CN102858587A - 车辆的转向时运行状况改善装置 - Google Patents

Abstract

如(a)那样，在从转向开始时t1起直到经过规定时间TM1s的时刻t2为止的期间，将车轮驱动用马达的驱动扭矩控制为与目标马达扭矩相比暂时增大了(a)的实线波形所示的量而得到的值，另外在从t2起直到经过规定时间TM2s的时刻t4为止的期间，将马达扭矩控制为与目标马达扭矩相比暂时减小了(a)的实线波形所示的量而得到的值。在(c)的t1~t2之间(初期)，由于转弯方向外轮的回转力矩M_out与转弯方向内轮的回转力矩(恢复力矩)M_in之差导致回转力矩变大，由于此横向力的明显增大，如(b)的实线所示，偏行率的增加量在时刻t1~t2的初期迅速上升，通过使偏行率不延迟地上升，能够大幅改善车辆的转向响应(初始回转性)。

Description

车辆的转向时运行状况改善装置

技术领域

本发明涉及用于改善利用来自动力源的驱动力驱动车轮而能够行驶的车辆的转向时的运行状况、即转向响应、侧倾运行状况的装置。

背景技术

近来，为了降低油耗，车辆使用了滚动阻力小的节油轮胎，另外由于添加油耗应对装置等以及为此需要安装大容量的电池等导致车辆的悬挂装置的上侧的簧上重量有增加的倾向。

采用节油轮胎意味着与路面之间的摩擦系数变小，簧上重量的增加意味着悬挂行程变大。

该路面摩擦系数的降低以及悬挂行程的增大均产生以下作用：使进行操纵转向轮的转向时的转向响应、即转向时的车辆前部的转向响应(初始回转性)降低。

特别是对于仅使用电动马达作为动力源的电动汽车，由于将大型的重电池设置在车身地板下面的中央部，因此不能忽视上述转向响应的降低。

悬挂行程的增大还使车身的前后方向轴线周围的倾斜运行、即侧倾加剧。

如上所述，作为改善处于降低趋势的转向响应的对策，以往提出了以下对策：例如专利文献1中所记载的那样，通过在悬挂装置的安装部中使用高刚性的弹性套筒、高刚性的隔离件来提高悬挂装置的安装刚性。

另外，作为避免车身侧倾变大的对策，一般情况下通常将构成悬挂装置的减震器的振动阻尼力变大。

但是，如上所述，在提高悬挂装置的安装刚性、或者将减震器的振动阻尼力变大的对策中，悬挂装置的弹簧常数变大，从而产生与振动、噪音有关的新的问题。

专利文献1：日本特开平07-132720号公报

发明内容

本发明鉴于上述实际情况而提出的，其目的在于提供如下的车辆的转向时行为运行状况改善装置：不对悬挂装置的安装刚性、减震器的振动阻尼力进行任何变更，因而不会由于悬挂装置的弹簧常数变大而产生与振动、噪音有关的新的问题，并能够改善车辆的转向时的转向响应、侧倾运行状况。

为了实现该目的，本发明的车辆的转向时运行状况改善装置特征在于，对用于通过利用来自动力源的驱动力驱动车轮而能够行驶的车辆设置有以下结构单元：转向检测单元，其检测是否进行了操纵车辆的转向轮的转向；以及驱动力增大单元，当由转向检测单元检测到进行转向时，该驱动力增大单元使对上述车轮施加的驱动力暂时增大。

根据所述本发明的车辆的转向时运行状况改善装置，在转向时通过暂时增大车轮驱动力能够使转向轮的回转力矩增大，从而明显转向轮的横向力增加，由此车辆的偏行率迅速上升，因此能够提高车辆的转向响应性。

而且，根据本发明，不像以往那样将悬挂装置的安装刚性、减震器的振动阻尼力增大，因而不会由于悬挂装置的弹簧常数变大而产生与振动、噪音有关的新的问题，并能够实现上述的转向时运行状况改善效果。

附图说明

图1是表示具备本发明的一个实施例的转向时运行状况改善装置的车辆的驱动系统及其控制系统的概要系统图。

图2是表示由图1中的电动马达控制器执行的转向时运行状况改善控制程序的流程图。

图3是图2的转向时运行状况改善控制的动作时间图，图3的(a)是表示驱动扭矩校正量的时间序列变化的时间图，图3的(b)是表示偏行率的差的时间序列变化的时间图，图3的(c)是与没有进行图2的转向时运行状况改善控制的情况相比较来表示各转向轮所产生的回转力矩的时间序列变化的时间图。

