CN114802140B - 车辆控制系统 - Google Patents

Abstract

一种车辆控制系统，所述车辆控制系统设置有控制装置，所述控制装置包括：附加减速度计算单元；附加制动力计算单元，其根据附加减速度来计算将由制动力产生器产生的附加制动力；以及控制允许确定单元，其至少根据转向角、转向角速度和横向加速度选择性地允许命令制动力产生器产生附加制动力的附加减速控制，控制允许确定单元在转向角和转向角速度的乘积为正值时，允许附加减速控制，其中，即使当转向角和转向速度的乘积为非正值时，当转向角和横向加速度的微分值的乘积不是负的时，控制允许确定单元也允许附加减速控制。

Description

车辆控制系统

技术领域

本发明涉及控制由车辆制动力产生器产生的制动力以改善对车辆的操纵的车辆控制系统。

背景技术

在用于改善在转弯操作的初始阶段车辆对转向输入的横摆响应的车辆控制系统领域中，已知的是，当车辆的转向角增大时，向车辆施加减速度以控制车辆的姿态(俯仰)。例如参见JP2019-142382。在该车辆控制系统中，根据转向角的绝对值的增加来检测转向操作，并且当检测到转向操作时对车辆施加减速度，使得车辆的姿态可以由车辆操作者按预期控制。此外，在该车辆控制系统中，确定转向速度是否等于或大于规定阈值；当转向速度等于或大于规定阈值时，附加加速度被施加到车辆，并且当转向速度小于规定阈值时，该附加加速过程被取消。换言之，一旦转向角变为恒定值，则取消附加加速过程，并且不对车辆施加附加减速度。

然而，当车辆速度高时，车辆的横向加速度的增加相对于转向角的增加被延迟。换言之，即使在转向角变得恒定之后，向车辆施加横向加速度的前轮的横向力和作为车辆向后指向的横向力的分量而给出的转向阻力也可能继续增大。当在这样的时间终止附加加速度施加处理时，车辆姿态的稳定性可能没有如期望的那么提高。

发明内容

考虑到现有技术的这种问题，本发明的主要目的是提供一种设置有基于附加加速度施加处理的姿态控制功能的车辆控制系统，该附加加速度施加处理允许当前轮的转向角随着转向操纵而变得恒定时稳定车辆姿态。

为了实现这样的目的，本发明提供一种车辆控制系统30，所述车辆控制系统包括：制动力产生器6、22，其产生作用在车辆1上的制动力；控制装置31，其控制由所述制动力产生器产生的所述制动力；以及车辆状态信息获取装置33、34，其获取包括前轮的转向角δ、所述前轮的转向角速度ω和所述车辆的横向加速度Gy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，其根据所述车辆状态信息来计算将施加到所述车辆的附加减速度Gxadd；附加制动力计算单元45，其根据所述附加减速度来计算将由所述制动力产生器产生的附加制动力Fbadd；以及控制允许确定单元46，其至少根据所述转向角δ、所述转向角速度ω和所述横向加速度Gy选择性地允许命令所述制动力产生器产生所述附加制动力的附加减速控制，所述控制允许确定单元在所述转向角δ和所述转向角速度ω的乘积为正值δ·ω>0时，允许所述附加减速控制，其中，即使当所述转向角和所述转向角速度的乘积为非正值δ·ω≦0时，当所述转向角δ和所述横向加速度的微分值d/dt Gy的乘积为非负值δ·d/dt Gy≧0时，所述控制允许确定单元也允许所述附加减速控制。

由于控制允许确定单元在转向角和转向角速度的乘积为正时以及在转向角δ和转向速度的乘积为正时允许附加减速控制，因此当前轮在任一方向上转向时允许附加减速控制，并且通常在其他情况下禁止附加减速控制(诸如当前轮返回到空档位置时)。结果，防止产生不必要的附加减速度。此外，即使转向角和转向角速度的乘积不是正的，当转向角和横向加速度的微分值的乘积不是负的时，控制允许确定单元也允许附加减速控制。结果，当前轮被转向并固定在恒定转向角时，附加减速控制继续被允许，使得即使在转向角保持恒定之后车辆的姿态也可以保持稳定。

