车辆的控制装置的制造方法

车辆的控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通过控制车辆的驱动力及制动力而使车辆的转弯特性良好从而使转 弯行驶中的车辆行为稳定的车辆的控制装置。
【背景技术】
[0002] 以往已知有如下的装置：在驾驶者进行转向操作而使车辆转弯行驶的情况下，基 于此时刻的车速或转向角等来设定作为目标的横摆率等转弯状态，以使实际的转弯状态与 该目标一致或接近的方式控制驱动力（包括负的驱动力即制动力）。例如，在后轮驱动车的 情况下，在转弯时通过使发动机输出下降或者使驱动轮的制动力增大来使后轮的驱动力下 降时，作用在转舵的前轮上的载荷增加，因此前轮的横向力增大而横摆增大，而且反之当使 后轮的驱动力增大时，横摆减小。而且，另一方面，若按转弯半径以使外侧的车轮的驱动力 大于内侧的车轮的驱动力的方式产生驱动力差，则横摆增大，反之若减小驱动力差，或者使 内侧的车轮的驱动力大于外侧的车轮的驱动力，则横摆减小。
[0003] 为了提高转弯性能而控制驱动力和左右轮的制动力的装置记载于日本特开 2005-88875号公报中。日本特开2005-88875号公报记载的控制装置的目的是即使在车辆 的转弯行驶中制动器被操作时，也能稳定地使车辆转弯行驶。该日本特开2005-88875号公 报记载的控制装置构成为，在车辆进行转弯行驶的状态下制动器被操作时，首先，使向对作 用于各车轮的制动力进行控制的制动力控制单元的控制分配与向对传递给驱动轮的驱动 力进行控制的发动机输出控制单元的控制分配均等，然后，增大向发动机输出控制单元的 控制分配。
[0004] 需要说明的是，在车轮的摩擦系数等车辆的行驶特性上，为了在可能的转弯性能 的极限附近稳定地转弯，日本特开2000-203300号公报或日本特开2000-203299号公报记 载的控制装置构成为，根据左右轮的转速差来减少发动机的驱动力，或者在左右的目标驱 动力分配量超过了驱动力分配机构的分配能力的情况下，减少发动机的驱动力。
[0005] 上述的日本特开2005-88875号公报记载的控制装置构成为，在车辆的转弯行驶 中制动器被操作时，使各车轮的制动力与向驱动轮传递的驱动力的各自的控制分配均等， 然后增大对驱动力进行控制的分配，由此提高车辆的转弯性能。因此，在车辆相比目标较 大地转弯时，增大向驱动轮传递的驱动力，并减少作用于内侧的车轮的制动力。而且，在车 辆相对于目标而较小地转弯时，减少向驱动轮传递的驱动力，并增大作用于内侧的车轮的 制动力。并且，在如上述那样控制了驱动力和制动力之后，增大对驱动力进行控制的分配。 艮P，日本特开2005-88875号公报记载的控制装置在转弯行驶时若制动器被操作，则首先控 制向各车轮传递的制动力与驱动力的控制分配来提高转弯特性，然后，增大车辆的驱动力。 因此，在车辆相对于目标而较大地转弯时，增大驱动力，因此一方面增大发动机的输出，另 一方面进行制动，从而存在燃油经济性恶化的可能性。

【发明内容】

[0006] 本发明着眼于上述的技术课题而作出，目的在于提供一种能够同时实现转弯性 (或调头性）的提高和燃油经济性的提高这两者的车辆的控制装置。
[0007] 为了实现上述的目的，本发明涉及一种车辆的控制装置，具备控制从驱动力源向 驱动轮传递的驱动力而使转弯特性变化的第一驱动力控制单元，进行通过所述第一驱动力 控制单元而使车辆的转弯状态接近作为目标的转弯状态的控制，其中，所述第一驱动力控 制单元构成为，求出为了使所述车辆的实际转弯状态接近目标转弯状态而需要的所述驱动 力的校正量，并且在该校正量是使所述驱动力增大的正校正量的情况下，将校正量限制成 零以下以不使所述驱动力增大。
