CN108216210B - 车辆稳定性控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种车辆稳定性控制装置，该车辆稳定性控制装置包括横摆力矩产生装置和控制装置。通过同时地执行转弯与加速/减速而产生的变化横摆力矩被表示为纵向加速度和横向加速度的函数。轮胎的纵向力和横向力具有非线性载荷依赖性。假定载荷依赖性是线性的情况下的变化横摆力矩为第一变化横摆力矩。考虑了非线性载荷依赖性的变化横摆力矩为第二变化横摆力矩，第二变化横摆力矩被表示为第一变化横摆力矩与修正增益的乘积。在车辆稳定性控制中，控制装置基于纵向加速度、横向加速度和修正增益来控制横摆力矩产生装置以产生抵消第二变化横摆力矩的反横摆力矩。

Description

车辆稳定性控制装置
技术领域
本公开涉及在同时地执行转弯与加速或减速时的车辆稳定性控制。
背景技术
当车辆在转弯期间进行加速或减速时，发生载荷转移，转弯半径改变并且转向特性变化。例如，当车辆在转弯期间加速时，转向不足特性变强。相反，当车辆在转弯期间减速时，转向过度特性变强。从车辆稳定性的角度来看，抑制这种转向特性的变化是重要的。
专利文献1和专利文献2公开了控制车辆的横摆力矩以用于抑制如上所述的转向特性的变化的技术。更具体地，估算了在转弯期间由加速或减速产生的变化横摆力矩。然后，控制车辆以使得产生用于抵消变化横摆力矩的反横摆力矩。例如，可以通过在转弯外轮或转弯内轮处产生制动力来产生反横摆力矩。
相关技术列表
专利文献1：日本公开特许公报No.H09-86203
专利文献2：日本公开特许公报No.2006-117069
发明内容
轮胎的纵向力和横向力中的每一者均根据竖向载荷而变化，即均具有载荷依赖性。载荷依赖性是“非线性的”。换言之，轮胎的纵向力和横向力中的每一者均相对于竖向载荷非线性地变化。然而，根据专利文献1和专利文献2，上述变化横摆力矩是在载荷依赖性是“线性的”的假定下估算的。在这种情况下，变化横摆力矩的估算精度较低。变化横摆力矩的较低估算精度导致不适当的反横摆力矩，这从车辆稳定性的角度来看不是优选的。
本公开的目的在于提供一种能够在同时地执行加速或减速与转弯时提高车辆稳定性控制的精度的技术。
在本公开的一个方面中，提供了一种安装在车辆上的车辆稳定性控制装置。
车辆稳定性控制装置包括：
横摆力矩产生装置，该横摆力矩产生装置产生横摆力矩；以及
控制装置，该控制装置使用横摆力矩产生装置执行车辆稳定性控制。
通过同时地执行加速或减速与转弯而产生的变化横摆力矩被表示为纵向加速度和横向加速度的函数。
车辆的轮胎的纵向力和横向力中的每一者均具有非线性载荷依赖性。
假定载荷依赖性是线性的情况下的变化横摆力矩为第一变化横摆力矩。
考虑了非线性载荷依赖性的变化横摆力矩为第二变化横摆力矩，第二变化横摆力矩被表示为第一变化横摆力矩与修正增益的乘积。
在车辆稳定性控制中，控制装置基于纵向加速度、横向加速度和修正增益来控制横摆力矩产生装置以产生抵消第二变化横摆力矩的反横摆力矩。
变化横摆力矩由于同时地执行加速或减速与转弯而产生。根据本公开，考虑了非线性载荷依赖性并因此为高度精确的第二变化横摆力矩被用作变化横摆力矩。因此，也增大了用于抵消变化横摆力矩的反横摆力矩的精度。由此，提高了车辆稳定性控制的精度。这有助于提高车辆稳定性控制的可靠性。
附图说明
图1是用于说明本公开的实施方式中的横向力的非线性载荷依赖性的示图；
图2是示出了本公开的实施方式中的修正增益的计算示例的曲线图；
图3是示出了根据本公开的实施方式的车辆稳定性控制装置的配置示例的框图；以及
图4是示出了根据本公开的实施方式的车辆稳定性控制的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图对本公开的实施方式进行描述。
1.概述
在本实施方式中，考虑了在“转弯加速/转弯减速”时的车辆行为。“转弯加速/转弯减速”表示同时执行车辆的转弯和加速或减速。因此，转弯加速/转弯减速既包括在转弯期间执行加速或减速又包括在加速或减速期间执行转弯。可以认为转弯加速/转弯减速是纵向加速和横向加速两者都发生的状态。
