專利名稱：車輛穩(wěn)定性控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制車輛例如汽車的行為(穩(wěn)定性控制)的裝置，更詳細(xì)地，涉及一種通過控制轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)向角使車輛的運(yùn)行行為穩(wěn)定的裝置。
背景技術(shù)：
已開發(fā)出各種用于通過產(chǎn)生抑制由于在車輛橫向上制動(dòng)力或牽引力的不平衡、輪胎力的飽和等而造成的過度轉(zhuǎn)向和不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)的反向橫擺轉(zhuǎn)矩來使車輛沿其橫擺方向的運(yùn)行行為穩(wěn)定的控制裝置。這種反向橫擺轉(zhuǎn)矩通常通過控制車輛中輪胎力分配而產(chǎn)生。此外，在配備有能夠獨(dú)立于駕駛員的轉(zhuǎn)向動(dòng)作使車輪轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛中，可通過車輪的自動(dòng)轉(zhuǎn)向產(chǎn)生反向橫擺轉(zhuǎn)矩。在日本專利特開平No.5-105055和日本專利No.2540742中公開了用于通過自動(dòng)轉(zhuǎn)向使車輛行為穩(wěn)定的控制裝置的示例，其中，控制轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)向角以產(chǎn)生抵抗由于車輛左右車輪之間的制動(dòng)力不平衡而導(dǎo)致的橫擺轉(zhuǎn)矩的反向橫擺轉(zhuǎn)矩，從而確保車輛直線穩(wěn)定性。
在上述控制裝置中，通過比較表示轉(zhuǎn)彎狀態(tài)的參數(shù)例如橫擺率的實(shí)際或測量值與由操作參數(shù)例如轉(zhuǎn)向角和車速確定的相應(yīng)目標(biāo)值，來監(jiān)控車輛行為的惡化程度，即過度轉(zhuǎn)向和不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)。然后，通過調(diào)整各制動(dòng)力和/或轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)向角而產(chǎn)生反向橫擺轉(zhuǎn)矩，以減低轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的實(shí)際值與目標(biāo)值之間的偏差。
在上述控制策略中，用于穩(wěn)定性控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)向的執(zhí)行會(huì)使實(shí)際轉(zhuǎn)向角與由駕駛員的轉(zhuǎn)向操作確定的角度(由駕駛員操作的轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角)不同。在需要大的反向橫擺轉(zhuǎn)矩來使車輛行為穩(wěn)定的極端條件下，實(shí)際轉(zhuǎn)向角的不僅大小而且方向可能都與由駕駛員的轉(zhuǎn)向操作確定的轉(zhuǎn)向角的大小和方向不同。然而，在上述常規(guī)的控制裝置中沒有考慮該事實(shí)。在這些裝置中，總是使用實(shí)際轉(zhuǎn)向角確定轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的目標(biāo)值，從而，如果通過自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制改變實(shí)際轉(zhuǎn)向角，則所產(chǎn)生的車輛的行為和/或行駛(跟蹤，tracking)路線會(huì)偏離駕駛員的意愿。
因此，考慮到自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制情況下的轉(zhuǎn)向角變化，可改進(jìn)上述常規(guī)的車輛穩(wěn)定性控制裝置，以更適當(dāng)?shù)夭僮鳌?br>
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于通過控制車輛的轉(zhuǎn)向角而抑制過度轉(zhuǎn)向和不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)的新穎的車輛穩(wěn)定性控制裝置，該控制裝置被改進(jìn)成通過在確定用于要控制的轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的目標(biāo)值時(shí)選擇合適的轉(zhuǎn)向角參數(shù)而比以往更適當(dāng)?shù)貓?zhí)行穩(wěn)定性控制。
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，本發(fā)明的裝置可裝配在車輛上用于控制車輛的運(yùn)行行為。該車輛的轉(zhuǎn)向裝置適于獨(dú)立于駕駛員的轉(zhuǎn)向操作使車輪轉(zhuǎn)向。本發(fā)明的控制裝置包括基于駕駛員的操作量例如由駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角以及預(yù)定轉(zhuǎn)向特性計(jì)算車輪的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角(暫定)的部分；檢測轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)例如橫擺率的實(shí)際值的檢測器；以及計(jì)算轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的目標(biāo)值的部分。將轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的實(shí)際值和目標(biāo)值彼此進(jìn)行比較。然后，如果實(shí)際轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)與其目標(biāo)值的偏差的大小(程度)達(dá)到或高于一基準(zhǔn)值，則將轉(zhuǎn)向角控制為為減低轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的偏差而計(jì)算的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角。在該結(jié)構(gòu)中，根據(jù)本發(fā)明，在執(zhí)行用于使行為穩(wěn)定的自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制期間，基于目標(biāo)轉(zhuǎn)向角(暫定)而不是實(shí)際轉(zhuǎn)向角計(jì)算轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的目標(biāo)值。換句話說，只要執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制，就選擇暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角，即基于駕駛員的操作量和預(yù)定轉(zhuǎn)向特性而確定的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角，作為用于確定目標(biāo)轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的轉(zhuǎn)向角的參數(shù)。
