CN101384462A - 车辆运行情况控制器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种车辆运行情况控制器。该控制器包括转弯力施加机构和稳定控制器。转弯力施加机构向车辆施加转弯力。稳定控制器用于调节转弯力施加机构，使得在车辆速度超过稳定限制速度的不稳定速度区域中，使车辆的转弯特性和直线行驶性质稳定。

Description

车辆运行情况控制器
技术领域
本发明一般涉及车辆运行情况(behavior)控制器的领域。
背景技术
在与改善车辆的转弯和紧急障碍躲避性能(emergencyobstacle avoidance performance)有关的技术领域中，使用已知的四轮转向装置，该四轮转向装置包括用于调节四个轮的轮转弯角以在紧急事件的情况下实现最大躲避性能的四轮转向机构。另外，已知这种驱动控制器，该驱动控制器在进行转弯时将左轮和右轮之间的驱动力的差用于偏航角速度控制。在日本专利申请平5-238403和平10-210604中可以发现这种驱动控制器的例子。
然而，在包括前述传统技术的一般车辆中，由于将车辆设计成具有上限为低转向过度(low oversteering)特性的转向不足(understeering)特性，因此当重心位于车辆的后部时，其偏航运动性能低于具有高转向过度特性的车辆。因此，仍需要进一步改善各种车辆的转弯和躲避性能。
发明内容
公开了一种车辆运行情况控制器。控制器包括转弯力施加机构和稳定控制器。所述转弯力施加机构向车辆施加转弯力。所述稳定控制器用于调节所述转弯力施加机构使得在车辆速度超过稳定限制速度的情况下，当在不稳定速度区域中时，使车辆的转弯特性和直线行使性质稳定。
在本申请中，当在不稳定速度区域中时，调节转弯力施加机构沿使转弯特性和直线行驶性质稳定的方向的操作量。也就是说，在一个实施例中，当在进行转弯的情况下根据负荷的改变在外侧轮胎和内侧轮胎之间产生轮胎的横向力差时，当由于给定的转向角使得该横向力差在车辆主体的长度方向上在该车辆主体上作用时，沿与转弯方向相反的方向产生偏航力矩。通过利用具有高转向过度特性的车辆的高水平的偏航运动特性，可以使用较少的力来抵消偏航力矩，其中，不稳定速度低于车辆的限制速度，由此例如在为了躲避紧急事件而需要进行急转弯的情况下产生更大的偏航力矩，并且稳定控制器用于在没有急转弯的正常稳定转弯的情况下或者在需要直线行驶特性时，以传统方式来获得期望的平稳转弯特征。
结果，可以在便于车辆稳定性的同时实现前所未有的更高水平的转弯性能。
附图说明
根据下面结合附图的说明，本系统的其它特征和优点将显而易见，其中:
图1是应用了车辆运行情况控制器的第一实施例的车辆的结构图。
图2是示出根据车辆速度和重量分布的变化而与特定操作量相对应的平稳状态值的变化的图。
图3是示出由控制器的第一实施例计算的车辆稳定控制处理的处理流程的流程图。
图4是控制器的第一实施例中的车辆稳定控制计算块的图。
图5是示出由控制器的第一实施例进行的车辆稳定控制处理的处理流程的流程图。
图6是在第一实施例中根据转向操作量和车辆速度的目标偏航角速度图。
图7示出第一实施例的车辆稳定控制功能的左转弯模拟的结果。
图8示出表示了第一实施例的车辆稳定控制功能的左转弯模拟的结果。
图9是示出在第一实施例中从车辆的后轮横向驱动力差到偏航角速度γ的平稳增益的图。
图10示出根据第一实施例的紧急事件躲避模拟的结果。
图11是示出第一实施例的效果的图。
图12是示出由集成控制器30的第二实施例执行的车辆稳定控制计算处理的处理流程的流程图。
图13是示出第二实施例的车辆稳定控制计算块的图。
图14示出在第二实施例中示出车辆稳定控制功能的左转弯模拟的结果。
具体实施方式
