CN102858610B - 车辆的转向时性能改进装置 - Google Patents

Abstract

使电机驱动转矩以（a）的方式，在从转向开始时t1到经过规定时间TM1s的t2之间，修正为比目标电机转矩增大（a）的实线波形表示的量的值，在从t2到经过规定时间TM2s的t4之间，控制为比目标电机转矩减少（a）的实线波形表示的量的值。t2～t4间（中期及后期）的电机转矩减少修正产生使车辆的侧摆速度变快的内外轮负荷变化，如（b）所示，内外轮侧减震器行程速度Vsabout及Vsabin比电机转矩减少修正非执行时的Vsabin'及Vsabout'更快。由此，减震器的振动衰减力（侧摆抑制力）变大，在该期间能使侧摆角如（c）中实线所示那样变小，能够改进转向中的车体侧摆感。

Description

车辆的转向时性能改进装置

技术领域

本发明涉及一种用于改进通过来自动力源的驱动力来驱动车轮而可行驶的车辆转向时的性能，具体为改进横摆性能及侧摆性能的装置。

背景技术

近年来的车辆以降低燃料消耗为导向，使用滚动阻力较小的降低燃料消耗轮胎，或由于燃料消耗对策装置等的追加、及因而需要大容量的蓄电池等，因此，车辆的悬架装置的上侧的簧上重量有增加的趋势。

采用降低燃料消耗轮胎意味着与路面间的摩擦系数变小，簧上重量的增大意味着悬架行程变大。

这些路面摩擦系数的降低及悬架行程的增大都会产生作用使进行操纵转向轮的转向时的、围绕通过车辆重心点的垂直轴线的横摆性能变为非线性。

特别是，在作为动力源仅使用电动机的电动汽车中，由于将大型的重的蓄电池设置在车体地板中央部，因此，上述横摆性能的非线性特性不容忽视。

悬架行程的增大还使围绕车体的前后方向轴线的倾斜性能即侧摆变大。

作为改进上述横摆性能的非线性特性的对策，考虑使用专利文献1记载的技术，在悬架装置的安装部使用刚性高的弹性轴套及刚性高的绝缘体，以提高悬架刚性。

另外，作为不使车体侧摆变大的对策，考虑使用例如专利文献2记载的技术，使构成悬架装置的减震器的振动衰减力变大。

但是，如上所述，在提高悬架刚性或使减震器的振动衰减力变大的对策中，悬架装置的弹簧常数变大，产生有关振动及噪音的新问题。

另外，在使减震器的振动衰减力变大的对策中，在减震器附加衰减力调整机构，还需要使调整机构工作的促动器等，产生成本高的缺点。

专利文献1:（日本）特开平07－132720号公报

专利文献2:（日本）特开2007－170590号公报

发明内容

本发明是鉴于上述实际情况而提出的，其目的在于，提供一种车辆的转向时性能改进装置，悬架刚性及减震器的振动衰减力都不会改变，从而不会产生悬架装置的弹簧常数变大的有关振动及噪音的新问题、及由衰减力调整机构等的追加导致的成本高的问题，能改进车辆转向的横摆性能及侧摆性能。

为了实现该目的，本发明的车辆的转向时性能改进装置的特征在于，对于通过来自动力源的驱动力来驱动车轮而可行驶的车辆，设有如下装置而构成：转向检测装置，其对进行操纵车辆转向轮的转向进行检测；驱动力减少装置，其在由转向检测装置检测到进行转向开始经过设定时间时，使向所述车轮的驱动力暂时减少。

根据本发明的车辆的转向时性能改进装置，在从转向的检测开始经过设定时间时，使向车轮的驱动力暂时减少，因此，经过该设定时间后转向轮的回复力矩就会增大，转向轮的横向力表观上降低，由此，能够抑制车辆转向时的车辆的偏航率变化，能够消除车辆的横摆性能变为非线性特性的所述问题。

