CN106476653B - 车辆的控制装置及车辆的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够在切换低μ路的控制和高μ路的控制的情况下,可靠地抑制产生于驱动系统的振荡,并且更快地进行对应于高μ路的转弯辅助控制的恢复的车辆的控制装置及车辆的控制方法。车辆的控制装置(200)具备:车体附加横摆力矩计算部(232),其基于车辆的横摆角速度计算独立于转向系统而附加于车体的车体附加横摆力矩(Mg);滑移状态判定部,其判定车辆的滑移状态;低μ判定输出增益计算部(234),其在被判定为车辆处于滑移状态的情况下,计算以使车体附加横摆力矩降低的方式调整车体附加横摆力矩(Mg)的调整增益,并在被判定为车辆从滑移状态恢复的情况下,根据车辆的滑移的程度使调整增益增加。
Description
技术领域
本发明涉及一种车辆的控制装置及车辆的控制方法。
背景技术
近年来,例如在下述专利文献1中公开了如下驱动控制装置,即,所述驱动控制装置在能够独立驱动左右的后轮,且实施利用横摆角速度(Yaw rate)控制围绕重心的力矩的行驶稳定控制的电动汽车中,将横摆角速度传感器值作为横摆角速度F/B值。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平10-271613号公报
发明内容
技术问题
在将横摆角速度传感器值作为横摆角速度F/B值驱动车辆的情况下,如果路面状态从高μ切换为低μ,则在假定了高μ路的驱动控制下轮胎发生滑移。另一方面,在假定了低μ路的驱动控制下,变得无法在高μ路上获得足够的转弯性能。因此,可以考虑检测滑移状态并在高μ路和低μ路之间切换左右轮的马达的驱动控制,从而在行驶在低μ路的过程中降低马达的输出。
然而,如果在行驶在低μ路的过程中降低马达的输出而进行对应于低μ路的控制,并在从低μ路恢复到高μ路的过程中返回到对应于高μ路的控制,则马达的转速急剧上升,再次成为滑移状态。在此情况下,由于检测滑移状态而降低马达的输出,所以再次进行对应于低μ路的控制。然后,在从低μ路恢复到高μ路的过程中,上述处理被重复进行,从而存在马达的转速重复增减产生振荡(Hunting)的问题。
另一方面,为了防止上述的马达转速的振荡,在从低μ路切换到高μ路的过程中,考虑安全将直到恢复到对应于高μ路的控制为止的时间设置得更长时,推迟对应于高μ路的转弯辅助控制的恢复,因此存在转弯性能下降的问题。
因此,本发明是鉴于上述问题而完成的,本发明的目的在于提供一种新的且被改进了的车辆的控制装置及车辆的控制方法,所述车辆的控制装置及车辆的控制方法能够在切换低μ路的控制和高μ路的控制的情况下,可靠地抑制产生于驱动系统的振荡,并且更快地进行对应于高μ路的转弯辅助控制的恢复。
技术方案
为了解决上述课题,根据本发明的一个观点提供一种车辆的控制装置,具备:车体附加横摆力矩计算部,其基于车辆的横摆角速度计算车体附加横摆力矩,该车体附加横摆力矩独立于转向系统而附加于车体;滑移状态判定部,其判定上述车辆的滑移状态;调整增益计算部,其在被判定为上述车辆处于上述滑移状态的情况下,计算以使上述车体附加横摆力矩降低的方式调整上述车体附加横摆力矩的调整增益,并在被判定为上述车辆从上述滑移状态恢复的情况下,根据上述车辆的滑移的程度使上述调整增益增加。
可选地,车辆的控制装置具备:理论车体偏离角计算部,其基于车辆模型计算理论车体偏离角;实际车体偏离角计算部,其基于传感器值计算车体的实际车体偏离角,上述调整增益计算部基于上述理论车体偏离角与上述实际车体偏离角的差使上述调整增益增加。
此外,可选地,上述理论车体偏离角与上述实际车体偏离角的差越大,上述调整增益计算部越降低使上述调整增益增加的速度。
此外,可选地,上述调整增益计算部在每次按控制周期进行的上述调整增益的计算处理时,将上述调整增益的上一次的值与根据上述理论车体偏离角与上述实际车体偏离角的差而确定的恢复增益相加,从而使上述调整增益增加。
此外,可选地,车辆的控制装置具备:车体偏离角速率计算部,其将上述理论车体偏离角与上述实际车体偏离角的差除以上述实际车体偏离角来计算车体偏离角速率,上述恢复增益根据上述车体偏离角速率来确定。
此外,可选地,上述滑移状态判定部基于左右轮的转速的差来判定上述滑移状态。
此外,可选地,上述滑移状态判定部基于根据车辆模型计算出的理论的左右轮的转速的差与根据传感器检测出的实际的左右轮的转速的差两者的差值来判定上述滑移状态。
此外,可选地,除了上述左右轮的转速的差以外,上述滑移状态判定部还基于反馈横摆角速度与车辆的目标横摆角速度的差值判定上述滑移状态。
此外,可选地,车辆的控制装置具备:目标横摆角速度计算部,其基于转向角和车辆速度计算目标横摆角速度;车辆横摆角速度计算部,其根据车辆模型计算横摆角速度模型值;横摆角速度传感器,其检测车辆的实际横摆角速度;反馈横摆角速度计算部,其基于上述横摆角速度模型值与上述实际横摆角速度的差值对上述横摆角速度模型值和上述实际横摆角速度进行分配,并根据上述横摆角速度模型值和上述实际横摆角速度来计算反馈横摆角速度,上述车体附加横摆力矩计算部基于上述目标横摆角速度和上述反馈横摆角速度的差值来计算上述车体附加横摆力矩。
此外,可选地,车辆的控制装置具备:马达要求转矩计算部,其基于上述车体附加横摆力矩计算马达要求转矩,上述马达要求转矩用于个别地控制驱动上述车辆的后方左右轮中的每一个轮的马达。
为了解决上述课题,根据本发明的另一个观点提供一种车辆的控制方法,包括:基于车辆的横摆角速度计算车体附加横摆力矩的步骤,该车体附加横摆力矩独立于转向系统而附加于车体;判定上述车辆的滑移状态的步骤;在被判定为上述车辆处于上述滑移状态的情况下,计算以使上述车体附加横摆力矩降低的方式调整上述车体附加横摆力矩的调整增益的步骤;在被判定为上述车辆从上述滑移状态恢复的情况下,根据上述车辆的滑移的程度使上述调整增益增加的步骤。
技术效果
如上所述,根据本发明能够在切换低μ路的控制和高μ路的控制的情况下,可靠地抑制产生于驱动系统的振荡,并且更快地进行对应于高μ路的转弯辅助控制的恢复。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式所涉及的车辆的示意图。
图2是用于说明通常的横摆角速度反馈控制的示意图。
图3是示出车轮的偏离角与侧向加速度之间的关系的图。
图4是示出轮胎的滑移率与纵向力之间的关系的特性图。
图5是示出后轮的纵向力与侧向力之间的关系的图。
图6是详细地示出本实施方式所涉及的控制装置与其周围的构成的示意图。
图7是示出加权增益计算部计算加权增益a时的增益映射的示意图。
图8是示出本实施方式的整体的处理的流程图。
图9是示出图8的步骤S122的处理的流程图。
图10是示出车辆横摆角速度计算部206计算横摆角速度模型值γ_c1c的处理的流程图。
图11是示出计算附加转矩Tvmot的处理的流程图。
图12是示出低μ判定输出增益计算部计算低μ判定输出增益μG的处理的流程图。
图13是示出在图12的步骤S266的处理中低μ判定输出增益μG逐渐增加的情况的特性图。
图14是用于说明进行了本实施方式所涉及的控制的情况下的效果的特性图。
图15是用于说明进行了本实施方式所涉及的控制的情况下的效果的特性图。
符号说明
142:横摆角速度传感器
200:控制装置