尽管权利要求书不限于所示出的实施例，但通过对各种例子的讨论，最佳地获得了对系统各方面的理解。现在参考附图，将详细示出示例性实施例。尽管附图表示了实施例，但附图并不必需按比例绘制，并且可能夸大某些特征以更好地示出和说明实施例的创新方面。此外，这里说明的实施例并没有意图详尽地或者其它地限制或限定在下面详细的说明书中所公开的以及在附图中示出的精确形式和结构。如下通过参考附图来详细说明本发明的示例性实施例。
第一实施例
图1是应用了第一实施例的车辆运行情况控制器的车辆1的结构图。这里，车辆1是可以使用分别的电动机来独立地驱动左后轮2RL和右后轮2RR的电动汽车。
如在图1中所示，车辆1配备有电动机3RL和3RR。(电动机3RL和3RR还被称为用于将转弯力施加至车辆的转弯力施加机构。在下文，将它们简称为电动机。)各电动机的转动轴(rotaryshaft)经由减速器4RL和4RR连接至后轮2RL和2RR。将两个电动机3RL和3RR的输出特性、两个减速器4RL和4RR的减速比以及轮2RL和2RR的半径全部设置为相同。
电动机3RL和3RR两者都是具有在转子中嵌入永久磁体的三相同步电动机。驱动电路5RL和5RR调节电动机3RL和3RR与锂离子电池6之间的电能交换以调整电动机3RL和3RR的供电和再生转矩，从而使得从集成控制器30(还称为稳定控制器)接收到的转矩命令值tTRL(左后轮)和tTRR(右后轮)相互一致。驱动电路5RL和5RR传输电动机3RL和3RR的输出转矩。将由转动位置传感器(未示出)检测到的电动机转动速度附至电动机转动轴并在操作中将其连接至集成控制器30。
前轮2FL和2FR主要根据由驾驶员操纵的方向盘11的转动运动、经由转向齿轮14来进行转向。辅助转向电动机12用于代替车辆宽度方向(左-右)的整个转向齿轮机构14以辅助转向。也就是说，前轮2FL和2FR的转向角等于由方向盘11产生的主转向角和由辅助转向电动机12产生的辅助转向角之和。控制电路13调节辅助转向电动机12的输出来控制前轮转向角以使其与从集成控制器30发送至控制电路13的目标前轮转向角tDF相一致。
通过使用转向电动机16来使整个转向齿条(steering rack)15在车辆宽度方向上位移从而使后轮2RL和2RR转向。控制电路17调节转向电动机16的输出以控制转向角使其与从集成控制器30发送来的目标后轮转向角tDR相一致。
将由加速器踏板传感器23检测到的加速器打开级别(opening level)信号AP0、由附着至方向盘11的转动轴的转向角传感器21检测到的方向盘转动角信号STR以及由偏航角速度传感器8检测到的偏航角速度信号γ输入至集成控制器30。
第一实施例的车辆1具有高的转向过度特性，并且设置了车辆参数(车辆重量m、前轮回转功率(cornering power)Kf、后轮回转功率Kr、轴距(wheel base)长度L、从重心到前轮轴的距离Lf、从重心到后轮轴的距离Lr以及后轮胎面宽度Lt)使得将稳定限制速度设置为低于车辆的限制速度(车辆的最大速度能力)。这里，稳定限制速度Vc指车辆的横向运动特性变得不稳定所要超过的车辆速度，并且可以由下面给出的基于S ankaido出版社出版的Masato Abe著作的标题为“车辆的运动及其控制方法(Motionsof a vehicle and controls thereof)”的日本公开的文章中说明的线性分析的假设的等式(1)来表示该稳定限制速度Vc。
V c = 2 K f K r L 2 m ( L f K f - L r K r ) · · · ( 1 )
Vc是随着车辆速度逐渐增大、描述车辆运动的所述方程式中固有值(unique value)的实数部分从负变为正的速度。根据等式(1)，当LfKf-LrKr为负时，Vc不存在，并且在不进行控制的情况下车辆特性稳定，而与车辆速度无关。另一方面，当LfKf-LrKr为正时，Vc存在，并且如果不进行控制则车辆特性不稳定。
然而，Vc并没有固定在等式(1)所示出的值，并且当由于车辆1的给定转弯状态或者由于在线性分析中没有考虑的性质而超过线性区域时，Vc改变。
