CN108528526A

CN108528526A - 姿势控制装置

Info

Publication number: CN108528526A
Application number: CN201810165023.6A
Authority: CN
Inventors: 木村秀司
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2017-03-06
Filing date: 2018-02-26
Publication date: 2018-09-14
Also published as: US20180251151A1; US10625777B2; EP3372476B1; EP3372476A1; JP2018144646A

Abstract

本发明提供一种姿势控制装置，能够在汽车等车辆在中低速域行驶的情况下抑制转向不足的特性。车辆(1)使前轮(11A、11B)驱动，控制前轮(11A、11B)的转向角，并且控制后轮(21A、21B)的转向角。在搭载于车辆(1)的姿势控制装置(30)中，控制量检测部(31)检测车辆(1)的驾驶员操作的加速踏板(15)的操作量(P)。驱动力推定部(32)基于加速踏板(15)的操作量(P)推定在前轮(11A、11B)产生的驱动力。后轮转向角决定部(33)基于通过驱动力推定部(32)推定出的驱动力亦即推定前轮驱动力(F_XF)，决定用于控制后轮(21A、21B)的转向角(δ_R)的后轮转向角指示值(δ_R＊)。

Description

姿势控制装置

技术领域

本发明涉及姿势控制装置，具体来说涉及搭载于使前轮驱动，控制前轮的转向角并且控制后轮的转向角的车辆的姿势控制装置。

本申请主张于2017年3月6日提出的日本专利申请2017-041625号的优先权，并在此引用包括其说明书、附图以及摘要的全部内容。

背景技术

近年来的汽车等车辆一般是前轮驱动、前轮转向操纵类型。前轮驱动、前轮转向操纵类型的车辆的特征在于，在前轮产生的驱动力与在前轮产生的横力的合力容易超过前轮的抓地力的极限。这里，前轮的抓地力是指前轮施加在轮胎接地面上的力。

另外，汽车等车辆被设计为具有在从以恒定速度旋转的状态进行了加速的情况下转弯半径增加的转向不足(understeering)的特性。因车辆具有转向不足的特性，车辆在高速域行驶时自旋(spin)被抑制。

然而，因车辆具有的转向不足的特性，存在车辆的驾驶员无法操作车辆按驾驶员想要的行驶轨迹行驶的情况。例如，在前轮驱动、前轮转向操纵类型的车辆在中低速域(例如20～60km/h)在转弯过程中加速时，车辆的行驶轨迹比驾驶员想要的行驶轨迹更向外侧膨胀。结果，驾驶员为了使车辆的行驶轨迹和想要的行驶轨迹一致，而被迫进行使车辆减速的操作、或者使方向盘的旋转向角增加的操作。

为了解决该现象，考虑在车辆在中低速域行驶的情况下抑制车辆具有的转向不足特性。

在日本特开2004－249971号公报中公开有一种车辆控制装置，该车辆控制装置搭载于进行前轮的驱动以及转向操纵，并且进行后轮的驱动以及转向操纵的车辆。但是，在日本特开2004－249971号公报中并未公开当车辆在中低速域行驶的情况下抑制转向不足的特性的技术。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种能够在汽车等车辆在中低速域行驶的情况下抑制转向不足的特性的姿势控制装置。

本发明的一个方式的姿势控制装置搭载于使前轮驱动，控制前轮的转向角，并且控制后轮的转向角的车辆。姿势控制装置具备控制量检测部、驱动力推定部以及后轮转向角决定部。控制量检测部检测车辆的驱动力控制装置的控制量。驱动力推定部基于控制量推定在前轮产生的驱动力。后轮转向角决定部基于通过驱动力推定部推定出的驱动力亦即推定前轮驱动力，决定用于控制后轮的转向角的后轮转向角指示值。

上述方式的姿势控制装置能够在汽车等车辆在中低速域行驶的情况下抑制转向不足的特性。

附图说明

通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明的上述以及其它特征及优点会变得更加清楚，其中，相同的附图标记表示相同的要素，其中，

图1是示意表示搭载有本发明的实施方式的姿势控制装置的车辆的图。

图2是表示图1所示的姿势控制装置的结构的功能框图。

图3是表示将图1所示的车辆模型化得到的模型化车辆的图。

图4是表示图3所示的模型化车辆向右方旋转的状态的图。

图5是表示图1所示的姿势控制装置的动作的流程图。

具体实施方式

(第一结构)

本发明的一个实施方式的姿势控制装置搭载于驱动前轮，控制前轮的转向角，并且控制后轮的转向角的车辆。姿势控制装置具备控制量检测部、驱动力推定部以及后轮转向角决定部。控制量检测部检测车辆的驱动力控制装置的控制量。驱动力推定部基于车辆的驱动力控制装置的控制量，推定在前轮产生的驱动力。后轮转向角决定部基于通过驱动力推定部推定出的驱动力亦即推定前轮驱动力，决定用于控制后轮的转向角的后轮转向角指示值。

根据第一结构，后轮转向角决定部使用基于驱动力控制装置的控制量被决定的推定前轮驱动力，决定后轮转向角指示值。因此，在车辆在转弯过程中进行加速的情况下，车辆的后轮能够产生用于维持转弯半径的横力。因此，能够在车辆在中低速域行驶的情况下抑制车辆具有的转向不足的特性。

(第二结构)

在第一结构中，后轮转向角决定部包含后轮转向角计算部。后轮转向角计算部基于基准时刻的车辆的速度与基准时刻的车辆的横摆率，计算后轮转向角指示值，其中，上述基准时刻是推定出推定前轮驱动力的时刻。

根据第二结构，基于车辆的速度以及车辆的横摆率决定后轮转向角指示值。因此，只限于车辆的驾驶员不进行使前轮的转向角变化的操作，能够维持车辆的转弯半径。由于能够减少车辆的驾驶员进行用于维持转弯半径的操作的次数，所以能够减轻驾驶员的操作负担。

(第三结构)

