车辆的控制装置及车辆的控制方法与流程

文档序号:14075209阅读:206来源:国知局
车辆的控制装置及车辆的控制方法与流程

本发明涉及一种车辆的控制装置及车辆的控制方法。



背景技术:

以往,在例如下述专利文献1中记载了,通过将转向辅助力或转向轮的转向角的控制、与车辆的侧倾刚性的前后轮分配比或左右轮的制动驱动力差的控制适当地组合,从而抑制转向输入单元的不自然的位置变动以及转向输入单元的位置与车辆的实际的移动方向之间的偏差,提高转向感。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2007-160998号公报



技术实现要素:

技术问题

但是,相对于驾驶员进行的转向操舵角,如果转向轮的车轮转向角过大,则伴随着车轮横向力的增加,车辆的侧倾增大。那么存在伴随着侧倾的增加而乘坐舒适度变差的问题。对于上述专利文献1所记载的技术而言,虽然设想抑制转向输入单元的不自然的位置变动以及转向输入单元的位置与车辆的实际移动方向的偏差,并且使车辆沿目标行驶路径良好地行驶,但是可靠地抑制侧倾的增加,以及车辆的转弯性能的提高难以同时实现。

因此,本发明是鉴于上述问题而做出的,本发明的目的在于,提供一种新型且被改良的车辆的控制装置及车辆的控制方法,在具有能够改变转向传动比的主动转向系统的车辆中,通过最恰当地控制车辆的侧倾,从而能够使驾驶性良好。

技术方案

为了解决上述课题,根据本发明的某一观点,提供一种车辆的控制装置,其具有:操舵转弯助力控制部,其在能够改变方向盘的转向角与车轮转向角之间的转向传动比的主动转向系统中,为了对车辆的转弯进行助力,以使车辆所产生的横摆率为目标横摆率的方式控制所述转向传动比;左右驱动力控制部,其在相对于转向操舵系统而独立地向车体施加力矩的能够左右独立驱动的电动驱动轮中,基于车辆的侧倾,以使车辆所产生的横摆率为目标横摆率的方式控制所述电动驱动轮的驱动力。

所述操舵转弯助力控制部可以在车辆的所述侧倾小于预定条件的情况下,以附加相当于车辆所产生的所述横摆率与所述目标横摆率之间的差值的附加车轮转向角的方式控制所述转向传动比。

另外,所述左右驱动力控制部可以在车辆的所述侧倾小于所述预定条件的情况下,不利用所述电动驱动轮的驱动力的控制产生横摆率。

另外,所述操舵转弯助力控制部可以在车辆的所述侧倾超过所述预定条件的情况下,以附加相当于驾驶员的操舵转向角的车轮转向角的方式控制所述转向传动比。

另外,所述左右驱动力控制部可以在所述车辆的侧倾超过所述预定条件的情况下,利用所述电动驱动轮的驱动力的控制产生横摆率。

另外,所述左右驱动力控制部可以在车辆的所述侧倾超过所述预定条件的情况下,利用所述电动驱动轮的驱动力的控制产生所述操舵转弯助力控制部将要产生的横摆率的至少一部分。

另外,所述预定条件可以是使利用所述操舵转弯助力控制部进行转弯助力的情况下的转弯助力侧倾率的值为不利用所述操舵转弯助力控制部进行转弯助力的情况下的目标侧倾率的值以上的条件。

另外,所述预定条件可以是将所述转弯助力侧倾率的值乘以增益而得的值为所述目标侧倾率的值以上的条件,所述增益是根据横摆率相对于车辆的侧倾率的比率而求出的。

另外,所述比率越小,所述增益是越大的值。

另外,为了解决上述课题,根据本发明的其他观点,提供一种车辆的控制方法,其具有如下步骤:在能够改变方向盘的转向角与车轮转向角之间的转向传动比的主动转向系统中,为了对车辆的转弯进行助力,以使车辆所产生的横摆率为目标横摆率的方式控制所述转向传动比;在相对于转向操舵系统而独立地向车体施加力矩的能够左右独立驱动的电动驱动轮中,基于车辆的侧倾,以使车辆所产生的横摆率为目标横摆率的方式控制所述电动驱动轮的驱动力。

技术效果

如以上说明的那样,根据本发明,在具有能够改变转向传动比的主动转向系统的车辆中,通过对车辆的侧倾进行最佳控制,能够使驾驶性良好。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的车辆的示意图。