作為轉(zhuǎn)向角的函數(shù)而確定的轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的目標(biāo)值確定車輛的行駛路線或方向，從而駕駛員的意愿會(huì)在目標(biāo)轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)值中反映出來。然而，應(yīng)注意的是，自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制下的實(shí)際轉(zhuǎn)向角通過用于抑制過度轉(zhuǎn)向和不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)的穩(wěn)定性控制確定，從而實(shí)際轉(zhuǎn)向角不會(huì)完全與駕駛員的意愿相一致。因此，在執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制期間，基于駕駛員的操作量而確定的暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角被用于確定目標(biāo)轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)值。
另外，應(yīng)注意的是，暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角在確定目標(biāo)轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)時(shí)的使用有利于補(bǔ)償轉(zhuǎn)向裝置的響應(yīng)性的延遲，因?yàn)樗玫降哪繕?biāo)轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)由不含轉(zhuǎn)向裝置的延遲的參數(shù)確定(實(shí)際轉(zhuǎn)向角包括轉(zhuǎn)向裝置的延遲的影響)。
暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角可計(jì)算為與駕駛員的操作量相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)向角和用于達(dá)成預(yù)定轉(zhuǎn)向特性的控制轉(zhuǎn)向角之和。在一個(gè)實(shí)施例中，暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角可確定為車速的函數(shù)，優(yōu)選地，暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角可隨由車速確定的轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比而變化。暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角例如通過根據(jù)車速改變車輪的轉(zhuǎn)向量與駕駛員的轉(zhuǎn)向盤(轉(zhuǎn)向把)的轉(zhuǎn)動(dòng)量之比而確定。
在上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)不執(zhí)行基于目標(biāo)轉(zhuǎn)向角的車輪的轉(zhuǎn)向控制時(shí)，即當(dāng)實(shí)際轉(zhuǎn)向角可看作由駕駛員的操作產(chǎn)生而未通過穩(wěn)定性控制進(jìn)行修正時(shí)，可基于實(shí)際轉(zhuǎn)向角計(jì)算轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的目標(biāo)值。因此，在這種情況下，本發(fā)明的裝置可包括檢測車輪的實(shí)際轉(zhuǎn)向角的檢測器。如果轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的偏差的大小低于基準(zhǔn)值，則可基于暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角通過轉(zhuǎn)向裝置來控制轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)向角。
在本發(fā)明的裝置中，不僅可通過自動(dòng)轉(zhuǎn)向而且也可通過調(diào)整各車輪上的各制動(dòng)-驅(qū)動(dòng)力(輪胎力)來執(zhí)行用于使車輛行為穩(wěn)定的控制。在這種情況下，本發(fā)明的裝置還可包括控制各車輪上的制動(dòng)-驅(qū)動(dòng)力的部分；基于轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)偏差計(jì)算用于減低該偏差的大小的穩(wěn)定性控制的總目標(biāo)量例如反向橫擺轉(zhuǎn)矩的部分；以及以預(yù)定比率將總目標(biāo)穩(wěn)定性控制量配分成分別用于車輪的轉(zhuǎn)向控制以及制動(dòng)-驅(qū)動(dòng)力控制的目標(biāo)穩(wěn)定性控制量的部分。在該裝置中，基于車輪的轉(zhuǎn)向控制的目標(biāo)穩(wěn)定性控制量計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)向角，并且該目標(biāo)轉(zhuǎn)向角用于控制轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)向角。基于相應(yīng)的目標(biāo)值控制各車輪上的制動(dòng)-驅(qū)動(dòng)力，該相應(yīng)的目標(biāo)值基于制動(dòng)-驅(qū)動(dòng)力控制的目標(biāo)穩(wěn)定性控制量而計(jì)算?？赏ㄟ^計(jì)算橫擺轉(zhuǎn)矩而將穩(wěn)定性控制的總目標(biāo)量配分成分別用于車輪的轉(zhuǎn)向控制以及制動(dòng)-驅(qū)動(dòng)力控制的目標(biāo)穩(wěn)定性控制量。應(yīng)注意的是，在執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向和調(diào)整各輪胎力的所述裝置中，按上述方式確定目標(biāo)轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)值，從而駕駛員的意愿反映在其中。
