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CN115871396A - 车辆的举动控制装置 - Google Patents

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CN115871396A
CN115871396A CN202211121038.5A CN202211121038A CN115871396A CN 115871396 A CN115871396 A CN 115871396A CN 202211121038 A CN202211121038 A CN 202211121038A CN 115871396 A CN115871396 A CN 115871396A
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Application number
CN202211121038.5A
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古田浩贵
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

本发明涉及车辆的举动控制装置，包括：第1促动器，构成为对车辆的前轴和后轴中的第1轴的左轮赋予上下方向的控制力；第2促动器，构成为与上述第1促动器独立动作，并构成为对上述第1轴的右轮赋予上下方向的控制力；以及控制器。上述控制器构成为计算表示上述车辆的举动的举动参数的请求值，并构成为将上述举动参数的请求值变换为对于上述第1促动器的第1请求力和对于上述第2促动器的第2请求力，并构成为控制上述第1促动器以便赋予给上述第1轴的左轮的上下方向的控制力成为上述第1请求力。

Description

车辆的举动控制装置
技术领域
本公开涉及车辆的举动控制装置。
背景技术
与车辆的举动控制装置相关的技术例如记载于日本特开2009－073239。日本特开2009－073239中记载的技术所涉及的悬架控制装置是所谓的主动悬架的控制装置。对于技术而言，在车辆的4个轮全部具备主动悬架，能够利用促动器对各车轮独立地赋予上下方向的控制力。对于技术而言，根据规定的控制规则来驱动控制被装备于各车轮的促动器，控制车辆的起伏(heave)、侧倾(roll)以及俯仰(pitch)以便兼顾乘坐舒适性的提高和接地性提高。
在上述的技术中，使用4个促动器来控制车辆的起伏、侧倾以及俯仰。当然，若增加所搭载的促动器的数量则车辆的举动控制所涉及的自由度也增加。然而，车辆的系统根据促动器的搭载数而复杂化，车辆的单台成本也增大。若能够控制的车辆的举动的自由度相同，则促动器的搭载数尽量少为佳。
发明内容
本公开提供能够利用少的数量的促动器来控制车辆的举动的技术。
本公开的第1方式是车辆的举动控制装置。上述举动控制装置具备：第1促动器，构成为对车辆的前轴和后轴中的第1轴的左轮赋予上下方向的控制力；第2促动器，构成为与第1促动器独立动作，并构成为对第1轴的右轮赋予上下方向的控制力；以及控制器。上述控制器构成为计算表示车辆的举动的举动参数的请求值，并构成为将举动参数的请求值变换为对于第1促动器的第1请求力和对于第2促动器的第2请求力，上述控制器构成为控制第1促动器以便赋予给第1轴的左轮的上下方向的控制力成为第1请求力，并构成为控制第2促动器以便赋予给第1轴的右轮的上下方向的控制力成为第2请求力。
根据上述第1方式，通过基于从举动参数的请求值变换出的第1请求力来控制第2促动器、基于从举动参数的请求值变换出的第2请求力来控制第2促动器，能够实现所希望的车辆的举动。即，能够利用少的数量的促动器来控制车辆的举动。
在上述第1方式中，控制器可以构成为计算作用于车辆的重心的请求侧倾力矩和作用于第1轴的左右轮的上下方向的同相的请求力(第1轴同相请求力)作为举动参数的请求值。
根据上述结构，能够利用由第1促动器赋予给第1轴的左轮的上下方向的控制力和由第2促动器赋予给第1轴的右轮的上下方向的控制力来实现请求侧倾力矩和第1轴同相请求力。
在上述第1方式中，举动控制装置可以具备主动稳定器，该主动稳定器构成为以反相对前轴和后轴中的第2轴的左右轮赋予上下方向的控制力。控制器可以构成为计算作用于车辆的重心的请求侧倾力矩和作用于第1轴的左右轮的上下方向的同相的请求力(第1轴同相请求力)作为举动参数的请求值。控制器可以构成为将举动参数的请求值变换为对于第1促动器的第1请求力、对于第2促动器的第2请求力、以及对于主动稳定器的请求力矩。控制器可以构成为控制上述第1促动器以便赋予给上述第1轴的上述左轮的上下方向的控制力成为上述第1请求力，可以构成为控制上述第2促动器以便赋予给上述第1轴的上述右轮的上下方向的控制力成为上述第2请求力，可以构成为控制主动稳定器以便利用以反相赋予给第2轴的左右轮的上下方向的控制力来产生请求力矩。
