车辆的运动控制系统、车辆、以及程序的制作方法

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车辆的运动控制系统、车辆、以及程序的制作方法与工艺

本发明涉及一种车辆的运动控制系统。



背景技术:

近年来,提出有各种自动制动控制装置且已得以实用化,在自身车辆碰撞至前方车辆或障碍物的可能性较高时等危险潜在性较高时,这些自动制动控制装置进行独立于驾驶员的制动操作的自动制动控制,由此来防止碰撞。

在专利文献1中揭示有如下技术:在进行了制动踏板的操作的情况或者规避与行驶方向前方的前方车辆或障碍物的碰撞等情况下,算出用以使车辆减速的要求制动力,在有再生能力的情况下,尽可能大地确定再生制动力,并利用摩擦制动力来补充不足部分。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利特开2013-163422号公报



技术实现要素:

发明要解决的问题

在专利文献1的发明中,根据车辆所需要的制动驱动力来对前轮和后轮分配制动驱动力,并且,在前轮和后轮中的至少一方的制动力相对于滑移率的比例减少时,减少前轮和后轮中通过电动马达来产生制动驱动力的车轮的制动驱动力。在正常行驶状况下,该方法能够尽可能减少摩擦制动力的利用,使可通过再生制动加以回收的能量最大化。

然而,在专利文献1中所记载的上述方法中,是以如下方式进行控制:在有再生能力的情况下,尽可能大地确定再生制动力,并利用摩擦制动力来补充不足部分,因此有无法立刻获得恰当的制动力之虞。

解决问题的技术手段

技术方案1中所记载的车辆的运动控制系统包括:危险潜在性确定部,其至少根据外界信息及车辆信息中的某一方来确定车辆的危险潜在性;摩擦制动装置,其对车辆赋予摩擦制动力;以及再生制动装置,其对车辆赋予再生制动力,该车辆的运动控制系统的特征在于包括控制值确定部,所述控制值确定部确定用以确定摩擦制动力的大小的第1控制值和用以确定再生制动力的大小的第2控制值,控制值确定部根据危险潜在性确定部所确定的危险潜在性而至少确定第1控制值。

技术方案2中所记载的车辆的运动控制系统为根据技术方案1所述的车辆的运动控制系统,其特征在于,在危险潜在性确定部所确定的危险潜在性升高的情况下,控制值确定部以摩擦制动力的大小增大的方式确定第1控制值。

技术方案3中所记载的车辆的运动控制系统为根据技术方案2所述的车辆的运动控制系统,其特征在于,控制值确定部为比率确定部,为了将作用于所述车辆的制动力分配为所述摩擦制动力和所述再生制动力,所述比率确定部将摩擦制动力的分配比率确定为第1控制值,将再生制动力的分配比率确定为第2控制值,在危险潜在性确定部所确定的危险潜在性低于指定值的情况下,比率确定部将摩擦制动力的分配比率设为比再生制动力的分配比率小的值,在危险潜在性确定部所确定的危险潜在性高于指定值的情况下,比率确定部将摩擦制动力的分配比率设为比再生制动力的分配比率大的值。

技术方案4中所记载的车辆的运动控制系统为根据技术方案2所述的车辆的运动控制系统,其特征在于,在危险潜在性确定部所确定的危险潜在性升高的情况下,控制值确定部以再生制动力的大小减小的方式确定第2控制值。

技术方案5中所记载的车辆的运动控制系统为根据技术方案1至4中任一项所述的车辆的运动控制系统,其特征在于,包括制动轮控制部,在危险潜在性确定部所确定的危险潜在性升高的情况下,所述制动轮控制部增加制动力所作用的车轮的数量。

技术方案6中所记载的车辆的运动控制系统为根据技术方案1至4中任一项所述的车辆的运动控制系统,其特征在于,包括:减速度确定部,其根据危险潜在性确定部所确定的危险潜在性来确定车辆的减速度;以及制动力确定部,其根据减速度及第1控制值来确定摩擦制动力的大小,并根据减速度及第2控制值来确定再生制动力的大小。

技术方案7中所记载的车辆的运动控制系统为根据技术方案6所述的车辆的运动控制系统,其特征在于,由减速度确定部确定的减速度随着危险潜在性升高而提高。

技术方案8中所记载的车辆的运动控制系统为根据技术方案1至4中任一项所述的车辆的运动控制系统,其特征在于,包括:减速度确定部,其根据对车辆的操舵操作以及车辆的横向运动中的一方或两方来确定车辆的减速度;以及制动力确定部,其根据减速度及第1控制值来确定摩擦制动力的大小,并根据减速度及第2控制值来确定再生制动力的大小。

技术方案9中所记载的车辆的运动控制系统为根据技术方案1至4中任一项所述的车辆的运动控制系统,其特征在于,获取外界信息的外界信息获取部由检测存在于车辆前方的物体的信息的车辆前方信息检测部、接收存在于车辆周边的其他车辆的信息的车车间通信部、以及接收车辆前方的环境信息的路车间通信部中的至少一方构成,获取车辆信息的车辆信息获取部由检测车辆的车速的车速检测部、检测车辆的操舵角的操舵角检测部、检测车辆的加速度的加速度检测部、检测车辆的横摆率的横摆率检测部、检测车辆的加速踏板的操作速度的加速操作速度检测部、以及检测车辆的制动踏板的操作速度的制动操作速度检测部中的至少一方构成。

技术方案10中所记载的车辆的运动控制系统为根据技术方案1至4中任一项所述的车辆的运动控制系统,其特征在于,危险潜在性确定部根据车辆与障碍物的碰撞剩余时间、车辆的操舵角、以及车辆的横向运动的推断值与实测值的偏差中的至少一方来确定危险潜在性。

技术方案11中所记载的车辆的运动控制系统为根据技术方案1至4中任一项所述的车辆的运动控制系统,其特征在于,包括第1存储部,所述第1存储部预先存储有随着危险潜在性升高而增大的第1控制值的特性,并且,控制值确定部根据第1存储部中所存储的第1控制值的特性来确定与危险潜在性相对应的第1控制值。

技术方案12中所记载的车辆的运动控制系统为根据技术方案8所述的车辆的运动控制系统,其特征在于,包括增益存储部,所述增益存储部预先存储有随着危险潜在性升高而增大的增益的特性,并且,减速度确定部包括:第1减速度确定部,其根据危险潜在性来确定车辆的第1减速度;增益确定部,其根据增益存储部中所存储的增益的特性来确定与危险潜在性相对应的增益;以及第2减速度确定部,其对第1减速度确定部所确定的第1减速度乘以增益确定部所确定的增益来确定第2减速度;制动力确定部根据第2减速度及第1控制值来确定摩擦制动力的大小,并根据第2减速度及第2控制值来确定再生制动力的大小。

技术方案13中所记载的车辆的运动控制系统为根据技术方案8所述的车辆的运动控制系统,其特征在于,包括横向加速度检测部,所述横向加速度检测部检测车辆的横向加速度,减速度确定部为前后加速度确定部,所述前后加速度确定部以随着车辆的横向加速度的绝对值增加而使车辆减速、随着车辆的横向加速度的绝对值减少而使车辆加速的方式确定前后加速度。

技术方案14中所记载的车辆的运动控制系统为根据技术方案8所述的车辆的运动控制系统,其特征在于,包括操舵角检测部,所述操舵角检测部检测车辆的操舵角,减速度确定部为前后加速度确定部,所述前后加速度确定部以随着车辆的操舵角的绝对值增加而使车辆减速、随着车辆的操舵角的绝对值减少而使车辆加速的方式确定前后加速度。

技术方案15中所记载的车辆的运动控制系统为根据技术方案8所述的车辆的运动控制系统,其特征在于,减速度确定部为前后加速度确定部,所述前后加速度确定部利用下式来确定前后加速度Gx:

[数式1]

其中,Gy为车辆的横向加速度,Gy_dot为车辆的横向加加速度,Cxy为增益,T为一阶延迟时间常数,s为拉普拉斯算子,Gx_DC为与车辆的横向运动无关联的前后加速度。

技术方案16中所记载的车辆的运动控制系统为根据技术方案8所述的车辆的运动控制系统,其特征在于,减速度确定部为前后加速度确定部,所述前后加速度确定部以如下方式确定前后加速度:在以车辆的前方向为x轴的正方向、以车辆的左方向为y轴的正方向的车辆固定坐标系中,在车辆中有在y方向上为正的左侧的操舵输入的情况下,或者车辆开始在y方向上为正的左回转的情况下,在正方向上产生车辆的横向加速度,并且在负方向上产生车辆的前后加速度,由此,在以车辆的前后加速度为x轴、以车辆的横向加速度为y轴的坐标系中,表示前后加速度和横向加速度的坐标的轨迹从原点附近起朝向第2象限而成为绕顺时针方向的平滑曲线。

技术方案17中所记载的车辆配备有根据技术方案1至4中任一项所述的车辆的运动控制系统。

技术方案18中所记载的程序是一种用于使计算机执行危险潜在性确定处理的程序,所述危险潜在性确定处理至少根据外界信息及车辆信息中的某一方来确定配备摩擦制动装置及再生制动装置的车辆的危险潜在性,该程序的特征在于使计算机执行控制值确定处理,所述控制值确定处理确定第1控制值和第2控制值,所述第1控制值用以确定通过摩擦制动装置对车辆赋予的摩擦制动力的大小,所述第2控制值用以确定通过再生制动装置对车辆赋予的再生制动装置的大小,并且,在控制值确定处理中,根据经危险潜在性确定处理确定的危险潜在性而至少确定用以确定摩擦制动力的大小的第1控制值。

技术方案19中所记载的程序是根据技术方案18所述的程序,其特征在于,在控制值确定处理中,在经危险潜在性确定处理确定的危险潜在性升高的情况下,以摩擦制动力的大小增大的方式确定第1控制值。

技术方案20中所记载的程序是根据技术方案19所述的程序,其特征在于,在控制值确定处理中,将所述摩擦制动力相对于车辆的制动力的分配比率确定为第1控制值,将再生制动力相对于车辆的制动力的分配比率确定为第2控制值,在危险潜在性低于指定值的情况下,将摩擦制动力的分配比率设为比再生制动力的分配比率小的值,在危险潜在性高于指定值的情况下,将摩擦制动力的分配比率设为比再生制动力的分配比率大的值。

技术方案21中所记载的程序是根据技术方案19所述的程序,其特征在于,在控制值确定处理中,在危险潜在性升高的情况下,以再生制动力的大小减小的方式确定第2控制值。

发明的效果

根据本发明,例如可在进行用于紧急规避的操舵操作之前或者自动制动工作之前的阶段,根据危险潜在性来确定好用以确定摩擦制动力的大小的第1控制值。因此,在紧急规避时,可根据驾驶员的操作,利用摩擦制动力来使车辆产生恰当的减速度,或者,在车辆刚刚自动产生制动力之后的初期阶段,也可利用摩擦制动力来使车辆产生恰当的减速度。即,根据本发明,可提高紧急规避性能。

附图说明

图1的(a)为示意性地表示车辆从入弯到出弯为止行驶的情况的示意图,图1的(b)为表示与横向运动相关联的加减速运动的g-g图。

图2为利用时程曲线波形来表示操舵角、横向加速度、横向加加速度、加减速度、以及四个轮子的制动、驱动力的图。

图3的(a)为利用时程曲线波形来表示操舵角、横向加速度、横向加加速度、加减速度及车速的图,图3的(b)为表示与横向运动相关联的加减速运动的g-g图。

图4为表示实验车的概略构成的图。

图5为表示试验道路的概要的图。

图6为根据GPS测量数据来制作在试验道路(参考图5)上行驶时未进行GVC的情况(图中虚线)、以及进行了GVC的情况(图中实线)下各自的行驶轨迹并加以叠合而得的图。

图7为表示在试验道路(参考图5)上行驶时未进行GVC的情况(图中虚线)、以及进行了GVC的情况(图中实线)下各自的操舵角的变化的图。

图8的(a)为在试验道路(参考图5)上行驶时未进行GVC的情况下的g-g图,图8的(b)为在试验道路(参考图5)上行驶时进行了GVC的情况下的g-g图。

图9的(a)为表示在试验道路(参考图5)上行驶时未进行GVC的情况下的横摆率对应于方向盘的操舵角的利萨如波形的图,图9的(b)为表示在试验道路(参考图5)上行驶时进行了GVC的情况下的横摆率对应于方向盘的操舵角的利萨如波形的图。

