车辆的运动控制装置的制作方法

技术领域

本发明涉及一种使用了制动力以及驱动力的车辆的运动控制装置。

背景技术：

在汽车领域中，为了实现环境友好性、稳定性、舒适性的提高，不仅开发了用于防止转向中的自旋、脱离道路等的侧滑防止装置(Electronic Stability Control：以下称为ESC)等车辆控制系统，还在加速开发使用了称为车辆间距离控制(Adaptive Cruise Control：以下称为ACC)或车道离开防止系统、预碰撞安全的智能道路交通系统(Intelligent Transport Systems：以下称为ITS)的车辆控制系统。

ESC是基于直接横摆力矩控制(Direct Yaw-moment Control：DYC)的想法的车辆运动控制(参照非专利文献1)。

如非专利文献1中记载的那样，该DYC是为了提高车辆的操纵性和稳定性，直接促进车辆的绕Z轴的旋转即横摆运动，或通过使左右轮的制动力或驱动力具有差分来控制用于进行恢复的横摆力矩的方法。

此外，还存在以下的方法：与通过方向盘操作产生的横向运动相联系自动地进行加减速，由此在前轮和后轮之间产生负载转移，从而提高车辆的操纵性和稳定性的方法(参照非专利文献2)。

用于自动进行的加减速指令值(目标前后加速度G_xc)如下式1所示，

[式1]

基本是向横向加加速度G_{y_dot}施加增益C_xy，将赋予了一次延迟后的值设成前后加减速指令的简单的控制规则。

另外，G_y：车辆横向加速度、G_{y_dot}：车辆横向加加速度、C_xy：增益、T：一次延迟时间常数、s：拉普拉斯运算符、G_{x_DC}：偏置。

由此，能够模拟职业驾驶员的横向和前后运动的协同控制策略的一部分，可以实现车辆的操纵性和稳定性的提高。

当如上所述进行控制时，关于前后加速度与横向加速度的合成加速度(标记为G)，在横轴取车辆的前后加速度，在纵轴取车辆的横向加速度的图表中，随着时间的经过引导(Vectoring)该合成加速度使其进行曲线性迁移，因此被称为“G-Vectoring控制”。

该G-Vectoring控制根据横向加加速度来控制车辆的减速度。另一方面，ESC根据车辆的侧滑来控制车辆的横摆力矩。粗略地讲，控制四个轮子的轮胎制动力之和的为G-Vectoring控制，控制左右每两个轮子的差分的为ESC。根据这样的关系，在专利文献1中公开了如下的车辆的运动控制装置，其特征在于，在可独立地控制四轮的驱动力、制动力的车辆的运动控制装置中，具有第一模式和第二模式，其中，第一模式是根据与横向运动相联系的加减速控制指令，使四个轮子中的左右轮产生大体相同的制动/驱动力的模式；第二模式是基于根据车辆的侧滑信息计算出的横摆力矩控制指令，使四个轮子中的左右轮产生不同的制动/驱动力的模式，在横摆力矩指令小时，通过第一模式进行运转，当横摆力矩指令较大时，通过第二模式进行运转。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011－73534号公报

非专利文献

非专利文献1：Shibahata、Y.；Tomari、T；and Kita、T.；SH-AWD:DirectYawControl(DYC)、15.AachenerKolloquiumFahrzeug-und Motorentechnik、p.1627、1640、1641、2006

非专利文献2：M.Yamakado、M.Abe:Improvement in vehicle agility and stability by G-Vectoring control、Vehicle System Dynamics Vol.48、Supplement、2010、231-254

技术实现要素：

发明要解决的问题

ESC是一种单独地对左右轮调整各轮的制动力来产生偏转力矩，并进行反馈控制，从而使通过车辆运动模型计算出的理想的运动与实际运动接近的方法。控制所需要的横摆力矩根据车辆的运动状态时时刻刻发生变化，因此为了实现该横摆力矩，笼统地讲具有以下2个条件。

(1)通过车辆运动模型的高精度化、高速运算确保理想的运动状态的计算精度；车辆运动状态的正确的测量、推定；基于这些的正确的侧滑信息的计算、正确的滑动速率的运算、控制

为此，难以向CAN(Control Area Network，控制区域网络)等各种通信速度不同的(还存在延迟信号)环境进行安装，需要控制状态量自身(滑动速率或液压指令等)不会受到与CAN信号的通信的影响的ESC单元内的专用的控制器。

(2)用于早期动作防止的控制干预阈值的优化

原本，ESC为了向车辆的左右轮作用不同的制动力，驾驶员在注意到ESC运转时，感觉到通常的制动在一侧失效。此外，在现有的ESC中，因为使用气筒数量较少的柱塞泵，或通过开/关阀控制在蓄能器中蓄积的液压，所以产生较大的声音和振动，因此需要进行协调，以使ESC仅在确实需要的情况下进行动作。为此，需要将控制干预阈值取得较大，在车辆确实陷入不稳定状态后进行控制。

另一方面，G-Vectoring控制(以下，称为GVC)是基本上将与车辆的横向加加速度成比例的加减速设为控制指令的控制运算附加非常小的开环控制。进行减速控制时的制动与驾驶员通常操作的常用制动相同，是4轮同压控制，并且进行了如下报告：即使如上那样进行控制不仅不会产生不舒适感，而且因为模拟了职业驾驶员的横向和前后运动的协同控制策略的一部分，所以车辆的旋转和俯仰协同，驾驶舒适。此外，只要进行与驾驶员同等程度的速度的减速控制即可，因此可以通过使用通常的CAN信号将控制指令发送给制动控制器来实现控制。然而，因为频繁地从通常区域开始进行运转，所以需要不会产生动作声音和振动的NVH(Noise、Vibration、Harshness：噪声、振动与声振粗糙度)性能高，并且耐久性高的用于减速的执行器(智能执行器)。

图4表示ESC和GVC的各自的条件、将这些条件组合后的混合控制的条件。如上所述，关于ESC和GVC的混合控制，运动性能最高，但为了满足ESC侧的条件，需要向NVH性能优越的高级规格的ESC单元内的专用控制器中加入ESC和GVC的混合控制软件。并且，例如通过使ESC侧的阈值发生变化来进行“协调”，能够使GVC与ESC的联系变得平滑。具体而言，能够采用以下的方法：通过使ESC的过度转向修正的干预阈值变小，最大限度地产生由GVC实现的敏捷性(Agility)提升效果(强制使提升效果接近中性转向)，通过ESC应对万一产生的自旋。

现实中，向ESC单元内的专用控制器组入ESC和GVC的混合控制软件必须是ESC供应商。为了向更多的驾驶员提供该技术，需要与更多的实现方式对应。图5表示将GVC逻辑配备在硬件的哪个控制器上的比较表(将GVC以外的控制内容记载为现有控制)。例如在图5的No.2中，是作为智能执行器使用电动液压型制动执行器来实现GVC，通过通常的通用ESC来实现侧滑防止效果的结构。此外，在No.5中，是将电动汽车的再生制动力用于GVC，通过通常的通用ESC来实现侧滑防止效果的结构。此外，No.1、3、4、6使用NVH性能高的高级ESC，但除了No.1以外，在需要高速运算的ESC控制器的外侧配备GVC逻辑，通过CAN信号对高级规格的ESC进行外部控制。

为了实现No.1以外的方式，向低μ道路中的滑动控制、横摆控制的转接成为课题。当然，以ABS(Anti-lock Braking System，防抱死制动系统)为代表的滑动控制，或基于ESC的横摆控制单独地运转，因此能够保障最低限的稳定性。但是，为了接近通过混合控制能够实现的无缝控制，不仅需要进行GVC和ESC的综合控制，还需要构筑追加了用于转接的横摆力矩控制的新的综合控制。

本发明的目的在于提供一种提高操纵性、稳定性以及驾驶舒适性的车辆的运动控制装置。

解决问题的方法

为了实现上述目的，本发明的车辆的运动控制装置具有：控制单元，其独立地控制车辆的各轮的驱动力或驱动扭矩和/或制动力或制动扭矩；车辆加减速指令运算单元，其根据车辆的横向加加速度来计算车辆加减速指令值；第1车辆横摆力矩指令运算单元，其根据车辆的横向加加速度来计算第1车辆横摆力矩指令值；第2车辆横摆力矩指令运算单元，其根据车辆的侧滑信息来计算第2车辆横摆力矩指令值，并且具有：第1模式，根据车辆加减速指令值，使车辆的4轮中的左右轮产生大体相同的驱动力或驱动扭矩和/或制动力或制动扭矩，来控制车辆的加减速；第2模式，根据第1车辆横摆力矩指令值，使车辆的4轮中的左右轮产生不同的驱动力或驱动扭矩和/或制动力或制动扭矩，来控制车辆的横摆力矩；以及第3模式，根据第2车辆横摆力矩指令值，使车辆的4轮中的左右轮产生不同的驱动力或驱动扭矩和/或制动力或制动扭矩，来控制车辆的横摆力矩。

