CN101472754A - 车辆驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种车辆驱动装置(100)，其分别使用右前电动机(10r)、左前电动机(10l)、右后电动机(11r)以及左后电动机(11l)来独立地控制右前轮(2r)、左前轮(2l)、右后轮(3r)以及左后轮(3l)。基于在车辆(1)的横摆和侧倾方向上的目标力矩，驱动轮的总驱动力以及在所述驱动轮处的驱动反作用力来确定结合了车辆驱动装置(100)的所述车辆(1)的所述驱动轮的驱动力。因此，能够实现驾驶员所期望的性能，并因此相应地改善了运行性能。

Description

车辆驱动装置

技术领域

[0001]本发明涉及一种能够在至少一对左和右车轮处提供不同驱动力的车辆驱动装置。

背景技术

[0002]当诸如轿车和卡车的车辆在弯道处转弯时，车辆会由于朝向弯道的外侧作用的惯性力而发生侧倾。公开号为JP-A-2005-306152的日本专利申请公开了一种独立地驱动车辆的四个车轮并且通过控制用于每个驱动轮的驱动力来抑制车辆的侧倾的驱动装置。

[0003]然而，由于所述公开中描述的驱动装置执行的控制只抑制车辆的侧倾，车辆的横摆力矩可能变得小于车辆适当地转弯所需的水平或可能超过该水平，并且这将降低车辆的运行性能。也就是说，在这种情况下，不能充分地实现驾驶员所期望的性能。

发明内容

[0004]鉴于上述问题，本发明致力于提供一种实现驾驶员所期望的性能并因此而改善车辆的驾驶性能的车辆驱动装置。

[0005]本发明的第一方案涉及一种用于车辆的车辆驱动装置，所述车辆驱动装置能够分别在至少一对左和右驱动轮处提供不同的驱动力。所述车辆驱动装置通过驱动力来驱动左和右驱动轮，所述驱动力是基于用于驱动轮的总驱动力，在驱动轮处的驱动反作用力，以及车辆的横摆方向上所需的目标力矩、车辆的侧倾方向上所需的目标力矩和车辆的俯仰方向上所需的目标力矩这三者中的至少两个目标力矩来确定的。

[0006]如上所述，所述车辆驱动装置基于用于驱动轮的总驱动力，在驱动轮处的驱动反作用力，以及车辆的横摆方向上所需的目标力矩、车辆的侧倾方向上所需的目标力矩和车辆的俯仰方向上所需的目标力矩这三者中的至少两个目标力矩来确定用于左和右驱动轮的驱动力。然后，车辆驱动装置控制各个驱动轮处的驱动力，以便实现目标横摆力矩、目标侧倾力矩和目标俯仰力矩中的至少两个。因此，根据本发明的第一方案的车辆驱动装置实现了驾驶员所期望的性能并因此而改善了车辆的驾驶性能。

[0007]上述车辆驱动装置可以是，基于车辆的横摆方向上的目标力矩和用于左驱动轮的驱动力与用于右驱动轮的驱动力之间的差值的关系，车辆的侧倾方向上的目标力矩和在左驱动轮处的驱动反作用力与在右驱动轮处的驱动反作用力之间的差值的关系，以及车辆的俯仰方向上的目标力矩和在左和右驱动轮处的驱动反作用力之间的关系这三者中的至少两个关系来确定用于左和右驱动轮的驱动力。

[0008]上述车辆驱动装置可以是，利用车辆的横摆方向上的目标力矩、车辆的侧倾方向上的目标力矩以及车辆的俯仰方向上的目标力矩来确定用于左和右驱动轮的驱动力。

[0009]上述车辆驱动装置可以是，利用车辆的横摆方向上的目标力矩和车辆的侧倾方向上的目标力矩来确定用于左和右驱动轮的驱动力。

[0010]上述车辆驱动装置可以是，当无法同时实现车辆的横摆方向上的目标力矩、车辆的侧倾方向上的目标力矩以及车辆的俯仰方向上的目标力矩时，实现车辆的横摆方向上的目标力矩和车辆的侧倾方向上的目标力矩这两者中的至少一个。

[0011]上述车辆驱动装置可以是，当无法同时实现车辆的横摆方向上的目标力矩和车辆的侧倾方向上的目标力矩时，如果车辆的横摆力矩超过车辆的极限横摆力矩，则实现车辆的横摆方向上的目标力矩，车辆的横摆力矩被估计为会响应于左和右驱动轮产生用于控制车辆侧倾的驱动力而出现。

[0012]上述车辆驱动装置可以是，当无法同时实现车辆的横摆方向上的目标力矩和车辆的侧倾方向上的目标力矩时，实现车辆的侧倾方向上的目标力矩。

[0013]上述车辆驱动装置可以是，当无法同时实现车辆的横摆方向上的目标力矩和车辆的侧倾方向上的目标力矩时，实现车辆的横摆方向上的目标力矩。

[0014]上述车辆驱动装置可以是，基于车辆的转向轮的转向角和转向角的速率来确定是实现车辆的横摆方向上的目标力矩还是实现车辆的侧倾方向上的目标力矩。

[0015]上述车辆驱动装置可以是，如果转向角等于或小于预定阈值且转向角的速率不为0，则判定为实现在侧倾方向上的目标力矩。

[0016]上述车辆驱动装置可以是，如果转向角大于预定阈值或者转向角的速率为0，则判定为实现在横摆方向上的目标力矩。

[0017]上述车辆驱动装置可以是，电动机设置在驱动轮处并且产生用于驱动轮的驱动力。

[0018]这样，根据本发明的车辆驱动装置实现驾驶员所期望的性能并因此而改善车辆的驾驶性能。

附图说明

[0019]当结合附图考虑时，通过阅读下文对本发明的优选实施例的详细描述，本发明的特征和优点以及技术和工业重要性将得到更好地理解，其中：

图1为示意性地表示安装了第一示例性实施例的车辆驱动装置的车辆的结构的视图；

图2为表示第一示例性实施例的车辆驱动装置中所包含的前轮悬架组件的示例性结构的示例图；

图3为表示第一示例性实施例的车辆驱动装置中所包含的后轮悬架组件的示例性结构的示例图；

图4为表示第一示例性实施例的车辆驱动装置的改进实例的示例图；

图5A为表示第一示例性实施例中的车辆动态控制的方案视图；

图5B为表示第一示例性实施例中的车辆动态控制的方案视图；

图5C为表示第一示例性实施例中的车辆动态控制的方案视图；

图6为表示第一示例性实施例中的车辆动态控制器的示例性结构的示例图；

图7为表示第一示例性实施例中的车辆控制程序的流程图；

图8为表示第一示例性实施例中的车辆控制程序的流程图；

图9为表示加权系数Y的值的加权系数映射图的一个实例的图表；

图10为表示第二示例性实施例中的车辆控制程序的流程图。

具体实施方式

[0020]在下列描述和附图中，将参照示例性实施例对本发明进行更详细地描述。在下列示例性实施例中，本发明主要应用于电动车辆。然而，本发明的应用不局限于电动车辆，而是可以应用于能够分别在至少一对左和右驱动轮处提供不同的驱动力的任何车辆。可以通过单独地控制每个驱动力或通过控制左和右驱动轮之间的驱动力的分布比来控制用于右驱动轮的驱动力和用于左驱动轮的驱动力。

[0021]首先，对根据本发明的第一示例性实施例的车辆驱动装置进行描述。所述车辆驱动装置的特征在于以下要点。首先，基于用于驱动轮的总驱动力，在驱动轮处的驱动反作用力，以及车辆的横摆方向上所需的车辆的目标力矩(目标横摆力矩)、车辆的侧倾方向上所需的车辆的目标力矩(目标侧倾力矩)和车辆的俯仰方向上所需的车辆的目标力矩(目标俯仰力矩)这三者中的至少两个目标力矩来确定用于右和左驱动轮的驱动力。然后，控制在各个驱动轮处的驱动力，以便同时实现目标横摆力矩、目标侧倾力矩和目标俯仰力矩中的至少两个。关于三个目标力矩中的至少两个的选择，执行第一示例性实施例的车辆动态控制以便同时实现目标横摆力矩和目标侧倾力矩。应注意的是，可以选择性地执行车辆动态控制以便同时实现目标侧倾力矩和目标俯仰力矩。

[0022]图1为示意性地表示安装了第一示例性实施例的车辆驱动装置的车辆的结构的视图。图2为表示安装在第一示例性实施例的车辆驱动装置中的前轮悬架组件的示例性结构的示例图。图3为表示安装在第一示例性实施例的车辆驱动装置中的后轮悬架组件的示例性结构的示例图。车辆1具有仅利用电动机来产生驱动力的车辆驱动装置100。车辆驱动装置100基于针对在左前轮2l、右前轮2r、左后轮3l和右后轮3r处的驱动力的反作用力，用于车辆1的总驱动力，以及目标横摆力矩、目标侧倾力矩和目标俯仰力矩这三者中的至少两个目标力矩来确定用于左前轮2l、右前轮2r、左后轮3l和右后轮3r的驱动力。车辆驱动装置100具有前轮悬架组件8和后轮悬架组件9，前轮悬架组件8连接到车辆1上并且支撑左前轮2l和右前轮2r，后轮悬架组件9连接到车辆1上并且支撑左后轮3l和右后轮3r。

