CN102066183B

CN102066183B - 车辆的转向控制装置

Info

Publication number: CN102066183B
Application number: CN2009801233862A
Authority: CN
Inventors: 西川智久
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-03-03
Filing date: 2009-03-03
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2029-03-03
Also published as: WO2010100719A1; JPWO2010100719A1; US20110077823A1; DE112009001475T5; CN102066183A; JP5146593B2

Abstract

一种车辆的转向控制装置，独立地对前轮及后轮进行转向控制。相位控制单元通过进行对于转向控制单元的控制来控制车室内的规定位置的横摆角速度和横向加速度之间的相位差。另外，设定单元基于上述车室内的乘员的搭乘位置状态设定上述规定位置。由此，能够在车室内的规定位置适当地控制横摆角速度和横向加速度之间的相位差。因此，可适当地确保该规定位置的乘员的舒适性(乘坐舒适性)。

Description

车辆的转向控制装置

技术领域

本发明涉及独立地对前轮的转向角和后轮的转向角进行控制的车辆的转向控制装置。

背景技术

在例如专利文献1至3中提出了这种技术。在专利文献1中提出了在搭载了四轮转向控制装置的车辆中，反馈检测出的横摆角速度来校正后轮转向角，控制横向加速度。在专利文献2中提出了在四轮转向控制装置中检测出横摆角速度和横向加速度，并根据横向加速度大小控制后轮转向角。在专利文献3中提出了在四轮转向控制装置中驾驶者能够自由地选择使基于后轮控制的横向G感应控制和横摆角速度感应控制中任意一个控制优先的技术。

其他与本发明相关的技术记载在专利文献4及5中。

专利文献1：日本特开平5-85383号公报

专利文献2：日本特开平5-105101号公报

专利文献3：日本特开平6-99831号公报

专利文献4：日本特开2004-243813号公报

专利文献5：日本特开2008-129948号公报

然而，在上述专利文献1至5中，没有记载适当考虑横摆角速度和横向加速度之间的相位差而进行转向控制的内容。另外，存在驾驶座席(驾驶席)和后部座席中横摆角速度和横向加速度之间的相位差不同的倾向，但对此的应对也没有进行考虑。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而做出的，其目的在于提供一种能够通过适当地控制车室内的规定位置的横摆角速度和横向加速度之间的相位差来确保乘员的舒适性的车辆的转向控制装置。

在本发明的一个观点中，车辆的转向控制装置具备：转向控制单元，独立地对前轮及后轮进行转向控制；相位控制单元，通过进行对所述转向控制单元的控制来控制车室内的规定位置的横摆角速度和横向加速度之间的相位差；及设定单元，基于所述车室内的乘员的搭乘位置状态来设定所述规定位置。

上述的车辆的转向控制装置通过转向控制单元对前轮及后轮独立地进行转向控制。相位控制单元通过进行对于转向控制单元的控制，控制车室内的规定位置的横摆角速度和横向加速度之间的相位差。另外，设定单元基于车室内的乘员的搭乘位置状态设定规定位置。根据上述的车辆的转向控制装置，能够适当地控制在车室内的规定位置处横摆角速度和横向加速度之间的相位差。因此，可适当地确保该规定位置的乘员的舒适性(乘坐舒适性)。

在上述车辆的转向控制装置的一方式中，所述相位控制单元进行控制以在所述规定位置使所述横向加速度的相位比所述横摆角速度的相位领先。

根据该方式，能够有效地确保规定位置的乘员的舒适性。

在上述车辆的转向控制装置的其他的一方式中，所述设定单元取得有无后部座席乘员的存在作为所述搭乘位置状态，并在所述后部座席乘员存在的情况下将所述规定位置设定为后部座席侧，在所述后部座席乘员不存在的情况下将所述规定位置设定为前部座席侧。

根据该方式，能够根据有无后部座席乘员适当地决定使横向加速度和横摆角速度之间的关系(相位差)优先的规定位置，可适当地确保该规定位置的乘员的舒适性。因此，在例如存在后部座席乘员的情况下，可适当地确保后部座席乘员的舒适性。