另一方面，根据本发明，在从转向的检测开始经过上述设定时间时，使向车轮的驱动力暂时减少，因此，经过该设定时间后由于轮负荷变化，车辆的侧摆速度变快，结果，由于行程速度的上升，减震器的振动衰减力提高且侧摆抑制力增大，也能够消除侧摆性能变大的所述问题，能够提高刚进行转向之后的车辆的侧摆感。

而且，根据本发明，不会向目前那样使悬架刚性及减震器的振动衰减力变大，因此，不会产生悬架装置的弹簧常数变大的有关振动及噪音的新问题及由衰减力调整机构等的追加导致的成本高的问题，能够实现上述的转向时性能改进效果。

附图说明

图1是表示具备成为本发明的一实施例的转向时性能改进装置的车辆的驱动系及其控制系的概略系统图；

图2是表示图1中的电动机控制器执行的转向时性能改进控制程序的流程图；

图3是图2的转向时性能改进控制的动作时间图，（a）是表示驱动转矩修正量的时间序列变化的时间图，（b）是表示偏航率的差分的时间序列变化的时间图，（c）是表示将各转向轮产生的回转力矩的时间序列变化与不进行图2的转向时性能改进控制的情况进行比较的时间图；

图4是表示转向轮的轮胎接地面的各种元素的说明图；

图5是表示车辆各种元素的说明图；

图6是表示由进行了图2的转向时性能改进控制情况下的内外轮回转力矩差带来的横向力的时间序列变化的时间图；

图7是表示进行了图2的转向时性能改进控制情况下的内外轮负荷变化的时间序列变化的时间图；

图8是图2的转向时性能改进控制的动作时间图，（a）是表示驱动转矩修正量的时间序列变化的时间图，（b）是将减震器行程速度的时间序列变化与不进行图2的转向时性能改进控制的情况进行比较表示的时间图，（c）是将侧摆角差分的时间序列变化与不进行图2的转向时性能改进控制的情况进行比较表示的时间图。

具体实施方式

下面，根据附图所示的实施例对本发明的实施方式进行详细说明。

（结构）

图1表示具备成为本发明的一实施例的转向时性能改进装置的车辆的驱动系及其控制系，在本实施例中，图1中的车辆为驱动作为转向轮的左右前轮1L、1R而能行驶的电动汽车。

驱动这些左右前轮1L、1R时，通过电动机（动力源）2经由减速器（包含差速齿轮装置）3，进行该左右转向轮1L、1R的驱动。

控制电动机2的驱动力时，电动机控制器4通过逆变器6对作为电源的蓄电池5的电力进行直流/交流转换，另外，以通过将该交流电在逆变器6的控制下供给至电动机2，使电动机2的转矩与电动机控制器4的运算结果（目标电机转矩）一致的方式，进行该电动机2的控制。

另外，在电动机控制器4的运算结果（目标电机转矩）为对电动机2要求再生制动作用的负极性转矩的情况下，电动机控制器4经由逆变器6向电动机2提供发电负荷，此时，将电动机2通过再生制动作用发的电力，通过逆变器6进行交流/直流转换以给蓄电池5充电。

向电动机控制器4输入来自检测电动汽车的对地速度即车速V的车速传感器7的信号、来自检测对应驾驶操作的加速器开度（电动机要求负荷）θ的加速器开度传感器8的信号、来自分别检测左右前轮（转向轮）1L、1R及左右后轮（未图示）的车轮速度Vw的车轮速度传感器组9的信号、来自检测电动机2的电流（图1中为由U相、V相、W相构成的三相交流，因而为电流iu、iv、iw）的电流传感器10的信号，作为用于运算上述目标电机转矩的信息。

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

逆变器6例如由各相为两个的开关元件（例如IGBT等的功率半导体元件）构成，根据驱动信号使开关元件开/关，将从蓄电池5供给的直流电流转换逆变为交流电流，向电动机2供给所希望的电流。

电动机2通过由逆变器6供给的交流电流产生驱动力，通过减速器3向左右前轮（左右转向轮）1L、1R传递驱动力。

另外，车辆行驶中，在电动机2随着左右前轮1L、1R旋转而进行即所谓的逆驱动时，通过向电动机2提供发电负荷以使电动机2进行再生制动作用，使车辆的动能再生且给蓄电池5蓄电。

