的茶杯轉(zhuǎn)椅乘坐感)而不是回轉(zhuǎn)的感覺。但在通過由ESC產(chǎn)生的制動(dòng)控制 來實(shí)現(xiàn)M+控制的情況下，要得到同一橫擺響應(yīng)，以少于GVC的減速度就能夠?qū)崿F(xiàn)。進(jìn)而，這時(shí) 的減速度結(jié)果也與橫向加加速度大致成正比，與以低增益實(shí)施GVC的情況相同(合成加速度 進(jìn)行定向），從而可期待乘坐感受的提高。
[0095] 因此，通過以在前文所述的感覺不變強(qiáng)的范圍內(nèi)停止GVC而僅進(jìn)行M+控制或者相 對(duì)于GVC而增大M+控制的比例的方式進(jìn)行控制，一方面可提高橫擺響應(yīng)，另一方面可減少駕 駛員及乘客所感知的過度的減速感及縱傾運(yùn)動(dòng)。
[0096] <緊急規(guī)避時(shí)的減速度控制與橫擺力矩控制的比例分配方針(質(zhì)點(diǎn)下的計(jì)算）>
[0097] 另外，由于GVC專門用以控制前后加減速度，而M+控制是對(duì)橫擺運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，因 此，這些控制能以不干涉的方式加以組合。因而，可任意地決定將前文所述的GVC和M+控制 中的哪一方設(shè)為主要控制。如M+控制部分中所記載的那樣，至少在正常范圍內(nèi)，（在乘坐感 受上)較佳為M+控制的比例較大。
[0098] 此處，對(duì)前后加速度控制和橫擺力矩控制對(duì)對(duì)于緊急規(guī)避性能提高而言為主導(dǎo)因 素的規(guī)避初期的車輛行為產(chǎn)生的影響進(jìn)行敘述，并對(duì)如何對(duì)GVC與M+控制進(jìn)行比例分配的 方針進(jìn)行敘述。為此，首先，將開始回轉(zhuǎn)時(shí)的車輛視為質(zhì)點(diǎn)（暫且不考慮橫擺運(yùn)動(dòng)），通過解 析來了解減速帶來的影響。繼而，接下來通過也考慮到了橫擺自由度的、通過整車模擬來進(jìn) 行的數(shù)值計(jì)算，對(duì)GVC與M+控制的比例分配方針進(jìn)行敘述。
[0099]另外，關(guān)于障礙物規(guī)避后的回正方向盤、伴隨此的穩(wěn)定性確保，是由ESC擔(dān)任此責(zé) 任，而此處將著重考慮最重要的、一開始規(guī)避障礙物的部分。
[010 0 ] <純粹的橫力所作用的質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)>
[0101] 假設(shè)質(zhì)量m的質(zhì)點(diǎn)正以速度v運(yùn)動(dòng)（圖5的（a))。與速度方向成直角的外力F作用于 該質(zhì)點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)生加速度a，F(xiàn)=ma的關(guān)系成立。
[0102] 若將該運(yùn)動(dòng)視為瞬間的運(yùn)動(dòng)，則等同于向心力F作用于以一定速度v進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) (圓周運(yùn)動(dòng)）的質(zhì)點(diǎn)的狀態(tài)（圖5的（b))。此外，將該狀態(tài)與車輛的關(guān)系示于圖5的（c)以作為 參考(a = Gy)?？蓪⒆饔糜谂c速度方向成直角的方向的外力F視為向心力、將回轉(zhuǎn)中心方向 上產(chǎn)生的加速度Gy視為向心加速度。若將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度設(shè)為ω，則向心加速度 Gy為νω，已知有以下數(shù)式4的關(guān)系。
[0103] [數(shù)式 4]
[0105] 如此，橫力作用于以勻速行進(jìn)的車輛的瞬間的運(yùn)動(dòng)可視為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，橫向加速度 Gy能以回轉(zhuǎn)半徑R或回轉(zhuǎn)角速度ω來表現(xiàn)。
[0106] 圖6為利用將標(biāo)準(zhǔn)座標(biāo)固定于空間的固定座標(biāo)系來表示在上述那樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下 到A t后為止的軌跡的圖。質(zhì)點(diǎn)從座標(biāo)原點(diǎn)Ρ(0，0)朝X方向以速度ν與X軸平行地進(jìn)入。質(zhì)點(diǎn) 的回轉(zhuǎn)中心為Y軸上的點(diǎn)0(0，RhAt后，質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)至Q(Rsinco · At，R(l-C〇s? · At))。若 該軌跡與前方車輛(障礙物)不產(chǎn)生干涉，則規(guī)避成功。
[0107] <具有速度方向成分的橫力所作用的質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)(GVC) >
[0108] GVC是與橫向運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)的加減速控制，因此，除了前節(jié)所敘述的與速度方向成直 角的外力成分Fy之外，還作用有與速度相同方向的減速度Gx、減速力Fx(圖7(a))。
[0109] 結(jié)果，外力的合成矢量FGVC的大小為以下數(shù)式5。
[0110][數(shù)式5]
[0112] 其中，γ為與速度方向成直角的外力成分Fy與外力的總和FGVC所呈的角。
[0113] 需注意，因 cos γ <1，所以合成矢量大于與速度方向成直角的外力成分。
