专利名称：车体姿势控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及适合用于例如四轮汽车等车辆的车体姿势控制装置。
背景技术：
通常，已知这样的车体姿势控制装置，其构成为，根据车辆的转向角和车速算出横向加速度，然后对该横向加速度进行微分求出横向加速度变化率，接着根据该横向加速度变化率，在前、后、左、右的车轮侧切换各悬挂的阻尼力，由此实现侧倾率的降低(例如，参照专利文献1)。另外，已知以下构成的车体姿势控制装置根据车辆行驶时的横向加速度求出目标侧倾角，然后根据该目标侧倾角算出目标俯仰角，接着求出实际倾角和实际俯仰角的差值以进行反馈控制(FB控制)，实现车体侧的目标动作以便实现车体姿势的稳定(例如，参照专利文献2)。另一方面，已知以下构成的车体姿势控制装置判断车辆行驶时的车轮是处于线性区域(例如抓地状态良好的区域)还是处于非线性区域(例如抓地状态差的区域)，当判断为非线性区域时，将阻尼力特性切换到刚性侧，以提高操纵稳定性(例如，参照专利文献 3)。专利文献1 (日本)特开2007490650号公报专利文献2 (日本)特开2007-170590号公报专利文献3 (日本)特开平6488876号公报但是，上述专利文献1的现有技术的逻辑只着眼于侧倾率的降低，所以，在侧倾率和俯仰率的关联性低的情况下，或者在产生未意料的俯仰率的情况下，有时产生过度转弯时感觉差的问题。另外，在例如专利文献2的现有技术中，因为根据车辆行驶时的侧倾角产生俯仰角，所以，即使在通常的圆形转弯中也需要进行控制。因此，存在以下问题依靠阻尼力可变式阻尼器进行的控制引起乘坐感差，依靠制动器进行的控制引起减速。因此，本申请的发明者等为了提高侧倾感，研究了配合侧倾率来控制俯仰率的技术。在该情况下，如果车辆行驶时车轮处于常用区域即线性区域，则可以实现侧倾感的提高。但是，若在车轮的抓地状态差的边界区域即非线性区域持续这样的控制，则如下述，有时导致边界性能下降。S卩，由于过渡侧倾角的增加而荷重移动量增大，车轮的等效CP(转弯力)减小。另外，由于悬挂的冲程增加而侧倾转向增大，产生转向不足。而且，忽略了车轮的接地性的阻尼力特性的切换引起荷重变动的增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车体姿势控制装置，能够提高车辆行驶时的转弯操作性、操纵稳定性、乘坐感。
为了解决上述课题，第一方面的发明提供控制车辆的车体姿势的车体姿势控制装置，其具有侧倾感提高控制装置、稳定性提高控制装置和车辆运动判断装置，所述侧倾感提高控制装置包括以与所述车体的侧倾率大小对应地增大的方式算出所述车体的俯仰率的目标值即目标俯仰率的目标俯仰率算出装置、以使所述车体的俯仰率接近所述目标俯仰率的方式对所述车体产生俯仰力矩的俯仰力矩产生装置，所述稳定性提高控制装置由产生用于抑制侧倾的力的侧倾抑制装置构成，所述车辆运动判断装置构成为根据车辆运动切换所述侧倾感提高控制装置和所述稳定性提高控制装置的控制比例。如上所述，根据第一方面的发明，能够在常用区域使俯仰和侧倾的动作具有理想的关联性，能够提高行驶中的驾驶感觉(侧倾感)。此外，能够在边界区域确保行驶稳定性。
图1是表示应用了本发明第一实施方式的车体姿势控制装置的四轮汽车的立体图；图2是表示第一实施方式的车体姿势控制装置的控制框图；图3是表示在图2中的目标阻尼力算出部根据俯仰力矩算出各车轮侧的目标阻尼力的处理的控制框图；图4是表示第二实施方式的车体姿势控制装置的控制框图；图5是表示第三实施方式的车体姿势控制装置的控制框图；图6是表示在图5中的电磁阻尼器控制量算出部根据目标俯仰力矩和目标侧倾力矩算出各车轮侧的目标推力的处理的控制框图；图7是表示第四实施方式的车体姿势控制装置的控制框图；图8是表示在图7中的加减速指令算出部根据目标俯仰力矩算出各车轮侧的加减速指令的处理的控制框图。附图标记说明
