CN1948066A - 由各级不同装置抑制转向过度或转向不足的车辆 - Google Patents

Abstract

为了在简单的控制计算之下，通过最佳地利用改变前轮和后轮之间的驱动力分配、修正转向角和选择性地制动所选择的一个车轮或几个车轮这些控制的各自特性，来抑制车辆的转向过度状态或转向不足状态，让车辆的运动尽可能忠实地符合驾驶员的操纵意图，为此，根据转向过度或转向不足状态的发展，首先执行前轮和后轮之间的驱动力分配的改变，当所述状态进一步发展时，对转向角进行修正，进而选择性地执行所选择的一个车轮或几个车轮的制动。

Description

由各级不同装置抑制转向过度或转向不足的车辆

技术领域

本发明涉及在车辆转向运行中抑制转向过度(OS)或者转向不足(US)。

背景技术

车辆领域中公知，如果前轮和后轮之间的驱动力的分配是可变的，则当车辆处于转向过度状态下时，通过前移前轮和后轮之间驱动力的分配，使得前轮的驱动力相对于后轮的驱动力增加，从而抑制上述状态；而当车辆处于转向不足状态下时，通过后移前轮和后轮之间驱动力的分配，使得后轮的驱动力相对于前轮的驱动力增加，从而抑制上述状态。

该领域中还公知，当车辆处于转向过度或者转向不足状态时，通过用结合了微型计算机的电控单元(ECU)修正的、传送到转向轮的驾驶员形成的转向角，抑制上述状态。

此外该领域还公知，当车辆的各个车轮能够在电控单元的控制下选择性地受到制动时，通过制动处于转向外侧的前轮来抑制转向过度状态，而通过制动后轮特别是处于转向内侧的后轮来抑制转向不足状态。

在日本专利公报2003-159966中，说明了为控制车辆的运转在由多个行为控制装置控制所述车辆的运转的过程中，与车辆的运转状态的各种变化、特别是所述行为控制装置的性能的各种变化无关，而总是最为合适的，计算目标纵向力、目标侧向力和目标偏航力矩，对于每个车轮计算转向控制装置和驱动/制动力控制装置的控制响应频率特性值，计算与每个频率特性值的倒数成比例的权重因子，通过分配控制基于权重因子使用判断函数计算各个车轮的目标滑动系数和目标滑动角，并且控制各个车轮的转向角和制动压力以及发动机的输出扭矩，以达到目标滑动系数和目标滑动角。

发明内容

尽管通过最佳地利用各个控制装置并行地执行前轮和后轮之间的驱动力分配的改变、转向角的修正和所选择的一个车轮或几个车轮的选择性制动，有可能适当地抑制车辆的转向过度或者转向不足，但是由于这些控制装置相互干扰，通过并行运行这些控制装置进行的转向过度或者转向不足抑制控制将需要如上述专利公报中所述的高度复杂的各种计算。

另一方面，从抑制转向过度状态或转向不足状态同时让车辆的运行符合驾驶员的操纵意图的角度考虑，需要注意的是，在改变前轮和后轮之间的驱动力分配、修正转向角和选择性地制动所选择的一个车轮或几个车轮中，存在优先顺序。更详细地，首先，如果仅仅改变前轮和后轮之间的驱动力分配，由于用于抑制转向过度或者转向不足状态的前轮和后轮的驱动力之和未发生变化，则驾驶员通过下压油门踏板就能抑制车辆的转向过度或者转向不足，而不妨碍驾驶员的操纵意图。因此，如果通过改变前轮和后轮之间的驱动力分配能够抑制转向过度或者转向不足状态，则首先执行该控制。

修正转向角是相对于驾驶员给出的转向角以一个修正衰减量减小转向轮的转向角，因此这会影响驾驶员的转向操作，有可能带给驾驶员不舒服的感觉。然而，当与不管驾驶员对油门踏板的操作、选择性地制动所选择的一个车轮或几个车轮进行刹车相比时，修正转向角较少地影响驾驶员的操纵意图。