优选地，当在所述转向角和所述转向角速度的乘积δ·ω从正值变为非正值的事件之后由于所述转向角和所述横向加速度的微分值的乘积δ·d/dt Gy为正值而继续允许所述附加减速控制时，所述控制允许确定单元46在从所述转向角和所述转向角速度的乘积δ·ω从正值变为非正值的时间点起经过了取决于车辆速度V的规定延长时间T时禁止所述附加减速控制。

由于转向角的增加而引起的横向加速度的增加以一定的时间延迟发生，该时间延迟随车辆速度而改变。根据本发明的该方面，在转向角的增加停止后允许附加减速持续延长时间。

优选地，所述延长时间T随着所述车辆速度的增加而变长。

横向加速度的增加相对于前轮转向角的增加的延迟增加。因此，通过随着车辆速度的增加而增加延长时间，能够以更有利的方式稳定车辆的姿态。

优选地，所述控制允许确定单元46根据经受死区处理的所述转向角速度ω选择性地允许所述附加减速控制。

即使当车辆正向前行驶或执行稳定转弯时，转向速度也可能由于路面不规则性和其它原因而微小地波动。根据本发明的该方面，当不需要附加减速控制时，例如当向前行驶和以恒定转弯半径转弯时，防止不必要地允许附加减速控制。

优选地，所述控制装置还包括转向阻力微分值计算单元42，所述转向阻力微分值计算单元通过将从所述车辆状态信息获得的转向阻力值GxD微分为所述车辆的所述前轮的横向力的向后分量来计算转向阻力微分值d/dt GxD，并且所述附加减速度计算单元43根据所述转向阻力微分值来计算所述附加减速度。

转向阻力微分值以相对于转向阻力90°的相位提前产生。根据本发明的该方面，由于附加减速度计算单元基于转向阻力微分值来计算附加减速度，所以相对于转向阻力的产生以相位提前产生附加减速度。结果，在转弯期间的早期阶段，车辆的负载被传递到前轮，使得车辆的转弯性能被改善。此外，当转向角已经变得恒定之后转向阻力增加时，通过基于转向阻力微分值产生附加减速度，适当地执行向前轮的负载传递，从而可以稳定车辆姿态。

优选地，所述车辆状态信息获取装置还包括速度传感器35，所述速度传感器检测角速度或与所述转向角速度δ·ω对应的速度，并且所述控制装置31还包括控制横向加速度计算单元41，所述控制横向加速度计算单元通过至少使用所述转向角速度来计算控制横向加速度Gy，所述附加减速度计算单元43通过使用所述控制横向加速度来计算所述转向阻力微分值。

由于控制横向加速度计算单元使用转向角速度而不是转向角的时间微分值来计算控制横向加速度，所以用于控制横向加速度计算的公式可以包括相对低阶的等式。此外，在控制装置未能在当前控制周期中获取关于转向角的信息并且保持当前控制周期的先前值的情况下，微分值可能波动到不可接受的显著程度。然而，由于用于控制横向加速度的公式是相对低阶的等式，因此可以最小化由于信息不连续性而导致的控制横向加速度的这种波动。

优选地，所述制动力产生器包括制动装置22，并且所述附加制动力计算单元45计算要被命令到所述制动装置的所述附加制动力Fbadd的至少一部分。

由此，制动装置能够以高响应性对车辆施加附加制动力。此外，当在转弯操作之后使车辆转向到直线前进行驶状态时，可以避免不必要的控制干预，从而防止制动装置的耐久性受损。

因此，本发明的车辆控制系统设置有基于附加加速度施加处理的姿态控制功能，该附加加速度施加处理允许当前轮的转向角随着转向操纵而变得恒定时稳定车辆姿态。

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是一定车辆速度下各种横向加速度的时序图；

图6是示出计算控制横向加速度的模式的各种参数的时序图；

图7是控制装置的转向阻力微分值计算单元的功能框图；

图8是控制装置的附加减速度计算单元的功能框图；

图9是控制装置的控制允许确定单元的功能框图；

图10是示出当车辆以低速行驶时各种参数的变化的时序图；

图11是示出当车辆以高速行驶时各种参数的变化的时序图；以及

图12是示出当车辆根据基于现有技术的附加减速控制以高速行驶时各种参数的变化的时序图。

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。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。