图10为表示本发明的第1实施方式的车辆的整体构成的图。

图11为ADAS控制器、摩擦制动控制器及动力系控制器的功能框图。

图12为表示自身车辆与前方车辆的相对关系的图。

图13的(a)为表示自身车辆与前方车辆的相对距离的图,图13的(b)为表示碰撞剩余时间的倒数与危险潜在性的关系的图。

图14为表示危险潜在性与摩擦制动力的分配比率的关系的图。

图15为表示危险潜在性与预碰撞制动用减速度的关系的图。

图16为表示由ADAS控制器进行的摩擦制动力及再生制动力各自的分配比率的确定控制处理的动作的流程图。

图17的(a)为表示定量的危险潜在性RP与定性的危险潜在性的评价指标的对应表的图,图17的(b)为表示对应于危险潜在性RP的各系统的运行状况的表,图17的(c)为说明根据与麋鹿E的相对距离而自动作用于车辆的制动力、以及通过驾驶员的操舵操作而作用于进行规避动作的车辆的制动力的说明图。

图18为说明由自动制动产生的减速度与由GVC产生的与横向运动相关联的减速度的关联的说明图。

图19为构成第2实施方式的车辆的运动控制系统的ADAS控制器、摩擦制动控制器及动力系控制器的功能框图。

图20的(a)为表示各危险潜在性相对于总运行时间(生涯运行时间)的发生频率的统计的图,图20的(b)为表示危险潜在性与归一化增益的关系的图,图20的(c)为对将归一化增益K设为1.0的情况和第2实施方式下的归一化总运行时间进行比较的图。

图21为表示操舵角速度与危险潜在性的关系的图。

图22为表示操舵角、操舵角速度、危险潜在性的关系的图。

图23的(a)为表示车辆模型推断值与实测值的偏差的时间图,图23的(b)为表示偏差与危险潜在性的关系的图。

图24为表示潜在性确定用参数与危险潜在性的关系的图。

图25为表示碰撞剩余时间的倒数与危险潜在性的关系的图。

图26为表示危险潜在性与摩擦制动力的分配比率的关系的图。

图27的(a)为纵轴表示每单位横向运动的摩擦制动用目标减速度、横轴表示危险潜在性的标绘图,图27的(b)为纵轴表示每单位横向运动的再生制动用目标减速度、横轴表示危险潜在性的标绘图。

图28为表示危险潜在性与预碰撞制动用减速度的关系的图。

图29为表示危险潜在性与归一化增益的关系的图。

图30为纵轴表示每单位横向运动的车辆的减速度、横轴表示危险潜在性的标绘图。

图31为表示通过记录介质或数据信号来提供程序的情况的图。

具体实施方式

本申请发明者进行了《Yamakado,M.,Takahashi,J.,Saito,S.,:"Comparison and combination of Direct-Yaw-moment Control and G-Vectoring Control",Vehicle System Dynamics,Vol.48,Supplement,pp.231-254,2012》(以下,记作非专利文献1)中所记载的发明,与以往相比,实现了紧急规避性能的提高。

本申请发明者在进行了非专利文献1中所记载的发明之后,反复进行了各种实验及研究,结果发现以下所示的问题,并发明了解决该问题的车辆的运动控制系统。进而发现,本发明不仅可解决非专利文献1的发明的问题,还可解决上述专利文献1中所记载的发明的问题等其他发明存在的问题。在本说明书中,对根据针对非专利文献1的发明的各种实验及研究而发现的问题进行说明,并对用以解决该问题的本发明的实施方式进行说明。

<与横向运动相关联的前后加速度控制(GVC:G-Vectoring Control)>

在非专利文献1中记载有如下方法:通过与由方向盘16的操舵操作产生的横向运动相关联地自动进行加减速,在前轮与后轮之间产生载荷移动,从而谋求车辆的操纵性和稳定性的提高。具体的目标前后加速度Gx以公式(1)表示。再者,所谓前后加速度,若为正,则表示前方向的加速度,若为负,则表示后方向的加速度即减速度,以下,也将前后加速度记作加减速度。

[数式2]

此处,Gy为车辆的横向加速度,Gy_dot为车辆的横向加加速度,Cxy为增益,T为一阶延迟时间常数,s为拉普拉斯算子。右边第一项为与横向运动相关联的前后加速度。右边第二项的Gx_DC为与横向运动无关联的前后加速度(补偿值),是根据驾驶员的操作而确定的前后加速度或者由自动制动控制确定的减速度。sgn(signum)项是为了针对右转弯道、左转弯道两种情况获得上述动作而设置的项。

在公式(1)所示的控制律中,基本上是对横向加加速度Gy_dot乘以增益Cxy并赋予一阶延迟,将所得值作为目标前后加速度。由此,可模拟专业驾驶员的横向运动与前后运动的关联控制策略的一部分,从而可实现车辆的操纵性、稳定性的提高。具体而言,如后文所述,可实现如下动作:在增加操舵角的操舵操作即打盘操作开始的拐入时进行减速,当变为匀速回转时,即,横向加加速度变为0时,停止减速,在减少操舵角的操舵操作即回正操作开始时的出弯时进行加速。

当以如此方式进行控制时,在以横轴为车辆的前后加速度、以纵轴为车辆的横向加速度的g-g图(参考图1的(b))中,前后加速度与横向加速度的合成加速度G以随着时间的经过而发生曲线性变化的方式被定向,因此被称为“G-Vectoring(注册商标)控制(以下,记作GVC)”。

关于运用GVC的情况下的车辆运动,假设具体的行驶来加以说明。

图1的(a)为示意性地表示车辆从入弯到出弯为止行驶的情况的示意图。图1所示的行驶路线包括由直线部构成的直线前进区间A、由缓和曲线构成的过渡区间B、由具有一定曲率的曲线部构成的匀速回转区间C、由缓和曲线构成的过渡区间D、以及由直线部构成的直线前进区间E。

图2为利用时程曲线波形来表示操舵角、横向加速度、横向加加速度、由公式(1)计算出来的加减速度(目标前后加速度)、以及由电动马达作用于四个轮子的制动、驱动力的图。再者,在左回转中,前外轮为右前轮,前内轮为左前轮,后外轮为右后轮,后内轮为左后轮。前外轮与前内轮、后外轮与后内轮是以左右(内外)分别成为相同值的方式被分配制动力、驱动力(以下,记作制动驱动力)。

所谓制动驱动力,是各车轮的车辆前后方向上产生的力的统称。制动力是作用于对车辆进行减速的方向的力,驱动力是作用于对车辆进行加速的方向的力。再者,以在车辆的行驶中未进行驾驶员的加减速操作、与横向运动无关联的前后加速度Gx_DC为0的情况进行说明。

当车辆从直线前进区间A进入至弯道而进入至过渡区间B(点1~点3)时,随着驾驶员进行逐渐增加操舵角的打方向盘操作,车辆的横向加速度Gy增加。因此,在过渡区间B内横向加速度Gy增加期间,横向加加速度Gy_dot为正值,在横向加速度Gy的增加结束的点3的时间点,横向加加速度Gy_dot恢复为0。在过渡区间B内,根据公式(1),在车辆中横向加速度Gy增加期间,目标前后加速度Gx为表示减速度的负值。由此,对前外轮、前内轮、后外轮及后内轮各轮施加大致相同大小的制动力(制动驱动力为负值)。

当车辆进入至匀速回转区间C(点3~点5)时,驾驶员停止打方向盘操作,将操舵角保持固定。在匀速回转区间C内,由于横向加加速度Gy_dot为0,因此根据公式(1),目标前后加速度Gx为0。因此,各车轮的制动驱动力也为0。

当进入至过渡区间D(点5~点7)时,随着驾驶员进行逐渐减少操舵角的回正操作,车辆的横向加速度Gy减少。因此,在过渡区间D内横向加速度减少期间,横向加加速度Gy_dot为负值,在横向加速度Gy的减少结束的点7的时间点,横向加加速度Gy_dot恢复为0。在过渡区间D内,根据公式(1),在车辆中横向加速度Gy减少期间,目标前后加速度Gx为表示加速度的正值。由此,对前外轮、前内轮、后外轮及后内轮各轮施加大致相同大小的驱动力(制动驱动力为正值)。

当进入至直线前进区间E时,横向加速度Gy为0,横向加加速度Gy_dot也为0,因此不进行加减速控制。如上所述,车辆从打方向盘操作开始时(点1)到弯道的曲率逐渐增加而达到最大的点(点3)为止进行减速,在曲率固定的曲线部中的匀速回转中(点3~点5)停止减速,从回正操作开始时(点5)到出弯时(点7)为止进行加速。若以如此方式对车辆运用GVC,则驾驶员只需进行用于回转的操舵操作(打方向盘、回正方向盘操作),就可实现与横向运动相关联的前后加减速运动。

图1的(b)为表示与横向运动相关联的加减速运动的g-g图。图1的(b)所示的坐标系是以横轴(x轴)表示目标前后加速度Gx、以纵轴(y轴)表示横向加速度Gy的坐标系。对各点标注的符号1~7对应于图1的(a)中的点1~点7。

在以车辆的前方向为x轴的正方向、以车辆的左方向为y轴的正方向的车辆固定坐标系中,在车辆中有在y方向上为正的左侧的操舵输入的情况下,或者车辆开始在y方向上为正的左回转的情况下,通过GVC而在车辆中沿正方向产生横向加速度,并且沿负方向产生前后加速度。

由此,在g-g图中,变为如下特征性的运动:表示前后加速度和横向加速度的坐标的轨迹从原点附近起朝向第2象限,以成为顺时针的平滑曲线的方式,即,以描绘顺时针的圆的方式进行变化。换句话说,由GVC确定的目标前后加速度Gx是以如下方式加以确定:表示前后加速度和横向加速度的坐标在该g-g图中随着时间的经过而呈曲线地发生变化。

再者,在进入至左转弯道并出弯的情况下,如图1的(b)所示,为顺时针的变化,在进入至右转弯道并出弯的情况下,虽未图示,但为沿x轴颠倒而成的变化路线,其变化方向为逆时针。当如此变化时,因前后加速度而在车辆中产生的纵倾运动与因横向加速度而产生的侧倾运动适宜地关联起来,使得侧倾率、纵倾率的峰值得到降低。

关于公式(1)所示的控制律,若省略针对左右运动的符号函数、一阶延迟项来考虑,则以公式(2)表示。与横向运动相关联的目标前后加速度Gx是对横向加加速度(Gy_dot)乘以增益(-Cxy)而得的值,通过增大增益(-Cxy),可针对同一横向加加速度Gy_dot而增大目标前后加速度Gx

[数式3]

图3为根据在与图1及图2相同的情况下将增益设为正常值的正常增益的状态下的行驶、以及将增益设为比正常值高的值的高增益的状态下的行驶而获得的图。图3的(a)为利用时程曲线波形来表示操舵角、横向加速度、横向加加速度、由公式(1)计算出来的加减速度(目标前后加速度)、以及车速的图。在图3的(a)中,以虚线表示正常增益的状态(图2),以实线表示高增益的状态。

如图3的(a)所示,在高增益的状态下,回转开始时(点1)的减速度比正常增益的状态下的减速度大。由此,与正常增益时相比,车速降低,即便对于同一操舵操作而言,横向加速度也较小,使得回转时的安全性提高。

图3的(b)为表示与横向运动相关联的加减速运动的g-g图,展示了正常增益的状态(虚线)和高增益的状态(实线)。在高增益的状态下,变为沿x方向膨胀的形状,y方向受到速度降低的影响而有所缩小。

再者,在平常的驾驶中也设为高增益的状态的情况下,即便对于细微的操舵操作也会产生较大的加减速度,导致驾驶员及乘客感受到强烈的减速感及纵倾运动。因而,通常而言,GVC的增益Cxy优选调整为控制效果与乘坐感受取得平衡的0.25左右。

