CN114763125B - 车辆控制系统 - Google Patents

Abstract

车辆控制系统。一种在车辆的转弯操纵的初始阶段从车辆行为改变装置(33、34)请求控制量(Fbadd)以改善车辆的转弯操纵的控制装置(31)包括：附加减速度计算单元(43)，其基于转向角来计算将施加到所述车辆的附加减速度(Gxadd)；目标控制量计算单元(45)，其基于所述附加减速度来计算针对所述车辆行为改变装置的控制量；崎岖道路水平计算单元(66)，其基于轮速度来计算道路的崎岖道路水平(LR)；以及控制量校正单元(44)，其基于所述崎岖道路水平来校正所述控制量，所述崎岖道路水平计算单元被配置为校正所述轮速度以便消除由所述车辆的转弯操纵引起的所述轮速度的变化，并通过使用校正后的轮速度来计算所述崎岖道路水平。

Description

车辆控制系统

技术领域

本发明涉及在转弯操纵的早期阶段中将车辆的负载转移到前轮的一侧以改善车辆操纵的车辆控制系统。

背景技术

在已知用于改善车辆转弯性能的车辆控制系统中，在转弯操作开始时在不考虑车辆操作者的制动操作的情况下在前轮中产生制动力，使得车辆的负载被转移到前轮的一侧。例如，参见JP2020-100320A。通过将车辆的负载移动到前轮的一侧，增加了前轮与路面之间的摩擦力，并且所得的在前轮中产生的横向力的增加改善了车辆的转弯性能。这涉及车辆姿态的适当改变。在JP2020-100320A中公开的车辆控制系统设置有包括制动装置和动力装置的多个制动力产生装置，并通过从可用制动力产生装置中适当地选择用于产生必要制动力的装置来减少采用制动装置的频率。

该现有技术的车辆控制系统在计算将在车辆中产生的附加减速度时，假定车辆行驶的路面是平坦的。因此，根据路面状况，计算出的附加减速度可能变为不足或过大。

例如，如果正在崎岖道路上行驶时在车辆中产生强烈的附加减速度，则车身的俯仰将增加，因此悬架可以触底(减震筒最大程度地缩短)，并且行驶品质会劣化。另外，当通过减小动力装置的输出转矩而产生附加减速力时，由于转矩波动导致的动力装置引起的振动与路面输入引起的振动的组合，车辆的行驶品质会劣化。

增加在前轮中产生的横向力的方法不限于在转向开始时对车辆施加附加减速度。例如，通过增加可变减震力阻尼器的减震力，可以通过转向阻力将负载迅速转移到前轮侧，该转向阻力是指向后侧的前轮横向力的分量。在这种情况下，悬架的行程状况根据道路良好还是不良而大幅不同。因此，如果在不良的道路上行驶时输出针对良好道路设计的减震力可变阻尼器的控制命令，则行驶品质会显著受损。

发明内容

鉴于现有技术的这样一个问题，本发明的主要目的是提供一种车辆控制系统，其可以通过以对应于道路状况的方式增加前轮的横向力来改变车辆的姿态以改善车辆操纵，使得防止了车辆的行驶品质受损。

本发明的目的可以通过提供一种车辆控制系统30来实现，所述车辆控制系统30包括：车辆行为改变装置6、22，其被配置为改变车辆1的行为，以便将所述车辆的负载转移到所述车辆的前轮4A的一侧；控制装置31，其在所述车辆的转弯操纵的初始阶段请求针对所述车辆行为改变装置的控制量Fbadd；以及车辆状态信息获取装置33、34，其获取包括转向角δ和轮速度Vw的车辆状态信息，其中，所述控制装置包括：附加减速度计算单元43，其至少基于所述转向角来计算将施加到所述车辆的附加减速度Gxadd；目标控制量计算单元45，其基于所述附加减速度来计算针对所述车辆行为改变装置的所述控制量；崎岖道路水平计算单元66，其基于所述轮速度来计算所述车辆行驶的道路的崎岖道路水平LR；以及控制量校正单元44，其基于所述崎岖道路水平来校正所述控制量，所述崎岖道路水平计算单元被配置为校正所述轮速度以便消除由所述车辆的转弯操纵引起的所述轮速度的变化，并通过使用校正后的轮速度来计算所述崎岖道路水平。

由此，通过使用由崎岖道路水平计算单元校正的轮速度来计算崎岖道路水平，以便消除由于转弯引起的变化量，使得可以准确地计算行驶道路的崎岖道路水平。结果，可以根据崎岖道路水平适当地校正针对车辆行为改变装置的控制量。

优选地，所述控制量校正单元44被配置为校正所述控制量，以便在所述崎岖道路水平高时减弱所述控制量。

由于在崎岖道路上针对车辆行为改变装置的控制量减弱，因此防止了由于车辆行为改变装置的操作而损害乘坐舒适性。

优选地，所述控制装置31还包括基于所述轮速度来计算滑移率S的滑移率计算单元67，其中，所述控制量校正单元44基于所述崎岖道路水平来计算针对所述控制量的校正量K，当所述滑移率处于所述滑移率等于或小于预定阈值Sth的低滑移状态时，所述控制量校正单元按计算出的所述校正量来校正所述控制量，并且当所述滑移率处于所述滑移率大于所述预定阈值的高滑移状态时，所述控制量校正单元按所述校正量的前一值来校正所述控制量。

由于相对于路面输入而正常波动的轮速度在高滑移状态下不考虑路面输入而波动，因此不能在高滑移状态下通过使用轮速度来计算崎岖道路水平。根据本发明的这个方面，在高滑移状态的情况下，按校正量的前一值或就在高滑移状态开始之前获得的值来校正控制量，使得可以针对车辆行为改变装置请求根据崎岖道路水平的适当控制量。

优选地，所述控制量校正单元在所述高滑移状态之后的低滑移状态开始之后的规定时间段内，按所述校正量的前一值来校正所述控制量。

由此，可以避免在从高滑移状态向低滑移状态转变之后校正量的突然改变。

优选地，所述控制量校正单元基于所述崎岖道路水平来计算针对所述控制量的校正量，确定是否正在请求基于所述附加减速度的所述控制量，并且在正在请求所述控制量的情况下，所述控制量校正单元用所述校正量的前一值来校正所述控制量。

