CN101007530B - 偏离角推定装置、汽车及偏离角推定方法 - Google Patents

Abstract

本发明旨在提高偏离角(β)的推定精度。根据向不同的2个方向的车体加速度，计算由转弯时作用于车体的离心力的方向和车体左右方向形成的第1偏离角(β₂)，根据该第1偏离角(β₂)计算偏离角。

Description

偏离角推定装置、汽车及偏离角推定方法

技术领域

本发明涉及偏离角推定装置、具有该装置的汽车以及偏离角推定方法。

背景技术

当前存在下述装置，其利用以车速、偏行率以及横向加速度作为参数的积分运算，推定偏离角，同时利用以车辆状态量作为输入变量的车辆模型，推定偏离角，由上述两个推定值推定最终的偏离角，并且对应于由车辆模型推定得到的偏离角，调整积分运算的时间常数

(参考专利文献1)。

专利文献1：特开平8-332934号公报

发明内容

但是，上述专利文献1中所述的现有例子中，根据由车辆模型推定出的偏离角判断车辆动作是否处于非线性区域，但车辆动作的非线性区域与偏离角的关系，受行驶环境和行驶状态的影响，因此可能因车辆的模型化误差或积分运算的累计误差，造成最终的偏离角推定精度下降，特别是极限动作时的推定困难。

本发明的课题是提高推定的偏离角的精度。

为了解决上述课题，本发明涉及的偏离角推定装置具有：加速度检测部，其检测不同的2个方向的车体加速度；第1偏离角推定部，其根据由该加速度检测部检测出的车体的加速度，推定由作用于车体的离心力方向和车体的左右方向形成的第1偏离角。本发明涉及的偏离角推定装置还具有偏离角计算部，其根据由第1偏离角推定部推定出的第1偏离角，计算车辆的侧滑角。

发明的效果

从几何学来说，转弯时作用于车体的离心力的方向和车体左右方向形成的角度，与由车体前后方向和行进方向形成的偏离角一致。

根据本发明涉及的偏离角推定装置，由于基于由加速度检测部检测出的车体加速度，推定由作用于车体的离心力的方向和车体左右方向形成的第1偏离角，根据该第1偏离角计算车辆的偏离角，因此不会产生因伴随积分运算的误差累计等引起的推定误差。从而能够提高推定偏离角的精度。

附图说明

图1是车辆的概略结构图。

图2是第1实施方式的框线图。

图3是说明转弯时的离心作用的原理的图。

图4是说明车速变化所伴随的转弯时的离心作用的原理的图。

图5是增益的计算中使用的控制对应图。

图6是对本发明效果进行说明的图表。

图7是第2实施方式的框线图。

图8是增益计算中使用的控制对应图。

图9是对第3实施方式进行说明的图。

图10是表示第4实施方式的增益设定处理的流程图。

图11是表示第4实施方式的效果的图表。

具体实施方式

下面，根据附图说明用于实施本发明的最佳方式。

第1实施方式

结构

图1是车辆的概略结构图。如图1(a)所示，为了推定由车体前后方向和行进方向形成的偏离角β，在汽车1上搭载例如由微型计算机构成的控制器2。另外，如图1(b)所示，汽车1的前轮3FL、3FR依次经由横拉杆4、齿轮齿条5、转向轴6，与方向盘7连接，方向盘7的旋转运动由齿轮齿条5变换为横拉杆4的左右直线运动，从而前轮3FL、3FR以主轴为中心进行转向。

此外，控制器2被输入：由转向角传感器11检测出的转向操纵角、由车速传感器12检测出的车速、由偏行率传感器13检测出的偏行率、由横向加速度传感器14检测出的横向加速度、以及由前后加速度传感器15检测出的前后加速度。

图2是用于由控制器2推定偏离角β的线性2输入观测器的框线图。A～D是由车辆的线性2轮模型确定的矩阵，K1是观测器增益。在该观测器中设有推定补偿器20，K2是其补偿增益。

首先对观测器进行说明。

成为观测器基础的车辆的2轮模型，利用横方向的力与力矩的平衡，如下式所示。

式1

$\mathrm{mV}(\stackrel{\·}{\mathrm{\β}}+\mathrm{\γ})={-\mathrm{Cp}}_f(\mathrm{\β}+L_f\·\mathrm{\γ}/V-\mathrm{\δ})-{\mathrm{Cp}}_r(\mathrm{\β}-L_r\·\mathrm{\γ}/V)$