[0008] 所述第一驱动力控制单元可以包括如下的单元：在用于使所述车辆的实际转弯状 态接近目标转弯状态的所述校正量是使所述驱动力下降的负校正量的情况下，将该校正量 限制成预先确定的限制值以抑制所述驱动力的下降。
[0009] 所述车辆的控制装置可以构成为，还具备第二驱动力控制单元，该第二驱动力控 制单元构成为基于由所述第一驱动力控制单元求出的所述校正量，求出为了使所述车辆的 实际转弯状态接近目标转弯状态而需要的左右的车轮的驱动力差，所述车辆的控制装置以 通过所述第一驱动力控制单元和所述第二驱动力控制单元而使所述车辆的转弯状态接近 作为目标的转弯状态的方式进行控制。
[0010] 所述第二驱动力控制单元可以包括制动机构，该制动机构使制动力分别单独作用 于所述左右的车轮。
[0011] 所述第二驱动力控制单元可以包括差动机构，该差动机构控制从所述驱动力源向 所述左右的车轮分别分配的驱动力的比例。
[0012] 根据本发明，在使车辆的转弯状态接近目标转弯状态的情况下，首先，求出从驱动 力源向驱动轮传递的驱动力的校正量，但是在该校正量是使驱动力增大的正校正量的情况 下，将该校正量限制为零以下，以不使驱动力增大。其结果是，驱动力的校正量被限制为零 以下，不存在为了转弯而使驱动力增大的情况，因此能够防止燃油经济性的恶化。即，根据 本发明，能够同时实现转弯特性的提高和燃油经济性的提高这两者。
[0013] 而且，根据本发明，在驱动力的所述校正量是使驱动力下降的负校正量的情况下， 将该负校正量限制成预先确定的限制值以抑制所述驱动力的下降，因此能够防止意外的减 速和因此产生的不适感，而且能够避免发生超过系统的限制的控制。
[0014] 此外，在基于限制后的驱动力校正量来求出左右的车轮的驱动力差的情况下，通 过驱动力的控制和左右的车轮的驱动力差，使车辆的转弯状态与作为目标的转弯状态一致 或接近。其结果是，能够提高车辆的转弯性。
【附图说明】
[0015] 图1是用于说明本发明的控制装置进行的控制的一例的流程图。
[0016] 图2是用于说明本发明的转弯状态的变更的原理的示意图。
[0017] 图3是表示在本发明中作为控制的对象的车辆的结构及控制系统的一例的示意 图。
[0018] 图4是表示在本发明中作为控制的对象的车辆的结构及控制系统的另一例的示 意图。
【具体实施方式】
[0019] 参照附图，更具体地说明本发明。本发明是如下构成的控制装置：在车辆进行转弯 行驶的情况下，以使实际转弯状态与作为目标的转弯状态一致、或者接近、追随作为目标的 转弯状态的方式控制车轮的驱动力（包括负的驱动力即制动力）。图2是用于说明车轮的 驱动力对于车辆Ve的转弯状态的影响的示意图，在此所示的例子中，后轮Wrl、Wrr是驱动 轮，另外前轮Wf I、Wfr是转向轮。为了在拐角C行驶而对前轮Wf I、Wfr进行转舵，在此状态 下使后轮Wrl、Wrr的驱动力Df变化时，前轮Wfl、Wfr的接地载荷Mg变化。因此，被转舵 的前轮Wfl、Wfr的横向力Sf根据接地载荷Mg的变化而变化，与车辆Ve未使后轮Wrl、Wrr 的驱动力Df变化的情况相比，转弯量变化。具体而言，通过使前轮Wfl、Wfr的接地载荷Mg 增大而横向力Sf增大，转弯量（横摆）增大。而且，通过制动操作等而转弯半径内侧的车 轮的驱动力比外侧的车轮的驱动力减小，由此横摆力矩Ym积极地作用于车身，与车辆Ve未 产生这样的左右轮的驱动力差的情况相比，转弯量（横摆）增大。通过这样控制驱动力Df 及左右轮的驱动力差而车辆Ve的转弯量变化，因此在本发明中，以使车辆Ve的实际转弯状 态接近目标转弯状态的方式控制驱动力Df和左右轮的驱动力差。
