CN111231940B - 车辆运动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆运动控制系统，所述车辆运动控制系统包括：转向角传感器，所述转向角传感器用于检测转向角；车辆速度传感器，所述车辆速度传感器用于检测车辆速度；侧向加速度传感器，所述侧向加速度传感器用于检测车身的实际侧向加速度；基准侧向加速度计算单元，所述基准侧向加速度计算单元被构造成根据所述转向角和所述车辆速度来计算基准侧向加速度；所需纵向力计算单元，所述所需纵向力计算单元被构造成计算所需纵向力，所述所需纵向力用于减小所述实际侧向加速度相对于所述基准侧向加速度的偏差；和纵向力控制单元，所述纵向力控制单元被构造成控制制动器和动力装置中的至少一者的输出，使得产生所述所需纵向力。

Description

车辆运动控制系统

技术领域

本发明涉及一种用于控制车辆运动的车辆运动控制系统。

背景技术

已知一种用于根据车辆的行驶状态控制汽车的减速从而确保车辆的稳定行驶的减速控制设备(例如，参见JP2005-306282A)。该减速控制设备基于转向角和车辆速度来确定基准目标横摆率，并且通过将驾驶员设定的侧向加速度极限乘以估计的道路摩擦系数并将乘积结果除以基准目标横摆率来计算目标车辆速度。当实际车辆速度高于目标车辆速度时，减速控制设备进行减速控制。

常规的减速控制设备通过使用基于转向角和车辆速度计算的基准目标横摆率来确定车辆的行为，因此，其能够控制车辆的横摆运动，但是不能控制车辆的行驶轨迹。即，在车辆绕具有低道路摩擦系数(μ)的道路的弯道(以下称为低μ道路)行驶或车辆以高于适当速度的速度进入弯道的这些情况下，即使控制车辆以使车辆的横摆率接近目标值，车辆的轨迹仍可能偏离驾驶员的期望轨迹(沿着道路的轨迹)。

发明内容

鉴于上述背景，本发明的主要目的是提供一种车辆运动控制系统，其能够防止车辆转弯时车辆的轨迹变得与驾驶员所预期的轨迹不同。

完成任务的手段

为了实现上述目的，本发明的一个实施方式提供了一种车辆运动控制系统30，所述车辆运动控制系统包括：转向角传感器34，所述转向角传感器用于检测转向角δf；车辆速度传感器33，所述车辆速度传感器用于检测车辆速度V；侧向加速度传感器35，所述侧向加速度传感器用于检测车身2的实际侧向加速度Gy；基准侧向加速度计算单元41，所述基准侧向加速度计算单元被构造成根据所述转向角δf和所述车辆速度V来计算基准侧向加速度Gyref；所需纵向力计算单元43，所述所需纵向力计算单元被构造成计算所需纵向力Fx，所述所需纵向力Fx用于减小所述实际侧向加速度Gy相对于所述基准侧向加速度Gyref的偏差ΔGy1；和纵向力控制单元44，所述纵向力控制单元被构造成控制制动器20和动力装置6中的至少一者的输出，使得产生所述所需纵向力Fx。

根据该构造，在实际侧向加速度比基准侧向加速度低(或绝对值小)的情况下，用于减小实际侧向加速度与基准侧向加速度之间的偏差的所需纵向力(即制动力)输出至制动器和动力装置中的至少一者。由此，降低车辆速度，从而防止车辆的行驶轨迹的半径变得大于预期。特别地，当车辆绕低μ道路的弯道行驶时，防止车辆向外偏离预期轨迹。

在以上构造中，优选地，为所述基准侧向加速度Gyref和所述实际侧向加速度Gy中的每一者提供死区。

根据该构造，能够防止偏差由于转向角传感器、车辆速度传感器和/或侧向加速度传感器的输出中的噪声而频繁地变化，因此能够抑制由于所需纵向力的频繁变化而引起的车辆的驱动稳定性的恶化。

在以上构造中，优选地，所述所需纵向力计算单元43被构造成基于所述偏差ΔGy1来计算所述所需纵向力Fx作为反馈控制过程。

根据该构造，通过基于偏差的反馈控制，能够在适当的时间计算出维持行驶轨迹所必要的所需纵向力，因此，能够防止偏差变得过大，即当车辆转弯时，防止车辆的轨迹向外偏。

在以上构造中，优选地，所述车辆运动控制系统还包括转向状态确定单元42，所述转向状态确定单元被构造成基于所述实际侧向加速度Gy和所述基准侧向加速度Gyref来确定转向状态SS；其中，所述所需纵向力计算单元43被构造成根据所述转向状态SS、所述车辆速度V和所述实际侧向加速度Gy中的至少一者来设定所述偏差ΔGy1的阈值Gyth，并且基于控制偏差ΔGy2进行所述反馈控制过程，所述控制偏差ΔGy2是通过向所述偏差ΔGy1提供由所述阈值Gyth限定的死区而获得的。