$I\stackrel{\·}{\mathrm{\γ}}=-{\mathrm{Cp}}_f(\mathrm{\β}+L_f\·\mathrm{\γ}/V-\mathrm{\δ})L_f+{\mathrm{Cp}}_r(\mathrm{\β}-L_r\·\mathrm{\γ}/V)L_r$

如果将其改写为状态方程式的形式，以输入u为轮胎转向角、以输出方程式的输出为偏行率和横向加速度，则成为下式。

式2

$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{\·}{x}=\mathrm{Ax}+\mathrm{Bu},x=\left(\begin{array}{c}\mathrm{\β}\\ \mathrm{\γ}\end{array}\right),u=\mathrm{\δ}\\ y=\mathrm{Cx}+\mathrm{Du},y=\left(\begin{array}{c}\mathrm{\γ}\\ \mathrm{Gy}\end{array}\right)\end{array}\right.$

$A=\left(\begin{array}{cc}-\frac{{\mathrm{Cp}}_f+{\mathrm{Cp}}_r}{\mathrm{mV}}& -\frac{{\mathrm{Cp}}_f{L}_f-{\mathrm{Cp}}_r{L}_r}{{\mathrm{mV}}^2}-1\\ -\frac{{\mathrm{Cp}}_f{L}_f-C_r{L}_r}{I}& -\frac{{\mathrm{Cp}}_f{L_f}^2+{\mathrm{Cp}}_r{L_r}^2}{\mathrm{IV}}\end{array}\right)$

$B=\left(\begin{array}{c}\frac{{\mathrm{Cp}}_f}{\mathrm{mV}}\\ \frac{{\mathrm{Cp}}_f{L}_f}{I}\end{array}\right),C=\left(\begin{array}{cc}0& 1\\ {\mathrm{Va}}_{11}& V(a_{12}+1)\end{array}\right),D=\left(\begin{array}{c}0\\ {\mathrm{Vb}}_1\end{array}\right)$

其中，各符号的意义如下。

m：车辆质量

I：偏转惯性矩

Lf：车辆重心点与前车轴间的距离

Lr：车辆重心点与后车轴间的距离

Cp_f：前轮侧抗刚度(左右之和)

Cp_r：后轮侧抗刚度(左右之和)

V：车速

β：偏离角

γ：偏行率

Gy：横向加速度

a₁₁、a₁₂、b₁：矩阵A、B的各要素

以该状态方程式为基础，设计推定车辆偏离角β的线性2输入观测器。向观测器的输入的设定方式为，采用横向加速度和偏行率，进行观测器增益K不易受模型化误差的影响且稳定的推定。此外，对于观测器的设计方法，并不限于此，可以置换为完全不同的推定方法。

下面，对推定补偿器20进行说明。

转弯时作用于车体的离心力(以下称为“场力”)，从转弯中心向外侧作用。因此，如图3所示，如果进行转弯的车辆具有偏离角β进行行驶，则在与车体的正横方向偏离偏离角大小的方向上，当然也会产生作用于车体的“场力”。由几何关系可知β＝β₂。因此，通过使用Atan(Gy/Gx)计算该“场力”的偏移量β₂，计算用于补偿观测器的推定的第1偏离角。具体计算如下所述。

式3

${\mathrm{\β}}_2=\frac{1}{2}\mathrm{\π}-A\tan \left(\frac{\mathrm{Gy}}{\mathrm{Gx}}\right)$

图4表示还考虑速度变化的力的平衡。由转弯引起的“场力”和由加速减速引起的“场力”，通过从传感器检测出的检测值中减去其方向的速度变化量，能够提取仅由转弯引起的“场力”，以可以与图3的情况同样地进行考虑。因此，利用推定补偿器进行以下的计算处理。其中，横向速度Vy，根据车速和推定出的偏离角β的值，由几何关系(使用tanβ)得出。

式4

${\mathrm{\β}}_2=\frac{1}{2}\mathrm{\π}-A\tan \left(\frac{\mathrm{Gy}-\stackrel{\·}{V}y}{\mathrm{Gx}-\stackrel{\·}{V}x}\right)$

车辆纵方向的速度变化量

车辆横方向的速度变化量

将由上式计算出的第1偏离角β₂和由观测器推定出的偏离角β(第2偏离角)的偏差，反馈到观测器内的积分器21之前。用于进行该校正的反馈增益K2，按照图5的控制对应图计算。该控制对应图的设定方式为，横轴为横向加速度Gy、纵轴为增益K2，在横向加速度Gy小于或等于接近0的规定值的情况下，使该增益K2为0，如果产生一定程度的横向加速度Gy(例如为0.1G)，则此后使得反馈增益K2与产生的横向加速度Gy成正比增加，如果产生大于或等于规定值(例如0.5G)的横向加速度Gy，则使增益恒定，以使控制稳定。

