专利名称：车辆控制器和车辆控制方法
技术领域：
本发明涉及既使车辆与另一物体发生碰撞，仍能继续进行适当的控制操作的一种车辆控制器和车辆控制方法。
如果通过读取各种传感器，如加速度传感器、偏转率传感器等的检测结果来控制装在车辆上的各种仪器，这是通常的作法以确定各传感器是否正常起作用。例如，如果来自一个传感器的检测信号电平超出了预定的范围，可确定该传感器发生故障。则采取适当的措施，例如，禁止预定的控制过程。
然而，来自传感器的检测信号的电平可能由于碰撞所导致的冲击的影响超出预定的范围。在这种情况下，也确定传感器有故障，尽管传感器实际上在以正常的方式起作用。因此，如果在碰撞发生后执行预定的控制，在某些情况下控制可能未能完全实现其优点。
本发明第一方面是用于控制车辆行驶状态的车辆控制器，包括用于检测车辆行驶状态的检测装置；用于输入由检测装置检测的结果和控制预定的车载仪器的控制装置；用于确定检测装置是否已故障的故障确定装置；如果故障确定装置确定检测装置已故障，用于限制控制装置的控制过程的限制装置；用于检测车辆的碰撞状态的碰撞检测装置；和如果车辆的碰撞状态由碰撞检测装置所检测，在碰撞状态检测后的预定时间内，这样改变故障确定装置确定过程以使得限制确定检测装置已故障的确定改变装置。
该预定的时间意味着在此期间至少检测一次碰撞的一段时间。
故障确定装置确定一个故障是否已出现在检测装置中。如果检测到检测装置的故障，限制装置限制控制装置的控制过程，比如，限制装置禁止由控制装置开始的控制。
如果在这种情况下，车辆的碰撞状态由碰撞检测装置所检测，则确定改变装置改变故障确定装置的确定过程，以使得限制检测装置有故障的决定，例如确定改变装置改变用于故障确定的阀值，或禁止检测装置有故障的确定。因此，既使由于由碰撞或类似的事情所导致的冲击影响，从检测装置暂时地输出过大的检测结果，也有可能避免立即确定传感器有故障的情况。
由确定改变装置改变故障确定的期间到其间至少碰撞状态被检测的一段时间。正常的故障确定过程在碰撞状态结束之后，立刻重新开始。
根据本发明的第二方面，用于控制车辆行驶状态的一种车辆控制器包括，用于检测车辆行驶状态的检测装置；用于输入检测装置检测结果和控制预定的车载仪器的控制装置；用于确定检测装置是否已故障的故障确定装置；如果故障确定装置确定检测装置已发生故障，用于限制控制装置控制过程的限制装置；用于检测车辆碰撞状态的碰撞检测装置；以及如果车辆的碰撞状态由碰撞检测装置所检测，用于在碰撞状态检测后的预定时间内禁止限制装置的限制操作的禁止装置。
该“预定时间”意味着至少检测一个碰撞状态的一段时间。
故障确定装置确定故障是否已在检测设备中发生。如果检测到检测装置的故障，限制装置限制控制装置的控制过程，例如，限制装置禁止由控制装置开始的控制。
如果在这种情况下，车辆的碰撞状态由碰撞检测装置所检测，限制装置的限制操作被禁止，例如控制装置的控制正常进行，不管故障确定装置关于检测装置是否有故障的确定。因此，既使由于碰撞或类似的事情所导致的冲击影响，由检测装置暂时产生过大的检测输出，使得确定故障已在检测装置中产生，也可能避免限制装置立即起作用以便执行适应于检测装置出故障情况的控制过程。
禁止限制装置的限制操作的期间为在其间至少碰撞状态被检测的一段时间。这个预定时间过去之后，随着碰撞状态的结束，限制装置的正常限制过程立刻被准许。因此，如果检测装置确实有故障，控制装置的控制过程在经过预定时间时由限制装置所限制。
根据本发明第三方面，用于控制车辆行驶状态的车辆控制器包括用于检测车辆行驶状态的检测装置；用于输入检测装置检测结果并控制预定车载仪器的控制装置；用于确定检测装置是否已故障的故障确定装置；如果故障确定装置确定检测装置已出故障，用于限制控制装控制过程的限制装置；用于检测车辆碰撞状态的碰撞检测装置；以及如果车辆的碰撞状态在控制装置控制期间由碰撞检测装置所检测，用于禁止限制装置的过程和在碰撞状态检测后的预定时间内抑制在控制之下控制状态的改变，及用于在预定时间经过之后解除限制装置的限制过程的禁止和重新开始控制装置的控制的控制悬挂装置。
该“预定时间”表示检测至少一个碰撞状态的一段时间。
在某些情况下，车辆的碰撞状态在控制装置进行控制期间被检测。在这种情况下，控制装置的控制过程，由于比如在控制下的控制状态可能立即改变并因此可能使驾驶员惊慌，而被停止。此外，由于由碰撞所导致的冲击影响，可能由检测装置暂时输出一个过大的检测结果。如果在这种情况下继续进行正常的控制，过大的检测结果的影响可以改变控制状态使得驾驶员可能被惊吓。
因此，在碰撞状态检测后的预定时间内，限制装置的处理由控制悬挂装置所禁止，以便抑制在控制下控制状态的改变。由此，当碰撞状态正被检测时，抑制控制状态的改变。因此有可能避免由于控制状态的改变驾驶员被惊吓的状况。在预定时间经过之后，控制悬挂装置解除对控制装置控制过程的禁止。因此，在这个时间点上，如果检测装置实际有故障，控制装置的控制过程由限制装置所限制。如果在碰撞后检测装置正常起作用，控制装置的控制被重新开始。因此，完全恢复控制作用，直到车辆停止。
在本发明的第一至第三方面，控制装置可以是用于控制作用于每个车轮的制动力以稳定车辆的运转状态的一个运转状态控制装置。
如果控制装置是一个用于控制车辆运转状态的运转状态控制装置，根据第一或第二方面的车辆控制器既使在碰撞期间也能执行预定的运转状态控制，因为至少在碰撞状态期间，车辆控制器避免转变到在检测装置故障时要执行的控制。在第三方面的车辆控制器中，在运转状态控制下控制状态的改变，在碰撞状态正被检测时，被抑制。在碰撞状态结束后，只要检测装置正常起作用，一个良好的车辆运转状态控制可以被执行，直到车辆最后停止。
因此，在从碰撞状态发生到车辆停止的期间，用于稳定车辆运转状态的车辆运转状态控制作用可以被完全获得，而不会由于控制状态的改变使驾驶员感到不安。
