CN106965787A - 车辆控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车辆控制装置。车辆控制装置包括控制器，该控制器被构造成当发出产生要求制动力的指令并且执行车辆运动控制时，在车轮之中的特定车轮中改变再生制动力与摩擦制动力之间的比，使得该特定车轮中的所述比与每个其它车轮中的再生制动力与摩擦制动力之间的比不同。

Description

车辆控制装置
技术领域
本发明涉及一种车辆控制装置。
背景技术
轮内马达车辆是已知的。在轮内马达车辆中，马达布置在车辆的每个车轮内或附近，并且施加至每个车轮的驱动力和制动力被控制成独立于施加至其它车轮的驱动力和制动力。例如，日本专利申请公开No.2012-086712(JP 2012-086712 A)描述了一种用于轮内马达车辆的车辆控制装置。在该轮内马达车辆中，车辆控制装置控制施加至驱动轮的驱动力和制动力，从而执行在车体中产生的车辆运动(例如，偏航运动和横摇运动)的控制(车辆运动控制)。
在如JP 2012-086712 A中描述的轮内马达车辆中，除了上述车辆运动控制以外，还执行再生摩擦协作制动控制。在车辆制动时执行的再生摩擦协作制动控制中，通过使用每个轮内马达获得的再生制动力和通过使用每个液压制动机构获得的摩擦制动力被协作地控制以产生期望的制动力。
发明内容
然而，在JP 2012-086712 A中描述的车辆控制装置中，待在再生摩擦协作制动控制中使用的轮内马达的马达力与待在车辆运动控制中使用的轮内马达的马达力之间的平衡不作考虑。因此，例如，当在车辆制动时执行车辆运动控制时，再生摩擦协作制动控制中的再生制动力对整个制动力的比可能太高以使得使用马达力超过轮内马达的控制范围的上限，或者再生摩擦协作制动控制中的再生制动力与整个制动力的比可能太低以使得不能获得期望的再生电力。“马达力”表示通过使用轮内马达获得的驱动力和再生制动力。
本发明提供了一种构造成同时有效地执行再生摩擦协作制动控制和车辆运动控制的车辆控制装置。
本发明的一方面涉及一种车辆控制装置，其包括：制动-驱动力产生机构，所述制动-驱动力产生机构设置在车辆的各个车轮处，每个制动-驱动力产生机构均被构造成产生待施加至车轮中的对应一个车轮的驱动力或待施加至车轮中的对应一个车轮的再生制动力；摩擦制动机构，摩擦制动机构设置在各个车轮处，每个摩擦制动机构均被构造成将摩擦制动力施加至车辆中的对应一个车轮；以及控制器，控制器被构造成控制制动-驱动力产生机构和摩擦制动机构。控制器包括：要求制动力计算单元，要求制动力计算单元被构造成计算要求制动力；制动力比计算单元，制动力比计算单元被构造成基于要求制动力计算待施加至车轮中的每个车轮的要求制动力中的再生制动力与摩擦制动力之间的比；车辆运动控制力计算单元，车辆运动控制力计算单元被构造成计算用于使每个制动-驱动力产生机构产生驱动力或再生制动力的车辆运动控制力，车辆运动控制力是用于执行控制车辆的运动的车辆运动控制的控制力；以及制动力比变化单元，所述制动力比变化单元被构造成当发出产生要求制动力的指令并执行车辆运动控制时，在车轮之中的特定车轮中改变再生制动力与摩擦制动力之间的比，使得特定车轮中的比与每个其它车轮中的再生制动力与摩擦制动力之间的比不同。
根据上述方面，通过在车辆制动时执行车辆运动控制时改变再生制动力与摩擦制动力之间的比，车辆控制装置可以同时有效地执行再生摩擦协作制动控制和车辆运动控制。
在根据上述方面的车辆控制装置中，制动力比变化单元可以被构造成当车辆进行转弯时减小待施加至转弯内侧上的至少一个车轮的再生制动力对要求制动力的比。
根据上述方面，关于转弯内侧上的车轮(其中，使用马达力有可能超过轮内马达的控制范围的上限)中的再生制动力与摩擦制动力之间的比，通过减小再生制动力对要求制动力的比，车辆控制装置可以降低轮内马达的使用马达力以防止其超过控制范围的上限。
在根据上述方面的车辆控制装置中，制动力比变化单元可被构造成当减小待施加至转弯内侧上的至少一个车轮的再生制动力对要求制动力的比时，使用于转弯内侧上的前轮的所述比的变化速率或变化量大于用于转弯内侧上的后轮的所述比的变化速率或变化量。
根据上述方面，通过增大待施加至转弯内侧上的前轮(其中，轮内马达的使用马达力很有可能超过控制范围的上限)的再生制动力对要求制动力的比的变化速率或变化量，车辆控制装置可降低轮内马达的使用马达力以防止其超过控制范围的上限。
在根据上述方面的车辆控制装置中，制动力比变化单元可被构造成当车辆进行转弯时减小待施加至转弯外侧上的至少一个车轮的摩擦制动力对要求制动力的比。
根据上述方面，车辆控制装置可增大施加至转弯外侧上的至少一个车轮的再生制动力，并减小施加至转弯外侧上的至少一个车轮的摩擦制动力。由此，能够增大待充入电池中的电力的量并减小摩擦损失。
