CN102470836A - 车辆运动控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种控制车辆的运动的系统,该车辆具有配置在车辆自身的前部的单个前轮12F以及在比该前轮12F靠后的位置处分别配置在车辆自身的左右的左轮14ML和右轮14MR,为了控制对前轮12F、左轮4ML、右轮14MR的各车轮施加制动力的制动装置而控制装置所具有的控制部被构成为:在车辆的朝向由于左轮和右轮中的至少一者的滑移而向特定方向变化或者可能向特定方向变化的状况下使车辆制动时,执行用于应对由滑移引起的车辆朝向的变化的控制,使得即使制动操作部件被进行了相同的操作的情况下前轮12F的制动力的大小也依据前轮的转向方向而不同。由此,能够不助长由滑移引起的车辆朝向的变化或者有效地抑制这种变化,从而能够提高车轮特殊配置车辆在行驶过程中的稳定性。

Description

车辆运动控制系统
技术领域
本发明涉及具有配置在车辆自身的前部的单个前轮以及在比该前轮靠后的位置处分别配置在车辆自身的左右的左轮和右轮的车辆,并具体地涉及用于控制该车辆的运动的系统。
背景技术
以往,在具有单个前轮以及设置在前轮的后方的左轮、右轮的车辆中,作为控制该车辆的运动的系统,存在如下述专利文献1中记载的有关车辆的转弯运动的控制的技术。另外,近年来,也在研究如下述专利文献2中记载的车辆、即除三个车轮以外还具有设置在左轮、右轮的后方的单个后轮的车辆。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:特开2006-130985号公报
专利文献2:中国授权公告号CN1304237C
发明内容
发明所要解决的问题
上述的车辆在车轮的配置方面与具有左右两个前轮和左右两个后轮的通常的车辆不同,因此,希望对车辆运动的控制特别地关注。与上述的车辆(以下,有时称作“车轮特殊配置车辆”)有关的运动控制具有充分的改良的余地,通过施加某些改良能够提高车轮特殊配置车辆的实用性。本发明是鉴于上述情况而作出的,其目的是提供用于提高车轮特殊配置车辆的实用性的车辆运动控制系统。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题,本发明的车辆运动控制系统是一种用于上述车轮特殊配置车辆的车辆运动控制系统,为了控制对前轮、左轮、右轮的每一者施加制动力的制动装置而控制装置具有的控制部,当在车辆的朝向由于左轮和右轮中的至少一者的滑移而向特定方向变化的状况或车辆的朝向由于左轮和右轮中的至少一者的滑移而可能向特定方向变化的状况下使车辆制动时,执行用于应对由滑移引起的车辆朝向的变化的控制,使得即使在制动操作部件被进行了相同的操作的情况下前轮的制动力的大小也依据前轮的转向方向而不同。
发明效果
在上述车轮特殊配置车辆中,当在上述至少一种状况下使车辆制动时,由前轮的制动力而在车身中产生的旋转力矩依据车身的转向的方向,有抑制由于滑移引起的车辆朝向的变化的情况以及助长该变化的情况。根据本发明的车辆运动控制系统,通过依据前轮的转向方向使前轮的制动力的大小不同,能够不助长由于滑移引起的车辆朝向的变化或者能够有效地抑制该变化,从而能够提高车轮特殊配置车辆在行驶过程中的稳定性。
发明方式
以下,在本申请中例示了认为可以请求授予专利权的发明(以下,有时称为“可主张权利的发明。)的几个方式,对这些方式进行说明。各方式与权利要求相同地区分为项,对各项进行了编号,并根据需要以引用其他项的编号的方式进行了记载。这说到底是为了使可主张权利的发明容易理解,而不是将构成可主张权利的发明的构成要素的组合限定为以下各项所记载的方式。即,可主张权利的发明应参考各项所附的记载、实施例的记载等来进行解释,在遵循该解释的限度内,在各项方式中增加了其他的构成要素的方式和从各项的方式中删除了某些构成要素的方式也可以成为可主张权利的发明的一个方式。
另外,在以下的各项中,(1)项相当于权利要求1,在该权利要求1上附加了(10)项的发明特定事项的项相当于权利要求2,在权利要求2上附加了(11)项的发明特定事项的项相当于权利要求3,在权利要求3上附加了(12)项的发明特定事项的项相当于权利要求4,在权利要求3或者权利要求4上附加了(13)项的发明特定事项的项相当于权利要求5,在权利要求1至权利要求5中任一项上附加了(9)项的发明特定事项的项相当于权利要求6,在权利要求1至权利要求6中任一项上附加了(2)项的发明特定事项的项相当于权利要求7,在权利要求7上附加了(3)项的发明特定事项的项相当于权利要求8,在权利要求7或权利要求8上附加了(4)项的发明特定事项的项相当于权利要求9,在权利要求10上附加了(24)项的发明特定事项的项相当于权利要求11,在权利要求11上附加了(25)项的发明特定事项的项相当于权利要求12,在权利要求1至权利要求12中任一项上附加了(14)项的发明特定事项的项相当于权利要求13,在权利要求1至权利要求13中任一项上附加了(21)项、(28)项至(31)项的发明特定事项的项相当于权利要求14,在权利要求14上附加了(33)项的发明特定事项的项相当于权利要求15。
(1)一种车辆运动控制系统,所述车辆运动控制系统被安装在车辆上并控制该车辆的运动,所述车辆具有配置在车辆自身的前部的车宽方向上的中央的单个前轮以及在比该前轮靠后的位置处分别配置在车辆自身的左右的左轮和右轮,所述车辆运动控制系统包括:
前轮转向装置,所述前轮转向装置使所述前轮转向;
制动装置,所述制动装置对所述前轮、所述左轮以及所述右轮的每一者施加制动力;以及
控制装置,所述控制装置执行所述车辆的控制,并具有制动力控制部,所述制动力控制部基于制动操作部件的操作来控制所述制动装置,由此控制施加到所述前轮、所述左轮以及所述右轮的每一者的制动力,
所述制动力控制部具有滑移应对控制部,当在所述车辆的朝向由于所述左轮和所述右轮中的至少一者的滑移而向特定方向变化的状况和所述车辆的朝向由于所述左轮和所述右轮中的至少一者的滑移而可能向特定方向变化的状况中的至少一种状况下使所述车辆制动时,为了应对由所述滑移引起的所述车辆朝向的变化,所述滑移应对控制部执行滑移应对控制,所述滑移应对控制对所述前轮的制动力进行控制,使得即使在所述制动操作部件被进行了相同的操作的情况下所述前轮的制动力的大小也依据所述前轮的转向方向而不同。
以本项的方式的系统为对象的车辆是上述的车轮特殊配置车辆,该车辆可以是仅具有上述前轮、左轮、右轮的三轮车辆,也可以是还具有配置在左轮、右轮的后方的单个后轮的车辆(以下,有时称作“车轮菱形配置车辆”)。在这样的车轮特殊配置车辆中,由于前轮配置在车辆的前部的车宽方向上的中央,因此由前轮的制动力而在车身中产生的旋转力矩依据该前轮从中立位置被转向的方向处于不同的方向。另外,本项所说的“转向的方向”是指从车辆的上方观察时以车轮的转向轴为中心从中立位置左转方向和右转方向中的任一方向。即,当在上述至少一种状况下使车辆制动时,由前轮向左转方向和右转方向中的一个方向转向时的制动力产生的力矩抑制因滑移引起的车辆朝向的变化(以下,有时称作“滑移引起的车辆变化”),由前轮向右转方向和左转方向中的另一方向转向时的制动力产生的力矩助长滑移引起的车辆变化。
本项的车辆运动控制系统即使制动操作部件的操作相同也使前轮的制动力的大小也依据前轮的转向方向而不同,由此能够使由该前轮的制动力而在车身中产生的力矩的大小在由滑移引起的车辆变化被抑制时与由滑移引起的车辆变化被助长时不同。即,根据本项的车辆运动控制系统,通过控制产生抑制滑移引起的车辆变化的力矩时的前轮的制动力使其比产生助长滑移引起的车辆变化的力矩时的前轮的制动力大,能够不助长滑移引起的车辆变化或者能够有效地抑制该滑移引起的车辆变化。
在此,在具有分别配置在左右的两个前轮和两个后轮并且将前轮作为转向轮的一般的车辆(以下,称作“车轮四角配置车辆”)中,考虑在车辆自转的状态下使车辆制动的情况。在这种车轮四角配置车辆中,左前轮和右前轮中的、在车辆的自转中由相对于另一个车轮向后侧相对移动的车轮的制动力在车身产生的力矩的方向始终与自转的方向相同,所述左前轮和右前轮中的另一车轮始终与自转的方向相反。即,本项所记载的“滑移应对控制”即使应用于上述车轮四角配置车辆,也不能获得有利的效果,而应用于上述车轮特殊配置车辆能够获得上述的有利的效果。
本项所记载的“滑移”是指作用于车轮上的力达到该车轮与路面之间的摩擦力的界限附近。该“作用于车轮上的力”是指包括作为施加于车轮上的驱动力和制动力的前后方向的力、作为转弯时作用于车轮上的横向力的横向的力、以及所述前后方向的力和横向的力的合力的概念。即,滑移是指作用于车轮上的力达到以车轮的接地中心为基准的摩擦力的最大值附近、所谓的摩擦圆。另外,该滑移不仅限于车轮的抓地完全不起作用的状态。例如,还包括安装在车辆上的防抱死制动系统(ABS)工作使得车轮的制动力被控制为在当前时间点能够产生的界限的大小的情况。
本项所说的“车辆的朝向由于滑移而向特定方向变化的状况下”是指:例如,(i)由于在高速转弯、急转弯、转弯过程中左右轮经由路面的凹凸场所或摩擦系数小的场所等横向的力达到摩擦力,而车辆自转或者漂出的情况;(ii)当在左轮经过的路面部分的摩擦系数和右轮经过的路面部分的摩擦系数的差大的路面上行驶的过程中使车辆制动时,经过摩擦系数小的路面部分的车轮的制动力达到界限,左轮的制动力和右轮的制动力的差引起车辆旋转的情况等。并且,本项所说的“车辆的朝向由于滑移而可能向特定方向变化的状况下”包括车辆在左轮经过的路面部分的摩擦系数和右轮经过的路面部分的摩擦系数的差大的路面上行驶的情况。
本项所说的“特定方向”是从车辆的上方观察时左转方向和右转方向中的任一方向。例如,如果考虑在车辆转弯过程中车辆漂出的情况,则车辆的朝向实际变化的方向是与该转弯方向相同的方向,但作为上述的滑移引起的车辆朝向的变化的方向的特定方向是从转弯方向内侧朝向外侧的方向,是与转弯方向相反的方向。即,作为滑移引起的车辆变化的方向的特定方向也有时与车辆的朝向实际变化的方向不同。
本项的系统中的“制动装置”可以采用液压制动装置、电制动装置、当驱动源为马达时利用了该马达的电动势的制动装置(例如,再生制动器)等各种装置,但是优选能够相互独立地控制前轮、左轮、右轮的各个轮的制动力。
本项的系统中的“前轮转向装置”可以是被构成为由施加于转向操作部件上的驾驶员的操作力使前轮转向的装置,也可以是被构成为具有驱动源、与转向操作部件机械地分离、根据该转向操作部件的操作对驱动源进行控制同时通过该驱动源的力使前轮转向的装置。也可以是所谓的线控转向型装置。此外,转向操作部件除转向盘以外,还可采用操纵杆、控制杆等各种形式的操作部件。
(2)如(1)项所记载的车辆运动控制系统,其中,
所述滑移应对控制部被构成为执行所述滑移应对控制,使得与所述前轮被向与所述特定方向相反的方向转向时相比,所述前轮被向与所述特定方向相同的方向转向时所述前轮的制动力更大。