204:目标横摆角速度计算部
206:车辆横摆角速度计算部
208:横摆角速度F/B计算部
222:理论车体偏离角计算部
224:实际车体偏离角计算部
226:车体偏离角速率计算部
230:理论左右转速差计算部
232:车体附加横摆力矩计算部
234:低μ判定输出增益计算部
1000:车辆
具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的优选实施方式。应予说明,在本说明书和附图中,对于实质上具有相同的功能构成的构成要素标记相同的符号,由此省略重复说明。
首先,参照图1对本发明的一个实施方式所涉及的车辆1000的构成进行说明。图1是示出本实施方式所涉及的车辆1000的示意图。如图1所示,车辆1000具有如下装置而被构成:前轮100、102;后轮104、106;分别驱动前轮100、102和后轮104、106的驱动力发生装置(马达)108、110、112、114;将马达108、110、112、114的驱动力分别传递到前轮100、102和后轮104、106的齿轮箱116、118、120、122;分别控制马达108、110、112、114的逆变器123、124、125、126;分别检测后轮104、106的轮速(车辆速度V)的轮速传感器127、128;将前轮100、102转向的方向盘130;纵向加速度传感器132;侧向加速度传感器134;蓄电池136;转向角传感器138;动力转向机构140;横摆角速度传感器142;禁止位置传感器(Inhibitor positionsensor)(INH)144;油门开度传感器146;控制装置(controller)200。
本实施方式所涉及的车辆1000为了分别驱动前轮100、102和后轮104、106而设置有马达108、110、112、114。因此,能够对前轮100、102和后轮104、106中的每一个轮控制驱动转矩。因此,与由前轮100、102的转向产生的横摆角速度相互独立地驱动前轮100、102和后轮104、106中的每一个轮,由此能够通过转矩矢量控制产生横摆角速度,从而能够进行转向的辅助。即,在本实施方式所涉及的车辆1000中,利用车体转弯角速度(以下,称为横摆角速度)来控制转弯力矩(以下,也称为横摆力矩),并实施进行转向的辅助的转弯辅助控制。
各个马达108、110、112、114是通过基于控制装置200的指令控制与各个马达108、110、112、114对应的逆变器123、124、125、126,来控制其驱动。各个马达108、110、112、114的驱动力通过各个齿轮箱116、118、120、122分别传递到前轮100、102和后轮104、106。在应用了响应性优异的马达108、110、112、114和逆变器123、124、125、126的能够左右独立驱动的车辆1000中,能够利用车体转弯角速度(横摆角速度)来控制转弯力矩(横摆力矩),并实施进行转向的辅助的转弯辅助控制。
动力转向机构140根据由驾驶员进行的方向盘130的操作,通过转矩控制或角度控制来控制前轮100、102的转向角。转向角传感器138检测驾驶员操作方向盘130而输入的转向角θh。横摆角速度传感器142检测车辆1000的实际横摆角速度γ。轮速传感器127、128检测车辆1000的车辆速度V。
应予说明,本实施方式不限于这一方式,也可以是仅后轮104、106独立地产生驱动力的车辆。此外,本实施方式不限于由驱动力控制所产生的转矩矢量,在控制后轮的转向角的四轮转向(4WS)的系统等中也可以实现。
图2是用于说明通常的横摆角速度反馈控制的示意图。目标横摆角速度γ_tgt根据车辆速度V和转向角θh求出。另一方面,通过横摆角速度传感器142检测实际横摆角速度γ。并且,将目标横摆角速度γ_tgt与实际横摆角速度γ的差值Δγ基于车辆参数而变换为车体附加横摆力矩Mg,根据车体附加横摆力矩Mg计算后轮的马达转矩指示值(Frl(左后轮)、Frr(右后轮))。这样,通过对目标横摆角速度γ_tgt反馈实际横摆角速度γ,能够根据目标横摆角速度γ_tgt进行车辆1000的转弯。
下面,参照图3~图5对转弯辅助控制的作用进行详细说明。图3是示出车轮(以下,也称为轮胎。)的偏离角与侧向加速度之间的关系的图。
如图3所示,在示出轮胎的偏离角(滑移角)与侧向加速度之间的关系的特性(以下,也称为偏转(cornering)特性或轮胎的侧向力特性。)中,在侧向加速度关于偏离角呈线性的线性区域(偏离角比较小的区域)中,侧向加速度根据偏离角的增加而增加。例如,在平面两轮模型中,假定了轮胎的偏转特性为线性,在上述线性区域中,模型与实际车辆的行为大致一致。
另一方面,若偏离角增加到一定程度,则与平面两轮模型不同,轮胎的偏转特性成为非线性。即,存在侧向加速度关于偏离角呈非线性的非线性区域,在该非线性区域中,侧向加速度的增加率相对于偏离角的增加率减少。
这样,若偏离角增加到一定程度时,则所得到的侧向加速度的增加率减少,因此侧向加速度变得容易饱和。并且,在前轮的侧向加速度饱和时,产生转向不足。因此,通过将与由前轮的转向产生的横摆力矩相互独立地产生相同方向的横摆力矩的转弯辅助控制应用于车辆的后轮,能够额外得到侧向加速度,避免侧向加速度的饱和。其结果,能够抑制转向不足,使车辆根据转向进行转弯。
图4是示出轮胎的滑移率与纵向力之间的关系的特性图。在图4所示的特性(以下,也称为轮胎的纵向力特性。)中,在滑移率增加的同时纵向力也增加,直到滑移率增加到一定程度为止。并且,例如,在将纵向力增加到轮胎的摩擦圆特性的上限时,纵向力饱和。通常,图4的横轴的滑移率利用以下的式(1)计算。
滑移率=(车辆速度-车轮速度)/车辆速度…(1)
如图4所示,若滑移率增加到一定程度,则纵向力开始下降。这是因为如果滑移率增加,则轮胎的摩擦圆特性变小,纵向力的容许值减小。在此状态下,如果使转弯辅助控制的增益增加,则轮胎的纵向力特性以接近图4所示的被虚线包围的区域的方式变化,即,滑移率增加,纵向力减小。相反,如果使转弯辅助控制的增益减小,则轮胎的纵向力特性以接近图4所示的被单点划线包围的区域的方式变化,即,滑移率减小,纵向力增加。如果进一步使转弯辅助控制的增益减小,则滑移率减小,纵向力也减小。
这里,对于μ(摩擦系数)低的路面,与μ高的路面相比轮胎的摩擦圆特性变小,因此,纵向力和侧向力的容许值减小。在此状态下,如果使转弯辅助控制的增益增加,则滑移率增加,后轮的轮胎的摩擦圆特性进一步变小。因此,在无法得到纵向力的状态下,侧向力的容许值进一步减小,侧向力变得容易饱和。其结果,变得容易产生转向过度,最终车辆可能自旋(spin)。
因此,在本实施方式中,对于μ低的路面,使转弯辅助控制的增益减小。在转弯辅助时车轮转速和车体横摆角速度分别发生了理论计算值和传感器值偏离的情况下进行滑移判定,使用于转弯辅助控制的输出增益(低μ判定输出增益μG)降低。由此,后轮104、106的纵向力减小,侧向力的容许值增加。因此,后轮104、106的侧向力变得难以饱和,能够使车辆1000的行为稳定,并能够避免自旋等的发生。
另一方面,在本实施方式中,在被判定为路面从低μ变为高μ,车体横摆角速度的理论值与实际值的偏离变小时,进行增益值的恢复,使用于转弯辅助控制的输出增益增加来确保转弯力。此时,如果使增益急剧增加,则可以想象后轮的马达的转速急剧上升,车辆1000再次成为滑移状态。更具体地,在从滑移状态恢复并被判定为高μ路的情况下,为了切换为高μ路控制而使增益增加,但在再次发生了滑移的情况下,就要再次使增益降低。由于重复这一动作而产生马达转速的振荡。为了防止振荡,还考虑使增益随着时间倾斜地上升的方法,但是在切换为高μ路控制时会导致在恢复上花费时间。
