车辆的转弯控制装置的制作方法

文档序号:16371927发布日期:2018-12-22 08:47阅读:109来源:国知局
车辆的转弯控制装置的制作方法

本发明涉及一种车辆的转弯控制装置,在轮胎力饱和之前,其通过对应于车轮的滑移使目标横摆角速度接近车辆本来的响应特性,最佳地控制车辆的转弯性能。

背景技术

在过去,人们提出下述的技术,其中,通过装载于车辆上的加速度传感器等推算路面摩擦系数,对应于路面摩擦系数控制横摆角加速度模型从动控制(横摆力矩控制)或esc(车辆姿势稳定控制)。比如,人们提出有下述的控制装置,其通过装载于车辆上的外界识别部推算路面摩擦系数,对应于路面摩擦系数最佳地控制根据车辆的车速和舵角而计算的目标力矩(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:jp特开2016—20168号公报



技术实现要素:

发明要解决的课题

在专利文献1的路面摩擦系数的推算方法中,比如,在根据加速度传感器等而推算路面摩擦系数的场合,从转弯到产生加速度需要时间。由此,具有路面摩擦系数的推算延迟,因横摆力矩控制,车辆不稳定的可能性。另外,由于在路面摩擦系数极低的场所,通过横摆力矩控制而施加制驱动力的场合,滑移率与车轮角加速度大,轮胎力容易饱和,故必须要求早于通过路面摩擦系数推算机构的方式,快速地把握路面的状况。

本发明的目的在于提供一种车辆的转弯控制装置,其可在轮胎力饱和之前,即,轮胎不超过抓地力极限之前,于早期使车辆姿势稳定,另外可最佳地控制车辆的转弯性能。

用于解决课题的技术方案

在下面,为了容易理解,参照实施方式的标号而对本发明进行说明。

本发明的车辆的转弯控制装置控制车辆的转弯特性,该车辆包括制驱动源4,该制驱动源4可独立地控制作为各车轮2的制动转矩或驱动转矩的制驱动转矩,该车辆的转弯控制装置包括:

横摆力矩控制装置14,该横摆力矩控制装置14控制上述车辆1所产生的横摆力矩;

滑移判断装置34,该滑移判断装置34根据上述车轮2的角速度、角加速度与上述车辆1的车速判断路面状态。

上述横摆力矩控制装置14具有:

计算控制增益的控制增益计算机构26;

目标横摆角速度计算机构25,该目标横摆角速度计算机构25根据车速、操舵角与通过上述控制增益计算机构26而计算的控制增益计算目标横摆角速度;

横摆力矩计算机构27,该横摆力矩计算机构27对应于通过该目标横摆角速度计算机构25所计算的目标横摆角速度,计算上述车辆1的各车轮2的制驱动转矩;

上述控制增益计算机26根据上述滑移判断装置34的判断结果,按照已确定的条件计算上述控制增益。

上述已确定的条件分别为通过设计等,任意地确定的条件,比如,通过试验和模拟中的任意一者或两者,求出而确定适合的条件。

按照该方案,滑移判断装置34根据上述车轮2的角速度、角加速度与车速,判断路面状态。控制增益计算机构26根据滑移判断装置34的判断结果,按照已确定的条件计算控制增益。目标横摆力矩计算机构25根据车速、操舵角与上述控制增益,计算目标横摆角速度。横摆力矩计算机构27对应于目标横摆角速度,计算车辆1的各车轮2的制驱动转矩。根据该制驱动转矩求出转矩指令值y,根据该转矩指令值y等控制各车轮2。

控制增益计算机构26根据由车轮2的角速度、角加速度、与车速而判定的滑移判断装置34的判断结果,计算控制增益。在此场合,比如,与根据对应于横向加速度偏差而求出的路面摩擦系数等,经常计算控制增益的计算机构等相比较,可消除控制的响应延迟。于是,比如,可按照在低μ(摩擦系数)路等上,轮胎不超过抓地力极限的方式,没有延迟地控制制驱动转矩。于是,可在早期使车辆姿势稳定,另外可最佳地控制车辆1的转弯性能。