由于转弯加速/转弯减速，发生载荷转移，转弯半径改变并且转向特性变化。例如，当车辆在转弯期间加速时，转向不足特性变强。相反，当车辆在转弯期间减速时，转向过度特性变强。从车辆稳定性的角度来看，抑制这种转向特性的变化是重要的。根据本实施方式，为了抑制由转弯加速/转弯减速引起的转向特性的变化并因此使车辆稳定而执行横摆力矩控制。
更具体地，车辆的横摆力矩由于转弯加速/转弯减速而变化。这种横摆力矩变化在下文中被称作“变化横摆力矩Mz”。用于抵消由转弯加速/转弯减速引起的变化横摆力矩Mz的力矩在下文中被称作“反横摆力矩Mzc”。在转弯加速/转弯减速时，如果估算出变化横摆力矩Mz并且产生反横摆力矩Mzc，则可以抑制转向特性的变化。为此，精确地估算变化横摆力矩Mz是重要的。
为了计算变化横摆力矩Mz，需要考虑在转弯加速/转弯减速时于轮胎处产生的力(即纵向力和横向力)。此处，轮胎的纵向力和横向力中的每一者均根据竖向载荷而变化，即均具有载荷依赖性。此外，载荷依赖性是“非线性的”。也就是说，轮胎的纵向力和横向力中的每一者均相对于竖向载荷非线性地变化。
作为示例，将参照图1对横向力的非线性载荷依赖性进行描述。图1是示出了轮胎的侧偏刚度Ky[N/deg]与竖向载荷Fz[N]之间的关系的曲线图。侧偏刚度Ky是横向方向上的刚度，并且侧偏刚度Ky也被称作侧偏能力。侧偏刚度Ky与滑移角的乘积对应于横向力。
侧偏刚度Ky根据竖向载荷Fz而变化，并且随着竖向载荷Fz的增大而增大。如果载荷依赖性是“线性的”，则侧偏刚度Ky与竖向载荷Fz成比例地增大。然而，实际上，载荷依赖性如图1中所示是“非线性的”。也就是说，侧偏刚度Ky的增大相对于竖向载荷Fz的增大的比率随着竖向载荷Fz的增大而变低。换言之，表示侧偏刚度Ky与竖向载荷Fz之间的关系的曲线如图1中所示是向上凸起的。这是非线性。
非线性影响转弯期间的平均侧偏刚度。此处，平均侧偏刚度是左轮胎和右轮胎的侧偏刚度Ky的平均值。首先，考虑车辆未进行转弯并且左轮胎和右轮胎中的每一者的竖向载荷Fz均为F0的情况。在这种情况下，左轮胎和右轮胎中的每一者的侧偏刚度Ky均为K0，并且平均侧偏刚度也为K0。
接下来，考虑车辆进行转弯并因此发生载荷转移并且在左轮胎与右轮胎之间出现竖向载荷Fz的差异的情况。例如，外轮侧的竖向载荷Fz变为F0+ΔF，并且内轮侧的竖向载荷Fz变为F0-ΔF。在这种情况下，如从图1可以看出的，平均侧偏刚度变为比K0低的K1。这是下述事实造成的：该事实为表示侧偏刚度Ky与竖向载荷Fz之间的关系的曲线是向上凸起的。当载荷转移量进一步增大时，外轮侧的竖向载荷Fz变为F0+2ΔF，并且内轮侧的竖向载荷Fz变为F0-2ΔF。在这种情况下，平均侧偏刚度变为甚至比K1低的K2。
如上所述，在载荷依赖性是非线性的情况下，平均侧偏刚度随着载荷转移量变大而变低。然而，根据上述专利文献1和专利文献2，载荷依赖性是“线性的”。在载荷依赖性是线性的情况下，无论载荷转移量如何，平均侧偏能力都保持恒定。因此，在非线性载荷依赖性的情况与线性载荷依赖性的情况之间，横向力的计算结果存在较大差异，并且因此变化横摆力矩Mz的计算结果存在较大差异。在载荷依赖性为线性的情况下，变化横摆力矩Mz的估算误差较大并且估算精度较低。这就车辆稳定性而言不是优选的。
根据本实施方式，在计算变化横摆力矩Mz时，考虑了横向力的载荷依赖性的“非线性”。类似地，还考虑了轮胎的纵向力的载荷依赖性的非线性。对应于纵向力的参数是驱动刚度Kx(纵向方向上的刚度)。为了考虑非线性，根据本实施方式的驱动刚度Kx和侧偏刚度Ky分别由以下等式(1)和等式(2)定义。
[等式1]
Kx＝[1-e(Fz-Fz0)]cxFz …(1)
[等式2]
Ky＝[1-e(Fz-Fz0)]cyFz …(2)
此处，cx是正常化驱动刚度，并且cy是正常化侧偏刚度。Fz0是额定载荷，并且e是非线性系数且为正值(e>0)。非线性系数e为正值意味着表示刚度与竖向载荷Fz之间的关系的曲线如图1中所示是向上凸起的。应当指出的是，e＝0意味着线性。在使用上面的驱动刚度Kx和侧偏刚度Ky时，由转弯加速/转弯减速引起的变化横摆力矩Mz由以下的等式(3)或等式(4)表示。在本说明书的最后将对等式(3)和等式(4)的推导进行描述。