图6是在车辆运转状态具有转向不足趋势时，表示在转矩M、纵向力Fx及内侧与外侧轮制动力Fin与Fout，和类似参数之间相对关系的一个图形；图7是在其中至少前轮被驱动的车辆，其运转状态具有过度转向趋势时，表示在转矩M，纵向力Fx及内侧与外侧轮制动力Fin与Fout，和类似参数之间的相对关系的一个图形；图8是在车辆的运转状态具有过度转向趋时，说明在前轮和后轮之间分配的制动力的图形；图9是说明传感器故障确定程序的一个流程图；
图10是说明碰撞确定程序的一个流程图；图11是说明由控制器所执行的车辆运转状态控制过程的一个流程图；图12是在图11的S90中，说明在前轮和后轮之间分配制动力的过程的一个流程图；图13是在图11的S170中，说明在前轮和后轮之间分配制动力过程的一个流程图；图14是根据本发明的第二实施例，说明车辆运转状态控制过程的一个流程图；和图15是根据本发明的第二实施例，说明传感器故障确定程序的一个流程图。
图1示意地说明装有用于稳定车辆运转状态的车辆运转状态控制器的一个二轮驱动车辆的驱动系统，作为根据本发明第一实施例车辆控制器。发动机1的运转输出经由传动装置2被传递到前轮侧驱动轴4，并经由前差速器5F被传递至驱动轴6FL、6FR，由此带动前轮FL、FR。驱动轴6FL、6FR通过后差速器5R被连接。驱动轴6RL、6RR分别连接至车轮RL、RR。
各车轮FL、FR、RL、RR装有制动装置10。各制动装置10构成一个具有与车轮FL、FR、RL、RR一起旋转的一个盘形转子11和配置在盘形转子外部边缘部分的卡钳12的一个盘式制动器。卡钳12具有被反向压在盘形转子11两侧表面的摩擦垫，并包含通过向其供应油压把摩擦垫压向盘形转子11的压力活塞的一个车轮制动油缸26(见图2)，等。
在将吸入的空气引入发动机1的吸气系统通道中，提供了用于控制吸入空气量的节流阀7。节流阀7通过调节马达8被控制在预定的开启角度。
图2说明了用于致动车轮FL、FR、RL、RR制动装置10的一个油压控制系统。主油缸22具有二个彼此独立且串联连接的加压室。在制动踏板20上的踏板操作被传给在主油缸22中各加压室内的活塞。因此，对应于在制动踏板20上作用力的幅值的油压在加压室内产生。在各加压室内产生的油压经由一个油压管24被引导至刹车致动器300。在刹车致动器300中单独控制的油压经由油压管24被提供给制动装置10的车轮制动油缸26。
刹车致动器300具有能与制动踏板20的操作分开地升高在车轮油缸26内的油压的一个液压泵，和用于控制流进刹车致动器300的液压油的控制阀。通过对液压泵和控制阀的操作控制，刹车致动器300能独立于驾驶者的制动操作，升高、降低和保持在各个车轮油缸26中的油压。
刹车致动器300和节流阀7的操作由控制器100所控制。
图3示意地说明包括控制器100的车辆控制器的整个结构。控制器100接收由用于检测车辆速度V的车辆速度传感器210；用于检测作用于车身的横向加速度Gy的横向加速度传感器211；用于检测作用于车身的纵向加速度Gx纵向加速度传感器212；用于检测大于横向加速度传感器211和纵向加速度传感器212的一个珈速度的加速度传器213；用于检测在车身上的偏转率γ的偏转率传感器214；用于检测转向角θ的转向角传感器215；用于检测加速器踏板30的下压量Accp的加速器踏板传感器216；用于检测发动机转速Ne的转速传感器217等。检测的结果。根据检测的结果，控制器100控制刹车致动器300和节流阀7的操作。
由控制器100执行的控制操作将被叙述。
控制器100通过向车轮分配驱动力(包括制动力)控制车辆的运转状况。在这个实施例中采用的向右轮、左轮、前轮和后轮分配制动力的技术将被叙述。
首先，将描述向右轮和左轮分配的技术。
假设如图4所示的一种状态，其中具有零轴距的右侧轮和左侧轮的车轮模型正以横向加速度Gy左转。由于负载偏移，外轮400out的摩擦圆420out大于内轮400in的摩擦圆402in。尤其内轮摩擦圆半径Finmax和外轮摩擦圆半径Foutmax可以用公式(1)和(2)来表示Finmax＝m*g/2-m*Gy*h/t (1)Foutmax＝m*g/2+m*Gy*h/t (2)其中m是车的重量，g是重力加速度，h是车辆在重心O处的高度，而t是轮距。
因此，如图5所示，由于制动力，作用于车辆的偏移转矩和纵向力通过画阴影线矩形区域(可控制范围)来表示，其中横轴表示转矩M，而纵轴表示纵向力Fx。如果目标偏移转矩Mt和目标纵向力Fx在可控制的范围之内，则用于内轮的目标制动力和用于外轮的目标制动力被唯一地确定为以偏移转矩轴和纵向力轴为基准，以由目标偏移转矩Mt和目标纵向力Fx所确定的坐标点，垂足在内轮制动力轴线和外轮制动力轴线上的坐标点值。
相反，如果目标偏移转矩Mt和目标纵向力Fx在可控制范围以外，确定内轮和外轮目标摩擦力的方法变得关键。总之，如果车辆运转状态具有过度转向趋势(旋转趋势)，向车辆施加反旋转转矩是有效的以稳定车辆的运转状态。因此，在这个实施例中，左右轮之间的制动力分配通过优先考虑获得目标偏移转矩Mt来确定。
因此，如果目标偏移转矩Mt和目标纵向力Fx存在于由图5所示的点P1、P4、P6、P7(下文称作“旋转区域”)所围成的区域内，内轮的目标制动力(＝O)和外轮的目标制动力被确定为，平行于纵向力的轴线向外轮制动力的轴线移动目标偏移转矩和目标纵向力的坐标点所获得的点的坐标。
如果车辆运转状态一般具有转向不足的趋势(外移趋势)，进行减速是有效的(通过减速转移负载(在帮助旋转的方向上产生转矩)和车速减小)以稳定车的运转状态。因此，在这个实施例中，左右轮之间的制动力的分配通过优先考虑获得的目标纵向力来确定。