1车体
2前轮
3后轮
4、7悬挂装置
5、8弹簧
6、9阻尼力可变阻尼器(俯仰力矩产生装置、侧倾抑制装置)
10侧倾率传感器(侧倾率检测装置)
11俯仰率传感器(俯仰率检测装置)
12偏航率传感器(偏航率检测装置)
13转向角传感器
14车速传感器
15、41、71、81控制器(控制装置)
18侧倾抑制部
19增益乘法部(目标俯仰率算出装置)
20积分部(目标俯仰率算出装置)
5
21符号判别部(目标俯仰率算出装置)22乘法部(目标俯仰率算出装置)23、49、75、82 俯仰控制部29,84边界区域判断部(车辆运动判断装置)35、76第一加权系数乘法部36、77第二加权系数乘法部37加法部38阻尼力图运算部39电流驱动器46绝对值运算部(目标俯仰率算出装置)47微分部(目标俯仰率算出装置)48增益乘法部(目标俯仰率算出装置)51行驶状态判断部(车辆运动判断装置)79电磁阻尼器(俯仰力矩产生装置、侧倾抑制装置)85加权系数乘法部87驱动力控制部(俯仰力矩产生装置、侧倾抑制装置)
具体实施例方式下面，对本发明实施方式的车体姿势控制装置，列举例如适用于四轮汽车的情况为例，按照附图进行详细说明。在此，图1 图3表示本发明的第一实施方式。图中，1是构成车辆车身的车体，在该车体1的下侧设有例如左右前轮2 (只图示一方)和左右后轮3 (只图示一方)。4、4是安装于左右前轮2侧与车体1之间的前轮侧的悬挂装置，该各悬挂装置4由左右悬架弹簧5 (以下称为弹簧幻、与该各弹簧5并列而设于左右前轮2侧和车体1之间的左右阻尼力调整式减振器6 (以下称为阻尼力可变阻尼器6)构成。阻尼力可变阻尼器6构成作为本发明的构成要件的俯仰力矩产生装置、侧倾抑制装置的一部分。7、7是安装于左右后轮3侧和车体1之间的后轮侧悬挂装置，该各悬挂装置7由左右悬架弹簧8 (以下称为弹簧8)、与该各弹簧8并列而设于左右后轮3侧和车体1之间的左右阻尼力调整式减振器9 (以下称为阻尼力可变阻尼器9)构成。阻尼力可变阻尼器9构成俯仰力矩产生装置、侧倾抑制装置的一部分。在此，各悬挂装置4、7的阻尼力可变阻尼器6、9使用阻尼力调整式液压缓冲器而构成。为了将阻尼力特性从刚性特性(硬特性)到柔性特性(软特性)连续地调整，在该阻尼力可变阻尼器6、9上附设有由阻尼力调整阀、螺线管等构成的作动器(未图示)。需要说明的是，阻尼力调整用作动器不需要是使阻尼力特性必须连续地变化的构成，可以是以两级或三级以上连续地调整的构成。另外，阻尼力可变阻尼器6、9只要能切换阻尼力即可， 可以是气动阻尼器或电磁阻尼器。10是设于车体1的作为侧倾率检测装置的由陀螺仪等构成的侧倾率传感器，该侧倾率传感器10检测伴随例如车辆的转向操作而在转弯行驶时等发生的左右方向的横摆振动，将该检测信号向后述控制器15输出。需要说明的是，侧倾率检测装置只要能检测侧倾率即可，可以是对沿左右方向分离设置的两个上下加速度传感器的差分进行积分等的构成。11是设于车体1的作为俯仰率检测装置的由陀螺仪等构成的俯仰率传感器，该俯仰率传感器11检测在例如车辆的加减速时等发生的前后方向的摇晃振动，并将该检测信号向后述控制器15输出。需要说明的是，俯仰率检测装置只要能检测俯仰率即可，可以是对沿前后方向分离设置的两个上下加速度传感器的差分进行积分等的构成。