根据该构造，这允许用于产生所需纵向力的控制的干预程度根据诸如转向状态、车辆速度和实际侧向加速度之类的驱动状态参数而改变，由此，设定纵向力控制的自由度得到提高。

在以上构造中，优选地，所述所需纵向力计算单元43被构造成通过将所述控制偏差ΔGy2乘以控制增益G来计算所述所需纵向力Fx。

根据该构造，进行了基于控制偏差的比例控制，并且因为所需纵向力的计算负荷小，所以能够立即计算出与控制偏差相对应的所需纵向力。因此，防止了车辆的轨迹偏离驾驶员的预期轨迹。

在以上构造中，优选地，所述所需纵向力计算单元43被构造成根据所述控制偏差ΔGy2和所述车辆速度V来设定所述所需纵向力Fx的极限值Fxlim，并且将所述所需纵向力Fx限制为所述极限值Fxlim。

根据该构造，能够防止驾驶员经受不归因于驾驶员的操作所产生的大的所需纵向力而引起的不适感。

在以上构造中，优选地，为所述所需纵向力Fx提供死区。

根据该构造，能够防止所需纵向力的符号(正或负)的频繁切换，并且这防止驾驶员经受由所需纵向力的产生而引起的不适感。

在以上构造中，优选地，所述车辆运动控制系统还包括：悬架装置3，所述悬架装置被构造成能够在所述车身2中产生俯仰力矩；和俯仰力矩控制单元47，所述俯仰力矩控制单元被构造成控制由所述悬架装置3产生的所述俯仰力矩；其中，所述俯仰力矩控制单元47包括：所需俯仰力矩计算单元48，所述所需俯仰力矩计算单元被构造成计算所需俯仰力矩Mp，所述所需俯仰力矩是在抵消由于所述所需纵向力Fx引起的俯仰力矩的方向上的俯仰力矩；和悬架控制单元49，所述悬架控制单元被构造成控制所述悬架装置3以产生所述所需俯仰力矩Mp。

根据该构造，能够防止驾驶员经受由于因所需纵向力的产生而可能作用在车辆1上的俯仰力矩而造成的不适感。

在以上构造中，优选地，所述悬架装置3包括可变阻尼力阻尼器12和空气悬架装置中的至少一者。

根据该构造，能够通过使用现有的可变阻尼力阻尼器和/或空气悬架装置来产生所需俯仰力矩，而无需专用部件。

因此，根据本发明，能够提供一种车辆运动控制系统，其能够防止车辆转弯时车辆的轨迹变得与驾驶员预期的轨迹不同。

附图说明

图1是示意性地示出设置有根据本发明的一个实施方式的车辆运动控制系统的车辆的构造的图；

图2是图1中所示的控制装置的功能框图；

图3是图2中所示的所需纵向力计算单元的功能框图；

图4是图2中所示的所需俯仰力矩计算单元的功能框图；和

图5是用于说明由图1中所示的车辆运动控制系统引起的转弯轨迹的变化的曲线图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述根据本发明的车辆运动控制系统30的实施方式。

图1是示意性示出设置有根据本实施方式的车辆运动控制系统30的车辆1的构造的图。如图1中所示，关于本实施方式的车辆1由四轮汽车构成，该四轮汽车具有左、右前车轮4A和左、右后车轮4B，前车轮4A和后车轮4B经由相应的悬架装置3支撑在车身2上，车身2构成车辆1的框架。

车辆1设置有用于驱动车轮4(4A、4B)的动力装置(动力源)6。动力装置6可以包括内燃发动机(例如汽油发动机或柴油发动机)和电动马达中的至少一者。在本实施方式中，动力装置6是汽油发动机，并且车辆1由前车轮驱动式车辆构成，其中，动力装置6的驱动力和旋转阻力(制动力)传递至前车轮4A。在另一个实施方式中，车辆1可以由四车轮驱动式车辆或后车轮驱动式车辆构成。

动力装置6可以通过延迟控制来延迟点火正时以减小产生的转矩，从而将制动力提供给前车轮4A。

每个悬架装置3均包括：悬架臂7，悬架臂7由车身2可旋转地支撑；转向节8，转向节8由悬架臂7支撑并可旋转地支撑前车轮4A和后车轮4B中的相应一者；以及弹簧11和阻尼器12，弹簧11和阻尼器12设置在车身2与悬架臂7之间。