作为对通过前轮或后轮的再生制动来实现GVC的情况假设的问题,可列举如下情况。

(i)在两个轮子(仅前轮或者仅后轮)的制动中,与四个轮子的制动相比,对轮胎的负担率增加,容易提前达到轮胎的摩擦极限。

(ii)电动马达的特性上,再生制动力存在与马达的转速相应的极限。

(iii)为了抑制由驱动轴的扭转所引起的共振,马达的高速响应存在极限。

(iv)因蓄电装置的充电状态(SOC:State Of Charge),可收到的再生制动力会发生变化。

如此,除了(i)以外,不论马达的数量如何,对于具有再生制动装置的车辆而言都是共同的问题,在仅利用再生制动力来进行GVC的减速控制的情况下,有无法获得GVC的目标减速度之虞。

相对于此,各车轮所配备的摩擦制动装置几乎不存在像上述(i)~(iv)那样的因车辆侧的原因而导致制动力受到影响的问题,在摩擦系数确保在一定程度以上的状况下,可产生与指令值一致的减速度。

<适用GVC的车辆的运动性的验证>

为了在可对左前轮及右前轮赋予再生制动力的车辆中评价运用GVC的情况下的路线追踪性、操纵性,在干沥青路上实施了实车试验。

图4为表示实验车的概略构成的图。实验车为通过马达及变换器来驱动前轮的车辆,再生制动力仅作用于左前轮及右前轮,不会作用于左后轮及右后轮。EV控制器具有根据车速、操舵角、加速踏板操作量及制动踏板操作量等车辆信息来确定公式(1)所示的目标前后加速度Gx的功能。EV控制器的构成如下:将目标前后加速度Gx经由CAN(Control Area Network)送至变换器,控制由马达产生的制动驱动力。

图5为表示试验道路的概要的图。试验道路中,地点A到地点B为由直线部构成的直线前进道路,地点B到地点E设为由半径40m的半圆状曲线部构成的弯道,地点E到前方设为由直线部构成的直线前进道路。在地点B到地点E的区间内,在内侧半径38m的线上以及外侧半径42m的线上分别以指定间隔配置有多个路标塔,从而在内侧的路标塔与外侧的路标塔之间形成行驶线。

实验车从地点A起开始行驶,并沿行驶线从地点B行驶至地点E,其后,在地点E之后的直线前进道路上行驶。实验时,指示驾驶员将入弯速度调整为指定车速(60、70、80km/h)、以及在地点B到地点E的区间内尽可能沿内侧的路标塔行驶。此外,指示在回转中不进行制动操作,并指示在任意时刻实施加速操作。

图6为根据GPS测量数据来制作在试验道路(参考图5)上行驶时未进行GVC的情况(图中虚线)、以及进行了GVC的情况(图中实线)下各自的行驶轨迹并加以叠合而得的图。图中为将从左侧入弯的速度设为60、70、80km/h的试验的结果。60、70km/h时,各自的行驶轨迹看不到差异。相对于此,80km/h时,在弯道中的行驶轨迹中,进行了GVC的情况和未进行GVC的情况在半径方向上产生了最大4m的差异。也就是说,80km/h时,在不进行GVC的情况下,结果为回转半径较大、路线追踪并不恰当。

尤其是回转初期的差异较大。路线追踪在回转初期不恰当意味着:当假设紧急规避时,首先为了避开障碍物的回转动作将发生延迟。在如此进行了GVC的情况下,即便在80km/h下路线追踪也较为恰当,可知,通过进行GVC,与不进行GVC的情况相比,规避性能大大提高。

图7为表示在试验道路(参考图5)上行驶时未进行GVC的情况(图中虚线)、以及进行了GVC的情况(图中实线)下各自的操舵角[deg]的变化的图。图中为将从左侧入弯的速度设为60、70、80km/h的试验的结果。入弯车速为60km/h时,进行了GVC的情况和未进行GVC的情况几乎没有差异。入弯速度为70km/h时,在进行了GVC的情况下,刚入弯之后的初期阶段内的操舵角的大小(操作量)比未进行GVC的情况小,操舵角的变化率也较小。即,在进行GVC的情况下,驾驶员能以比不进行GVC的情况少的打方向盘操作量进行恰当的路线追踪。此外,由于操舵角的时间变化率也可较小,因此操作性提高。

入弯速度为80km/h时,刚入弯之后的初期阶段内的操舵角的变化几乎没有差异。一般来讲,在以80km/h的高速进入至大致半径40m的弯道的情况下,操舵操作较快且较大,横向加加速度也较大。因此,若进行与横向加加速度成正比的减速度控制即GVC,则会施加较大的减速度,使得轮胎垂直载荷从后轮移动至前轮,舵容易起作用,此外,车速也降低。因此,可预料,在实现与GVC的指令值一致的减速度的情况下,操舵角远远小于未进行GVC的情况。关于该预料与实际的行为的偏离,将于后文叙述。

图8的(a)为在试验道路(参考图5)上行驶时未进行GVC的情况下的g-g图,图8的(b)为在试验道路(参考图5)上行驶时进行了GVC的情况下的g-g图。图中为将从左侧入弯的速度设为60、70、80km/h的试验的结果。在图8中,横轴(y轴)表示车辆的前后加速度Gx的大小,纵轴(y轴)表示车辆的横向加速度Gy

在图8的(a)及(b)中,实线表示在试验道路上行驶时由车辆的加速度传感器测量到的横向加速度及前后加速度的合成加速度的轨迹。在图8的(b)中,虚线表示在试验道路上行驶时由车辆的加速度传感器测量到的横向加速度的实测值与由GVC产生的目标前后加速度Gx的指令值的合成加速度的轨迹。再者,在图8的(a)中,不生成目标前后加速度Gx的指令值。

如图8的(a)所示,在未进行GVC的情况下,当在仅作用有相当于由松开加速踏板的操作(加速踏板松开)产生的发动机制动(Engine Brake)的再生制动(-0.02G左右)的状态下进入至弯道时,横向加速度急剧上升,因此变化较大且为直线。

如图8的(b)所示,在进行了GVC的情况下,在各入弯速度60、70km/h下,由于与横向加速度的上升相关联地进行减速,因此回转初期的变化为GVC特有的沿右旋圆弧前进的平滑的变化。对于虚线所示的GVC的指令值的追随也较佳。

在入弯速度80km/h下,从回转初期起,与指令值的偏离较大,从-0.15G起,在g-g图的图示左上斜向上为直线的演变。如上所述,认为其主要原因在于:(ii)马达特性上,再生制动力存在极限;以及(iii)高速响应存在极限。

通常而言,在像本次这样的按试验道路行驶这样的任务的情况下,随着车速提高,驾驶员的操舵操作会变得较急。由此,回转初期的横向加速度的上升较陡,导致横向加加速度较大,因此,公式(1)所示的由GVC产生的前后加速度更大,需要更快的响应。

然而,电动马达具有车速越高、马达的转速越高,所获得的再生制动力就越小这一矛盾的性质,使得再生制动力存在极限,高速响应也存在限制。在实验车中,从80km/h开始就无法充分获得由GVC产生的减速度,结果,认为会开始出现如图7的80km/h的曲线图所示的非线性特性。进而,如上所述,实验车为仅在前轮进行再生制动的构成。因此,如上所述,因(i)达到轮胎的摩擦极限,使得因制动力而导致前轮的回转力降低的可能性也当然不可忽略。

图9为表示横摆率对应于方向盘的操舵角的利萨如波形的图。在图9中,横轴表示操舵角[deg],纵轴表示横摆率[deg/s]。图9的(a)表示在试验道路(参考图5)上行驶时未进行GVC的情况下的横摆率对应于方向盘的操舵角的利萨如波形,图9的(b)表示在试验道路(参考图5)上行驶时进行了GVC的情况下的横摆率对应于方向盘的操舵角的利萨如波形。

在图9的(a)及图9的(b)各图中,展示了将从左侧入弯的速度设为60、70、80km/h的试验的结果。60km/h时,在未进行GVC的情况以及进行了GVC的情况下,操舵角与横摆率的线性均得以保持。

当达到70km/h时,在未进行GVC的情况下,在120[deg]附近观察到非线性,但平滑地收敛在线性范围内。相对于此,在进行了GVC的情况下,线性得以保持。80km/h时,在未进行GVC的情况下,在140[deg]附近,横摆率一下子降低而导致线性开始崩溃,但却再次好转。在进行了GVC的情况下,在120[deg]附近观察到非线性,但平滑地收敛在线性范围内。

根据以上内容可认为,通过GVC的效果,在70km/h以下,可将操舵响应特性限制在线性区域内。另一方面,当达到80km/h时,需注意出现了一些非线性特性。例如,若在紧急规避时出现该非线性特性,根据如图9的(b)所示的操舵角与横摆率的非线性关系,要获得规避所需的横摆角(横摆率的一阶积分)和横向移动量(横向加速度的2阶积分),就会导致操舵角的变化像图7所示那样变得与未进行GVC的情况一样。

如此,可知:可确认,在进行了GVC的情况下,在70km/h以下,与不进行GVC的情况相比,紧急规避性能有提高,但在80km/h下,紧急规避性能有提高的余地。

如上所述,本申请发明者经过各种实验及研究,结果认为:在非专利文献1中所记载的发明中,紧急规避性能有提高的余地,而要提高紧急规避性能,通过解决未与指令值一致地实现减速度这一问题,可达成紧急规避性能的提高这一目标。进而,本申请发明者为了解决这种问题而构思了一种运动控制系统,其利用了几乎不存在像上述(i)~(iv)那样的因车辆的原因而导致制动力受到影响的情况的摩擦制动装置,该运动控制系统的特征在于,在进行方向盘的操舵操作之前或者自动制动工作之前的阶段,根据危险潜在性来确定好用以确定摩擦制动力及再生制动力各自的大小的控制值,由此,即便在刚进行操舵操作之后或者自动制动刚工作之后,也可与指令值一致地产生减速度。

下面,参考附图,对配备有本发明的运动控制系统的车辆的实施方式进行说明。本发明可运用于通过发动机和电动马达(以下,记作马达)两方来加以驱动的混合动力汽车或者仅通过马达来行驶的纯粹的电动汽车。下面,对将本发明运用于电动汽车(以下,记作车辆)的例子进行说明。

-第1实施方式-

图10为表示本发明的第1实施方式的车辆0的整体构成的图。再者,在图10中,省略了包括多个二次电池或电容器等蓄电元件的蓄电装置的图示。车辆0由驾驶员的操作构件与操舵机构、加速机构、减速机构各机构之间没有机械性结合的、所谓的线控系统构成。也就是说,车辆0为也可自动运转的构成。再者,也可设为如下构成:仅驾驶员的操作构件与操舵机构具有机械性结合,驾驶员可直接调整操舵角。

车辆0为通过马达1来驱动左后轮63及右后轮64(以下,也统称记作后轮)的后轮驱动车(Rear Motor Rear Drive:RR车)。为如下构成:在左前轮61、右前轮62、左后轮63及右后轮64(以下,也统称记作车轮)各轮上设置有车轮速度检测用转子,在各车轮附近的车体侧设置有车轮速度传感器,可检测各车轮的车轮速度。车轮速度的信息被输入至后文叙述的摩擦制动控制器45而运算车速V。

车辆0包括加速踏板传感器31、制动踏板传感器32、踏板控制器48、ADAS(Advanced driver assistance system)控制器40及动力系控制器46。

加速踏板传感器31检测驾驶员的加速踏板10的踩踏操作量(以下,记作加速操作量)以及作为松开加速踏板10的方向上的操作速度的踏板角速度。表示加速踏板传感器31所检测到的加速操作量的信号经由踏板控制器48而输入至ADAS控制器40。在加速踏板10上连接有产生相对于加速踏板10的踩踏操作的反力的加速踏板反力马达51。加速踏板反力马达51所产生的反力通过由来自ADAS控制器40的指令加以控制的踏板控制器48进行调整。