如果在转弯操纵期间针对控制量的校正量改变，则驾驶员可能感到转弯操纵期间车辆行为的不连续性，结果可能体验到一些不适。

根据本发明的这个方面，在转弯操纵的初始阶段中正在输出基于附加减速度计算出的控制量的状态下，校正量保持前一值，使得防止了驾驶员在转弯操纵期间由于车辆行为而体验到不适。

因此，本发明提供了一种车辆控制系统，其可以通过以对应于道路状况的方式增加前轮的横向力来改变车辆的姿态以改善车辆操纵，使得防止了车辆的行驶品质受损。

附图说明

图1是根据本发明的实施方式的配备有车辆控制系统的车辆的框图；

图2是车辆控制系统中包括的控制装置的功能框图；

图3是示出了控制装置的操作模式的时序图；

图4是控制装置的控制横向加速度计算单元的功能框图；

图5是转向阻力微分值计算单元的功能框图；

图6是附加减速度计算单元的功能框图；

图7是校正参数计算单元的功能框图；

图8是示出了在崎岖道路水平计算处理中各种变量的变化的时间图；

图9是示出了滑移率计算处理中各种变量的变化的时间图；

图10是附加减速度校正单元的功能框图；

图11是校正系数图的示例；

图12是示出了崎岖道路水平的计算示例的时间图；以及

图13是示出了附加减速度校正处理中各种变量的变化的时间图。

具体实施方式

下面，参考附图描述根据本发明的实施方式的车辆控制系统30。

图1是根据本实施方式的装配有车辆控制系统30的车辆1的结构的示意图。如图1中所示，该实施方式的车辆1由包括车身2的四轮车辆组成，车身2形成车辆1的结构框架，从而经由相应的悬架装置3支撑一对前轮4A和一对后轮4B。

车辆1设置有驱动轮4(4A、4B)的动力装置6。动力装置6可以由诸如汽油发动机和柴油发动机这样的内燃机和电动机中的至少一种组成。本实施方式的车辆1是其中动力装置6是汽油发动机并且动力装置6的驱动力和制动力(旋转阻力)传输到前轮4A的前轮驱动车辆。动力装置6是产生作用在车辆1上的驱动力的驱动力产生装置，也是产生作用在车辆1上的制动力的制动力产生装置。动力装置6也是通过产生驱动力或制动力来改变车辆1的行为的车辆行为改变装置。另选地，车辆1可以是四轮驱动车辆或后轮驱动车辆。

各悬架装置3包括由车身2枢转地支撑的悬架臂7、由悬架臂7支撑以可旋转地支撑前轮4A或后轮4B的转向节8以及设置在车身2和悬架臂7之间的弹簧11和阻尼器12。每个阻尼器12可以包括可变减震力阻尼器。在这种情况下，阻尼器可以用作通过变化其减震力来改变车辆1的行为的车辆行为改变装置。

车辆1设置有使前轮4A转向的转向装置15。转向装置15包括由车身2绕其轴线可旋转地支撑的转向轴16、设置在转向轴16的上端处的方向盘17、设置在转向轴16的下端处的小齿轮以及横向延伸并与小齿轮啮合的齿条18。齿条18的两端分别经由拉杆连接到左右转向节8。当连接到转向轴16的方向盘17转动时，齿条18在对应方向上横向移动，从而致使前轮4A经由对应的转向节8而转向。另外，转向轴16装配有电动机，该电动机响应于来自驾驶员的转向输入向转向轴16施加辅助转矩。

前轮4A和后轮4B中的每一个设置有制动装置20。制动装置20可以由盘式制动装置组成，该盘式制动装置被配置为借助于从油压供应装置21供应的油压在对应的轮4A、4B上产生制动力。制动系统22由不同轮的制动装置20和油压供应装置21形成。制动系统22是产生作用在车辆1上的制动力的制动力产生系统。制动系统22可以用作通过向车辆1施加制动力来改变车辆1的行为的车辆行为改变装置。油压供应装置21被配置为独立地控制供应到各制动装置20的液压，使得施加到制动系统22的前轮4A和后轮4B的制动力可以独立于彼此改变。

车辆1设置有控制车辆1的行为的车辆控制系统30。车辆控制系统30包括控制装置31作为其主要部分。控制装置31基本上是由微型计算机、ROM、RAM、外围电路、输入/输出接口、各种驱动器等构成的电子控制电路(ECU)。控制装置31连接到动力装置6、油压供应装置21和各种传感器，以便能够经由诸如CAN(控制器局域网)这样的通信装置交换信号。

车身2设置有检测加速器踏板的操作量的加速器踏板传感器以及检测制动踏板的操作量的制动踏板传感器。控制装置31执行多个控制操作。在这些控制操作之一中，用制动踏板的操作量计算将由制动系统22产生的目标制动力Fbt，并且根据目标制动力Fbt控制油压供应装置21。在另一控制操作中，控制装置31基于加速器踏板的操作量来控制动力装置6。

控制装置31不考虑由车辆操作者执行的加速器踏板操作或制动踏板操作，控制制动系统22和动力装置6中的至少一个以通过在转弯操作的早期阶段将车辆1的负载向前轮4A的一侧转移来增加前轮4A的横向力。更具体地，控制装置31不顾及驾驶员的加速器踏板操作和制动踏板操作基于表示车辆1的动态状态的车辆状态量来计算将添加到或施加到车辆1的附加减速度Gxadd，并控制制动系统22和动力装置6中的至少一个，以便产生与附加减速度Gxadd对应的附加制动力Fbadd。车辆状态量包括作为车辆1的速度的车辆速度V、作为前轮4A的转向角的前轮转向角δ、作为前轮4A的转向角速度的前轮转向角速度ω、作为车辆1绕穿过其重心的竖直轴线的角速度的偏航率r等。

车身2设置有作为车辆状态量检测装置的车辆轮速度传感器33、前轮转向角传感器34、前轮转向角速度传感器35和偏航率传感器36。前轮4A和后轮4B中的每一个设置有将响应于对应轮4A、4B的旋转而生成的脉冲信号输出到控制装置31的对应的车辆轮速度传感器33。控制装置31基于来自车辆轮速度传感器33的信号来获取前轮4A和后轮4B的轮速度Vw，并通过对不同轮的轮速度Vw求平均来获取车辆速度V。车辆速度V在向前移动时被作为正值获取，而在向后移动时被作为负值获取。