发明效果

提供一种提高操纵性、稳定性、驾驶舒适性的车辆的运动控制装置。

附图说明

图1是表示G-Vectoring(G-引导)控制车辆从进入左转角至离开该左转角的情况的图。

图2是表示DYC(ESC)和GVC的混合控制结构的图。

图3是表示变道中的仅ESC和混合控制的运转状况的图。

图4是表示ESC、GVC以及混合控制的条件的图。

图5是表示将GVC逻辑配备在哪个控制器上的比较表。

图6是表示ESC、力矩+、GVC、混合+(Hybrid+)控制的关联的图。

图7是表示力矩+控制的运转范围、定时的图。

图8是表示力矩控制规则的基本方针的图。

图9是表示力矩控制规则的基本动作的图。

图10表示举动变化时的加加速度的图。

图11是表示车辆自旋时的加加速度传感器测量值的图。

图12是表示车辆自旋时的侧滑角和横摆率的情况的图。

图13是表示状态量与控制量的关系(OS控制的例子)的图。

图14是表示横向加加速度与控制量(OS控制)的时间序列数据的图。

图15是表示模型推定横向加加速度值与测量值的比较的图。

图16是表示模型推定与测量值的关系(实测例)的图。

图17是表示基于制动驱动控制的操纵性和稳定性提高机理的图。

图18是表示本发明的三个模式的运转状态的图。

图19是表示本发明的横摆力矩控制与加减速控制的非干扰化的图。

图20是表示本发明的车辆的运动控制装置的第1实施例的整体结构的图。

图21是表示使用了车辆模型的车辆横向加速度、加加速度推定的图。

图22是表示使用了组合传感器的车辆横向加速度、加加速度、G-Vectoring指令输出的图。

图23是表示推定信号和测量信号的相互补充的概念的图。

图24是表示本发明的车辆的运动控制装置的控制逻辑结构的图。

图25是表示向车辆施加的力和加速度、横摆运动的图。

图26是表示本发明的3个模式运转状态中的制动驱动力分配的图。

图27是表示本发明的车辆的运动控制装置的第2实施例的控制结构的图。

图28是表示本发明的车辆的运动控制装置的第2实施例的控制器结构的图。

图29是表示本发明的车辆的运动控制装置的第2实施例的车辆结构的图。

图30是表示用于本发明的效果验证的驾驶路线形式的图。

图31是表示用于本发明的效果验证的控制组合(2^3)的图。

图32是表示相当于本发明的混合+控制车辆和普通ESC车辆的L转向试验结果的图。

图33是表示GVC关闭和相当于其他控制器混合控制车辆的L转向试验结果的图。

图34是表示GVC&M+车辆和仅GVC车辆的L转向试验结果的图。

图35是表示仅M+车辆和没有控制的车辆的L转向试验结果的图。

图36是表示相当于本发明的混合+控制车辆和相当于普通ESC车辆的变道试验结果的图。

图37是表示相当于本发明的混合+控制车辆和相当于普通ESC车辆的驾驶道路行驶试验结构的图。

图38是表示驾驶道路试验结果(操纵稳定性/感觉评价)的图。

图39是表示可以在本发明中实现的实施方式的图。

具体实施方式

在本发明的车辆的运动控制装置中，作为概要采用如下的结构。

构成Hybrid+(混合加)控制(图6)，该Hybrid+(混合加)控制组合了从用于GVC与ESC之间的转接的线性区域开始进行运转的附加的力矩控制(Moment·plus，以下记载为M+)和GVC、ESC(DYC)。

此外，通过同一控制器运算GVC的减速指令和M+的力矩指令，并将其通过通信发送给用于ESC的控制器，ESC控制器可以综合控制减速度和力矩。

更具体地说，本发明的车辆的运动控制装置具有GVC、ESC、M+这3个模式。即，在具有可独立控制车辆的各轮的驱动力或驱动扭矩和/或制动力或制动扭矩的车辆的运动控制装置中，其特征在于，具备：车辆加减速指令运算单元，其根据车辆横向加加速度来决定车辆加减速指令值；第1车辆横摆力矩指令运算单元，其根据车辆横向加加速度来决定车辆横摆力矩指令值；以及第2车辆横摆力矩指令运算单元，其根据车辆侧滑信息来决定车辆力矩指令值，并具有：第1模式(GVC)，基于该车辆加减速指令运算单元根据车辆横向加加速度决定的车辆加减速指令值，使车辆的4轮中的左右轮产生大体相同的驱动力或驱动扭矩和/或制动力或制动扭矩来控制车辆的加减速；第2模式(M+)，基于第一车辆横摆力矩指令运算单元根据车辆横向加加速度决定的车辆横摆力矩指令值，使车辆的4轮中的左右轮产生不同的驱动力或驱动扭矩和/或制动力或制动扭矩来控制车辆的横摆力矩；以及第3模式(ESC)，基于第二车辆横摆力矩指令运算单元根据车辆侧滑信息决定的车辆横摆力矩指令值，使车辆的4轮中的左右轮产生不同的驱动力或驱动扭矩和/或制动力或制动扭矩来控制车辆的横摆力矩。

此外，根据该车辆横向加加速度来对车辆的加减速进行控制的第1模式的特征在于，是第1.1模式(GVC-)和第1.2模式(GVC+)中的某一方或双方，其中，第1.1模式(GVC-)是在车辆横向加速度与车辆横向加加速度的积为正时，通过该车辆加减速指令运算单元基于根据车辆横向加加速度决定的车辆减速指令值来对车辆的减速进行控制；第1.2模式(GVC+)是在车辆横向加速度与车辆横向加加速度的积为负时，通过该车辆加减速指令运算单元基于根据车辆横向加加速度决定的车辆加速指令值来对车辆的加速进行控制。

此外，根据该车辆横向加加速度来对车辆的横摆力矩进行控制的第2模式的特征在于，是第2.1模式(M++)和第2.2模式(M+-)中的某一方或双方，其中，第2.1模式(M++)是在车辆横向加速度与车辆横向加加速度的积为正时，通过该第1车辆横摆力矩指令运算单元基于根据车辆横向加加速度决定的车辆转向促进侧的力矩指令值，来对车辆的转向促进侧的力矩进行控制；第2.2模式(M+-)是在车辆横向加速度与车辆横向加加速度的积为负时，通过该第1车辆横摆力矩指令运算单元基于根据车辆横向加加速度决定的车辆稳定侧的力矩指令值，来对车辆的稳定侧的力矩进行控制。

此外，根据该侧滑信息来对车辆的横摆力矩进行控制的第3模式的特征在于，是第3.1模式(ESC-)和第3.2模式(ESC+)的双方，其中，第3.1模式(ESC-)是通过该第2车辆横摆力矩指令运算单元基于根据车辆侧滑信息决定的车辆稳定侧的力矩指令值，来对车辆的稳定侧的力矩进行控制；第3.2模式(ESC+)是根据车辆转向促进侧的力矩指令值，来对车辆的转向促进侧的力矩进行控制。

此外，特征在于，具有由该第一车辆横摆力矩指令运算单元决定的车辆横摆力矩指令值和由该第二车辆横摆力矩指令运算单元决定的车辆横摆力矩指令值的调停单元，采用各个值中的绝对值大的一方。

并且，在相同控制器内至少具备该车辆加减速指令运算单元和第1车辆横摆力矩指令运算单元，从该控制器通过通信将车辆加减速指令和车辆横摆力矩指令，发送给独立控制车辆的各轮的驱动力或驱动扭矩和/或制动力或制动扭矩的单元。

在此，更加详细说明本发明的基本思考方法。

为了以各种形式实现通过图2、3所示的混合控制能够实现的无缝控制，不仅需要GVC和ESC的综合控制，还需要构筑增加了用于转接的横摆力矩控制的新的综合控制。将该用于转接的力矩控制设为Moment+(力矩加)，以后记载成M+。图7是表示M+的运转范围和定时的模式图。

在上段表示了基于转向角和车速的目标横摆率(yaw rate)与实际横摆率的比较，在此假定了目标横摆率从实际横摆率偏离，由于超过干预阈值ESC进行运转的状况。GVC在从转向开始至稳定转向的期间，即在日常区域中通过在左右轮作用同等的制动力而进行运转，提高横摆率和横向加速度增益双方来提高转向性。此外，在将GVC和ESC配备在相同ESC控制器中的混合控制中，在日常、过渡、界限等所有中都能够实现无缝控制。另一方面，例如在汽车制造商采用A公司制造的ESC，并在B公司制造的ADAS(Advanced Driver Assist System，高级驾驶辅助系统)控制器中配备了GVC的图5的No.4的情况下，难以像混合控制那样实现无缝控制，在目标横摆率与实际横摆率的偏差没有超过A公司决定的干预阈值时ESC不运转，处于日常区域与界限区间之间的过渡区域中的运动控制变得不连续。

因此，M+以如下那样的效果为目标，采用从过渡区域起开始进行力矩控制的结构。

·从ESC运转之前开始降低横摆率偏差，降低唐突的ESC干预频率。

·即使ESC进行了运转，通过从早期进行干预来降低ESC控制输入振幅。

·在界限域中，根据需要与ESC一起继续生成力矩指令信号。

构筑具备如上那样的控制效果的组合了M+控制和GVC的新控制，将控制运算部配备在ESC以外的控制器，通过向ESC发送控制指令，与制造商无关使用通用的ESC，或者通常区域控制使用电动液压型制动执行器(图5的No.2)或使用EV再生制动等(图3的No.5)，能够实现各种方式。