在第二结构中，姿势控制装置还具备目标滑动角决定部。目标滑动角决定部决定重心滑动角的目标值，上述重心滑动角是车辆的行进方向与通过车辆的重心并且在车辆的前后方向延伸的车辆基准线所夹的角。后轮转向角计算部基于重心滑动角的目标值，计算后轮转向角指示值。目标滑动角决定部以重心滑动角的目标值与自转成分角之和小于自转成分角的方式，决定重心滑动角的目标值，其中，上述自转成分角由上述基准时刻的上述车辆的横摆率以及上述基准时刻的上述车辆的速度产生。优选目标滑动角决定部以自转成分角成为零的方式决定重心滑动角的目标值。

根据第三结构，目标滑动角决定部能够在前轮的驱动力增加的情况下，消除在前轮产生的横力中的由横摆率以及车速产生的自转成分角。由于抑制前轮的抓地力在轮胎摩擦圆饱和的现象，所以即便车辆处于转弯过程中，也能够扩大驾驶员想要的加速实现的范围。

(第四结构)

在第二或第三结构中，后轮转向角决定部还包含修正系数决定部与后轮转向角修正部。修正系数决定部获取推定前轮驱动力的大小的上限值，并且使用获取到的上限值与推定前轮驱动力的大小决定修正系数。后轮转向角修正部使用修正系数，修正通过目标转向角计算部被决定的后轮转向角指示值。

根据第四结构，通过修正系数修正后轮转向角指示值。例如，在踩入加速踏板的情况下，根据加速踏板的操作量运算后轮转向角指示值，所以能够控制后轮转向角使得驾驶员容易操纵。

(第五结构)

在第四结构中，姿势控制装置还具备上限决定部。上限决定部将在基准时刻在前轮产生的驱动力与在基准时刻在前轮产生的横力的合力的大小决定为上限值。

根据第五结构，上限值不会超出前轮轮胎的抓地力的极限被输出，只要具有该上限值并限制后轮转向角指示值，就能够大概以作用于后轮轮胎的力不超过抓地力的极限的方式指示后轮转向角。因此，能够抑制在摩擦系数小的路面转弯时、或者以高加速度转弯时，后轮转向带来的后轮抓地力丧失的情况。

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。对于图中相同或者相当的部分，标注相同的附图标记，并不重复其说明。

以下说明车辆1的结构。图1是示意地表示搭载有本实施方式的姿势控制装置30的车辆1的图。图1相当于从上方观察车辆1的图(俯视图)。

在图1中，纸面的纵向是车辆1的前后方向。具体而言，纸面的上方是车辆1的前方，纸面的下方是车辆1的后方。纸面的横向是车辆1的左右方向。具体而言，纸面的左方是车辆1的左方，纸面的右方是车辆1的右方。

图1所示的车辆1是前轮驱动类型的车辆。在图1中，省略表示用于驱动前轮11A、11B的结构(发动机等)。图1表示用于车辆1的姿势控制的构成要素的电连接关系或者机械的连接关系，并未示出用于实际配置各构成要素的具体位置以及各构成要素的具体构造。

车辆1不仅控制前轮11A、11B的转向角，而且控制后轮21A、21B的转向角。前轮11A、11B的转向角和后轮21A、21B的转向角不一定一致。

车辆1的驾驶员通过旋转方向盘13操纵前轮11A、11B转向。在后轮21A、21B的转向角的控制中，并不使用方向盘13的旋转量。在车辆1的驾驶员操作了加速踏板15时，存在操纵车辆1的后轮21A、21B转向的情况。在车辆1的驾驶员未操作加速踏板15时，后轮21A、21B不被操纵转向。

参照图1说明车辆1的结构。车辆1具备前轮11A、11B、前轮用的车轴12、方向盘13、前轮用助力转向装置14、加速踏板15、后轮21A、21B、后轮用的车轴22、后轮用助力转向装置23、姿势控制装置30以及车体40。

前轮11A配置于车体40的左前侧。前轮11B配置于车体40的右前侧。前轮11A、11B是车辆1的驱动轮，以配置于车体40的前方的前轮用的车轴12为旋转中心轴旋转。前轮用的车轴12是车辆1的驱动轴，将未图示的发动机的输出传递至前轮11A、11B。

后轮21A配置于车体40的左后侧。后轮21B配置于车体40的右后侧。后轮21A、21B以配置于车体40的后方的后轮用的车轴22为旋转中心轴旋转。

方向盘13由车辆1的驾驶员操作，被用于驾驶员指示车辆1的行进方向。前轮用助力转向装置14基于方向盘13的旋转扭矩辅助未图示的转向轴的旋转。

加速踏板15由车辆1的驾驶员操作，被用于车辆1的驾驶员指示对未图示的发动机的燃料喷射量。

姿势控制装置30基于车辆1的驾驶员对加速踏板15的操作量，决定后轮转向角指示值δ_R ^*，该后轮转向角指示值δ_R ^*用于对后轮用助力转向装置23指示后轮21A、21B的转向角。后面会对后轮转向角指示值δ_R ^*的决定的详细过程进行说明。

后轮用助力转向装置23基于通过姿势控制装置30被决定的后轮转向角指示值δ_R ^*，使后轮21A、21B的转向角变化。

车辆1还具备车速传感器41与横摆率传感器42。车速传感器41检测车辆1的前后方向的车速V₀。车速传感器41将例如基于车辆1中的前轮11A或者前轮11B在单位时间内的转数计算出的值作为车速V₀输出。横摆率传感器42检测车辆1的横摆率γ₀。之后叙述横摆率γ₀的定义。

