CN100445114C - 稳定器控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种具有包括电动发动机及减速机的致动器的稳定器控制装置，该装置考虑减速机的传递效率来提高车体倾斜运动的收敛性能。对于具有配置于左右车轮之间的一对平衡杆(SBfr、SBfl)和配置于该一对平衡杆之间的电动发动机驱动的稳定器致动器(FT)的稳定器(SBf)，根据车辆的转向状态来控制电动发动机(M)，从而控制稳定器的扭曲刚性。而且，判断车辆的转向状态的变化，从而根据该判断结果来改变电动发动机的控制参数(例如发动机电流目标值)。例如，当判断为转向减少状态时，急速减少向电动发动机的通电。

Description

稳定器控制装置
技术领域
本发明涉及一种车辆的稳定器控制装置，特别是涉及一种由电驱动的致动器来可变地控制配置在左右车轮之间的稳定器的扭转刚性的稳定器控制装置。
背景技术
一般来说，车辆的稳定器控制装置在车辆的转弯行驶中通过稳定器的作用从外部施加适当的侧倾力矩，从而降低或抑制车体的倾斜运动。为了实现所述功能，例如，在下述非专利文献1中，如下对将使用液压主动稳定车辆倾斜运动的***作为“动态驾驶***(Dynamic drive)”进行了说明。即，将由引擎驱动的双朕泵作为能量的供应源，并且输入传感器信号、CAN信号，从而通过这些的逻辑、数字组合来确定横向运动信号。基于所述信号调节方向控制阀，所述方向控制阀保证了设定主动压力的比例压力控制阀和油的方向。在阀组(valve block)上具有用于前、后轴的稳定器的两个压力传感器，所测得的压力被反馈到方向控制阀和控制单元。
此外，还公知有使用电气***的主动的倾斜抑制控制装置。例如在专利文献1中公开了一种对应车辆的转向强度来驱动、控制致动器，从而改变稳定器的表观扭曲刚性的稳定器效率控制装置。具体来说，如下构成：即，通过从各种传感器的信号算出电磁式线性致动器的推力，并将该推力转换为电流值，从而设定目标电流值并执行PID控制。而且，公开了根据基于位置检测装置的输出的同步信号，对由三角形接线的三相线圈的层叠体构成的定子提供励磁电流，并且反馈实际电流，由此驱动致动器使其伸缩，以使稳定器的扭曲刚性最优化。
此外，在专利文献2中公开了一种车辆的横摆稳定装置，该横摆稳定装置将平衡杆分为两半，并在所述半个部分之间设置了机电式转向致动器。即，在专利文献2中公开了如下构成：为产生初始应力(initialstress)转矩的机电式转向致动器包括三个基本构成要素，即电机、减速齿轮装置及配置在它们中间的制动器，由电机产生的转矩经由减速齿轮装置转换为稳定器的初始应力所需的转矩，并且稳定器的半个部分经由轴承直接被机电式转向致动器以至壳体所支撑，并且稳定器的另一半个部分与减速齿轮装置的输出(高转矩端)连接，并由轴承支撑。
专利文献1：日本专利文献特开2000-71739号公报
专利文献2：日本专利文献特表2002-518245号公报
非专利文献1：Dynamic Driver.Technology.[online].BMW Group，2002.[retrieved on 2003-12-08].Retrieved from the Internet：<URL：http://www.bmwgroup.com/e/0_0_www_bmwgroup_com/7_innovation/7_3_technologie/7_3_4_dynamic_drive.shtm1>
上述的非专利文献1涉及使用了电动-液压***的主动的倾斜抑制控制装置，该装置利用压力传感器的信号来控制比例压力控制阀和方向控制阀的、从而进行所谓的压力控制。在由稳定器主动抑制并控制倾斜的装置中，为了抑制车辆转向时的倾斜运动，通过稳定器控制来施加与由转向时作用于车体的惯性力引起的侧倾力矩对抗的侧倾力矩。由此，需要对直接换算为侧倾力矩的稳定器致动器的压力进行反馈控制。
另一方面，在上述的专利文献1中公开了在平衡杆和悬架部件之间配置了直线移动(move)的电磁式线性致动器的实施例，但并没有公开其他的致动器的具体例子。尤其没有提到如专利文献2所述的具有电动发动机和减速机的致动器。但是，如专利文献2所述，当使用减速机对由电动发动机形成的输出进行动力传递时，产生下述的问题。即，用于上述致动器的减速机具有从电动发动机向车体传递动力时的正效率和从车体向电动发动机进行动力传递的逆效率。由于上述减速机的效率(正效率及逆效率)，若基于横向加速度(实际横向加速度或计算横向加速度)设定倾斜抑制控制中的主动侧倾力矩，则存在倾斜运动无法良好收敛的问题。
发明内容
因此，本发明要解决的问题是在具有致动器的稳定器控制装置中，考虑减速机的传递效率来提高车体倾斜运动的收敛性能，其中所述致动器具有电动发动机及减速机。