制动踏板传感器32检测驾驶员的制动踏板11的踩踏操作量(以下,记作制动操作量)以及作为踩踏制动踏板11的方向上的操作速度的踏板角速度。表示制动踏板传感器32所检测到的制动操作量的信号经由踏板控制器48而输入至ADAS控制器40。在制动踏板11上连接有产生相对于制动踏板11的踩踏操作的反力的制动踏板反力马达5。制动踏板反力马达52所产生的反力通过由来自ADAS控制器40的指令加以控制的踏板控制器48进行调整。

在车辆0中,对应于各车轮(四个轮子)而设置有摩擦制动装置65。摩擦制动装置65是包括设置在车轮侧的制动盘65r和设置在车体侧的卡钳65c而构成。卡钳65c通过利用刹车片包夹制动盘65r来产生源于摩擦的制动力,使车轮减速。

卡钳65c可采用液压式卡钳或者每一卡钳具有电动马达的电机式卡钳。在液压式的情况下,可使用电动致动器,该电动致动器采用以中空马达及其内部的滚珠丝杠为致动器来产生主缸液压这一简单的方式代替公知的负压增压器,并与由车辆的行驶用马达1产生的再生制动配合,可在自然的踏板感受下确保必要的摩擦制动力。此外,也可采用利用支持ITS(Intelligent Transport Systems)的ESC(Electronic Stability Control)的多缸柱塞泵或齿轮泵来进行加压的构成。

ADAS控制器40根据加速操作量或制动操作量等车辆信息或者外界信息等来确定摩擦制动用目标减速度及再生制动用目标减速度,并分别输出至摩擦制动控制器45及动力系控制器46。ADAS控制器40、摩擦制动控制器45及动力系控制器46分别包括CPU、作为存储装置的ROM或RAM、以及具有其他周边电路等的运算处理装置而构成。

当各卡钳65c根据输出自摩擦制动控制器45的控制信号进行动作时,对车辆0赋予摩擦制动力。动力系控制器46根据输出自ADAS控制器40的表示目标前后加速度的指令对未图示的变换器输出控制信号,由变换器控制马达1,进行动力运行及再生运行。通过进行再生运行,对车辆0赋予再生制动力。

由马达1输出的转矩经由电子控制变速器2而分别传递至左后轮63及右后轮64。电子控制变速器2由动力系控制器46加以控制。

车辆0的操舵系统包括左前轮61及右前轮62(以下,统称记作前轮)根据驾驶员的操舵操作进行驱动的前轮操舵装置。前轮操舵装置包括:方向盘16,其由驾驶员操作;操舵角传感器33,其检测方向盘16的操舵角及操舵角速度;动力转向装置7,其具有检测前轮的转向角的转向角传感器(未图示);以及转向控制器30。如上所述,前轮操舵装置为方向盘16与动力转向装置7之间没有机械性结合的、所谓的线控转向结构。

表示由操舵角传感器33检测到的方向盘16的操舵角的信号经由转向控制器30而输入至ADAS控制器40。转向控制器30根据操舵角传感器33所检测到的操舵角来控制动力转向装置7,调整前轮的转向角。在方向盘16上连接有产生相对于方向盘16的操舵操作的反力的方向盘反力马达53。方向盘反力马达53所产生的反力通过由来自ADAS控制器40的指令加以控制的转向控制器30进行调整。

车辆0包括:横向加速度传感器21,其检测车辆0的横向加速度;前后加速度传感器22,其检测车辆0的前后加速度;以及横摆率传感器38,其检测车辆0的横摆率。如图所示,横向加速度传感器21及前后加速度传感器22、横摆率传感器38分别配设在车辆0的重心点的附近。

横向加速度传感器21包括对所检测到的横向加速度Gy进行微分而求横向加加速度Gy_dot的微分电路23,前后加速度传感器22包括对所检测到的前后加速度进行微分而求前后加加速度的微分电路24。表示横向加速度及横向加加速度、前后加速度及前后加加速度、以及横摆率的信号分别被输入至ADAS控制器40。再者,并不限定于对各传感器21、22设置微分电路23、24。也可从传感器21、22直接将加速度信号输入至ADAS控制器40,在ADAS控制器40中对横向加速度及前后加速度分别执行微分处理而求横向加加速度及前后加加速度,以此代替对传感器21、22设置微分电路23、24。

再者,求横向加加速度及前后加加速度的方法并不限定于对上述横向加速度及前后加速度进行微分而求出的方法。例如,可像非专利文献1所示那样使用车速、操舵角、利用了车辆运动模型的推断横摆率-横向加速度来求横向加加速度,也可通过高选等处理对这些方法加以组合使用。再者,非专利文献1的车辆为如下构成:使用横摆率传感器38的信号来提高车辆运动模型的推断精度。

GPS(Global Positioning System)导航传感器39将GPS卫星所获得的位置信息与通过通信而发送的动态地图数据进行对照,获取自身车辆前方的弯道的曲率等道路形状的信息、交通信号灯的信息、标识信息、坡度信息等外界信息并输出至ADAS控制器40。

进而,在车辆0中搭载有立体摄像机70和立体影像处理装置701。立体摄像机70由左右一对CCD(Charge Coupled Device)摄像机构成。

构成立体摄像机70的左右一对CCD摄像机例如以夹着车室内的室内镜(未图示)的形式配置,分别从车辆固定系的不同坐标单独拍摄存在于车辆0前方的物体,并将影像信息输出至立体影像处理装置701。再者,也可采用CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)摄像机代替CCD摄像机。

表示车速V的信号从摩擦制动控制器45经由ADAS控制器40而输入至立体影像处理装置701。立体影像处理装置701根据所拍摄的影像信息、车速V的信息来识别存在于车辆0的前方的物体或白线等信息,推断自身车辆行驶路线。立体影像处理装置701所获得的信息被输入至ADAS控制器40。

立体影像处理装置701检测车辆0将要驶去的路上是否存在障碍物或前方车辆等物体,将所检测到的多个物体中距车辆0最近的物体识别为执行防碰撞控制用的障碍物,并输出至ADAS控制器40。立体影像处理装置701辨别被识别为障碍物的物体,求其大小或者根据距车辆0的相对位置及其时间变化来求相对速度,并将这些信息输出至ADAS控制器40。再者,相对速度或相对位置也可通过毫米波雷达或激光雷达加以检测。

在车辆0中搭载有对驾驶员传达作为用以辅助驾驶的信息的系统运行信息的HVI(Human Vehicle Interface)55。HVI 55由显示装置或声音输出装置等构成,如后文所述,利用输出至显示装置的显示画面的警告影像或者输出自声音输出装置的警告音来对驾驶员传达车辆的状态(危险潜在性的大小)。此外,HVI 55将系统的运行信息传达至驾驶员。

图11为ADAS控制器40、摩擦制动控制器45及动力系控制器46的功能框图。只要根据CAN的I/O端口的输入输出信息将输出自ADAS控制器40的摩擦制动用目标减速度GxF输入至摩擦制动控制器45,就可通过由摩擦制动装置65产生的摩擦制动力来控制车辆0的减速度。只要根据CAN的I/O端口的输入输出信息将输出自ADAS控制器40的再生制动用目标减速度GxR输入至动力系控制器46,就可通过由马达1产生的再生制动力来控制车辆0的减速度。

ADAS控制器40在功能上包括危险潜在性确定部41、分配比率确定部42、摩擦制动用减速度确定部43及再生制动用减速度确定部44。摩擦制动用减速度确定部43及再生制动用减速度确定部44分别具有根据公式(1)来确定目标前后加速度Gx的前后加速度确定部40A。也就是说,本实施方式具备与上述非专利文献1相同的构成,可进行GVC。

危险潜在性确定部41至少根据外界信息及车辆信息中的某一方来确定车辆0的危险潜在性RP。下面,对危险潜在性RP的定量评价方法进行说明。在本实施方式中,使用根据外界信息及车辆信息而获得的碰撞剩余时间(TTC:Time-To-Collision)tc的倒数(1/tc)来确定危险潜在性RP。

图12为表示自身车辆(即车辆0)与前方车辆101的相对关系的图。如图12所示,在沿x方向行驶中的车辆0的前方行驶有前方车辆101的情况下,若将车辆0的位置设为xf、将车速设为vf、将加速度设为af,并将前方车辆101的位置设为xp、将车速设为vp、将加速度设为ap,则相对距离xr、相对速度vr及相对加速度ar分别以如下公式表示。

xr=xf-xp

vr=vf-vp

ar=af-ap

如上所述,根据作为外界信息的存在于车辆0前方的物体的拍摄影像以及作为车辆信息的车速V而获得的相对距离xr及相对速度vr从立体影像处理装置701输入至ADAS控制器40。

碰撞剩余时间tc的倒数(1/tc)以公式(3)表示。

[数式4]

<mrow> <mfrac> <mn>1</mn> <msub> <mi>t</mi> <mi>c</mi> </msub> </mfrac> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>v</mi> <mi>r</mi> </msub> <msub> <mi>x</mi> <mi>r</mi> </msub> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

作为碰撞剩余时间的倒数的1/tc是等同于前方车辆101等障碍物的大小(对前方车辆的视觉)的增加率的时间变化、或者车间距离(车辆0与前方障碍物的相对距离)的对数的时间变化的指标,具有随着车辆0接近前方车辆101等障碍物而增加的倾向。

危险潜在性确定部41根据相对距离xr和相对速度vr,利用公式(3)来运算碰撞剩余时间的倒数(1/tc)。

图13的(a)为表示自身车辆与前方车辆的相对距离xr的图,图13的(b)为表示碰撞剩余时间的倒数(1/tc)与危险潜在性RP的关系的图。再者,设定相对速度vr在图13的(a)所示的各自身车辆位置为相同值。如图13的(a)所示,当与前方车辆101的相对距离xr按xr0→xr1→xr2→xr3的顺序缩短时,1/tc按1/tc0→1/tc1→1/tc2→1/tc3的顺序增加。危险潜在性随着1/tc的增加而增加。

在ADAS控制器40的存储装置中,以查阅表形式预先存储有图13的(b)所示的对应于1/tc的危险潜在性RP的特性。对应于1/tc的危险潜在性RP的增加特性以像图中实线所示那样阶段性地发生变化的方式加以确定。

危险潜在性确定部41参考危险潜在性RP的特性(参考图13的(b)),读出对应于1/tc的危险潜在性RP。

关于危险潜在性RP,1/tc0<1/tc<1/tc1时,确定为RP0,1/tc1≤1/tc<1/tc2时,确定为RP1,1/tc2≤1/tc<1/tc3时,确定为RP2,1/tc3≤1/tc时,确定为RP3。再者,1/tc0、1/tc1、1/tc2、1/tc3的大小关系为1/tc0<1/tc1<1/tc2<1/tc3,RP0、RP1、RP2、RP3的大小关系为RP0<RP1<RP2<RP3

如图11所示,危险潜在性确定部41所确定的危险潜在性RP的信息分别输出至分配比率确定部42、摩擦制动用减速度确定部43及再生制动用减速度确定部44、HVI 55(参考图10)。

分配比率确定部42确定摩擦制动力及再生制动力各自的分配比率,以将作用于车辆0的总制动力分配为摩擦制动力和再生制动力。分配比率确定部42根据危险潜在性确定部41所确定的危险潜在性RP来确定摩擦制动力的分配比率RFR以及再生制动力的分配比率RR

图14为表示危险潜在性RP与摩擦制动力的分配比率RFR的关系的图。在ADAS控制器40的存储装置中,以查阅表形式预先存储有图14所示的对应于危险潜在性RP的摩擦制动力的分配比率RFR的特性。分配比率确定部42参考分配比率RFR的表格(参考图14),读出与危险潜在性确定部41所确定的危险潜在性RP相对应的摩擦制动力的分配比率RFR

再者,摩擦制动力的分配比率RFR与再生制动力的分配比率RR的关系以下式表示。

RFR+RR=1

分配比率确定部42根据从表格中读出的分配比率RFR,利用下式来运算再生制动力的分配比率RR

RR=1-RFR

在危险潜在性RP的值为RP0的情况下,分配比率确定部42将摩擦制动力的分配比率RFR的值设为0.0(RFR=0.0)、将再生制动力的分配比率RR的值设为1.0(RR=1.0)。在危险潜在性RP的值为RP1的情况下,分配比率确定部42将摩擦制动力的分配比率RFR的值设为0.4(RFR=0.4)、将再生制动力的分配比率RR的值设为0.6(RR=0.6)。

