专利名称：车辆的运动控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够适用于具备例如LKA (Lane Keeping Assist:车道维持行驶)等各种自动驾驶功能的车辆的、车辆的运动控制装置的技术领域。
背景技术：
作为这种装置，有专利文献I公开的车辆的运动控制装置。根据该装置，在通过不同的装置进行滑移角控制和横摆转矩控制的情况下当一方的装置发生了故障时，另一方的装置进行对故障一侧的控制进行补偿的控制。此外，在使VSA (车辆行驶状况稳定化控制装置)与RTC (后轮束角控制装置)协作的控制中，提出了如下的方案:在协作控制部的正常时，VSA及RTC分别基于从协作控制部取得的横摆率进行控制，在异常时分别基于在自装置内算出的横摆率进行控制(参照专利文献2)。另外，在使VSA与RTC协作的控制中，提出了如下的方案:在协作控制部失灵时，作为协作控制部不进行协作控制的状态，VSA和RTC进行其自身的控制动作(参照专利文献3)。此外，提出了使车辆动态控制系统和后车轴转向系统的稳定化用的介入协作的方案(例如，参照专利文献4)。此外，提出了在使用齿轮比可变机构的自动转向模式时，施加转向反力控制的方案(例如，参照专利文献5)。此外，提出了如下的方案:在进行EPS、VSA及RTC的协作控制的情况下，当多个车辆控制装置中的一个因供给电压的异常而停止控制时，在另一控制装置中使协作控制中止，进行设备各自的控制(例如，参照专利文献6)。在先技术文献专利文献专利文献1:日本特开2008-126916号公报专利文献2:日本特开2010-023787号公报专利文献3:日本特开2009-274670号公报专利文献4:日本特开2006-036203号公报专利文献5:日本特开平6-336169号公报专利文献6:日本特开2010-023788号公报
发明内容
在车辆的行驶状况控制中，状态控制量的个数与车辆状态量的自由度的个数相关，例如若要独立地控制滑移角和横摆转矩，则能够独立控制的状态控制量需要为2个以上。在此，在专利文献I中虽然公开了能独立控制滑移角控制和横摆转矩控制的装置结构，但一方的装置的故障是指一方的控制EQJ (Electronic Control Unit:电子控制装置)的故障，不是指使促进包括滑移角及横摆转矩在内的车辆状态量的变化的状态控制量(例如，转向角)变化的机构的故障。即，专利文献I公开的装置对于例如由于装置的暂时性或恒久性的功能不全等或其他某种情况而能够独立控制的状态控制量的数量减少的情况，没有任何解决对策。关于这一点，专利文献2及3公开的装置也同样。因此，这种情况下，即便适用它们公开的技术思想，车辆的行驶状况也未必被进行最优控制。另外，如专利文献6公开的装置那样，以车辆行驶状况的控制精度下降等为理由，伴随着这种事态的发生而中止所述车辆状态量的控制时，根据该时刻的车辆的运动状态的不同，反而可能导致车辆行驶状况的不稳定化。另一方面，如此能够独立控制的状态控制量的数量减少的事态未必局限于在装置故障的情况下等发生，例如由于暂时性的控制负荷或热负荷的增大等，这种事态有时也暂时性地发生。鉴于这些点，从始终将车辆的行驶状况维持成最优的观点出发，希望预先提供与这种情况相关的控制上的明确的方针。如此，在包括专利文献I公开的装置的现有技术中，在通过具有可控制性的多个状态控制量的控制而相互独立地控制多个车辆状态量的情况下，在物理性地促使状态控制量的变化的装置自身的功能受限制等而需要通过一个装置进行控制时，存在车辆行驶状况难以最优化这样的技术问题点。本发明鉴于上述技术问题点而作出，课题在于提供一种车辆的运动控制装置，其即使在需要通过一个装置进行使用了多个促使状态控制量的变化的装置的车辆的行驶状况控制的情况下，也能尽量维持最优的车辆行驶状况。为了解决上述的课题，提供一种车辆的运动控制装置，对具备分别能够选择性地控制滑移角或横摆率的多个装置的车辆的运动进行控制，其特征在于，具备:目标滑移角设定单元，设定所述滑移角的目标值即目标滑移角；目标横摆率设定单元，设定所述横摆率的目标值即目标横摆率；行驶状况控制单元，执行行驶状况控制，该行驶状况控制是以使所述滑移角及横摆率分别成为所述设定的目标滑移角及目标横摆率的方式控制所述多个装置的控制；转弯状态量确定单元，确定所述车辆的转弯状态量；以及选择单元，在需要通过所述多个装置中的一个装置来执行所述行驶状况控制的情况下，基于所述确定的转弯状态量来选择所述滑移角及横摆率中的应优先的一方，所述行驶状况控制单元在需要通过所述一个装置来执行行驶状况控制的情况下，以所述被选择的一方成为与所述被选择的一方对应的所述目标值的方式控制所述一个装置。本发明的车辆具备分别能够选择性地控制滑移角(需要说明的是，本发明的“滑移角”是指车身滑移角)或横摆率的多个装置。即，这多个装置包括例如在物理性的、电气性的或机械性的制约的范围内能够自由地控制一个状态控制量的装置，所述一个状态控制量的变化促使至少包括滑移角及横摆率的车辆状态量中的一个车辆状态量的变化。需要说明的是，能促使滑移角及横摆率的变化的状态控制量作为优选的一方式，是指例如前轮转向角、后轮转向角、前轮制动驱动力差或后轮制动驱动力差等。本发明的车辆的运动控制装置是对具备这样的多个装置的车辆进行控制的装置，例如，可米用适当地包括一个 或多个CPU (Central Processing Unit)、MPU (MicroProcessing Unit)、各种处理器或各种控制器、或 ROM (Read Only Memory)> RAM (RandomAccess Memory)、缓存或闪存等各种存储单元等在内的、单体的或多个E⑶等的各种处理单元、各种控制器或微机装置等各种计算机系统等的方式。根据本发明的车辆的运动控制装置，在其动作时，通过目标滑移角设定单元设定目标滑移角，并通过目标横摆率设定单元设定目标横摆率。由各设定单元设定的目标值作为优选的一方式，例如可以是用于使车辆追随目标行驶路(例如，LKA等对应于这种控制)的目标值，但也可以是概念性地在任何目的下设定的目标值。
当设定目标滑移角及目标横摆率时，通过行驶状况控制单元，执行行驶状况控制。行驶状况控制是指以使滑移角及横摆率成为该设定的目标值的方式对这多个装置进行的、用于实现两自由度的车辆运动控制的控制。补充而言，这多个装置如前述那样分别能够控制一个状态控制量，通过这多个装置的独立控制而能够控制的状态控制量的个数是这多个装置的个数。根据公知的车辆运动方程式，状态控制量的个数与车辆状态量的自由度一致，因此通过经由这多个装置的状态控制量的控制，能够实现独立地控制滑移角及横摆率这两种车辆状态量的两自由度的车辆运动。需要说明的是，鉴于以多个装置的个数确保运动的自由度这一点，行驶状况控制更严格而言，可以说是用于实现最低两自由度的车辆运动的控制。此时，用于实现目标滑移角及目标横摆率的状态控制量的目标值例如可以通过对基于该车辆运动方程式而构筑的车辆运动模型进行数值性的求解等来求出。或者若预先对如此得到的目标值进行映射化，则通过从该映射适当选择对应值等而能够取得。另一方面，在执行这种行驶状况控制的过程中，无论是可预见还是不可预见，而且无论原因明确还是不明确，都会产生需要通过这多个装置中的一个装置进行该行驶状况控制的情况。这种状况发生的理由各种各样，不是唯一限定的性质的理由，无论如何，在如此产生了通过一个装置进行行驶状况控制的必要性的情况下，两自由度的车辆的运动控制都不可能。在这种状况下，若使用了多个装置时的状态控制量原封不动地维持，则由于因某种理由而未使用的一方的装置的失去了可控制性的状态控制量的影响，滑移角及横摆率可能会背离所希望的值。