图4是表示与转向轮的轮胎接地面有关的各量的说明图。

图5是表示车辆各量的说明图。

图6是表示由进行了图2的转向时运行状况改善控制的情况下的内外轮回转力矩差导致的横向力的时间序列变化的时间图。

图7是图2的转向时运行状况改善控制的动作时间图，图7的(a)是与没有进行图2的转向时运行状况改善控制的情况相比较来表示车速的时间序列变化的时间图，图7的(b)是与没有进行图2的转向时运行状况改善控制的情况相比较来表示车辆俯仰角的时间序列变化的时间图，图7的(c)是与没有进行图2的转向时运行状况改善控制的情况相比较来表示侧倾角差的时间序列变化的时间图。

具体实施方式

下面根据附图所示的实施例来详细地说明本发明的实施方式。

<结构>

图1表示具备本发明的一个实施例的转向时运行状况改善装置的车辆的驱动系统及其控制系统，在本实施例中，图1的车辆为通过对还作为转向轮的左右前轮1L、1R进行驱动而能够行驶的电动汽车。

当驱动这些左右前轮1L、1R时，电动马达(动力源)2经由减速器(包括差速齿轮装置)3来驱动该左右转向轮1L、1R。

当对电动马达2的驱动力进行控制时，电动马达控制器4通过逆变器6对作为电源的电池5的电力进行直流-交流变换，并且在逆变器6的控制下将该交流电力提供给电动马达2，由此对该电动马达2进行控制，使得电动马达2的扭矩与电动马达控制器4的计算结果(目标马达扭矩)一致。

此外，在电动马达控制器4的计算结果(目标马达扭矩)是请求电动马达2发挥再生制动作用的负极性的情况下，电动马达控制器4经由逆变器6对电动马达2施加发电负载，此时，将电动马达2发挥再生制动作用而发电产生的电力利用逆变器6进行交流-直流变换来对电池5充电。

对电动马达控制器4输入来自车速传感器7的信号、来自加速踏板开度传感器8的信号、来自车轮速度传感器群9的信号以及来自电流传感器10的信号，作为用于运算上述目标马达扭矩的信息，其中，该车速传感器7对作为电动汽车的对地速度的车速V进行检测，该加速踏板开度传感器8对与驾驶操作相对应的加速踏板开度(电动马达请求负载)θ进行检测，该车轮速度传感器群9对左右前轮(转向轮)1L、1R和左右后轮(未图示)的车轮速度Vw分别进行检测，该电流传感器10检测电动马达2的电流(在图1中是包括U相、V相、W相的三相交流，记为电流iu、iv、iw)。

电动马达控制器4根据这些输入信息生成控制电动马达2的PWM信号，根据该PWM信号通过驱动电路来生成逆变器6的驱动信号。

逆变器6的各个相例如由两个开关元件(例如IGBT等功率半导体元件)构成，开关元件与驱动信号相应地导通和截止开关元件，由此将由电池5提供的直流的电流变换或逆变换为交流的电流，从而对电动马达2提供期望的电流。

电动马达2通过由逆变器6提供的交流电流而产生驱动力，通过减速器3将驱动力传递至左右前轮(左右转向轮)1L、1R。

另外，在车辆行驶过程中，当电动马达2随着左右前轮1L、1R运转、即所谓的逆驱动时，对电动马达2施加发电负载从而使电动马达2发挥再生制动作用，由此使车辆的动能再生以对电池5充电。

<车辆的转向时运行状况改善控制>

电动马达控制器4执行图2所示的控制程序，通过对电动马达2进行驱动力控制来如下那样地进行车辆的转向时运行状况改善控制。

在步骤S11中，基于由车轮速度传感器群9检测到的各车轮的车轮速度Vw来判断左右前轮1L、1R的车轮速度差或者左右后轮(未图示)的车轮速度差、或者左右前轮1L、1R的平均车轮速度与左右后轮(未图示)的平均车轮速度之间的前后车轮速度差是否为转向判断值以上，由此检查是否进行了操纵左右前轮1L、1R的转向。

因而，步骤S11相当于本发明的转向检测单元。

在步骤S11中判断为车轮速度差小于设定值的非转向时，不需要进行车辆的转向时运行状况改善控制，因此直接从图2的控制程序中撤除转向时运行状况改善控制，在步骤S11中判断为车轮速度差大于等于设定值的转向时，需要进行车辆的转向时运行状况改善控制，因此在步骤S12之后进行该控制，并如下面那样通过对电动马达2进行驱动力控制来进行车辆的转向时运行状况改善控制。