图2是表示本实施方式的车辆所具有的动力转向机构的示意图。

图3是用于说明车轮滑移角的示意图。

图4是表示车轮滑移角与车轮横向力之间的关系的特性图。

图5a是表示车辆的侧倾与转向及前后左右轮的转弯之间的关系的示意图。

图5b是表示车辆的侧倾与转向及前后左右轮的转弯之间的关系的示意图。

图5c是表示车辆的侧倾与转向及前后左右轮的转弯之间的关系的示意图。

图6a是表示在图5a中产生车轮转向角、转弯力矩、横摆率的情况的示意图。

图6b是表示在图5b中产生车轮转向角、转弯力矩、横摆率的情况的示意图。

图6c是表示在图5c中产生车轮转向角、转弯力矩、横摆率的情况的示意图。

图7是详细地表示本实施方式的控制装置与其周边结构的示意图。

图8是表示控制装置所进行的处理的流程图。

图9是表示控制装置所进行的处理的流程图。

图10是表示加权增益运算部算出加权增益a时的增益图表的示意图。

图11是表示规定了主动转向目标传动比act_gratio与转向操舵角可变转矩st_gearratio_mottq之间的关系的映射的示意图。

图12是表示规定了动作变化率与侧倾率增益g之间的关系的映射的示意图。

符号说明

200控制装置

258转弯助力控制部

258a操舵转弯助力控制部

258b左右驱动力控制部

1000车辆

具体实施方式

以下,参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。需要说明的是,在本说明书及附图中,对实际具有相同功能结构的结构要素标注相同的附图标记,而省略重复说明。

首先,参照图1,对本发明的一实施方式的车辆1000的结构进行说明。图1是表示本实施方式的车辆1000的示意图。如图1所示,车辆1000构成为具有:前轮100、102;后轮104、106;分别驱动前轮100、102及后轮104、106的驱动力产生装置(马达)108、110、112、114;将马达108、110、112、114的驱动力分别传递到前轮100、102及后轮104、106的齿轮箱116、118、120、122;分别控制马达108、110、112、114的变换器123、124、125、126;检测后轮104、106各自的车轮速度(车辆速度v)的车轮速度传感器127、128;对前轮100、102进行操舵的方向盘130;前后加速度传感器132;横向加速度传感器134;蓄电池136;转向角传感器138;动力转向机构140;横摆率传感器142;断路位置传感器(ihn)144;加速器开度传感器146;侧倾率传感器148;以及控制装置(控制器)200。

本实施方式的车辆1000为了分别驱动前轮100、102及后轮104、106而设置有马达108、110、112、114。因此,能够在前轮100、102及后轮104、106分别控制驱动转矩。由此,通过相对于因前轮100、102转向而产生横摆率独立地驱动前轮100、102及后轮104、106的各个,从而能够利用转矩矢量控制来产生横摆率,由此能够对转向操舵进行助力。

基于控制装置200的指令,控制与各马达108、110、112、114对应的变换器123、124、125、126,从而控制各马达108、110、112、114的驱动。各马达108、110、112、114的驱动力经由各齿轮箱116、118、120、122分别传递到前轮100、102及后轮104、106。在应用了响应性优良的马达108、110、112、114、变换器123、124、125、126的能够左右独立驱动的车辆1000中,能够利用车体转弯角速度(横摆率)控制转弯力矩(横摆力矩),执行对转向操舵进行助力的转弯助力控制。

动力转向机构140根据驾驶员所进行的方向盘130的操作,通过转矩控制或角度控制来控制前轮100、102的转向角。转向角传感器138检测驾驶员操作方向盘130而输入的转向操舵角θh。横摆率传感器142检测出车辆1000的实际横摆率γ。车轮速度传感器127、128检测车辆1000的车辆速度v。

图2是表示本实施方式的车辆1000所具有的动力转向机构140(转向系统)的示意图。本实施方式的车辆1000具有图2所示的线控转向系统或主动转向系统作为转向系统。在任一方式中,都利用电动助力转向马达(eps马达)1060的驱动力进行前轮100、102的转向,通过由dc/dc转换器对高电压蓄电池的电压进行降压后的电力来驱动电动动力转向马达1060。通过控制电动动力转向马达1060的转矩,从而能够改变针对驾驶员的预定的转向操作量的车辆1000的转弯量,能够构成转向操舵角θh的变化量与车轮转向角δ的变化量不一样的转向系统(以下,统称为主动转向系统,或者简称为主动转向)。

需要说明的是,本实施方式的车辆1000是对前后左右轮进行独立制动驱动控制的电动车辆,但是本实施方式不限于该方式,也可以是仅对前轮100、102、或者仅对后轮104、106独立地产生驱动力的车辆。另外,本实施方式不限于利用驱动力控制的转矩向量,也能够在控制后轮的转向角的4ws的系统等中实现。