前轮转向角传感器34将与转向轴16的旋转角(方向盘转向角)对应的信号输出到控制装置31。控制装置31通过将方向盘转向角乘以预定传动比来将从前轮转向角传感器34输入的旋转角转换为作为转向轮的前轮4A的旋转角(前轮转向角)，并获取前轮转向角δ。前轮转向角δ在左转操作期间被作为正值获取，而在右转操作期间被作为负值获取。

前轮转向角速度传感器35将与转向轴16的旋转角速度(方向盘转向角速度)对应的信号输出到控制装置31。控制装置31通过将从前轮转向角速度传感器35输入的角速度乘以预定传动比来将从前轮转向角速度传感器35输入的角速度转换为作为转向轮的前轮4A的转向角速度(前轮转向角速度)，并获取前轮转向角速度ω。前轮转向角速度ω在向左转动操作期间被作为正值获取，而在向右转动操作期间被作为负值获取。前轮转向角速度ω是前轮转向角δ的时间微分值，由d/dtδ表示。下文中，在数学公式和附图中，d/dt可以用处于变量上方的点来表示。在该特定情况下，前轮转向角速度ω不是作为通过对前轮转向角δ求时间微分而计算出的值而是作为与从前轮转向角速度传感器35输出的角速度对应的速度检测值获得的。

在另一实施方式中，前轮转向角传感器34检测齿条18在横向方向上的行程，并且控制装置31将从前轮转向角传感器34输入的行程乘以预定系数以获得前轮转向角δ。此外，可以布置为使得前轮转向角速度传感器35检测齿条18在横向方向上的行程速度，并且控制装置31将从前轮转向角传感器34输入的行程速度乘以预定系数以获得前轮4A的转向角速度。因此，前轮转向角速度被检测为与齿条18的线性行程速度对应的值。

偏航率传感器36将与给定为车辆绕穿过其重心的竖直轴线的角速度的偏航率r对应的信号转发到控制装置31。控制装置31根据来自偏航率传感器36的信号来获取偏航率r。偏航率在车辆1正在左转时为正值(从上方看时，逆时针旋转)，而在车辆1正在右转时为负值(从上方看时，顺时针旋转)。

控制装置31用作与车辆轮速度传感器33协作地获取车辆速度V的车辆速度获取装置、与前轮转向角传感器34协作地获取前轮转向角δ的前轮转向角获取装置、与前轮转向角速度传感器35协作地获取前轮转向角速度ω的前轮转向角速度获取装置以及与偏航率传感器36协作地获取偏航率r的偏航率获取装置。

如图2中所示，控制装置31包括控制横向加速度计算单元41、转向阻力微分值计算单元42、附加减速度计算单元43、附加减速度校正单元44、附加制动力计算单元45和校正参数计算单元46。校正参数计算单元46是根据车辆状态量来计算用于校正附加减速度Gxadd以便对应于路面状况和车辆1的行驶状况的校正参数的功能单元。

控制横向加速度计算单元41基于前轮转向角δ、前轮转向角速度ω和车辆速度V来计算用于附加减速度控制(下文中将讨论)的控制横向加速度Gy。转向阻力微分值计算单元42计算通过对从控制横向加速度Gy、前轮转向角δ和前轮转向角速度ω获得的作为引导到车辆1后侧的前轮4A的横向力的分量的转向阻力GxD求时间微分而获得的转向阻力微分值d/dt GxD。附加减速度计算单元43根据转向阻力微分值d/dt GxD来计算将施加到车辆1的附加减速度Gxadd。

附加减速度校正单元44根据由校正参数计算单元46计算出的校正参数(下文中将讨论的崎岖道路水平LR和滑移率S)来校正附加减速度Gxadd。附加制动力计算单元45基于经校正的附加减速度Gxadd来计算将在动力装置6和/或制动系统22中产生的附加制动力Fbadd。附加减速度校正单元44通过校正附加减速度Gxadd来校正附加制动力Fbadd(用校正后的附加减速度Gxadd来计算)。

通过操作这些功能单元，控制装置31执行附加减速度控制，以产生从动力装置6和/或制动系统22作用在车辆1上的制动力。控制装置31通过执行附加减速度控制以便生成附加减速度Gxadd来致使车辆1的负载转移到前轮4A的一侧。

以这种方式，控制装置31基于前轮转向角δ、前轮转向角速度ω和车辆速度V来计算附加制动力Fbadd，并执行附加减速度控制，由此由动力装置6和/或制动系统22产生将施加到车辆1的制动力。由控制装置31在不使用由横向加速度传感器检测到的车辆1的实际横向加速度的情况下执行该控制处理。结果，控制横向加速度Gy可以相对于实际横向加速度相位提前，使得可以比使用实际横向加速度时更早地在车辆1中产生附加减速度Gxadd。因此，可以减少可能由获取传感器信息时的通信延迟、目标制动力信息的通信延迟和制动力产生器的响应延迟引起的附加减速度Gxadd的时间延迟。

图3是示出由控制装置31执行的附加减速度控制的工作原理的时序图。如图3中所示，当操作方向盘17并且前轮转向角δ增大时，在前轮4A中形成行进阻力(转向阻力GxD)，并且如实线所示出的，车辆1减速达与转向阻力量对应的量(由于该转向阻力GxD)。车辆1的减速致使车辆1的前轮负载以对应量增加。与转向阻力对应的车辆1的减速度或前轮负载的增加相对于前轮转向角δ的增加以一些时间延迟出现。因此，在前轮4A的转向与所得的转向阻力增加之间存在一些响应延迟。

另一方面，转向阻力微分值d/dt GxD相对于转向阻力GxD相位提前90°。因此，当附加减速度计算单元43基于转向阻力微分值d/dt GxD来计算附加减速度Gxadd，并且控制装置31基于该计算出的转向阻力微分值d/dt GxD来产生附加制动力Fbadd时，附加减速度Gxadd按由于如图3中的虚线所示出的转向阻力而导致车辆1的总减速度相对于减速度分量相位提前这样的方式被另外施加到车辆1。结果，与不施加附加减速度Gxadd的情况相比，前轮负载开始以提前相位增加，使得车辆1的转弯性能得以改善。

