CN101005981A - 车辆的控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种车辆的控制装置,设置有车辆模式运动机构(94)和状态量偏差应动控制机构(96),其中,车辆模式运动机构(94)根据由驾驶者操作而得到的转向角等驾驶操作量,来决定表示车辆(1)动态特性的车辆模式(72)下的车辆运动(车辆模式运动),而状态量偏差应动控制机构(96)根据车辆模式运动的状态量(车辆位置、姿势等模式状态量)与实际的车辆(1)运动的状态量之间的偏差(状态量偏差),并利用反馈法则,来决定针对实际的车辆(1)的执行装置控制机构(92)(操作实际车辆(70)的执行装置(3)的机构)和车辆模式运动决定机构(94)的控制输入。根据状态量偏差,不仅仅操作实际的车辆的运动,而且还操作车辆模式运动,由此可以进行与实际的车辆动作尽可能相适的执行装置的动作控制,并且提高针对于干扰因素或其变化而言的鲁棒性。

Description

车辆的控制装置
技术领域
本发明涉及一种汽车(发动机汽车)、混合动力汽车、电动汽车、二轮摩托车等具有多个车轮的车辆的控制装置。
背景技术
在汽车等车辆上,作为主要机构,设置有:将驱动力从发动机等传动力产生源传递给车轮或者将制动力施加给车轮的驱动·制动***、操舵车辆的转向轮用的转向***(操舵***)、以及弹性地将车身支承在车轮上的悬架***等***。另外,众所周知,近年来,这些***不仅根据驾驶者对驾驶盘(方向盘)、油门踏板、制动踏板等的操作(人为的操作)而被动地动作,而且通过设置各种式样的电动式或油压式的执行器,根据车辆的行驶状态或环境条件等主动地(积极地)来控制其执行器的动作。(例如参照「自動車技術ハンドブツク基礎·理論編(第一分冊)/社団法人自動車技術会発行(1992年6月15日発行)」(《汽车技术手册)》基础·理论篇(第一分册)/社团法人汽车技术会发行(1992年6月15日发行)(以下称为非专利文献1)的第220页的6.8.1)。
例如,关于转向***,在上述非专利文献1第225页的图6-99(a)中公开了所谓的模式跟随方式的控制方式。在该控制方式中,由驾驶者操作驾驶盘而产生的操舵角被输入到预先对横摆角速度和横向加速度的操舵响应特性予以设定了的标准模式中。而且,使车辆模式跟踪其标准模式的输出而决定车辆模式的输入,并将之追加输入给实际的车辆(实际的转向***),以此来操作实际的车辆的转向***。
然而,在由上述非专利文献1获知的技术中,有下述问题。即,车辆的实际动作会受到路面摩擦系数的变化等各种各样的干扰因素的影响。另一方面,在实际中也很难构筑出要考虑所有干扰因素且是用于表现车辆动作的车辆模式,这样就不得不设想出某种标准的环境条件来构筑车辆模式。另外,即使考虑了各种各样的干扰因素来构筑车辆模式,而用于规定其车辆模式的动作的各种参量也会产生误差(模式化误差)。由此,在由非专利文献1第225页的图6-99(a)获知的技术中,因为作用于实际车辆上的各种各样的干扰因素或其变化的原因,有时车辆的实际动作与车辆模式的动作之间的差(偏差)会变大。而且,这种情况下,若用不适合于车辆的实际动作的控制输入(操作量)来控制车辆的执行器的动作,执行器的动作会被限制器限制,这样也就难以将该执行器的动作控制得适当。
另外,在经执行器而主动地控制驱动·制动***、转向***或悬架***的现有技术中,一般是,经传感器检测出车辆的状态量(车速、发动机的转速等)、以及车辆的行驶环境(路面的摩擦系数等),或者通过观测器等进行推定,再根据这些检测值及推定值,使用基于预先行驶实验等设定的图表等来决定执行器的操作量(针对执行器的控制输入)。然而,即使是这样的技术,由于车辆的状态量和行驶环境的检测误差或推定误差,用不适合于实际的车辆动作的控制输入(操作量)来控制车辆的执行器的动作,将会时不时地发生执行器的动作被限制器限制的情况。因此,也就难以将该执行器的动作控制得适当。
发明内容
本发明是鉴于上述的问题而研发的,目的在于提供一种可以进行与实际的车辆动作尽可能相适合的执行器的动作控制,并且提高针对于干扰因素或其变化而言的鲁棒性的车辆的控制装置。
为了实现上述目的,本发明的车辆的控制装置的第一方面,该车辆的控制装置具有:驾驶操作量输出机构,其将表示驾驶者对具有多个车轮的车辆的驾驶操作状态的驾驶操作量输出;执行装置,其设置于所述车辆上,可操作所述车辆进行规定的运动;执行装置控制机构,其控制所述执行装置的动作,其特征在于,设置有:实际状态量掌握机构,其检测或推定关于所述车辆的实际运动的规定状态量、即实际状态量;车辆模式运动决定机构,其至少根据所述驾驶操作量来决定表现所述车辆的动态特性的第一车辆模式下的车辆运动、即车辆模式运动;状态量偏差应动控制机构,其根据第一状态量偏差,利用规定的反馈控制法则来决定用于操作实际车辆的所述执行装置的实际车辆执行操作用控制输入、和用于操作所述车辆模式运动的车辆模式操作用控制输入,所述第一状态量偏差是所述检测到的或推定出的实际状态量与关于所述车辆模式运动的所述规定状态量、即模式状态量之间的偏差,所述执行装置控制机构至少根据所述实际车辆执行操作用控制输入来控制所述执行装置,所述车辆模式运动决定机构至少根据所述驾驶操作量和所述车辆模式操作用控制输入来决定所述车辆模式运动。
根据该第一方面,根据所述第一状态量偏差并利用所述规定的反馈控制法则,来决定所述实际车辆执行操作用控制输入和所述车辆模式操作用控制输入。因此,使所述第一状态量偏差接近于0地来决定这些控制输入。而且,所述执行装置控制机构至少根据所述实际车辆执行操作用控制输入来控制所述执行装置。另外,所述车辆模式运动决定机构至少根据所述驾驶操作量和所述车辆模式操作用控制输入来决定所述车辆模式运动。因此,根据第一方面,使关于实际的车辆(以下,在本部分中也称为“实际车辆”)的运动的实际状态量与关于所述车辆模式下的车辆运动(车辆模式运动)的状态量相互接近地来操作实际车辆的运动和车辆模式运动二者。即,使车辆模式运动不偏离实际车辆的运动地进行修正,并且使实际车辆的运动跟踪车辆模式运动地来控制实际车辆的运动。
因此,即使在车辆模式下未想到的干扰因素作用于实际的车辆上,或者在车辆模式运动的状态量中积蓄有车辆模式的模式化误差时,也可以防止所述第一状态量偏差变得过大。
结果,可以进行与实际车辆的动作尽可能相适合的执行装置的动作控制,并且提高针对于干扰因素或其变化而言的车辆控制的鲁棒性。
另外,在本说明书中,将车辆的位置及姿势以及它们的时间性变化统称为车辆的运动。车辆的位置是指固定地设定在车辆的某部位(车身等)的某代表点(重心等)的空间性位置。车辆的姿势是指车辆的某部位(车身等)的空间性朝向,并由纵摆方向的姿势(绕车宽方向(侧摆方向)轴的倾斜角)、侧摆方向的姿势(绕车长方向(纵摆方向)轴的倾斜角)、以及横摆方向的姿势(绕竖直轴的转角)构成。与姿势有关的倾斜角或转角统称为姿势角。而且,与车辆的运动有关的状态量是指车辆的位置或姿势、或者其变化速度或变化加速度。其状态量包含与车辆的位置有关的状态量以及与姿势有关的状态量二者,或者是包含任意一方的状态量。另外,其状态量不必包含与位置或姿势有关的空间性的所有成分,可以是某一个成分或两个成分。
在该第一方面中,所述车辆模式操作用控制输入例如是作用于所述第一车辆模式下的车辆上的假想外力,或者是所述第一车辆模式下的执行装置的操作量(第二方面,第三方面)。总之,通过所述车辆模式控制用输入可以操作车辆模式下的车辆的运动。另外,在车辆模式操作用控制输入为假想外力时,使其假想外力作用于第一车辆模式下的车辆的车身(一般是弹簧上部分)上为好。此外,该假想外力只要包含并进力成分和力矩成分中的至少任意一个即可。而且,并进力成分或力矩成分不必一定是三维矢量,可以仅由一个或二个轴向成分构成。
另外,在第一方面中,理想的是,所述执行装置控制机构具有下述的机构,即该机构至少根据所述驾驶操作量来决定作为控制输入的基本值的实际车辆用基本控制输入,而该控制输入用于规定所述执行装置的动作,所述实际车辆执行操作用控制输入是用于修正所述实际车辆用基本控制输入的修正量,所述执行装置控制机构,根据下述的控制输入来控制所述执行装置,即该控制输入是利用所述实际车辆执行操作用控制输入对所述决定的实际车辆用基本控制输入进行修正而得到的(第四方面)。
据此,所述实际车辆用基本控制输入对所述执行装置作为前馈量(前馈控制输入)而起作用,以其前馈量为中心,通过作为所述修正量的实际车辆执行操作用控制输入来调整执行装置的控制输入。因此,可以提高执行装置的控制的稳定性。
另外,在所述第一方面中,理想的是,所述执行装置控制机构具有下述的机构,即该机构至少根据所述驾驶操作量来决定路面反作用力基本目标参量,该路面反作用力基本目标参量是用于规定作用于所述车辆上的路面反作用力(车辆受到来自路面的反作用力)的基本目标值,所述实际车辆执行操作用控制输入是用于修正所述路面反作用力基本目标参量的修正参量,所述执行装置控制机构根据由修正完毕参量所规定的路面反作用力的目标值来控制所述执行装置,而该修正完毕参量是通过所述修正参量对所述决定的路面反作用力基本目标参量进行修正而得到的(第五方面)。
根据该第五方面,所述路面反作用力基本目标参量对所述执行装置作为前馈量(前馈控制输入)而起作用,以前馈量所规定的路面反作用力的基本目标值为中心,通过作为所述修正参量的实际车辆执行操作用控制输入来调整由执行装置的控制输入(所述修正完毕参量)所规定的路面反作用力的目标值。因此,与所述第四方面同样,可提高执行装置的控制稳定性。而且,此时,由于执行装置的控制输入是用于规定路面反作用力的目标值,因此,可以使所述第一状态量偏差接近于0,并且将作用于实际车辆上的路面反作用力控制为所期望的路面反作用力。
另外,在该第五方面中,作为所述第四方面的实际车辆用基本控制输入,使用了所述路面反作用力基本目标参量,作为所述第四方面的修正量,使用了所述修正参量。另外,第五方面中的路面反作用力只要包含并进力成分和力矩成分中的至少任意一个即可。而且,并进力成分或力矩成分不必一定是三维矢量,可以仅由一个或两个轴向成分构成。
另外,在所述第四方面中,理想的是,所述车辆模式运动决定机构具有下述的机构,即该机构至少根据所述驾驶操作量来决定作为控制输入的基本值的模式用基本控制输入,该控制输入用于规定所述第一车辆模式下的执行装置的动作,所述车辆模式操作用控制输入是用于修正所述模式用基本控制输入的修正量,所述车辆模式运动决定机构通过根据下述的操作量使所述第一车辆模式下的执行装置动作来决定所述车辆模式运动,即该操作量是通过所述车辆模式操作用控制输入对所述决定的模式用基本控制输入进行修正而得到的,所述模式用基本控制输入与所述实际车辆用基本控制输入相一致(第六方面)。
据此,实际车辆的执行装置和所述第一车辆模式下的执行装置使用同种控制输入。而且,因为使实际车辆的执行装置的作为控制输入前馈量的实际车辆用基本控制输入、与第一车辆模式下的执行装置的作为控制输入前馈量的模式用基本控制输入相一致,故可以通过共用机构来决定这些基本控制输入。因此,可以简略本发明的控制装置的算法。另外,在所述第一状态量偏差接近于0时,由于将几乎相等的控制输入输入给实际车辆的执行装置和第一车辆模式下的执行装置,因此可以决定与实际车辆的运动相匹配的恰当的车辆模式运动。
另外,在所述第五方面中,理想的是,所述车辆模式操作用控制输入是作用于所述第一车辆模式下的车辆上的假想外力,所述车辆模式运动决定机构由下述的两个机构构成,即这两个机构中的其一至少根据所述驾驶操作量来决定对作用于所述第一车辆模式下的车辆上的路面反作用力进行规定的模式路面反作用力参量,所述两个机构中的另一个通过在所述第一车辆模式下的车辆上至少作用由所决定的模式路面反作用力参量规定的路面反作用力、和作为所述车辆模式操作用控制输入的所述假想外力,来决定所述第一车辆模式的运动,由所述模式路面反作用力参量规定的路面反作用力与由所述路面反作用力基本目标参量规定的所述路面反作用力的基本目标值相一致(第七方面)。
根据该第七方面,所述模式路面反作用力参量是作为对所述第一车辆模式的前馈量(前馈控制输入)而起作用的。而且,因为使由该模式路面反作用力参量规定的路面反作用力与路面反作用力的基本目标值相一致,该路面反作用力的基本目标值是由作为对实际车辆的执行装置的前馈量的所述路面反作用力基本目标参量而规定的,故可以通过共用的机构来决定这些模式路面反作用力参量和路面反作用力基本目标参量。因此,与所述第六方面同样,可以简略本发明的控制装置的算法。另外,在所述第一状态量偏差接近于0时,由于作用于实际车辆上的路面反作用力和作用于第一车辆模式下的车辆上的路面反作用力几乎一致,因此,可以决定与实际车辆的运动相匹配的恰当的车辆模式运动。另外,在决定第一车辆模式的运动时,不仅可以作用模式路面反作用力参量规定的路面反作用力和假想外力,也可以将空气阻抗作用于第一车辆模式下的车辆上。
另外,在所述第五方面或第七方面中,理想的是,所述状态量偏差应动控制机构具有设定所述路面反作用力的容许范围的机构,决定作为所述修正参量的执行操作用控制输入,以满足由下述的修正完毕参量规定的路面反作用力的目标值处于所述容许范围内这样的容许范围条件,该修正完毕参量是通过所述修正参量对由所述决定的路面反作用力基本目标参量规定的路面反作用力的基本目标值进行修正而得到的(第八方面)。
根据该第八方面,决定所述执行操作用控制输入,以使由所述修正完毕参量规定的路面反作用力的目标值处于所述容许范围内。因此,可以将作用于实际车辆上的路面反作用力维持在恰当的路面反作用力(能防止车辆的车轮打滑等的路面反作用力),并且将实际车辆的运动控制得适当。
另外,作为路面反作用力的容许范围,可以例举出:与路面平行方向或水平方向的路面反作用力的并进力成分(即摩擦力成分)的容许范围、或者竖直方向或垂直于路面方向的路面反作用力的并进力成分的容许范围。其容许范围可以是车辆的各车轮的容许范围,也可以是这些车轮的路面反作用力的合力的容许范围。或者,也可以将车辆的车轮分成几组,针对其各组设定路面反作用力的容许范围。
在所述第八方面中,理想的是,所述修正参量是对作用于车辆的各车轮上的路面反作用力的修正量进行规定的参量,所述路面反作用力基本目标参量是对作用于所述各车轮上的路面反作用力的基本目标值进行规定的参量,所述容许范围是作用于所述各车轮上的路面反作用力的容许范围(第九方面)。
据此,可以针对实际车辆的各车轮而将作用于其上的路面反作用力维持在恰当的路面反作用力,故可以将实际车辆的运动控制得更加适当。
而且,在该第九方面中,理想的是,所述状态量偏差应动控制机构具有根据所述第一状态量偏差来决定偏差解除补偿量的机构,该偏差解除补偿量是为了使所述第一状态量偏差接近于0而应作用于车辆上的外力,决定所述修正参量,以满足所述容许范围条件,并且使由所述修正参量规定的、作用于各车轮上的路面反作用力的修正量的合力接近于所述偏差解除补偿量(第十方面)。
根据该第十方面,可以在实际车辆能满足路面反作用力的容许范围条件的范围内来决定对实际车辆的执行装置的执行操作用控制输入(所述修正参量),以使所述第一状态量偏差尽可能接近于0。因此,可以尽可能减少成为该运动标准的车辆模式运动的、对应于所述第一状态量偏差的操作。因此,在实际车辆能满足路面反作用力的容许范围条件的范围内,可以适当地将实际车辆的运动控制在接近理想运动的运动。
另外,第十方面中的偏差解除补偿量只要包含并进力成分和力矩成分中的至少任意一个即可。而且,并进力成分或力矩成分不必一定是三维矢量,可以仅由一个或两个轴向成分构成。
在该第十方面中,理想的是,所述车辆模式操作用控制输入是作用于所述第一车辆模式下的车辆上的假想外力,所述状态量偏差应动控制机构具有下述的机构,该机构根据所述路面反作用力的修正量的合力与所述偏差解除补偿量之间的差,来决定作为所述车辆模式操作用控制输入的所述假想外力(第十一方面)。
或者,理想的是,所述车辆模式操作用控制输入是所述第一车辆模式下的执行装置的操作量,所述状态量偏差应动控制机构具有下述的机构,该机构根据所述路面反作用力的修正量的合力与所述偏差解除补偿量之间的差,来决定作为所述车辆模式操作用控制输入的所述操作量(第十二方面)。
根据第十一方面或第十二方面,由于根据所述路面反作用力的修正量的合力与所述偏差解除补偿量之间的差来决定所述车辆模式操作用控制输入,故在只控制实际车辆的执行装置中,若不能在满足路面反作用力容许条件的同时又使所述第一状态量偏差接近于0的情况下,操作车辆模式运动,使所述第一状态量偏差接近于0。因此,即使是实际车辆的路面反作用力快要超出容许范围的情况下,也可以防止第一状态量偏差变得过大,进而,可以继续进行实际车辆运动的恰当的控制。
另外,在所述第十~第十二方面中,也可以在所述偏差解除补偿量或者该偏差解除补偿量的规定的成分几乎接近于0时(处于0附近的规定范围内时),使所述执行操作用控制输入为0。由此,可以防止实际车辆的执行装置根据第一状态量偏差而被频繁地控制。
另外,在所述第四方面(或者以此为要件的方面)中,理想的是,设有:将来驾驶操作量决定机构,其至少基于现在时刻之前的所述驾驶操作量来决定将来驾驶操作量,该将来驾驶操作量是包含从现在时刻到规定时间后的期间在内的规定期间的驾驶操作量;将来车辆动作预见机构,其以所述第一车辆模式的状态量的最新值为起点,至少基于所述将来驾驶操作量,来预见所述第一车辆模式的将来动作,所述执行装置控制机构基于所述第一车辆模式的将来动作来决定所述实际车辆用基本控制输入(第十三方面)。
根据该第十三方面,在想要决定执行装置的新的控制输入时(现在时刻),决定所述将来驾驶操作量(其表示将来的驾驶操作量的预测值)。而且,以第一车辆模式的状态量的最新值(即,现在时刻的最新状态量)为起点,至少基于所述将来驾驶操作量来预见所述第一车辆模式的将来动作。此时,在本方面中,由于使第一车辆模式的状态量和实际车辆的状态量相互接近地进行控制,故而第一车辆模式的将来动作就是指预测实际车辆的将来动作。因此,通过基于第一车辆模式的将来动作来决定所述实际车辆用基本控制输入(实际车辆的执行装置的控制输入的前馈量),可以预想实际车辆的将来动作,决定该实际车辆用基本控制输入。结果,可以极力防止所述实际车辆执行操作用控制输入因实际车辆的将来动作变化等导致瞬间变得过大的现象,并且能够将实际车辆的运动控制得适当。
另外,在所述第一方面(或第一至第十二方面)中,理想的是,设有:将来驾驶操作量决定机构,其至少基于现在时刻之前的所述驾驶操作量来决定将来驾驶操作量,该将来驾驶操作量是包含从现在时刻到规定时间后的期间在内的规定期间的驾驶操作量;将来车辆动作预见机构,其以所述第一车辆模式的状态量的最新值作为表现所述车辆动态特性的第二车辆模式的状态量的起点,并且以所述车辆的实际状态量的最新值作为表现所述车辆动态特性的第三车辆模式的状态量的起点,在从现在时刻到所述规定时间后的各时刻,至少基于所述第二车辆模式的状态量与所述第三车辆模式的状态量的偏差、和所述将来驾驶操作量,来决定作为控制输入的模式控制输入,该控制输入用于规定所述第三车辆模式下的执行装置的动作,同时,预见所述第二车辆模式及第三车辆模式的将来动作,所述执行装置控制机构至少基于所述第三车辆模式的将来动作来决定所述实际车辆执行操作用控制输入(第十四方面)。
根据该第十四方面,在要决定执行装置的新的控制输入时(现在时刻),决定所述将来驾驶操作量(将来的驾驶操作量的预测值)。而且,预见所述第二车辆模式及第三车辆模式的将来动作。此时,第二车辆模式的将来动作是以所述第一车辆模式的最新的状态量为起点的将来动作,第三车辆模式的将来动作是以实际车辆的最新的状态量(最新的实际状态量)为起点的将来动作。而且,这些第二车辆模式及第三车辆模式的将来动作包含第三车辆模式下的执行装置的模式控制输入,并是至少基于第二车辆模式的状态量与第三车辆模式的状态量之间的偏差和所述将来驾驶操作量而决定的。即,假定将来的实际的驾驶操作量是所述决定的将来驾驶操作量,来决定第二车辆模式及第三车辆模式的包含第三车辆模式下的执行装置的模式控制输入在内的将来动作,以使第二车辆模式的状态量与第三车辆模式的状态量之间的偏差(其相当于所述第一状态量偏差的将来的推定值)接近于0。因此,第二车辆模式的将来动作就是所述第一车辆模式的将来预测动作,第三车辆模式的将来动作就是实际车辆的将来预测动作。由此,通过基于该第三车辆模式的将来动作来决定所述实际车辆执行操作用控制输入,可以预想实际车辆和第一车辆模式的将来动作,决定该实际车辆执行操作控制输入。结果,可以极力防止所述实际车辆执行操作用控制输入因实际车辆的将来动作变化等导致瞬间变得过大的现象,并且能够将实际车辆的运动控制得适当。
作为补充,在第十四方面中,由于第二车辆模式的将来动作是以所述第一车辆模式的最新的状态量为起点的将来动作,第三车辆模式的将来动作是以实际车辆的最新的状态量(最新的实际状态量)为起点的将来动作,因此,其起点处的第二车辆模式的状态量与第三车辆模式的状态量之间的偏差相当于所述第一方面中的第一状态量偏差。