为了解决上述问题，本发明如第一技术方案所述的那样构成，所述第一技术方案是一种稳定器控制装置，其包括：稳定器，具有配置于车辆的左右车轮之间的一对平衡杆，和配置于所述一对平衡杆之间并具有电动发动机及减速机的致动器；以及控制装置，根据所述车辆的转向状态来控制所述电动发动机，从而控制所述稳定器的扭曲刚性；其中，具有判断所述车辆的转向状态的变化的转向状态变化判断装置，所述控制装置根据所述转向状态变化判断装置的判断结果来改变所述电动发动机的控制参数。此外，所述电动发动机的控制参数例如是电动发动机的驱动电流的目标值。
此外，本发明还可以如第二技术方案所述的那样构成，所述第二技术方案是一种稳定器控制装置，包括：稳定器，具有配置于车辆的左右车轮之间的一对平衡杆，和配置于所述一对平衡杆之间并具有电动发动机及减速机的致动器；以及控制装置，根据所述车辆的转向状态来控制所述电动发动机，从而控制所述稳定器的扭曲刚性；其中，具有判断所述车辆的转向状态的变化的转向状态变化判断装置，当所述转向状态变化判断装置判断出转向减少状态时，所述控制装置急速减少向所述电动发动机的通电。此处，“转向减少状态”是指车辆的转向程度(可用横向加速度表示)减少，从而渐渐接近直进的状态。此外，在下面，将车辆的转向程度保持为恒定的状态称为转向保持状态，将车辆的转向程度增加的状态称为转向增加状态。
在上述第二技术方案的稳定器控制装置中，所述控制装置如第三技术方案所述的那样构成：即，当所述转向状态变化判断装置判断为转向减少状态时，所述控制装置对向所述电动发动机的通电进行急速减少的控制，直到向所述电动发动机的通电状态小于与所述减速机的正效率和逆效率的积值相当的通电状态为止。
或者，本发明也可以如第四技术方案所述的那样构成，所述第四技术方案是一种稳定器控制装置，包括：稳定器，具有配置于车辆的左右车轮之间的一对平衡杆，和配置于所述一对平衡杆之间并具有电动发动机及减速机的致动器；以及控制装置，根据所述车辆的转向状态来控制所述电动发动机，从而控制所述稳定器的扭曲刚性；其中，具有判断所述车辆的转向状态的变化的转向状态变化判断装置，当所述转向状态变化判断装置判断出转向保持状态时，所述控制装置减少向所述电动发动机的通电。
在上述第四技术方案所述的稳定器控制装置中，所述控制装置如第五技术方案所述那样的构成：即，当所述转向状态变化判断装置判断出转向保持状态时，所述控制装置在比与所述减速机的正效率和逆效率的积值相当的通电状态大的范围内，对向所述电动发动机的通电进行减少控制。
此外，在上述第四或第五技术方案所述的稳定器控制装置中，所述控制装置如第六技术方案所述的那样构成：即，当在转向保持状态下正在进行对所述电动发动机的通电减少控制的时候，所述转向状态变化判断装置判断出转向增加状态时，所述控制装置对对所述电动发动机的通电进行急速增加的控制，直到成为转向增加状态时的所述电动发动机的通电状态为止。
发明效果
由此，根据第一技术方案所述的稳定器控制装置，具有判断车辆的转向状态的变化的转向状态变化判断装置，并根据其判断结果来改变电动发动机的控制参数，此外，根据第二及第四技术方案所述的稳定器控制装置，当判断为转向减少状态或转向保持状态时，对向电动发动机的通电进行急速减少或减少的控制，因此能够基于减速机的传递效率来适当地控制车体的倾斜运动。
在上述的稳定器控制装置中，尤其如果如第三及第五技术方案所述的那样构成上述控制装置的话，则在判断为转向减少状态或转向保持状态时，能够基于减速机的传递效率来适当地对向电动发动机的通电进行急速减少或减少控制。此外，如果如第六技术方案所述的那样构成上述控制装置的话，则当转向保持状态时执行向电动发动机的通电的减少控制的时候，即使判断为转向增加状态时，也能够基于减速机的传递效率来适当地对向电动发动机的通电进行急速增加控制。
附图说明
图1是具有本发明一个实施方式的稳定器控制装置的车辆的概要构成图；
图2是表示本发明一个实施方式中的稳定器致动器的具体构成例子的构成图；
图3是供本发明一个实施方式使用的稳定器致动器的测试装置的一个例子的构成图；
图4是表示与图3的测试装置的测试结果有关的、电动发动机的驱动电流和侧倾力矩的关系的一个例子的图表；
图5是表示本发明一个实施方式中的车辆的转向状态和车体倾斜角的关系的一个例子的图表；
图6是本发明一个实施方式中的稳定器控制单元的一个例子的构成示意图；
图7是表示本发明一个实施方式中的主动倾斜抑制控制概要的控制框图；
图8是图7的主动倾斜抑制控制的一个方案的控制框图；
图9是表示用于设定本发明一个实施方式中的前轮倾斜刚性比率的初始值的映射的一个例子的图表；
图10是本发明一个实施方式中的电动发动机驱动电流的目标值设定的一个方案的控制框图；
图11是表示用于计算本发明一个实施方式中的发动机电流目标值的映像的一个例子的图表；
图12是表示在本发明一个实施方式中从转向保持状态转移到转向减少状态时修改发动机电流目标值的一个例子的图表；
图13是表示与本发明一个实施方式相关的、当判断为转向保持状态时的设定发动机电流目标值的一个例子的图表；