阻尼器12是可变阻尼力阻尼器，其能够改变阻尼力，并且能够通过改变相应的阻尼力而为车身2提供力矩。例如，阻尼器12被控制成在加速/减速期间增大阻尼力，以在抵消因作用在车辆1上的纵向力(前后力)而在车身2中引起的俯仰力矩的方向上产生俯仰力矩。另外，阻尼器12被控制成在转弯期间增大阻尼力，以在抵消因作用在车辆1上的离心力而在车身2中引起的侧倾力矩的方向上产生侧倾力矩。

车辆1设置有转向装置15，该转向装置15被构造成使前车轮4A转向。转向装置15包括：转向轴16，转向轴16被支撑成可绕其自身的轴线旋转；方向盘17，方向盘17设置在转向轴16的一端上；以及齿条轴18，齿条轴18与设置在转向轴16的另一端上的小齿轮接合，并且侧向延伸使得齿条轴18的左端和右端经由相关联的拉杆分别连接至左、右转向节8。当附接至转向轴16的方向盘17旋转时，齿条轴18侧向移动以旋转与前车轮4A相关联的转向节8，从而使左、右前车轮4A转向。另外，转向轴16设置有电动马达，该电动马达用于响应驾驶员的转向操作而产生辅助转矩。

前车轮4A和后车轮4B中的每一者均设置有制动器20。制动器20例如由盘式制动器构成，并且由从液压供应装置21供应的液压进行控制以向前车轮4A和后车轮4B中的对应一者提供制动力。液压供应装置21可以独立地控制供应给每个制动器20的液压，从而可以独立地改变由制动器20提供给前车轮4A和后车轮4B的制动力。

车辆1设置有用于控制车辆运动的车辆运动控制系统30。车辆运动控制系统30包括作为其主要部分的控制装置31。控制装置31是由微型计算机、ROM、RAM、外围电路、输入/输出接口、各种驱动器等构成的电子控制电路(ECU)。车身2上设置有用于检测加速器踏板的操作量的加速器踏板传感器和用于检测制动踏板的操作量的制动踏板传感器。控制装置31执行各种控制功能。作为一种控制功能，控制装置31基于制动踏板的操作量来计算各制动器20应产生的目标制动力，并根据该目标制动力来控制液压供应装置21。此外，作为另一种控制功能，控制装置31根据加速器踏板的操作量来控制动力装置6。

不管驾驶员对加速器踏板和制动踏板的操作如何，控制装置31基于表示车辆1的运动状态的车辆状态量来计算应施加至车辆1的所需纵向力Fx，并控制制动器20和/或动力装置6以产生计算出的所需纵向力Fx。另外，控制装置31基于所需纵向力Fx来计算所需俯仰力矩Mp，其中，将所需俯仰力矩Mp计算为在抵消由所需纵向力Fx引起的俯仰力矩的方向上应施加至车辆1的俯仰力矩(例如，车头向上)，并控制阻尼器12产生所需俯仰力矩Mp。车辆状态量包括：作为前车轮4A的转向角的前车轮转向角δf；作为车辆1的行驶速度的车辆速度V；车身2中实际产生的侧向加速度(以下称为实际侧向加速度Gy)；等等。

车身2设置有用作车辆状态检测装置的车辆速度传感器33、前车轮转向角传感器34和侧向加速度传感器35。车辆速度传感器33被设置用于各个前车轮4A和后车轮4B，并且将根据各个前车轮4A和后车轮4B的旋转速度的脉冲信号输出至控制装置31。控制装置31基于来自车辆速度传感器33的信号获得前车轮4A和后车轮4B的车轮速度，并且通过平均车轮速度来获得车辆速度V。车辆速度V在车辆向前行驶时具有正值，而在车辆向后行驶时具有负值。前车轮转向角传感器34将与转向轴16的旋转角对应的信号输出至控制装置31。控制装置31基于来自前车轮转向角传感器34的信号获得前车轮转向角δf，前车轮转向角δf是前车轮4A的转向角。前车轮转向角δf在车辆向左转弯时具有正值，在车辆向右转弯时具有负值。侧向加速度传感器35被设置用于检测在车辆1的重心附近在车身2中产生的实际侧向加速度Gy，并且向控制装置31输出与车身2的侧向加速度相对应的信号。控制装置31基于来自侧向加速度传感器35的信号获得车辆1中产生的实际侧向加速度Gy。实际侧向加速度Gy在车辆向左转弯时具有正值，并且在车辆向右转弯时具有负值。