如图4中所示，控制横向加速度计算单元41包括前轮转向角增益设置单元47、前轮转向角速度增益设置单元48、控制横向加速度算术计算单元49和低通滤波器(下文中简称为LPF 50)。前轮转向角增益设置单元47设置前轮转向角增益G1，该前轮转向角增益G1是用于基于车辆速度V来计算控制横向加速度Gy的相对于前轮转向角δ的第一校正值。前轮转向角速度增益设置单元48设置前轮转向角速度增益G2，该前轮转向角速度增益G2是用于基于车辆速度V来计算控制横向加速度Gy的前轮转向角速度ω的第二校正值。控制横向加速度算术计算单元49基于前轮转向角δ、前轮转向角速度ω、前轮转向角增益G1和前轮转向角速度增益G2来计算控制横向加速度Gy。

前轮转向角增益设置单元47设置有前轮转向角增益图，该前轮转向角增益图定义了车辆速度V与前轮转向角增益G1之间的关系，使得可以实现根据车辆速度V而改变的横向加速度对前轮转向角δ的所期望响应特性。前轮转向角增益设置单元47从前轮转向角增益图中提取与车辆速度V对应的值，并将所提取的值设置为前轮转向角增益G1。

前轮转向角速度增益设置单元48设置有定义车辆速度V与前轮转向角速度增益G2之间的关系的前轮转向角速度增益图，使得可以实现根据车辆速度V改变的横向加速度对前轮转向角速度ω的所期望响应特性。前轮转向角速度增益设置单元48从前轮转向角速度增益图中提取与车辆速度V对应的值，并将所提取的值设置为前轮转向角速度增益G2。

控制横向加速度算术计算单元49通过计算下面给出的式(1)来计算控制横向加速度Gy：

G_y＝G1·δ+G2·ω …(1)

因此，控制横向加速度算术计算单元49通过将前轮转向角δ乘以作为基于车辆速度V的第一校正值的前轮转向角增益G1来计算第一乘积值(式(1)的第一乘积值)，通过将前轮转向角速度ω乘以作为基于车辆速度V的第二校正值的前轮转向角速度增益G2来计算第二乘积值(式(1)的第二乘积值)，并通过将第一乘积值与第二乘积值彼此相加来计算控制横向加速度Gy。通过使用控制横向加速度计算单元41以这种方式计算控制横向加速度Gy，致使控制横向加速度Gy对车辆1的横向加速度的贡献按实际横向加速度对转向操作的响应以最佳方式随车辆速度V改变这样的方式随车辆速度V而改变。

当计算控制横向加速度Gy时，控制横向加速度算术计算单元49使用从前轮转向角速度传感器35获取的前轮转向角速度ω而非从前轮转向角传感器34获取的前轮转向角δ的时间微分值。由此，防止用于计算控制横向加速度Gy的式(1)为高阶的等式。

LPF 50对由控制横向加速度算术计算单元49计算出的控制横向加速度Gy执行低通滤波处理。结果，抑制了高频增益的增加，使得防止了控制横向加速度Gy在高频区域中的不当波动，并且基本上消除了控制横向加速度Gy中的噪声。通过以这种方式使用控制横向加速度计算单元41对控制横向加速度Gy执行低通滤波处理，变得可以向车辆1施加稳定的制动力。

式(1)是基于包括用于在车辆1的常规的平面二自由度模型的控制横向加速度Gy的式中忽略或不考虑二阶延迟分量和微分分量的逼近。控制横向加速度算术计算单元49以这种方式基于前轮转向角δ、前轮转向角速度ω和车辆速度V通过使用式(1)来计算控制横向加速度Gy。因此，与使用平面二自由度模型计算控制横向加速度Gy的常规技术相比，控制横向加速度Gy的相位可以提前，并且可以早期在车辆1中产生附加减速度Gxadd。

图5是转向阻力微分值计算单元42的功能框图。如图5中所示，转向阻力微分值计算单元42包括死区阈值设置单元51、绝对值计算单元52、负值计算单元53、死区处理单元54、控制横向加速度前轮分量计算单元55、离散微分计算单元56和转向阻力微分值算术计算单元57。

死区阈值设置单元51根据车辆速度V设置用于控制横向加速度Gy的死区处理的阈值Gyth。更具体地，死区阈值设置单元51将阈值Gyth设置为随车辆速度V越来越高而变大的正值。绝对值计算单元52计算由死区阈值设置单元51设置的阈值Gyth的绝对值。由于死区阈值设置单元51将正值设置为阈值Gyth，因此绝对值计算单元52将阈值Gyth原样地输出。负值计算单元53将阈值Gyth乘以-1以将阈值Gyth转换为负值，并输出转换后的负值阈值-Gyth。

死区处理单元54通过使用正阈值Gyth和负值阈值-Gyth对控制横向加速度Gy执行死区处理。更具体地，当输入的控制横向加速度Gy的绝对值等于或小于阈值Gyth(|Gy|≤Gyth)时，作为死区处理，死区处理单元54输出0作为控制横向加速度Gy，并且当输入的控制横向加速度Gy的绝对值大于阈值Gyth(|Gy|>Gyth)时，控制横向加速度Gy的绝对值减小了阈值Gyth，并且作为死区处理，该减小的值被作为控制横向加速度Gy输出。

通过以这种方式执行死区处理，死区处理单元54在绝对值等于或小于预定阈值Gyth的死区区域中输出0作为控制横向加速度Gy。因此，在死区区域中，不产生附加减速度Gxadd，使得车辆行为与安装有车辆控制系统30的基础车辆的行为相同。因此，在车辆大体笔直向前行进的前轮转向角δ的范围(死区区域)中，转向反作用力与基础车辆的转向反作用力相同，并且车辆1保持与基础车辆相同的响应性。在该操作条件下，由于附加制动力Fbadd的出现频率降低，因此制动系统22和制动灯的耐久性降低没有受到不利影响。另外，在与该控制死区对应的操作范围中，由于在前轮转向角δ小的范围中附加制动力Fbadd没有作用在车辆1上，因此防止了车辆控制系统30的操作妨碍被配置为在车辆正在笔直向前行进时操作的其他功能装置的操作。另一方面，当控制横向加速度Gy开始超过预定阈值Gyth时，在死区处理之后，控制横向加速度作为从0开始增加的连续值输出。因此，附加减速度Gxadd逐渐增加，使得可以在保持平稳车辆行为的同时，改善车辆1的转弯性能。