[0020] 因此，在本发明中作为对象的车辆是那种能够 控制驱动力Df和左右轮的驱动力 差的车辆，是能够与驾驶者进行的油门操作或制动操作等驾驶操作独立地控制车辆的驱动 力及制动力的车辆。即，在本发明中作为对象的车辆成为能够与基于驾驶者进行的驾驶操 作的车辆的驱动力及制动力的控制另行地自动控制上述驱动力及制动力的结构。图3所示 的车辆Ve具有左右的前轮1、2及左右的后轮3、4。并且，构成作为通过驱动力源5输出的 动力来驱动后轮3、4的后轮驱动车。
[0021] 作为驱动力源5,可以使用例如内燃机或电动机中的至少一方。或者作为混合动力 车，可以搭载内燃机及电动机这两者作为驱动力源5。在将汽油发动机或柴油发动机或天然 气发动机等内燃机作为驱动力源5搭载于车辆Ve的情况下，驱动力源5的输出侧使用手动 变速器或自动变速器等各种变速器（未图示）。而且，在将电动机作为驱动力源5搭载于 车辆Ve的情况下，例如在电动机上经由逆变器而连接蓄电池或电容器等蓄电装置（均未图 示）。
[0022] 并且，具备控制驱动力源5的输出而控制后轮3、4的驱动状态用的电子控制装置 (ECU) 6。即，在驱动力源5上连接电子控制装置6,通过该电子控制装置6来控制驱动力源 5的输出，由此成为能够自动控制在后轮3、4即驱动轮3、4产生的车辆Ve的驱动力的结构。
[0023] 而且，在各车轮1、2、3、4分别单独地装配制动装置7、8、9、10。上述各制动装置7、 8、9、10分别经由制动执行器11而与电子控制装置6连接。因此，通过电子控制装置6来控 制各制动装置7、8、9、10的动作状态，由此成为能够单独地自动控制在各车轮1、2、3、4产生 的车辆Ve的制动力的结构。
[0024] 另一方面，来自车辆Ve各部的各种传感器类的检测信号或来自各种车载装置的 信息信号向电子控制装置6输入。例如，来自检测油门踏板（未图示）的踏入角（或踏入 量或油门开度）的油门传感器12、检测制动踏板（未图示）的踏入角（或踏入量或制动器 开度）的制动器传感器13、检测转向盘（未图示）的转向角的转向角传感器14、检测车速 的车速传感器15、检测车辆Ve的前后方向（图3中的上下方向）的加速度（即前后加速 度）的前后加速度传感器16、检测车辆Ve的车轴方向（图3中的左右方向）即横向的加速 度（即横向加速度）的横向加速度传感器17、检测车辆Ve的横摆率的横摆率传感器18、或 者检测驱动力源5的输出扭矩的扭矩传感器（未图示）等的检测信号向电子控制装置6输 入。
[0025] 而且，本发明的控制装置除了能够与驾驶者的操作无关地控制驱动力之外，只要 具备能够与驾驶者的操作无关地控制左右的车轮的驱动力（包括作为负的驱动力即制动 力）之差的功能即可，因此该左右的车轮的驱动力之差可以构成为与制动机构无关而通过 驱动扭矩的分配率的变更来产生。这样的车辆的一例是具备能够变更对于左右的车轮的驱 动力的分配率的差动齿轮LSD的车辆，其在图4中示意性地示出。需要说明的是，图4所示 的结构与前述的图3所示的结构大致相同，因此对于与图3所示的结构相同的部分标注与 图3相同的标号而省略其说明。这种差动齿轮LSD可以是以往已知的结构，例如可以是如 下的差动齿轮LSD :在隔着小齿轮而对置的一对侧齿轮中的一方的侧齿轮与差速器壳体之 间配置摩擦离合器，控制该摩擦离合器的卡合力来变更从差速器壳体经由摩擦离合器向所 述一方的侧齿轮传递的扭矩，由此变更对于左右的侧齿轮（即左右轮）的扭矩的分配率。