[等式3]
Figure GDA0002629159750000051
[等式4]
Figure GDA0002629159750000061
此处，m是车辆质量，g是重力加速度，h是车辆的重心高度，L是轴距，lf是从重心到前轴的距离，lr是从重心到后轴的距离，并且t是轮距(轮间距离)。Ax是纵向加速度，并且Ay是横向加速度。Fzj(j＝1～4)是各个轮胎的竖向载荷，并且下标j表示轮胎位置。更具体地，j＝1、2、3和4分别表示左前、右前、左后和右后。
在转弯加速/转弯减速时的竖向载荷Fzj根据车辆质量m、纵向重量分布和载荷转移量来计算。载荷转移量基于车辆质量m、重心高度h、轴距L、轮距t、侧倾刚度分布、纵向加速度Ax和横向加速度Ay来计算。因此，在使用等式(3)时，可以基于车辆的各个参数、纵向加速度Ax和横向加速度Ay来计算变化横摆力矩Mz。在一定条件下，等式(3)简化为等式(4)。类似地，在使用等式(4)时，可以基于车辆的各个参数、纵向加速度Ax和横向加速度Ay来计算变化横摆力矩Mz。在任一种情况下，变化横摆力矩Mz均被表示为纵向加速度Ax和横向加速度Ay的函数。
应当指出的是，在忽略载荷依赖性的非线性的情况下，即在非线性系数e为0的情况下，变化横摆力矩Mz由以下等式(5)表示。
[等式5]
Figure GDA0002629159750000062
由等式(5)表示的变化横摆力矩Mz在下文中被称作“第一变化横摆力矩”。第一变化横摆力矩是在假定载荷依赖性是线性的情况下、即在忽略非线性的情况下的变化横摆力矩Mz。上述专利文献1和专利文献2中描述了第一变化横摆力矩。另一方面，由等式(3)和等式(4)表示的变化横摆力矩Mz在下文中被称作“第二变化横摆力矩”。第二变化横摆力矩是考虑非线性载荷依赖性并因此为高度精确的变化横摆力矩Mz。第二变化横摆力矩如以下等式(6)中那样被表示为第一变化横摆力矩与修正增益GainE的乘积。
[等式6]
Figure GDA0002629159750000071
修正增益GainE由以下等式(7)或等式(8)给出。
[等式7]
Figure GDA0002629159750000072
[等式8]
Figure GDA0002629159750000073
在忽略非线性的e＝0情况下，修正增益GainE为1。根据本实施方式，非线性系数e为正值(e>0)。在这种情况下，修正增益GainE小于1(即GainE<1)。
图2是示出了在使用等式(7)时的修正增益GainE的计算示例的曲线图。在本计算示例中，以下值被用作车辆的参数。
车辆质量m＝1800kg
重量分布＝50:50
轴距L＝2.6m
轮距t＝1.6m
重心高度h＝0.6m
侧倾刚度分布＝60:40
正常化驱动刚度cx＝30
正常化侧偏刚度cy＝25
额定载荷Fz0＝4500N
非线性系数e＝0.00012
如从图2可以看出的，修正增益GainE小于1。修正增益GainE随着纵向加速度Ax的增大而变大。此外，修正增益GainE随着横向加速度Ay的增大而变大。
根据本实施方式，采用由以上等式(6)表示的高度精确的第二变化横摆力矩作为由转弯加速/转弯减速引起的变化横摆力矩Mz。即，在转弯加速/转弯减速时计算用于抵消第二变化横摆力矩的反横摆力矩Mzc。反横摆力矩Mzc由以下等式(9)给出。
[等式9]
Figure GDA0002629159750000081
如从等式(9)可以看出的，反横摆力矩Mzc可以基于纵向加速度Ax、横向加速度Ay和修正增益GainE来计算。然后，车辆的致动器被控制成产生计算出的反横摆力矩Mzc。通过施加这样的反横摆力矩Mzc，可以抵消变化横摆力矩Mz。由此，抑制了由转弯加速/转弯减速引起的转向特性的变化并且因此使车辆稳定。根据本实施方式，由于采用高度精确的第二变化横摆力矩作为变化横摆力矩Mz，因此提高了车辆稳定性控制的精度。