在根据上述方面的车辆控制装置中，制动力比变化单元可被构造成当减小待施加至转弯外侧上的至少一个车轮的摩擦制动力对要求制动力的比时，使用于转弯外侧上的前轮的所述比的变化速率或变化量大于用于转弯外侧上的后轮的所述比的变化速率或变化量。
根据上述方面，通过增加转弯外侧上的前轮(其中，在轮内马达的控制范围中存在大量空间)中的摩擦制动力的所述比的变化速率或变化量，车辆控制装置可增大再生电力并减小摩擦损失。
根据上述方面，要求制动力计算单元被构造成基于由驾驶员执行的制动操作来计算要求制动力。
根据上述方面，每个制动-驱动力产生机构可独立于其它车轮的制动-驱动力产生机构而产生待施加至车轮中的对应的一个车轮的驱动力或待施加至车轮中的对应的一个车轮的再生制动力。
根据上述方面，每个制动-驱动力产生机构可以是马达，所述马达产生待施加至车轮中的对应的一个车轮的驱动力或待施加至车轮中的对应的一个车轮的再生制动力。
通过根据本发明的方面的车辆控制装置，关于待施加至每个车轮的要求制动力中的再生制动力与摩擦制动力之间的比，能够通过改变再生制动力对要求制动力的比，在车辆制动时可靠地执行车辆运动控制，从而同时有效地执行再生摩擦协作制动控制和车辆运动控制。
附图说明
下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相同的标号表示相同的元件，并且在附图中：
图1是示意性地示出了包括根据本发明的实施例的车辆控制装置的车辆的构造的视图；
图2是示意性地示出了根据本发明的实施例的车辆控制装置的电子控制单元(ECU)的构造的框图；
图3是示出了在车辆制动时由车辆控制装置执行的车辆运动控制中作用在每个车轮上的力的视图；
图4是示出了在车辆制动时由根据本发明的第一实施例的车辆控制装置执行的车辆运动控制的流程图；
图5是示出了在车辆制动时由根据本发明的第一实施例的车辆控制装置执行的车辆运动控制中作用在每个车轮上的力的视图；
图6是示出了在车辆制动时由根据本发明的第三实施例的车辆控制装置执行的车辆运动控制中作用在每个车轮上的力的视图；
图7是示出了在车辆制动时由根据本发明的第四实施例的车辆控制装置执行的车辆运动控制中作用在每个车轮上的力的视图；
图8是示出了在车辆制动时由根据本发明的第五实施例的车辆控制装置执行的车辆运动控制中作用在每个车轮上的力的视图；以及
图9是示出了在车辆制动时由根据本发明的第六实施例的车辆控制装置执行的车辆运动控制中作用在每个车轮上的力的视图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述根据本发明的实例实施例的车辆控制装置。本发明不限于下面的实施例。而且，下面的实施例中的一些元件可以用本领域技术人员易于构想的元件或与下面的实施例中的元件基本等同的元件替换。
首先，将描述第一实施例。车辆控制装置安装在轮内马达车辆1中。车辆1包括：车轮11、12、13、14；四个轮内马达20，轮内马达20可用作制动-驱动力产生机构；马达驱动器21；四个制动机构30；制动致动器31；悬挂机构40；电池50；操作状态检测装置61；车辆状态检测装置62；以及电子控制单元(ECU)70，其可用作控制器，如图1所示。车辆控制装置包括至少轮内马达20、制动机构30和ECU70。
车轮11、12、13、14经由彼此独立的悬挂机构40分别连接至车体10，如图1所示。轮内马达20分别设置在车轮11、12、13、14中。
轮内马达20分别设置在车轮11、12、13、14中。每个轮内马达20独立于其它轮内马达20而单独地产生施加至车轮11、12、13、14中的对应的一个车轮的驱动力或制动力(在下文中被称为“再生制动力”)。每个轮内马达20例如均为无刷马达并且经由马达驱动器21连接至电池50，该电池是蓄电装置。
马达驱动器21例如为逆变器。马达驱动器21将从电池50供应的直流(DC)电力转换成交流(AC)电力，并且然后将AC电力供应至每个轮内马达20。由此，轮内马达20受到驱动控制，从而将驱动力施加至车轮11、12、13、14。将电力施加至轮内马达20以引起轮内马达20产生驱动转矩的操作将被称为“马达驱动”。
轮内马达20还用作电力发电机，使得通过使用车轮11、12、13、14的旋转能量产生的电力经由马达驱动器21被充入到电池50中。由于轮内马达20通过发电产生制动转矩，再生制动力被施加至每个车轮11、12、13、14。
可用作摩擦制动机构的制动机构30分别设置在车轮11、12、13、14中。制动机构30可构造成将摩擦制动力施加至车轮11、12、13、14。每个制动机构30例如均为盘式制动器并且连接至制动致动器31。制动致动器31通过使用来自主缸(未示出)的液压压力引起每个制动机构30产生摩擦制动力。
每个悬挂机构40可例如均为包括结合有减震器、螺旋弹簧以及悬挂臂的支柱的支柱式悬挂，或者可为包括螺旋弹簧、减震器以及上悬挂臂和下悬挂臂的双横臂式悬挂。