[0023]在第一示例性实施例中，用于驱动左前轮2l的左前电动机10l，用于驱动右前轮2r的右前电动机10r，用于驱动左后轮3l的左后电动机11l，用于驱动右后轮3r的右后电动机11r是驱动力产生装置。用于前轮的驱动力和用于后轮的驱动力通过安装在ECU(电子控制模块)50内的车辆动态控制器30而被单独地控制。在第一示例性实施例中，车辆动态控制器30用作改变车辆1的每个驱动轮的驱动力的驱动力改变装置。

[0024]此处，应注意的是在本说明书中“左侧”和“右侧”是相对于车辆1向前运动的方向(由图1中的箭头X表示的方向)定义的。更具体地，“左侧”和“右侧”指的是从位于前进方向上的车辆1观察到的左侧和右侧。同样，“前”指的是车辆1向前运动的一侧，“后”指的是车辆1向后运动的一侧，也就是说，与车辆1向前运动的一侧相反的一侧。

[0025]在车辆驱动装置100中，左前轮2l、右前轮2r、左后轮3l、以及右后轮3r由单独的电动机驱动。也就是说，车辆1的所有车轮均是驱动轮。换句话说，左前轮2l、右前轮2r、左后轮3l、以及右后轮3r是车辆1的驱动轮。在车辆驱动装置100中，左前轮2l、右前轮2r、左后轮3l、以及右后轮3r由四个电动机直接驱动；左前电动机10l、右前电动机10r、左后电动机11l、以及右后电动机11r。左前电动机10l、右前电动机10r、左后电动机11l、以及右后电动机11r是轮内装电动机并且分别设置在左前轮2l、右前轮2r、左后轮3l、以及右后轮3r的轮体内。

[0026]应注意的是减速机构可以设置在每个车轮和每个电动机之间，以使左前电动机10l、右前电动机10r、左后电动机11l、以及右后电动机11r的旋转分别以减小的速度传递到左前轮2l、右前轮2r、左后轮3l、以及右后轮3r。通常，较小的电动机提供较低的扭矩。然而，由于可以使用减速机构来增加电动机扭矩，使用减速机构能够使小电动机分别用作左前电动机10l、右前电动机10r、左后电动机11l、以及右后电动机11r。

[0027]ECU 50控制左前电动机10l、右前电动机10r、左后电动机11l、以及右后电动机11r以按需要调节各个驱动轮处的驱动力。在第一示例性实施例中，基于由加速器操作量传感器42检测到的加速踏板5的操作量来控制车辆驱动装置100的总驱动力F和在各个驱动轮2l、2r、3l和3r处的驱动力。

[0028]左前电动机10l、右前电动机10r、左后电动机11l、以及右后电动机11r的旋转角和转速分别由左前分解器40l、右前分解器40r、左后分解器41l、以及右后分解器41r检测。左前分解器40l、右前分解器40r、左后分解器41l、以及右后分解器41r的输出提供给ECU 50，并且用在左前电动机10l、右前电动机10r、左后电动机11l、以及右后电动机11r的控制中。

[0029]左前电动机10l、右前电动机10r、左后电动机11l、以及右后电动机11r连接到变换器单元6。变换器单元6连接到例如由镍氢电池或铅酸电池构成的车载电源7。电力按需求从车载电源7经由变换器单元6供给到左前电动机10l、右前电动机10r、左后电动机11l、以及右后电动机11r。这些电力输出由依照从ECU 50输出的命令而运行的变换器单元6控制。在第一示例性实施例中，一个电动机设置有一个变换器。也就是说，变换器单元6由分别为左前电动机10l、右前电动机10r、左后电动机11l、以及右后电动机11r设置的四个变换器构成。

[0030]当左前电动机10l、右前电动机10r、左后电动机11l、以及右后电动机11r运行以产生推动车辆1的驱动力时，电力从车载电源7经由变换器单元6供给到各个电动机10l、10r、11l和11r。另一方面，当车辆1减速时，左前电动机10l、右前电动机10r、左后电动机11l、以及右后电动机11r作为执行电力再生的发电机而运行，并且再生的电力存储在车载电源7中。当进行电力再生时，ECU 50基于诸如制动信号和加速器关闭信号的给定信号来控制变换器单元6。

[0031]参照图2，左前电动机10l连接到前轮悬架组件8。也就是说，左前电动机10l经由前轮悬架组件8连接到车辆1上。换句话说，车辆1经由前轮悬架组件8支撑左前电动机10l。应注意的是，用于支撑右前电动机10r的结构与用于支撑左前电动机10l的结构相同。另一方面，参照图3，右后电动机11r连接到后轮悬架组件9。也就是说，右后电动机11r经由后轮悬架组件9连接到车辆1上。换句话说，车辆1经由后轮悬架组件9支撑右后电动机11r。应注意的是，用于左后电动机11l的支撑结构与用于右后电动机11r的支撑结构相同。接下来，将结合图2和图3对前轮悬架组件8和后轮悬架组件9的结构进行更详细的说明。

[0032]参照图2，第一示例性实施例的前轮悬架组件8具有所谓的支柱式悬架(strut suspension)结构。上架20U设置在减震器20的一端，减震器20经由上架20U连接到车身1B。电动机固定托架20B设置在减震器20的另一端。电动机固定托架20B连接到形成为左前电动机10l的主体的一部分的电动机侧托架10lb，从而使减震器20和左前电动机10l相互固定。左前分解器40l设置在左前电动机10l的驱动轴(电动机驱动轴)10ls上。左前分解器40l用作检测电动机驱动轴10ls的旋转角的旋转角检测装置。左前电动机10l的转速能够通过对由左前分解器40l检测到的信号进行处理来确定。

[0033]枢轴部10lp设置在关于电动机驱动轴10ls而与电动机侧托架10lb的位置相对称的位置上。枢轴部10lp安装到传动连杆(下臂)22的枢轴容纳部28上并且使用销固定。传动连杆22经由连接部27连接到车身1B上。随着左前电动机10l在竖直方向上(图2中箭头Y所指示的方向)上下运动，传动连杆22围绕在连接部27处的枢轴Zsf转动。应注意的是“竖直方向”是重力作用的方向。

[0034]前轮制动盘15和前轮体13固定到电动机驱动轴10ls上。轮胎连接到前轮体13，从而形成左前轮21(图1)。由于从路面到左前轮21的输入，前轮体13上下运动。因为前轮体13固定到电动机驱动轴10ls上，左前电动机10l也随着前轮体13的上下运动而上下运动。左前电动机10l的这种竖直运动由前轮悬架组件8的弹簧20S和减震器20吸收。

[0035]由于左前电动机10l和传动连杆22经由枢轴部10lp和枢轴容纳部28之间的销连接彼此固定，并且传动连杆22随着左前电动机10l的上下运动而围绕枢轴Zsf转动。同样，随着转向盘4的运转，左前电动机10l和前轮体13及轮胎一起***作。同时，枢轴部10lp在枢轴容纳部28上旋转。接下来，将对后轮悬架组件9进行描述。

[0036]参照图3，第一示例性实施例的后轮悬架组件9具有所谓的扭梁悬架结构。右后电动机11r连接到形成为扭梁24的一部分的臂25的一端。连接部26设置在臂25的另一端，也就是说，与右后电动机11r所连接的端相反的一端。臂25经由车辆连接部26连接到车身1B。臂25围绕在车辆连接部26处的枢轴Zsr转动。扭梁24具有弹簧减震器容纳部21。后轮悬架组件9的弹簧和减震器设置在弹簧减震器容纳部21和车身1B之间。在第一示例性实施例中，后轮悬架组件9的弹簧和减震器整体设置作为弹簧减震器组件29。

[0037]右后分解器41r设置在右后电动机11r的驱动轴(电动机驱动轴)11rs上。右后分解器41r用作检测电动机驱动轴11rs的旋转角的旋转角检测装置。右后电动机11r的转速能够通过对由右后分解器41r检测到的信号进行处理来确定。后轮制动盘16和后轮体14固定到电动机驱动轴11rs上。轮胎连接到后轮体14上，从而形成右后轮3r(图1)。

[0038]由于从路面到右后轮3r的输入，后轮体14上下运动。因为后轮体14固定到电动机驱动轴11rs上，右后电动机11r也随着后轮体14的上下运动而上下运动。右后电动机11r的这种竖直运动经由弹簧减震器容纳部21传递到后轮悬架组件9的弹簧减震器组件29并且被弹簧减震器组件29吸收。应注意的是前轮悬架组件8和后轮悬架组件9不局限于上述悬架结构，它们可以选择性地结合其它悬架结构，诸如多链接悬架结构和双横臂悬架结构。