12是设于车体1的作为偏航率检测装置的由陀螺仪等构成的偏航率传感器，该偏航率传感器12检测例如绕车辆的重心发生的自转方向的振动等，将该检测信号向后述控制器15输出。需要说明的是，可以构成为通过一个三维陀螺仪构成为兼做上述侧倾率传感器10、俯仰率传感器11及偏航率传感器12，也可以构成为至少兼做上述三个传感器中的两个传感器。13是设于车体1侧的转向角传感器，该转向角传感器13检测在转弯行驶等时车辆驾驶人员对方向盘进行转向操作时的转向角(对应于后述前轮舵角S f)，将该检测信号向后述控制器15输出。另外，车速传感器14检测例如车辆的行驶速度(对应于后述的车速 V)，将该检测信号向控制器15输出。15是由微型计算机等构成的作为控制装置的控制器，如图2所示，该控制器15的输入侧与侧倾率传感器10、俯仰率传感器11、偏航率传感器12、转向角传感器13及车速传感器14等连接，而输出侧与阻尼力可变阻尼器6、9的作动器(未图示)等连接。如图2所示，控制器15的构成包括相对速度推定部16、侧倾率补正部17、侧倾抑制部18、增益乘法部19、积分部20、符号判别部21、乘法部22、俯仰控制部23、边界区域判断部四、第一和第二加权系数乘法部35、36、加法部37、阻尼力图运算部38及电流驱动器 39等。在此，相对速度推定部16基于来自侧倾率传感器10的检测信号，通过推定运算，作为相对速度可求出各轮的阻尼力可变阻尼器6、9在上下方向的伸缩速度。控制器15的侧倾率补正部17参照图2中所示的非线性增益图针对由侧倾率传感器10检测的侧倾率算出补正侧倾率。如果侧倾率的检测值变大，则该补正侧倾率随着图2 中的非线性增益图被设定在较大值。然后，侧倾抑制部18对从侧倾率补正部17输出的补正侧倾率乘以增益(未图示)，为了进行侧倾抑制控制，算出各轮侧的阻尼力可变阻尼器6、 9的目标阻尼力。另外，在控制器15的俯仰控制部23侧，为了进行使侧倾感提高的俯仰控制，在增益乘法部19对由侧倾率传感器10检测的侧倾率(例如将右旋转作为正值)乘以增益 “Kpit。h”。符号判别部21判别由积分部20对侧倾率进行积分求出的侧倾角的符号(例如， 将右侧倾作为正，将左侧倾作为负)。乘法部22通过将该符号和来自增益乘法部19的侧倾率相乘，作为补正值运算目标俯仰率，以便在侧倾增加的情况下总是处于俯冲状态(低头俯仰)，在侧倾减小的情况下总是处于下坐状态(抬头俯仰)。增益乘法部19、积分部20、符号判别部21及乘法部22构成本发明的构成要件即目标俯仰率算出装置。由此，根据车体1的侧倾率的大小，以线性或非线性增大的方式将车体1的俯仰率的目标值即目标俯仰率作为补正值算出。俯仰控制部23的构成包括FF控制部对、差运算部25、FB控制部沈、加法部27 及目标阻尼力算出部28。所述FF控制部M —有目标俯仰率的补正值输入，就进行下述公式1 公式3的运算，算出前馈控制的目标俯仰力矩。差运算部25将由俯仰率传感器11 检测的实际俯仰率的信号和所述目标俯仰率的补正值的差，作为相对目标值的误差进行运算，ra控制部沈根据来自差运算部25的信号(相对目标值的误差)算出基于反馈控制的目标俯仰力矩。FF控制部M是将从俯仰力矩到俯仰率的特性作为二次振动模型进行模型化并算出传递函数从而利用其逆特性的控制器。在此，俯仰运动的运动方程式通过下述公式1求出。其中，Q 俯仰角、Ix 俯仰惯性、Kx 俯仰钢性、Cx 俯仰阻尼系数、Mx 俯仰力矩。公式1
权利要求