上述横摆力矩控制装置14也可包括路面摩擦系数推算机构24,该路面摩擦系数推算机构24推算路面摩擦系数;

在上述滑移判断装置34的判断结果满足已确定的第1条件时,上述控制增益计算机构26采用以上述路面摩擦系数推算机构24所推算的路面摩擦系数计算上述控制增益,在上述滑移判断装置34的判断结果满足不同于上述第1条件的已确定的第2条件时,使上述控制增益从确定初始的横摆响应特性的控制增益返回到构成车辆本来的横摆响应特性的控制增益。

上述已确定的第1、第2条件分别为通过设计等任意地确定的条件,比如通过试验和模拟中的任意一者或两者,求出而确定适合的条件。

按照该方案,控制增益计算机构26在满足第1条件时,采用路面摩擦系数计算控制增益。控制增益计算机构26在满足第2条件时,使控制增益从确定初始的横摆响应特性的控制增益返回到构成车辆本来的横摆响应特性的控制增益。作为第2条件,比如,在满足滑移率大、车轮角加速度也大的条件时,通过使控制增益为构成车辆本来的横摆响应特性的控制增益,可在早期使车辆姿势稳定。

上述滑移判断装置34还可根据上述车轮2的角速度和上述车辆1的车速求出上述车轮2的滑移率,对应于上述车轮2的角加速度和上述滑移率判断上述路面状态;

在上述第1条件中,上述滑移率的绝对值大于等于第1阈值,并且上述角加速度的绝对值小于第2阈值;

在上述第2条件中,上述滑移率的绝对值大于等于第1阈值,并且上述角加速度的绝对值大于等于第2阈值。

按照该方案,比如,在路面摩擦系数极小的场合,通过马上使横摆力矩控制的制驱动转矩为零,可在早期而使车辆姿势稳定。

上述路面摩擦系数推算机构24也可对应于通过上述滑移判断装置34而计算的滑移率,通过设置于上述车辆1上的横向加速度检测机构21所检测的实际横向加速度与目标横向加速度的偏差、以及通过设置于上述车辆上的横摆角速度检测机构20所检测的实际横摆角速度与上述目标横摆角速度的偏差推算路面摩擦系数。可像这样,根据滑移率、横向加速度偏差和横摆角速度偏差推算路面摩擦系数。

权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少2个结构中的任意的组合均包含在本发明中。特别是,权利要求书中的各项权利要求的2个以上的任意的组合也包含在本发明中。

附图说明

根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明,会更清楚地理解本发明。但是,实施形式和附图用于单纯的图示和说明,不应用于限制本发明的范围。本发明的范围由权利要求书确定。在附图中,多个附图中的同一部件标号表示同一或相应部分。

图1为表示本发明的一个实施方式的车辆的转弯控制装置的构思方案的系统结构图;

图2为表示该车辆的轮毂电动机驱动装置的一个例子的剖视图;

图3为表示该转弯控制装置的一部分的具体例子的方框图;

图4为表示通过该转弯控制装置而限制制驱动转矩的条件的图;

图5为表示该转弯控制装置的车辆姿势稳定控制机构的制驱动转矩的增益的变化情况的图;

图6为表示该转弯控制装置的滑移率和路面摩擦系数的关系的图;

图7为表示该转弯控制装置的滑移率和车轮角加速度与控制增益的关系的图;

图8为表示该转弯控制装置的横向加速度偏差与路面摩擦系数的关系的图;

图9为表示该转弯控制装置的横摆角速度偏差和路面摩擦系数与控制增益的关系的图;

图10为表示该转弯控制装置的控制增益的变化情况的一个例子的图;

图11为表示为了提高该车辆进行左转弯时的转弯性能而产生横摆力矩的例子的图;

图12为将该车辆的姿势分为三个状态而表示的图;

图13a为以四轮驱动方式而表示本发明的另一实施方式的例子的图,其通过为了提高车辆左转弯时的转弯性能而产生横摆力矩;