当前轮的转向方向与特定方向为相同的方向时,由前轮的制动力产生的力矩抑制滑移引起的车辆变化。另一方面,当特定方向与前轮的转向方向为相反的方向时,由前轮的制动力产生的力矩助长滑移引起的车辆变化。另外,施加于车轮上的制动力与转弯时施加于车轮上的横向力之间存在制动力越大横向力的最大值越小的关系。即,在本项的方式中,与前轮被向与特定方向相反的方向转向时相比,当前轮被向与特定方向相同的方向转向时,作用于前轮上的横向力不变大,能够抑制车辆朝向向特定方向的变化。因此,本项的方式是特定方向与前轮的转向方向之间的关系被具体化后的方式,并且是为了获得不助长滑移引起的车辆变化或者有效地抑制该滑移引起的车辆变化的上述的效果所优选的方式。
(3)如(2)项所记载的车辆运动控制系统,其中,
所述滑移应对控制部被构成为执行所述滑移应对控制,使得在所述前轮被向与所述特定方向相同的方向转向的情况下,与所述前轮的转向量小时相比,所述前轮的转向量大时所述前轮的制动力更大。
本项所记载的“转向量”是指车轮的朝向从直进时的朝向改变的量,即从车轮的中立位置改变的量。即,车轮相对于直进时车轮的方向所成的角度等是转向量的一种。如前所述,施加于车轮上的制动力越大,转弯时作用于车轮上的横向力的最大值越小。因此,在本项的方式中,与前轮的转向量小时相比,前轮的转向量大时,使制动力增大,并且使横向力不增大。即,根据本项的方式,与前轮的转向量小时相比,前轮的转向量大时,抑制作用于前轮上的横向力,并且与特定方向反方向的前轮制动力所产生的力矩变大,当前轮被向与特定方向相同的方向转向时,能够有效地抑制滑移引起的车辆变化。本项的方式例如可以是根据前轮的转向量改变前轮的制动力的方式,即执行滑移应对控制使得前轮的转向量越大前轮的制动力就越大的方式。此外,在这种情况下,上述方式可以是前轮的制动力根据前轮的转向量阶段性地改变的方式,也可以是前轮的制动力根据前轮的转向量连续地改变的方式。
(4)如(3)项所记载的车辆运动控制系统,其中,
所述滑移应对控制部被构成为执行所述滑移应对控制,使得在所述前轮被向与所述特定方向相反的方向转向的情况下,与所述前轮的转向量小时相比,所述前轮的转向量大时所述前轮的制动力更小。
在本项的方式中,与前轮的转向量小时相比,前轮的转向量大时,使制动力减小,并且使横向力不减小。即,根据本项的方式,与前轮的转向量小时相比,前轮的转向量大时,使与特定方向相同方向的前轮制动力所产生的力矩减小,并且使横向力作用于前轮上,当前轮被向与特定方向相反的方向转向时,能够有效地抑制滑移引起的车辆变化。本项的方式例如可以是前轮的制动力根据前轮的转向量改变的方式,即执行滑移应对控制使得前轮的转向量越大前轮的制动力越小的方式。此外,在这种情况下,上述方式可以是前轮的制动力根据前轮的转向量阶段性地改变的方式,也可以是前轮的制动力根据前轮的转向量连续地改变的方式。
(5)如(1)至(4)项中任一项所记载的车辆运动控制系统,所述制动力控制部包括目标制动力确定部,所述目标制动力确定部基于制动操作指标和对应于所述前轮、所述左轮以及所述右轮的各个轮确定的制动力增益的积来确定目标制动力,所述制动操作指标是所述制动操作部件的操作程度的指标,所述目标制动力是应施加于所述前轮、所述左轮以及所述右轮的各个轮上的制动力。
本项所记载的方式是附加了与制动力的控制方法有关的限定的方式。本项所记载的“制动操作指标”可以采用例如制动操作部件的操作量、施加于制动操作部件上的操作力等。与各车轮对应的各“制动力增益”例如可以基于分担载荷等设定,分担载荷是车辆的车身重量中的、各车轮分别分担的量。另外,这些制动力增益也可基于某些参数发生改变。
在制动力增益可变的情况下,在通常时的制动力的控制中,优选下面的方式,即,确定与各车轮对应的制动力增益,使得应施加于各车轮的每个车轮上的制动力的和、即应施加于车辆上的制动力相对于相同的制动操作部件的操作固定不变。即,该方式可认为是被构成为将应施加于车辆上的制动力分配到各车轮的每个车轮,能够改变作为该分配的比的制动力分配比的方式。并且,与各车轮对应的制动力增益可认为是上述的制动力分配比。
(6)如(5)项所记载的车辆运动控制系统,其中,所述滑移应对控制部被构成为通过改变与所述前轮对应的所述制动力增益来执行所述滑移应对控制。
本项所记载的方式是在制动力控制部具有目标制动力确定部的方式中附加了与用于执行滑移应对控制的控制手法有关的限定的方式。具体而言,本项的方式是至少能够改变与前轮对应的制动力增益,通过使该前轮制动力增益依据前轮的转向方向为不同的值从而使前轮的制动力的大小依据前轮的转向方向不同的方式。
(7)如(1)项至(6)项中任一项所记载的车辆运动控制系统,其中,所述前轮转向装置具有驱动源,并且所述前轮转向装置不依据施加到转向操作部件的力而依据所述驱动源产生的力使所述前轮转向。
(8)如(7)项所记载的车辆运动控制系统,所述控制装置具有前轮转向量控制部,所述前轮转向量控制部基于所述转向操作部件的操作来控制所述前轮转向装置具有的驱动源,由此控制所述前轮的转向量,
上述两项中记载的方式是所述前轮转向装置为前面说明的线控转向式转向装置的方式。如果采用线控转向式转向装置,则例如,前轮的转向量不需要必须被控制为仅与转向操作部件的操作量相应的大小,例如,可以进行与转向操作部件的操作速度、车速等各种参数相应的转向量的控制。即,通过采用线控转向式转向装置,转向量的控制的自由度能够较高。
(9)如(1)项至(8)项中任一项所记载的车辆运动控制系统,其中,
所述控制装置具有滑移判定部,所述滑移判定部判定是否处于所述车辆的朝向由于所述滑移而向所述特定方向变化的状况和所述车辆的朝向由于所述滑移而可能向所述特定方向变化的状况中的至少一种状况,
所述滑移判定部被构成为当横摆指标的值大于阈值时判定为处于所述车辆的朝向向所述特定方向变化的状况,所述横摆指标是所述车辆朝向的变化程度的指标,
所述滑移应对控制部被构成为基于所述滑移判定部的判定来执行所述滑移应对控制。
本项所记载的方式是将是否处于所述至少一种状况下的判定手法具体化的一种方式,并且是判定是否处于车辆的朝向由于滑移而实际发生变化的状况下并在判定为处于该状况下时执行滑移应对控制的方式。本项所记载的“横摆指标”例如可以采用实际横摆率的大小、目标横摆率和实际横摆率的偏差、车身侧滑角(重心点侧滑角)的时间变化和变化速度、构成目标的车身侧滑角与实际的车身侧滑角的偏差等中的至少一者。
(10)如(1)项至(9)项中任一项所记载的车辆运动控制系统,其中,
所述控制装置具有滑移判定部,所述滑移判定部判定是否处于所述车辆的朝向由于所述滑移而向所述特定方向变化的状况和所述车辆的朝向由于所述滑移而可能向所述特定方向变化的状况中的至少一种状况,
所述滑移判定部被构成为:当所述车辆在所述左轮通过的路面部分的摩擦系数和所述右轮通过的路面部分的摩擦系数彼此不同的路面上行驶时,判定为处于所述车辆的朝向可能向所述特定方向变化的状况或者所述车辆的朝向向所述特定方向变化的状况,
所述滑移应对控制部被构成为基于所述滑移判定部的判定来执行所述滑移应对控制。
本项所记载的方式是将是否处于所述至少一种状况下的判定手法具体化的一种方式,并且是判定是否处于车辆的朝向由于滑移可能发生变化的状况下并在判定为处于该状况下时执行滑移应对控制的方式。简单而言,本项的方式的车辆运动控制系统被构成为当车辆在所谓的分路上行驶时执行滑移应对控制。
当在分路中使车辆制动时,作用于左右轮中的经过路面的摩擦系数小的部分的车轮(以下,称作“低μ路侧车轮”)上的力与经过路面的摩擦系数大的部分的车轮(以下,称作“高μ路侧车轮”)相比,更早地达到车轮与路面之间的摩擦力的界限,即,低μ路侧车轮处于前述的滑移的状态。然后,如果该低μ路侧车轮锁定或者通过安装在车辆上的防抱死制动系统(ABS)的动作将低μ路侧车轮的制动力维持为在该低μ路上能够产生的最大值附近,则该低μ路侧车轮的制动力小于高μ路侧车轮的制动力,而在左右轮之间产生制动力差,产生由于滑移引起的车辆朝向的变化。在本项的方式中,不仅在车辆的朝向实际发生变化的状况下进行用于执行滑移应对控制的判定,在车辆的朝向可能发生变化的状况下也进行用于执行滑移应对控制的判定。即,根据本项的方式,由于从车辆的朝向开始实际发生变化之前进行用于执行滑移应对控制的判定,因此能够与制动开始同时地执行滑移应对控制,从而能够有效地抑制滑移引起的车辆变化。
此外,通过改变上述的制动力增益来执行滑移应对控制的方式可被构成为从上述依据路面状态的滑移判定部进行了判定的时间点开始改变该制动力增益。
(11)如(10)项所记载的车辆运动控制系统,其中,
所述滑移应对控制部被构成为执行所述滑移应对控制,使得当所述前轮被向从所述路面的摩擦系数小的部分向所述路面的摩擦系数大的部分的方向转向时,当作所述前轮被向与所述特定方向相同的方向转向,当所述前轮被向从所述路面的摩擦系数大的部分向所述路面的摩擦系数小的部分的方向转向时,当作所述前轮被向与所述特定方向相反的方向转向,并且,
使得与所述前轮被向与所述特定方向相反的方向转向时相比,所述前轮被向与所述特定方向相同的方向转向时所述前轮的制动力更大。
本项所记载的方式是当在分路中行驶中使车辆制动时将特定方向具体化并将该特定方向与前轮转向方向之间的关系具体化的方式。如前面所说明的,低μ路侧车轮的制动力比高μ路侧车轮的制动力小,因此这些制动力差引起车辆的朝向发生变化使得车辆的前部从路面的摩擦系数小的部分朝向路面的摩擦系数大的部分。即,从路面的摩擦系数小的部分朝向路面的摩擦系数大的部分的方向相当于特定方向。因此,本项的方式可认为是作为前述的方式的“与前轮被向与特定方向相反的方向转向时相比,前轮被向与特定方向相同的方向转向时前轮的制动力更大的方式”的一个方式。
(12)如(11)项所记载的车辆运动控制系统,其中,
所述滑移应对控制部被构成为执行所述滑移应对控制,使得在所述前轮被向从所述路面的摩擦系数小的部分向所述路面的摩擦系数大的部分的方向转向的情况下,与所述前轮的转向量小时相比,所述前轮的转向量大时所述前轮的制动力更大。
(13)如(11)项或(12)项所记载的车辆运动控制系统,其中,
所述滑移应对控制部被构成为执行所述滑移应对控制,使得在所述前轮被向从所述路面的摩擦系数大的部分向所述路面的摩擦系数小的部分的方向转向的情况下,与所述前轮的转向量小时相比,所述前轮的转向量大时所述前轮的制动力更小。
上述两项中记载的方式是在分路中行驶中使车辆制动时改变前轮的转向量的前轮的制动力的方式。这两种方式可认为分别是作为前述的方式的“当前轮被向与特定方向相同的方向转向时,与所述前轮的转向量小时相比,所述前轮的转向量大时前轮的制动力更大”方式以及“当前轮被向与特定方向相反的方向转向时,与所述前轮的转向量小时相比,所述前轮的转向量大时所述前轮的制动力更小的方式”,并能够得到与这些方式所具有的效果相同的效果。
(14)如(1)项至(13)项中任一项所记载的车辆运动控制系统,其中,
所述滑移应对控制部被构成为执行所述滑移应对控制,使得所述左轮和所述右轮中的、在所述车辆向所述特定方向旋转时相对于另一车轮向后方侧相对移动的车轮的制动力减小。
