车辆行为控制设备和控制方法

专利名称：车辆行为控制设备和控制方法
技术领域：
本发明涉及车辆行为控制的技术领域。
背景技术：
这种技术例如在日本专利申请公报No. 2007-239592 ( JP-A-2007-239592 ) 和日本专利申请z^报No. 2007-106274 (JP-A-2007-106274) 中有所公开。JP-A-2007-239592公开了这样一种技术，即通过根据车辆 转弯时产生的横摆角速度修改可变压缩比机构的压缩比目标值，换言之， 通过修改车辆的重心位置，来改进车辆操纵性能。JP-A-2007-106274公开 了一种用于使后轮沿抵消由绕驱动源(发动机等)的旋转轴线旋转的旋转 角加速度产生的横摆力矩的方向转弯的技术。
顺便提及，当构成动力传动系(如发动机)的一部分的旋转体的轴的 方向在旋转体旋转期间偏转时，则根据角动量守恒定律认为产生了陀螺力 矩(gyro moment)。然而，JP-A-2007-239592和JP-A-2007-106274都没 有记载利用了这种陀螺力矩的车辆行为控制。

发明内容
本发明提供了一种能够通过使构成动力传动系的一部分的旋转体的轴 的方向偏转(偏向，deflect)来适当地控制车辆行为的车辆行为控制设备。
根据本发明的笫一方面的车辆行为控制设备包括旋转体，所述旋转 体形成安装在车辆中的动力传动系的一部分;和轴偏转装置(轴偏转单元), 所述轴偏转装置设定用于得到目标车辆行为的车辆行为目标值，并且根据 所述车辆行为目标值使所述旋转体的旋转轴的方向相对于车体偏转。
5该车辆行为控制设备对车辆进行控制以实现目标车辆行为。更具体地， 所述旋转体形成诸如发动机或随发动机旋转的变速器之类的动力传动系的 一部分。另外，轴偏转装置使旋转体的旋转轴的方向相对于车体偏转。当 在旋转体旋转期间使旋转轴偏转时，在车辆中产生陀螺力矩。因此，轴偏 转装置通过根据车辆行为目标值使旋转体的旋转轴的方向偏转，而使陀螺 力矩作用于车辆上，由此实现目标车辆行为。因此，根据上述车辆行为控 制设备，可通过使用已存在的车辆构成部件(如发动机或电机)作为旋转 体并且利用通过使旋转体的旋转轴的方向偏转而产生的陀螺力矩，来适当 地控制车辆行为。
所述轴偏转装置可基于所述旋转体的旋转速度来使所述旋转轴偏转。 所述轴偏转装置基于所述旋转体的旋转速度来设定所述旋转轴的偏转 程度。换言之，旋转体的旋转速度根据车辆的要求驱动力而改变，从而通
因此，轴偏转装置基于旋转体的旋转速度使旋转轴偏转。因而，能够使合 适的陀螺力矩作用于车辆上。
所述轴偏转装置可基于所述旋转体的旋转速度来设定所述旋转轴的偏 转速度。以此方式能够使更加合适的陀螺力矩作用于车辆上。
所述旋转体的旋转轴可沿车辆的前后方向设置，且所述轴偏转装置可 通过改变所述旋转体的俯仰角来使所述旋转轴的方向偏转。当在以此方式 构成的车辆中旋转体的俯仰角改变时，围绕4t转体的横摆轴线产生陀螺力 矩(横摆力矩)使得一力矩在横摆方向上作用于车辆上。因此，能够利用 通过改变旋转体的俯仰角而产生的横摆力矩，来改进车辆在横摆方向上的 操纵性能。
所述旋转体的旋转轴可沿车辆的左右方向设置，且所述轴偏转装置可 通过改变所述旋转体的俯仰角来使所述旋转轴的方向偏转。在以此方式构
:横摆力矩)，来改进车辆在横摆方向上的操纵性能。'、 所述轴偏转装置可基于驾驶员的转向操作来设定车辆行为目标值，以得到关于车辆才黄摆方向的目标车辆行为。以此方式，能够改进与驾驶员的 转向操作相关的车辆横摆方向操纵性能。例如，能够改进车辆对转向输入 的响应性。
所述旋转体的旋转轴可沿车辆的前后方向设置，且所述轴偏转装置可 通过改变所述旋转体的横摆角来使所述旋转轴的方向偏转。当在以此方式 构成的车辆中旋转体的横摆角改变时，围绕旋转体的俯仰轴线产生陀螺力 矩(俯仰力矩)4吏得一力矩在俯仰方向上作用于车辆上。因此，根据上述 的车辆行为控制设备，能够利用通过改变旋转体的横摆角而产生的俯仰力
矩，来改进车辆在俯仰方向上的操纵性能。
所述轴偏转装置可基于车辆姿态来设定车辆行为目标值，以得到关于 车辆俯仰方向的目标车辆行为。以此方式，例如可在加速和减速期间l吏车 辆姿态稳定。
所述旋转体的旋转轴可沿车辆的左右方向设置，且所述轴偏转装置可 通过改变所述旋转体的横摆角来使所述旋转轴的方向偏转。当在以此方式 构成的车辆中旋转体的横摆角改变时，围绕旋转体的俯仰轴线产生陀螺力 矩(俯仰力矩)使得一力矩在侧倾方向上作用于车辆上。因此，能够利用 通过改变旋转体的横摆角而产生的俯仰力矩，来改进车辆在侧倾方向上的 操纵性能。
所述轴偏转装置可基于驾驶员的转向操作来设定车辆行为目标值，以 得到关于车辆侧倾方向的目标车辆行为。以此方式，例如可在车辆转弯时 使车辆姿态稳定。