作用

下面，对第1实施方式的作用进行说明。

通常的线性观测器，在车辆模型设计时假定的路面状况下，轮胎的偏离角处于无非线性特性的线性区域中时，能够进行正确的偏离角β的推定。但是，在路面摩擦系数μ变化、或接近转弯性能的极限时，如图6所示，由观测器得到的推定值将逐渐偏离测量值，推定精度降低。

但是，在几何关系上，由转弯时作用于车体的“场力”的方向和左右方向形成的角度β₂与行驶条件无关，也就是说，即使行驶状态接近转弯性能极限，也与由车体前后方向和行进方向形成的偏离角β一致。

因此，如图2所示，根据偏离角β和第1偏离角β₂的差值，对由积分器21进行的积分运算进行反馈补偿。由此，因为由伴随积分运算的误差累计等造成的推定误差能够随时得到修正，所以如图6所示，推定值接近测量值。

此外，如果进行匀速运动，则按照式3，可以仅根据加速度Gx及Gy计算出“场力”的方向，但因为通常伴随车速变化，所以为了提高精度，按照式4，将车速的变化量也考虑进去，计算“场力”的方向。

另外，因为着眼于“场力”，所以第1偏离角β₂的计算精度当然依赖于“场力”产生的程度，在近似直线行驶时和横向加速度Gy、偏行率低的微缓转弯区域，其精度较低。此时，由观测器推定的偏离角β的精度提高模型化误差减小的量。因此，根据车辆的转弯行驶状态改变反馈补偿的权重，由此进行协调以发挥由观测器进行的推定和由推定补偿器20进行的反馈补偿这二者的优点。具体来说，转弯行驶状态越接近转弯性能的极限，此时横向加速度Gx越大，通过增加反馈补偿增益K2，来增加反馈补偿的权重。

另外，如果在式3或式4的Atan中产生0除数，则值发散而无法进行适当的反馈补偿。因此，在可以产生0除数的“场力”较弱的非转弯区域，中止使用推定补偿器20的反馈补偿。具体来说，当横向加速度Gy接近小于或等于0的某一定值时，使反馈增益K2为0。

另外，出于同样的理由，也可以在可以产生0除数的“场力”较弱的非转弯区域，使第1偏离角β₂为0。

应用例

在上述第1实施方式中，根据横向加速度Gy改变反馈增益K2的值，但并不限于此，总之，只要能够变化为车辆的转弯行驶状态即可，因此也可以对应于偏行率进行变化。

另外，在上述第1实施方式中，由观测器推定偏离角β，同时由推定补偿器20计算第1偏离角β₂，根据推定出的偏离角β和计算出的第1偏离角β₂的偏差，对由观测器所具有的积分器21进行的积分运算进行反馈补偿，但并不限于此。也就是说，因为仅通过推定补偿器20就能够计算第1偏离角β₂，所以也可以推定该β₂直接作为偏离角β。但是，如果在实际的车辆上采用这种方法，则因为对传感器噪声敏感，所以优选对传感器检测出的检测值进行过滤等，以去除噪声。

效果

如上所述，图2的观测器与“第2偏离角推定部”对应，横向加速度传感器14及前后加速度传感器15与“加速度检测部”对应，由推定补偿器21进行的式3及式4的运算处理与“第1偏离角推定部”对应，推定补偿器20与“补偿部”对应。

(1)根据由横向加速度传感器14及前后加速度传感器15检测出的向不同的2个方向的车体加速度，推定由转弯时作用于车体的离心力方向和车体的左右方向形成的第1偏离角β₂，同时经过以行驶状态为参数的积分运算，推定由车体前后方向和行进方向形成的第2偏离角，根据第2偏离角β和第1偏离角β₂的偏差，进行对积分运算的反馈补偿。