在上述车辆的转向控制装置的其他的一方式中，所述设定单元根据基于驾驶者的操作的车室内的开关的设定状态来设定所述规定位置。

根据该方式，能够根据驾驶者的设定适当地决定使横向加速度和横摆角速度之间的关系(相位差)优先的规定位置，可适当地确保该规定位置的乘员的舒适性。

在上述车辆的转向控制装置中，优选所述相位控制单元能够在车速为规定速度以下时控制所述相位差。

附图说明

图1是表示适用本实施方式的车辆的转向控制装置的车辆的概略构成的图。

图2是表示横向加速度和横摆角速度之间的相位差的具体例子的图。

图3是表示第1实施例的控制处理的流程图。

图4是表示第2实施例的控制处理的流程图。

图5是表示第3实施例的控制处理的流程图。

标号说明

1发动机、2f前轮、2r后轮、4方向盘、5方向盘角度传感器、6车速传感器、7f前轮用驱动器、7r后轮用驱动器、10系统控制器

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。

[车辆的构成]

首先，使用图1对适用本实施方式的车辆的转向控制装置的车辆的整体构成进行说明。

图1是表示车辆的概略构成的示意图。图1是从上方观察车辆的图，左侧表示车辆的前方，右侧表示车辆的后方。另外，虚线箭头表示信号的输入输出。

车辆主要具备发动机1、前轮2fR、2fL、后轮2rR、2rL、前轮用转向轴3f、后轮用转向轴3r、方向盘(转向轮)4、方向盘角度传感器5、车速传感器6、前轮用驱动器7f、后轮用驱动器7r、及系统控制器10。在以下的说明中，对于左右对称配置的构成要素，在需要区别左右的情况下在标号上附加“L”、“R”，在不需要区别左右的情况下省略“L”、“R”。

发动机1是使燃烧室内的混合气体爆炸而产生动力的内燃机。由发动机1产生的动力经由未图示的液力变矩器、变速器、驱动轴等传递到前轮2f及后轮2r中至少一个。

前轮2f经由前轮用转向轴3f利用前轮用驱动器7f控制转向角。后轮2r经由后轮用转向轴3r利用后轮用驱动器7r控制转向角。即，前轮2f及后轮2r各自独立地控制转向角(换言之，单独地进行转向)。这样，车辆构成为可四轮转向。

方向盘4用于由驾驶者使车辆旋转等操作，驾驶者的转向力经由转向轴传递至前轮用驱动器7f。由驾驶者使方向盘4旋转的角度(方向盘角度)通过方向盘角度传感器5检测得出。方向盘角度传感器5向系统控制器10供给与检测出的方向盘角度相对应的检测信号S1。另外，车速传感器6检测出车辆的速度(车速)，并向系统控制器10供给与检测出的车速相对应的检测信号S2。

前轮用驱动器7f及后轮用驱动器7r相当于本发明的转向控制单元，构成为可分别控制各前轮2f及后轮2r的转向角。具体而言，前轮用驱动器7f及后轮用驱动器7r分别根据从系统控制器10供给的控制信号S3f及控制信号S3r经由前轮用转向轴3f及后轮用转向轴3r控制前轮2f及后轮2r的转向角。详细而言，前轮用驱动器7f及后轮用驱动器7r分别进行控制，以使前轮2f及后轮2r按照与从系统控制器10供给的控制信号S3f及控制信号S3r相对应的转向角转向。

系统控制器10由所谓ECU(Electric Control Unit：电子控制单元)等构成，具有CPU、ROM、RAM、A/D变换器及输入输出接口等。在本实施方式中，系统控制器10基于从方向盘角度传感器5取得的方向盘角度(与检测信号S1对应)及从车速传感器6取得的车速(与检测信号S2对应)，经由前轮用驱动器7f及后轮用驱动器7r进行对于前轮2f及后轮2r的转向控制。详细如后所述，系统控制器10作为本发明的相位控制单元及设定单元起作用。

[转向控制方法]

接着，对本实施方式中系统控制器10进行的转向控制方法进行说明。在本实施方式中，系统控制器10进行对于前轮用驱动器7f及后轮用驱动器7r的控制，从而控制车室内规定位置的横摆角速度和横向加速度之间的相位差。具体而言，系统控制器10进行转向控制以使在车室内的规定位置的横摆角速度和横向加速度之间的相位差为希望的相位差。例如，系统控制器10进行转向控制以在该规定位置使横向加速度的相位比横摆角速度的相位领先。作为一例，系统控制器10选择预先准备的用于进行转向控制的控制映射或控制规则而执行转向控制，以在该规定位置使横向加速度的相位比横摆角速度的相位领先。