然后，当施加固定后轮横向驱动力差时，如图2所示，随着接近稳定限制速度，偏航角速度的平稳状态值增大。尽管没有示出，但是当输入前轮转向角DF和后轮转向角DR时也观察到相同的特性，并且不仅相对于偏航角速度γ而且相对于车辆的横向力和横向滑动角也表现出相同的特性。另外，如由等式(1)和在图2中示出，当假定重心处的车辆参数恒定时，随着重心向后移位(随着Lf变得较长并且Lr变得较短)，稳定限制速度减小。
因此，当车辆1的重心朝向后部时，通过利用高偏航角速度可以实现仅需要小的操作量的高水平转弯性能的车辆。然而，对于在不需要急转弯的情况下进行必要转弯的不稳定车辆，通过由集成控制器30执行的车辆稳定控制可以使不稳定速度区域中的车辆运动特性稳定，后面将对此进行说明。
车辆稳定控制处理
图3是示出由集成控制器30要计算的车辆稳定控制处理的处理流程的流程图。集成控制器30在配备有微计算机以外还配备有如RAM和ROM等外围组件；并且集成控制器30以例如每5毫秒的固定时间间隔来执行图3的流程图中的处理。
首先，在步骤S100，以RAM参数的形式存储传感器信号以及从驱动电路5RL和5RR接收到的信号，并进入步骤S101。更具体地，以参数APS(以％为单位；当完全打开时为100％)存储加速器打开级别AP0信号，以参数STR(以rad为单位；将顺时针方向看作为正)来存储方向盘11的转动角信号，并且以参数γ(在图1中，将进行左转弯时的方向看作是正)来存储车辆偏航角速度信号。类似地，对于从驱动电路5RL和5RR接收到的信号，以参数TRL和TRR(两者均以Nm为单位；将车辆加速的方向看作为正)来存储电动机3RL和3RR的输出转矩，并且以参数NRL和参数NRR(两者均以rad/s为单位；将车辆向前移动的方向看作为正)来存储各电动机的转动速度。
在步骤S101，使用下面给出的等式(2)来计算车辆的速度V(以m/s为单位；将车辆向前移动的方向看作为正)，并且进入步骤S102。
V＝(NRL+NRR)x R/GG/2...(2)
这里，R表示轮半径，GG表示减速器4RL、4RR的减速比。
在步骤S102，执行由集成控制器30的车辆稳定控制计算块(图4)进行的车辆稳定控制计算处理(图5)，并进入“返回”。
车辆稳定控制计算处理
图5是示出车辆稳定控制计算处理的处理流程的流程图。下面将说明每个步骤(稳定控制器)。
在步骤S200，在目标偏航角速度计算部100处，基于根据图6中示出的图的方向盘11的转动角信号STR和车辆速度V来计算目标偏航角速度tγ，并且进入步骤S201。图6是用于根据转动角信号STR和车辆速度V来设置目标偏航角速度tγ的图，其中，设置目标偏航角速度tγ以随着转动角信号STR和车辆速度V增大而获取更大的值。
在步骤S201，在F/F命令部101处，计算用于实现在步骤S200中获得的目标偏航角速度tγ的前馈(feed-forward)命令值uFF，并且进入步骤S202。
例如，根据下面给出的等式(3)使用用于从操作量u转换成偏航角速度γ的传递函数Q(s，V)来计算前馈命令值uFF，使得偏航角速度γ变成从目标偏航角速度tγ的由用于特定响应的传递函数D(s，V)表示的响应。
uFF = D ( s , V ) Q ( s , V ) tγ · · · ( 3 )
这里，s表示正算子(positive operator)。假定前馈命令值uFF是操作量u，则可以由下面给出的等式(4)来表示用于将目标偏航角速度tγ转换成偏航角速度γ的传递函数。
γ = Q ( s , V ) u
= Q ( s ) D ( s , V ) Q ( s , V ) tγ
= D ( s , V ) tγ · · · ( 4 )
这样，偏航角速度γ变成从目标偏航角速度tγ的由传递函数D(s，V)表示的响应。尽管后面将参考车辆运动的描述来对其进行说明，但使用涉及车辆的特性Q(s)的等式(3)来自动计算在稳定速度区域和不稳定速度区域中在具有不同极性(polarity)的平稳转弯期间要执行的操作的量以及在目标偏航角速度出现变化的情况下在稳定速度区域和不稳定速度区域中沿相同方向的操作量。