接下来说明姿势控制装置30的结构。图2是表示图1所示的姿势控制装置30的结构的功能框图。参照图2说明姿势控制装置30的结构。

姿势控制装置30具备控制量检测部31、驱动力推定部32、后轮转向角决定部33、目标滑动角决定部34以及上限决定部35。

控制量检测部31检测车辆1的驾驶员对加速踏板15的操作量P。操作量P表示以加速踏板15未被踩踏的状态为基准时的加速踏板15的踩入量。即，控制量检测部31检测车辆1的驾驶员将加速踏板15踩入何种程度。控制量检测部31检测加速踏板15的操作量作为驱动力控制装置的控制量，上述驱动力控制装置控制用于驱动车辆1的发动机、驱动用马达等原动机。

驱动力推定部32基于通过控制量检测部31检测出的加速踏板15的操作量P，推定车辆1的驾驶员想要的前轮11A、11B的驱动力。驱动力推定部32将推定出的前轮11A、11B的驱动力，作为推定前轮驱动力F_XF输出至后轮转向角决定部33。

后轮转向角决定部33获取通过驱动力推定部32推定出的推定前轮驱动力F_XF、通过车速传感器41检测出的车速V₀以及通过横摆率传感器42检测出的横摆率γ₀。后轮转向角决定部33基于获取到的推定前轮驱动力F_XF、车速V₀以及横摆率γ₀，决定后轮转向角指示值δ_R ^*。之后叙述后轮转向角决定部33的结构。

目标滑动角决定部34获取通过车速传感器41检测出的车速V₀以及通过横摆率传感器42检测出的横摆率γ₀。目标滑动角决定部34基于获取到的车速V₀以及横摆率γ₀，决定重心滑动角的目标值β^*。重心滑动角是车辆1的重心的滑动角。

上限决定部35获取通过车速传感器41检测出的车速V₀以及通过横摆率传感器42检测出的横摆率γ₀。上限决定部35基于获取到的车速V₀以及横摆率γ₀，决定推定驱动力上限值F_lim。推定驱动力上限值F_lim是推定前轮驱动力F_XF的大小的上限值。

接下来说明后轮转向角决定部33的结构。后轮转向角决定部33具备后轮转向角计算部331、修正系数决定部332以及后轮转向角修正部333。

后轮转向角计算部331获取通过目标滑动角决定部34被决定的重心滑动角的目标值β^*、通过车速传感器41检测出的车速V₀以及通过横摆率传感器42检测出的横摆率γ₀。后轮转向角计算部331基于获取到的重心滑动角的目标值β^*、车速V₀以及横摆率γ₀，计算后轮转向角目标值δ_TR。之后详细叙述后轮转向角目标值δ_TR。

修正系数决定部332获取通过驱动力推定部32推定出的推定前轮驱动力F_XF以及通过上限决定部35被决定的推定驱动力上限值F_lim。修正系数决定部332使用获取到的推定前轮驱动力F_XF以及推定驱动力上限值F_lim，决定修正系数C_R。修正系数C_R是0以上1以下的数值。

后轮转向角修正部333获取通过后轮转向角计算部331计算出的后轮转向角目标值δ_TR以及通过修正系数决定部332被决定的修正系数C_R。后轮转向角修正部333使用修正系数C_R修正后轮转向角目标值δ_TR。后轮转向角修正部333将修正了的后轮转向角目标值δ_TR，作为后轮转向角指示值δ_R ^*输出至后轮用助力转向装置23。

接下来说明车辆1的模型化。姿势控制装置30使用从将车辆1模型化得到的车辆中导出的式子，决定后轮转向角指示值δ_R ^*。以下，参照图3说明将车辆1模型化得到的车辆。

图3是表示将图1所示的车辆1模型化得到的模型化车辆100的图。在图3中，纸面的纵向表示模型化车辆100的前后方向。具体而言，纸面的上方是模型化车辆100的前方，纸面的下方是模型化车辆100的后方。在图3中，纸面的横向表示模型化车辆100的左右方向。具体而言，纸面的左方是模型化车辆100的左方，纸面的右方是模型化车辆100的右方。

如图3所示，模型化车辆100是将图1所示的车辆1的前轮11A、11B等价置换为1个前轮10并且将车辆1的后轮21A、21B等价置换为1个后轮20的模型化车辆。如后述所述，使用从模型化车辆100中获得的式子，决定后轮转向角指示值δ_R ^*。

能够将车辆1的车速V₀作为模型化车辆100的车速来使用。能够将车辆1的横摆率γ₀作为模型化车辆100的横摆率来使用。

在图3中，中心轴线HL是通过模型化车辆100的左右宽度的中心与重心CG并且在前后方向延伸的轴。横轴线FL是与中心轴线HL正交的轴，并且通过模型化车辆100的重心CG，其中，上述中心轴线HL是模型化车辆100的前后轴。

旋转轴AF是前轮10的旋转轴。旋转轴AR是后轮20的旋转轴。在模型化车辆100直进时，如图3所示，旋转轴AF、AR与中心轴线HL正交。另外，在模型化车辆100直进时，旋转轴AF和图1所示的前轮用的车轴12一致，旋转轴AR和图1所示的后轮用的车轴22一致。

以下，说明在模型化车辆100旋转的情况下使用的参数。

如图3所示，将重心滑动角β定义为模型化车辆100的行进方向DG与中心轴线HL所夹的角。行进方向DG表示模型化车辆100在重心CG的行进方向。在从后轮20侧观察模型化车辆100的重心CG从而与中心轴线HL相比行进方向DG朝右的情况下，重心滑动角β的符号为正。在从后轮20侧观察模型化车辆100的重心CG从而与中心轴线HL相比行进方向DG朝左的情况下，重心滑动角β的符号为负。

图4是表示图3所示的模型化车辆100向右方旋转的状态的图。

参照图4，模型化车辆100的前轮横向滑动角β_F是前轮10的基准线L1与前轮10的中心C1的行进方向D1所夹的角。前轮10的中心C1和中心轴线HL与旋转轴AF的交点一致。前轮10的基准线L1和前轮10的左右方向上的中心轴一致。在模型化车辆100直进时，前轮10的基准线L1与中心轴线HL一致。