操作状态检测装置61例如包括：转向角传感器，其检测由驾驶员实现的转向轮的操作量(转向角)；油门传感器，其检测由驾驶员实现的油门踏板的操作量(例如，下压量、下压角或下压压力)；节气门传感器，其检测用于发动机的且响应于油门踏板的操作而致动的节气门的开度；以及制动传感器，其检测由驾驶员实现的制动踏板的操作量(例如，下压量、下压角或下压压力)。
车辆状态检测装置62例如包括：簧载质量竖直加速度传感器，其检测车体10(簧载质量)的竖直方向上的竖直加速度；横向加速度传感器，其检测车体10的横向方向上的横向加速度；车速传感器，其检测车体10的车速；偏航速率传感器，其检测在车体10中产生的偏航速率；俯仰速率传感器，其检测在车体10中产生的俯仰速率；以及横摇速率传感器，其检测在车体10中产生的横摇速率。
ECU 70包括微型计算机作为主部件，该微型计算机例如包括中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)以及随机存取存储器(RAM)。ECU 70执行各种程序。来自由操作状态检测装置61和车辆状态检测装置62构成的各个传感器的信号和来自马达驱动器21的信号被输入到ECU70中，如图1所示。由此，ECU70能够识别并控制车辆1的行驶状态以及车辆1的车辆运动状态。
ECU 70包括要求制动力计算单元71(要求制动力计算单元的实例)、制动力比计算单元72(制动力比计算单元的实例)、车辆运动控制力计算单元73(车辆运动控制力计算单元的实例)以及制动力比变化单元74(制动力比变化单元的实例)，如图2所示。后文将描述这些单元的构造。ECU70通过计算执行由要求制动力计算单元71、制动力比计算单元72、车辆运动控制力计算单元73和制动力比变化单元74执行的处理(如后文描述)。
在下文中，将参考图3描述在车辆1中执行的再生摩擦协作制动控制。例如，当驾驶员通过下压制动踏板执行制动操作时，操作状态检测装置61检测操作量，并且ECU70基于该操作量为每个车轮11、12、13、14计算驾驶员要求的要求制动力(参考图3中的每个虚线箭头)。
然后，ECU 70将待施加至每个车轮11、12、13、14的要求制动力分成将通过使用轮内马达20获得的再生制动力(参考图3中的具有点图案的每个箭头)以及通过使用制动机构30获得的摩擦制动力(参考3中的每个填充箭头)。在图3中，为了便于描述，施加至每个车轮11、12、13、14的再生制动力与摩擦制动力之间的比被示出为相同比，但施加至每个车轮11、12、13、14的再生制动力与摩擦制动力之间的比实际上基于例如要求制动力的大小和纵向加速度(即，在车辆1的前后方向上的加速度)来计算。
然后，ECU 70经由马达驱动器21控制每个轮内马达20，以便以所计算出的比产生再生制动力。同时，ECU70经由制动致动器31控制制动机构30以便以所计算出的比产生摩擦制动力。以这种方式，在再生摩擦协作制动控制中，通过使用每个轮内马达20获得的再生制动力和通过使用每个制动机构30获得的摩擦制动力被协作地控制成产生驾驶员要求的要求制动力。
接下来，将参考图3描述在车辆1中执行的车辆运动控制。在下文中，将描述当车辆1向左转时控制作用在车体10上的偏航运动和横摇运动的情况。
通过使用设置在车轮11、12、13、14中的轮内马达20执行车辆运动控制。即，当在车辆1的制动期间产生诸如为偏航运动和横摇运动的车辆运动时，ECU 70独立于其它轮内马达20控制车轮11、12、13、14的每个轮内马达20以产生施加至车轮11、12、13、14中的每个车轮的驱动力或制动力，从而控制车辆运动。
例如，当在图3中车辆1向左转时，ECU 70将再生控制力(参考图3中的每个向下阴影线箭头)施加至设置在转弯内侧上的车轮11、13中的每个轮内马达20。由此，在转弯内侧上的每个车轮11、13中产生再生制动力。该“再生制动力”表示用于轮内马达20的再生操作的控制力(控制指令值)。通过将再生控制力施加至每个轮内马达20，在对应的车轮中产生对应于该再生控制力的再生制动力。而且，再生控制力和马达驱动控制力(如后文描述)在这里被共同地限定为“车辆运动控制力”。
这里的再生控制力是用于产生待施加至每个车轮11、12、13、14的再生制动力的控制指令值，并且严格地说，再生控制力与再生制动力不同。然而，在图3中，为了便于描述，每个向下阴影线箭头用于表示作为从ECU70给出至每个轮内马达20的控制指令值的“再生控制力”以及作为由于该再生控制力在每个车轮11、13中产生的力的“再生制动力”这两者。