图13b为以前轮驱动方式而表示本发明的另一实施方式的例子的图,其通过为了提高车辆左转弯时的转弯性能而产生横摆力矩;

图13c为以后轮驱动方式而表示本发明的另一实施方式的例子的图,其通过为了提高车辆左转弯时的的转弯性能而产生横摆力矩。

具体实施方式

根据图1~图12,对本发明的1个实施方式的车辆的转弯控制装置进行说明。像图1所示的那样,作为装载转弯控制装置的车辆1,以在全部的四个轮子中设置轮毂电动机驱动装置5的四轮独立驱动式的车辆为例子而进行说明。在该车辆1中,构成左右的后轮的车轮2和构成左右的前轮的车轮2均通过产生驱动转矩或制动转矩的构成制驱动源的电动机4而独立地驱动。

像图2所示的那样,轮毂电动机驱动装置5包括电动机4、减速器6与车轮用轴承7,其一部分或整体设置于车轮2的内部。电动机4的旋转经由减速器6和车轮用轴承7传递给车轮2。轮毂电动机驱动装置5通过电动机4的旋转方向(驱动方向)的切换产生驱动转矩或制动转矩。轮毂电动机驱动装置5通过电动机4的旋转方向(驱动方向)的切换,产生驱动转矩或制动转矩。在车轮用轴承7的轮毂7a的法兰部上固定构成摩擦制动装置8的制动圆片8a,该制动圆片8a与车轮2一体地旋转。电动机4为埋入磁铁型同步电动机,该电动机至少包括转子4a和定子4b,另外包括外壳4c,比如在转子4a的铁芯部的内部设置永久磁铁。该电动机4为下述的电动机,其在固定于外壳4c上的定子4b与安装于旋转输出轴9上的转子4a之间设置径向间隙。

针对图1,对控制系统进行说明。车辆的转弯控制装置在本例子中,包括由电子控制单元(ecu)构成的驱动控制装置10;相对各电动机4而设置的多个(在本例子中为4个)的逆变装置11;传感器类12。驱动控制装置10包括主ecu部13;横摆力矩控制装置14;车辆姿势稳定控制装置15;转矩限制装置32;滑移判断装置34;逆变器转矩指令装置16。

驱动控制装置10由具有处理器的微型计算机等的计算机,具有通过上述处理器而执行的程序的rom(只读存储器)以及ram(随机存取存储器)、协处理器(co-processor)等的各种的电子电路等构成。驱动控制装置10与各逆变装置11通过can(控制区域网络)等的车内通信网而链接。

作为其基本的结构,主ecu部13包括进行车辆整体的综合控制和协调控制的功能与制驱动指令生成功能。该制驱动指令生成功能为,根据加速指令值和制动指令值生成作为提供给各电动机4的加速·减速指令值的转矩指令值的功能。上述加速指令值为检测设置于图示之外的加速踏板上的加速踏板传感器17已检测的操作量的指令值。上述制动指令值为设置于图示之外的制动踏板上的制动踏板传感器33已检测的操作量的指令值。在驾驶员对上述加速踏板进行操作、指示驱动的场合,对应于上述加速踏板的操作量,从加速踏板传感器17将加速指令值输入到主ecu部13中。

来自主ecu部13的加速指令值经由横摆力矩控制装置14等送给逆变装置11。各逆变装置11将图示之外的电池的直流电,变换为承担驱动的电动机4的驱动用的交流电,具有控制该输出的控制部(在图中未示出),按照针对每个车轮2而分配的转矩指令值控制承担驱动的电动机4。各逆变装置11包括:电源电路部(在图中未示出),该电源电路部为桥接电路等,其包括将直流电变换为交流电的开关元件;上述控制部(在图中未示出),该控制部控制该电源电路部。