通过下面参照附图对示例性实施例的说明，本发明的上述以及其它特
征及优点将更为清晰，附图中相同的标号用于表示相同的元件，其中 图l是根据第一实施例的车辆的示意性结构图； 图2是示出根据笫一实施例的车辆行为控制方法的图； 图3是示出根据第一实施例的车辆行为的图；图4是示出俯仰角速度控制程序的流程图5是根据第二实施例的车辆的示意性结构图6是才艮据第三实施例的车辆的示意性结构图7是示出根据笫三实施例的车辆行为控制方法的图8是才艮据第四实施例的车辆的示意性结构图9是示出根据第四实施例的车辆行为控制方法的图。
具体实施例方式
下面参照

本发明的实施例。
首先，将参照

本发明的第一实施例。
图1是示出车辆100的结构的示意图，在该车辆100中应用了根据第 一实施例的车辆行为控制设备。图1是从上方观察时车辆100的俯视图， 其中左手方向表示车辆的前方，右手方向表示车辆的后方，虛线箭头表示 信号输^sj输出。
车辆100主要包括动力传动系1、旋转体2、旋转轴3、差速齿轮4、 驱动轴5、前轮6F、后轮6R、动力传动系移动控制装置7、方向盘8、发 动机转速传感器IO、转向角传感器11和控制器20。注意，车辆100对应 于FR型车辆，其中动力传动系1设置在前侧并且后轮6R被驱动。
旋转轴3沿车辆100的前后方向设置在动力传动系1中，动力传动系 1包括图中未示出的发动机、变速器等。在图1中，发动机、变速器等的 外形由动力传动系1的外形表示。旋转体2形成为动力传动系1的一部分 且根据发动机的转速而旋转。更具体地，旋转体2以旋转轴3作为中心轴 线绕动力传动系1的侧倾轴线旋转。旋转体2对应于多个在动力传动系1 中随发动机的旋转而旋转的旋转部件(例如飞轮、变矩器等)。在图1中， 为了描述方便将旋转体2示出为一个单体。旋转轴3对应于旋转体2的旋 转轴以及来自发动机的动力被传递到的输出轴。被传递到旋转轴3的发动 机动力经由差速齿轮4和驱动轴5被传递到后轮(驱动轮)6R。发动机转 速传感器10检测动力传动系1中的发动机转速，并向控制器20传递对应于检测到的发动机转速的检测信号。
对动力传动系l提供多个动力传动系移动控制装置7，所述动力传动 系移动控制装置7构造成能够使动力传动系l运动。更具体地，动力传动 系移动控制装置7构造成能够改变动力传动系l的俯仰轴线角。换言之， 动力传动系移动控制装置7使包括旋转体2的动力传动系1围绕俯仰轴线 转动。例如，使用属于所谓的主动控制式支座(具有内置致动器的固定件， ACM)类型的发动机固定件形成动力传动系移动控制装置7。动力传动系 移动控制装置7被由控制器20提供的控制信号控制。
当驾驶员进行转向操作时使用方向盘8，且转向角传感器11检测转向 角。转向角传感器11将对应于所检测到的转向角的检测信号传递到控制器 20。
控制器20是包括附图中未示出的中央处理单元(CPU)、只读存储器 (ROM)、随机存取存储器(RAM)等的电子控制单元，并对车辆100 的各构成元件进行控制。在本实施例中，控制器20通过与动力传动系移动 控制装置7—起用作根据本发明的轴偏转装置，来进行车辆行为控制。具 体地，控制器20设定车辆行为目标值以得到目标车辆行为，且根据车辆行 为目标值进行控制以使旋转体2的旋转轴3的方向相对于车体偏转。更具 体地，控制器20进行控制以通过控制动力传动系移动控制装置7来改变旋 转体2的俯仰轴线角。
下面说明根据第 一 实施例的车辆行为控制方法。
在笫一 实施例中，控制器20进行控制以改变旋转体2的俯仰轴线角(下 文中称为"俯仰角")。具体地，控制器20通过控制动力传动系移动控制 装置7来控制旋转体2的俯仰角速度，从而得到关于车辆100的横摆方向 的目标车辆行为。更具体地，控制器20通过利用通过使旋转体2绕俯仰轴 线运动而产生的陀螺力矩控制旋转体2的俯仰角速度，来获取在车辆100 的横摆方向上的目标车辆行为。
参照图2，下面详细说明根据笫一实施例的车辆行为控制方法。图2 是动力传动系l的透视图，其中，如果动力传动系l被水平放置，则X轴线和Y轴线被限定在动力传动系l的水平方向上，Z轴线被限定在动力传 动系l的竖直方向上。X轴线实质上与旋转体2的旋转轴3—致。注意在 本说明书中，X轴线被定义为动力传动系1的侧倾轴线，Y轴线被定义为 动力传动系1的俯仰轴线，Z轴线被定义为动力传动系1的横摆轴线。换 言之，X轴线、Y轴线、Z轴线分别被定义为旋转体2的侧倾轴线、旋转 体2的俯仰轴线、旋转体2的横摆轴线。
动力传动系1的旋转体2随发动机旋转而绕侧倾轴线(X轴线)旋转。 在此情况下，旋转体2的角动量H利用旋转体2的惯性矩I和旋转体2绕 侧倾轴线的角速度cox由式(1)表示。