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。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等。

车身2设置有作为车辆状态量检测装置的车辆速度传感器33、前轮转向角传感器34和前轮转向角速度传感器35。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的对应的车辆速度传感器33。控制装置31基于来自车辆速度传感器33的信号来获取前轮4A和后轮4B的轮速度，并通过对不同轮的轮速度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。

控制装置31用作与车辆速度传感器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以及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。

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和附加制动力计算单元45。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根据各种车辆状态量来校正附加减速度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。通过操作这些功能单元，控制装置31执行附加减速控制，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。

控制允许确定单元46根据前轮转向角δ、前轮转向角速度ω、车辆速度V和横向加速度Gy选择性地允许命令动力装置6和/或制动系统22产生附加制动力Fbadd的附加减速控制，并产生表示是否允许附加减速控制的选择或确定结果的控制允许标志F。当允许附加减速控制时，控制允许标志F被设置为1，当不允许附加减速控制时，控制允许标志F被设置为0。附加制动力计算单元45仅在控制允许标志F为1时输出附加制动力Fbadd，并且因此允许附加减速控制。控制装置31执行附加减速控制，使得通过激活或操作相应的功能单元在动力装置6和/或制动系统22中产生作用在车辆1上的制动力。

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。结果，可以使控制装置31中的计算延迟最小化，使得可以以更合适的方式计算控制横向加速度Gy。另外，当控制装置31因为无法从传感器获得当前转向角信息而保持先前值(在先前控制周期中获得的值)时，防止转向角速度值以振荡方式改变。下文中，将更详细地讨论该主题。

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。

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。下面，将更详细地讨论该作用及其影响。在下面的讨论中，通过使用平面二自由度模型计算出的常规横向加速度将被称为常规模型横向加速度Gyc，以将其与本实施方式的控制横向加速度Gy区分开。

通过使用车辆1的平面二自由度模型(在JP6395789B中公开的参考模型)计算出的常规模型横向加速度Gyc可以由下面给出的式(2)表示。

其中，β为重心处的车身滑移角，并且r为绕车辆1的重心的偏航率。式(2)可以通过使用拉普拉斯算子s表示为下面给出的式(3)。

G_yc(s)＝Vsβ(s)+Vr(s)…(3)

也可以使用车身滑移角β相对于前轮转向角δ的传递函数、偏航率r相对于前轮转向角δ的传递函数以及前轮转向角δ将式(3)表示为下面给出的式(4)。

式(3)中的车身滑移角β(s)如下式(5)中地给出。

式(5)中车身滑移角β相对于前轮转向角δ的传递函数由下面给出的式(6)表示。

其中，稳态车身滑移角增益

T_β：车身滑移角提前时间常数

ω_n：特征频率

ζ：阻尼系数

式(3)的公式中的偏航率r(s)如下面给出的式(7)中所示。

式(7)中偏航率r相对于前轮转向角δ的传递函数可以由下面给出的式(8)表示。

其中，稳态偏航率增益

T_r：偏航率提前时间常数

通过将以上式(6)和(8)代入式(4)中，式(4)可以被改写为式(9)。

稳态偏航率增益Gδr(0)与车辆速度V的乘积与稳态横向加速度增益一致，如下面给出的式(10)中所示。

因此，通过将式(10)代入式(9)中，式(9)可以被如下面给出的式(11)中所示地表示。

式(11)的第一项和第二项中的每一项的括号中的分母部分表示由车辆规格确定的二阶延迟分量。另外，式(11)的第一项中的括号中的部分的分子的车身滑移角提前时间常数(T_β)是由车辆规格确定的微分分量。另外，式(11)的第二项中的括号中的部分的分子的偏航率提前时间常数(Tr)是由车辆规格确定的微分分量。在上式(11)的第一项中，前轮转向角δ(s)与拉普拉斯算子s的乘积表示前轮转向角δ(s)的微分分量。