控制横向加速度前轮分量计算单元55将经过死区处理的控制横向加速度Gy乘以前轴质量比mf/m(即前轴质量mf与车辆质量m的比率)，以计算作为控制横向加速度Gy的前轮分量的控制横向加速度前轮分量Gyf。离散微分计算单元56对控制横向加速度前轮分量Gyf求微分，以计算控制横向加速度前轮分量微分值d/dt Gyf。转向阻力微分值算术计算单元57通过使用下面给出的式(2)用前轮转向角δ、前轮转向角速度ω、控制横向加速度前轮分量Gyf和控制横向加速度前轮分量微分值d/dt Gyf来计算作为转向阻力GxD(＝Gyf·δ)的微分值的转向阻力微分值d/dt GxD(＝d/dt(Gyf·δ))。

图6是附加减速度计算单元43的功能框图。如图6中所示，附加减速度计算单元43包括提前时间常数乘法单元61、负值计算单元62、LPF 63(低通滤波器)和低值选择单元64。

提前时间常数乘法单元61将转向阻力微分值d/dt GxD乘以提前时间常数τc。结果，作为用于计算图3中示出的附加减速度Gxadd的基础的转向阻力微分值d/dt GxD的大小改变，使得相对于总减速度的转向阻力的减速度的相位提前度得以调整。负值计算单元62通过将转向阻力微分值d/dt GxD与提前时间常数τc的乘积乘以-1来将该乘积转换为负值，使得车辆1中产生的前后加速度变为负值(减速度)。LPF 63对通过负值计算单元62转换为负值的值执行低通滤波处理。结果，抑制了高频增益的增加，使得抑制了高频区域中附加减速度Gxadd的波动，并且消除了噪声。低值选择单元64将从LPF 63输出的值与0进行比较，选择将作为附加减速度Gxadd输出的较低值。从低值选择单元64输出的附加减速度Gxadd是等于或小于0的值。

如图2中所示，从附加减速度计算单元43输出的附加减速度Gxadd输出通过附加减速度校正单元44经历适当的校正处理。下文中，将更详细地讨论校正处理的细节。附加制动力计算单元45使用从附加减速度校正单元44输出的经校正的附加减速度Gxadd来计算附加制动力Fbadd。控制装置31将从附加制动力计算单元45输出的附加制动力Fbadd与目标制动力Fbt相加，并致使动力装置6和/或制动系统22产生组合的目标制动力。结果，如图3中所示，在车辆1中产生作为附加减速度Gxadd与由于转向阻力导致的减速度的组合而给出的减速度，使得改善了车辆1的转弯性能。

下面，将讨论由附加减速度校正单元44对附加减速度Gxadd执行的校正处理的细节。首先讨论对校正参数的计算，然后讨论附加减速度校正处理。

图7是校正参数计算单元46的功能框图。校正参数计算单元46包括计算车辆正行驶的道路的崎岖道路水平LR的崎岖道路水平计算单元66以及计算滑移率S的滑移率计算单元67。崎岖道路水平LR是路面不平顺性的指标，其值随着路面不平顺性变得更严重而变大，而其值随着路面变得更平坦或更平滑而变小。滑移率S被计算为轮胎的表观滑移速度与轮速度Vw的比率。轮胎的表观滑移速度被计算为轮速度Vw与车辆速度V之间的差值的绝对值。因此，滑移率S在行驶期间和制动期间都被计算为正值。在本实施方式中，轮胎的表观滑移速度被计算为通过从每一侧的后轮4B的轮速度Vw减去前轮4A的轮速度Vw而获得的差值的绝对值，如下文中将描述的。

崎岖道路水平计算单元66执行基于前轮4A的轮速度Vw、偏航率r和车辆速度V来计算崎岖道路水平LR的崎岖道路水平计算处理。下面，将详细描述崎岖道路水平计算处理。

在崎岖道路水平计算单元66中，轮速度波动提取单元68从左前轮和右前轮4A的轮速度Vw提取由路面输入引起的轮速度波动ΔVw。更具体地，轮速度波动提取单元68从自轮速度传感器33输入的前轮4A的轮速度Vw中减去加速度/减速度分量和转向分量，以提取完全由于路面输入引起的轮速度波动ΔVw。

例如，轮速度波动提取单元68可以通过以下方法提取轮速度波动ΔVw。具体地，在轮速度波动提取单元68中，LPF 69(低通滤波器)对每个前轮4A的轮速度Vw进行滤波，以获得与不包括路面输入分量的车身速度大致相等的值。通过转弯校正单元70将滤波处理之后的每个轮速度Vw转换为对应前轮4a的位置处的车身速度。具体地，转弯校正单元70基于左前轮和右前轮4A的轮速度Vw、偏航率r、轴距和轮距(tread)来计算在前轮轴中心位置处的转弯半径和车身速度。通过将每个前轮4a的位置处的转弯半径比率与前轮轴中心位置处的车身速度相乘，计算出对应前轮4A的位置处的车身速度。在轮速度波动提取单元68中，减法器71从自轮速度传感器33输入的对应前轮4A的轮速度Vw中减去每个前轮4A的位置处的车身速度，以提取完全由于路面输入引起的轮速度波动ΔVw。

在该实施方式中，由轮速度波动提取单元68对由于路面输入引起的轮速度波动ΔVw执行提取处理，但本发明不限于该实施方式。也可以使用诸如在JP2015-47907A和JP2016-22830A中公开的方法这样的其他方法。

由路面输入引起并由轮速度波动提取单元68提取的轮速度波动ΔVw被带通滤波器(下文中被称为BPF 72)滤波。BPF 72可以具有允许影响乘坐舒适性的频率分量通过的带通特性。由BPF 72滤波的轮速度波动ΔVw由绝对值计算电路73转换为绝对值。从绝对值计算电路73输出的左右前轮4A的前轮速度波动ΔVw由平均值电路74转换为平均值，使得它可以用作车辆1的输入值，并在输入到乘法器76之前由LPF 75(低通滤波器)滤波或平滑。

输入到崎岖道路水平计算单元66的车辆速度V由崎岖道路水平基值设置单元77转换为崎岖道路水平基值LRb。崎岖道路水平基值设置单元77设置有崎岖道路水平转换图，并将对应于车辆速度V的崎岖道路水平基值LRb转发到乘法器76。乘法器76通过将崎岖道路水平基值LRb与由于路面输入引起的轮速度波动ΔVw相乘来计算行驶道路的崎岖道路水平LR。