基于上述认识，本发明的目的是在简单的控制计算之下，通过最佳地利用改变前轮和后轮之间的驱动力分配、修正转向角和选择性地制动所选择的一个车轮或几个车轮这些控制的各自特性，让车辆的运动尽可能忠实地符合驾驶员的操纵意图，抑制车辆的转向过度或者转向不足状态。

为达到上述目的，本发明提出一种车辆，其包括用于检测车辆在转向运行中车辆的转向过度状态或转向不足状态中的至少一种状态的转向行为检测装置、用于分配前轮和后轮之间驱动力的驱动力分配装置、以及用于修正驾驶员的转向角输入的转向角修正装置，其中，当由转向行为检测装置检测到的车辆的转向过度状态或转向不足状态中的至少一种状态超出第一确定的标准状态而未超出从第一标准状态进一步发展的第二确定的标准状态时，由驱动力分配装置改变前轮和后轮之间的驱动力分配，从而抑制转向过度或转向不足状态，并且当车辆的转向过度或转向不足状态超出第二标准状态时，由转向角修正装置修正驾驶员的转向角输入，从而抑制车辆的转向过度或转向不足状态。

当车辆如上所述构造时，超出第一标准状态而未超出第二标准状态、并且能够通过适当地改变前轮和后轮之间的驱动力分配受到抑制的这种程度较轻的车辆转向过度或转向不足状态，只要由驱动力分配装置适当地改变前轮和后轮之间的驱动力分配就能受到抑制，而不改变总驱动力，从而基本上不影响驾驶员的操纵意图，而在第一和第二标准状态得到适当的确定时，当转向过度或转向不足状态发展到超出第二标准状态的时候，除了通过驱动力分配装置进行最佳的转向过度或转向不足抑制控制之外，通过转向角修正装置修正转向角能进一步抑制转向过度或转向不足状态。

除了上述构造，按照本发明的车辆还可包括用于选择性地制动所选择的一个车轮或几个车轮的制动控制装置，使得当转向过度或转向不足状态超出从第二标准状态进一步发展的第三确定的标准状态时，由制动控制装置选择性地制动所选择的一个车轮或几个车轮，以抑制转向过度或转向不足状态。

按照上述构造，在除了第一和第二标准状态之外，第三标准状态得到适当确定的时候，当转向过度或转向不足状态进一步发展到超出第三标准状态时，除了通过由驱动力分配装置改变前轮和后轮之间的驱动力分配进行最佳转向过度或转向不足的抑制控制、以及由转向角修正装置修正转向角进行最佳转向过度或转向不足的抑制控制之外，转向过度或转向不足状态能够通过由制动控制装置选择性地制动所选择的一个车轮或几个车轮进一步受到抑制。

根据车辆转向过度或转向不足状态的发展，由驱动力分配装置改变前轮和后轮之间的驱动力分配、由转向角修正装置修正转向角、以及由制动控制装置选择性地制动所选择的一个车轮或几个车轮都可以进行改变。

通过这种配置，根据车辆转向过度或转向不足状态的发展，可适当地执行通过改变前轮和后轮之间的驱动力分配、修正转向角和选择性地制动所选择的一个车轮或几个车轮进行的转向过度或转向不足抑制控制。