作为比较示例，考虑忽略载荷依赖性的非线性的情况。在比较示例的情况下，变化横摆力矩Mz是由以上等式(5)给出的第一变化横摆力矩。即，比较示例对应于修正增益GainE为1的情况。如从等式(9)可以看出的，在比较示例(即GainE＝1)的情况下计算出的反横摆力矩Mzc大于在考虑非线性(即GainE<1)的情况下计算出的反横摆力矩Mzc。由此，在车辆稳定性控制期间过大的反横摆力矩Mzc被施加至车辆，这就车辆稳定性而言不是优选的。
例如，当车辆在转弯期间加速时，转向不足特性变强。为了抑制转向不足特性，通过车辆稳定性控制向车辆施加反横摆力矩Mzc。然而，如果反横摆力矩Mzc过大，则不仅抑制了转向不足特性，而且可能将转向特性不利地改变成转向过度特性，从而阻碍车辆的稳定性。因此，车辆的驾驶员对这种车辆稳定性控制感到不舒适。
如上所述，在忽略载荷依赖性的非线性的情况下，车辆稳定性控制的精度变差，并且驾驶员对车辆稳定性控制感到不舒适。另一方面，根据本实施方式，考虑了载荷依赖性的非线性。因此，提高了车辆稳定性控制的精度。这有助于提高车辆稳定性控制的可靠性。
此外，根据本实施方式，抵消了变化横摆力矩Mz并且因此抑制了转弯半径的变化。这意味着即使在执行转弯加速/转弯减速时车辆的行驶方向也不受干扰。因此，提高了车辆的操纵性。
此外，在本实施方式应用于自动驾驶车辆时，提高了对目标路径的跟随性。
在下文中，将对根据本实施方式的用于实现车辆稳定性控制的配置示例进行描述。
2.配置示例
图3是示出了根据本实施方式的车辆稳定性控制装置1的配置示例的框图。车辆稳定性控制装置1安装在车辆上并且执行车辆稳定性控制。更具体地，车辆稳定性控制装置1设置有纵向加速度传感器10、横向加速度传感器20、控制装置30和横摆力矩产生装置40。
纵向加速度传感器10检测车辆的纵向加速度Ax并且将检测到的信息发送至控制装置30。横向加速度传感器20检测车辆的横向加速度Ay并且将检测到的信息发送至控制装置30。
控制装置30执行车辆稳定性控制。通常，控制装置30是包括处理器、存储器和输入/输出接口的微型计算机。控制装置30也被称作ECU(电子控制单元)。控制装置30经由输入/输出接口接收各种信息。所述各种信息包括从纵向加速度传感器10和横向加速度传感器20发送的检测到的信息。控制装置30基于接收到的信息而使用横摆力矩产生装置40来执行车辆稳定性控制。
横摆力矩产生装置40是产生车辆的横摆力矩的机构。更具体地，横摆力矩产生装置40至少包括驱动装置、制动装置和转弯装置中的任一装置。横摆力矩产生装置40可以是驱动装置、制动装置和转弯装置中的一些装置的组合。
驱动装置配置成能够单独地控制左驱动轮和右驱动轮各自的驱动力。例如，驱动装置包括靠近驱动轮布置的轮内马达。通过使用驱动装置来适当地控制左驱动轮与右驱动轮之间的驱动力的差异，控制装置30可以产生期望的反横摆力矩Mzc。
制动装置配置成能够单独地控制车轮的各自的制动力。通常，制动装置包括制动致动器，该制动致动器能够单独地控制供应至车轮的轮缸的制动流体的各自的压力。通过使用制动装置来适当地控制车辆的左侧与右侧之间的制动力的差异，控制装置30能够产生期望的反横摆力矩Mzc。
转弯装置直接使车轮转弯。例如，转弯装置包括电动助力转向(EPS)装置。通过使用转弯装置来适当地控制车轮的转向角度，控制装置30能够产生期望的反横摆力矩Mzc。
图4是示出了由根据本实施方式的控制装置30进行的车辆稳定性控制的流程图。
步骤S1：
控制装置30从纵向加速度传感器10接收检测到的纵向加速度Ax的信息。此外，控制装置30从横向加速度传感器20接收检测到的横向加速度Ay的信息。当纵向加速度Ax和横向加速度Ay两者均不为零时，意味着转弯加速/转弯减速。在这种情况下，期望产生由以上等式(6)表示的第二变化横摆力矩。为了估算第二变化横摆力矩，控制装置30获得修正增益GainE。如下，各种示例被考虑修正增益GainE。
<第一示例>