H=I肌 (1)
惯性矩I是基于旋转体2的质量等规定的常量，角速度cox则根据发 动机转速来确定。当在此条件下通过控制动力传动系移动控制装置7使动 力传动系1绕俯仰轴线(Y轴线)转动时，才艮据角动量守恒定律，关于动 力传动系1的横摆轴线(Z轴线)产生陀螺力矩，如空心箭头Al所示。 注意，使动力传动系l绕俯仰轴线转动相当于使旋转体2的旋转轴3的方 向偏转，更具体地说是改变旋转体2的俯仰角速度。
更具体地，当动力传动系1关于俯仰轴线以角速度(俯仰角速度)coy 运动时产生的陀螺力矩M利用旋转体2的上述角动量H由式(2)表示。
-M=H x oy (2)
式(2)中的"x"表示矢量乘积。陀螺力矩M对应于大小为"IX(ox xcoy"、关于横摆轴线(Z轴线)的力矩。换言之，通过利用动力传动系 移动控制装置7控制动力传动系1的俯仰角速度oy，能够改变在动力传动 系1的横摆方向上产生的陀螺力矩M (下文中将横摆方向陀螺力矩M简 称为"横摆力矩")的大小和方向。
图3是示出当以上述方式产生横摆力矩时车辆行为的视图。图3所示 的视图对应于图1中所示的车辆100。如上所迷，当包括在内部旋转的旋 转体2的动力传动系1关于俯仰轴线运动时，便产生横摆力矩(陀螺力矩)，如箭头A2所示。由于动力传动系1被固定在车辆100上，该力矩在横摆 方向上作用于车辆IOO上，如箭头A3所示。
在第一实施例中，控制器20利用通过以此方式使动力传动系1关于俯 仰轴线运动而产生的横摆力矩(陀螺力矩)，来控制车辆IOO在横摆方向 上的车辆行为。具体地，首先，控制器20基于驾驶员的转向操作(见箭头 A4 )设定车辆行为目标值，以得到关于车辆100的横摆方向的目标车辆行 为。更具体地，控制器20由从转向角传感器11获取的转向角来确定转向 方向和转向速度，并基于转向方向和转向速度设定待作用到车辆100上的 横摆力矩(下文称为"要求横摆力矩Mz，，)作为车辆行为目标值。例如， 控制器20设定要求横摆力矩Mz,以改进车辆100对转向的响应性，或换 言之改进转向感。另外，当通过其它控制实施与转向相关的车辆行为控制 时，控制器20可设定要求横摆力矩Mz以补偿所述其它控制的目标车辆行 为与当实施所述其它控制时的实际车辆行为之差。
然后，控制器20计算实现以此方式确定的要求横摆力矩Mz所需的动 力传动系1的俯仰角速度wy (大小、方向)。更具体地，控制器20利用 旋转体2的惯性矩I、旋转体2关于侧倾轴线的角速度肌和要求横摆力矩 Mz计算俯仰角速度coy。这里，当使用式(2)时，对应于陀螺力矩M的 要求横摆力矩Mz由"Mz=Hxcoy，，表示，这也可以被"Mz= I cox coy" 代替，因此，俯仰角速度coy由下式(3)表示。
oy= Mz /(1肌) (3)
式(3 )中旋转体2关于侧倾轴线的角速度肌根据发动机转速(由发 动机转速传感器10检测)确定。控制器20利用式(3 )计算俯仰角速度coy。 然后控制器20控制动力传动系移动控制装置7 {吏得动力传动系1以算出的 俯仰角速度coy运动。
根据第一实施例的车辆行为控制方法，可利用现有的车辆构成部件(如 发动机或电机)作为旋转体、利用通过使旋转体的旋转轴方向偏转而产生 的陀螺力矩，来适当地控制车辆行为。更具体地，可通过适当地使用通过控制动力传动系1的俯仰角速度wy产生的横摆力矩(陀螺力矩)来改进 与驾驶员的转向操作相关的车辆100在横摆方向上的操纵性能。例如，能 改进车辆100对转向输入的响应性。
下面，将参照图4说明在实际中由控制器20实施以实现上述车辆行为 控制方法的程序(俯仰角速度控制程序)的示例。图4是示出俯仰角速度 控制程序的流程图。该程序例如在由驾驶员输入转向时被实施。
首先，在步骤101中，控制器20获取传感器值。更具体地，控制器 20获取来自发动机转速传感器10的发动机转速和来自转向角传感器11的 转向角。然后程序进行到步骤102。在步骤102中，控制器20由在步骤101 中获取的传感器值确定发动机旋转角速度、转向方向和转向速度。注意， 发动机旋转角速度对应于上述旋转体2关于侧倾轴线的角速度ox。然后程 序进行到步骤103。
在步骤103中，首先，控制器20基于在步骤102中获取的转向方向、 转向速度等确定要求横摆力矩Mz。例如，控制器20确定要求横摆力矩 Mz的目的是改进车辆100对转向的响应性，或换言之改进转向感。然后 控制器20计算实现确定的要求横摆力矩Mz所需的动力传动系1的俯仰角 速度coy。具体地，控制器20利用旋转体2的惯性矩I、旋转体2关于侧 倾轴线的角速度cox和要求横摆力矩Mz，来计算俯仰角速度coy (大小、 方向)。更具体地，控制器20利用上述式(3)来计算俯仰角速度(oy。然 后程序进行到步骤104。