順便說一句，當(dāng)轉(zhuǎn)向裝置由于任何異常不能獨(dú)立于駕駛員的轉(zhuǎn)向操作使車輪轉(zhuǎn)向時(shí)，不再執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向。在這種情況下，要在確定目標(biāo)轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)時(shí)選擇的轉(zhuǎn)向角可以是實(shí)際轉(zhuǎn)向角(因?yàn)椴粚?duì)轉(zhuǎn)向角執(zhí)行用于穩(wěn)定性控制的修正)。此外，僅通過調(diào)整各車輪上的輪胎力而執(zhí)行穩(wěn)定性控制(即，配分部分將總目標(biāo)穩(wěn)定性控制量全部配分成用于制動(dòng)-驅(qū)動(dòng)力控制的目標(biāo)穩(wěn)定性控制量)。
在這一點(diǎn)上，根據(jù)該策略，如果在執(zhí)行穩(wěn)定性控制期間不能進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向，則在確定目標(biāo)轉(zhuǎn)彎狀態(tài)時(shí)的轉(zhuǎn)向角的參數(shù)將由暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角變?yōu)閷?shí)際轉(zhuǎn)向角。轉(zhuǎn)向角的參數(shù)的這種變化將導(dǎo)致目標(biāo)轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的階式變化(逐級(jí)變化)，從而導(dǎo)致車輛運(yùn)行行為的擾動(dòng)。因此，本發(fā)明的裝置可設(shè)計(jì)用于減低由于在計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)中使用的轉(zhuǎn)向角從暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角向?qū)嶋H轉(zhuǎn)向角的變化而引起的轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的變化。因?yàn)殡m然應(yīng)該盡可能快地完成參數(shù)的變化，但由于應(yīng)避免高速車輛的行為的擾動(dòng)，所以轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的變化的減低程度在較高車速時(shí)可比在較低車速時(shí)大。在一個(gè)實(shí)施例中，可對(duì)在確定目標(biāo)轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)時(shí)的轉(zhuǎn)向角的參數(shù)進(jìn)行平滑處理。
因此，考慮到轉(zhuǎn)向角可獨(dú)立于駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的操作而改變，本發(fā)明的一個(gè)目的是通過經(jīng)由車輪的轉(zhuǎn)向產(chǎn)生用于使車輛的行為穩(wěn)定的反向橫擺轉(zhuǎn)矩來提供用于車輛例如汽車的新型的和新穎的車輛穩(wěn)定性控制裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是通過根據(jù)操作狀況在確定和控制目標(biāo)轉(zhuǎn)彎狀態(tài)時(shí)選擇轉(zhuǎn)向角的參數(shù)而提供比以往更適當(dāng)?shù)夭僮鞯难b置。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供這種被改進(jìn)成防止在執(zhí)行穩(wěn)定性控制期間錯(cuò)誤操作的裝置。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)中，一部分是顯而易見的，另一部分將在下文中指出。


在附圖中圖1是后輪驅(qū)動(dòng)的四輪車輛的概略性視圖，該車輛配備有用作自動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置的半線控轉(zhuǎn)向(semi-steer-by-wire)型轉(zhuǎn)向角可變裝置以及根據(jù)本發(fā)明的車輛穩(wěn)定性控制裝置；圖2是在根據(jù)本發(fā)明的圖1的車輛的優(yōu)選實(shí)施例中執(zhí)行的、用于控制左前輪和右前輪的轉(zhuǎn)向角以及各車輪的制動(dòng)壓力的車輛穩(wěn)定性控制程序的流程圖；圖3示出車速V與轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比Rg之間關(guān)系的曲線圖；圖4示出為車速V的函數(shù)的過濾系數(shù)R的曲線圖；以及圖5是圖2所示流程圖的變型的局部流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1概略地示出后輪驅(qū)動(dòng)的四輪車輛，它具有根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的車輛穩(wěn)定性控制裝置。在該圖中，車身12具有左前輪10FL和右前輪10FR，左后輪10RL和右后輪10RR。通常，該車輛被構(gòu)成為通過差速齒輪(差速器)系統(tǒng)等(未示出)將發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)根據(jù)響應(yīng)于駕駛員的加速踏板的踏下量的節(jié)氣門開度輸出的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力傳遞到后輪10RL和10RR。
前輪10FL、10FR各自通過橫拉桿20L、20R利用響應(yīng)于駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向盤14的轉(zhuǎn)動(dòng)(操作)而致動(dòng)的齒條齒輪式動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置16轉(zhuǎn)向。但為了使車輪自動(dòng)轉(zhuǎn)向，這里所使用的轉(zhuǎn)向裝置16是半線控轉(zhuǎn)向型，其設(shè)有作為能獨(dú)立于駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的操作而對(duì)前輪的轉(zhuǎn)向角進(jìn)行控制的輔助轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向角可變裝置24。