1.一种车体姿势控制装置，其控制车辆的车体姿势，其特征在于，具有侧倾感提高控制装置、稳定性提高控制装置和车辆运动判断装置；所述侧倾感提高控制装置的构成包括目标俯仰率算出装置，以与所述车体的侧倾率大小对应地增大的方式，算出所述车体的俯仰率的目标值即目标俯仰率；以及俯仰力矩产生装置，以使所述车体的俯仰率接近所述目标俯仰率的方式对所述车体产生俯仰力矩；所述稳定性提高控制装置由产生用于抑制侧倾的力的侧倾抑制装置构成；所述车辆运动判断装置构成为，根据车辆运动切换所述侧倾感提高控制装置和所述稳定性提高控制装置的控制比例。
2.如权利要求1所述的车体姿势控制装置，其特征在于，所述车辆运动判断装置具有根据车辆运动状态判断车轮是否处于滑出的边界状态的车轮边界判断装置，当所述车轮边界判断装置判断为边界状态时，增强所述侧倾感提高控制装置的控制比例，当所述车轮边界判断装置未判断为边界状态时，相比判断为所述边界状态的情况，增强所述稳定性提高控制装置的控制比例。
3.如权利要求2所述的车体姿势控制装置，其特征在于，所述车轮边界判断装置具有判断车轮的转弯力是否从线性区域变为非线性区域的区域判断装置，当由所述区域判断装置判断为所述线性区域时，相比所述非线性区域的情况， 增强所述侧倾感提高控制装置的控制比例，当由所述区域判断装置判断为所述非线性区域时，相比所述线性区域的情况，增强所述稳定性提高控制装置的控制比例。
4.如权利要求2所述的车体姿势控制装置，其特征在于，当车速超过预设的阈值时，所述车轮边界判断装置判断为边界。
5.如权利要求1所述的车体姿势控制装置，其特征在于，所述俯仰力矩产生装置包括通过车辆模型，由所述目标俯仰率算出目标俯仰力矩的目标俯仰力矩算出装置、以使所述车体的俯仰力矩接近所述目标俯仰力矩的方式产生所述俯仰力矩的俯仰力矩产生机构。
6.如权利要求1所述的车体姿势控制装置，其特征在于，包括检测所述车体的俯仰率的俯仰率检测装置、以缩小检测到的所述俯仰率和所述目标俯仰率的差的方式对所述车体产生俯仰力矩的俯仰力矩产生装置。
7.如权利要求1所述的车体姿势控制装置，其特征在于，所述车辆具有至少四个车轮，所述俯仰力矩产生装置是分别设于所述各车轮侧的能够调整阻尼特性的阻尼力调整式减振器，通过调整所述阻尼特性，调整对所述车体施加的俯仰力矩。
8.如权利要求1所述的车体姿势控制装置，其特征在于，所述车辆具有至少四个车轮，所述俯仰力矩产生装置是分别设于所述各车轮侧的对所述车体和车轮施加上下方向的力的主动悬架，通过调整所述上下方向的力，对所述车体施加俯仰力矩。
9.如权利要求1所述的车体姿势控制装置，其特征在于，所述车辆具有至少四个车轮，所述俯仰力矩产生装置是设于所述车辆的驱动装置和制动器，通过调整前后加速度，向所述车体施加俯仰力矩。
10.如权利要求1所述的车体姿势控制装置，其特征在于， 所述车体的侧倾率和所述车体的俯仰率根据转向角和车速求出。
全文摘要
本发明提供一种车体姿势控制装置，能够提高车辆行驶时的转弯操作性、操纵稳定性、乘坐感。在车辆行驶时，当车轮位于常用区域时，使根据侧倾率算出目标俯仰率的俯仰控制部(23)优先于侧倾抑制部(18)动作。在该情况下，控制各阻尼器(6、9)的阻尼力特性，以便在由俯仰控制部(23)算出的目标阻尼力上加权重而算出所述目标俯仰率。在车轮的抓地状态差的边界区域，相比俯仰控制部(23)，优先使侧倾抑制部(18)动作，在由侧倾抑制部(18)算出的目标阻尼力上加权重。由此，以增大侧倾抑制控制量的方式控制各阻尼器(6、9)的阻尼力特性。
文档编号B60W10/22GK102416951SQ201110285319
公开日2012年4月18日 申请日期2011年9月23日 优先权日2010年9月27日
发明者内野彻, 平尾隆介 申请人:日立汽车系统株式会社