由此，由于能够修正由伴随积分运算的误差累积等造成的推定误差，因此能够以简单的结构，容易并高精度地推定偏离角β。

(2)根据车速的变化量和由加速度检测部检测出的车体的加速度，计算由转弯时作用于车体的离心力方向和车体的左右方向形成的第1偏离角β₂。

由此，即使处于伴随有车速变化的行驶状态，也能够正确地计算由离心力的方向和车体的左右方向形成的第1偏离角β₂。

(3)根据车辆的转弯行驶状态，改变反馈补偿的权重。

由此，能够起到发挥偏离角β的推定与反馈补偿这二者的优点的协调作用，因而作为系统整体能够进行高精度的偏离角β推定。

(4)车辆的转弯行驶状态越接近转弯性能极限，越增加反馈补偿的权重。

由此，能够可靠地起到发挥偏离角β的推定和反馈补偿这二者的优点的协调作用，因而作为系统整体能够进行高精度的偏离角β推定。

(5)在车辆的转弯行驶状态处于非转弯区域时，中止反馈补偿。

由此，避免了在式3或式4中产生0除数而无法进行适当的反馈补偿的情况，防止对推定精度的不良影响。

(6)在车辆的转弯行驶状态处于非转弯区域时，使第1偏离角β₂为0。

由此，避免了在式3或式4的Atan中产生0除数而不能进行适当的反馈补偿的情况，防止对推定精度的不良影响。也就是说，能够抑制推定出的偏离角β的漂移或振荡。

另外，在车辆的转弯状态处于非转弯状态时，不使用第1偏离角β₂，而使用第2偏离角β计算车辆偏离角，也能够得到同样的效果。另一方面，在车辆为正在转弯的状态时，也可以不使用第2偏离角β而使用第1偏离角β₂计算车辆偏离角。此外，也可以在车辆处于非转弯状态时，使用第2偏离角β计算车辆偏离角，在车辆处于正在转弯的状态时，使用第1偏离角β₂计算车辆偏离角，根据车辆的转弯状态，交替使用第1偏离角β₂和第2偏离角β。

(7)根据由横向加速度传感器14及前后加速度传感器15检测出的不同的2个方向的车体加速度，推定由转弯时作用于车体的离心力方向和车体左右方向形成的第1偏离角β₂，将推定出的第1偏离角β₂作为由车体前后方向和行进方向形成的偏离角β进行计算。

现有的一般方法中，因为着眼于在偏离角β的推定中如何求出侧滑速度(车体横方向的速度)，所以不能避免将加速度传感器的检测值进行积分的处理。但是，通过根据转弯时的离心作用的原理推定第1偏离角β₂，并将其直接作为偏离角β进行计算，能够以更简单的结构容易地推定偏离角β，而且不必担心由于伴随积分运算的误差累积等引起的推定误差、以及车辆建模时的模型化误差，因此能够高精度地推定偏离角β。

另外，根据由横向加速度传感器14及前后加速度传感器15检测出的不同的2个方向的车体加速度，推定由转弯时作用于车体的离心力方向和车体左右方向形成的第1偏离角β₂，同时经过以行驶状态为参数的积分运算，推定由车体的前后方向和行进方向形成的第2偏离角，根据第1偏离角β₂和第2偏离角β，计算偏离角，对应于偏差进行对积分运算的反馈补偿。

由此，能够修正由伴随积分运算的误差的累积等引起的推定误差，因而能够以简单的结构，容易且高精度地推定偏离角β。

第2实施方式

结构

下面，对本发明的第2实施方式进行说明。

如图7所示，该第2实施方式主要是利用直接积分法(第3偏离角推定部)来推定偏离角β。该直接积分法，是通过对根据车辆横向运动的平衡导出的下式进行积分，求出偏离角β的方法。

式5

$A_y=V(\mathrm{\γ}+\stackrel{\·}{\mathrm{\β}})$

并且，增加下述部分：第1校正部31，其以该直接积分法为主推定偏离角β，并且根据转弯时的离心作用原理，对横向加速度Gy进行反馈校正；第2校正部32，其根据线性观测器(第2偏离角推定部)对积分运算进行反馈校正：以及补偿部33，其根据前述推定补偿器20(第1偏离角推定部)对积分运算进行反馈补偿。

首先，在第1校正部31中，由转弯产生的“场力”、横向加速度Gy、偏离角β的关系采用下式作为补偿原理。

式6

$\hat{G}y=\cos \mathrm{\β}\×\sqrt{{(\mathrm{Gy}-\stackrel{\·}{V}y)}^2+{(\mathrm{Gx}-\stackrel{\·}{V}x)}^2}$