（车辆的转向时性能改进控制）

电动机控制器4执行如图2所示的控制程序，经由电动机2的驱动力控制进行如下的车辆的转向时性能改进控制。

在步骤S11中，基于由车轮速度传感器组9检测的各车轮的车轮速度Vw，根据左右前轮1L、1R的车轮速度差、或左右后轮（未图示）的车轮速度差、或者左右前轮1L、1R的平均车轮速度和左右后轮（未图示）的平均车轮速度间的前后车轮速度差是否为转向判定值以上，对是否进行操纵左右前轮1L、1R的转向进行检查。

因此，步骤S11相当于本发明中的转向检测装置。

当步骤S11中判定为车轮速度差<设定值的非转向时，不需要车辆的转向时性能改进控制，因此，直接从图2的控制程序跳过，当步骤S11中判定为车轮速度差≥设定值的转向时，需要车辆的转向时性能改进控制，因此，将控制向步骤S12以后进行，如下所述，进行经由电动机2的驱动力控制的车辆的转向时性能改进控制。

在步骤S12中，进行如下的电机转矩增大修正，对基于予定的电机转矩图根据车速V及加速器开度APO求得的电动机2的目标电机转矩，加上图3（a）中实线波形表示的转向开始瞬时t1之后不久的驱动转矩修正量以修正目标电机转矩。

在下面的步骤S13中，使定时计数器TM1增加（步进），以测量从该电机转矩增大修正开始时（转向开始时）t1的经过时间。

在步骤S14中，对定时计数器TM1是否表示规定时间TM1s进行检查，即，从电机转矩增大修正开始时（转向开始时）t1经过规定时间TM1s是否到达图3（a）的瞬时t2进行检查。

步骤S14中直到判定为TM1≥TM1s（从电机转矩增大修正开始时t1经过规定时间TM1s到达图3的瞬时t2）之间，使控制返回步骤S12及步骤S13，在步骤S12中继续进行的沿图3（a）的实线波形的电机转矩增大修正，并且，在步骤S13中测量该电机转矩增大修正的继续时间。

步骤S14中在判定为TM1≥TM1s（电机转矩增大修正进行规定时间TM1s的）的图3（a）的瞬时t2，将控制向步骤S15～步骤S 17依次进行。

步骤S15中，为了下次使用使上述定时计数器TM1归零。

在步骤S16中，进行如下的电机转矩减少修正，使电动机2的目标电机转矩减少图3（a）中由实线波形表示的电机转矩增大修正结束瞬时t2之后不久的驱动转矩修正量以修正目标电机转矩。

因此，步骤S16相当于本发明中的驱动力减少装置。

在下面的步骤S17中，使定时计数器TM2增加（步进），以测量从该电机转矩减少修正开始时t2的经过时间。

在步骤S18中，对定时计数器TM2是否表示规定时间TM2s进行检查，即，从电机转矩减少修正开始时t2经过规定时间TM2s是否达到图3（a）的瞬时t4进行检查。

步骤S18中直到判定为TM2≥TM2s（从电机转矩减少修正开始时t2经过规定时间TM2s到达图3的瞬时t4）之间，使控制返回步骤S16及步骤S17，在步骤S16中继续进行的沿图3（a）的实线波形的电机转矩减少修正，并且，在步骤S17中测量该电机转矩减少修正的继续时间。

步骤S18中在判定为TM2≥_≥TM2s（电机转矩减少修正进行规定时间TM2s的）的图3（a）的瞬时t4，将控制向步骤S19进行，在此，为了下次使用，将上述定时计数器TM2归零。

通过以上图2所示的电动机2的电机驱动力控制，电机转矩在从图3（a）的转向开始时t1直到经过规定时间TM1s的瞬时t2之间，控制为比目标电机转矩暂时增大由图3（a）的实线波形表示的量的值，在从图3（a）的电机转矩增大修正结束时t2直到经过规定时间TM2s的瞬时t4之间，控制为比目标电机转矩暂时减少由图3（a）的实线波形表示的量的值。