进而，系统控制器10基于车室内乘员的搭乘位置状态设定上述规定位置。例如系统控制器10将后部座席是否存在乘员作为搭乘位置状态使用，在后部座席存在乘员的情况下在后部座席侧设定该规定位置，在后部座席不存在乘员的情况下在前部座席侧(即驾驶座席侧)设定该规定位置。这样将后部座席有无乘员存在作为搭乘位置状态使用，由于基本上在驾驶座席搭乘有驾驶者，因此可以说作为车室内的乘员的搭乘位置状态判定后部座席乘员是否存在就足够。

在此，参照图2对上述进行转向控制的理由进行说明。图2(a)～(c)表示进行规定的方向盘操作时进行转向控制的情况下车辆产生的横向加速度和横摆角速度的相位差的一例。基本上，进行转向控制(四轮转向)的情况下，例如如图2(a)～(c)所示，能够自由设定横向加速度和横摆角速度之间的相位差。在图2中，将横向加速度标记为“LA”，将横摆角速度标记为“YR”。

具体而言，图2(a)表示横向加速度的相位比横摆角速度的相位领先的情况的图。图2(b)表示横向加速度和横摆角速度的相位差几乎不存在的情况的图。图2(c)是表示横摆角速度的相位比横向加速度的相位领先的情况的图。

在低速时，在驾驶座席横向加速度和横摆角速度的关系如图2(b)或图2(c)所示时，驾驶者存在如“陀螺(こま)”或“咖啡杯(CoffeeCup)”这样产生不舒服的倾向。因此，一般在低速时以在驾驶座席的横向加速度和横摆角速度之间的关系如图2(a)所示的方式进行转向控制(即进行调整)。然而，即使在驾驶座席为如图2(a)所示的关系，在通常的乘用车的后部座席存在横向加速度和横摆角速度之间的关系变为如图2(b)或图2(c)所示的倾向。这是因为在车辆中过度产生的横向加速度存在因车辆的前后方向位置而不同的倾向。因此，这样的情况下，存在即使就坐于驾驶座席的驾驶者没有感到不舒服而就坐于后部座席的后部座席乘员也会感到不舒服的情况。另外，也存在相反的情况。

因此，在本实施方式中，将上述那样的在驾驶座席和后部座席中横摆角速度和横向加速度之间的相位差不同的事实考虑在内而进行转向控制。具体而言，系统控制器10根据例如驾驶者的意思、行驶模式、有无后部座席乘员等选择重视车室内的哪一位置(具体而言驾驶座席或后部座席)的横向加速度和横摆角速度之间的关系(相位差)，进行转向控制以使选择了的位置的乘员不会感到不舒服。详细而言，系统控制器10进行转向控制，以在这样选择了的位置上使横摆角速度和横向加速度之间的相位差为希望的相位差，更详细而言使横向加速度的相位比横摆角速度的相位领先(即为如图2(a)所示的关系)。

另外，系统控制器10在车速为规定速度以下的低速时(例如40km/h以下时)进行如上所述的转向控制。这是因为存在在低速时横摆角速度和横向加速度之间的相位差给予乘员的影响变大的倾向。

根据这样的本实施方式的转向控制方法，能够适当地确保驾驶者及/或后部座席乘员的舒适性(乘坐舒适性)。

以下，对系统控制器10进行的转向控制方法的实施例具体进行说明。

(第1实施例)

在第1实施例中，系统控制器10在低速时选择使哪一位置(驾驶座席或后部座席)的横向加速度和横摆角速度之间的关系(相位差)优先，以使选择了的位置上的乘员不会感到不舒服的方式进行转向控制。具体而言，系统控制器10进行转向控制以在选择了的位置使横向加速度的相位比横摆角速度的相位领先。

详细而言，在第1实施例中，系统控制器10根据有无后部座席乘员来决定使横向加速度和横摆角速度之间的关系优先的车室内的位置。该情况下，系统控制器10在不存在后部座席乘员的情况下决定驾驶座席作为使横向加速度和横摆角速度之间的关系优先的位置，在存在后部座席乘员的情况下决定后部座席作为使横向加速度和横摆角速度之间的关系优先的位置。并且，系统控制器10进行转向控制以使这样决定了的位置的乘员不会感到不舒服。作为一例，系统控制器10从设于车辆上的后部座席安全带传感器和后部座席座席压力传感器取得检测信号，基于这些检测信号判定后部座席乘员是否存在。