因此，如果目标偏移转矩和目标纵向力存在于一个区域内，该区域在通过点P2平行于转矩M轴线延伸的直线和通过点P3平行于转矩M轴线延伸的直线之间，并在点P5和点P3之间延伸的直线下方(下文，该区域将被称为“外移区域(drift-out region”)，则内轮和外轮的目标制动力被确定为由平行于转矩轴线移动目标偏移转矩(yaw moment)和目标纵向力的坐标点到线段P2-P3所获得的点的坐标。
在下面所述的实施例中，目标偏移转矩Mt和目标纵向力Fx只作为在可控制范围、旋转区域或外移区域内的值被计算。然而，如果目标偏移向里和目标纵向力作为在除可控制范围，旋转区域和外移区域以外的区域内的值被计算，内轮和外轮的目标制动力被确定为，对应于在实际上最接近计算值坐标点的可控制范围的边界线上的一个点的值。
例如，如果目标偏移转矩和目标纵向力在通过点P6和点P7的直线下方及在外轮制动力轴线上方、和线段P6-P4左面的一个区域内，内轮和外轮的目标制动力被确定为点P4的坐标。如果目标偏移转矩和目标纵向力在外轮制动力轴线下方及通过点P5和点P3的直线上方，和通过点P3和P4的直线下方的一个区域内，内轮和外轮的目标制动力被确定为平行于外轮制动力轴线移动目标偏移转矩和目标纵向力到线段P3-P4所获得的点的坐标。
如果目标偏移转矩和目标纵向力在由点P1、P2、P5所规定的三角区域内，内轮的目标制动力和外轮的目标制动力(＝O)被确定为平行于外轮制动力轴线移动目标偏移转矩和目标纵向力的坐标点到内轮制动力轴线所获得的点的坐标。此外，如果目标偏移转矩和目标纵向力在通过点P2平行于转矩轴线延伸的直线上方，而在通过点P5和P3的直线的下方的区域内，内轮和外轮的目标制动力被确定为点P2的坐标。更进一步，如果目标偏移轴矩和目标纵向力在通过点P3平行于转矩轴线延伸的直线下方并在通过点P5和P3的直线下方的一个区域内，则内轮和外轮的目标制动力被确定为点P3的坐标。
然而，如果车辆的过度转向状态要被控制，与施加的制动力有关的横向力必须减少。因此，最好是内轮和外轮的制动力被设置等于或小于对应图6所示的车辆摩擦圆半径的1/3。如果制动力大约是摩擦圆半径的1/3，则横向力的减少可以被控制到大约5％。
如果驱动动力被施加于前轮驱动车辆和四轮驱动车辆至少前轮之上，可以向车辆施加的偏移转矩和纵向力占据图7中阴影所表示的区域。该可控制范围变得比只基于制动力控制时提供的可控制范围大。对于带有转向不足趋势的车辆运转状态来说，只有制动力被控制。关于带有过度转向趋势的车辆运转状态，车轮驱动力也被用作控制因子，以向车辆施加一个增加的反旋转转矩并使车的减速可以被减少。
接着，将叙述前轮和后轮之间分配力的技术。
在关于过度转向趋势的制动控制中，作用于车辆的反旋转转矩，随着在旋转半径方向上向外的外前轮上制动力的增加而增加。因此，在前轮上纵向力(摩擦力)的最大值Fxfmax将等于图8所示的车轮摩擦圆半径。在各前轮上纵向力最大值Fxfmax在等式(3)中可以表示为Fxfmax＝μf*Wf (3)其中μf是路面对于前轮的摩擦系数，而Wf是前轮的负载。
如果制动力要作用于后轮，需要确定由制动力和随横向力的减少而减少的转矩所给出的二个转矩中分解的制动力。即，如图8所示，必须确定在后轮上制动力的最大值Fxrmax，这样使制动力Fxrmax与横向力Fy的合力Fr的方向垂直于连接车辆重心O与从车的上面看去车轮接地点的直线，并使合力Fr的大小等于后轮摩擦圆的半径。因此，给出在重心O和后轮旋转轴之间的距离B、后轮和路面之间的摩擦系数μr、和后轮的负载Wr，在后轮上制动力的最大值可以表示在公式(4)中Fxrmax＝μr*Wr*(t/2)/(B2+t2/4)1/2(4)根据在前轮和后轮上制动力最大值Fxfmax和Fxrmax之间的比值，在前轮和后轮之间分配制动力。
在关于转向不足趋势的制动控制中，在前轮和后轮之间，以与前轮和后轮的摩擦圆半径成正比的比例分配制动力。
采用上述的制动力分配技术，控制器100进行车辆的运转状态控制。
而且，根据不同传感器的控制结果，控制器100执行不同的控制操作。因此，如果任何一个传感器出故障，将不可能继续良好的控制操作。因此，控制器100一直监视传器的故障情况。
在图9中表示了说明一个传感器故障确定过程的流程图。用于横向加速度传感器211，纵向加速度传感器212，用于气囊的加速度传感器213，偏转率传感器214等的传感器故障确定过程实际上与由图9的流程图所说明的过程相同。单独的传感器的故障确定过程被并行执行。这些故障确定过程在点火开关的接通操作时开始。
首先，在步骤(下文称作“S”)300传感器输出V，即对经历故障确定过程的传感器的检测结果被读取。接着在S302，确定传感器的输出值V是否大于预定的上限值VH或小于预定的下限值VL。上限值VH和下限值VL根据车辆正常行驶期间不能连续产生的输出电平而规定(即，在车辆正常运转期间不会在车辆中出现)。
如果在S302确定是“否”，即如果传感器输出V在VL≤V≤VH范围之内，确定传感器没有故障。在这种情况下，过程进行到S304，其中计数器的计数值N被重置为N＝0。接着在S306，确定把传感器“正常”作为该循环故障确定程序的结果。
反之，如果在S302确定是“是”，即如果传感器输出值V大于预定上限值VH或低于预定的下限值VL，过程进行到S308，其中计数器的计数值N被增加。即，计数器的计数值N通过向现在的计数值N加“1”被变为新的计数值N。
接着在S310，确定在S308中增加的计数值N是否大于预定的阀值Nth。如果在S310确定是“否”，过程回到S300。在重复上述过程之后，在S310可能确定计数值N已大于阀值Nth(S310的“是”)。这意味着其中传感器输出V的幅值在上下限VH、VL以外的状况已持续了由计数值N的阀值Nth所规定一段时间。