在第一示例中，修正增益GainE为常数。如图2中所示，修正增益GainE根据纵向加速度Ax和横向加速度Ay而变化。但是，变化范围不是很大。在图2中示出的示例中，修正增益GainE仅在以约0.49为中心且幅度为约0.03的范围内变化。相反，忽略非线性的情况(即GainE＝1)与考虑非线性的情况(GainE＝约0.49)之间的差异大得多。因此，即使在修正增益GainE设定为常数(例如，0.49)的情况下，与忽略非线性的情况相比，精度也显著地提高。换言之，通过将修正增益GainE设定为小于1的常数，可以获得本实施方式的效果。
在修正增益GainE为常数的情况下，可以进一步获得以下效果。即，在随后的计算横摆力矩产生装置40的反横摆力矩Mzc和控制量的步骤S2中，施加在控制装置30上的计算负荷减小并且计算时间也减少。计算负荷和计算时间的减少意味着由控制装置30进行的车辆稳定性控制的响应性能提高，这是优选的。
为常数的修正增益GainE被预先记录在控制装置30的存储器中。控制装置30仅通过从存储器读取修正增益GainE就能获得修正增益GainE。
<第二示例>
在第二示例中，修正增益GainE由以下等式(10)表示的近似等式给出。
[等式10]
GainE＝aAx 2+bAy 2+c…(10)
系数a、b和常数c例如通过使用图2中示出的计算结果进行拟合处理来预先确定。然后，等式(10)被预先记录在控制装置30的存储器中。控制装置30可以通过使用纵向加速度Ax、横向加速度Ay和等式(10)来计算修正增益GainE。可以认为，第二示例就精度的提高与计算负荷的降低之间的良好平衡而言是优越的。
<第三示例>
在第三示例中，修正增益GainE由上面的等式(7)或等式(8)给出。等式(7)或等式(8)被预先记录在控制装置30的存储器中。控制装置30可以通过使用纵向加速度Ax、横向加速度Ay以及等式(7)或等式(8)来计算修正增益GainE。第三示例就精度而言是最优异的。
<第四示例>
在第四示例中，修正增益GainE基于修正增益图来计算。修正增益图是指示输入参数与修正增益GainE之间的对应关系的图。输入参数至少包括纵向加速度Ax和横向加速度Ay。这样的修正增益图例如通过使用图2中示出的计算结果进行拟合处理而预先生成。然后，修正增益图被预先记录在控制装置30的存储器中。控制装置30可以通过使用输入参数(Ax、Ay)和修正增益图来计算修正增益GainE。可以认为，第四示例就精度的提高与计算负荷的减少之间的良好平衡而言是优越的。
在上述第二示例至第四示例中，修正增益GainE表示为纵向加速度Ax和横向加速度Ay的函数。该函数具有如图2中所示的特性。即，修正增益GainE随着纵向加速度Ax的增大而变大。此外，修正增益GainE随着横向加速度Ay的增大而变大。控制装置30可以通过使用纵向加速度Ax、横向加速度Ay和该函数来计算修正增益GainE。
步骤S2：
控制装置30通过使用以上等式(9)来计算反横摆力矩Mzc。等式(9)被预先记录在控制装置30的存储器中。通过使用纵向加速度Ax、横向加速度Ay、修正增益GainE和等式(9)，控制装置30可以计算抵消第二变化横摆力矩的反横摆力矩Mzc。
此外，控制装置30计算横摆力矩产生装置40产生反横摆力矩Mzc所需的控制量。例如，控制量基于控制量图来计算。控制量图是指示输入参数与横摆力矩产生装置40的控制量之间的对应关系的图。输入参数至少包括反横摆力矩Mzc。这样的控制量图基于横摆力矩产生装置40的特性而预先生成。然后，控制量图被预先记录在控制装置30的存储器中。通过使用输入参数(Mzc)和控制量图，控制装置30可以计算横摆力矩产生装置40产生反横摆力矩Mzc所需的控制量。
步骤S3：
控制装置30利用在步骤S2中确定的控制量来控制横摆力矩产生装置40。由此，横摆力矩产生装置40操作而产生抵消第二变化横摆力矩的反横摆力矩Mzc。因此，抑制了由转弯加速/转弯减速引起的转向特性的变化并且因此使车辆稳定。根据本实施方式，由于使用高度精确的第二变化横摆力矩和反横摆力矩Mzc，因此提高了车辆稳定性控制的精度。
3.等式(3)和等式(4)的推导
在下文中，将对上面的等式(3)和等式(4)的推导进行简要描述。