要注意的是，在由侧向加速度传感器35检测出的侧向加速度包含因道路表面的横向坡度(斜坡或斜面)、车身2的侧倾角等而引起的车身2的侧向倾斜角产生的重力加速度的分量的情况下，优选估计车身2的侧向倾斜角，并使用通过从作为实际侧向加速度Gy的侧向加速度传感器35的检测值去除归因于车身2的侧向倾斜角的分量而获得的值。例如，可以通过使用惯性测量单元(IMU)来估计车身2的侧向倾斜角。通过去除归因于车身2的侧向倾斜角的分量，能够更准确地获得车辆1的实际侧向加速度Gy。

图2是图1中所示的控制装置31的功能框图。如图2中所示，控制装置31包括基准侧向加速度计算单元(以下称为基准侧向G计算单元)41。基准侧向G计算单元41基于前车轮转向角δf和车辆速度V计算车辆1中应该产生的基准侧向加速度Gyref。例如，基准侧向G计算单元41通过参考映射计算基准侧向加速度Gyref，该映射以车辆在铺砌的干燥道路表面上行驶为前提关于基于车辆规格的前车轮转向角δf和车辆速度V设定基准侧向加速度Gyref的值。对于前车轮转向角δf的较大绝对值和车辆速度V的较大绝对值，基准侧向加速度Gyref被计算成具有较大的绝对值。基准侧向G计算单元41计算出的基准侧向加速度Gyref用在转向状态确定单元42进行的处理和所需纵向力计算单元43进行的处理中。

转向状态确定单元42通过比较基准侧向加速度Gyref和实际侧向加速度Gy，来确定车辆1转弯时的转向状态(转向不足或转向过度)。具体地，当通过从基准侧向加速度Gyref减去实际侧向加速度Gy而获得的值大于或等于0并且基准侧向加速度Gyref和实际侧向加速度Gy都大于或等于0时，转向状态确定单元42确定车辆1在向左转弯时转向不足。当从基准侧向加速度Gyref减去实际侧向加速度Gy而获得的值小于或等于0并且基准侧向加速度Gyref和实际侧向加速度Gy都小于或等于0时，转向状态确定单元42确定车辆1在向右转弯时转向不足。另一方面，当从基准侧向加速度Gyref减去实际侧向加速度Gy而获得的值小于或等于0或者基准侧向加速度Gyref小于或等于0，并且实际侧向加速度Gy大于或等于0时，转向状态确定单元42确定车辆1在向左转弯时转向过度。另外，当从基准侧向加速度Gyref减去实际侧向加速度Gy而获得的值大于或等于0或者基准侧向加速度Gyref大于或等于0，并且实际侧向加速度Gy小于或等于0时，转向状态确定单元42确定车辆1在向右转弯时转向过度。转向状态确定单元42输出指示所确定的转弯状态和转向状态的转向状态SS。转向状态SS用在所需纵向力计算单元43进行的处理中。

所需纵向力计算单元43基于转向状态SS、基准侧向加速度Gyref、实际侧向加速度Gy和车辆速度V，来计算用于使车辆1的转向状态接近空档转向状态的所需纵向力Fx。换句话说，所需纵向力计算单元43根据转向状态SS(或者根据可以由转向角δf表示的转弯方向)计算用于减小侧向G偏差ΔGy1(图3)的所需纵向力Fx，该侧向G偏差ΔGy1是实际侧向加速度Gy相对于基准侧向加速度Gyref的偏差。稍后将详细描述由所需纵向力计算单元43进行的具体处理。由所需纵向力计算单元43计算出的所需纵向力Fx用在由纵向力控制单元44进行的处理和由俯仰力矩控制单元47进行的处理中。

纵向力控制单元44包括：制动器控制单元45，制动器控制单元45被构造成控制制动器20；以及动力装置控制单元46，动力装置控制单元46被构造成控制动力装置6。纵向力控制单元44通过由制动器控制单元45和动力装置控制单元46进行的处理控制制动器20和/或动力装置6的输出来产生所需纵向力Fx。