另外,在所述第四方面(或者以此为要件的方面)中,理想的是,设有:将来驾驶操作量决定机构,其至少基于现在时刻之前的所述驾驶操作量来决定将来驾驶操作量,该将来驾驶操作量是包含从现在时刻到规定时间后的期间在内的规定期间的驾驶操作量;标准运动状态量决定机构,其至少基于所述驾驶操作量,通过表现所述车辆的动态特性的标准动态特性模式来逐步决定所述第一车辆模式应跟踪的标准运动的状态量;将来车辆动作预见机构,其以所述标准运动的状态量的最新值作为表现所述车辆的动态特性的第二车辆模式的状态量的起点,并且以所述第一车辆模式的状态量的最新值作为表现所述车辆的动态特性的第三车辆模式的状态量的起点,在从现在时刻到所述规定时间后的各时刻,至少基于所述第二车辆模式的状态量与所述第三车辆模式的状态量的偏差、和所述将来驾驶操作量,来决定作为控制输入的模式控制输入,该控制输入用于规定所述第三车辆模式下的执行装置的动作,同时,预见所述第二车辆模式及第三车辆模式的将来动作,所述执行装置控制机构至少基于所述第三车辆的将来动作来决定所述实际车辆用基本控制输入(第十五方面)。
根据该第十五方面,逐步决定所述第一车辆模式应跟踪的标准运动的状态量。另外,在想决定执行装置的新的控制输入时(现在时刻),决定所述将来驾驶操作量(将来的驾驶操作量的预测值)。而且,预见所述第二车辆模式及第三车辆模式的将来动作。此时,第二车辆模式的将来动作是以所述标准运动的最新的状态量为起点的将来动作,第三车辆模式的将来动作是以所述第一车辆模式的最新的状态量为起点的将来动作。而且,该第二车辆模式及第三车辆模式的将来动作,包含第三车辆模式下的执行装置的模式控制输入,至少基于第二车辆模式的状态量与第三车辆模式的状态量之间的偏差和所述将来驾驶操作量而决定的。即,假定将来的实际驾驶操作量是所述决定的将来驾驶操作量,决定第二车辆模式及第三车辆模式的包含第三车辆模式下的执行装置的模式控制输入在内的将来动作,以使第二车辆模式的状态量与第三车辆模式的状态量之间的偏差(其相当于将来的标准运动的状态量与将来的第一车辆模式的状态量之间的偏差的推定值)接近于0。因此,决定第三车辆模式的将来动作,以使将来的第一车辆模式的预测的状态量接近于将来的标准运动的预测的状态量。因此,通过基于该第三车辆模式的将来动作来决定所述实际车辆执行操作用控制输入,可以预想第一车辆模式的将来动作,使该第一车辆模式的状态量接近标准运动的状态量(使第一车辆模式的状态量不偏离标准运动的状态量),同时,控制实际车辆的运动,以使实际车辆的状态量接近于第一车辆模式的状态量。结果,可以极力防止所述实际车辆执行操作用控制输入因实际车辆的将来动作变化等导致瞬间变得过大的现象,并且能够将实际车辆的运动控制得适当。
在该第十五方面中,理想的是,所述标准运动状态量决定机构至少根据所述第一车辆模式的状态量与所述标准运动的状态量的差、和所述驾驶操作量,来决定新的所述标准运动的状态量(第十六方面)。据此,可以防止标准运动的状态量相对于受到实际车辆运动影响的第一车辆模式的状态量而言出现较大的背离。
另外,在所述第五方面(或者以此为要件的方面)中,理想的是,设有:标准运动决定机构,其至少根据所述驾驶操作量来决定标准运动,该标准运动是相对于所述车辆模式运动而言的标准的运动;下述的机构,其根据第二状态量偏差来决定为了使该第二状态量偏差接近0而作用于车辆上的外力、即模式复原补偿量,所述第二状态偏差是关于所决定的标准运动的规定的第二状态量与关于所述决定的第一车辆模式运动的规定的第二状态量的偏差,决定所述路面反作用力基本目标参量的机构至少根据所述模式复原补偿量来决定所述路面反作用力基本目标参量(第十七方面)。
根据该第十七方面,可以决定针对于实际车辆的执行装置的路面反作用力基本目标参量,以使所述第一状态量偏差和所述第二状态量偏差接近于0。由此,可以减少作为实际车辆运动的标准的车辆模式运动的、对应于所述第一状态量偏差的操作,并且使该车辆模式运动的所述第二状态量接近于标准运动的第二状态量。因此,可以适当地将实际车辆的运动控制在接近理想运动的运动。
另外,在所述第六方面(或者以此为要件的方面)中,理想的是,设有标准运动决定机构,其至少根据所述驾驶操作量来决定标准运动,该标准运动是相对于所述车辆模式运动而言的标准的运动,决定所述模式用基本控制输入的机构至少根据第二状态量偏差来决定所述模式用基本控制输入,以使该差值接近于0,所述第二状态量偏差是关于所决定的标准运动的规定的第二状态量与关于所述决定的第一车辆模式运动的规定的第二状态量的偏差(第十八方面)。
根据该第十八方面,可以决定针对于所述车辆模式下的执行装置而言的模式用基本控制输入,以使所述第一状态量偏差和所述第二状态量偏差接近于0。由此,与所述第十七方面同样,可以减少作为实际车辆的运动的标准的车辆模式运动的、对应于所述第一状态量偏差的操作,并且使该车辆模式运动的所述第二状态量接近于标准运动的第二状态量。因此,可以适当地将实际车辆的运动控制在接近理想运动的运动。
另外,在所述第十七方面及第十八方面中,所述第二状态量可以是与所述第一发明中的状态量不同的状态量,也可以是相同的。
另外,在第十七方面及第十八方面中,与所述第十一方面或第十二方面同样,只要是所述状态量偏差应动控制机构根据所述路面反作用力的修正量的合力与所述偏差解除补偿量之间的差来决定所述车辆模式操作用控制输入(所述假想外力或所述第一车辆模式下的执行装置的操作量)即可。
附图说明
图1是表示本发明实施方式中的车辆的概略构成的方框图。
图2是表示本发明实施方式中的车辆模式的功能构成的方框图。
图3是表示图2的车辆模式的运算处理的流程图。
图4是表示第一实施方式中的车辆的控制装置的整体功能构成的方框图。
图5是表示第一实施方式的变形例的车辆的控制装置的整体功能构成的方框图。
图6是表示第二实施方式中的车辆模式的功能构成的方框图。
图7是用于说明第二实施方式或第三~第五实施方式中的两轮模式(二自由度模式)的图。
图8是表示第三实施方式中的车辆的控制装置的整体功能构成的方框图。
图9是表示第三实施方式的控制装置所具有的脚本制作部的功能构成的方框图。
图10是表示第三实施方式中的脚本制作部的处理的流程图。
图11是表示图10流程图中的S212子程序处理的流程图。
图12是用于说明第三实施方式中的脚本制作部的处理的图。
图13是用于说明第三实施方式中的脚本制作部的处理的图。
图14是表示图9所示的脚本用跟踪控制法则的功能构成的方框图。
图15是表示第四实施方式中的车辆的控制装置的整体功能构成的方框图。
图16是表示第四实施方式的控制装置所具有的脚本制作部的功能构成的方框图。
图17是表示第四实施方式中的脚本制作部的处理的流程图。
图18是表示图17流程图中的S314子程序处理的流程图。
图19是表示图四实施方式的脚本用跟踪控制法则的功能构成的方框图。
图20是用于说明第四实施方式中的脚本制作部的处理的图。
图21是表示第五实施方式中的车辆的控制装置的整体功能构成的方框图。
图22是表示第五实施方式的脚本制作部的处理的流程图。
图23是表示图22流程图中的S414子程序处理的流程图。
图24是表示五图5实施方式中的脚本用跟踪控制则的功能构成的方框图。
具体实施方式
下面,说明本发明的车辆的控制装置的实施方式。
首先,概括说明本说明书实施方式中的车辆。说明书实施方式中所例举的车辆是具有四个车轮(车辆前后各两个车轮)的汽车。由于汽车构造本身是公知技术即可,因此在本说明书中省略其详细图示及说明,但其概要如下所述。图1是表示其车辆的概略构成的方框图。
如图1所示,车辆1(汽车)与公知的普通汽车相同,具有:驱动·制动装置3A(驱动·制动***),其将旋转驱动力(作为车辆传动力的旋转力)施加给四个车轮W1、W2、W3、W4中的驱动轮,或者将制动力施加给各车轮W1~W4;操舵装置3B(转向***),其操舵四个车轮W1~W4中的操舵轮(通常为前轮W1、W2);悬架装置3C(悬架***),其弹性地将车身1B支承在四个车轮W1~W4上。
这些装置3A、3B、3C具有操作车辆1运动的功能。例如,驱动·制动装置3A主要具有操作车辆1行进方向的位置、速度、加速度的功能。操舵装置3B主要具有操作车辆1横摆方向的姿势的功能。悬架装置3C主要具有操作车辆1的车身1B的纵摆方向及侧摆方向的姿势、或者车身1B距离路面的高度(车身1B相对于车轮W1~W4在上下方向上的位置)的功能。另外,在本说明书中,“姿势”是表示空间性的朝向。
驱动·制动装置3A虽省略了详细图示,但进一步具体而言,其具有:作为车辆1的动力产生源(车辆1的传动力产生源)的发动机(内燃机)、将该发动机的输出(旋转驱动力)传递给车轮W1~W4中的驱动轮的动力传递***、以及将制动力施加给各车轮W1~W4的制动装置。动力传递***包含有变速装置、差动齿轮装置等。驱动轮可以是两个前轮W1、W2、或者两个后轮W3、W4、或者前轮W1、W2及后轮W3、W4二者(四个车轮W1~W4)中的任意一种。
另外,实施方式中所说的车辆1虽然是以发动机作为动力产生源的车辆,但也可以是以发动机和电动机作为动力产生源的车辆(所谓并联型的混合动力车),或者是以电动机作为动力产生源的车辆(所谓电动汽车或者串联型的混合动力车)。
另外,作为驾驶者为了驾驶车辆1(汽车)而进行操作的操作器5(人为的操作器),在车辆1的驾驶室内设有驾驶盘(方向盘)、油门踏板、制动踏板、变速杆等。
操作器5中的驾驶盘与所述操舵装置3B的动作相关联。通过旋转操作该驾驶盘,与之对应地由操舵装置3B操舵车轮W1~W4中的操舵轮(通常是两个前轮W1、W2)。
操作器5中的油门踏板、知道踏板以及变速杆与所述驱动·制动装置3A的动作相关联。即,根据油门踏板的操作量(踩入量),发动机所具有的节流阀的开度发生变化,调整发动机的空气进入量及燃料喷射量(进而调整发动机的输出)。另外,根据制动踏板的操作量(踩入量)使制动装置动作,与制动踏板的操作量对应的制动力被施加给各车轮W1~W4。另外,通过操作变速杆,变速装置的变速比等、该变速装置的动作状态发生变化,对从发动机传递给驱动轮的转矩进行调整等。
另外,由驾驶者(车辆1的操作者)操作的驾驶盘等各操作器5的驾驶操作状态通过省略图示的适当的传感器来检测。以下,将该驾驶操作状态的检测值(传感器的检测输出)称作驾驶操作输入。该驾驶操作输入具体包含有:作为驾驶盘的转角的转向角、作为油门踏板的操作量的油门踏板操作量、作为制动踏板的操作量的制动踏板操作量以及作为变速杆的操作位置的换档位置。该驾驶操作输入相当于本发明中的驾驶操作量,输出该驾驶操作输入的传感器相当于本发明中的驾驶操作量输出机构。
在本说明书的实施方式中,所述驱动·制动装置3A、操舵装置3B以及悬架装置3C,可以根据所述驾驶操作输入以外的车辆1的状态量(车速、横摆比率等)而主动地控制其动作(进而控制车辆1的运动)。
即,驱动·制动装置3A可以经油压执行器、电动机、电磁控制阀等执行器而将例如车辆1行驶时从发动机传递给各驱动轮的旋转驱动力的分配、车辆1减速时施加给各车轮W1~W4的制动力的分配控制在所希望的动力分配。以下,将具有这种动力分配控制功能的驱动·制动装置3A称为带动力分配控制功能的驱动·制动装置3A。另外,该带动力分配控制功能的驱动·制动装置3A除了用于控制动力分配的执行器以外,还包含有:驱动发动机的节流阀的执行器、驱动燃料喷射阀的执行器、进行变速装置的变速驱动的执行器以及制动装置的执行器等。
另外,操舵装置3B如下构成,即不仅具有前轮W1、W2的操舵机构,还具有后轮W3、W4的操舵机构,根据驾驶盘的旋转操作,操舵前轮W1、W2,并且根据需要经油压泵、电动机、电磁控制阀等执行器适当地操舵后轮W3、W4(所谓4WS)。此时,操舵装置3B可以通过电动机等执行器,将前轮W1、W2的操舵角与后轮W3、W4同样地控制在所希望的操舵角。
然而,操舵装置3B也可以如下构成,即,根据驾驶盘的旋转操作,经齿轮齿条传动等操舵机构机械地操舵前轮W1、W2(不具有前***舵用执行器的操舵装置),或者,还可以如下构成,即,在其机械性操舵基础之上,根据需要通过电动机等执行器来辅助前轮W1、W2的操舵。或者,操舵装置3B也可以如下构成,即,不具有后轮W3、W4的操舵功能,通过电动机等执行器仅将前轮W1、W2的操舵角控制在所希望的操舵角。以下,将如此地通过执行器来控制前轮W1、W2的操舵角、或者后轮W1、W2的操舵角、或者前轮W1、W2及后轮W1、W2二者的操舵角的操舵装置3B称为自动操舵装置3B。
另外,在根据驾驶盘的旋转操作而机械地操舵前轮W1、W2等操舵轮的基础之上,通过执行器辅助地操舵操舵轮的自动操舵装置中,通过驾驶盘的旋转操而作机械地决定的操舵轮的操舵角与由执行器的动作得到的操舵角(操舵角的补正量)的合成角度成为操舵轮的操舵角。另外,在只通过执行器的驱动力来进行操舵轮的操舵的自动操舵装置中,至少根据转向角的检测值来决定操舵轮的操舵角的目标值,以使操舵轮的实际的操舵角达到其目标值地来控制执行器。
另外,悬架装置3C如下构成,可以经电磁控制阀或电动机等执行器可变地控制例如设置在车身1B和车轮W1~W4之间的减振器的衰减力和硬度等。或者,悬架装置3C也可以如下构成,即,通过油压缸或气压缸直接控制悬架(悬架装置3C的弹簧等机构部分)的冲程(车身1B和各车轮W1~W4之间的上下方向的位移量)或者在车身1B和车轮W1~W4之间产生的悬架的上下方向的伸缩力(所谓电子控制悬架)。以下,将具有这些控制功能的悬架装置3C称为自动悬架装置3C。在该自动悬架装置3C中,通过经执行器控制减振器的衰减力等来操作各车轮W1~W4与车身1B之间的作用力,由此操作各车轮W1~W4的着地负荷(作用于各车轮W1~W4上的路面反作用力之中的并进力的竖直成分或垂直路面的成分)。或者,经执行器操作悬架的冲程(具体而言是车体1B相对于车轮W1~W4在上下方向的位置)。
以后,在以下的意义下,即,可经适当的执行器主动地控制这些带动力分配控制功能的驱动·制动装置3A、自动操舵装置3B以及自动悬架装置3C的动作,则时不时地将这些装置3A、装置3B、装置3C统称为执行装置3。在本说明书实施方式的车辆1中,作为执行装置3,具有上述带动力分配控制功能的驱动·制动装置3A、自动操舵装置3B以及自动悬架装置3C。
另外,不必具有这些执行装置3的全部,也可以只具有这些执行装置3中的任意一个或两个。另外,也可以具有这些以外的执行装置。执行装置3只要是能够根据驾驶操作输入或车辆1的状态量(车速、横摆比率等)等主动地控制其动作,并且通过其控制能主动地操作车辆1的某些运动的装置即可。
另外,车辆1具有下述的控制装置10,该控制装置10根据所述驾驶操作输入等来决定所述各执行装置3具有的执行器的操作量(针对执行器的控制输入。以下称作执行操作量),并通过其执行操作量来控制各执行装置3的动作。该控制装置10由包含微机等的电路单元构成,通过其运算处理功能实现本发明中的各机构。另外,除了从操作器5的传感器将所述驾驶操作输入向控制装置10输入之外,还将车辆1的车速、横摆比率等车辆1状态量的检测值从未图示的各种传感器输入给控制装置10。
以上是本说明书实施方式中的车辆1(汽车)的概要。以上述说明的车辆1的概要为前提,下面详细说明实施方式中的车辆1的控制装置10。车辆1的构成在除了后述的第二实施方式之外的任意一实施方式中均是相同的。
[第一实施方式]
首先,参照图2及图3说明在本发明第一实施方式的控制装置10的运算处理(控制处理)中使用的车辆模式。图2是表示本实施方式的车辆模式72的功能构成的方框图,图3是表示该车辆模式72的处理的流程图。
另外,在以下的说明中,对与车轮W1~W4分别对应的变量标注与该车轮W1~W4相同号码的字符i(i=1、2、3、4)。如上述图1所示,车轮W1~W4分别是车辆1的左前侧车轮、右前侧车轮、左后侧车轮以及右后侧车轮。另外,在以下的说明中,在各车轮Wi外周部(与路面直接接触而受到摩擦力的部分)所具有的轮胎视为与车轮相同,时不时地称作车轮Wi为轮胎Wi。另外,将车身1B的纵摆方向或行进方向设为X轴,将竖直方向设为Z轴,将与X轴及Z轴垂直的轴设为Y轴,对矢量的各坐标轴成分分别标注字符x、y、z。另外,在本实施方式中,包括车辆模式72的运算处理在内,在规定的运算处理周期(控制周期)逐步执行控制装置10的运算处理(控制处理)。而且,在本说明书实施方式的说明中,将在控制装置10的各运算处理周期重新计算出的变量的值标注上“此次”二字,将在其前一(上一次的)运算处理周期计算出的变量的值标注“上次”二字。
参照图2,车辆模式72是表现包含有所述执行装置3(带动力分配控制功能的驱动·制动装置3A、自动操舵装置3B以及自动悬架装置3C)的车辆1的动态特性的模式。具体而言,该车辆模式72包含下述模式:即,轮胎摩擦模式50,其表示车轮W1~W4的滑动与作用于该车轮W1~W4上的路面反作用力之间的关系;表示车辆1的运动与车轮W1~W4的滑动之间的关系的运动学模式;表示车辆1的运动与路面反作用力(一般是指作用于车辆1上的外力(包含路面反作用力))之间的关系的动力学模式;以及表示所述各执行装置3的动态特性(驾驶操作输入及执行操作量,或者各执行装置3对外力的动作特性)的模式。
进一步具体而言,车辆模式72具有:轮胎摩擦模式50、驱动·制动***模式52、悬架动态特性模式54、车身运动模式56、轮胎旋转运动模式58、操舵***模式60、侧滑角计算部62、滑移比计算部64以及轮胎行进速度矢量计算部66。车身运动模式56由所述动力学模式和所述运动学模式构成。
轮胎摩擦模式50根据车辆模式72下的各轮胎Wi(i=1、2、3、4)与路面间的相对运动,计算出在各轮胎Wi产生(从路面作用于各轮胎Wi)的驱动·制动力Fmdl_x_i、横向力Fmdl_y_i以及自动回正力矩Mmdl_z_i,并进行输出。这些Fmdl_x_i、Fmdl_y_i以及Mmdl_z_i通过例如所述非专利文献1记载的公知的运算处理而计算出。
具体而言,各轮胎Wi的驱动·制动力Fmdl_x_i,由例如所述非专利文献1的第183页的式(26)、(27)可知,根据各轮胎Wi的滑移比Smdl_i由下式01、02来决定。另外,因为式01、02对于任意一个轮胎W1~W4而言都是相同形式的式子,故省略字符i(i=1、2、3、4)。
当Smdl≤3·μs·Fmdl_z/Kx时,
Fmdl_x=Kx·(Lh/L)2·Smdl+μd·(1+2·Lh/L)·(1-Lh/L)2·Fmdl_z
        +6·Fmdl_z·(μs-μd)·[{(L·ε·Smdl)-2+2·(L·ε·Smdl)-3}
 exp{-ε·(L-Lh)·Smdl}+(L·ε·Smdl)-1·(1-Lh/L)·(Lh/L)
 -(L·ε·Smdl)-2·(1-2·Lh/L)-2·(L·ε·Smdl)-3]
......式01
当1≥|Smdl|≥3·μs·Fmdl_z/Kx时,
Fmdl_x=μd·Fmdl_z+6·Fmdl_z·(μs-μd)·[{(L·ε·Smdl)-2
        +2·(L·ε·Smdl)-3}exp(-L·ε·Smdl)+(L·ε·Smdl)-2
        -2·(L·ε·Smdl)-3]
......式02
在这些式01、02中,Kx是被称为驱动刚性(轮胎驱动时)或制动刚性(轮胎制动时)的比例常数,L是各轮胎的着地长度的值,μs是最大摩擦系数的值,μd是滑动摩擦系数的值,Lh是各轮胎开始滑动的着地长度的值,ε是表示摩擦系数从μs变化到μd时的该摩擦系数的变化程度的值,exp()是自然对数底数e的指数函数,Fmdl_z是各轮胎的着地负荷(竖直方向的路面反作用力),Smdl是各轮胎的滑移比。Smdl由后述的滑移比计算部64求得,着地负荷Fmdl_z由后述的悬架动态特性模式54求得。μs、μd基于由后述的μ推定部80所求得的推定路面摩擦系数μestm(与轮胎接触的路面的摩擦系数的推定值)等来决定。Kx、L、Lh、ε设定为例如预先决定的规定值。或者,ε等也可以与摩擦系数同样地通过公知方法来推定。另外,由所述非专利文献1第183页的图6~17可知,可以通过图表和数据表预先设定各轮胎的滑移比Smdl与着地负荷Fmdl_z之间的关系,用它来决定Fmdl_z。
各轮胎Wi的自动回正力矩Mmdl_z_i,由例如所述非专利文献1第180页的式(4)、(5)可知,根据各轮胎Wi的侧滑角(滑移角)αmdl_i,由下式03、04来决定。另外,因为式03、04对于任意一个轮胎W1~W4而言都是相同形式的式子,故而省略字符i(i=1、2、3、4)。
M_z*=Mmdl_z/(L·μ·Fmdl_z)
    =(1/6)·-(1/6)2+(1/18)·3-(1/162)·4
......式03
=(Ky/(μ·Fmdl_z))·tanαmdl
......式04
另外,根据式03,将由Mmdl_z除以(L·μ·Fmdl_z)得到的值定义为M_z*
在这些式03、04中,Ky是被称为转向刚性的比例常数,L是各轮胎的着地长度,μ是摩擦系数。各轮胎的侧滑角αmdl通过后述的侧滑角计算部62求得,各轮胎的着地负荷Fmdl_z通过后述的悬架动态特性模式54求得。另外,μ基于后述的μ推定部80求得的推定路面摩擦系数μestm来决定。Ky、L设定为例如预先决定的规定值,或者通过公知的方法来推定。