主动转向系统以提高转向性能为目的。在高速时为了提高稳定性而降低转向操舵角增益,在低速时为了降低驾驶员的操舵量且提高操作性而提高增益。但是,为了在中高速时也提高操舵性,存在提高增益的情况。此时,由于车轮的转向角变大,车轮滑移角(也称为车轮侧偏角)变大,所以以与横向加速度的增加成比例的方式相对于车厢侧而侧倾动作增大,乘坐舒适度变差。

图3是用于说明车轮滑移角的示意图。车轮滑移角是车轮正朝向的方向d1与车轮实际前进的方向d2所成的角β。需要说明的是,图3中所示的δ表示车轮转向角。另外,图4表示车轮滑移角与车轮横向力之间的关系的特性图。如图4所示,如果车轮滑移角变大,则车轮横向力变大,其结果是,也对侧倾动作产生影响。侧倾动作的侧倾角在车辆运动力学上具有与横向加速度成比例的关系,如果提高操舵角的增益来提高转弯性能,则因为对侧倾带来影响而结果是使乘坐舒适度变差。这样,在主动转向系统中存在如果重视操舵性能则乘坐舒适度降低,如果重视乘坐舒适度则操舵性能降低这样的相背离的关系。

图5a~图5c是表示车辆的侧倾与转向及前后左右轮的转弯之间的关系的示意图。图5a表示低车速且正在进行转弯半径r较大的转弯的情况下的车辆举动。图5b表示由主动转向系统进行提高操舵性的控制时的车辆举动。另外,图5c表示并用主动转向系统和后轮的左右独立制动驱动力控制的提高操舵性的控制时的车辆举动。另外,图6a~图6c是分别表示分别与图5a~图5c对应地,产生车轮转向角(δ、或δ+α)、转弯力矩、横摆率的情况的示意图。

图5a及图6a表示低车速且转弯半径r较大的情况。在该情况下,侧倾率及侧倾角变得较小,没有特别产生因车辆的侧倾而带来的乘坐舒适度的变差。

在图5b及图6b中,仅利用主动转向系统产生转弯力矩mg。在该情况下,由于获得车轮的滑移角而产生车轮横向力并且还产生横向加速度。横向加速度与侧倾率以及侧倾角是成比例的关系,主动转向系统所产生的过度的转弯辅助给车辆的侧倾运动带来影响,导致乘坐舒适度变差。这样,如果利用转向操作增大车轮的滑移角而进行转弯,则侧倾角及侧倾率变大,导致乘坐舒适度变差。

另一方面,在图5c及图6c中,在后轮的左右独立制动驱动力控制下产生图5b所示的转弯力矩mg的一部分。因此,图6c的车轮转向角δ比图6b的车轮转向角δ+α小。在该情况下,由于在后轮的左右独立制动驱动力控制下未产生横向加速度,所以与图5b及图6b的情况相比,能够抑制侧倾率及侧倾角。

从以上观点来看,在本实施方式中,在能够进行主动转向系统和后轮的左右独立制动驱动力行驶控制的电动车辆中,从车载的传感器根据车辆模型算出车辆状态,并相对于从转向求出的目标横摆率,根据利用转向达到目标的情况下产生的侧倾率以及使乘客变得不舒适的侧倾率求出侧倾率变化率,基于变化率,利用后左右马达实施转矩矢量控制,达到目标横摆率并提高乘坐舒适度性能。

图7是详细地表示本实施方式的控制装置200和其周边的结构的示意图。控制装置200构成为具有:车载传感器202;目标横摆率运算部204;车辆横摆率运算部(车辆模型)206;横摆率f/b运算部208;减法部210、212;加权增益运算部220;车体施加力矩运算部230;附加转向角运算部240;加法部241;转弯助力时转弯半径运算部242;转弯助力时侧倾率运算部244;转弯半径运算部246;目标侧倾率运算部248;侧倾率比较运算部252;侧倾率增益运算部256;转弯助力控制部258;横摆率变化率运算部260;侧倾率变化率运算部262;转向传动比可变转矩指示部270;以及马达要求转矩指示部272。转弯助力控制部258构成为具有操舵转弯助力控制部258a和左右驱动力控制部258b。

在图7中,车载传感器202包含上述车轮速度传感器127、128、前后加速度传感器132、横向加速度传感器134、转向角传感器138、横摆率传感器142、加速器开度传感器146、侧倾率传感器148。转向角传感器138检测方向盘130的操舵角θh。另外,横摆率传感器142检测车辆1000的实际横摆率γ,车轮速度传感器127、128检测车辆速度(车速)v。横向加速度传感器134检测车辆1000的横向加速度ay。