（作用效果）

根据上述电机驱动力控制，能够对车辆的转向时性能进行如下改进。

在轮胎接地面的各种元素为如图4所示的元素，车辆各种元素为如图5所示的元素的情况下，转向轮（前轮）1L、1R分别产生的回转力矩M能够通过如下式那样，从根据右边第1项的横向力σ_y的回转力矩减去根据右边第2项的前后力σ_x的回转力矩的运算求得。

式1

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

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

另一方面，转向轮（前轮）1L、1R共通动作产生的回转力矩M_fr能够从由上式求得的旋转方向外轮侧的回转力矩M_out及旋转方向内轮侧的回转力矩（回复力矩）M_in，通过下式的运算求得。

式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)

在进行图2的转向时电机驱动力控制的情况下，上述旋转方向外轮侧的回转力矩M_out及旋转方向内轮侧的回转力矩（回复力矩）M_in分别如图3（c）所示。

旋转方向外轮侧的回转力矩M_out与未进行图2的转向时电机驱动力控制情况下的旋转方向外轮侧的回转力矩M_out'相比，在如图3（c）的瞬时t1～t2间的初期由于电机转矩增大修正而大幅增大，在瞬时t2～t3间的中期及瞬时t3～t4间的后期，由于电机转矩减少修正比该M_out'更具有复原趋势。

另一方面，旋转方向内轮侧的回转力矩（回复力矩）M_in如图3（c）所示，即使进行图2的转向时电机驱动力控制（电机转矩增减修正），也与不进行该电机转矩修正情况下的旋转方向内轮侧的回转力矩（回复力矩）M_in'没有太大差别。

因此，在进行图2的转向时电机驱动力控制的情况下，在瞬时t1～t2间的初期，根据旋转方向外轮侧的回转力矩M_out及旋转方向内轮侧的回转力矩（回复力矩）M_in的差引起的回转力矩变大，（M_out－M_in）除以车辆重心、车轮间距离l求得的轴向的横向力，如在图6的瞬时t1～t2间的初期所见那样增大。

其结果，车辆的偏航率的差分如图3（b）中实线所示在瞬时t1～t2的初期迅速上升，使偏航率没有迟延地上升，能够大幅度改进车辆的转向时的车辆前部的回转响应（初期回转性），即，转向响应。

另一方面，在瞬时t2～t3间的中期及瞬时t3～t4间的后期，旋转方向外轮侧的回转力矩M_out，比未进行图2的转向时电机驱动力控制情况下的旋转方向外轮侧的回转力矩M_out'更具有复原趋势，因此，转向轮1L、1R的回复力矩增大，转向轮的横向力表观上如图6的瞬时t2～t4间的中期及后期所见那样降低。

由此，能够抑制车辆的转向时产生的较大的偏航率变化（本实施例中，如上所述，由于在瞬时t1～t2的初期使偏航率快速上升，因此，该趋势特别强），能够使车辆的横摆性能具有线性特性，消除车辆的横摆性能变为非线性特性的所述问题，并且，能够使车辆的旋转性能迅速恢复本来的性能。

鉴于上述的作用效果，在从图3（a）的转向开始时t1直到经过规定时间TM1s的瞬时t2的初期进行的电机转矩增大修正的增大量，必须为能达到上述目的的大小。

但是，该电机转矩增大修正量作为车辆的乘客感觉不到加速的程度的修正量，当然，最好为不会给乘客带来不舒服感。

另外，上述的规定时间TM1s设为根据电机转矩增大修正的转向响应的改进所要求的必要最小限度的极少的时间（例如0.1秒），当然，电机转矩增大修正最好对涉及该以外的时间不产生弊端。

另外，在从图3（a）的瞬时t2到经过规定时间TM2s的瞬时t4的中期及后期进行的电机转矩减少修正的减少量为抑制车辆的转向时产生的较大偏航率变化，以达到使车辆的横摆性能具有线性特性的上述目的的大小，并且，必须为达到使在初期提高的回转性迅速恢复到正常的回转性的目的的大小。