[0039]在车辆驱动装置100的上述结构中，作为驱动力产生装置的左前电动机10l、右前电动机10r、左后电动机11l、以及右后电动机11r固定到相应的悬架组件上，相对于由电动机在相应的驱动轮处产生的驱动力的反作用力(将被称为“驱动反作用力”)大部分被输入到悬架组件。这样，由电动机产生的每个驱动轮的垂直分量几乎没有损耗地转化为作用在车辆的弹簧上的驱动反作用力分量。接下来，将对第一示例性实施例的车辆驱动装置的其它实例进行描述。

[0040]图4是表示第一示例性实施例的车辆驱动装置的改进实例的示例图。所述车辆驱动装置10l使用内燃机60来产生用于推动车辆的驱动力。车辆驱动装置10l能够分别改变前轮侧和后轮侧之间、前轮之间以及后轮之间的驱动力的分布。内燃机60的输出传递到具有前轮驱动力分布装置的变速器61然后经由左前驱动轴65l和右前驱动轴65r分别传递到左前轮2l和右前轮2r。内燃机60的输出也经由前后驱动力分布装置62输出到传动轴63。然后内燃机60的输出从传动轴63经由左后轮驱动轴66l和右后轮驱动轴66r分别传递到左后轮3l和右后轮3r。

[0041]ECU 50的车辆动态控制器30判定对左前轮2l、右前轮2r、左后轮3l、以及右后轮3r的驱动力的分配比，并且内燃机60的输出以预定比率经由具有前轮驱动力分配装置的变速箱61、前后驱动力分配装置62、后轮驱动力分配装置64分配到相应的驱动轮。在所述改进实例中，内燃机60、前后驱动力分配装置62以及后轮驱动力分配装置64一起用作驱动力产生装置。接下来，将对所述示例性实施例实施的确定用于每个驱动轮的驱动力的车辆动态控制的方法进行描述。

[0042]图5A至图5C是图示第一示例性实施例中的车辆动态控制的方案视图。在图5A至图5C中，“G”表示车辆1的重心，“h”表示车辆1的重心的高度，“ORf”表示前轮悬架组件的瞬时旋转中心，“ORr”表示后轮悬架组件的瞬时旋转中心，“hfs”表示前轮悬架组件的瞬时旋转中心的高度，“hfr”表示后轮悬架组件的旋转中心的高度，“Df”表示前轮之间的轮距，“Dr”表示后轮之间的轮距。此外，“L”表示左前轮2l和右前轮2r的轮轴Zf(前轴)与左后轮3l和右后轮3r的轮轴Zr(后轴)之间的距离(前后轴距)，“Lf”表示重心G和轮轴Zf之间的水平距离，“Lr”表示重心G和轮轴Zr之间的水平距离。

[0043]应注意的是“瞬时旋转中心”表示从每个悬架组件的侧面观察到的每个悬架组件(前轮悬架组件8，后轮悬架组件9)的瞬时旋转中心，也就是说，从车轮(左前轮2l，右后轮3r)观察到的。换句话说，它是从与车辆1运行的方向垂直的方向观察到的每个悬架组件(前轮悬架组件8，后轮悬架组件9)的瞬时旋转中心。

[0044]在第一示例性实施例的车辆1中，前轮悬架组件的瞬时旋转中心的高度hfs和后轮悬架组件的瞬时旋转中心的高度hfr低于车辆1的重心的高度h，并且前轮悬架组件的瞬时旋转中心ORf和后轮悬架组件的瞬时旋转中心ORr位于轮轴Zf和轮轴Zr之间。此处，应注意的是，前轮悬架组件的瞬时旋转中心ORf和后轮悬架组件的瞬时旋转中心ORr的位置不限于上述这些。

[0045]在第一示例性实施例的车辆动态控制中，通过控制各个驱动轮处的驱动力来控制车辆1的横摆运动(围绕Z轴的运动)和侧倾运动(围绕X轴的运动)。表达式(1)中的联立方程通过以下各项获得，各个驱动轮的驱动力Ffl、Ffr、Frl和Frr，控制横摆运动所需的目标横摆力矩Mzref，相对于各个驱动轮处的驱动力的反作用力，控制侧倾运动所需的目标侧倾力矩Mxref，车辆1在前进和后退方向上的总驱动力F(车辆驱动装置100的总驱动力将被称为“总驱动力F”)，以及前轮侧和后轮侧之间的总驱动力F的分配比i(将被称为“前后驱动力分配比i”)。

[0046]可以使用左前轮21的驱动力Ffl和右前轮2r的驱动力Ffr之间的差值与左后轮3l的驱动力Frl和右后轮3r的驱动力Frr之间的差值来表示目标横摆力矩Mzref，也就是说，车辆1的左侧车轮的驱动力和右侧车轮的驱动力之间的差值。同样，可以通过相对于左前轮2l处的驱动力Ffl的反作用力和相对于右前轮2r处的驱动力Ffr的反作用力之间的差值与相对于左后轮3l处的驱动力Frl的反作用力和相对于右后轮3r处的驱动力Frr的反作用力之间的差值来表示目标侧倾力矩Mxref，也就是说，在车辆1的左侧车轮上的驱动反作用力和右侧车轮上的驱动反作用力之间的差值。

[0047]驱动力Ffl是左前轮2l的驱动力(左前轮驱动力)，驱动力Ffr是右前轮2r的驱动力(右前轮驱动力)，驱动力Frl是左后轮3l的驱动力(左后轮驱动力)，驱动力Frr是右后轮3r的驱动力(右后轮驱动力)。解表达式(1)中的联立方程确定实现目标横摆力矩Mzref和目标侧倾力矩Mxref所需的各个驱动轮处的驱动力Ffl、Ffr、Frl和Frr。

[0048]

$\left\{\begin{array}{c}F=\mathrm{Ffl}+\mathrm{Ffr}+\mathrm{Frl}+\mathrm{Frr}\\ \mathrm{Mzref}=\frac{\mathrm{Df}}{2}(\mathrm{Ffr}-\mathrm{Ffl})+\frac{\mathrm{Dr}}{2}(\mathrm{Frr}+\mathrm{Frl})\\ \mathrm{Mxref}=\frac{\mathrm{Df}}{2}(\mathrm{Ffr}\tan {\mathrm{\α}}_{\mathrm{fr}}-\mathrm{Ffl}\tan {\mathrm{\α}}_{\mathrm{fl}})-\frac{\mathrm{Df}}{2}(\mathrm{Frr}\tan {\mathrm{\α}}_{\mathrm{rr}}-\mathrm{Frl}\tan {\mathrm{\α}}_{\mathrm{rl}})\\ (\mathrm{Ffl}+\mathrm{Ffr})=(\mathrm{Frl}+\mathrm{Frr})=i=(1-i)\end{array}\right.$

                          ....表达式(1)

[0049]在上述方程式中，“α_fl”表示支撑左前轮2l的前轮悬架组件8的瞬时旋转中心角，“α_fr”表示支撑右前轮2r的前轮悬架组件8的瞬时旋转中心角，“α_rl”表示支撑左后轮3l的后轮悬架组件9的瞬时旋转中心角，“α_rr”表示支撑右后轮3r的后轮悬架组件9的瞬时旋转中心角。“Ffl×tanα_fl”表示在左前轮2l处相对于驱动力Ffl的反作用力(左前轮驱动反作用力)，“Ffr×tanα_fr”表示在右前轮2r处相对于驱动力Ffr的反作用力(右前轮驱动反作用力)，“Frl×tanα_rl”表示在左后轮3l处相对于驱动力Frl的反作用力(左后轮驱动反作用力)，以及“Frr×tanα_rr”表示在右后轮3r处相对于驱动力Frr的反作用力(右后轮驱动反作用力)。

[0050]表达式(1)的修改取决于车辆驱动***的类型。例如，在具有前轮驱动装置的车辆或具有能够仅改变左前轮和右前轮之间的驱动力的分配的驱动装置的车辆的情况下，表达式(1)中的左后驱动力Frl、右后驱动力Frr、后轮距Dr、左后轮驱动反作用力Frl×tanα_rl、右后轮驱动反作用力Frr×tanα_rr、以及前后驱动力分配比i全部归零。另一方面，在具有后轮驱动装置的车辆或具有能够仅改变左后轮和右后轮之间的驱动力的分配的驱动装置的车辆的情况下，表达式(1)中的左前驱动力Ffl、右前驱动力Ffr、前轮距Df、左前轮驱动反作用力Ffl×tanα_fl、右前轮驱动反作用力Ffr×tanα_fr、以及前后驱动力分配比i全部归零。

