专利名称：车辆的转弯特性估计装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及车辆的转弯特性估计装置，更详细地说涉及基于车辆转弯时的参考横摆率与过渡横摆率的关系来估计表示车辆转弯特性的车辆的稳定系数的车辆的转弯特性估计装置。
背景技术：
车辆的实际横摆率相对于车辆的参考横摆率存在一阶滞后的关系，如果将一阶滞后的时间常数的与车速有关的系数设为转向响应时间常数系数，则车辆的稳定系数及转向响应时间常数系数表示车辆的转弯特性。使用ARX(auto-regressive exogenous model，外源自回归模型)估计从参考横摆率向实际横摆率的离散时间传递函数的参数a及b，由此能够估计车辆的稳定系数及转向响应时间常数系数。例如在日本专利文献特开2004-26074号公报中记载了以下的车辆的转弯特性估计装置基于车辆转弯时的行驶数据来估计参考横摆率，并估计从参考横摆率向实际横摆率的离散时间传递函数的参数a及b，基于参数a、b及车速V来计算车辆的稳定系数的估计误差Δ Kh，并将稳定系数的初始值与估计误差Δ Kh之和作为车辆的稳定系数的估计值。用于计算参考横摆率的车辆的状态量和实际横摆率由传感器检测，但这些检测值有时如传感器的零点偏移那样包含检测误差。因此，如上述公开公报记载的那样，在现有的转弯特性估计装置中，稳定系数的估计易受检测误差的不良影响，因此难以提高稳定系数的估计精度。
发明内容
发明要解决的问题鉴于现有的转弯特性估计装置中的上述问题，本发明的主要目的在于，基于相对于车辆的稳态参考横摆率存在一阶滞后的关系的车辆的过渡横摆率与车辆的实际横摆率之间的偏差以及车辆的横向加速度来学习修正稳定系数的估计值，以在抑制检测误差的影响的同时使得稳定系数的估计值接近真的稳定系数，从而以比以往高的精度估计稳定系数。根据本发明，提供一种车辆的转弯特性估计装置，所述转弯特性估计装置将相对于车辆的稳态参考横摆率存在一阶滞后的关系的车辆的过渡横摆率与车辆的实际横摆率之间的偏差的指标值作为横摆率偏差指标值，并基于去除了第一预定频率以下的分量的车辆的横向加速度与去除了第二预定频率以下的分量的横摆率偏差指标值之间的关系来估计车辆的稳定系数。通过从车辆的横向加速度的检测值中去除预定频率以下的分量，能够去除如由检测车辆的横向加速度的检测单元的零点偏移引起的误差那样的稳态检测误差。同样地，通过从用于计算横摆率偏差指标值的值中去除预定频率以下的分量，能够去除如由检测车辆的状态量的检测单元的零点偏移引起的误差那样的稳态检测误差。、
另外，如后面详细说明的那样，通过计算相对于车辆的稳态参考横摆率存在一阶滞后的关系的车辆的过渡横摆率与车辆的实际横摆率之间的偏差的指标值，能够基于车辆的横向加速度与横摆率偏差指标值之间的关系来估计车辆的稳定系数。根据上述本发明的构成，可基于去除了第一预定频率以下的分量的车辆的横向加速度与去除了第二预定频率以下的分量的横摆率偏差指标值之间的关系来估计车辆的稳定系数。从而，能够基于降低了如由零点偏移引起的误差那样的稳态检测误差的车辆的横向加速度和横摆率偏差指标值来估计稳定系数，由此能够以比以往高的精度估计稳定系数。另外，不需要估计从参考横摆率向实际横摆率的离散时间传递函数的参数，与以往相比能够以短时间估计稳定系数。在上述构成中，也可以采用以下方式多次获取车辆的横向加速度以及横摆率偏差指标值，并基于去除了第一预定频率以下的分量的车辆的横向加速度的累积值与去除了第二预定频率以下的分量的横摆率偏差指标值的累积值之间的关系来估计车辆的稳定系数。根据该构成，能够与车辆的横向加速度和横摆率偏差指标值的相位差如何无关地求出车辆的横向加速度与横摆率偏差指标值之间的关系。由此，与基于车辆的横向加速度和横摆率偏差指标值之间的关系来估计车辆的稳定系数的情况相比，能够与车辆的横向加速度和横摆率偏差指标值的相位差如何无关地高精度地估计车辆的稳定系数。另外，在上述构成中，也可以采用以下的方式计算与稳定系数的估计值的变化程度相应的第一调整增益，将对车辆的横向加速度的上次的累积值乘以第一调整增益而得的值与本次所获取的车辆的横向加速度之和作为本次的车辆的横向加速度的累积值，将对横摆率偏差指标值的上次的累积值乘以第一调整增益而得的值与本次所获取的横摆率偏差指标值之和作为本次的横摆率偏差指标值的累积值，并基于本次的车辆的横向加速度的累积值和本次的横摆率偏差指标值的累积值之间的关系来估计车辆的稳定系数。