本项所记载的方式是附加了与滑移应对控制中左右轮的制动力的控制有关的限定的方式。根据本项的方式,通过消除左轮和右轮与各个路面之间实际产生的摩擦力的前后方向上的成分(以下,有时称作“摩擦力制动成分”)的差,能够抑制滑移引起的车辆变化。或者,通过使上述的车辆向特定方向旋转时、相对于另一车轮向后方侧相对移动的左轮和右轮中的一个车轮(以下,有时称作“后方移动车轮”)的摩擦力制动成分比车辆向特定方向旋转时、向前方移动的左轮和右轮中的另一个车轮的摩擦力制动成分小,从而由该摩擦力制动成分的差产生对抗由滑移引起的车辆变化的朝向的力矩,由此能够更加有效地抑制滑移引起的车辆变化。
(15)如(14)项所记载的车辆运动控制系统,其中,
所述滑移应对控制部被构成为执行所述滑移应对控制,使得与横摆指标的值小时相比,横摆指标的值大时向所述后方侧相对移动的车轮的制动力更小,所述横摆指标是所述车辆朝向的变化的程度的指标。
本项所记载的方式是基于滑移引起的车辆变化的程度改变上述的左右轮的摩擦力制动成分的差的方式。根据本项的方式,当上述横摆指标的值小时,通过施加于后方移动车轮上的制动力使车辆制动,并且通过前轮的制动力的控制抑制由滑移引起的车辆变化,当上述横摆指标的值大时,通过控制前轮的制动力和改变左右轮的摩擦力制动成分的差,能够更有效地抑制滑移引起的车辆变化。此外,本项的方式例如可以是根据前面说明的横摆指标的值来减小后方移动车轮的制动力的方式,即执行滑移应对控制使得横摆指标的值越大后方移动车轮的制动力越小的方式。此外,在此种情况下,本项的方式可以是后方移动车轮的制动力根据横摆指标的值阶段性地改变的方式,也可以是后方移动车轮的制动力根据横摆指标的值连续地改变的方式。
(21)如(1)项至(15)项中任一项所记载的车辆运动控制系统,其中,所述车辆运动控制系统用于控制还具有单个后轮的所述车辆的运动,所述单个后轮配置在比所述左轮和所述右轮靠后的位置上。
本项的方式的车辆运动控制系统是作为对象的车辆为前述的车轮菱形配置车辆的系统。该作为对象的车辆的后轮可以是为了使车辆制动旋转被制动的制动轮,也可以是旋转不被制动的非制动轮。此外,该后轮可以是被转向的转向轮,也可以是不被转向的非转向轮。此外,在本说明书中,“转向轮”是指通过转向操作的操作、控制等能够成为任意的转向量的车轮。例如,像脚轮那样的自由地改变朝向的车轮是非转向轮而非转向轮。当然,朝向固定不变的车轮也是非转向轮。
(22)如(21)项所记载的车辆运动控制系统,其中,所述制动装置还对所述后轮施加制动力,所述制动力控制部还控制施加到所述后轮的制动力。
本项所记载的方式是能够对后轮施加制动力的方式,即本项所记载的方式是四个车轮都是制动轮的方式。
(23)如(22)项所记载的车辆运动控制系统,其中,
所述滑移应对控制部被构成为执行所述滑移应对控制,使得即使在所述制动操作部件被进行了相同的操作的情况下,所述后轮的制动力的大小也依据所述前轮的转向方向而不同。
本项的方式的车辆运动控制系统是除前轮的制动力的大小以外、后轮的制动力的大小也依据前轮的转向方向而不同的方式。根据本项的方式,将在下面详细地说明,能够补偿由滑移应对控制引起的前轮的制动力的减小。另外,当后轮为转向轮时,本项的方式也可构成为还考虑该后轮的转向方向来控制后轮的制动力。
(24)如(23)项所记载的车辆运动控制系统,其中,
所述滑移应对控制部被构成为执行所述滑移应对控制,使得与所述前轮被向与所述特定方向相同的方向转向时相比,所述前轮被向与所述特定方向相反的方向转向时所述前轮的制动力更小,并且所述后轮的制动力更大。
在本项所记载的方式中,通过在特定方向与前轮的转向方向为反方向时减小前轮的制动力,能够不会通过该前轮的制动力所产生的力矩助长由滑移引起的车辆变化,并且能够用后轮的制动力补偿该前轮的制动力的减小。即,根据本项的方式,通过后轮的制动力的控制,能够抑制车辆的制动力的减小,同时抑制滑移引起的车辆变化。此外,本项的方式可以是根据前轮的转向量改变前轮的制动力和后轮的制动力的方式。具体地,本项所记载的方式可以是下述的方式,即,当前轮被向与特定方向相同的方向转向时,前轮的转向量越大,就使前轮的制动力越大并且使后轮的制动力越小,当前轮被向与特定方向相反的方向转向时,前轮的转向量越大,就使前轮的制动力越小并且使后轮的制动越大。
(25)如(24)项所记载的车辆运动控制系统,其中,
所述滑移应对控制部被构成为执行所述滑移应对控制,使得应施加到所述前轮的制动力与应施加到所述后轮的制动力之和相对于所述制动操作部件的相同的操作固定不变。
本项所记载的方式简单来说是改变前轮和后轮的制动力分配比的方式。根据本项的方式,对后轮也施加前轮的制动力的减小量,由此能够消除滑移应对控制引起的车辆的制动力的减小。
(26)如(23)项至(25)项中的任一项所记载的车辆运动控制系统,其中,
所述制动力控制部包括目标制动力确定部,所述目标制动力确定部基于制动操作指标和对应于所述前轮、所述左轮以及所述右轮的各个轮确定的制动力增益的积来确定目标制动力,所述制动操作指标是所述制动操作部件的操作程度的指标,所述目标制动力是应施加于所述前轮、所述左轮、所述右轮以及所述后轮的各个轮上的制动力,
所述滑移应对控制部被构成为通过改变与所述前轮和所述后轮的各个轮对应的所述制动力增益来执行所述滑移应对控制。
本项所记载的方式是在车轮菱形配置车辆中采用了作为前述的方式的“基于制动操作指标和制动力增益的积来确定目标制动力的方式”的方式。具体地,本项所记载的方式是下面的方式,即,至少能够改变与前轮和后轮对应的制动力增益,使所述前轮和后轮的制动力增益的值依据前轮的转向方向而不同,从而使前轮的制动力和后轮的制动力的大小依据前轮的转向方向而不同。
(27)如(26)项所记载的车辆运动控制系统,其中,
所述滑移应对控制部被构成为:与所述前轮被向与所述特定方向相同的方向转向时相比,所述前轮被向与所述特定方向相反的方向转向时与所述前轮对应的所述制动力增益更小,并且与所述后轮对应的所述制动力增益更大,由此执行所述滑移应对控制。
本项所记载的方式是下面的方式,即,在能够改变与前轮和后轮对应的制动力增益的方式中,通过改变所述前后轮的制动力增益来执行滑移应对控制,使得与前轮被向与特定方向相同的方向转向时相比,在前轮被向与特定方向相反的方向转向时前轮的制动力更小,并且后轮的制动力更大。即,根据本项的方式,通过用后轮的制动力补偿前轮的制动力的减小,能够在抑制车辆的制动力减小的同时抑制滑移引起的车辆变化。
(28)如(21)项至(27)项中任一项所记载的车辆运动控制系统,其中,所述车辆运动控制系统包括使所述后轮转向的后轮转向装置。
本项所记载的方式是后轮为转向轮的方式。本项的系统中的“后轮转向装置”与前面说明的前轮转向装置同样地,可以是被构成为通过施加于转向操作部件上的驾驶员的操作力使后轮转向的装置,也可以是所谓的线控转向式装置。
(29)如(28)项所记载的车辆运动控制系统,其中,
所述后轮转向装置具有驱动源,并且所述后轮转向装置不依据施加到转向操作部件的力而依据所述驱动源产生的力使所述后轮转向。
(30)如(29)项所记载的车辆运动控制系统,其中,
所述控制装置具有后轮转向量控制部,所述后轮转向量控制部基于所述转向操作部件的操作来控制所述后轮转向装置具有的驱动源,由此控制所述后轮的转向量。
上述两项中记载的方式是在构成运动控制的对象的车辆为车轮菱形配置车辆的情况下,后轮转向装置为前面说明的线控转向式转向装置的方式。如果为了控制后轮的转向采用线控转向式转向装置,则例如能够使车轮菱形配置车辆的转弯特性变得更好。与前轮的情况相同,后轮的转向量不需要必须被控制为与转向操作部件的操作量相应的大小,而可以使转向量的控制的自由度较高。
关于与前轮的转向方向相对的后轮的转向方向,当所述前轮的转向方向和所述后轮的转向方向为相同的方向时,表述为后轮和前轮同相地转向,当所述前轮的转向方向和所述后轮的转向方向为彼此相反的方向时,表述为后轮和前轮反相地转向。根据这种表述方式,在本项的方式中,后轮可以相对于前轮同相地转向,也可以相对于前轮反相地转向。作为一例,也可以控制后轮的转向,使得根据车速确定是使后轮和前轮同相地转向还是使后轮和前轮反相地转向。更具体而言,可以进行如下的控制,即,当车速高时,鉴于车辆的行驶稳定性等,使后轮相对于前轮同相地转向,当车速低时,鉴于提高车辆的转向性能(有关车辆的朝向易于改变的性能)等,使后轮相对于前轮反相地转向。
(31)如(30)项所记载的车辆运动控制系统,其中,
所述后轮转向量控制部具有滑移应对控制部,当通过所述制动力控制部具有的所述滑移应对控制部执行所述滑移应对控制时,为了应对由所述滑移引起的所述车辆朝向的变化,所述后轮转向量控制部具有的所述滑移应对控制部控制所述后轮的转向量,使得所述后轮向与所述特定方向相同的方向转向。
本项所记载的“后轮转向量控制部中的滑移应对控制”是下面的方式,即,当从车辆的上方观察时,如果特定方向为左转方向,则使后轮也沿左转方向转向,反之,如果特定方向为右转方向,则使后轮也沿右转方向转向。并且,当后轮向与特定方向相同的方向转向时,该后轮所产生的横向力产生对抗滑移引起的车辆变化的朝向的力矩,因此,根据本项的方式,能够有效地抑制滑移引起的车辆变化。
(32)如(31)项所记载的车辆运动控制系统,其中,
所述后轮转向量控制部具有的所述滑移应对控制部进行控制,使得与横摆指标的值小时相比,横摆指标的值大时所述后轮的转向量更大,横摆指标是所述车辆朝向的变化程度的指标。
本项所记载的方式是基于滑移引起的车辆变化的程度来控制滑移应对控制中的后轮的转向量的方式。本项的方式例如可以是根据横摆指标的值增大后轮的转向量的方式,即横摆指标的值越大就越增大后轮的转向量的方式。
(33)如(31)项或(32)项所记载的车辆运动控制系统,其中,
所述制动装置还对所述后轮施加制动力,所述制动力控制部还控制施加到所述后轮的制动力,
所述制动力控制部具有的所述滑移应对控制部被构成为在横摆指标的值大于设定值时将所述后轮的制动力设定为0,所述横摆指标是所述车辆朝向的变化程度的指标。
本项的方式的车辆运动控制系统是将后轮为转向轮和制动轮的车辆作为对象的系统。通过后轮转向量控制部的滑移应对控制,在后轮被向与特定方向相同的方向转向的状态下,由该后轮的制动力产生的力矩是助长滑移引起的车辆变化的方向的力矩。在本项的方式中,当滑移引起的车辆变化的程度变大时,能够在不产生助长在该后轮的制动力的作用下由滑移引起的车辆变化的情况下有效地抑制滑移引起的车辆变化。此外,本项中记载的“设定值”是比用于依据车辆状态的滑移判定的横摆指标的阈值更大的值。
附图说明
图1是安装有作为可主张权利的发明的实施例的车辆运动控制系统的车辆的概略侧视图;
图2是示出图1所示的车辆以及安装在该车辆上的车辆运动控制系统的全体构成的概念图;
图3是示出图1所示的车辆的左轮(右轮)以及设置在该轮上的驱动装置、制动装置的截面图;