图14是表示与本发明一个实施方式相关的、当降低转向保持状态时的发动机电流目标值时，设定变为转向增加状态的情况下的发动机电流目标值的一个例子的图表；
图15是本发明一个实施方式中的发动机控制的一个方案的控制框图；
图16是本发明的其他实施方式，示出了电动发动机的输出并没有包括主动倾斜抑制控制的整个区域时的横向加速度和车体倾斜角之间的关系的一个例子的图表；
图17是简要表示图16所示的横向加速度和车体倾斜角之间的关系的图表；
图18是表示用于计算本发明其他实施方式中的发动机电流目标值的映像的一个例子的图表；
图19是表示在本发明的一个实施方式中，当转向状态超出电动发动机的输出界限时的发动机控制的一个例子的图表。
具体实施方式
以下，说明本发明的优选实施方式。具有本发明一个实施方式的稳定器控制装置的车辆的整体构成如图1所示，设置有在车体(没有图示)具有倾斜方向的运动时起扭曲弹簧的作用的前轮稳定器SBf和后轮稳定器SBr。这些前轮稳定器SBf和后轮稳定器SBr通过稳定器致动器FT及RT可变控制各自的扭曲刚性，以抑制由车体倾斜运动引起的车体倾斜角。此外，由电子控制装置ECU内的稳定器控制单元ECU1控制稳定器致动器FT及RT。
如图1所示，在各车轮WHxx上设有轮速传感器WSxx(下标xx表示各车轮，fr表示右侧前轮、fl表示左侧前轮、rr表示右侧后轮、rl表示左侧后轮)，并且这些都与电子控制装置ECU连接，从而向电子控制装置ECU输入与各车轮的旋转速度、即与轮速成比例的脉冲数的脉冲信号。进而，在电子控制装置ECU上连接有用于检测方向盘SW的转向角(操纵角)δf的转向角传感器SA、用于检测车辆的前后加速度Gx的前后加速度传感器XG、用于检测车辆的横向加速度Gy的横向加速度传感器YG、以及用于检测车辆的横摆角速度Yr的横摆角速度传感器YR。
此外，在电子控制装置ECU内，除了上述的稳定器控制单元ECU1以外，还构成有制动器控制单元ECU2、转向控制单元ECU3等，这些控制单元ECU1至3分别通过具有用于通信的CPU、ROM及RAM的通信单元(没有图示)而连接在通信总线上。从而可从其他控制***发送各控制***所需的信息。
图2示出了稳定器致动器FT的具体构成例子(RT也具有相同的构成)，其中，前轮一侧的稳定器SBf被二分为左右一对的平衡杆SBfr及SBfl，并且每个平衡杆的一端都连接在左右车轮上，而其中一平衡杆的另一端经由减速机RD连接在电动发动机M的转子RO上，另一平衡杆的另一端连接在电动发动机M的定子SR上。此外，平衡杆SBfr及SBfl通过支持装置HLfr及HLfl被支持在车体上。并且，如果电动发动机M被通电，则对于被二分的每个平衡杆SBfr及SBfl产生扭曲力，从而前轮一侧的稳定器SBf的表观扭曲弹簧特性被改变，因此车体的倾斜刚性将被控制。此外，旋转角传感器RS作为用于检测电动发动机M的旋转角的旋转角检测装置被配置在稳定器致动器FT内。
此处，若参照图3至图5进一步详细说明所述本发明的背景。作为本发明对象的稳定器控制装置具有稳定器致动器，所述稳定器致动器将电动发动机M作为动力源，并经由减速机RD传递所述电动发动机M的动力，并且减速机RD具有正效率及逆效率。例如，将被二分的每个平衡杆SBfr及SBfl如图3所示固定在如图2所示的所述稳定器致动器FT上，从而测量流向驱动稳定器致动器FT的电动发动机M的电流Im，并且由负载传感器LC测量负载。此时，平衡杆SBfr及SBfl处于由支持装置HLfr及HLfl支持的状态。上述电动发动机M的驱动电流Im为了与发动机转矩输出大致呈正比关系，而取与电动发动机M的输出相当的值，并且负载传感器LC的输出(测量值)是与平衡杆SBfr及SBfl所产生的侧倾力矩相当的值。
下面参照图4来说明如上所述通过图3的测试装置测量的稳定器致动器FT的特性。在图4中，原点(0)用O表示，并且效率100％的基准线用线段O-O’表示。此处，效率100％意思是指稳定器致动器FT的正效率及逆效率均为100％，若用相同维数表示X轴及Y轴，则成为倾斜度为1的特性。并且，由X轴和线段O-O’围成的区域表示电动发动机M对平衡杆SBfr及SBfl施加扭曲的正效率。此处，若与效率100％特性相同地用相同维数表示X轴及Y轴，则可用倾斜度为ηP的特性来表示正效率。另一发面，逆效率是Y轴与线段O-O’围成的区域，若如上述用ηN表示逆效率，则输入输出的关系与上述相反，因此在图4的X-Y坐标上用倾斜度为1/ηN的特性表示。而且，当例如使用正效率及逆效率低的减速机时，形成从效率100％(线段O-O’)分别向X轴方向及Y轴方向渐渐远离的特性。在图4中，用线段O-P1及O-Q1示出了正效率及逆效率高时的一个例子，并用线段O-P2及O-Q2示出了正效率及逆效率低时的一个例子。