在步骤S202，在F/B命令部102处，为了使偏航角速度稳定并补偿由于前馈不能单独解决的基于模型的误差所造成的偏航角速度γ偏离目标偏航角速度tγ的偏差，根据目标偏航角速度tγ和偏航角速度γ之间的偏差来计算反馈命令值uFB以补偿该偏差。然后，进入步骤S203。
例如，在控制侧使用由下面给出的等式(5)表示的PI补偿器。
uFB = kPs + KI s ( tγ - γ ) · · · ( 5 )
这里，kP表示比例增益，并且KI表示积分增益。
在步骤S203，输出在步骤S201中获得的前馈命令值uFF与在步骤S202中得出的反馈命令值uFB之和作为操作量u(转弯命令值)，并且进入“返回”。
车辆稳定控制功能
下面使用车辆左转弯的例子将说明当在不稳定速度区域中行驶时传统车辆和第一实施例的车辆之间的操作量和车辆运行情况的差异。此外，尽管将操作量作为后轮的驱动力之间的差来进行说明，但还可以使用前轮转向角或后轮转向角来作为操作量。
图7和图8示出了从左转弯开始直到其完成时的偏航角速度γ和操作量(后轮横向驱动力差)的时间历史。图7使用虚线示出了第一实施例的车辆(如果不进行控制，则在稳定限制速度Vc时和超过稳定限制速度Vc时变得不稳定的车辆)的车辆速度低于稳定限制速度Vc的情况，并且使用实线示出了车辆速度高于稳定限制速度Vc的情况。在图8中，对于第一实施例的车辆，当车辆的车辆速度Vc高于稳定限制速度Vc时，使用实线来表示第一实施例的车辆，并且使用虚线来表示在低于车辆限制速度时稳定限制速度Vc不存在的传统车辆(在不进行控制的情况下保持稳定的车辆)。
从图7和图8可以看出，在偏航角速度γ增大的转弯开始时间A处，在不进行控制的情况下车辆稳定(传统车辆和车辆速度低于Vc的第一实施例的车辆)时以及在如果不进行控制则车辆不稳定(车辆速度高于Vc的第一实施例中的车辆)时要进行的操作的量具有相同的极性，并且沿相同方向进行该操作。
接着，在以固定偏航角速度γ进行平稳转弯的时区B，在不进行控制的情况下车辆稳定时和在如果不进行控制则车辆不稳定时要执行的操作的量具有不同的极性。
最终，在偏航角速度γ返回0的转弯完成C处，在不进行控制的情况下车辆稳定时和在如果不进行控制则车辆不稳定时要执行的操作的量处于相同方向但具有不同的极性。另外，尽管在不进行控制的情况下车辆稳定时仅减少了操作量，但在如果不进行控制则车辆不稳定时，操作量的绝对值首先增大然后减小至接近0。
接着，将说明在不进行控制的情况下车辆稳定时和在如果不进行控制则车辆不稳定时操作量有所不同的原因。
当在滑动角小的区域中时，横向方向的车辆特性采用前轮转向角DF、后轮转向角DR以及后轮横向驱动力差uY作为输入；并且在使用横向滑动角β和偏航角速度γ作为状态量时由下面给出的等式(6)来表示车辆特性。
dβ dt dγ dt = a 11 ( V ) a 12 ( V ) a 21 a 22 β γ + b 11 ( V ) b 12 ( V ) 0 b 21 b 22 b 23 DF DR uY · · · ( 6 )
这里，a11(V)、a12(V)、b11(V)和b12(V)表示基于车辆参数和车辆速度V所确定的系数；并且a21、a22、b21、b22和b23是基于车辆参数所确定的常数。另外，与车辆参数和车辆速度无关地确定了b21、b22和b23。因而，不管车辆参数和车辆速度如何，在改变dγ/dt时要执行的操作的方向保持相同。因此，在转弯开始时间A和转弯完成时间C处，在不进行控制的情况下车辆稳定时和在如果不进行控制则车辆不稳定时要执行的操作的量沿相同方向变化。
图9中示出从第一实施例的车辆的后轮横向驱动力差到偏航角速度γ的平稳增益。在图9中，Vc表示稳定限制速度，并且在到达Vc时，颠倒了稳定区域(稳定速度区域)和不稳定区域(不稳定速度区域)中平稳增益的极性。因此，为了在以高于Vc的车辆速度生成具有相同极性的偏航角速度γ时进行平稳转弯，如由图7和8中的(B)中的“平稳转弯期间”所示，使用具有不同极性的操作量。