能判断为需要通过一个装置来执行行驶状况控制的各种状况由于与该时刻的车辆行驶状况无关地产生，因此当产生了通过一个装置执行行驶状况控制的必要性而强制或不连续地结束行驶状况控制时，会给车辆行驶状况造成不小的坏影响是不言自明的。因此，在产生了这种必要性的情况下，无论是否最终结束行驶状况控制，或无论是否等待这种必要性的消除，对于这种过渡的期间而言，优选为了避免产生车辆行驶状况的不稳定化而应当介入暂定的、替代的或次善的措施。然而，以往，关于考虑了这样的过渡的期间的对车辆行驶状况的影响的措施没有进行研究，不存在明确的方针。本发明的车辆的运动控制装置在这种本来所希望的包括滑移角及横摆率作为控制对象的最低两自由度的车辆运动控制难以维持时，提供了执行暂定的、替代的或次善的措施时的明确的方针。S卩，根据本发明的车辆的运动控制装置，通过转弯状态量确定单元来确定车辆的转弯状态量，选择单元基于该确定的转弯状态量，选择滑移角及横摆率中的应优先的一方。前述的行驶状况控制单元以该选择的一方成为设定的目标值的方式控制一个装置。需要说明的是，本发明的“确定”是指为了最终利用作为控制上的参照值而进行确定的情况，其实践方式是检测、计算、导出、推定、同定、选择或取得等不同的意思。转弯状态量是作为包括以滑移角及横摆率为控制对象的两自由度的车辆运动控制的本发明的行驶状况控制的过程中的、对此时刻的转弯行驶状况进行规定的指标的状态量。另一方面，车辆状态量中的横摆率是比滑移角更适合转弯行驶状况的控制的车辆状态量。因此，通过将转弯行驶状况设为判断基准，能够准确地选择滑移角和横摆率中的此时刻更优先地要求可控制性的车辆状态量。例如，若定性地进行表现，则可判断为在车辆转弯中应使转弯状态的维持优先，在直行中应使直行状态的维持优先。需要说明的是，当然也可以基于选择的应优先的一方的车辆状态量及其目标值，行驶状况控制单元适当重新确定车辆状态量的控制目标，供于实际控制。需要说明的是，“应优先”是指优选包括一方的车辆状态量被选择且另一方的车辆状态量未被选择这样的二值性的优先方式，并且包括对一方的车辆状态量的控制比率(需要说明的是，由于运动的自由度为一自由度，因此这种情况下，可以是规定期间内的控制时间的比率等)实施了加权等这样的逐级或连续的优先方式。如此，根据本发明的车辆的运动控制装置，选择单元以转弯状态量为选择基准，选择滑移角和横摆率中的应优先的一方的车辆状态量，并使选择的一方的控制优先。因此，即使产生需要通过多个装置中的一个装置进行行驶状况控制的必要性，例如作为使该行驶状况控制结束之前的暂定的、替代的或次善的措施，也可以有效地利用向车辆运动赋予的一自由度，在此时刻使与应优先的车辆状态量相对的一自由度的车辆运动的控制继续，并结束行驶状况控制，以免对车辆行驶状况造成坏影响。或者在继续执行所述措施的期间，可以再次等待多个装置(若至少向滑移角和横摆率赋予自由度，则为下一个装置)的复原。无论如何，即使需要通过一个装 置进行行驶状况控制，也能够尽量维持最优的车辆行驶状况。在本发明的车辆的运动控制装置的一方式中，所述多个装置包括分别能够选择性地控制滑移角或横摆率的第一装置及第二装置，所述车辆的运动控制装置还具备功能限制状态判定单元，该功能限制状态判定单元判定所述第一及第二装置中的至少一方的装置是否处于功能限制状态，所述选择单元在判定为所述第一或第二装置处于所述功能限制状态的情况下选择所述应优先的一方，其中，判定为所述第一或第二装置处于所述功能限制状态的情况为需要通过所述一个装置来执行行驶状况控制的情况，所述行驶状况控制单元以所述被选择的一方成为与所述被选择的一方对应的目标值的方式，将所述第一及第二装置中的未处于所述功能限制状态一方的装置作为所述一个装置进行控制(本发明第二方面)。根据该方式，作为优选的一方式，多个装置包括第一及第二装置，该第一及第二装置作为将行驶状况控制的滑移角和横摆率的独立控制通过其状态控制量的控制来实现的装置。在本方式中，本发明的“需要通过一个装置来执行行驶状况控制的情况”被定义为所述第一及第二装置中的一方处于功能限制状态的情况。在此，“功能限制状态”是广泛地包括不管本来应期待的功能是恒久性还是暂时性的，而且也不管其限制的程度而进行限制的状态的概念。装置处于功能限制状态的情况包括例如装置的一部分或整体发生了故障的情况、装置的一部分或整体发生了异常的情况、或者装置的负荷状态(处理负荷、电负荷、或热负荷等)暂时性或恒久性地陷于过负荷状态的情况等。
第一及第二装置中的一方是否处于功能限制状态通过能够判定第一及第二装置的至少一方是否处于功能限制状态的功能限制状态判定单元来判定。此时，功能限制单元例如基于与促使状态控制量的变化的控制量变化相对的实际的状态控制量的变化、促使状态控制量的变化的控制量的可选择区域的变化、或处理负荷的程度、动作环境的变化等，能够无延迟地执行所述判定。根据该方式，在如此一方的装置陷于功能限制状态的情况下，能够尽量将车辆行驶状况维持成最优，抑制车辆行驶状况的不稳定化。在本发明的车辆的运动控制装置的另一方式中，所述第一装置是能够使前轮转向角与促使该前轮转向角变化的驾驶员操作独立地变化的前轮转向角可变装置，所述第二装置是能够使后轮转向角与促使该后轮转向角变化的驾驶员操作独立地变化的后轮转向角可变装置(本发明第三方面)。前轮及后轮转向角可变装置是能够使前轮及后轮的转向角与促使前轮及后轮的转向角变化的驾驶员操作独立地变化的装置。该驾驶员操作优选是指转向盘等各种转向输入单元的操作。因此，根据前轮及后轮转向角可变装置，即使驾驶员将手从转向盘松开，或者仅对转向进行保持的情况下，也能够使上述转向角变`化为所希望的值。即，前轮及后轮转向角可变装置与担任从各种转向输入单元向转向轮(优选为前轮)的转向输入的机械性传递路径的通常的转向机构在本质的意思上不同。但是，从物理结构上的观点来看，前轮及后轮转向角可变装置的至少一部分可以与这种转向机构共用或共有。前轮转向角可变装置作为优选的一方式，可以是VGRS (Variable Gear RatioSteering:转向齿轮比可变装置)，后轮转向角可变装置作为优选的一方式，可以是ARS(Active Rear Steering:后轮转向装置)。所述前轮及后轮转向角可变装置对于作为转向角的控制对象的车轮，能够使作为状态控制量的前轮转向角及后轮转向角至少在一定的范围内变化，因此理论上能够使车辆的行进方向与驾驶员的转向输入无关地变化，优选作为促使包括滑移角及横摆率的车辆状态量变化的装置。在本发明的车辆的运动控制装置的另一方式中，所述多个装置还包括能够选择性地控制所述滑移角或横摆率的不同于所述第一及第二装置的第三装置，所述行驶状况控制单元在所述第一及第二装置这双方处于所述功能限制状态的情况下，以使所述被选择的一方成为与所述被选择的一方对应的目标值的方式控制所述第三装置(本发明第四方面)。根据该方式，车辆具备与第一及第二装置不同的第三装置，在通过功能限制状态判定单元判定为第一及第二装置这双方为功能限制状态时，通过行驶状况控制单元控制该第三装置。因此，即使第一及第二装置这双方处于功能限制状态，也能够进行一自由度的车辆运动控制，在实践上有益。此外，在该方式中，可以是，所述第三装置是能够使前轮或后轮的左右制动驱动力差变化的制动驱动力可变装置(本发明第五方面)。制动驱动力可变装置是能够使前轮或后轮或这两者的左右制动驱动力差(左右轮的制动驱动力之差)变化的装置。