在步骤S12中进行马达扭矩增大校正，该马达扭矩增大校正是通过对电动马达2的目标马达扭矩施加图3的(a)中的实线波形所示的紧接转向开始时刻t1后的驱动扭矩校正量来校正目标马达扭矩，该电动马达2的目标马达扭矩是基于预定的马达扭矩映射而根据车速V和加速踏板开度APO求出的。

因而，步骤S12相当于本发明的驱动力增大单元。

在接下来的步骤S13中，使定时计数器TM1递增(步进)来测量从该马达扭矩增大校正开始时(转向开始时)t1起的经过时间。

在步骤S14中，检查定时计数器TM1是否示出规定时间TM1s、即从马达扭矩增大校正开始时(转向开始时)t1起是否经过规定时间TM1s而到达图3的(a)的时刻t2。

在直到在步骤S14中判断为TM1大于等于TM1s(从马达扭矩增大校正开始时t1起经过规定时间TM1s而到达图3的时刻t2)为止的期间，使控制返回至步骤S12和步骤S13，继续进行在步骤S12中进行的按照图3的(a)的实线波形的马达扭矩增大校正，并且在步骤S13中测量该马达扭矩增大校正的持续时间。

在步骤S14中判断为TM1大于等于TM1s(马达扭矩增大校正进行了规定时间TM1s量)的图3的(a)的时刻t2，控制依次从步骤S15推进到步骤S17。

在步骤S15中，为了进行下一次计时，预先将上述定时计数器TM1复位为0。

在步骤S16中进行马达扭矩减小校正，该马达扭矩减小校正是通过使电动马达2的目标马达扭矩减小图3的(a)中的实线波形所示的紧接马达扭矩增大校正结束的时刻t2后的驱动扭矩校正量来校正目标马达扭矩。

在接下来的步骤S17中，使定时计数器TM2递增(步进)来测量从该马达扭矩减小校正开始时t2起的经过时间。

在步骤S18中，检查定时计数器TM2是否示出规定时间TM2s、即从马达扭矩减小校正开始时t2起是否经过规定时间TM2s而到达图3的(a)的时刻t4。

在直到在步骤S 18中判断为TM2大于等于TM2s(从马达扭矩减小校正开始时t2起经过规定时间TM2s而到达图3的时刻t4)为止的期间，使控制返回至步骤S16和步骤S17，继续进行在步骤S16中进行的按照图3的(a)的实线波形的马达扭矩减小校正，并且在步骤S17中测量该马达扭矩减小校正的持续时间。

在步骤S18中判断为TM2大于等于TM2s(马达扭矩减小校正进行了规定时间TM2s量)的图3的(a)的时刻t4，将控制推进到步骤S19，在此为了下一次计时而将上述定时计数器TM2复位为0。

通过按以上的图2所示那样进行电动马达2的马达驱动力控制能够控制为：在从图3的(a)的转向开始时t1起直到经过规定时间TM1s的时刻t2为止的期间，将马达扭矩控制为与目标马达扭矩相比暂时增大了图3的(a)的实线波形所示的量而得到的值；在从图3的(a)的马达扭矩增大校正结束时t2起直到经过规定时间TM2s的时刻t4为止的期间，将马达扭矩控制为与目标马达扭矩相比暂时减小了图3的(a)的实线波形所示的量而得到的值。

<作用效果>

通过进行上述马达驱动力控制能够如下那样改善车辆的转向时运行状况。

在与轮胎接地面有关的各量如图4所示、车辆各量如图5所示的情况下，能够如下式那样通过进行从由右边第一项横向力σ_y产生的回转力矩减去由右边第二项纵向力σ_x产生的回转力矩的运算来求出转向轮(前轮)1L、1R各自产生的回转力矩M。

[数1]

$M=b[{\&Integral;}_0^{x^{\&prime;}}(x^{\&prime;}-\frac{l}{2}){\mathrm{\&sigma;}}_{y}d{x}^{\&prime;}+{\&Integral;}_{x^{\&prime;}}^l(x^{\&prime;}-\frac{l}{2})(-\mathrm{\&mu;}p\sin \mathrm{\&theta;}){\mathrm{dx}}^{\&prime;}]$