在步骤104中，控制器20控制动力传动系移动控制装置7使得动力传 动系1以在步骤103中计算出的俯仰角速度。y运动。换言之，控制器20 向动力传动系移动控制装置7传递对应于俯仰角速度coy的控制信号。当 上迷程序完成时，程序退出流程。
根据该俯仰角速度控制程序，与驾驶员的转向操作相关的车辆100在 横摆方向上的操纵性能可通过适当地使用通过控制动力传动系1的俯仰角 速度coy产生的横摆力矩而得到改进。
下面将说明本发明的第二实施例。
12在第二实施例中，与第一实施例相似，根据车辆行为目标值实施对使 旋转体的旋转轴方向相对于车体偏转的控制。更具体地，实施控制以改变 在动力传动系内部旋转的旋转体的俯仰角。然而，在第一实施例中，动力
传动系1的旋转轴3沿车辆100的前后方向设置，而在第二实施例中，动 力传动系的旋转轴沿车辆的左右方向(横向方向)设置。换言之，在第一 实施例中，动力传动系l被纵置，而在第二实施例中，动力传动系被横置。 图5是示出车辆100a的结构的示意图，在该车辆中应用了根据第二实 施例的车辆行为控制设备。图5是从上方观察时车辆100a的俯视图，其中 左手方向表示车辆的前方，右手方向表示车辆的后方。注意，具有与图1 中相同的附图标记的构成元件与在图1中的对应部分相同，因此不再对其 进行说明。
车辆100a与根据第一实施例的车辆100的不同在于，设置动力传动系 la代替动力传动系1;动力传动系移动控制装置7a代替动力传动系移动控 制装置7;控制器20a代替控制器20。车辆100a对应于FF型车辆，其中 动力传动系la设置在前侧并且前轮6F被驱动。旋转体2a的旋转轴3a沿 车辆100a的左右方向(横向方向)设置在动力传动系la中，动力传动系 la包括图中未示出的发动机、变速器等。
在上述车辆100中，动力传动系1的侧倾轴线(X轴线)方向与车辆 IOO的侧倾轴线相同，动力传动系1的俯仰轴线(Y轴线)方向与车辆100 的俯仰轴线方向相同。而在车辆100a中，动力传动系la的侧倾轴线(X 轴线)对应于车辆100a的俯仰轴线，动力传动系la的俯仰轴线(Y轴线) 对应于车辆100a的侧倾轴线。换言之，在动力传动系1和动力传动系la 中，相对于车辆而言动力传动系的俯仰轴线和侧倾轴线的位置相反。
对动力传动系la提供多个动力传动系移动控制装置7a，所述动力传 动系移动控制装置7a构造成能够改变动力传动系la的俯仰轴线角。换言 之，动力传动系移动控制装置7a使包括旋转体2a的动力传动系la关于俯 仰轴线转动。例如，使用属于所谓的主动控制式支座(具有内置致动器的 固定件，ACM)类型的发动机固定件形成动力传动系移动控制装置7a。动力传动系移动控制装置7a被由控制器20a提供的控制信号控制。
当通过动力传动系移动控制装置7a使包括在内部旋转的旋转体2a的 动力传动系la关于俯仰轴线转动时，根据角动量守恒定律，关于动力传动 系la的横摆轴线(Z轴线)产生陀螺力矩(横摆力矩)，如箭头B1所示。 结果， 一力矩在横摆方向上作用于车辆100a上，如箭头B2所示。
控制器20a是包括附图中未示出的CPU、 ROM、 RAM等的电子控制 单元，并对车辆100a的各构成元件实施控制。控制器20a通过与动力传动 系移动控制装置7a —起用作根据本发明的轴偏转装置，来进行车辆行为控 制。具体地，控制器20a实施与上述控制器20相似的程序。换言之，控制 器20a通过利用通过使动力传动系la (旋转体2a )关于俯仰轴线运动而产 生的横摆力矩(陀螺力矩)控制动力传动系la的俯仰角速度，来得到车辆 100a的横摆方向上的目标车辆行为。
具体地，首先，控制器20a基于由驾驶员实施的转向操作(见箭头B3) 设定车辆行为目标值，以得到关于车辆100a的横摆方向的目标车辆行为。 更具体地，控制器20a由从转向角传感器11获取的转向角来确定转向方向 和转向速度，并基于转向方向和转向速度设定待作用到车辆100a上的横摆 力矩(要求横摆力矩Mz)作为车辆行为目标值。例如，控制器20a确定 要求横摆力矩Mz，以改进车辆100a对转向的响应性，或换言之改进转向 感。另外，当通过其它控制实施与转向相关的车辆行为控制时，控制器20a 可设定要求横摆力矩Mz以补偿所述其它控制的目标车辆行为与当实施所 述其它控制时的实际车辆行为之差。
然后，控制器20a计算实现以此方式确定的要求横摆力矩Mz所需的 动力传动系la的俯仰角速度oy (大小、方向)。更具体地，控制器20a 利用旋转体2a的惯性矩I、旋转体2a关于侧倾轴线的角速度cox和要求横 摆力矩Mz来计算俯仰角速度oy。更具体地，控制器20a利用式(3)计 算俯仰角速度coy。然后控制器20a控制动力传动系移动控制装置7a使得 动力传动系la以算得的俯仰角速度(oy运动。