并且，在使施加给电动发动机M的驱动电流Im从零点(原点O)渐渐上升到电流Im1之后，使该驱动电流Im再从电流Im1向零点渐渐下降时为如下特性。即，在减速机RD的效率比较高，正效率表现出O-P1的特性，逆效率表现出O-Q1的特性时，若使发动机驱动电流Im从零点上升到电流Im1，则将产生负载传感器LC的输出，并形成沿着正效率特性O-P1从原点O向F1变化的特性。此后，若使发动机驱动电流Im从电流Im1下降到零点，则将从负载传感器LC产生沿着逆效率特性O-Q1变化的输出，但在从正效率特性O-P1转移到逆效率特性O-Q1时，由于力的平衡，从而电动发动机M变为锁定状态(locked state)，从而存在F1-F2区域。并且，发动机驱动电流Im将进一步降低，从而在逆效率特性O-Q1和发动机驱动电流Im2的交点F2上，由于平衡杆SBfr及SBfl所产生的扭曲力，电动发动机M开始返回。因此，在使发动机电流Im从零点上升到电流Im1，并在之后下降到零点(原点O)时，形成图4中的O-F1-F2-O特性。
另一方面，当减速机RD的效率差时，若例如减速机RD具有正效率特性O-P2及逆效率特性O-Q1，则与上述发动机驱动电流Im的变化对应的负载传感器LC的输出将表现出O-H1-H2-O特性。当如上述减速机RD的效率差时，应解决的问题不仅在于相对于发动机驱动电流Im的输入，稳定器致动器FT的输出低的这一问题，而且还在于发动机锁定状态在整个发动机驱动电流Im的广泛区域(H1-H2区域)内存在的问题。在后一个情况下，在发动机驱动电流Im到达电流Im3之前，电动发动机M并不能通过平衡杆SBfr及SBfl所产生的外力而返回，从而平衡杆SBfr及SBfl的锁定状态被维持。
图4所示的稳定器致动器FT的特性可能会如下所示的那样影响到实际车辆的性能。例如，在减速机RD的效率(正效率及逆效率)高时，响应性能优良，可对应于转向状态的变化而可靠地进行车体倾斜角的控制，从而形成图5的RL1-RL2特性。但是，当减速机RD的效率低时，可能会形成如图5中虚线所示的特性。即，尽管如图5的上部分所示，车辆从转向状态SK1返回到直进状态SK2，但还是处于车体倾斜角存在的状态(图5的RL1-RL3的特性)。此外，如图5中RL1-RL4所示的特性，车体倾斜角并没有对应于车辆的转向状态而迅速收敛，与RL1-RL2特性相比，倾斜收敛速度慢。
与此相对，本发明如下构成，由此在车辆进入转向减少状态，从而车体倾斜运动收敛时，通过进行考虑了减速机RD效率的适当的电动发动机M的控制，可提高车体倾斜运动的收敛性能。此外，在图4中，可通过有效地使用稳定器致动器FT处于发动机锁定状态的区域(图4中H1-H2或F1-F2所示的区域)，来进行良好的稳定器致动器的控制。
构成上述稳定器致动器FT的电动发动机M例如如图6所示的那样构成，并被稳定器控制单元ECU1驱动控制。本实施方式的稳定器控制单元ECU1通过倾斜运动控制器RC控制驱动电压，所述驱动电压是由发动机驱动电路CT提供给电动发动机M的。此时，由电流检测部IS检测发动机驱动电路CT的驱动电流，所述驱动电流与由旋转角传感器RS检测出的电动发动机M的旋转角信号一起经由接口I/F反馈到控制器RC中。控制器RC和发动机驱动电路CT连接到电源PW上。此外，本实施方式的电动发动机M使用了三相无刷发动机，但并不仅限于此，也可以应用具有其他相数的发动机，也可以使用刷式发动机。
图7示出了主动倾斜抑制控制的控制框图，该图与驾驶员的转向(操纵)操作相关，由驾驶员操作检测装置M11检测包括转向角(操纵角)δf在内的信息，并由车辆的行驶状态检测装置M12检测包括车辆速度、横向加速度及横摆角速度在内的车辆运动状态量。基于这些信息来计算用于达到车辆所期望的倾斜特性的车辆主动侧倾力矩目标值(M13)。此外，在车辆动作判断计算M14中基于驾驶员的转向操作和车辆运动状态量来判断车辆的转向特性(转向不足倾向、转向过度倾向)。接着，根据计算出的转向特性和车辆运动状态量来计算前轮和后轮的倾斜刚性比率的目标值(M15)。根据如上述求得的车辆主动侧倾力矩及倾斜刚性比率的目标值来计算前轮及后轮的主动侧倾力矩的目标值(M16)。并且，基于这些目标值进行发动机电流目标值的转换(M17)，并由致动器伺服部(M18)控制稳定器致动器FT及RT。
图8示出了图7的具体方案，其中，在车辆主动侧倾力矩目标值计算部M13中，根据从横向加速度传感器YG的信号中得到的横向加速度Gy、对横向加速度Gy进行时间微分得到的实际横向加速度变化量dGy、从转向角(操纵角)δf及车辆速度(车速)Vx计算出的计算横向加速度Gye、对计算横向加速度Gye进行时间微分得到的计算横向加速度变化量dGye，计算出在车辆整体上抑制倾斜运动所需的车辆主动侧倾力矩目标值Rmv。此外，计算横向加速度Gye根据下式(1)求得。
Gye＝(Vx2·δf)/{L·N·(1+Kh·Vx2)}    ...(1)
这里，L是轴距，N是转向齿轮比，Kh是稳定系数。