根据该构成，能够根据稳定系数的估计值的变化程度来恰当地计算车辆的横向加速度的累积值和横摆率偏差指标值的累积值。由此，与不计算与稳定系数的估计值的变化程度相应的第一调整增益的情况相比，在稳定系数的估计值的变化程度高的情况下也能够高精度地估计车辆的稳定系数。另外，在上述构成中，也可以采用以下方式将一阶滞后的时间常数的与车速相关的系数作为转向响应时间常数系数，基于车辆的过渡横摆率与车辆的实际横摆率之间的关系并以使车辆的过渡横摆率接近车辆的实际横摆率的方式估计转向响应时间常数系数，计算与转向响应时间常数系数的估计值的变化程度相应的第二调整增益，将对车辆的横向加速度的上次的累积值乘以第二调整增益而得的值与本次所获取的车辆的横向加速度之和作为本次的车辆的横向加速度的累积值，将对横摆率偏差指标值的上次的累积值乘以第二调整增益而得的值与本次所获取的横摆率偏差指标值之和作为本次的横摆率偏差指标值的累积值，并基于本次的车辆的横向加速度的累积值和本次的横摆率偏差指标值的累积值之间的关系来估计车辆的稳定系数。根据该构成，基于车辆的过渡横摆率与车辆的实际横摆率之间的关系并以使车辆的过渡横摆率接近车辆的实际横摆率的方式估计转向响应时间常数系数。由此，与转向响应时间常数系数被设定为恒定值的情况相比，在车辆的装载状况等发生变化的情况下也能够准确地计算车辆的过渡横摆率。另外，计算与转向响应时间常数系数的估计值的变化程度相应的第二调整增益， 并将对车辆的横向加速度的上次的累积值乘以第二调整增益而得的值与本次所获取的车辆的横向加速度之和作为本次的车辆的横向加速度的累积值。并且，将对横摆率偏差指标值的上次的累积值乘以第二调整增益而得的值与本次所获取的横摆率偏差指标值之和作为本次的横摆率偏差指标值的累积值。由此，与不计算与转向响应时间常数系数的估计值的变化程度相应的第二调整增益的情况相比，在转向响应时间常数系数的估计值的变化程度高的情况下也能够高精度地估计车辆的稳定系数。另外，在上述构成中，也可以采用以下方式计算与车辆的稳定系数的估计值的变化程度相应的第一调整增益，将一阶滞后的时间常数的与车速相关的系数作为转向响应时间常数系数，基于车辆的过渡横摆率与车辆的实际横摆率之间的关系并以使车辆的过渡横摆率接近车辆的实际横摆率的方式估计转向响应时间常数系数，计算与转向响应时间常数系数的估计值的变化程度相应的第二调整增益，基于第一和第二调整增益来确定最终的调整增益，将对车辆的横向加速度的上次的累积值乘以最终的调整增益而得的值与本次所获取的车辆的横向加速度之和作为本次的车辆的横向加速度的累积值，将对横摆率偏差指标值的上次的累积值乘以最终的调整增益而得的值与本次所获取的横摆率偏差指标值之和作为本次的横摆率偏差指标值的累积值，并基于本次的车辆的横向加速度的累积值与本次的横摆率偏差指标值的累积值之间的关系来估计车辆的稳定系数。根据该构成，基于车辆的过渡横摆率与车辆的实际横摆率之间的关系并以使车辆的过渡横摆率接近车辆的实际横摆率的方式估计转向响应时间常数系数。由此，与转向响应时间常数系数被设定为恒定值的情况相比，在车辆的装载状况等发生变化的情况下也能够准确地计算车辆的过渡横摆率。另外，根据该构成，与不基于第一和第二调整增益来确定最终的调整增益的情况相比，在稳定系数的估计值的变化程度和/或转向响应时间常数系数的估计值的变化程度高的情况下也能够高精度地估计车辆的稳定系数。另外，在上述构成中，也可以采用以下方式横摆率偏差指标值是将车辆的过渡横摆率与车辆的实际横摆率的偏差换算成前轮转角的偏差的值。如后面详细说明的那样，车辆的过渡横摆率和车辆的实际横摆率的偏差依赖于车速，但将车辆的过渡横摆率与车辆的实际横摆率的偏差换算成前轮转角的偏差的值不依赖于车速。前轮转角的偏差是指用于达到车辆的过渡横摆率的前轮转角与前轮实际转角之差。从而，根据上述构成，能够基于不依赖于车速的横摆率偏差指标值来求出稳定系数的估计值，由此能够不受车速的影响而估计车辆的稳定系数。另外，能够排除在每个车速下估计车辆的稳定系数的必要性。在上述构成中，也可以采用以下方式根据每单位时间由驾驶者进行往复转向的多少的指标值来改变第一预定频率或第二预定频率。如检测车辆状态量或车辆实际横摆率的检测单元的零点偏移那样的稳态检测误差给稳定系数的估计精度造成的影响根据每单位时间由驾驶者进行往复转向的多少而变化。根据上述构成，能够根据每单位时间由驾驶者进行往复转向的多少来恰当地排除稳态检测误差。另外，在上述构成中，也可以采用以下方式根据车辆的前后加速度的大小来改变