因此,在本实施方式中,在路面从低μ恢复为高μ时,使转弯辅助控制的输出增益慢慢增加,由此限制在控制的切换时产生的马达转速的上升,抑制车辆1000再次成为滑移状态。特别地,在本实施方式中,在车辆1000从滑移状态恢复的过程中,根据滑移的程度使转弯辅助控制的增益慢慢增加。对于恢复的速度,计算车体偏离角的理论计算值与实际值的差值,如果偏离角的差值小则滑移的程度小,因此要加快恢复速度,如果偏离角的差值大则滑移的程度仍然大,因此要减慢恢复速度。此时,适用根据滑移的程度来改变控制恢复倾斜的斜率的增益映射。由此,抑制急剧的增益变化,并抑制马达转速和轮胎转速的振荡,同时能够提前恢复转弯时的转向辅助。与利用时间控制使增益增加的情况相比,能够将轮胎的纵向力最大限度地传递给路面,并能够更快地进行转弯辅助控制的恢复,从而能够提高驾驶性能。
因此,根据本实施方式,能够在低μ路和高μ路两者均兼顾转弯性能和稳定性能,并能够在控制的切换时抑制马达转速的振荡。此外,能够相对于从滑移状态的恢复使转弯时的转向辅助提前恢复。
图5是示出后轮的纵向力与侧向力之间的关系的图。参照图5对车辆1000的行为的稳定化进行详细说明。
在示出后轮104、106的纵向力与侧向力之间的关系的特性(以下,也称为轮胎的摩擦圆特性。)中,例如在路面状态为高μ,使转弯辅助控制的增益降低之前,产生直到图5的左图所示的纵轴的箭头A51为止的纵向力,因此,横轴的箭头A52的宽度成为侧向力的容许值。在高μ的情况下,如图5的左图中实线所示,摩擦圆C1大,因此即使充分使用纵向力,侧向力也不饱和。如果在此状态下路面变为低μ,则轮胎的摩擦圆成为虚线C2的状态,容许的侧向力饱和,因此产生转向过度。可是,在本实施方式中,因为在路面变为低μ时使转弯辅助控制的增益减小,所以如图5的左图的箭头A53所示,纵向力减小,侧向力的容许值增加(箭头A54)。因此,能够抑制后轮104、106沿侧向的滑移,所以不会产生转向过度,车辆1000的行为稳定。
然后,在路面恢复为高μ时,在图5的右图中,轮胎的摩擦圆恢复为C1。因此,通过使转弯辅助控制的增益增加,能够使轮胎的纵向力增加到实线的摩擦圆C1为止。此时,在本实施方式中,根据车辆1000的滑移的程度使转弯辅助控制的增益增加。具体说来,在摩擦圆以C2→C3→C1的顺序扩大时,根据摩擦圆的大小使纵向力按箭头A55→A56→A57的顺序增加。由此,伴随着轮胎的摩擦圆变大增益增加,因此不会使纵向力饱和,且能够在短时间内进行纵向力的增加。
另一方面,在根据时间的经过而使增益增加的情况下,为了不使纵向力饱和,需要估计余量使增益的增加延迟。在此情况下,由于增益的恢复变慢,所以导致在直到增益恢复为止的期间转弯性能下降。
因此,根据本实施方式,通过根据车辆1000的滑移的程度使增益增加,能够不使纵向力饱和,并使纵向力更快恢复。因此,能够更快地进行高μ的转弯辅助控制的恢复,并能够大幅提高车辆1000的转弯性能。以下,进行详细说明。
图6是详细地示出本实施方式所涉及的控制装置200与其周围的构成的示意图。控制装置200具有如下部件而被构成:车载传感器202;目标横摆角速度计算部204;车辆横摆角速度计算部(车辆模型)206;横摆角速度F/B计算部208;减法运算部210、212、214、216、218;加权增益计算部220;理论车体偏离角计算部222;实际车体偏离角计算部224;车体偏离角速率计算部226;转弯辅助控制恢复速度增益计算部228;理论左右转速差计算部(车辆模型)230;车体附加横摆力矩计算部232;低μ判定输出增益计算部234;乘法运算部236;马达要求转矩计算部238。
在图6中,车载传感器202包括:上述的轮速传感器127、128;纵向加速度传感器132;侧向加速度传感器134;转向角传感器138;横摆角速度传感器142;油门开度传感器146。转向角传感器138检测方向盘130的转向角θh。此外,横摆角速度传感器142检测车辆1000的实际横摆角速度γ,轮速传感器127、128检测车辆速度(车速)V。侧向加速度传感器134检测车辆1000的侧向加速度Ay。
目标横摆角速度计算部204基于转向角θh和车辆速度V计算目标横摆角速度γ_tgt。具体说来,目标横摆角速度计算部204根据表示通常的平面两轮模型的以下的式(2)来计算目标横摆角速度γ_tgt。目标横摆角速度γ_tgt通过将根据式(3)和式(4)计算出的值代入到式(2)的右边来计算。计算出的目标横摆角速度γ_tgt被输入到减法运算部210。
【算式1】
【算式2】
【算式3】
应予说明,式(2)~式(4)中的变量、常量、算子如下。
γ_tgt:目标横摆角速度
θh:转向角
V:车辆速度
T:车辆的时间常量
S:拉普拉斯算子
N:转向齿轮速比
l:车辆轴距
lf:从车辆重心点到前轮中心的距离
lr:从车辆重心点到后轮中心的距离
m:车辆重量
Kftgt:目标偏转刚度(Cornering power)(前轮)
Krtgt:目标偏转刚度(后轮)
如上所述,目标横摆角速度γ_tgt可以以车辆速度V和转向角θh为变量根据式(2)来计算。式(3)中的常量Atgt为表示车辆的特性的常量,可以根据式(4)求出。
车辆横摆角速度计算部206根据用于计算车辆横摆角速度的以下的式,计算横摆角速度模型值γ_clc。具体说来,通过将车辆速度V、转向角θh代入到以下的式(5)、式(6),并将式(5)、式(6)联立求解,来计算横摆角速度模型值γ_clc(式(5)、式(6)中的γ)。在式(5)、式(6)中,Kf表示偏转刚度(前)、Kr表示偏转刚度(后)。应予说明,在式(4)中,通过使用与式(5)、式(6)的偏转刚度Kf、Kr不同的目标偏转刚度Kftgt、Krtgt,来使目标横摆角速度γ_tgt变得比横摆角速度模型值γ_clc大,从而提高转弯性能。横摆角速度模型值γ_clc被输出到横摆角速度F/B计算部208。此外,横摆角速度模型值γ_clc被输入到减法运算部212。
【算式4】
另一方面,横摆角速度传感器142检测出的车辆1000的实际横摆角速度γ(以下,称为实际横摆角速度γ_sens)被输入到减法运算部212。减法运算部212从实际横摆角速度γ_sens中减去横摆角速度模型值γ_clc,求出实际横摆角速度γ_sens与横摆角速度模型值γ_clc的差值γ_diff。差值γ_diff被输入到加权增益计算部220。
加权增益计算部220基于实际横摆角速度γ_sens与横摆角速度模型值γ_clc的差值γ_diff计算加权增益a。
横摆角速度F/B计算部208被输入有横摆角速度模型值γ_clc、实际横摆角速度γ_sens及加权增益a。横摆角速度F/B计算部208基于以下的式(7)通过加权增益a对横摆角速度模型值γ_clc和实际横摆角速度γ_sens进行加权,计算反馈横摆角速度γ_F/B。计算出的反馈横摆角速度γ_F/B被输出到减法运算部210。
γ_F/B=a×γ_clc+(1-a)×γ_sens…(7)