附图说明

附图中：

图1是按照本发明的车辆简图，显示完全实现本发明可用的各种控制的车辆构造；

图2是流程图，显示按照本发明的车辆中可用的各种控制的实施例，用以控制转向过度状态和转向不足状态；

图3是关于图2中步骤80和步骤160的控制中的对应关系；

图4是关于图2中步骤100和步骤180的控制中的对应关系；以及

图5是关于图2中步骤130、140、210和220的控制中的对应关系。

具体实施方式

在下文中，将以一些优选实施例的形式并参考附图更详细地说明本发明。

图1示意显示按照本发明的、作为其实施例的车辆，该车辆包括用于在车辆的转向运行中检测转向过度状态和转向不足状态的转向行为检测装置、用于分配前轮和后轮之间驱动力的驱动力分配装置、用于通过驾驶员的转向操作修正转向角输入的转向角修正装置、以及用于选择性地制动所选择的一个车轮或几个车轮的制动控制装置，并且该车辆适于抑制转向过度状态或转向不足状态：当由转向行为检测装置检测到的转向过度状态或转向不足状态超出第一确定的标准状态、而未超出从第一标准状态进一步发展的第二确定的标准状态时，通过由驱动力分配装置改变前轮和后轮之间的驱动力分配来抑制转向过度状态或转向不足状态；当由转向行为检测装置检测到的转向过度或转向不足状态超出第二标准状态、而未超出从第二标准状态进一步发展的第三确定的标准状态时，进而通过修正由驾驶员的转向操作形成的转向角来抑制转向过度状态或转向不足状态；而当由转向行为检测装置检测到的转向过度或转向不足状态超出第三标准状态时，进而通过由制动控制装置选择性地制动所选择的一个车轮或几个车轮来抑制转向过度状态或转向不足状态。然而，本发明是一种关于车辆控制的软件，因而在此所示的硬件构造是已经公知的。

图1所示的车辆为四轮驱动，其中左前轮和右前轮以及左后轮和右后轮在中央的驱动力分配装置的控制之下，由前轮和后轮之间的驱动力的可变分配所驱动。左前轮和右前轮为转向轮。图中未显示的由这四个车轮支撑的车身设有转向单元、驱动单元、制动单元和电控单元(ECU)，这些单元本身以多种构造的形式公知。

转向单元包括方向盘、动力致动器和转向角修正装置，并且转向单元适于根据驾驶员转动方向盘的操作，通过动力致动器转向左前轮和右前轮，同时通过转向角修正装置自动修正来自驾驶员的转向操作所形成的转向角输入的转向左前轮和转向右前轮的转向角。

驱动单元包括诸如发动机的动力源、变速传动装置和油门踏板，并且驱动单元适于根据驾驶员对油门踏板的下压以及来自电控单元的控制信号来控制动力源的输出。

制动单元包括主气缸、含有油压控制阀的液压回路以及刹车踏板，并且制动单元适于根据驾驶员对刹车踏板的下压来同时制动四个车轮，而左前轮和右前轮以及左后轮和右后轮中的每一个都可根据来自电控单元的控制信号受到独立的制动。

电控单元主要由微型计算机构成，并包括与本发明相关的、作为其计算/控制功能的一部分的转向行为计算部分。电控单元被提供有如下信号：来自车速传感器的指示车速的信号、来自偏航速率传感器的指示车身偏航速率的信号、来自横向加速度传感器的指示车身横向加速度的信号、来自转向角传感器的指示方向盘转向角的信号、以及指示其它所需信息的其它各种信号，电控单元根据存储在微型计算机中的控制程序，基于这些输入信号执行多种控制计算；通过驱动力分配控制部分控制驱动力分配装置来改变前轮和后轮之间驱动力的分配；通过转向角修正控制部分控制装置转向角修正装置来修正由驾驶员的转向角输入形成的转向轮的转向角；以及通过制动控制部分控制液压回路来选择性地独立制动所选择的一个车轮或几个车轮，此外还进行用于驱动车辆的其它各种控制操作，例如用于车辆行为控制的动力源输出的自动控制。

图2的流程图以实施例的形式显示按照本发明的各种可用的控制的总体结构，这些可用的控制通过如图1所示的由驱动力分配控制部分和驱动力分配装置构成的用于分配前轮和后轮之间的驱动力的装置、由转向角修正控制部分和转向角修正装置构成的用于修正转向角的装置、以及由制动控制部分和液压回路构成的用于控制制动的装置实现，以抑制转向过度状态和转向不足状态。在车辆的运行期间，可以以几十到几百毫秒为周期重复按照该流程图的控制。