制动驱动力可变装置作为优选的一方式，可采用例如包括驱动力分配差速机构或轮毂电动机系统等在内的各种驱动力可变装置、或包括各种ECB(Electronic Controlled Braking system:电子控制制动装置)等在内的各种制动力可变装置、或这两者等的实践的方式，其中所述各种ECB包括ABS (Antilock Braking System)等。需要说明的是，“能够使左右制动驱动力差变化”即唯一性地表示“能够使左右轮的制动驱动力相互独立地变化”。在制动驱动力可变装置为驱动力可变装置时，例如将从内燃机等各种动力源供给的转矩(需要说明的是，转矩与驱动力可具有唯一的关系)以固定的或可变的分配比率向前后轮分配之后，将该分别分配给前后轮的转矩再以所希望的分配比率向左右轮分配。其结果是，对左右轮的驱动力的绝对值进行增减控制，能产生左右驱动力差。或者例如将与内燃机转矩独立的驱动力向左右轮赋予，对左右轮的驱动力的绝对值进行增减控制，结果是能广生左右驱动力差。另外，在制动驱动力可变装置为制动力可变装置时，使向左右轮赋予的、优选使作为摩擦制动力的制动力可变，由此，对于赋予的制动力小的一侧的车轮，能够得到与使驱动力相对升高的情况同等的效果。即，制动力可以说是负侧的驱动力。无论如何，当在左右轮产生制动驱动力差时，车辆向驱动力相对小的车轮(即，制动力相对大的车轮)的一侧(即，若右侧车轮的驱动力(制动力)小(大)，则为右侧)转弯。因此，根据制动驱动力可变装置，理论上能够使车辆的行进方向与驾驶员的转向输入无关地变化。即，制动驱动力可变装置也适合作为促使滑移角及横摆率变化的装置。在本发明的车辆的运动控制装置的另一方式中，所述功能限制状态包括发生故障的状态及控制量的选择宽度受限制的状态中的至少一种状态(本发明第六方面)。在第一装置及第二装置中的至少一方发生故障或控制量的选择宽度受限制的情况下，在无法忽视的长期间内，难以确保两自由度作为车辆运动的控制上的自由度的状况继续。因此，这种情况下，本发明的车辆的运动控制装置的效果比较明显。在本发明的车辆的运动控制装置的另一方式中，所述确定单元确定所述车辆的转弯程度作为所述转弯状态量(本发明第七方面) 转弯程度是能够逐级或连续地表示转弯状态的数值的指标，优选作为转弯状态量。需要说明的是，转弯程度可以是例如横摆率(越大而转弯程度越大)、行驶路的半径(越小而转弯程度越大)或横向加速度(越大而转弯程度越大)。此外，在该方式中，可以是所述选择单元在所述确定的转弯程度为基准值以上的情况下，选择所述横摆率作为所述应优先的一方，在所述确定的转弯程度小于所述基准值的情况下，选择所述滑移角作为所述应优先的一方(本发明第八方面)。这种情况下，选择单元以基准值为边界值，二值性地选择任一方的车辆状态量作为应优先的车辆状态量。定性地，若车辆处于转弯状态，则选择横摆率作为应优先的车辆状态量，若车辆为直行状态，则选择滑移角作为应优先的车辆状态量。因此，能够确保尽量维持最优的车辆行驶状况这一本发明的效果，并能够缓和控制负荷。在本发明的车辆的运动控制装置的另一方式中，所述确定单元确定所述车辆的转弯程度的变化率作为所述转弯状态量(本发明第九方面)。转弯程度的变化率是转弯程度的时间变化量，例如，若转弯程度为横摆率，则是横摆率的时间变化量。例如，在车辆要避开前方的障碍物时(所谓紧急回避动作)等，虽然转弯的程度自身小，但其瞬间的变化量大。即，转弯程度的变化率能准确地规定仅利用转弯程度无法规定的一部分的车辆行驶状况。因此，作为判定基准而单独使用，或与转弯程度并用，由此能够比较简便地得到尽量维持最优的车辆行驶状况这一本发明的效果。此外，在该方式中，可以是，所述选择单元在所述确定的转弯程度的变化率为基准值以上的情况下，选择所述横摆率作为所述应优先的一方，在所述确定的转弯程度的变化率小于所述基准值的情况下，选择所述滑移角作为所述应优先的一方(本发明第十方面)。这种情况下，选择单元以基准值为边界值，二值性地选择任一方的车辆状态量作为应优先的车辆状态量。定性地，在车辆急剧转弯时，选择横摆率作为应优先的车辆状态量，在除此以外时，选择滑移角作为应优先的车辆状态量。因此，能够确保尽量维持最优的车辆行驶状况这一本发明的效果，并能够缓和控制负荷。在本发明的车辆的运动控制装置的另一方式中，所述确定单元确定所述车辆的转向特性作为所述转弯状态量(本发明第十一方面)。车辆的转向特性即是相对于明确设定的或虚构的目标行驶路的轨迹的特性，定性地，若追随该目标行驶路则确定为中间转向，若实际的转弯半径小于该目标行驶路则确定为过转向，若实际的转弯半径大于该目标行驶路则确定为转向不足。若转向特性不同则车辆行驶状况也不同，因此这种转向特性也是用于选择滑移角和横摆率中的一方或其控制比率的有用的信息。此外，在该方式中，可以是，所述选择单元在所述确定的转向特性属于强转向不足状态的情况下，选择所述横摆率作为所述应优先的一方，在所述确定的转向状态不属于所述强转向不足状态的情况下，选择所述滑移角作为所述应优先的一方(本发明第十二方面)。强转向不足状态即是相对于明确设定的或虚构的目标行驶路而车辆的行驶半径较大地向外侧鼓出的状态，适合作为横摆率的控制应优先的状况。需要说明的是，转向特性是否属于强转向不足状态可以通过例如基于行驶路的半径及横向加速度等的运算处理进行判定，也可以采用公知的 其他的方法。在本发明的车辆的运动控制装置的另一方式中，还具备稳定状态量确定单元，该稳定状态量确定单元确定对车辆行驶状况的稳定程度进行规定的稳定状态量，所述选择单元优先于基于所述转弯状态量的选择，而基于所述确定的稳定状态量选择所述应优先的一方(本发明第十三方面)。根据该方式，对车辆行驶状况的稳定程度进行规定的稳定状态量被确定。稳定状态量与前述的转弯状态量同样为车辆的状态量，是对车辆行驶状况在此时刻是否稳定或稳定为何种程度、以及车辆行驶状况是否容易稳定或容易稳定为何种程度等进行规定的状态量，虽然能伴随着转弯动作而变化，但其自身并未规定转弯动作。在此，根据该方式，与基于转弯状态量的选择相比，选择单元优选进行基于该稳定状态量的车辆状态量的选择。因此，能够更加重视车辆行驶状况的稳定化，能够尽量提高车辆的安全性。此外，在该方式中，可以是，所述稳定状态量确定单元确定所述滑移角作为所述稳定状态量，所述选择单元在所述确定的滑移角为基准值以上的情况下，选择所述滑移角作为所述应优先的一方(本发明第十四方面)。滑移角是车辆的相对于转弯切线方向的角度，是车身的朝向与车身的瞬间的行进方向所成的角度，因此作为把握车辆行驶状况的稳定程度的指标有用。尤其是根据该方式，在滑移角大时，优先进行滑移角的控制作为一自由度的运动控制。因此，能将车辆行驶状况尽量维持成最优状态。另外，在该方式中，可以是，所述稳定状态量确定单元确定行驶路的摩擦程度作为所述稳定状态量，所述选择单元在所述确定的摩擦程度小于基准值的情况下，选择所述滑移角作为所述应优先的一方(本发明第十五方面)。若行驶路容易打滑，则车辆行驶状况容易变得不稳定(也伴随着滑移角的大幅度波动)，因此行驶路的摩擦程度即摩擦系数会影响当前时刻至较近未来的期间的车辆行驶状况的稳定程度。尤其是根据该方式，在摩擦程度小于基准值时，优先进行滑移角的控制作为一自由度的运动控制。因此，能尽量将车辆行驶状况维持成最优状态。