传感器类12包括上述加速踏板传感器17、制动踏板传感器33、作为车速检测机构的车速传感器18、作为操舵角检测机构的舵角传感器19、作为横摆角速度检测机构的横摆角速度传感器20与作为横向加速度检测机构的横向加速度传感器21。舵角传感器19为检测图示之外的方向盘等的操舵角的传感器。在主ecu部13中,分别从舵角传感器19而输入操舵角,从车速传感器18而输入车速,从横加速度传感器21而输入实际横向加速度,从横摆角速度传感器20而输入实际横摆角速度。各值从主ecu部13输出给横摆力矩控制装置14和车辆姿势稳定控制装置15。

像图3所示的那样,该转弯控制装置包括:限制转矩的转矩限制装置32;判断车轮的滑移的滑移判断装置34。横摆力矩控制装置14包括:目标横向加速度计算机构22;横向加速度偏差计算机构23;路面摩擦系数推算机构24;目标横摆角速度计算机构25;控制增益计算机构26;横摆力矩计算机构27,横摆力矩控制机构(制驱动转矩计算机构)28。车辆姿势稳定控制装置15包括横摆角速度偏差计算机构29;车辆姿势状态计算机构30;车辆姿势稳定控制机构(制驱动转矩计算机构)31。

转矩限制装置32从主ecu部13输入车速、车轮的角速度和角加速度。该转矩限制装置32也可在根据车速与车轮的角速度而计算的滑移率的绝对值在左右轮中,大于等于第1阈值s,并且左右某较大的车轮角加速度的绝对值大于等于第2阈值ω’时,限制制驱动转矩。另外,转矩限制装置32在滑移率的绝对值在左右轮中,超过第1阈值s,并且车轮角加速度的绝对值中的左右某较大者的车轮角加速度的绝对值超过第2阈值ω’时,限制制驱动转矩。

另外,转矩限制装置32也可代替左右某者的较大者的车轮角加速度的绝对值,而根据与车轮角加速度有关的值,判断制驱动转矩的限制。与车轮角加速度有关的值指比如滑移率的微分值、滑移率的绝对值的微分值等。即,在本说明书中,在简称“车轮角加速度”的场合,不仅包括“车轮角加速度”,还包括“与车轮角加速度有关的值”。

在滑移判断装置34中,从主ecu部13输入车速、车轮的角速度和角加速度。在于滑移判断装置34中,判定根据车速与车轮的角速度而计算的滑移率的绝对值在左右轮中大于等于第1阈值s,并且左右某者较大者的车轮角加速度小于等于第2阈值ω’时,路面摩擦系数推算机构24对应于滑移率推算路面摩擦系数。

在于滑移判断装置34中,判定在根据车速与车轮的角速度而计算的滑移率的绝对值在左右轮中大于等于第1阈值s,并且左右某者较大者的车轮角加速度大于等于第2阈值ω’时,控制增益计算机构26使确定目标横摆角速度的响应特性的控制增益,从初始的横摆响应特性,接近车辆本来的横摆响应特性。另外,滑移判断装置34也可在滑移率的绝对值在左右轮中超过第1阈值s,并且左右某者的较大者的车轮角加速度超过第2阈值ω’时,使控制增益从初始的横摆响应特性,接近车辆本来的横摆响应特性。

图4为表示通过该转弯控制装置限制制驱动转矩的条件的图。图4表示作为例子的制动轮的滑移率大于等于s,或驱动轮的滑移率小于等于-s(即,制动轮和驱动轮的滑移率的绝对值大于等于第1阈值)(条件(1)),并且制动轮的角加速度的绝对值大于等于第2阈值ω’的场合(条件(2))。另外,在图4所示的例子中,为了容易理解发明,给出根据作为与车轮的角加速度相关的值的滑移率的微分值的绝对值,限制制驱动转矩的例子。

像图5所示的那样,在转矩限制装置32(图3)中,如果充分满足条件(1)和条件(2),则使车辆姿势稳定控制机构31(图3)的制驱动转矩e的增益(转矩增益)ge减半,并且以此时的驱动力为上限值、制动力为下限值,对制驱动转矩e进行限制。作为例子,图5表示增益ge从原始的增益而减半时的状态。但是,在该车辆姿势稳定控制中解除条件(1)、(2),使转矩增益ge返回(上升)到原始值时,与下降的场合相比较,在上升的场合,单位时间的变化量缓慢地上升。