俯仰力矩控制单元47通过控制阻尼器12的阻尼力来控制车身2中产生的俯仰力矩，并且包括所需俯仰力矩计算单元48和阻尼器控制单元49(用作悬架控制单元)。所需俯仰力矩计算单元48计算在抵消因所需纵向力Fx而在车身2中产生的俯仰力矩的方向上的俯仰力矩，该俯仰力矩被作为所需俯仰力矩Mp。例如，在所需纵向力Fx是使车辆1减速的力的情况下，车头向下的俯仰力矩作用在车身2上，因此，所需俯仰力矩计算单元48计算出车头向上的俯仰力矩，将该车头向上的俯仰力矩抵消为所需俯仰力矩Mp。相反，在所需纵向力Fx是使车辆1加速的力的情况下，所需俯仰力矩计算单元48将车头向下的俯仰力矩计算为所需俯仰力矩Mp。阻尼器控制单元49控制阻尼器12的阻尼力，使得在车身2中产生所需俯仰力矩Mp。

图4是图2中所示的所需俯仰力矩计算单元48的功能框图。参考图4，下面将描述由所需俯仰力矩计算单元48进行的具体处理。所需俯仰力矩计算单元48存储控制增益和车辆1的重心的高度，并且包括第一乘法器61和第二乘法器62。在所需俯仰力矩计算单元48中，第一乘法器61将所需纵向力Fx乘以重心的高度，以计算由于所需纵向力Fx而在车身2中产生的俯仰力矩。第二乘法器62将由第一乘法器61计算出的俯仰力矩乘以控制增益，以计算阻尼器12在车身2中应产生的所需俯仰力矩Mp。

图3是图2中所示的所需纵向力计算单元43的功能框图。参考图3，下面将描述所需纵向力计算单元43进行的具体处理。所需纵向力计算单元43包括侧向G偏差计算单元51。侧向G偏差计算单元51计算作为实际侧向加速度Gy相对于基准侧向加速度Gyref的偏差的侧向G偏差ΔGy1。在本实施方式中，向基准侧向加速度Gyref和实际侧向加速度Gy中的每一者提供死区，使得根据由相应死区修改的基准侧向加速度Gyref和实际侧向加速度Gy来计算侧向G偏差ΔGy1。例如，基准侧向加速度Gyref可以由死区进行如下修改：

如果LM1<Gyref，则修改后的Gyref＝Gyref-LM1；

如果LM2≤Gyref≤TH1，则修改后的Gyref＝0；以及

如果Gyref<LM2，则修改后的Gyref＝Gyref-LM2，

其中LM1是死区的上限，而LM2是死区的下限。在本实施方式中，LM1具有正值，LM2具有负值，并且LM1的绝对值等于LM2的绝对值；即，死区关于零对称。

类似地，实际侧向加速度Gy可以由死区进行如下修改：

如果LM3<Gy，则修改后的Gy＝Gy-LM3；

如果LM4≤Gy≤TH1，则修改后的Gy＝0；以及

如果Gy<LM4，则修改后的Gy＝Gy-LM4，

其中LM3是死区的上限，而LM4是死区的下限。在本实施方式中，LM3具有正值，LM4具有负值，并且LM3的绝对值等于LM4的绝对值。基准侧向加速度Gyref的死区的上限LM1和下限LM2可以分别等于实际侧向加速度Gy的死区的上限LM3和下限LM4；即，基准侧向加速度Gyref的死区可以与实际侧向加速度Gy的死区相同。

侧向G偏差计算单元51从校正后的基准侧向加速度Gyref中减去校正后的实际侧向加速度Gy，以计算出侧向G偏差ΔGy1。侧向G偏差ΔGy1用在控制侧向G偏差计算单元54进行的处理中。

所需纵向力计算单元43还包括转向不足FB阈值设定单元52。转向不足FB阈值设定单元52例如通过参考映射基于车辆速度V和实际侧向加速度Gy来计算转向不足FB阈值Gtu。此外，转向不足FB阈值设定单元52存储预定的转向不足FB阈值Gtu，并根据选择信号选择计算出的转向不足FB阈值Gtu和所存储的转向不足FB阈值Gtu之一，并将选择的阈值设定为转向不足设定FB阈值Gthu。转向不足设定FB阈值Gthu用在侧向G_FB阈值设定单元53进行的处理中。

侧向G_FB阈值设定单元53存储预定的转向过度FB阈值Gtho。侧向G_FB阈值设定单元53根据转向状态SS选择转向不足设定FB阈值Gthu和转向过度FB阈值Gtho之一，并将所选择的阈值设定为FB阈值Gyth，FB阈值Gyth是侧向G偏差ΔGy1的控制阈值。具体地，当转向状态SS为转向不足时，侧向G_FB阈值设定单元53将转向不足设定FB阈值Gthu设定为FB阈值Gyth。另一方面，当转向状态SS为转向过度时，侧向G_FB阈值设定单元53将转向过度FB阈值Gtho设定为FB阈值Gyth。FB阈值Gyth用在控制侧向G偏差计算单元54进行的处理中。