图8及图9是表示控制装置200所进行的处理的流程图。以下,基于图7~图9,对控制装置200所进行的处理进行详细说明。首先,基于基准转向传动比st_gboxtratio_std,运算出与转向操舵角θh对应的车轮转向角δstd(图8的步骤s10)。通过转向操舵角θh除以基准转向传动比st_gboxtratio_std而求出车轮转向角δstd。需要说明的是,能够通过主动转向系统改变基准转向传动比st_gboxtratio_std。将车轮转向角δstd输入加法部241。

目标横摆率运算部204基于转向操舵角θh及车辆速度v计算目标横摆率γ_tgt(图8的步骤s12)。具体而言,目标横摆率运算部204从表示通常的平面两轮模型的以下式(1)计算目标横摆率γ_tgt。通过将从式(2)及式(3)算出的值代入式(1)的右边而算出目标横摆率γ_tgt。将算出的目标横摆率γ_tgt向减法部210输入。

需要说明的是,式(1)~式(3)的变量、常量、算子如以下所述。

γ_tgt:目标横摆率

θh:转向操舵角

v:车辆速度

t:车辆的时间常数

s:拉普拉斯算子

n:转向传动比

l:车辆轴距

lf:从车辆重心点到前轮中心为止的距离

lr:从车辆重心点到后轮中心为止的距离

m:车辆重量

kftgt:目标侧偏刚度(前方轮)

krtgt:目标侧偏刚度(后方轮)

如以上所述,将车辆速度v及车轮转向角δ(=θh/n)作为变量而从式(1)算出目标横摆率γ_tgt。式(2)中的常量atgt是表示车辆的特性的常量,是从式(3)求出的。

车辆横摆率运算部206从用于计算车辆横摆率的以下的式计算横摆率模型值γ_clc。具体而言,向以下的式(4)、式(5)代入车辆速度v、转向操舵角θh,并将式(4)和式(5)联立求解来计算横摆率模型值γ_clc(式(4)、式(5)中的γ)。在式(4)和式(5)中,kf表示侧偏刚度(前)、kr表示侧偏刚度(后)。需要说明的是,在式(3)中,通过使用与式(4)和式(5)的侧偏刚度kf、kr不同的目标侧偏刚度kftgt、krtgt,从而使目标横摆率γ_tgt比横摆率模型值γ_clc大,提高转弯性能。将横摆率模型值γ_clc向横摆率f/b运算部208输入。另外,将横摆率模型值γ_clc向减法部212输入。

另一方面,将横摆率传感器142检测出的车辆1000的实际横摆率γ(以下,称为实际横摆率γ_sens)向减法部212输入。减法部212从实际横摆率γ_sens减去横摆率模型值γ_clc,求出实际横摆率γ_sens与横摆率模型值γ_clc之间的差值γ_diff。将差值γ_diff向加权增益运算部220输入。

加权增益运算部220基于实际横摆率γ_sens与横摆率模型值γ_clc之间的差值γ_diff,计算加权增益a。

向横摆率f/b运算部208输入横摆率模型值γ_clc、实际横摆率γ_sens、及加权增益a。横摆率f/b运算部208基于以下的式(6),利用加权增益a对横摆率模型值γ_clc与实际横摆率γ_sens进行加权,计算反馈横摆率γ_f/b。将算出的反馈横摆率γ_f/b向减法部210输出。

γ_f/b=a×γ_clc+(1-a)×γ_sens····(6)

图10是表示加权增益运算部220计算加权增益a时的增益映射的示意图。如图10所示,加权增益a的值根据车辆模型的可靠度可以在0到1之间变化。以实现车辆模型的可靠度为指标,使用横摆率模型值γ_clc与实际横摆率γ_sens之间的差值(偏差)γ_diff。如图10所示,以差值γ_diff的绝对值越小,加权增益a的值越大的方式设定增益映射。加权增益运算部220对差值γ_diff实施图10的映射处理,运算出与车辆模型的可靠度对应的加权增益a。