像图6所示的那样,在通过滑移判断装置34(图3),仅仅充分满足条件(1)的场合,路面摩擦系数推算机构24对应于此时的滑移率推算路面摩擦系数。另外,像图7所示的那样,在于滑移判断装置34(图3)中充分满足条件(1)和条件(2)的场合,为了使目标横摆角速度的响应特性从初始的横摆响应特性接近车辆本来的横摆响应特性,控制增益计算机构26(图3)使确定目标横摆角速度的响应特性的控制增益为“1”。在图7的例子中,在解除条件(1)、(2),使控制增益α返回(上升)到原始值时,与使控制增益α下降的场合相比较,在上升的场合,单位时间的变化量缓慢地上升。

在这里,式(1)表示计算滑移率的式。在式(1)中,λ表示滑移率,u表示车速,r0表示轮胎有效半径,ω表示车轮角速度。另外,式(2)为转矩限制装置32(图3)的转矩限制条件,式(3)为滑移判断装置34(图3)的路面摩擦系数推算条件,式(4)为滑移判断装置34(图3)的限制增益限制条件。

(数学公式1)

(转矩限制机构)

条件(1):|左右轮的滑移率|≥第1阈值s

条件(2):|左右轮中的某者的车轮角速度|≥第2阈值ω’在充分满足条件(1),并且充分满足条件(2)时,采用下述式车辆姿势稳定控制的驱动转矩e=e×0.5式(2)

(滑移判断装置(路面摩擦系数的限制)

条件(1):|左右轮的滑移率|≥第1阈值s

条件(2):|左右轮中的某者的角速度|<第2阈值ω’在仅仅充分满足条件(1)时,推算路面摩擦系数(式(3))

(滑移判断装置(控制增益的限制))

条件(1):|左右轮的滑移率|≥第1阈值s

条件(2):|左右轮中的某者的车轮角速度|≥第2阈值ω’在充分满足条件(1),并且充分满足条件(2)时,采用下述式。控制增益=1式(4)

(横摆力矩控制装置)

像图3所示的那样,在横摆力矩控制装置14中,从主ecu部13而输入车速、操舵角,实际横向加速度来自加速踏板传感器17的加速转矩指令值,来自制动踏板传感器33的制动转矩指令值。在横摆力矩控制装置14的目标横向加速度计算机构22中,根据车速和舵角与车辆的质量以及轴距等的车辆参数,计算目标横向加速度。在横向加速度偏差计算机构23中,根据通过目标横向加速度计算机构22而计算的目标横向加速度,与从主ecu部13而输入的实际横向加速度的差,计算横向加速度偏差。

路面摩擦系数计算机构24按照下述的式(5)、式(6),计算路面摩擦系数。图8为表示该转弯控制装置的横向加速度偏差与路面摩擦系数的关系的图。像图3和图8所示的那样,在路面摩擦系数计算机构24中,如果从横向加速度偏差计算机构23而输出的横向加速度偏差小于等于gyc,则路面摩擦系数μest为“1”,在超过阈值gyc时,根据实际横向加速度gyact计算路面摩擦系数μest。如果目标横向加速度为gyref,实际横向加速度为gyact,路面摩擦系数为μest,则:

如果|gyref|-|gyact|≤gyc成立,则μest=1式(5)

如果|gyref|-|gyact|>gyc成立,则μest≥|gyact|式(6)

推算路面摩擦系数。

像图3所示的那样,目标横摆角速度计算机构25采用车速、操舵角与控制增益,计算多个目标横摆角速度。具体来说,在目标横摆角速度计算机构25中,比如,相对式(7)所示的实际舵角δ(s)的目标横摆角速度r(s)的二次延迟系统的传递函数而计算的值按照多个而输出。

(数学公式2)