而且，为了达到适当的倾斜特性，应施加到车辆整体上的车辆主动侧倾力矩目标值Rmv根据下式(2)求得(K1、K2、K3、K4是控制增益)。
Rmv＝K1·Gye+K2·dGye+K3·Gy+K4·d Gy    ...(2)
如上所述，为了补偿控制计算的延迟及致动器的响应性能，要考虑从转向角δf和车速Vx求出的计算横向加速度Gye和其变化量dGye。
在前后轮倾斜刚性比率目标值计算部M15中，如下确定倾斜刚性的前后比率目标值。首先，基于车辆速度(车速)Vx设定前轮及后轮的倾斜刚性比率的初始值Rsrfo、Rsrro。前轮倾斜刚性比率的初始值Rsrfo被设定为如图9所示在车辆速度Vx低的状态下低，在车辆速度Vx高的状态下高，并且在高速行驶中被设定为转向不足倾向强。并且，后轮倾斜刚性比率的初始值Rsrro用(1-Rsrfo)确定。接着，在车辆动作判断计算M14中，为了判别车辆转向特性，从转向角δf和车辆速度Vx计算出目标横摆角速度Yre，通过对该值与实际的横摆角速度Yr进行比较来计算出横摆角速度偏差Δyr，并基于该横摆角速度偏差Δyr计算出倾斜刚性比率修正值Rsra。
其结果是，当车辆处于转向不足倾向时，进行降低前轮的倾斜刚性比率，并增加后轮的倾斜刚性比率的修正。相反，当处于转向过度倾向时，进行增加前轮的倾斜刚性比率，并降低后轮的倾斜刚性比率的修正。进而，在前轮及后轮主动侧倾力矩目标值计算部M16中，基于车辆主动侧倾力矩目标值Rmv以及前后轮倾斜刚性比率的目标值Rsrf、Rsrr，分别将前轮及后轮主动侧倾力矩目标值Rmf及Rmr设定为Rmf＝Rmv·Rsrf、Rmr＝Rmv·Rsrr。并且，基于这些前轮及后轮主动侧倾力矩目标值Rmf及Rmr，确定在用于前轮及后轮的稳定器致动器FT及RT中应产生的扭曲力，从而控制电动发动机M。
下面，如图10所示，基于前轮及后轮主动侧倾力矩目标值Rmf及Rmr来设定供应给电动发动机M的驱动电流的目标值。电动发动机M的驱动电流的目标值(以下称为发动机电流目标值)由于以下的理由，要考虑减速机RD的效率来确定。将ηP作为电动发动机M经由减速机RD向平衡杆SBfr及SBfl传递动力的时的效率(即正效率)，将ηN作为由于来自平衡杆SBfr及SBfl的输入，从而电动发动机M通过减速机RD返回时的效率(即逆效率)。在驾驶员对方向盘SW进行增舵，从而车体倾斜角增加的情况下，通过控制稳定器致动器FT及RT而施加到车体上的侧倾力矩Tr用下式(3)表示。
Tr＝ηN·Kmr·Rm1    ...(3)
此处，Kmr是将用悬架几何学(suspension geometry)确定的发动机转矩转换为侧倾力矩时的系数，Tm1是发动机输出转矩。此后，当进入转向减少状态，从而车体倾斜运动进入收敛状态时，通过所述侧倾力矩Tr电动发动机M开始返回的发动机转矩Tm2为下式(4)。
Tm2·Kmr＝ηN·Tr    ...(4)
若从上式(3)及(4)求出Tm2和Tm1的关系，则为下式(5)。
Tm2＝ηP·ηN·Tm1    ...(5)
这样，由于在发动机输出转矩和驱动电流之间存在预定的关系，所以当对方向盘SW进行增舵，从而车辆进入转向增加状态时，将与发动机输出转矩Tm1相当的发动机驱动电流设定为目标值，而当对方向盘SW进行回舵，从而车辆进入转向减少状态且车辆倾斜运动收敛时，将比发动机输出转矩Tm1乘上减速机RD的正效率和逆效率的ηP·ηN·Tm1小的发动机驱动电流设定为目标值。
例如，当ηP＝0.8、ηN＝0.7时ηP·ηN＝0.56，因此若将车辆处于转向增加状态时所施加的发动机输出转矩为Tm3的话，则在电动发动机M输出0.56·Tm3以上的转矩的情况下，电动发动机M将变为不发生位置变化的锁定状态，若发动机输出转矩比0.56·Tm3小，则倾斜运动开始收敛。因此，当判断出转向运动处于减少状态时，若将发动机输出转矩瞬间设定为小于0.56·Tm3的值的话，就可提高倾斜运动的收敛性能。
此外，当维持方向盘SW的操作，并且判断出车辆为转向保持状态，且车体倾斜运动没有变化时，由于电动发动机M只要处于锁定状态下即可，所以不必继续供应与倾斜增加时的发动机输出转矩Tm3相当的电流值，而是只继续供应相当于ηP·ηN·Tm3以上的电流，就可以维持发动机的锁定状态。例如，在上述减速机RD的效率的例子中，只要产生0.56·Tm3以上的发动机转矩，就可以维持发动机锁定状态。
并且，如图10所示，在发动机电流目标值转换计算M19中，基于车辆的转向状态变化的判断结果来进行从主动侧倾力矩目标值Rmf及Rmr到电动发动机M的驱动电流的目标值(发动机电流目标值)的转换计算。该情况下的车辆的转向状态变化，在转向状态变化判断部M20中，基于在图8的车辆主动侧倾力矩目标值计算部M13中求得的计算横向加速度Gye及计算横向加速度的变化量(时间变化)dGye，如下述的表1所示的那样进行判断。
[表1]
  No.   Gye   dGye   转向状态变化判断