因此，通过不考虑或忽略由车辆1的规格确定的二阶延迟分量和微分分量，可以通过式(11)逼近由以上给出的式(1)表示的控制横向加速度Gy。

基于这样的考虑，控制横向加速度计算单元41通过忽略由基于车辆状态信息的平面二自由度模型获得的常规模型横向加速度Gyc中的由车辆规格确定的二阶延迟分量，来计算相对于常规模型横向加速度Gyc相位提前的控制横向加速度Gy。由此，如图2中所示，控制装置31基于相位提前的控制横向加速度Gy来计算附加制动力Fbadd，使得抑制了由于二阶延迟分量导致的延迟，并且可以在适当时刻向车辆1施加附加减速度(制动力)。

因为由车辆规格确定的微分分量对控制横向加速度Gy的影响小，所以忽略或不考虑它们。另外，通过忽略这些微分分量，控制横向加速度Gy相对于通过使用平面二自由度模型而获得的常规模型横向加速度Gyc可以相位提前。

图5是一定车辆速度下计算出的各种横向加速度的时序图。各种横向加速度(三个横向加速度)包括通过使用平面二自由度模型计算出的常规模型横向加速度Gyc、通过使用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以及通过LPF50附加地经历滤波处理的控制横向加速度Gy。

如图5中所示，当方向盘17向左或向右转向时，常规模型横向加速度Gyc变为正值，然后变为负值。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相对于常规模型横向加速度Gyc相位提前。另外通过LPF 50经历滤波处理的控制横向加速度Gy与未进行滤波的控制横向加速度Gy相比相位略有延迟，但相位远远领先于常规模型横向加速度Gyc。

图6是示出控制横向加速度Gy的计算示例的时序图。如图6中所示，由于车辆速度V的改变，导致前轮转向角增益G1的值和前轮转向角速度增益G2的值二者在时间点t0和时间点t1之间的区间以及时间点t8和时间点t9之间的区间期间改变。更具体地，前轮转向角增益G1随车辆速度V的增加而增大。前轮转向角速度增益G2随车辆速度V的增加而减小，并且在车辆速度V等于或高于预定值时甚至可以变为负值。

前轮转向角δ在时间点t2和时间点t3之间的时间区间期间从0开始增加，在时间点t4和时间点t5之间的时间区间期间减小至负值，并在时间点t6和时间点t7之间的时间区间期间再次增大回到值0。前轮转向角速度ω在时间点t2和时间点t3之间的时间区间以及时间点t6和时间点t7之间的时间区间期间变为正，并在时间点t4和时间点t5之间的时间区间期间变为负。在时间点t2和时间点t3之间的时间段、时间点t4和时间点t5之间的时间段以及时间点t6和时间点t7之间的时间段期间，滤波之前的控制横向加速度Gy(不进行滤波)、滤波之后的控制横向加速度Gy(进行滤波)和常规模型横向加速度Gyc开始按此顺序改变。

在时间点t10和时间点t17之间的时间区间期间可以观察到与在时间点t2和时间点t7之间的时间区间期间观察到的行为类似的行为。然而，转向角信息(由前轮转向角传感器34获取的前轮转向角δ和由前轮转向角速度传感器35获取的前轮转向角速度ω)无法在时间点t16从传感器输入到控制装置31，而仅在时间点t17输入。以这种方式，当转向角信息暂时丢失(发生信息更新失败)时，控制装置31保留就在之前的转向角信息(在时间点t15)(前一控制周期的转向角信息)，并在此后(在时间点t16)(在当前控制周期中)使用转向角信息。因此，在外观上，转向角信息从时间点t15到时间点t16并未改变，并比从时间点t16到时间点t17可能已经发生的实际改变更显著一点地改变。