式(7)由根据车速和车辆的质量与轴距等的车辆参数而计算的gδr(0):横摆角速度增益常数;ωn:横摆方向的固有振动数量;ζ:横摆方向的衰减常数;tr:横摆角速度时常数;s:拉普拉斯运算子;α:固有振动数量ωn的控制增益;λ:衰减系数ζ的控制增益构成。在固有振动数量ωn的控制增益α或衰减系数ζ的控制增益λ大于“1”的场合,目标横摆角速度的上升快,控制增益α,λ为“1”,此时,形成车辆本来的横摆响应特性。

控制增益计算机构26对应于通过路面摩擦系数计算机构24而计算的路面摩擦系数、与通过后述的横摆角速度偏差计算机构29而计算的横摆角速度偏差,计算目标横摆角速度计算机构25所采用的上述各控制增益α、λ。由于固有振动数量ωn的控制增益α与衰减系数ζ的控制增益λ具有基本相同的特性,故关于在其之后而产生的控制增益,以固有振动数量ωn的控制增益α为例而进行说明,关于衰减系数ζ的控制增益λ的说明予以省略。

在这里,还可在路面摩擦系数或横摆角速度偏差中,像图9所示的那样,分别设置2个阈值,确定控制增益α。比如,在路面摩擦系数大于等于第1阈值μa,或横摆角速度偏差小于等于第1阈值ra的场合,控制增益α为初始值(预定的横摆响应特性)α0,在路面摩擦系数小于阈值μa,或横摆角速度偏差大于阈值ra的场合,控制增益α相对初始值α0而接近“1”。另外,在路面摩擦系数小于阈值μb,或横摆角速度偏差大于阈值rb的场合,控制增益α设定为“1”。

与使控制增益从初始值变为车辆本来的横摆响应特性时相比较,在使控制增益从车辆本来的横摆响应特性,变为初始值的场合,图3所示的控制增益计算机构26缓慢地设定控制增益的单位时间的变化量。具体来说,像图10所示的那样,对于控制增益α,与从初始值α0下降到构成车辆本来的横摆响应特性的“1”时相比较,在从“1”,返回到初始值α0时的场合,其单位时间的变化量平缓。

在路面摩擦系数低的场所,由于轮胎容易失去抓地力,故控制增益计算机构26(图3)马上减小控制增益α,减小横摆力矩控制的制驱动转矩。然后,在车辆于在路面摩擦系数高的路面上开始行驶的场合,由于恢复轮胎的抓地力,故控制增益计算机构26缓慢地使控制增益α返回到初始值α0,增加横摆力矩控制的制驱动转矩。由于以上的原因,不对驾驶员造成不适感。

像图3所示的那样,横摆力矩计算机构27对应于通过目标横摆角速度计算机构25而计算的目标横摆角速度,计算作为各车轮2的制动转矩或驱动转矩的制驱动转矩,计算在车辆中产生的横摆力矩。在横摆力矩计算机构27中,计算多个横摆力矩,比如采用相对式(8)所示的实际舵角δ(s)的横摆力矩mz(s)的三次延迟系统的传递函数而计算的值按照多个而输出。

(数学公式3)

式(8)与式(7)相同,由根据车速和车辆的质量与轴距等的车辆参数而计算的gδr(0):横摆角速度增益常数;ωn:横摆方向的固有振动数量;ζ:横摆方向的衰减系数;tr:横摆角速度时常数;gmr(0):横摆力矩增益常数;tm:横摆力矩时常数;s:拉普拉算子;α:固有振动数量ωn的控制增益;λ:衰减系数ζ的控制增益构成。

如果观看式(8),则知道在控制增益α和λ为“1”时,分子为零,相对实际舵角δ(s)的横摆力矩mz(s)为零。在横摆力矩控制机构(制驱动转矩计算机构)28中,对应于从主ecu部13而输入的加速转矩指令值,与通过式(8)而计算的横摆力矩确定四轮(或二轮)的制驱动转矩,将转矩指令值y指令给转矩逆变器转矩指令装置16。在没有车辆姿态稳定控制的场合,上述转矩指令值y为最终指令转矩。另外,在以下的说明中,具有将转矩指令值y表示为制驱动转矩y的情况。