[0051]当表达式(1)中的方程式以矩阵的形式表示时，获得了表达式(2)。当表达式(2)的右侧的第一矩阵被指定为“A”时，如果前后驱动力分配比i≠0.5，秩(A)为4。这表明矩阵A是规则的因此表达式(1)中的联立方程是可解的。在这种情况中，如表达式(3)所示，A的逆矩阵A^-1，从左侧乘以表达式(2)的每一侧，从而确定实现目标横摆力矩Mzref和目标侧倾力矩Mxref所需的驱动力Ffl、Ffr、Frl和Frr。

[0052]

                         ....表达式(2)

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{Ffl}\\ \mathrm{Ffr}\\ \mathrm{Frl}\\ \mathrm{Frr}\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ -\frac{\mathrm{Df}}{2}& \frac{\mathrm{Df}}{2}& -\frac{\mathrm{Dr}}{2}& \frac{\mathrm{Dr}}{2}\\ -\frac{\mathrm{Df}}{2}\tan {\mathrm{\α}}_{\mathrm{fl}}& \frac{\mathrm{Df}}{2}\tan {\mathrm{\α}}_{\mathrm{fl}}& +\frac{\mathrm{Dr}}{2}\tan {\mathrm{\α}}_{\mathrm{rl}}& -\frac{\mathrm{Dr}}{2}\tan {\mathrm{\α}}_{\mathrm{rr}}\\ 1-i& 1-i& -i& -i\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}F\\ \mathrm{Mzref}\\ \mathrm{Mxref}\\ 0\end{array}\right]$

                         ....表达式(3)

[0054]例如，如果前后驱动力分配比i＝0.5，秩(A)≠4为真，因此表达式(1)中的联立方程不可解。因此，在这种情况中，不能够确定实现目标横摆力矩Mzref和目标侧倾力矩Mxref所需的各个驱动轮的驱动力Ffl、Ffr、Frl和Frr。因此，确定各个驱动轮的驱动力Ffl、Ffr、Frl和Frr以实现目标横摆力矩Mzref和目标侧倾力矩Mxref中的一个。表达式(4)用于确定实现目标侧倾力矩Mxref所需的各个驱动轮的驱动力Ffl、Ffr、Frl和Frr。表达式(5)用于确定实现目标横摆力矩Mzref所需的各个驱动轮的驱动力Ffl、Ffr、Frl和Frr。

[0055]此处，注意表达式(4)中的“j”表示左右驱动力差值前后分配比，它是车辆1的前轮侧和后轮侧之间的动态负荷分配比中的一个。具体地，左右驱动力差值前后分配比j是左侧车轮(左前轮2l、左后轮3l)处的驱动力和右侧车轮(右前轮2r、右后轮3r)处的驱动力之间的目标差值被分配到前部车轮(左前轮2l、右前轮2r)和后部车轮(左后轮3l、右后轮3r)的比率。例如，当左侧车轮处的驱动力和右侧车轮处的驱动力之间的目标差值为10时，设定左右驱动力差值前后分配比j从而为前部车轮分配6而为后部车轮分配4。

[0056]

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{Ffl}\\ \mathrm{Ffr}\\ \mathrm{Frl}\\ \mathrm{Frr}\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1-j& 1-j& -j& j\\ -\frac{\mathrm{Df}}{2}\tan {\mathrm{\α}}_{\mathrm{fl}}& \frac{\mathrm{Df}}{2}\tan {\mathrm{\α}}_{\mathrm{fl}}& \frac{\mathrm{Dr}}{2}\tan {\mathrm{\α}}_{\mathrm{rl}}& -\frac{\mathrm{Dr}}{2}\tan {\mathrm{\α}}_{\mathrm{rr}}\\ 1-i& 1-i& -i& -i\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}F\\ 0\\ \mathrm{Mxref}\\ 0\end{array}\right]$

                       ....表达式(4)

[0057]

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{Ffl}\\ \mathrm{Ffr}\\ \mathrm{Frl}\\ \mathrm{Frr}\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ -\frac{\mathrm{Df}}{2}& \frac{\mathrm{Df}}{2}& -\frac{\mathrm{Dr}}{2}& \frac{\mathrm{Dr}}{2}\\ -(1-j)\mathrm{Df}& (1-j)\mathrm{Df}& -\mathrm{jDr}& \mathrm{jDr}\\ 1-i& 1-i& -i& -i\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}F\\ \mathrm{Mzref}\\ 0\\ 0\end{array}\right]$

                        ....表达式(5)

[0058]这样，使用表达式(3)至(5)，能够确定实现目标横摆力矩Mzref和目标侧倾力矩Mxref中的至少一个所需的各个驱动轮的驱动力Ffl、Ffr、Frl和Frr。然后，基于前后驱动力分配比i和车辆1的状态或驱动条件来控制车辆的横摆运动和侧倾运动中的至少一个。接下来，将对执行第一示例性实施例的上述车辆动态控制的车辆动态控制器30进行描述。

[0059]图6是显示第一示例性实施例中的车辆动态控制器30的示例结构的示例图。如图6所示，车辆动态控制器30包含在ECU 50中。ECU 50包括CPU(中央处理单元)50p、数据存储器50m、输入端口55、输出端口56、输入界面57、以及输出界面58。

[0060]应注意的是车辆动态控制器30可以与ECU 50分离设置。例如，在这种情况中，为了执行第一示例性实施例的车辆动态控制，车辆动态控制器30连接到ECU 50，以使车辆动态控制器30能够使用ECU 50的功能来控制车辆驱动装置100等。

[0061]车辆动态控制器30包括驱动力计算部31、控制判定部32、以及驱动力控制部33。这些部件用于执行第一示例性实施例中的车辆动态控制。在第一示例性实施例中，车辆动态控制器30设置为ECU 50的CPU 50p的一部分。

[0062]车辆动态控制器30的驱动力计算部31、控制判定部32、以及驱动力控制部33经由总线54₁、54₂、输入端口55和输出端口56相互连接。因此，在车辆动态控制器30的驱动力计算部31、控制判定部32、以及驱动力控制部33之间，各种控制数据相互交换并且从一个向另一个提供命令。CPU 50p的车辆动态控制器30和数据存储器50m经由总线54₃相互连接。因此，车辆动态控制器30能够从ECU 50获得车辆驱动装置100的操作控制数据并使用获得的数据。同样，车辆动态控制器30能够使第一示例性实施例中的车辆动态控制作为由ECU50执行的操作控制程序过程中的中断而执行。

[0063]输入界面57连接到输入端口55。各种传感器和传感装置连接到输入界面57，包括左前分解器40l、右前分解器40r、左后分解器41l、以及右后分解器41r、加速器操作量传感器42、转向角传感器43、车速传感器44、纵向加速度传感器45、横向加速度传感器46以及用于获取控制车辆驱动装置100的操作所必须的信息的其它传感器。这些传感器和传感装置的输出由A/D转换器57a和数字输入缓冲器57d转化为CPU 50p能够处理的信号，然后将转化后的信号发送到输入端口55。因此，CPU 50p获取车辆驱动装置100的操作控制和第一示例性实施例中的车辆动态控制所必须的信息。

[0064]输出界面58连接到输出端口56。车辆动态控制的控制对象连接到输出界面58。在第一示例性实施例中，车辆动态控制的控制对象是控制左前电动机10l、右前电动机10r、左后电动机11l、以及右后电动机11r的变换器单元6。输出界面58包括控制电路58₁、58₂，并且控制对象依照由CPU 50p计算的控制信号运行。根据所述结构，ECU50的CPU 50p基于从上述传感器和传感装置输出的信号来控制左前电动机10l、右前电动机10r、左后电动机11l、以及右后电动机11r的驱动力。

[0065]数据存储器50m存储的控制程序包括用于第一示例性实施例中的车辆动态控制的程序的指令，控制映射图，以及与用于第一示例性实施例中的车辆动态控制的驱动力分配比有关的数据。例如，数据存储器50m可以由易失性存储器(例如，RAM(随机存储器))，非易失性存储器(例如，闪存)或它们的组合构成。

[0066]上述计算机程序可以是与存储在CPU 50p中的计算机程序结合使用以提供第一示例性实施例中的车辆动态控制的控制过程的计算机程序。同样，驱动力计算部31、控制判定部32、以及驱动力控制部33可以设置为车辆动态控制器30中的硬件部或元件，而不是作为计算机程序。接下来，将描述第一示例性实施例中的车辆动态控制。在下文中，如需要同样会参照图1至图6。

[0067]图7和图8是表示第一实施例中的车辆控制程序的流程图。当执行第一示例性实施例中的车辆动态控制时，车辆动态控制器30获得目标横摆力矩Mzref、目标侧倾力矩Mxref以及前后驱动力分配比i(步骤101)。通过将表达式(6)中的目标横摆率γref乘以横摆惯性力矩Iz获得目标横摆力矩Mzref，通过将表达式(7)中的目标侧倾率φref乘以侧倾惯性力矩Ix获得目标侧倾力矩Mxref。