图4是示出图1所示的车辆的前轮(后轮)以及设置在该轮上的转向装置、制动装置的截面图;
图5是在车辆的朝向向特定方向改变的状况下使车辆制动时、比较安装有作为可主张权利的发明的实施例的车辆运动控制系统的车辆(车轮菱形配置车辆)与车轮四角配置车辆的图;
图6是示出安装有作为可主张权利的发明的实施例的车辆运动控制系统的车辆在分路行驶的状况下的图,并且是示出滑移应对控制中前轮的制动力的大小在转向方向上的差异的图;
图7是示出三种滑移应对控制的内容的图;
图8是示出在滑移应对控制的第一控制、第二控制中用于修正与前轮和后轮对应的制动力增益的修正系数和前轮转向角之间的关系的图;
图9是示出在滑移应对控制的第三控制中用于修正与前轮对应的制动力增益的修正系数和前轮转向角之间的关系的图;
图10是示出由图2所示的电子控制单元执行的车辆运动控制程序的流程图;
图11是示出在图10的车辆运动控制程序中所执行的控制指标获得处理子例程的流程图;
图12是示出在图10的车辆运动控制程序中所执行的滑移判定处理子例程的流程图;
图13是示出在图10的车辆运动控制程序中所执行的转弯控制子例程的流程图。
图14是示出在图13的转弯控制子例程中所执行的前轮转向量控制子例程的流程图;
图15是示出在图13的转弯控制子例程中所执行的左右轮驱动制动力差控制子例程的流程图;
图16是示出在图13的转弯控制子例程中所执行的后轮转向量控制子例程的流程图;
图17是示出在图10的车辆运动控制程序中所执行的加减速控制子例程的流程图;
图18是示出在图17的加减速控制子例程中所执行的前后轮制动力确定子例程的流程图;
图19是示出在图18的加减速控制子例程中所执行的左右轮制动力确定子例程的流程图;
图20是与作为构成可主张权利的发明的实施例的车辆运动控制系统的控制装置起作用的电子控制单元的功能有关的框图;
图21是示出在变形例的车辆运动控制系统中用于切换种类不同的滑移应对控制的各控制的比例和横摆指标之间的关系的图。
具体实施方式
以下,将可主张权利的发明的代表性的实施方式作为实施例,参照附图进行详细地说明。另外,可主张权利的发明除下述实施例以外,还能够以上述(发明内容)各项中记载的方式为主基于本领域技术人员的知识以施加了各种修改、改良的各种方式进行实施。
<车辆的构成>
图1中示出了安装有作为可主张权利的发明的实施例的车辆运动控制系统的车辆。本车辆是菱形车轮配置的车辆,并且被期待作为下一代通勤车辆。本车辆具有:车身10;设置在车身的前部的前轮12F;在该前轮12F的后方分别设置在车身10的左部和右部的左轮12ML和右轮12MR;以及设置在这些左轮12ML、右轮12M的后方的后轮12R。从示出该车辆的平面图的图2可知,前轮12F、后轮12R被配置在车辆宽度方向上的中央。另外,在以下的说明中,当不需要区分前轮12F、后轮12R时,统称为车轮12,当不需要区分左轮14ML、右轮14MR时,统称为车轮14。对于与前轮12F、后轮12R、左轮14ML、右轮14MR有关的构成要素、参数等,也与车轮12,14同样地,有时对分别对应于前轮、左轮、右轮、后轮的部件添加F、ML、MR、R,作为表示车轮位置的下标。
下面进行详细地说明,在本车辆中,前轮12F、后轮12R是转向轮,左轮14ML、右轮14MR不是转向轮。另外,左轮14ML、右轮14MR是驱动轮(为了驱动车辆而被旋转驱动的车轮),但前轮12F、后轮12R不是驱动轮。此外,前轮12F、左轮14ML、右轮14MR、后轮12R即所有的车轮都是制动轮(为了使车辆制动,旋转被制动的车轮)。
作为驾驶员用于操作该车辆的操作部件,在本车辆中设置有三个操作部件。其中一个操作部件是作为用于使车辆进行转弯动作的转向操作部件的转向盘20,另一个操作部件是作为用于使车辆加速的加速操作部件的加速踏板22,最后一个操作部件是作为用于使车辆减速的制动操作部件的制动踏板24。此外,本车辆不仅能前进还能后退,但为了避免本说明书冗长,在以下的说明中仅对前进的情况进行说明。
对于左轮14ML、右轮14MR进行说明,从图3可知,车轮14包括轮主体30和轮胎32。轮主体30被固定到轴34,该轴34被可旋转地保持在车架36上。车架36被构成为可通过下臂38、上臂40相对于车身摆动,下臂38、上臂40是分别构成悬架装置的悬架臂。液压式的减震器42的下端部被安装到下臂38,该减震器42的上端部被车身10支承。
液压式的减震器42具有下管44和上管46,这些管可相对移动,使得液压式的减震器42可伸缩。下部保持器48被固定到下管44上,上部保持器50被固定到上管46上,从而通过所述下部保持器48、上部保持器50夹持悬架弹簧52。根据这种构成,车轮14被构成为能够旋转且能够弹性地上下摆动。
车架36在保持轴34的毂部56的外侧具有短圆筒状的线圈保持部58,并且构成电磁马达的多个线圈60被保持在该线圈保持部58的外周部上。另一方面,在轮主体30的轮缘部上沿其内周面配置有多个磁石62。所述多个线圈60和多个磁石62相互面对,并且所述多个线圈60和多个磁石62构成无刷DC马达。即,车轮14由内置在轮主体30内部的轮内马达驱动旋转,并且该轮内马达起到该车辆中的驱动装置64的作用。另外,虽然省略了详细的说明,但轮内马达还由于车轮14的旋转起到发电机的作用。通过使该马达因电动势产生的电流再生,驱动装置64还可起到再生制动装置的作用。
另外,制动盘66被固定在轴34上。另一方面,保持制动块的制动钳装置68被固定在车架36上。制动钳装置68使用电磁马达的力将制动块压向制动盘66。即,在本车辆中,具有包括这些制动盘66、制动钳装置68的盘式制动装置70。
接下来,对前轮12F、后轮12R进行说明,由图4可知,车轮12包括轮主体80和轮胎82。轮主体80被一对液压式减震器84左右夹持。具体而言,设置在轮主体80的毂部86上的轴88被设置在一对减震器84的各自的下端部的轴承部90可旋转地保持,由此车轮12可旋转。
一对减震器84的各自的上端部被固定在沿车宽度方向延伸的支承板92上,并且支承板92连接一对减震器84的上端部。轴94被固定地设置在支承板92上,并且该轴94被设置于车身上的轴承部96可旋转地保持。轴94从轴承部96向上方伸出,转向装置98使轴94伸出的部分旋转,从而使车轮12转向。该转向装置98被构成为:具有电磁马达,并通过控制该电磁马达的动作使车轮12以任意的转向角转向。另外,转向装置98具有用于使车轮12在左右方向上都不会产生90°以上转向的止动器。
一对减震器84分别具有下管100和上管102,下管100和上管102可相对移动,使得一对减震器84可伸缩。下部保持器104被固定到下管100上,上部保持器106被固定到上管102上,通过所述下部保持器104、上部保持器106夹持一对悬架弹簧108的每个。根据这种构成,车轮12被构成为能够弹性地上下摆动。
另外,制动盘110被固定到轴88上。另一方面,保持制动块的制动钳装置112被固定到下管102上。制动钳装置112使用电磁马达的力将制动块压向制动盘110。即,前轮12F和后轮12R与左轮14ML和右轮14MR同样地,也具有盘式制动装置114。
<车辆运动控制系统的构成>
通过图2中示出全体构成的车辆运动控制系统控制本车辆的运动。该系统包括作为构成该系统的中枢的控制装置的电子控制单元(以下,简称“ECU”)130。该ECU130是将计算机作为主体的装置,并且被构成为通过控制左轮驱动装置[DML]64ML、右轮驱动装置[DMR]64MR、左轮制动装置[BML]70ML、右轮制动装置[BMR]70MR、前轮转向装置[SF]98F、后轮转向装置[SR]98R、前轮制动装置[BF]114F、后轮制动装置[BR]114R来控制该车辆的运动。此外,ECU130具有用于控制所述各装置的电磁马达的动作的驱动电路。
另外,作为获得控制用的参数的装置,本车辆运动系统包括各种传感器。具体地,在车身上设置有:用于检测四个车轮12、14的各自的速度(车轮速)v的四个车轮速度传感器[v]132;用于检测转向盘20的操作角θ的转向传感器[θ]134;用于检测加速踏板22的操作量a0的加速传感器[a0]136;用于检测制动踏板24的操作量b0的制动传感器[b0]138;用于检测车身上产生的前后加速度Gx的前后加速度传感器[Gx]140;用于检测车身上产生的横向加速度Gy的横向加速度传感器[Gy]142;用于检测车辆的横摆率γ的横摆率传感器[γ]144;用于检测前轮转向角δF的前轮转向角传感器[δF]146F,前轮转向角δF是前轮12F的转向量;用于检测后轮转向角δR的后轮转向角传感器[δR]146R,后轮转向角δR是后轮12R的转向量;基于流经四个制动装置70、114、两个驱动装置64各自所具有的电磁马达的电流检测实际施加到四个车轮12、14的各个车轮上的制动力的四个制动力传感器[FB]148,这些传感器连接到ECU130。另外,横向加速度传感器[Gy]用于检测车身中实际产生的横向加速度Gy,但车辆中实际产生的横向加速度Gy是彼此相反方向的横向加速度Gy,因此,在本车辆运动系统的控制中,将车身中产生的横向加速度Gy视作车辆中实际产生的横向加速度Gy,以进行车辆的运动的控制。
<车辆运动控制的内容>
a)加减速控制
i)驱动力的确定
加减速控制是本车辆的运动的控制中的使车辆加速的控制和使车辆减速的控制,该加减速控制以如下方式进行。当使车辆加速时,驾驶员操作加速踏板22,使车辆产生与该加速踏板22的操作量相应的驱动力。具体地,基于由加速传感器136检测出的加速踏板的操作量a0,按照下式(1)确定施加于左右车轮14ML、14MR上的驱动力FD-ML *、FD-MR *。此外,下式中的KD是用于确定该驱动力FD-ML *、FD-MR *的驱动力增益。此外,该驱动力增益KD可以为常数,也可以为基于某些参数变化的数值。
FD-ML *=FD-MR *=KD·a0            (1)
ii)制动力的确定
另一方面,当使车辆减速时,驾驶员操作制动踏板24,使车辆产生与该制动踏板24的操作量相应的制动力。具体地,基于由制动传感器138检测出的制动踏板的操作量b,按照下式(2)~(5)确定施加于四个车轮12F、14ML、14MR、12R上的制动力FB-F *、FB-ML *、FB-MR *、FB-R *
FB-F *=KB-F·b0          (2)
FB-ML *=KB-ML·b0        (3)
FB-MR *=KB-MR·b0        (4)
FB-R *=KB-R·b0          (5)
另外,上述的(2)~(5)式中的KB是用于确定制动力FB-F *、FB- ML *、FB-MR *、FB-R *的制动力增益。另外,这些制动力增益取决于应使车辆产生的制动力分配到四个车轮12、14的各个车轮的比率,这些制动力增益也可视为制动力分配比。通常,基于静止状态中的四个车轮12、14的各个轮载荷设定这些制动力增益。并且,在本系统中,能够改变这些制动力增益,换言之,能够改变制动力分配比,下面详细地说明。