轉(zhuǎn)向角可變裝置24包括驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)32，該驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)32具有通過上部轉(zhuǎn)向(管柱)軸22與轉(zhuǎn)向盤14可操作地相連接的殼體24A和通過下部轉(zhuǎn)向(管柱)軸26和萬向節(jié)28與齒輪軸30可操作地相連接的轉(zhuǎn)子24B。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)32在如下所述的電子控制裝置34的控制下使下部轉(zhuǎn)向軸26相對(duì)于上部轉(zhuǎn)向軸22轉(zhuǎn)動(dòng)。如果在裝置24的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)任何異常，則殼體24A和轉(zhuǎn)子24B通過鎖定裝置(未示出)相互機(jī)械地鎖定，從而防止上部轉(zhuǎn)向軸和下部轉(zhuǎn)向軸相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。為了控制轉(zhuǎn)向角可變裝置24的操作，轉(zhuǎn)向盤14的轉(zhuǎn)向角θ即上部轉(zhuǎn)向軸22的轉(zhuǎn)動(dòng)角θ以及從上部轉(zhuǎn)向軸22測量的下部轉(zhuǎn)向軸26(殼體24A與轉(zhuǎn)子24B之間)的相對(duì)(轉(zhuǎn)動(dòng))角θre分別用角度傳感器50和52檢測。
動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置16可采用液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向型或電動(dòng)轉(zhuǎn)向型。然而，為了減小在自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制期間從裝置24傳遞到轉(zhuǎn)向盤14的反作用轉(zhuǎn)矩，優(yōu)選使用齒條同軸(rack-coaxial)型的電動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置，它具有電動(dòng)機(jī)和用于將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換成齒條18的線性運(yùn)動(dòng)力的機(jī)構(gòu)。
在各車輪上產(chǎn)生制動(dòng)力的制動(dòng)系統(tǒng)36具有包括貯油器、油泵和各種閥等(未示出)的液壓回路38，裝配在各個(gè)車輪上的輪缸40FL、40FR、40RL和40RR，以及響應(yīng)于駕駛員對(duì)制動(dòng)踏板42的踏下量致動(dòng)的主缸44。在該制動(dòng)系統(tǒng)中，每個(gè)輪缸內(nèi)的制動(dòng)壓力以及進(jìn)而作用在每個(gè)輪上的制動(dòng)力可通過響應(yīng)于主缸壓力的液壓回路38進(jìn)行調(diào)整。每個(gè)輪缸內(nèi)的制動(dòng)壓力也可如下所述的由電子控制裝置34控制。為控制制動(dòng)壓力，可安裝用于檢測輪缸40FR-40RL中的壓力Pbi(i＝fl，fr，rl，rr)的壓力傳感器60i(i＝FL，F(xiàn)R，RL，RR)。
控制轉(zhuǎn)向角可變裝置24和各個(gè)車輪的制動(dòng)壓力(制動(dòng)力)的電子控制裝置34可以是普通類型的，該電子控制裝置包括具有利用雙向公用總線互連的CPU、ROM、RAM和輸入/輸出端口裝置的微計(jì)算機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路。如圖1中所示，輸入到控制裝置34的信號(hào)是轉(zhuǎn)向盤14的轉(zhuǎn)向角θ；下部轉(zhuǎn)向軸的相對(duì)角θre；由車速傳感器54檢測的或從由輪速傳感器(未示出)檢測的輪速Vwi(I＝fl，fr，rl和rr，分別是前左、前右、后左和后右)獲得的車速V；由橫擺率傳感器56檢測的橫擺率γ；由橫向加速度傳感器58檢測的橫向加速度Gy；以及輪缸40FR-40RL中的壓力Pbi(i＝fl，fr，rl，rr)。
控制裝置34通過自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制和/或調(diào)整各個(gè)車輪上的制動(dòng)力或壓力執(zhí)行轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比控制以及穩(wěn)定性控制。
對(duì)于轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比控制，控制裝置34通過電動(dòng)機(jī)32的轉(zhuǎn)動(dòng)來控制轉(zhuǎn)向角可變裝置24以改變轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比，即前輪的轉(zhuǎn)向角與轉(zhuǎn)向盤14的轉(zhuǎn)動(dòng)角的比值，從而提供預(yù)定轉(zhuǎn)向特性。在操作中，首先，在控制器34的一部分中基于可用輪速Vwi計(jì)算的車速V，利用圖2A中所示的曲線圖確定用于達(dá)成預(yù)定轉(zhuǎn)向特性的轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比Rg。然后，目標(biāo)轉(zhuǎn)向角(暫定)δst可這樣計(jì)算δst＝θ/Rg (1)并且轉(zhuǎn)向角可變裝置24被致動(dòng)以使前輪轉(zhuǎn)向，從而將其轉(zhuǎn)向角調(diào)整為δst。因此，在這種情況下，轉(zhuǎn)向角可變裝置24用作轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比可變裝置。
在這一點(diǎn)上，可將目標(biāo)轉(zhuǎn)向角(暫定)δst看成是等于θ/Rgo的與駕駛員的轉(zhuǎn)向動(dòng)作的實(shí)際量(轉(zhuǎn)向盤14的轉(zhuǎn)動(dòng)角)相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向角和用于獲得預(yù)定特性的控制量之和。δst也可以是用于提高車輛運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)響應(yīng)的轉(zhuǎn)向角速度的函數(shù)。應(yīng)注意的是，轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比也可用本領(lǐng)域公知的其它方法確定。