进一步，ECU 70将马达驱动控制力(参考图3中的每个向上阴影线箭头)施加至设置在转弯外侧上的车轮12、14中的每个轮内马达20，如图3所示。由此，在转弯外侧上的每个车轮12、14中产生驱动力。该“马达驱动控制力”表示用于轮内马达20的电力操作的控制力(控制指令值)。通过将马达驱动控制力施加至每个轮内马达20，在对应的车轮中产生对应于该马达驱动控制力的驱动力。
这里的马达驱动控制力是用于产生待施加至每个车轮11、12、13、14的驱动力的控制指令值，并且严格地说，马达驱动控制力与驱动力不同。然而，在图3中，为了便于描述，每个向上阴影线箭头均用于表示作为从ECU70给出至每个轮内马达20的控制指令值的“马达驱动控制力”以及作为由于马达驱动控制力在每个车轮12、14中产生的力的“驱动力”这两者。由图3中的每个中空箭头表示的“合力”表示要求制动力(参考图3中的每个虚线箭头)与对应于再生控制力的再生制动力或对应于马达驱动控制力的驱动力的合力(矢量和)。
由此，当通过对应的轮内马达20在每个车轮11、12、13、14中产生再生制动力或驱动力时，竖直向下的力(沉降力)作用在转弯内侧上的前轮11上，竖直向上的力(漂浮力)作用在转弯外侧上的前轮12上，竖直向下的力作用在转弯内侧上的后轮13上，并且竖直向上的力作用在转弯外侧上的后轮14上。这种力的产生归因于前轮11、12侧上的悬挂机构40的瞬时旋转中心与后轮13、14侧上的悬挂机构40的瞬时旋转中心之间的位置关系(例如，详见日本专利申请公开No.2015-80323(JP 2015-80323 A))。
当向下的力作用在前轮11上，向上的力作用在前轮12上，向下的力作用在后轮13上并且向上的力作用在后轮14上时，分别在前轮11、12侧和后轮13、14侧上产生沿不同方向的两个横摇力矩。因此，ECU70通过调节施加至车轮11、12、13、14的轮内马达20的马达驱动控制力和再生控制力的大小来控制横摇运动，这样使得两个横摇力矩(即，前轮11、12侧上的横摇力矩和后轮13、14侧上的横摇力矩)彼此相等(横摇力矩平衡)。
在传统的车辆控制装置中，在再生摩擦协作制动控制中使用的轮内马达20的马达力与在车辆运动控制中使用的轮内马达20的马达力之间的平衡不作考虑。因此，可能出现以下问题。
当同时执行再生摩擦协作制动控制和车辆运动控制时，在每个轮内马达20中使用的马达力(使用马达力)是再生摩擦协作制动控制中的再生制动力(参考图3中的具有点图案的每个箭头)与对应于车辆运动控制中的再生控制力的再生制动力(或对应于马达驱动控制力的驱动力)(参考图3中的每个阴影线箭头)的合力，如由图3中的每个虚线圆表示。
如图3中所示，在转弯外侧上，再生摩擦协作制动控制中的再生制动力的方向和对应于车辆运动控制中的马达驱动控制力的驱动力的方向彼此相反。由此，再生制动力和驱动力彼此抵消，并且所使用的马达驱动力整体上变小。另一方面，在转弯内侧上，再生摩擦协作制动控制中的再生制动力的方向和对应于车辆运动控制中的再生控制力的再生制动力的方向彼此相一致。由此，再生制动力添加到一起，并且使用马达力整体上变大。存在可由每个轮内马达20产生的驱动力或再生制动力的上限。由此，在转弯内侧上，使用马达力可超过每个轮内马达20中所使用的马达力的上限，即，使用马达力可超过用于轮内马达20的控制范围的上限。
鉴于此，根据本实施例的车辆控制装置被构造成当在车辆1的制动期间车辆控制装置执行车辆运动控制时，通过改变再生摩擦协作制动控制中的再生制动力对要求制动力的比来避免上述问题。在下文中，将参考图2至图5描述通过根据本实施例的车辆控制装置执行的控制。
根据本实施例的车辆控制装置首先通过使用操作状态检测装置61检测驾驶员实现的操作状态，并且通过使用车辆状态检测装置62检测车辆状态，如图4所示(步骤S1)。具体地，ECU70基于来自操作状态检测装置61的传感器值获得制动操作量和转向操作量，并且基于来自车辆状态检测装置62的传感器值获得表示车体10的运动状态(例如，偏航运动、横摇运动、俯仰运动和垂荡运动)的程度的车速和运动状态量。
然后，ECU 70的要求制动力计算单元71基于驾驶员执行的制动操作(即，基于从操作状态检测装置61获得的制动操作量)计算驾驶员要求的要求制动力(步骤S2)。ECU70提前存储相关数据(诸如，映射图)以用于基于制动操作量确定要求制动力。要求制动力计算单元71基于相关数据计算待施加至每个车轮11、12、13、14的要求制动力，如由图3中的虚线箭头表示。
然后，ECU 70的制动力比计算单元72计算用于每个车轮11、12、13、14的摩擦-再生制动比(步骤S3)。即，制动力比计算单元72例如基于要求制动力的大小计算待施加至每个车轮11、12、13、14的要求制动力(参考图3中的每个虚线箭头)中的再生制动力(参考图3中的具有点图案的每个箭头)与摩擦制动力(参考图3中的每个填充箭头)之间的比，如图3所示。“摩擦-再生制动比”表示再生摩擦协作制动控制中的待施加至每个车轮11、12、13、14的摩擦制动力与再生制动力之间的比。