根据上述结构，能够利用由第1促动器赋予给第1轴的左轮的上下方向的控制力、由第2促动器赋予给第1轴的右轮的上下方向的控制力、由主动稳定器赋予给第2轴的左右轮的反相的控制力来控制车辆的举动。而且，通过基于从举动参数的请求值变换出的第1请求力来控制第2促动器、基于从举动参数的请求值变换出的第2请求力来控制第2促动器、基于从举动参数的请求值变换出的请求力矩来控制主动稳定器，能够实现请求侧倾力矩和第1轴同相请求力，实现所希望的车辆的举动。
在上述第1方式中，举动控制装置可以具备第3促动器，该第3促动器构成为与第1促动器以及第2促动器独立动作，并构成为对前轴和后轴中的第2轴的单轮赋予上下方向的控制力。上述控制器可以构成为计算作用于上述车辆的重心的请求侧倾力矩、请求俯仰力矩以及请求举升作为上述举动参数的请求值。上述控制器可以构成为将上述举动参数的请求值变换为上述第1请求力、上述第2请求力、以及对于上述第3促动器的第3请求力。上述控制器可以构成为控制上述第1促动器以便赋予给上述第1轴的上述左轮的上下方向的控制力成为上述第1请求力，可以构成为控制上述第2促动器以便赋予给上述第1轴的上述右轮的上下方向的控制力成为上述第2请求力，可以构成为控制上述第3促动器以便赋予给上述第2轴的上述单轮的上下方向的控制力成为上述第3请求力。
在上述第1方式中，第1促动器和第2促动器可以是相同种类的促动器，第3促动器可以是与第1促动器以及第2促动器相同种类的促动器。第1促动器和第2促动器可以是相同种类的促动器，第3促动器可以是与第1促动器以及第2促动器不同种类的促动器。控制器可以构成为计算作用于车辆的重心的请求侧倾力矩、请求俯仰力矩以及请求举升作为举动参数的请求值。
根据上述结构，能够利用由第1促动器赋予给第1轴的左轮的上下方向的控制力、由第2促动器赋予给第1轴的右轮的上下方向的控制力、以及由第3促动器赋予给第2轴的单轮的上下方向的控制力来控制车辆的举动。而且，通过基于从举动参数的请求值变换出的第1请求力来控制第1促动器、基于从举动参数的请求值变换出的第2请求力来控制第2促动器、基于从举动参数的请求值变换出的第3请求力来控制第3促动器，能够实现请求侧倾力矩、请求俯仰力矩以及请求举升，实现所希望的车辆的举动。
根据本公开的上述第1方式，能够利用少的数量的促动器来控制车辆的举动。
附图说明
以下，参照附图对本发明的示例性实施例的特征、优点、技术及工业重要性进行说明，在附图中相同的附图标记表示相同的构成要素，其中：
图1是表示用于对本公开的第1实施方式所涉及的车辆的举动控制进行说明的车辆的举动模型的图。
图2是表示搭载了本公开的第1实施方式所涉及的车辆的举动控制装置的车辆的结构的图。
图3是本公开的第1实施方式所涉及的车辆的举动控制的流程图。
图4是表示用于对本公开的第2实施方式所涉及的车辆的举动控制进行说明的车辆的举动模型的图。
图5是表示搭载了本公开的第2实施方式所涉及的车辆的举动控制装置的车辆的结构的图。
图6是本公开的第2实施方式所涉及的车辆的举动控制的流程图。
图7是表示用于对本公开的第3实施方式所涉及的车辆的举动控制进行说明的车辆的举动模型的图。
图8是表示搭载了本公开的第3实施方式所涉及的车辆的举动控制装置的车辆的结构的图。
图9是本公开的第3实施方式所涉及的车辆的举动控制的流程图。
图10是表示搭载了本公开的第4实施方式所涉及的车辆的举动控制装置的车辆的结构的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。其中，在以下所示的实施方式中，在提及各要素的个数、数量、量、范围等的数字的情况下，除特别明示的情况、原理上可明确地确定为该数字的情况之外，本公开所涉及的思想并不限定于该提及的数字。另外，除了特别明示的情况、原理上可明确地确定为此的情况之外，以下所示的实施方式中说明的构造等并不一定是本公开所涉及的思想必需的。
1.第1实施方式
1－1.车辆的举动控制
使用图1对第1实施方式所涉及的举动控制进行说明。图1表示了用于对第1实施方式所涉及的举动控制进行说明的车辆的举动模型。在图1所示的举动模型图示了在第1实施方式中作为控制对象的举动参数和用于控制举动参数的操作参数。
在图1所示的车辆10的举动模型中，分别对后轴(第1轴)的左右轮14RL、14RR进行悬挂的悬架20RLA、20RRA构成为主动悬架。对前轴(第2轴)的右轮14FR进行悬挂的悬架20FRA也构成为主动悬架。详细而言，悬架20FRA、20RRA、20RLA是能够利用促动器26FR、26RR、26RL来对车轮14FR、14RR、14RL与车身12之间主动地赋予上下方向的控制力的所谓全主动悬架。对前轴的左轮14FL进行悬挂的悬架20FL是不具备促动器的一般的悬架、即非主动悬架。
在第1实施方式所涉及的举动控制中，使用由促动器(第1促动器)26RL赋予给左后轮14RL的控制力Frl作为操作参数。另外，还使用由促动器(第2促动器)26RR赋予给右后轮14RR的控制力Frr作为操作参数。并且，还使用由促动器(第3促动器)26FR赋予给右前轮14FR的控制力Ffr作为操作参数。
在图1所示的车辆10的举动模型中，车辆10的簧上重心位置处的运动模式即侧倾力矩Mr、俯仰力矩Mp以及举升Fh为举动参数。若在4个轮中的3个轮装备有促动器，则将它们的控制力作为操作参数，能够控制车辆10的侧倾、俯仰以及起伏的全部。因此，在第1实施方式所涉及的举动控制中，决定作为操作参数的各控制力Frl、Frr、Ffr以便实现各举动参数的请求值即请求侧倾力矩Mr、请求俯仰力矩Mp以及请求举升Fh。