在从后轮20侧观察模型化车辆100的前轮10从而与前轮10的基准线L1相比行进方向D1朝右的情况下，前轮横向滑动角β_F的符号为正。在从后轮20侧观察模型化车辆100的前轮10从而与前轮10的基准线L1相比行进方向D1朝左的情况下，前轮横向滑动角β_F的符号为负。

参照图4，模型化车辆100的后轮横向滑动角β_R是后轮20的基准线L2与后轮20的中心C2的行进方向D2所夹的角。后轮20的中心C2和中心轴线HL与旋转轴AR的交点一致。后轮20的基准线L2和后轮20的左右方向上的中心轴一致。在模型化车辆100前进时，后轮20的基准线L2和中心轴线HL一致。

在从模型化车辆100的后轮20观察前轮10从而与后轮20的基准线L2相比行进方向D2朝右的情况下，后轮横向滑动角β_R的符号为正。在从模型化车辆100的后轮20观察前轮10，行进方向D2与后轮20的基准线L2相比朝左的情况下，后轮横向滑动角β_R的符号为负。

参照图3，车速V₀表示模型化车辆100的前后方向上的速度。横摆率γ₀是模型化车辆100绕垂直轴的角速度。模型化车辆100的垂直轴是通过重心CG并且垂直于中心轴线HL和横轴线FL双方的直线。横摆率γ₀的正方向是以垂直轴为基准右旋的方向。

前轴－重心间距离L_F是模型化车辆100的前后方向上的从重心CG至前轮10的中心C1的距离。在图1所示的车辆1中，求出前轴－重心间距离L_F，作为前后方向上的从前轮用的车轴12至车辆1的重心的距离。

后轴－重心间距离L_R是模型化车辆100的前后方向上的从重心CG至后轮20的中心C2的距离。在图1所示的车辆1中，求出后轴－重心间距离L_R，作为前后方向上的从后轮用的车轴22至车辆1的重心的距离。

接下来，参照图4说明模型化车辆100的前轮10的转向角与车辆1的前轮11A、11B的转向角δ_F的关系。在模型化车辆100向右方转弯时，前轮10以中心C1为中心绕顺时针的方向旋转。

针对前轮11A、11B的转向角δ_F，以前轮11A为例进行说明。前轮11A的转向角δ_F是前轮11A的中心线L11A与中心轴线HL所夹的角。中心线L11A和前轮11A的左右方向的中心轴一致。在图4中，为了将前轮11A的转向角δ_F表示得容易理解，将前轮11A的转向角δ_F用前轮11A的中心线L11A与线CLa所夹的角表示。线CLa是中心轴线HL在模型化车辆100的左右方向平行移动了的线。

如上述那样，模型化车辆100的前轮10是前轮11A、11B等价置换的假想的车轮。因此，姿势控制装置30能够在计算出前轮10的转向角的情况下，将计算出的前轮10的转向角作为前轮11A、11B的转向角δ_F来使用。

在与中心轴线HL相比前轮10、11A、11B各自的中心线向右旋转的情况下，前轮10、11A、11B的转向角δ_F的符号为正。在前轮10、11A、11B各自的中心线以中心轴线HL为基准向左旋转的情况下，前轮10、11A、11B的转向角δ_F的符号为负。

针对后轮21A、21B的转向角δ_R，以后轮21A为例进行说明。后轮21A的转向角δ_R是后轮21A的中心线L21A与中心轴线HL所夹的角。中心线L21A和后轮21A的左右方向上的中心轴一致。在图4中，为了将后轮21A的转向角δ_R表示得容易理解，将后轮21A的转向角δ_R用后轮21A的中心线L21A与线CLb所夹的角表示。线CLb是中心轴线HL在模型化车辆100的左右方向平行移动了的线。

说明模型化车辆100的后轮20的转向角与后轮21A、21B的转向角δ_R的关系。在模型化车辆100向右方转弯时，后轮20以中心C2为中心向逆时针的方向旋转。

如上述所述，模型化车辆100的后轮20是后轮21A、21B等价置换的假想的车轮。因此，姿势控制装置30能够在计算出后轮20的转向角的情况下，将计算出的后轮20的转向角作为后轮21A、21B的转向角δ_R来使用。

在与中心轴线HL相比后轮20、21A、21B各自的中心线向右旋转的情况下，后轮20、21A、21B的转向角δ_R的符号为正。在与中心轴线HL相比后轮20、21A、21B各自的中心线向左旋转的情况下，后轮20、21A、21B的转向角δ_R的符号为负。

接下来说明姿势控制装置30的动作。以下，参照图5说明姿势控制装置30的动作。图5是表示图1所示的姿势控制装置30的动作的流程图。

通过反复执行图5所示的处理，姿势控制装置30实时计算后轮转向角指示值δ_R ^*。在本实施方式中，姿势控制装置30不决定前轮11A、11B的转向角δ_F。前轮用助力转向装置14根据方向盘13的旋转扭矩，辅助未图示的转向轴的旋转。

接下来说明前轮驱动力的推定。参照图5，控制量检测部31检测车辆1的驾驶员所操作的加速踏板15的操作量P(步骤S101)。具体而言，控制量检测部31以加速踏板15未被车辆1的驾驶员踩踏的状态为基准，检测加速踏板15的踩入量。控制量检测部31将检测出的踩入量作为加速踏板的操作量P，输出至驱动力推定部32。

以下，将控制量检测部31检测出加速踏板15的操作量P的时刻称为“基准时刻”。

为了调整车辆1的车速V₀，车辆1的驾驶员使用加速踏板15。根据加速踏板15的操作量P，决定对未图示的发动机的燃料喷射量。因此，将加速踏板15的操作量P，作为表示车辆1的驾驶员想要相对于前轮11A、11B施加何种程度的驱动力的参数来使用。

驱动力推定部32获取从控制量检测部31输出的加速踏板15的操作量P。驱动力推定部32基于获取到的加速踏板15的操作量P，决定基准时刻的推定前轮驱动力F_XF(步骤S102)。加速踏板15的操作量P相当于驱动力控制装置的控制量。