接着，考虑过渡状态的力矩控制侧。在过渡状态中，需要即使在从通常时向界限时的迁移状态中也发挥车辆稳定化效果的控制规则。在此，谋求导出基本方针以及具体的控制规则。

＜力矩控制规则的基本方针＞

作为针对M+的控制规则的制约条件，列举以下的观点。

·不使用在ESC控制器内部高速计算的车轮速、侧滑角信息。

·设为能够直观理解的简单的控制规则(协调工时小)

·能够容易进行与GVC的联系。

除此之外，当通过在迁移状态下进行运转的控制，成为针对日常区域+α(从日常区域很少接近界限的区域)的控制和针对界限区域的控制的选择高的(select high)的结构时，可以期待得到无缝的控制指令。然后，当进入界限区域时，进行向ESC控制的转接(选择高的)(图8)。

在导出日常区域+α中的控制规则后，从“人类灵感(模拟人类的驾驶动作)”的考虑出发，参考驾驶员的驾驶动作。此外，对于界限区域控制规则，谋求基于自旋发生紧前的车辆举动来导出界限区域控制规则。在下一项之后，分别考虑针对日常区域的控制、针对界限区域的控制。

＜导出力矩+(Moment+)的控制规则＞

·日常区域+α控制

理所当然油门踏板和制动踏板各为一个，因此驾驶员无法直接使4个轮子的制动力和驱动力独立地控制横摆力矩。因此，无法如GVC那样(模拟人类的驾驶动作)，直接找到横摆力矩的控制规则。因此，重新确认转弯时由于驾驶员的随意的加减速动作引起的负载移动而产生的横摆力矩，谋求导出控制算法。

GVC是与横向运动相关的加减速控制。另一方面，当进行加减速时，轮胎的垂直负载移动。例如，在减速中负载从后轮向前轮移动，在加速中负载从前轮向后轮移动。另一方面，如已知的那样转向力具有负载依存性。在此，将转向刚度(Cornering Stiffness)设为K_i(i＝f、r，f：前轮、r：后轮)，在这些转向刚度针对轮胎垂直负载W_i具有1次的负载依存性(比例系数C₁)时，通过下式2来表示。

[式2]

K_i＝C₁W_i

另一方面，将车辆的重心高度设为h，当车辆以G_x进行加减速时，前轮负载W_f(1个前轮的量)成为下式3。

[式3]

后轮负载W_r(1个后轮的量)成为下式4。

[式4]

因此，转向刚度K_f、K_r前后分别成为下式5和式6。

[式5]

[式6]

在此，当假定转向力与侧滑角β成比例时，成为下式7、式8。

[式7]

[式8]

在将这些关系代入横向加速度和横摆运动的方程式中时，成为下式9、式10。

[式9]

[式10]

在此，G_y0和r_{0_dot}是不进行加减速时的原本的横向加速度和横摆角速度。着眼于在上述运动方程式的式9、式10中最终变形的项时，当G_x为负，即进行减速时，可知横向加速度和横摆运动都被加强。

在运动方程式，式10中，横摆惯性力矩I_z如下式11那样可以近似改写。

[式11]

I_z＝m·l_f·I_r

因此，将式11代入式9、式10中来进行整理，以矩阵形式进行表示，并且，在对其应用GVC控制规则时，成为下式12。

[式12]

根据式12，可以知道GVC的影响作用于横摆运动和横向加速度双方。此外，以加减速和横摆运动的乘积的形式表示针对横向加速度的影响程度，以加减速和横向加速度的乘积的形式表示针对横摆运动的影响程，可知以交叉耦合的形式产生影响。在以下，根据该关系考虑用于稳定化的力矩控制。

在GVC中，从转角离开时的横向加加速度为负时，发出加速度指令。然而，在对制动控制设置权重的试验车辆中，仅使用GVC的减速指令，不对加速侧进行控制而委托给驾驶员(G_{x_DRV})。

因此，进入转角时：基于GVC的自动减速(以下，成为式13)。

[式13]

离开转角时：基于驾驶员的加速(G_{x_DRV})(以下，成为式14)。

[式14]

在此，驾驶员不仅希望单纯地进行加速(增加速度)，在式14的横摆运动中，还考虑将G_x设为正，通过负载移动使负载向后轮移动，减少横摆力矩，从而容易返回到直行状态。

根据该假设，只要在与驾驶员相同的定时输入使横摆运动稳定化的方向的力矩即可。并且，驾驶员确认GVC的加速侧的指令和轨迹(profile)采用了相似的加速形态(参照非专利文献2)。

即，作为针对日常区域+α的驾驶员辅助控制，成为“在GVC中输出加速侧的指令时，向车辆施加用于降低横摆运动的复原侧的力矩即可”。在此，考虑与式1的GVC指令值的类似，在G_{x_DRV}＞0，即-sgn(G_y·G_{y_dot})＞0时，成为下式15。

[式15]

其中，C_mn是比例系数，T_mn是一次延迟时间常数。这些是日常区域+α控制的基本规则。此外，省略并简化sgn项和一次延迟，当以综合了基于GVC的减速度、基于M+的力矩控制的形式进行记载时，成为以下式子16那样。其中，C_mn是比例系数。

[式16]

结果，根据横向加加速度G_{y_dot}，施加减速度和稳定化力矩。图9表示该综合控制的基本概念图。

在日常区域中，驾驶员的转向角输入与通过车辆运动模型计算出的车辆举动的相关性高。此外，转向角反映了驾驶员针对横摆运动的意图，作为与车辆举动相比“相位超前的”信号，进行控制系统的相位补偿。因此，在进行日常区域的力矩控制时，可以与通过GVC指令在专利文献1中记载的同样地，使用通过车辆运动模型推定出的横向加加速度来进行控制。

(注：在此考虑将压实积雪道路等低摩擦区域作为运转范围。在柏油路等中在转向离开时，当驾驶员踩踏油门踏板发出了加速请求时，立即取消制动器的力矩控制)。

·界限区域中的控制

在因某种原因打破了力的平衡时，加速度发生变化，即产生加加速度(图10)。

图11是在转向中拉动侧制动器，使后轮的轮胎力饱和，产生举动变化(自旋)，之后松开侧制动器时的加加速度传感器的测量值。在拉动侧制动器的同时横向加速度降低，可以看出产生与横向加速度相反方向的横向加加速度的情况。与此相反，当松开侧制动器时横向加速度恢复，产生与横向加速度相同方向的加加速度。由此可知“加速度与加加速度的积为负时是开始滑动时”，“积为正时是停止滑动运动恢复到原本的状态时”。这并不局限于横向运动，对于前后方向也成立。如上所述，能够通过加速度和加加速度检测车辆滑动的状态以及然后恢复的状况。

在此，当还稍稍具体考虑包含自旋的举动变化时，如图12所示，假设在车辆重心点的行进方向与车辆长度方向的中心线形成的角、即侧滑角β大致为零的状态下稳定地行驶(β_dot＝0)。此时的横摆率为r₀，在将车辆速度设为V_o时，车辆的横向加速度具有G_y＝V_o×r₀的关系。

在此，当车辆开始自旋时，在ΔT的期间成为、r₀→r₁(＞r₀)、β₀→β₁(<0)，成为r_{1_dot}＝(r₁－r₀)/ΔT＞0、β_{1_dot}＝β₁/ΔT<0。在车辆本来的复原方向横摆力矩小，且不进行基于DYC的控制等的情况下，当再经过ΔT时，侧滑角增加，车辆进行自旋。

使用速度V、侧滑角速度β_dot、横摆率r，可以如以下那样表示横向加速度。

[式17]

在自旋时，横向加速度与之前的稳定状态下的横向加速度相比，必定降低。这是因为r的正的增加量使β向负的方向增加(β_{1_dot}<0)。因此，横向加加速度成为式18，但在自旋时，该值成为负值。

[式18]

“在加速度与加加速度的积为负时是开始滑动时”这样的以上所述的现象，在自旋时也成立。

(追记1：式18的第一项是加加速度的转向成分，也可以认为是离心加加速度(≈r·G_x))

(追记2：当侧滑角增加时，能够通过横向加速度传感器测量的横向加速度是离心力(向转向路径的中心方向运动)的cosβ成分，因此测量值自身降低)。

当考虑足够短的时间，并且考虑前后加速度恒定，速度也恒定时，可以如下式19那样考虑横向加加速度。

[式19]

将通过速度、加速度与速度的比表示的值作为系数，可以认为横向加加速度是侧滑角变化、侧滑角、横摆角加速度、横摆角速度之和。虽然比率发生变化，但至少具有因果关系，在产生横向加加速度时，可以认为这些量发生变化。在之前的自旋的例子中，可以认为横摆率、横摆角加速度增加，侧滑角、侧滑角速度向负的方向增加。

图13表示ESC的OS控制的例子。在该逻辑中，根据通过车辆模型推定出的目标横摆率、侧滑角与测量出的横摆率的偏差以及与使用观测器推定出的侧滑角的偏差以及侧滑角的绝对值，通过将偏差与绝对值相加或者选择高的(select high)来决定目标力矩指令。

尝试考虑这些横摆率、侧滑角偏差。图14是以一般形式表示它们的图。当取出目标横向运动与实际横向运动的差分、横向运动变化，在时间轴上表示时，成为中段的图。从横向运动变化超过了干预阈值的时刻开始，根据这些值计算力矩指令值。