$-b[{\&Integral;}_0^{x^{\&prime;}}y{\mathrm{\&sigma;}}_x{\mathrm{dx}}^{\&prime;}+{\&Integral;}_{x^{\&prime;}}^l\frac{\mathrm{\&mu;}p\sin \mathrm{\&theta;}}{K_y}(-\mathrm{\&mu;}p\cos \mathrm{\&theta;}){\mathrm{dx}}^{\&prime;}]$

另一方面，根据由上式求得的转弯方向外轮侧的回转力矩M_out和转弯方向内轮侧的回转力矩(恢复力矩)M_in，通过进行下式的运算来求出转向轮(前轮)1L与1R相互作用而产生的回转力矩M_fr。

[数2]

M_fr＝M_out-M_in

＝T_outl_out-T_inl_in

＝T_outl_fsin(90+σ-α)-T_inl_fsin(90-σ-α)

在进行了图2的转向时马达驱动力控制的情况下，上述转弯方向外轮侧的回转力矩M_out和转弯方向内轮侧的回转力矩(恢复力矩)M_in分别成为如图3的(c)所示那样。

与没有进行图2的转向时马达驱动力控制时的转弯方向外轮侧的回转力矩M_out'相比，转弯方向外轮侧的回转力矩M_out如图3的(c)那样在时刻t1~t2之间的初期通过马达扭矩增大校正而大幅增大，在时刻t2~t3之间的中期和时刻t3~t4之间的后期通过马达扭矩减小校正而比该M_out'更具有恢复倾向。

另一方面，如图3的(c)那样，即使进行图2的转向时马达驱动力控制(马达扭矩增减校正)，转弯方向内轮侧的回转力矩(恢复力矩)M_in与没有进行该马达扭矩校正时的转弯方向内轮侧的回转力矩(恢复力矩)M_in'之间也不没有大差异。

因此，在进行了图2的转向时马达驱动力控制的情况下，在时刻t1~t2之间的初期，由于转弯方向外轮侧的回转力矩M_out与转弯方向内轮侧的回转力矩(恢复力矩)M_in之差导致回转力矩变大，如在图6的时刻t1~t2之间的初期所看到的那样，(M_out-M_in)除以车辆重心和车轮间距离l所求出的明显横向力增大。

其结果，车辆的偏行率的差(增加量)能够如图3的(b)中的实线所示那样在时刻t1~t2的初期迅速上升，通过使偏行率不延迟地上升，能够大幅改善车辆的转向响应(初始回转性)。

另一方面，在时刻t2~t3之间的中期和时刻t3~t4之间的后期，与没有进行图2的转向时马达驱动力控制时的转弯方向外轮侧的回转力矩M_out'相比，转弯方向外轮侧的回转力矩M_out具有恢复倾向，因此能够使车辆的转弯运行状况迅速地恢复为原来的运行状况。

鉴于上述的作用效果，在从图3的(a)的转向开始时t1起直到经过规定时间TM1s的时刻t2为止的初期所进行的马达扭矩增大校正的增大量需要是能够实现上述目的的大小。

但是，当然最好将该马达扭矩增大校正量设为让车辆的乘客感觉不到加速的程度，从而不会使乘客感到不舒服。

另外，当然最好将上述规定时间TM1s设为通过马达扭矩增大校正有效改善转向响应所需的最小限度的极短时间(例如0.1秒)，从而防止由于马达扭矩增大校正到达在此之外的时间而产生不利影响。

并且，在从图3的(a)的时刻t2起直到经过规定时间TM2s的时刻t4为止的中期和后期进行的马达扭矩减小校正的减小量需要是能够实现以下目的的大小：使在初期提高的回转性恢复为标准的回转性。

但是，当然最好将该马达扭矩减小校正量设为让车辆的乘客感觉不到减速的程度，从而不会使乘客感到不舒服。

另外，当然最好将上述规定时间TM2s设为通过马达扭矩减小校正有效恢复回转性所需的最短时间，从而防止由于马达扭矩减小校正到达在此之外的时间而产生不利影响。

在进行图2的转向时马达驱动力控制的情况下，除了发挥上述作用效果之外。如根据表示与图3、图6的情况相同的条件下的时间图的图7可获知那样，还能够发挥如下的作用效果。

也就是说，在没有进行图2的转向时马达驱动力控制的情况下，如图7的(a)中的虚线所示，车速V从时刻t1~t2的初期起立即下降，因此如图7的(b)中的虚线所示，车辆的俯仰角从时刻t1~t2的初期起增大。