在本发明的车辆的运动控制装置的另一方式中，所述目标滑移角设定单元以所述车辆追随目标行驶路的方式设定所述目标滑移角，所述目标横摆率设定单元以所述车辆追随所述目标行驶路的方式设定所述目标横摆率，所述行驶状况控制单元执行轨迹追随控制作为所述行驶状况控制，所述轨迹追随控制是以所述滑移角及横摆率分别成为目标滑移角及目标横摆率的方式控制所述多个装置的控制，所述目标滑移角及目标横摆率是以追随所述目标行驶路的方式设定成的，所述车辆还具备能够控制转向反力的转向反力控制装置，所述车辆的运动控制装置还具备:目标转向反力设定单元，设定所述转向反力的目标值即目标转向反力；以及协作控制执行单元，执行协作控制，该协作控制是与所述轨迹追随控制协作而以所述转向反力成为所述设定的目标转向反力的方式控制所述转向反力控制装置的控制，所述行驶状况控制单元在需要通过所述一个装置来执行行驶状况控制的情况下，以所述被选择的一方成为与所述被选择的一方对应的目标值的方式控制所述一个装置，从而使所述轨迹追随控制继续，所述协作控制执行单元在所述轨迹追随控制继续的期间使所述协作控制继续(本发明第十六方面)。根据该方式，目标横摆率及目标滑移角例如将LKA等的轨迹追随控制设定作为目标。即，通过基于行驶状况控制单元的横摆率及滑移角的控制，车辆能够理想地追随目标行驶路。 另一方面，通过将由滑移角及横摆率构成的车辆状态量控制成由各目标值的设定单元设定的目标值，在实现一种自动转向并实现两自由度的车辆运动时，例如以转向轮的自动回正转矩等为代表的转向反力转矩会作用于包括转向盘等转向输入单元和转向机构在内的、作为对转向轮的转向输入的传递单元的转向装置。若驾驶员对转向输入单元施加保持力，则该转向反力转矩可以说成为转向的“反应”，但由于朝向作为目标的车辆运动的车辆运动控制是可与驾驶员的转向意思独立而实现的一种自动转向(当然控制自身也可以是按照驾驶员的意思而开始的性质的控制)，因此这种转向反力转矩容易给驾驶员带来不适感。而且，该转向反力转矩是要使转向输入单元向本来的转弯方向的反方向旋转的反力转矩，因此在驾驶员未施加保持力的所谓撒手行驶时，转向输入单元被向逆转弯方向操作，由此会给车辆的运动控制带来影响。更具体而言，若不采取某种对策，则由于该反力转矩的影响而难以实现自动转向。根据该方式， 车辆具备能够控制这种转向反力的例如EPS (Electronic PowerSteering:电子控制式动力转向装置)等转向反力控制装置。转向反力控制装置将转向反力控制成为由目标转向反力设定单元设定的目标转向反力(若实现撒手驾驶，则实质上为相当于O的值)。此时，转向反力控制装置被协作控制执行单元以与向目标行驶路的追随为目标的轨迹追随控制进行协作的方式进行控制。若将基于转向反力控制装置的例如辅助转向转矩等作为一种状态控制量处理，则作为行驶状况控制的轨迹追随控制与该转向反力的控制的协作控制中的、车辆的运动控制上的自由度为三自由度，除了滑移角及横摆率之外，还能够将转向反力维持或收敛成所希望的转向反力(即，目标转向反力)。协作控制即是将在基于横摆率及滑移角的轨迹追随控制的执行过程中产生的转向反力维持成目标转向反力(优选抑制为O)的控制。在执行这样的协作控制的过程中而第一或第二装置成为功能限制状态的情况下，在强制性地使该协作控制结束时，若考虑转向反力给驾驶员的转向操作带来的影响，则车辆的行驶状况明显容易变得不稳定。因此，根据该方式，行驶状况控制单元基于由选择单元选择的滑移角或横摆率，适当地变更担任轨迹追随控制的一个装置的状态控制量，继续一自由度的轨迹追随控制。伴随于此，协作控制单元也继续转向反力的协作控制。因此，能够尽量维持最优的车辆行驶状况。在进行协作控制的本发明的车辆的运动控制装置的一方式中，还具备许可条件判定单元，该许可条件判定单元在所述协作控制继续的期间判定所述车辆的状态是否符合作为应许可所述协作控制结束的条件而设定的许可条件，所述行驶状况控制单元在判定为所述车辆的状态符合所述许可条件的情况下，使所述轨迹追随控制结束，所述协作控制执行单元在判定为所述车辆的状态符合所述许可条件的情况下，使所述协作控制结束(本发明第十七方面)。根据该方式，通过许可条件判定单元，判定车辆的状态是否符合许可条件。在此，“许可条件”是应结束协作控制的条件，换言之，是指预先基于实验性、经验、理论或模拟等而确定的即便使协作控制结束也不会实践上导致车辆行驶状况的不稳定化这一条件。根据该方 式，协作控制执行单元在判定为车辆的状态符合该许可条件时使协作控制结束。因此，能够防止协作控制对此时刻的车辆行驶状况未作出任何考虑而使其结束时等产生的车辆行驶状况的不稳定化。此外，在该方式中，所述许可条件可以包括所述车辆停止的情况(本发明第十八方面)。若车辆停止，则即便使协作控制结束，也不会对车辆行驶状况造成大的影响，因此车辆是否停止适合作为本发明的许可条件。在进行协作控制的本发明的车辆的运动控制装置的另一方式中，还具备通知单元，该通知单元在所述轨迹追随控制及所述协作控制结束的情况下，通知需要通过所述一个装置执行行驶状况控制(本发明第十九方面)。根据该方式，经由专用的或通用的各种MIL (Multi Information Lamp)或各种功能显示器等，将需要通过多个装置中的一个装置来执行行驶状况控制这一情况向驾驶员通知。因此，能够促使驾驶员进行安全行驶，在车辆更安全运行的观点上有益。本发明的这种作用及其他的优点通过以下说明的实施方式可明确。
图1是概念性地表示本发明的第一实施方式的车辆的结构的概略结构图。图2是在图1的车辆中进行的LKA控制的流程图。图3是驱动力作用时的左前车轮的俯视图。图4是在图1的车辆中进行的故障保险控制的流程图。图5是本发明的第二实施方式的故障保险控制的流程图。图6是本发明的第三实施方式的故障保险控制的流程图。图7是本发明的第四实施方式的例示了横摆率变化率与横摆率控制选择率的关系的图。图8是本发明的第五实施方式的故障保险控制的流程图。图9是图8的故障保险控制中的横摆率控制选择率映射的示意图。
具体实施例方式〈发明的实施方式〉以下，适当参照附图，说明本发明的车辆的控制装置的各种实施方式。〈1:第一实施方式〉<1-1:实施方式的结构>首先，参照图1，说明 本发明的第一实施方式的车辆10的结构。在此，图1是概念性地表示车辆10的基本结构的概略结构图。在图1中，车辆10具备左前轮FL、右前轮FR、左后轮RL及右后轮RR这各车轮，通过其中的转向轮即左前轮FL及右前轮FR的转向角变化、以及左后轮FL及右后轮FR的转向角变化而能够向所希望的方向行进。车辆10具备ECU100、发动机200、驱动力分配装置300、VGRS执行器400、EPS执行器 500、ECB (Electronic Controlled Braking system:电子控制式制动装置)600、车辆导航装置700及ARS执行器800。ECU100 分别具备未图不的 CPU (Central Processing Unit)、ROM (Read OnlyMemory)及RAM (Random Access Memory),是能够对车辆10的动作整体进行控制的电子控制单元，是本发明的“车辆的运动控制装置”的一例。E⑶100按照存储于ROM的控制程序，能够执打后述的LKA控制及故障保险控制。需要说明的是，ECU100是作为本发明的“目标横摆率设定单元”、“目标滑移角设定单元”、“行驶状况控制单元”、“功能限制状态判定单元”、“选择单元”、“稳定状态量确定单元”、“目标转向反力设定单元”、“协作控制执行单元”、“许可条件判定单元”及“通知单元”的各自一例而发挥功能的一体的电子控制单元，这各单元的动作全部由ECU100执行。但是，本发明的这各单元的物理性的、机械性的及电气性的结构并未限定于此，例如这各单元可以构成作为多个ECU、各种处理组件、各种控制器或微机装置等各种计算机系统等。发动机200是车辆10的动力源。需要说明的是，本发明的车辆的动力源作为包括可将燃料的燃烧转换成机械动力而取出的发动机的概念而并未限定为具有各种实践的方式的内燃机(发动机200也是其一例)，也可以是电动机等旋转电机。或者车辆也可以是对它们进行协作控制的所谓混合动力车辆。作为发动机200的驱动力输出轴的曲轴与作为驱动力分配装置的一结构要素的中心差速装置310连接。需要说明的是，发动机200的详细结构与本发明的主旨的相关性较弱，因此这里省略其详细说明。