如上所述，控制横向加速度算术计算单元49使用从前轮转向角传感器34获取的前轮转向角δ和从前轮转向角速度传感器35获取的前轮转向角速度ω来计算控制横向加速度Gy。因此，控制横向加速度Gy从时间点t15到时间点t16也并未改变，并比从时间点t16到时间点t17的实际改变稍微更显著地改变。

在图6中示出的供比较的示例中，通过对前轮转向角δ求时间微分而获得的前轮转向角速度ω以及从该前轮转向角速度ω和前轮转向角δ获得的控制横向加速度Gy由虚线指示(在时间点t15和时间点t16之间的时间区间期间)。在这种情况下，从时间点t15到时间点t16，控制装置31保持前轮转向角δ的值，并且由于前轮转向角δ不改变，因此前轮转向角速度ω变为0。从时间点t16到时间点t17，前轮转向角δ相对于被保持的值显著改变，使得前轮转向角速度ω急剧增大，然后返回到实际值。以这种方式，通过时间微分计算出的前轮转向角速度ω以振荡方式急剧变化，并且通过使用该急剧改变的前轮转向角速度ω计算出的控制横向加速度Gy也急剧改变。

在本实施方式中，由于控制横向加速度计算单元41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而非前轮转向角δ的时间微分值来计算控制横向加速度Gy，因此用于计算控制横向加速度的式(1)中的公式可以由相对低阶的公式组成。结果，抑制了前轮转向角速度ω的改变，并且减轻了由于信息不连续性而导致的控制横向加速度Gy的任何不连续性(突变)。

图7是转向阻力微分值计算单元42的功能框图。如图7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(12)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8是附加减速度计算单元43的功能框图。如图8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。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。当控制允许标志F为1时，附加制动力计算单元45输出所计算的附加制动力Fbadd，而当控制允许标志F为0时，不输出所计算的附加制动力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产生添加了附加制动力Fbadd的组合目标制动力。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。

当计算附加制动力Fbadd时，附加制动力计算单元45计算附加制动力Fbadd的至少一部分作为用于制动系统22的命令。因此，即使当车辆操作者未压下加速器踏板时，制动系统22也以高响应性将附加制动力Fbadd施加到车辆1。

图9是控制允许确定单元46的功能框图。如图9所示，控制允许确定单元46包括第一确定单元66、第二确定单元67、延长时间经过确定单元68、允许标志重置确定单元69和锁存处理单元70。

第一确定单元66包括：死区处理单元71，其对前轮转向角速度ω执行死区处理；第一乘法器72，其将死区处理单元71的输出(已经过死区处理的前轮转向角速度ω)与前轮转向角δ相乘而产生第一值δ·ω；以及第一比较器73，其将第一值δ·ω与0进行比较。当第一值δ·ω大于0时，或当第一值δ·ω为正时，第一比较器73输出1，而当第一值δ·ω等于0或小于0时，或当第一值δ·ω为非正时，第一比较器73输出0。当第一确定单元66的输出为1时，意味着前轮4A被转向(使转向角δ向任意方向或绝对值增加)。当第一确定单元66的输出为0时，意味着前轮4A未转向或转向后退(使转向角δ的绝对值减小或更接近零角度)。

第二确定单元67包括：微分处理单元74，其对控制横向加速度Gy进行微分；第二乘法器75，其将微分处理单元74的输出(控制横向加速度Gy的微分值d/dt Gy)与前轮转向角δ相乘而产生第二值(δ·d/dt Gy)；以及第二比较器76，其将第二值与0进行比较。当第二值(δ·d/dt Gy)小于0时，或当第二值(δ·d/dt Gy)为负时，第二比较器76输出1，而当第二值(δ·d/dt Gy)大于或等于0时，或当第二值为非负时，第二比较器76输出0。当第二确定单元67的输出为1时，意味着前轮转向角δ和控制横向加速度Gy的变化方向彼此不一致(彼此相反)。当第二确定单元67的输出为0时，意味着前轮转向角δ和控制横向加速度Gy的变化方向彼此一致，或者它们中的至少一个为0。