對(duì)于抑制不足轉(zhuǎn)向和過度轉(zhuǎn)向趨勢(shì)的穩(wěn)定性控制，控制器34監(jiān)控車身的實(shí)際橫擺率γ與使用操作變量-轉(zhuǎn)向角和車速-算出的目標(biāo)橫擺率γt的偏差。目標(biāo)橫擺率γt是在給定操作變量下對(duì)車輛的理論期望值，因此，實(shí)際橫擺率γ與目標(biāo)橫擺率γt的偏差Δγ(＝γ-γt)表示實(shí)際工況與理論期望工況的偏差的程度車輛行為的惡化程度。通過調(diào)整各制動(dòng)力和/或轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)向角產(chǎn)生反向橫擺轉(zhuǎn)矩，以減低實(shí)際橫擺率與目標(biāo)橫擺率之間的偏差。因此，在所示實(shí)施例中，使用橫擺率作為轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)。
目標(biāo)橫擺率γt可作為車速V和轉(zhuǎn)向角δb的函數(shù)，由下式給出γt=1(1+τ·s)·11+Kh·V2·VH·δb---(2)]]>其中，H是軸距；Kh是穩(wěn)定性系數(shù)；τ和s是時(shí)間常數(shù)和拉普拉斯變換中的頻率變量(拉普拉斯算子)。從其它地方可找到該公式的詳細(xì)來源。
對(duì)于表達(dá)式(2)中的轉(zhuǎn)向角的參數(shù)δb，在不執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向時(shí)，可認(rèn)為實(shí)際轉(zhuǎn)向角δa與基于駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的操作利用表達(dá)式(1)確定的暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δst一致。因此，在不執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向時(shí)，可使用實(shí)際轉(zhuǎn)向角δa作為表達(dá)式(2)中的參數(shù)δb。
然而，如果一旦起動(dòng)用于穩(wěn)定性控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)向，則實(shí)際轉(zhuǎn)向角δa就從暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δst變化。在這種情況下，由下式給出轉(zhuǎn)向角可變裝置24被命令要達(dá)成的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δtδt＝δst+Δδt(3)其中，Δδt是用于抑制行為惡化的穩(wěn)定性控制中的轉(zhuǎn)向角的修正值。因此，實(shí)際轉(zhuǎn)向角δa不總是與駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的操作一致。因此，在本發(fā)明的裝置中，在用于穩(wěn)定性控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)向的執(zhí)行期間，可使用暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δst作為表達(dá)式(2)中的參數(shù)δb，從而使駕駛員的意愿總可以反映在目標(biāo)橫擺率中。
如果在轉(zhuǎn)向裝置或轉(zhuǎn)向角可變裝置24中出現(xiàn)不能進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制的任何異常，則上部轉(zhuǎn)向軸和下部轉(zhuǎn)向軸相互鎖止。在這種情況下，由于不能繼續(xù)執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向，所以將使用實(shí)際轉(zhuǎn)向角δa作為表達(dá)式(2)中的參數(shù)δb。
在這一點(diǎn)上，如果在用于穩(wěn)定性控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)向的執(zhí)行期間出現(xiàn)不能進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制的任何異常，則表達(dá)式(2)中的參數(shù)δb將由暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δst轉(zhuǎn)換為實(shí)際轉(zhuǎn)向角δa。然而，因?yàn)橥ǔ?shí)際轉(zhuǎn)向角δa與δt(＝δst+Δδt)一致，所以參數(shù)δb的這種轉(zhuǎn)換可能導(dǎo)致表達(dá)式(2)中的目標(biāo)橫擺率值γt發(fā)生突變。然后，為了避免參數(shù)δb和目標(biāo)橫擺率γt的這種突變，可對(duì)參數(shù)δb進(jìn)行漸進(jìn)(平滑)處理使參數(shù)δb逐漸改變。在下文結(jié)合圖2中的流程圖所述的控制程序的各循環(huán)中，參數(shù)δb由下式給出δb＝R·δbn+(1-R)·δbn-1(4)其中，δbn是要在當(dāng)前循環(huán)中選擇的轉(zhuǎn)向角參數(shù)，δbn-1是在前一循環(huán)中選擇用于計(jì)算目標(biāo)橫擺率γt的轉(zhuǎn)向角參數(shù)。R是作為車速V的函數(shù)使用圖4中的曲線圖確定的0至1之間的過濾系數(shù)。從曲線圖和表達(dá)式(4)中可以看出，隨著車速的增加，抑制參數(shù)δb變化的作用也增加，這是因?yàn)樵谳^高速度時(shí)應(yīng)避免目標(biāo)值的較大變化。根據(jù)表達(dá)式(4)，假設(shè)在某個(gè)循環(huán)中已選擇暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δst作為參數(shù)并且在下一循環(huán)中選擇實(shí)際轉(zhuǎn)向角δa，則δb由R·δa+(1-R)·δst給出(后一項(xiàng)中的δst可在前一循環(huán)中由表達(dá)式(4)給出)。在控制程序的重復(fù)循環(huán)中可以一直執(zhí)行該平滑處理。