具体而言，驱动力推定部32使用下述式(1)，推定基准时刻的推定前轮驱动力F_XF。推定前轮驱动力F_XF是通过车辆1的驾驶员操作加速踏板15要给予前轮11A、11B的驱动力的推定值。

在式(1)中，F_XF是推定前轮驱动力F_XF。I_w是前轮11A、11B的旋转惯性力矩。P是通过控制量检测部31检测出的加速踏板15的操作量P。d是前轮11A、11B相对于加速踏板15的操作量P的角加速度系数。之后详细叙述角加速度系数。R_w是有效转动半径。即，R_w是前轮11A、11B旋转时的前轮11A、11B的有效半径。k是等价空气阻力系数，是车辆1所固有的常量，是车辆1在前后方向动作时起作用的空气阻力的系数。V₀是通过车速传感器41检测出的车辆1的车速V₀。R_x是前轮11A、11B在接地面处的滚动阻力。

式(1)的右边第一项表示车辆1的驾驶员踩踏加速踏板15由此在前轮11A、11B实际产生的驱动力。式(1)的右边第二项表示在车辆1的行驶中车辆1承受的空气阻力。如上述所述，式(1)的右边第三项表示在前轮11A、11B旋转时从接地面承受的滚动阻力。空气阻力以及滚动阻力作为妨碍车辆1前进的力起作用。这里，考虑空气阻力以及滚动阻力的理由是存在如下情况，即，不仅在使车辆1加速时，在维持车辆1的速度时，车辆1的驾驶员也踩踏加速踏板15。

在式(1)中，在空气阻力与滚动阻力的合力大于踩踏加速踏板15产生的前轮11A、11B的驱动力的情况下，车辆1减速。即，根据加速踏板15的操作量P，存在推定前轮驱动力F_XF为0以下的值的情况。

更加详细地说明式(1)的右边第一项。式(1)的右边第一项的分子是前轮11A、11B的扭矩。通过将前轮11A、11B的有效转动半径R_w用前轮11A、11B的扭矩除算，从而能够利用车辆1的驾驶员对加速踏板15的踩入，推定在前轮11A、11B实际产生的驱动力。

为了推定在前轮11A、11B实际产生的扭矩，驱动力推定部32使用前轮11A、11B的旋转惯性力矩、加速踏板15的操作量P以及角加速度系数。加速踏板15的操作量P乘以角加速度系数得到的值相当于前轮11A、11B的角加速度。这里，详细说明角加速度系数。

前轮11A、11B根据车辆1的驾驶员对加速踏板15的踩入而旋转。因此，通过加速踏板15的操作量P乘以规定的系数，能够推定前轮11A、11B的角加速度。上述规定的系数是角加速度系数。

另外，前轮11A、11B的旋转不仅根据加速踏板15的操作量P变化，也根据搭载于车辆1的未图示的减速机的减速比、喷向搭载于车辆1的未图示的发动机的燃料喷射量变化。

因此，角加速度系数基于减速比与燃料喷射量决定。例如，姿势控制装置30具备未图示的非易失性的存储器，非易失性存储器储存有将减速比与燃料喷射量建立对应的查找表。驱动力推定部32通过获取检测出加速踏板15的操作量P的基准时刻的减速比与燃料喷射量，并将获取到的减速比与燃料喷射量输入查找表，获取角加速度系数。

接下来，说明重心滑动角的目标值β^*的决定。目标滑动角决定部34决定基准时刻(控制量检测部31检测出加速踏板15的操作量P的时刻)的模型化车辆100的重心滑动角的目标值β^*(步骤S103)。

具体而言，目标滑动角决定部34从车速传感器41获取基准时刻的车速V₀，并且从横摆率传感器42获取基准时刻的横摆率γ₀。目标滑动角决定部34使用下述式(2)，计算基准时刻的重心滑动角的目标值β^*。

参照图3，式(2)中的β^*是重心滑动角的目标值β^*。γ₀是通过横摆率传感器42检测出的基准时刻的横摆率γ₀。L_F是前轴－重心间距离L_F。前轴－重心间距离L_F预先储存于未图示的姿势控制装置30的非易失性存储器。V₀在上述式(1)中已经说明，因此省略说明。

通过式(2)获得的重心滑动角的目标值β^*与在前轮10产生的横力所包含的自转成分S_F(参照图4)相抵。针对重心滑动角的目标值β^*与自转成分S_F相抵的理由，之后叙述。

接下来，说明后轮转向角目标值δ_TR的决定。参照图5，后轮转向角计算部331决定基准时刻(控制量检测部31检测出加速踏板15的操作量P的时刻)的后轮转向角目标值δ_TR(步骤S104)。

具体而言，如图2所示，后轮转向角计算部331从车速传感器41获取基准时刻的车速V₀，并且从横摆率传感器42获取基准时刻的横摆率γ₀。后轮转向角计算部331获取通过目标滑动角决定部34被决定的基准时刻的重心滑动角的目标值β^*。后轮转向角计算部331使用下述式(3)，决定基准时刻的后轮转向角目标值δ_TR。后轮转向角目标值δ_TR是使用前轮10以及后轮20双方使模型化车辆100转弯时的后轮20的转向角δ_R的理论值。

参照图2，式(3)中的δ_TR是后轮转向角目标值δ_TR。M是车辆1的惯性质量，能够应用于模型化车辆100。参照图4，L_R是后轴－重心间距离L_R。L是轴距(前后方向上的从旋转轴AF至旋转轴AR的距离)，是前轴－重心间距离L_F与后轴－重心间距离L_R之和。K_R是后轮20的侧偏刚度系数。惯性质量、后轴－重心间距离L_R、轴距以及侧偏刚度系数预先储存于未图示的姿势控制装置30的非易失性存储器。针对其他参数，在上述式(1)～式(2)中已经说明，因此省略说明。