另外，图9示出接近稳定限制速度Vc，平稳增益的绝对值很高，并且用于生成相同偏航角速度γ的操作量小。在到达稳定限制速度Vc时平稳增益的极性改变的事实以及接近稳定限制速度Vc时稳定增益变得很高的事实适用于前轮角和后轮角。
因此，可以通过实现不稳定车辆来使用到偏航角速度的大的稳定增益，使得通过相同的操作量可以进行急转弯。此外，由于仅需要比传统稳定车辆(具有转向不足特性的车辆)的操作量小的操作量来实现相同水平的转弯性能，因此还可以期望由于致动器的尺寸缩小以及改善的燃料消耗引起的费用降低。
如上所述，在第一实施例的车辆运行情况控制器30的情况下，可以使用小的力来生成偏航角速度γ从而例如通过利用高水平的偏航运动性能来改善紧急事件躲避所需要的急转弯的转弯性能。
另一方面，在不需要急转弯的普通稳定转弯的情况下或者当需要直线行驶时，基于图5中示出的流程图来执行车辆稳定控制以获得正如具有转向不足特性的传统车辆那样的期望的平稳转向特性。
图10示出当调节前轮转向角、后轮转向角以及后轮横向驱动力差使得稳定车辆和超过稳定限制速度Vc的不稳定车辆能够在相同的车辆速度下快速地横向移动时获得的结果。使用点线表示的车辆是稳定车辆，并且使用实线表示的车辆是不稳定车辆。在不稳定车辆的情况下，车辆主体的边缘更快地脱离与由虚线表示的基准线的接触。也就是说，因为由于第一实施例的车辆稳定控制功能当在不稳定速度区域中时即使以大于稳定限制速度Vc的车辆速度也能获得稳定行驶，所以通过利用有助于高的转向过度特性的高水平的偏航运动性能，可以实现比传统车辆的更优良的转弯性能和紧急躲避性能。
使用图11将说明差异的原因之一。图11中示出的车辆在进行如粗箭头所示的左转弯时在图中从底部向顶部行驶。当进行左转弯时，由于负荷的改变，施加至车辆左侧的内轮的负荷变得大于施加至车辆右侧的外轮的负荷。对于由负荷的改变在轮胎中引起的横向力，内轮上的横向力Yfl和Yrl变得大于外轮上的横向力Yfr和Yrr。因此，就沿车辆的纵向方向的分力(forcecomponent)而言，外轮上的纵向分力Yfrd和Yrrd大于内轮上的纵向分力Yfld和Yrld。因而，由于内轮上的纵向分力Yfld与Yrld之和Yld和外轮上的纵向分力Yfrd与Yrrd之和Yrd之间的纵向力差，所以在与转弯方向相反的方向上产生偏航力矩Md。因为具有高水平的偏航力矩性能的不稳定车辆具有较小的、用于抵消作为对转弯的阻力的力矩的力，因此减少了用于抵消的、要消耗的横向力，作为结果，与稳定车辆的横向运动性能相比，可以改善横向运动性能。
在第一实施例的车辆运行情况控制器30的情况下，稳定控制机构根据基于转动角信号STR的操作量u，执行稳定操作以颠倒具有稳定限制速度Vc作为边界的稳定速度区域和不稳定速度区域中的极性。
如在图9中所示，由于在到达稳定限制速度Vc时，颠倒了从车辆中的后轮横向驱动力差到偏航角速度γ的平稳增益的极性，因此需要施加具有不同极性的操作量从而在以大于Vc的速度生成具有相同极性的偏航角速度γ时进行平稳转弯。
相反，当执行稳定操作使得尤其当进行平稳转弯时在到达稳定限制速度Vc时颠倒了极性时，通过不稳定车辆独有的操作可以使车辆的转弯特性稳定。
在第一实施例的车辆运行情况控制器30的情况下，当在车辆速度大于稳定限制速度Vc时转动角信号STR改变时，稳定控制机构首先沿与在稳定速度区域中执行的操作相同的方向执行操作，并且通过施加相对于在稳定速度区域中执行的操作颠倒了极性的操作量来维持转弯状态。也就是说，由于在进行平稳转弯时需要施加具有不同极性的操作量以生成与不进行控制的稳定车辆的偏航角速度相同的偏航角速度γ，因此当在速度大于稳定限制速度Vc时改变转动角信号STR时，首先沿与在稳定速度区域中执行的操作相同的方向执行该操作。由于在进行稳定转弯时可以实现转弯量的这种期望的改变，因此在通过施加相对于在稳定速度区域中执行的操作颠倒了极性的操作量的转弯期间，可以维持转弯状态。