iii)目标驱动制动力确定
由于施加到前轮12F、后轮12R上的力如上所述的只有制动力,因此如上所述确定的制动力FB-F *、FB-R *是目标制动力,基于这些前轮目标制动力FB-F *、后轮目标制动力FB-R *控制制动装置114F、114R,使得分别得到这些目标制动力FB-F *、FB-R *。详细地,与这些目标制动力FB-F *、FB-R *相应的大小的电流被从电池供应给制动装置114F、114R的电磁马达。
另一方面,施加到左轮14ML、右轮14MR上的力是驱动力FD和制动力FB这两者,在加减速控制中,这些驱动力FD和制动力FB被统一化而作为驱动制动力F处理。即,基于如上所述确定的左右轮14的驱动力FD- ML *、FD-MR *、制动力FB-ML *、FB-MR *,按照下式(6)、(7)确定左轮目标驱动制动力FML *和右轮目标驱动制动力FMR *
FML *=FD-ML *-FB-ML *        (6)
FMR *=FD-MR *-FB-MR *        (7)
并且,当驱动制动力F*大于0时,对车辆施加驱动力,当驱动制动力F*小于0时,对车辆施加制动力。
如果上述左轮目标驱动制动力FML *,右轮目标驱动制动力FMR *被确定,则控制驱动装置64ML、64MR、制动装置70ML、70MR,使得分别得到上述驱动制动力FML *、FMR *。详细地说明,当FML *>0时,与左轮目标驱动制动力FML *相应的大小的电流从电池被供应给左轮驱动装置64ML的电磁马达。另一方面,当FML *<0时,如下所述的动作。驱动装置64如前面所说明的具有作为再生制动装置的功能,因此,当左轮目标驱动制动力FML *(制动力)能够由再生制动力提供时,控制左轮驱动装置64ML,使得流经左轮驱动装置64ML的电磁马达的发电电流被调整为与左轮目标驱动制动力FML *相应的大小,并且电磁马达的发电电流在电池中被再生。另外,当左轮驱动制动力FML *不能由再生制动力提供时,在该时间点控制左轮驱动装置64ML使得能够得到最大的再生制动力,并且向左轮制动装置70ML的电磁马达供应与下述制动力相应的大小的电流,使得能够得到与不能由该最大的再生制动力提供的量相应的制动力。由于右轮14MR与左轮14ML同样,因此在此省略对右轮14MR的说明。
另外,将在下面详细地说明,上述左轮驱动制动力FML *、右轮驱动制动力FMR *按照下式(8)、(9)进行基于转弯控制所需的左右轮驱动制动力差ΔF的修正。
FML *=FML *+ΔF/2        (8)
FMR *=FMR *-ΔF/2        (9)
因此,在车辆转弯时,驱动装置64ML、64MR、制动装置70ML、70MR的控制基于修正后的左轮目标驱动制动力FML *、右轮目标驱动制动力FMR *进行。
iv)防抱死控制
另外,在本车辆运动控制中,对各车轮12、14的每个车轮进行防抱死控制。即,本车辆安装有所谓的ABS。对于这种防抱死控制,由于是已知的技术,因此简单地说明。该防抱死控制是为了防止各车轮12、14的各个轮胎的滑移率ρ为1而车轮抱死、通过相应的制动装置70、114的电磁马达的控制将施加到该车轮的制动力维持在适当的大小附近的控制。具体地,首先,根据车辆的行驶速度V和车轮速传感器130检测出的车轮速v按照下式(10)计算各车轮12、14的轮胎的滑移率ρ。
ρ=(V-v)/V            (10)
然后,基于该滑移率ρ和由车轮速v得到的车轮的加减速度控制相应的制动装置70、114的电磁马达,从而将车轮的制动力维持在适当的大小附近。
此外,上述的车速V基于车身前后速度Vx和车身横向速度Vy按照下式(11)被计算出,车身前后速度Vx是车辆的前后方向的速度,车身横向速度Vy是车宽度方向的速度。
V=√(Vx2+Vy2)        (11)
车身前后速度Vx是由前后加速度传感器140的检测值计算出的速度,车身横向速度Vy是按照下式(12)推定的速度(已知的技术)。
Vy=∫(γ·Vx-Gy)dt    (12)
其中,γ是实际实现的车辆的横摆率(实际横摆率)γ并且由横摆率传感器142的检测值获取,Gy是车辆中实际产生的实际的横向加速度(实际横向加速度)并且由横向加速度传感器140的检测值获取。
b)转弯时的控制
在本车辆运动控制中,在车辆旋转时,确定作为前轮12F的转向角的前轮转向角δF、作为后轮12R的转向角的后轮转向角δR的各自的目标,从而进行前轮转向量控制、后轮转向量控制,并且确定应该施加到左轮14ML、右轮14MR的各个轮上的驱动制动力FML *、右轮驱动制动力FMR *的差ΔF,从而进行左右轮驱动制动力差控制。
i)前轮转向量控制
前轮12F的转向角δF的控制是基于操作角θ进行的,操作角θ是转向盘20的操作量。首先,基于由转向传感器134检测出的操作角θ按照下式(13)确定目标横向加速度Gy,目标横向加速度Gy是在车辆转弯时车辆中应该产生的横向加速度Gy。即,目标横向加速度Gy*被确定为与上述操作角θ相应的大小。此外,KG是用于确定目标横向加速度Gy*的横向加速度增益,可以是常数,也可以是根据某些参数发生变化的值。
Gy*=KG·θ     (13)
车辆中实际产生的实际的横向加速度(实际横向加速度)Gy是由横向加速度传感器140的检测值获得的,并按照下式(14)认定横向加速度偏差ΔGy,横向加速度偏差ΔGy是实际横向加速度Gy相对于上述目标横向加速度Gy*的偏差。
ΔGy=Gy*-Gy    (14)
然后,按照基于上述横向加速度偏差ΔGy的反馈控制规则,确定作为前轮转向角δF的目标的目标前轮转向角δF *。详细而言,按照基于PID控制规则的下式(15)确定目标前轮转向角δF *
δF *=PF·ΔGy+IF·∫ΔGy·dt+DF·dΔGy/dt        (15)
上式(15)的右边第一项、第二项、第三项分别是比例项(P项)、积分项(I项)、微分项(D项),PF、IF、DF是用于确定目标前轮转向角δF *的比例增益、积分增益、微分增益。另外,这些增益PF、IF、DF可以都为常数,也可以是根据某些参数发生变化的值。目标前轮转向角δF *被确定后,确定向前轮转向装置98F具有的电磁马达供应的电流量,使得由前轮转向角传感器146F检测出的实际的前轮转向角δF变为上述的目标前轮转向角δF *,并将该电流量的电流供应给该电磁马达。
ii)左右轮驱动制动力差控制
对左轮14ML的驱动制动力FML *和右轮14MR的驱动制动力FMR *施加驱动制动力差ΔF的控制是基于操作角θ和车辆行驶的速度V进行的,操作角θ是转向盘20的操作量。首先,基于由转向传感器134检测出的操作角θ和如上所述求出的车速V(=√(Vx2+Vy2)),按照下式(13),确定目标横摆率γ*,目标横摆率γ*是在车辆转弯时应该实现的横摆率γ。即,目标横摆率γ*被确定为与上述操作角θ除以车速V得到的值相应的大小。此外,Kγ是用于确定目标横摆率γ*的横摆率增益,可以是常数,也可以是根据某些参数发生变化的值。
γ*=Kγ·θ·V       (16)
实际实现的车辆的横摆率(实际横摆率)γ是根据横摆率传感器142的检测值获取的,并按照下式(17)认定横摆率偏差Δγ,横摆率偏差Δγ是实际横摆率γ相对于上述目标横摆率γ*的偏差。
Δγ=γ*-γ          (17)
然后,按照基于上述横摆率偏差Δγ的反馈控制规则来确定应该实现的左右轮驱动制动力差ΔF。详细而言,按照基于PID控制规则的下式(18)来确定适当的左右轮驱动制动力差ΔF。
ΔF=PLR·Δγ+ILR·∫Δγ·dt+DLR·dΔγ/dt    (18)
上式(18)的右边第一项、第二项、第三项分别是比例项(P项)、积分项(I项)、微分项(D项),PLR、ILR、DLR是用于确定上述左右轮驱动制动力差ΔF的比例增益、积分增益、微分增益。此外,这些增益PLR、ILR、DLR可以都是常数,也可以是根据某些参数发生变化的值。左右轮驱动制动力差ΔF被确定后,基于该左右轮驱动制动力差ΔF如上面所说明的进行上述左轮驱动制动力FML *、右轮驱动制动力FMR *的修正。
iii)后轮转向量控制
后轮12R的转向角δR的控制是基于在前轮转向控制中认定的横向加速度偏差ΔGy和在左右轮驱动制动力差控制中认定的横摆率偏差Δγ进行的。首先,基于所述横向加速度偏差ΔGy、横摆率偏差Δγ按照下式(19)确定公转向心加速度偏差ΔGo。
ΔGo=ΔGy-V·Δγ  (19)
该公转向心加速度偏差ΔGo可认为是与实际的公转向心加速度(实际公转向心加速度)Go相对于目标公转向心加速度Go*的偏差等价的偏差。此外,目标公转向心加速度Go*由下式(20)表示,实际公转向心加速度Go由下式(21)表示。
Go*=Gy*-V·γ*    (20)
Go=Gy-V·γ       (21)
然后,按照基于上述公转向心加速度偏差ΔGo的反馈控制规则来确定作为后轮转向角δR的目标的目标后轮转向角δR *。详细而言,按照基于PID控制规则的下式(22)来确定后轮目标转向角δR *
δR *=PR·ΔGo+IR·∫ΔGo·dt+DR·dΔGo/dt    (22)
上式(22)的右边第一项、第二项、第三项分别是比例项(P项)、积分项(I项)、微分项(D项),PR、IR、DR是用于确定目标后轮转向角δR *的比例增益、积分增益、微分增益。此外,这些增益PR、IR、DR可以都是常数,也可以是根据某些参数发生变化的值。目标后轮转向角δR *被确定后,确定向后轮转向装置98R具有的电磁马达供应的电流量,使得由后轮转向角传感器146所检测出的实际的后轮转向角δR变为上述目标后轮转向角δR *,并且将该电流量的电流供应给该电磁马达。此外,也可以取代上述控制方法,按照上式(22)直接确定向上述电磁马达供应的电流量,并进行将该电流量的电流供应给电磁马达那样的控制。
c)滑移应对控制
i)滑移应对控制的概要
在本车辆运动控制系统中,执行滑移应对控制,该滑移应对控制是与由于左轮14ML和右轮14MR中的至少一者的滑移产生的车辆朝向的变化(以下,有时称为“滑移引起的车辆变化”)相对应的控制。这种滑移是指在左轮14ML和右轮14MR中的至少一者中、作用于该至少一个车轮上的力达到该车轮与路面之间的摩擦力的界限附近,滑移应对控制是在车辆的朝向由于这种滑移而向特定方向(从车辆上方观察时,右转方向或左转方向)变化的状况下或者车辆的朝向由于这种滑移而可能向特定方向变化的状况下使车辆制动时的控制。
另外,车辆的朝向由于滑移而向特定方向变化的状况是指:例如由于高速转弯、急转、转弯时左右轮14中的至少一者通过路面的凹凸场所或者摩擦系数小的场所等,横方向的力达到摩擦力而车辆自转或者漂出的情况;以及在左轮14ML所通过的路面部分的摩擦系数和右轮14MR所通过的路面部分的摩擦系数之差大的路面上行驶的过程中使车辆制动时通过摩擦系数小的路面部分的车轮的制动力达到界限、而车辆因左轮14ML的制动力和右轮14MR的制动力之差发生旋转的情况等。另外,车辆的朝向由于滑移而可能向特定方向变化的状况是指:例如在左轮14ML所通过的路面部分的摩擦系数与右轮14MR所通过的路面部分的摩擦系数之差大的路面即所谓分路上行驶的情况。