[0026] 如上述那样构成的车辆Ve根据作为转向盘的操作量的转向角度或车速或路面摩 擦系数等而在前方的左右轮1、2被以规定的角度转舵的状态下增大驱动力时，由于车辆Ve 的行驶惯性力而车辆Ve的重心向后方侧移动，前轮1、2的接地载荷下降，因此作为转向轮 的前轮1、2的横向力下降，与之相反，在前方的左右轮1、2被以规定的角度转舵的状态下使 驱动力下降时，由于车辆Ve的行驶惯性力而车辆Ve的重心向前方侧移动，前轮1、2的接地 载荷增大，因此前轮1、2的横向力增大。而且，使转弯方向的内侧的车轮（以下简记为内轮） 的驱动力小于外侧的车轮（以下记为外轮）的驱动力或者使内轮的制动力大于外轮的制动 力时，作用于车身的横摆力矩增大，使该内轮的驱动力大于外轮的驱动力或者使内轮的制 动力小于外轮的制动力时，作用于车身的横摆力矩下降。需要说明的是，与使上述驱动力增 减相比，使内轮和外轮的驱动力或制动力增减的情况对转弯性能的贡献度更大。换言之，与 使驱动力增减相比，使内轮和外轮的驱动力或制动力增减的情况下转弯性更容易变化。
[0027] 本发明的车辆的控制装置构成为不仅通过使下述两个控制协调地执行而提高转 弯性能，而且抑制或防止转弯行驶时的燃油经济性的恶化，上述两个控制是如上述那样使 内轮和外轮的驱动力或制动力增减而控制左右轮的驱动力差来使转弯状态变化的控制和 控制驱动力而使转弯状态变化的控制。
[0028] 图1是用于说明本发明的车辆的控制装置的控制的一例的流程图，按照规定时间 反复执行。在图1所示的控制例中，首先，取得通过转向角传感器14检测到的转向角δ和 通过车速传感器15检测到的车速V (步骤SI)。接着，根据车辆Ve的各元素和车速V来求 出驱动力的校正量AForg(步骤S2)。即，能够基于车速V或转向角δ等来求出作为目标 的转弯状态（例如目标横摆率或目标稳定系数），而且能够基于例如横摆率传感器18的检 测值或车速V等来求出实际的转弯状态，求出为了使实际转弯状态与这样得到的目标转弯 状态一致或接近而需要的驱动力的校正量AForg。需要说明的是，在步骤S2中，求出仅变 更驱动力而使实际转弯状态追随目标转弯状态时的校正量AForg。而且，目标转弯状态没 有转向盘被操作起的响应延迟，此外，车辆Ve从开始驱动力或制动力的控制起延迟规定的 时间而输出驱动力或制动力，因此实际转弯状态从转向盘被操作起有规定的时间的响应延 迟，从而求出校正量AForg。求出驱动力的校正量AForg的式子的一例如下所示。
[0029] [数学式1]
[0030]
[0031] 需要说明的是，上式中的m是车辆Ve的质量，h是重心高度，L是轴距，Iz是横摆 惯性力矩，V是车速，T是运算周期，Kf是前轮转弯动力，Kr是后轮转弯动力，Cf是前轮标 准化转弯动力，Cr是后轮标准化转弯动力，Lf是重心与前轮1、2的旋转轴的距离，Lr是重 心与后轮3、4的旋转轴的距离，δ n-1是通过转向角传感器14上次检测到的转向角，δ n-2 是通过转向角传感器14更早地检测到的转向角。
[0032] 然后，判断在步骤S2中求出的校正量AForg是否为负（即负校正量）（步骤S3)。 在由于步骤S2中求出的校正量AForg为"0"以上的正校正量而在步骤S3中作出否定判 断的情况下，即仅控制驱动力而为了使实际转弯状态追随目标转弯状态需要增大驱动力的 情况下，将校正量AForg设为"0"（步骤S4)。即，校正量AForg的上限为"0"且驱动力 的校正量AForg为"0"以上的情况下，基于该校正量AForg的限制而确定的限制后的校 正量 AFgard 为 "0"。
[0033] 与之相反，在步骤S2中求出的校正量AForg小于"0"（即负校正量）而在步骤 S3中作出肯定判断的情况下，即仅控制驱动力而为了使实际转弯状态追随目标转弯状态需 要减少驱动力的情况下，首先，运算驱动力的校正量AForg的限制值（步骤S5)。该限制值 用于防止或抑制驱动力的过度下降。具体而言，以抑制左右方向的加速度变化而驾驶者感 觉到不适感的方式限制校正量△ Forg，或者根据在规定时间内能够使驱动力变化的限度或 驱动轮3、4与路面的摩擦系数等系统或构造上的限制来限制校正量Λ Forg。