当假设考虑目标横向运动为零时的横向运动偏差时，这是实际横向运动本身。可以考虑将此时的横向运动偏差的时间微分值通过实际横向加加速度来表示(图14下段)。并且，在目标横向运动为足够缓慢的运动时，将其考虑为平衡点，并且将横向运动偏差考虑为从平衡点开始的微小干扰时，平衡点的时间微分为零，因此可以将横向运动偏差的时间微分值仍然考虑为实际横向运动的时间微分值。以下，尝试将横向加加速度认为是力矩控制的指令值。

如上所述，可以认为“加速度与加加速度的积为负时是开始滑动时”、“自旋开始时”。此时，向车辆施加与自旋反方向(复原方向)的力矩即可。当最直接地用公式表示此时的力矩指令值，成为式20。

[式20]

其中，C_ml是比例系数。这与在前面的章节中所述的针对日常区域+α的“在GVC中输出了加速侧的指令时，向车辆施加用于使横摆运动降低的复原侧的力矩即可”不矛盾。因此，通过适当地选择之前的比例系数C_mn和C_ml，能够构成从日常区域至界限区域无缝的综合控制(当然，根据侧滑信息ESC也进行干预)。

·M+控制的无缝化

如图15所示，在到此为止的GVC控制中，使用通过车辆运动模型推定的模型推定横向加加速度值和测量值双方来进行控制(参照专利文献3)。基于模型推定的相位早的加加速度信息在早期开始控制，并通过减速引起的负载向前轮的移动，具有提高转向反应感的效果。此外，主要是应对低摩擦道路，但对于停止转向后延迟发生的车辆横向运动，通过进行相关联的减速，不会发生控制唐突结束的情况确认得到连续感。

在谋求M+控制的从日常区域针对界限区域的无缝化时，也使用同样的方法。图16是压实积雪道路的测试试验结果。虽然没有进行实际的控制，但表示了在L转向诱发自旋时的转向角、车辆举动和据此计算出的指令值。已将减速侧的GVC指令设为选择高的(通过绝对值来看)来构筑了指令值，但是此次，关于加速侧的指令值，也通过选择基于模型推定(Gy_dot Estimated)的指令值和基于测量值(Gy_dot Measured)的指令值中的大的指令值，来得到力矩指令值(Mz_GVC)。通过采用这样的结构，可以得到遵照如上所述的“力矩控制规则的基本方针”的控制规则。此外，在8秒附近出现了基于模型推定的减速指令，但GVC与力矩指令为不干扰，因此能够实施双方的控制。此时成为在施加复原侧的力矩的同时进行减速的动作。

·综合控制(混合+增强(Hybrid+Enhanced)控制)

到此为止，将焦点放在基于ESC的制动控制，但在此考虑可进行4轮独立制动驱动控制的状况，并将其称为混合+增强控制。4轮可独立地进行制动驱动是指在通过左右的制动驱动差来产生力矩的同时，可以使左右的制动驱动和成为一定，结果可以在任意控制加减速的同时，任意控制力矩。

此外，除了使左右轮的制动驱动力产生差分来直接控制力矩以外，通过之前的式2至式15的公式展开所表示，此外如图17所示，能够通过在转向过程中由于加减速而产生的前后轮之间的负载移动，使用前后轮的横向力的差间接地控制力矩(B1、B2)。在之前的制动控制中，即使想要控制力矩，当然还会产生减速度，但如果还能控制驱动力，则如图17(A1)、(A2)所示那样，通过向所有的车轮附加相等的驱动力，能够不伴随加减速地仅控制力矩。在这样的状况下，可以通过驾驶员的加速动作和GVC控制加减速，通过M+和基于侧滑信息的ESC(DYC)来控制力矩。在此，在将M+控制从式20的仅稳定侧的控制扩展至转入(turning in)时的转向促进控制时，成为式21。

[式21]

其中，关于横向加速度增益C_mnl需要从通常区域至界限区域设置为适当的值。

如果以上那样构成，可以实现图18所示的混合+增强控制。图18从上到下表示了驾驶员转向角、横向加速度推定值G_ye、横向加速度测量值G_ys、各自的时间变化率G_{ye_dot}、G_{ys_dot}(对于推定、检测在后面进行叙述)，然后是基于横向加加速度的GVC的加减速指令值、根据制动器/油门踩踏量推定出的驾驶员的加减速指令值，在此为通过调停单元，以采用2个加减速指令值的绝对值大的一方的方法进行了驾驶员的加减速指令和GVC的加减速指令的调停后的实际的减速指令(G_xc)、基于横向加加速度，特别是基于横向加速度测量值的时间变化率G_{ys_dot}的M+横摆力矩指令值(M_{z_GVC})、基于ESC的横摆力矩指令值(其成为与横向加加速度类似的形式，但根据阈值等的关系，成为比M_{z_GVC}延迟的信号)M_{z_ESC}，在此，通过采用2个力矩指令值的绝对值大的一方的方法进行了ESC的力矩指令值和M+横摆力矩指令值(M_{z_GVC})的调停后的实际的力矩指令值(Mzc)。

图18的基本的假定场景与图1相同。假定了直行路A、过渡区间B、稳定转向区间C、过渡区间D、直行区间E这样的进入并离开转角的一般的行驶场景。但是，表示了在转向的过程中(例如，图1的4点附近)产生了以路面的巨变为原因的如图11所示的自旋方向的举动变化的状况。此时，表示了驾驶转向角没有发生变化(因此，横向加速度推定值G_ye也采用稳定值)，但测量出的横向加速度瞬间降低发生了举动变化的状况。

在这样的状况下，产生横向加加速度，但通过采用在日本特开2011-105096号公报中所记载的方法，在判定为到达摩擦界限附近时，通过将GVC的前后加速度指令值的绝对值修正成零，或修正成小于修正前的值，能够在举动变化点附件不会发生GVC指令值(G_{x_GVC})。

此外，在图18中，驾驶员的减速指令G_{x_DRV}从切入转向角前产生(提前制动)，直到稳定转向为止释放制动器，在稳定转向以及举动变化发生过程中没有加减速意思。此外，在从转角离开时开始踩踏制动器，离开转角后进行加速。若在稳定转向前释放制动器，则移动至前轮的负载消除，因此无法期待式12所示的横摆运动和横向加速度的促进，有可能从期望的线路向外侧偏离。在实际的减速指令G_xc中，得到基于驾驶员的转角之前的减速和基于GVC的转向促进效果双方，在离开转角时，在基于GVC的稳定化提高效果发挥作用的同时，能够实现直到驾驶员所希望的速度为止的加速。

接着，关于力矩控制，M+横摆力矩指令值基本上根据横向加加速度而产生，因此在转向开始时和离开时分别产生转向促进力矩和复原力矩，由此能够实现操纵性的提高和稳定性的提高。在此要注意的是，当使力矩指令值从通常区域开始运转时，针对转向角输入的横摆应答的相位大幅前进，成为滚动力矩的横向加速度的产生相对延迟，与无控制相比，对横摆与滚动的连贯的一贯性赋予变化，悬挂的抗点头力和抗抬头力左右变得不平衡，发生控制时的车辆的姿势变化。因此，至少在干燥的柏油路等摩擦系数较高的地方，可以采取减少增益，或仅转向促进侧不进行控制等的处理。

此外，在产生举动变化的情况下，如图11所示轮胎横向力的总和与离心力的均衡发生变化，所以产生与横向加速度符号相反的横向加加速度。因此，通过根据式21控制横摆力矩，能够避免/降低自旋。在此要注意的是，是车辆趋于稳定，即伴随横向加速度恢复的控制指令(在图中正→转向促进方向)。此时，在静态余量低的车辆时，存在使一度稳定的车辆变得不稳定的危险性。因此，在静态余量低的车辆时，通过滤波处理等，不接受这样的频率高的转向正方向的力矩指令，或不接受原本的转向正方向的力矩指令，如图9所示那样仅专门提供复原力矩即可。

在发生举动变化的状况下，理所当然基于ESC的力矩指令运转。然而，在通过M+指令举动变化的同时，通过复原力矩稳定化，因此基于ESC的力矩指令变小。结果，选择M+横摆力矩指令值和基于ESC的横摆力矩指令值中的大的一方来作为M_zc，从而能够消除控制不足地确保稳定性。

此外，因为能够进行四轮独立制动驱动控制，所以通过向四轮等分与根据力矩指令值产生的一侧制动力相等的驱动力，即使控制力矩，也能不产生加减速。图19表示其机理。

当通过ESC和M+控制，决定基于侧滑信息和横向加加速度的力矩指令M_zc时(在图19中为逆时针方向的力矩)，为了将其实现，以满足式22的关系的方式向左侧的前后轮施加Ffl、Frl的制动驱动力(符号为负)。

[式22]

由此，在车辆中产生通过式23表示的减速度。

[式23]

另一方面，当根据GVC和驾驶员加减速指令，决定基于横向加加速度、转向信息、驾驶员意图的加减速指令G_xc时(在图19中为减速)，为了将其实现，以满足式24的关系的方式向4个轮子施加Ffl、Ffr、Frl、Frr的制动驱动力(在此，假定可进行四轮独立制动驱动控制的状况)。