图7是示出加权增益计算部220计算加权增益a时的增益映射的示意图。如图7所示,加权增益a的值能够根据车辆模型的可靠度在0~1之间变化。作为衡量车辆模型的可靠度的指标使用横摆角速度模型值γ_clc与实际横摆角速度γ_sens的差值(偏差)γ_diff。如图7所示,以使差值γ_diff的绝对值越小,加权增益a的值变得越大的方式设定增益映射。加权增益计算部220对差值γ_diff实施图7的映射处理,来计算对应于车辆模型的可靠度的加权增益a。
在图7中,加权增益a为0~1的值(0≤a≤1)。在-0.05[rad/s]≤γ_diff≤0.05[rad/s]的情况下,加权增益a被设为1(a=1)。
此外,在0.1<γ_diff的情况下,或γ_diff<-0.1的情况下,加权增益a被设为0(a=0)。
此外,在0.05[rad/s]<γ_diff≤0.1[rad/s]的情况下,加权增益a通过以下的式计算。
a=-20×γ_diff+2
此外,在-0.1[rad/s]≤γ_diff<-0.05[rad/s]的情况下,加权增益a通过以下的式计算。
a=+20×γ_diff+2
图7所示的增益映射的区域A1是差值γ_diff接近于0的区域,是实际横摆角速度γ_sens的S/N比小的区域或轮胎特性为线性的区域(干燥路面),且由车辆横摆角速度计算部206计算出的横摆角速度模型值γ_clc的可靠性高。因此,可以使加权增益a=1,并通过式(7)使横摆角速度模型值γ_clc的分配为100%来计算反馈横摆角速度γ_F/B。由此,能够抑制包含于实际横摆角速度γ_sens的横摆角速度传感器142的噪声的影响,并能够从反馈横摆角速度γ_F/B中排除传感器噪声。因此,能够抑制车辆1000的振动提高乘坐感觉。
这里,作为在实际横摆角速度γ与根据车辆模型求出的横摆角速度模型值γ_clc之间产生偏离的主要因素,可列举图3所示的轮胎的动态特性。上述的平面两轮模型假定轮胎的滑移角与侧向加速度之间的关系(轮胎的偏转特性)为线性的区域,在该线性区域中实际横摆角速度γ与横摆角速度模型值γ_clc大致一致。在示出图3所示的滑移角与侧向加速度之间的关系的特性中,在侧向加速度相对于滑移角呈线性的线性区域(转向速度比较慢的区域)中,产生由横摆角速度传感器142的传感器噪声带来的影响。因此,在该区域中使用横摆角速度模型值γ_clc。
另一方面,在轮胎的偏转特性成为非线性的区域中,实际车辆的横摆角速度与侧向加速度相对于转向角或滑移角呈非线性,平面两轮模型与在实际车辆上感测的横摆角速度偏离。在这样的过渡性的非线性区域中,在横摆角速度传感器142的传感器特性上不产生噪声,因此可使用实际横摆角速度γ。非线性区域相当于例如转向切换的时间。在实际横摆角速度γ大于横摆角速度模型值γ_clc的情况下,相当于非线性区域,不受传感器噪声的影响,因此通过使用实际横摆角速度γ,可以进行基于真实值的控制。应予说明,如果使用考虑了轮胎的非线性的模型,则基于横摆角速度的控制变得复杂,但根据本实施方式,能够基于差值γ_diff容易地判定横摆角速度模型值γ_clc的可靠度,并能够在非线性区域中通过将实际横摆角速度γ的分配增大而进行使用。此外,对于难以受到轮胎的动态特性的影响的区域能够以横摆角速度模型值γ_clc进行应对。
此外,图7所示的增益映射的区域A2是差值γ_diff变大的区域,是相当于潮湿路面行驶时、雪道行驶时、或施加高G的转弯时等轮胎打滑的极限区域。在该区域中,由车辆横摆角速度计算部206计算出的横摆角速度模型值γ_clc的可靠性变低,差值γ_diff变得更大。因此,可以使加权增益a=0,并通过式(7)使实际横摆角速度γ_sens的分配为100%来计算反馈横摆角速度γ_F/B。由此,基于实际横摆角速度γ_sens确保反馈的精度,进行反映了实际车辆的行为的横摆角速度的反馈控制。因此,能够基于实际横摆角速度γ_sens对车辆1000的转弯进行最佳的控制。此外,由于是轮胎打滑的区域,所以即使在横摆角速度传感器142的信号上产生了噪声的影响,驾驶员也不会感觉为车辆1000的振动,还能够抑制乘坐感觉的下降。对于图7所示的低μ的区域A2的设定,可以根据设计要求确定加权增益a=0的区域,也可以根据车辆1000实际在低μ路面行驶时的操纵稳定性能、乘坐感觉等通过实验确定。
此外,图7所示的增益映射的区域A3是从线性区域向极限区域变化的区域(非线性区域),根据需要还要考虑作为实际车辆的车辆1000的轮胎特性,以使横摆角速度模型值γ_clc与实际横摆角速度γ_sens的分配(加权增益a)线性变化。在从区域A1(高μ区域)向区域A2(低μ区域)变化,或从区域A2(低μ区域)向区域A1(高μ区域)变化的区域中,为了抑制伴随着加权增益a的突变的转矩变动、横摆角速度的变动,利用线性插值来计算加权增益a。
此外,图7所示的增益映射的区域A4相当于实际横摆角速度γ_sens比横摆角速度模型值γ_clc大的情况。例如,在车辆横摆角速度计算部206被输入错误的参数而错误计算了横摆角速度模型值γ_clc的情况等,能够通过区域A4的映射使用实际横摆角速度γ_sens进行控制。应予说明,加权增益a的范围不限于0~1之间,只要是作为车辆控制成立的范围,以能够取任意值的方式改变构成都属于利用本发明的技术能够实现的范畴。
减法运算部210从由目标横摆角速度计算部204输入的目标横摆角速度γ_tgt中减去反馈横摆角速度γ_F/B,求出目标横摆角速度γ_tgt与反馈横摆角速度γ_F/B的差值Δγ。即,差值Δγ可根据以下的式(8)计算。
Δγ=γ_tgt-γ_F/B…(8)
差值Δγ被作为横摆角速度修正量输入到车体附加横摆力矩计算部232。此外,差值Δγ被输入到低μ判定输出增益计算部234。
车体附加横摆力矩计算部232基于输入的差值Δγ,以使差值Δγ成为0的方式,即以使目标横摆角速度γ_tgt与反馈横摆角速度γ_F/B一致的方式计算车体附加横摆力矩Mg。具体说来,车体附加横摆力矩Mg可根据以下的式(9)计算。由此,在车辆1000的中心位置求出转弯所需的车体附加横摆力矩Mg。基于车体附加横摆力矩Mg,车辆1000被附加转弯力矩。
【算式5】
控制装置200在后轮104、106的左右转速差的实际值与理论值的偏离为设定的阈值以内,且目标横摆角速度γ_tgt与反馈横摆角速度γ_F/B的偏离为阈值以内的情况下,判定为车辆1000正在从滑移状态恢复,并使用于转弯辅助控制的输出增益恢复。理论车体偏离角计算部222、实际车体偏离角计算部224、车体偏离角速率计算部226、转弯辅助控制恢复速度增益计算部228、低μ判定输出增益计算部234进行用于使输出增益恢复的处理。
理论车体偏离角计算部222基于表示平面两轮模型的式(5)、式(6)计算理论车体偏离角Slip_ang_clc。理论车体偏离角Slip_ang_clc相当于式(5)、式(6)中的β。理论车体偏离角计算部222基于转向角θh、车辆速度V和实际横摆角速度γ_sens计算理论车体偏离角Slip_ang_clc。计算出的理论车体偏离角Slip_ang_clc被输入到减法运算部214。
实际车体偏离角计算部224基于实际横摆角速度γ_sens、侧向加速度Ay和车辆速度V计算实际车体偏离角Slip_ang_real。具体说来,实际车体偏离角计算部224根据以下的式(10)计算实际车体偏离角Slip_ang_real。应予说明,侧向加速度Ay使用由侧向加速度传感器134检测出的检测值。计算出的实际车体偏离角Slip_ang_real被输入到减法运算部214。