另外,由所述非专利文献1第180页的图6~10可知,也可以预先用图表和数据表设定和M_z*间的关系,用它来决定Mmdl_z_i。
由所述非专利文献1第180页的式(3)可知,各轮胎Wi的横向力Fmdl_y_i根据侧滑角αmdl_i,由下式05来决定。另外,因为式05对于任意一个轮胎W1~W4而言都是相同形式的式子,故而省略字符i(i=1、2、3、4)。
F_y*=Fmdl_y/(μ·Fmdl_z)
    =-(1/3)2+(1/27)·3
......式05
另外,根据式05,将由Fmdl_y除以(μ·Fmdl_z)得到的值定义为F_z*
该式05中的是由所述式04根据侧滑角αmdl而定义的值。各轮胎的侧滑角αmdl通过后述的侧滑角计算部62求得,各轮胎的着地负荷Fmdl_z通过后述的悬架动态特性模式54求得。另外,μ基于后述的μ推定部80求得的推定路面摩擦系数μestm来决定。
另外,由所述非专利文献1第180页的图6~10可知,也可以预先用图表和数据表设定和F_y*间的关系,用它来决定Fmdl_y_i。另外,各轮胎Wi的横向力Fmdl_y_i也可以根据滑移比Smdl_i来补正。即,可以预先用图表和数据表来设定由所述非专利文献1第184页的图6~20所示那样的横向力和滑移比之间的关系,用它来补正式05所决定的横向力Fmdl_y_i。或者,也可以由侧滑角αmdl_i和滑移比Smdl_i,用图表来直接决定横向力Fmdl_y_i。此外,在忽略轮胎的惯性(惯性力矩)时,也可以利用所述非专利文献1第184页的图6~21所示的关系,替代根据滑移比Smdl_i来补正横向力Fmdl_y_i的方法,根据作用于各轮胎Wi上的驱动·制动力Fmdl_x_i,来补正横向力Fmdl_y_i。
另外,在轮胎摩擦模式中也可以等价地包含与悬架的几何学有关的顺应性特性。
如上所述,为了计算出驱动·制动力Fmdl_x_i、横向力Fmdl_y_i以及自动回正力矩Mmdl_z_i,在图2的车辆模式72中,对轮胎摩擦模式50输入各轮胎Wi的滑移比Smdl_i、侧滑角αmdl_i、着地负荷Fmdl_z_i以及推定路面摩擦系数μestm。而且,该轮胎摩擦模式50由这些输入,基于所述式(1)~(5),决定Fmdl_x_i、Fmdl_y_i以及Mmdl_z_i,并进行输出。
作为补充,由所述式01、式02求得的驱动·制动力Fmdl_x_i,更准确说应是车轮Wi的中心面(与车轮Wi的旋转轴垂直的面)与路面的交线方向的力,基于式05求得的横向力Fmdl_y_i是包含车轮Wi的旋转轴在内的垂直路面的面与路面的交线方向的力。因此,当这些交线方向与X轴(车身1B的纵摆方向)、Y轴(车身1B的车宽方向)的方向不一致(车辆转弯时等)时,通过基于所述侧滑角αmdl_i等进行坐标变换,求得Fmdl_x_i和Fmdl_y_i。另外,当所述交线方向与X轴、Y轴不一致时,X轴方向的力Fmdl_x_i称作回转阻力,Y轴方向的力Fmdl_y_i称作回转力。
驱动·制动***模式52是表示如前所述地由发动机、动力传动***以及制动装置构成的驱动·制动装置3A的动态特性的模式,其至少基于作为驱动·制动装置3A所具有的执行器的操作量的驱动·制动***执行操作量(进行发动机的燃料喷射阀的驱动、变速装置的变速动作的执行器的操作量等),来计算出施加给各轮胎Wi的驱动·制动转矩Tqmdl_i。驱动·制动***执行操作量是从后述的执行器驱动控制装置模式76输入的(以下也将该驱动·制动***执行操作量称作驱动·制动***模式执行操作量)。此时,因为驱动·制动装置3A施加给各轮胎Wi的驱动·制动转矩Tqmdl_i(具体是驱动转矩和制动转矩的一组)根据各轮胎Wi的转速ωwmdl_i而变化,故而轮胎Wi的转速ωwmdl_i也被输入给驱动·制动***模式52。另外,在本实施方式中,作为输入给执行器驱动控制装置模式76的输入,包含有驱动·制动转矩的分配指令、或者作用于各轮胎Wi上的驱动·制动力Fmdl_x_i的目标值,遵照其分配指令或目标值来计算施加给各轮胎Wi的驱动·制动转矩Tqmdl_i。
悬架动态特性模式54是表现作为本实施方式的悬架装置的自动悬架装置3C的动态特性的模式。车辆模式72下的车身运动的状态量(车身1B的姿势角·角速度,车身1B的位置·速度)被从后面详细说明的车身运动模式56输入给悬架动态特性模式54,并且,作为自动悬架装置3C所具有的执行器的操作量的悬架执行操作量(以下也称作悬架***模式执行操作量)也被从后述的执行器驱动控制装置模式输入给该悬架动态特性模式54。另外,输入给悬架动态特性模式54的车身运动的状态量在本实施方式中是控制装置10的上次状态量(车身运动的状态量的上次值)。
而且,悬架动态特性模式54基于所输入的悬架执行操作量和车身运动的状态量(上次值)以及设想或推定的路面形状(在此,为了容易理解说明而假定为平坦),计算出作用于各轮胎Wi上的着地负荷Fmdl_z_i。
另外,当悬架装置3C是不具有主动执行器的被动悬架装置时,悬架动态特性模式54可以表示悬架装置3C或各轮胎Wi的弹簧·质量·减振特性。此时,只要悬架动态特性模式54基于车身运动的上次状态量(车身1B的姿势角·角速度、车身1B的位置·速度)与设想的路面形状来计算出作用于各轮胎Wi上的着地负荷Fmdl_z_i即可。
车身运动模式56包含有表示作用于车辆1上的力与车身1B的运动之间的关系的动力学模式。将如上所述由轮胎摩擦模式50及悬架动态特性模式54求得的各轮胎Wi的路面反作用力(横向力Fmdl_y_i、驱动·制动力Fmdl_x_i、着地负荷Fmdl_z_i、自动回正力矩Mmdl_z_i等)和假想外力Fvirt、Mvirt输入给车身运动模式56。假想外力Fvirt、Mvirt从后述的分配器88被输入。而且,车身运动模式56基于这些输入以及车身运动的上次状态量(车身1B的姿势角·角速度、车身1B的位置·速度)来计算车身运动的此次状态量(状态量的此次值)。
该车身运动模式56具体而言由下述的式子表示,该式子例如是在所述非专利文献1第211页的式(122)~(127)右边追加上假想外力后的式子。即,有关车身1B的并进运动(X、Y、Z轴的各坐标轴方向的并进运动)的动力学是用下式10a~10c来表示,有关车身1B的旋转运动(侧摆方向(绕X轴)、纵摆方向(绕Y轴)、横摆方向(绕Z轴)的旋转运动)的动力学是由下式11a~11c来表示。另外,在此忽略作用于车辆1上的空气力的影响。但也可以考虑该空气力的影响。
【数1】
m · ( du dt - v · r ) = Σ i = 1 4 Fmdl _ x _ i + Fvirt _ x ......式10a
m · ( dv dt + u · r ) = Σ i = 1 4 Fmdl _ y _ i + Fvirt _ y ......式10b
ms · dw dt + ms · g = Σ i = 1 4 Fmdl _ z _ i + Fvirt _ z ......式10c
【数2】
Ix · dp dt - Ixz · dr dt - ms · ( dv dt + r · u ) · hs
= ( Fmdl _ y _ 1 + Fmdl _ y _ 2 ) · hf + ( Fmdl _ y _ 3 + Fmdl _ y _ 4 ) · hr
+ ( Fmdl _ z _ 1 - Fmdl _ z _ 2 ) · bf 2 + ( Fmdl _ z _ 3 - Fmdl _ z _ 4 ) · br 2 + Mvirt _ x
......式11a
Iy · dq dt + ms · ( du dt - v · r ) · hs
= - ( Fmdl _ z _ 1 + Fmdl _ z _ 2 ) · Lf + ( Fmdl _ z _ 3 + Fmdl _ z _ 4 ) · Lr
- Σ i = 1 4 Fmdl _ x _ i · h RC + Mvirt _ y
......式11b
- Ixz · dp dt + Iz · dr dt
= ( Fmdl _ y _ 1 + Fmdl _ y _ 2 ) · Lf - ( Fmdl _ y _ 3 + Fmdl _ y _ 4 ) · Lr
+ ( Fmdl _ x _ 2 - Fmdl _ x _ l ) · bf 2 + ( Fmdl _ x _ 4 - Fmdl _ x _ 3 ) · br 2
+ Σ i = 4 4 Mmdl _ z _ i + Mvirt _ z
......式11c
在此,这些式子的变量意思如非专利文献1第210页的表6~7所定义的那样。即,u、v、w分别表示车辆1的弹簧上部分(车身1B)前后、左右、上下方向(X轴、Y轴、Z轴方向)的速度成分,p、q、r分别表示弹簧上部分(车身1B)的侧摆方向(绕X轴)、纵摆方向(绕Y轴)、横摆方向(绕Z轴)的角速度,Ix、Iy分别表示弹簧上部分(车身1B)的绕X轴、Y轴的惯性力矩,Iz表示车辆1的绕Z轴的惯性力矩,Ixz表示关于弹簧上部分(车身1B)的X轴及Z轴的惯性积,hf、hr分别表示车辆1的前轴、后轴的侧摆中心高度,hs表示从弹簧上部分(车身1B)的重心落到侧摆轴的垂线的长度(侧摆臂),hRC表示在弹簧上部分(车身1B)的重心位置的侧摆轴的高度,Lf、Lr分别表示前轴、后轴与弹簧上部分(车身1B)的重心间的距离,bf、br分别表示前轮轮距、后轮轮距,m、ms分别表示车辆1质量、弹簧上部分(车身1B)的质量,g表示重力加速度,ax、ay分别表示车辆1纵摆方向(X轴方向)、侧摆方向(Y轴方向)的加速度。
另外,Fvirt是假想外力的并进力成分(矢量),Fvirt_x、Fvirt_y、Fvirt_z是其并进力成分的各坐标轴成分。另外,Mvirt是假想外力的力矩成分(矢量),Mvirt_x、Mvirt_y、Mvirt_z是其力矩成分的各坐标轴成分。
在车身运动模式56的具体运算过程中,通过上述式10a~10c及11a~11c的模式式子,求得车身1B的X、Y、Z轴方向的速度(式10a~10c中的u、v、w)、和车身1B的侧摆方向、纵摆方向、横摆方向的角速度(式11a~11c中的p、q、r)。接着,通过分别对所求得的车身1B的速度、角速度进行积分,可求得车身1B的位置和姿势角(侧摆方向、纵摆方向、横摆方向的角度)。以下,也将如此地通过车身运动模式56求得的车身1B的运动(车身1B的位置、速度(并进速度)、姿势角、姿势角的角速度)称作模式车身运动。
另外,在上述的车身运动模式56的式子中,虽然假定轮胎Wi的上下位移是一定(或距离路面的一定高度)的,但也可以不是一定的。
另外,在以上的模式中,虽然忽略了作用于各轮胎Wi上的绕水平轴的力矩Mmdl_x_i、Mmdl_y_i,但也可以考虑这些因素。另外,可以用不使用侧摆中心的表述来描述模式。
所述轮胎旋转运动模式58将各轮胎Wi的驱动·制动力Fmdl_x_i和各轮胎Wi的驱动·制动转矩Tqmdl_i作为输入,并输出各轮胎Wi的转速ωwmdl_i的模式。分别从所述轮胎摩擦模式50、驱动·制动***模式52输入Fmdl_x_i、Tqmdl_i。
具体而言,在轮胎旋转运动模式58下,首先,通过从各轮胎Wi的驱动·制动转矩Tqmdl_i减去、轮胎Wi的有效半径rw乘以各轮胎Wi的驱动·制动力Fmd_x_i的乘积,求得各轮胎Wi的旋转加速转矩。然后,对该旋转加速转矩除以各轮胎Wi的旋转惯性(惯性力矩)Iw的商值进行积分,从而求得各轮胎Wi的转速ωwmdl_i。
另外,在控制周期(运算处理周期)为Δt的离散系中,为了通过积分来求出轮胎Wi的转速ωwmdl_i,而使用各轮胎Wi的旋转加速转矩除以轮胎Wi的旋转惯性Iw。而且,只要通过将Δt乘以该除法运算结果的商值之后得到的乘积加上轮胎Wi的转速的上次值而求出轮胎Wi的转速ωwmdl_i的此次值(在此次控制周期的值)即可。
操舵***模式60是表示本实施方式的操舵装置(自动操舵装置)3B的动作的模式,其计算出各轮胎Wi的操舵角δmdl_i。作为所述驾驶操作输入的要素的转向角θs等被输入给该操舵***模式60。进一步详细地说,在转向角θs被输入基础之上,所述自动操舵装置3B所具有的执行器的操作量、即操舵执行操作量δa_i(以下也称作操舵***模式执行操作量)从后述的执行器驱动控制装置模式76被输入给操舵***模式60。操舵执行操作量δa_i用于规定由操作操舵装置3B的执行器产生的各车轮Wi的操舵角,或者用于规定对应于驾驶盘操作的机构性操舵角的修正量。而且,操舵***模式60基于这些输入来计算出各轮胎Wi的操舵角δmdl_i。例如,操舵装置3B通过执行器来辅助与驾驶盘的旋转操作对应的前轮W1、W2的机构性操舵,还通过执行器的驱动力对后轮W3、W4进行操舵时,只要由转向角θs求出根据前轮W1、W2的操舵***的机构性特性而定的前轮W1、W2的操舵角,并对应于前轮W1、W2用的操舵执行操作量δa_1、δa_2对该操舵角进行补正,由此,计算出前轮W1、W2的操舵角δmdl_1、δmdl_2即可。另外,后轮W3、W4的操舵角δmdl_3、δmdl_4只要由前轮W1、W2用的操舵执行操作量δa_3、δa_4来决定即可。此时,也可以考虑从操舵装置3B的执行器向操舵轮传递时的传递滞后等特性,再决定操舵角δmdl_i。
另外,当自动操舵装置3B是不操舵后轮W3、W4的装置时,后轮W3、W4的操舵角则与转向角θs不相关地总是为0(车身1B相对于纵摆方向的角度为0)。另外,在操舵装置3B不具有主动执行器时,只要操舵***模式60基于操舵装置3B的机构性特性(表示转向角θs与操舵轮(前轮W1、W2)的操舵角之间的关系的特性),由转向角θs计算出各轮胎(各前轮W1、W2)的操舵角δmdl_i即可。另外,当操舵装置3B是只通过执行器的驱动力对各操舵轮进行操舵的装置时,也可以只将操舵执行操作量δa_i输入给操舵***模式60,根据其输入来计算出操舵角δmdl_i。此外,也可以考虑由悬架的冲程变化和负荷变化引起的几何学变化,再计算出操舵角δmdl_i。
所述轮胎行进速度矢量计算部66基于从所述车身运动模式56输入的模式车身运动的状态量,通过运动学运算来计算出各轮胎Wi的行进速度矢量(各轮胎Wi的行进方向和速度)Vmdl_i。
所述滑移比计算部64用于计算出各车轮Wi的滑移比Smdl_i。各轮胎Wi的行进速度矢量Vmdl_i、各轮胎Wi的操舵角δmdl_i以及各轮胎Wi的转速ωwmdl_i被输入给滑移比计算部64。分别从所述轮胎行进速度矢量计算部66、所述操舵***模式60、所述轮胎旋转运动模式58将行进速度矢量Vmdl_i、操舵角δmdl_i以及转速ωwmdl_i输入。而且,滑移比计算部64基于这些输入,例如按照所述非专利文献1第182页的式(17)及(18),计算出各轮胎Wi的滑移比Smdl_i。具体而言,各轮胎Wi的滑移比Smdl_i在其轮胎Wi的驱动时,通过下式12a来计算出,而在该轮胎Wi的制动时,通过下式12b来计算出。其中,这些式12a、12b中的V是以车身1B的方向(X轴方向)为基准的行进速度矢量Vmdl_i中的、轮胎Wi中心面与路面的交线方向的成分。该成分可由Vmdl_i和操舵角δmdl_i来求得。另外,在式12a、12b中,rw是各轮胎Wi的有效半径。另外,因为式12a、12b对于任意一个轮胎W1~W4而言都是相同形式的式子,故而省略字符i(i=1、2、3、4)。
驱动时:
Smdl=(V-rw·ωwmdl)/(rw·ωwmdl)
......式12a
制动时:
Smdl=(V-rw·ωwmdl)/V
......式12b
所述侧滑角计算部62用于计算出各轮胎Wi的侧滑角αmdl_i。各轮胎Wi的行进速度矢量Vmdl_i和各轮胎Wi的操舵角δmdl_i被输入给该侧滑角计算部62。行进速度矢量Vmdl_i和操舵角δmdl_i分别从所述轮胎行进速度矢量计算部66、所述操舵***模式60被输入。而且,侧滑角计算部62基于这些输入,如例如所述非专利文献1第181页的图6~13,将各轮胎Wi的操舵角(相对于X轴方向的角度)与各轮胎Wi的行进速度矢量Vmdl_i的方位角(相对于X轴方向的角度)的差值作为侧滑角αmdl_i而求出。
下面,参照图3流程图对以上说明的车辆模式的运算处理进行说明。该运算处理是在规定的运算处理周期(控制周期)所执行的处理。另外,在以下的说明中,“上次”是指上次的运算处理周期,“此次”是指现在的运算处理周期。
首先,在S110,根据驱动·制动***模式执行操作量,通过驱动·制动***模式52如前所述地计算出各轮胎的驱动·制动转矩Tqmdl_i。
接着,进入S112,由各轮胎的驱动·制动转矩Tqmdl_i和各轮胎的上次驱动·制动力Fmdl_x_i,通过轮胎旋转运动模式58如前所述地计算出各轮胎的转速ωwmdl_i。
然后,进入S114,根据转向角θs和操舵***模式执行操作量δa_i,通过操舵***模式60如前所述地求出各轮胎的操舵角δmdl_i。
之后,进入S116,基于悬架***模式执行操作量、模式车身运动的上次状态量(车身的姿势角·角速度、车身位置·速度)以及设想的路面形状(在此为了容易理解说明而假定为平坦),通过悬架动态特性模式54如前所述地计算出作用于各轮胎Wi上的着地负荷Fmdl_z_i。
而后,进入S118,基于模式车身运动的上次状态量(车身的速度和姿势角·角速度),通过轮胎行进速度矢量计算部66如前所述地计算出各轮胎Wi的行进速度矢量Vmdl_i(行进方向和速度)。
然后,进入S120,在滑移比计算部64,由各轮胎Wi的操舵角δmdl_i、各轮胎Wi的转速ωwmdl_i以及各轮胎Wi的行进速度矢量Vmdl_i如前所述地计算出各轮胎Wi的滑移比Smdl_i。
之后,进入S122,在侧滑角计算部62,由各轮胎Wi的操舵角δmdl_i和各轮胎Wi的行进速度矢量Vmdl_i求出侧滑角αmdl_i。
而后,进入S124,基于各轮胎Wi的侧滑角αmdl_i、滑移比Smdl_i以及着地负荷Fmdl_z_i,通过轮胎摩擦模式50决定各轮胎Wi的驱动·制动力Fmdl_x_i、横向力Fmdl_y_i以及自动回正力矩Mmdl_z_i。
最后,进入S126,将如上所述求得的路面反作用力(横向力Fmdl_y_i、驱动·制动力Fmdl_x_i、着地负荷Fmdl_z_i、自动回正力矩Mmdl_z_i等)输入给所述的车身运动模式56,并基于这些输入和模式车身运动的上次状态量(车身1B的姿势角·角速度、车身1B的位置·速度)计算出模式车身运动的此次状态量。
如上所述,进行车辆模式72的运算处理。另外,车辆模式72的运算顺序可以进行适当变更。此外,还可以对在车辆模式72运算中使用的式子进行近似变形。
以上说明的车辆模式72及其运算处理,在后述的除了第二实施方式之外的各实施方式中是通用的。作为补充,以上说明的车辆模式72相当于本发明中的第一车辆模式,通过该车辆模式72如上所述求得的模式车身运动相当于本发明中的车辆模式运动。
作为补充,车辆模式72可以说成是广义上的动力学模式。对此,表示车辆1运动与路面反作用力(一般是指作用于车辆1上的外力(包含路面反作用力))之间的关系的所述动力学模式可以说成是狭义上的动力学模式。
接着,参照图4说明第一实施方式中的控制装置10的控制处理。图4是表示第一实施方式的车辆1的控制装置10的控制处理功能的方框图。去掉图3中实际车辆70后的部分(更准确地说,是去掉实际车辆70与后述的传感器·观测器82所包含的传感器之后的部分)就是控制装置10的控制处理功能。该控制处理功能通过安装在控制装置10中的程序等来实现。实际车辆70是指实际的车辆,具有所述的执行装置3(带动力分配控制功能的驱动·制动装置3A、自动操舵装置3B、自动悬架装置3C)。
本实施方式中车辆1的控制装置10,作为其控制处理功能,除了所述的车辆模式72以外,还具有前馈操作量决定部74、执行器驱动控制装置模式76、执行器驱动控制装置78、μ推定部80、传感器·观测器82、偏差计算部84、偏差解除控制法则部86、分配器88、感觉反馈通知部90。
前馈操作量决定部74和执行器驱动控制装置78构成本发明中的执行装置控制机构92。另外,前馈操作量决定部74、执行器驱动控制装置模式76以及车辆模式72构成本发明中的车辆模式运动决定机构94。另外,偏差解除控制法则部86及分配器88构成本发明中的状态量偏差应动控制机构96。另外,传感器·观测器82构成本发明中的实际状态量掌握机构。
下面,说明本实施方式中控制装置10的控制处理。其控制处理如前所述在规定的运算处理周期(控制周期)逐步执行。
首先,将包含转向角、油门操作量、制动操作量以及换档位置在内的驾驶操作输入、车速或发动机的转速等车辆的状态量、以及推定路面摩擦系数μestm输入给前馈操作量决定部74。而且,根据这些输入,通过前馈操作量决定部74来决定前馈操作量。输入给前馈操作量决定部74的车辆的状态量至少包含有通过后述的传感器·观测器82检测或推定的状态量(实际车辆1的状态量)和由车辆模式72求出的状态量(车辆模式72下的车辆1的状态量)之中的任意一方。在本实施方式中,也可以如后所述那样,控制实际车辆1的状态量和车辆模式72下的车辆1的状态量而使之互相接近,因此可将任意一状态量输入给前馈操作量决定部74。另外,推定路面摩擦系数μestm是由后述的μ推定部80求得的系数。另外,在本实施方式中,前馈操作量决定部74决定前馈操作量所使用的车辆1状态量、推定路面摩擦系数μestm是上次值(在上一次的运算处理周期求得的值)。