但是，该电机转矩减少修正量作为车辆的乘客感觉不到减速的程度的修正量，当然，最好为不会给乘客带来不舒服感。

另外，上述的规定时间TM2s设为根据电机转矩减少修正的横摆性能的线性的确保及回转性的恢复有效所必要的最小限度时间（例如0.4秒），当然，电机转矩减少修正最好对涉及该以外的时间不产生弊端。

在进行图2的转向时电机驱动力控制的情况下，除上述之外，从表示与图3、6的情况相同条件下的时间图的图7及图8（a）、（b）、（c）可以明显地看出，也可以起到以下的作用效果。

即，相对于未进行图2的转向时电机驱动力控制的情况，在进行图2的转向时电机驱动力控制的情况下，旋转方向外侧轮的外轮负荷在图7的转向开始瞬时t1以后，如该图中ΔPout所示那样变化，另外，旋转方向内侧轮的内轮负荷在图7的转向开始瞬时t1以后，如该图中ΔPin所示那样变化，特别地，在图7的瞬时t2以后（中期及后期）中，这些外轮负荷变化ΔPout及内轮负荷变化ΔPin分别由于图2的步骤S 16的电机转矩减少修正而变大。

这些外轮负荷变化ΔPout及内轮负荷变化ΔPin使车辆的侧摆速度加速，左右前轮1L、1R的减震器中，使外轮侧减震器的行程速度Vsabout如图8（b）的瞬时t2以后的中期及后期所见那样，比在未进行图2的转向时电机驱动力控制情况下的外轮侧减震器行程速度Vsabout'更快，并且，使内轮侧减震器的行程速度Vsabin如图8（b）的瞬时t2以后的中期及后期所见那样，比在未进行图2的转向时电机驱动力控制的情况下的内轮侧减震器行程速度Vsabin'更快。

但是，减震器在其行程中，由通过设于活塞的节流孔的工作液的置换流动阻力而产生振动衰减力，因此，行程速度越快越增大振动衰减力，产生对车辆的侧摆较大的抑制力。

在未进行图2的转向时电机驱动力控制的情况下，外轮侧减震器行程速度Vsabout'及内轮侧减震器行程速度Vsabin'分别如图8（b）的瞬时t2以后的中期及后期所见那样迟缓。

因此，在未进行图2的转向时电机驱动力控制的情况下，在该期间，根据减震器的振动衰减力引起的侧摆抑制力变小，在电动汽车中由于上述理由悬架行程变大，与此相结合，侧摆角如图8（c）中虚线所示仍然很大，出现转向中的车辆的侧摆感恶化的问题。

与此相对，如本实施例那样，在进行图2的转向时电机驱动力控制的情况下，由于上述的理由，外轮侧减震器行程速度Vsabout如图8（b）的瞬时t2以后的中期及后期所见那样，比在未进行图2的转向时电机驱动力控制的情况下的外轮侧减震器行程速度Vsabout'更快，并且，内轮侧减震器行程速度Vsabin如图8（b）的瞬时t2以后的中期及后期所见那样，比在未进行图2的转向时电机驱动力控制的情况下的内轮侧减震器行程速度Vsabin'更快，因此，在该期间，根据减震器的振动衰减力引起的侧摆抑制力变大，即使是悬架行程较大的电动汽车，也能够使侧摆角如图8（c）中实线所示那样变小，能够改进转向中的车辆的侧摆感。

另外，关于车辆的侧摆感的改进，通过关于图3（a）的上述瞬时t1～t2的初期中的电机转矩增大修正也能得到。

即，在瞬时t1～t2的初期中的电机转矩增大修正未特别图示，虽为使乘客感觉不到加速度的程度，但在从该初期到中期前半部分的期间会使车速暂时上升。

上述暂时的车速上升，使车辆的纵摆角从初期到中期前半部分之间，维持在转向开始瞬时t1的纵摆角。

通过上述纵摆角的维持，从初期到中期前半部分之间，将左右前轮1L、1R的侧摆角差分设为侧摆角减少方向的值，能够在转向开始瞬时t1后不久使车辆不发生侧摆，也能够提高转向开始后不久的车辆的侧摆感。