Slip_ang_real=d(Ay/V-γ_sens)/dt…(10)
减法运算部214计算实际车体偏离角Slip_ang_real与理论车体偏离角Slip_ang_clc的差值ΔSlip_ang。具体说来,减法运算部214通过从实际车体偏离角Slip_ang_real的绝对值中减去理论车体偏离角Slip_ang_clc的绝对值,来求出差值ΔSlip_ang。即,差值ΔSlip_ang可根据以下的式(11)计算。计算出的差值ΔSlip_ang被输入到车体偏离角速率计算部226。
ΔSlip_ang=|Slip_ang_real|-|Slip_ang_clc|…(11)
车体偏离角速率计算部226通过将差值ΔSlip_ang的绝对值除以实际车体偏离角Slip_ang_real的绝对值,来计算车体偏离角速率Slip_ang_rate。即,车体偏离角速率Slip_ang_rate可根据以下的式(12)计算。计算出的车体偏离角速率Slip_ang_rate被输入到转弯辅助控制恢复速度增益计算部228。
Slip_ang_rate=|ΔSlip_ang|/|Slip_ang_real|…(12)
转弯辅助控制恢复速度增益计算部228基于车体偏离角速率Slip_ang_rate计算转弯辅助控制恢复速度增益βG。转弯辅助控制恢复速度增益计算部228基于车体偏离角的理论值与传感器值的差值计算可使低μ判定输出增益μG的恢复速度变化的转弯辅助控制恢复速度增益βG。转弯辅助控制恢复速度增益βG可根据以下的式(13)计算。转弯辅助控制恢复速度增益βG被输入到低μ判定输出增益计算部234。
βG=1-Slip_ang_rate…(13)
另一方面,控制装置200在将后轮104、106的左右转速差的实际值与理论值进行比较而实际值偏离理论值,且目标横摆角速度γ_tgt与反馈横摆角速度γ_F/B发生偏离时,判定为滑移状态,并降低后轮104、106的辅助转矩。因此,理论左右转速差计算部230基于车辆速度V与转向角θh计算左右转速差理论值ΔNew_clc。左右转速差理论值ΔNew_clc为根据旋转半径在几何学上求出的左右后轮104、106的转速差。此外,减法运算部216计算左后轮104的转速与右后轮106的转速之差的左右转速差实际值ΔNew_real。应予说明,左右转速差实际值ΔNew_real能够根据左右的轮速传感器127、128的转速差求出。应予说明,左右转速差实际值ΔNew_real也可以根据左右前轮100、102的转速差求出。
左右转速差理论值ΔNew_clc与左右转速差实际值ΔNew_real被输入到减法运算部218。减法运算部218从左右转速差理论值ΔNew_clc中减去左右转速差实际值ΔNew_real,从而计算ΔNew。即,ΔNew可根据以下的式(14)计算。ΔNew被输入到低μ判定输出增益计算部234。
ΔNew=ΔNew_clc-ΔNew_real…(14)
低μ判定输出增益计算部234基于差值ΔNew和Δγ进行滑移判定标志μjud的判定和低μ判定输出增益μG的计算。具体说来,低μ判定输出增益计算部234通过进行差值ΔNew与阈值的比较和差值Δγ与阈值的比较,来判定车辆1000的滑移判定标志μjud。详细内容将参照图12所示的流程图在后面叙述。在判定滑移时,如果只使用差值ΔNew进行判定,则在例如车辆1000越过台阶等时,差值ΔNew会暂时大于阈值,即使未处于滑移状态也有可能错误判定为滑移状态。此外,如果只基于差值Δγ进行滑移判定,则有可能由于Δγ的响应延迟而在滑移状态的判定上产生延迟。通过使用差值ΔNew和差值Δγ两者进行滑移判定,能够高精度地判定滑移状态。应予说明,在本实施方式中,判定车辆1000的滑移状态的“滑移状态判定部”由理论左右转速差计算部230、减法运算部218、低μ判定输出增益计算部234构成。
此外,低μ判定输出增益计算部234基于差值ΔNew和Δγ以及滑移判定标志μjud计算低μ判定输出增益μG。这里,控制所使用的低μ判定输出增益μG的最大值为1,如果路面状态为高μ(μjud=0),则低μ判定输出增益μG的值被设定为1。
另一方面,低μ判定输出增益计算部234在被判定为车辆1000具有滑移的倾向(μjud=1)的情况下,使低μ判定输出增益μG的值下降以降低车体附加横摆力矩。在本实施方式中,作为一例,在被判定为车辆1000具有滑移的倾向(μjud=1)的情况下,使低μ判定输出增益μG的值下降为0.1。
然后,在路面状态从低μ变化为高μ,车辆1000滑移的倾向变小时,低μ判定输出增益计算部234变更低μ判定输出增益μG以使降低的车体附加横摆力矩增加。此时,低μ判定输出增益计算部234根据车辆1000的滑移的程度变更低μ判定输出增益μG,并以滑移的倾向越小,使低μ判定输出增益μG越接近于1的方式进行控制。具体说来,低μ判定输出增益计算部234基于以下的式(15),通过在低μ判定输出增益μG的上一次的值μG’上加上转弯辅助控制恢复速度增益βG来计算低μ判定输出增益μG。
μG=μG’+βG…(15)
在式(15)中,转弯辅助控制恢复速度增益βG为根据车体偏离角速率Slip_ang_rate求出的值。车体偏离角速率Slip_ang_rate是根据实际车体偏离角Slip_ang_real与理论车体偏离角Slip_ang_clc的差值ΔSlip_ang来计算的,且车辆1000滑移的倾向越小则ΔSlip_ang的值变得越小。即,在路面为高μ,车辆1000滑移的倾向小的情况下,根据传感器值得到的实际车体偏离角Slip_ang_real的值变得接近于通过计算求出的理论车体偏离角Slip_ang_clc。相反,在路面为低μ,车辆1000滑移的倾向大的情况下,根据传感器值得到的实际车体偏离角Slip_ang_real的值与通过计算求出的理论车体偏离角Slip_ang_clc偏离。因此,基于式(13),车辆1000滑移的倾向越小则转弯辅助控制恢复速度增益βG的值变得越大,结果低μ判定输出增益μG的值变大。低μ判定输出增益μG的恢复成为能够根据车体偏离角的理论值与实际值的差ΔSlip_ang变化。由此,滑移的倾向越小则越能够加快使低μ判定输出增益μG恢复到1的速度。
低μ判定输出增益计算部234计算出的低μ判定输出增益μG被输入到乘法运算部236。乘法运算部236还被输入有车体附加横摆力矩计算部232计算出的车体附加横摆力矩Mg。乘法运算部236将低μ判定输出增益μG与车体附加横摆力矩Mg相乘,从而计算车体附加横摆力矩Mg的修正值Mg’。作为一例,在被判定为车辆1000具有滑移的倾向(μjud=1),且由低μ判定输出增益计算部234判定为低μ状态的情况下,由于低μ判定输出增益μG的值成为0.1,所以车体附加横摆力矩Mg被修正为1/10的值。
马达要求转矩计算部238被输入有修正值Mg’。马达要求转矩计算部238使用修正值Mg’将力矩变换为转矩,并根据以下的式(16)计算ΔTv。并且,马达要求转矩计算部238根据以下的式(17)计算附加转矩Tvmot。
【算式6】
在式(16)中TrdR为后轮104、106的胎面宽度。此外,TireR为前轮100、102和后轮104、106的轮胎半径,Gratio为后轮104、106的齿轮箱120、122的齿轮速比。通过式(16),车辆1000的中心位置的车体附加横摆力矩Mg的修正值Mg’被变换为后轮104、106的马达转矩ΔTv。并且,通过式(17),求出产生修正值Mg’所需的后轮104、106的各自的马达转矩。