接下来,作为车辆的朝向由于滑移而向特定方向变化的状况,考虑本车辆自转的情况。然后,比较具有左右两个前轮和左右两个后轮并且将前轮作为转向轮的一般的车辆(以下,有时称为“车轮四角配置车辆”)自转的情况与本车辆自转的情况。图5是在车轮四角配置车辆和本车辆中左转的自转力矩起作用时的图,图5(a)是在车轮四角配置车辆中作为转向轮的前轮从中立位置向左转方向转向时的图,图5(b)是在车轮四角配置车辆中转向轮从中立位置向右转方向转向时的图。此外,图5(c)是在本车辆中前轮12F从中立位置向左转方向转向时的图,图5(d)是在本车辆中前轮12F从中立位置向右转方向转向时的图。
然后,考虑在图5所示的状态下使车辆制动的情况。从图5(a)、图5(b)可知,在车轮四角配置车辆中,右前轮的制动力产生右转的力矩而与该右前轮的转向方向无关,左前轮的制动力产生左转的力矩而与该左前轮的转向方向无关。即,在车轮四角配置车辆中,为了通过制动力的控制抑制左转方向的自转力矩,只要增大右前轮的制动力并且减小左前轮的制动力即可。相对于此,在被构造为菱形车轮配置的本车辆中,如图5(c)所示,当前轮12F向左转方向转向时,前轮12F的制动力产生右转的力矩,如图5(d)所示,当前轮12F向右转方向转向时,前轮12F的制动力产生左转的力矩。即,在本车辆中,为了通过前轮12F的制动力抑制自转力矩,还需要考虑该前轮的转向的方向。
因此,在本车辆的运动控制系统中执行的滑移应对控制是以下面的控制为主体被执行的控制,所述控制使得前轮12F的制动力的大小即使是在相同的制动操作中也依据前轮12F的转向方向而不同,以应对上述滑移引起的车辆变化。另外,在滑移应对控制中,也考虑前轮12F的转向方向控制后轮12R的制动力。而且,在滑移应对控制中,为了应对滑移引起的车辆变化,还控制后轮12F的转向以及左右轮14的制动力。以下,对该滑移应对控制进行详细地说明。
ii)滑移判定
在本车辆运动控制系统中,在ECU130中,进行是否处于发生了滑移引起的车辆变化的状况下、是否处于可能发生滑移引起的车辆变化的状况下的判定,当判定为处于该状况下时,执行滑移应对控制。
首先,第一判定方法是下面的方法,即,当车辆在左轮14ML所通过的路面部分的摩擦系数μL和右轮14MR所通过的路面部分的摩擦系数μR之差大于设定值的路面、即所谓的分路上行驶时,判定为处于车辆的朝向因作用于左轮14ML和右轮14MR中的任一者上的力达到该车轮与路面之间的摩擦力的界限而可能向特定方向变化的状况下。此外,各车轮12、14的每个车轮所通过的路面的摩擦系数μ是根据已知的技术(例如,特开昭63-116932、特开昭63-207762)推定的,在此,省略详细的说明。
例如,如图6所示,考虑当车辆在分路上行驶时使车辆制动的情况。在这样的情况下,左轮14ML和右轮14MR中的通过摩擦系数小的场所的车轮(以下,有时称为“低μ路侧车轮”。在图6中,右轮14MR相当于低μ路侧车轮。)与路面之间的摩擦力的最大值比通过摩擦系数大的场所的车轮(以下,也称作“高μ路侧车轮”。在图6中,左轮14ML相当于高μ路侧车轮)与路面之间的摩擦力的最大值小,因此低μ路侧车轮的制动力比高μ路侧车轮的制动力先达到界限。另外,在本车辆中,通过上述的ABS将低μ路侧车轮的制动力维持在最大值附近。即,当在分路上使车辆制动时,左轮14ML的制动力和右轮14MR的制动力之间产生差,该制动力差使车辆的朝向发生变化。因此,本车辆运动控制系统被构造为当在分路上行驶时执行滑移应对控制。此外,在以下的说明中,有时将该第一判定方法称为依据路面状态的滑移判定。
此外,由于本车辆的四个车轮12、14以菱形配置,因此,本车辆在分路上行驶时,左右轮114中的任一者与前后轮12这三个车轮具有成为通过摩擦系数小的路面的状况的可能性。即,可认为车轮菱形配置车辆比车轮四角配置车辆在分路上使车辆制动时更容易陷入不稳定的状态。因此,在车轮菱形配置车辆中,以下详细说明的滑移应对控制特别有效。
此外,第二判定方法是判定是否处于发生了滑移引起的车辆变化的状况下的方法,并且是当车辆朝向的变化程度大于所设定的程度时判定为处于上述状况下的方法。具体地,使用基于车身侧滑角β按照下式计算出的横摆指标f(β),作为车辆朝向的变化程度的指标,车身侧滑角β是车身的重心位置上的侧滑角,。
f(β)=K1·Δβ+K2·dβ/dt(K1、K2:常数)     (23)
其中,上述的(23)式的右边第一项的Δβ是车身侧滑角偏差,车身侧滑角偏差(=β*-β)是目标车身侧滑角β*和实际车身侧滑角β的偏差,目标车身侧滑角β*是作为车辆的目标的车身侧滑角,实际车身侧滑角β是车辆的实际的车身侧滑角,第二项dβ/dt是实际车身侧滑角β的微分值,即实际车身侧滑角变化。此外,这些目标车身侧滑角β*和实际车身侧滑角β由下式表示。
β=Vy/Vx        (24)
β*=Vy*/Vx*     (25)
(24)式的Vx和Vy是以上述方式获得的值。另外,(25)式的VX*是作为目标的车身前后速度,Vy*是作为目标的车身横向速度。目标车身前后速度Vx*是基于以上述方式获得的实际车身前后速度Vx、以及作为目标的前后加速度Gx*确定的,前后加速度Gx*根据由加速传感器136检测出的加速踏板的操作量a0和由制动传感器138检测出的制动踏板的操作量b0获得。另外,目标车身横向速度Gy*是基于该目标车身前后速度Gx*、以上述方式确定的目标横摆率γ*以及目标横向加速度Gy*按照下式(26)确定的。
Vy*=∫(γ*·Vx*-Gy*)dt        (26)
然后,当根据(23)式计算出的值大于阈值f0时,判定为处于发生了滑移引起的车辆变化的状况下,从而执行滑移应对控制。此外,在以下的说明中,有时将该第二判定方法称为依据车辆状态的滑移判定。此外,用于进行上述依据车辆状态的滑移判定的横摆指标不限于上述的车身侧滑角偏差、车身侧滑角变化,例如也可采用车身侧滑角的变化速度、实际横摆率的大小、目标横摆率和实际横摆率的偏差等。
iii)滑移应对控制的种类
在本车辆运动控制系统中执行的滑移应对控制分为第一控制、第二控制、第三控制这三种控制,使得当车辆朝向的变化小时重视车辆的制动的抑制和滑移引起的车辆变化的抑制这两者,并使得车辆朝向的变化越大、比车辆的制动的抑制更重视滑移引起的车辆变化的抑制。如图7所示,当横摆指标f(β)小于等于第一设定值f1(>f0)时,执行第一控制,当横摆指标f(β)大于第一设定值f1且小于第二设定值f2时,执行第二控制,当横摆指标f(β)大于等于第二设定值f2时,执行第三控制。这三种控制如前面所说明的那样是以如下控制为主体的控制:相对于作为滑移引起的车辆变化的方向的特定方向还考虑前轮12F的转向方向来控制该前轮12F的制动力,后面详细地说明,但是,在各个控制中,前轮12F的制动力的大小或者后轮12R的制动力的控制、左右轮14的制动力的控制不同,由此,车辆朝向的变化越大,比车辆的制动更重视滑移引起的车辆变化的抑制。以下,依次地说明这三种控制。
iv)第一控制
首先,第一控制是重视滑移引起的车辆变化的抑制并且还重视车辆的制动的抑制的控制。如图5(c)和图6(a)所示,当前轮12F被向与特定方向相同的方向转向时,由前轮12F的制动力在车身中产生的力矩成为与特定方向相反的方向的力矩、即防自转力矩。另一方面,如图5(d)和图6(b)所示,当前轮12F被向与特定方向相反的方向转向时,由前轮12F的制动力在车身中产生的力矩成为与特定方向相同方向的力矩、即自转力矩。鉴于此,在包括该第一控制的所有的滑移应对控制中,与前轮12F向与特定方向相反的方向转向时相比前轮12F向与特定方向相同的方向转向时,前轮12F的制动力更大。另外,在第一控制中,与前轮12F向与特定方向相反的方向转向时相比前轮12F向与特定方向相同的方向转向时后轮12R的制动力更小。另外,该前后轮12的制动力的控制被执行,使得前轮12F的制动力和后轮12R的制动力之和相对于相同的制动操作固定不变。
上述的滑移应对控制中的前后轮12的制动力控制是通过改变与前轮12F和后轮12R分别相对应的制动力增益KB-F、KB-R进行的。按照下式对这些制动力增益KB-F、KB-R进行修正。
KB-F=α1·KB-F          (27)
KB-R=(2-α1)·KB-R      (28)
其中,α1是用于修正制动力增益KB-F、KB-R的修正系数,图8中示出了该修正系数α1与前轮12F的转向角δF之间的关系。从图8中可知,前轮制动力增益KB-F随着向与特定方向相同的方向的转向量增大而增大,并随着向与特定方向相反的方向的转向量增大而减小。另一方面,后轮制动力增益KB-R随着向与特定方向相同的方向的转向量增大而减小,随着向与特定方向相反的方向的转向量增大而增大。由此,前轮12F的目标制动力KB-F *随着向与特定方向相同的方向的转向量增大而增大,随着向与特定方向相反的方向的转向量增大而减小,后轮12R的目标制动力FB-R *随着向与特定方向相同的方向的转向量增大而减小,随着向与特定方向相反的方向的转向量增大而增大。
此外,当处于发生了滑移引起的车辆变化的状况下时,ABS工作使得左右轮14中的至少一者不能产生作为目标的制动力。因此,在第一控制中,为了通过前后轮12补偿左右轮14的制动力的不足量,对前后轮12的目标制动力FB-F *、FB-R *进行修正。首先,基于与左右轮14相对应的制动力传感器148的检测值获得实际施加于各个左右轮14上的制动力(实际制动力)FB-ML、FB-MR。接下来,按照下式计算实际制动力FB-ML、FB-MR相对于目标制动力FB-ML *、FB-MR *的偏差ΔFB-ML、ΔFB-MR
ΔFB-ML=FB-ML *-FB-ML       (29)
ΔFB-MR=FB-MR *-FB-MR        (30)
然后,相加所述左右轮14的制动力偏差FB-ML、FB-MR而得的量的制动力被分配到前轮12F和后轮12R,使得对前轮12F和后轮12R的分配比为α1∶2-α1。即,按照下式对前后轮12的目标制动力FB-F *、FB-R *进行修正。
FB-F *=FB-F *+(ΔFB-ML+ΔFB-MR)·α1/2          (31)
FB-R *=FB-R *+(ΔFB-ML+ΔFB-MR)·(2-α1)/2      (32)
此外,通过前后轮12补偿上述的左右轮14的制动力的不足量的控制也可以仅在具有对前轮12F和后轮12R产生制动力的富余的情况下进行。例如,可以基于与前轮12F和后轮12R相应的路面的摩擦系数μ和滑移率ρ,推定制动力的能够产生的最大值,从而判断是否具有对前轮12F和后轮12R产生制动力的富余。