其中，在车辆10中，进行与其举动有关的各种控制。例如，基于使用簧上加速度传感器的测量值而计算出的簧上状态量来进行抑制簧上部件的振动的簧上反馈控制。另外，基于使用簧上加速度传感器和车高传感器的各测量值而计算出的簧下状态量来进行抑制簧下部件的振动的簧下反馈控制。并且，也存在进行使用照相机图像、高精度地图数据的数据库来预读路面状态的预览控制(preview control)、对于转向操纵、加减速控制姿势的姿势控制的情况。当然，也可以组合进行这些各种控制。在这些控制中，根据其目的来请求各种力、力矩。
然而，无论请求了任何力、力矩，这些请求力、请求力矩都能够变换为车辆10的簧上重心位置处的运动模式。在本说明书中，将由侧倾力矩、俯仰力矩以及举升构成的运动模式称为重心三模式。以下，对将各种请求力、请求力矩变换为重心三模式的变换式进行说明。
首先，如以下那样定义在变换式中使用的参数。
lf：车辆的重心与前轴的重心之间的距离(参照图1)
lr：后轴的重心间距离(参照图1)
Tf：前轮距(参照图1)
Tr：后轮距(参照图1)
Fh：总的请求举升
Mr：总的请求侧倾力矩
Mp：总的请求俯仰力矩
Ffli：对于左前轮的上下方向的请求力
Ffri：对于右前轮的上下方向的请求力
Frli：对于左后轮的上下方向的请求力
Frri：对于右后轮的上下方向的请求力
(上述的各请求力包括前馈控制涉及的请求力和反馈控制涉及的请求力)
Ffin：对于前轴的右轮和左轮作用的同方向的合计请求力(前轴同相请求力)
Ffan：对于前轴的右轮和左轮作用的相反方向的合计请求力(前轴反相请求力)
Frin：对于后轴的右轮和左轮作用的同方向的合计请求力(后轴同相请求力)
Fran：对于后轴的右轮和左轮作用的相反方向的合计请求力(后轴反相请求力)
(上述的各同相请求力以及各反相请求力包括前馈控制涉及的请求力和反馈控制涉及的请求力)
Fhm：包括乘坐舒适性控制和姿势控制的模式控制下的请求举升
Mrm：包括乘坐舒适性控制和姿势控制的模式控制下的请求侧倾力矩Mpm：包括乘坐舒适性控制和姿势控制的模式控制下的请求俯仰力矩
对于各轮的上下方向的请求力能够通过以下的式1向重心三模式(the threecenter-of-gravity modes)变换。
Figure BDA0003847030860000061
各轴的同相请求力以及反相请求力能够通过以下的式2向重心三模式变换。
Figure BDA0003847030860000071
而且，如以下的式3所示那样，对通过式1计算的重心三模式的值以及通过式2计算的重心三模式的值加上模式控制的重心三模式的请求值。由此，可计算总的重心三模式的请求值、即总的请求举升Fh、总的请求侧倾力矩Mr以及总的请求俯仰力矩Mp。
Figure BDA0003847030860000072
通过使用了以上的式1、式2以及式3的变换，无论是进行与车辆10的举动有关的任何控制的情况，表示车辆10的举动的举动参数的请求值都能够用重心三模式的请求值表达。而且，若确定了重心三模式的请求值，则能够通过以下的式4涉及的变换来从重心三模式的请求值获得对于各促动器26FR、26RR、26RL的请求力。
Figure BDA0003847030860000073
在第1实施方式所涉及的举动控制中，控制促动器26RL以便赋予给左后轮14RL的上下方向的控制力成为请求力(第1请求力)Frl，同时控制促动器26RR以便赋予给右后轮14RR的上下方向的控制力成为请求力(第2请求力)Frr。并且，同时控制促动器26FR以便赋予给右前轮14FR的上下方向的控制力成为请求力(第3请求力)Ffr。这样，通过基于从重心三模式的请求值变换得到的请求力来控制各促动器26FR、26RR、26RL，可在车辆10中实现包括侧倾、俯仰以及起伏的全部的所希望的举动。
1－2.车辆的举动控制装置
接下来，使用图2对用于执行上述的举动控制的举动控制装置进行说明。图2表示搭载了第1实施方式所涉及的车辆的举动控制装置的车辆10的结构。
如图2所示，车辆10在前轴16F具备作为转向操纵轮的左前轮14FL和右前轮14FR，在后轴16R具备作为非转向操纵轮的左后轮14RL和右后轮14RR。但是，可以在后轮14RL、14RR也设置有转向操纵机构。另外，车辆10可以是驱动前轮14FL、14FR的前轮驱动车，也可以是驱动后轮14RL、14RR的后轮驱动车，也可以是驱动前轮14FL、14FR和后轮14RL、14RR的全轮驱动车。
车辆10具备从车身12对左前轮14FL进行悬挂的悬架20FL、从车身12对右前轮14FR进行悬挂的悬架20FRA、从车身12对左后轮14RL进行悬挂的悬架20RLA、以及从车身12对右后轮14RR进行悬挂的悬架20RRA。如上述那样，前轴16F的右侧的悬架20FRA和后轴16R的左右的悬架20RLA、20RRA是主动悬架(全主动悬架)，仅前轴16F的左侧的悬架20FL是非主动悬架。