圖2的流程圖示出用于在本發(fā)明的控制裝置中達(dá)成車輛穩(wěn)定性控制的示例性控制程序。在本實(shí)施例中，僅當(dāng)檢測到要抑制的過度轉(zhuǎn)向趨勢(shì)或者車身滑轉(zhuǎn)(spinning)狀況時(shí)，(與車輪上的制動(dòng)力的調(diào)整一起)執(zhí)行獨(dú)立于駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的操作的自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制。如果檢測到不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)，則與通常的車輛穩(wěn)定性控制一樣，僅通過制動(dòng)力的調(diào)整來抑制不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)。這是因?yàn)椋饔迷诓蛔戕D(zhuǎn)向車輛的前輪上的橫向力經(jīng)常是飽和的。此外，如果在轉(zhuǎn)向裝置中出現(xiàn)任何異常，則不執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制。在這種情況下，即使當(dāng)車輛過度轉(zhuǎn)向時(shí)，也僅通過制動(dòng)力的調(diào)整而執(zhí)行穩(wěn)定性控制。
參照?qǐng)D2，在車輛運(yùn)行期間，可通過點(diǎn)火開關(guān)(圖1中未示出)的閉合而開始控制程序，并以例如幾毫秒的周期(循環(huán)時(shí)間)周期性地重復(fù)該控制程序。
在該程序中，首先讀入上述信號(hào)(步驟10)，并使用圖3所示曲線圖通過表達(dá)式(1)確定暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δst(步驟20)。然后，在步驟30-40中，判定轉(zhuǎn)向裝置中是否出現(xiàn)任何異常(步驟30)以及在前一循環(huán)中是否執(zhí)行通過自動(dòng)轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性控制(步驟40)。如圖所示，當(dāng)未出現(xiàn)異常并且執(zhí)行通過自動(dòng)轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性控制時(shí)，選擇暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δst作為要用于計(jì)算目標(biāo)橫擺率γt的轉(zhuǎn)向角參數(shù)δb(步驟50)。否則，選擇實(shí)際轉(zhuǎn)向角δa作為轉(zhuǎn)向角參數(shù)δb(步驟60)。實(shí)際轉(zhuǎn)向角δa可由任何合適的傳感器直接測量，或通過下式推定(估計(jì))δa＝(θ+θre)/Rg (5)然后，在步驟70中，使用上述表達(dá)式(4)執(zhí)行對(duì)轉(zhuǎn)向角參數(shù)δb的平滑處理，并在步驟80中使用表達(dá)式(2)計(jì)算目標(biāo)橫擺率γt。
然后，在步驟90中，通過判定實(shí)際橫擺率與目標(biāo)橫擺率之差Δγ的絕對(duì)值是否超過一為小的正常數(shù)的基準(zhǔn)值γo，來評(píng)價(jià)車輛行為的惡化程度。如果未超過，則不執(zhí)行穩(wěn)定性控制，從而將暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δst設(shè)定為目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δt(并且不執(zhí)行制動(dòng)壓力調(diào)整)(步驟100)。
如果|Δγ|≥γo，則表示行為惡化進(jìn)一步加劇，在步驟110中例如通過評(píng)價(jià)(計(jì)算)Δγ·signGy的量而判定車輛是過度轉(zhuǎn)向還是不足轉(zhuǎn)向，其中，signGy是橫向加速度的符號(hào)。如果Δγ·signGy＞0，則車輛過度轉(zhuǎn)向；否則，車輛不足轉(zhuǎn)向。
如果車輛過度轉(zhuǎn)向，則在步驟120中計(jì)算反向橫擺轉(zhuǎn)矩Mt，以減低橫擺率的偏差Δγ，并將該反向橫擺轉(zhuǎn)矩配分成兩個(gè)分量一個(gè)是要通過車輪上的制動(dòng)力的調(diào)整而產(chǎn)生的Mbt；另一個(gè)是要通過自動(dòng)轉(zhuǎn)向(在步驟130中)而產(chǎn)生的Mst?？梢酝ㄟ^本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的一種合適方法進(jìn)行該反向橫擺轉(zhuǎn)矩的配分。然后，在步驟140中，計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)向角修正值Δδt，并由表達(dá)式(3)給出目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δt，從而產(chǎn)生反向橫擺轉(zhuǎn)矩分量Mst。
另一方面，如果車輛不足轉(zhuǎn)向，則在步驟150中計(jì)算反向橫擺轉(zhuǎn)矩Mt，并在步驟160中將目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δt設(shè)定為暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δst，因?yàn)樵谶@種情況下不執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制。將要通過車輪上的制動(dòng)力的調(diào)整而產(chǎn)生的橫擺轉(zhuǎn)矩分量Mbt設(shè)定為反向橫擺轉(zhuǎn)矩Mt。
然后，在步驟170中，計(jì)算各個(gè)車輪上的制動(dòng)壓力的修正值ΔPbti(i＝fl，fr，rl和rr)，以便通過本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的一種合適方式產(chǎn)生橫擺轉(zhuǎn)矩分量Mbt。
最后，將轉(zhuǎn)向角調(diào)整為目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δt(步驟180)，并在步驟190和200中執(zhí)行制動(dòng)壓力控制。在步驟190中，各車輪的制動(dòng)壓力Pbti可由例如下式給出Pbti＝Ki·Pm+ΔPbti (6)其中，Pbti、Ki分別是各車輪的目標(biāo)制動(dòng)壓力和轉(zhuǎn)換系數(shù)；Pm是主缸壓力。應(yīng)注意的是，只要產(chǎn)生分量Mbt，就可以以本領(lǐng)域已知的任何其它方式執(zhí)行制動(dòng)壓力控制。步驟190和200可以在步驟180之前執(zhí)行。
在執(zhí)行完步驟200后，控制程序返回到開始，并開始下一循環(huán)。
在上述程序中，應(yīng)注意的是，僅當(dāng)在前一循環(huán)中執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制時(shí)選擇暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δst作為轉(zhuǎn)向角參數(shù)δb。如果在前一循環(huán)中沒有執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制或自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制停止，則采用實(shí)際轉(zhuǎn)向角δa作為轉(zhuǎn)向角參數(shù)δb來計(jì)算目標(biāo)橫擺率γt。