在图10中,加权增益a为0~1的值(0≤a<1)。在-0.05[rad/s]≤γ_diff≤0.05[rad/s]的情况下,加权增益a为1(a=1)。

另外,在0.1≤γ_diff的情况下,或者在γ_diff<-0.1的情况下,加权增益a为0(a=0)。

另外,在0.05[rad/s]<γ_diff<0.1[rad/s]的情况下,通过以下的式算出加权增益a。

a=-20×γ_diff+2

另外,在-0.1[rad/s]≤γ_diff<-0.05[rad/s]的情况下,通过以下的式算出加权增益a。

a=+20×γ_diff+2

图10所示的增益映射的区域a1是差值γ_diff接近0的区域,是实际横摆率γ_sens的s/n比小的区域,也是车轮特性为线性的区域(干燥的路面),从车辆横摆率运算部206算出的横摆率模型值γ_clc的可靠性高。因此,设定加权增益a=1,将横摆率模型值γ_clc的分配设为100%而利用式(6)运算出反馈横摆率γ_f/b。由此,能够抑制包含于横摆率γ_sens中的横摆率传感器142的噪音的影响,能够从反馈横摆率γ_f/b中排除传感器噪音。因此,能够抑制车辆1000的振动而提高乘坐舒适度。

在此,作为在实际横摆率γ_sens与从车辆模型求出的横摆率模型值γ_clc之间产生背离的重要原因,列举出车轮的动态特性。对于上述平面两轮模型而言,假设车轮的侧偏角与横向加速度之间的关系(车轮的转弯特性)为线性的区域,在该线性区域中,实际横摆率γ与横摆率模型值γ_clc大致一致。在表示侧偏角与横向加速度之间的关系的特性中,在横向加速度相对于侧偏角呈线性的线性区域(转向操舵速度较慢的区域)中,因横摆率传感器142的传感器噪音而产生影响。因此,在该区域中使用横摆率模型值γ_clc。

另一方面,在车轮的转弯特性为非线性的区域中,实际车辆的横摆率和横向加速度相对于转向角和/或侧偏角为非线性,平面两轮模型和在实际车辆中感测到的横摆率背离。在这样的过渡的非线性区域中,由于在横摆率传感器142的传感器特性方面没有产生噪音,所以能够使用实际横摆率γ。非线性区域相当于例如转向的变换时刻。在实际横摆率γ_sens超过横摆率模型值γ_clc的情况下,相当于非线性区域,因没有受到传感器噪音的影响,所以使用实际横摆率γ,因此能够基于真实值进行控制。需要说明的是,如果使用考虑了车轮的非线性的模型,则基于横摆率的控制变得复杂,但是根据本实施方式,能够基于差值γ_diff容易地判定横摆率模型值γ_clc的可靠度,并且能够在非线性区域中使实际横摆率γ的分配增多而使用。另外,在很难受到车轮的动态特性的影响的区域中,能够利用横摆率模型值γ_clc进行应对。

另外,图10所示的增益映射的区域a2是差值γ_diff变大的区域,相当于潮湿路面行驶时、积雪道路行驶时、或者施加高g的转弯时等,是车轮正在打滑的极限区域。在该区域中,从车辆横摆率运算部206算出的横摆率模型值γ_clc的可靠性变低,差值γ_diff较大。因此,设定加权增益a=0,将实际横摆率γ_sens的分配设为100%而利用式(6)运算出反馈横摆率γ_f/b。由此,基于实际横摆率γ_sens来确保反馈的精度,进行反映了实际车辆的举动的横摆率的反馈控制。因此,能够基于实际横摆率γ_sens对车辆1000的转弯进行最佳控制。另外,由于是车轮正在打滑的区域,所以即使对横摆率传感器142的信号产生噪音的影响,驾驶员也不会感觉到车辆1000的振动,能够抑制乘坐舒适度的降低。针对图10所示的低μ(μ为摩擦系数)的区域a2的设定,可以根据设计的必要条件来确定加权增益a=0的区域,也可以根据车辆1000实际在低μ路面上行驶时的驾驶稳定性能、乘坐舒适度等通过实验来确定。

另外,图10所示的增益映射的区域a3是从线性区域向极限区域过渡的区域(非线性区域),根据需要来考虑作为实际车辆的车辆1000的车轮特性,而使横摆率模型值γ_clc和实际横摆率γ_sens的分配(加权增益a)以线性变化。在从区域a1(高μ区域)向区域a2(低μ区域)过渡、以及从区域a2(低μ区域)向区域a1(高μ区域)过渡的区域中,为了抑制伴随着加权增益a的急剧变化的转矩变动、横摆率的变动,所以利用线性插值运算出加权增益a。

另外,图10所示的增益映射的区域a4相当于实际横摆率γ_sens比横摆率模型值γ_clc小的情况。例如,在向车辆横摆率运算部206输入错误的参数而错误计算横摆率模型值γ_clc的情况等,能够利用区域a4的映射,并使用实际横摆率γ_sens进行控制。需要说明的是,加权增益a的范围不限于0~1之间,只要是车辆控制成立的范围即可,在以取任意的值的方式改变构成的情况也包含在利用本发明的技术能够获得的范围内。