推定的横向加速度

比较将速度V、加速度的实测值Gy及Gx、偏离角推定值β代入上式而计算出的横向加速度

与传感器检测出的横向加速度Gy，根据其偏差进行反馈校正。

然后，在第2校正部32中，利用除去了图2的推定补偿器20的线性观测器，与直接积分法不同地推定偏离角β，根据曲这些直接积分法得到的推定值和由线性观测器得到的推定值的偏差进行反馈校正。在直线行驶状态或与其接近的行驶状态下，因为模型化误差的影响很小，所以即使是线性观测器也能够以足够的精度推定偏离角β。因此，如图8所示，在横向加速度Gy和偏行率较低的非转弯区域，增大增益K2，随着其向极限动作的接近而逐渐减小增益K2。

而且，在补偿部33中，与前述第1实施方式同样地，在推定补偿器20中使用Atan(Gy/Gx)计算第1偏离角β₂，根据该第1偏离角β₂和由直接积分法推定出的偏离角β的偏差、以及根据图5的控制对应图设定的增益K3，进行反馈补偿。

此外，各个增益K1～K3的比例即相对的权重，是随着车辆转弯行驶状态而变化的，在横向加速度Gy及偏行率均较低的时候，判断处于接近直线行驶的状态的非转弯区域，相对地增加第2校正部32的增益K2，在产生偏行率但横向加速度Gy很小时，判断处于微缓转弯区域，相对地增加第1校正部31的增益K1，在离开这些非转弯区域及微缓转弯区域时，相对地增加补偿部33的增益K3。

作用

下面，对第2实施方式的作用进行说明。

直接积分法不必担心模型化误差，但相反，因为是以积分为主的方法，所以具有误差累积的缺点。作为其解决方法，通常在调节积分的时间常数以减小误差的累计量等上想办法，但是因为只要产生推定误差就总是会受到其影响，或在长时间持续转弯状态的情况下，不能消除必须累积的信息，所以不能说是本质性的解决方法。

因此，在该第2实施方式中，对根据直接积分法推定出的偏离角β，利用第1校正部31、第2校正部32和第3校正部33适当地进行最优的校正或补偿。

也就是说，在处于近似直线行驶的状态时，因为能够由车辆模型进行的线性观测器推定高精度的偏离角β，所以相对地增加由该第2校正部32进行的反馈校正的权重。另外，在产生偏行率但横向加速度Gy很小而很难确保“场力”等、处于极短时间且微缓转弯行驶状态时，相对地增加由第1校正部31进行的反馈校正的权重。并且，在横向加速度Gx增加而处于能够确保“场力”的程度的转弯行驶状态时，相对地增加由补偿部33进行的反馈补偿的权重。

效果

如上所述，第1校正部31与“第1校正部”对应，第2校正部32与“第2校正部”对应，补偿部33与“补偿部”对应。另外，改变各个增益K1～K3的比例的运算处理与“变更部”对应。

(1)在利用直接积分法推定偏离角β的情况下，具有：

第1校正部，其根据转弯时的离心作用原理，对应于由直接积分法推定出的偏离角β和由加速度检测部检测出的车体加速度，对参数进行反馈校正；

第2校正部，其根据利用了车辆模型的线性观测器，与直接积分法不同地推定偏离角β，根据推定出的偏离角β和由直接积分法推定出的偏离角β的偏差，对该直接积分法的积分运算进行反馈校正；以及

变更部，其对应于车辆的转弯行驶状态，改变由补偿部进行的反馈补偿、由第1校正部进行的反馈校正、以及由第2校正部进行的反馈校正的各自的相对权重。

由此，能够得到发挥各种反馈校正及反馈补偿的优点的协调作用，因而作为系统整体，能够进行高精度的偏离角β推定。

(2)在车辆的转弯行驶状态处于非转弯区域时，相对地增加由第2校正部进行的反馈校正量，在处于微缓转弯区域时，相对地增加由第1校正部进行的反馈校正量，在离开非转弯区域及微缓转弯区域时，相对地增加由补偿部进行的反馈补偿的权重。

由此，能够可靠地得到发挥各种反馈校正及反馈补偿的优点的协调作用，因而作为系统整体，能够推定高精度的偏离角β。

(3)具有：加速度检测部，其经过以行驶状态为参数的直接积分法的积分运算，推定由车体前后方向和行进方向形成的偏离角β，检测向不同的2个方向的车体加速度Gy及Gx；以及第1校正部，其根据转弯时的离心作用原理，对应于由直接积分法推定出的偏离角β和由加速度检测部检测出的车体加速度Gy及Gx，对作为参数的横向加速度Gy进行反馈校正。