驱动力分配装置300能够将从发动机200经由前述的曲轴传递的发动机转矩Te以规定的比率向前轮及后轮分配，并且还能够在前轮及后轮分别使左右轮的驱动力分配变化，是本发明的“制动驱动力可变装置”的一例。驱动力分配装置300具备中心差速装置310 (以下，适当简称为“中心差速器310”)、前差速装置320 (以下，适当简称为“前差速器320”)及后差速装置330 (以下，适当简称为“后差速器330”)。中心差速器310是将从发动机200供给的发动机转矩Te向前差速器320及后差速器330分配的LSD (Limited Slip Differential:带差动限制功能的差动机构)。中心差速器310在作用于前后轮的负荷大致恒定的条件下，以分配比50:50 (为一例，并未限定于此)对前后轮分配发动机转矩Te。而且，当前后轮中的一方的转速相对于另一方升高规定以上时，进行差动限制转矩对该一方作用而转矩向该另一方转移的差动限制。即，中心差速器310是所谓转速感应式(粘性联轴器式)的差动机构。需要说明的是，中心差速器310并不局限于这种转速感应式，也可以是差动限制作用与输入转矩成比例地增大的转矩感应式的差动机构。而且，也可以是通过行星齿轮机构来发挥差动作用，通过电磁离合器的断续控制来使差动限制转矩连续变化，在规定的调整范围内能够实现所希望的分配比率的分配比率可变型的差动机构。无论如何，中心差速器310只要能够对前轮及后轮分配发动机转矩Te即可，不管是公知还是非公知，可以采用各种实践的方式。
前差速器320是能够将通过中心差速器310向前车轴(前轮车轴)侧分配的发动机转矩Te再以设定在规定的调整范围内的所希望的分配比率向左右轮分配的分配比率可变型的LSD。前差速器320采用如下结构:具备由齿圈、太阳齿轮及行星齿轮架构成的行星齿轮机构、及施加差动限制转矩的电磁离合器，在该行星齿轮机构的齿圈上连结差速器壳，在太阳齿轮及行星齿轮架上分别连结左右的车轴。而且，差动限制转矩借助对电磁离合器的通电控制而被连续控制，在前差速器320的物理性、电气性的结构上确定的规定的调整范围内，连续可变地控制转矩的分配比率。前差速器320成为与E⑶100电连接，且向电磁离合器的通电控制也由E⑶100控制的结构。因此，E⑶100经由前差速器320的驱动控制，而能够产生所希望的前轮左右制动驱动力差(在此为驱动力差)Ff。需要说明的是，前差速器320的结构只要能够以所希望的分配比率向左右轮分配驱动力(需要说明的是，转矩与驱动力存在唯一的关系)即可，并未限定为在此例示的结构，不管是公知还是非公知，可具有各种方式。无论如何，这种左右驱动力分配作用为公知，在此，从避免说明的烦杂化的目的出发，这里不进行其详细说明。后差速器330是能够将通过中心差速器310经由传动轴11向后车轴(后轮车轴)侧分配的发动机转矩Te再以设定在规定的调整范围内的所希望的分配比率向左右轮分配的分配比率可变型的LSD。后差速器330采用如下结构:具备由齿圈、太阳齿轮及行星齿轮架构成的行星齿轮机构、及施加差动限制转矩的电磁离合器，在该行星齿轮机构的齿圈上连结差速器壳，在太阳齿轮及行星齿轮架上分别连结左右的车轴。而且，差动限制转矩借助对电磁离合器的通电控制而被连续控制，在后差速器330的物理性、电气性的结构上确定的规定的调整范围内，连续可变地控制转矩的分配比率。后差速器330成为与E⑶100电连接，且向电磁离合器的通电控制也由E⑶100控制的结构。因此，E⑶100经由后差速器330的驱动控制，而能够产生所希望的后轮左右制动驱动力差(在此为驱动力差)Fp需要说明的是，后差速器330的结构只要能够以所希望的分配比率向左右轮分配驱动力(需要说明的是，转矩与驱动力存在唯一的关系)即可，并未限定为在此例示的结构，不管是公知还是非公知，可具有各种方式。无论如何，这种左右驱动力分配作用为公知，在此，从避免说明的烦杂化的目的出发，这里不进行其详细说明。VGRS执行器400是具备外壳、VGRS电动机、减速机构及锁定机构(均未图示)等的转向传递比可变装置，是本发明的“前轮转向角可变装置”的一例。在VGRS执行器400中，VGRS电动机、减速机构及锁定机构收容在外壳内。该外壳与连结在作为转向输入单元的转向盘12上的上转向轴13的下游侧的端部固定，能够与上转向轴13大致一体地旋转。VGRS电动机是DC无刷电动机，具有作为旋转件的转子、作为固定件的定子及作为驱动力的输出轴的旋转轴。定子固定在外壳内部，转子以能够旋转的方式保持在外壳内部。旋转轴被固定成能够与转子同轴旋转，其下游侧的端部与减速机构连结。成为从未图示的电气驱动回路向该定子供给驱动电压的结构。减速机构是具有能够差动旋转的多个旋转要素的行星齿轮机构。这多个旋转要素的一旋转要素与VGRS电动机的旋转轴连结，而且，其他的旋转要素之一与前述的外壳连结。并且其余的旋转要素与下转向轴14连结。根据具有这种结构的减速机构，通过与转向盘12的操作量对应的上转向轴13的转速(即，外壳的转速)和VGRS电动机的转速(即，旋转轴的转速)，唯一地决定与其余的一旋转要素连结的下转向轴14的转速。此时，通过旋转要素相互间的差动作用，对VGRS电动机的转速进行增减控制，由此能够对下转向轴14的转速进行增减控制。S卩，在VGRS电动机及减速机构的作用下，上转向轴13与下转向轴14能够相对旋转。需要说明的是，在减速机构的各旋转要素的结构上，VGRS电动机的转速以按照根据各旋转要素相互间的齿轮比所确定的规定的减速比被减速后的状态向下转向轴14传递。
·
如此，在车辆10中，上转向轴13与下转向轴14能够相对旋转，由此，作为上转向轴13的旋转量的转向角δ Μ与根据下转向轴14的旋转量而唯一确定(也与后述的齿轮齿条机构的齿轮比相关)的作为转向轮的前轮的转向角Sf之比即转向传递比在预先确定的范围内连续可变。需要说明的是，锁定机构是具备VGRS电动机侧的离合器要素和外壳侧的离合器要素的离合器机构。在两离合器要素相互卡合的状态下，上转向轴13与VGRS电动机的旋转轴的转速一致，因此必然地与下转向轴14的转速也与它们一致。即，上转向轴13与下转向轴14成为直接连结状态。但是，关于锁定机构的详细情况，由于与本发明的相关较弱，因此这里将其省略。需要说明的是，VGRS执行器400成为与E⑶100电连接，且其动作由E⑶100控制的结构。在车辆10中，下转向轴14的旋转向齿轮齿条机构传递。齿轮齿条机构是一种转向传递机构，其包括与下转向轴14的下游侧端部连接的未图示的小齿轮、及形成有与该小齿轮的齿轮齿啮合的齿轮齿的齿条15,通过将小齿轮的旋转转换成齿条15的图中左右方向的运动，而经由与齿条15的两端部连结的拉杆及关节(省略符号)将转向力向各转向轮传递。即，从转向盘12到各前轮的转向力的传递机构是本发明的“转向装置”的一例。