图11为表示为了提高该车辆1进行左转弯时的转弯性能而产生横摆力矩的例子的图。在该图中,通过实线而表示的细的箭头表示驱动源的驱动转矩。通过虚线而表示的细的箭头表示驱动源的制动转矩(在图13中也相同)。粗的实心箭头表示制动转矩和驱动转矩的总值,通过粗的实线而表示的中空的箭头表示驱动转矩,通过粗的虚线而表示的中空的箭头表示制动转矩的总值(在图13中也相同)。

在图11所示的车辆中,通过转弯外轮输出驱动转矩、转弯轮毂输出制动转矩的方式产生横摆力矩。在于车辆1的转弯中,驾驶员进行加速操作或制动操作的场合,由于负荷驱动转矩或制动转矩,故车辆1进行加速或减速。

(车辆姿势稳定控制装置15)

车辆姿势稳定控制装置15进行使车辆的姿势稳定的控制。像图3所示的那样,在该车辆姿势稳定控制装置15中,从主ecu部13输入实际横摆角速度。车辆姿势稳定控制装置15包括横摆角速度偏差计算机构29、车辆姿势姿态计算机构30、车辆姿势稳定控制机构(制驱动转矩计算机构)31。在横摆角速度偏差计算机构29中,根据上述实际横摆角速度与通过目标横摆角速度计算机构25而计算的目标横摆角速度的差计算横摆角速度偏差。

在车辆姿势状态计算机构30中,根据通过横摆角速度偏差计算机构29而计算的横摆角速度偏差的值计算车辆的姿势状态。图12为将该车辆1的姿势分为三个状态而表示的图。在目标横摆角速度和实际横摆角速度的值基本相同的场合,通过前述的横摆力矩控制装置14(图3)的横摆力矩控制,像图12所示的那样,一侧的前后轮于相同方向给出制动转矩或驱动转矩的指令,产生横摆力矩。

相对该情况,在路面摩擦系数低的场所等处,车辆无法弯道转弯或容易处于自旋的状态。如果由rref表示目标横摆角速度,由ract表示实际横摆角速度,由rb表示阈值,则车辆姿势状态计算机构30(图3)在满足式(9)时,判定为转向不足(us)状态。车辆姿势状态计算机构30(图3)在充分满足式(10)时,判定为转向过度(os)状态。

如果rref>ract并且|rref-ract|>rb,则处于转向不足状态式(9)

如果rref<ract并且|rref-ract|>rb,则处于转向过度状态式(10)

在转向不足状态的场合,后轮为控制轮,在转向过度状态的场合,前轮为控制轮,产生横摆力矩,使车辆1的姿势稳定。

像图3所示的那样,车辆姿势稳定控制装置15的车辆姿势稳定控制机构(制驱动转矩计算机构)31根据通过路面摩擦系数推算机构24而计算的路面摩擦系数,通过车辆姿势状态计算机构30而计算的车辆姿势状态与通过目标横摆角速度计算机构25而计算的目标横摆角速度,计算给出指令的制驱动转矩,作为转矩指令值y而给出指令。另外在下面的说明中,具有将转矩指令值e表示为制驱动转矩e的情况。

转矩指令值y与转矩指令值e输入到计算最终转矩指令值的逆变器转矩指令装置16中。该逆变器转矩指令装置16将根据转矩指令值y与转矩指令值e而计算的最终转矩指令值,指令给逆变装置11。逆变装置11按照电动机4的输出转矩与最终转矩指令值相对应的方式控制电流,驱动轮毂电动机驱动装置5。

构成驱动控制装置10的横摆力矩控制装置14、车辆姿势稳定控制装置15中的各机构、逆变器转矩指令装置16、滑移判断装置34与转矩限制装置32中的在图中未示出的各机构具体来说,通过借助软件、硬件而实现的lut(查询表)或软件的数据库(library)中所接纳的规定的变换函数;与其等效的硬件等,另外根据需要,数据库(library)中的比较函数、四则运算函数,采用与它们等效的硬件等,进行运算而能输出结果的硬件电路或处理器(在图中未示出)上的软件函数构成。