由前馈操作量决定部74决定的前馈操作量是输入给后面详细说明的执行器驱动控制装置78和执行器驱动控制装置模式76的操作量。该前馈操作量包括:例如,前馈车轮转矩Tqff_i,其作为针对附带动力分配控制功能的驱动·制动装置3A的各车轮Wi的动力分配的前馈量(驱动·制动转矩的基本要求值);前馈操舵角δff_i,其作为针对自动操舵装置3B的各操舵轮Wi的操舵角的前馈量(操舵角的基本要求值);前馈着地负荷Fff_z_i,其作为针对自动悬架装置3C的各车轮Wi的着地负荷的前馈量(着地负荷的基本要求值);以及前馈悬架冲程,其是作为针对自动悬架装置3C的悬架冲程的前馈量(悬架冲程的基本要求值)。前馈着地负荷Fff_z_i中不包含通过反馈得到的补偿成分(后述的路面反作用力补偿量Fcmpn_i)。另外,也可以替代前馈车轮转矩Tqff_i,将各车轮Wi的驱动·制动力的基本要求值作为针对驱动·制动装置3A的前馈量。或者,可以将各车轮Wi的驱动轮的驱动力的基本要求值和制动压的基本要求值的一组值作为针对驱动·制动装置3A的前馈量。
决定这些前馈操作量,以满足下述的要件:即,改善车辆1对驾驶操作输入的运动的响应特性、和在实际车辆70上产生的路面反作用力(Fx、Fy、Fz)不超出容许范围。
关于车辆1的运动响应特性的改善,进一步具体而言,根据转向角和车速来分配转弯时的外轮的转矩大于内轮的转矩。另外,可以将微分动作加在比例动作上,以提高针对油门操作量的驱动轮的驱动转矩的响应。即,可以根据油门操作量及其时间变化率(微分值)来决定驱动轮的驱动转矩。
作为具体的运算处理,通过行驶实验,预先求得驾驶操作输入和车辆1状态量及路面摩擦系数的一组值、满足针对于此的所述要件的前馈操作量(前馈车轮转矩Tqff_i、前馈操舵角δff_i、前馈着地负荷Fff_z_i、前馈悬架冲程)之间的关系,将之图表化并存储于控制装置10中。而且,只要前馈操作量决定部74基于该图表并由所输入的驾驶操作输入、车辆1的状态量以及推定路面摩擦系数μestm来决定前馈操作量即可。
或者,也可以如下所述地来决定前馈操作量。例如,通过与所述非专利文献1第225页的图6~99(a)中点划线所示的控制***部分相同的控制***,来决定前馈操作量。即,首先,将驾驶操作输入输入给标准模式(表示驾驶者所希望的车辆响应特性的模式),决定车辆模式(与所述车辆模式72相同的车辆模式)应该跟踪的目标运动的状态量(横摆方向的角速度、侧摆方向的姿势角、侧摆方向的角速度等)。接着,根据目标运动的状态量与车辆模式的状态量的差值决定向车辆模式的输入,以使车辆1跟踪目标运动,并将该决定的输入作为前馈操作量。另外,此时,在决定前馈操作量时,因为没有直接反馈车辆1的实际的状态量(换句话说,因为没有基于车辆1的实际的状态量与其目标值的差值来决定操作量),故而将其操作量称为前馈操作量。
另外,在本实施方式中,虽然通过共用的前馈操作量决定部74决定了输入给执行器驱动控制装置78的前馈操作量、和输入给执行器驱动控制装置模式76的前馈操作量,但也可以将前馈操作量决定部74分为执行器驱动控制装置用的前馈操作量决定部和执行器驱动控制装置模式用的前馈操作量决定部。其中,这种情况下,因为通过执行器驱动控制装置用的前馈操作量决定部和执行器驱动控制装置模式用的前馈操作量决定部来决定相同的前馈操作量,因此为了降低运算量,本实施方式优选对前馈操作量决定部予以共通化。
另外,也可以替代所述前馈操作量(前馈车轮转矩Tqff_i、前馈舵角δff_i、前馈着地负荷Fff_z_i、前馈悬架冲程),将与之等价的执行装置的各执行器的操作量(目标值)作为前馈操作量来决定。例如,求出使驱动·制动装置3A施加给各车轮Wi的车轮转矩与前馈车轮转矩Tqffi相一致所需要的该驱动·制动装置3A的各执行器的操作量,然后将所求得的执行操作量作为针对驱动·制动装置3A的前馈操作量来决定。此时,也可以省略前馈操作量决定部74,通过执行器驱动控制装置78或执行器驱动控制装置模式76的内部处理来决定前馈操作量。
接着,上述所求得的前馈操作量被输入给执行器驱动控制装置模式76。执行器驱动控制装置模式76是对执行器驱动控制装置78(以下也称作实际执行器驱动控制装置78)的运算处理功能及特性(实际执行器驱动控制装置78的输入与输出的关系)进行模式化的模式,而该执行器驱动控制装置78用于输出车辆1的实际的执行装置3的执行器的操作量(控制实际的执行装置3)。该执行器驱动控制装置模式76基于所输入的前馈操作量来决定对车辆模式72下的执行装置(所述驱动·制动***模式52、悬架动态特性模式54及操舵***模式60)的操作量、即模式执行操作量(图1所示的驱动·制动***执行操作量、悬架执行操作量及操舵执行操作量δa_i),并将其决定的模式执行操作量输出到车辆模式72下的各执行装置3。另外,虽然后述的路面反作用力补偿量Fcmpn_i被追加输入给实际执行器驱动控制装置78,但路面反作用力补偿量Fcmpn_i未被输入给执行器驱动控制装置模式76。换句话说,本实施方式中的执行器驱动控制装置模式76是将路面反作用力补偿量Fcmpn_i一直置于0,决定模式执行操作量,并通过其操作量控制车辆模式72下的执行装置3。
执行器驱动控制装置模式76如下所述地决定模式执行操作量。即,将输入给执行器驱动控制装置模式76的前馈操作量(前馈车轮转矩Tqff_i、前馈舵角δff_i、前馈着地负荷Fff_z_i、前馈悬架冲程)设为目标值来决定模式执行操作量,以使车辆模式72状态与该目标值一致。此时,通常只要将前馈车轮转矩Tqff_i作为目标值来决定针对驱动·制动***模式52的模式执行操作量,将前馈操舵角δff_i作为目标值来决定针对操舵***模式60的模式执行操作量,将前馈着地负荷Fff_z_i作为目标值来决定针对悬架动态特性模式54的模式执行操作量即可。但,在各自的执行装置的模式52、60、54的执行器之间产生有力学的干扰时,最好是综合地决定各执行装置的模式52、60、54的执行器的操作量。在本实施方式中,为了使作用于各车轮Wi上的路面反作用力在容许范围内,各执行装置3的动作相互影响,故而各执行器的模式52、60、54的执行器的操作量通过执行器驱动控制装置模式76被综合决定。
接着,在传感器·观测器82,检测或推定作为实际车辆70的实际的状态量的实际状态量。传感器·观测器82具有:检测实际车辆1加速度的加速度传感器、检测实际车辆1角速度(横摆比率)的比率传感器、检测实际车辆1车速(对地速度)的车速传感器、检测悬架的冲程(上下方向的位移量)的悬架冲程传感器、检测车身1B的高度(相对路面的上下方向的位置)的车高传感器、检测各车轮W1~W4的着地负荷(路面反作用力)或与路面间的摩擦力的力传感器、检测各车轮W1~W4的驱动转矩的转矩传感器、检测实际车辆1周围(前方等)的存在物的视觉传感器或雷达、以及检测实际车辆1位置的GPS或惯性导航法装置等各种传感器,根据这些传感器的输出,检测实际车辆70的实际状态量及障碍物等实际车辆70的周围情况。
另外,传感器·观测器82,关于在通过传感器不能直接检测到的实际车辆1的实际状态量(例如侧滑角),例如基于所述驾驶操作输入、执行装置3的执行操作量以及传感器的检测值,通过观测器来推定实际车辆1的实际状态量。这样,通过传感器直接地检测出或者通过观测器推定的实际车辆1的实际的状态量就是实际状态量。在本说明书的实施方式中,检测或推定的实际状态量包含有实际车辆1的车速、横摆比率(绕横摆轴的角速度)、侧滑角、位置、发动机的转速等。
接着,由偏差计算部84求出车辆1的此次实际状态量(实际状态量的此次值)与车辆模式72的上次状态量(车辆模式72下的车辆1状态量的上次值)的差值、即状态量偏差。作为具体的状态量偏差,可以例举出有:车身1B在侧摆方向(绕X轴)的姿势角偏差、即左右角偏差θerr_x;车身1B在侧摆方向的姿势角的角速度偏差、即左右角速度偏差ωerr_x;车身在纵摆方向(绕Y轴)的姿势角偏差、即前后角偏差θerr_y;车身在纵摆方向的角速度偏差、即前后角速度偏差ωerr_y;车身1B在横摆方向(绕Z轴旋转)的姿势角偏差、即横摆角偏差θerr_z;车身1B在横摆方向的姿势角的角速度(横摆比率)偏差、即横摆角速度偏差ωerr_z;车身1B的位置偏差的XYZ轴成分Pberr_x、Pberr_y、Pberr_z;车身1B的并进速度偏差的XYZ轴成分Vberr_x、Vberr_y、Vberr_z等。另外,以下,分别替代p、q、r,如ωx、ωy、ωz那样地在将ω后加上表示旋转轴的字符来表述弹簧上部分(车身1B)的侧摆方向(绕X轴)、纵摆方向(绕Y轴)、横摆方向(绕Z轴)的角速度。
另外,在本实施方式中,虽然是以实际车辆1的此次实际状态量与车辆模式72下的车辆1的上次状态量的差值作为状态量偏差,但是,也可以将在n次前(n=1、2、...)的运算处理周期通过传感器·观测器82检测出或推定出的实际车辆1的实际状态量、与车辆模式72下的车辆1的上次状态量之间的差值作为状态量偏差。此外,也可以在各运算处理周期变更运算处理顺序,以在车辆模式72下的实际车辆1的此次实际状态量的检测或推定(传感器·观测器82的处理)之前,先进行车辆模式72下的车辆1的上次状态量的计算,求出此次实际状态量与车辆模式72下的车辆1的此次状态量的差值、或者此次实际状态量与车辆模式72下的车辆1的n次前状态量(在n次前的运算周期的状态量)的差值。哪个方法最合适,要看控制***的传递滞后。
接着,所述状态量偏差被输入到偏差解除控制法则部86,决定在此将该偏差收敛于0的偏差解除补偿量Fstab、Mstab。该偏差解除补偿量Fstab是指外力(矢量)的要求值的并进力成分,该外力是为了使所述状态量偏差中的车辆1的位置和速度(并进速度)中的至少任意一方的偏差接近于0而应该作用于实际车辆70(更详细而言,作用于实际车辆的车辆1整体重心或车身1B的重心)上的力。另外,偏差解除补偿量Mstab是指外力(矢量)的要求值的力矩成分,该外力是为了使所述状态量偏差中的姿势角与其角速度中的至少任意一方的偏差接近于0而应该作用于实际车辆70上的力。
这些偏差解除补偿量Fstab、Mstab,具体而言通过下式15a~15f来决定。即,由状态量偏差,通过作为反馈控制则的PD控制法则来决定。
Fstab_x=Kpx·Pberr_x+Kvx·Verr_x
......式15a
Fstab_y=Kpy·Pberr_y+Kvy·Verr_y+Kθzy·θerr_y+Kωzy·ωerr_y
......式15b
Fstab_z=Kpz·Pberr_z+Kvz·Verr_z
......式15c
Mstab_x=Kθx·θerr_x+Kωx·ωerr_x
......式15d
Mstab_y=Kθy·θerr_y+Kωy·ωerr_y
......式15e
Mstab_z=Kθz·θerr_z+Kωz·ωerr_z+Kpyz·Pberr_y+Kvyz·Verr_y
......式15f
算中,Kpx、Kvx、Kpy、Kvy、Kpz、Kvz、Kθx、Kωx、Kθy、Kωy、Kθz、Kωz、Kpyz、Kvyz、Kθzy以及Kωzy是规定的增益,它们中至少有一个被设定为不是0的值。
另外,位置偏差的Y轴方向成分Pberr_y是指实际车辆70的移动轨迹偏离车辆模式72下的车辆1移动轨迹的偏差,即路线偏差。位置偏差的Y轴方向成分Pberr_y根据车辆1的横摆角偏差θerr_z(横摆方向的姿势角偏差)与车辆1速度(并进速度)的积而变化。即,车辆1的横摆方向姿势角的运动影响位置偏差的Y轴方向成分。Kθzy、Kωzy、Kpyz及Kvyz是考虑到所述影响而提高控制的稳定性和响应性用的增益。特别是,通过将Kpyz及Kvyz设定为非0的值,在车辆1产生路线偏差时,使得出现操作操舵角而减少路线偏差的动作。
在后述的第三实施方式及其以后的实施方式中,在脚本制作部,当产生车辆1的路线偏差时,可以将通过操作操舵角来减少路线偏差的动作作为脚本生成。此时,即使将Kpyz、Kvyz、Kθzy及Kωzy设定为0,产生路线偏差时,实际车辆70的执行装置3也进行动作,以操作操舵角来减少路线偏差。
另外,所述增益虽然可以是一定值,但是为了提高控制的稳定性与响应性,最好是根据推定路面摩擦系数μestm、实际车辆70或车辆模式72下的车辆1的车速、侧滑角、滑移率等可变地来设定。
接着,将偏差解除补偿量Fstab、Mstab、车辆模式72的各轮胎Wi的路面反作用力(具体是所述驱动·制动力Fmdl_x_i、横向力Fmdl_y_i以及着地负荷Fmdl_z_i)的上次值Fmdl_i_p、以及推定路面摩擦系数μestm输入给分配器88。而且,分配器88基于这些输入来决定路面反作用力补偿量Fcmpn_i和假想外力Fvirt、Mvirt。另外,可以替代Fmdl_i_p,而将由输入给车辆模式72的所述模式执行操作量(上次值)规定的目标路面反作用力输入给分配器88。例如,可以替代Fmdl_i_p中的着地负荷Fmdl_z_i(上次值),而使用在针对悬架动态特性模式54的悬架模式执行操作量中所包含的所述前馈着地负荷Fff_z_i的上次值。另外,在通过传感器·观测器82检测路面反作用力时,可以替代Fmdl_i_p而将其检测值输入给分配器88。
分配器88所决定的路面反作用力补偿量Fcmpn_i是指:为了使状态量偏差接近于0,在实际车辆70应该产生的路面反作用力的修正量(针对与前馈操作量对应的路面反作用力的修正量)。另外,所述假想外力Fvirt、Mvirt是指:为了使状态量偏差接近于0而应该追加作用于车辆模式72下的车辆1(进一步具体为车身1B(弹簧上部分))上的假想外力。假想外力Fvirt、Mvirt中的Fvirt是指并进力成分,Mvirt是指力矩成分。
以下,详细说明求解这些路面反作用力补偿量Fcmpn_i和假想外力Fvirt、Mvirt用的分配器88的运算处理。
首先,根据推定路面摩擦系数μestm和作为车辆模式72下的各轮胎Wi的着地负荷Fmdl_z_i上次值的上次车辆模式各轮胎着地负荷Fmdl_z_i_p,来设定路面摩擦力(各轮胎Wi和路面间的摩擦力)的容许范围(所谓摩擦圆)。其中,设定该容许范围稍微小于摩擦界限值。具体而言,设定各轮胎Wi的摩擦力矢量大小的上限值Fhmax。以下将如此设定的容许范围称为摩擦力容许范围。该摩擦力容许范围是限制从路面作用于各轮胎Wi上的驱动·制动力和横向力的合力大小的上限值的容许范围。另外,摩擦力容许范围也可以设定成椭圆状。
另外,作为其它容许范围,为了不使车轮Wi浮起空转,而设定各轮胎Wi的着地负荷的容许范围(以下称作着地负荷容许范围)。具体而言,设定各轮胎Wi的着地负荷的下限值Fzmin_i。如此设定的着地负荷容许范围是限制各轮胎Wi的着地负荷的下限值的容许范围。另外,着地负荷容许范围的下限值Fzmin_i虽然可以针对各车轮Wi来设定,但是,也可以针对所有车轮W1~W4设定相同的值。
接着,使车辆模式72下的各轮胎Wi的路面反作用力的上次值、即上次车辆模式各轮胎路面反作用力Fmdl_i_p与路面反作用力补偿量Fcmpn_i之和(矢量和)满足所述摩擦力容许范围及着地负荷容许范围(即,满足下述不等式16、17),并且决定路面反作用力补偿量Fcmpn_i,以使所有轮胎W1~W4的路面反作用力补偿量Fcmpn_i作用于车辆1整体重心或车身1B的重心上的合力(并进力和力矩)与偏差解除补偿量Fstab、Mstab一致或极其接近。
即,在满足不等式16及17的同时,决定路面反作用力补偿量Fcmpn_i,以使由式20定义的评价函数E(Ferr_x、Ferr_y、Ferr_z、Merr_x、Merr_y、Merr_z)最小,其中该式子20包含由式18a、式18b及式18c定义的路面反作用力并进力成分补偿量纠错的XYZ轴成分Ferr_x、Ferr_y、Ferr_z、和由式19a、式19b及式19c定义的路面反作用力力矩成分补偿量纠错的XYZ轴成分Merr_x、Merr_y、Merr_z。一般情况是无法解析求出满足这样条件的路面反作用力补偿量Fcmpn_i,故而通过探索方法求解。
(Fmdl_x_i_p+Fcmpn_x_i)·(Fmdl_x_i_p+Fcmpn_x_i)
+(Fmdl_y_i_p+Fcmpn_y_i)·(Fmdl_y_i_p+Fcmpn_y_i)
≤Fhmax_i·Fhmax_i(i=1、2、3、4)
......式16
Fmdl_z_i_p+Fcmpn_z_i≥Fzmin_i(i=1、2、3、4)
......式17
Ferr_x=∑Fcmpn_x_i-Fstab_x
......式18a
Ferr_y=∑Fcmpn_y_i-Fstab_y
......式18b
Ferr_z=∑Fcmpn_z_i-Fstab_z
......式18c
Merr_x=(Fcmpn_y_1+Fcmpn_y_2)·hf
        +(Fcmpn_y_3+Fcmpn_y_4)·hr
        +(Fcmpn_z_1-Fcmpn_z_2)·bf/2
        +(Fcmpn_z_3-Fcmpn_z_4)·br/2-Mstab_x
......式19a
Merr_y=-(Fcmpn_z_1+Fcmpn_z_2)·Lf
        +(Fcmpn_z_3+Fcmpn_z_4)·Lr
        -∑Fcmpn_x_i·hRC-Mstab_y
......式19b
Merr_z=(Fcmpn_y_1+Fcmpn_y_2)·Lf
        -(Fcmpn_y_3+Fcmpn_y_4)·Lr
        +(Fcmpn_x_2-Fcmpn_x_1)·bf/2
        +(Fcmpn_x_4-Fcmpn_x_3)·br/2-Mstab_z
......式19c
E(Ferr_x,Ferr_y,Ferr_z,Merr_x,Merr_y,Merr_z)
=Kferrx·Fferr_x·Fferr_x+Kferry·Ferr_y·Ferr_y
  +Kferrz·Ferr_z·Ferr_z+Kmerrx·Merr_x·Merr_x
  +Kmerry·Merr_y·Merr_y+Kmerr_z·Merr_z·Merr_z
......式20
另外,式18a~18c及19b中的∑是指i(=1、2、3、4)的总和(关于所有车轮W1~W4的总和)。另外,hf、hr、hRC、Lf、Lr、bf、br与所述式10a~10c、11a~11c所示的意思相同。
接着,将如上所求得的路面反作用力并进力成分补偿量纠错Ferr(矢量)和路面反作用力力矩成分补偿量纠错Merr(矢量)作为假想外力的并进力成分Fvirt和假想外力的力矩成分Mvirt。即,通过下式21、22决定假想外力并进力成分Fvirt和假想外力力矩成分Mvirt。
Fvirt=Fferr    ......式21
Mvirt=Mferr    ......式22
接着,将所述前馈操作量与路面反作用力补偿量Fcmpn_i输入给执行器驱动控制装置(实际执行器驱动控制装置)78。而且,该实际执行器驱动控制装置78将对应于前馈操作量的路面反作用力(根据前馈操作量而产生的路面反作用力。其是指路面反作用力的基本要求值)加上路面反作用力补偿量Fcmpn_i之后得到的路面反作用力(通过路面反作用力补偿量Fcmpn_i来修正对应于前馈操作量的路面反作用力而得到的路面反作用力)作为目标值,决定针对实际车辆70的各执行装置3(附带动力分配控制功能的驱动·制动装置3A、自动操舵装置3B、自动悬架装置3C)的执行器的操作量,以使实际产生的路面反作用力与该目标值相一致,或者使其接近于该目标值,并且通过其操作量来控制各执行装置3。
另外,也可以将车辆模式72的路面反作用力Fmdl_i和路面反作用力补偿量Fcmpn_i输入给执行器驱动控制装置78,控制实际车辆70的各执行装置(附带动力分配控制功能的驱动·制动装置3A、自动操舵装置3B、自动悬架装置3C),以实际产生车辆模式72路面反作用力Fmdl_i与路面反作用力补偿量Fcmpn_i之和的路面反作用力。
总之,因为各轮胎Wi的横向力Fy_i如所述非专利文献1第184页的图6~19所示那样受到驱动·制动力Fx_i的影响等,横向力Fy_i、驱动·制动力Fx_i、着地负荷Fz_i等互相干扰,而且,干涉的程度因摩擦系数(路面和轮胎间的摩擦系数)而发生变化,因此,最好基于由μ推定部80推定的推定路面摩擦系数μestm综合地控制(操作)所有执行装置3A、3B、3C的执行器。
接着,将所述驾驶操作输入、模式执行操作量、假想外力并进力成分Fvirt、假想外力力矩成分Mvirt及推定路面摩擦系数μestm输入给车辆模式72,如前所述地执行车辆模式72的运算处理。由此,决定车身运动模式56状态量(模式车身运动状态量)的此次值、即此次模式车身运动状态量、和作用于车辆模式72下的车辆1上的路面反作用力的此次值、即此次模式路面反作用力。