根据上述的第二实施例，可通过适当地使用通过控制动力传动系la相对于其中横置有该动力传动系la的车辆100a的俯仰角速度wy而产生 的横摆力矩(陀螺力矩)，来改进与驾驶员的转向操作相关的车辆100a 在横摆方向上的操纵性能。
根据本发明，如在第一和笫二实施例中所描述的，车辆100a在横摆方 向上的操纵性能可通过适当地使用陀螺力矩而得到改进，而与车辆是FR 车辆还是FF车辆无关(换言之，与动力传动系是纵置还是横置无关)。
下面将说明本发明的第三实施例。
在第三实施例中，与第一和第二实施例相似，才艮据车辆行为目标值实 施对使旋转体的旋转轴方向相对于车体偏转的控制。然而，在第一和第二 实施例中，实施控制以改变在动力传动系内部旋转的旋转体的俯仰角，而 在第三实施例中，实施控制以改变在动力传动系内部旋转的旋转体关于横 摆轴线的角度(下文中称为"横摆角，，)。更具体地，在第三实施例中， 利用通过使旋转体关于横摆轴线运动而产生的陀螺力矩来控制旋转体的横 摆角速度，从而得到车辆在俯仰方向上的目标车辆行为。
注意，在上述第二实施例中，动力传动系1A的旋转轴3a沿车辆100a 的左右方向(横向方向)设置，而在第三实施例中，动力传动系的旋转轴 沿车辆的前后方向设置。换言之，在第三实施例中，与第一实施例相似， 动力传动系纵置。因此下面将与第一实施例相比较来说明第三实施例。
图6是示出车辆100b的结构的示意图，在该车辆中应用了根据第三实 施例的车辆行为控制设备。图6是从上方观察时车辆100b的俯视图，其中 左手方向表示车辆的前方，右手方向表示车辆的后方。注意，具有与图1 中相同的附图标记的构成元件与在图1中的对应部分相同，因此不再对其 进行说明。
车辆100b与根据第一实施例的车辆100的不同在于，设置动力传动系 移动控制装置7b代替动力传动系移动控制装置7,且设置控制器20b代替 控制器20。在第三实施例中，与第一实施例相同而与第二实施例不同，动 力传动系l的旋转轴3沿车辆100b的前后方向设置。注意，车辆100b中 设置的动力传动系1的构成与根据第一实施例的车辆100的动力传动系1的构成基本相同。
对动力传动系l提供多个动力传动系移动控制装置7b,所述动力传动 系移动控制装置7b构造成能够改变动力传动系l的横摆轴线角度。换言之， 动力传动系移动控制装置7b使包括旋转体2的动力传动系1关于横摆轴线 转动。例如，使用属于所谓的主动控制式支座(具有内置致动器的固定件， ACM)类型的发动机固定件形成动力传动系移动控制装置7b。动力传动 系移动控制装置7b被由控制器20b提供的控制信号控制。当通过动力传 动系移动控制装置7b使包括在内部旋转的旋转体2的动力传动系1关于横 摆轴线转动时，才艮据角动量守恒定律，关于动力传动系1的俯仰轴线(Y 轴线)产生陀螺力矩，如箭头C1所示。
控制器20b是包括附图中未示出的CPU、 ROM、 RAM等的电子控制 单元，并对车辆100b的各构成元件实施控制。控制器20b通过与动力传 动系移动控制装置7b —起用作根椐本发明的轴偏转装置，来进行车辆行为 控制。具体地，控制器20b设定车辆行为目标值以得到目标车辆行为，并 根据车辆行为目标值实施控制以通过控制动力传动系移动控制装置7b来
改变动力传动系1 (旋转体2)的横摆角度。更具体地，控制器20b通过如 上所述地利用由于使动力传动系1关于横摆轴线运动而产生的陀螺力矩来 控制动力传动系1的横摆角速度，得到沿车辆100b的俯仰方向的目标车辆 行为。
参照图7,下面详细说明根据第三实施例的车辆行为控制方法。图7 是从图6中的箭头P1的方向示出车辆100b的示意图。注意在图7中，为 易于说明，作为车辆100b的内部构成元件仅示出动力传动系1和动力传动 系移动控制装置7b。
当通过动力传动系移动控制装置7b使包括在内部旋转的旋转体2的动 力传动系1关于才黄摆轴线转动时，才艮据角动量守恒定律，关于动力传动系 1的俯仰轴线(Y轴线)产生陀螺力矩，如箭头C2所示。在此情况下，当 动力传动系l关于横摆轴线以角速度(横摆角速度)coz运动时产生的陀螺 力矩M利用旋转体2的上述角动量H (见式(1))由式(4)表示。-M=H x coz (4)
式(4)中的"x"表示矢量乘积。陀螺力矩M对应于大小为"IX(ox x(oy"、关于俯仰轴线(Y轴线)的力矩。换言之，通过利用动力传动系 移动控制装置7b来控制动力传动系1的横摆角速度coz，能够改变在动力 传动系1的俯仰方向上产生的陀螺力矩M(下文中将俯仰方向陀螺力矩M 简称为"俯仰力矩")的大小和方向。