延长时间经过确定单元68包括接收第一确定单元66的输出的非电路77(反相器电路)和定时器78。非电路77输出与第一确定单元66的输出(1或0)相反的值(0或1)。定时器78根据车辆速度V设置延长时间T或延长附加减速控制的延长时间段。更具体地，当非电路77的输出从0变为1时，定时器78被激活，并且当从那时经过延长时间T时，定时器78超时或输出1。当非电路77的输出从0变为1时，意味着第一确定单元66的输出已经从1变为0，或者前轮4A的转向(在增加前轮转向角δ的绝对值的方向上)已经结束。定时器78的延长时间T随着车辆速度V的增加而变长。

允许标志重置确定单元69包括彼此并联连接的第一与电路79和第二与电路80、以及串联连接到这两个电路的输出端的或电路81。定时器78的输出和非电路77的输出被输入到第一与电路79，使得当输入都是1时第一与电路79输出1，否则输出0。非电路77的输出和第二确定单元67的输出被输入到第二与电路80，并且当输入都是1时第二与电路80输出1，否则输出0。第一与电路79的输出和第二与电路80的输出被输入到或电路81，使得或电路81在至少一个输入为1时输出1，而在两个输入都为0时输出0。

因此，当第一值δ·ω为非正(当前轮转向角δ保持固定时或当前轮转向角δ的绝对值减小时)，并且从前轮转向角δ的绝对值停止增加起经过了预定延长时间T时，第一与电路79的输出变为1。当第一值δ·ω为非正(当前轮转向角δ保持固定时或当前轮转向角δ的绝对值减小时)，并且当前轮转向角δ和控制横向加速度Gy的变化方向彼此不一致时，第二与电路80的输出变为1。当第一与电路79和第二与电路80中的至少一个的输出为1时，或电路81的输出变为1。

锁存处理单元70具有接收来自第一确定单元66的输出的S输入和接收来自允许标志重置确定单元69的输出的R输入。锁存处理单元70根据下面给出的真值表(表1)从其Q输出输出为0或1的控制允许标志F。

表1

如表1所示，当S输入为1而R输入为0时，锁存处理单元70输出1(控制允许)作为Q输出。换言之，当第一值δ·ω为正(前轮转向角δ的绝对值增加)，并且前轮转向角δ和控制横向加速度Gy的变化方向彼此一致或至少其中之一为0时，控制允许标志F被设置为1。此外，当S输入变为0而R输入为0时，锁存处理单元70继续在Q输出处输出1(保持或控制允许)。换言之，在从前轮转向角δ的绝对值增加停止起未经过预定延长时间，并且前轮转向角δ和控制横向加速度Gy的变化方向彼此一致(或者前轮转向角δ和控制横向加速度Gy中的至少一个为零)的情况下，即使第一值δ·ω从正值变为非正值(零或负值)，控制允许标志F也继续设置为1。

结果，仅当前轮4A通过驾驶员的转向操作转向(当转向角δ的绝对值增加时的前方)，并且转向阻力GxD的大小改变时，允许附加减速控制。因此，当转向阻力GxD由于诸如在前轮4A保持在固定转向角δ时加速车辆以及在前轮转向角δ的绝对值减小时控制横向加速度Gy的反向或过冲的事件而增加时，防止允许附加减速控制。

下面描述根据由控制允许确定单元46执行的控制允许确定处理的结果执行附加减速控制的控制装置31的效果。

图12是示出用于比较的示例的附加减速控制下的低速行驶条件期间的各种参数的变化的时序图。在该示例中，控制装置31不包括控制允许确定单元46(图2)，并且恒定地输出由附加制动力计算单元45(图2)计算的附加制动力Fbadd(附加制动转矩)。在这种情况下，如图12的阴影区域所示，当前轮转向角δ的绝对值减小然后保持在恒定值时，控制横向加速度Gy过冲，使得由于该转向操作而产生附加制动力Fbadd。