当控制开始时，在步骤10判断由转向角传感器检测的转向角θ是否大于确定的下限值θ₀。当车辆被操纵向左转时，转向角θ设为正，当车轮被操纵向右转时，转向角θ设为负。下限值θ₀是转向角的绝对值，超过该值会产生转向过度状态或转向不足状态，因此，表示转向角的下限的正值成为按照本发明的控制的对象。当回答为是(Y)时，控制进行到步骤20，并且D的值设为1。当回答为否(N)时，控制进行到步骤30，并且判断转向角θ是否小于-θ₀。当回答为是时，控制进行到步骤40，并且D的值设为-1。当步骤30的回答为否时，这就意味着没有过多地在向左或者向右方向上转向，因此在这种情况下就结束按照该流程图的控制。

控制从步骤20或者40进行到步骤50，此时车身的偏航速率，亦即目标偏航速率γt按以下方法计算：由转向角传感器检测的转向角表示为θ，由车速传感器检测的车速表示为V，由横向加速度传感器检测的作用到车身的横向加速度表示为Gy，转向单元的传动比表示为N，轴距表示为L，稳定系数表示为Kh，则：

γt＝{1/(1+kh·V²)}V·θ/(N·L)

Gy＝γt·V

从以上两个方程可得，

γt＝V·θ/(N·L)-kh·6y·V

接下来控制进行到步骤60，不管转向是左转还是右转，通过比较由偏航速率传感器检测的车身的实际偏航速率γd和目标偏航速率，如下所示计算转向指标Rt，以指示车辆是否处于转向过度状态或转向不足状态及其程度。当该值为正时，车辆处于转向过度状态，而当该值为负时，车辆处于转向不足状态，并且在任一情况下，当其绝对值较大时，转向过度或转向不足状态得到进一步发展，其中：

Rt＝(γd-γt)D

接下来控制进行到步骤70，判断Rt是否大于确定的正下限值Δγol。当回答为是时，这意味着车辆处于转向过度状态。在此Δγol设置成一个指示转向过度的程度超出下限状态的值，其中期望分配的驱动力前移。当回答为是时，控制进行到步骤80。

步骤80中，执行控制以便根据Rt的值改变前轮和后轮之间的驱动力分配。可根据Rt的值通过参考如图3示范性显示的对应关系确定改变的程度。接下来控制进入到步骤90。

步骤90中，判断Rt的值是否大于Δγom。Δγom设置成大于Δγol的正值，该值指示转向过度状态的程度超出下限，其中期望由转向修正装置执行转回控制。当回答为是时，控制进行到步骤100。

步骤100中，执行转向修正控制，以根据Rt的值转回转向角。可根据Rt的值通过参考如图4所示的对应关系确定转向角的转回程度。接下来控制进入到步骤110。

步骤110中，判断Rt的值是否大于Δγoh。Δγoh设置成大于Δγom的正值，该值指示转向过度超出下限，其中期望制动所选择的一个车轮或几个车轮。当回答为是时，控制进行到步骤120。

步骤120中，判断D是否为正。当车辆正在向左转时，回答为是。在该情况下，控制进行到步骤130，根据Rt的值制动右前轮。可根据Rt的值通过参考如图5示范性显示的对应关系确定制动的程度。

当步骤120的回答为否时，这意味着车辆正在向右转。在该情况下，控制进行到步骤140，根据Rt的值制动左前轮。也可根据Rt的值通过参考图5的对应关系确定制动的程度。

用于抑制转向过度的制动不必局限于处于转向外侧的前轮，也可对包括处于转向外侧的后轮在内的多个车轮执行制动。

当步骤70的回答为否时，控制进行到步骤150，将Δγul作为确定的正值，判断Rt是否小于-Δγul。当回答为是时，这意味着车辆处于转向不足状态。在此，Δγul设置成指示转向过度的程度超出下限状态的值，其中期望驱动力分配更加后移。当回答为是时，控制进行到步骤160。