图3是表示第1实施例的控制处理的流程图。该处理由系统控制器10执行。在图3中，用“LA”标记横向加速度，用“YR”标记横摆角速度。

在步骤S101中，系统控制器10在低速时决定使横向加速度和横摆角速度之间的关系(相位差)优先的车室内的位置。具体而言，系统控制器10根据有无后部座席乘员来选择驾驶座席及后部座席中的任意一个。详细而言，系统控制器10基于从后部座席安全带传感器和后部座席座席压力传感器取得的检测信号来判定后部座席有无乘员存在，在后部座席乘员不存在的情况下选择驾驶座席，在后部座席乘员存在的情况下选择后部座席。然后，处理前进至步骤S102。

在步骤S102中，系统控制器10判定是否选择了驾驶座席作为使横向加速度和横摆角速度之间的关系优先的位置。选择了驾驶座席的情况下(步骤S102；是)，处理前进至步骤S103。在步骤S103中，系统控制器10在驾驶座席的低速下的横向加速度和横摆角速度的关系中，选择使横向加速度的相位比横摆角速度的相位领先且驾驶者不会感到不舒服的控制映射或控制规则。即，以在驾驶座席变为图3的步骤S103所图示的横向加速度和横摆角速度的关系的方式进行转向控制。然后，结束处理。

与此相对，在没有选择驾驶座席的情况下(步骤S102；否)，即选择了后部座席作为使横向加速度和横摆角速度之间的关系优先的位置的情况下，处理前进至步骤S104。在步骤S104中，系统控制器10在后部座席的低速下的横向加速度和横摆角速度的关系中选择使横向加速度的相位比横摆角速度的相位领先且后部座席成员不会感到不舒服的控制映射或控制规则。即，以在后部座席变为图3的步骤S104中图示的横向加速度和横摆角速度之间的关系的方式进行转向控制。然后，处理结束。

根据以上说明的处理，根据有无后部座席乘员，适当地决定使横向加速度和横摆角速度之间的关系优先的位置，可适当地确保该位置的乘员的舒适性。

希望即使在行驶中从后部座席安全带传感器和后部座席座席压力传感器取得的检测信号切换，也不立即进行使上述的横向加速度和横摆角速度之间的关系优先的车室内的位置的切换。例如优选从后部座席安全带传感器和后部座席座席压力传感器取得的检测信号切换起经过了规定时间后进行该切换，或车速大致为“0”时进行该切换。这是为了防止由于行驶中安全带暂时卸下、行驶中的座席上的跃起等造成的对有无后部座席乘员的误判定。

(第2实施例)

接着，对第2实施例进行说明。在第2实施例中，根据驾驶者的意思决定使横向加速度和横摆角速度之间的关系优先的车室内的位置(即根据行驶模式决定上述规定位置)，这一点与第1实施例不同。即，在第2实施例中，如上所述，在根据有无后部座席乘员决定使横向加速度和横摆角速度之间的关系优先的车室内的位置后，根据驾驶者的意思改变该位置。

具体而言，在第2实施例中，驾驶者选择使横向加速度和横摆角速度之间的关系优先的位置，进行转向控制以使驾驶者选择了的位置上的乘员不会感到不舒服。该情况下，驾驶者例如通过操作设置于车室内的手动开关，切换为驾驶座席及后部座席中任意一个作为使横向加速度和横摆角速度之间的关系优先的位置。

图4是表示第2实施例的控制处理的流程图。该处理通过系统控制器10执行。在图4中，将横向加速度标记为“LA”，将横摆角速度标记为“YR”。另外，步骤S201的处理及步骤S203～S205的处理与上述步骤S101的处理及步骤S102～S104的处理相同(参照图3)，因此省略其说明。在此，仅说明步骤S202的处理。

在步骤S202中，系统控制器10在低速时决定使横向加速度和横摆角速度之间的关系(相位差)优先的车室内的位置。在此，系统控制器10根据驾驶者的意思改变在步骤S201中基于有无后部座席乘员决定了的位置(驾驶座席及后部座席中任意一个)。具体而言，系统控制器10根据基于驾驶者的操作的手动开关的设定状态选择驾驶座席及后部座席中任意一个。然后，处理前进到步骤S203。