在这种情况下，过程继续到S312，其中要确定车辆的碰撞状态是否根据由下文叙述的碰撞确定程序所提供的确定结果被检测。如果碰撞状态被检测(S312“是”)，则存在传感器输出受车辆撞击的影响被过分增加的可能性。因此，不是立即确定传感器有故障，而是过程进行到S306，其中认定传感器在该阶段正常起作用。则故障确定过程在S300处开始被重复。
反之，如果在S312确定车辆未处于碰撞状态(在S312“否”)，有可能确定传感器有故障，而不需要考虑车辆碰撞的影响。在这种情况下，过程进行到S314，其中用于传感器故障的预定操作被执行。例如，表示其它控制程序的传感器故障发生的标志被设置，和/或表示传感器故障发生的指示灯被接通。
通过执行上述的用于各传感器的故障确定过程，控制器100确定在任何传感器中是否有故障。
如上所述，控制器100检测车辆是否处于与物体相撞的碰撞状态。一种检测过程的实例在图10的流程图中被说明。
流程图所说明的过程在点火开关接通时开始。首先在S400，读取纵向加速度传感器212，横向加速度传感器211和偏转率传感器214的检测读数。接着在S402，确定偏转率值γ，即其中一个检测结果，其增加是否已超出假定车辆正常运行的参数范围A。如果在S402确定是“是”，过程进行到S404，其中要确定检测的偏转率γ的差分值dγ是否已增加超出了为车辆的正常运行假定的参考范围B。如果在S404确定是“是”，过程进行到S406，其中要确定纵向加速度值Gx是否已增加超过了为车辆正常行驶假定的参考范围C，或者横向加速度值Gy是否已增加超过了为车辆正常运行假定的参考范围D。
如果在S406确定是“是”，可以认为车辆处于与物体碰撞的状态。因此过程进行到S408，其中确定在确定程序的本循环中检测碰撞状态。
然而，如果确定“否”导致S402至S406中任何一个确定步骤，过程进行到S410，其中确定在程序的该循环中车辆处于非碰撞状态。
尽管在图10中根据横向加速度传感器211、纵向加速度传感器212和偏转率传感器214的检测结果来检测车辆的碰撞状态，其它检测技术也可以被用来检测车辆的碰撞状态。例如，车辆的碰撞状态可以根据用于气囊的加速度传感器213的检测结果来检测。加速度传感器213检测比横向加速度传感器211和纵向加速度传感器212更大的加速度。此外，根据车辆的碰撞，滚动速率急剧增加。因此，滚动速率数值和/或滚动速率的变化状态可以被用作检测碰撞状态的依据。更进一步，也可以使用检测车身变形的变形检测装置的检测结果。由此，不特别限制检测技术。
控制器100在执行图9所示的传感器故障确定过程和图10所示的碰撞的确定时，执行稳定车辆运转运转状态的车辆运转状态控制。
由控制器100所执行的车辆运转状态控制过程将根据图11的流程图被说明。
由图11所说明的过程在点火开关接通时开始。首先，在S500，确定碰撞状态是否根据由碰撞检测过程所提供的检测结果被检测。如果在S500确定是“否”，过程进行到S510，其中要根据在图9中举例说明的传感器故障确定过程的结果确定是否在任何传感器中存在故障。如果在任何传感器中没有故障(在S510，“否”)，过程进行到S10，其中实际控制过程开始。为了便于理解，说明首先在假设在S500和S510确定为“否”，即车辆未处于碰撞状态及无传感器有故障。在S500或S510确定为“是”之后执行的处理将在下文被叙述。
首先在S10，输入包括车速传感器210和类似的各种传感器的检测结果。接着在S20，确定是横向加速度Gy和车辆速度V与偏转率γ的乘积V*γ之间的差Gy-V*γ的横向加速度的微分(车辆滑动加速度)Vyd。通过对横向加速度的偏差Vyd积分，车身滑动速度Vy被确定。车身滑动角β作为车身滑动速度Vy与车身纵向速度Vx(＝车辆速度V)的比值Vy/Vx被计算。此外，车身滑移角速度βd作为车身滑动角β的微分值被计算。
接着在S30，确定车身滑动角β和车身滑动角速度βd的线性和a*βd+b*βd绝对值是否超过参考值βc(正常数)，即车辆是否正产生旋转趋势，其中a和b是正常数。
如果在S30确定是“是”，即，如果确定车辆正产生旋转趋势，过程进行到S40。在S40中，确定横向加速度Gy是否是正的，即车辆是否处于左转状态。如果车辆处于左转状态，过程进行到S50，其中等式(5)中的系数Cs被设置为-Cspin，在这里Cspin是正常数。如果车辆是处于向右转状态，过程进行到S60，其中系数Cs被设置为Cspin。
接着在步骤S70，目标偏移转矩Mt在等式(5)中被计算，而目标纵向力Ft被设置为Ftc(常数)。
Mt＝(|a*β+b*βd|-βc)*Cs(5)接着在S80中，内轮和外轮的摩擦圆半径Finmax和Foutmax分别在等式(1)和等式(2)中被计算，以便在图5或7中举例说明的一个图形上所表示的点P2至P5被确定。此外，根据加速器踏板30的下压量Accp和发动机转速Ne，发动机1的输出扭矩Te按照规定的图形被计算。根据传动装置2的速比Rtm和输出扭矩Te，按照预定的图形确定在内轮和外轮上的驱动力Fdin和Fdout。因此，点P′1、P′4、P′6被确定。从如上文叙述所确定的图7的图形，外轮制动力Fout由上述技术所确定。
接着在S90中，根据图12所示的流程图在前轮和后轮之间分配外轮制动力Fout，于是前轮和后轮在外侧的目标制动力在车辆旋转半径的方向上被获得。
在图12的流程图中，在S92，在内侧前轮的负载Wfin和后轮的负载Wrin在旋转半径的方向上根据纵向加速度Gx和横向加速度Gy分别在等式(6)和等式(7)中被计算。此外，前轮外侧负载Wfout和后轮外侧负载Wrout，在旋转半径的方向上根据纵向加速度Gx和横向加速度Gy分别在等式(8)和等式(9)中被计算。
Wfin＝mf*g/2-m*Gx*h-Cfr*m*Gy*h/t (6)