减法部210从由目标横摆率运算部204输入的控制目标横摆率γ_tgt中减去反馈横摆率γ_f/b,求出控制目标横摆率γ_tgt与反馈横摆率γ_f/b之间的差值δγ(图8的步骤s14)。即,从以下的式(7)算出差值δγ。

δγ=γ_tgt-γ_f/b····(7)

差值δγ作为横摆率修正量而被输入到附加转向角运算部240和转弯助力控制部258。

附加转向角运算部240基于差值δγ,从以下的式(9)运算出主动转向附加车轮转向角act_addδ(图8的步骤s16)。

另外,附加转向角运算部240基于差值δγ,运算出附加转向操舵角act_addθ。具体而言,将act_addδ乘以转向传动比st_gboxratio而通过以下的式(10)算出附加车轮转向角act_addθ。

算出的附加转向操舵角act_addθ、主动转向附加车轮转向角act_addδ与控制目标横摆率γ_tgt和反馈横摆率γ_f/b之间的差值δγ对应,是用于矫正实际值相对于横摆率的目标值的背离的值。也就是说,附加转向操舵角act_addθ、主动转向附加车轮转向角act_addδ相当于与车体附加力矩mg相当的主动转向的转向角增补量。

加法部241将车轮转向角δstd和主动转向附加车轮转向角act_addδ相加,计算主动转向操舵辅助车轮转向角act_δ(图8的步骤s18)。即,从以下的式(11)求出主动转向操舵辅助车轮转向角act_δ。主动转向操舵辅助车轮转向角act_δ是将与驾驶员的操舵角θh对应的车轮转向角δstd与主动转向下的主动转向附加车轮转向角act_addδ相加而得的值。

act_δ=δstd+act_addδ···(11)

转弯助力时转弯半径运算部242基于主动转向操舵辅助车轮转向角act_δ,从以下的式(12)运算出转弯助力时转向辅助转弯半径act_r(图8的步骤s20)。转弯助力时操舵辅助转弯半径act_r相当于根据主动转向进行转向角增补时的车辆转弯半径。

act_r=(1+av2)×act_δ···(12)

转弯助力时侧倾率运算部244运算出主动转向操舵辅助时的侧倾率。因此,首先,转弯助力时侧倾率运算部244基于转弯助力时操舵辅助转弯半径act_r,从以下的式(13)运算出主动转向操舵辅助时的横向加速度(主动转向操舵辅助转弯横向加速度act_ay)(图8的步骤s22)。主动转向操舵辅助转弯横向加速度act_ay相当于根据主动转向进行转向角增补时产生的横向加速度。

接着,转弯助力时侧倾率运算部244基于主动转向操舵辅助转弯横向加速度act_ay,从以下的式(14)运算出主动转向操舵辅助时的侧倾率(主动转向操舵辅助转弯侧倾率act_mx)(图8的步骤s24)。主动转向操舵辅助转弯侧倾率act_mx相当于在根据主动转向进行转向角增补的情况下产生的侧倾率。

另一方面,目标侧倾率运算部248基于以下的(15)三个式,运算出目标侧倾率mx_clc(图8的步骤s26)。此时,目标侧倾率运算部248基于转弯半径运算部246从以下的式(15)运算出的转弯半径re,首先运算出作为目标的横向加速度ay。接着,目标侧倾率运算部248基于横向加速度ay,从以下的式(15)运算出目标侧倾率mx_clc。目标侧倾率mx_clc相当于与驾驶员的转向操舵角θh对应的侧倾率,即,在不进行根据主动转向的转向角增补的情况下的侧倾率。需要说明的是,作为式(15)中的θ,使用转向操舵角θh。另外,在式(15)中,ms表示车辆质量[kg],hs表示侧倾中心轴-重心高距离[m],表示前侧倾刚性[nm/rad],表示后侧倾刚性[nm/rad],g表示重力加速度[m/s2]。

侧倾率比较运算部252运算出主动转向操舵辅助转弯侧倾率act_mx相对于目标侧倾率mx_clc的比率mx_ratio(图9的步骤s27)。从以下的式(16)运算出比率mx_ratio。

mx_ratio=act_mx/mx_clc···(16)