[0068]从表达式(6)和(7)中可以看出，能够通过将车辆1的车速V和车辆1的转向轮(前轮)的转向角θ用作控制参数来获得目标横摆率γref和目标侧倾率φref。车辆1的车速V从车速传感器44获得而转向角θ从转向角传感器43获得。

[0069]在表达式(6)和(7)中，“V”表示车速，“Kφ”表示车辆的侧倾刚性，“hs”表示从车辆的侧倾轴到车辆的重心的距离，“g”表示重力加速度，“n”表示转向器传动比，“γ”表示横摆率，“φ”表示侧倾角，“Kf”表示前轮的转向动力，“Kr”表示后轮的转向动力，“kf”是车辆的稳定系数，“Ms”表示车辆的车辆悬挂质量，“θ”表示车辆的转向轮的转向角，而“Ixz”表示横摆/侧倾惯性力矩。

[0070] ${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{ref}}=\frac{V}{L(1+{\mathrm{khV}}^2)}\frac{\mathrm{\θ}}{n}$

                          ....表达式(6)

[0071]

${\mathrm{\φ}}_{\mathrm{ref}}\′=\frac{V^2{M}_s{h}_s}{L(1+\mathrm{kh}{V}^2)\mathrm{K\φ}-M_{s}g{h}_s}\frac{\mathrm{\θ}\′}{n}$

                          ....表达式(7)

[0072]接下来，将描述用于获得目标侧倾率φref’的方法。当输入车辆1的横摆率γ和侧滑角β(将被称为“车身侧滑角β”)时，侧倾角φ的响应φ(S)如表达式(8)所表示。“Gφ(0)”如表达式(9)所表示，“ξφ”如表达式(10)所表示，“ωφ”如表达式(11)所表示，“Tφ”如表达式(12)所表示。

[0073]

                       ....表达式(8)

[0074]

$\mathrm{G\φ}\left(0\right)=\frac{M_s{h}_s}{\mathrm{K\φ}-M_{s}g{h}_s}$

                           ....表达式(9)

[0075]

$\mathrm{\ξ\φ}=\frac{1}{2}\frac{\mathrm{C\φ}}{\sqrt{I_x(\mathrm{K\φ}-M_{s}g{h}_s)}}$

                           ....表达式(10)

[0076]

                           ....表达式(11)

[0077]

$\mathrm{T\φ}=\frac{\mathrm{Ixz}}{M_s\mathrm{hsV}}$

                           ....表达式(12)

[0078]当转向轮(前轮)的转向角θ(将被简称为“转向角θ”)为输入时，横摆率γ的响应γ(S)如表达式(13)表示，并且车身侧滑角β的响应β(S)如表达式(14)表示。“Gγ(0)”如表达式(15)表示，“Gβ(0)”如表达式(16)表示，“ξ”如表达式(17)表示，“ω”如表达式(18)表示。当使用表达式(9)至(18)再形成表达式(8)时，侧倾角φ的响应φ(S)如表达式(19)所表示。

[0079]

$\mathrm{\γ}\left(S\right)=G_{\text{\γ}}\left(0\right)\frac{1+T_{\mathrm{\γ}}S}{1+2\frac{\mathrm{\ξ}}{\mathrm{\ω}}S+\frac{S^2}{{\mathrm{\ω}}^2}}\mathrm{\θ}\left(S\right)$

                         ....表达式(13)

[0080]

$\mathrm{\β}\left(S\right)=G_{\text{\β}}\left(0\right)\frac{1+T_{\mathrm{\β}}S}{1+2\frac{\mathrm{\ξ}}{\mathrm{\ω}}S+\frac{S^2}{{\mathrm{\ω}}^2}}\mathrm{\θ}\left(S\right)$

                         ....表达式(14)

[0081]

$\mathrm{G\γ}\left(0\right)=\frac{V^2}{n(1+\mathrm{kh}{V}^2)L}$

                         ....表达式(15)

[0082]

$\mathrm{G\β}\left(0\right)=\frac{2\mathrm{KrLrL}-{\mathrm{MLfV}}^2}{2\mathrm{nKr}(1+\mathrm{kh}{V}^2)L^2}$

                         ....表达式(16)

[0083]

$\mathrm{\ξ}=\frac{1}{2L}\frac{M({L_f}^2{K}_f+{L_r}^2{K}_r)+I_z(K_f+K_r)}{\sqrt{{\mathrm{MLK}}_f{K}_r(1+{\mathrm{khV}}^2)}}$

                           ....表达式(17)

[0084]

$\mathrm{\ω}=\sqrt{\frac{4K_f{K}_r{L}^2+4V^2{K}_f{K}_r\mathrm{kh}{L}^2}{{\mathrm{MI}}_z{V}^2}}$

                           ....表达式(18)

[0085]

                                 表达式(19)

[0086]侧倾角φ对输入转向角θ的响应能够由表达式(19)确定。此处，目标侧倾角φref被定义为通过将稳定状态增益Gφ(0)Gγ(0)乘以转向角θ获得的值。也就是说，目标侧倾角φref表示为表达式(20)。从表达式(20)可以看出，目标侧倾角φref能够通过用于输入转向角θ的传递函数获得而没有分解因式的延迟。

[0087]

φref＝Gφ(0)Gγ(0)θ

                               ....表达式(20)

[0088]目标侧倾率通过对目标侧倾角φref求导而获得。具体地，在表达式(21)中，目标侧倾率φref’通过将稳定状态增益Gφ(0)和Gγ(0)用作常数来对输入转向角θ求导而获得。然后，当表达式(21)中的“Gφ(0)”由表达式(9)代替并且表达式(21)中的“Gγ(0)”由表达式(15)代替时，得出了表达式(7)中的目标侧倾率φref’。

[0089]

φref′＝Gφ(0)Gγ(0)θ′

                            ....表达式(21)

[0090]车辆动态控制器30的控制判定部32获得已经由驱动力计算部31确定的前后驱动力分配比i，并将其应用到表达式(2)的矩阵A以确定表达式(1)中的联立方程是否可解(步骤102)。也就是说，如果秩(A)＝4，则表达式(1)中的联立方程是可解的。如果表达式(1)中的联立方程是可解的(步骤102中为是)，则能够实现目标横摆力矩Mzref和目标侧倾力矩Mxref二者。

[0091]在这种情况下，驱动力计算部31获得车辆1的总驱动力F，并且通过将已经在步骤101中获得的目标横摆力矩Mzref、目标侧倾力矩Mxref和前后驱动力分配比i以及总驱动力F应用到表达式(3)来确定各个驱动轮的驱动力Ffl、Ffr、Frl和Frr。然后，车辆动态控制器30的驱动力控制部33确定左前电动机10l、右前电动机10r、左后电动机11l、以及右后电动机11r的输出，从而在车辆1的相应的驱动轮上产生确定出的驱动力Ffl、Ffr、Frl和Frr。然后，驱动力控制部33驱动左前电动机10l、右前电动机10r、左后电动机11l、以及右后电动机11r以便产生确定的输出。这样，车辆1的横摆和侧倾被同时控制(步骤103)，从而实现驾驶员所需的转向性能同时抑制车辆1的侧倾。应注意的是，能够基于供给到车辆1的各个电动机的电力来确定用于车辆1的总驱动力F。

[0092]另一方面，如果在步骤102中判定为表达式(1)中的联立方程不可解(步骤102中为否)，也就是说，如果秩(A)≠4，则不能同时实现目标横摆力矩Mzref和目标侧倾力矩Mxref。因此，在这种情况下，执行控制以实现目标横摆力矩Mzref和目标侧倾力矩Mxref中的一个。在下文中，用于实现目标横摆力矩Mzref的控制将被称为“横摆控制”，而用于实现目标侧倾力矩Mxref的控制将被称为“侧倾控制”。

[0093]在此示例性实施例中，当不能实现目标横摆力矩Mzref和目标侧倾力矩Mxref二者时，执行控制以实现目标侧倾力矩Mxref从而抑制车辆1的侧倾。这时，如果车辆1的横摆力矩大于上限横摆力矩(横摆力矩上限值)Mz_max，则车辆1很可能会旋转，车辆1的上述横摆力矩估计会由于为了实现控制车辆1的侧倾的目标侧倾力矩Mxref而将在各个驱动轮处产生的驱动力而升高。为此，如果Mxz>Mz_max，为了稳定车辆1的行动优先实现目标横摆力矩Mzref。

[0094]如果表达式(1)中的联立方程不可解(步骤102中为否)，则通过解表达式(4)驱动力计算部31获得了实现目标侧倾力矩Mxref所需的各个驱动轮的驱动力Ffl、Ffr、Frl和Frr。然后，控制判定部32确定由于已由驱动力计算部31确定出的各个驱动轮的驱动力Ffl、Ffr、Frl和Frr而将在车辆1上产生的横摆力矩Mxz，然后将横摆力矩Mxz与横摆力矩上限值Mz_max进行比较(步骤104)。