  1   +   +   增加
  2   +   -   减少
  3   +   0   保持
  4   0   +   增加
  5   0   -   增加
  6   0   0   保持
  7   -   +   减少
  8   -   -   增加
  9   -   0   保持
在上述表1中，根据计算横向加速度Gye和计算横向加速度变化量dGye的组合结果，车辆转向状态的变化被判断为转向增加状态、转向减少状态及转向保持状态(在表1中分别记为“增加”、“减少”及“保持”)中的某一种。即，在表1中，计算横向加速度Gye的“0”状态表示满足-G1＜Gye＜G1的条件的状态，计算横向加速度Gye的“+”状态表示满足Gye≥G1的条件的状态，“-”状态表示满足Gye≤-G1的条件的状态。此外，计算横向加速度变化量dGye的“0”状态表示满足-G2＜dGye＜G2的条件的状态，计算横向加速度变化量dGye的“+”状态表示满足dGye≥G2的条件的状态，“-”状态表示满足Gye≤-G2的条件的状态。此处，G1及G2是正的常数，是预先设定的值。
此外，虽然在上述表1中，基于计算横向加速度Gye和其变化量dGye，进行了转向状态的变化是转向增加状态、转向减少状态及转向保持状态中的哪一种的判断，但也可以基于转向操作角和其变化量、实际横向加速度和其变化量、横摆角速度和其变化量来进行判断，并且也可以将这些判断结果组合起来进行判断。而且，由于车体倾斜运动的变化是起因于转向状态的变化的，所以也可以将上述的转向状态变化作为倾斜运动变化。
基于车辆的转向状态变化的判断结果来选择转向增加状态时的转换计算、转向保持状态时的转换计算、转向减少状态时的转换计算中的某一个。如图8所示求出前轮及后轮主动侧倾力矩目标值Rmf及Rmr，并如图11所示，根据与所述主动侧倾力矩目标值Rmf及Rmr来计算出发动机电流目标值。将此时的发动机电流目标值作为正常电流目标值，并在转向增加状态时，设定与主动侧倾力矩目标值Rmf及Rmr对应的正常电流目标值。
与此相对，当判断出为转向减少状态时，由于如图12所示，使车体倾斜运动快速收敛，所以发动机电流目标值在上述的正常电流目标值上被修正。以下，参照图12说明此时的发动机电流目标值的修正。在图12中，在t4时刻从转向保持状态转移到转向减少状态。此时，基于上述表1，在持续预定时间之后变为转向减少状态时，判断为转向减少状态。在图12中，虽然在t4’时刻被判断为转向减少状态，但在t4时刻-t4’时刻还没有被判断为转向减少状态，因此发动机电流目标值被设定为正常电流目标值。若在t4’时刻判断出转向减少状态，则发动机电流目标值将迅速从Imt4’降低为Imt5。若发动机电流目标值变为正常电流目标值的(ηP·ηN)倍的值，即变为比减速机RD的正效率和逆效率的积值小的值，则在侧倾力矩的平衡中，车体倾斜运动收敛。因此，发动机电流目标值Imt5被设定为小于在图12中用两点划线表示的正常电流目标值的(ηP·ηN)倍的值。而且，在将车体倾斜运动为最优先时，如图12中的虚线所示，也可以设定为在判断为转向减少状态之后，急速减少对电动发动机M的通电，以使发动机电流目标值迅速为零。此外，图12至图14中的TCN表示转向状态量。
在图12中示出了从转向保持状态转移到转向减少状态的情况，但即使在从转向增加状态转移到转向减少状态的情况下，也可以与此同样地进行控制。如参照图4来进行说明的那样，在稳定器致动器FT及RT的电动发动机M的输出和减速机RD的效率的关系中，有平衡杆SBfr及SBfl的相对位移被锁定的条件。利用这种关系，可以如图13所示的那样在转向保持状态时降低电动发动机M的输出。若将该转向保持状态时的发动机电流目标值设定为正常电流目标值，就成为图13的两点划线所示的特性。但是，就维持发动机锁定状态而言，只要是与大于正常电流目标值(Imt1)的(ηP·ηN)倍的值的值相当的电动发动机M的输出便可，而不必达到用两点划线表示的电流Imt1的大小。因此，当判断为转向保持状态时，即使降低电动发动机M的输出，倾斜运动也没有变化。
因此，说明在判断为转向保持状态时的发动机电流目标值的设定。在图13中，从t1时刻到t2时刻处于转向增加状态，之后变为转向保持状态。并且，基于上述的表1，在t2’时刻判断为转向保持状态时，发动机电流目标值按照时间梯度从Imt1被减少到Imt2。虽然此时的发动机电流目标值Imt2只要被设定为大于Imt1·(ηP·ηN)的值，就可以维持锁定状态，但最好设定为具有20～30％的裕度的值。并且，发动机电流目标值在达到转向保持状态所需的值(Imt2)的时刻(图13的t3时刻)被保持。此外，图13示出了从转向增加状态转移到转向保持状态的情况，但在从转向减少状态转移到转向保持状态的情况下，也可以与上述相同地进行控制。