在危险潜在性RP的值为RP2的情况下,分配比率确定部42将摩擦制动力的分配比率RFR的值设为0.6(RFR=0.6)、将再生制动力的分配比率RR的值设为0.4(RR=0.4)。在危险潜在性RP的值为RP3的情况下,分配比率确定部42将摩擦制动力的分配比率RFR的值设为1.0(RFR=1.0)、将再生制动力的分配比率RR的值设为0.0(RR=0.0)。

也就是说,随着危险潜在性RP升高,摩擦制动力的分配比率RFR增大、再生制动力的分配比率RR减小。

如图11所示,分配比率确定部42所确定的摩擦制动力的分配比率RFR的信息被输出至摩擦制动用减速度确定部43,分配比率确定部42所确定的再生制动力的分配比率RR的信息被输出至再生制动用减速度确定部44。

摩擦制动用减速度确定部43及再生制动用减速度确定部44的前后加速度确定部40A根据危险潜在性确定部41所确定的危险潜在性RP来确定预碰撞制动用减速度Gx_DC_R

图15为表示危险潜在性RP与预碰撞制动用减速度的关系的图。在ADAS控制器40的存储装置中,以查阅表形式预先存储有图15所示的对应于危险潜在性RP的预碰撞制动用减速度Gx_DC_R的特性。对应于危险潜在性RP的减速度Gx_DC_R的增加特性以像图中实线所示那样阶段性地发生变化的方式加以确定。

前后加速度确定部40A参考预碰撞制动用减速度Gx_DC_R的表格(参考图15),读出与危险潜在性确定部41所确定的危险潜在性RP相对应的预碰撞制动用减速度Gx_DC_R

在危险潜在性RP的值为RP0及RP1的情况下,无需用以规避碰撞的自动制动的工作,前后加速度确定部40A将减速度Gx_DC_R的值设为0.00[G](Gx_DC_R=0.00)。在危险潜在性RP的值为RP2的情况下,前后加速度确定部40A将减速度Gx_DC_R的值设为0.40[G](Gx_DC_R=0.40),在危险潜在性RP的值为RP3的情况下,前后加速度确定部40A将减速度Gx_DC_R的值设为1.00[G](Gx_DC_R=1.00)。也就是说,危险潜在性RP越高,前后加速度确定部40A就将减速度Gx_DC_R的值确定得越高。

再者,公式(1)及(2)所示的Gx_DC是根据预碰撞制动用减速度Gx_DC_R与前后加速度Gx_DC_D的和来求,所述前后加速度Gx_DC_D是根据驾驶员的制动踏板11的操作或者加速踏板10的操作来求。在本实施方式中,为方便说明,以根据驾驶员的制动踏板11的操作或者加速踏板10的操作来求得的前后加速度Gx_DC_D的值为0,即,未进行驾驶员的踏板操作的情况进行说明。

前后加速度确定部40A根据预碰撞制动用减速度Gx_DC_R、横向加速度传感器21所检测到的横向加速度Gy以及微分电路23所求出的横向加加速度Gy_dot,利用公式(1)来确定目标前后加速度Gx

在危险潜在性RP为RP0的情况下,由于对伴随紧急规避的操舵操作的急剧的横向移动进行辅助的可能性较低,因此,关于与横向运动相关联的前后加速度(公式(1)的右边第一项)的大小,重要的是将由横向运动引起的侧倾和由前后运动引起的纵倾限制在对于驾驶员而言无不适感的范围内。在本实施方式中,为了在危险潜在性RP的值为RP0的情况下获得良好的乘坐感受,将增益Cxy设为0.25(固定值)。增益Cxy预先存储在ADAS控制器40的存储装置中。

如图11所示,摩擦制动用减速度确定部43对目标前后加速度Gx乘以摩擦制动力的分配比率RFR来求摩擦制动用目标减速度GxF,并输出至摩擦制动控制器45。摩擦制动用目标减速度GxF以公式(4)表示。

[数式5]

再生制动用减速度确定部44对目标前后加速度Gx乘以再生制动力的分配比率RR(=1-RR)来求再生制动用目标减速度GxR,并输出至动力系控制器46。再生制动用目标减速度GxR以公式(5)表示。

[数式6]

摩擦制动控制器45根据摩擦制动用目标减速度GxF来控制构成摩擦制动装置65的卡钳65c,产生摩擦制动力。动力系控制器46根据再生制动用目标减速度GxR来产生再生制动力。摩擦制动控制器45及动力系控制器46控制摩擦制动装置65及马达1,以使得实际作用于车辆0的前后加速度达到目标前后加速度Gx(指令值)。

下面,使用图16的流程图,对由ADAS控制器40进行的摩擦制动力及再生制动力各自的分配比率的确定控制进行说明。图16为表示由ADAS控制器40进行的摩擦制动力及再生制动力各自的分配比率的确定控制处理的动作的流程图。当点火开关(未图示)导通时,进行未图示的初始确定,之后启动进行图16所示的处理的程序,在ADAS控制器40中按指定的每一控制周期来反复执行步骤S100~S160的处理。进行图16所示的处理的程序存储在ADAS控制器40的存储装置中。

在步骤S100(信息获取处理)中,ADAS控制器40获取外界信息及车辆信息,进入至步骤S110。

在步骤S110(危险潜在性确定处理)中,ADAS控制器40利用公式(3)来运算碰撞剩余时间的倒数(1/tc),并参考图13的(b)所示的表格而读出与运算出来的1/tc相对应的危险潜在性RP,进入至步骤S120。

在步骤S120中,ADAS控制器40根据步骤S100中所获取到的车辆信息即横向加加速度来确定与横向运动相关联的前后加速度(Cxy·Gy_dot),进入至步骤S130。

在步骤S130中,ADAS控制器40从图15所示的表格中读出与步骤S110中所确定的危险潜在性RP相对应的、与横向运动无关联的前后加速度Gx_DC,进入至步骤S140。Gx_DC是根据基于危险潜在性RP而确定的Gx_DC_R与基于驾驶员的加速踏板10的操作量以及制动踏板11的操作量而确定的Gx_DC_D的和来求,但此处设定无驾驶员的踏板操作(Gx_DC_D=0)。

在步骤S140中,ADAS控制器40将步骤S120中所确定的Cxy·Gy_dot与步骤S130中所确定的Gx_DC相加来求目标前后加速度Gx,进入至步骤S150。

在步骤S150中,ADAS控制器40根据步骤S110中所确定的危险潜在性RP来确定摩擦制动力的分配比率RFR以及再生制动力的分配比率RR(参考图14),进入至步骤S160。

在步骤S160中,ADAS控制器40将步骤S150中所确定的摩擦制动力的分配比率RFR与步骤S140中所求出的目标前后加速度Gx相乘来求摩擦制动用目标减速度GxF。此外,在步骤S160中,ADAS控制器40将步骤S150中所确定的再生制动力的分配比率RR与步骤S140中所求出的目标前后加速度Gx相乘来求再生制动用目标减速度GxR。ADAS控制器40将摩擦制动用目标减速度GxF输出至摩擦制动控制器45,并且将再生制动用目标减速度GxR输出至动力系控制器46。再者,各处理的顺序并不限定于该流程图所示的顺序。

图17的(a)为表示定量的危险潜在性RP与定性的危险潜在性的评价指标的对应表的图。如图17的(a)所示,在危险潜在性RP的值为RP0的情况下(RP=RP0),评价为无碰撞的可能性。在危险潜在性RP的值为RP1的情况下(RP=RP1),评价为有碰撞的可能性,即,评价为如下状况:在不进行减速而维持当前状态的情况下,会与障碍物发生碰撞。在危险潜在性RP的值为RP2的情况下(RP=RP2),评价为碰撞的可能性较高,即,评价为如下状况:会在比危险潜在性RP的值为RP1的情况短的时间内发生碰撞。在危险潜在性RP的值为RP3的情况下(RP=RP3),评价为碰撞的可能性非常高,即,评价为如下状况:会在比危险潜在性RP的值为RP2的情况短的时间内发生碰撞。

图17的(b)为表示对应于危险潜在性RP的各系统的运行状况的表。如图17的(b)所示,构成HVI 55的声音输出装置根据危险潜在性RP来输出警告音。在危险潜在性RP的值为RP0的情况下(RP=RP0),声音输出装置不输出声音。在危险潜在性RP的值为RP1或RP2的情况下(RP=RP1、RP=RP2),声音输出装置间歇性地输出“哔哔哔···”的声音。在危险潜在性RP为RP3的情况下(RP=RP3),声音输出装置连续地输出“哔——-···”的声音。

如图17的(b)所示,构成HVI 55的显示装置根据危险潜在性RP而将警告影像显示在显示画面上。在危险潜在性RP为RP0的情况下(RP=RP0),显示装置不会将警告影像显示在显示画面上。在危险潜在性RP为RP1、RP2或RP3的情况下(RP=RP1、RP=RP2、RP=RP3),显示装置将由“注意前方”的字样和示意性地表示车辆后背的图案构成的警告图像显示在显示画面上。

如图17的(b)所示,加速踏板反力马达51、制动踏板反力马达52及方向盘反力马达53分别根据危险潜在性RP来使加速踏板10、制动踏板11及方向盘16产生振动。在危险潜在性RP为RP0的情况下(RP=RP0),各反力马达51、52、53不产生振动。各反力马达51、52、53以危险潜在性RP的值按RP1、RP2、RP3的顺序增大的方式产生“弱”“中”“强”的振动。

图17的(c)为说明根据与麋鹿(鹿)E的相对距离而自动作用于车辆的制动力、以及通过驾驶员的操舵操作而作用于进行规避动作的车辆的制动力的说明图。参考图17的(b)及图17的(c),对车辆0接近作为障碍物的麋鹿E时的各系统的运行状态、作用于车辆0的制动力进行说明。

在车辆0与麋鹿E的相对距离足够长、危险潜在性RP的值为RP0的情况下,自动制动不工作(参考图15)。因此,只要驾驶员不进行操舵操作,车辆0就不会产生制动力。在危险潜在性RP的值为RP0的情况下,摩擦制动力的分配比率RFR的值为0.0,再生制动力的分配比率RR的值为1.0。此时,若驾驶员进行操舵操作,则仅后轮(两个轮子)会产生与横向运动相关联的再生制动力,车辆0减速。再者,在危险潜在性RP的值为RP0的情况下,不会从声音输出装置输出警告音,不会在显示装置的显示画面上显示警告图像,加速踏板10、制动踏板11及方向盘16不会产生振动。

在危险潜在性RP的值为RP1的情况下,由于自动制动不工作(参考图15),因此只要不进行驾驶员的操舵操作,车辆0就不会产生制动力。从声音输出装置输出“哔哔哔···”的警告音,且加速踏板10、制动踏板11及方向盘16产生“弱”振动,告知驾驶员有碰撞的可能性。在危险潜在性RP的值为RP1的情况下,摩擦制动力的分配比率RFR的值为0.4,再生制动力的分配比率RR的值为0.6。即,摩擦制动力的分配比率RFR被确定为比危险潜在性RP的值为RP0的情况高的值,车辆0的状态处于规避潜在性提高的状态。此时,若驾驶员进行操舵操作,则在后轮(两个轮子)产生与横向运动相关联的再生制动力的同时,四个轮子产生与横向运动相关联的摩擦制动力,车辆0减速。

在危险潜在性RP的值为RP2的情况下,作为预警制动的自动制动(预碰撞制动)会工作(参考图15)。从声音输出装置输出“哔哔哔···”的警告音,加速踏板10、制动踏板11及方向盘16产生“中”振动,显示装置的显示画面显示警告图像,告知驾驶员为碰撞的可能性较高的状态。在危险潜在性RP的值为RP2的情况下,摩擦制动力的分配比率RFR的值为0.6,再生制动力的分配比率RR的值为0.4。因此,预警制动的制动力被分配为再生制动力和摩擦制动力而作用于车辆0。再者,该状态下,摩擦制动力的分配比率RFR被确定为比危险潜在性RP的值为RP1的情况高的值,车辆0的状态为规避潜在性进一步提高的状态。若驾驶员进行操舵操作,则在后轮(两个轮子)产生与横向运动相关联的再生制动力的同时,四个轮子产生与横向运动相关联的摩擦制动力,车辆0减速。