作为非主动悬架的前轴16F的左侧的悬架20FL具备弹簧22FL和减震器24FL。作为主动悬架的前轴16F的右侧的悬架20FRA除了具备弹簧22FR和减震器24FR之外还具备促动器26FR。促动器26FR设置于车身12与减震器24FR的活塞杆之间。促动器26FR构成为在车身12与右前轮14FR之间以液压式或者电磁式产生上下方向的控制力。
作为主动悬架的后轴16R的悬架20RLA、20RRA也除了具备弹簧22RL、22RR和减震器24RL、24RR之外还具备促动器26RL、26RR。促动器26RL、26RR设置于车身12与减震器24RL、24RR的活塞杆之间。促动器26RL、26RR具有与促动器26FR相同的结构，在车身12与后轴16R的左右轮14RL、14RR之间产生上下方向的控制力。
在车辆10搭载有控制器30。控制器30通过CAN(Controller Area Network)等车载网络与被搭载于车辆10的传感器组40连接。控制器30从传感器组40取得信号。传感器组40例如包括加速度传感器、车高传感器、车轮速传感器等测量与车辆10的举动相关的物理量的传感器。另外，控制器30还与促动器26FR、26RL、26RR通过车载网络连接。
控制器30具备处理器32和与处理器32结合了的存储器34。在存储器34存储有可由处理器32执行的程序36和与之相关的各种信息。存储于存储器34的程序36包括举动控制程序。通过由处理器32执行举动控制程序，可实现在“1－1.车辆的举动控制”中说明的举动控制。由此，从控制器30向促动器26FR、26RL、26RR赋予作用于车身12与车轮14FR、14RL、14RR之间的上下方向的请求力作为操作信号。
图3是处理器32执行举动控制程序时由控制器30执行的举动控制的流程图。首先，在步骤S11中，控制器30根据由传感器组40测量出的与车辆10的举动相关的物理量计算举动参数的请求值。第1实施方式中计算的举动参数的请求值是重心三模式的请求值、即请求举升Fh、请求侧倾力矩Mr以及请求俯仰力矩Mp。
在步骤S12中，控制器30将重心三模式的请求值变换为对于促动器26FR、26RL、26RR的请求力Ffr、Frl、Frr。在该变换中使用式4。
在步骤S13中，控制器30基于请求力Frr来控制对右后轮14RR进行悬挂的悬架20RRA的促动器26RR。同时，控制器30基于请求力Frl来控制对左后轮14RL进行悬挂的悬架20RLA的促动器26RL。另外，同时控制器30基于请求力Ffr来控制对右前轮14FR进行悬挂的悬架20FRA的促动器26FR。
通过由控制器30执行包括以上的步骤的举动控制，从而在车辆10中可实现用重心三模式表达的所希望的举动。
2.第2实施方式
2－1.车辆的举动控制
使用图4对第2实施方式所涉及的举动控制进行说明。图4表示用于对第2实施方式所涉及的举动控制进行说明的车辆的举动模型。在图4所示的举动模型图示了在第2实施方式中作为控制对象的举动参数和用于控制举动参数的操作参数。
在图4所示的车辆10的举动模型中，分别对后轴(第1轴)的左右轮14RL、14RR进行悬挂的悬架20RLA、20RRA构成为主动悬架。详细而言，悬架20RRA、20RLA是能够利用促动器26RR、26RL对车轮14RR、14RL与车身12之间主动地赋予上下方向的控制力的所谓全主动悬架。分别对前轴(第2轴)的左右轮14FL、14FR进行悬挂的悬架20FL、20FR是不具备促动器的一般的悬架、即非主动悬架。
另外，在图4所示的车辆10的举动模型中，车辆10在前轴具备主动稳定器50。主动稳定器50能够利用电动促动器54产生侧倾力矩，并以反相对左前轮14FL和右前轮14FR赋予上下方向的控制力以便与该侧倾力矩相互平衡。车辆10在后轴不具备主动稳定器。但是，也可以在后轴设置不具备电动促动器的一般的稳定器。
在第2实施方式所涉及的举动控制中，使用由促动器(第1促动器)26RL赋予给左后轮14RL的控制力Frl作为操作参数。另外，还使用由促动器(第2促动器)26RR赋予给右后轮14RR的控制力Frr作为操作参数。并且，还使用由主动稳定器50的电动促动器54赋予的力矩Mfh作为操作参数。
如在第1实施方式中亦说明那样，在与车辆10的举动有关的控制中，根据其目的而要求各种力、力矩。然而，在图4所示的举动模型中，在前轴的上下方向未赋予自由度。因此，在第2实施方式所涉及的举动控制中，运动模式控制所涉及的请求值、即重心三模式的请求值中的请求举升和请求俯仰力矩为零。另外，前轴同相请求力也为零。并且，为了简单，作用于各轮的上下方向的请求力被汇总为前轴或后轴的同相请求力或反相请求力。
通过如以上那样整理举动参数的请求值，在图4所示的举动模型中，可使用后轴同相请求力Frin和利用以下的式5计算的请求侧倾力矩Mr作为举动参数的请求值。
Figure BDA0003847030860000101
此外，关于作用于后轴的同相的力(详细而言，对于后轴的左右轮作用的同相的力)，可以仅通过前馈控制、反馈控制来进行减振。然而，在该情况下，虽然振动减少，但依然留下俯仰。鉴于此，若优先减少俯仰，则还能够进行留下起伏而减少俯仰的控制。该情况下的后轴同相请求力被定义为Frin2。