说明式(3)的导出。图3所示的模型化车辆100的运动方程式用下述式(4)以及式(5)表示。

在式(4)以及式(5)中，β₀是基准时刻的重心滑动角β，β₀’是基准时刻的重心滑动角β的时间微分值。K_F是前轮10的侧偏刚度系数。γ₀’是基准时刻的横摆率γ₀的时间微分值。针对其他参数，在式(1)～式(3)中已经说明，因此省略说明。

在式(4)以及式(5)中，假定模型化车辆100的转弯处于定常状态。在定常状态下，模型化车辆100的车速V₀恒定，并且模型化车辆100的转弯半径恒定。在该情况下，基准时刻的重心滑动角β₀的时间微分值为零，基准时刻的横摆率γ₀的时间微分值为零。在该条件下，根据式(4)以及式(5)解出后轮20的转向角δ_R，由此能够获得下述式(6)。

在式(6)中，将后轮20的转向角δ_R置换为后轮转向角目标值δ_TR，将重心滑动角β₀置换为重心滑动角的目标值β^*，能够获得式(3)。

接下来，说明推定驱动力上限值F_lim的决定。参照图5，上限决定部35决定基准时刻(控制量检测部31检测出加速踏板15的操作量P的时刻)的推定驱动力上限值F_lim(步骤S105)。

具体而言，上限决定部35使用下述式(7)决定推定驱动力上限值F_lim。

在式(7)中，F_lim是推定驱动力上限值F_lim。V₀’是基准时刻的车速V₀的时间微分值。针对其他参数，在上述式(1)～式(2)中已经说明，因此省略说明。

如式(7)所示，推定驱动力上限值F_lim表示基准时刻的前轮11A、11B的驱动力与前轮11A、11B的横力的合力的大小。上限决定部35将使用式(7)计算出的推定驱动力上限值F_lim输出至后轮转向角决定部33的修正系数决定部332。

此外，由于通过式(7)获得的推定驱动力上限值F_lim是在基准时刻在前轮11A、11B产生的驱动力与横力的合力，所以不会超过轮胎摩擦圆的半径的大小。因此，推定驱动力上限值F_lim小于前轮11A、11B的轮胎摩擦圆的半径的大小。

接下来，说明修正系数C_R的决定。参照图5，修正系数决定部332使用通过驱动力推定部32推定出的推定前轮驱动力F_XF与通过上限决定部35被决定的推定驱动力上限值F_lim，决定修正系数C_R(步骤S106)。

具体而言，在推定前轮驱动力F_XF小于0的情况下，修正系数决定部332将修正系数C_R决定为0。在推定前轮驱动力F_XF大于推定驱动力上限值F_lim的情况下，修正系数决定部332将修正系数C_R决定为1。

另外，在推定前轮驱动力F_XF为0以上并且推定前轮驱动力F_XF为推定驱动力上限值F_lim以下的情况下，修正系数决定部332使用下述式(8)决定修正系数C_R。

在式(8)中，C_R是修正系数C_R，F_XF是推定前轮驱动力F_XF，F_lim是推定驱动力上限值F_lim。步骤S106的处理的结果是，通过修正系数决定部332将修正系数C_R决定为0以上1以下的数值。

接下来，说明后轮转向角目标值δ_TR的修正。参照图5，后轮转向角修正部333使用通过修正系数决定部332被决定的修正系数C_R，修正通过后轮转向角计算部331计算出的后轮转向角目标值δ_TR(步骤S107)。具体而言，后轮转向角修正部333使用下述式(9)修正后轮转向角目标值δ_TR。

δ_R ^*＝C_R×δ_TR···(9)

在式(9)中，δ_R ^*是后轮转向角指示值δ_R ^＊。即，后轮转向角指示值δ_R ^*是使用修正系数CR修正了的后轮转向角目标值δ_TR。针对式(9)中的其他参数，在上述式(1)～(5)中说明完毕，因此省略说明。

后轮转向角修正部333将通过式(9)获得的后轮转向角指示值δ_R ^*输出至后轮用助力转向装置23。后轮用助力转向装置23以后轮21A、21B的转向角δ_R成为从后轮转向角修正部333获取到的后轮转向角指示值δ_R ^*的方式控制后轮21A、21B。这样，姿势控制装置30通过反复执行图5所示的处理，实时决定后轮转向角指示值δ_R ^*。

接下来，说明姿势控制装置30的效果。首先，说明转向角δ_R基于加速踏板15的操作量P的控制。如上述所述，姿势控制装置30实时检测加速踏板15的操作量P，并且使用检测出的操作量P实时计算推定前轮驱动力F_XF。姿势控制装置30使用推定前轮驱动力F_XF决定后轮转向角指示值δ_R ^*，后轮用助力转向装置23以后轮21A、21B的转向角δ_R成为后轮转向角指示值δ_R ^*的方式控制后轮21A、21B的转向角δ_R。其结果是，姿势控制装置30能够抑制在现有的汽车等车辆在中低速域行驶的情况下车辆1具有的转向不足的特性。即，在车辆1在中低速域在旋转中加速的情况下，姿势控制装置30能够抑制车辆1的转弯半径增加的现象。

以下，详细说明能够抑制转向不足的特性的理由。

基于加速踏板15的操作量P计算推定前轮驱动力F_XF。即，推定前轮驱动力F_XF反映了车辆1的驾驶员想要使车辆1加速或是想要维持车辆1的速度等驾驶员的意图。姿势控制装置30使用推定前轮驱动力F_XF决定后轮转向角指示值δ_R ^*。即，基于车辆1的驾驶员对加速踏板15的操作量P控制后轮21A、21B的转向角δ_R。换言之，姿势控制装置30在意识到车辆1的驾驶员想要车辆1加速时，控制后轮21A、21B的转向角δ_R。