驱动刚度Kxj和侧偏刚度Kyj在考虑载荷依赖性的非线性的情况下分别由以下等式(11)和等式(12)定义。此处，下标j代表轮胎的位置。更具体地，j＝1、2、3和4分别表示左前、右前、左后和右后。
[等式11]
Kxj＝[1-e(Fzj-Fz0)]cxFzj…(11)
[等式12]
Kyj＝[1-e(Fzj-Fz0)]cyFzj…(12)
此处，cx是正常化驱动刚度，并且cy是正常化侧偏刚度。Fz0是额定载荷，Fzj是各个轮胎的竖向载荷，并且e是非线性系数。
各个轮胎的横向力Fyj由以下等式(13)表示。此处，αj是滑移角。
[等式13]
Fyj＝-Kyjαj…(13)
考虑用于抑制由于加速/减速引起的转向特性的变化的横摆力矩控制。为此，计算用于平衡由于加速/减速而变化的四个车轮各自的滑移角的横摆力矩。即，考虑由以下等式(14)表示的情况。
[等式14]
α1＝α2＝α3＝α4＝α*…(14)
在这种情况下，由横向力Fyj产生的横摆力矩Mz由以下等式(15)表示。此处，lf是从重心到前轴的距离，并且lr是从重心到后轴的距离。
[等式15]
Mz＝lf(Fy1+Fy2)-lr(Fy3+Fy4)
＝lf(-Ky1α1-Ky2α2)-lr(-Ky3α3-Ky4α4)
＝-α*[lf(Ky1+Ky2)-lr(Ky3+Ky4)] …(15)
此外，满足以下等式(16)至(18)。
[等式16]
Figure GDA0002629159750000141
[等式17]
Figure GDA0002629159750000142
[等式18]
Figure GDA0002629159750000143
此处，m是车辆质量，g是重力加速度，h是车辆的重心高度。Fzf是车辆静止时的前轴载荷，并且Fzr是车辆静止时的后轴载荷。Ax是纵向加速度，并且Ay是横向加速度。将这些等式(16)至(18)代入等式(15)产生以下等式(19)。
[等式19]
Figure GDA0002629159750000144
该等式(19)对应于上述等式(3)。竖向载荷Fzj根据车辆质量m、纵向重量分布和载荷转移量来计算。载荷转移量基于车辆质量m、重心高度h、轴距L、轮距t、侧倾刚度分布、纵向加速度Ax和横向加速度Ay来计算。在侧倾刚度分布为50:50、纵向重量分布为50:50并且前轮距t和后轮距t彼此相等的条件下，等式(19)简化为以下等式(20)。该等式(20)对应于上述等式(4)。
[等式20]
Figure GDA0002629159750000151

Claims (6)

1.一种安装在车辆上的车辆稳定性控制装置，所述车辆稳定性控制装置包括：
横摆力矩产生装置，所述横摆力矩产生装置产生横摆力矩；以及
控制装置，所述控制装置使用所述横摆力矩产生装置来执行车辆稳定性控制，
其中，通过同时地执行加速或减速与转弯而产生的变化横摆力矩被表示为纵向加速度和横向加速度的函数，
所述车辆的轮胎的纵向力和横向力中的每一者均具有非线性的载荷依赖性，
假定所述载荷依赖性是线性的情况下的所述变化横摆力矩为第一变化横摆力矩，以及
考虑了所述非线性的载荷依赖性的所述变化横摆力矩为第二变化横摆力矩，所述第二变化横摆力矩被表示为所述第一变化横摆力矩与修正增益的乘积，以及
其中，在所述车辆稳定性控制中，所述控制装置基于所述纵向加速度、所述横向加速度和所述修正增益来控制所述横摆力矩产生装置以产生抵消所述第二变化横摆力矩的反横摆力矩，以及
其中，所述修正增益被表示为所述纵向加速度和所述横向加速度的函数，以及
所述控制装置通过使用所述纵向加速度和所述横向加速度来计算所述修正增益。
2.根据权利要求1所述的车辆稳定性控制装置，
其中，所述修正增益小于1。
3.根据权利要求1所述的车辆稳定性控制装置，
其中，所述修正增益为小于1的常数。
4.根据权利要求1所述的车辆稳定性控制装置，
其中，所述修正增益随着所述纵向加速度的增大而变大，以及
所述修正增益随着所述横向加速度的增大而变大。
5.根据权利要求1所述的车辆稳定性控制装置，
其中，所述修正增益由以下等式表示：
Figure FDA0002629159740000021