当以上述方式在动力传动系1中产生俯仰力矩时， 一力矩沿俯仰方向 作用于车辆100b上，如箭头C3所示。在第三实施例中，控制器20b利用 通过以此方式使动力传动系1关于横摆轴线运动而产生的俯仰力矩(陀螺 力矩)，来控制车辆100b在俯仰方向上的车辆行为。
具体地，首先，控制器20b设定车辆行为目标值以得到关于车辆100b 的俯仰方向的目标车辆行为。更具体地,控制器20b设定待作用到车辆100b 上的俯仰力矩(下文称为"要求俯仰力矩My")作为车辆行为目标值， 使得在加速和减速期间，车辆100b沿俯仰方向的姿态稳定。例如，控制器 20b通过在加速和减速期间由行程传感器的输出估算车辆100b的姿态、或 由加速度估算车辆100b的姿态来设定要求俯仰力矩My，以抑制加速和减 速期间的车辆姿态变化。另外，当通过其它控制实施与车辆姿态相关的控 制(例如使用主动悬架进行的控制)时，控制器20b可设定要求俯仰力矩 My以补偿所述其它控制的目标车辆姿态与当实施所述其它控制时的实际 车辆姿态之差。
然后，控制器20计算实现以此方式确定的要求俯仰力矩My所需的动 力传动系l的横摆角速度coz(大小、方向)。更具体地，控制器20b利用 旋转体2的惯性矩I、旋转体2关于侧倾轴线的角速度cox和要求俯仰力矩 My计算横摆角速度oz。这里，当使用式(4)时，对应于陀螺力矩M的 要求俯仰力矩My由"My=HxcoZ，，表示，这也可以被"My= I 肌coz 代替，因此，横摆角速度oz由下式(5)表示
coz= My /(1肌) (5)
17式(5 )中旋转体2关于侧倾轴线的角速度肌根据发动机转速(由发 动机转速传感器10检测)确定。控制器20b利用式(5 )计算横摆角速度 肌。然后控制器20b控制动力传动系移动控制装置7b使得动力传动系1 以算出的横摆角速度oz运动。
根据上述第三实施例，通过适当地利用通过控制动力传动系1的横摆 角速度toz而产生的俯仰力矩(陀螺力矩)，能够改进车辆100b在加速和 减速期间沿俯仰方向的操作性能。例如，能稳定车辆100b在加速和减速期 间的姿态。
注意，上面说明了其中实施控制以仅改变动力传动系l的横摆角的示 例，^旦本发明不限于此。在另一示例中，也可实施控制以改变动力传动系 1的俯仰角和动力传动系1的横摆角。换言之，根据第三实施例的控制可 与根据笫一实施例的控制相组合。在这种情况下，动力传动系移动控制装 置构造成能够使动力传动系1关于横摆轴线和俯仰轴线运动。另外，当以 此方式构造时，动力传动系移动控制装置不仅能够使动力传动系1关于横 摆轴线和俯仰轴线转动，还能够使其沿对角方向转动。换言之，可使动力 传动系1的旋转体2的旋转轴3的方向沿各种不同的方向偏转。
下面将说明本发明的第四实施例。
在第四实施例中，与第一至第三实施例相似，根据车辆行为目标值实
施使旋转体的旋转轴方向相对于车体偏转的控制。更具体地，在第四实施 例中，与第三实施例相似，实施控制以改变在动力传动系内部旋转的旋转 体的横摆角。然而，在第三实施例中，动力传动系1的旋转轴3沿车辆100b 的前后方向^L置，而在第四实施例中，动力传动系的旋转轴沿车辆的左右 方向(横向方向)设置。因此，通过改变旋转体的横摆角产生的关于动力 传动系的俯仰轴线的陀螺力矩在第三实施例中作为沿车辆100b的俯仰方 向的力矩，而在第四实施例中作为沿车辆的侧倾方向的力矩。因此，在第 四实施例中，通过利用通过使旋转体关于横摆轴线运动而产生的陀螺力矩 来控制旋转体的才黄摆角速度，得到车辆在侧倾方向上的目标车辆行为。 注意在第四实施例中，与第二实施例相似，动力传动系的旋转轴沿车辆的左右方向(横向方向)设置。因此下面将与笫二实施例相比较来说明 第四实施例。
图8是示出车辆100c的结构的示意图，在该车辆中应用了根据第四实 施例的车辆行为控制设备。图8是从上方观察时车辆100c的俯视图，其中 左手方向表示车辆的前方，右手方向表示车辆的后方。注意，具有与图5 中相同的附图标记的构成元件与在图5中的对应部分相同，因此不再对其 进行说明。
车辆100c与根据第二实施例的车辆100a的不同在于，设置动力传动 系移动控制装置7c代替动力传动系移动控制装置7a,且设置控制器20c 代替控制器20a。在第四实施例中，与第二实施例相似，动力传动系la的 旋转轴3a沿车辆100c的左右方向(横向方向)设置。注意，车辆100c中 设置的动力传动系la的构成与根据第二实施例的车辆100a中的动力传动 系la的构成基^目同。