图14示出了在转向保持状态时降低发动机电流目标值的时候，车辆在变为转向增加状态的情况下的发动机电流目标值的设定情况。图14的虚线的值(Imt8、Imt9)表示正常电流目标值。在t7时刻，从转向保持状态转移到转向增加状态，并在t7’时刻，根据表1所示的关系而被判断为转向增加状态。此时，虽然正常电流目标值被降低为Imt7，但可直接增加到转向增加状态时的控制所需的发动机电流目标值。并且，在达到正常电流目标值的时刻(图14的t8)被设定为沿着正常电流目标值的值。
图15示出了图7的致动器伺服控制部M18的一个方案，其中通过比较如上述计算出的发动机电流目标值和实际发动机电流值来计算发动机输出偏差(M21)。然后，根据该偏差来确定向电动发动机M的PWM输出(M22)，并根据所述PWM输出来控制发动机驱动电路CT的开关元件，从而驱动控制电动发动机M。
下面，说明电动发动机M的输出没有包含主动倾斜抑制控制的整个区域的情况。为了评价电动发动机M的输出和车体倾斜角的特性时考虑减速机RD的效率，图16示出了横向加速度Gy(作用于车体的惯性力)和车体倾斜角φ的关系。在恒定的倾斜运动中，车体被配置于各车轮上的弹簧元件(线圈弹簧、片簧、空气弹簧等)和稳定器所支撑。在区域O-X(O表示原点)中，由于处于稳定器控制装置的电动发动机的输出范围内，所以稳定器的扭曲弹簧常数(也称为扭曲刚性)增加，从而车体倾斜角φ对横向加速度Gy的变化率(倾斜率)降低。在区域X-Y中，基于下述的理由，平衡杆被锁定为原有的刚性(被二分的平衡杆(例如上述SBfr及SBfl)被固定的状态下的扭曲刚性)。而且，在区域Y-Z中，与区域X-Y相反，由作用于车体的惯性力使电动发动机旋转，从而使得平衡杆的扭曲返回。因此，稳定器的扭曲刚性下降，车体倾斜角增加。
图17示出了在为了简要说明而去掉图16中的上述的弹簧成分，从而仅被稳定器支撑的情况下的横向加速度Gy和车体倾斜角φ的关系，将该图分为以下三个区域。首先，在“横向加速度0～Ga的区域1”中，是“处于电动发动机的输出范围内，可主动控制车体倾斜运动的区域(主动倾斜抑制控制的工作区域)”的工作状态，倾斜率的关系是“RK1＜RK0”。此外，在“横向加速度Ga～Gb的区域2”中，是“电动发动机保持输出，被二分的平衡杆的相对位移被锁定，稳定器的扭曲刚性是被动特性的区域(是二分的平衡杆被固定的状态下的扭曲刚性的区域)”的工作状态，倾斜率的关系是“RK2＝RK0”。并且，在“横向加速度Gb以上的区域3”中，是“电动发动机通过外力(作用于车体的惯性力)返回，稳定器的扭曲刚性下降的区域”的工作状态，倾斜率的关系是“RK3＞RK0”。此处，倾斜率是如上所述车体倾斜角φ对横向加速度Gy的变化率，RK0表示相对于扭曲弹簧特性的倾斜率，其中所述扭曲弹簧特性是被二分的平衡杆(例如SBfr及SBfl)被固定时的扭曲弹簧特性。
下面，说明考虑了减速机RD的效率的特性O-A-B-C。此处，如上所述，将ηP作为电动发动机M经由减速机RD向平衡杆SBfr及SBfl传递动力的时的效率(即正效率)，将ηN作为由于来自平衡杆一侧的输入，电动发动机M通过减速机RD返回时的效率(即逆效率)。对于区域1和区域2的交点A上的电动发动机M的转矩输出Tma(侧倾力矩换算)和由作用于车体的惯性力(横向加速度)所引起的侧倾力矩Tra之间的平衡而言，区域1在电动发动机M的输出范围内。从而，由于是电动发动机M对平衡杆SBfr及SBfl传递动力的区域，所以为下述等式(6)。
Tra＝Tma·ηP    ...(6)
相反，对于区域2和区域3的交点B上的、电动发动机M的转矩输出Tmb(侧倾力矩换算)和由惯性力(横向加速度)所引起的侧倾力矩Trb之间的平衡而言，由于区域3是由于作用于车体的惯性力而扭曲返回的区域3，所以为等式(7)。
Tmb＝Tra·ηN    ...(7)
若通过主动抑制车体倾斜角的主动倾斜抑制控制，进行随着转向状态增加而使电动发动机M的转矩输出增大，并且在点A(电动发动机的输出临界点)上保持电动发动机的转矩输出的控制的话，则电动发动机M的转矩输出将为Tma＝Tmb，从而从上述式(6)及式(7)得出下式(8)。
Trb＝Tra/(ηP·ηN)    ...(8)
此处，由于由车体惯性力引起的侧倾力矩大致与横向加速度成比例关系，所以若分别用Ga及Gb表示点A及B上的横向加速度的话，从式(8)可导致下式(9)的关系。
Gb＝Ga·{1/(ηP·ηN)}    ...(9)
在处于电动发动机M可输出转矩的范围(主动倾斜抑制控制区域)内时，执行主动的倾斜抑制控制，进而转向状态(横向加速度)变大，在达到与发动机转矩输出的临界点(图17的点A)相当的横向加速度Ga之后的转向状态下，进行维持发动机转矩输出的的发动机控制。电动发动机通过车体惯性力而开始恢复扭曲的横向加速度Gb(是图17的点B，以下称为稳定器锁定临界点)是在与发动机转矩输出界限相当的横向加速度上乘上减速机RD的正效率和逆效率的积的倒数所得到的值。因此，通过保持发动机输出，根据由电动发动机M对平衡杆SBfr及SBfl施加扭曲时的正效率和电动发动机M由于车体惯性力而返回时的逆效率之间的关系，在图17的A-B的区域中，平衡杆SBfr及SBfl的相对位移被锁定。