其中，g是重力加速度，
m是所述车辆的质量，
h是所述车辆的重心高度，
L是所述车辆的轴距，
t是所述车辆的轮距，
e是为正值的非线性系数，
Fz0是额定载荷，
Ax是所述纵向加速度，以及
Ay是所述横向加速度。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的车辆稳定性控制装置，其中，所述第一变化横摆力矩由以下等式表示：
Figure FDA0002629159740000022
其中，g是重力加速度，
m是所述车辆的质量，
h是所述车辆的重心高度，
Ax是所述纵向加速度，以及
Ay是所述横向加速度。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109941246B (zh) * 2018-11-13 2020-07-03 清华大学 一种集成式线控液压制动系统及其车辆稳定性控制方法
JP7070376B2 (ja) * 2018-11-30 2022-05-18 トヨタ自動車株式会社 車両用外乱検出装置
CN111267853B (zh) * 2018-12-03 2021-06-18 广州汽车集团股份有限公司 一种自适应车辆弯道辅助控制方法、装置、计算机设备和存储介质
CN110588633B (zh) * 2019-08-21 2021-07-20 江苏大学 一种智能汽车极限工况下路径跟踪与稳定控制方法
JP7526643B2 (ja) 2020-11-25 2024-08-01 日立Astemo株式会社 操舵力制御装置、ステアリング制御装置及びステアバイワイヤシステム

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1663865A (zh) * 2004-03-05 2005-09-07 丰田自动车株式会社 车辆稳定性控制设备
JP2006117069A (ja) * 2004-10-20 2006-05-11 Toyota Motor Corp 車両挙動制御装置
JP2006144858A (ja) * 2004-11-17 2006-06-08 Fuji Heavy Ind Ltd 車両の左右駆動力配分制御装置
CN1792686A (zh) * 2004-12-21 2006-06-28 日产自动车株式会社 防止偏离行车线装置
JP2006240394A (ja) * 2005-03-01 2006-09-14 Toyota Motor Corp 車輌の制駆動力制御装置
CN101868391A (zh) * 2007-11-19 2010-10-20 丰田自动车株式会社 车辆的行驶控制装置
CN102481930A (zh) * 2009-09-30 2012-05-30 日立汽车系统株式会社 车辆的运动控制装置
CN102822022A (zh) * 2010-03-04 2012-12-12 本田技研工业株式会社 车辆的转弯控制装置
JP2015223860A (ja) * 2014-05-26 2015-12-14 株式会社デンソー 車両制御装置
CN105612091A (zh) * 2013-10-10 2016-05-25 日立汽车系统株式会社 车辆的运动控制装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0732845A (ja) * 1993-07-15 1995-02-03 Nissan Motor Co Ltd 車両用サスペンション制御装置
TW330182B (en) 1995-09-26 1998-04-21 Honda Motor Co Ltd Process for controlling yaw moment in a vehicle
JP3660027B2 (ja) 1995-09-26 2005-06-15 本田技研工業株式会社 車両におけるヨーモーメント制御方法