第一预定频率或第二预定频率。如检测车辆的状态量或车辆的实际横摆率的检测手段的零点偏移那样的稳态检测误差还根据车速变化的大小、即车辆的前后加速度的大小而变化。根据上述构成，能够根据车辆的前后加速度的大小适当地排除稳态检测误差。另外，在上述构成中，也可以采用以下方式针对车辆的右转弯和左转弯分别估计车辆的稳定系数。根据该构成，例如在如车辆的重心不在车辆横方向上的中心的情况或在车辆横方向上变动的情况那样，车辆的转弯特性根据车辆的转弯方向而不同的情况下，也能够针对车辆的右转弯和左转弯分别估计车辆的稳定系数。另外，在上述构成中，也可以采用以下方式针对车辆的横向加速度的大小的每个区域，估计车辆的稳定系数。车辆的过渡横摆率与车辆的实际横摆率的偏差大小也根据车辆的横向加速度的大小而变化。根据上述构成，针对车辆的横向加速度大小的每个区域估计车辆的稳定系数， 由此能够排除车辆的横向加速度大小的影响来估计车辆的稳定系数。另外，在上述构成中，也可以采用以下方式将稳定系数的修正量与供车辆的过渡横摆率的计算之用的稳定系数的初始值之和作为稳定系数的估计值，所述稳定系数的修正量是基于车辆的横向加速度的累积值与横摆率偏差指标值的累积值之间的关系的修正量。基于车辆的横向加速度的累积值与横摆率偏差指标值的累积值之间的关系的稳定系数的修正量是用于通过修正供车辆的过渡横摆率的计算之用的稳定系数的值来使稳定系数的估计值接近真实的稳定系数的修正值。因此，根据上述构成，通过稳定系数的修正量修正供车辆的过渡横摆率的计算之用的稳定系数的值，能够使稳定系数的估计值接近真实的稳定系数。另外，根据本发明，提供一种车辆的运动控制装置，其特征在于，使用通过上述构成的车辆的转弯特性估计装置估计的车辆的稳定系数来进行车辆的运动控制，并且根据车辆的稳定系数的估计值的收敛程度来改变车辆的运动控制的不灵敏区。根据该构成，车辆的稳定系数的估计值的收敛程度、即每次估计的估计值的变动幅度的大小对应于稳定系数的估计精度。由此能够根据稳定系数的估计精度来改变车辆的运动控制的不灵敏区。在
图18所示的车辆的二轮模型中，将车辆的质量和横摆惯性矩分别设为M和I，将车辆的重心102与前轮车轴之间的距离以及车辆的重心102与后轮车轴之间的距离分别设为Lf和Lr，并将车辆的轴距设为L ( = Lf+Lr)。另外，将前轮IOOf和后轮IOOr的侧抗力分别设为Ff和Fr，将前轮和后轮的侧抗刚度分别设为Kf和Kr。另外，将前轮IOOf的实际转角设为I将前轮和后轮的滑移角分别设为β ·和βι·，并将车身的滑移角设为β。而且， 将车辆的横向加速度设为Gy，将车辆的横摆率设为Y，将车速设为V，将车辆的横摆加角速度(横摆率Y的微分值)设为Yd。根据车辆的力和力矩的平衡等，有下述的式1 6成立。
权利要求
1.一种车辆的转弯特性估计装置，所述转弯特性估计装置将相对于车辆的参考横摆率存在一阶滞后的关系的车辆的过渡横摆率与车辆的实际横摆率之间的偏差的指标值作为横摆率偏差指标值，并基于去除了第一预定频率以下的分量的车辆的横向加速度与去除了第二预定频率以下的分量的横摆率偏差指标值之间的关系来估计车辆的稳定系数。
2.如权利要求1所述的车辆的转弯特性估计装置，其特征在于，多次获取车辆的横向加速度以及横摆率偏差指标值，并基于去除了第一预定频率以下的分量的车辆的横向加速度的累积值与去除了第二预定频率以下的分量的横摆率偏差指标值的累积值之间的关系来估计车辆的稳定系数。