EPS执行器500是作为本发明的“转向反力控制单元”的一例的转向转矩辅助装置，具备作为DC无刷电动机的EPS电动机,该EPS电动机包括附设永久磁铁而成的作为旋转件的未图示的转子、包围该转子的作为固定件的定子。该EPS电动机中，在通过经由未图示的电气驱动装置的向该定子的通电而形成在EPS电动机内的旋转磁场的作用下，转子进行旋转，由此沿着其旋转方向能够产生EPS转矩T eps ο另一方面，在作为EPS电动机的旋转轴的电动机轴上固定有未图示的减速齿轮，该减速齿轮还与设置在下转向轴14上的减速齿轮直接或间接地啮合。因此，在本实施方式中，从EPS电动机发出的EPS转矩Teps作为对下转向轴14的旋转进行辅助的转矩发挥功能。因此，在EPS转矩Teps向与经由转向盘12施加给上转向轴13的驾驶员转向转矩MT相同的方向赋予时，驾驶员的转向负担减轻了 EPS转矩Teps的量。需要说明的是，EPS执行器500是与E⑶100电连接且其动作由E⑶100控制的通过电动机的转矩对驾驶员转向转矩进行辅助的所谓电子控制式动力转向装置，但车辆10具备的动力转向装置也可以是通过经由液压驱动装置施加的液压驱动力来减轻驾驶员的转向负荷的所谓液压动力转向装置。另外，VGRS执行器400与EPS执行器500也可以构成作为相互一体化的执行器。车辆10具备转向角传感器16及转向转矩传感器17。转向角传感器16是能够检测表示上转向轴13的旋转量的转向角δΜ的角度传感器。转向角传感器16与E⑶100电连接，检测到的转向角Sma由E⑶100以恒定或不恒定的周期参照。转向转矩传感器17是能够检测从驾驶员经由转向盘12施加的驾驶员转向转矩MT的传感器。更具体而言，上转向轴13具有被分割成上游部和下游部并通过未图示的扭杆相互连结的结构。在所述扭杆的上游侧及下游侧的两端部固定有旋转相位差检测用的环。该扭杆成为根据在车辆10的驾驶员操作转向盘12时经由上转向轴13的上游部传递的转向转矩(即，驾驶员转向转矩MT)而向该旋转方向扭转的结构，能够产生所述扭转并向下游部传递转向转矩。因此，在转向转矩的传递时，在前述的旋转相位差检测用的环相互间产生旋转相位差。转向转矩传感器17检测所述旋转相位差，并将所述旋转相位差换算成转向转矩而能够输出作为与驾驶员转向转矩MT对应的电信号。转向转矩传感器17与ECU100电连接，检测到的驾驶员转向转矩MT由ECU100以恒定或不恒定的周期参照。需要说明的是，转向转矩的检测方式并未限定为这种扭杆方式，也可以采用其他的方式。例如，向EPS执行器500装入转矩传感器的结构也是一般情况，在确定驾驶员转向转矩MT时，可以采用沿用该转矩传感器的检测值或基于该转矩传感器的检测值而进行推定等方法。这种情况下，也不必搭载与EPS执行器500分体构成的转向转矩传感器17。ECB600是能够向车辆10的前后左右各轮分别赋予制动力的本发明的“制动驱动力可变单元”的另一例的电子控制式制动装置。ECB600具备制动执行器610以及与左前轮FL、右前轮FR、左后轮RL及右后轮RR分别对应的制动装置620FL、620FR、620RL及620RR。制动执行器610是对于制动装置620FL、620FR、620RL及620RR分别能够供给工作油的液压控制用的执行器。制动执行器610由主液压缸、电动油泵、多个液压传递通路及分别设置在该液压传递通路上的电磁阀等构成，通过控制电磁阀的开闭状态，而能够对于各制动装置分别控制向各制动装置具备的车轮制动缸供给的工作油的液压。工作油的液压与各制动装置具备的制动块的按压力存在一对一的关系，工作油的液压的高低分别对应于各制动装置的制动力的大小。制动执行器610与E⑶100电连接，从各制动装置向各车轮赋予的制动力由E⑶100控制。车辆10具备车载相机18及车速传感器19。车载相机18是设置在车辆10的前车头，能够对车辆10的前方的规定区域进行拍摄的摄像装置。车载相机18与E⑶100电连接，将拍摄到的前方区域作为图像数据以恒定或不恒定的周期向ECU100送出。ECU100对该图像数据进行解析，能够取得后述的LKA控制所需的各种数据。车速传感器19是能够检测车辆10的速度即车速V的传感器。车速传感器19与E⑶100电连接，检测到的车速V由E⑶100以恒定或不恒定的周期参照。车辆导航装置700是基于经由设置在车辆10上的GPS天线及VICS天线而取得的信号，能够提供包括车辆10的位置信息、车辆10的周边的道路信息(道路类别、道路宽度、车道数、限制速度及道路形状等)、信号机信息、在车辆10的周围设置的各种设施的信息、拥堵信息及环境信息等在内的各种导航信息的装置。车辆导航装置700与ECU100电连接，由ECU100控制其动作状态。ARS执行器800是使左后轮RL及右后轮RR的转向角即后轮转向角δ ^能够与驾驶员经由转向盘12施加的转向输入独立地变化的、作为本发明的“后轮转向角可变装置”的一例的后轮转向用执行器 。ARS执行器800内置有ARS电动机和减速齿轮机构，该ARS电动机的驱动回路与E⑶100电连接。因此，E⑶100通过该驱动回路的控制，能够控制ARS电动机的输出转矩即ARS 转矩 Tms。另一方面，减速齿轮能够将该ARS电动机的转矩伴随着减速向后转向杆20传递。后转向杆20分别经由接头构件21RL及21RR而与左后轮RL及右后轮RR连结，当通过ARS转矩Tare而将后转向杆20向图示左右一方向驱动时，各后轮向一方向转向。需要说明的是，ARS执行器800也可以具备能够将旋转运动转换成行程运动的直动机构。在具备这种直动机构的情况下，后转向杆20也可以根据该直动机构的左右方向的行程运动而使后轮的转向角变化。需要说明的是，后轮转向装置的实践的方式只要能在规定的范围内使后轮转向角δ r可变即可，并未限定为图示ARS执行器800的结构。车辆10还具备横摆率传感器22及滑移角传感器23。横摆率传感器22是能够检测车辆10的横摆率Y的传感器。横摆率传感器22与E⑶100电连接，检测到的横摆率Y由E⑶100以恒定或不恒定的周期参照。滑移角传感器23是能够检测车辆10的滑移角β的传感器。滑移角传感器23与E⑶100电连接，检测到的滑移角β由E⑶100以恒定或不恒定的周期参照。需要说明的是，车身滑移角β可以基于根据各种状态控制量(例如，各轮的转向角或转向角相当值)及各种车辆状态量(例如，横摆率Y及车速V等)而预先设定的运算算法来推定。需要说明的是，本实施方式的车辆10除了具备与来自驾驶员侧的转向输入独立地对前后轮的转向角进行控制用的VGRS执行器400及ARS执行器800之外，还具备能够使前后轮的左右制动驱动力差变化的驱动力分配装置300，但这种车辆结构只不过是为了便于说明后述的故障保险控制中的用于实现横摆率Y或滑移角β和转向反力转矩T的控制的车辆运动模型的变化而表示的、本发明的车辆采用的一结构例。例如，若以车辆10来说，则本发明的车辆可以是不存在驱动力分配装置300的车辆结构。补充而言，不具有这种驱动力分配装置的结构无论是从成本方面出发，还是从车辆重量的方面出发，或是从设置空间的方面出发，都绝对有利，本发明的车辆作为优选的一方式，仅搭载前后轮的转向角可变装置。在不具备驱动力分配装置的结构中，后述的故障保险控制在实践上能完全没有问题地执行。〈1-2:实施方式的动作〉<1-2-1:LKA控制的详细情况>以下，参照图2，作为本实施方式的动作而说明通过E⑶100执行的LKA控制的详细情况。在此，图2是LKA控制的流程图。需要说明的是，LKA控制采用使将转向反力转矩T维持成目标转向反力转矩的转向反力转矩控制与使车辆10追随目标行驶路(在本实施方式中，即车道(行车道))的轨迹追随控制协作的协作控制的方式，是在车辆10中执行的行驶支援控制的一个。在图2中，E⑶100读入包括车辆10具备的各种开关类的操作信号、各种标记及上述各种传感器的传感器信号等的各种信号(步骤SlOl )，并且作为通过驾驶员对预先设置在车辆10的车室内的LKA模式发动用的操作按钮进行操作等的结果而判别是否选择LKA模式(步骤S102)。