转弯助力控制部258判定比率mx_ratio乘以侧倾率增益g所得的值是否比1小。(图9的步骤s28)。侧倾率增益g是根据后述的动作变化率设定的侧倾率,但是在此首先以侧倾率增益g=1进行说明。即,在该判定中,判定主动转向操舵辅助转弯侧倾率act_mx是否比没有转弯辅助的状态下的目标侧倾率mx_clc大。接着,基于判定结果,进行仅执行主动转向操舵的转弯助力控制、或者进行执行主动转向操舵+左右驱动力控制的转弯助力控制。接着,转弯助力控制部258基于判定的结果,运算出主动转向系统的转向操舵角可变转矩st_gearratio_mottq、和左右轮的马达转矩mgmottq。在比率mx_ratio的值比1小的情况下,由于主动转向操舵辅助转弯侧倾率act_mx比目标侧倾率mx_clc小,所以不需要为了抑制侧倾率而利用左右轮的马达进行转弯辅助。因此,转弯助力控制部258的操舵转弯助力控制部258a将与主动转向操舵辅助车轮转向角act_δ对应的主动转向控制转向操舵角设为act_θ(图9的步骤s30)。主动转向控制转向操舵角act_θ与主动转向操纵辅助车轮转角act_δ对应,从主动转向操纵辅助车轮转角act_δ和主动转向系统中的转向传动比st_gboxratio求得(act_δ=st_gboxratio/act_θ)。

接着,转弯助力控制部258的操舵转弯助力控制部258a基于以下的式(17),运算出主动转向操舵角增益actst_g(图9的步骤s32)。其中,作为前提,设为0≤actst_g≤1。用目标侧倾率mx_clc相对于主动转向操舵辅助转弯侧倾率act_mx的比表示主动转向操舵角增益actst_g。在通过操舵来转弯的情况下,基于转向操舵角进行转弯,在通过左右驱动力控制而转弯的情况下,以驱动力[n]进行转弯,但是如果从转向角换算到驱动力,则为了改善稳健性及运算负荷,利用增益来改变分配。另外,操舵转弯助力控制部258a基于主动转向操舵角增益actst_g和主动转向控制转向操舵角act_θ,从以下的式(18)运算出调整后的转向操舵角adjstθ。

actst_g=mx_clc/act_mx···(17)

adjstθ=actst_g×act_θ···(18)

基于adjstθ和act_δ,从以下的式(19)运算出主动转向目标传动比act_gratio(图9的步骤s34)。在从步骤s28进入到步骤s30的情况下,由于mx_ratio<1,所以actst_g的值为作为上限值的1(actst_g=1)。因此,主动转向目标传动比act_gratio是act_θ相对于act_δ的比,作为主动转向的助力增益而继承计算值。

act_gratio=adjstθ/act_δ···(19)

图11是表示规定了主动转向目标传动比act_gratio与转向操舵角可变转矩st_gearratio_mottq之间的关系的图表的示意图。操舵转弯助力控制部258a通过将主动转向目标传动比act_gratio代入图11的映射中,求出转向操舵角可变转矩st_gearratio_mottq(图9的步骤s35)。根据act_gratio的值调整转向操舵角可变转矩st_gearratio_mottq,从而即使在驾驶员操作的主动转向控制转向操舵角act_θ小的情况下,也产生所希望的主动转向附加车轮转向角act_addδ。需要说明的是,在比率mx_ratio的值比1小的情况下,由于不根据左右驱动力控制进行转弯,所以不进行马达转矩mgmottq的运算。由此,在步骤s36中,输出转向操舵角可变转矩st_gearratio_mottq。接着,将转向操舵角可变转矩st_gearratio_mottq作为指示值,驱动电动动力转向马达1060。

另外,在比率mx_ratio的值为1以上的情况下,从图9的步骤s28进入步骤s38。在该情况下,由于在根据主动转向进行了转向角增补的情况下所产生的主动转向操舵辅助转弯侧倾率act_mx大于与驾驶员的转向操舵角θh对应的目标侧倾率mx_clc,所以进行左右驱动力控制的转弯助力。在步骤s38中,操舵转弯助力控制部258a将主动转向控制转向操舵角设为驾驶员的转向操舵角θh。即,在该情况下,不进行主动转向系统所产生的转弯助力。并且,从式(16)求出主动转向操舵角增益actst_g,基于主动转向操舵角增益actst_g和主动转向控制转向操舵角θh,从以下的式(20)运算出adjstθ(图9的步骤s40)。在从步骤s28进入到步骤s38的情况下,由于mx_ratio≥1,所以actst_g的值小于1。将该actst_g用作增益,通过将其乘以转向操舵角θh而能够使转向角降低。由此,在利用转向操舵进行转弯时侧倾率变大的情况下,通过使转向角降低,并利用左右驱动力分配控制进行转弯助力,从而能够在维持转弯性能的状态下使侧倾率降低。

adjstθ=actst_g×θh···(20)