DE69724383T2 (de) 1996-11-13 2004-06-24 Honda Giken Kogyo K.K. System zur Kontrolle des Giermomentes in Fahrzeugen
JP3272616B2 (ja) 1996-11-13 2002-04-08 本田技研工業株式会社 車両のヨーモーメント制御装置
JP3730727B2 (ja) 1996-11-13 2006-01-05 本田技研工業株式会社 車両のヨーモーメント制御装置
JP4519439B2 (ja) * 2003-10-08 2010-08-04 富士重工業株式会社 車両挙動検出装置、及び車両挙動検出装置を用いた車両挙動制御装置
JP2005125986A (ja) * 2003-10-27 2005-05-19 Fuji Heavy Ind Ltd 車両制御装置および車両制御方法
JP4268019B2 (ja) * 2003-11-14 2009-05-27 株式会社豊田中央研究所 車体運動実現方法及び装置
JP4140720B2 (ja) * 2004-01-14 2008-08-27 三菱電機株式会社 車両挙動再現システム
JP4929944B2 (ja) * 2006-09-20 2012-05-09 日産自動車株式会社 車両の駆動力配分制御装置
EP2147842A4 (en) * 2007-04-17 2014-05-14 Nissan Motor DEVICE AND METHOD FOR ESTIMATING THE FRICTION CONDITION OF A GROUND CONTACT SURFACE OF A WHEEL
DE112010005216B4 (de) * 2010-02-02 2017-02-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fahrzeugverhaltenssteuervorrichtung
JP5629842B2 (ja) * 2012-03-30 2014-11-26 本田技研工業株式会社 車両用駆動装置
JP6162762B2 (ja) * 2015-08-27 2017-07-12 株式会社Ｓｕｂａｒｕ 車両の制御装置及び車両の制御方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1663865A (zh) * 2004-03-05 2005-09-07 丰田自动车株式会社 车辆稳定性控制设备
JP2006117069A (ja) * 2004-10-20 2006-05-11 Toyota Motor Corp 車両挙動制御装置
JP2006144858A (ja) * 2004-11-17 2006-06-08 Fuji Heavy Ind Ltd 車両の左右駆動力配分制御装置
CN1792686A (zh) * 2004-12-21 2006-06-28 日产自动车株式会社 防止偏离行车线装置
JP2006240394A (ja) * 2005-03-01 2006-09-14 Toyota Motor Corp 車輌の制駆動力制御装置
CN101868391A (zh) * 2007-11-19 2010-10-20 丰田自动车株式会社 车辆的行驶控制装置
CN102481930A (zh) * 2009-09-30 2012-05-30 日立汽车系统株式会社 车辆的运动控制装置
CN102822022A (zh) * 2010-03-04 2012-12-12 本田技研工业株式会社 车辆的转弯控制装置
CN105612091A (zh) * 2013-10-10 2016-05-25 日立汽车系统株式会社 车辆的运动控制装置
JP2015223860A (ja) * 2014-05-26 2015-12-14 株式会社デンソー 車両制御装置

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