以通过后轴同相请求力Frin来抵消作用于后轴的同相的力、将与前轴的左右轮的同相的活动同样的活动附加至后轴、且由后轴全部担负与簧上反馈控制中的俯仰量的控制相关的请求力矩的方式计算后轴同相请求力Frin2。这里，例如考虑以前馈方式再现前轴的左右轮的同相的活动，并增加簧上反馈控制中的俯仰量的控制作为反馈控制。根据这样的考虑方法，在将前轴的左右轮的同相的活动引起的簧下位移设为Z1fin、将后轴的左右轮的同相的活动下的悬架刚度(wheel rate)设为Krin、将轴距设为l[m]、将车速设为v[mps]、将后轴的促动器的系统总延迟设为tdr的情况下，利用以下的式6来计算后轴同相请求力Frin2。
Figure BDA0003847030860000102
在第2实施方式所涉及的举动控制中，决定作为操作参数的控制力Frl、Frr以及力矩Mfh的各请求值以便可实现各举动参数的请求值、即请求侧倾力矩Mr和后轴同相请求力Frin(或Frin2)。详细而言，需要将后轴同相请求力Frin(或Frin2)同等分配给后轴16R的左右的促动器26RL、26RR。请求侧倾力矩Mr的前后分配可以是任意的比例。若将请求侧倾力矩Mr的向前轴16F的分配率设为α，则利用以下的式7来计算对于主动稳定器50的请求力矩Mfh。而且，利用以下的式8来计算对于后轴16R的左侧的促动器26RL的请求力Frl，利用以下的式9来计算对于后轴16R的右侧的促动器26RR的请求力Frr。
Mfh＝αMr…式7
Figure BDA0003847030860000111
Figure BDA0003847030860000112
在第2实施方式所涉及的举动控制中，控制主动稳定器50以便利用以反相赋予给前轴16F的左右轮14FL、14FR的上下方向的控制力产生请求力矩Mfh。同时，控制促动器26RL以便赋予给左后轮14RL的上下方向的控制力成为请求力(第1请求力)Frl，并控制促动器26RR以便赋予给右后轮14RR的上下方向的控制力成为请求力(第2请求力)Frr。
通过进行以上那样的举动控制，能够实现请求侧倾力矩Mr和后轴同相请求力Frin(或Frin2)，实现所希望的车辆10的举动。特别在使用后轴同相请求力Frin作为举动参数的请求值的情况下，能够减少后轴16R的上下移动来使靠近后轴16R的乘员的舒适性提高。另一方面，在使用后轴同相请求力Frin2作为举动参数的请求值的情况下，通过消除俯仰而留下起伏，能够通过自然的活动来减少乘员的不适感、不协调感。另外，通过降低向前轴16F的分配率α并提高向后轴16R的左右的促动器26RL、26RR的分配率，还能够防止主动稳定器50的输出相对于请求而不足。即，通过恰当地设定分配率α能够扩大可控制的范围。
2－2.车辆的举动控制装置
接下来，使用图5对用于执行上述的举动控制的举动控制装置进行说明。图5表示搭载了第2实施方式所涉及的车辆的举动控制装置的车辆10的结构。其中，在图5中，对与图2所示的第1实施方式共通的要素标注共通的附图标记。简化或省略关于图5所示的车辆10的要素中的在第1实施方式中已经说明的要素的说明。
如图5所示，车辆10具备从车身12对左前轮14FL进行悬挂的悬架20FL、从车身12对右前轮14FR进行悬挂的悬架20FR、从车身12对左后轮14RL进行悬挂的悬架20RLA、以及从车身12对右后轮14RR进行悬挂的悬架20RRA。如上述那样，后轴16R的左右的悬架20RLA、20RRA是主动悬架(全主动悬架)，前轴16F的左右的悬架20FL、20FR是非主动悬架。
作为非主动悬架的前轴16F的左右的悬架20FL、20FR具备弹簧22FL、22FR和减震器24FL、24FR。作为主动悬架的后轴16R的左右的悬架20RLA、20RRA除了具备弹簧22RL、22RR和减震器24RL、24RR之外还具备促动器26RL、26RR。促动器26RL、26RR设置于车身12与减震器24RL、24RR的活塞杆之间。促动器26RL、26RR构成为在车身12与后轴16R的左右轮14RL、14RR之间以液压式或者电磁式产生上下方向的控制力。
车辆10在前轴16F具备主动稳定器50。主动稳定器50包括左稳定器杆52L、右稳定器杆52R以及电动促动器54。左稳定器杆52L与左前轮14FL的悬架20FL连结。右稳定器杆52R与右前轮14FR的悬架20FR连结。电动促动器54将左稳定器杆52L与右稳定器杆52R连结为可相对旋转。主动稳定器50构成为通过电动促动器54使左稳定器杆52L与右稳定器杆52R相对旋转来使前轴16F产生与该旋转方向相应的方向的侧倾力矩。
控制器30通过车载网络与促动器26RL、26RR和主动稳定器50的电动促动器54连接。在第2实施方式中，通过由处理器32执行程序36所包括的举动控制程序，可实现在“2－1.车辆的举动控制”中说明的举动控制。由此，从控制器30向促动器26RL、26RR赋予作用于车身12与车轮14RL、14RR之间的上下方向的请求力作为操作信号。另外，从控制器30向电动促动器54赋予在前轴16F产生的请求力矩作为操作信号。
图6是表示处理器32执行举动控制程序时由控制器30执行的举动控制的流程图。首先，在步骤S21中，控制器30根据由传感器组40测量出的与车辆10的举动相关的物理量来计算举动参数的请求值。第2实施方式中计算的举动参数的请求值是请求侧倾力矩Mr和后轴同相请求力Frin(或Frin2)。