(关于作用效果)

按照以上描述的车辆的转弯控制装置,滑移判断装置34根据车轮的角速度、角加速度与车速,判断路面状态。控制增益计算机构26根据滑移判断装置34的判断结果,按照已确定的条件计算控制增益。目标横摆角速度计算机构25根据车速、操舵角与上述控制增益,计算目标横摆角速度。横摆力矩计算机构27对应于目标横摆角速度计算车辆的各车轮的制驱动转矩。根据该制驱动转矩,求出转矩指令值y,根据该转矩指令值y等控制各车轮。

控制增益计算机构26根据由车轮的角速度、角加速度与车速而判定的滑移判断装置34的判断结果计算控制增益。在此场合,比如,与根据对应于横向加速度偏差而求出的路面摩擦系数等,经常计算控制增益的计算机构等相比较,可消除控制的响应延迟。于是,比如可按照在低μ路等上,轮胎不超过抓地力极限的方式没有延迟地控制制驱动转矩。于是,可在早期使车辆姿势稳定,另外可最佳地控制车辆的转弯性能。

控制增益计算机构26在满足滑移率的绝对值大于等于第1阈值,并且车轮角加速度的绝对值小于第2阈值的第1条件时,采用路面摩擦系数计算控制增益。控制增益计算机构26在满足上述滑移率的绝对值大于等于第1阈值,并且车轮角加速度的绝对值大于等于第2阈值的第2条件时,使控制增益从确定初始的横摆响应特性的控制增益,返回到构成车轮本来的横摆响应特性的控制增益。作为第2条件,比如,在满足滑移率大,车轮角加速度也大的条件时,通过形成使控制增益为构成车辆本来的横摆响应特性的控制增益,可在早期使车辆姿势稳定。

(其它的实施方式)

像图3所示的那样,路面摩擦系数推算机构24也可对应于通过滑移判断装置34而计算的滑移率,通过横向加速度传感器21而计算的实际横向加速度与目标横向加速度的偏差,以及通过横摆加速度传感器20而检测的实际横摆角速度与目标横摆角速度的偏差推算路面摩擦系数。像这样,根据滑移率、横向加速度偏差与横摆角速度偏差,推算路面摩擦系数。

作为车辆,除了在前述的全部四轮中设置轮毂电动机驱动装置的车辆以外,还可适用制动转矩采用摩擦制动器的车辆。在图13(a)所示的将内燃机作为驱动源的四轮驱动车的场合,在图13(b)所示的具有该驱动源的前轮驱动车的场合,在图13(c)所示的具有该驱动源的后轮驱动车的场合,可分别采用摩擦制动器进行横摆力矩控制。按照图13的各车辆1,因转弯外轮输出引擎的驱动转矩,转弯轮毂输出大于驱动转矩的摩擦制动器的制动转矩,产生横摆力矩。另外,该图1中的各箭头的含义如上所述。

在轮毂电动机驱动装置中,可采用摆线式的减速器、行星减速器、2轴并行减速器、其它的减速器,另外也可为不采用减速器的所谓的直接电动机类型。作为车辆,还可适用于将分别对应于左右轮而设置于车身上的2个电动机的输出经由驱动轴等分别传递给各车轮,独立地控制各车轮的制驱动转矩的车辆。

如上所述,在参照附图的同时,对优选的实施方式进行了说明,但是,在不脱离本发明的实质的范围内,各种的追加、变更、删除是可能的。于是,这样的方式应被包含在本发明的范围内。

标号的说明:

标号1表示车辆;

标号2表示车轮;

标号4表示电动机(制驱动源);

标号14表示横摆力矩控制装置;

标号20表示横摆角速度传感器(横摆角速度检测机构;

标号21表示横向加速度传感器(横向加速度检测机构);

标号24表示路面摩擦系数计算机构;

标号25表示目标横摆角速度计算机构;

标号26表示控制增益计算机构;

标号27表示横摆力矩计算机构;

标号34表示滑移判断装置。

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