由此，能够以更简单的结构，容易且高精度地推定偏离角β。而且，不必担心车辆模型中的模型化误差。

第3实施方式

结构

下面，对本发明的第3实施方式进行说明。

该第3实施方式是将由前述推定补偿器20计算出的第1偏离角β₂作为偏离角β进行计算。即，根据下式计算偏离角β。

式7

$\mathrm{\β}=\frac{1}{2}\mathrm{\π}-A\tan \left(\frac{G_y-{\stackrel{\·}{V}}_y}{G_x-{\stackrel{\·}{V}}_x}\right)$

另外，如图9所示，与横向加速度传感器14及前后加速度传感器15不同地，还具有检测向相对车辆前后方向偏离±45〔deg〕的2个方向的加速度G1及G2的加速度传感器，在横向加速度Gy或前后加速度Gx小于或等于规定值的情况下，利用与其偏离±45〔deg〕设置的加速度传感器的检测值，计算偏离角β。

即，计算方法如上式，只要将计算结果返回传感器的偏转角度(此处为45〔deg〕)大小即可。当然，在该实施方式中为±45〔deg〕的偏转角，但该偏转角可以任意设定。

作用

下面，对第3实施方式的作用进行说明。

如果在式7的Atan中产生0除数，则值发散而无法计算偏离角β。因此，检测向相对车辆前后方向偏转±45〔deg〕的2个方向的加速度G1及G2，使用这些G1及G2计算偏离角β。如果所有的加速度传感器检测值都小于或等于规定值(有速度变化，从加速度传感器检测值中减掉速度变化值之后的值小于或等于规定值)，则判断为近似直线行驶状态，使偏离角β为0。而且，一般的车辆，因为所产生的偏离角β的区域受限制，所以如果以偏离该区域的方式设置2个加速度传感器，则通常能够避免0除数的产生。

效果

(1)检测向与车体的前后方向及左右方向各不相同的2个方向的加速度。

由此，避免了在式7的Atan中产生0除数而无法计算偏离角β的情况，能够可靠地得到偏离角β。

第4实施方式

结构

下面，对本发明的第4实施方式进行说明。

该第4实施方式，为了提高按照双车道变换的方式进行左右连续的转向操作时的反馈补偿的精度，根据车辆的转弯行驶状态，设定前述第1实施方式中的反馈增益K2。

在这里，根据图10的流程图说明反馈增益K2的设定处理。

在步骤S1中读入横向加速度Gy。

在接下来的步骤S2中根据前述图5的控制对应图，计算反馈增益K2。

在接下来的步骤S3中，判断反馈增益K2是否大于0。在该判断结果为“K2＝0”时，直接使K2为0，返回到规定的主程序。另一方面，在判定结果为“K2＞0”时，跳转至步骤S4。

在步骤S4中，读入偏行率γ及转向操纵角θ。

在接下来的步骤S5中，根据转向操纵角θ及偏离角β，计算前轮侧滑角β_F。

在接下来的步骤S6中，判断是否在与偏行率γ相反的方向上产生前轮侧滑角β_F。在这里，在β_F在与γ相同的方向上产生时，判断会产生作用于车体的离心力，直接设定K2而返回规定的主程序。另一方面，在β_F在与γ相反的方向产生时，判断作用于车体的离心力暂时消失，跳转至步骤S7。

在步骤S7中，将反馈增益K2校正为0。

在接下来的步骤S8中，判断前轮侧滑角β_F是否在与横向加速度Gy相同的方向上产生。在这里，在β_F在与Gy相反的方向上产生时，判断没有再发生作用于车体的离心力，返回上述步骤S7，在再发生作用于车体的离心力之前维持K2＝0。另一方面，在β_F在与Gy相同的方向上产生时，判断再发生作用于车体的离心力，返回到规定的主程序。

作用

下面，对第4实施方式的作用进行说明。

如图11所示，如果以行车线改变时的双车道变换方式，进行向左右的连续的转向操作，则在转弯方向从一侧转换到另一侧的瞬间，偏离角β残留(|β|＞0)，但会产生作用于车体的离心力暂时消失的现象。因此，在该离心力消失的期间，不能高精度地计算第1偏离角，所以会对反馈补偿造成影响。

因此，如果判定作用于车体的离心力暂时消失(步骤S6的判断为“是”)，则在直到再发生离心力的期间，将反馈增益K2限制为0(步骤S7)，避免对反馈补偿的影响。

离心力的消失，根据是否产生与偏行率γ方向相反的前轮侧滑角β_F进行判断。由此，通过比较转弯方向和前轮侧滑角β_F产生的方向，区别进行漂移行驶时的逆转向和进行双车道变换时的转向操作，正确地预测离心力的消失。也就是说，由于在转弯方向与前轮侧滑角β_F的产生方向一致的漂移行驶中，离心力并没有消失。