在主动倾斜抑制控制装置中，当电动发动机M的输出没有包括整个所述控制区域时，通过在适当的范围内设计、选择减速机RD的效率(正效率、逆效率)，使车辆的最大转向状态达到Gb以下。并且，进行调整使得实际上不产生图17的B-C状态(例如将Gb设定为充分大于轮胎摩擦的界限)，从而防止车体倾斜的急速增加。
在电动发动机M的输出不包括主动倾斜抑制控制的整个区域时的从主动侧倾力矩目标值向发动机电流目标值的转换计算中，如图18所示，对应于主动侧倾力矩目标值而设定的正常电流目标值(用图中的虚线表示)具有被上限值限制的特性。因此，即使不是上述的转向保持状态，在达到电动发动机M的输出的上限值等情况下，也会有发动机电流目标值被保持的情况。在这种情况下，也与图13相同，如果施加了比正常电流目标值的(ηP·ηN)倍的值大的电流的话，则电动发动机M将不因扭曲而返回，从而被二分的平衡杆SBfr及SBfl的相对位置将被维持在固定的状态。
此外，参照图19说明转向状态超出电动发动机M的输出界限时的发动机控制。在t11时刻车辆的转向开始，从而倾斜运动增加，并在t12时刻达到电流目标值的上限值(Imu)，即达到电动发动机M的输出界限。若此后仍处于转向增加状态，并在t12’时刻被判断为转向增加状态，则发动机电流目标值被减少，直到维持电动发动机M的锁定状态所需的值为止，并以达到锁定所需的发动机电流目标值的时间点(t13时刻)上的值保持。维持电动发动机M的锁定状态所需的发动机电流目标值必须大于在正常电流目标值(图19的两点划线)上乘上减速机RD的正效率ηP和逆效率ηN的值所得的值，最好具有20～30％的裕度。
通过以上方法，在下述的稳定器控制装置中，即使在考虑减速机的效率从而倾斜运动收敛时也可以平坦且迅速地实现控制，其中所述稳定器控制装置通过在被二分的平衡杆之间具有电动发动机M和减速机RD的稳定器致动器FT来主动地抑制控制车体的倾斜运动。而且，在电动发动机M被锁定时，由于可以仅提供维持该状态必不可少的电流，所以从能量效率的观点来看也很有效。

Claims (6)

1.一种稳定器控制装置，包括：稳定器，具有配置于车辆的左右车轮之间的一对平衡杆，和配置于所述一对平衡杆之间并具有电动发动机及减速机的致动器，所述减速机具有效率；以及控制装置，根据所述车辆的转向状态来控制所述电动发动机，从而控制所述稳定器的扭曲刚性；其特征在于，具有判断所述车辆的转向状态的变化的转向状态变化判断装置，所述控制装置根据所述减速机的效率和所述转向状态变化判断装置的判断结果来改变所述电动发动机的控制参数。
2.一种稳定器控制装置，包括：稳定器，具有配置于车辆的左右车轮之间的一对平衡杆，和配置于所述一对平衡杆之间并具有电动发动机及减速机的致动器，所述减速机具有效率；以及控制装置，根据所述车辆的转向状态来控制所述电动发动机，从而控制所述稳定器的扭曲刚性；其特征在于，具有判断所述车辆的转向状态的变化的转向状态变化判断装置，当所述转向状态变化判断装置判断出转向减少状态时，所述控制装置根据所述减速机的效率急速减少供给所述电动发动机的电流。
3.如权利要求2所述的稳定器控制装置，其特征在于，当所述转向状态变化判断装置判断出转向减少状态时，所述控制装置对供给所述电动发动机的电流进行急速减少的控制，直到供给所述电动发动机的电流小于判断出转向减少状态的时刻供给所述电动发动机的电流乘以所述减速机的正效率和逆效率而得到的电流为止。
4.一种稳定器控制装置，包括：稳定器，具有配置于车辆的左右车轮之间的一对平衡杆，和配置于所述一对平衡杆之间并具有电动发动机及减速机的致动器，所述减速机具有效率；以及控制装置，根据所述车辆的转向状态来控制所述电动发动机，从而控制所述稳定器的扭曲刚性；其特征在于，具有判断所述车辆的转向状态的变化的转向状态变化判断装置，当所述转向状态变化判断装置判断出转向保持状态时，所述控制装置根据所述减速机的效率减少供给所述电动发动机的电流。
5.如权利要求4所述的稳定器控制装置，其特征在于，当所述转向状态变化判断装置判断出转向保持状态时，所述控制装置在比判断出转向保持状态的时刻供给所述电动发动机的电流乘以所述减速机的正效率和逆效率而得到的电流大的范围内，对供给所述电动发动机的电流进行减少控制。
6.如权利要求4或5所述的稳定器控制装置，其特征在于，当在转向保持状态下正在进行对供给所述电动发动机的电流的减少控制的时候，所述转向状态变化判断装置判断出转向增加状态时，所述控制装置对供给所述电动发动机的电流进行急速增加的控制，直到成为转向增加状态时供给所述电动发动机的电流为止。
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