但是，在本实施例中从上述可以明显地看出，不用使悬架刚性及减震器的振动衰减力变大就能得到上述的转向时性能改进效果，因此，不会出现悬架装置的弹簧常数变大的有关于振动及噪音的新问题、及衰减力调整机构等的追加导致的成本高的问题，就能实现所期望的目的。

另外，在本实施例中，在图2的步骤S11判定是否转向时，基于车轮间的车轮速度差，对是否进行操纵左右前轮1L、1R的转向进行检查，因此，比检测转向角进行该判定的情况更能够迅速完成转向判定，能高响应地进行图2中的电机转矩增减修正，可以更可靠实现上述的作用效果。

另外，在本实施例中，在图2的步骤S 12进行转向时电机转矩增大修正时，如图3（a）的瞬时t1～t2间的转矩波形那样，使电机转矩增大修正量保持规定时间，因此，在转向时使电机转矩增大的值维持规定时间，能够使得到上述作用效果的时间变长，能够可靠地提高从转向瞬时t1到规定时间内的车辆的转向响应性及侧摆感。

另外，在本实施例中，在图2的步骤S14判定为使上述的电机转矩增大修正执行规定时间TM1s以后，在步骤S16进行转向时电机转矩减少修正时，如图3（a）的瞬时t2～t4间的转矩波形那样，使电机转矩减少修正量保持规定时间，因此，在经过上述规定时间TM1s的瞬时t2以后，使电机转矩减少的值维持规定时间，能够使得到根据该转向时电机转矩减少修正的上述作用效果，即，能使横摆性能具有线性特性并且能抑制车辆的侧摆的作用效果的时间变长，能够可靠地提高从瞬时t2开始的中期及后期的车辆的转向时性能。

（其它实施例）

上述的图示例中，对在驱动作为转向轮的左右前轮1L、1R的车辆中适用本发明的构想的情况进行了说明，但本发明，对于代替左右前轮1L、1R驱动左右后轮，或者与左右前轮1L、1R一起电机驱动左右后轮的车辆、及通过个别的电动机驱动车轮的车辆也能适用，当然，在该情况下通过图2的驱动力增减修正控制也能获得与上述同样的作用效果。

另外，驱动车轮的动力源，不必为电动机2那样的旋转电机，即使为内燃机那样的发动机，与此相对，通过进行图2的驱动力增减修正控制也能实现同样的作用效果。

但是，发动机与旋转电机相比控制响应较低，因此，相对旋转电机有利的是，进行图2的驱动力增减修正控制更能实现上述的作用效果。

Claims (6)

1.一种车辆的转向时性能改进装置，该车辆可通过来自动力源的驱动力驱动左右车轮而行驶，其中，该车辆的转向时性能改进装置构成为具备：

转向检测装置，其对进行操纵车辆转向轮的转向进行检测；

驱动力减少装置，其设定从由转向检测装置检测到进行转向的时刻的经过时间作为设定时间，从该时刻到经过该设定时间为止进行待机，并且，对应该设定时间的经过，使向所述左右车轮的驱动力暂时减少。

2.如权利要求1所述的车辆的转向时性能改进装置，其中，

所述转向检测装置根据车辆的多个车轮间的转速差对进行所述转向来检测。

3.如权利要求1或2所述的车辆的转向时性能改进装置，其中，

在对所述转向进行检测后经过所述设定时间时，所述驱动力减少装置使向所述车轮的驱动力维持所述减少的驱动力值规定时间。

4.如权利要求1或2所述的车辆的转向时性能改进装置，其中，

所述设定时间为转向响应所要求的时间。

5.如权利要求1或2所述的车辆的转向时性能改进装置，其中，

所述驱动力的减少为车辆的乘客感觉不到减速的程度。

6.如权利要求1或2所述的车辆的转向时性能改进装置，所述车辆为驱动力的至少一部分由电动机供给的电动车辆，其中，

所述驱动力减少装置经由所述电动机进行所述驱动力减少控制。