控制侧向G偏差计算单元54将由FB阈值Gyth限定的死区提供给侧向G偏差ΔGy1以计算控制侧向G偏差ΔGy2，其中，死区的上限等于FB阈值Gyth的绝对值，并且死区的下限等于FB阈值Gyth的绝对值乘以-1。即，控制侧向G偏差计算单元54根据侧向G偏差ΔGy1如下来计算控制侧向G偏差ΔGy2：

如果|Gyth|<ΔGy1，则ΔGy2＝ΔGy1-|Gyth|；

如果-|Gyth|≤ΔGy1≤|Gyth|，则ΔGy2＝0；以及

如果ΔGy1<-|Gyth|，则ΔGy2＝ΔGy1+|Gyth|。

控制侧向G偏差ΔGy2用在由控制纵向力计算单元56进行的处理和由控制纵向力限制单元57进行的处理中。

所需纵向力计算单元43还包括控制增益设定单元55。控制增益设定单元55例如通过参考映射基于车辆速度V和实际侧向加速度Gy来设定控制增益G。控制增益G用在由控制纵向力计算单元56进行的处理中。

控制纵向力计算单元56通过将控制侧向G偏差ΔGy2乘以控制增益G来计算控制纵向力Fxc1，其中控制纵向力Fxc1是所需纵向力Fx的基值。换句话说，控制纵向力计算单元56基于控制侧向G偏差ΔGy2计算控制纵向力Fxc1以进行所需纵向力Fx的比例控制。即，由控制侧向G偏差计算单元54、控制增益设定单元55和控制纵向力计算单元56计算用于基于侧向G偏差ΔGy1进行所需纵向力Fx的反馈控制的控制纵向力Fxc1。控制纵向力Fxc1用在由控制纵向力限制单元57进行的处理中。要注意，可以由控制纵向力计算单元56基于转向状态SS或转弯方向(其可由转向角δf表示)适当地确定控制纵向力Fxc1的符号(正或负)，使得基于控制纵向力Fxc1确定的所需纵向力Fx的产生减小侧向G偏差ΔGy1。

控制纵向力限制单元57包括死区处理单元58。死区处理单元58向控制纵向力Fxc1提供预定的死区，并如下计算限制前控制纵向力Fxc2：

如果LM5<Fxc1，则Fxc2＝Fxc1-LM5；

如果LM6≤Fxc1≤LM5，则Fxc2＝0；以及

如果Fxc1<LM6，则Fxc2＝Fxc1-LM6，

其中LM5是死区的上限，而LM6是死区的下限。在本实施方式中，LM5具有正值，LM6具有负值，并且LM5的绝对值等于LM6的绝对值；即，死区关于零对称。限制前控制纵向力Fxc2用在由低值选择单元60进行的处理中。

控制纵向力限制单元57还包括极限值设定单元59。极限值设定单元59例如通过参考映射基于控制侧向G偏差ΔGy2和车辆速度V来设定纵向力极限值Fxlim。纵向力极限值Fxlim是所需纵向力Fx的控制最大值。纵向力极限值Fxlim用在由低值选择单元60进行的处理中。

低值选择单元60选择限制前控制纵向力Fxc2和纵向力极限值Fxlim中的较低者(或绝对值较小的一者)，并输出限制前控制纵向力Fxc2和纵向力极限值Fxlim中被选择的那一者作为所需纵向力Fx。如参考图2所述，所需纵向力Fx用在由纵向力控制单元44进行的处理和由俯仰力矩控制单元47进行的处理中。

以下，将描述如上构造的车辆运动控制系统30的操作模式和效果。

如图2中所示，在车辆运动控制系统30中，基准侧向G计算单元41基于前车轮转向角δf和车辆速度V来计算基准侧向加速度Gyref，并且转向状态确定单元42基于实际侧向加速度Gy和基准侧向加速度Gyref来确定转向状态SS。然后，所需纵向力计算单元43根据转向状态SS计算用于减小侧向G偏差ΔGy1的所需纵向力Fx，并且纵向力控制单元44控制制动器20和/或动力装置6的输出，以产生所需纵向力Fx。

当实际侧向加速度Gy比基准侧向加速度Gyref低(或绝对值小)时，用于减小侧向G偏差ΔGy1(即实际侧向加速度Gy与基准侧向加速度Gyref的偏差)的所需纵向力Fx(即制动力)输出至制动器20和/或动力装置6。由此，降低了车辆速度V，从而防止了车辆1的行驶轨迹的半径变得大于预期。