[式24]

在此，为了实现横摆力矩的控制与加减速控制的非干扰化，作为最简单的修正法，存在式25。

[式25]

当将其向四个轮子等分，重新决定四个轮子的制动驱动力时，成为式26。

[式26]

F_{fl_GVM}＝F_fl-ΔF，F_{fr_GVM}＝-ΔF

F_{rl_GVM}＝F_rl-ΔF，F_{rr_GVM}＝-ΔF

当如上所述进行制动驱动控制时，加减速控制成为最初的值，成为式27，

[式27]

G_x＝G_xc

力矩控制也成为最初的指令值(式28)，

[式28]

能够实现横摆力矩控制与加减速控制的完全无干扰化。

尤其在将加减速G_xc控制为零时，通过式24，ΔF成为负数，因此根据式25，对左侧轮进行制动，对右侧轮进行驱动。在存在硬件制约(例如，仅通过ESC等减速执行器来实现)时，伴随一些减速感。

如上所述，在能够独立地控制车辆的四个轮子的驱动力、制动力的车辆的运动控制装置中具有：车辆加减速指令(GVC指令)运算单元，其根据车辆横向加加速度(G_{y_dot})来决定车辆加减速指令值；第1车辆横摆力矩指令(M+指令)运算单元，其根据车辆横向加加速度来决定车辆横摆力矩指令值；以及第2车辆横摆力矩指令运算单元(ESC指令)，其根据车辆侧滑信息来决定车辆横摆力矩指令值，还具有：第1模式，其基于由该车辆加减速指令运算单元根据车辆横向加加速度决定的车辆加减速指令值，使车辆的4个轮子中的左右轮产生大体相同的制动驱动力(制动压力相同且没有左右驱动力差，或没有左右驱动力差)，来控制车辆的加减速；第2模式，其根据由第一车辆横摆力矩指令运算单元基于车辆横向加加速度决定的车辆横摆力矩指令(M+指令)值，使车辆的4个轮子中的左右轮产生不同的制动驱动力，来控制车辆的横摆力矩；以及第3模式，其根据由第二车辆横摆力矩指令运算单元基于车辆侧滑信息决定的车辆横摆力矩指令(ESC指令)值，使车辆的4个轮子中的左右轮产生不同的制动驱动力，来控制车辆的横摆力矩，由此，基于M+(力矩加)指令的横摆力矩控制作为G引导(G-Vectoring)和ESC(DYC)的协作控制中的转接部分的控制发挥功能，能够通过多个实施方式来实现目前为止除了与ESC进行组合以外的其他方法所无法实现的操纵性、稳定性、驾驶舒适性得到提高的车辆运动控制，可以向更多的驾驶员提供该技术和装置。

接着，关于表示硬件结构等的实施例，列举两个例子来对实施方式进行详细说明。

实施例1

图23表示本发明的车辆的运动控制装置的第1实施例的整体结构。

在本实施例中，车辆0由所谓的线控系统(by-wire system)构成，驾驶员与转向机构、加速机构、减速机构之间不存在机械耦合。

＜驱动＞

车辆0是通过左后轮电动机1驱动左后轮63，通过右后轮电动机2驱动右后轮64，并且通过左前轮电动机121驱动左前轮61，通过右前轮电动机122驱动右前轮62的四轮驱动车辆(All Wheel Drive(全轮驱动)：AWD车辆)。

在此，特别是关于电动机和内燃机等动力源的差异，作为表示本发明的最佳的例子，此外通过与后面表示的四轮独立制动进行组合，能够自由地控制四轮的驱动力和制动力。以下，详细地表示结构。

在左前轮61、右前轮62、左后轮63、右后轮64分别配备有制动盘和车轮速度检测用转子，并在车辆侧配备有车轮速度拾取器，能够检测各轮的车轮速度。并且，通过油门位置传感器31检测驾驶员的油门踏板10的踩踏量，并经由踏板控制器48，通过控制单元即中央控制器40进行运算处理。在该中央控制器40中，独立控制4个轮子中的各轮的驱动力和/或制动力，在该运算处理中还包括作为本发明的目的的用于“提高操纵性和稳定性”的GVC、ESC、M+控制。并且，动力总成控制器46根据该量，对左后轮电动机1、右后轮电动机2、左前轮电动机121、右前轮电动机122的输出进行控制。

对油门踏板10连接油门反作用力电动机51连接，根据中央控制器40的运算指令，通过踏板控制器48进行反作用力控制。

＜制动＞

在左前轮61、右前轮62、左后轮63、右后轮64分别配置了制动盘，在车体侧配备有通过刹车片(未图示)夹住该制动盘来使车轮减速的制动钳。制动系统是在每个制动钳具有电动机的电机型制动系统。

各个制动钳基本上根据中央控制器40的运算指令，通过制动控制器451(左前轮用)、452(右前轮用)、453(后轮用)来进行控制。还在制动踏板11上连接制动踏板反作用力电动机52，根据中央控制器40的运算指令，通过踏板控制器48进行反作用力控制。

＜制动/驱动的综合控制＞

在本发明中，为了“提高操纵性和稳定性”，在GVC中产生左右大体相等的制动驱动力，在ESC、M+中使左右轮产生不同的制动力和驱动力。

关于这样的状况下的综合控制指令，由中央控制器40综合地决定指令，经由制动控制器451(左前轮用、右前轮用)、452(后轮用)、动力总成控制器46、左后轮电动机1、右后轮电动机2、左前轮电动机121、右前轮电动机122适当地进行控制。

＜转向＞

车辆0的转向系统是在驾驶员的转向角与轮胎转向角之间没有机械耦合的线控转向结构。通过在内部包含转向角传感器(未图示)的动力转向装置7、转向盘16、驾驶员转向角传感器33以及转向控制器44构成。通过驾驶员转向角传感器33检测驾驶员对转向盘16的转向量，经由转向控制器44，通过中央控制器40进行运算处理。然后，转向控制器44根据该量，对动力转向装置7进行控制。

在转向盘16上还连接转向反作用力电动机53，根据中央控制器40的运算指令，通过转向控制器44进行反作用力控制。

通过制动踏板位置传感器32检测驾驶员对制动踏板11的踩踏量，经由踏板控制器48，通过中央控制器40进行运算处理。

＜传感器＞

接着，对本发明的运动传感器群进行叙述。

关于用于测量本实施例的车辆的运动的传感器，配备有绝对车速计、横摆率传感器、加速度传感器等。除此之外，关于车速、横摆率，基于车轮速度传感器进行推定，关于横摆率、横向加速度，同时进行使用了车速、操转向角以及车辆运动模型的推定等。

在车辆0上配备有外界信息检测单元即毫米波对地车速传感器70，检测障碍物信息、前行车辆信息、后方车辆信息，并且能够独立地检测前后方向的速度V_x和横向速度V_y。此外，如上所述，向制动控制器451、452输入各轮的车轮速度。能够通过对这些4个轮子的车轮速度中的前轮(非驱动轮)的车轮速度进行平均处理，来推定绝对车速。

在本发明中，使用在日本特开平5－16789号公报中公开的方法，通过施加该车轮速度以及用于检测车辆前后方向的加速度的加速度传感器的信号，即使在四轮同时降低车轮速度的情况下，也能够正确地测定绝对车速(V_x)。

此外，还包括通过取得左右轮速度的差分来推定车体的横摆率的结构，从而谋求提高传感信号的稳健性。并且，在中央控制器40内将这些信号作为共享信息始终进行监视。将推定绝对车速与毫米波对地车速传感器70的信号进行比较和参照，当在某个信号中产生不良时，相互补充。

如图20所示，在重心点附近配置了横向加速度传感器21、前后加速度传感器22以及横摆率传感器38。

并且，配备有对各个加速度传感器的输出进行微分来得到加加速度信息的微分电路23、24。

并且，配备有对横摆率传感器38的传感器输出进行微分来得到横摆角加速度信号的微分电路25。

在本实施例中为了明确微分电路的存在，图示了在各传感器中进行了设置，但实际上，也可以在向中央控制器40直接输入加速度信号来进行各种运算处理后进行微分处理。也可以使用根据之前的车轮速度传感器推定出的横摆率，在中央控制器40内进行微分处理，来得到车体的横摆角加速度。

此外，也可以在近年来进步显著的MEMS型加速度传感器单元中使用包含微分电路，具有直接对与来自检测单元的加速度成比例的信号进行微分运算得到的加加速度输出的传感器。大多情况下，加速度传感器输出信号是通过了用于平滑化信号的低通滤波器后的信号。

与为了得到加加速度再次对一度通过了低通滤波器后的信号进行微分运算相比，能够得到相位延迟小的精度高的加加速度信号。

此外，也可以使用在日本特开2002－340925号公报中公开的可直接检测加加速度的加加速度传感器。

在附图的说明中，明确地独立记载了前后加速度传感器、横向加速度传感器、横摆率传感器、以及微分器等，但作为将这些功能收纳在一个壳体内的组合传感器200，可以从该传感器直接输出前后/横向加速度、加加速度、横摆率、横摆角加速度。此外，还可以在该组合传感器中综合计算并输出与式1的横向运动相关联的加速度指令值(GVC)或式21的力矩指令值(M+)的功能。