接着,通过μ推定部80计算出车轮W1~W4与路面间的摩擦系数的推定值、即推定摩擦系数μestm(此次值)。例如,将由传感器·观测器82检测或推定的实际车辆1的实际状态量(例如,实际车辆1前后、侧摆方向的加速度、各车轮W1~W4的转速、实际车辆1横摆比率等)、以及后面详细说明的执行器驱动控制装置78所决定的执行操作量中的规定操舵轮W1~W4操舵角(上次值等的过去值)和驱动·制动力的执行操作量(上次值等的过去值)输入给μ推定部80,根据这些输入计算出推定路面摩擦系数μestm(此次值)。此时,作为推定摩擦系数的方法,有各种各样的公知方法,只要根据其公知的方法决定μestm即可。例如,可以根据车身1B的加速度的峰值来推定摩擦系数。在本实施方式中,在控制装置10的下次的运算处理周期就使用了如此决定的推定路面摩擦系数μestm的此次值。
另外,推定摩擦系数μestm虽然最好是针对各车轮W1~W4来分别求出,但是,也可以是例如关于所有车轮W1~W4一组的具有代表性的推定值、或者前轮W1、W2一组与后轮W3、W4一组的各自一组的具有代表性的推定值、或者左侧车轮W1、W3一组与右侧车轮W2、W4一组的各自一组的具有代表性的推定值。另外,为了避免推定摩路面擦系数μestm值频繁变动,可以以比控制装置10的运算处理周期(控制周期)长的一定的时间间隔来更新推定摩路面擦系数μestm,或者可以根据在各运算处理周期的摩擦系数的瞬间推定值,经低通滤波器等滤波器得到推定路面摩擦系数μestm。另外,可以不同地设定输入给车辆模式72的推定路面摩擦系数的变化稳定度与输入给分配器88的推定路面摩擦系数的变化稳定度。
另外,将所述假想外力Fvirt、Mvirt输入给感觉反馈通知部90。因为由假想外力Fvirt、Mvirt而做出的车辆模式72下的车辆1运动的修正不是车辆1的驾驶者本人的意思,因此,在假想外力Fvirt、Mvirt的大小超过某规定值时,最好通过某种机构将其意思提示通知给驾驶者。感觉反馈通知部90就是执行其提示通知用的处理的机构。例如,根据与假想外力对应的前馈操作量的变更量(与假想外力等价的前馈操作量的变更量),将附加的操作量施加给操舵装置3B的动力转向装置的执行器以及驱动·制动装置3A的制动助力装置用执行器,从而将由假想外力Fvirt、Mvirt做出的车辆模式72下的车辆1运动的修正告知给驾驶者。进一步具体而言,例如,只要使动力转向装置附加性地产生与假想外力的力矩竖直成分Mvirt_z成正比的转矩即可。另外,提示通知可以通过听觉上的或者视觉上的机构来进行。
根据以上说明的第一实施方式,因为使得实际车辆70与车辆模式72下的车辆的状态量偏差接近于0,并且使路面反作用力在容许范围内地操作实际车辆70和车辆模式72下的车辆的运动,因此,不会有状态量偏差变得过大的问题。由此,通过限制器对针对于实际车辆70的各执行装置3的执行操作量进行限制的情况变少,从而可以一面有效地抑制因路面的凹凸、摩擦系数的变化等干扰因素对实际车辆70运动的影响,一面适当地控制实际车辆70的运动。另外,还可以提高针对于车辆模式72的参量、推定路面摩擦系数μestm的误差而言的车辆1控制的鲁棒性。
另外,在所述第一实施方式中,虽然将假想外力输入给了车辆模式72,不过,如图5所示,也可以将通过分配器88而如前所述求得的假想外力作为对车辆模式72下的路面反作用力进行修正用的假想路面反作用力补偿量,替代车辆模式72而输入给执行器驱动控制装置模式76。此时,执行器驱动控制装置模式76只要与由所述实执行器驱动控制装置78决定执行操作量的情况相同地来决定针对车辆模式72的模式执行操作量即可。另外,车辆模式72也可以具有实际车辆70所没有的执行器及其驱动控制装置。通过使实际车辆70所没有的执行器在车辆模式72时动作,从而可以产生与将假想外力施加给车辆模式72下的车辆1上的情形同样的作用。
作为补充,以上说明的第一实施方式是本发明中的所述第一方面、第二方面、第四方面~第十一方面的实施方式。这种情况下,所述假想外力Fvirt、Mvirt相当于车辆模式操作用控制输入,路面反作用力补偿量Fcmpn_i相当于实际车辆执行操作用控制输入,由偏差计算部84求得的状态量偏差相当于第一状态量偏差。另外,所述模式车身运动相当于模式车辆运动。另外,前馈操作量决定部74所输出的前馈操作量相当于实际车辆用基本控制输入或路面反作用力基本目标参量。此外,所述执行器驱动控制装置模式76所输出的模式执行操作量相当于模式用基本控制输入或模式路面反作用力参量。另外,也可以替换假想外力Fvirt、Mvirt,决定能够产生与使该假想外力作用于车辆模式72下的车辆1上的情形同样效果的且针对于车辆模式72下的执行装置的操作量(即,所述模式执行操作量的修正量),并将其作为车辆模式操作用控制输入输入给车辆模式72。此时的车辆模式操作用控制输入只要通过将所述假想外力Fvirt、Mvirt变换成模式执行操作量的量纲的操作量来决定即可。这样,可以构筑所述第三方面或第十二方面的实施方式。另外,也可以替代假想外力Fvirt、Mvirt而直接决定与之等价的模式执行操作量。
[第2实施方式]
下面,说明本发明车辆的控制装置的第二实施方式。另外,因为第二实施方式与第一实施方式相比,只有车辆1的一部分构成和控制装置10的一部分控制处理与第一实施方式不同,故与第一实施方式相同构成部分或相同功能部分使用与第一实施方式同样的参照符号并省略其详细说明。
第二实施方式使用比第一实施方式简易的车辆模式,只控制车辆1执行装置3中的自动操舵装置3B,以使该车辆模式与实际的车辆1的状态量偏差接近于0。
此时,在本实施方式中,自动操舵装置3B可经电动机等执行器主动地只操作前轮W1、W2的操舵角。因此,在本实施方式中,不进行后轮W3、W4的操舵。
另外,在本实施方式中,驱动·制动装置3A与第一实施方式同样,可以是附带动力分配控制功能的驱动·制动装置,但也可以是不具有动力分配控-制功能的装置。此外,也可以是将驱动力只施加给两个驱动轮(前轮W1、W2或后轮W3、W4)的装置(所谓2WD)。另外,悬架装置3C虽然可以与第一实施方式同样是自动悬架装置,但也可以是不具有执行器的被动性的悬架装置。总之,在本实施方式中,如上所述那样只针对操舵装置3B执行对应于车辆模式与实际的车辆1的状态量偏差的执行器的主动操作。在以下的说明中,为了便于理解本实施方式,驱动·制动装置3A是不具有动力分配控制功能的一般驱动·制动装置。并且,通过控制装置10之外的另外的控制装置,根据驾驶操作输入中的油门操作量、制动操作量及换档位置,由公知的一般控制处理来执行该驱动·制动装置3A的动作控制。另外,悬架装置3C是不具有执行器的被动性的悬架装置。
本实施方式中的控制装置10的控制处理功能的基本构成与上述图4的方框图所示构成相同。但在本实施方式中,车辆模式72与偏差解除控制法则部86及分配器88处理不同于第一实施方式。另外,前馈操作量决定部74、执行器驱动控制装置78及执行器驱动控制装置模式76的处理也稍微与第一实施方式不同。
在说明本实施方式中控制装置10的控制处理之前,参照图6先说明本实施方式中的车辆模式72。图6是表示本实施方式中车辆模式72的功能构成的方框图。在本实施方式中,车辆模式72具有操舵***模式61和两轮模式63。操舵***模式61,与第一实施方式同样,是表现本实施方式中自动操舵装置3B的动态特性的模式。即,操舵***模式61将驾驶操作输入中的转向角θs和操舵执行操作量δa_i(在本实施方式中δa_1、δa2)作为输入,根据这些输入决定作为操舵轮的前轮W1、W2的操舵角δmdl_1、δmdl_2,并进行输出。另外,因为前轮W1、W2的操舵角δmdl_1、δmdl_2几乎相等,因此可以从操舵***模式61输出这些操舵角δmdl_1、δmdl_2中的任意一方或其平均值。
两轮模式63例如是上述非专利文献1的图6~63或「自動車の運動と制御(第二版)」(著者:安部正人、発行所:株式会社山海堂、平成16年7月23日発行)(《汽车的运动与控制》(第二版)作者:安部正人,发行社:株式会社山海堂,2005年7月23日发行)的图3.5所示的公知的二自由度模式。即,该两轮模式如图7所示,是用具有单一前轮Wf和单一后轮Wr的车辆(即两轮车)的动作来近似地表示实际车辆1的动作的模式。另外,由于图7中的“标准路线”、“标准横摆比率”是与后述实施方式有关的,故而在此可以忽略。这种情况下,在本实施方式中,又加上使两轮模式63的状态量接近于实际车辆70的状态量用的假想外力,该两轮模式63的动力学由下式50a~50d的动力学方程式表述。
【数3】
m · V · dβ dt + 2 · ( Kf + Kr ) · β + { m · V + 2 V · ( Lf · Kf - Lr · kr ) } · ωz
= 2 · Kf · δf + Fvirt
......式50a
2 · ( Lf · Kf - Lr · Kr ) · β + I · dωz dt + 2 · ( Lf 2 · Kf + Lr 2 · Kr ) V · ωz
= 2 · Lf · Kf · δf + Mvirt
......式50b
m · V · ( dβ dt + ωz ) = 2 · Yf + 2 · Yr
......式50c
I · dωz dt = 2 · Lf · Yf - 2 · Lr · Yr
......式50d
在此,式50a~50d中的m、I、V、β、ωz、δf分别表示车辆1质量、车辆1的绕横摆轴的惯性力矩、行驶速度(车速。更准确地说,是车辆1重心点的速度)、车辆1重心点的侧滑角(车辆1重心点的速度矢量与X轴方向所成的角度)、车辆1的横摆比率(绕横摆轴的姿势角的角速度)、前轮W1的操舵角与前轮W2的操舵角间的平均值(图7的前轮Wf的操舵角)。另外,Lf表示车辆1的重心点与前车轴间的距离,Lr表示车辆1的重心点与后车轴间的距离,Kf表示车辆1前轮W1、W2的每一个轮的侧抗刚度(图7中前轮Wf的侧抗刚度的一半),Kr表示车辆1后轮W3、W4的每一个轮的侧抗刚度(图7中后轮Wr的侧抗刚度的一半)。另外,Yf表示前轮W1、W2的每一个轮的回转力,Yr表示后轮W3、W4的每一个轮的回转力。另外,Fvirt、Mvirt分别表示上述假想外力的并进力成分、力矩成分。
操舵角δmdl_1、δmdl_2从上述操舵***模式61被输入给由上述式50a~50d表述的两轮模式63,并且还输入有所述驾驶操作输入中的油门操作量、刹车操作量、换档位置、推定路面摩擦系数μestm、假想外力Fvirt、Mvirt以及车速V。此时,从所述μ推定部80输入推定路面摩擦系数μestm,从分配器88输入假想外力Fvirt、Mvirt。另外,从传感器·观测器82输入车速V。并且,两轮模式63基于这些输入在控制装置10的每一运算处理周期逐步计算出侧滑角β及横摆比率ωz、和各车轮Wi的驱动·制动力Fmdl_x_i及横向力Fmdl_y_i。
具体而言,两轮模式63作为所述式50a、50b中的δf,决定所输入的操舵角δmdl_1、δmdl_2中的任意一方或它们的平均值。另外,当操舵***模式61输出操舵角δmdl_1、δmdl_1中的任意一方或它们的平均值时,只要作为δf决定所输出的操舵角即可。另外,两轮模式63基于由所输入的推定路面摩擦系数μestm而预先设定的数据表等,决定侧抗刚度Kf、Kr。并且,两轮模式63由这些δf及Kf、Kr、所输入的车速V、侧滑角β及横摆比率ωz的上次值,通过所述式50a、50b(进一步具体而言,将这些值在控制周期进行离散化的式子)计算出作为侧滑角β、横摆比率ωz、侧滑角β的变化率(微分值)的dβ/dt以及作为横摆比率ωz的变化率(微分值)的dωz/dt的此次值。
另外,两轮模式63由如上所求得的侧滑角β及横摆比率ωz的上次值及此次值,通过求解所述式50c、50d的联立方程式,求出Yf、Yr。并且,将Yf作为各前轮W1、W2的横向力Fmdl_y_1、Fmdl_y_2(Fmdl_y_1=Fmdl_y_2=Yf),将Yr作为各后轮W3、W4的横向力Fmdl_y_3、Fmdl_y_4(Fmdl_y_3=Fmdl_y_4=Yr)。
另外,Yf、Yr也可以由下式51a、51b求得。
Yf=-Kf·(β+Lf·ωz/V-δ)    ......51a
Yr=-Kr·(β-Lr·ωz/V)       ......51b
另外,两轮模式63由所输入的车速(实际车辆1的车速)、和驾驶操作输入中的油门操作量、制动操作量、换档位置,计算出各车轮Wi的驱动·制动力Fmdl_x_i。另外,此时,Fmdl_x_1=Fmdl_x_2,Fmdl_x_3=Fmdl_x_4。
在本实施方式中,在如此地由两轮模式63计算出的侧滑角β及横摆比率ωz之中、将横摆比率ωz作为车辆模式72下的车辆1运动的状态量输出。另外,由两轮模式63算出的Fmdl_x_i和Fmdl_y_i作为车辆模式72下的路面反作用力(模式路面反作用力)输出。
下面,以本实施方式中控制装置10的更详细处理与第一实施方式不同部分的处理为中心进行说明。首先,前馈操作量决定部74由所输入的驾驶操作输入、推定路面摩擦系数μestm以及车辆1的状态量,决定针对操舵装置3B的前馈操作量。此时,在本实施方式中,前馈操作量决定部74所决定的前馈操作量,例如是在第一实施方式中予以说明的前馈操舵角δff_i(前轮W1、W2操舵角的基本要求值)。由输入到前馈操作量决定部74的驾驶操作输入之中的转向角θs和与车辆1的状态量之中的车速,并基于规定的运算式或预先设定的图表等来决定该前馈操舵角δff_i。例如,通过与车速对应而设定的规定的系数乘上转向角θs,来决定前馈操舵角δff_i。此时的系数最好是例如车速越高设定的值越小。另外,该系数也可以是一定值。
接着,将如上决定的前馈操作量(前馈操舵角δff_i)输入给执行器驱动控制装置模式76。并且,在执行器驱动控制装置模式76,根据所输入的前馈操舵角δff_i来决定作为针对车辆模式72(图6的车辆模式)下的自动操舵装置3B(操舵***模式61)的执行操作量的模式执行操作量,并将其输出给车辆模式72。此时,将前馈操舵角δff_i作为前轮W1、W2的操舵角(操舵***模式61的输出)的平均值或任意一方的目标值来决定针对操舵***模式61的模式执行操作量δa_i,以使操舵***模式61输出跟踪该目标值的操舵角。
接着,通过传感器·观测器82执行实际车辆1的状态量(实际状态量)的检测或推定。该处理与第一实施方式相同。
接着,通过偏差计算出部84,将实际车辆1的此次状态量中的横摆比率与通过车辆模式72(图6的车辆模式)在上次的运算处理周期计算出的横摆比率ωz之间的差作为状态量偏差来求出。以下,将该状态量偏差称为横摆比率偏差ωerr_z。
接着,将该横摆比率偏差ωerr_z输入给偏差解除控制法则部86。在该偏差解除控制法则部86决定作为应该作用于实际车辆1上的外力的偏差解除补偿量Fsatb、Mstab,以使横摆比率偏差ωerr_z接近于0。其中,在本实施方式中,使作为偏差解除补偿量Fstab、Mstab中的并进力成分的Fstab为0(Fstab_x=Fstab_y=Fstab_z=0)。另外,使Mstab中的纵摆方向成分Mstab_x及侧摆方向成分Mstab_y也为0,而该Mstab为偏差解除补偿量Fsatb、Mstab中的力矩成分。因此,根据横摆比率偏差ωerr_z,通过反馈法则,只决定Mstab中的横摆方向成分Mstab_z。在本实施方式中,通过比例控制法则,并由横摆比率偏差ωerr_z来决定该横摆方向成分Mstab_z(以下称作偏差解除补偿量横摆成分Mstab_z)。即,由下式51来决定Mstab_z。
Mstab_z=Kωz·ωerr_z    ......式51
式51中的Kωz为比例增益,被设定为例如预先决定的值。其中,Kωz可以根据推定路面摩擦系数μestm、实际车辆1车速等可变性地设定。另外,偏差解除补偿量横摆成分Mstab_z可以由ωerr_z,通过PD控制法则等其它反馈法则来决定。
接着,将偏差解除补偿量横摆成分Mstab_z、车辆模式72下的各轮胎Wi的路面反作用力(驱动·制动力Fmdl_x_i、横向力Fmdl_y_i)的上次值Fmdl_i_p、推定路面摩擦系数μestm输入给分配器88。而且,分配器88基于这些输入来决定路面反作用力补偿量Fcmpn_i(具体为Fcmpn_x_i、Fcmpn_y_i)与假想外力Fvirt、Mvirt。
在本实施方式中,这些路面反作用力补偿量Fcmpn_i及假想外力Fvirt、Mvirt如下所述地被决定。
即,首先,在满足所述式16的不等式的同时,通过探索方法来决定路面反作用力补偿量Fcmpn_i(Fcmpn_x_i、Fcmpn_y_i),以使下式20′的评价函数E(Ferr_x、Ferr_y、Merr_z)最小,该下式20′包含由所述式18a、18b、19c所定义的路面反作用力补偿量纠错Ferr_x、Ferr_y、Merr_z。
E(Ferr_x、Ferr_y、Merr_z)
=Kferrx·Ferr_x·Ferr_x+Kferry·Ferr_y·Ferry+Kmerrz·Merr_z·Merr_z
......式20’
这种情况下,将各轮胎Wi的着地负荷设为预先决定的规定值,由该规定值和推定路面摩擦系数μestm,设定所述不等式16的Fhmax_i(各轮胎Wi的摩擦力的上限值)。另外,所述式18a、18b中的Fstab_x、Fstab_y均为0。另外,使前轮W1、W2的路面反作用力补偿量Fcmpn_1、Fcmpn_2互相相等,并使后轮W3、W4路面反作用力补偿量Fcmpn_3、Fcmpn_4互相相等。即,Fcmpn_x_1=Fcmpn_x_2,Fcmpn_y_1=Fcmpn_y_2,Fcmpn_x_3=Fcmpn_x_4,Fcmpn_y_3=Fcmpn_y_4。因此,所述式19c右边第三项、第四项一直为0,也可以从式19c中删除这些第三项及第四项。另外,在式20′中,也可以使Kferrx和Kferry为0。即,在评价函数中,也可以忽略Ferr_x和Ferr_y。
接着,通过所述式21、式22来决定假想外力的并进力成分Fvirt和力矩成分Mvirt。即,将Ferr_x及Ferr_y作为假想外力并进力成分Fvirt而决定,将Merr_z作为假想外力力矩成分而决定。此时,在本实施方式中,Ferr_x(=Fvirt的X轴方向成分)等于各车轮Wi的路面反作用力补偿量Fcmpn_i的X轴方向成分Fcmpn_x_i的合力,Ferr_y(=Fvirt的Y轴方向成分)等于各车轮Wi的路面反作用力补偿量Fcmpn_i的Y轴方向成分Fcmpn_y_i的合力。
以上是本实施方式中分配器的88的处理。
另外,使Fcmpn_x_1=Fcmpn_x_2=Fcmpn_x_3=Fcmpn_x_4=0,Fcmpn_y_1=Fcmpn_y_2,Fcmpn_y_3=Fcmpn_y_4=0,在式20′中,也可以使Kferrx和Kferry为0。
接着,将所述前馈操作量(前馈操舵角δff_i)和路面反作用力补偿量Fcmpn_i(Fcmpn_x_i、Fcmpn_y_i)输入给执行器驱动控制装置(实际执行器驱动控制装置)78。而且,该实际执行器驱动控制装置78,将路面反作用力作为目标值,决定实际车辆70的自动操舵装置3B的执行器的操作量,以使实际产生的路面反作用力与该目标值相一致,或者使其接近于该目标值,并且通过该执行操作量来控制自动操舵装置3B,其中,所述路面反作用力是在对应于前馈操作量和驱动·制动装置3A的目前的控制状态而在各车轮Wi产生的路面反作用力(详细地说即是路面反作用力中的驱动·制动力及横向力)上加上路面反作用力补偿量Fcmpn_i之后得到的值。另外,此时也可以在控制自动操舵装置3B的基础之上,控制驱动·制动装置3A的刹车装置。
接着,将所述驾驶操作输入、模式执行操作量δa_i、假想外力Fvirt、Mvirt、车速(实际车辆70的车速)及推定路面摩擦系数μestm输入给车辆模式72(图6的车辆模式)。而且,通过该车辆模式72如前所述地计算出该车辆模式72下的路面反作用力Fmdl_x_i、Fmdl_y_i和侧滑角β和横摆比率ωz的此次值。
接着,与所述第一实施方式同样地,进行μ推定部80和感觉反馈通知部90的处理。
在本实施方式的控制装置10的控制处理中,以上所说明之外的控制处理与所述第一实施方式相同。
以上是第二实施方式中的控制装置10的详细控制处理。根据本实施方式,可以产生与所述第一实施方式同样的作用效果。
作为补充,第二实施方式是本发明中的所述第一方面、第二方面、第四方面~第十一方面的实施方式。此时,第二实施方式和本发明的对应关系与第一实施方式和本发明的对应关系相同。另外,在第二实施方式,也可以与第一实施方式的有关说明同样地,替换假想外力Fvirt、Mvirt,决定能够产生与使该假想外力作用于车辆模式72下的车辆1上的情形同样效果的且针对于车辆模式72下的执行装置的操作量(即,所述模式执行操作量的修正量),并将其作为车辆模式操作用控制输入输入给车辆模式72。这样,可以构筑出第三方面或第十二方面的实施方式。
[第三实施方式]