对动力传动系la提供多个动力传动系移动控制装置7c,所述动力传 动系移动控制装置7c构造成能够改变动力传动系la的横摆轴线角度。换 言之，动力传动系移动控制装置7c使包括旋转体2a的动力传动系la关于 横摆轴线转动。例如，使用属于所谓的主动控制式支座(具有内置致动器 的固定件，ACM)类型的发动机固定件形成动力传动系移动控制装置7c。 动力传动系移动控制装置7c被由控制器20c提供的控制信号控制。当通过 动力传动系移动控制装置7c使包括在内部旋转的旋转体2a的动力传动系 la关于横摆轴线转动时，根据角动量守恒定律，关于动力传动系la的俯 仰轴线(Y轴线)产生陀螺力矩，如箭头D1所示。
控制器20c是包括附图中未示出的CPU、 ROM、 RAM等的电子控制 单元，并对车辆100c的各构成元件实施控制。控制器20c通过与动力传动 系移动控制装置7c —起用作根据本发明的轴偏转装置，来进行车辆行为控 制。具体地，控制器20c设定车辆行为目标值以得到目标车辆行为，并根 据车辆行为目标值实施控制以通过控制动力传动系移动控制装置7c来改 变动力传动系la(旋转体2a)的横摆角度。更具体地，控制器20c通过如上所述地利用由于使动力传动系1关于横摆轴线运动而产生的陀螺力矩来
控制动力传动系la的横摆角速度，得到沿车辆100c的侧倾方向的目标车 辆行为。
参照图9，下面详细说明根据笫四实施例的车辆行为控制方法。图9 是从图8中的箭头P2的方向示出车辆100c的示意图。注意在图9中，为 易于说明，作为车辆100c的内部构成元件仅示出动力传动系la和动力传 动系移动控制装置7c。
当通过动力传动系移动控制装置7c使包括在内部旋转的旋转体2a的 动力传动系la关于横摆轴线转动时，根据角动量守恒定律，关于动力传动 系la的俯仰轴线(Y轴线)产生陀螺力矩，如箭头D2所示。在此情况下， 当动力传动系la关于横摆轴线以角速度(横摆角速度)oz运动时产生的 陀螺力矩M利用旋转体2a的上述角动量H (见式(1))由式(6)表示。
-M=H x (oz (6)
式(6)中的"x"表示矢量乘积。陀螺力矩M对应于大小为"lx(ox X(oy，，、关于俯仰轴线(Y轴线)的力矩。换言之，通过利用动力传动系 移动控制装置7c来控制动力传动系la的横摆角速度coz，能够改变在动力 传动系la的俯仰方向上产生的陀螺力矩M (下文中将俯仰方向陀螺力矩 M简称为"俯仰力矩")的大小和方向。
当以上述方式在动力传动系la中产生俯仰力矩时， 一力矩沿侧倾方向 作用于车辆100c上，如箭头D3所示。在第四实施例中，控制器20c利用 通过以此方式使动力传动系la关于横摆轴线运动而产生的俯仰力矩(陀螺 力矩)，来控制车辆100c在侧倾方向上的车辆行为。
具体地，首先，控制器20c设定车辆行为目标值以得到关于车辆100c 的侧倾方向的目标车辆行为。具体地，控制器20基于驾驶员的转向操作设 定车辆行为目标值，从而得到关于车辆100c的侧倾方向的目标车辆行为。 更具体地，在转向期间或换言之当车辆100c转弯时，控制器20c设定待作 用到车辆100c上的俯仰力矩(下文称为"要求俯仰力矩My，，)作为车辆
20行为目标值，以使车辆100c沿侧倾方向的姿态稳定。例如，控制器20c基 于由转向角传感器11获取的转向角、车辆100c的姿态等来设定要求俯仰 力矩My，以在转弯期间使车辆姿态平稳。另外，当通过其它控制实施侧 倾方向车辆行为控制(例如使用主动悬架进行的控制)时，控制器20c可 设定要求俯仰力矩My以补偿所述其它控制的目标车辆行为与当实施所述 其它控制时的实际车辆行为之差。
然后，控制器20c计算实现以此方式确定的要求俯仰力矩My所需的 动力传动系la的横摆角速度coz。更具体地，控制器20c利用旋转体2a的 惯性矩I、旋转体2a关于侧倾轴线的角速度ox和要求俯仰力矩My计算 横摆角速度coz。这里，当使用式(6)时，对应于陀螺力矩M的要求俯仰 力矩My由"My=H><(oz"表示，这也可以被"My= I cox coz，，代替，因 此，横摆角速度coz由下式(7)表示。
oz= My /(1肌) (7)
式(7 )中旋转体2关于侧倾轴线的角速度cox根据发动机转速(由发 动机转速传感器10检测)确定。控制器20c利用式(7 )计算横摆角速度 coz。然后控制器20c控制动力传动系移动控制装置7c使得动力传动系la 以算得的横摆角速度coz运动。
根据上述第四实施例，通过适当地利用通过控制动力传动系la的横摆 角速度coz而产生的俯仰力矩(陀螺力矩)，能够改进车辆100c的侧倾方 向操作性能。例如，能够稳定车辆100c在转弯期间的姿态。
注意，上面说明了其中实施控制以仅改变动力传动系la的横摆角的示 例，但本发明不限于此。在另一示例中，也可实施控制以改变动力传动系 la的俯仰角和动力传动系la的横摆角。换言之，根据第四实施例的控制 可与根据第二实施例的控制相组合。在这种情况下，动力传动系移动控制 装置构造成能够使动力传动系la关于横摆轴线和俯仰轴线运动。另外，当 以此方式构造时，动力传动系移动控制装置不仅能够使动力传动系la关于 横摆轴线和俯仰轴线转动，还能够使动力传动系la沿对角方向转动。换言之，可使动力传动系la中的旋转体2a的旋转轴3a的方向沿各种不同的方 向偏转。