在未选择LK A模式时(步骤S102:否)，E⑶100使处理返回步骤SlOl。在选择LKA模式时(步骤S102:是)，E⑶100基于从车载相机18送出的图像数据，判别是否检测到对LKA的目标行驶路进行规定的白线(未必非要为白色)(步骤S103)。在未检测到白线时(步骤S103:否)，无法设定假想的目标行驶路，因此E⑶100使处理返回步骤SlOl。另一方面，在检测到白线时(步骤S103:是)，E⑶100算出使车辆10追随目标行驶路时所需的各种路面信息(步骤S104)。在步骤S104中，基于公知的方法，算出白线与车辆10的横向的偏差即横向偏差Y、白线与车辆10的横摆角偏差φ及行驶路半径R。当算出这各种路面信息时，E⑶100算出目标横摆率Ytg，作为为了使车辆10向目标行驶路追随所需的车辆状态量的目标值(步骤S105)。步骤S105是本发明的“目标横摆率设定单元”的动作的一例。目标横摆率Ytg预先以与上述横向偏差Y及横摆角偏差φ建立对应的方式进行映射化而存储在ROM等适当的存储单元中，ECU100根据在步骤S104中算出的各路面信息而适当选择符合的值，由此设定目标横摆率Ytg。但是，目标横摆率Ytg的设定方式无论是公知还是非公知，可适用各种方式。当设定目标横摆率Ytg时，E⑶100算出目标滑移角Ptg，作为为了使车辆10追随目标行驶路所需的车辆状态量的目标值(步骤S106)。步骤S106是本发明的“目标滑移角设定单元”的动作的一例。目标滑移角Ptg预先以与上述横向偏差Y、横摆角偏差φ及行驶路半径R建立对应的方式进行映射化而存储于ROM等适当的存储单元，ECU100根据在步骤S104中算出的各路面信息而适当选择符合的值，由此设定目标滑移角i3tg。但是，目标滑移角β tg的设定方式无论是公知还是非公知，能适用各种方式。当设定目标滑移角^tg时，E⑶100设定目标转向反力转矩Ttg (步骤S107)。步骤S107是本发明的“目标转向反力设定单元”的动作的一例。目标转向反力转矩Ttg是在使车辆10追随目标行驶路时从作为转向轮的前轮向转向装置作用的转矩，是本发明的“转向反力”的一例。需要说明的是，在本实施方式中，目标转向反力转矩Ttg为零。转向反力转矩Ttg为零是指车辆10追随目标行驶路时无需向转向盘12施加保持转矩，是指能够进行撒手行驶。接着，E⑶100算出用于实现在步骤S105至S107中算出或设定的各车辆状态量的目标值的、前轮转向角Sf、后轮转向角及EPS转矩Teps的目标值即目标前轮转向角、目标后轮转向角及目标EPS转矩(步骤S108)。需要说明的是，关于所述目标前轮转向角、目标后轮转向角及目标EPS转矩的详细的决定方法在后面叙述，ECU100基于预先为了规定横摆率Y、滑移角β及转向反力转矩T与前轮转向角、后轮转向角及EPS转矩的相对关系而设定的车辆运动模型，决定用于将横摆率Y、滑移角β及转向反力转矩T分别设为目标横摆率Ytg、目标滑移角Ptg及目标转向反力转矩Ttg的前轮转向角Sf、后轮转向角及EPS转矩Teps的目标值(S卩，分别为目标前轮转向角、目标后轮转向角及目标EPS转矩)。当求出目标前轮转向角、目标后轮转向角及目标EPS转矩时，ECU100判别驾驶员的超控(over-rid e)操作是否存在(步骤S109)。超控操作是驾驶员按照自身的意思进行的转向操作，即，在车辆运行 控制上，是应最优先的转向输入的一个。ECU100在判别超控操作是否存在时，参照转向角传感器16及转向转矩传感器17的传感器输出，在转向角δΜ为基准值以上或驾驶员转向转矩MT为基准值MTth以上时，判别为发生了超控操作。在作出发生了超控操作的判别时(步骤S109:是)，E⑶100结束LKA模式(步骤S110)。当LKA模式结束时，处理返回步骤S101，反复进行一连串的处理。另一方面，在未发生超控操作时(步骤S109:否)，E⑶100以得到由步骤S108算出的目标前轮转向角、目标后轮转向角及目标EPS转矩的方式，控制VGRS执行器400、ARS执行器800及EPS执行器500 (步骤S111)。当进行所述驱动控制时，处理返回步骤S103，反复进行LKA模式的一连串的动作。LKA控制如以上那样执行。〈1-2-2:由左右制动驱动力差引起的横摆转矩的发生>在此，参照图3，说明作用于车轮的制动驱动力与横摆转矩的关系。图3是驱动力作用时的左前车轮FL的俯视图。需要说明的是，在该图中，对于与图1重复的部位，标注同一符号而适当省略其说明。在图3中，驱动力Fd作用于左前车轮FL的接地点C。另一方面，转向主销轴(将上球窝关节与下球窝关节连结的假想的转向轴线)的假想接地点KP如图示那样从通过接地点C的轴线偏离时(在大部分的车辆中如此)，根据该轴线与假想接地点KP的距离即转向主销偏移k，在左前车轮FL产生横摆转矩。在此，从图示位置关系明确可知，这种情况下的横摆转矩的产生方向是右转弯方向。在此，在左右轮未产生驱动力差时，在右前轮FR产生与在左前轮FL产生的横摆转矩的大小相等的左转弯方向的横摆转矩。因此，在未产生左右驱动力差时，作为车辆运动而成为直行运动。
然而，在左右轮产生驱动力差时，在驱动力大的一侧的车轮产生的横摆转矩的一方变大，因此在车辆10产生向驱动力小的车轮的一侧转弯的横摆转矩。因此，若相对于右前轮而使左前轮的驱动力增大，若使右转弯方向的右前轮的驱动力相对于左前轮变大，则产生左转弯方向的横摆转矩。这种横摆转矩在取代驱动力而作用制动力的情况下也同样产生。制动力为负的驱动力，当左右轮产生制动力差时，向制动力大的车轮的一侧产生横摆转矩。无论如何，对于前轮和后轮中的至少一方施加左右制动驱动力差，由此能够向车辆10给予转弯行驶状况。此外，由于转向或转弯或这两方而左前轮FL产生轮胎滑移角时(B卩，在轮胎的中心线的朝向与轮胎的行进方向之间产生错动时)，左前轮FL在比轮胎接地点靠后方侧的着力点处向左方向产生轮胎横向力Yf。该着力点与假想接地点KP的距离t是后倾拖距与轮胎拖距之和，该后倾拖距是假想接地点KP与轮胎接地点C的轴线方向距离，该轮胎拖距是轮胎接地点C与横向力Yf的着力点的距离。需要说明的是，由于该横向力也产生横摆转矩。而且，该横向力在右前轮FR也同样地产生，在各后轮(RL及RR)也同样地产生作为横向力Yr。<1-2-3:基于车辆运动模型的目标前轮转向角、目标后轮转向角及目标EPS转矩的决定方法>接着，说明LKA控制的步骤S108的动作，即基于车辆运动模型的目标前轮转向角、目标后轮转向角及目标EPS转矩的决定。需要说明的是，预先附注后述的下述各式的各参照记号表不的意思。s…拉普拉斯算子Sf…前轮转向角…后轮转向角β…滑移角Y…横摆率T…转向反力转矩(在本实施方式中，为绕转向主销的转矩)V…车速Mf…前轴质量Mr…后轴质量M …车辆质量(M=Mf+Mr)I…横摆惯性转矩L...轴距Lf从车辆重心到前轴的前后方向距离L/..从车辆重心到后轴的前后方向距离Kf前轮转弯动力Kr…后轮转弯动力IV..前轴轮距IV..后轴轮距t…前后方向拖距量
k…转向主销偏移
Yf…前轮横向力Yr…后轮横向力Ffl…左前轮驱动力Ffr…右前轮驱动力Frl…左后轮驱动力Frr…右后轮驱动力Ff…前轮左右制动驱动力差Fr…后轮左右制动驱动力差前轮转向角δ f、后轮转向角δ ^及EPS转矩Teps根据对滑移角β、横摆率Y及转向反力转矩T求解通过下述(I)式至(5)式表示的车辆运动方程式而得到的下述(6)式，最终通过下述(7)式来表示。[数学式I]
权利要求