然而,前轮100、102和后轮104、106的驱动力由在车辆1000直行时,根据驾驶员的要求驱动力(油门踏板的开度)确定的马达转矩指示值reqTq来确定。这里,马达转矩指示值reqTq可根据以下的式(18)计算。
reqTq=reqF×TireR×Gratio…(18)
在式(18)中,reqF为根据油门踏板的开度确定的要求驱动力。油门踏板的开度通过油门开度传感器146来检测。
在车辆1000直行时,驱动前轮100、102和后轮104、106的四个马达108、110、112、114的各自的驱动力成为对基于驾驶员的要求驱动力reqF的马达转矩指示值reqTq进行四等分而得到的值(=reqTq/4)。另一方面,在车辆1000转弯时,通过转矩矢量控制,根据式(17)计算出的基于车体附加横摆力矩Mg’的附加转矩Tvmot被附加于后轮104、106的马达转矩指示值reqTq/4。由于基于车体附加横摆力矩Mg’的附加转矩Tvmot为力偶,所以在右转弯的情况下,左侧的后轮104的马达转矩指示值成为在直行时的马达转矩指示值reqTq/4上加上附加转矩Tvmot而得到的值,右侧的后轮106的马达转矩指示值成为从直行时的马达转矩指示值reqTq/4中减去附加转矩Tvmot而得到的值。同样,在左转弯的情况下,右侧的后轮106的马达转矩指示值成为在直行时的马达转矩指示值reqTq/4上加上附加转矩Tvmot而得到的值,左侧的后轮104的马达转矩指示值成为从直行时的马达转矩指示值reqTq/4中减去附加转矩Tvmot而得到的值。
因此,转弯时的各个马达108、110、112、114的马达转矩指示值能够利用以下的式(19)~式(22)来表示。马达要求转矩计算部238基于式(19)~式(22)计算各个马达108、110、112、114的马达转矩指示值TqmotFl、TqmotFr、TqmotRl、TqmotRr。
TqmotFl(左前轮的马达转矩指示值)=reqTq/4…(19)
TqmotFr(右前轮的马达转矩指示值)=reqTq/4…(20)
TqmotRl(左后轮的马达转矩指示值)=reqTq/4-(±Tvmot)…(21)
TqmotRr(右后轮的马达转矩指示值)=reqTq/4+(±Tvmot)…(22)
应予说明,附加转矩Tvmot的符号根据转弯方向而设定。
下面,对本实施方式所涉及的控制装置200所进行的处理进行说明。图8是示出本实施方式的整体的处理的流程图。首先,在步骤S100中,判定点火开关(ignition SW)是否开启(on)。在点火开关已经开启的情况下进入步骤S102,在点火开关未开启的情况下,在步骤S100处待机。
在步骤S102中,判定禁止位置传感器(INH)144是否指示P(停车挡)或N(空挡)的位置,在是P(停车挡)或N(空挡)的位置的情况下进入步骤S104。此外,在步骤S102不是P(停车挡)或N(空挡)的位置的情况下,进入步骤S106,判定点火开关是否被开启,在点火开关被开启的情况下返回步骤S102。在步骤S106中点火开关关闭的情况下,进入步骤S108,结束车辆的起动处理并返回步骤S100。
在步骤S104中进行车辆1000的起动处理,并在接下来的步骤S110中判定禁止位置传感器(INH)144是否指示D(前进挡)或R(倒车挡)的位置。并且,在禁止位置传感器(INH)144指示D(前进挡)或R(倒车挡)的位置的情况下,进入步骤S112,开始行驶控制的处理。另一方面,在步骤S110中禁止位置传感器(INH)144未指示D(前进挡)或R(倒车挡)的位置的情况下,进入步骤S113,判定点火开关是否被开启,在点火开关被开启的情况下返回步骤S110。在步骤S113中点火开关关闭的情况下,进入步骤S108,结束车辆的起动处理并返回步骤S100。
步骤S112之后进入步骤S114,根据油门开度传感器146的检测值检测由驾驶员进行的油门踏板的操作量(油门开度)。在接下来的步骤S115中,判定油门踏板的操作量是否为0.1以上,在操作量为0.1以上的情况下进入步骤S116。在步骤S116中,基于油门踏板的操作量计算要求驱动力reqF。应予说明,要求驱动力reqF的计算可以基于例如规定了油门开度与要求驱动力reqF之间的关系的映射来进行。另一方面,在油门踏板的操作量小于0.1的情况下进入步骤S118,进行各个马达108、110、112、114的再生制动控制。
步骤S116、S118之后进入步骤S120。在步骤S120中,判定由转向角传感器138检测出的转向角θh的绝对值是否为1[deg]以上,在转向角θh的绝对值为1[deg]以上的情况下进入步骤S122。在步骤S122中,通过上述的方法计算附加转矩Tvmot,并基于附加转矩Tvmot对目标横摆角速度γ_tgt进行反馈控制。因此,在接下来的步骤S124中,基于附加转矩Tvmot,并根据式(19)~式(22)计算各个马达108、110、112、114的马达转矩指示值,并指示输出给各个马达108、110、112、114。在接下来的步骤S126中,通过纵向加速度传感器132、侧向加速度传感器134检测车辆1000的加速度。步骤S126之后返回步骤S114。
接下来,对图8的处理中的主要的处理进行详细说明。图9是示出图8的步骤S122的处理的流程图。这里,图9是示出加权增益计算部220计算加权增益a的处理的流程图。图9的处理基于加权增益a对实际横摆角速度γ_sens和横摆角速度模型值γ_clc进行分配而计算反馈横摆角速度γ_F/B,从而作为去除横摆角速度传感器142的噪声的处理发挥功能。首先,在步骤S200中,获取实际横摆角速度γ_sens和横摆角速度模型值γ_clc。在接下来的步骤S201中,计算实际横摆角速度γ_sens与横摆角速度模型值γ_clc的差值γ_diff。在接下来的步骤S202中,基于图7的增益映射计算加权系数a。在接下来的步骤S204中,基于上述的式(7)计算反馈横摆角速度γ_F/B。计算出的反馈横摆角速度γ_F/B在图11的步骤S224中用于差值Δγ的计算。
图10是示出车辆横摆角速度计算部206计算横摆角速度模型值γ_clc的处理的流程图。首先,在步骤S210中,获取转向角θh和车辆速度V。在接下来的步骤S212中,通过联立式(5)、式(6)并求解,计算横摆角速度模型值γ_clc。计算出的横摆角速度模型值γ_clc在图9的步骤S204中用于反馈横摆角速度γ_F/B的计算。
图11是示出计算附加转矩Tvmot的处理的流程图。首先,在步骤S220中,目标横摆角速度计算部204获取转向角θh和车辆速度V。在接下来的步骤S222中,基于转向角θh和车辆速度V根据式(2)~式(4)计算目标横摆角速度γ_tgt。在接下来的步骤S224中,基于式(7)计算目标横摆角速度γ_tgt与反馈横摆角速度γ_F/B的差值Δγ。在接下来的步骤S226中,根据式(9)计算车体附加横摆力矩Mg。
在接下来的步骤S228中,低μ判定输出增益计算部234计算低μ判定输出增益μG。在接下来的步骤S230中,基于式(16)计算ΔTv,基于式(17)计算附加转矩Tvmot。基于计算出的附加转矩Tvmot,在图8的步骤S124中计算各个轮的马达转矩指示值。