在步骤S22中，控制器30将请求侧倾力矩Mr和后轴同相请求力Frin(或Frin2)变换为对于促动器26RL、26RR的请求力Frl、Frr和对于主动稳定器50的请求力矩Mfh。在该变换中使用式7至式9。
在步骤S23中，控制器30基于请求力Frr来控制后轴16R的右侧的悬架20RRA的促动器26RR。同时，控制器30基于请求力Frl来控制后轴16R的左侧的悬架20RLA的促动器26RL。另外，同时控制器30基于请求力矩Mfh来控制主动稳定器50的电动促动器54。
通过由控制器30执行包括以上的步骤的举动控制，从而在车辆10中可实现由请求侧倾力矩Mr和后轴同相请求力Frin(或Frin2)表达的所希望的举动。
3.第3实施方式
3－1.车辆的举动控制
使用图7来对第3实施方式所涉及的举动控制进行说明。图7表示用于对第3实施方式所涉及的举动控制进行说明的车辆的举动模型。在图7所示的举动模型图示了在第3实施方式中作为控制对象的举动参数和用于控制举动参数的操作参数。
在图7所示的车辆10的举动模型中，分别对后轴(第1轴)的左右轮14RL、14RR进行悬挂的悬架20RLA、20RRA构成为主动悬架。详细而言，悬架20RRA、20RLA是能够利用促动器26RR、26RL来对车轮14RR、14RL与车身12之间主动地赋予上下方向的控制力的所谓全主动悬架。分别对前轴(第2轴)的左右轮14FL、14FR进行悬挂的悬架20FL、20FR是不具备促动器的一般的悬架、即非主动悬架。
在第3实施方式所涉及的举动控制中，使用由促动器(第1促动器)26RL赋予给左后轮14RL的控制力Frl作为操作参数。另外，还使用由促动器(第2促动器)26RR赋予给右后轮14RR的控制力Frr作为操作参数。即，在第3实施方式所涉及的举动控制中，仅使用在后轴的左右赋予的上下方向的控制力Frl、Frr作为操作参数。
如在第1实施方式中亦说明那样，在与车辆10的举动有关的控制中，根据其目的来要求各种力、力矩。然而，在图7所示的举动模型中，在前轴的上下方向未赋予自由度。因此，在第3实施方式所涉及的举动控制中，运动模式控制所涉及的请求值、即重心三模式的请求值中的请求举升和请求俯仰力矩为零。另外，前轴同相请求力也为零。并且，为了简单，作用于各轮的上下方向的请求力被汇总为前轴或后轴的同相请求力或反相请求力。
通过如以上那样整理举动参数的请求值，由此在图7所示的举动模型中，可使用后轴同相请求力Frin和利用以下的式10计算的请求侧倾力矩Mr作为举动参数的请求值。
Figure BDA0003847030860000141
此外，关于作用于后轴的同相的力(详细而言，对于后轴的左右轮作用的同相的力)，可以仅通过前馈控制、反馈控制来进行减振。然而，该情况下，虽然振动减少，但依然留下俯仰。鉴于此，若优先减少俯仰，则还能够进行留下起伏而减少俯仰的控制。该情况下的后轴同相请求力被定义为Frin2。
以通过后轴同相请求力Frin来抵消作用于后轴的同相的力、将与前轴的左右轮的同相的活动同样的活动附加至后轴、且由后轴全部担负与簧上反馈控制中的俯仰量的控制相关的请求力矩的方式计算后轴同相请求力Frin2。这里，例如考虑以前馈方式再现前轴的左右轮的同相的活动，并增加簧上反馈控制中的俯仰量的控制作为反馈控制。根据这样的考虑，在将前轴的左右轮的同相的活动引起的簧下位移设为Z1fin、将后轴的左右轮的同相的活动下的悬架刚度设为Krin、将轴距设为l[m]、将车速设为v[mps]、将后轴的促动器的系统总延迟设为tdr的情况下，利用以下的式11来计算后轴同相请求力Frin2。
Figure BDA0003847030860000142
在第3实施方式所涉及的举动控制中，决定作为操作参数的控制力Frl、Frr的各请求值以便可实现各举动参数的请求值、即请求侧倾力矩Mr和后轴同相请求力Frin(或Frin2)。详细而言，需要将后轴同相请求力Frin(或Frin2)同等分配给后轴16R的左右的促动器26RL、26RR。另外，需要将请求侧倾力矩Mr全分配给后轴16R。根据这些条件，利用以下的式12来计算对于后轴16R的左侧的促动器26RL的请求力Frl，利用以下的
式13来计算对于后轴16R的右侧的促动器26RR的请求力Frr。
Figure BDA0003847030860000143
Figure BDA0003847030860000144
在第3实施方式所涉及的举动控制中，控制促动器26RL以便赋予给左后轮14RL的上下方向的控制力成为请求力(第1请求力)Frl，并控制促动器26RR以便赋予给右后轮14RR的上下方向的控制力成为请求力(第2请求力)Frr。
通过进行以上那样的举动控制，能够实现请求侧倾力矩Mr和后轴同相请求力Frin(或Frin2)，实现所希望的车辆10的举动。特别在使用后轴同相请求力Frin作为举动参数的请求值的情况下，能够减少后轴16R的上下移动来使靠近后轴16R的乘员的舒适性提高。另一方面，在使用后轴同相请求力Frin2作为举动参数的请求值的情况下，通过抵消俯仰而留下起伏，能够通过自然的活动来减少乘员的不适感、不协调感。