Wrin＝mr*g/2+m*Gx*h-(1-Cfr)*m*Gy*h/t (7)Wfout＝mf*g/2-m*Gx*h+Cfr*m*Gy*h/t (8)Wrout＝mr*g/2+m*Gx*h+(1-Cfr)*m*Gy*h/t (9)其中mf和mr是车辆的前轮侧质量和后轮侧质量，而Cfr是滚动刚性分布。
接着在S94，可以在旋转半径内侧的前轮和后轮上产生的制动力的最大值Finfmax和Finrmax在对应于等式(3)和等式(4)的下列等式(10)和等式(11)中被计算。在等式(10)和(11)中，Minf和Minr是路表面对于在旋转半径内侧的前轮和后轮的摩擦系数。此外，能在旋转半径外侧的前轮和后轮上产生的制动力的最大值Foutfmax和Foutrmax在对应于等式(3)和等式(4)的下面等式(12)和等式(13)中被计算。在等式(12)和(13)中，μoutf和μoutr是路表面对于在旋转半径外侧的前轮和后轮的摩擦系数。
Finfmax＝μinf*Wfin(10)Finrmax＝μinr*Wrin(11)Foutfmax＝μoutf*Wfout (12)Foutrmax＝μoutr*Wrout*(t/2)/(B2+t2/4)1/2(13)接着在S96，前轮和后轮在旋转半径内侧的目标制动力Finf和Finr通过以与下列等式(14)和(15)中的制动力的最大值Finfmax和Finrmax成正比的比例分配内轮制动力Fin来计算。
此外，前轮和后轮在旋转半径外侧的目标制动力Foutf和Foutr通过以与下列等(16)和(17)中的制动力最大值Foutfmax和Foutrmax成正比的比例分配外轮制动力Fout来计算。因此S90的处理被完成。
Finf＝Fin*Finfmax/(Finfmax+Finrmax) (14)Finr＝Fin*Finrmax/(Finfmax+Finrmax) (15)Foutr＝Fout*Foutfmax/(Foutfmax+Foutrmax)(16)Foutr＝Fout*Foutrmax/(Foutfmax+Foutrmax)(17)再参照图11的流程图，如果在S30确定是“否”，即，如果确定车辆没有旋转趋势，过程进行到S100。在S100中，一个参考偏转率γc在等式(18)中被计算，其中Kh是稳定因子而L是轴距。此外，目标偏转率γt在等式(19)中被计算，其中T是时间常数而S是拉普拉斯算子。
γc＝V*Q*(1+Kh*V2)*L(18)γt＝γc/(1+T*s)(19)接着在S110中，确定在目标偏转率γt的绝对值和实际偏转率γ的绝对值之间的偏差|γt|-|γ|是否超出基准值γc(正常数)，即，车辆是否产生外移趋势。
在S110确定“否”意味着已确定车辆没有外移趋势和没有旋转趋势(S30)。因此，在S110确定“否”意味着车辆稳定运行。然后过程进行到S112，其中表示运转状态控制是否正被执行的执行标志值F被设置为F＝0，以表示运转状态控制未被执行。然后，这个程序结束。
相反，如果在S110确定是“是”，即，如果确定车辆有外移趋势，过程进行到S120。在S120，确定横向加速度Gy是否是正值，即，车辆是否处于左转状态。如果在S120确定是“是”，过程进行到S130，其中因子K值被设为“1”。如果在S120确定是“否”，过程进行到S140，其中因子K的值被设为“-1”。
在S130或S140之后，过程进行到S150，其中目标偏移转矩Mt被设置为K*Mtc，这里Mtc是常数，而目标纵向力Ft在下面等式(20)中被计算。
Ft＝(|γt|-|γ|-γc)*Cd (20)接着在S160中，内轮和外轮摩擦圆半径Finmax和Foutmax在等式(1)和(2)中被计算。由该值等于摩擦圆半径的1/3，确定在图6的图形中点P′2至P′6。根据由此确定的图6的图形，内轮和外轮的制动力Fin和Fout由上述技术所确定。
接着在S170中，内轮制动力Fin和外轮制动力Fout根据图13的流程图在前轮和后轮之间分配。因此，计算出各个轮的目标制动力。根据图13的流程图，与在图12的流程图中S92至S96实际上相同的过程在S172至S176中被执行。然而，在S174中，可能在旋转半径内侧的后轮上产生的制动力的最大值Finrmax在等式(21)中被计算
Finrmax＝μinr*Wrin (21)在此之后，过程进行到S180，其中发动机输出抑制过程被执行。特别，在这个过程中，根据在S30或S110中掌握的车辆的状态，通过自动地收窄节流阀7的开启量来减少发动机的输出。通常，根据由加速器踏板传感器216所检测的加速器踏板30下降量Accp，确定调节马达的开启度。然而，在通过利用制动装置10稳定车辆运转运转状态的制动力控制执行期间，调节马达8被驱动，而不管加速器踏板30的下降量Accp，以便在控制器100的控制下在接近预定开启角度的方向上控制节流阀7。
根据车辆的各种状态程度，如旋转趋势、外移趋势等，以图形的形式预定节流阀的开启角度。在S180中，根据已掌握的车辆状态程度，通过图形确定节流阀的开启角度。根据确定的节流阀开启角度，驱动调节马达8。
接着在S190中，执行关于各个轮FL、FR、RL、RR的制动力控制。在S190中，用于各个车轮的车轮油缸26的目标制动压力根据在S90或S170中计算的车轮目标制动力被计算。此外，用于各个车轮油缸26的负载比在等式(22)中被计算Dir＝Kp*(Pi-Pti)+Kd*d(Pi-Pti)dt(22)其中Kp和Kd是在控制压力的反馈控制中比例项和差分项的增益因子，而Pi是各个车轮的车轮油缸压力，pti是各个车轮的目标车轮油缸压力。
然后，各个车轮的油缸压力，通过执行向刹车致动器300的预定控制阀输出一个对应于负载比Dir的控制信号的过程，而被控制，以使得车轮FL、FR、RL、RR的制动力达到它们各自的目标制动力。