根据以上说明的处理，可适当地确保根据驾驶者的意思选择了的位置的乘员的舒适性。

在上述中，例示了基于有无后部座席乘员及驾驶者的意思这两者来决定使横向加速度和横摆角速度之间的关系(相位差)优先的车室内的位置的实施例，但不限于此。在其他的例子中，能够仅基于驾驶者的意思决定使横向加速度和横摆角速度之间的关系优先的位置。

(第3实施例)

接着，对第3实施例进行说明。在第3实施例中，根据行驶模式决定使横向加速度和横摆角速度之间的关系优先的车室内的位置(即根据行驶模式决定上述规定位置)，在这一点上与第1及第2实施例不同。即，在第3实施例中，如上所述，基于有无后部座席乘员决定使横向加速度和横摆角速度之间的关系优先的车室内的位置后，根据行驶模式改变该位置。具体而言，在第3实施例中，系统控制器10根据由驾驶者等设定的行驶模式决定使横向加速度和横摆角速度之间的关系优先的位置，进行转向控制以使该位置的乘员不会感到不舒服。

例如，系统控制器10在行驶模式设定为“运动”的情况下，决定驾驶座席作为使横向加速度和横摆角速度之间的关系优先的位置，在行驶模式设定为“通常”的情况下，决定后部座席作为使横向加速度和横摆角速度之间的关系优先的位置。例如通过操作AVS(AdaptiveVariable Suspension System：自适应可变悬架系统)开关(以下称为“行驶模式切换开关”。)，进行行驶模式中“运动”和“通常”之间的切换。

图5是表示第3实施例的控制处理的流程图。该处理通过系统控制器10执行。在图5中，将横向加速度标记为“LA”，将横摆角速度标记为“YR”。另外，步骤S301的处理及步骤S303～S305的处理与上述步骤S101的处理及步骤S102～S104的处理相同(参照图3)，省略其说明。在此，仅说明步骤S302的处理。

在步骤S302中，系统控制器10在低速时决定使横向加速度和横摆角速度之间的关系(相位差)优先的车室内的位置。在此，系统控制器10根据行驶模式改变在步骤S301中基于有无后部座席乘员决定了的位置(驾驶座席及后部座席中任意一个)。具体而言，系统控制器10根据设定的行驶模式(换言之，根据驾驶者的操作所引起的行驶模式切换开关的设定状态)选择驾驶座席及后部座席中任意一个。详细而言，系统控制器10在行驶模式设定为“运动”的情况下选择驾驶座席，并在行驶模式设定为“通常”的情况下选择后部座席。并且，处理前进至步骤S303。

根据以上说明的处理，根据行驶模式适当地决定使横向加速度和横摆角速度之间的关系优先的位置，能够适当地确保该位置的乘员的舒适性。

在上述中，例示了基于有无后部座席乘员及行驶模式的意思这两者决定使横向加速度和横摆角速度之间的关系(相位差)优先的车室内的位置的实施例，但不限于此。在其他的例子中，能够仅基于行驶模式决定使横向加速度和横摆角速度之间的关系优先的位置。进而其他的例子中，基于行驶模式和第1实施例中所示的驾驶者的意思来决定使横向加速度和横摆角速度之间的关系优先的位置。

本发明能够用于可独立地控制前轮的转向角和后轮的转向角的车辆。

Claims

1.一种车辆的转向控制装置，其特征在于，具备：

转向控制单元，独立地对前轮及后轮进行转向控制；

相位控制单元，通过进行对所述转向控制单元的控制来控制车室内的规定位置的横摆角速度和横向加速度之间的相位差；及

设定单元，基于所述车室内的乘员的搭乘位置状态来设定所述规定位置。

2.如权利要求1所述的车辆的转向控制装置，

所述相位控制单元进行控制以在所述规定位置使所述横向加速度的相位比所述横摆角速度的相位领先。

3.如权利要求1或2所述的车辆的转向控制装置，

所述设定单元取得有无后部座席乘员的存在作为所述搭乘位置状态，在所述后部座席乘员存在的情况下将所述规定位置设定于后部座席侧，在所述后部座席乘员不存在的情况下将所述规定位置设定于前部座席侧。

4.如权利要求1或2所述的车辆的转向控制装置，

所述设定单元根据由驾驶者的操作所引起的车室内开关的设定状态来设定所述规定位置。

5.如权利要求1或2所述的车辆的转向控制装置，

所述相位控制单元在车速为规定速度以下时控制所述相位差。