图12是示出低μ判定输出增益计算部234计算低μ判定输出增益μG的处理的流程图。首先,在步骤S240中,向低μ判定输出增益计算部234输入差值Δγ和ΔNew。此外,将侧向加速度Ay和实际横摆角速度γ输入到理论车体偏离角计算部222。在接下来的步骤S242中,判定滑移判定标志μjud的状态,判定是否μjud=0。在μjud=0的情况下,路面状态为高μ,且没有滑移的倾向,因此进入步骤S244。在步骤S244中,判定是否ΔNew≤150[rpm],在ΔNew≤150[rpm]的情况下进入步骤S246。在步骤S246中,将低μ判定输出增益μG设定为1(μG=1)。如以上所述,在上一次的循环中滑移判定标志μjud被设定为0的情况下,以ΔNew在150[rpm]以下为条件,判断路面状态为高μ,且没有滑移的倾向,并且将低μ判定输出增益μG设定为1。由此,修正值Mg’与车体附加横摆力矩计算部232所计算出的车体附加横摆力矩Mg一致,并基于车体附加横摆力矩Mg计算各个马达108、110、112、114的马达转矩指示值TqmotFl、TqmotFr、TqmotRl、TqmotRr。
此外,在步骤S244中ΔNew>150[rpm]的情况下,进入步骤S248,判定是否|Δγ|≤0.75[rad/s]。并且,在|Δγ|≤0.75[rad/s]的情况下,进入步骤S246。这样,即使在ΔNew大于150[rpm]的情况下,在|Δγ|≤0.75[rad/s]时,也判断路面状态为高μ,且没有滑移的倾向。由此,即使行驶在例如台阶等时ΔNew暂时大于150[rpm]的情况下也能够避免进行滑移判定(μjud=1)。
在步骤S242中μjud=1的情况下,进入步骤S250。在步骤S250中,判定是否|Δγ|<0.075[rad/s]。并且,在|Δγ|<0.075[rad/s]的情况下,进入步骤S252。在此情况下,Δγ的绝对值变得足够小,因此假定为路面从低μ变化为高μ的情况,在步骤S252以后的处理中进行使低μ判定输出增益μG恢复为1的处理。
在步骤S252中,通过式(10)计算实际车体偏离角Slip_ang_real。在接下来的步骤S254中,通过式(11)计算差值ΔSlip_ang。
在接下来的步骤S256中,通过式(12)计算车体偏离角速率Slip_ang_rate。在接下来的步骤S258中,通过式(13)计算转弯辅助控制恢复速度增益βG。
应予说明,车体偏离角速率Slip_ang_rate是将差值ΔSlip_ang除以实际车体偏离角Slip_ang_real而得到的值,在车辆1000处于滑移状态的情况下,Slip_ang_real>Slip_ang_clc,因此车体偏离角速率Slip_ang_rate成为1以下的值。因此,能够使在步骤S258中计算出的转弯辅助控制恢复速度增益βG的值为0~1的值。如果车辆1000的滑移的程度大,则转弯辅助控制恢复速度增益βG变得接近于0,如果车辆1000的滑移的程度小,则转弯辅助控制恢复速度增益βG接近于1。由此,能够根据车辆1000的滑移的程度改变低μ判定输出增益μG的恢复速度。
在接下来的步骤S260中,判定低μ判定输出增益μG的值是否为1以上,在μG≥1的情况下进入步骤S262。在步骤S262中,将滑移判定标志设定为0。在接下来的步骤S264中,将低μ判定输出增益μG的值设定为1(μG=1)。
在步骤S260中μG<1的情况下进入步骤S266。在步骤S266中,通过式(15)计算低μ判定输出增益μG。在步骤S266中在低μ判定输出增益μG的升高过程中产生滑移的情况下,在步骤S268中滑移判定标志μjud被设定为1,在步骤S270中低μ判定输出增益μG的值被再次设定为0.1。
此外,在步骤S250中|Δγ|≥0.075[rad/s]的情况下,进入步骤S268。在此情况下,Δγ的绝对值为0.075[rad/s]以上,因此判定为车辆1000仍然处于滑移状态,并在步骤S268中将滑移判定标志设定为1(μjud=1)。同样地,在步骤S248中|Δγ|>0.75[rad/s]的情况下也进入步骤S268。在此情况下,由于ΔNew比150[rpm]大,且|Δγ|>0.75[rad/s],因此并非由于台阶等使ΔNew暂时大于150[rpm],判定为车辆1000处于滑移状态,在步骤S268中将滑移判定标志设定为1(μjud=1)。
在步骤S268之后进入步骤S270。在步骤S270中,将低μ判定输出增益μG设定为0.1(μG=0.1)。由此,在车辆1000处于滑移状态的情况下,车体附加横摆力矩Mg被修正为1/10的值。由此,后轮104、106的纵向力减小,侧向力的容许值增加。因此,不会发生转向过度,车辆1000的行为稳定。
图13是示出在图12的步骤S266的处理中低μ判定输出增益μG逐渐增加的情况的特性图。如上所述,车体偏离角速率Slip_ang_rate变得越小,转弯辅助控制恢复速度增益βG的值变得越大,在步骤S266中的低μ判定输出增益μG的增加量变得越大。并且,差值ΔSlip_ang的值越小,车体偏离角速率Slip_ang_rate的值变得越小。因此,如图13所示,在步骤S266中,差值ΔSlip_ang的值越小,低μ判定输出增益μG的增加率变得越大,能够使低μ判定输出增益μG更快地恢复为“1”。
如上所述,能够基于差值ΔSlip_ang的值判定车辆1000的滑移状态,差值ΔSlip_ang的值越小,实际车体偏离角Slip_ang_real与理论车体偏离角Slip_ang_clc的值越接近,因此能够判定为车辆1000未处于滑移状态。另一方面,差值ΔSlip_ang的值越大,实际车体偏离角Slip_ang_real与理论车体偏离角Slip_ang_clc的值越偏离,能够判定为车辆1000处于滑移状态。因此,通过随着差值ΔSlip_ang的值越小,使低μ判定输出增益μG的增加率越大,能够在车辆1000的滑移的程度越低的情况下,使低μ判定输出增益μG的增加率变得越大,使低μ判定输出增益μG更快地恢复为“1”。此外,差值ΔSlip_ang的值越大,使低μ判定输出增益μG的增加率越小,由此在车辆1000的滑移的程度越大的情况下,使低μ判定输出增益μG的增加率变得越小,能够在使低μ判定输出增益μG返回到“1”的过程中可靠地抑制车辆1000再次滑移。这样,在满足了使低μ判定输出增益μG恢复的条件的情况下,通过车体偏离角的理论值与传感器值的差改变倾斜的斜率并进行恢复,能够抑制连续发生马达转速的急剧的变动,同时能够尽快进行转弯辅助控制的恢复。因此,防止从低μ向高μ的控制切换时的马达转速的振荡,并且能够实现由尽快进行转弯辅助控制的恢复而带来的转弯性能的提高。
图14和图15是用于说明进行了本实施方式所涉及的控制的情况下的效果的特性图。这里,图14示出未进行本实施方式所涉及的控制(低μ时的增益降低,及从低μ向高μ切换时的增益的恢复)的情况。另一方面,图15示出进行了本实施方式所涉及的控制的情况。图14和图15都模拟了在雪上进行了蛇形(slalom)行驶的情况。在图14和图15中,上图分别示出左前轮转速、右前轮转速、左后轮转速、右后轮转速。此外,在图14和图15中,中图分别示出转向角θh、目标横摆角速度γ_tgt、实际横摆角速度γ_sens。此外,在图14和图15中,下图分别示出左前轮马达转矩指示值、右前轮马达转矩指示值、左后轮马达转矩指示值、右后轮马达转矩指示值、车辆速度。在图14、图15的各个图中,横轴对应为时间。