并且，也可以使CAN信号承载这些指令值发送给制动单元或驱动单元，来进行GVC、力矩+控制。

当采用这样的结构时，可以仅将组合传感器配备在车辆上，由此能够使用既有的制动单元、驱动单元来实现GVC和力矩+控制，并且可以通过ESC实现从通常区域至界限区域的无缝控制。

此外，在本实施例中还采用了用于推定横向加速度G_y、横向加加速度G_{y_dot}的方法。作为进行推定的方法，根据转向角和车速来进行推定，或者，根据由横摆率传感器检测出的横摆率和车速来进行推定。

使用图21，对根据转向角δ来推定横向加速度推定值G_ye和横向加加速度推定值G_{ye_dot}的方法进行叙述。

首先，在车辆横向运动模型中，将转向角δ[deg]和车辆速度V[m/s]作为输入，通过下式29来计算省略了动态特性的正常转向时的横摆率r。

[式29]

在该式中，稳定性系数A和轴距l是车辆固有的参数，是通过实验求出的值。

此外，基于车辆速度V，车辆的侧滑角变化速度β_{_dot}以及横摆率r，通过下式30来表示车辆的横向加速度G_y。

[式30]

β_{_dot}是轮胎力的线性范围内的运动，是由于较小而可以省略的量。

在此，如上所述通过将省略了动态特性的横摆率r和车速V相乘来计算横向加速度G_ye-wod。该横向加速度没有考虑在低频区域具有应答延迟的特性的车辆的动态特性。

其原因在于以下。为了得到车辆的横向加加速度信息G_{y_dot}，需要对横向加速度G_y进行离散时间微分，即需要对横向加速度传感器测量出的横向加速度进行时间微分处理来进行计算。此时，信号的噪声成分被增强。为了将该信号用于控制，需要通过低通滤波器(LPF)，但这会产生相位延迟。因此，采用计算省略了动态特性的比本来的加速度相位提前的加速度，在进行离散微分后按照时间常数T_lpfe通过LPF的方法，来得到加加速度。这可以认为是通过LPF导致的延迟来表现横向加速度的动态特性，对得到的加速度只进行微分。横向加速度G_y也以相同时间常数T_lpf通过LPF。成为还对加速度赋予动态特性，虽然省略了图示，但在线性范围中，确认了能够良好地表现实际的加速度应答。

如上所述，使用转向角来计算横向加速度G_y和横向加加速度信息G_{y_dot}的方法的优点在于，能够抑制噪声的影响，且使横向加速度G_y和横向加加速度信息G_{y_dot}的响应延迟变小。

但是，该推定方法省略了车辆的侧滑信息或忽视了轮胎的非线性特性，因此在侧滑角变大时，需要测量实际的车辆的横向加速度来使用。

图22表示例如使用组合传感器200内的MEMS元件210的检测元件信号G_yeo，得到用于控制的横向加速度G_ys、横向加加速度信息G_{ys_dot}的方法。由于包含路面的凹凸等噪声成分，因此还需要使检测元件信号通过低通滤波器(时间常数T_lpfs)(不是动力学补偿)。

可以使用在组合传感器200内得到的用于控制的横向加速度G_ys、横向加加速度信息G_{ys_dot}，通过加减速指令运算部根据式1来运算GVC指令并输出加减速指令值G_xt，或根据式21运算力矩指令值(M+)并输出力矩指令值M_z+。

为了兼顾上述的横向加速度、加加速度的推定、各个测量的优点，在本实施例中采用如图23所示那样相辅地使用两者信号的方法。

推定信号(作为estimated用下标e来表示)和检测信号(作为sensed用下标s表示)，在根据侧滑信息(侧滑角β、横摆率r等)乘以可变的增益后相加。

该针对横向加加速度推定信号G_ye的可变增益K_je(K_je<1)在侧滑角小的区域采用大的值，当侧滑增加时变更为采用小的值。此外，针对横向加加速度检测信号G_{ys_dot}的可变增益K_js(K_js<1)在侧滑角小的区域采用小的值，当侧滑增加时变更为采用大的值。

同样地，针对横向加速度推定信号G_ye的可变增益K_ge(K_ge<1)在侧滑角小的区域采用大的值，当侧滑增加时变更为采用小的值。此外，针对横向加速度检测信号G_ys的可变增益K_gs(K_gs<1)在侧滑角小的区域采用小的值，当侧滑增加时变更为采用大的值。

通过这样的结构，从侧滑角小的通常区域至侧滑大的界限区域噪声小，且能够得到适于控制的加速度、加加速度信号。通过侧滑信息的函数或映射来决定这些增益。或者，如图15、图18所示单纯地选择绝对值大的，也能够确认成为充分实用的值。

到此为止，对本发明的车辆的运动控制装置的第一实施例的装置结构以及推定横向加速度、横向加加速度的方法(可以作为将图19内的传感器群进行了一体化的组合传感器200内或中央控制器40内的逻辑而包括这些装置结构和推定方法)进行了叙述。

接着，使用图24对本发明的包含逻辑的系统结构进行说明。

图24示意性地表示控制单元即中央控制器40的运算控制逻辑400与基于车辆0、传感器群以及来自传感器的信号(在中央控制器40内进行运算)来推定侧滑角的观测器的关系的示意图。整体逻辑大体由车辆运动模型401、G-引导控制运算部402、M+控制运算部403、ESC控制运算部404以及制动力/驱动力分配部405构成。

即，控制单元即中央控制器40根据检测出的转向角δ和车速V以及驾驶员的加减速指令G_{x_DRV}，来生成加减速指令和力矩指令。生成加减速指令的是加减速指令生成单元(车辆运动模型401、G-引导控制运算部402以及驾驶员加减速指令的加算器)。具体而言，将加减速指令作为对根据转向角和车速生成的目标前后加速度附加驾驶员加减速指令后的控制指令值。此外，在驱动力控制力分配单元即制动力/驱动力分配部405中，决定各轮的驱动力或驱动扭矩和/或制动力或制动扭矩的分配。

车辆运动模型401根据从驾驶员转向角传感器33输入的转向角δ、车速V，使用式2、式3来推定推定横向加速度(G_ye)、目标横摆率r_t、目标侧滑角β_t。在本实施例中，成为使目标横摆率r_t与之前所述的根据转向求出的横摆率rδ相同的设定。

对于向G-引导控制运算部402和M+控制运算部403输入的横向加速度、横向加加速度，采用如图23所示那样相辅地使用两者信号的信号处理装置(逻辑)410。

G-引导控制运算部402使用这些横向加速度、横向加加速度，按照式1来决定目标前后加速度指令G_{x_GVC}中的与当前的车辆横向运动相关联的成分。并且，与驾驶员的加减速意思即G_{x_DRV}相加，来计算目标前后加速度指令G_Xc，并将其输出给制动力/驱动力分配部405。当然，也可以与图18同样地，选择这2个加速度指令值种的大的值。也就是说，根据基于转向角和车速计算出的推定横向加速度、根据推定横向加速度计算出的横向加加速度，来计算目标前后加速度指令G_{x_GVC}。

同样地，M+控制运算部403使用这些横向加速度、横向加加速度，按照式21来决定目标力矩。也就是说，根据基于转向角和车速计算出的推定横向加速度、根据推定横向加速度计算出的横向加加速度，来计算目标力矩指令M_z+。

接着，在ESC控制运算部404中，根据目标横摆率r_t(r_δ)、目标侧滑角β_t与实际横摆率、实际(推定)侧滑角的偏差Δr、Δβ来计算目标横摆力矩M_{z_ESC}，在此，将其与之前的目标力矩指令M_z+相加，由此向制动力/驱动力分配部405进行输出。当然，也可以与图18同样地选择这2个力矩指令值中的大的值。根据转向角、车速、车辆的横摆率以及侧滑角来计算目标横摆力矩M_{z_ESC}。

制动力/驱动力分配部405根据加减速指令即目标前后加速度指令G_Xc和目标横摆力矩M_zc，如图25所示决定车辆0的四个轮子的初始基本制动/驱动力(F_{xfl_o}、F_{xfr_o}、F_{xrl_o}、F_{xrr_o})。当然，此时如图19所示，成为能够使横摆力矩控制与加减速控制非干扰化的分配。

接着，对于使用了本发明的对角分配控制时的车辆运动，假定具体的行驶来进行说明。

图26的假定场景与图18(图1)同样地假定了直行道路A、过渡区间B、稳定转向区间C、过渡区间D、直行区间E这样的进入并离开转角的一般行驶场景中的、在稳定转向区间C点4发生了举动变化的状况。在下段表示了作为左转向，前外、前内、后外、后内的各个轮子的制动/驱动力。

首先，对于曲线前的驾驶员的减速，4个轮子同压力的制动器的制动力起作用(在转向内外轮不存在差)。在通过输入转向角而横向加速度上升的阶段，一边进行减速，一边转向内侧的前后轮的制动力成为大的值从而产生转向促进的力矩。此外，当经过横向加速度增加阶段进入稳定转向时，制动驱动力成为零(横向加加速度也为零)。