[0095]如果Mxz>Mz_max(步骤104中为是)，车辆1很可能旋转。因此，控制判定部32判定为执行控制以便实现目标横摆力矩Mzref而不是目标侧倾力矩Mxref。响应于所述判定，通过解表达式(5)，驱动力计算部31确定实现目标横摆力矩Mzref所需的各个驱动轮的驱动力Ffl、Ffr、Frl和Frr。然后，驱动力控制部33驱动左前电动机10l、右前电动机10r、左后电动机11l、以及右后电动机11r从而在车辆1的各个驱动轮处产生确定的驱动力Ffl、Ffr、Frl和Frr。因此，控制了车辆1的横摆(步骤105)以便消除车辆1旋转的可能性，因此使车辆1能够以稳定的方式转弯。

[0096]另一方面，如果Mxz≤Mz_max(步骤104中为否)，则判断是执行侧倾控制还是横摆控制(步骤106)。此时，考虑车辆1的驱动状态来作出判断。下文将结合图8进行更详细地描述。从转向角θ和转向运行的状态判断出车辆1的驱动状态。这使得能够依照车辆1的驾驶员的意愿来控制车辆1的运动和姿态。

[0097]控制判定部32从转向角传感器43获得转向角θ并且判断转向角θ是否位于空档位置附近以及是否正在进行转向操作(步骤201)。关于判断转向角θ是否位于空档位置附近，例如，如果转向角θ等于或小于某一阈值(例如，±5等)，则判断为转向角θ位于空档位置附近。关于转向操作的状态的判断，例如，如果通过相对于时间对转向角θ求导获得的时间微分值dθ/dt不为0(dθ/dt≠0)，则判定为正在进行转向操作。应注意的是，转向角的时间微分值dθ/dt表示转向角的速度。

[0098]当转向角θ位于空档位置附近并且正在进行转向操作时(步骤201中为是)，进行侧倾控制(步骤202)。这样，在轻微转向操作的区域内抑制了车辆1的侧倾，从而抑制了在转弯的初始阶段中发生的车辆侧倾，车道变换引起的车辆侧倾等，因此稳定了车辆1的行动。

[0099]如果转向角θ不位于空档位置附近(即，如果转向角θ大于阈值)，或如果没有进行转向操作(dθ/dt＝0)(即，转向角θ保持恒定)(步骤201中为否)，然后进行横摆控制(步骤203)。这样，相对于转向角θ获得了理想的横摆增益。这样，当驾驶员以大转向角θ使转向轮转向时，车辆以反映驾驶员意愿的方式转弯。

[0100]在通过上述判定而使控制在侧倾控制和横摆控制之间切换的情况下，如果控制在侧倾控制和横摆控制之间不连续地切换，则可能恶化车辆的驾驶性能并使车辆1的行动不稳定。为此，在此实例性实施例中，每个驱动轮的驱动力乘以加权系数，以使控制在侧倾控制和横摆控制之间连续地切换。加权系数Y是用于确定横摆控制的比率的因数并且在0至1的范围内变化。一旦确定了加权系数Y，侧倾控制的比率可确定为(1-Y)。

[0101]图9是表示描述加权系数Y的值的加权系数映射图的一个实例的图表。加权系数映射图70存储在ECU 50的数据存储器50m中。加权系数映射图70描述了已基于转向角θ和转向操作的瞬态(即，转向角θ的时间微分值dθ/dt)确定的加权系数Y的值。此处，注意B₀(＝0)<B₁<B₂<B₃<B₄<B₅，并且B_0’(＝0)<B_1’<B_2’<B_3’<B_4’<B_5’，并且加权系数Y为Y₁(＝0)<Y₂<Y₃<Y₄(＝1)。也就是说，随着转向角θ增加并且dθ/dt＝θ接近零，横摆控制的比率增加。

[0102]使用加权系数Y按以下方式确定每个驱动轮的驱动力。例如，当确定左前轮驱动力Ffl时，产生目标侧倾力矩所需的驱动力(通过解表达式(4)获得的驱动力)被表示为“Ffl_r”，并且产生目标横摆力矩所需的驱动力(通过解表达式(5)获得的驱动力)被表示为“Ffl_y”。

[0103]当使用加权系数Y表示驱动力Ffl时，获得Ffl＝(1-Y)×Ffl_r+Y×Ffl_y。当确定其它驱动轮的驱动力Ffr、Flr、Frr时应用了相同的方式。这样，控制被在侧倾控制和横摆控制之间连续地切换，这减小了驾驶性能恶化的可能性以及车辆1的行动变得不稳定的可能性。

[0104]在已经确定出是执行侧倾控制还是横摆控制之后(步骤202或步骤203)，接着驱动力计算部31获得转向角θ和其时间微分值θ’(＝dθ/dt)，并将它们应用到加权系数映射图70(步骤204)。然后，驱动力计算部31获得对应于转向角θ和时间微分值θ’的加权系数Y的值(步骤205)，并且使用加权系数Y来计算每个驱动轮的驱动力(步骤206)。

[0105]在步骤106中，通过上述步骤201至206中的程序确定是执行侧倾控制还是横摆控制。当执行侧倾控制时(步骤106中为是，步骤201中为是)，驱动力控制部33驱动左前电动机10l、右前电动机10r、左后电动机11l、以及右后电动机11r从而在车辆1的各个驱动轮处产生已经在步骤204至步骤206中确定的驱动力Ffl、Ffr、Frl和Frr(步骤107)。另一方面，当执行横摆控制时(步骤106中为否，步骤201中为否)，驱动力控制部33驱动左前电动机10l、右前电动机10r、左后电动机11l、以及右后电动机11r从而在车辆1的各个驱动轮处产生已经在步骤204至步骤206中确定的驱动力Ffl、Ffr、Frl和Frr(步骤108)。

[0106]如上所述，在第一示例性实施例中，基于驱动轮的总驱动力，在驱动轮处的驱动反作用力，以及车辆的横摆方向上的目标力矩、车辆的侧倾方向上的目标力矩、以及车辆的俯仰方向上的目标力矩这三者中的至少两个来确定左右车轮的驱动力。然后，控制各个驱动轮的驱动力以实现目标横摆力矩、目标侧倾力矩和目标俯仰力矩中的至少两个。这样，能够获得驾驶员所期望的性能，并因此相应地改善车辆的运行性能。特别地，在执行控制以便如在上述第一示例性实施例中同时实现目标横摆力矩和目标侧倾力矩的情况下，能够在获得驾驶员所期望的转弯性能的同时抑制车辆的侧倾。此处，应注意的是具有与在第一示例性实施例及其改进实例中使用的结构相同的结构的任何装置提供与在第一示例性实施例及其改进实例中获得的相同或相似的优点和效果。同样，如果适当的话，第一示例性实施例的结构也可以按下述形式来应用。

[0107]除车辆的俯仰运动以及横摆运动和侧倾运动一起受到控制之外，第二示例性实施例与第一示例性实施例相同。第二示例性实施例的车辆动态控制的原理与第一例性实施例的车辆动态控制的原理相同。因此，如同在具有第一例性实施例的车辆驱动装置的车辆1中执行的控制来描述第二示例性实施例的车辆动态控制。首先，将描述在第二示例性实施例的车辆动态控制中用于确定各个驱动轮的驱动力的方法。

[0108]在第二示例性实施例的车辆动态控制中，通过控制车辆1的各个驱动轮的驱动力来控制横摆运动(围绕Z轴的运动)、侧倾运动(围绕X轴的运动)、以及俯仰运动(围绕Y轴的运动)。当俯仰惯性力矩被表示为“Ip”，目标俯仰率被表示为“P_ref”，前轮负荷(左前轮2l和右前轮2r上的负荷)被表示为“Wf”，后轮负荷(左后轮3l和右后轮3r上的负荷)被表示为“Wr”，前轮静负荷(左前轮2l和右前轮2r上的静负荷)被表示为“Wf0”，后轮静负荷(左后轮3l和右后轮3r上的静负荷)被表示为“Wr0”时，例如，车辆的俯仰运动的方程式可以描述为表达式(22)至表达式(24)。应注意的是，俯仰惯性力矩Ip和目标俯仰率P_ref的乘积是目标俯仰力矩Myref。

[0109]在这些方程式式中，“Ffl”表示在前轮处的驱动反作用力并且是左前轮驱动反作用力Ffl×tanα_fl与右前轮驱动反作用力Ffr×tanα_fr的和。同样，“Frl”表示在后轮处的驱动反作用力并且是左后轮驱动反作用力Frl×tanα_rl与右后轮驱动反作用力Frr×tanα_rr的和。当表达式(22)至表达式(24)再形成单一表达式时，获得了表达式(27)。注意表达式(27)的左侧的“Ip×P_ref”表示目标俯仰力矩Myref。