然后，ECU 70的车辆运动控制力计算单元73计算用于每个车轮11、12、13、14的车辆运动控制力(步骤S4)。即，车辆运动控制力计算单元73计算车辆运动控制力(马达驱动控制力或再生控制力)。车辆运动控制力是用于通过使用轮内马达20执行控制车辆1的车辆运动(包括偏航运动和横摇运动)的车辆运动控制的控制力。车辆运动控制力用于在对应于轮内马达20的每个车轮11、12、13、14中产生驱动力或再生制动力。
然后，ECU 70判定是否满足摩擦-再生制动比变化条件(步骤S5)。当驾驶员执行制动操作时满足摩擦-再生制动比变化条件，并且需要执行包括偏航运动控制和横摇运动控制的车辆运动控制。驾驶员是否执行制动操作可以由操作状态检测装置61检测。而且，基于根据例如转向角和车速设定的理想偏航速率和理想横摇速率与通过偏航速率传感器和横摇速率传感器分别检测的偏航速率和横摇速率之间的偏差是否超过规定的许用值来判定是否需要执行车辆运动控制。
当不满足摩擦-再生制动比变化条件(步骤S5为否)时，ECU 70基于由制动力比计算单元72计算的摩擦-再生制动比来驱动每个轮内马达20并操作每个制动机构30(步骤S7)。即，在这种情况下，基于图3所示的摩擦-再生制动比来执行再生摩擦协作制动控制。
另一方面，当满足摩擦-再生制动比变化条件(步骤S5为是)时，ECU 70的制动力比变化单元74改变摩擦-再生制动比(步骤S6)。即，当驾驶员执行制动操作且如图5所示执行车辆运动控制时，制动力比变化单元75将由制动力比计算单元72计算的再生制动力与摩擦制动力之间的比从图3所示的比改变。
在传统的车辆控制装置中，当同时执行再生摩擦协作制动控制和车辆运动控制时，使用马达力可超过用于转弯内侧上的轮内马达20的控制范围的上限。鉴于此，考虑到由制动力比计算单元72(见图3)计算的施加至每个车轮11、13的要求制动力中的再生制动力与摩擦制动力之间的比，制动力比计算单元74减小再生制动力对要求制动力的比并增大摩擦制动力对要求制动力的比，如图5详细地示出的。
制动力比变化单元74例如将再生制动力减小至使得设置在转弯内侧上的车轮11、13中的每个轮内马达20中使用的使用马达力(参考图5中的每个虚线圆)不超过用于轮内马达20的控制范围的上限的程度。在车辆运动控制中，使用马达力是基于摩擦-再生制动比的再生制动力与对应于再生控制力的再生制动力的合力。
然后，ECU 70基于通过制动力比变化单元74改变的摩擦-再生制动比来驱动每个轮内马达20并操作每个制动机构30(步骤S7)。即，在这种情况下，基于图5所示的摩擦-再生制动比来执行再生摩擦协作制动控制。
由此，根据本实施例的车辆控制装置减小待施加至转弯内侧上的每个车轮11、13的再生制动力对要求制动力的比，其中，考虑到由制动力比计算单元72计算的待施加至转弯内侧上的每个车轮11、13的要求制动力中的再生制动力与摩擦制动力之间的比，使用马达力有可能超过用于轮内马达20的控制范围的上限。即，车辆控制装置基于由驾驶员执行的制动操作来计算要求制动力，计算要求制动力中的再生制动力与摩擦制动力之间的比，并且减小基于计算比控制的待施加至每个车轮11、13的再生制动力对要求制动力的比。由此，能够防止设置在转弯内侧上的车轮11、13中的每个轮内马达20的使用马达力超过控制范围的上限。由此，通过车辆控制装置，能够在车辆1制动时可靠地执行车辆运动控制，从而有效地同时执行再生摩擦协作制动控制和车辆运动控制。
接下来，将描述第二实施例。如上文描述的，在当车辆1向图3中左转时通过对应的轮内马达20在车轮11、12、13、14中的每个车轮中产生再生制动力或驱动力的情况下，向下的力作用在前轮11上，向上的力作用在前轮12上，向下的力作用在后轮13上并且向上的力作用在后轮14上，但分别作用在车轮11、12、13、14上的力的大小彼此不同。
例如，当通过对应的轮内马达20在每个车轮11、12、13、14中产生相同大小的再生制动力(或驱动力)时，作用在每个前轮11、12上的竖直力小于作用在每个后轮13、14上的竖直力。换言之，每个前轮11、12将再生制动力(或驱动力)转换成竖直力的转换效率小于每个后轮13、14将再生制动力(或驱动力)转换成竖直力的转换效率。注意到，前轮与后轮之间的竖直力转换效率的这种差异的出现归因于前轮11、12侧上的每个悬挂机构40的瞬时旋转角小于后轮13、14侧上的每个悬挂机构40的瞬时旋转角。注意到，“瞬时旋转角”表示将每个悬挂机构40的瞬时旋转中心连接至对应的一个车轮11、12、13、14的接地点的直线与道路表面(车轮接触水平面)之间的角度。