在危险潜在性RP的值为RP3的情况下,作为紧急制动的自动制动(预碰撞制动)会工作(参考图15)。从声音输出装置输出“哔——···”的警告音,加速踏板10、制动踏板11及方向盘16产生“强”振动,显示装置的显示画面上显示警告图像,告知驾驶员为碰撞的可能性非常高的状态。在危险潜在性RP的值为RP3的情况下,摩擦制动力的分配比率RFR的值为1.0,再生制动力的分配比率RR的值为0.0。因此,紧急制动的制动力以摩擦制动力的形式作用于四个轮子。进而,若驾驶员进行操舵操作,则四个轮子产生与横向运动相关联的摩擦制动力,车辆0减速。在危险潜在性RP的值为RP3的情况下,由于再生制动力的分配比率RR的值为0.0、摩擦制动力的分配比率RFR的值为1.0,因此不会产生上述(i)~(iv)那样的问题,四个轮子可获得最大限度的减速度,从而可有利地进行紧急规避。

图18为说明由自动制动产生的减速度与由GVC产生的与横向运动相关联的减速度的关联的说明图。图18的(a)表示g-g图,该g-g图示出前后加速度与横向加速度的合成加速度G(Gx、Gy)在由表示前后加速度的x轴和表示横向加速度的y轴构成的坐标系中如何演变。

如图18所示,在仅自动制动工作、与横向运动相关联的制动不工作的状态下,作用于车辆的减速度仅为Gx_DC_R,因此成为仅Gx轴上的减速度的演变。

另一方面,图中以粗实线表示的曲线表示进行方向盘16的操舵操作时的规避动作时的、由GVC产生的与横向运动相关联的减速度与横向加速度的合成加速度G(Gx、Gy)的演变。其起点为原点,在朝左规避时,施加正横向加速度并且与其相关联地施加前后方向的减速度,因此横向加速度增加而移动至左侧的另一车道,这时的演变处于第2象限内。

作为自动制动控制,在日本专利特开2009-262701号公报(以下,记作专利文献2)中记载有进行如下操作的技术:当驾驶员的操舵角或操舵角速度增大时,确定禁止制动控制的时间。在该技术中,若在自动制动正在工作时进行规避动作,自动制动将不再工作。

在本实施方式中,由于伴随规避动作会产生横向加速度,因此进行与横向运动相关联的减速度控制。因此,在本实施方式中进行与专利文献2相同的技术的情况下,在从自动制动不再工作的时间点到与横向运动相关联的减速度起作用为止期间,有可能发生瞬间的减速度的下跌,也就是所谓的“制动丢失(G丢失)”。发生“制动丢失(G丢失)”不仅会导致驾驶感受劣化,还会引起纵倾所导致的驾驶员视点的急剧变动或者轮胎的接地载荷的变动,从而担忧因操舵而导致规避性能降低。

因此,在本实施方式中,在ADAS控制器40中例如设置有一阶延迟滤波器(低通滤波器)这样的平滑机构(未图示),以避免在自动制动的工作中进行操舵操作时,减速度在刚开始操舵操作之后急剧(呈阶梯状)降低。通过设置平滑机构,如图18的(b)所示,将在自动制动不再工作时降低的与横向运动无关联的减速度与因操舵操作的开始而产生且因横向加加速度的增加而上升的与横向运动相关联的减速度之间平滑地衔接起来,从而可像图18的(c)所示那样,在进行由自动制动产生的直线减速之后,从A点呈圆弧状演变至B点,进而平滑地演变至仅有横向运动的C点。由此,驾驶员的视点较为稳定,且可减少接地载荷变动,使得驾驶员即便在紧急情况下也易于从容地进行规避动作。

根据上述第1实施方式,获得如下作用效果。

(1)包括分配比率确定部42,所述分配比率确定部42确定用以确定摩擦制动力的大小的分配比率RFR和用以确定再生制动力的大小的分配比率RR,并且,分配比率确定部42根据危险潜在性确定部41所确定的危险潜在性RP来确定分配比率RFR。可在进行紧急规避等操舵操作之前或者自动制动工作之前的阶段,根据危险潜在性来确定好分配比率RFR。因而,在危险潜在性确定部41所确定的危险潜在性RP升高的情况下,通过以摩擦制动力的大小增大的方式确定分配比率RFR,可在紧急规避时根据驾驶员的操作来使车辆产生利用了摩擦制动力的较大减速度,或者在车辆刚刚自动产生制动力之后的初期阶段,也可使车辆产生利用了摩擦制动力的较大减速度,并且,可产生用于横向移动的回转力。即,根据本发明,可提高紧急规避性能。

(2)在危险潜在性RP的值为RP1以下的情况下,将摩擦制动力的分配比率RFR(≤0.4)设为比再生制动力的分配比率RR(≥0.6)小的值,在危险潜在性RP的值为RP2以上的情况下,将摩擦制动力的分配比率RFR(≥0.6)设为比再生制动力的分配比率RR(≤0.4)大的值。

由此,在碰撞的可能性较低的状态下,通过对车辆赋予以再生制动力为主的制动力,可谋求电耗的降低,并且可抑制摩擦制动装置65的使用频率。通过抑制摩擦制动装置65的使用频率,可提高摩擦制动装置65的寿命。此外,通过将NVH(Noise,Vibration,Harshness)性能较低且廉价的减速致动器用于摩擦制动装置65,可谋求车辆的低成本化。另一方面,在碰撞的可能性较高的状态下,通过对车辆赋予以摩擦制动力为主的制动力,可提高紧急规避性能。

(3)在危险潜在性RP升高的情况下,以摩擦制动力的大小增大的方式确定分配比率RFR,伴随于此,在危险潜在性RP升高的情况下,以再生制动力的大小减小的方式确定分配比率RR。也就是说,摩擦制动力与再生制动力的和与车辆0的要求制动力相符,因此可作用符合驾驶员的操作的制动力。

(4)在危险潜在性RP升高的情况下,增加制动力所作用的车轮的数量,因此可降低对轮胎的负担率,从而可抑制前轮的回转力降低。结果,紧急规避性能提高。

(5)根据加入了预碰撞制动用减速度Gx_DC_R的目标前后加速度Gx和分配比率RFR来求摩擦制动用目标减速度GxF,根据加入了预碰撞制动用减速度Gx_DC_R的目标前后加速度Gx和分配比率RR来求再生制动用目标减速度GxR。由此,在产生有预碰撞用制动(预警制动及紧急制动)的阶段可有效发挥摩擦制动力,因此可谋求紧急规避性能的提高。

(6)预碰撞制动用减速度Gx_DC_R随着危险潜在性RP升高而提高。即,减速度Gx_DC_R随着需要紧急规避操作的状况升级而提高,因此可视状况而有效发挥摩擦制动力。

(7)根据加入了与横向运动相关联的前后加速度(Cxy·Gy_dot)的目标前后加速度Gx和分配比率RFR来求摩擦制动用目标减速度GxF,根据加入了与横向运动相关联的前后加速度(Cxy·Gy_dot)的目标前后加速度Gx和分配比率RR来求再生制动用目标减速度GxR。由此,可根据危险潜在性,将在进行与用于紧急规避的操舵操作相应的横向运动时由GVC产生的制动力分配为摩擦制动力和再生制动力,从而可谋求紧急规避性能的提高。

-第2实施方式-

参考图19,对第2实施方式的车辆的运动控制系统进行说明。图19为构成第2实施方式的车辆的运动控制系统的ADAS控制器240、摩擦制动控制器45及动力系控制器46的功能框图。在图19中,为避免繁杂化,输入至Gx_DC确定部460的信号等的图示从略。再者,图中,对与第1实施方式相同或相当的部分标注同一参考符号,主要说明不同点。第2实施方式的车辆具有与第1实施方式的车辆相同的构成(参考图10)。

在第1实施方式中,说明了将与横向加加速度Gy_dot相乘的增益Cxy设为固定值的例子。相对于此,在第2实施方式中,根据危险潜在性RP来调整与横向加加速度Gy_dot相乘的增益,从而改变与横向运动相关联的减速度控制的强度。

如图19所示,第2实施方式的ADAS控制器240在功能上包括:危险潜在性确定部41;分配比率确定部42;信号处理部223;增益确定部410;第1增益乘法器430F、430R;第2增益乘法器450F、450R;Gx_DC确定部460,其确定预碰撞制动用减速度Gx_DC_R、以及基于驾驶员的加速踏板10的操作及制动踏板11的操作的前后加速度Gx_DC_D;比率乘法器420F、420R;以及加法器461F、461R。

与第1实施方式一样,危险潜在性确定部41根据外界信息及车辆信息来确定危险潜在性RP。与第1实施方式一样,分配比率确定部42根据危险潜在性RP来确定摩擦制动力的分配比率RFR以及再生制动力的分配比率RR

信号处理部223对作为车辆信息而输入的横向加速度进行微分来确定横向加加速度Gy_dot,并分别输出至第1增益乘法器430F、430R。也就是说,信号处理部223利用ADAS控制器240来执行第1实施方式的微分电路23的功能,在第2实施方式中,第1实施方式的微分电路23被省略。

第1增益乘法器430F对所输入的横向加加速度Gy_dot乘以横向运动关联增益(-Cxy)来求减速度(-Cxy·Gy_dot),并输出至第2增益乘法器450F。第2增益乘法器450F对所输入的减速度(-Cxy·Gy_dot)乘以归一化增益(K)来求减速度(-K·Cxy·Gy_dot),并输出至加法器461F。

加法器461F对所输入的减速度(-K·Cxy·Gy_dot)加上与横向运动无关联的减速度Gx_DC来求目标前后加速度Gx,并输出至比率乘法器420F。比率乘法器420F对所输入的目标前后加速度Gx乘以摩擦制动力的分配比率RFR来求摩擦制动用目标减速度GxF,并将表示该摩擦制动用目标减速度GxF的减速控制指令输出至摩擦制动控制器45。

与第1实施方式一样,摩擦制动控制器45根据摩擦制动用目标减速度GxF来控制构成摩擦制动装置65的卡钳65c,产生摩擦制动力。

第1增益乘法器430R对所输入的横向加加速度Gy_dot乘以横向运动关联增益(-Cxy)来求减速度(-Cxy·Gy_dot),并输出至第2增益乘法器450R。第2增益乘法器450R对所输入的减速度(-Cxy·Gy_dot)乘以归一化增益(K)来求减速度(-K·Cxy·Gy_dot),并输出至加法器461R。

加法器461R对所输入的减速度(-K·Cxy·Gy_dot)加上与横向运动无关联的减速度Gx_DC来求目标前后加速度Gx,并输出至比率乘法器420R。比率乘法器420R对所输入的目标前后加速度Gx乘以再生制动力的分配比率RR来求再生制动用目标减速度GxR,并将表示该再生制动用目标减速度GxR的减速控制指令输出至动力系控制器46。

与第1实施方式一样,动力系控制器46根据再生制动用目标减速度GxF来产生再生制动力。

参考图20,对归一化增益K的确定方法进行说明。图20的(a)为表示各危险潜在性(RP0、RP1、RP2、RP3)相对于总运行时间(生涯运行时间)的发生频率的统计的图。如图20的(a)所示,与其他状态相比,RP0的状态高达约98%,非常高。RP1的频率低至约1.5%,RP2的频率进一步低至约0.4%。RP3的频率最低,为0.1%以下。

图20的(b)为表示危险潜在性RP与归一化增益K的关系的图。在ADAS控制器240的存储装置中,以查阅表形式预先存储有图20的(b)所示的对应于危险潜在性RP的归一化增益K的特性。对应于危险潜在性RP的归一化增益K的增加特性以像图中实线所示那样随着危险潜在性RP的增加而阶段性地增加的方式加以确定。