[0114]另外，若以與圖5的(a)相同的方式表示這種速度和外力的狀態(tài)，則成為圖7的（b) 上側(cè)那樣的圖。將該速度像圖7的(b)下側(cè)那樣分解為分別與合力FGVC(合成加速度aGVC)成 直角的方向的成分VCOS γ和與合力FGVC平行的成分vsin γ來考量。首先，若僅著眼于vcos γ，則該狀態(tài)可視為在與速度方向成直角的外力FGVC作用于以速度vcos γ運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量m的 質(zhì)點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)生加速度aGVC，且FGVC=m · aGVC的關(guān)系成立。
[0115]可將作用于與速度方向（vcos γ )成直角的方向的外力FGVC視為向心力、將回轉(zhuǎn)中 心方向上所產(chǎn)生的加速度aGVC視為向心加速度。若將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度設(shè)為coGVC， 則向心加速度aGVC為vcosy · coGVC，成為以下數(shù)式6、7的關(guān)系。
[0116][數(shù)式 6]
[0121] 需注意，因 cosy <1，所以回轉(zhuǎn)半徑RGVC的值比純粹的橫力發(fā)揮作用的情況(為方 便起見，稱為無(wú)控制）下的R?。▓D8)。進(jìn)而可知，回轉(zhuǎn)中心0GVC相對(duì)于Y軸而朝后仰倒角度 γ。若求0GVC的座標(biāo)，則為0GVC(-Rcos3y · siny，Rcos4y )。
[0122] 此外，與圖4一樣，由于考慮到Δ t后為止的軌跡，因此，若求轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω GVC，則 為以下數(shù)式8。
[0123] [數(shù)式 8]
[0125] 可知，與無(wú)控制相比，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度也增加了。
[0126] 結(jié)果可知，若僅考慮與合力FGVC(合成加速度aGVC)成直角的方向的速度成分vcos γ，則質(zhì)點(diǎn)以從初始位置來看相對(duì)于速度成分而位于后方的點(diǎn)ogvc為回轉(zhuǎn)中心，以小于無(wú) 控制的回轉(zhuǎn)半徑RGVC，以相對(duì)于相同時(shí)間而言轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω GVC也較大的狀態(tài)從原點(diǎn)Ρ移動(dòng) 至點(diǎn)(Α)。若求點(diǎn)(Α)的座標(biāo)，貝ij為A(Rcos3y ·8；?η{γ+(ω/(3〇82γ)· At}-Rcos3y .sin γ，Rcos3 γ [cos γ -cos{ γ + ( ω /cos2 γ ) · A t} ]) 〇
[0127] 其次可知，若考慮與合力FGVC(合成加速度aGVC)平行的成分vsin γ，則質(zhì)點(diǎn)在連 接回轉(zhuǎn)中心0GVC與點(diǎn)(Α)的直線的延長(zhǎng)線上移動(dòng)至前進(jìn)vsiny · At后的點(diǎn)（Β)。因而，點(diǎn)Β 的座標(biāo)為 A(Rcos3 γ ·8；?η{γ+(ω/(3〇82γ)· Δ t}-Rcos3 γ .siny+vsiny .cos(y + (ω/cos2 y ) · Δ t-jr/2) ,Rcos3 γ [cos γ -cos{ γ +( 0/cos2 y ) · Δ t} ]+vsin γ · sin( γ + (co/cos2Y) · At-V〗））。若該軌跡與前方車輛(障礙物)不產(chǎn)生干涉，則規(guī)避成功。
[0128] 如圖9所示，可知，當(dāng)除了僅具有與速度方向成直角的成分的外力之外(無(wú)控制）、 還加入了與速度方向平行的成分的外力FGVC施加至以速度v通過原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)時(shí)(有控制）， 質(zhì)點(diǎn)的軌跡至少在回轉(zhuǎn)初期會(huì)通過內(nèi)側(cè)。若該軌跡與前方車輛(障礙物)不產(chǎn)生干涉，則規(guī) 避成功。由圖明確可知，與不進(jìn)行減速控制的、即僅進(jìn)行轉(zhuǎn)向的規(guī)避的情況相比，進(jìn)行了GVC (減速控制）的情況可有效避開障礙物。
[0129]另請(qǐng)注意，有控制時(shí)所作用的力的絕對(duì)值大于無(wú)控制時(shí)所作用的力的絕對(duì)值。這 等同于設(shè)為不僅使用輪胎橫力、還使用前后力來對(duì)抗離心力的向心力。即，表示：即便是滾 動(dòng)阻力少、寬度窄的輪胎，通過有效使用前后力，也可供給回轉(zhuǎn)力。
[0130] 以上的探討涉及的是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)然無(wú)法考慮到車輛的橫擺運(yùn)動(dòng)等。反過來思 考，在使用不帶加減速度的電動(dòng)橫擺力矩控制裝置等的情況下，本章所敘述的機(jī)制將無(wú)法 獲得軌跡的內(nèi)側(cè)化、即緊急規(guī)避時(shí)的初期規(guī)避性能提高效果。以上事例僅僅考慮了質(zhì)點(diǎn)的 運(yùn)動(dòng)，因此，下面通過使用整車模型（橫擺、側(cè)傾、縱傾等轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)也可加以考慮）的解析來 進(jìn)一步詳細(xì)考察。