[0110]

Myref＝I_PP_ref＝WrLr-WfLf

                                ....表达式(22)

[0111]

$\mathrm{Wf}=\mathrm{Wf}0-\frac{h}{L}F+\mathrm{Ffl}$

                                ....表达式(23)

[0112]

$\mathrm{Wr}=\mathrm{Wr}0+\frac{h}{L}F-\mathrm{Frl}$

                                ....表达式(24)

[0113]

Ffl＝Ffl tanα_fl+Ffr tanα_fr

                                ....表达式(25)

[0114]

Frl＝Frl tanα_rl+Frr tanα_rr

                                ....表达式(26)

[0115]

I_P×P_ref＝(h-Lf tanα_fl)Ffl+(h-Lf tanα_fl)Ffr+(h-Lr tanα_rl)Frl

+(h-Lr tanα_rr)Frr

                                ....表达式(27)

[0116]表达式(28)中的联立方程通过以下各项获得：控制各个驱动轮的驱动力和车辆的横摆运动所需的目标横摆力矩Mzref，控制各个驱动轮处的驱动反作用力和车辆的侧倾运动所需的目标侧倾力矩Mxref，总驱动力F，以及能够表示为各个驱动轮处的驱动反作用力之间的关系的目标俯仰力矩Myref。也就是说，通过解表达式(28)中的联立方程来确定实现全部的目标侧倾力矩Mxref、目标俯仰力矩Myref、以及目标横摆力矩Mzref所需的各个车轮的驱动力Ffl、Ffr、Frl和Frr。

[0117]

$\left\{\begin{array}{c}F=\mathrm{Ffl}+\mathrm{Ffr}+\mathrm{Frl}+\mathrm{Frr}\\ \mathrm{Mzref}=\frac{\mathrm{Df}}{2}(\mathrm{Ffr}-\mathrm{Ffl})+\frac{\mathrm{Dr}}{2}(\mathrm{Frr}-\mathrm{Frl})\\ \mathrm{Mxref}=\frac{\mathrm{Df}}{2}(\mathrm{Ffr}\tan {\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{fr}}-\mathrm{Ffl}\tan {\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{fl}})-\frac{\mathrm{Df}}{2}(\mathrm{Frr}\tan {\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{rr}}-\mathrm{Frl}\tan {\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{rl}})\\ \mathrm{Myref}=(h-\mathrm{Lf}\tan {\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{fl}})\mathrm{Ffl}+(h-\mathrm{Lf}\tan {\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{fr}})\mathrm{Ffr}\\ +(h-\mathrm{Lr}\tan {\mathrm{\&alpha;}}_{r1})\mathrm{Fr}1+(h-\mathrm{Lr}\tan {\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{rr}})\mathrm{Frr}\end{array}\right.$

                                ....表达式(28)

[0118]表达式(29)以矩阵的形式描述表达式(28)中的方程式。当表达式(29)的右侧的第一矩阵表示为“A”时，如果秩(A)＝4，则矩阵A是规则的因此表达式(29)中的联立方程是可解的。在这种情况下，实现目标横摆力矩Mzref、目标侧倾力矩Mxref、以及目标俯仰力矩Myref所需的驱动力Ffl、Ffr、Frl和Frr能够通过从左侧使表达式(29)的每一侧乘以A的逆矩阵A^-1来获得，如表达式(30)所示。接下来，将描述第二示例性实施例的车辆动态控制。应注意的是，能够通过第一示例性实施例的车辆动态控制器(见图6)来执行第二示例性实施例的车辆动态控制。因此，在以下的描述中，如需要同样会结合图1至图6。

[0119]

                                ....表达式(29)

[0120]

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{Ffl}\\ \mathrm{Ffr}\\ \mathrm{Frl}\\ \mathrm{Frr}\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ -\frac{\mathrm{Df}}{2}& \frac{\mathrm{Df}}{2}& -\frac{\mathrm{Dr}}{2}& \frac{\mathrm{Dr}}{2}\\ -\frac{\mathrm{Df}}{2}\tan {\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{fl}}& \frac{\mathrm{Df}}{2}\tan {\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{fl}}& \frac{\mathrm{Dr}}{2}\tan {\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{rl}}& -\frac{\mathrm{Dr}}{2}\tan {\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{rr}}\\ h-\mathrm{Lf}\tan {\mathrm{\&alpha;}}_{f1}& h-\mathrm{Lf}\tan {\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{fr}}& h-\mathrm{Lr}\tan {\mathrm{\&alpha;}}_{r1}& h-\mathrm{Lr}\tan {\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{rr}}\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}F\\ \mathrm{Mzref}\\ \mathrm{Mxref}\\ \mathrm{Myref}\end{array}\right]$

                                ....表达式(30)

[0121]图10为表示第二示例性实施例中的车辆控制程序的流程图。当执行第二示例性实施例的车辆动态控制时，车辆动态控制器30获得目标横摆力矩Mzref、目标侧倾力矩Mxref、以及目标俯仰力矩Myref(步骤301)。如上所述，通过将俯仰惯性力矩Ip乘以目标俯仰率P_ref获得目标俯仰力矩Myref，目标俯仰率P_ref如表达式(31)所表示。表达式(31)中的“P_ref_tmp”如表达式(32)所表示。应注意的是表达式(31)是在S定义域内描述的。与左侧的目标俯仰率P_ref相连的(S)表明表达式(31)是在s定义域内描述的。因此，通过将表达式(31)转换为时域中的表达式能够获得时域内的目标俯仰率P_ref。

[0122]

$P\_\mathrm{ref}\left(s\right)=\frac{1}{\mathrm{TS}+1}\&times;P\_\mathrm{ref}\_\mathrm{tmp}\left(s\right)$

                                ....表达式(31)

[0123]

$P\_\mathrm{ref}\_\mathrm{tmp}=\mathrm{Go}\&times;\frac{d}{\mathrm{dt}}\mathrm{DF}\_\mathrm{ref}$

                                ....表达式(32)

[0124]在上述表达式中，“Go”表示已凭经验获得的俯仰角增益，“DF_ref’表示驾驶员所需的驱动力，而“S”为拉普拉斯运算符。由于微分元件，表达式(32)响应于加速踏板被急剧踩下而提供驱动力的高增益，这引起了纵向加速度的大变化，使得难以在保持理想的运行性能的同时抑制车辆1的行动。因此，一阶滞后元件被作为前置滤子(pre-filter)加入表达式(32)中以获得表达式(31)，并且通过表达式(31)获得目标俯仰率P_ref，以便能够在抑制车辆1的动态控制的同时获得理想的运行性能。

[0125]车辆动态控制器30的控制判定部32判断表达式(28)的联立方程是否是可解的(步骤302)。也就是说，如果秩(A)＝4，则表达式(28)的联立方程是可解的。如果表达式(28)的联立方程是可解的(步骤302中为是)，则能够实现目标横摆力矩Mzref、目标侧倾力矩Mxref、以及目标俯仰力矩Myref。

[0126]在这种情况下，驱动力计算部31获得用于车辆1的总驱动力F并通过将已在步骤301中获得的目标横摆力矩Mzref、目标侧倾力矩Mxref、以及目标俯仰力矩Myref和总驱动力F应用到表达式(30)中来确定用于各个驱动轮的驱动力Ffl、Ffr、Frl和Frr。然后，车辆动态控制器30的驱动力控制部33驱动左前电动机10l、右前电动机10r、左后电动机11l、以及右后电动机11r以便在各个驱动轮处产生确定的驱动力Ffl、Ffr、Frl和Frr。这样，车辆1的横摆和侧倾被同时控制(步骤303)。应注意的是“俯仰的控制(俯仰控制)”表示控制车辆1的各个驱动轮的驱动力以实现目标俯仰力矩Myref。

[0127]另一方面，如果表达式(28)的联立方程不可解(步骤302中为否)，也就是说，如果秩(A)≠4，则不能同时实现目标横摆力矩Mzref、目标侧倾力矩Mxref、以及目标俯仰力矩Myref。在这种情况下，控制被切换以实现目标横摆力矩Mzref、目标侧倾力矩Mxref、以及目标俯仰力矩Myref中的至少一个(步骤304)。

[0128]在控制已被切换以实现目标横摆力矩Mzref、目标侧倾力矩Mxref、以及目标俯仰力矩Myref中的至少一个之后(步骤304)，然后驱动力计算部31确定前后驱动力分配比i(步骤305)。然后，车辆动态控制器30的控制判定部32从驱动力计算部31获得前后驱动力分配比i(步骤305)，并将其应用到表达式(29)的矩阵A以判断表达式(28)的联立方程是否可解(步骤306)。应注意的是步骤307至312中的程序与步骤103至108中的程序相同，因此省略了对其进行的描述。