在S190中执行了这个流程之后，流程进行到S200，其中执行标志值F被设置为F＝1以表示正执行车辆的运转状态控制。然后，这个程序终止。
通过执行上述的控制过程，车辆的旋转和外移趋势被消除。当旋转和外移趋势被消除时，在S110确定为“否”，而且流程进行到S112。在S112中，执行标志值F被设置为F＝0，以表示车辆的运转状态控制已结束。
车辆的运转状态控制由此被执行。现在将结合在图11的S500中确定的正检测的碰撞状态情况，更具体地，在图10说明的碰撞检测过程中提供的检测结果表示正检测的碰撞状态(S408)，进行说明。
在这种情况下，在S500完成确定“是”之后，在S520中确定执行标志值F是否为F＝1，即，车辆运转状态控制是否正被执行。
如果在S520确定是“否”，即，如果车辆运转状态控制未被执行，这个程序立即结束而不会设置任何控制量。因此，在检测碰撞状态时，禁止车辆运转状态控制的开始。
相反，如果在S520确定是“是”，即，如果正执行车辆运转状态控制，流程进行到S530。在S530中，保持(维持)在前面的程序循环中在S190执行的制动力控制的控制状态。然后，这个程序循环结束。如果在随后和后来的程序循环中还在检测车辆的碰撞状态，对正被检测的运转状态控制的控制如上所述被保持。由于这个流程，正被执行的车辆运转状态控制的控制量，在车辆的碰撞状态期间被保持在一个常数值。因此，与碰撞时运转状态控制立即被终止的情况相比，这变得可能防止在控制量上的剧变，并因此防止驾驶员受控制量变化而被惊吓的情况。
如果碰撞状态中断，在S500完成确定“否”，并且流程进行到S510，其中确定在任何传感器中在这时是否有故障。
在图9说明的传感器故障确定程序中，在车辆已退出碰撞状态之后，执行普通的故障确定过程。因此，如果所有的传感器正常起作用，在S510完成确定“否”，并因此可以执行在S10开始的一个普通的车辆运转状态控制。由于这个流程，在车辆的碰撞状态正被检测时，车辆运转状态控制状态被保持在一个固定的状态。在车辆退出碰撞状态后，可以立刻开始正常的车辆运转状态控制。
相反，如果在车辆已退出碰撞状态时任何一个传感器有故障，在图9的传感器故障确定程序中在S312确定为“否”。然后这个流程进行到S314，其中确定有传感器故障。
结果，在图11的程序中，在S510确定为“是”，并且流程进行到S540。在S540中，一个预定的传感器故障流程被执行。例如，如果正进行车辆运转状态控制，控制量被逐渐减少。在此之后暂停图11说明的系列控制流程。
将说明本发明的第二实施例。
作为在图11的流程图中说明的车辆运转状态控制的第二实施例，可以采用图14所说明的程序，其中如果在开始步骤确定一个故障已在任意一个传感器中发生(在S610“是”)，在S620中执行预定的传感器故障流程；比如，如果正执行车辆的运转状态控制，控制量设置被逐步减少。在这种情况下，可以执行如图15说明的一个传感器故障确定程序。
在图15中的S700中，读取传感器输出V，即，经过故障确定过程的传感器的检测结果。接着，在S702中，确定图10的碰撞确定程序的确定结果是否就是正检测的碰撞状态。
如果在S702确定是“否”，流程进行到S703，其中用于估算传感器输出V的幅值的上限值VH和下限值VL被设置到预定的初始值。接着在S704中，确定传感器输出V的值是否大于预定的上限值VH或低于预定的下限值VL。上下限值VH、VL根据在车辆正常行驶期间不能连续产生的输出电平(即，在车辆的正常行驶期间不能产生的)被规定。
如果在S704确定是“否”，即如果传感器输出V在VL≤V≤VH范围之内，确定传感器没有故障。在这种情况下，流程进行到S706，其中计数器的计数值N被设置为N＝0。接着在S708中，确定作为本循环故障确定程序的结果传感器是“正常”的。
相反，如果在S704中确定是“是”，即如果传感器输出V值大于预定的上限值VH或低于预定的下限值VL，流程进行到S710，其中计数器的计数值N被增加。即，计数器的计数值N通过向现在的计数值N加“1”被变为新的计数值N。
接着在S712中，确定在S710中增加的计数值N是否大于预定的阀值Nth。如果在S712中，确定是“否”，流程回到S700。在重复上述流程之后，可以在S712中确定计数值N已大于阀值Nth(在S712为“是”)。这意味着其中传感器输出V的幅值超出上下限值VH、VL的情况已持续了由计数值N的阀值Nth所规定的一段时间。
在这种情况下，流程进行到S714，其中一个预定的传感器故障操作被执行。例如，表示其它控制程序传感器故障发生的一个标志被设置，或表示传感器故障发生的指示灯被接通。
如果图10的碰撞确定程序确定的结果就是正检测的碰撞状态，在S702完成确定“是”，并且流程进行到S716。在S716中，估算车辆速度V的上限值VH变为大于上限值VH的一个值V′H，而下限值VL变为低于下限值VL的一个值V′L。
因此，在检测碰撞状态时，估算车辆速度V的上限和下限值VH、VL如上所述被改变。因此，改变在S704中的确定形式以使得肯定的确定不太可能，即，不太可能确定传感器有故障。由此，即便由于由碰撞类似的事情所导致的冲击影响，从传感器暂时输出过大的检测结果，故障确定过程也被这样改变以使其立即确定传感器有故障的可能变小。
如果图10的确定流程确定车辆处于非碰撞状态，在图15的S702确定为“否”，并且流程进行到S703。在S703中，上限值VH和下限值VL被设置为它们各自的初始值。因此，再次开始正常的传感器故障确定流程。
在另一实施例中，如果检测到碰撞状态，在图9的传感器故障确定程序中在S310中使用的计数器阀值Nth可能被变为一个更大的值。向更大的值改变阀值也改变故障确定流程以使它不太可能确定传感器有故障。