接下来,对包括第一控制的滑移应对控制中的后轮12R的转向量控制进行说明。在后轮12R中,为了抑制滑移引起的车辆变化,对如上所述确定的目标转向角进行修正,使得后轮12R向与特定方向相同的方向转向。对于该修正,基于在横摆指标f(β)的计算时使用的车身侧滑角偏差Δβ、实际车身侧滑角变化dβ/dt按照下式进行修正。
δR *=δR *+K3·Δβ+K4·dβ/dt    (K3、K4:常数)     (33)
v)第二控制
第二控制除执行作为与第一控制相同的控制的、前后轮12的制动力控制和后轮12R的转向量控制以外,还为了抑制滑移引起的车辆变化执行左右轮14的制动力的控制。所述左右轮14的制动力控制是通过使左轮14ML的制动力和右轮14MR的制动力的大小变为相同的大小来消除由所述制动力差产生的力矩的控制。具体地,首先,基于与左右轮14相对应的制动力传感器148的检测值获得实际施加到各个左右轮14上的制动力(实际制动力)FB-ML、FB-MR。然后,为了使上述制动力中较大的制动力变为与较小的制动力相同的大小,将上述制动力中的较小的制动力作为左右轮14的目标制动力FB-ML *、FB-MR *,以减小制动力。
vi)第三控制
在第三控制中,与第一控制和第二控制相同的后轮12R的转向量控制被执行,但四个车轮12、14的制动力控制与上述第一控制和第二控制不同。首先,使后轮12R的制动力为0,使得不会产生由该后轮12的制动力引起的自转力矩。前轮12F的制动力的控制与第一控制和第二控制同样地,通过改变与前轮12F相对应的制动力增益KB-F进行,前轮制动力增益KB-F按照下式被修正。
KB-F=α3·KB-F      (34)
此外,图9中示出了修正系数α3和前轮12F的转向角δF的关系。从图9中可知,前轮制动力增益KB-F随着向与特定方向相同的方向的转向量增大而增大,随着向与特定方向相反的方向的转向量增大而减小,由此,前轮12F的目标制动力FB-F *随着向与特定方向相同的方向的转向量增大而增大,随着向与特定方向相反的方向的转向量增大而减小。
另外,左右轮14的制动力控制是当考虑了车辆向特定方向旋转时减小左轮14ML和右轮14MR中的将向后方移动的车轮的制动力使得小于另一车轮的制动力的控制。即,当特定方向为左转方向时,减小左轮14ML的制动力,当特定方向为右转方向时,减小右轮的制动力14MR。然后,当特定方向为左转方向时,按照下面的(35)式确定左轮14ML的目标制动力FB-ML *,使得从根据制动力传感器148的检测值获得的右轮12MR的实际制动力FB-MR减小与车身侧滑角偏差Δβ和实际车身侧滑角变化dβ/dt相对应的大小。另外,当特定方向为右转方向时,按照下面的(36)式确定右轮14MR的目标制动力FB-MR *,使得从根据制动力传感器148的检测值获得的左轮12ML的实际制动力FB-ML减小与车身侧滑角偏差Δβ和实际车身侧滑角变化dβ/dt相对应的大小。
FB-ML *=FB-MR-(K5·Δβ+K6·dβ/dt)    (35)
FB-MR *=FB-ML-(K5·Δβ+K6·dβ/dt)    (36)
通过这样的控制,由左右轮14的制动力差产生防自转力矩。
<控制程序>
图10中示出流程图的车辆运动控制程序在点火开关处于接通状态的期间以短暂的时间间隔(例如,数μ秒~数十μ秒)由ECU130反复地执行,由此进行上述的车辆的运动控制。以下,参照图中所示的流程图简单地说明该控制的流程。
在基于车辆运动控制程序的处理中,首先,在步骤1(以下,简称“S1”,其他的步骤也同样)中,进行用于获得、计算等本车辆运动控制所需的各种指标的处理。接下来,在S2中进行下面的处理,即,判定是否处于发生了滑移引起的车辆变化的状况下或者可能发生滑移引起的车辆变化的状况下的处理、以及用于在判定为处于上述的状况下时确定执行三种滑移应对控制中的哪一个控制的处理。然后,在S3中进行转弯控制,在S4中进行加减速控制。
S1的处理通过图11中示出流程图的控制指标获得处理子例程的执行而进行。在该处理中,获得各种传感器的检测结果,并且计算用于推定滑移判定中路面的摩擦系数μ的车速V、横摆指标f(β)等。对于按照该子例程的处理,由于前面已经详细地说明,因此在此省略对它的说明。
在本程序中,使用了滑移判定标记FL,滑移判定标记FL是用于表示执行上述的控制中的哪一控制的标记,在进行通常的控制时,该标记的标记值被设为0,在进行滑移应对控制的第一控制时,标记值被设为1,在进行第二控制时,标记值被设为2,在进行第三控制时,标记值被设为3。上述S2的处理通过图12中示出流程图的滑移判定处理子例程的执行而进行,并且确定上述滑移判定标记的标记值从而确定执行哪一个控制。
在该滑移判定处理中,首先,在S31中,如上所说明的,基于车速V和车轮速度v推定各车轮12、14所通过的路面的摩擦系数μ,在S32中,判定与左右轮14相对应的摩擦系数μML、μMR的差是否大于设定值μ0。另外,在S33中,判定横摆指标f(β)是否大于阈值f0。然后,在摩擦系数的差小于设定值μ0且横摆指标f(β)小于阈值f0时,为了执行通常的控制,将标记值设为0。另一方面,在摩擦系数的差大于设定值μ0或者横摆指标f(β)大于阈值f0时,在S35以下,进行确定执行滑移应对控制中的哪一个控制的处理。即,如图7所示,根据横摆指标f(β)的值,标记值被设为1、2、3,从而执行第一控制、第二控制、第三控制中的某一者。
在S3的转弯控制中,执行图13中示出流程图的转弯控制子例程。在该子例程中,在S41中执行前轮转向量控制,随后在S42中执行左右轮驱动制动力差控制,再随后在S43中执行后轮转向量控制。所述前轮转向量控制、左右轮驱动制动力差控制、后轮转向量控制分别执行图14中示出流程图的前轮转向量控制子例程、图15中示出流程图的左右轮驱动制动力差控制子例程、图16中示出流程图的后轮转向量控制子例程。由于前面已对按照前轮转向量控制子例程和左右轮驱动制动力差控制子例程的处理进行了详细地说明,因此在此省略它们的说明。
在按照后轮转向量控制子例程的处理中,首先,在S71、S72中,认定公转向心加速度偏差ΔG0,并基于该公转向心加速度偏差ΔG0、按照PID控制规则确定目标后轮转向角δR *。接下来,在S73中,确认滑移判定标记,当该标记值不为0时,执行滑移应对控制,执行S74、S75的滑移应对控制。即,如前面详细说明的,基于车身侧滑角偏差Δβ、实际车身侧滑角变化dβ/dt计算后轮转向角修正量δR +,并对目标后轮转向角δR *(=δR *R +)进行修正。然后,在S76、S77中,确定向后轮转向装置98R的电磁马达供应的电流使得实际的后轮转向角δR变为该目标后轮转向角δR *,并进行该电流供应。
在本程序的S4的加减速控制中,执行图17中示出流程图的加减速控制子例程。在该子例程中,首先,在S81中,基于加速踏板操作量a0确定应该施加到左右轮上的驱动力FD-ML *、FD-MR *。接下来,在S82、S83中,根据制动力传感器148的检测结果获得左右轮14的各自的实际制动力FB-ML、FB-MR,从而计算与上次程序执行时的目标制动力FB-ML *、FB- MR *的偏差ΔFB-ML、ΔFB-MR。在S84中,执行确定前后轮12的目标制动力的处理,在S85中,执行确定左右轮14的目标制动力的处理。
确定前后轮12的目标制动力的处理通过图18中示出流程图的前后轮制动力确定处理子例程的执行而进行。在该子例程中,首先,在S91、S92中,确认滑移判定标记FL。当该滑移判定标记FL的标记值为1或2时,如前面详细说明的,在S93中,基于根据实际前轮转向量δF确定的修正系数α1对前后轮12的制动力增益进行修正,在S94中,为了通过前后轮12补偿左右轮14的制动力的不足量ΔFB-ML、ΔFB-MR,确定目标制动力FB- ML *、FB-MR *。另外,当滑移判定标记FL的标记值为3时,在S95中,基于根据实际前轮转向量δF确定的修正系数α3对前轮12F的制动力增益进行修正,在S96中,使用该制动力增益确定前轮12F的目标制动力FB- ML *,并将后轮12R的目标制动力FB-MR *设为0。此外,当滑移判定标记FL的标记值为0时,执行通常的控制,在S97中,前后轮12的制动力增益返回到初始值,在S98中,确定前后轮12的目标制动力FB-ML *、FB- MR *
另外,确定左右轮14的目标制动力的处理通过图19中示出流程图的左右轮制动力确定处理子例程的执行而进行。在该子例程中,首先,在S101、S102中,确认滑移判定标记FL。当该滑移判定标记FL的标记值为2时,在S103中,为了使左右轮14的各自的实际制动力FB-ML、FB-MR中较大的制动力变为与较小的制动力相同的大小,将上述制动力中的较小的制动力作为左右轮14的目标制动力FB-ML *、FB-MR *,以减小制动力。另外,当滑移判定标记FL的标记值为3时,在S104~S106中,为了减小左轮14ML和右轮14MR中的将向后方移动的车轮的制动力使得小于另一车轮的制动力,确定左右轮14的目标制动力FB-ML *、FB-MR *,使得从另一实际制动力中减小与车身侧滑角偏差Δβ和实际车身侧滑角变化dβ/dt相应的大小。此外,当滑移判定标记FL的标记值为0或者1时,执行通常的控制,因此基于制动踏板操作量b0确定目标制动力FB-ML *、FB-MR *
接着,在加减速控制子例程中,在S86中,基于目标驱动力FD *和目标制动力FB *确定左右轮14的目标驱动制动力F*,在S87中,基于左右轮驱动制动力差ΔF对该目操驱动制动力F*进行修正。由此,加减速控制子例程的执行结束,车辆运动控制程序的一次执行也结束。
<控制装置的功能构成>
可认为作为用于执行如上所述的控制来控制车辆的运动的控制装置发挥功能的ECU130包括执行上述的各种处理的各种功能部。详细而言,如图20所示,可认为ECU130包括:滑移判定部200,所述滑移判定部200通过执行上述滑移判定处理子例程的S31-S33的处理来判定是否处于发生了滑移引起的车辆变化的状况下或者可能发生滑移引起的车辆变化的状况下;驱动制动力控制部202,所述驱动制动力控制部202是通过执行上述加减速控制子例程来控制前后轮12的制动力、左轮14的驱动制动力的功能部;前轮转向量控制部204,所述前轮转向量控制部204是通过执行上述前轮转向量控制子例程来控制前轮12F的转向量的功能部;以及后轮转向量控制部206,所述后轮转向量控制部206是通过执行上述后轮转向量控制子例程来控制后轮12R的转向量的功能部。可认为该驱动制动力控制部202包括:驱动力控制部210,所述驱动力控制部210是通过执行加减速控制子例程的S81的处理来控制驱动力的功能部;制动力控制部212,所述制动力控制部212是通过执行加减速控制子例程的S82~85的处理来控制制动力的功能部;左右轮驱动制动力差控制部214,所述左右轮驱动制动力差控制部214作为执行上述左右轮驱动制动力差控制的功能部。此外,可认为制动力控制部212包括基于制动踏板操作量和制动力增益的积确定目标制动力的目标制动力确定部216。