图5是用于说明由图1中所示的车辆运动控制系统30引起的转弯轨迹的变化的曲线图。要注意，图5是示出向左转弯时侧向加速度Gy(或基准侧向加速度Gyref)与车辆速度V之间的关系的曲线图。如本领域普通技术人员将理解的，可以通过竖直反转图5来获得向右转弯的曲线图。如图5中所示，当例如驾驶员进行与半径为100m(R100)的弯道相对应的转向操作时，基于前车轮转向角δf和车辆速度V计算出的基准侧向加速度Gyref位于图5中的曲线上，该曲线定义了关于对应于R100弯道的前车轮转向角δf的基准侧向加速度Gyref与车辆速度V之间的关系。然而，如果车辆1在具有低道路摩擦系数的低μ道路上行驶，则车辆1变得转向不足，并且可能遵循例如与半径为150m(R150)的弯道相对应的转弯轨迹。在这种情况下，车辆运动控制系统30控制制动器20和/或动力装置6的输出，以产生用于制动的所需纵向力Fx，从而降低车辆速度V并且相应地降低基准侧向加速度Gyref。这减小了侧向G偏差ΔGy1，该侧向G偏差ΔGy1是实际侧向加速度Gy相对于基准侧向加速度Gyref的偏差。这使得车辆1能够遵循驾驶员所期望的与R100的弯道相对应的转弯轨迹，即，防止了车辆1转弯时车辆1的轨迹变得与驾驶员所预期的轨迹不同。特别地，当车辆1绕低μ道路的弯道行驶时，防止车辆1向外偏离预定的轨迹。

如图3中所示，在所需纵向力计算单元43中，侧向G偏差计算单元51将死区提供给基准侧向加速度Gyref和实际侧向加速度Gy，并基于由死区修改后的基准侧向加速度Gyref和实际侧向加速度Gy计算侧向G偏差ΔGy1。这防止了侧向G偏差ΔGy1由于前车轮转向角传感器34、车辆速度传感器33和/或侧向加速度传感器35的输出中的噪声而频繁地变化，因此能够抑制由于所需纵向力Fx的频繁变化而引起的车辆1的驱动稳定性的恶化。

在所需纵向力计算单元43中，控制侧向G偏差计算单元54、控制增益设定单元55和控制纵向力计算单元56协作以作为基于侧向G偏差ΔGy1的反馈控制处理来计算所需纵向力Fx。由此，通过基于侧向G偏差ΔGy1的反馈控制，能够在适当的时间计算出维持行驶轨迹所必要的所需纵向力Fx，因此，能够防止侧向G偏差ΔGy1变得过大，即当车辆1转弯时，防止车辆1的轨迹向外偏。

在所需纵向力计算单元43中，转向不足FB阈值设定单元52和侧向G_FB阈值设定单元53根据转向状态SS、车辆速度V和实际侧向加速度Gy来设定作为侧向G偏差ΔGy1的控制阈值的FB阈值Gyth。此外，控制侧向G偏差计算单元54将死区提供给侧向G偏差ΔGy1，以计算用作控制偏差的控制侧向G偏差ΔGy2，使得使用控制侧向G偏差ΔGy2进行反馈控制，其中死区由FB阈值Gyth限定。这允许用于产生所需纵向力Fx的控制的干预程度根据诸如转向状态SS、车辆速度V和实际侧向加速度Gy之类的驱动状态参数而改变，由此，设定纵向力控制的自由度得到提高。注意，可以基于转向状态SS、车辆速度V和实际侧向加速度Gy中的至少一者来设定FB阈值Gyth。

在所需纵向力计算单元43中，控制纵向力计算单元56通过将控制侧向G偏差ΔGy2乘以控制增益G来计算所需纵向力Fx，从而进行基于控制侧向G偏差ΔGy2的比例控制。因为所需纵向力Fx的计算负荷小，所以能够立即计算出与控制侧向G偏差ΔGy2相对应的所需纵向力Fx。因此，防止了车辆1的轨迹偏离驾驶员的预期轨迹。

在所需纵向力计算单元43中，控制纵向力限制单元57基于控制侧向G偏差ΔGy2和车辆速度V来设定所需纵向力Fx的纵向力极限值Fxlim，并且所需纵向力Fx被纵向力极限值Fxlim限制。这防止了驾驶员经受不归因于驾驶员的操作所产生的大的所需纵向力Fx而引起的不适感。

在所需纵向力计算单元43中，控制纵向力限制单元57向所需纵向力Fx提供死区，从而能够防止所需纵向力Fx的符号(正或负)的频繁切换。这防止了驾驶员经受由所需纵向力Fx的产生而引起的不适感。