另外,在比率mx_ratio的值为1以上的情况下,没有利用主动转向系统,而是利用后轮的左右制动驱动力产生由车体施加力矩运算部230运算出的车体附加力矩mg。因此,转弯助力控制部258的左右驱动力控制部258b基于差值δγ,从以下的式(21)运算出与差值δγ对应的车体附加力矩δmg(图8的步骤s42)。

接着,左右驱动力控制部258b基于车体附加力矩δmg,从以下的式(22)运算出马达附加转矩mgmottq(图9的步骤s44,图9中是mgmottq)。在式(22)中,trdr是后轮104、106的轮距宽度。另外,tirer是前轮100、102及后轮104、106的车轮半径,gboxratio是后轮104、106的齿轮箱120、122的齿轮比。

另外,在比率mx_ratio的值为1以上的情况下,也与比率mx_ratio的值比1小的情况相同地,基于adjstθ运算出转向操舵角可变转矩st_gearratio_mottq(图9的步骤s34、s35)。此时,将式(18)的act_θ置换为转向操舵角θh而进行运算。由此,在步骤s36中,输出由步骤s44求出的马达附加转矩mgmottq和由步骤s35求出的转向操舵角可变转矩st_gearratio_mottq。并且,将转向操舵角可变转矩st_gearratio_mottq作为指示值,驱动电动动力转向马达1060。另外,将马达附加转矩mgmottq作为指示值,驱动后轮104、106的马达112、114。通过以上的控制,在从步骤s28进入到步骤s38的情况下,由于利用马达附加转矩mrmottq产生相当于差值δγ的横摆率,所以降低主动转向所产生的助力,能够降低侧倾率。

以下,对算出图9的步骤s28中使用的侧倾率增益g的方法进行说明。横摆率变化率运算部260运算出反馈横摆率γ_f/b相对于目标横摆率γ_tgt的比率。侧倾率变化率运算部262运算出侧倾率传感器148的检测值mx_sens相对于目标侧倾率mx_clc的比率。侧倾率增益运算部256算出将侧倾率变化率作为分母并将横摆率变化率作为分子的动作变化率。即,通过以下的式(23)算出动作变化率。

动作变化率=((γ_f/b)/γ_tgt)/(mx_sens/mx_clc)···(23)

图12是表示规定了动作变化率与侧倾率增益g之间的关系的映射的示意图。侧倾率增益运算部256基于动作变化率,从图12的映射运算出侧倾率增益g。需要说明的是,侧倾率增益g能够设定为1以上的值。

动作变化率是无因次化的横摆率相对于无因次化的侧倾率的比率。动作变化率越小,相对于横摆率而侧倾率变大,侧倾率增益g根据图12的映射而增大侧倾率。由此,如果在图9的步骤s28中将比率mx_ratio乘以侧倾率增益g,则与g=1的情况相比,从步骤s28进入步骤s38的比例变高,在相对于横摆率而侧倾率大的情况下,能够利用左右驱动力控制进行转弯助力。

另一方面,动作变化率越大,相对于侧倾率而横摆率变大,侧倾率增益g根据图12的映射而减小侧倾率。由此,从图9的步骤s28进入步骤s30的比例变高,在相对于侧倾率而横摆率大的情况下,能够利用主动转向系统进行转弯助力。

在图9的步骤s28中,在侧倾率增益g=1的情况下,通过前馈控制确定转向操舵角可变转矩、马达驱动力。另一方面,在使侧倾率增益g变化的情况下,由于在侧倾率增益g中包含侧倾率传感器148的检测值mx_sens和反馈横摆率γ_f/b的主要条件,所以能够利用反馈控制确定转向操舵角可变转矩、马达驱动力。因此,由于可以改变侧倾率增益g,所以能够基于实际的车辆举动进一步对转向操舵角可变转矩、马达驱动力进行最佳控制。

如以上说明的那样,根据本实施方式,通过控制主动转向系统中的转向传动比和左右驱动轮的马达转矩,能够对车辆的侧倾进行最佳控制,并且能够兼顾乘坐舒适度的提高和转弯性能这两方面。

以上,参照附图对本发明的优选实施方式进行了详细说明,但是本发明不限于该例子。只要是具有本发明所述技术领域的通常知识的人,就可以知晓在专利权利要求所记载的技术思想的范围内能够想到各种的变更例或修正例,对此,当然可以知道也属于本发明的技术范围。

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