在此，当发生自旋倾向的举动变化时，为了避免自旋，请求转向反方向的复原力矩。为此，向转向外侧的前后轮施加制动力，来得到顺时针方向的力矩。并且，作为加减速指令为零，因此向转向内侧的前后轮施加驱动力。由此，前后方向的制动力和驱动力平衡，能够实现加减速零，并且驱动力也成为顺时针的力矩，因此能够得到更多的稳定力矩，提高避免自旋的性能(此时，使通过制动得到的再生能量返回到驱动侧)。

并且，从曲线离开时，以向转向外侧的前后轮施加驱动力，赋予复原侧的力矩，从而提前返回到直行状态的方式分配驱动力。当然，在完全进入直行状态后，以不产生左右差的方式分配驱动力。

如上所述，在图20所示的能够进行4轮独立制动驱动控制的车辆0的控制器40实现根据基于横向加加速度的G-引导控制指令(和驾驶员控制指令)进行的加减速控制、根据基于横向加加速度的力矩加(M+)控制指令进行的横摆力矩控制以及根据基于侧滑信息的ESC控制指令进行的横摆力矩控制的混合增强(Hybrid+Enhanced)控制(制动驱动控制)，由此能够提高操纵性和稳定性，并且能够得到不伴随加减速的举动变化抑制效果。

并且，如本实施例所示，具有产生制动力或制动扭矩的电动机(左后轮电动机1，右后轮电动机2，左前轮电动机121，右前轮电动机122)，因此配备有用于再生在通过该电动机产生制动力或制动扭矩时所产生的电力的再生单元(未图示)，能够回收伴随运动控制的能量。

在仅通过不伴随驱动的制动控制来考虑混合+(Hybrid+)控制时，与上述的控制器40同样地，通过将G-引导控制指令运算部、力矩加(M+)控制指令运算部以及ESC控制指令运算部配备在一个控制器中，例如全部配备在高级规格的ESC内，产生一些减速度，但能够得到同样的效果。然而，这是利用向具有差速齿轮的驱动轮的一侧施加制动，施加驱动力等所谓的制动器LSD效果、转矩引导扭矩引导(Torque-Vectoring)效果。

如上所述，对理想状态的实施例1的控制效果进行了叙述。以下使用实验结果来表示能够进行增加了本发明的力矩加控制的混合加(Hybrid+)控制的另一个效果，即即使在限定了硬件结构的状态下，也能够得到优越的控制效果。

实施例2

图27表示本发明的第2实施方式的控制结构。基本上为以下的结构：向高级ESC90所具备的减速度端口901和力矩端口902施加基于GVC的减速指令和基于M+的力矩指令，ESC本来的动作根据侧滑信息来进行力矩控制。实际上如图28所示，ESC控制逻辑本身是作为现有控制与侧滑角β的推定逻辑等一起配备在高级ESC本体中，并且通过CAN连接从ADAS控制器91等外部控制器向减速度端口901和力矩端口902进行发送。

在ADAS控制器901中配备了如下的功能，即根据立体摄像机、导航信息或通过与外部通信得到的各种外部信息，例如在存在障碍物时，将GVC或M+的增益变大等与ITS对应的控制切换功能。由此，平常以减少了通常区域中的不协调感的设定进行运转，在存在障碍物时，以提高了紧急回避性能的控制设定来运动控制，由此能够大幅度地提高稳定性。并且，在万一得到包含障碍物信息、前行车辆信息、后方车辆信息中的某一个的外界信息时，使加减速指令为零，来避免碰撞、追尾等。

当然，向ADAS控制器901(未图示)输入来自驾驶员的油门操作指令、制动器操作指令，进行调整以便在输入了来自驾驶员的制动器操作指令时，使GVC的加速指令成为零，输入了来自驾驶员的油门操作指令时，使GVC的减速指令成为零，从而成为按照驾驶员的意愿的车辆。

由于将运动控制逻辑配备在用于收集外部信息的ADAS控制器上，因此能够容易地实现这样的极细致的控制。

以下使用将本发明的第2实施例具体化的试验车辆，利用在压实积雪道路实际进行试验的结果，来验证本发明的优越性。

图29是将图27、图28的结构具体化的实验车辆的概要。车辆是排气量为2.5升的FR的5速AT车辆。ESC单元配备有高级规格的类型。

使用与ADAS控制器相当的通用控制器，向车辆CAN系统的减速度指令值和力矩指令值的端口写入GVC指令值和M+指令值，而不进行硬件的改造。CAN通信与ESC单元内的封闭的通信相比，具有通信速度大幅变慢的缺点。相反，若通过这样的结构产生车辆运动上的控制优点，则能够验证无论在图5的哪个结构中(无论在通过CAN连接的哪个控制器中安装GVC和M+逻辑)都能够得到控制效果。由此，能够通过多个实施方式实现本发明标榜的高品质的运动控制，并能够向更多的驾驶员提供该技术和装置。

虽然无法监视ESC内部的车轮速度、侧滑角信息等状态变量和力矩、减速等的控制量，但可以测量表示ESC(VDC)正在运转的标志。通过这样的结构开发的软件、控制器的优点在于，不需要对硬件、软件进行改造，向执行器不同的车辆的展开也变得容易，能够以低成本进行开发。

＜试验内容＞

为了定量地评价本发明的第2实施例，执行了图30所示的以下的3个试验。

·L转向试验

主要是在开发ESC时，在控制干预/结束定时，诱发慢转向的慢自旋的试验方式。能够是从GVC的开发初始阶段与干燥/雪无关地进行的常规的菜单。在压实积雪道路时，以60km/h附近的速度进入，即使平滑且缓慢地进行转向也会产生使后部振动的举动。通过输入转向角、测量各种状态量并且使用GPS来测量轨迹，能够进行直线跟踪性(line traceability)的评价。主要通过观察用于进行单纯的直角转弯的驾驶员转向角、与其对应的横摆率的应答、相位，来评价操作员对该车辆控制的操纵难易度等。本次评价了进行该L转向时的可进入速度和修正转向量。

·变道试验

单车道变更是假定了紧急回避的高频转向，用于评价操作追踪性(跟踪性)和举动稳定性(收敛性)。本来应该根据操作偏差较少的试驾的评价，来进行干预定时和干预量的协调，但本次单纯地只对变道时的成功与否进行了评价。此外，仅记载了局限于纸面的控制规格(GVC、ESC、M+配备(Hybrid+)和仅ESC(相当于正常车辆))。

·驾驶路线试验

进行无法进行数值化的感觉等的综合评价。本次不是冒着危险以最高速行驶，而是充分采用余量，进行符合通过控制实现的车辆特性的行驶。

＜测试控制内容＞

本次，具有ESC、GVC以及M+控制，因此进行了各自的开/关，即2^3＝8类型的控制评价(图31)。实际上没有产品化未配备ESC的车辆(法规上也是)，但在驾驶员的责任的范围内有时进行关闭，因此还试验了与ESC关闭的组合。此外，其中，(d)是打开GVC，打开ESC，关闭M+的情况。采用该结构时，将GVC指令作为CAN信号从其他控制器发送给ESC，不变更SC的干预阈值等，因此不能构筑无缝控制。因此，将(d)标记为其他控制器混合控制。

实际上，最重要的比较是整体控制(本发明的混合+控制)情况(a)与相当于正常车辆的情况(b)。情况(a)是可以通过本发明的第2实施例实现的最佳方式。

＜实际车辆试验结果＞

·L转向试验结果

从图32至图35表示针对从图31的情况(a)至(h)的L转向试验结果。对每个评价点进行记载。

(1)转向角和横摆率的时间系列数据

可以评价伴随转向角变化横摆率如何进行变化。例如，在转向角小的范围内，存在大致线性的呼应关系，但转向角变大时，出现从该关系的偏离。此外，转向角大致超过100度时，通过齿轮比的关系前轮的侧滑角也超过6度，因此表示非线性特性。可以从转向角变化与横摆率变化的关系看出操纵性。

(2)转向角和横摆率的利萨茹(Lissajous)波形初始速度

与上述近似，可以看出针对转向角的横摆率的线性。此外，L转向中的转向范围变得明确，以其成为正的范围内为目标。为了确保操纵性，期望成为在第一象限倾斜的一根线。

(3)前后/横向加速度和ESC、M+标志

在横向加速度增加的状况下，可以比较路线跟踪性的优劣。当然，横向加速度快速提高的一方的跟踪性高。当横向加速度不再提高时，驾驶员只能继续增加转向角。在GVC运转时，可知与横向运动相关联地发生减速度。此外，在此通过各个控制的标志，可以知道横向加速度降低(加加速度为负)时控制是否在运转。

(4)“g-g”图表

可以知道前后与横向的加速度的关联。期望曲线状地平滑地迁移。

(5)车速推移

可以知道在哪个定时降低了速度。此外，可以知道进入L转向时的初始速度。

(6)车辆路径

当然，优选没有摇摆地在直角跟踪路线。

以下，将各情况与其他情况进行比较来进行评价。但是，将仅ESC的情况设为离开了路线的进入速度为55km/h的实验结果，并将其他设为60km/h。

(a)混合+控制(ESC打开、GVC打开、M+打开)

在小的范围内保持转向角、横摆率双方。本数据选择了在转向后期要产生自旋的情况(为了观察力矩控制运转)。在第一象限保持转向角vs横摆率，没有负方向的修正转向，还保持了线性。即使发生横摆率激增，但确切地通过M+控制和ESC被停止，因此几乎不进行基于驾驶员的反向转向(Counter steering)。路线也清楚地在直角围绕L转向。