鉴于此，在车辆运动控制中，为了实现两个横摇力矩(即，在前轮11、12侧上产生的横摇力矩与在后轮13、14侧上产生的横摇力矩)之间的平衡，在每个前轮11、12中由对应的轮内马达20产生的再生制动力(或驱动力)需要大于在每个后轮13、14中由对应的轮内马达20产生的再生制动力(或驱动力)。由此，在车轮11、12、13、14中，转弯内侧上的前轮11的轮内马达20的使用马达力很有可能超过用于轮内马达20的控制范围的上限。
由此，在由根据本实施例的车辆控制装置执行的控制中，在上文描述的图4中的步骤S6中，考虑到由制动力比计算单元72计算的待施加至转弯内侧上的每个车轮11、13的要求制动力中的再生制动力与摩擦制动力之间的比，制动力比变化单元74仅减小待施加至转弯内侧上的前轮11的再生制动力对要求制动力的比。
由此，关于由制动力比计算单元72计算的要求制动力中的再生制动力与摩擦制动力之间的比，根据本实施例的车辆控制装置减小待施加至转弯内侧上的前轮11(其中，轮内马达20的使用马达力很有可能超过轮内马达20的控制范围的上限)的再生制动力对要求制动力的比。以这种方式，能够防止轮内马达20的使用马达力超过用于轮内马达20的控制范围的上限。
接下来，将描述本发明的第三实施例。在由根据第一和第二实施例中的每个实施例的车辆控制装置执行的控制中，考虑到由制动动力比计算单元72计算的待施加至每个车轮的要求制动力中的再生制动力与摩擦制动力之间的比(见图3)，待施加至转弯内侧上的每个车轮11、13的再生制动力对要求制动力的比或者待施加至转弯内侧上的前轮11的再生制动力对要求制动力的比减小。然而，待施加至转弯外侧上的每个车轮12、14的摩擦制动力对要求制动力的比或者待施加至转弯外侧上的前轮12的摩擦制动力对要求制动力的比可以减小，如图6所示。
当同时执行再生摩擦协作制动控制和车辆运动控制时，再生摩擦协作制动控制中的再生制动力的方向和对应于车辆运动控制中的马达驱动控制力的驱动力的方向在转弯外侧上彼此相反。由此，再生制动力和驱动力彼此抵消，并且使用马达力在整体上变小，如上所述。因此，在轮内马达20的控制范围中存在空间。由此，即使在待施加至转弯外侧上的每个车轮12、14的摩擦制动力对要求制动力的比减小并且待施加至每个车轮12、14的再生制动力对要求制动力的比增大与摩擦制动力的减小对应的量时，使用马达力也不太可能超过控制范围的上限。
由此，在由根据本实施例的车辆控制装置执行的控制中，如图6所示，在上述图4的步骤S6中，考虑到由制动力比计算单元72计算的待施加至每个车轮的要求制动力中的再生制动力与摩擦制动力之间的比(见图3)，制动力比变化单元74减小待施加至转弯外侧上的每个车轮12、14的摩擦制动力对要求制动力的比或待施加至转弯外侧上的前轮12的摩擦制动力对要求制动力的比，并且增大待施加至每个车轮12、14的再生制动力对要求制动力的比或待施加至前轮12的再生制动力对要求制动力的比。
以这种方式，根据本实施例的车辆控制装置可以增加施加至转弯外侧上的每个车轮12、14的再生制动力并减小施加至每个车轮12、14(或前轮12)的摩擦制动力。由此，能够增大待充入电池50中的电力的量并减小摩擦损失。
接下来，将描述第四实施例。在由根据上述的第一至第三实施例中的每个的车辆控制装置执行的控制中，为转弯内侧上的车轮11、13中的至少一个车轮改变要求制动力中的再生制动力与摩擦制动力之间的比，或者为转弯外侧上的车轮12、14中的至少一个车轮改变要求制动力中的再生制动力与摩擦制动力之间的比。可替换地，可以为所有车轮11、12、13、14中的每个车轮改变要求制动力中的再生制动力与摩擦制动力之间的比。
在根据本实施例的车辆控制装置中，在上述图4的步骤S6中，考虑到由制动力比计算单元72计算的待施加至转弯内侧上的车轮11、13的要求制动力中的再生制动力与摩擦制动力之间的比(见图3)，制动力比变化单元74减小待施加至转弯内侧上的每个车轮11、13(或前轮11)的再生制动力对要求制动力的比，如图7所示。而且，考虑到由制动力比计算单元72计算的待施加至转弯外侧上的车轮12、14的要求制动力中的再生制动力与摩擦制动力之间的比(见图3)，制动力比变化单元74减小待施加至转弯外侧上的每个车轮12、14的摩擦制动力对要求制动力的比。
由此，关于由制动力比计算单元72计算的待施加至每个车轮11、13的要求制动力中的再生制动力与摩擦制动力之间的比，根据本实施例的车辆控制装置减小待施加至转弯内侧上的每个车轮11、13(或前轮11)(其中，使用马达力有可能超过轮内马达20的控制范围的上限)的再生制动力对要求制动力的比。以这种方式，能够防止轮内马达20的使用马达力超过轮内马达20的控制范围的上限。而且，通过增大转弯外侧上的再生制动力，能够将转弯外侧上的再生电力增大与由于转弯内侧上的再生制动力中的减小引起的再生电力的减小对应的量。