在第一实施例的车辆运行情况控制器30的情况下，在转弯开始时，稳定控制机构首先执行以与在前述稳定车辆区域中执行的操作相同的极性并且沿相同的方向执行操作。一旦开始了转弯，稳定控制机构通过施加相对于在稳定速度区域中执行的操作颠倒了极性的操作量来维持转弯状态。
也就是说，为了在偏航角速度γ增大的转弯开始时生成与不进行控制的稳定车辆的偏航角速度相同的偏航角速度γ，需要具有相同极性的操作量。因而，由于可以从稳定直线行驶到稳定转弯开始这种期望的转弯，因此在开始转弯时，沿与在前述稳定车辆区域中执行的操作相同的方向并以相同的极性的执行操作，并且一旦开始了转弯则通过施加相对于在稳定速度区域中执行的操作颠倒了极性的操作量来维持转弯状态。
在第一实施例的车辆运行情况控制器30的情况下，当完成转弯时，稳定控制机构首先执行操作以增加具有与在稳定速度区域中执行的操作相同的极性并且沿相同的方向的操作量，并且一旦完成了转弯则将操作量返回至接近0。
也就是说，因为在偏航角速度γ返回至0的转弯完成时，必须生成具有与稳定速度区域中的极性相反的极性、但在相同方向的操作量，以生成与不进行控制的稳定车辆的偏航角速度相同的偏航角速度γ，因此在完成转弯时首先执行操作以增加具有相反极性并且沿相同方向的操作量。由于可以实现从稳定转弯到稳定直线行驶的这种期望的转弯的完成，因此在转弯结束时操作量返回至接近0。
在第一实施例的车辆运行情况控制器30的情况下，转弯力施加机构是生成后轮横向力差的机构。
也就是说，当施加转弯力以在使用车辆独有的相同操作量时使用允许相对于轮胎的横向力更快地生成纵向力的后轮横向力差来使前轮和后轮转动时，可以产生就稳定性而言的更多余量，使得可以更可靠地使车辆稳定。
在第一实施例的车辆运行情况控制器30的情况下，可以实现下面的效果。
通过提供产生车辆转弯力的电动机3RL和3RR、以及调节电动机3RL和3RR的操作量以在超过车辆运行情况变为不稳定的稳定限制速度Vc的稳定速度区域中使车辆的转弯特性和直线行驶性质稳定的稳定控制机构(图5)，在容易使车辆的转弯特性和直线行驶性质稳定时，可以实现转弯力施加机构的操作量的限制所没有限定的高水平的转弯性能，如前轮和后轮的转弯角以及致动/驱动力差等。
由于稳定控制机构根据基于转动角信号S TR的操作量u执行稳定操作，以颠倒具有稳定限制速度Vc作为边界的、低于稳定限制的稳定速度区域和高于稳定限制的不稳定区域中的极性，因此可以通过不稳定车辆独有的操作来使车辆的转弯特性稳定。
由于稳定控制机构当在车辆速度高于稳定限制速度Vc时转动角信号STR改变时首先沿与在稳定速度区域中执行的操作相同的方向执行操作，并且通过施加相对于在稳定速度区域中执行的操作颠倒了极性的操作量来维持转弯状态，因此可以在稳定地进行转弯时实现操作量的期望的改变。
由于在开始转弯时，稳定控制机构执行以与在稳定速度区域中执行的操作相同的极性并且沿相同的方向执行操作，并且一旦已经开始了转弯则通过施加相对于在稳定速度区域中执行的操作颠倒了极性的操作量来维持转弯状态，因此可以启动从稳定直线行驶到稳定转弯的期望的转弯。
由于在完成转向时，稳定控制机构执行操作以增加具有与在稳定速度区域中执行的操作相同的极性并且沿相同的方向的操作量，并且一旦完成了转弯则将操作量返回至接近0，因此可以实现从稳定转弯到稳定直线行驶的转弯的期望的完成。
由于使用生成后轮横向驱动力差的两个电动机3RL和3RR作为转弯力施加机构，因此可以比在使前轮和后轮转向时产生更多的余量，从而可以更可靠地使车辆稳定。
第二实施例
将示出将前轮转向角DF和后轮转向角uY用于稳定操作量的情况作为第二实施例。这里，因为其结构与第一实施例的结构相同，因此将省略对其的例示和说明。在第二实施例中，电动机3RL和3RR以及辅助转向电动机12用于配置将转弯力施加至车辆的转弯力施加机构。
车辆稳定计算控制处理
图12是示出由普通控制器30的车辆稳定控制计算块(图13)执行的车辆稳定计算控制处理的处理流程的流程图。下面将说明各步骤(稳定控制步骤)。