3－2.车辆的举动控制装置
接下来，使用图8对用于执行上述的举动控制的举动控制装置进行说明。图8表示搭载了第3实施方式所涉及的车辆的举动控制装置的车辆10的结构。其中，在图8中，对与图2所示的第1实施方式共通的要素标注共通的附图标记。简化或省略关于图8所示的车辆10的要素中的在第1实施方式中已经说明的要素的说明。
如图8所示，车辆10具备从车身12对左前轮14FL进行悬挂的悬架20FL、从车身12对右前轮14FR进行悬挂的悬架20FR、从车身12对左后轮14RL进行悬挂的悬架20RLA、以及从车身12对右后轮14RR进行悬挂的悬架20RRA。如上述那样，后轴16R的左右的悬架20RLA、20RRA是主动悬架(全主动悬架)，前轴16F的左右的悬架20FL、20FR是非主动悬架。
作为非主动悬架的前轴16F的左右的悬架20FL、20FR具备弹簧22FL、22FR和减震器24FL、24FR。作为主动悬架的后轴16R的左右的悬架20RLA、20RRA除了具备弹簧22RL、22RR和减震器24RL、24RR之外还具备促动器26RL、26RR。促动器26RL、26RR设置于车身12与减震器24RL、24RR的活塞杆之间。促动器26RL、26RR构成为在车身12与后轴16R的左右轮14RL、14RR之间以液压式或者电磁式产生上下方向的控制力。
控制器30通过车载网络与促动器26RL、26RR连接。在第3实施方式中，通过由处理器32执行程序36所包括的举动控制程序，可实现在“3－1.车辆的举动控制”中说明的举动控制。由此，从控制器30向促动器26RL、26RR赋予作用于车身12与车轮14RL、14RR之间的上下方向的请求力作为操作信号。
图9是处理器32执行举动控制程序时由控制器30执行的举动控制的流程图。首先，在步骤S31中，控制器30根据由传感器组40测量出的与车辆10的举动相关的物理量来计算举动参数的请求值。第3实施方式中计算的举动参数的请求值是请求侧倾力矩Mr和后轴同相请求力Frin(或Frin2)。
在步骤S32中，控制器30将请求侧倾力矩Mr和后轴同相请求力Frin(或Frin2)变换为对于促动器26RL、26RR的请求力Frl、Frr。在该变换中使用式12以及式13。
在步骤S33中，控制器30基于请求力Frr来控制后轴16R的右侧的悬架20RRA的促动器26RR。同时，控制器30基于请求力Frl来控制后轴16R的左侧的悬架20RLA的促动器26RL。
通过由控制器30执行包括以上的步骤的举动控制，在车辆10可实现由请求侧倾力矩Mr和后轴同相请求力Frin(或Frin2)表达的所希望的举动。
4.第4实施方式
图10表示搭载了本公开的第4实施方式所涉及的车辆的举动控制装置的车辆的结构。其中，在图10中，对与图2所示的第1实施方式共通的要素标注共通的附图标记。简化或省略关于图10所示的车辆10的要素中的在第1实施方式中已经说明的要素的说明。
如图10所示，车辆10具备从车身12对左前轮14FL进行悬挂的悬架20FL、从车身12对右前轮14FR进行悬挂的悬架20FRA、从车身12对左后轮14RL进行悬挂的悬架20RL、以及从车身12对右后轮14RR进行悬挂的悬架20RR。在第4实施方式中，仅前轴16F的右侧的悬架20FRA是主动悬架(全主动悬架)，其他悬架20FL、20RL、20RR是非主动悬架。
作为非主动悬架的前轴16F的左侧的悬架20FL和后轴16R的悬架20RL、20RR具备弹簧22FL、22RL、22RR和减震器24FL、24RL、24RR。作为主动悬架的前轴16F的右侧的悬架20FRA除了具备弹簧22FR和减震器24FR之外还具备促动器26FR。促动器26FR设置于车身12与减震器24FR的活塞杆之间。促动器26FR构成为在车身12与右前轮14FR之间以液压式或者电磁式产生上下方向的控制力。
在第4实施方式中，车辆10在后轴16R的左右轮14RL、14RR具备轮内马达60RL、60RR。轮内马达60RL、60RR例如可以是直接驱动方式，也可以是齿轮减速方式。通过悬架20RL的几何结构(geometry)，从轮内马达60RL作用于左后轮14RL的制动力或驱动力产生作用于左后轮14RL与车身12之间的上下方向的控制力。即，轮内马达60RL作为对左后轮14RL赋予上下方向的控制力的第1促动器动作。另外，通过悬架20RR的几何结构，从轮内马达60RR作用于右后轮14RR的制动力或驱动力产生作用于右后轮14RR与车身12之间的上下方向的控制力。即，轮内马达60RR作为对右后轮14RR赋予上下方向的控制力的第2促动器动作。
在第4实施方式所涉及的举动控制中，能够将由后轴16R的左右的轮内马达60RL、60RR分别赋予的上下方向的控制力和由前轴16F的右侧的促动器26FR赋予的上下方向的控制力作为操作参数来使用。由于这3个上下方向的控制力能够独立地控制，所以与第1实施方式所涉及的举动控制装置同样，能够控制车辆10的侧倾、俯仰以及起伏的全部。在第4实施方式所涉及的举动控制中，以能实现重心三模式的请求值、即请求侧倾力矩Mr、请求俯仰力矩Mp以及请求举升Fh的方式决定上述的3个控制力。