在车辆1不具有姿势控制装置30的情况下，车辆1因转向不足的特性，在中低速域在转弯过程中加速时，转弯半径增加。但是，车辆1通过具备姿势控制装置30，通过在中低速域在转弯过程中加速时控制后轮21A、21B的转向角δ_R，由此能够产生用于维持转弯半径的横力。其结果是，车辆1能够抑制在中低速域在转弯过程中加速时转弯半径增加的现象(转向不足的特性)。

另外，能够抑制增加方向盘13的旋转角的操作、松开加速踏板15的踩入的操作等、驾驶员为了维持车辆1的转弯半径所做的操作的操作次数的增加。即，姿势控制装置30能够减少车辆1的驾驶员的操作负担。

接下来，叙述后轮转向角基于车速V₀以及横摆率γ₀的控制。

姿势控制装置30使用车速V₀以及横摆率γ₀决定后轮转向角目标值δ_TR。如上述式(3)所示，姿势控制装置30在决定后轮转向角目标值δ_TR时不使用前轮11A、11B的转向角δ_F。另外，如上述式(1)、式(7)以及式(8)所示，姿势控制装置30在决定用于修正后轮转向角目标值δ_TR的修正系数C_R时，不使用前轮11A、11B的转向角δ_F。即，姿势控制装置30在决定后轮转向角指示值δ_R ^*时，不使用前轮11A、11B的转向角δ_F。

即，姿势控制装置30对后轮21A、21B的转向角δ_R的控制并不直接受到方向盘13的操作量的影响。换言之，姿势控制装置30对后轮21A、21B的转向角δ_R的控制用于维持车辆1的转弯半径，并不用于变更车辆1的行驶轨迹。除非在车辆1以恒定速度转弯过程中，车辆1的驾驶员使方向盘13的旋转角变化，否则维持车辆1的转弯半径。

姿势控制装置30使用车速V₀以及横摆率γ₀决定后轮转向角目标值δ_TR，因此在车辆1的驾驶员在转弯过程中使车辆1加速的情况下，为了维持转弯半径，也可以不操作方向盘13。即，姿势控制装置30能够更加减轻车辆1的驾驶员的操作负担。

接下来，叙述重心滑动角的目标值β^*的使用。

如上述式(3)所示，姿势控制装置30将重心滑动角的目标值β^*用于决定后轮转向角目标值δ_TR。如上述所述，将重心滑动角的目标值β^*决定为在前轮11A、11B产生的横力中的与自转成分相抵的值。其结果是，能够抑制前轮11A、11B的抓地力在轮胎摩擦圆饱和。以下，详细进行说明。

参照图4，将前轮10的转向角δ_F定义为中心轴线HL与前轮10的基准线L1所夹的角。前轮10的转向角δ_F包含重心滑动角β、自转成分S_F以及前轮横滑动角β_F。前轮横滑动角β_F是前轮10的基准线L1与前轮10的行进方向D1所夹的角。自转成分S_F相当于在车辆1转弯的情况下使前轮10的基准线L1的方向变化的成分。

这里，根据式(4)以及式(5)解出前轮10的转向角δ_F，由此能够获得下述式(10)。

式(10)的右边第一项相当于前轮横滑动角β_F。式(10)的右边第二项相当于图4所示的自转成分S_F。式(10)的右边第三项是重心滑动角的目标值β^*。在自转成分S_F与重心滑动角的目标值β^*相抵的情况下，式(10)的右边第二项与式(10)的右边第三项之和为零。

在以自转成分S_F与重心滑动角的目标值β^*相抵的方式设定了重心滑动角的目标值β^*的情况下，式(10)的右边仅由第一项构成。即，通过自转成分S_F与重心滑动角的目标值β^*相抵，能够使前轮10的转向角δ_F和前轮横滑动角β_F一致。换言之，前轮10的基准线L1和车辆1的中心轴线HL的方向一致。此时，前轮10成为在车辆在横摆率γ₀与车速V₀的运动中旋转的所需最低限度的横力(仅右边第一项)。

在车辆1在转弯过程中加速的情况下，前轮11A、11B的驱动力增加。此时，自转成分S_F与重心滑动角的目标值β^*相抵，前轮11A、11B的横力成为所需最低限度的横力(仅式(10)的右边第一项)。因此，前轮11A、11B的驱动力与横力的合力减少，能够抑制在前轮11A、11B中在轮胎摩擦圆饱和的现象。即，通过自转成分S_F与重心滑动角的目标值β^*相抵，能够防止前轮11A、11B的抓地力在轮胎摩擦圆饱和。因此，对于前轮11A、11B而言，能够扩大车辆1的驾驶员想要的加速所实现的范围。

接下来，叙述使用了修正系数C_R的后轮转向角目标值δ_TR的修正。

如上述式(9)所示，姿势控制装置30使用修正系数C_R决定后轮转向角指示值δ_R ^*。如式(1)所示，基于加速踏板15的操作量P决定推定前轮驱动力F_XF，如式(8)所示，计算修正系数C_R作为推定前轮驱动力F_XF相对于推定驱动力上限值F_lim的大小之比。

因此，姿势控制装置30能够根据车辆1的驾驶员对加速踏板15的操作量P的大小，控制后轮21A、21B的转向角δ_R。换言之，车辆1的驾驶员能够通过使加速踏板15的踩入量变化，控制后轮21A、21B的转向角δ_R。

另外，姿势控制装置30使用修正系数C_R决定后轮转向角指示值δ_R ^*，由此能够使后轮21A、21B的转向角δ_R，根据驾驶员操作的加速踏板15的操作量P变化。即，姿势控制装置30能够使驾驶员容易操纵车辆1的后轮21A、21B的转向角δ_R。以下，详细进行说明。