接下来，将描述第五实施例。在车辆1进行转向时执行车辆运动控制的前提下，由根据第一至第四实施例中的每个实施例的车辆控制装置执行控制。然而，车辆1不一定需要进行转向。即，不仅在车辆进行转向时而且在车辆1笔直向前行驶时也可以执行车辆运动控制。在车辆1笔直向前行驶的情况下，车辆运动控制被执行为簧载质量阻尼控制。在这种情况下，控制被执行成使得车辆1的簧载质量被布置成尽可能水平。例如，当存在来自道路表面的干扰时，通过在每个车轮11、12、13、14中产生再生制动力或驱动力，产生了用于将由于该干扰而移动的部分返回至其初始状态的竖直力。
在由根据本实施例的车辆控制装置执行的控制中，在上述图4的步骤S5中，制动力比变化单元74使用与在第一至第四实施例中所使用的不同的摩擦-再生制动比变化条件。即，当驾驶员执行制动操作并且在车轮11、12、13、14中的任一车轮中基于摩擦-再生制动比的再生制动力与对应于车辆运动控制中的再生控制力的再生制动力的合力(参考图3中的每个虚线圆)超过轮内马达20的控制范围的上限时，满足本实施例中的摩擦-再生制动比变化条件。
如图8所示，在上述图4的步骤S6中，考虑到待施加至具有轮内马达20的车轮11(其中，使用马达力(合力)超过控制范围的上限)的制动力中的再生制动力与摩擦制动力之间的比，制动力比变化单元74减小再生制动力对要求制动力的比，并增大摩擦制动力对要求制动力的比。
由此，关于用于车轮(图8中的车轮11)的由制动力比计算单元72计算的要求制动力中的再生制动力与摩擦制动力之间的比(其中，使用电力超过轮内马达20的控制范围)，通过减小再生制动力对要求制动力的比，根据本实施例的车辆控制装置可以防止轮内马达20的使用马达力超过控制范围的上限。
接下来，将描述第六实施例。在第五实施例中，由驾驶员执行制动操作并且轮内马达20的使用马达力超过控制范围的上限的条件被用作摩擦-再生制动比变化条件。然而，摩擦-再生制动比变化条件不限于此。
当驾驶员执行制动操作并且在车轮11、12、13、14中的任一车轮中的基于摩擦-再生制动比的再生制动力与对应于车辆运动控制中的再生控制力的再生制动力的合力(参考图3中的每个虚线圆)落在电池50所要求的要求电力以下(见图1)时，满足本实施例中的摩擦-再生制动比变化条件。
然后，如图9中所示，在上述图4的步骤S6中，考虑到待施加至具有轮内马达20的车轮12(其中，再生制动力落在电池50所要求的电力以下)的要求制动力中的再生制动力与摩擦制动力之间的比，制动力比变化单元74减小摩擦制动力对要求制动力的比，并增大再生制动力对要求制动力的比。
由此，根据本实施例的车辆控制装置能增大通过使用轮内马达20获得的再生电力，从而获得电池50所要求的要求电力。
虽然上面描述了根据本发明的实施例的车辆控制装置，已在说明书中描述的本发明的实施例在所有方面均被认为是示意性的而非限制性的。本发明的技术范围由权利要求限定，并且因此，落在权利要求的等同意义和范围内的所有变化均旨在包含在本发明中。
例如，在由根据第一和第二实施例中的每个实施例的车辆控制装置执行的控制中，考虑到由制动力比计算单元72计算的要求制动力中的再生制动力与摩擦制动力之间的比(见图3)，待施加至转弯内侧上的每个车轮11、13(或前轮11)的再生制动力对要求制动力的比减小。可替换地，待施加至转弯内侧上的每个车轮11、13(或前轮11)的再生制动力对要求制动力的比可被设为零。即，制动力比变化单元74可以改变待施加至转弯内侧上的每个车轮11、13(或前轮11)的要求制动力中的再生制动力与摩擦制动力之间的比，使得仅存在摩擦制动力。
由此，考虑到由制动力比计算单元72计算的要求制动力中的再生制动力与摩擦制动力的之间的比，车辆控制装置将待施加至转弯内侧上的每个车轮11、13(或前轮11)(其中使用马达力有可能超过轮内马达20的控制范围的上限)的再生制动力与要求制动力的比设为零。以这种方式，能够可靠地防止轮内马达20的使用马达力超过用于轮内马达20的控制范围的上限。
在由根据第三实施例的车辆控制装置执行的控制中，考虑到由制动力比计算单元72计算的要求制动力中的再生制动力与摩擦制动力之间的比(见图3)，待施加至转弯外侧上的每个车轮12、14(或前轮12)的摩擦制动力对要求制动力的比减小。可替换地，施加至转弯外侧上的每个车轮12、14(或前轮12)的摩擦制动力对要求制动力的比可以被设为零。即，制动力比变化单元74可以改变待施加至转弯外侧上的每个车轮12、14(或前轮12)的要求制动力中的再生制动力与摩擦制动力之间的比，使得仅存在再生制动力。
由此，车辆控制装置可以显著地增大待施加至转弯外侧上的每个车轮12、14(或前轮12)的再生制动力，并显著减小待施加至转弯外侧上的每个车轮12、14(或前轮12)的摩擦制动力。由此，能够显著增大再生电力并显著减小摩擦损失。