控制器30通过车载网络与轮内马达60RL、60RR和促动器26FR连接。从控制器30向轮内马达60RL、60RR赋予作用于车身12与后轴16R的左右轮14RL、14RR之间的上下方向的请求力作为操作信号。从控制器30向促动器26FR赋予作用于车身12与前轴16F的右轮14FR之间的上下方向的请求力作为操作信号。在第4实施方式所涉及的举动控制中，通过由处理器32执行程序36所包括的举动控制程序，可实现使用了轮内马达60RL、60RR和促动器26FR的重心三模式的控制。
5.其他实施方式
在第1实施方式中，可以代替前轴16F的右侧的悬架而将左侧的悬架设计为主动悬架。另外，也可以将前轴16F的左右的悬架设计为主动悬架，将后轴16R的单侧的悬架设计为主动悬架。
在第2实施方式中，可以将前轴16F的左右的悬架设计为主动悬架，将后轴16R的左右的悬架设计为非主动悬架，对后轴16R设置主动稳定器。其中，将后轴16R的左右的悬架设计为主动悬架的优点在后座乘员的舒适性上很大，另外，还存在能够实现预览控制这一优点。
在第3实施方式中，可以将前轴16F的左右的悬架设计为主动悬架，将后轴16R的左右的悬架设计为非主动悬架。其中，将后轴16R的左右的悬架设计为主动悬架的优点在后座乘员的舒适性上很大，另外，还存在能够实现预览控制这一优点。并且，在搭载性、热损伤的方面上也优选将后轴16R的左右的悬架设计为主动悬架。
在第2实施方式以及第3实施方式中，可以将后轴16R的悬架20RLA、20RRA设计为非主动悬架，并取而代之具备第4实施方式那样的轮内马达60RL、60RR。
在第1实施方式至第4实施方式中，搭载于车辆10的主动悬架可以是通过使弹簧、衰减力的系数可变来产生上下方向的控制力的所谓半主动悬架。另外，在第1实施方式的情况下，可以将前轴16F的悬架20FRA设计为全主动悬架，将后轴16R的悬架20RLA、20RRA设计为半主动悬架。相反，也可以将前轴16F的悬架20FRA设计为半主动悬架，将后轴16R的悬架20RLA、20RRA设计为全主动悬架。

Claims (6)

1.一种车辆的举动控制装置，其特征在于，包括：
第1促动器，构成为对车辆的前轴和后轴中的第1轴的左轮赋予上下方向的控制力；
第2促动器，构成为与所述第1促动器独立动作，并构成为对所述第1轴的右轮赋予上下方向的控制力；以及
控制器，
该控制器构成为：
计算表示所述车辆的举动的举动参数的请求值，并将其变换为对于所述第1促动器的第1请求力和对于所述第2促动器的第2请求力，控制所述第1促动器以便赋予给所述第1轴的左轮的上下方向的控制力成为所述第1请求力，且控制所述第2促动器以便赋予给所述第1轴的右轮的上下方向的控制力成为所述第2请求力。
2.根据权利要求1所述的车辆的举动控制装置，其特征在于，
所述控制器构成为计算作用于所述车辆的重心的请求侧倾力矩和作用于所述第1轴的左右轮的上下方向的同相的请求力作为所述举动参数的请求值。
3.根据权利要求1所述的车辆的举动控制装置，其特征在于，
还包括主动稳定器，该主动稳定器构成为以反相对所述前轴与所述后轴中的第2轴的左右轮赋予上下方向的控制力，其中，
所述控制器构成为计算作用于所述车辆的重心的请求侧倾力矩和作用于所述第1轴的左右轮的上下方向的同相的请求力作为所述举动参数的请求值，
所述控制器构成为将所述举动参数的请求值变换为所述第1请求力、所述第2请求力、以及对于所述主动稳定器的请求力矩，
所述控制器构成为控制所述第1促动器以便赋予给所述第1轴的所述左轮的上下方向的控制力成为所述第1请求力，
所述控制器构成为控制所述第2促动器以便赋予给所述第1轴的所述右轮的上下方向的控制力成为所述第2请求力，
所述控制器构成为控制所述主动稳定器以便利用以反相赋予给所述第2轴的所述左右轮的上下方向的控制力来产生所述请求力矩。
4.根据权利要求1所述的车辆的举动控制装置，其特征在于，
还包括第3促动器，该第3促动器构成为与所述第1促动器以及所述第2促动器独立动作，并构成为对所述前轴和所述后轴中的第2轴的单轮赋予上下方向的控制力，其中，
所述控制器构成为计算作用于所述车辆的重心的请求侧倾力矩、请求俯仰力矩以及请求举升作为所述举动参数的请求值，
所述控制器构成为将所述举动参数的请求值变换为所述第1请求力、所述第2请求力、以及对于所述第3促动器的第3请求力，
所述控制器构成为控制所述第1促动器以便赋予给所述第1轴的所述左轮的上下方向的控制力成为所述第1请求力，
所述控制器构成为控制所述第2促动器以便赋予给所述第1轴的所述右轮的上下方向的控制力成为所述第2请求力，
所述控制器构成为控制所述第3促动器以便赋予给所述第2轴的所述单轮的上下方向的控制力成为所述第3请求力。
5.根据权利要求4所述的车辆的举动控制装置，其特征在于，
所述第1促动器和所述第2促动器是相同种类的促动器，
所述第3促动器是与所述第1促动器以及所述第2促动器相同种类的促动器。
6.根据权利要求4所述的车辆的举动控制装置，其特征在于，
所述第1促动器和所述第2促动器是相同种类的促动器，
所述第3促动器是与所述第1促动器以及所述第2促动器不同种类的促动器。
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