1.一种车辆的运动控制装置，对具备分别能够选择性地控制滑移角或横摆率的多个装置的车辆的运动进行控制，其特征在于， 具备 目标滑移角设定单元，设定所述滑移角的目标值即目标滑移角； 目标横摆率设定单元，设定所述横摆率的目标值即目标横摆率； 行驶状况控制单元，执行行驶状况控制，该行驶状况控制是以使所述滑移角及横摆率分别成为所述设定的目标滑移角及目标横摆率的方式控制所述多个装置的控制； 转弯状态量确定单元，确定所述车辆的转弯状态量；以及 选择单元，在需要通过所述多个装置中的一个装置来执行所述行驶状况控制的情况下，基于所述确定的转弯状态量来选择所述滑移角及横摆率中的应优先的一方， 所述行驶状况控制单元在需要通过所述一个装置来执行行驶状况控制的情况下，以所述被选择的一方成为与所述被选择的一方对应的所述目标值的方式控制所述一个装置。
2.根据权利要求I所述的车辆的运动控制装置，其特征在于， 所述多个装置包括分别能够选择性地控制滑移角或横摆率的第一装置及第二装置，所述车辆的运动控制装置还具备功能限制状态判定单元，该功能限制状态判定单元判定所述第一及第二装置中的至少一方的装置是否处于功能限制状态， 所述选择单元在判定为所述第一或第二装置处于所述功能限制状态的情况下选择所述应优先的一方，其中，判定为所述第一或第二装置处于所述功能限制状态的情况为需要通过所述一个装置来执行行驶状况控制的情况， 所述行驶状况控制单元以所述被选择的一方成为与所述被选择的一方对应的目标值的方式，将所述第一及第二装置中的未处于所述功能限制状态的一方的装置作为所述一个装置进行控制。
3.根据权利要求2所述的车辆的运动控制装置，其特征在于， 所述第一装置是能够使前轮转向角与促使该前轮转向角变化的驾驶员操作独立地变化的前轮转向角可变装置， 所述第二装置是能够使后轮转向角与促使该后轮转向角变化的驾驶员操作独立地变化的后轮转向角可变装置。
4.根据权利要求2所述的车辆的运动控制装置，其特征在于， 所述多个装置还包括能够选择性地控制所述滑移角或横摆率的不同于所述第一及第二装置的第三装置， 所述行驶状况控制单元在所述第一及第二装置这双方处于所述功能限制状态的情况下，以使所述被选择的一方成为与所述被选择的一方对应的目标值的方式控制所述第三装置。
5.根据权利要求4所述的车辆的运动控制装置，其特征在于， 所述第三装置是能够使前轮或后轮的左右制动驱动力差变化的制动驱动力可变装置。
6.根据权利要求2所述的车辆的运动控制装置，其特征在于， 所述功能限制状态包括发生故障的状态及控制量的选择范围受限制的状态中的至少一种状态。
7.根据权利要求I所述的车辆的运动控制装置，其特征在于，所述确定单元确定所述车辆的转弯程度作为所述转弯状态量。
8.根据权利要求7所述的车辆的运动控制装置，其特征在于， 所述选择单元在所述确定的转弯程度为基准值以上的情况下，选择所述横摆率作为所述应优先的一方，在所述确定的转弯程度小于所述基准值的情况下，选择所述滑移角作为所述应优先的一方。
9.根据权利要求I所述的车辆的运动控制装置，其特征在于， 所述确定单元确定所述车辆的转弯程度的变化率作为所述转弯状态量。
10.根据权利要求9所述的车辆的运动控制装置，其特征在于， 所述选择单元在所述确定的转弯程度的变化率为基准值以上的情况下，选择所述横摆率作为所述应优先的一方，在所述确定的转弯程度的变化率小于所述基准值的情况下，选择所述滑移角作为所述应优先的一方。
11.根据权利要求I所述的车辆的运动控制装置，其特征在于， 所述确定单元确定所述车辆的转向特性作为所述转弯状态量。
12.根据权利要求11所述的车辆的运动控制装置，其特征在于， 所述选择单元在所述确定的转向特性属于强转向不足状态的情况下，选择所述横摆率作为所述应优先的一方，在所述确定的转向状态不属于所述强转向不足状态的情况下，选择所述滑移角作为所述应优先的一方。
13.根据权利要求I所述的车辆的运动控制装置，其特征在于， 还具备稳定状态量确定单元，该稳定状态量确定单元确定对车辆行驶状况的稳定程度进行规定的稳定状态量， 所述选择单元优先于基于所述转弯状态量的选择，而基于所述确定的稳定状态量选择所述应优先的一方。
14.根据权利要求13所述的车辆的运动控制装置，其特征在于， 所述稳定状态量确定单元确定所述滑移角作为所述稳定状态量， 所述选择单元在所述确定的滑移角为基准值以上的情况下，选择所述滑移角作为所述应优先的一方。
15.根据权利要求13或14所述的车辆的运动控制装置，其特征在于， 所述稳定状态量确定单元确定行驶路的摩擦程度作为所述稳定状态量， 所述选择单元在所述确定的摩擦程度小于基准值的情况下，选择所述滑移角作为所述应优先的一方。
16.根据权利要求I所述的车辆的运动控制装置，其特征在于， 所述目标滑移角设定单元以所述车辆追随目标行驶路的方式设定所述目标滑移角， 所述目标横摆率设定单元以所述车辆追随所述目标行驶路的方式设定所述目标横摆率， 所述行驶状况控制单元执行轨迹追随控制作为所述行驶状况控制，所述轨迹追随控制是以所述滑移角及横摆率分别成为目标滑移角及目标横摆率的方式控制所述多个装置的控制，所述目标滑移角及目标横摆率是以追随所述目标行驶路的方式设定成的， 所述车辆还具备能够控制转向反力的转向反力控制装置， 所述车辆的运动控制装置还具备目标转向反力设定单元，设定所述转向反力的目标值即目标转向反力；以及 协作控制执行单元，执行协作控制，该协作控制是与所述轨迹追随控制协作而以所述转向反力成为所述设定的目标转向反力的方式控制所述转向反力控制装置的控制， 所述行驶状况控制单元在需要通过所述一个装置来执行行驶状况控制的情况下，以所述被选择的一方成为与所述被选择的一方对应的目标值的方式控制所述一个装置，从而使所述轨迹追随控制继续， 所述协作控制执行单元在所述轨迹追随控制继续的期间使所述协作控制继续。
17.根据权利要求16所述的车辆的运动控制装置，其特征在于， 还具备许可条件判定单元，该许可条件判定单元在所述协作控制继续的期间判定所述车辆的状态是否符合作为应许可所述协作控制结束的条件而设定的许可条件， 所述行驶状况控制单元在判定为所述车辆的状态符合所述许可条件的情况下，使所述轨迹追随控制结束， 所述协作控制执行单元在判定为所述车辆的状态符合所述许可条件的情况下，使所述协作控制结束。
18.根据权利要求17所述的车辆的运动控制装置，其特征在于， 所述许可条件包括所述车辆停止的情况。
19.根据权利要求16 18中任一项所述的车辆的运动控制装置，其特征在于， 还具备通知单元，该通知单元在所述轨迹追随控制及所述协作控制结束的情况下，通知需要通过所述一个装置执行行驶状况控制。
全文摘要
即使在需要通过多个装置中的一个装置执行多个车辆状态量的控制的情况下也能实现最优的车辆行驶状况。车辆的运动控制装置(100)对具备分别能够选择性地控制滑移角或横摆率的多个装置的车辆的运动进行控制，具备行驶状况控制单元，执行以使滑移角及横摆率分别成为设定的目标滑移角及目标横摆率的方式控制多个装置的行驶状况控制；转弯状态量确定单元，确定车辆的转弯状态量；以及选择单元，在需要通过多个装置中的一个装置来执行行驶状况控制时，基于确定的转弯状态量，选择滑移角及横摆率中的应优先的一方，行驶状况控制单元在需要通过一个装置来执行行驶状况控制时，以选择的一方成为与选择的一方对应的目标值的方式控制一个装置。
文档编号B60W30/02GK103237707SQ20108007050
公开日2013年8月7日 申请日期2010年12月1日 优先权日2010年12月1日
发明者西川智久, 谷本充隆, 藤田好隆, 高岛亨, 成田哲博, 井上豪, 小城隆博 申请人:丰田自动车株式会社