图10是示出根据本实施方式的附加减速控制下的低速行驶条件期间的各种参数的变化的时序图，并且图11是示出根据本实施方式的附加减速控制下的高速行驶条件期间的各种参数的变化的时序图。在本实施方式中，当通过将前轮转向角δ乘以前轮转向角速度ω而获得的第一值δ·ω为正(δ·ω>0)时，控制允许确定单元46允许附加减速控制。另一方面，在图10和图11中的阴影区域所示的状态下，控制允许确定单元46禁止附加减速控制。因此，在阴影区域中，附加制动力Fbadd由附加制动力计算单元45计算为如虚线所示的小于0的值，但不输出。结果，抑制了不必要的附加减速度Gxadd的产生。

此外，如上所述，附加制动力计算单元45计算附加制动力Fbadd的至少一部分作为用于制动系统22的命令。因此，通过在前轮转向角δ的绝对值减小时禁止由于不必要的控制介入而产生附加减速度Gxadd，从而避免频繁使用制动系统22，从而提高制动系统22的耐久性。

另一方面，如图11所示，即使在前轮转向角δ的绝对值的增加已经停止的时间点t21之后，控制横向加速度Gy也可以继续增加。控制横向加速度Gy相对于前轮转向角δ的这种延迟倾向于随着车辆速度V的增加而增加。当控制横向加速度Gy增加时，作为其向后分量给出的转向阻力GxD继续增加。因此，即使在前轮转向角δ的绝对值的增加已经停止的时间点t21之后，附加制动力计算单元45也将附加制动力Fbadd计算为小于0的值。结果，车辆姿态可能不稳定。

然而，在本实施方式中，控制允许确定单元46选择性地允许附加减速控制或确定是否允许附加减速控制。更具体地，当通过将前轮转向角δ乘以前轮转向角速度ω而获得的第一值δ·ω为0或更小时，或者当前轮转向角的值固定或绝对值减小时，控制允许确定单元46的第一确定单元66(图9)输出0。结果，控制允许确定单元46在图11中的时间点t21处禁止附加减速控制，结果是即使当附加制动力Fbadd被计算为小于0的值时也不输出附加制动力Fbadd，并且车辆姿态被稳定。

在本实施方式中，即使当通过将前轮转向角δ与前轮转向角速度ω相乘而获得的第一值δ·ω为非正(δ·ω≦0)时，在前轮转向角δ与控制横向加速度Gy的微分值d/dt Gy的乘积为非负(δ·d/dt Gy≧0)的情况下，由于表1中的S输入和R输入都变为0，所以Q输出保持为1，并且控制允许确定单元46(图9)继续允许附加减速控制。结果，如图11所示，即使在随着前轮转向角δ的绝对值的增加前轮转向角δ变得恒定的时间点t21之后，用于附加减速控制的允许也被延长，直到控制横向加速度Gy的增加停止的时间点t22。由此，车辆姿态稳定。

如图9所示，假设如下情况，即，在通过将前轮转向角δ乘以前轮转向角速度ω而获得的第一值δ·ω从正变为非正(零或负)之后，由于通过将前轮转向角δ乘以微分值d/dtGy而获得的第二值δ·d/dt Gy为正，因此控制允许确定单元46保持或继续允许附加减速控制。在这种情况下，当从第一值从正变为非正的时间点起经过延长时间T时，禁止附加减速控制，所述延长时间T是取决于车辆速度的预定时间段。本实施方式的控制装置31允许在停止前轮转向角δ的绝对值的增加之后仅在由车辆速度确定的延长时间T的持续时间内继续附加减速控制，以对应于响应于前轮转向角δ的绝对值的增加的控制横向加速度Gy的增加的延迟趋势。