[0129]如上所述，在第二示例性实施例中，基于驱动轮的总驱动力，驱动轮处的驱动反作用力，以及车辆的横摆方向上的目标力矩、车辆的侧倾方向上的目标力矩、车辆的俯仰方向上的目标力矩这三者中的至少两个来确定用于左右轮的驱动力，并且控制用于各个驱动轮的驱动力以便同时实现目标横摆力矩、目标侧倾力矩、以及目标俯仰力矩中的至少两个。这样，能够实现驾驶员所期望的性能，因此相应地改善运行性能。此处，应注意的是具有与在第二示例性实施例中使用的结构相同的结构的任意装置提供与在第二示例性实施例中所获得的相同或相似的优点和效果。

[0130]如上所述，根据本发明的车辆驱动装置有效地改善了具有在至少一对左右驱动轮处提供不同的驱动力的传动系的车辆的运行性能。

Claims (24)

1、一种用于车辆的车辆驱动装置，所述车辆驱动装置能够分别在至少一对左和右驱动轮处提供不同的驱动力，其特征在于：

所述左和右驱动轮由驱动力驱动，所述驱动力是基于用于所述驱动轮的总驱动力，在所述驱动轮处的驱动反作用力，以及所述车辆的横摆方向上所需的目标力矩、所述车辆的侧倾方向上所需的目标力矩和所述车辆的俯仰方向上所需的目标力矩这三者中的至少两个目标力矩来确定的。

2、如权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于用于所述左和右驱动轮的所述驱动力是基于所述车辆的所述横摆方向上的所述目标力矩和用于所述左驱动轮的所述驱动力与用于所述右驱动轮的所述驱动力之间的差值的关系，所述车辆的所述侧倾方向上的所述目标力矩和在所述左驱动轮处的所述驱动反作用力与在所述右驱动轮处的所述驱动反作用力之间的差值的关系，以及所述车辆的所述俯仰方向上的所述目标力矩和在所述左和右驱动轮处的所述驱动反作用力之间的关系这三者中的至少两个关系来确定的。

3、如权利要求1或2所述的车辆驱动装置，其特征在于利用所述车辆的所述横摆方向上的所述目标力矩、所述车辆的所述侧倾方向上的所述目标力矩以及所述车辆的所述俯仰方向上的所述目标力矩来确定用于所述左和右驱动轮的所述驱动力。

4、如权利要求3所述的车辆驱动装置，其特征在于当无法同时实现所述车辆的所述横摆方向上的所述目标力矩、所述车辆的所述侧倾方向上的所述目标力矩以及所述车辆的所述俯仰方向上的所述目标力矩时，实现所述车辆的所述横摆方向上的所述目标力矩和所述车辆的所述侧倾方向上的所述目标力矩这两者中的至少一个。

5、如权利要求1或2所述的车辆驱动装置，其特征在于利用所述车辆的所述横摆方向上的所述目标力矩和所述车辆的所述侧倾方向上的所述目标力矩来确定用于所述左和右驱动轮的所述驱动力。

6、如权利要求3至5中任一项所述的车辆驱动装置，其特征在于当无法同时实现所述车辆的所述横摆方向上的所述目标力矩和所述车辆的所述侧倾方向上的所述目标力矩时，如果所述车辆的横摆力矩超过所述车辆的极限横摆力矩，则实现所述车辆的所述横摆方向上的所述目标力矩，所述车辆的所述横摆力矩被估计为会响应于所述左和右驱动轮产生用于控制所述车辆侧倾的驱动力而出现。

7、如权利要求3至5中任一项所述的车辆驱动装置，其特征在于当无法同时实现所述车辆的所述横摆方向上的所述目标力矩和所述车辆的所述侧倾方向上的所述目标力矩时，实现所述车辆的所述侧倾方向上的所述目标力矩。

8、如权利要求3至5中任一项所述的车辆驱动装置，其特征在于当无法同时实现所述车辆的所述横摆方向上的所述目标力矩和所述车辆的所述侧倾方向上的所述目标力矩时，实现所述车辆的所述横摆方向上的所述目标力矩。

9、如权利要求3至5中任一项所述的车辆驱动装置，其特征在于基于所述车辆的转向轮的转向角和所述转向角的速率来确定是实现所述车辆的所述横摆方向上的所述目标力矩还是实现所述车辆的所述侧倾方向上的所述目标力矩。

10、如权利要求9所述的车辆驱动装置，其特征在于如果所述转向角等于或小于预定阈值且所述转向角的速率不为0，则判定为实现在所述侧倾方向上的所述目标力矩。

11、如权利要求9所述的车辆驱动装置，其特征在于如果所述转向角大于所述预定阈值或者所述转向角的速率为0，则判定为实现在所述横摆方向上的所述目标力矩。

12、如权利要求1至11中任一项所述的车辆驱动装置，其特征在于电动机设置在所述驱动轮上并且产生用于所述驱动轮的所述驱动力。

13、一种用于车辆的车辆驱动装置，所述车辆驱动装置能够分别在至少一对左和右驱动轮处提供不同的驱动力，其包括：

控制器，其通过驱动力来驱动所述左和右驱动轮，所述驱动力是基于用于所述驱动轮的总驱动力，在所述驱动轮处的驱动反作用力，以及所述车辆的横摆方向上所需的目标力矩、所述车辆的侧倾方向上所需的目标力矩和所述车辆的俯仰方向上所需的目标力矩这三者中的至少两个目标力矩来确定的。

14、如权利要求13所述的车辆驱动装置，其中所述控制器基于所述车辆的所述横摆方向上的所述目标力矩和用于所述左驱动轮的所述驱动力与用于所述右驱动轮的所述驱动力之间的差值的关系，所述车辆的所述侧倾方向上的所述目标力矩和在所述左驱动轮处的所述驱动反作用力与在所述右驱动轮处的所述驱动反作用力之间的差值的关系，以及所述车辆的所述俯仰方向上的所述目标力矩和在所述左和右驱动轮处的所述驱动反作用力之间的关系这三者中的至少两个关系来确定用于所述左和右驱动轮的所述驱动力。

15、如权利要求13或14所述的车辆驱动装置，其中所述控制器利用所述车辆的所述横摆方向上的所述目标力矩、所述车辆的所述侧倾方向上的所述目标力矩以及所述车辆的所述俯仰方向上的所述目标力矩来确定用于所述左和右驱动轮的所述驱动力。

16、如权利要求15所述的车辆驱动装置，其中当无法同时实现所述车辆的所述横摆方向上的所述目标力矩、所述车辆的所述侧倾方向上的所述目标力矩以及所述车辆的所述俯仰方向上的所述目标力矩时，所述控制器实现所述车辆的所述横摆方向上的所述目标力矩和所述车辆的所述侧倾方向上的所述目标力矩这两者中的至少一个。

17、如权利要求13或14所述的车辆驱动装置，其中所述控制器利用所述车辆的所述横摆方向上的所述目标力矩和所述车辆的所述侧倾方向上的所述目标力矩来确定用于所述左和右驱动轮的所述驱动力。

18、如权利要求15至17中任一项所述的车辆驱动装置，其中当无法同时实现所述车辆的所述横摆方向上的所述目标力矩和所述车辆的所述侧倾方向上的所述目标力矩时，如果所述车辆的横摆力矩超过所述车辆的极限横摆力矩，则所述控制器实现所述车辆的所述横摆方向上的所述目标力矩，所述车辆的所述横摆力矩被估计为会响应于所述左和右驱动轮产生用于控制所述车辆侧倾的驱动力而出现。

19、如权利要求15至17中任一项所述的车辆驱动装置，其中当无法同时实现所述车辆的所述横摆方向上的所述目标力矩和所述车辆的所述侧倾方向上的所述目标力矩时，所述控制器实现所述车辆的所述侧倾方向上的所述目标力矩。

20、如权利要求15至17中任一项所述的车辆驱动装置，其中当无法同时实现所述车辆的所述横摆方向上的所述目标力矩和所述车辆的所述侧倾方向上的所述目标力矩时，所述控制器实现所述车辆的所述横摆方向上的所述目标力矩。

21、如权利要求15至17中任一项所述的车辆驱动装置，其中所述控制器基于所述车辆的转向轮的转向角和所述转向角的速率来确定是实现所述车辆的所述横摆方向上的所述目标力矩还是实现所述车辆的所述侧倾方向上的所述目标力矩。

22、如权利要求21所述的车辆驱动装置，其中如果所述转向角等于或小于预定阈值且所述转向角的速率不为0，则所述控制器判定实现在所述侧倾方向上的所述目标力矩。

23、如权利要求21所述的车辆驱动装置，其中如果所述转向角大于所述预定阈值或者所述转向角的速率为0，则所述控制器判定实现在所述横摆方向上的所述目标力矩。

24、如权利要求13至23中任一项所述的车辆驱动装置，其中电动机设置在所述驱动轮上并且产生用于所述驱动轮的所述驱动力。

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