下面,参照图8~图14说明本发明的第三实施方式。图8是表示第三实施方式的车辆的控制装置的功能构成的方框图。如图8所示,第三实施方式替代第一实施方式中的前馈操作量决定部74而具有脚本制作部98。另外,感觉反馈通知部90不仅仅有来自分配器88的输出,还从脚本制作部98向感觉反馈通知部90传递信息。其它的构成与第一实施方式相同。
对脚本制作部98的概要予以说明。该脚本制作部98在控制装置10的每一控制处理周期,根据到现在时刻(此次时刻)为止的驾驶操作输入(转向角、油门操作量、制动操作量、换档位置等)的时间序列来生成驾驶者所希望的现在时刻以后的将来车辆1的运动标准状态量的时间序列。此外,脚本制作部98一面跟踪由车辆1运动生成的标准状态量的时间序列,一面制作从现在时刻到规定时间后的将来的车辆1的运动状态量的时间序列,以使作用于车辆1的路面反作用力不超过容许范围。此时,在制作车辆1的运动状态量的时间序列的同时,还制作从现在时刻到规定时间后的将来的针对执行器驱动控制装置的操作量(控制输入)的时间序列、以及车辆1的路面反作用力的时间序列。并且,脚本制作部98将所制作的针对执行器驱动控制装置的操作量的时间序列中的与现在时刻对应的操作量,作为针对实际执行器驱动控制装置78的前馈操作量的此次值进行输出。另外,以下也将脚本制作部98所制作的状态量等时间序列统称为脚本或脚本时间序列。
在该脚本制作部98,使用脚本用车辆模式来制作脚本。脚本用车辆模式由在任意时刻ta-Δt(其中Δt是运算处理周期(控制周期))的状态量和时刻ta的输入(对脚本用车辆模式的输入)来计算出时刻ta的状态量并进行输出。
这种情况下,在脚本制作部98,将从现在时刻(控制装置10的此次控制周期的时刻)算起一个控制周期前的时刻定义为“初始时刻”,将用于计算在现在时刻所决定的状态量(现在时刻状态量)的输入定义为“现在时刻输入”,将用于计算在现在时刻所决定的状态量(现在时刻状态量)的上次状态量定义为初始状态量。并且,将下述的值(即,与现在时刻对应的值)作为前馈操作量的此次值进行输出,该值是对作为脚本制作用的执行器驱动控制装置的脚本用执行器驱动控制装置的输入(控制输入)的时间序列中的、从初始时刻经过Δt时间后的值。
另外,在每一控制周期再次生成脚本。因为在假想外力为0时,车辆模式72(输入有假想外力的车辆模式72)的状态按照刚生成的脚本发生变迁,故再次生成的脚本是与刚生成的脚本相同的动作。在假想外力不为0时,脚本的初始状态则被修正成与受到假想外力的结果的车辆1的状态相对应的状态。
以下,参照图9~图14详细说明脚本制作部98。图9是表示脚本制作部98的功能构成的方框图,图10及图11是表示脚本制作部98的处理的流程图。在以下的说明中,将脚本时间序列的时间刻度设为Δt(在本实施方式中,Δt与控制装置10控制周期相同),由k·Δt(k=0、1、2、......、kmax)表示该时间序列的各时刻t。并且,将在脚本时间序列中的时刻k·Δt的状态量等值称作第k项值。第0项值是表示脚本时间序列的初始时刻时的值,第一项值是表示现在时刻(脚本时间序列中的时刻Δt)的值。另外,将从现在时刻经过规定时间(kmax-1)·Δt后的时刻、即时刻kmax·Δt定义为时刻Te。
如图9所示,脚本制作部98具有:将来输入时间序列决定部100、脚本用标准动态特性模式102、跟踪控制法则部106、脚本用执行器驱动控制装置模式108以及脚本用车辆模式110。另外,脚本制作部98还具有未图示的脚本评价部和脚本跟踪控制则变更部。
以下,与脚本制作部98各部分的处理的说明一并来详细说明脚本制作部98的处理。
参照图10的流程图,首先,在S210,基于到现在时刻(此次的控制周期的时刻)为止的驾驶操作输入的时间序列(驾驶操作输入的此次值与上次值等过去值)来决定从现在时刻到规定时间后的时刻Te为止的作为驾驶操作输入、即将来驾驶操作输入的时间序列(从k=1到k=kmax的时间序列)。该S210处理是将来输入时间序列决定部100的处理。
该将来驾驶操作输入的时间序列的具体制作如下。即,以驾驶操作输入中的转向角(以下也称作将来转向角)为例进行说明,例如用图12中虚线部分来表示到现在时刻为止的转向角θs的时间序列。此时,如图12中实线部分所示那样来决定将来转向角θs的时间序列(到将来的时刻Te(从现在时刻到规定时间后的时刻)为止的时间序列)。此时,在不能识别环境(实际车辆70的行驶环境)时,从自现在时刻开始经过些许时间后的时刻,使将来转向角θs成为一定地来决定将来驾驶操作输入的转向角θs的时间序列。
进一步具体而言,由现在时刻的转向角θs的值(此次值)和该转向角θs的角速度的值(此次值)来决定将来转向角θs的时间序列,以表示例如一次滞后系列的动作。即,在使现在时刻的转向角θs的值为θsl,使角速度的值为dθsl/dt时,决定将来转向角θs的时间序列,以能成为以θsl为起点,以规定的时间常数Ts调整成为θsl+Ts·dθsl/dt的一次滞后波形。此时,使将来操舵角的时间序列的时刻t=Δt的值(第一项值)与现在时刻的转向角θs的检测值、即θs的此次值相一致。另外,角速度dθsl/dt虽然可以通过用转向角θs的检测值的此次值和上次值之间的差除以控制处理周期Δt来求得,但是,为了除去噪音,也可以基于转向角θs的检测值的此次值及多个过去值的时间序列,通过FIR滤波器或IIR滤波器来求得。
也可以与将来转向角θs的时间序列同样地来决定将来运动操作输入中的转向角θs以外的其它驾驶操作输入(油门操作量、制动操作量)的时间序列。另外,以例如维持在现在时刻的换档位置(此次值)的方式来决定将来运动操作输入中的换档位置的时间序列。
作为补充,在通过视觉传感器、雷达、GPS、惯性导航法装置、地图数据等,可以识别实际车辆70的行驶环境时,最好是根据环境信息来制作将来驾驶操作输入的时间序列。例如,在实际车辆70行驶于高速公路上时,当驾驶者突然急剧操纵驾驶盘时,解释为是为了避开障碍物等而要进行车线变更,由此来制作将来驾驶操作输入的时间序列。将来驾驶操作输入的时间序列最好是:基本上能够获得与驾驶者所希望的将来的实际车辆70的动作相接近的车辆1的动作的驾驶操作输入。
接着,进入S212,制作下述各时间序列:作为脚本的标准状态量的时间序列的脚本标准状态量时间序列;作为输入(控制输入)给脚本用执行器驱动控制装置108的时间序列的脚本用执行器驱动控制装置输入时间序列;作为脚本用车辆模式110下的车辆1的运动状态量的时间序列的脚本状态量时间序列;作为脚本用车辆模式110下的路面反作用力的时间序列的脚本路面反作用力时间序列。该S212处理是通过脚本用标准动态特性模式102、脚本用跟踪控制法则部106、脚本用执行器驱动控制装置模式108、以及脚本用车辆模式110来执行的处理。
通过图11流程图所示的子程序处理来执行S212的处理。
首先,在S1002,使脚本用标准动态特性模式102的初始状态量(在时刻t=0的状态量)与所述车辆模式72的最新的状态量(在本实施方式中为上次值)一致。即,将车辆模式72的最新的状态量代入脚本用标准动态特性模式102的状态量的时间序列第0项的状态量,对该脚本用标准动态特性模式进行初始化。
在此,在本实施方式中,作为脚本用标准动态特性模式102,使用了例如所述第二实施方式中说明的两轮模式63(具有所述式50a、50b所表述的动态特性的模式)。其中,在脚本用标准动态特性模式102中,式50a、50b中的Fvirt、Mvirt一直被设定为0。并且,在S1002,该脚本用标准动态特性模式102的初始状态量(侧滑角β、横摆比率ωz、车辆1重心点的位置(XY平面内的位置)、车辆1的姿势角(绕横摆轴的姿势角))的值被设定为与车辆模式72下的最新的状态量的值相同。例如,如图13所示,关于脚本用标准动态特性模式102的状态量中的横摆比率ωz,到初始时刻(上次控制周期的时刻)为止的过去的脚本的标准状态量的横摆比率ωz的时间序列(进一步详细而言,在到上次控制周期为止的过去的各控制周期,通过脚本用标准动态特性模式102求得的在各控制周期时刻的横摆比率的时间序列)如同图13中的实线部分所示。另外,到初始时刻为止的车辆模式72的状态量的横摆比率的时间序列如同图13中的虚线部分所示。此时,在此次的控制周期而重新制作的标准状态量的横摆比率ωz的时间序列中,在初始时刻的值(第0项值),与过去的脚本无关地被设定为与车辆模式72状态量的横摆比率(最新的状态量的横摆比率)相同的值。关于脚本用标准动态特性模式102以外的状态量也与之相同。因此,脚本用标准动态特性模式102,在各控制周期,以车辆模式72最新的状态量为起点来制作标准状态量的时间序列。
作为补充,图13是表示从时间轴左端的时刻到初始时刻没有进行脚本更新的情况,当脚本的更新在每一控制周期进行时,在初始时刻以前,由于使过去脚本的标准状态量的横摆比率的时间序列与车辆模式72状态量的横摆比率的时间序列一致,故而一般情况是两时间序列的值只有在现在时刻不相同。
另外,脚本用标准动态特性模式102的侧滑角β是车辆1重心的侧滑角,根据车辆模式72的所述模式车身运动的状态量(具体而言,模式车身运动的状态量中的车身1B的X轴方向速度和Y轴方向速度)来决定其初始状态量。
作为补充,在脚本用标准动态特性模式102中,路面摩擦系数的值是例如被预先决定的规定值(干燥路面的摩擦系数等),根据其路面摩擦系数的值来设定所述式50a、50b的侧抗刚度Kf、Kr的值。其中,脚本用标准动态特性模式102的路面摩擦系数值不必是一定值,例如,也可以根据所述推定路面摩擦系数μestm来决定脚本用标准动态特性模式102的路面摩擦系数。此时,脚本用标准动态特性模式102的路面摩擦系数最好是不产生急剧变化或频繁变化的值。因此,例如可以基于将推定路面摩擦系数μestm通过低通滤波器后的值,来决定脚本用标准动态特性模式102的路面摩擦系数。
接着,进入S1004,使脚本用车辆模式110的初始状态量(在时刻t=0的状态量)与车辆模式72最新的状态量(在本实施方式中为上次值)一致。即,将车辆模式72最新的状态量代入脚本用车辆模式110的状态量时间序列第0项的状态量,对该脚本用车辆模式110进行初始化。
在此,在本实施方式中,脚本用车辆模式110是与所述车辆模式72相同构造的模式。并且,在S1004中,设定脚本用车辆模式110的初始状态量(脚本用车辆模式110下的车辆1运动的状态量(模式车身运动的状态量)和路面反作用力)与车辆模式72的最新的状态量相同。因此,脚本用车辆模式110在各控制周期,以车辆模式72的最新的状态量为起点,来制作脚本用车辆模式110下的车辆1的运动(模式车身运动)状态量及路面反作用力的时间序列。
接着,进入S1006,将1代入k后,执行S1008~S1032的循环处理。
在S1008,将在所述S210求得的将来驾驶操作输入的时间序列的第k项值(时刻t=k·Δt的值)输入给脚本用标准动态特性模式102,通过该脚本用标准动态特性模式102来求出新的标准状态量。该S1008的处理是通过脚本用标准动态特性模式102来执行的处理。
在此,在本实施方式中,脚本用标准动态特性模式102,例如如所述图7所示,将车辆1的横摆比率的标准值、即标准横摆比率和车辆1的行驶路径的标准、即标准路线作为标准状态量来求出,并将之输出。标准路线是由脚本用标准动态特性模式102下的车辆1位置的时间序列来规定的空间性路径。这些标准状态量例如如下求得。
即,由输入到脚本用标准动态特性模式102的将来驾驶操作输入中的转向角θs,并基于该转向角与车辆1的操舵轮(前轮W1、W2)的操舵角的预先决定的相关关系(操舵角相对于转向角的比率等),求出操舵轮(本实施方式中前轮W1、W2)的操舵角(所述式50a、50b的δf)。并且,基于该操舵角δf和在时刻t=(k-1)·Δt时的脚本用标准动态特性模式102的状态量(第k-1项的状态量),并通过所述式50a、50b(进一步详细而言用离散系列来表述这些式50a、50b的式子),求出在时刻t=k·Δt时的横摆比率ωz和侧滑角β。并且,将所求得的横摆比率ωz作为新的标准横摆比率。
另外,在脚本用标准动态特性模式102,对标准横摆比率ωz从时刻(k-1)·Δt到时刻t=k·Δt进行积分,将其积分值加上姿势角,而该姿势角是指时刻(k-1)·Δt时的脚本用标准动态特性模式102的状态量中的车辆1的绕横摆轴的姿势角。由此,可求出在时刻t=k·Δt时的车辆1的绕横摆轴的姿势角(车辆1的方位角)。并且,基于所求得的姿势角、如前所述计算出的侧滑角β、车速V、在时刻(k-1)·Δt时的车辆1的位置(进一步详细而言,车辆1重心点的XY平面内的位置),可求出在时刻t=k·Δt时的车辆1的位置(进一步详细而言,车辆1重心点的XY平面内的位置)。将由该位置的时间序列规定的路径作为标准路线。
另外,作为求解在时刻k·Δt时的标准状态量所必要的车速V,可以使用脚本用车辆模式110下的车辆1运动的状态量的时间序列(脚本状态量时间序列)之中的时刻(k-1)·Δt时的车速(第k-1项的车速)。此时,脚本状态量时间序列的第0项的车速与车辆模式72下的车速的最新值(本实施方式中的上次值)相一致。另外,根据输入给脚本用标准动态特性模式102的将来驾驶操作输入之中的油门踏板操作量、制动踏板操作量及换档位置等、以及如前所述求得的姿势角及侧滑角β等,与求解姿势角的顺序同样地,通过积分运算来逐步决定自第0项之后的车速。
接着,进入S1010,将在S1008所求得的新的标准状态量作为脚本的标准状态量的时间序列的第k项值进行存储保存。
接着,通过所述脚本用跟踪控制则106执行S1012~S1024的处理。该脚本用跟踪控制则106一面使脚本用车辆模式110下的车辆1的运动状态量接近于标准状态量,一面决定针对脚本用执行器驱动控制装置模式108的操作量(控制输入),以使在脚本用车辆模式110产生的路面反作用力不超过所需的容许范围。该脚本用跟踪控制法则部106若以图示来显示其功能构成,则如图14方框图所示。如图所示,该脚本用跟踪控制则106具有:脚本用跟踪前馈法则部106a、减法处理部106b、脚本用跟踪反馈法则部106c、加法处理部106d以及脚本用路面反作用力限制器106e。另外,根据需要,也可以设有操作量变换部106f。但在本实施方式中,省略了操作量变换部106f。
下面,参照该图14和图11流程图,详细说明脚本用跟踪控制则106的处理。
首先,在S1012,基于将来驾驶操作输入的时间序列的第k项值,通过脚本用跟踪前馈法则部106a,决定作为应该在车辆1上产生的路面反作用力的基本要求值的前馈路面反作用力。在本实施方式中,如图14所示,在脚本用跟踪前馈则106a中不仅仅有将来驾驶操作输入,还输入有脚本用车辆模式110的状态量中的车速(第k-1项值)。并且,由脚本用跟踪前馈法则部106a,并基于这些输入,决定前馈路面反作用力。
此时,前馈路面反作用力,例如如下地决定。即,基于输入到脚本用跟踪前馈法则部106a的将来驾驶操作输入和车速,执行与所述第一实施方式中说明的前馈操作量决定部74、执行器驱动控制装置模式76及车辆模式72同样的处理,求出各车轮Wi的路面反作用力Fmdl_i、Mmdl_i。并且,将所求得的路面反作用力Fmdl_i、Mmdl_i作为前馈路面反作用力而决定。另外,此时,作为路面摩擦系数的值,可以使用由所述μ推定部80求得的推定路面摩擦系数μestm的上次值。
作为补充,可以替代前馈路面反作用力,与所述第一实施方式的前馈操作量决定部74同样地求出前馈操作量。此时,也可以考虑脚本用车辆模式110的状态量来求出前馈操作量。例如,可以根据脚本用车辆模式110的状态量中的车速来设定前馈操作量中的前馈操舵角(前轮W1、W2的操舵角)与转向角间之比(在车速较高时较小地设定所述比值),并基于其设定的比,由将来驾驶操作输入中的转向角来求出前馈操舵角(前轮W1、W2的操舵角)。
接着,进入S1014,根据脚本状态量时间序列的第k-1项值与标准状态量时间序列的第k项值之差,通过脚本用跟踪反馈法则部106c,决定模式复原要求力。此时,通过图14的减法处理部106b算出脚本状态量与标准状态量之差,并将其输入给脚本用跟踪反馈则106c。由脚本用跟踪反馈则106c决定的模式复原要求力是应该作用于车辆1上的路面反作用力,以使脚本状态量时间序列接近于脚本标准状态量时间序列,在本实施方式中,其是指作为用于修正所述前馈路面反作用力的修正量。该模式复原要求力通过例如比例控制法则由脚本状态量(第k-1项值)与脚本标准状态量(第k项值)之差来决定。进一步具体而言,通过将规定的比例增益乘以脚本用车辆模式110下的车辆1的横摆比率(第k-1项值)与标准横摆比率(第k项值)之差值,来决定模式复原要求力。另外,可以替代模式复原要求力,来决定与在S1010决定的前馈路面反作用力(或前馈操作量)相对应的操舵角及驱动·制动力的修正量。另外,作为脚本用跟踪反馈法则,也可以使用PD控制法则等。另外,不仅仅是横摆比率的偏差,也可以根据从脚本用车辆模式110下的车辆1位置的标准路线发生偏离的偏离量(车辆1的位置与标准路线间的距离)来决定模式复原要求力。
接着,进入S1016,将如上所述决定的前馈路面反作用力与模式复原要求力之和作为暂定操作量来求得。该处理是图14中加法处理部106d的处理。在本实施方式中,暂定操作量具有作为针对脚本用执行器驱动控制装置模式108的控制输入(脚本用执行器驱动控制装置输入)的暂定值的意思。
接着,进入S1018,在将所述暂定操作量作为目标而输入给脚本用执行器驱动控制装置模式108时,求出在脚本用车辆模式110产生的路面反作用力。在此,在本实施方式中,脚本用执行器驱动控制装置模式108将路面反作用力的目标值作为输入,以使车轮W1~W4产生所输入的目标值的路面反作用力地来决定针对脚本用车辆模式110的输入(针对脚本车辆模式110下的各执行装置3(图2中的驱动·制动***模式52、悬架动态特性模式54及操舵***模式60)的执行操作量)。并且,在S1018,通过与脚本用执行器驱动控制装置模式108相同的处理,由所述暂定操作量来决定针对脚本用车辆模式110的执行操作量,并基于该执行操作量,执行与所述车辆模式72相同的运算处理,从而求出在脚本用车辆模式110产生的路面反作用力。该S1018处理和后述的S1020、S1022处理是图14中路面反作用力限制器106e的处理。
接着,进入S1020,判断如前所述求得的路面反作用力是否超出容许范围。此时,以与在所述分配器88的容许范围(所述摩擦力容许范围及着地负荷容许范围)的设定顺序相同的顺序来设定路面反作用力的容许范围。
然后,当S1020的判断结果为“是”时,进入S1022,以使路面反作用力不超过容许范围(在脚本用车辆模式110产生的路面反作用力在S1020的容许范围内)地来修正所述暂定操作量。
另外,当S1020的判断结果为“否”时,或者,在S1022的处理后,进入S1024,将现在的暂定操作量(在S1016求得的暂定操作量,或在S1022被修正的暂定操作量)作为针对脚本用执行器驱动控制装置模式108的操作量(控制输入)而决定。
作为补充,S1016~S1024处理也可以是例如与下述两处理相同的处理:即,在所述分配器88决定路面反作用力补偿量的处理;之后通过在路面反作用力补偿量加上前馈操作量,来决定输入给实执行器驱动控制装置76的值(目标值)的处理。但没有必要是完全相同的。
另外,在针对脚本用执行器驱动控制装置模式108的控制输入不是路面反作用力的目标值时(该控制输入是前馈操舵角等时),在S1024,只要将路面反作用力的量纲的所述暂定操作量(图14中路面反作用力限制器106e的输出)变换成针对脚本用执行器驱动控制装置模式108的控制输入,然后将其控制输入作为操作量决定即可。由图14操作量变换部106f来执行这种情形的变换处理。
以上S1012~S1024的处理是所述脚本用跟踪控制则106的处理。这样,脚本用跟踪控制则106一面使脚本用车辆模式110下的路面反作用力不超过所需的容许范围,一面决定针对脚本用执行器驱动控制装置模式108的控制输入(操作量),以使脚本用车辆模式110下的车辆1的运动状态量(本实施方式中的横摆比率)接近于脚本标准状态量(标准横摆比率)。
接着,进入S1026,在将由所述S1024决定的操作量输入到脚本用执行器驱动控制装置模式108的场合时,求出脚本用车辆模式110所产生的路面反作用力和作为脚本用车辆模式110下的车辆1的运动状态量的脚本状态量。该处理是通过所述脚本用执行器驱动控制装置模式108和脚本用车辆模式110来执行的处理。即,将在S1024决定的操作量作为脚本用执行器驱动控制装置输入,输入给脚本用执行器驱动控制装置模式108,通过该模式108来决定执行装置3对脚本用车辆模式110的执行操作量。接着,将该执行操作量和所述将来驾驶操作输入的转向角(第k项值)输入给脚本用车辆模式110。然后,根据该脚本用车辆模式110,通过与所述车辆模式72相同的处理,来计算出路面反作用力和脚本状态量(相当于图2中模式车身运动状态量的状态量)。