如上所述，控制横向加速度Gy的增加相对于前轮转向角δ的增加的延迟随着车辆速度V增加而增加。在本实施方式中，车辆速度V越高，延长时间T越长，因此能够进一步稳定车辆姿态。

即使当车辆1正向前行驶或在稳定转弯时，前轮转向角速度ω也可能由于路面不规则性和其他原因而轻微波动。在这种情况下，如果控制允许确定单元46(图9)通过原样使用前轮转向角速度ω确定是否允许附加减速控制，则确定结果可能过度波动。根据本实施方式，控制允许确定单元46通过使用通过对前轮转向角速度ω执行死区处理而获得的经处理的前轮转向角速度ω的经处理值来确定附加减速控制的允许。因此，防止了在不需要附加减速控制的条件下不必要地允许附加减速控制，例如直线前进行驶条件和稳定转弯条件。

此外，如图2和图8所示，附加减速度计算单元43基于转向阻力微分值d/dt Gy来计算附加减速度Gxadd。因此，如图11所示，当控制横向加速度Gy和转向阻力GxD在前轮转向角δ变为恒定的时间点t21之后增加时，控制装置31基于转向阻力微分值d/dt GxD产生Gxadd，其结果是以适当的方式执行车辆1的负载到前轮4A的传递，并且可以稳定车辆1的姿态。

已经依据特定实施方式描述了本发明，但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和替换。例如，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 (7)

1.一种车辆控制系统，所述车辆控制系统包括：

制动力产生器，其产生作用在车辆上的制动力；

控制装置，其控制由所述制动力产生器产生的所述制动力；以及

车辆状态信息获取装置，其获取包括前轮的转向角、所述前轮的转向角速度和所述车辆的横向加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，其根据所述车辆状态信息来计算将施加到所述车辆的附加减速度；

附加制动力计算单元，其根据所述附加减速度来计算将由所述制动力产生器产生的附加制动力；以及

控制允许确定单元，其至少根据所述转向角、所述转向角速度和所述横向加速度选择性地允许命令所述制动力产生器产生所述附加制动力的附加减速控制，所述控制允许确定单元在所述转向角和所述转向角速度的乘积为正值时，允许所述附加减速控制，

其中，即使当所述转向角和所述转向角速度的乘积为非正值时，当所述转向角和所述横向加速度的微分值的乘积为非负值时，所述控制允许确定单元也允许所述附加减速控制。

2.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，当在所述转向角和所述转向角速度的乘积从正值变为非正值的事件之后由于所述转向角和所述横向加速度的微分值的乘积为正值而继续允许所述附加减速控制时，所述控制允许确定单元在从所述转向角和所述转向角速度的乘积从正值变为非正值的时间点起经过了取决于车辆速度的规定延长时间时禁止所述附加减速控制。

3.根据权利要求2所述的车辆控制系统，其中，所述延长时间随着所述车辆速度的增加而变长。

4.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，所述控制允许确定单元根据经受死区处理的所述转向角速度选择性地允许所述附加减速控制。

5.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，所述控制装置还包括转向阻力微分值计算单元，所述转向阻力微分值计算单元通过将从所述车辆状态信息获得的转向阻力值微分为所述车辆的所述前轮的横向力的向后分量来计算转向阻力微分值，并且所述附加减速度计算单元根据所述转向阻力微分值来计算所述附加减速度。

6.根据权利要求5所述的车辆控制系统，其中，所述车辆状态信息获取装置还包括速度传感器，所述速度传感器检测角速度或与所述转向角速度对应的速度，并且所述控制装置还包括控制横向加速度计算单元，所述控制横向加速度计算单元通过至少使用所述转向角速度来计算控制横向加速度，所述附加减速度计算单元通过使用所述控制横向加速度来计算所述转向阻力微分值。

7.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，所述制动力产生器包括制动装置，并且所述附加制动力计算单元计算要被命令到所述制动装置的所述附加制动力的至少一部分。