以这种方式，崎岖道路水平计算单元66校正轮速度Vw，以便去除由于转弯引起的分量，并通过使用校正后的轮速度Vw来计算崎岖道路水平LR。因此，可以准确地计算出行驶道路的崎岖道路水平LR。结果，根据崎岖道路水平LR适当地校正在动力装置6和/或制动系统22中产生的附加减速度Gxadd。

图8是示出了在车辆正在比利时矩形块石路(鹅卵石路)上行驶的示例中的崎岖道路水平计算处理中涉及的各种变量的时序图。在图中，“fr”表示右前轮4A，并且“fl”表示左前轮4A。图8中的(A)示出了从图7中示出的轮速度波动提取单元68输出的左前轮和右前轮4A的轮速度波动ΔVw。图8中的(B)示出了由图7中示出的BPF 72处理之后左前轮和右前轮4A的轮速度波动ΔVw。图8中的(C)示出了从图7的平均值电路74输出的左轮和右轮速度波动ΔVw的绝对值的平均值以及通过图7中示出的LPF 75处理该绝对值而获得的值。图8中的(D)示出了从图7中示出的崎岖道路水平计算单元66输出的崎岖道路水平LR。

BFP 72提取在相关频率范围内的图8的(A)中示出的每个前轮4A的轮速度波动ΔVw的分量。该频率分量表示道路输入，并且图8的(C)中示出的左幅度和右幅度的绝对值的平均值指示输入的幅度。然后，平滑后的值指示车辆1的行驶道路的不平坦状态或崎岖度的度量。行驶道路的不平坦状态根据车辆速度V而变化，并且行驶道路的崎岖道路水平LR是通过将该值与根据车辆速度V设置的崎岖道路水平基值LRb相乘来计算的。

再次参照图7，滑移率计算单元67执行用于基于车辆速度V、偏航率r和后轮4B的轮速度Vw来计算滑移率S的滑移率计算处理。下文中，将描述滑移率计算处理的细节。

在滑移率计算单元67中，后轮速度校正单元79基于偏航率r来校正后轮4B的轮速度Vw。更具体地，后轮速度校正单元79计算前轮轴中心和后轮轴中心处的转弯半径，并且基于轮距，分别计算左前轮和右前轮4A的转弯半径以及左后轮和右后轮4B的转弯半径。然后，后轮速度校正单元79根据计算出的转弯半径来校正右后轮和左后轮4B的轮速度Vw，以便补偿由于转弯半径差异而导致的前轮和后轮4B之间的差异。

前/后轮速度差计算单元80通过针对前后轮对中的每一个从前轮4A的轮速度Vw中减去后轮4B的轮速度Vw来计算前/后轮速度差。每个前/后轮速度差通过由LPF 81(低通滤波器)滤波而被转换为不包含路面输入分量的值。滤波处理之后的前后轮对的前/后轮速度差均作为分子输入到除法器82。车辆速度V作为分母输入到除法器82。因此，除法器82通过将对应的前/后轮速度差除以车辆速度V来针对前后轮对中的每一个计算前/后轮速度差比率。

左右前/后轮速度差比率由绝对值计算电路83转换为绝对值，并作为车辆1的左右滑移率S输出。从绝对值计算电路83输出的左右滑移率S被输入到高值选择电路84，高值选择电路84输出该两个输入中的较高值作为车辆1的滑移率S。

图9是示出了滑移率计算处理中各种参数的变化的时间图。图9中的(A)示出了四个轮4A的轮速度Vw。图9中的(B)示出了从图7中示出的前/后轮速度差计算单元80输出的左右前/后轮速度差。在该时间图中，“fr”表示右前轮4A，“fl”表示左前轮4A，“rr”表示右后轮4B，并且“rl”表示左后轮4B。图9中的(C)示出了从图7中示出的滑移率计算单元67输出的滑移率S。

在该示例中，在时间点t1与时间点t2之间的时间区间以及在时间点t3与时间点t4之间的时间区间期间，车辆1正在加速。如图9的(A)中所示，当车辆1正在加速时，作为从动轮的前轮4A的轮速度Vw显著大于后轮4B的轮速度Vw。因此，如图9的(B)中所示，在这些时间区间内，每一侧的前轮4A和后轮4B之间的速度差的值显著大。从滑移率计算单元67输出的滑移率S是左滑移率S和右滑移率S中的较大者，并基本上对应于在时间点t1与时间点t2之间的时间区间期间的右滑移率S。

图10是附加减速度校正单元44的功能框图。附加减速度校正单元44执行基于崎岖道路水平LR、滑移率S和车辆速度V来校正附加减速度Gxadd的附加减速度校正处理。下面，将参考图10描述执行附加减速度校正处理的附加减速度校正单元44的功能。

附加减速度校正单元44包括校正系数设置单元86、高滑移确定单元87、第一切换处理单元90、控制输出确定单元91、第二切换处理单元92和校正单元93。

校正系数设置单元86基于崎岖道路水平LR来计算针对附加减速度Gxadd的校正系数K。由于附加制动力Fbadd是基于附加减速度Gxadd计算的，因此校正系数K对应于针对附加制动力Fbadd的校正量。校正系数设置单元86包含输出与崎岖道路水平LR对应的校正系数K的值的校正系数图。例如，校正系数图可以如图11中所示地定义。在该示例中，当崎岖道路水平LR等于或小于第一值m时，校正系数K被设置为1。当崎岖道路水平LR等于或大于比第一值m大的第二值n时，校正系数K被设置为小于1且大于0的预定值a。当崎岖道路水平LR大于第一值m且小于第二值n时，校正系数K被获得为随着崎岖道路水平LR从1到a变高而逐渐减小的值。在该特定实施方式中，当崎岖道路水平LR从m上升至n时，校正系数K从1线性下降至a。

再次参照图10，高滑移确定单元87包括阈值设置单元88和确定单元89。阈值设置单元88基于车辆速度V来设置用于确定高滑移状态的滑移率S的阈值Sth。阈值设置单元88设置阈值Sth，使得例如车辆速度V越高，阈值Sth变得越大。确定单元89确定滑移率S是否大于阈值Sth，如果滑移率S大于阈值Sth，则将滑移标志FS设置为1，以指示高滑移状态。当滑移率S等于或小于阈值Sth时，滑移标志FS被设置为0，以指示低滑移状态。