假定后轮21A、21B的转向角δ_R因有无踩入加速踏板15发生了变化，在该情况下，后轮21A、21B的转向角δ_R从零急剧变化为后轮转向角指示值δ_R ^*。其结果是，存在车辆1表现出车辆1的驾驶员不想要的举动的担忧。与此相对，姿势控制装置30通过后轮转向角目标值δ_TR乘以修正系数C_R决定后轮转向角指示值δ_R ^*，其中，上述修正系数C_R是0以上1以下的数值。由于能够根据驾驶员操作的加速踏板15的操作量P，使后轮转向角指示值δ_R ^*变化，所以能够使后轮21A、21B的转向角δ_R反映驾驶员的意图。

即，姿势控制装置30能够使驾驶员容易操纵车辆1的后轮21A、21B的转向角δ_R。

说明上述实施方式的变形例。在上述实施方式中，以后轮转向角决定部33输出通过修正系数C_R被修正的后轮转向角目标值δ_TR作为后轮转向角指示值δ_R ^*为例进行了说明，但并不限于此。后轮转向角决定部33也可以不使用修正系数C_R。即，后轮转向角决定部33也可以将后轮转向角目标值δ_TR作为后轮转向角指示值δ_R ^*保持原样地输出。

在上述实施方式中，如式(7)所示，上限决定部35将在基准时刻在前轮11A、11B产生的驱动力与横力的合力的大小，决定为推定驱动力上限值F_lim，并以该情况为例进行了说明，但并不限定于此。上限决定部35例如也可以将前轮11A、11B的抓地力的上限，决定为推定驱动力上限值F_lim。即，只要上限决定部35能够获取推定驱动力上限值F_lim，则用于决定推定驱动力上限值F_lim的条件并不特别限定。

在上述实施方式中，目标滑动角决定部34以重心滑动角的目标值β^*与自转成分S_F相抵的方式决定重心滑动角的目标值β^*，并以此为例进行了说明，但并不限定于此。只要以重心滑动角的目标值β^*与自转成分S_F之和为自转成分S_F的大小以下的方式决定重心滑动角的目标值β^*，用于决定重心滑动角的目标值β^*的条件并不特别限定。例如，在以重心滑动角的目标值β^*与自转成分S_F之和小于自转成分S_F的大小的方式决定了重心滑动角的目标值β^*的情况下，能够抑制前轮11A、11B的抓地力饱和。另外，目标滑动角决定部34也可以将重心滑动角的目标值β^*决定为零。在该情况下，能够使车辆1的行进方向DG和车辆1旋转的圆的切线方向一致。

在上述实施方式中，后轮转向角计算部331使用从模型化车辆100中导出的式(3)，计算后轮转向角目标值δ_TR，并以此为例进行了说明。但是，后轮转向角计算部331也可以使用式(3)以外的式子计算后轮转向角目标值δ_TR。例如，也可以使用从图3所示的模型化车辆100以外的模型化车辆中导出的式子，计算后轮转向角目标值δ_TR。即，后轮转向角计算部331基于基准时刻的车辆1的车速V₀以及横摆率γ₀计算后轮转向角目标值δ_TR即可。

在上述实施方式中，后轮转向角决定部33将通过修正系数C_R被修正的后轮转向角目标值δ_TR作为后轮转向角指示值δ_R ^*输出，并以此为例进行了说明，但并不限定于此。例如，后轮转向角决定部33也可以通过推定前轮驱动力F_XF乘以规定的系数，决定后轮转向角指示值δ_R ^*。即，后轮转向角决定部33基于推定前轮驱动力F_XF决定后轮转向角指示值δ_R ^*即可。

在上述实施方式中，使用加速踏板15的操作量P，通过式(1)计算出推定前轮驱动力。但是，由于由加速踏板15的操作，决定节流阀开度、燃料喷射量、车辆驱动用马达的电流，所以也可以取代加速踏板的操作量，将节流阀开度、燃料喷射量、车辆驱动用马达的电流作为驱动力控制装置的控制量用于计算推定前轮驱动力。

Claims

1.一种姿势控制装置，搭载于车辆，所述车辆使前轮驱动，控制前轮的转向角，并且控制后轮的转向角，其中，所述姿势控制装置具备：

控制量检测部，其检测所述车辆的驱动力控制装置的控制量；

驱动力推定部，其基于所述控制量推定在所述前轮产生的驱动力；以及

后轮转向角决定部，其基于通过所述驱动力推定部推定出的驱动力亦即推定前轮驱动力，决定用于控制所述后轮的转向角的后轮转向角指示值。

2.根据权利要求1所述的姿势控制装置，其中，

所述后轮转向角决定部包含后轮转向角计算部，该后轮转向角计算部基于基准时刻的所述车辆的速度与所述基准时刻的所述车辆的横摆率，计算所述后轮转向角指示值，其中，所述基准时刻是推定出所述推定前轮驱动力的时刻。

3.根据权利要求2所述的姿势控制装置，其中，

还具备目标滑动角决定部，该目标滑动角决定部决定重心滑动角的目标值，所述重心滑动角是所述车辆的行进方向与通过所述车辆的重心并且在所述车辆的前后方向延伸的车辆基准线所夹的角，

在所述姿势控制装置中，所述后轮转向角计算部基于所述重心滑动角的目标值，计算所述后轮转向角指示值，

所述目标滑动角决定部以所述重心滑动角的目标值与自转成分角之和小于所述自转成分角的方式，决定所述重心滑动角的目标值，其中，所述自转成分角由所述基准时刻的所述车辆的横摆率以及所述基准时刻的所述车辆的速度产生。

4.根据权利要求2或3所述的姿势控制装置，其中，

所述后轮转向角决定部还包含：

修正系数决定部，其获取所述推定前轮驱动力的大小的上限值，并且使用获取到的上限值与所述推定前轮驱动力的大小决定修正系数；以及

后轮转向角修正部，其使用所述修正系数，修正通过所述后轮转向角计算部被决定的所述后轮转向角指示值。

5.根据权利要求4所述的姿势控制装置，其中，

还具备上限决定部，其将在所述基准时刻在所述前轮产生的驱动力与在所述基准时刻在所述前轮产生的横力的合力的大小决定为所述上限值。