之后，如果判断离心力恢复、即再发生(步骤S8的判断为“是”)，则解除对反馈增益K2的限制，重新进行通常的反馈补偿。离心力的再发生根据是否产生与前轮侧滑角β_F相同方向的横向加速度Gy进行判断。

应用例

在上述第4实施方式中，在直至再发生离心力的期间，将反馈增益K2限制为0，但也可以从判断离心力消失的时刻开始经过规定的时间，限制反馈增益K2。也就是说，由于相对于转向操作的车辆动作的响应时间根据各车辆的各元素确定，所以在直至至少经过该响应时间之前，限制反馈增益K2即可。由此能够容易地得到前述的作用效果。

另外，在上述第4实施方式中，在检测出与转弯方向不同方向的前轮侧滑角β_F时，判断离心力暂时消失，但也可以在检测出与转弯方向不同方向的转向操纵角θ时，判断离心力暂时消失。也就是说，由于如果进行与转弯方向相反方向的转向操作、且转向操纵角θ越过中间位置，则使车体调头的力矩减小，之后离心力将暂时消失。由此，能够容易地得到前述作用效果。

另外，在上述第4实施方式中，如果检测出与转弯方向相反方向的前轮侧滑角β_F，则在直至离心力再发生之前的期间，限制反馈增益K2，但也可以在转弯方向从一侧移转到另一侧之前，恢复为向一侧的转向操纵角时，直接解除反馈增益K2的限制。也就是说，如果返回到向初始的转弯方向的转向操作，则离心力并不消失，而是继续沿着之前的转弯轨迹，因此不需要限制反馈增益K2。

另外，在上述第4实施方式中，或者限制反馈增益K2、或者将其解除时，都直接改变K2，但也可以抑制K2的变化速度(每隔规定时间的变化量)。也就是说，如果K2剧烈变化，则因为会对反馈补偿造成影响，所以通过规定的过滤处理使之变化平滑，从而能够实现防止过度响应的令人满意的反馈补偿。

另外，在上述第4实施方式中，根据车辆转弯行驶状态设定前述第1实施方式中的反馈增益K2，但当然，也适用于前述第2实施方式中的反馈增益K3。由此，当然能够得到与第2实施方式一致的作用效果。

效果

如上所述，图10的误差设定处理构成“补偿部”的一部分。

(1)在判断作用于车体的离心力对应于车辆的转弯行驶状态而暂时消失时，直到该离心力再发生之前，补偿部限制反馈补偿的权重。

由此，在进行双车道变换式的左右连续的转向操作，离心力暂时消失的情况下，能够避免由于第1偏离角β₂的误算使得反馈补偿精度降低的情况。

(2)在判断作用于车体的离心力对应车辆的转弯行驶状态而暂时消失时，从判断该离心力消失的时刻开始到经过规定时间之前，补偿部限制反馈补偿的权重。

由此，即使没有检测出离心力的再发生，也仅计测经过时间即可，因而能够容易地得到上述作用效果。

(3)在检测出与转弯方向相反方向的转向操作轮侧滑角时，补偿部判断作用于车体的离心力暂时消失。

由此，能够区别进行漂移行驶时的逆转向和进行双车道变换时的转向操作，正确地预测离心力的消失。而且，补偿部也可以在检测出与转弯方向相反方向的转向操纵角时，判断作用于车体的离心力暂时消失。由此，不运算前轮侧滑角β_F而仅检测转向操纵角θ即可，因而能够容易地得到上述作用效果。

(4)在检测出与转弯方向相同方向的横向加速度时，补偿部判断离心力再发生。

(5)在转弯方向从一侧向另一侧转换之前，恢复为向一侧的转向操纵角时，解除对反馈补偿的权重的限制。

由此，可以中止对反馈补偿权重的不必要的限制，在适当的时刻恢复为通常的反馈补偿。

(6)补偿部抑制反馈补偿权重的变化速度。

由此，能够平缓地改变反馈补偿权重，因而能够实现防止过度响应的令人满意的反馈补偿。

Claims (14)