由校正系数设置单元86设置的校正系数K和滑移标志FS被输入到第一切换处理单元90。基于滑移标志FS，第一切换处理单元90将输出校正系数K在由校正系数设置单元86设置的校正系数K和输出校正系数K的前一值之间切换。更具体地，当滑移标志FS是指示低滑移状态的0时，第一切换处理单元90输出由校正系数设置单元86设置的校正系数K，并且当滑移标志FS是指示高滑移状态的1时，输出校正系数K的前一值。采用第一切换处理单元90执行该切换处理的原因是，防止由于在高滑移状态下崎岖道路水平计算单元66无法正确计算出崎岖道路水平LR而导致输出不正确计算出的校正系数K。

图12是示出计算崎岖道路水平LR的示例中各种变量的变化的时间图。在图12中示出的示例中，当车辆1正在加速时，作为从动轮的前轮4A滑移，使得前轮4A的轮速度Vw(在时间图中由“f”指示)高于后轮4B的轮速度Vw(在时间图中由“r”指示)。在这些时间区间(车辆1正在加速)期间，滑移率S自然变大，并且崎岖道路水平LR也被计算为大的值。在该时间段期间崎岖道路水平LR的增加不是由于路面状况的变化，而是由于前轮4A的滑移。因此，此时，崎岖道路水平LR没有正确地表示实际路面状况。因此，当图10中的第一切换处理单元90确定高滑移状态时，输出先前输出的校正系数K(前一值)，并且崎岖道路水平LR保持在原始地在高滑移状态初始化之前获得的值。

这里，前轮速度Vw与后轮速度Vw之间的差异一消失，滑移率S就返回到原始值(大致0)。另一方面，在滑移率S回到约0之后，崎岖道路水平LR花费一定时间才回到原始值(基本上为0)。因此，图10中的第一切换处理单元90执行切换处理，由此在滑移率S变得等于或小于阈值Sth之后(在滑移标志FS从1变为0之后)的预定时间段内，输出校正系数K的前一值，并且一旦此后经过了预定时间段，就输出由校正系数设置单元86设置的校正系数K。

控制输出确定单元91基于附加减速度Gxadd来确定是否正在执行用于向车辆1添加附加减速度Gxadd的附加减速度控制，或者换句话说，确定是否正在请求基于附加减速度Gxadd计算出的附加制动力Fbadd(控制量)。更具体地，当附加减速度Gxadd为0时，控制输出确定单元91确定不请求附加制动力Fbadd，并将控制请求标志FC设置为0。当附加减速度Gxadd小于0(负值)时，控制输出确定单元91确定请求附加制动力Fbadd，并将控制请求标志FC设置为1。

从第一切换处理单元90输出的校正系数K和控制请求标志FC被输入到第二切换处理单元92。基于控制请求标志FC，第二切换处理单元92将输出校正系数K在从第一切换处理单元90输出的校正系数K与输出校正系数K的前一值之间切换。更具体地，当控制请求标志FC为指示没有控制请求的0时，第二切换处理单元92输出从第一切换处理单元90输出的校正系数K。当FC为指示控制请求的1时，输出校正系数K的前一值。采用第二切换处理单元92执行这样的切换处理的原因是，防止在控制请求标志FC从0变为1之后或者换句话说在开始执行附加减速度控制之后，校正系数K改变。

校正单元93通过将附加减速度Gxadd与从第二切换处理单元92输出的校正系数K相乘来校正附加减速度Gxadd，以输出校正后的附加减速度Gxadd。当控制请求标志FC为0时，校正系数K可以改变，但是由于附加减速度Gxadd为0，因此从校正单元93输出的附加减速度Gxadd为0。另一方面，一旦控制请求标志FC从0切换至1，在控制请求标志FC为1的情况下校正系数K是固定的，并且与输入到附加减速度校正单元44的附加减速度Gxadd对应的值(校正之后的附加减速度Gxadd)从校正单元93转发到附加制动力计算单元45(图2)。

接下来，将在下面讨论车辆控制系统30的作用和效果。

图13是示出了附加减速度校正处理中各种变量的变化的时间图。在时间图的前半部(左半部)中，车辆1在崎岖道路上行驶，并经历竖直加速度的显著变化。在时间图的后半部(右半部)中，车辆1在平滑道路上行驶，并经历竖直加速度的小变化。当驾驶员执行转向操作以便使前轮转向角δ从0向右或向左增大时，控制装置31(图2)的附加减速度计算单元43请求从转向阻力微分值d/dt GxD计算出的附加减速度GXadd。当附加减速度计算单元43请求附加减速度Gxadd(在时间点t11和时间点t12之间、在时间点t14和时间点t15之间、在时间点t18和时间点t19之间以及在时间点t20和时间点t23之间)时，控制请求标志FC被设置为1。

在图12中，表示滑移率S和崎岖道路水平LR的曲线在不出现滑移的情况下用实线示出，而在正出现滑移的情况下用虚线示出。另外，表示校正系数K和附加减速度Gxadd(控制量)的曲线在不出现滑移的情况下用实线示出，而在正出现滑移且不采取防滑移的措施(图10中由第一切换处理单元90进行的切换处理)的情况下用虚线示出。在正出现滑移且采取防滑移的措施(本实施方式)的情况下，表示校正系数K和附加减速度Gxadd(控制量)的曲线用单点划线示出。

首先，考察车辆正在平滑道路上行驶的情况。在时间点t18和时间点t19之间，由于驾驶员的转向操作，在控制请求标志FC为1时，请求附加减速度Gxadd。控制请求标志FC在时间点t20变为1，并且滑移率S在时间点t21超过阈值Sth。然后，滑移标志FS变为1，并且从轮速度波动ΔVw计算出的崎岖道路水平LR增加。如果控制装置31没有采取任何防滑移的措施，则崎岖道路水平LR将变大，使得校正系数K被设置为小值(预定值a，其是最小值)(参见图11)。结果，附加减速度Gxadd仅被微弱地校正，并且其绝对值将相对小。

另一方面，在本实施方式中，附加减速度校正单元44通过将校正系数K保持就在滑移标志FS变为1之前的值(在这种情况下，1)来采取防滑移的措施。换句话说，当滑移率S大于阈值Sth时，附加减速度校正单元44用校正系数K的前一值校正附加减速度Gxadd。因此，请求与未出现滑移时的大小相同的对应于崎岖道路水平LR的适当附加减速度Gxadd。