而且，在根据第一和第四实施例中的每个实施例的车辆控制装置中，当待施加至转弯内侧上的每个车轮11、13的再生制动力减小时，制动力比变化单元74可以将用于转弯内侧上的前轮11的所述比的变化速率或变化量设定成大于用于转弯内侧上的后轮13的所述比的变化速率或变化量。“将用于转弯内侧上的前轮11的所述比的变化速率或变化量设定成大于用于转弯内侧上的后轮13的所述比的变化速率或变化量”表示例如待施加至转弯内侧上的前轮11的要求制动力中的再生制动力与摩擦制动力之间的比从5：5改变到2：8，而待施加至转弯内侧上的后轮13的要求制动力中的再生制动力与摩擦制动力之间的比从5：5改变到3：7。
由此，通过增大用于转弯内侧上的前轮11(其中，轮内马达20的使用马达力很有可能超过控制范围的上限)的摩擦-再生制动比中的再生制动力的比的变化速率或变化量，车辆控制装置可以快速且可靠地防止轮内马达20的使用马达力超过控制范围的上限。
而且，在根据第三和第四实施例中的每个实施例的车辆控制装置中，当待施加至转弯外侧上的每个车轮12、14的摩擦制动力减小时，制动力比变化单元74可以将用于转弯外侧上的前轮12的所述比的变化速率或变化量设定成大于用于转弯外侧上的后轮14的所述比的变化速率或变化量。
由此，通过增大用于转弯外侧上的前轮12(其中，在用于轮内马达20的控制范围中存在大量空间)的摩擦-再生制动比中的摩擦制动力的所述比的变化速率或变化量，车辆控制装置可以快速且显著地增大再生电力并且快速且显著地减小摩擦损失。

Claims (8)

1.一种车辆控制装置，包括：
制动-驱动力产生机构，所述制动-驱动力产生机构被设置在车辆的各个车轮处，每个所述制动-驱动力产生机构均被构造成产生待施加至所述车轮中的对应一个车轮的驱动力或待施加至所述车轮中的所述对应一个车轮的再生制动力；
摩擦制动机构，所述摩擦制动机构被设置在所述各个车轮处，每个所述摩擦制动机构均被构造成将摩擦制动力施加至所述车轮中的对应一个车轮；以及
控制器，所述控制器被构造成控制所述制动-驱动力产生机构和所述摩擦制动机构，其中
所述控制器包括：
要求制动力计算单元，所述要求制动力计算单元被构造成计算要求制动力；
制动力比计算单元，所述制动力比计算单元被构造成基于所述要求制动力，来计算待施加至每个所述车轮的所述要求制动力中的所述再生制动力与所述摩擦制动力之间的比；
车辆运动控制力计算单元，所述车辆运动控制力计算单元被构造成计算用于使每个所述制动-驱动力产生机构产生所述驱动力或所述再生制动力的车辆运动控制力，所述车辆运动控制力是用于执行用于控制所述车辆的运动的车辆运动控制的控制力；以及
制动力比变化单元，所述制动力比变化单元被构造成当发出产生所述要求制动力的指令并且执行所述车辆运动控制时，在所述车轮之中的特定车轮中改变所述再生制动力与所述摩擦制动力之间的比，使得所述特定车轮中的所述比与每个其它车轮中的所述再生制动力与所述摩擦制动力之间的比不同。
2.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其中，所述制动力比变化单元被构造成当所述车辆进行转弯时，减小待施加至转弯内侧上的至少一个车轮的所述再生制动力对所述要求制动力的比。
3.根据权利要求2所述的车辆控制装置，其中，所述制动力比变化单元被构造成当减小待施加至所述转弯内侧上的至少一个车轮的所述再生制动力对所述要求制动力的比时，使用于所述转弯内侧上的前轮的所述比的变化速率或变化量大于用于所述转弯内侧上的后轮的所述比的变化速率或变化量。
4.根据权利要求1或2所述的车辆控制装置，其中，所述制动力比变化单元被构造成当所述车辆进行转弯时，减小待施加至转弯外侧上的至少一个车轮的所述摩擦制动力对所述要求制动力的比。
5.根据权利要求4所述的车辆控制装置，其中，所述制动力比变化单元被构造成当减小待施加至所述转弯外侧上的至少一个车轮的所述摩擦制动力对所述要求制动力的比时，使用于所述转弯外侧上的前轮的所述比的变化速率或变化量大于用于所述转弯外侧上的后轮的所述比的变化速率或变化量。
6.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其中，所述要求制动力计算单元被构造成基于由驾驶员执行的制动操作来计算所述要求制动力。
7.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其中，每个所述制动-驱动力产生机构独立于其它车轮的制动-驱动力产生机构而产生待施加至所述车轮中的对应一个车轮的驱动力或待施加至所述车轮中的所述对应一个车轮的再生制动力。
8.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其中，每个所述制动-驱动力产生机构是马达，所述马达产生待施加至所述车轮中的对应一个车轮的驱动力或待施加至所述车轮中的所述对应一个车轮的再生制动力。
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