如图14的上图所示,在未进行本实施方式所涉及的控制的情况下,低μ判定输出增益μG的值被维持在1,因此在时刻t1以后,左后轮转速与右后轮转速相互在相反方向上振荡较大。此外,如图14的下图所示,左后轮马达转矩指示值与右后轮马达转矩指示值的转矩的变动变大。
与此相对,如图15的上图所示,在进行了本实施方式所涉及的控制的情况下,在时刻t11,左后轮转速与右后轮转速的差变大时,低μ判定输出增益μG的值下降(μG=0.1),且以后的车体附加横摆力矩下降,因此判断左后轮转速与右后轮转速的振荡被抑制了。此外,如图15的下图所示,与图14相比,左后轮马达转矩指示值与右后轮马达转矩指示值的转矩的变动被抑制了。
这样,在进行了本实施方式所涉及的控制的情况下,在使低μ判定输出增益μG的值降低后,即使判定为从低μ切换到了高μ,低μ判定输出增益μG的值也根据滑移的程度恢复到1,因此能够可靠地抑制马达转速和转矩指示值发生振荡。
此外,如图14的中图所示,在未进行本实施方式的控制的情况下,转向角θh、目标横摆角速度γ_tgt和实际横摆角速度偏离较大,存在转向角θh与实际横摆角速度γ_sens偏离而驾驶员进行逆转向的情况。因此,需要进行转向的复杂操作。
与此相对,如图15的中图所示,在进行了本实施方式所涉及的控制的情况下,在时刻t11的附近,转向角θh、目标横摆角速度γ_tgt和实际横摆角速度暂时偏离,但是之后,转向角θh跟随目标横摆角速度γ_tgt和实际横摆角速度。因此,驾驶员可以进行稳定的转向。
如以上所说明的,根据本实施方式,在被判定为车辆1000处于滑移状态的情况下,使低μ判定输出增益μG的值降低,由此能够使轮胎的侧向力增加,能够可靠地抑制车辆1000成为滑移状态。此外,在车辆1000有可能从滑移状态恢复时,根据滑移的程度,在滑移的程度大的情况下使低μ判定输出增益μG的值缓慢地恢复,在滑移的程度小的情况下使低μ判定输出增益μG的值更快地恢复。由此,能够可靠地抑制由低μ判定输出增益μG的急剧的变化而导致在马达的转速上产生振荡,并且由于在滑移的程度小的情况下能够使纵向力尽快恢复,所以能够提高转弯性能。
以上,参照附图对本发明的优选实施方式进行了详细的说明,但是本发明并不限于这样的例子。显然,具有本发明所属技术领域中的通常的知识的人员在权利要求书所记载的技术思想的范围内,可以想到各种变更例或修正例,要理解,这些变更例或修正例当然也属于本发明的技术范围。
Claims (13)
1.一种车辆的控制装置,其特征在于,具备:
车体附加横摆力矩计算部,其基于车辆的横摆角速度计算车体附加横摆力矩,所述车体附加横摆力矩独立于转向系统而附加于车体;
滑移状态判定部,其判定所述车辆的滑移状态;
调整增益计算部,其在被判定为所述车辆处于所述滑移状态的情况下,计算以使所述车体附加横摆力矩降低的方式调整所述车体附加横摆力矩的调整增益,并在被判定为所述车辆从所述滑移状态恢复的情况下,根据所述车辆的滑移的程度使所述调整增益增加;
理论车体偏离角计算部,其基于车辆模型计算理论车体偏离角;以及
实际车体偏离角计算部,其基于传感器值计算车体的实际车体偏离角,
所述调整增益计算部基于所述理论车体偏离角与所述实际车体偏离角的差使所述调整增益增加,
所述理论车体偏离角与所述实际车体偏离角的差越大,所述调整增益计算部越降低使所述调整增益增加的速度。
2.根据权利要求1所述的车辆的控制装置,其特征在于,
所述调整增益计算部在每次按控制周期进行的所述调整增益的计算处理时,将所述调整增益的上一次的值与根据所述理论车体偏离角与所述实际车体偏离角的差而确定的恢复增益相加,从而使所述调整增益增加。
3.根据权利要求2所述的车辆的控制装置,其特征在于,具备:
车体偏离角速率计算部,其将所述理论车体偏离角与所述实际车体偏离角的差除以所述实际车体偏离角来计算车体偏离角速率,
所述恢复增益根据所述车体偏离角速率来确定。
4.根据权利要求1所述的车辆的控制装置,其特征在于,
所述滑移状态判定部基于左右轮的转速的差来判定所述滑移状态。
5.根据权利要求4所述的车辆的控制装置,其特征在于,
所述滑移状态判定部基于根据车辆模型计算出的理论的左右轮的转速的差与根据传感器检测出的实际的左右轮的转速的差两者的差值来判定所述滑移状态。
6.根据权利要求4或5所述的车辆的控制装置,其特征在于,
除了所述左右轮的转速的差以外,所述滑移状态判定部还基于反馈横摆角速度与车辆的目标横摆角速度的差值判定所述滑移状态。
7.根据权利要求1~5中任一项所述的车辆的控制装置,其特征在于,具备:
目标横摆角速度计算部,其基于转向角和车辆速度计算目标横摆角速度;
车辆横摆角速度计算部,其根据车辆模型计算横摆角速度模型值;
横摆角速度传感器,其检测车辆的实际横摆角速度;
反馈横摆角速度计算部,其基于所述横摆角速度模型值与所述实际横摆角速度的差值对所述横摆角速度模型值和所述实际横摆角速度进行分配,并根据所述横摆角速度模型值和所述实际横摆角速度来计算反馈横摆角速度,
所述车体附加横摆力矩计算部基于所述目标横摆角速度与所述反馈横摆角速度的差值来计算所述车体附加横摆力矩。
8.根据权利要求6所述的车辆的控制装置,其特征在于,具备:
目标横摆角速度计算部,其基于转向角和车辆速度计算目标横摆角速度;
车辆横摆角速度计算部,其根据车辆模型计算横摆角速度模型值;
横摆角速度传感器,其检测车辆的实际横摆角速度;
反馈横摆角速度计算部,其基于所述横摆角速度模型值与所述实际横摆角速度的差值对所述横摆角速度模型值和所述实际横摆角速度进行分配,并根据所述横摆角速度模型值和所述实际横摆角速度来计算反馈横摆角速度,
所述车体附加横摆力矩计算部基于所述目标横摆角速度与所述反馈横摆角速度的差值来计算所述车体附加横摆力矩。
9.根据权利要求1~5中任一项所述的车辆的控制装置,其特征在于,具备:
马达要求转矩计算部,其基于所述车体附加横摆力矩计算马达要求转矩,所述马达要求转矩用于个别地控制驱动所述车辆的后方左右轮中的每一个轮的马达。
10.根据权利要求6所述的车辆的控制装置,其特征在于,具备:
马达要求转矩计算部,其基于所述车体附加横摆力矩计算马达要求转矩,所述马达要求转矩用于个别地控制驱动所述车辆的后方左右轮中的每一个轮的马达。
11.根据权利要求7所述的车辆的控制装置,其特征在于,具备:
马达要求转矩计算部,其基于所述车体附加横摆力矩计算马达要求转矩,所述马达要求转矩用于个别地控制驱动所述车辆的后方左右轮中的每一个轮的马达。
12.根据权利要求8所述的车辆的控制装置,其特征在于,具备:
马达要求转矩计算部,其基于所述车体附加横摆力矩计算马达要求转矩,所述马达要求转矩用于个别地控制驱动所述车辆的后方左右轮中的每一个轮的马达。
13.一种车辆的控制方法,其特征在于,包括:
基于车辆的横摆角速度计算车体附加横摆力矩的步骤,所述车体附加横摆力矩独立于转向系统而附加于车体;
判定所述车辆的滑移状态的步骤;
在被判定为所述车辆处于所述滑移状态的情况下,计算以使所述车体附加横摆力矩降低的方式调整所述车体附加横摆力矩的调整增益的步骤;
在被判定为所述车辆从所述滑移状态恢复的情况下,根据所述车辆的滑移的程度使所述调整增益增加的步骤。
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