当滑移率S在时间点t22变得等于或小于阈值Sth时，滑移标志FS变为0。另一方面，即使在时间点t22之后，崎岖道路水平LR也保持高的值，但由于附加减速度校正单元44在滑移标志FS从1变为0之后的预定时间段内持续输出校正系数K的前一值，因此防止了校正系数K在时间点t22突然改变。

接下来，将讨论崎岖道路的情况。从时间点t11至时间点t12，由于驾驶员的转向操作，在控制请求标志FC为1时，请求附加减速度Gxadd。在时间点t11，滑移率S等于或小于阈值Sth，并且滑移标志FS为0。另一方面，就在时间点t11之前，崎岖道路水平LR大于第一值m，使得校正系数K被设置为小于1的值(参见图11)。当控制请求标志FC在时间点t11变为1时，附加减速度校正单元44的第二切换处理单元92输出校正系数K的前一值，并且校正系数K保持就在时间点t11之前的值。校正系数K保持恒定值，直到控制请求标志FC变为0。

结果，与在良好道路的情况下请求的附加减速度Gxadd形成对照，请求按校正系数K微弱校正的附加减速度Gxadd。结果，根据崎岖道路水平LR适当地校正在动力装置6和/或制动系统22中产生的附加减速度Gxadd。此外，当崎岖道路水平LR高时，附加减速度校正单元44校正校正系数K，以便减弱附加减速度Gxadd，使得防止了由于制动力的产生而损害乘坐舒适性。

如果在转弯期间针对附加减速度Gxadd的校正系数K变化，则驾驶员可能感到转弯期间车辆行为的不连续性，并可能体验到一些不适。在本实施方式中，当控制请求标志FC为1时，附加减速度校正单元44通过使用校正系数K的前一值来校正附加减速度Gxadd。因此，防止了驾驶员在转弯期间因车辆的行为感到任何不适。

当滑移率S在时间点t13增大并超过阈值Sth时，滑移标志FS变为1。随着滑移率S增大，基于轮速度波动ΔVw计算出的崎岖道路水平LR增加。当控制装置31没有提供防滑移的措施时，随着崎岖道路水平LR变大，校正系数K被设置为小值(预定值a，其是最小值)(参见图11)。结果，附加减速度Gxadd被微弱地校正，并且其绝对值变得非常小。

另一方面，在本实施方式中，附加减速度校正单元44提供防滑移的措施，并将校正系数K保持就在滑移标志FS变为1之前的值。换句话说，当滑移率S大于阈值Sth时，附加减速度校正单元44用校正系数K的前一值校正附加减速度Gxadd。因此，请求与未出现滑移时的强度相同的对应于崎岖道路水平LR的适当附加减速度Gxadd。

当控制请求标志FC在时间点t15变为0时，附加减速度Gxadd变为0。当滑移率S在时间点t16变得等于或小于阈值Sth时，滑移标志FS变为0。另一方面，即使在时间点t15之后，崎岖道路水平LR仍保持高值，但在滑移标志FS从1变为0之后，附加减速度校正单元44在预定的时间段内输出校正系数K的前一值。因此，校正系数K保持恒定值直到时间点t17，而没有在时间点t22突然改变。

已经依据特定实施方式描述了本发明，但是本发明不受此实施方式限制，而是可以在不脱离本发明的范围的情况下以各种方式进行修改。例如，尽管在以上实施方式中，控制装置31的附加减速度校正单元44校正了附加减速度Gxadd，并且校正后的附加减速度Gxadd是由动力装置6和/或制动系统22产生的，但也可以基于附加减速度Gxadd来计算附加制动力Fbadd，并校正计算出的附加制动力Fbadd。另外，在以上实施方式中，附加减速度校正单元44基于崎岖道路水平LR来计算校正系数K，但也可以基于崎岖道路水平LR来计算校正量作为将添加到附加减速度Gxadd的值。

另外，可以在本发明的范围内适当地改变各构件或部分的具体配置和布置、量、角度、计算公式等。另外，以上实施方式中示出的部件不是完全不可缺少的，而是可以被适当地选择、省略和替换。

Claims (5)

1.一种车辆控制系统，所述车辆控制系统包括：

车辆行为改变装置，其被配置为改变车辆的行为，以便将所述车辆的负载转移到所述车辆的前轮的一侧；

控制装置，其在所述车辆的转弯操纵的初始阶段请求针对所述车辆行为改变装置的控制量；以及

车辆状态信息获取装置，其获取包括转向角和轮速度的车辆状态信息，

其中，所述控制装置包括：

附加减速度计算单元，其至少基于所述转向角来计算将施加到所述车辆的附加减速度；

目标控制量计算单元，其基于所述附加减速度来计算针对所述车辆行为改变装置的所述控制量；

崎岖道路水平计算单元，其基于所述轮速度来计算所述车辆行驶的道路的崎岖道路水平；以及

控制量校正单元，其基于所述崎岖道路水平来校正所述控制量，

所述崎岖道路水平计算单元被配置为校正所述轮速度以便消除由所述车辆的转弯操纵引起的所述轮速度的变化，并通过使用校正后的轮速度来计算所述崎岖道路水平。

2.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，所述控制量校正单元被配置为校正所述控制量，以便在所述崎岖道路水平高时减弱所述控制量。

3.根据权利要求2所述的车辆控制系统，其中，所述控制装置还包括基于所述轮速度来计算滑移率的滑移率计算单元，

其中，所述控制量校正单元基于所述崎岖道路水平来计算针对所述控制量的校正量，当所述滑移率处于所述滑移率等于或小于预定阈值的低滑移状态时，所述控制量校正单元按计算出的所述校正量来校正所述控制量，并且当所述滑移率处于所述滑移率大于所述预定阈值的高滑移状态时，所述控制量校正单元按所述校正量的前一值来校正所述控制量。

4.根据权利要求3所述的车辆控制系统，其中，所述控制量校正单元在所述高滑移状态之后的低滑移状态开始之后的规定时间段内，按所述校正量的前一值来校正所述控制量。

5.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，所述控制量校正单元基于所述崎岖道路水平来计算针对所述控制量的校正量，确定是否正在请求基于所述附加减速度的所述控制量，并且在正在请求所述控制量的情况下，所述控制量校正单元用所述校正量的前一值来校正所述控制量。