在步骤S400，根据图6中示出的图，从来自方向盘11的转动角信号STR和车辆速度V，在目标偏航角速度计算部300处计算目标偏航角速度tγ，并进入步骤S401。
在步骤S401，在用于实现在步骤S400中获得的目标偏航角速度tγ的前馈命令值中，在第一F/F命令部301处计算用于基于前轮转向角的操作的部分，并且进入步骤S402。在使用前轮转向角作为操作量以计算第一前馈操作量u1时，将以与参考第一实施例示出的图5中的步骤S201中的方式相同的方式计算出的操作量乘以校正系数k。采用前馈操作量u1作为前轮转向角命令tUF。校正系数k表示前馈命令值中要分配给前轮角的部分，其中0表示0％，并且1表示100％。
在步骤S402，在用于实现所获得的目标偏航角速度tγ的前馈命令值中，在第二F/F命令部302处计算用于基于后轮横向驱动力差的操作的部分，并且进入步骤S403。将以与参考第一实施例示出的图5中步骤S201的方式相同的方式计算出的操作量乘以(1-k)，以计算第二前馈操作量uFF。
在步骤S403，根据目标偏航角速度tγ和检测出的偏航角速度值γ之间的偏差，以与参考第一实施例示出的图5的步骤S202中的方式相同的方式来计算反馈命令值uFB，以补偿该偏差，并且进入步骤S404。
在步骤S404，输出在步骤S402中获得的第二前馈操作量uFF和在步骤S403中获得的反馈操作量uFB之和作为后轮横向驱动力差操作量u2，并且进入“返回”。
车辆稳定控制功能
与第一实施例的情况一样，图14中示出从进行左转弯开始到完成的偏航角速度、前轮转向角和后轮横向驱动力差的时间历史。在图14中，使用虚线来表示第二实施例的车辆的车辆速度低于稳定限制速度Vc的情况，并且使用实线示出车辆速度高于稳定限制速度Vc的情况。这里，将前馈命令值的分配设置为0.5。
根据图14，如在第一实施例中的操作量，在改变偏航角速度时，当车辆速度低于稳定限制速度Vc时以及当车辆速度高于稳定限制速度Vc时沿相同方向改变前轮转向角的操作量。在以固定偏航角速度的平稳转弯期间，在车辆速度低于稳定限制速度Vc时和在车辆速度高于稳定限制速度Vc时执行的操作的量采用不同的极性。
在第二实施例的车辆运行情况控制器30的情况下，提供了多个转弯力施加机构，并且稳定性控制机构(图12)调节了多个转弯力施加机构中各个的操作量。换句话说，使用两个不同的操作量，即前轮转向角和后轮横向驱动力差来实现稳定操作，使得与在第一实施例中相比，可以更广地扩散操作量的负荷，这样可以通过缩小致动器(电动机)的尺寸来减少成本。
在第二实施例的车辆运行情况控制器30中，在上述结合第一实施例说明的效果以外，可以实现下面的效果。
由于提供了多个转弯力施加机构，并且稳定机构(图12)调节多个转弯力施加机构中各个的操作量，因此与在第一实施例中的相比，可以更广地分散操作量的负荷，从而使得可以通过缩小致动器(电动机)的尺寸来及减少成本。
其它应用例子
优选上述说明的第一和第二实施例。然而，本发明的具体结构不限于第一和第二实施例，并且在本发明中还可以预料到其它设计变形。
尽管在第一和第二实施例中，根据偏航角速度说明了要稳定的物理量，但本发明不限于偏航角速度。也就是说，可以使用任何物理量，只要该物理量示出了在不稳定状况下的发散趋势；也就是说，为此目的可以使用例如侧向力、偏航力矩或者侧向加速度。
此外，尽管第一和第二实施例中的描述表示了主要将后轮横向驱动力差看作为操作量并且还可以将前轮转向角或后轮转向角看作为操作量，然而可以使用任何类型的操作量，只要该物理量可用于操纵表示了车辆的给定转弯状态的物理量，例如前轮横向驱动力差、前后轮驱动力差或者独立的横向转向。并且，仅选择一个操作量作为稳定操作量不是必需的，并且根据给定系统的特性，可以组合两个或多个操作量。
此外，前馈命令值uFF的计算不限于在第一和第二实施例中示出的方法。例如，可以使用根据偏航角速度及其改变量而预先准备的图来计算前馈命令值uFF。另外，可以使用H∞控制理论或滑动模块控制规则作为用于计算反馈命令值uFB的方法。