在這一點(diǎn)上，通常使實(shí)際轉(zhuǎn)向角δa與暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δst基本一致。因此，在沒有任何異常的正常狀況下，可總是選擇暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δst作為轉(zhuǎn)向角參數(shù)δb。然而，當(dāng)在轉(zhuǎn)向裝置的運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)異常時(shí)，通常上部轉(zhuǎn)向軸和下部轉(zhuǎn)向軸鎖定在任何非中間位置，即θre≠0的位置。在這種情況下，暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δst與實(shí)際轉(zhuǎn)向角δa顯著地不同。因此，當(dāng)在轉(zhuǎn)向裝置中出現(xiàn)任何異常時(shí)，總是選擇實(shí)際轉(zhuǎn)向角δa作為轉(zhuǎn)向角參數(shù)δb。
此外，應(yīng)注意的是，在執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制的情況下選擇暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δst還可以補(bǔ)償轉(zhuǎn)向裝置在自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制期間的致動(dòng)的機(jī)械延遲。在自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制期間，可能要求轉(zhuǎn)向裝置(在每一個(gè)循環(huán)中以較大的量)相對(duì)快地致動(dòng)前輪的橫拉桿。在這種情況下，實(shí)際轉(zhuǎn)向角δa的運(yùn)動(dòng)可能相對(duì)于目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δt的變化延遲。然而，如果使用暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δst計(jì)算目標(biāo)橫擺率γt，則實(shí)際轉(zhuǎn)向角δa的運(yùn)動(dòng)的延遲不會(huì)影響該計(jì)算(而且轉(zhuǎn)向裝置的后續(xù)動(dòng)作會(huì)得到改善)。
雖然上述程序被設(shè)計(jì)成總是執(zhí)行用于參數(shù)δb的平滑處理，但可以僅在發(fā)生參數(shù)的轉(zhuǎn)換和/或參數(shù)的過度變化時(shí)執(zhí)行該處理。然而，由于實(shí)際轉(zhuǎn)向角δa的變化和修正值Δδt通常是平滑的，所以參數(shù)δb的變化不會(huì)被過度地平滑。
此外，如圖5所示，所述程序可被設(shè)計(jì)成僅當(dāng)各反向橫擺轉(zhuǎn)矩分量Mst、Mbt的大小超過相應(yīng)的基準(zhǔn)值Msto、Mbto(＞0)時(shí)執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制和/或制動(dòng)力的調(diào)整。
盡管已結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例及其一些局部變型詳細(xì)說明了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)對(duì)所示實(shí)施例進(jìn)行其它各種變型。
例如，本發(fā)明的控制裝置可在前輪驅(qū)動(dòng)車輛和四輪驅(qū)動(dòng)車輛中使用。對(duì)于轉(zhuǎn)向裝置，可使用全線控轉(zhuǎn)向型動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。此外，自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制可應(yīng)用于使后輪轉(zhuǎn)向。
權(quán)利要求
1.一種用于控制具有車身、車輪以及可獨(dú)立于駕駛員的轉(zhuǎn)向操作使車輪轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向裝置的車輛的行為的裝置，該裝置包括基于駕駛員的操作量和預(yù)定轉(zhuǎn)向特性計(jì)算車輪的暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角的部分；檢測轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的實(shí)際值的檢測器；計(jì)算所述轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的目標(biāo)值的部分；計(jì)算用于在實(shí)際轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)與其目標(biāo)值的偏差的大小達(dá)到或高于一基準(zhǔn)值時(shí)減低該偏差的大小的車輪的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角的部分；以及基于所述目標(biāo)轉(zhuǎn)向角控制轉(zhuǎn)向角的部分；其中，在基于所述目標(biāo)轉(zhuǎn)向角控制所述轉(zhuǎn)向角的執(zhí)行期間，所述目標(biāo)轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)計(jì)算部分基于所述暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角計(jì)算所述轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的目標(biāo)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向角控制部分在所述轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的偏差的大小低于所述基準(zhǔn)值時(shí)基于所述暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角通過所述轉(zhuǎn)向裝置控制轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)向角