如图7的(c)中的虚线所示，通过将所述的俯仰角增大使侧倾角差从时刻t1~t2的初期起向侧倾角增大方向突变，电动汽车基于上述理由产生以下问题：悬挂行程变大，并且与之相关地在转向后不久使车辆的侧倾感劣化。

对此，在如本实施例那样进行图2的转向时马达驱动力控制的情况下，就图3的(a)而言，通过在上述时刻t 1~t2的初期进行马达扭矩增大校正，使车速V如图7的(a)中的实线所示那样从该初期到中期前半部分的期间暂时提高马达扭矩增大量。

通过如上述那样暂时提高车速V，使车辆的俯仰角如图7的(b)中的实线所示那样在直到中期前半部分为止的期间维持为转向开始时刻t1的俯仰角。

通过维持所述的俯仰角，侧倾角差能够如图7的(c)中的实线所示那样在直到中期前半部分为止的期间朝向侧倾角减小方向，从而在刚转向后不久车辆不发生侧倾，从而能够提高刚转向后不久的车辆的侧倾感。

另外，在本实施例中，如基于上述说明所获知那样，不用将悬挂装置的安装刚性、减震器的振动阻尼力增大就能够获得上述的转向时运行状况改善效果，因此不会由于悬挂装置的弹簧常数变大而产生与振动、噪音有关的新的问题，从而能够实现预期的目的。

此外，在本实施例中，当在图2的步骤S11中判断是否为转向时，根据车轮间的车轮速度差检查是否进行了操纵左右前轮1L、1R的转向，因此与通过检测转向角来进行该判断的情况相比能够迅速完成转向判断，通过进行图2中的马达扭矩增减校正能够获得高响应，从而能够更为可靠地获得上述作用效果。

另外，在本实施例中，当在图2的步骤S12中进行转向时马达扭矩增大校正时，如图3的(a)的时刻t1~t2之间的扭矩波形那样，将马达扭矩增大校正量保持规定时间，因此在转向时使马达扭矩维持为增大后的值并持续规定时间，从而能够延长获得上述作用效果的时间，能够在从转向时刻t1起的规定时间内可靠地提高车辆的转向响应性和侧倾感。

<其它实施例>

在上述图示例中，对将本发明的想法应用于驱动作为转向轮的左右前轮1L、1R的车辆的情况进行了说明，但本发明还能够应用于同时对左右前轮1L、1R和/或左右后轮进行马达驱动来代替对左右前轮1L、1R进行马达驱动的车辆以及分别利用电动马达驱动车轮的车辆，显然，在这种情况下通过进行图2的驱动力增减校正控制也能够获得与上述情况相同的作用效果。

此外，驱动车轮的动力源未必需要是如电动马达2那样的旋转电机，即使是如内燃机那样的发动机，通过对该发动机进行图2的驱动力增减校正控制也能够实现相同的作用效果。

但是，与旋转电机相比，发动机的控制响应低，因此对旋转电机进行图2的驱动力增减校正控制能够更为可靠地获得上述作用效果，在这一点上旋转电机是有利的。

Claims (6)

1.一种车辆的转向时运行状况改善装置，用于利用来自动力源的驱动力驱动车轮而能够行驶的车辆中，该车辆的转向时运行状况改善装置具备：

转向检测单元，其检测是否进行了操纵车辆的转向轮的转向；以及

驱动力增大单元，当由上述转向检测单元检测到进行了转向时，该驱动力增大单元使对上述车轮施加的驱动力暂时增大。

2.根据权利要求1所述的车辆的转向时运行状况改善装置，其特征在于，

上述转向检测单元根据车辆的多个车轮之间的转速差来检测是否进行了上述转向。

3.根据权利要求1或2所述的车辆的转向时运行状况改善装置，其特征在于，

当检测到上述转向时，上述驱动力增大单元使对上述车轮施加的驱动力在规定时间内维持为增大后的驱动力值。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的车辆的转向时运行状况改善装置，其特征在于，

上述驱动力的增大程度是使车辆的乘客感觉不到加速的程度。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的车辆的转向时运行状况改善装置，其特征在于，

上述驱动力增大单元在将增大后的上述驱动力暂时减小至小于增大前的驱动力的值之后，将该驱动力恢复至增大前的驱动力值。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的车辆的转向时运行状况改善装置，其特征在于，

上述车辆是以电动马达提供驱动力的至少一部分的电动车辆，

上述驱动力增大单元通过上述电动马达进行上述驱动力的增大控制。

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