[0034] 接着，基于在步骤S5中运算出的校正量AForg的限制值，以使在步骤S2中 求出的校正量AForg不超过上述校正量AForg的限制值的方式运算限制后的校正量 AFgard (步骤S6)。具体而言，在步骤S2中求出的校正量AForg超过步骤S5中运算的校 正量AForg的限制值的情况下，将限制后的校正量AFgrad设为步骤S5中运算出的校正 量AForg的限制值或从该限制值减少规定的量所得到的校正量，在步骤S2中求出的校正 量ΔForg未超过在步骤S5中运算出的校正量ΔForg的限制值的情况下，将在步骤S2中 求出的校正量AForg设为限制后的校正量AFgard。
[0035] 在上述步骤S4及步骤S6中求出了限制后的校正量AFgard之后，基于这些限制 后的校正量AFgard，根据左右轮的驱动力差的控制来运算左右的车轮的驱动力或制动力 之差AFMZ(步骤S7)。需要说明的是，在以下的说明中，说明使左右轮的制动力产生差来控 制转向特性的例子。左右轮的制动力之差AFMZ例如可以通过以下的式子运算。
[0036] [数学式2]
[0037]
[0038] 需要说明的是，上式中的Mzn-I是上次运算的左右轮的制动力产生的力矩之差， Mzn-2是更早运算的左右轮的制动力产生的力矩之差。需要说明的是，随着左右轮的制动力 之差变大，AFMZ的绝对值变大。
[0039] 然后，基于上述步骤S7中运算出的左右轮的制动力之差AFmz来运算驱动力控制 的最终的校正量AF(步骤S8)。具体而言，在步骤S2中求出的驱动力的校正量AForg为 "0"以上的情况下，驱动力的最终的校正量AF为"0"，在步骤S2中求出的驱动力的校正量 Λ Forg小于"0"的情况下，驱动力的最终的校正量Λ F设为上述步骤S6运算出的限制后的 校正量AFgard加上上述步骤S7运算出的左右轮的制动力之差的绝对值AFmz所得到的驱 动力（Δ F = Δ Fgard+1 Δ Fmz I) 〇
[0040] 然后，根据油门开度和车速V来求出驾驶者的要求驱动力，从动力源输出该要求 驱动力加上步骤S8中运算出的驱动力的最终的校正量AF所得到的驱动力（步骤S9)。而 且，以成为步骤S7中运算出的左右的车轮的驱动力或制动力之差AFMZ的方式控制制动器 7、8、9、10或差动齿轮LSD的输出（步骤S10)。即，在如图3所示各车轮1、2、3、4单独设置 制动机构7、8、9、10且能够独立地控制上述各制动机构7、8、9、10的车辆Ve的情况下，控制 通过各制动机构7、8、9、10而作用于车轮1、2、3、4的制动力，在如图4所示能够通过差动齿 轮LSD控制向左右轮分配的驱动力的比例的车辆Ve的情况下，通过该差动齿轮LSD来变更 向左右轮传递的驱动力的比例，使左右轮的驱动力产生差AFMZ。需要说明的是，在各车轮 1、2、3、4设有电动机的轮毂电机车的情况下，可以控制各电动机的驱动力或制动力。
[0041] 本发明的车辆的控制装置如上述的控制例那样每当通过驱动力和左右轮的驱动 力差来控制车辆的转弯性能时，单独地独立进行该驱动力控制和左右轮驱动力差的控制， 而且不是并行进行，而是首先进行驱动力控制，并通过左右轮驱动力差的控制来弥补该驱 动力控制的不足。并且特别在通过左右轮驱动力差的控制来弥补转弯性能的提高控制的情 况下，不执行使驱动力增大的校正，而执行通过左右轮驱动力差的控制来使实际转弯状态 与目标转弯状态一致或接近的控制。因此，根据本发明，在执行伴有制动的左右轮驱动力差 的控制的情况下，不增大驱动力源输出的驱动力，因此能避免因制动而消耗驱动力的增大 用的能量等情况，提高车辆的燃油经济性。