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，它還包括檢測車輪的實(shí)際轉(zhuǎn)向角的檢測器，其中，所述目標(biāo)轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)計(jì)算部分在不執(zhí)行基于所述目標(biāo)轉(zhuǎn)向角的車輪的轉(zhuǎn)向控制時(shí)基于所述實(shí)際轉(zhuǎn)向角計(jì)算所述轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的目標(biāo)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的裝置，其特征在于，所述暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角是與駕駛員的操作量相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)向角和用于達(dá)成預(yù)定轉(zhuǎn)向特性的控制轉(zhuǎn)向角之和。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，它還包括控制各車輪上的制動(dòng)-驅(qū)動(dòng)力的部分；基于所述轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)偏差計(jì)算用于減低所述偏差的大小的穩(wěn)定性控制的總目標(biāo)量的部分；以預(yù)定比率將所述總目標(biāo)穩(wěn)定性控制量配分成分別用于車輪的轉(zhuǎn)向控制以及制動(dòng)-驅(qū)動(dòng)力控制的目標(biāo)穩(wěn)定性控制量的部分；其中，所述目標(biāo)轉(zhuǎn)向角計(jì)算部分基于車輪的轉(zhuǎn)向控制的所述目標(biāo)穩(wěn)定性控制量計(jì)算所述目標(biāo)轉(zhuǎn)向角；所述轉(zhuǎn)向角控制部分基于所述目標(biāo)轉(zhuǎn)向角通過所述轉(zhuǎn)向裝置控制轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)向角；所述制動(dòng)-驅(qū)動(dòng)力控制部分基于相應(yīng)的目標(biāo)值控制各車輪上的制動(dòng)-驅(qū)動(dòng)力，所述相應(yīng)的目標(biāo)值是基于制動(dòng)-驅(qū)動(dòng)力控制的所述目標(biāo)穩(wěn)定性控制量計(jì)算的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，它還包括檢測車輪的實(shí)際轉(zhuǎn)向角的檢測器；其中，在所述轉(zhuǎn)向裝置不能獨(dú)立于駕駛員的轉(zhuǎn)向操作使所述車輪轉(zhuǎn)向時(shí)，所述目標(biāo)轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)計(jì)算部分基于所述實(shí)際轉(zhuǎn)向角計(jì)算所述目標(biāo)轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)，并且所述配分部分將所述總目標(biāo)穩(wěn)定性控制量全部配分成用于制動(dòng)-驅(qū)動(dòng)力控制的所述目標(biāo)穩(wěn)定性控制量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，在所述目標(biāo)轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)計(jì)算部分中的基于所述暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角的所述目標(biāo)轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的計(jì)算期間，在所述轉(zhuǎn)向裝置不能獨(dú)立于駕駛員的轉(zhuǎn)向操作使所述車輪轉(zhuǎn)向時(shí)，減低由于在計(jì)算所述目標(biāo)轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)中使用的所述轉(zhuǎn)向角從所述暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角向所述實(shí)際轉(zhuǎn)向角的變化而引起的所述轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的變化的減低程度在較高車速時(shí)比在較低車速時(shí)大。
全文摘要
本發(fā)明涉及車輛穩(wěn)定性控制裝置。提供了一種利用車輛車輪的獨(dú)立于駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤操作的轉(zhuǎn)向的新穎車輛穩(wěn)定性控制裝置，其中，在確定轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的目標(biāo)值時(shí)選擇合適的轉(zhuǎn)向角參數(shù)。所述控制裝置基于駕駛員的操作量和預(yù)定轉(zhuǎn)向特性計(jì)算車輪的暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角；計(jì)算轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的目標(biāo)值；計(jì)算車輪的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角，用以在實(shí)際轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)與其目標(biāo)值的偏差的大小達(dá)到或超過一基準(zhǔn)值時(shí)減低該偏差的大小，從而基于目標(biāo)轉(zhuǎn)向角控制轉(zhuǎn)向角。在基于目標(biāo)轉(zhuǎn)向角執(zhí)行對(duì)轉(zhuǎn)向角的控制期間，基于暫定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角計(jì)算轉(zhuǎn)彎狀態(tài)參數(shù)的目標(biāo)值。
文檔編號(hào)B60W10/18GK1805871SQ20058000055
公開日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2005年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月15日
發(fā)明者鈴村將人, 淺野憲司 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社