接着,进入S1028,分别将在S1024决定的操作量、在S1026决定的脚本状态量及路面反作用力作为脚本用执行器驱动控制装置输入时间序列的第k项值、脚本状态量时间序列的第k项值、脚本路面反作用力时间序列的第k项值进行存储保存。由此,决定在时刻t=k·Δt时的脚本用执行器驱动控制装置输入、脚本状态量以及脚本路面反作用力。
接着,进入S1030,判断k的值是否为kmax。并且,当该判断结果为“否”时,在S1032,将k的值增加1,之后,反复进行从S1008开始的处理。另外,当S1030的判断结果为“否”时,结束图11中子程序的处理。
以上是图10中的S212的详细处理。
返回到图10的说明,接着,进入S214,判断路线偏差是否满足规定的容许范围(偏差量是否比规定值小),其中该路线偏差是指由脚本状态量时间序列规定的车辆1的行驶路径的、偏离脚本标准状态量时间序列的标准路线的偏差量。此时,可以将路线偏差作为脚本状态量时间序列中的在各时刻的车辆1位置与标准路线间的距离来求得。该处理是在脚本制作部98所具有的脚本评价部(未图示)来执行的。并且,当S214的判断结果为“否”时,进入S216,修正脚本用执行器驱动控制装置输入时间序列、脚本路面反作用力时间序列以及脚本状态量时间序列,以使路线偏差满足对其的容许范围。例如路线偏差超出容许范围(例如因正常转弯而快要偏离路线)时,即使是在将来驾驶操作输入的时间序列中的制动操作量的时间序列被维持在0时,在脚本的前半部分中,也会使各车轮Wi产生负的驱动·制动力、即制动力,使之减速后转弯地来在脚本用跟踪控制则106设定脚本用执行器驱动控制装置输入的时间序列。该处理是在脚本制作部98所具有的脚本用跟踪控制则变更部来执行的。此外,根据如前所述设定的脚本用执行器驱动控制装置输入的时间序列,经脚本用执行器驱动控制装置模式108及脚本用车辆模式110,重新决定脚本路面反作用力时间序列及脚本状态量时间序列。据此,可以抑制脚本的路线偏差。
另外,在S214,也可以判断脚本路面反作用力是否满足规定的容许范围。此时,脚本路面反作用力的容许范围与图18中的S1222容许范围相比设定在例如较窄的容许范围。
在S216的处理后,或者在S214的判断结果为“是”时,进入S218,将脚本用执行器驱动控制装置模式输入的时间序列中的时刻t=Δt的值、即与现在时刻对应的值作为前馈操作量(作为图8中的脚本制作部的输出的前馈操作量)的此次值进行输出。
以上是脚本制作部98的详细说明。
另外,在本实施方式中,实际的车辆1的执行器驱动控制装置78,因为输入如前所述求得的前馈操作量和路面反作用力补偿量Fcmpn_i,故而将这些合力(进一步详细,与前馈操作量对应的前馈路面反作用力和路面反作用力补偿量Fcmpn_i的合力)作为路面反作用力的目标值,使实际的路面反作用力与该目标值相一致,或者使之接近地来决定实际车辆70的各执行装置3(附带动力分配控制功能的驱动·制动装置3A、自动操舵装置3B、自动悬架装置3C)的执行器的操作量。然后,根据其操作量来使各执行装置3的执行器动作。
另外,本实施方式中的感觉反馈通知部90,不仅仅根据例如与假想外力对应的前馈操作量(前馈路面反作用力)的变更量,还根据由脚本制作部98得到的所述路线偏差等,而将附加的操作量施加给动力转向装置的执行器和制动增力装置,从而把变更告知驾驶者。
以上说明之外的控制装置10的控制处理与所述第一实施方式相同。
在以上说明的第三实施方式中,除产生与所述第一实施方式同样的作用效果外,还在制作将来的脚本的同时,按照其脚本地来决定前馈操作量。由此,一面预测车辆1的将来动作,一面使得路面反作用力在容许范围内地控制车辆1的运动,从而可以更加提高车辆控制的鲁棒性。另外,由于通过所述模式复原要求力使脚本状态量时间序列跟踪脚本标准状态量时间序列地来决定脚本,故而可以防止车辆模式72的模式车身运动的状态量从接近理想状态量的标准状态量偏离,从而可以使实际车辆70的运动接近于理想的运动。
作为补充,第三实施方式是本发明中的所述第一方面、第二方面、第四方面~第十一方面、第十三方面的实施方式。此时,脚本制作部98输出的前馈操作量相当于实际车辆用基本控制输入。另外,将来输入时间序列决定部100相当于第十三方面中的将来驾驶操作量决定机构(将来驾驶操作输入相当于将来驾驶操作量)。另外,脚本用标准动态特性模式102相当于第十七方面或第十八方面中的标准运动决定机构。另外,所述模式复原要求力相当于模式复原补偿量,决定该模式复原要求力的状态量的差(第三实施方式中的横摆比率的差)相当于第二状态量偏差。另外,在第三实施方式中,与关于第一实施方式说明的情形相同,可以替换假想外力Fvirt、Mvirt,来决定能够产生与使该假想外力作用于车辆模式72下的车辆1上的情形同样效果的且针对于车辆模式72下的执行装置的操作量(即,所述模式执行操作量的修正量),并将其作为车辆模式操作用控制输入输入给车辆模式72。可以构筑第三发明或第十二方面的实施方式。
[第四实施方式]
下面,参照图15~图20说明本发明的第四实施方式。另外,因为本实施方式与所述第三实施方式之间只有控制装置10的控制处理的一部分不同,故而关于相同构成部分或相同功能部分,使用与第三实施方式相同的参照符号并省略详细说明。
图15是表示第四实施方式中的控制装置10的功能构成的方框图。如图所示,在本实施方式中,在第三实施方式中的控制装置10的功能构成基础之上还具有:基于驾驶操作输入(本实施方式中的转向角)在每一控制周期制作车辆1的运动标准状态量的标准动态特性模式120。该标准动态特性模式120是与在第三实施方式中说明的脚本用标准动态特性模式102相同构造的模式。并且,将从该标准动态特性模式120输出的标准状态量(最新的标准状态量)作为脚本制作部98的所述脚本用标准动态特性模式的初始状态量输入给该脚本制作部98。
另外,在第四实施方式中,在脚本制作部98,决定作为控制输入的现状允许操作量并将之输入给标准动态特性模式120,而该控制输入是用于使标准动态特性模式120的状态量接近于车辆模式72的状态量的控制输入。
在控制装置10的功能构成中,标准动态特性模式120及脚本制作部98以外的各部分处理与第三实施方式相同。下面说明第四实施方式中的标准动态特性模式120及脚本制作部98的处理。
图16是表示第四实施方式中的脚本制作部98的功能构成的方框图。如图所示,与所述第三实施方式同样,脚本制作部98具有:将来输入时间序列决定部100、脚本用标准动态特性模式102、跟踪控制则106、脚本用执行器驱动控制装置模式108以及脚本用车辆模式110。其中,在第四实施方式中,在跟踪控制则106,如后所述,在脚本的各时刻生成作为脚本内的现状允许操作量的脚本用现状允许操作量,并将该脚本用现状允许操作量输入给脚本用标准动态特性模式102。
下面,详细说明本实施方式中的脚本制作部98及标准动态特性模式120的处理。图17及图18,是表示本实施方式中的标准动态特性模式120及脚本制作部98的处理的流程图。
如下述说明,在S310,决定将来驾驶操作输入的时间序列。该处理与所述图10中的S210处理相同,并通过图16中的将来驾驶输入时间序列决定部100来执行。
接着,在S312,将在上次的控制周期决定的现状允许操作量和此次的驾驶操作输入(转向角的此次值)输入给标准动态特性模式120,决定新的标准状态量。该处理是标准动态特性模式120的处理。
在此,在本实施方式中,现状允许操作量是例如绕横摆轴的力矩的量纲的控制输入,作为所述式50b的Mvirt被输入给标准动态特性模式120。另外,标准动态特性模式120的所述式50a的Fvirt在本实施方式中一直被设定为0。另外,也可以使现状允许操作量包含横向力等并进力成分。而且,标准动态特性模式120通过与所述第三实施方式中的脚本标准动态特性模式102相同顺序的处理,作为新的标准状态量来决定标准横摆比率和标准路线。其中,这种情况下,在基于式50a、50b计算侧滑角β和横摆比率ωz时,作为式50b的Mvirt的值,设定输入到标准动态特性模式120的现状允许操作量,只有这点与第三实施方式中的脚本标准动态特性模式102的处理不同。
接着,在S314,通过脚本制作部98来决定脚本标准状态量时间序列、脚本用执行器驱动控制装置输入时间序列、脚本用现状允许操作量时间序列、脚本路面反作用力时间序列以及脚本状态量时间序列。该S314是与所述图10中的S212对应的处理,脚本标准状态量时间序列、脚本用执行器驱动控制装置输入时间序列、脚本路面反作用力时间序列以及脚本状态量时间序列的意思与S212的相同。另外,脚本用现状允许操作量的时间序列,是用于在脚本(状态)时,使脚本用标准动态特性模式102的状态量接近于脚本用车辆模式110的状态量(防止两者的状态量发生偏离)的控制输入,它相当于输入给所述标准动态特性模式120的现状允许操作量。另外,该S314以后的处理是由脚本制作部98来执行的处理。
通过图17的流程图所示的子程序处理来执行S314的处理。另外,因为该图17处理与所述图11处理之间只有一部分的处理不同,故而以与图11中的处理不同的部分为主进行说明。
首先,在S1202,使脚本用标准动态特性模式102的初始状态量(在时刻t=0的状态量)与所述标准动态特性模式120的最新的状态量一致。即,在本实施方式中,根据标准动态特性模式120的最新的状态量而将脚本用标准动态特性模式102的状态量的时间序列的第0项值初始化。标准动态特性模式120的最新的状态量是在所述S312中被决定的状态量,且是标准动态特性模式120的此次状态量。
作为补充,在所述第三实施方式中,脚本用标准动态特性模式102的状态量是根据最新的车辆模式的状态量而被初始化的。
接着,在S1204中,执行与所述图11中的S1004相同的处理,将脚本用车辆模式110初始化。
接着,进入S1206,将在上次控制周期从脚本制作部98输出的现状允许操作量(在上次控制周期决定的脚本用现状允许操作量时间序列的第一项值)作为此次控制周期的脚本用现状允许操作量的第0项值进行存储保存。该处理在本实施方式中是被新追加的处理。
接着,在S1208将k的值置于1之后,执行从S1210至S1236的循环处理。
在S1210,将将来驾驶操作输入时间序列的第k项值(在t=k·Δt的值)和脚本用现状允许操作量时间序列的第k-1项值(在t=(k-1)·Δt的值)输入给脚本用标准动态特性模式102,求出新的标准状态量。该处理是通过本实施方式中的脚本标准动态特性模式102来执行的。该处理是以与通过所述标准动态特性模式120求解标准状态量相同的顺序来进行的。其中,作为此时的所述式50b的Mvirt,可以使用脚本用现状允许操作量时间序列的第k-1项值。通过S1210的处理,可作为新的标准状态量而求出标准横摆比率和标准路线。
接着,进入S1212,在S1210求得的新的标准状态量作为脚本中的标准状态量的时间序列的第k项值被存储保存。该处理与图11中的S1010相同。
接着,通过本实施方式中的脚本用跟踪控制则106来执行S1214~S1228的处理。在本实施方式中,在执行与第三实施方式中的脚本用跟踪控制则106同样的处理基础之上,再执行对脚本的各时刻的脚本用现状允许操作量进行决定的处理。本实施方式中的脚本用跟踪控制则106若以图示来显示其功能构成,则如图19方框图所示。该脚本用跟踪控制则106在所述图14的功能构成基础之上,还设有脚本用现状允许操作量决定部106g。
下面,参照图19和图18流程图,详细说明本实施方式中的脚本用跟踪控制则106的处理。
首先,从S1214到S1226,执行与图11中的S1012~S1024同样的处理。这些处理如上述第三实施方式所说明地那样,是脚本用跟踪前馈法则部106a、减法处理部106b、脚本用跟踪反馈法则部106c、加法处理部106d、脚本用路面反作用力限制器106e、操作量变换部106f的处理。其中,与第三实施方式同样,在本实施方式中也省略操作量变换部106f的处理。
接着,进入S1228,根据脚本状态量时间序列的第k-1项值与标准状态量时间序列(脚本用标准动态特性模式102的输出的时间序列)的第k项值之差(其可通过图19中的减法处理部106b求得),并通过PD控制则等的反馈则,来决定脚本用现状允许操作量。该处理是通过图19中的脚本用现状允许操作量决定部106g来执行的处理。
在S1228的处理中,由例如脚本标准状态量中的横摆比率与标准状态量中的横摆比率之偏差,根据PD控制法则,作为绕横摆轴的力矩量来决定脚本用现状允许操作量。另外,不仅仅是横摆比率的偏差,也可以根据从脚本标准状态量中的车辆1的位置的标准路线偏离的偏差量来决定脚本用现状允许操作量。
以上S1214至S1228的处理是本实施方式中的脚本用跟踪控制法则部106的处理。
接着,进入S1230,执行与所述图11中的S1026同样的处理,可求出在脚本用车辆模式产生的路面反作用力和脚本状态量。
接着,进入S1232,将在S1226决定的操作量、在S1228决定的脚本用现状允许操作量、在S1230决定的脚本状态量及路面反作用力分别作为脚本执行器驱动控制装置输入时间序列的第k项值、脚本用现状允许操作量时间序列的第k项值、脚本状态量时间序列的第k项值、脚本路面反作用力时间序列的第k项值进行存储保存。据此,决定在时刻t=k·Δt时的脚本用执行器驱动控制装置输入、脚本现状允许操作量、脚本状态量以及脚本路面反作用力。
接着,经过与图11中的1030、1032同样的处理、即S1234、S1236的处理,执行S1210~S1236的循环处理,直到k的值达到kmax。
以上是图17中S314的详细处理。另外,在本实施方式中,脚本用标准动态特性模式102的初始状态量被设定为:输入有如前所述地决定的现状允许操作量的标准动态特性模式120的最新的状态量。因此,在各控制周期中脚本用标准动态特性模式102所输出的标准状态量(例如标准横摆比率)的时间序列与所述第三实施方式的情况不同,例如如图20中的初始时刻以后的实线部分所示,是以到初始时刻为止的过去脚本的横摆比率的最新值与到初始到时刻为止的车辆模式72下的横摆比率的最新值之间的中间值为起点来制作的。
返回到图17的说明,接着,执行S316、S318的处理。这些处理与图10中的S214、S216处理相同。
接着,进入S320,将S314所决定的脚本用现状允许操作量时间序列在时刻t=Δt时的值作为现状允许操作量(输入给所述标准动态特性模式120的现状允许操作量)进行输出。作为补充,该值如前所述,被使用在下次控制周期的S1210处理中。
接着,在S322执行与图10中的S218同样的处理,输出前馈操作量(作为图15中脚本制作部98的输出的前馈操作量)的此次值。
上述说明以外的控制装置10的控制处理与所述第三实施方式相同。
根据该第四实施方式,在产生与第三实施方式同样效果基础之上,通过所述现状允许操作量,还使由标准动态特性模式120制作的标准状态量渐渐地接近于车辆模式72的状态量。因此,可以一面使车辆模式72的模式车身运动的状态量接近于标准状态量,一面使实际车辆70的运动跟踪车辆模式72下的车辆1的运动。其结果,可以相对容易地进一步提高实际车辆70的控制的鲁棒性。
作为补充,第四实施方式是本发明中的所述第一方面、第二方面、第四方面~第十一方面、第十三方面、第十五方面~第十八方面的实施方式。这种情况下,脚本制作部98输出的前馈操作量相当于实际车辆用基本控制输入。另外,将来输入时间序列决定部100相当于第十三方面中的将来驾驶操作量决定机构(将来驾驶操作输入相当于将来驾驶操作量)。另外,标准动态特性模式120相当于第十五方面或第十七方面中的标准运动决定机构。另外,脚本用标准动态特性模式102相当于第十五方面中的第二车辆模式,脚本用车辆模式110相当于第十五方面中的第三车辆模式。此外,脚本用跟踪控制则106、脚本用执行器驱动控制装置模式108及脚本用车辆模式110相当于将来车辆动作预见机构。并且,脚本用车辆模式110最终输出的脚本路面反作用力时间序列及脚本状态量相当于第一车辆模式(车辆模式72)的将来动作。另外,在第四实施方式中,与关于第一实施方式说明的情形相同,也可以替换假想外力Fvirt、Mvirt,来决定能够产生与使该假想外力作用于车辆模式72下的车辆1上的情形同样效果的且针对于车辆模式72下的执行装置的操作量(即,所述模式执行操作量的修正量),并将其作为车辆模式操作用控制输入输入给车辆模式72。这样,可以构筑第三方面或第十二方面的实施方式。
[第五实施方式]
下面,参照图21~图24说明本发明的第五实施方式。另外,因为本实施方式与第四实施方式之间只有控制装置10的一部分处理不同,故而关于与第四实施方式相同构成部分或相同功能部分,使用与第三实施方式相同的参照符号并省略详细说明。
图21是表示本实施方式中的控制装置10的功能构成的方框图。在本实施方式中,省略第三实施方式具有的执行器驱动控制装置模式76及车辆模式72。另外,以具有与偏差计算部84、偏差解除控制法则部86及分配器88同等功能的方式装载于脚本制作部98中,故而在脚本制作部98的外部省略偏差计算部84、偏差解除控制则86及分配器88。并且,在本实施方式中,执行器驱动控制装置78依照从脚本制作部98输出给执行器驱动控制装置78的操作量(控制输入)来控制实际车辆70的各执行装置3。
上述以外的控制装置10的功能构成与图15所示的相同。
脚本制作部98的大致的功能构成与所述图16所示的相同。但在本实施方式中,脚本跟踪控制法则部106的处理则与第四实施方式说明的不同。
图22及图23是表示本实施方式中的脚本制作部98及表现标准动态特性模式120的处理的流程图。如下述说明,首先,执行S410及S412的处理。这些处理与图17中的S310、S312的处理相同。
接着,进入S414,通过脚本制作部98来决定脚本标准状态量时间序列、脚本用执行器驱动控制装置输入时间序列、脚本用现状允许操作量时间序列、脚本路面反作用力时间序列以及脚本状态量时间序列。该S414是与所述图17中的S314对应的处理。该S414以后的处理是由脚本制作部98来执行的处理。
通过图23流程图所示的子程序处理来执行S414的处理。另外,因为该图23处理与所述图18处理之间只有一部分的处理不同,故而以与图18中的处理不同的部分为主进行说明。
首先,在S1402,执行与图18中的S1202同样的处理,将脚本用标准动态特性模式初始化。
接着,进入S1404,将脚本用车辆模式110初始化。此时,在本实施方式中,在脚本用车辆模式110的初始化中,使脚本用车辆模式110的状态量与由所述传感器·观测器82得到的实际车辆1的实际状态量一致。
接着,进入S1406、S1408,分别执行与图18中的S1206、S1208同样的处理。
接着,执行S1410~S1436的循环处理。在该循环处理中,首先在S1410、S1412中执行与图18中的S1210、S1212同样的处理(脚本用标准动态特性模式102的处理),求出在时刻t=k·Δt时的新的标准状态量。
接着,通过本实施方式中的的脚本用跟踪控制法则部106来执行从S1414到S1428的处理。本实施方式中的脚本用跟踪控制法则部106若以图示来表示其功能构成,则如图24方框图所示。该脚本用跟踪控制则106具有脚本用跟踪前馈法则部106a、减法处理部106b、偏差解除控制法则部106h、分配器106i以及加法处理部106j。此时,脚本用跟踪前馈法则部106a及减法处理部106b是进行与上述图19所示的同样处理的功能部。另一方面,偏差解除控制法则部106h、分配器106i以及加法处理部106j是本实施方式中的脚本用跟踪控制法则部106所特有的功能部。
下面,参照图24和图23流程图详细说明本实施方式中的脚本用跟踪控制法则部106的处理。
首先,在S1414中执行脚本用跟踪前馈法则部106a的处理,决定前馈路面反作用力。该处理是与所述图18中的S1214的处理相同。
接着,进入S1416,根据脚本状态量时间序列的第k-1项值与标准状态量时间序列(脚本用标准动态特性模式102的输出的时间序列)的第k项值之差(其可通过减法处理部106b求得),并通过偏差解除控制法则部106h,决定偏差解除补偿量。该偏差解除补偿量相当于所述第一~第四实施方式中的偏差解除补偿量,是指使脚本用车辆模式110下的车辆1运动的状态量接近于标准状态量(脚本用标准动态特性模式102的输出)的控制输入。在本实施方式中,由例如脚本用车辆模式110下的车辆1的横摆比率与标准状态量中的横摆比率的偏差,并通过PD控制法则等的反馈法则,来决定偏差解除补偿量。此时,该偏差解除补偿量是例如绕横摆轴的力矩的次元的控制输入。
另外,不仅仅是横摆比率的偏差,也可以根据从脚本用车辆模式110下的车辆1位置的标准状态量的标准路线偏离的偏差量(路线偏差)来决定偏差解除补偿量。
接着,从S1418到S1428,执行分配器106i和加法处理部106j的处理。首先,在S1418,分配器106i将前馈路面反作用力与偏差解除补偿量之和作为暂定操作量(针对脚本用执行器驱动控制装置模式108的控制输入的暂定值)。进一步具体而言,将下述的情形时的路面反作用力作为与偏差解除补偿量对应的路面反作用力,并将它与前馈路面反作用力之和作为暂定操作量,该情形是指以满足偏差解除补偿量地通过执行操作量附加性地产生路面反作用力的情形。