尽管在第一和第二实施例中示出了将本申请的车辆运行情况控制器应用于电动汽车的情况，但可以将车辆运行情况控制器应用于其它车辆，如汽油动力汽车或混合动力汽车等，并可以获得与第一和第二实施例相同的效果。
前述说明仅用于例示和说明要求保护的本发明的示例性实施例。并没有意图详尽或将本发明限制为所公开的任何精确形式。本领域的技术人员应当理解，在不背离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物来替换其元件。另外，在不背离实质范围的情况下，可以进行许多修改以使具体的情形和材料适用于本发明的教导。因此，期望本发明不限于作为执行本发明所预料的最优模式而公开的具体实施例，但本发明将包括在权利要求书的范围内的所有实施例。在不背离本发明的精神或范围的情况下，除非具体说明或示出，可以实施本发明。仅由所附的权利要求书来限制本发明的范围。
本申请要求2006年2月17日提交的日本专利申请2006-041095的优先权。该申请的内容，包括其说明书、附图及权利要求书在此通过引用而被整体包括。

Claims (10)

1.一种车辆运行情况控制器，包括:
转弯力施加机构，用于向车辆施加转弯力；以及
稳定控制器，用于调节所述转弯力施加机构，使得在车辆速度快于稳定限制速度的不稳定速度区域中，使车辆的转弯特性和直线行驶性质稳定。
2.根据权利要求1所述的车辆运行情况控制器，其特征在于:
所述稳定控制器执行稳定操作，使得当在所述不稳定速度区域中所述车辆速度快于所述稳定限制速度时和当在稳定速度区域中所述车辆速度小于所述稳定限制速度时，颠倒操作量的极性。
3.根据权利要求2所述的车辆运行情况控制器，其特征在于:
所述稳定机构执行稳定操作，使得在所述车辆速度处于所述车辆速度快于所述稳定限制速度的所述不稳定速度区域中时，颠倒所述操作量的所述极性。
4.根据权利要求2所述的车辆运行情况控制器，其特征在于:
当驾驶者在所述不稳定速度区域中进行转弯操作时，所述稳定控制器首先沿在所述稳定速度区域中执行转向操作的方向进行转向操作，其次沿从在所述稳定速度区域中执行的转向操作颠倒所述操作量的极性的方向来执行转向操作。
5.根据权利要求1所述的车辆运行情况控制器，其特征在于:
在开始转弯时，所述稳定控制器首先以与在所述稳定速度区域中执行的操作相同的极性并沿与在所述稳定速度区域中执行的操作相同的方向进行操作，并且所述稳定控制器随后以从所述稳定速度区域的极性颠倒的极性的操作量进行控制。
6.根据权利要求1所述的车辆运行情况控制器，其特征在于:
在结束转弯时，所述稳定机构首先以与在所述稳定速度区域中相同的极性并沿与在所述稳定速度区域中相同的方向进行操作，并且
当所述转弯结束时，所述稳定机构随后进行控制以将操作量返回至接近零。
7.根据权利要求1所述的车辆运行情况控制器，其特征在于:
所述转弯力施加机构生成后轮横向驱动力差，并且使用左轮和右轮的驱动力之间的差作为操作量。
8.根据权利要求1所述的车辆运行情况控制器，其特征在于:
提供多个所述转弯力施加机构，以及
所述稳定机构控制多个所述转弯力施加机构的各操作量。
9.一种车辆运行情况控制器，包括:
转弯力施加机构，用于向车辆施加转弯力，
车辆参数，设置所述车辆参数，使得在车辆运行情况变得不稳定的所述车辆的预定最大速度能力下，存在不稳定速度区域，以及
稳定控制机构，用于控制所述转向力施加机构以沿使在所述稳定速度区域中已经变得不稳定的车辆稳定的方向来施加力。
10.一种车辆运行情况控制器，包括:
转弯力施加部件，用于向车辆施加转弯力；以及
稳定控制部件，用于在当车辆运动已经变得不稳定时的不稳定速度区域中的情况下，沿使车辆的转弯特性和直线行驶性质稳定的方向调节所述转弯力施加部件的操作量。
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