增益确定部410参考归一化增益K的表格(参考图20的(b)),读出与危险潜在性确定部41所确定的危险潜在性RP相对应的归一化增益K。

在危险潜在性RP的值为RP0的情况下,增益确定部410将归一化增益K的值确定为0.0,在危险潜在性RP的值为RP1的情况下,增益确定部410将归一化增益K的值确定为1.0(K=1.0)。在危险潜在性RP的值为RP2的情况下,增益确定部410将归一化增益K的值确定为1.5(K=1.5),在危险潜在性RP的值为RP3的情况下,增益确定部410将归一化增益K的值确定为2.0(K=2.0)。

在危险潜在性RP的值为RP0的情况下,增益(K·Cxy)为0,即便产生横向运动,目标前后加速度的值也为0。如图20的(a)所示,总运行时间(生涯运行时间)内的大部分是危险潜在性RP的值为RP0的正常状态,因此,通过将正常状态下的增益(K·Cxy)的值设为0,可大幅抑制摩擦制动装置65被使用的频率。

图20的(c)为对将归一化增益K的值设为1.0的情况和第2实施方式下的归一化总运行时间进行比较的图。如图20的(c)所示,在将不论危险潜在性RP的值的大小如何均将归一化增益K设为1.0(固定值)的情况下(与第1实施方式相同)的运行时间设为100%时,可将第2实施方式下的归一化之后的总运行时间(运行强度也考虑进去)降低至2.3%。

构成摩擦制动装置65的减速致动器中,使用突然提高的液压来进行减速的所谓使用ESC的减速致动器与其他由马达产生的再生制动或者无级自动变速器(CVT)等相比,泵部的耐久性大多存在问题。进而,工作时的声音等也大多成为问题。针对这些问题,认为通过采用使用多缸柱塞泵或齿轮泵的所谓的“高级规格”的构成,可应对正常范围内的运行,但会产生成本大幅增加这一问题。也就是说,会产生如下问题:虽然在低价格区间的车辆中也规定必须安装ESC,但这些车辆出于成本的制约而无法采用“高级规格”的构成。

在本实施方式中,如上所述,通过将正常状态下的增益(K·Cxy)的值设为0,在正常状态下不会进行由自动制动产生的减速或者与横向运动相关联的减速。结果,可在总运行时间(生涯运行时间)内抑制摩擦制动装置65被使用的频率,因此可大幅减少对减速致动器的泵部的耐久性产生较大影响的运行时间,所以可提高摩擦制动装置65的寿命。即,即便不采用上述“高级规格”的构成,也可提高紧急规避性能。

根据这种第2实施方式,除了取得第1实施方式的作用效果以外,还取得如下作用效果。

(8)在第2实施方式中,随着危险潜在性RP降低,与前后加速度相乘的增益减小。由此,即便不采用“高级规格”的构成,也可提高摩擦制动装置65的寿命。在危险潜在性RP的值较高的状态下,对于一定程度的工作音、振动、滞涩感是可以接受的,因此,通过将NVH性能较低且廉价的减速致动器用于摩擦制动装置65,可谋求车辆的低成本化。也就是说,即便在低价格区间的车辆中,也可采用本实施方式的构成来谋求紧急规避性能的提高。

(9)在危险潜在性RP的值较低的正常状态下,可减小由摩擦制动力产生的减速度、由再生制动力产生的减速度两者,因此在操舵操作时不会有滞涩感,从而可谋求驾驶感受的提高。另一方面,可在危险潜在性RP的值较高的状态下的紧急规避操舵时产生减速度而对驾驶员进行辅助。

(10)随着危险潜在性RP升高,会增大与目标前后加速度相乘的增益,因此,在碰撞的可能性较高的状态下,可谋求规避性能的大幅提高。

如下变形也处于本发明的范围内,也可将一个或多个变形例与上述实施方式进行组合。

(变形例1)

在上述实施方式中,对使用碰撞剩余时间的倒数(1/tc)来确定危险潜在性RP的例子进行了说明,但本发明并不限定于此。危险潜在性RP是至少根据外界信息及车辆信息中的某一方来确定的,从而可采用各种方法。下面,对不同于上述实施方式的确定方法进行说明。

(变形例1-1)

对根据操舵角速度来确定危险潜在性的例子进行说明。在该情况下,检测方向盘16的操舵角的操舵角传感器33(参考图10)作为获取用于确定危险潜在性的车辆信息的车辆信息获取部而发挥功能。图21为表示操舵角速度与危险潜在性RP的关系的图。通常而言,进行紧急规避时的操舵操作的操舵角速度比正常情况下快。因而,在使用操舵角速度来确定危险潜在性RP的情况下,规定为操舵角速度越快、危险潜在性RP越高即可。

图21中,横轴表示操舵角速度,纵轴表示危险潜在性。操舵角速度为正时,表示朝右侧进行了操舵操作,操舵角速度为负时,表示朝左侧进行了操舵操作。在图21中,对应于操舵角速度的危险潜在性的特性在左侧的操舵操作和右侧的操舵操作中是相同的,即,图示左右对称,但也可根据通行的车道而设为不对称。

(变形例1-2)

作为根据多种车辆信息来确定危险潜在性的例子,对根据操舵角和操舵角速度来确定危险潜在性的例子进行说明。在该情况下,检测方向盘16的操舵角及操舵角速度的操舵角传感器33(参考图10)作为获取用于确定危险潜在性的车辆信息的车辆信息获取部而发挥功能。

图22为表示操舵角、操舵角速度、危险潜在性RP的关系的图。在图22中,横轴表示操舵角,纵轴表示操舵角速度,虚线表示危险潜在性RP的特性。考虑到在朝左右任一方向操舵的状态下朝反方向急剧回正的操舵操作即反向转向等,也可利用如图22所示的操舵角和操舵角速度的2维图来确定危险潜在性RP。如此,用以确定危险潜在性RP的参数也可为多种。

(变形例1-3)

对根据车辆0的横向运动的推断值与实测时的偏差来确定危险潜在性的例子进行说明。在该情况下,前后加速度传感器22所检测到的前后加速度、横向加速度传感器21所检测到的横向加速度、操舵角传感器33所检测到的方向盘16的操舵角、横摆率传感器38所检测到的横摆率、根据由车轮速度检测用转子和车轮速度传感器构成的车轮速度传感器组件所检测到的车轮速度而运算出的车速、根据这些信息而运算出的车辆侧滑角等作为车辆信息被获取。

图23的(a)为表示车辆模型推断值与实测值的偏差的时间图,图23的(b)为表示偏差与危险潜在性RP的关系的图。作为车辆横向运动模型,例如已知有日本专利特开2010-076584号公报中所揭示的模型。使用该车辆横向运动模型而计算出来的值(车辆模型推断值)被调整为在车轮所产生的回转力与车辆侧滑角处于线性关系期间与实测值一致。

另一方面,在紧急规避时等情况下,操舵角较大,或者横向加速度较大,因此轮胎侧滑角与回转力的线性崩溃。在这种状况下,模型推断的标准运动与实际运动之间会产生较大的偏离。结果,可认为,该偏离即图23的(a)所示的偏差D较小时,紧急度较低,随着偏离增大,紧急度增加。因而,在用标准运动与实际运动的偏差D来确定危险潜在性RP的情况下,像图23(b)的所示那样规定为偏差D越大、危险潜在性RP越高即可。

(变形例1-4)

另外,可规定用以根据各种车辆信息来确定危险潜在性RP的潜在性确定用参数。例如,将作为车辆信息的松开加速踏板10的方向上的踏板角速度、或者作为车辆信息的踩踏制动踏板11的方向上的踏板角速度规定为潜在性确定用参数PP,并且像图24所示那样规定为潜在性确定用参数PP(踏板角速度)越大、危险潜在性RP越高。在该情况下,检测加速踏板10的操作速度的加速踏板传感器31、或者检测制动踏板11的操作速度的制动踏板传感器32作为获取用于确定危险潜在性的车辆信息的车辆信息获取部而发挥功能。

再者,关于对应于潜在性确定用参数PP的危险潜在性RP的特性,可采用随着潜在性确定用参数PP增大而呈阶梯状增加的特性(图中实线)、呈直线地增加的特性(图中单点划线)、呈曲线状增加的特性(图中虚线)等各种变化特性。以下,将确定危险潜在性RP的参数(碰撞剩余时间的倒数、操舵角、操舵角速度、踏板角速度等)统称记作潜在性确定用参数PP。

在确定危险潜在性RP的特性时,可假设需要规避操舵操作或规避制动操作的危险状况,通过实验或模拟等来酌情设定。优选为,将在危险状况下操作信息或车辆的运动信息大多会较大程度地变化或者急剧地变化的情况也加入考虑地进行设定。图13所示的对应于碰撞剩余时间的倒数的危险潜在性RP的特性也不限定于设为阶梯状,也可设为像图25的虚线所示那样呈曲线状连续变化的特性。

(变形例1-5)

另外,可根据各种外界信息来确定危险潜在性RP。例如,也可获取车辆前方的环境信息,推断路面的状态(摩擦系数等)或者推断路面坡度等,进行对应于车辆前方的行驶环境的危险潜在性的定量化。此处需要注意的是,在路面坡度较大的下坡路的情况下,危险潜在性较高,宜提高横向运动关联增益,但在路面摩擦系数较低的情况下,虽然危险潜在性较高,但若提高横向运动关联增益,则存在车轮锁死的可能性,因此在增加增益的同时,必须执行公知的防车轮过打滑控制。

(变形例1-6)

GPS(Global Positioning System)导航传感器39将GPS卫星所获取到的位置信息与通过通信而发送的动态地图数据进行对照,可获得自身车辆前方的弯道的曲率等道路形状的信息、交通信号灯的信息、标识信息、坡度信息等外界信息。ADAS控制器40根据这些外界信息和自身车辆的车速等车辆信息,例如在相对于前方的弯道而言速度过快时(以速度80km/h进入至如图5所示的道路这样的状况),提高危险潜在性RP的值。

(变形例1-7)

也可使用公式(6)所示的碰撞剩余时间tc来确定危险潜在性。

[数式7]

<mrow> <msub> <mi>t</mi> <mi>c</mi> </msub> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>x</mi> <mi>r</mi> </msub> <msub> <mi>v</mi> <mi>r</mi> </msub> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>6</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

碰撞剩余时间是假设维持当前的相对速度vr来预测自身车辆碰撞至前方车辆为止的时间的指标。

(变形例1-8)

也可使用公式(7)所示的接近远离状态评价指标KdB来确定危险潜在性。

[数式8]

<mrow> <mi>K</mi> <mi>d</mi> <mi>B</mi> <mo>=</mo> <mn>10</mn> <mo>&times;</mo> <mi>log</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>v</mi> <mi>r</mi> </msub> <msubsup> <mi>x</mi> <mi>r</mi> <mn>3</mn> </msubsup> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mfrac> <mrow> <mo>-</mo> <mn>2.0</mn> </mrow> <mrow> <mn>5.0</mn> <mo>&times;</mo> <msup> <mn>10</mn> <mrow> <mo>-</mo> <mn>8</mn> </mrow> </msup> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>7</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

KdB是基于“驾驶员一边通过前方车辆的视觉上的面积变化来检测接近/远离、一边进行加减速操作”这一假设而定义的指标。

(变形例1-9)

也可使用公式(8)所示的车间时间THW(Time-Head Way)来确定危险潜在性。

[数式9]

<mrow> <msub> <mi>t</mi> <mi>h</mi> </msub> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>x</mi> <mi>r</mi> </msub> <msub> <mi>v</mi> <mi>f</mi> </msub> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>8</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

车间时间THW是表示以当前的自身车辆速度到达至当前的前方车辆位置的时间的指标。

(变形例1-10)

也可使用公式(9)所示的危险感受RF(Risk Feeling)来确定危险潜在性。

[数式10]

<mrow> <mi>R</mi> <mi>F</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mi>a</mi> <msub> <mi>t</mi> <mi>c</mi> </msub> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac> <mi>b</mi> <msub> <mi>t</mi> <mi>h</mi> </msub> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>9</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

a、b为预先求出的加权常数。

危险感受RF是为了以物理量来表现跟随前方车辆时驾驶员的车速控制特性,而将碰撞剩余时间TTC和车间时间THW各自的倒数的线性和定义为驾驶员主观上感受到的危险的指标。