尽管在前述的实施例中，车辆运转状态控制过程作为如图9或15所举例说明的传感器故障确定流程的一个控制流程被举例说明，传感器故障确定流程也可用于在碰撞后执行一个控制的各种其它控制流程，例如，一个ABS(防抱死刹车系统)控制、使后轮在此方向上转向以在碰撞时引起侧滑的后轮转向控制、控制悬挂装置以便在碰撞时控制滚动角的一种悬挂装置控制，等。
此外，在前述的实施例中，在检测碰撞状态时，禁止传感器故障确定流程或改变传感器故障确定流程。然而，这个操作不限于检测碰撞状态的场合。例如，在检测碰撞状态后的一个规定的时间长度内，可以执行传感器故障确定流程的禁止或传感器故障确定流程的改变或类似的状态。
已说明的实施例的控制器100作为一台或多台可编程的一般用途的计算机被执行。熟练的技术人员将理解使用具有用于整个系统电平控制的主或中央处理器部分和专用于执行在中央处理器部分的控制下各种不同的特殊计算、函数及其它处理的独立部分的单独的专用集成电路(例如，ASIC)，来实现控制器。控制器可以是多个独立使用的或可编程集成的或其它电子电路或设备(例如，硬连接电子或逻辑电路如分立元件电路，或可编程逻辑设备如PLDS、PLAS、PALS或类似的设备)。可以使用适合编程的一般用途计算机，例如微处理器、微控制器或其它处理器设备(CPU或MPU)，既可单独也可与一个或多个外围(如集成电路)数据和信号处理设备结合，装备控制器。总之，在其上有限状态的机器实现本文所述流程的任何设备或部件可以被用作控制器。一个分布的处理结构可以被用于最大数据/信号处理能力和速度。
在本发明已根据它的最佳实施例被说明时，要明白本发明不限于最佳实施例或结构。相反地，本发明被延伸以覆盖各种改进和等效的配置。此外，当在各种典型的组合和配置中展示最佳实施例的各种元件时，包含更多、更少或只有一个单独元件的其它组合和配置也在本发明的精神和范围之内。
权利要求
1.一种用于控制车辆行驶状态的车辆控制器，其特征在于包括用于检测车辆行驶状态的检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)；用于输入检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)的检测结果和控制预定的车载仪器的控制装置(100)；用于确定检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)是否有故障的故障确定装置(100)；如果故障确定装置(100)确定检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)有故障，用于限制控制装置(100)的控制过程的限制装置(100)；用于检测车辆碰撞状态的碰撞检测装置(100)；以及如果车辆的碰撞状态由碰撞检测装置(100)所检测，在碰撞状态被检测之后的一个预定时间内，用于改变故障确定装置(100)的确定过程以限制确定检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)有故障的确定改变装置(100)。
2.如权利要求1所述的车辆控制器，其特征在于如果车辆的碰撞状态由碰撞检测装置(100)所检测，确定改变装置(100)在碰撞状态被检测之后的预定时间内，改变故障确定装置(100)的确定过程，以便确定检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)是正常的。
3.如权利要求1所述的车辆控制器，其特征在于故障确定装置(100)根据检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)的输出是否超过预定值，确定检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)是否有故障；及如果车辆的碰撞状态由碰撞检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)所检测，在碰撞状态被检测之后的预定时间内，确定改变装置(100)改变预定值以限制检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)有故障的确定。
4.如权利要求1所述的车辆控制器，其特征在于故障确定装置(100)根据检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)在预定的时间内是否超出了一个预定值，确定检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)是否有故障；及如果车辆的碰撞状态由碰撞检测装置(100)所检测，确定改变装置(100)在碰撞状态被检测之后的一个预定时间内增加该预定时间。
5.一种用于控制车辆行驶状态的车辆控制器，其特征在于包括用于检测车辆行驶状态的检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)；用于输入检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)的检测结果并控制预定车载仪器的控制装置(100)；用于确定检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)是否有故障的故障确定装置(100)；如果故障确定装置(100)确定检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)有故障，用于限制控制装置(100)的控制过程的限制装置(100)；用于检测车辆碰撞状态的碰撞检测装置(100)；以及如果车辆的碰撞状态由碰撞检测装置(100)所检测，用于禁止在碰撞状态被检测之后的一个预定时间内限制装置(100)的限制操作的禁止装置(100)。