(b)相当于正常带ESC的车辆(ESC打开、GVC关闭、M+关闭)

成为所谓的慢自旋状态。即使增加转向角横摆率也不会上升，因此为了沿着线路转向角逐渐增加，其中的横摆率不停止，快速进行修正转向直到负方向为止。修正转向变成负方向前ESC不运转，结果成为左右摆动的运动。针对转向角的横摆应答的线性在返回侧产生较大的相位差，成为很难处理的特性。认为最初需要大的转向角(接近150度)的时刻，引起修正转向的延迟等。

(c)关闭GVC(ESC打开、GVC关闭、M+打开)

没有进入GVC，由此与(b)相当于正常带ESC的车辆同样地，针对转向角横摆率没有到达，因此转向角逐渐增加，之后成为向反方向为止施加修正转向。由于M+控制，负的修正转向量比(b)少(－150度→－110度)。

(d)其他控制器混合控制(打开ESC、打开GVC、关闭M+)

通过GVC能够减少转向初始的转向角(100度以下)，但仅通过ESC不能使后半段的过度转向停止，作为结果产生横摆率的反转。由于转向角小，因此与(b)、(c)相比摇晃较少。即，表示即使是从其他控制器通过通信速度较慢的CAN信号发送CAN信号的结构，也能够明确地发挥GVC的效果，与仅ESC的情况相比具有显著性。

(e)GVC&M+(关闭ESC、打开GVC、打开M+)

通过GVC降低转向初始的转向角，横摆率的上升也较佳，且通过力矩后半段也被稳定，转向角vs横摆率的利萨茹波形也大致为线性，来去都通过相同的地点，成为不会感到低摩擦路的运转。此外，“g-g”图表也是曲线性运动，能够实现最佳的感觉。这表示在ESC运转的范围内可以期待高品质的控制，并能够实现所期望的控制性能。

(f)仅GVC(关闭ESC、打开GVC、关闭M+)

转向初期较好，但在后半段后部出现摇晃，作为结果，产生修正转向直到反方向为止。转向速度也较慢，从而不会出现大的基于GVC的减速度，因此与(e)相比车速快。

(g)仅力矩(关闭ESC、关闭GVC、打开M+)

转向仍然仍无效，因此转向角过大，从而在后半段出现反向。

(h)无控制(关闭ESC、关闭GVC、关闭M+)

通过不进行控制，成为小心的驾驶，转向角的增加相对较少。通常，也会发生后半段的反向。由于不输入用于复原的力矩控制，因此进行比(g)稍大的修正。

根据以上的结果，能够确认使通过GVC抑制转向不足来减少转向角，之后通过M+降低过度转向的概念具体化。通过组合ESC和该控制(GVC&M+)，与通常的ESC相比，将进入速度提高10％来运用安全余量，可以清除负方向的修正转向，并能够确认操纵性和稳定性的提高。

＜变道试验结果＞

变道试验结果成为反映了在L转向叙述的运动性能的结果，因此可以仅记载混合+控制(打开ESC、打开GVC、打开M+)和(b)相当于正常带ESC的车辆(图36)。通过仪表读取的初始速度为60km/h。

(a)混合+控制(打开ESC、打开GVC、打开M+)

通过2次回转，表示后部向反相侧的一些举动，但可以几乎没问题地进行变道。

(b)相当于带正常ESC的车辆(打开ESC、关闭GVC、关闭M+)

与(a)相比，横向移动性能低，需要长时间切入大的转向角，在该期间横摆率变得振动(车辆固有振动数附近)。因此，在2次侧修正转向也成为同样的频率，成为DIS(Driver Induced Oscillation，驾驶员诱发振荡)状态。(a)因为可以进行横向移动因此立即回转，不产生车辆固有振动地作为结果成功进行变道。

＜驾驶路线行驶试验结果＞

图37表示关于(a)混合+控制(打开ESC、打开GVC、打开M+)和(b)相当于正常带ESC的车辆(打开ESC、关闭GVC、关闭M+)，在驾驶路线上行驶时的数据。分别充分地采取余量，留意了与通过控制实现的车辆特性相符的行驶。结果，如各自的车速所示，(a)的平均车速5km/h以上高，速度差也较大，成为有张弛的运转。在(a)中，与速度较高无关地，ESC运转仅为45秒附近和98秒附近的2个位置。尤其在98秒附近是冻结的下行反倾角(frozen downlink reverse bank corner)，结果ESC几乎不动作。查看“g-g”图表时，与(b)相比，可以知道在较广的范围内普遍不能产生前后、横向加速度。

通过多个驾驶员(3人)进行了评价，(a)方式与(b)相比感觉良好。(b)方式在转角入口转向很难见效，需要小心翼翼地切入转向角，且滑动时认为通过ESC存在唐突的减速。当然，在其他方式(h)无控制、(d)仅力矩关闭(其他控制器混合控制)、在L转向感觉良好的(e)GVC&M+中也进行了行驶，但为了纸面上的方便而舍弃。

为了可视化每个控制方式的感觉，绘制了图38所示的“Jx-Jy”图表(前后加加速度vs横向加加速度)和重新设计的“δ_{_dot}-r_{_dot}”(转向角速度vs横摆角速度)图表。

将加加速度的分布图考虑成明示了前后运动与横向运动的联系程度的图，驾驶舒适性良好的状况是状态量集中在原点附近的状况。当然，(a)的平均速度比(b)高，因此比较条件良好，但如图38所示，与(b)的正常车辆相比向原点的集中度高。此外，与(b)相比，感觉良好的(e)GVC&M+向原点的集中度高。这是由于在ESC不运转的界限之前的范围，可以期待与(a)同样的控制。

并且，(d)力矩关闭(其他控制器混合控制)与(b)相比，也以某种程度地向原点集中，但在第一象限中看到轮子那样的轨迹(多次跟踪)。即，存在唐突地发生横向运动和前后运动的部分(相关联)。通过“δ_{_dot}-r_{_dot}”图表可以看到这次重新设计的M+(力矩加)控制的评价。在该图表中，也远离原点，尤其处于第2象限、第4象限时，认为车辆控制变得困难。理想的是认为在通过原点的右肩上升的线上(将斜率设为K)，此外集中在原点附近时，容易驾驶。将K认为是运动中的针对每单位的转向角量的瞬时横摆率增益(dr/dδ)(式31)。

[式31]

其在各运动状态恒定可以说是容易处理的车辆。在(d)力矩关闭(其他控制器混合控制)中，与(a)、(e)相比，可以看出其斜率大。即，可以看出针对转向具有虚弱(peaky)的特性。这认为不存在用于补充复原力矩降低的控制，认为是验证M+控制的有效性的结果。

如上所述，使用驾驶路线试验结果，用2个类型的图表进行操纵稳定性/感觉评价，从力学观点定量地对每个效果进行了评价。由此，确认了GVC和M+控制的有效性。可以通过从相当于ADAS控制器向具有减速度输入端口和力矩输入端口的ESC发送指令来实现这些控制。可以使正常带ESC的车辆无改造地大幅度提高性能，因此能够以多个实施方式实现高品质的运动控制，可以向更多的驾驶员提供该技术装置(图39)。

以上，提及了基于侧滑信息的横摆力矩控制(ESC)、基于横向加加速度的加减速控制(G-引导)以及组合了这些的控制(混合控制)，表示由于硬件上的制约需要从过渡状态至界限区域的“转接控制”，关于基于横向加加速度的横摆力矩控制(力矩加：M+)表示了其技术背景、实现方法等基本的考虑方法，并表示了具有这些ESC、GVC、M+等3个模式的车辆运动控制(Hybrid+)的有效性。

并且，使用2个实施例、实际车辆试验结果来叙述了本发明的有效性。在实际车辆试验结果中验证了在使用了通信速度较低的车辆CAN的系统结构中，也能够得到充分的效果，在通过CAN信号连接了多个控制器之间的系统结构中，也能够实现具有本发明所标榜的高品质的操纵性和稳定性的车辆运动控制。

根据本发明，到此为止，通过向车辆的运动控制(G-引导和ESC(DYC)的Hybrid控制)追加两者转接的力矩控制(M+)，通过向用通信连接的控制器至少配备G-引导和M+，且利用通信向ESC发送指令，由此可以实现混合+控制，其中，车辆的运动控制是用于实现除了向ESC组入以外没有其他方法能够实现的操纵性、稳定性、驾驶舒适性的提高。这表示可以通过多个硬件的实施方式，向更多的驾驶员提供该技术/装置。

符号说明

0 车辆

1 左后轮电动机

2 右后轮电动机

7 动力转向装置

10 油门踏板

11 制动踏板

16 转向

21 横向加速度传感器

22 前后加速度传感器

23、24、25 微分电路

31 油门位置传感器

32 制动踏板位置传感器

33 驱动转向角传感器

38 横摆角速度传感器

40 中央控制器

44 转向控制器

46 动力总成控制器

48 踏板控制器

51 油门反作用力电动机

52 制动踏板反作用力电动机

53 转向反作用力电动机

61 左前轮

62 右前轮

63 左后轮

64 右后轮

70 毫米波对地车速传感器。