3.如权利要求2所述的车辆的转弯特性估计装置，其特征在于，计算与稳定系数的估计值的变化程度相应的第一调整增益，将对车辆的横向加速度的上次的累积值乘以第一调整增益而得的值与本次所获取的车辆的横向加速度之和作为本次的车辆的横向加速度的累积值，将对横摆率偏差指标值的上次的累积值乘以第一调整增益而得的值与本次所获取的横摆率偏差指标值之和作为本次的横摆率偏差指标值的累积值，并基于本次的车辆的横向加速度的累积值和本次的横摆率偏差指标值的累积值之间的关系来估计车辆的稳定系数。
4.如权利要求2所述的车辆的转弯特性估计装置，其特征在于，将一阶滞后的时间常数的与车速相关的系数作为转向响应时间常数系数，基于车辆的过渡横摆率与车辆的实际横摆率之间的关系并以使车辆的过渡横摆率接近车辆的实际横摆率的方式估计转向响应时间常数系数，计算与转向响应时间常数系数的估计值的变化程度相应的第二调整增益，将对车辆的横向加速度的上次的累积值乘以第二调整增益而得的值与本次所获取的车辆的横向加速度之和作为本次的车辆的横向加速度的累积值，将对横摆率偏差指标值的上次的累积值乘以第二调整增益而得的值与本次所获取的横摆率偏差指标值之和作为本次的横摆率偏差指标值的累积值，并基于本次的车辆的横向加速度的累积值和本次的横摆率偏差指标值的累积值之间的关系来估计车辆的稳定系数。
5.如权利要求2所述的车辆的转弯特性估计装置，其特征在于，计算与车辆的稳定系数的估计值的变化程度相应的第一调整增益，将一阶滞后的时间常数的与车速相关的系数作为转向响应时间常数系数，基于车辆的过渡横摆率与车辆的实际横摆率之间的关系并以使车辆的过渡横摆率接近车辆的实际横摆率的方式估计转向响应时间常数系数，计算与转向响应时间常数系数的估计值的变化程度相应的第二调整增益，基于第一和第二调整增益来确定最终的调整增益，将对车辆的横向加速度的上次的累积值乘以最终的调整增益而得的值与本次所获取的车辆的横向加速度之和作为本次的车辆的横向加速度的累积值，将对横摆率偏差指标值的上次的累积值乘以最终的调整增益而得的值与本次所获取的横摆率偏差指标值之和作为本次的横摆率偏差指标值的累积值，并基于本次的车辆的横向加速度的累积值与本次的横摆率偏差指标值的累积值之间的关系来估计车辆的稳定系数。
6.如权利要求1至5中任一项所述的车辆的转弯特性估计装置，其特征在于，横摆率偏差指标值是将车辆的过渡横摆率与车辆的实际横摆率的偏差换算成前轮转角的偏差的值。
7.如权利要求1至6中任一项所述的车辆的转弯特性估计装置，其特征在于，根据每单位时间由驾驶者进行往复转向的多少的指标值来改变所述第一预定频率或所述第二预定频率。
8.如权利要求1至6中任一项所述的车辆的转弯特性估计装置，其特征在于， 根据车辆的前后加速度的大小来改变所述第一预定频率或所述第二预定频率。
9.如权利要求1至8中任一项所述的车辆的转弯特性估计装置，其特征在于， 针对车辆的右转弯和左转弯分别估计车辆的稳定系数。
10.如权利要求1至8中任一项所述的车辆的转弯特性估计装置，其特征在于， 针对车辆的横向加速度的大小的每个区域，估计车辆的稳定系数。
11.如权利要求3至10中任一项所述的车辆的转弯特性估计装置，其特征在于， 将稳定系数的修正量与供车辆的过渡横摆率的计算之用的稳定系数的初始值之和作为稳定系数的估计值，所述稳定系数的修正量是基于车辆的横向加速度的累积值与横摆率偏差指标值的累积值之间的关系的修正量。
12.—种车辆的运动控制装置，其特征在于，使用通过权利要求1至10中任一项所述的车辆的转弯特性估计装置估计的车辆的稳定系数来进行车辆的运动控制，并且根据车辆的稳定系数的估计值的收敛程度来改变所述车辆的运动控制的不灵敏区。
全文摘要
根据本发明的车辆的转弯特性估计装置估计表示车辆的转弯特性的稳定系数。转弯特性估计装置计算相对于车辆的稳态参考横摆率存在一阶滞后的关系的车辆的过渡横摆率，并计算车辆的过渡横摆率与车辆的实际横摆率的偏差。通过以使车辆的过渡横摆率接近真实的横摆率的方式并基于横摆率的偏差与车辆的横向加速度的关系来修正供车辆的参考横摆率的计算之用的稳定系数的初始值，由此修正稳定系数的估计值以使其接近真实的稳定系数。
文档编号B60W40/10GK102548824SQ20098016164
公开日2012年7月4日 申请日期2009年9月24日 优先权日2009年9月24日
发明者横田尚大 申请人:丰田自动车株式会社