步骤160中，执行控制以根据Rt的值改变前轮和后轮之间的驱动力分配。可根据Rt的值通过参考图3的对应关系确定改变的程度。接下来控制进入到步骤170。

步骤170中，判断Rt的值是否小于-Δγum。Δγum设置成大于Δγul的正值，该值指示转向不足状态的程度超出下限，其中期望通过转向修正装置执行进一步的转向控制。当回答为是时，控制进行到步骤180。

尽管在车辆中通过转向产生的偏航力矩首先根据转向角的增大而增大，但是根据车速以及路面和轮胎之间的摩擦系数确定有一个饱和角，当转向角增大超过饱和角时，由转向产生的偏航力矩不再增加，而是减小。车辆转向不足状态意味着转向角已超过上述饱和角。因而在步骤180中，执行转向修正控制，以根据Rt的值转回转向角。根据Rt的值通过参考图4的对应关系确定转向角的转回程度。接下来控制进入到步骤190。

步骤190中，判断Rt的值是否小于-Δγuh。Δγuh设置成大于Δγum的正值，该值指示转向不足超出下限，其中期望制动所选择的一个车轮或几个车轮。当回答为是时，控制进行到步骤200。

步骤200中，判断D是否为正。当车辆向左转时，回答为是。在该情况下，控制进行到步骤210，根据Rt的值制动左后轮。可根据Rt的值通过参考如图5示范性显示的对应关系确定制动的程度。

当步骤200的回答为否时，这意味着车辆向右转。在该情况下，控制进行到步骤220，根据Rt的值制动右后轮。也可根据Rt的值通过参考图5的对应关系确定制动的程度。

用于抑制转向不足的制动不必局限于处于转向内侧的后轮，也可对包括处于转向外侧的后轮以及处于转向内侧的前轮在内的多个车轮执行制动。

尽管针对本发明的一些优选实施例详细说明了本发明，但是对于本领域技术人员而言，显然可能在本发明范围之内对所示几个实施例进行各种修改。

Claims (5)

1.一种车辆，包括：用于检测在车辆转向运行中车辆的转向过度状态和转向不足状态中的至少一种状态的转向行为检测装置、用于分配前轮和后轮之间驱动力的驱动力分配装置、以及用于修正驾驶员的转向角输入的转向角修正装置，其中，当由所述转向行为检测装置检测到的车辆的所述转向过度状态或所述转向不足状态中的至少一种状态超出第一确定的标准状态而未超出从所述第一标准状态进一步发展的第二确定的标准状态时，由所述驱动力分配装置改变前轮和后轮之间的驱动力分配，从而抑制所述转向过度或所述转向不足状态，并且当车辆的所述转向过度或所述转向不足状态超出所述第二标准状态时，由所述转向角修正装置修正驾驶员的转向角输入，从而抑制车辆的所述转向过度或所述转向不足状态。

2.如权利要求1所述的车辆，还包括用于选择性地制动所选择的一个车轮或几个车轮的制动控制装置，从而当所述转向过度或所述转向不足状态超出从所述第二标准状态进一步发展的第三确定的标准状态时，由所述制动控制装置选择性地制动所选择的一个车轮或几个车轮，以抑制所述转向过度或所述转向不足状态。

3.如权利要求1或2所述的车辆，其中根据车辆的所述转向过度或所述转向不足状态的发展，由所述驱动力分配装置实施的前轮和后轮之间的驱动力分配的改变是可变化的。

4.如权利要求1或2所述的车辆，其中根据车辆的所述转向过度或所述转向不足状态的发展，由所述转向角修正装置实施的转向角的修正是可变化的。

5.如权利要求1或2所述的车辆，其中根据车辆的所述转向过度或所述转向不足状态的发展，由所述制动控制装置实施的对所选择的一个车轮或几个车轮的选择性制动是可变化的。

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