另外,可认为上述滑移判定部200包括:依据车辆状态的滑移判定部220,所述依据车辆状态的滑移判定部220通过执行滑移判定处理子例程的S33,在横摆指标f(β)大于阈值时,判定为发生了滑移引起的车辆变化;依据路面状态的滑移判定部222,所述依据路面状态的滑移判定部222通过执行滑移判定处理子例程的S31、S32,在车辆在分路上行驶时,判定为可能发生滑移引起的车辆变化。此外,可认为制动力控制部212和后轮转向量控制部206分别具有基于由上述滑移判定部200进行的判定来执行滑移应对控制的滑移应对控制230、240。
<车辆运动控制系统的效果>
如前面详细说明的,在像本车辆那样的车轮特殊配置车辆中,在发生了滑移引起的车辆变化的状况下或者可能发生滑移引起的车辆变化的状况下使车辆制动时,由于前轮的制动力在车身中产生的旋转力矩根据该车轮的转向方向,有抑制滑移引起的车辆朝向的变化的情况以及助长滑移引起的车辆朝向的变化的情况。根据本实施例的车辆运动控制系统,通过依据前轮的转向方向使前轮的制动力变为不同的大小,能够不助长滑移引起的车辆朝向的变化或者有效地抑制滑移引起的车辆朝向的变化,从而提高了行驶过程中的稳定性。
<变形例>
另外,上述实施例的车辆运动控制系统被构成为依据横摆指标f(β)的大小切换三种滑移应对控制,但不限于此。例如,当判定为在分路上行驶时,并且后轮12R也在摩擦系数小的路面上行驶时,即后轮12R所行驶的路面的摩擦系数μR小于设定值时,不能增大后轮12R的制动力,鉴于此,车辆运动控制系统能够构成为执行包括使后轮12R的制动力为0的控制的上述第三控制。
另外,上述三种滑移应对控制的各个控制可被构成为根据横摆指标f(β)逐渐地被切换。具体地,可被构成为:如图21所示,根据横摆指标f(β)确定第一控制和第二控制的分配比、第二控制和第三控制的比率,并将在其中一个控制中确定的目标值和在另一个控制中确定的目标值乘以该比例而相加得到的值作为目标值执行控制。
符号说明
10:车身
12F:前轮
12R:后轮
14ML:左轮
14MR:右轮
20:转向盘(转向操作部件)
22:加速踏板
24:制动踏板(制动操作部件)
64ML:左轮驱动装置
64MR:右轮驱动装置
70ML:左轮制动装置
70MR:右轮制动装置
98F:前轮转向装置
98R:后轮转向装置
114F:前轮制动装置
114R:后轮制动装置
130:电子控制单元(ECU,控制装置)
132:车轮速传感器[V]
134:转向传感器[θ]
136:加速传感器[a0]
138:制动传感器[b0]
140:前后加速度传感器[Gx]
142:横向加速度传感器[Gy]
142:横摆率传感器[γ]
146F:前轮转向角传感器[δF]
146R:后轮转向角传感器[δR]
148:制动力传感器[FB]
200:滑移判定部
202:驱动制动力控制部
204:前轮转向量控制部
206:后轮转向量控制部
210:驱动力控制部
212:制动力控制部
214:左右轮驱动制动力差控制部
216:目标制动力确定部
220:依据车辆状态的滑移判定部
222:依据路面状态的滑移判定部
230:滑移应对控制部(制动力控制部)
240:滑移应对控制部(后轮转向量控制部)
V:车轮速度
θ:转向盘的操作角
a0:加速踏板的操作量
b0:制动踏板的操作量
δF:前轮转向角
δF *:目标前轮转向角
δR:后轮转向角
δR *:目标后轮转向角
δR +:后轮转向角修正量
FB-F *:目标前轮制动力
FB-R *:目标后轮制动力
FB-ML:实际左轮制动力
FB-ML *:目标左轮制动力
FB-MR:实际右轮制动力
FB-MR *:目标右轮制动力
FML:左轮驱动制动力
FML:右轮驱动制动力
ΔF:左右轮驱动制动力差
V:车辆行驶速度(车速)
ρ:滑移率
μ:摩擦系数
β:实际车身侧滑角
Δβ:车身侧滑角偏差
f(β):横摆指标
α1、α3:制动力增益修正系数
KB-F:前轮制动力增益
KB-R:后轮制动力增益
KB-ML:左轮制动力增益
KB-MR:右轮制动力增益

Claims (15)

1.一种车辆运动控制系统,所述车辆运动控制系统被安装在车辆上并控制该车辆的运动,所述车辆具有配置在车辆自身的前部的车宽方向上的中央的单个前轮以及在比该前轮靠后的位置处分别配置在车辆自身的左右的左轮和右轮,所述车辆运动控制系统包括:
前轮转向装置,所述前轮转向装置使所述前轮转向;
制动装置,所述制动装置对所述前轮、所述左轮以及所述右轮的每一者施加制动力;以及
控制装置,所述控制装置执行所述车辆的控制,并具有制动力控制部,所述制动力控制部基于制动操作部件的操作来控制所述制动装置,由此控制施加到所述前轮、所述左轮以及所述右轮的每一者的制动力,
所述制动力控制部具有滑移应对控制部,当在所述车辆的朝向由于所述左轮和所述右轮中的至少一者的滑移而向特定方向变化的状况和所述车辆的朝向由于所述左轮和所述右轮中的至少一者的滑移而可能向特定方向变化的状况中的至少一种状况下使所述车辆制动时,为了应对由所述滑移引起的所述车辆朝向的变化,所述滑移应对控制部执行滑移应对控制,所述滑移应对控制对所述前轮的制动力进行控制,使得即使在所述制动操作部件被进行了相同的操作的情况下所述前轮的制动力的大小也依据所述前轮的转向方向而不同。
2.如权利要求1所述的车辆运动控制系统,其中,
所述控制装置具有滑移判定部,所述滑移判定部判定是否处于所述车辆的朝向由于所述滑移而向所述特定方向变化的状况和所述车辆的朝向由于所述滑移而可能向所述特定方向变化的状况中的至少一种状况,
所述滑移判定部被构成为:当所述车辆在所述左轮通过的路面部分的摩擦系数和所述右轮通过的路面部分的摩擦系数彼此不同的路面上行驶时,判定为处于所述车辆的朝向可能向所述特定方向变化的状况或者所述车辆的朝向向所述特定方向变化的状况,
所述滑移应对控制部被构成为基于所述滑移判定部的判定来执行所述滑移应对控制。
3.如权利要求2所述的车辆运动控制系统,其中,
所述滑移应对控制部被构成为执行所述滑移应对控制,使得当所述前轮被向从所述路面的摩擦系数小的部分向所述路面的摩擦系数大的部分的方向转向时,当作所述前轮被向与所述特定方向相同的方向转向,当所述前轮被向从所述路面的摩擦系数大的部分向所述路面的摩擦系数小的部分的方向转向时,当作所述前轮被向与所述特定方向相反的方向转向,并且,
使得与所述前轮被向与所述特定方向相反的方向转向时相比,所述前轮被向与所述特定方向相同的方向转向时所述前轮的制动力更大。
4.如权利要求3所述的车辆运动控制系统,其中,
所述滑移应对控制部被构成为执行所述滑移应对控制,使得在所述前轮被向从所述路面的摩擦系数小的部分向所述路面的摩擦系数大的部分的方向转向的情况下,与所述前轮的转向量小时相比,所述前轮的转向量大时所述前轮的制动力更大。
5.如权利要求3或4所述的车辆运动控制系统,其中,
所述滑移应对控制部被构成为执行所述滑移应对控制,使得在所述前轮被向从所述路面的摩擦系数大的部分向所述路面的摩擦系数小的部分的方向转向的情况下,与所述前轮的转向量小时相比,所述前轮的转向量大时所述前轮的制动力更小。
6.如权利要求1至5中任一项所述的车辆运动控制系统,其中,
所述控制装置具有滑移判定部,所述滑移判定部判定是否处于所述车辆的朝向由于所述滑移而向所述特定方向变化的状况和所述车辆的朝向由于所述滑移而可能向所述特定方向变化的状况中的至少一种状况,
所述滑移判定部被构成为当横摆指标的值大于阈值时判定为处于所述车辆的朝向向所述特定方向变化的状况,所述横摆指标是所述车辆朝向的变化程度的指标,
所述滑移应对控制部被构成为基于所述滑移判定部的判定来执行所述滑移应对控制。
7.如权利要求1至6中任一项所述的车辆运动控制系统,其中,
所述滑移应对控制部被构成为执行所述滑移应对控制,使得与所述前轮被向与所述特定方向相反的方向转向时相比,所述前轮被向与所述特定方向相同的方向转向时所述前轮的制动力更大。
8.如权利要求7所述的车辆运动控制系统,其中,
所述滑移应对控制部被构成为执行所述滑移应对控制,使得在所述前轮被向与所述特定方向相同的方向转向的情况下,与所述前轮的转向量小时相比,所述前轮的转向量大时所述前轮的制动力更大。
9.如权利要求7或8所述的车辆运动控制系统,其中,
所述滑移应对控制部被构成为执行所述滑移应对控制,使得在所述前轮被向与所述特定方向相反的方向转向的情况下,与所述前轮的转向量小时相比,所述前轮的转向量大时所述前轮的制动力更小。
10.如权利要求1至9中任一项所述的车辆运动控制系统,其中,
所述车辆运动控制系统用于控制还具有单个后轮的所述车辆的运动,所述单个后轮配置在比所述左轮和所述右轮靠后的位置上,
所述制动装置还对所述后轮施加制动力,所述制动力控制部还控制施加到所述后轮的制动力,
所述滑移应对控制部被构成为执行所述滑移应对控制,使得即使在所述制动操作部件被进行了相同的操作的情况下,所述后轮的制动力的大小也依据所述前轮的转向方向而不同。
11.如权利要求10所述的车辆运动控制系统,
所述滑移应对控制部被构成为执行所述滑移应对控制,使得与所述前轮被向与所述特定方向相同的方向转向时相比,所述前轮被向与所述特定方向相反的方向转向时所述前轮的制动力更小,并且所述后轮的制动力更大。
12.如权利要求11所述的车辆运动控制系统,其中,
所述滑移应对控制部被构成为执行所述滑移应对控制,使得应施加到所述前轮的制动力与应施加到所述后轮的制动力之和相对于所述制动操作部件的相同的操作固定不变。
13.如权利要求1至12中任一项所述的车辆运动控制系统,其中,
所述滑移应对控制部被构成为执行所述滑移应对控制,使得所述左轮和所述右轮中的、在所述车辆向所述特定方向旋转时相对于另一车轮向后方侧相对移动的车轮的制动力减小。
14.如权利要求1至13中任一项所述的车辆运动控制系统,其中,
所述车辆运动控制系统用于控制还具有单个后轮的所述车辆的运动,所述单个后轮配置在比所述左轮和所述右轮靠后的位置上,
所述车辆运动控制系统包括后轮转向装置,所述后轮转向装置具有驱动源,并且所述后轮转向装置不依据施加到转向操作部件的力而依据所述驱动源产生的力使所述后轮转向,
所述控制装置具有后轮转向量控制部,所述后轮转向量控制部基于转向操作部件的操作来控制所述后轮转向装置具有的驱动源,由此控制所述后轮的转向量,
所述后轮转向量控制部具有滑移应对控制部,当通过所述制动力控制部具有的所述滑移应对控制部执行所述滑移应对控制时,为了应对由所述滑移引起的所述车辆朝向的变化,所述后轮转向量控制部具有的所述滑移应对控制部控制所述后轮的转向量,使得所述后轮向与所述特定方向相同的方向转向。
15.如权利要求14所述的车辆运动控制系统,其中,
所述制动装置还对所述后轮施加制动力,所述制动力控制部还控制施加到所述后轮的制动力,
所述制动力控制部具有的所述滑移应对控制部被构成为在横摆指标的值大于设定值时将所述后轮的制动力设定为0,所述横摆指标是所述车辆朝向的变化程度的指标。
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