1. 一种偏离角推定装置，其推定车辆的偏离角，其特征在于，具有：

加速度检测部，其检测不同的2个方向的车体加速度；

第1偏离角推定部，其根据前述加速度检测部检测出的前述车体的前述加速度，推定由作用于前述车体的离心力的方向和前述车体的左右方向形成的第1偏离角；以及

偏离角计算部，其根据前述第1偏离角，计算前述车辆的偏离角。

2. 如权利要求1所述的偏离角推定装置，其特征在于，具有：

行驶状态量检测部，其检测前述车体的行驶状态量；以及

第2偏离角推定部，其根据以由前述行驶状态量检测部检测出的行驶状态量为参数的积分运算，推定由前述车体的前后方向和前述车体行进方向形成的第2偏离角，

前述偏离角计算部根据前述第1偏离角和前述第2偏离角，计算前述车辆的偏离角。

3. 如权利要求2所述的偏离角推定装置，其特征在于，

具有转弯状态检测部，其检测前述车辆的转弯状态，

前述偏离角计算部根据前述转弯状态检测部检测出的前述车辆的转弯状态，使用前述第1偏离角和前述第2偏离角中的至少任一个，计算前述车辆的偏离角。

4. 如权利要求2所述的偏离角推定装置，其特征在于，

前述偏离角计算部具有补偿部，其根据前述第1偏离角和前述第2偏离角的偏差，对前述第2偏离角推定部的积分运算进行反馈补偿，前述偏离角计算部根据由前述补偿部反馈补偿后的第2偏离角，计算前述车辆的偏离角。

5. 如权利要求1所述的偏离角推定装置，其特征在于，

前述第1偏离角推定部根据车速的变化量和由前述加速度检测部检测出的车体的加速度，推定前述第1偏离角。

6. 如权利要求4所述的偏离角推定装置，其特征在于，

前述补偿部对应于车辆的转弯行驶状态，改变前述反馈补偿的权重。

7. 如权利要求6所述的偏离角推定装置，其特征在于，

车辆的转弯行驶状态越接近转弯性能的极限，前述补偿部越增加前述反馈补偿的权重。

8. 如权利要求6所述的偏离角推定装置，其特征在于，

在判断作用于车体的离心力对应于车辆的转弯行驶状态而暂时消失时，在直到该离心力再发生之前，前述补偿部限制前述反馈补偿的权重。

9. 如权利要求6所述的偏离角推定装置，其特征在于，

在判断作用于车体的离心力对应于车辆的转弯行驶状态而暂时消失时，从判断该离心力消失的时刻开始到经过规定时间之前，前述补偿部限制前述反馈补偿的权重。

10. 如权利要求2～9中任意一项所述的偏离角推定装置，其特征在于，

具有第3偏离角推定部，其利用以前述行驶状态量检测部检测出的行驶状态量为参数的直接积分法，推定第3偏离角，

前述偏离角计算部具有：

第1校正部，其根据转弯时的离心作用原理，对应于由前述第3偏离角推定部推定出的第3偏离角、和由前述加速度检测部检测出的车体的加速度，对前述第3偏离角推定部的前述参数进行反馈校正；

第2校正部，其对应于前述第2偏离角和前述第3偏离角的偏差，对前述第3偏离角推定部的积分运算进行反馈校正；以及

变更部，其对应于车辆的转弯行驶状态，使由前述补偿部进行的反馈补偿、由前述第1校正部进行的反馈校正、以及由第2校正部进行的反馈校正的各自的相对权重变化，

前述偏离角计算部利用前述第1校正部及前述第2校正部进行反馈校正，根据由前述补偿部反馈补偿后的第3偏离角，计算前述车辆的偏离角。

11. 如权利要求10所述的偏离角推定装置，其特征在于，

前述变更部在前述车辆的转弯行驶状态处于非转弯区域时，相对地增加由前述第2校正部进行的反馈校正的权重，在处于微缓转弯区域时，相对地增加由前述第1校正部进行的反馈校正的权重，在处于前述非转弯区域及前述微缓转弯区域以外时，相对地增加由前述补偿部进行的反馈补偿的权重。

12. 如权利要求1中的任意一项所述的偏离角推定装置，其特征在于，

前述加速度检测部，检测向车体的前后方向及左右方向的各自不同的2个方向的加速度。

13. 一种汽车，其特征在于，具有权利要求1所述的偏离角推定装置。

14. 一种偏离角推定方法，其特征在于，

推定由转弯时作用于车体的离心力方向和车体的左右方向形成的第1偏离角，同时经过以行驶状态为参数的积分运算，推定由车体的前后方向和行进方向形成的第2偏离角，根据该第1偏离角和第2偏离角的偏差，对前述积分运算进行反馈补偿。

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