6.一种用于控制车辆行驶状态的车辆控制器，其特征在于包括用于检测车辆行驶状态的检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)；用于输入检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)的检测结果并控制预定车载仪器的控制装置(100)；用于确定检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)是否有故障的故障确定装置(100)；如果故障确定装置(100)确定检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)有故障，用于限制控制装置(100)的控制过程的限制装置(100)；用于检测车辆碰撞状态的碰撞检测装置(100)；及控制悬挂装置(100)，如果在控制装置(100)的控制期间碰撞检测装置(100)检测到车辆的碰撞状态，它用于在碰撞状态被检测之后的一个预定时间内禁止限制装置(100)的流程和抑制在控制之下控制状态的改变，和用于在该预定的时间经过之后，解除对限制装置(100)流程的禁止及重新开始控制装置(100)的控制。
7.如权利要求6所述的车辆控制器，其特征在于如果在控制装置(100)的控制期间碰撞检测装置(100)检测到车辆的碰撞状态，则控制装置(100)的控制状态在碰撞状态被检测之后的预定时间内被保持。
8.如权利要求1至7中任一项要求所述的车辆控制器，其特征在于该控制装置(100)是用于控制施加于各个车轮的制动力以稳定车辆运转状态的一个运转状态控制装置。
9.一种用于具有用于检测车辆行驶状态的检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)和用于输入检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)的检测结果及控制预定车载仪器的控制装置(100)的车辆的控制方法，该方法特征在于包括确定检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)是否有故障；如果确定检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)有故障，限制控制装置(100)的控制过程；检测车辆的碰撞状态；及如果检测到碰撞状态，在车辆碰撞状态被检测之后的一个预定时间内限制检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)有故障的确定。
10.一种用于具有用于检测车辆行驶状态的检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)和用于输入检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)的检测结果及控制预定车载仪器的控制装置(100)的车辆的控制方法，该方法特征在于包括确定检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)是否有故障；如果确定检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)有故障，限制控制装置(100)的控制过程；检测车辆的碰撞状态；及如果检测到碰撞状态，在车辆碰撞状态被检测之后的一个预定时间内禁止限制控制过程的操作。
11.一种用于具有用于检测车辆行驶状态的检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)和用于输入检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)的检测结果及控制预定车载仪器的控制装置(100)的车辆的控制方法，该方法特征在于包括确定检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)是否有故障；如果确定检测装置(210、211、212、213、214、215、216、217)有故障，限制控制装置(100)的控制过程；检测车辆的碰撞状态；及如果在控制装置(100)控制期间检测碰撞状态，则在碰撞状态被检测之后的一个预定时间内禁止限制步骤和抑制在控制装置(100)控制之下的控制状态的变化，并在该预定的时间经过之后解除该限制步骤的禁止及重新开始控制装置(100)的控制。
全文摘要
一种具有至少一个检测车辆运转状态的检测装置的车辆控制器和控制方法,并且该控制器接收探测器的检测结果及控制预定的车载仪器。该控制器确定检测装置是否有故障;如果确定检测装置有故障,限制通过其控制器控制车辆行驶状态的控制过程;检测车辆的碰撞状态;和如果检测到碰撞状态,在车辆碰撞状态被检测之后的一个预定时间内限制检测装置有故障的确定。如果检测到车辆的碰撞状态,则控制器改变通过其检测装置被确定有故障的确定过程,以限制检测装置有故障的确定;例如,该控制器改变故障确定的阀值,或禁止检测装置有故障的确定。因此,即使由于由碰撞或类似的事情所导致的冲击的影响,从检测设备暂时输出过大的检测结果,有可能避免立即确定探测器有故障的情况。
文档编号G01C19/00GK1358645SQ01143640
公开日2002年7月17日 申请日期2001年12月14日 优先权日2000年12月14日
发明者山本真辅, 永江明 申请人:丰田自动车株式会社