虽然本发明是参照认为优选的实施例进行说明的，但应当理解本发明 不限于所述的实施例或构造。相反，本发明应当涵盖各种修改和等效方案。 另夕卜，虽然本发明中公开的各种要素是以示例性的各种组合和构型示出的， 但包括更多、更少或仅一个要素的其它组合和构型也在本发明的精神和范 围之内。
权利要求
1.一种车辆行为控制设备，其特征在于包括旋转体，所述旋转体形成安装在车辆中的动力传动系的一部分；和轴偏转装置，所述轴偏转装置用于设定用于得到目标车辆行为的车辆行为目标值，并且根据所述车辆行为目标值使所述旋转体的旋转轴的方向相对于车体偏转。
2. 根据权利要求l所述的车辆行为控制设备，其中，所述轴偏转装置 基于所述旋转体的旋转速度来使所述旋转轴偏转。
3. 根据权利要求1或2所述的车辆行为控制设备，其中，所述轴偏转 装置基于所述旋转体的旋转速度来设定所述旋转轴的偏转速度。
4. 根据权利要求1或2所述的车辆行为控制设备，其中，所述旋转体 的旋转轴沿所述车辆的前后方向设置，并且所迷轴偏转装置通过改变所述 旋转体的俯仰角来使所述旋转轴的方向偏转。
5. 根据权利要求1或2所述的车辆行为控制设备，其中，所述旋转体 的旋转轴沿所述车辆的左右方向设置，并且所述轴偏转装置通过改变所述 旋转体的俯仰角来使所述旋转轴的方向偏转。
6. 根据权利要求4所述的车辆行为控制设备，其中，所述轴偏转装置 基于驾驶员的转向操作来设定所述车辆行为目标值，以得到关于所述车辆 的横摆方向的目标车辆行为。
7. 根据权利要求5所述的车辆行为控制设备，其中，所述轴偏转装置 基于驾驶员的转向操作来设定所述车辆行为目标值，以得到关于所迷车辆 的横摆方向的目标车辆行为。
8. 根据权利要求1或2所述的车辆行为控制设备，其中，所述旋转体 的旋转轴沿所述车辆的前后方向设置，并且所述轴偏转装置通过改变所述 旋转体的横摆角来使所述旋转轴的方向偏转。
9. 根据权利要求8所述的车辆行为控制设备，其中，所述轴偏转装置 基于所述车辆的姿态来设定所述车辆行为目标值，以得到关于所述车辆的俯仰方向的目标车辆行为。
10. 根据权利要求1所述的车辆行为控制设备，其中，所述旋转体的旋转轴沿所迷车辆的左右方向设置，并且所迷轴偏转装置通过改变所述旋 转体的横摆角来使所述旋转轴的方向偏转。
11. 根据权利要求10所述的车辆行为控制设备，其中，所述轴偏转装置基于驾驶员的转向操作来设定所述车辆行为目标值，以得到关于所述车 辆的侧倾方向的目标车辆行为。
12. 根据权利要求1或2所述的车辆行为控制设备，其中，所述轴偏 转装置包才t没定所述车辆行为目标值的控制器和由所迷控制器控制的动力 传动系移动控制装置。
13. 根据权利要求12所述的车辆行为控制设备，其中，所述动力传动 系移动控制装置M动机固定件。
14. 根据权利要求13所述的车辆行为控制设备，其中，所述动力传动 系移动控制装置是具有内置致动器的固定件。
15. —种车辆行为控制方法，其特征在于包括计算旋转体的旋转速度，所述旋转体形成安装在车辆中的动力传动系 的一部分；基于所述旋转速度设定用于得到目标行为的车辆行为目标值；和转。 、 ' 、 。
16. 根据权利要求15所述的车辆行为控制方法，还包括检测所述车辆的转向方向和转向速度，其中，基于所述转向方向和所述转向速度，关于所述车辆的横摆方向 车辆行为来设定所述车辆行为目标值，且在所述旋转体的俯仰方向上使所述旋转体的旋转轴偏转。
17. 根据权利要求15或16所述的车辆行为控制方法，还包括估计所 述车辆的姿态，其中，基于所述车辆的姿态，关于所述车辆的俯仰方向车辆行为来i殳定所述车辆行为目标值，且在所述旋转体的横摆方向上使所述旋转体的旋转轴偏转。
全文摘要
本发明涉及一种车辆行为控制设备和控制方法。该车辆行为控制设备包括旋转体和轴偏转装置，该旋转体形成安装在车辆中的动力传动系的一部分，该轴偏转装置设定用于得到目标车辆行为的车辆行为目标值，并且根据所述车辆行为目标值使所述旋转体的旋转轴的方向相对于车体偏转。因此，能够通过利用现有的车辆构成部件如发动机或电机作为旋转体、并利用通过使该旋转体的旋转轴的方向偏转而产生的陀螺力矩，来适当地控制车辆行为。
文档编号B62D6/00GK101549709SQ200910133228
公开日2009年10月7日 申请日期2009年4月2日 优先权日2008年4月2日
发明者佐藤博文 申请人:丰田自动车株式会社