[0042] 在此，简单说明上述的具体例与本发明的关系，进行图1所示的步骤S3至步骤S6 的控制的功能性的单元相当于本发明的第一驱动力控制单元。另外，进行图1所示的步骤 S7及步骤S8的控制的功能性的单元相当于本发明的第二驱动力控制单元。
[0043] 需要说明的是，在上述的具体例中，作为本发明的控制的对象的车辆Ve，举例说明 了将驱动力源5的动力向左右的后轮3、4传递而产生车辆Ve的驱动力的后轮驱动车的结 构，但也可以是将驱动力源5的动力向左右的前轮1、2传递而产生车辆Ve的驱动力的前轮 驱动车。或者，也可以是将驱动力源5的动力向前轮1、2及后轮3、4分配传递而在全部的 车轮产生车辆Ve的驱动力的四轮驱动车。而且，只要能够通过使左右轮的驱动力或制动力 产生差而提高转弯性能即可，因此使驱动力或制动力发挥作用的车轮可以是前轮和后轮中 的任一方，也可以控制前后双方的车轮的驱动力或制动力。而且，也可以是具备除了使制动 力作用于左右轮的一方来变更扭矩的分配率的差动齿轮LSD以外的、使用其他的齿轮机构 能够变更左右轮的扭矩的分配率的机构的车辆。
【主权项】
1. 一种车辆的控制装置，具备控制从驱动力源向驱动轮传递的驱动力而使转弯特性变 化的第一驱动力控制单元，进行通过所述第一驱动力控制单元而使车辆的转弯状态接近作 为目标的转弯状态的控制，所述车辆的控制装置的特征在于， 所述第一驱动力控制单元构成为，求出为了使所述车辆的实际转弯状态接近目标转弯 状态而需要的所述驱动力的校正量，并且在该校正量是使所述驱动力增大的正校正量的情 况下，将校正量限制成零以下以不使所述驱动力增大。2. 根据权利要求1所述的车辆的控制装置，其特征在于， 所述第一驱动力控制单元包括如下的单元：在用于使所述车辆的实际转弯状态接近目 标转弯状态的所述校正量是使所述驱动力下降的负校正量的情况下，将该校正量限制成预 先确定的限制值以抑制所述驱动力的下降。3. 根据权利要求1或2所述的车辆的控制装置，其特征在于， 所述车辆的控制装置还具备第二驱动力控制单元，该第二驱动力控制单元构成为基于 由所述第一驱动力控制单元求出的所述校正量，求出为了使所述车辆的实际转弯状态接近 目标转弯状态而需要的左右的车轮的驱动力差， 所述车辆的控制装置以通过所述第一驱动力控制单元和所述第二驱动力控制单元而 使所述车辆的转弯状态接近作为目标的转弯状态的方式进行控制。4. 根据权利要求3所述的车辆的控制装置，其特征在于， 所述第二驱动力控制单元包括制动机构，该制动机构使制动力分别单独作用于所述左 右的车轮。5. 根据权利要求3或4所述的车辆的控制装置，其特征在于， 所述第二驱动力控制单元包括差动机构，该差动机构控制从所述驱动力源向所述左右 的车轮分别分配的驱动力的比例。
【专利摘要】一种车辆的控制装置，具备控制从驱动力源向驱动轮传递的驱动力而使转弯特性变化的第一驱动力控制单元，进行通过所述第一驱动力控制单元而使车辆的转弯状态接近作为目标的转弯状态的控制，其中，所述第一驱动力控制单元构成为，求出为了使所述车辆的实际转弯状态接近目标转弯状态而需要的所述驱动力的校正量，并且在该校正量是使所述驱动力增大的正校正量的情况下，将校正量限制成零以下以不使所述驱动力增大(步骤S4)。
【IPC分类】B60T8/1755
【公开号】CN104884315
【申请号】CN201380068279
【发明人】奥村和也, 吉川隼人
【申请人】丰田自动车株式会社
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2013年10月11日
【公告号】DE112013006235T5, US20150329109, WO2014103474A1