接着,进入S1420,分配器106i求出:当将暂定操作量作为目标而输入给脚本用执行器驱动控制装置模式108时在脚本用车辆模式110下所产生的路面反作用力。以与所述图18中的S1220相同的顺序来执行该处理。
接着,进入S1422,判断在S1420求得的路面反作用力是否超过所需的容许范围。此时,路面反作用力的容许范围是基于脚本用车辆模式110下的、在时刻t=(k-1)·Δt时的路面反作用力(着地负荷)、和从μ推定部80输入给脚本制作部98的推定路面摩擦系数μestm(本实施方式中的上次值),与所述第一实施方式说明的分配器88的处理的情况相同地设定的。
此时,当S1422的判断结果为“是”时,进入S1424,修正所述暂定操作量,以使路面反作用力不超出容许范围(在脚本用车辆模式110下产生的路面反作用力在S1420的容许范围内)。
进一步具体而言,分配器106i通过与所述第一实施方式说明的分配器88的处理同样的处理,来决定路面反作用力补偿量Fcmpn_i、Mcmpn_i。并且,在加法处理部106j,将该路面反作用力补偿量Fcmpn_i、Mcmpn_i加上前馈路面反作用力之后的值作为所述暂定操作量的修正后的操作量。此时,使路面反作用力补偿量Fcmpn_i、Mcmpn_i与前馈路面反作用力之和在所述S1420的容许范围内,且使其和与暂定操作量之差(=路面反作用力补偿量与所述S1416决定的偏差解除补偿量之差)尽可能小地来决定路面反作用力补偿量Fcmpn_i、Mcmpn_i。
当S1420的判断结果为“否”时,或者,在S1422的处理后,进入S1426,将现在的暂定操作量(在S1418求得的暂定操作量,或者在S1424被修正的暂定操作量)作为针对脚本用执行器驱动控制装置模式108的操作量(控制输入)来决定。另外,当脚本用执行器驱动控制装置模式108的实际应该输入的控制输入不是路面反作用力的量纲的控制输入时,变换在S1420决定的操作量(图24中省略了操作量变换部的图示)。
接着,进入S1428,根据在S1426决定的操作量与所述暂定操作量之差来决定脚本用现状允许操作量。该处理由分配器106i来执行。具体而言,通过将规定的增益Kmdl乘上操作量与暂定操作量之差,来决定脚本用现状允许操作量。另外,在求解操作量与暂定操作量之差时,先将操作量和暂定操作量分别变换成作用于车辆1的整体重心上的力,之后来求解其差。
作为补充,增益Kmdl可以是一定值,但在k为大于等于2时,也可以将增益Kmdl设为0。另外,在增益Kmdl不根据k的值变化而是一直被设为0时,由于脚本用现状允许操作量一直为0,因此所述标准动态特性模式120和脚本用标准动态特性模式不受实际车辆70的实际状态量的影响。
以上S1414至S1428的处理是本实施方式中的脚本用跟踪控制则106的处理。
接着,在S1430、S1432,执行与所述图18中的S1230、S1232相同的处理。此外,经过与图18中的S1234、S1236相同处理、即S1434、S1436,执行S1410~S1436的循环处理,直到k的值达到kmax。
以上是图22中S414的详细处理。
返回到图22的说明,接着,执行S416、S418、S420的处理。这些处理与图17中的S316、S318、S420的处理相同。
接着,进入S422,脚本制作部98将脚本用执行器驱动控制装置输入时间序列在时刻t=Δt时的值(即,与现在时刻对应的值)作为针对实际的执行器驱动控制装置78的操作量(控制输入)进行输出。
此时,在本实施方式中,执行器驱动控制装置78按照该操作量(在S422被输出的操作量)来控制实际车辆70的各执行装置3的动作。
上述说明以外的控制装置10的控制处理与所述第四实施方式相同。
根据该第五实施方式,一面通过现状允许操作量,使从标准动态特性模式120输出的标准状态量不偏离实际车辆70的运动的状态量,一面控制实际车辆70的运动,以使实际车辆70的运动的状态量跟踪标准状态量。而且,又一面预测车辆1的将来动作,一面使得路面反作用力在容许范围内地来控制实际车辆70的运动。因此,与第三实施方式同样,可以一面使实际车辆70的运动接近于理想的运动,一面提高车辆控制的鲁棒性。
作为补充,第五实施方式是本发明中的第一方面、第二方面、第四方面~第十一方面、第十三方面、第十四方面的实施方式。此时,在本实施方式中,标准动态特性模式120相当于第一车辆模式,脚本用标准动态特性模式102相当于第二车辆模式,脚本用车辆模式110相当于第三车辆模式。另外,在本实施方式中,在脚本制作部98内包含有车辆模式运动决定机构、状态量偏差应动控制机构。即,在本实施方式中,因为使脚本用车辆模式的初始状态量与实际车辆70最新的状态量相一致,因此在k=1时,在S1416求得的脚本状态量与标准状态量之差相当于第一状态量偏差。并且,基于该差,由S1418~S1428的处理而被决定的操作量与现状允许操作量分别相当于实际车辆执行操作用控制输入、车辆模式操作用控制输入。另外,脚本制作部98内的脚本用跟踪控制法则部106、脚本用执行器驱动控制装置模式108及脚本用车辆模式110相当于将来车辆动作预见机构。并且,在脚本用车辆模式110最终输出的脚本路面反作用力时间序列及脚本状态量相当于第三车辆模式(脚本用车辆模式110)的将来动作。另外,在第五实施方式中,虽然将针对脚本用执行器控制装置模式108的控制输入(操作量)作为路面反作用力的量纲的控制输入,但是,也可以决定脚本用车辆模式110下的执行装置3操作量的量纲的控制输入。
接着,说明与以上说明的实施方式有关的几个变形例。
所述第一~第五实施方式,虽然示出了使假想外力作用于车辆模式72下的车辆1车身1B(车辆1弹簧上部分)上的情形,但是,也可以使假想外力作用于车辆模式72下的车轮W1~W4上。但,这样的话,因为车辆模式72的车轮W1~W4的动作或路面反作用力偏离实际车辆70的车轮W1~W4的动作或路面反作用力较大,因此最好使假想外力作用于车辆模式72下的车身1B上。关于这一点,脚本用车辆模式110也一样。
另外,在各实施方式中,也可以替换使假想外力作用于车身1B上,而使相当于该假想外力的附加性的着地负荷作用于车辆模式72下的车轮W1~W4上。换句话说,可以通过操作悬架***模式的执行器来产生相当于应该作用于车辆模式72的车身1B上的假想外力的着地负荷。这样,对假想外力进行决定,以使得当实际的车辆1因意外的路面凸凹而受到意外的路面反作用力,导致实际的车辆1作出想象的姿势或高度以外的动作时,车辆模式72的车辆1能够跟踪该动作。并且,伴随于此使附加性的着地负荷作用于车辆模式72,以使车辆模式72的路面反作用力(特别的着地负荷)几乎与实际的路面反作用力大体上一致。关于这一点,脚本车辆模式110也与之一样。
另外,在所述第一~第四实施方式中,在实际的执行装置3无法独立操作路面反作用力的所有成分时,可以在分配器88的处理中,追加其限制条件,来决定路面反作用力补偿量Fcmpn_i。例如,在实际的车辆1不具有自动悬架装置3C时,只要将下式28追加为分配器88的运算处理的条件即可。
Fcmpn_z_i=0(i=1、2、3、4)    ......式28
另外,例如,在操舵装置3B不是主动地操舵后轮W3、W4时,只要将下式29追加为分配器88的运算处理的条件即可。
Fcmpn_y_3=Fcmpn_y_4=0    ......式29
另外,例如,在驱动·制动装置3A不能主动控制两前轮W1、W2间的转矩分配时,只要将下式30追加为分配器88的运算处理的条件即可。
Fcmpn_x_1=Fcmpn_x_2=0    ......式30
关于上述与分配器88有关的变形例,第五实施方式中的分配器106i也与之一样。
在所述各实施方式中,虽然是以装载发动机的汽车为例进行了说明,但是,如前所述,混合动力汽车、电动汽车当然也适用本发明。此外,除四轮的车轮外,具有二轮、三轮等多个车轮的车辆也适用本发明。
所述第一~第四实施方式中的在分配器88的路面反作用力补偿量及假想外力的决定方法(分配方法)、或者在脚本制作部98的脚本的制作方法可以根据开关等选择机构的操作而作选择性的变更,或者根据状况而自动地变更,或者学习驾驶者的操纵特性而与之对应地变更。关于这一点,第五实施方式中的分配器106i也与之一样。
在所述第一~第四实施方式的分配器88中,偏差解除补偿量的一部分成分也可以只在实际车辆70(详细为实际执行器驱动控制装置78)或车辆模式72一方进行反馈。例如,在实际车辆70的悬架装置3C不是自动悬架装置时,只要将偏差解除补偿量的力矩成分Mstab的所有绕侧摆方向的轴(X轴)的成分在车辆模式72进行反馈即可。
另外,当偏差解除补偿量的规定成分处于规定范围(不灵敏区)内时(接近0时),可以将偏差解除补偿量的所述规定成分的倍(-1)值作为假想外力的所述规定的成分,而将针对偏差解除补偿量的规定成分的实际车辆70的执行操作量(实际执行器驱动控制装置78的输出)置于0。即,偏差解除补偿量的规定成分处于规定的不灵敏区时,将与其规定成分相关的实际车辆70的执行操作量置于0,以抑制执行器频繁动作。据此,可以抑制能源白白消耗的问题,并可延长执行器寿命。
作为车辆模式72,也可以使用所述各实施方式以外的模式。例如,在所述第一实施方式、第三实施方式~第五实施方式中,在忽略车身的倾斜度(侧摆方向的姿势角和纵摆方向的姿势角)时,也可以替代车辆模式72而使用所述的两轮模式。此时,只要路面反作用力的容许范围设定有与作用于两个前轮上的路面反作用力的合力有关的容许范围、和与作用于两个后轮上的路面反作用力的合力有关的容许范围即可。
另外,作为车辆模式72,也可以是针对从某规定的状态(例如现在的实际状态)开始进动的进动模式(线形近似模式)。
另外,作为车辆模式72,也可以是产生与车速对应的空气抗力的模式。
关于执行器驱动控制装置模式76及执行装置3的模式(所述驱动·制动***模式等),作为其模式化对象的实际的执行器驱动控制装置及实际的执行装置的执行器一般具有响应滞后和非线性。其中这些模式也可以是表示相对目标输入(目标路面反作用力、车轴转矩等)而言的理想的响应(没有滞后和非线性的响应)的模式。此时,从目标输入到执行器输出的传递函数为1。即,这种情况下的模式是直丝弓。
作为检测或推定路面状态的机构,不仅仅限于μ推定部80,还可以设置用于检测或推定路面倾斜的机构。并且,也可以将其路面的倾斜考虑进去地来决定前馈操作量和车辆模式的运动。从而可以更高精度地进行车辆1的运动的控制。
另外,作为实际的执行器,在车辆模式及执行器驱动控制装置模式中也可以包含不存在的虚构的执行器及其驱动控制装置。
各轮胎的有效半径、惯性等轮胎特性、车身的重量分布(整体重心位置、绕重心的惯性)等使用在车辆模式的运动的计算中的车辆参数没有必要一定设定为固定的规定值,也可以在车辆的行驶中来设定其参数的值,并进行修正。
在所述第三~第五实施方式的脚本制作部98的处理中,当推定摩擦系数较低时,最好减小针对转向角的标准路线的曲率比例。据此,可以抑制由驾驶者过大的操舵操作所带来的旋转过度。
在所述第三~第五实施方式中,虽然基于驾驶操作输入来制作脚本,但是,除此之外,也可以通过导航***设定目的地,由此来制作脚本。此时,导航***是驾驶者为驾驶车辆而进行操作的操作器。另外,也可以使操作器脱离开车辆,经无线通信***远距离操纵车辆。
产业上的利用可能性
综上所述,本发明可用在能以较高的鲁棒性而将车辆的横摆比率或行驶路径等运动的状态量控制在适当的方面。

Claims (18)

1.一种车辆的控制装置,具有:驾驶操作量输出机构,其将表示驾驶者对具有多个车轮的车辆的驾驶操作状态的驾驶操作量输出;执行装置,其设置于所述车辆上,可操作所述车辆进行规定的运动;执行装置控制机构,其控制所述执行装置的动作,其特征在于,设置有:
实际状态量掌握机构,其检测或推定关于所述车辆的实际运动的规定状态量、即实际状态量;
车辆模式运动决定机构,其至少根据所述驾驶操作量来决定表现所述车辆的动态特性的第一车辆模式下的车辆运动、即车辆模式运动;
状态量偏差应动控制机构,其根据第一状态量偏差,利用规定的反馈控制法则来决定用于操作实际车辆的所述执行装置的实际车辆执行操作用控制输入、和用于操作所述车辆模式运动的车辆模式操作用控制输入,所述第一状态量偏差是所述检测到的或推定出的实际状态量与关于所述车辆模式运动的所述规定状态量、即模式状态量之间的偏差,
所述执行装置控制机构,是至少根据所述实际车辆执行操作用控制输入来控制所述执行装置的机构,
所述车辆模式运动决定机构,是至少根据所述驾驶操作量和所述车辆模式操作用控制输入来决定所述车辆模式运动的机构。
2.如权利要求1所述的车辆的控制装置,其特征在于,所述车辆模式操作用控制输入是作用于所述第一车辆模式下的车辆上的假想外力。
3.如权利要求1所述的车辆的控制装置,其特征在于,所述车辆模式操作用控制输入是所述第一车辆模式下的执行装置的操作量。
4.如权利要求1所述的车辆的控制装置,其特征在于,
所述执行装置控制机构具有下述的机构,即该机构至少根据所述驾驶操作量来决定作为控制输入的基本值的实际车辆用基本控制输入,该控制输入用于规定所述执行装置的动作,
所述实际车辆执行操作用控制输入是用于修正所述实际车辆用基本控制输入的修正量,
所述执行装置控制机构,根据下述的控制输入来控制所述执行装置,即该控制输入是利用所述实际车辆执行操作用控制输入对所述决定的实际车辆用基本控制输入进行修正而得到的。
5.如权利要求1所述的车辆的控制装置,其特征在于,
所述执行装置控制机构具有下述的机构,即该机构至少根据所述驾驶操作量来决定路面反作用力基本目标参量,该路面反作用力基本目标参量规定作用于所述车辆上的路面反作用力的基本目标值,
所述实际车辆执行操作用控制输入是用于修正所述路面反作用力基本目标参量的修正参量,
所述执行装置控制机构,根据由修正完毕参量所规定的路面反作用力的目标值来控制所述执行装置,而该修正完毕参量是通过所述修正参量对所述决定的路面反作用力基本目标参量进行修正而得到的。
6.如权利要求4所述的车辆的控制装置,其特征在于,
所述车辆模式运动决定机构具有下述的机构,即该机构至少根据所述驾驶操作量来决定作为控制输入的基本值的模式用基本控制输入,该控制输入用于规定所述第一车辆模式下的执行装置的动作,
所述车辆模式操作用控制输入是用于修正所述模式用基本控制输入的修正量,
所述车辆模式运动决定机构通过根据下述的操作量使所述第一车辆模式下的执行装置动作来决定所述车辆模式运动,即该操作量是通过所述车辆模式操作用控制输入对所述决定的模式用基本控制输入进行修正而得到的,
所述模式用基本控制输入与所述实际车辆用基本控制输入相一致。
7.如权利要求5所述的车辆的控制装置,其特征在于,
所述车辆模式操作用控制输入是作用于所述第一车辆模式下的车辆上的假想外力,
所述车辆模式运动决定机构由下述的两个机构构成,即这两个机构中的其一至少根据所述驾驶操作量来决定对作用于所述第一车辆模式下的车辆上的路面反作用力进行规定的模式路面反作用力参量,所述两个机构中的另一个通过在所述第一车辆模式下的车辆上至少作用由所决定的模式路面反作用力参量规定的路面反作用力、和作为所述车辆模式操作用控制输入的所述假想外力,来决定所述第一车辆模式的运动,
由所述模式路面反作用力参量规定的路面反作用力与由所述路面反作用力基本目标参量规定的所述路面反作用力的基本目标值相一致。
8.如权利要求5所述的车辆的控制装置,其特征在于,所述状态量偏差应动控制机构具有设定所述路面反作用力的容许范围的机构,其决定作为所述修正参量的执行操作用控制输入,以满足由下述的修正完毕参量规定的路面反作用力的目标值处于所述容许范围内这样的容许范围条件,该修正完毕参量是通过所述修正参量对由所述决定的路面反作用力基本目标参量规定的路面反作用力的基本目标值进行修正而得到的。
9.如权利要求8所述的车辆的控制装置,其特征在于,
所述修正参量是对作用于车辆的各车轮上的路面反作用力的修正量进行规定的参量,
所述路面反作用力基本目标参量是对作用于所述各车轮上的路面反作用力的基本目标值进行规定的参量,
所述容许范围是作用于所述各车轮上的路面反作用力的容许范围。
10.如权利要求9所述的车辆的控制装置,其特征在于,
所述状态量偏差应动控制机构具有根据所述第一状态量偏差来决定偏差解除补偿量的机构,该偏差解除补偿量是为了使所述第一状态量偏差接近于0而应作用于车辆上的外力,
决定所述修正参量,以满足所述容许范围条件,并且使由所述修正参量规定的、作用于各车轮上的路面反作用力的修正量的合力接近于所述偏差解除补偿量。
11.如权利要求10所述的车辆的控制装置,其特征在于,
所述车辆模式操作用控制输入是作用于所述第一车辆模式下的车辆上的假想外力,
所述状态量偏差应动控制机构具有下述的机构,该机构根据所述路面反作用力的修正量的合力与所述偏差解除补偿量之间的差,来决定作为所述车辆模式操作用控制输入的所述假想外力。
12.如权利要求10所述的车辆的控制装置,其特征在于,
所述车辆模式操作用控制输入是所述第一车辆模式下的执行装置的操作量,
所述状态量偏差应动控制机构具有下述的机构,该机构根据所述路面反作用力的修正量的合力与所述偏差解除补偿量之间的差,来决定作为所述车辆模式操作用控制输入的所述操作量。
13.如权利要求4所述的车辆的控制装置,其特征在于,设有:
将来驾驶操作量决定机构,其至少基于现在时刻之前的所述驾驶操作量来决定将来驾驶操作量,该将来驾驶操作量是包含从现在时刻到规定时间后的期间在内的规定期间的驾驶操作量;
将来车辆动作预见机构,其以所述第一车辆模式的状态量的最新值为起点,至少基于所述将来驾驶操作量,来预见所述第一车辆模式的将来动作,
所述执行装置控制机构基于所述第一车辆模式的将来动作来决定所述实际车辆用基本控制输入。
14.如权利要求1所述的车辆的控制装置,其特征在于,设有:
将来驾驶操作量决定机构,其至少基于现在时刻之前的所述驾驶操作量来决定将来驾驶操作量,该将来驾驶操作量是包含从现在时刻到规定时间后的期间在内的规定期间的驾驶操作量;
将来车辆动作预见机构,其以所述第一车辆模式的状态量的最新值作为表现所述车辆动态特性的第二车辆模式的状态量的起点,并且以所述车辆的实际状态量的最新值作为表现所述车辆动态特性的第三车辆模式的状态量的起点,在从现在时刻到所述规定时间后的各时刻,至少基于所述第二车辆模式的状态量与所述第三车辆模式的状态量的偏差、和所述将来驾驶操作量,来决定作为控制输入的模式控制输入,该控制输入用于规定所述第三车辆模式下的执行装置的动作,同时,预见所述第二车辆模式及第三车辆模式的将来动作,
所述执行装置控制机构至少基于所述第三车辆模式的将来动作来决定所述实际车辆执行操作用控制输入。
15.如权利要求4所述的车辆的控制装置,其特征在于,设有:
将来驾驶操作量决定机构,其至少基于现在时刻之前的所述驾驶操作量来决定将来驾驶操作量,该将来驾驶操作量是包含从现在时刻到规定时间后的期间在内的规定期间的驾驶操作量;
标准运动状态量决定机构,其至少基于所述驾驶操作量,通过表现所述车辆的动态特性的标准动态特性模式来逐步决定所述第一车辆模式应跟踪的标准运动的状态量;
将来车辆动作预见机构,其以所述标准运动的状态量的最新值作为表现所述车辆的动态特性的第二车辆模式的状态量的起点,并且以所述第一车辆模式的状态量的最新值作为表现所述车辆的动态特性的第三车辆模式的状态量的起点,在从现在时刻到所述规定时间后的各时刻,至少基于所述第二车辆模式的状态量与所述第三车辆模式的状态量的偏差、和所述将来驾驶操作量,来决定作为控制输入的模式控制输入,该控制输入用于规定所述第三车辆模式下的执行装置的动作,同时,预见所述第二车辆模式及第三车辆模式的将来动作,
所述执行装置控制机构至少基于所述第三车辆的将来动作来决定所述实际车辆用基本控制输入。
16.如权利要求15所述的车辆的控制装置,其特征在于,所述标准运动状态量决定机构至少根据所述第一车辆模式的状态量与所述标准运动的状态量的差、和所述驾驶操作量,来决定新的所述标准运动的状态量。
17.如权利要求5所述的车辆的控制装置,其特征在于,设有:
标准运动决定机构,其至少根据所述驾驶操作量来决定标准运动,该标准运动是相对于所述车辆模式运动而言的标准的运动;
下述的机构,其根据第二状态量偏差来决定为了使该第二状态量偏差接近0而作用于车辆上的外力、即模式复原补偿量,所述第二状态量偏差是关于所决定的标准运动的规定的第二状态量与关于所述决定的第一车辆模式运动的规定的第二状态量的偏差,
决定所述路面反作用力基本目标参量的机构至少根据所述模式复原补偿量来决定所述路面反作用力基本目标参量。
18.如权利要求6所述的车辆的控制装置,其特征在于,
设有标准运动决定机构,其至少根据所述驾驶操作量来决定标准运动,该标准运动是相对于所述车辆模式运动而言的标准的运动,
决定所述模式用基本控制输入的机构至少根据第二状态量偏差来决定所述模式用基本控制输入,以使该差值接近于0,所述第二状态量偏差是关于所决定的标准运动的规定的第二状态量与关于所述决定的第一车辆模式运动的规定的第二状态量的偏差。
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