如图1和图2中所示，车辆运动控制系统30包括用于在车身2中产生俯仰力矩的悬架装置3以及被构造成控制由悬架装置3产生的俯仰力矩的俯仰力矩控制单元47。在俯仰力矩控制单元47中，所需俯仰力矩计算单元48计算在抵消由于所需纵向力Fx引起的俯仰力矩的方向上的俯仰力矩作为所需俯仰力矩Mp，并且用作悬架控制单元的阻尼器控制单元49控制悬架装置3的阻尼器12，使得产生所需俯仰力矩Mp。这防止了驾驶员由于因所需纵向力Fx的产生而可能作用在车辆1上的俯仰力矩而经受不适感。

如图1中所示，悬架装置3包括可变阻尼力类型的阻尼器12，因此，可以通过使用现有的阻尼器12来产生所需俯仰力矩Mp，而无需专用部件。

上面已经描述了具体实施方式，但是本发明的各种修改和变更是可能的，而不受上述实施方式的限制。例如，悬架装置3可以包括代替可变阻尼力阻尼器12的空气悬架装置，或者除了阻尼器12之外还包括空气悬架装置。在这种构造中，可以使空气悬架装置产生更大的所需俯仰力矩Mp以抵消由于所需纵向力Fx引起的俯仰力矩，从而更有效地防止驾驶员经受不适感。此外，在本发明的范围内，可以适当地改变实施方式中的部件/单元以及控制过程的具体结构、布置、数量等。另外，并非以上实施方式所示的所有结构要素都是必不可少的，可以适当选择使用这些结构要素。

Claims (7)

1.一种车辆运动控制系统，所述车辆运动控制系统包括：

转向角传感器，所述转向角传感器用于检测转向角；

车辆速度传感器，所述车辆速度传感器用于检测车辆速度；

侧向加速度传感器，所述侧向加速度传感器用于检测车身的实际侧向加速度；

基准侧向加速度计算单元，所述基准侧向加速度计算单元被构造成根据所述转向角和所述车辆速度来计算基准侧向加速度；

转向状态确定单元，所述转向状态确定单元被构造成基于所述实际侧向加速度和所述基准侧向加速度来确定转向状态；

所需纵向力计算单元，所述所需纵向力计算单元被构造成计算所需纵向力，所述所需纵向力用于减小所述实际侧向加速度相对于所述基准侧向加速度的偏差；和

纵向力控制单元，所述纵向力控制单元被构造成控制制动器和动力装置中的至少一者的输出，使得产生所述所需纵向力，

其中，所述所需纵向力计算单元被构造成基于所述偏差来计算所述所需纵向力作为反馈控制过程，并且

所述所需纵向力计算单元被构造成根据所述转向状态、所述车辆速度和所述实际侧向加速度中的至少一者来设定所述偏差的阈值，并且基于控制偏差进行所述反馈控制过程，所述控制偏差是通过向所述偏差提供由所述阈值限定的死区而获得的。

2.根据权利要求1所述的车辆运动控制系统，其中，为所述基准侧向加速度和所述实际侧向加速度中的每一者提供死区。

3.根据权利要求1或2所述的车辆运动控制系统，其中，所述所需纵向力计算单元被构造成通过将所述控制偏差乘以控制增益来计算所述所需纵向力。

4.根据权利要求1或2所述的车辆运动控制系统，其中，所述所需纵向力计算单元被构造成根据所述控制偏差和所述车辆速度来设定所述所需纵向力的极限值，并且将所述所需纵向力限制为所述极限值。

5.根据权利要求1或2所述的车辆运动控制系统，其中，为所述所需纵向力提供死区。

6.根据权利要求1或2所述的车辆运动控制系统，所述车辆运动控制系统还包括：

悬架装置，所述悬架装置被构造成能够在所述车身中产生俯仰力矩；和

俯仰力矩控制单元，所述俯仰力矩控制单元被构造成控制由所述悬架装置产生的所述俯仰力矩；

其中，所述俯仰力矩控制单元包括：

所需俯仰力矩计算单元，所述所需俯仰力矩计算单元被构造成计算所需俯仰力矩，所述所需俯仰力矩是在抵消由于所述所需纵向力引起的俯仰力矩的方向上的俯仰力矩；和

悬架控制单元，所述悬架控制单元被构造成控制所述悬架装置以产生所述所需俯仰力矩。

7.根据权利要求6所述的车辆运动控制系统，其中，所述悬架装置包括可变阻尼力阻尼器和空气悬架装置中的至少一者。

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