(变形例1-11)

在上述实施方式中,对为了获取用于确定危险潜在性的外界信息而使用立体摄像机70和立体影像处理装置701的例子进行了说明,但作为其他例子,也可采用如下外界信息获取部。作为获取外界信息的外界信息获取部,可采用激光雷达或毫米波雷达等检测存在于车辆0前方的物体的信息的车辆前方信息检测部、接收存在于车辆0周边的其他车辆的信息的车车间通信部、以及接收车辆0前方的环境信息的路车间通信部等。例如,也可获取车辆0前方的行车道的路面结冰的信息、车辆0前方的行车道的宽度减少的信息、车辆0前方有急弯等道路信息作为外界信息来确定危险潜在性。

(变形例1-12)

也可求上述实施方式或上述(变形例1-1)~(1-11)中所说明的危险潜在性中的多种,并选择其中最高的危险潜在性,根据所选择的危险潜在性来确定摩擦制动力及再生制动力各自的分配比率。

(变形例2)

在上述实施方式中,对摩擦制动力的分配比率RFR随着危险潜在性RP升高而呈阶梯状不连续地增大的例子进行了说明(参考图14),但也可像图26所示那样使摩擦制动力的分配比率RFR随着危险潜在性RP升高而连续地升高。再者,在该情况下,危险潜在性RP为连续值,具有随着潜在性确定用参数PP升高而连续地变化的特性。

在分配比率RFR对应于连续变化的危险潜在性RP而连续地变化的情况下,将获得如图27的(a)及图27的(b)所示的倾向。图27的(a)为纵轴表示每单位横向运动(例如横向加加速度1m/s3)的摩擦制动用目标减速度GxF、横轴表示危险潜在性RP的标绘图。图27的(b)为纵轴表示每单位横向运动(例如横向加加速度1m/s3)的再生制动用目标减速度GxR、横轴表示危险潜在性RP的标绘图。

在标绘图所示的PRS与PPL的大小关系为RPS<RPL的情况下,若将对应于RPL的摩擦制动用目标减速度设为GxFL、将对应于RPS的摩擦制动用目标减速度设为GxFS,则两者的大小关系为GxFL>GxFS。此外,若将对应于RPL的再生制动用目标减速度设为GxRL、将对应于RPS的再生制动用目标减速度设为GxRS,则两者的大小关系为GxRL<GxRS

(变形例3)

在上述实施方式中,对预碰撞制动用减速度Gx_DC_R随着危险潜在性RP升高而呈阶梯状不连续地增大的例子进行了说明(参考图15),但也可像图28所示那样使减速度Gx_DC_R随着危险潜在性RP升高而连续地升高。再者,在该情况下,危险潜在性RP不是不连续值,具有随着潜在性确定用参数PP升高而连续地变化的特性。

(变形例4)

在第2实施方式中,对归一化增益K随着危险潜在性RP升高而呈阶梯状不连续地增大的例子进行了说明(参考图20的(b)),但也可像图29所示那样使归一化增益K随着危险潜在性RP升高而连续地升高。再者,在该情况下,危险潜在性RP不是不连续值,具有随着潜在性确定用参数PP升高而连续地变化的特性。

在归一化增益K对应于连续变化的危险潜在性RP而连续地变化的情况下,将获得如图30所示的倾向。图30为纵轴表示每单位横向运动(例如横向加加速度1m/s3)的车辆的目标前后加速度(减速度)Gx、横轴表示危险潜在性RP的标绘图。

在标绘图所示的PRS与PPL的大小关系为RPS<RPL的情况下,若将对应于RPL的目标前后加速度设为GpL、将对应于RPS的目标前后加速度设为GpS,则两者的大小关系为GpL>GpS

(变形例5)

在上述实施方式中,对将摩擦制动力的分配比率RFR确定为用以确定摩擦制动力的大小的第1控制值、将再生制动力的分配比率RR确定为用以确定再生制动力的大小的第2控制值的例子进行了说明,但本发明并不限定于此。例如,在根据危险潜在性RP来确定用以确定摩擦制动力的大小的第1控制值α和用以确定再生制动力的大小的第2控制值β方面,可使第1控制值α与第2控制值β的和在1以上。

在该情况下,例如在危险潜在性RP升高的情况下,也可保持第2控制值β值不变而仅增加第1控制值α。也就是说,可在维持再生制动力的状态下仅增大摩擦制动力的大小(绝对量)。

(变形例6)

在上述实施方式中,对与横向运动相关联的前后加速度加上与横向运动无关联的前后加速度来确定车辆的目标前后加速度的例子进行了说明,但本发明并不限定于此。也可选择与横向运动相关联的前后加速度、与横向运动无关联的前后加速度中绝对值更大的一方来确定为车辆的目标前后加速度。

(变形例7)

在第2实施方式中,对为固定值的横向运动关联增益(-Cxy)乘以根据危险潜在性RP而变化的归一化增益(K)来求减速度(-K·Cxy·Gy_dot)的例子进行了说明,但本发明并不限定于此。也可将横向运动关联增益(-Cxy)设为变量,使横向运动关联增益(-Cxy)本身根据危险潜在性RP而进行变化,以此代替乘以归一化增益K。

(变形例8-1)

在上述实施方式中,说明了对横向加速度传感器21所检测到的横向加速度进行微分来运算横向加加速度,并根据该横向加加速度和增益Cxy来运算与横向运动相关联的前后加速度的例子,但本发明并不限定于此。也可根据方向盘16的操舵操作来运算横向加加速度,并根据该横向加加速度和增益Cxy来运算与横向运动相关联的前后加速度。进而,也可基于根据横向加速度而求出的横向加加速度和根据操舵操作而求出的横向加加速度中更大的一方的横向加加速度或者两者的平均值以及增益Cxy来运算与横向运动相关联的前后加速度。

(变形例8-2)

在上述实施方式中,对以随着车辆0的横向加速度的绝对值增加而使车辆0减速、随着车辆0的横向加速度的绝对值减少而使车辆加速的方式确定前后加速度的例子进行了说明,但本发明并不限定于此。也能以随着操舵角传感器33所检测到的操舵角的绝对值增加而使车辆0减速、随着操舵角的绝对值减少而使车辆加速的方式确定前后加速度。

(变形例9)

在上述实施方式中,说明了如下例子:例如,在危险潜在性RP的值从RP0变为RP3的情况下,制动力所作用的车轮从两个轮子变为四个轮子的例子,即,在危险潜在性RP增大的情况下,制动力所作用的车轮的数量增加的例子;但本发明并不限定于此。也可为:例如,在危险潜在性RP的值为RP0时,将摩擦制动力的分配比率设为0.2,且不论危险潜在性RP的大小如何,始终使制动力所作用的车轮为四个轮子。此外,在设为马达的再生制动力分别作用于四个轮子的构成的情况下,即便在将摩擦制动力的分配比率设为0.0时,制动力所作用的车轮也始终为四个轮子,而在这种构成中,通过随着危险潜在性RP升高而增大摩擦制动力的分配比率,也可谋求紧急规避性能的提高。再者,再生制动作用于前轮或后轮中的任一方的车辆较多,对于这种车辆,通过在危险潜在性升高时增加制动轮的数量,可降低轮胎的负担率,并且可抑制由SOC引起的再生制动力的变化的影响,从而可提高实际的减速度对指令值的追随性。

(变形例10)

在上述实施方式中,以具有四个轮子的车辆为例进行了说明,但本发明并不限定于此。也可将本发明运用于具有六个以上的车轮的车辆。

(变形例11)

也可与上述实施方式中所说明的控制相结合,在危险潜在性RP的值达到指定值以上时,自动进行对用于摩擦制动的液压制动的死区进行填补这样的预制动动作。

(变形例12)

在上述实施方式中,对将危险潜在性RP设定为4个阶段的例子进行了说明,但本发明并不限定于此。也可设为5个阶段以上,并且,也可设为3个阶段以下。此外,也可设为“有危险潜在性”和“无危险潜在性”2个阶段。在本说明书中,所谓“有危险潜在性”,意指危险潜在性比“无危险潜在性”高。

(变形例13)

有在紧急规避时通过高超的驾驶操作来尝试规避的驾驶员。因此,存在由驾驶员的操作产生的动作与“与横向运动相关联的前后加速度控制”产生干涉的可能性。例如,在后轮驱动车辆的情况下,有可能是配合操舵操作而踩死加速踏板,通过驱动力来降低后轮横力,从而急剧地产生横摆运动来进行规避,也有可能是操作驻车制动器来锁死后轮,从而以所谓的原地转向状态来进行规避。针对这种状况,可预先对加速操作量或者驻车制动器的操作量设定好阈值,在检测到超过该阈值的操作量时,使归一化增益K比根据危险潜在性而确定的值小,例如设定为0。由此,在来自驾驶员的加速操作量超过预先规定的阈值而输入的情况下,与横向运动相关联的前后加速度为0,从而可防止与由驾驶员的操作产生的动作产生干涉。

(变形例14)

在上述实施方式中,说明了如下例子:根据基于危险潜在性而确定的分配比率,将在进行与车辆的横向运动联动地使制动力发挥作用的GVC的情况或者预碰撞制动工作的情况下产生的车辆的制动力分配为摩擦制动力和再生制动力;但本发明并不限定于此。也可在驾驶员操作制动踏板11之前的阶段根据危险潜在性来确定好摩擦制动力及再生制动力各自的分配比率,并根据基于危险潜在性而确定的分配比率将通过驾驶员的制动踏板11的操作而产生的车辆的制动力分配为摩擦制动力和再生制动力。

(变形例15)

在上述实施方式中,对危险潜在性RP、分配比率RFR、减速度Gx_DC_R以及归一化增益K的特性以查阅表形式预先存储在ADAS控制器40的存储装置中的例子进行了说明,但本发明并不限定于此。例如,也可将表示各特性的函数预先存储在存储装置中来代替查阅表形式的数据。

(变形例16)

在上述实施方式中,对ADAS控制器40、240所执行的控制程序存储在ADAS控制器40、240的存储装置中的例子进行了说明,但本发明并不限定于此。也可利用CD-ROM 904等记录介质来提供控制程序或其安装程序。进而,也可经由以互联网等为代表的通信线路等传输介质来提供这些程序。即,也可将程序转换为在传输介质上搬送的载波上的信号来发送。

图31为表示该情况的图。车载控制器900为上述ADAS控制器40、240,具有与通信线路901的连接功能。计算机902为提供上述程序的服务器计算机,在硬盘903等记录介质中存储有程序。通信线路901为互联网、个人计算机通信等通信线路或者专用通信线路等。计算机902使用硬盘903而读出程序,并经由通信线路901将程序发送至车载控制器900。即,利用载波,以数据信号的形式经由通信线路901来发送程序。如此,能以记录介质或数据信号(载波)等各种形态的、计算机可读入的计算机程序产品的形式供给程序。

只要不损及本发明的特征,本发明就不限定于上述实施方式,在本发明的技术思想的范围内研究出来的其他形态也包含在本发明的范围内。

符号说明

1马达、2电子控制变速器、7动力转向装置、10加速踏板、11制动踏板、16方向盘、21横向加速度传感器、22前后加速度传感器、23微分电路、24微分电路、30转向控制器、31加速踏板传感器、32制动踏板传感器、33操舵角传感器、38横摆率传感器、39导航传感器、40 ADAS控制器、40A前后加速度确定部、41危险潜在性确定部、42分配比率确定部、43摩擦制动用减速度确定部、44再生制动用减速度确定部、45摩擦制动控制器、46动力系控制器、48踏板控制器、51加速踏板反力马达、52制动踏板反力马达、53方向盘反力马达、61左前轮、62右前轮、63左后轮、64右后轮、65摩擦制动装置、65c卡钳、65r制动盘、70立体摄像机、101前方车辆、223信号处理部、240 ADAS控制器、410增益确定部、420F比率乘法器、420R比率乘法器、430F第1增益乘法器、430R第1增益乘法器、450F第2增益乘法器、450R第2增益乘法器、460 Gx_DC确定部、461F加法器、461R加法器、701立体影像处理装置 900车载控制器 901通信线路、902计算机、903硬盘。

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