穩定器控制裝置的製作方法
2023-04-24 14:46:06
專利名稱：穩定器控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種車輛的穩定器控制裝置，特別是涉及一種由電動發動機驅動的致動器來可變地控制配置在左右車輪之間的穩定器的扭轉剛性的穩定器控制裝置。
背景技術：
一般來說，車輛的穩定器控制裝置在車輛的轉彎行駛中通過穩定器的作用從外部施加適當的側傾力矩，從而降低或抑制車體的傾斜運動。例如，在專利文獻特表2002-518245號公報中公開了一種為了在彎曲行駛時抑制車體的橫擺運動而通過機電式轉向致動器向車體提供阻力矩的裝置。
在上述專利文獻特表2002-518245號公報中所記載的裝置的特點是具有用於鎖定穩定器的半個部分向相反方向的轉向位移的裝置，並且通過適當使用用於鎖定的電磁式常開制動器或電磁式常閉制動器，可降低在恆定或亞恆定行駛中所需的動力及電動機的熱負荷。但是，由於設置所述鎖定裝置會使穩定器控制裝置在長度方向上的尺寸變大，所以向車輛的安裝條件將變得極為不利。
發明內容
因此，本發明要解決的問題是提供一種具有電動發動機驅動的致動器的穩定器控制裝置，該裝置在不設置用於鎖定穩定器的裝置的情況下，能夠降低功率消耗，並降低電動發動機等的熱負荷。
為了解決上述問題，本發明如第一技術方案所述的那樣構成，所述第一技術方案是一種穩定器控制裝置，其包括穩定器，具有配置於車輛的左右車輪之間的一對平衡杆，和配置於所述一對平衡杆之間並具有電動發動機的致動器；以及控制裝置，根據所述車輛的轉向狀態來控制所述電動發動機；該穩定器控制裝置具有判斷所述車輛的轉向狀態的轉向狀態判斷裝置，當所述轉向狀態判斷裝置判斷出所述車輛的轉向減少狀態時，所述控制裝置實質上禁止向所述電動發動機的通電。
此處，所謂「實質上禁止向所述電動發動機的通電」包括並不一定全面停止向電動發動機的通電，而是進行低負荷比的輸出，從而在實質上為通電禁止狀態的情況。例如，可以通過將與發動機控制有關的目標值設定為零，或者，也可以通過將發動機伺服控制中的控制增益設定為零，來使向電動發動機的通電為禁止狀態。此外，「轉向減少狀態」是指車輛的轉向程度(可用橫向加速度表示)減少從而漸漸接近直進的狀態。此外，將車輛的轉向程度保持恆定的狀態稱為轉向保持狀態，將車輛的轉向程度增加的狀態稱為轉向增加狀態。
此外，本發明也可以如第二技術方案所述的那樣構成，所述第二技術方案是一種穩定器控制裝置，包括穩定器，具有配置於車輛的左右車輪之間的一對平衡杆，和配置於所述一對平衡杆之間並具有電動發動機的致動器；以及控制裝置，根據所述車輛的轉向狀態來控制所述電動發動機；該穩定器控制裝置具有檢測所述一對平衡杆的相對角位移的相對角位移檢測裝置、和根據所述車輛的轉向狀態來設定所述相對角位移的目標值的相對角位移目標值設定裝置，當判斷出由所述相對角位移檢測裝置檢測的所述相對角位移的實際值比由所述相對角位移目標值設定裝置設定的所述相對角位移的目標值剛好大於預定值時，所述控制裝置實質上禁止向所述電動發動機的通電。
此外，本發明可以如第三技術方案所述的那樣構成，所述第三技術方案是一種穩定器控制裝置，包括穩定器，具有配置於車輛的左右車輪之間的一對平衡杆，和配置於所述一對平衡杆之間並具有電動發動機的致動器；以及控制裝置，根據所述車輛的轉向狀態來控制所述電動發動機；該穩定器控制裝置具有檢測所述一對平衡杆的相對角位移的相對角位移檢測裝置，所述控制裝置基於由所述相對角位移檢測裝置檢測出的相對角位移來控制所述電動發動機，並且在使所述相對角位移減少時，實質上禁止向所述電動發動機的通電。
或者，本發明也可以如第四技術方案所示的那樣構成，所述第四技術方案是一種穩定器控制裝置，包括穩定器，具有配置於車輛的左右車輪之間的一對平衡杆，和配置於所述一對平衡杆之間並具有電動發動機的致動器；以及控制裝置，根據所述車輛的轉向狀態來控制所述電動發動機；該穩定器控制裝置具有設定用於驅動所述電動發動機的發動機電流的目標值的電流目標值設定裝置，所述控制裝置基於由所述電流目標值設定裝置設定的發動機電流的目標值來控制所述電動發動機，並且在所述發動機電流的目標值減少時，實質上禁止向所述電動發動機的通電。
發明效果由此，根據第一技術方案所述的穩定器控制裝置，由於在判斷為轉向減少狀態時實質上禁止向所述電動發動機的通電，所以可降低功率消耗，並且還可降低電動發動機等的熱負荷。
此外，根據第二或第三技術方案所述的穩定器控制裝置，由於根據相對角位移檢測裝置的檢測結果而實質上禁止向所述電動發動機的通電，並且根據第四技術方案所述的穩定器控制裝置，由於根據由電流目標值設定裝置設定的發動機電流目標值來實質上禁止向所述電動發動機的通電，所以能夠以簡單的構成適當地降低功率消耗，並且降低電動發動機等的熱負荷。
圖1是表示具有本發明一個實施方式中的穩定器控制裝置的車輛的概要的構成圖；圖2是表示本發明一個實施方式中的穩定器控制單元的一個例子的構成圖；圖3是表示本發明一個實施方式中的前輪側穩定器的具體結構例子的結構圖；
圖4是表示本發明一個實施方式中的主動傾斜抑制控制的概要的控制框圖；圖5是圖4的主動傾斜抑制控制的一個方案的控制框圖；圖6是表示映射的一個例子的圖表，該映射是用於設定本發明一個實施方式中的前輪傾斜剛性比率的初始值的；圖7是本發明一個實施方式中的發動機控制的一個方案的控制框圖；圖8是表示在本發明一個實施方式中，包含在轉向減少狀態時禁止發動機控制的穩定器控制的流程圖；圖9是表示執行圖8所示的控制時的時序操作的一個例子的圖表；圖10是在本發明的另一實施方式中，基於平衡杆的相對角位移進行電動發動機的控制許可或控制禁止的切換時的控制流程圖；圖11是表示在執行圖10所示的控制時的時序操作的一個例子的時序圖；圖12是表示與本發明的再一實施方式有關的、基於平衡杆的相對角位移的發動機控制的控制框圖；圖13是表示本發明再一實施方式中的通過發動機控制進行的穩定器控制的流程圖，其中所述發動機控制是基於平衡杆的相對角偏差進行的；圖14是與本發明的又一實施方式有關的、通過電動發動機的控制來進行穩定器控制的流程圖，所述電動發動機的控制是基於平衡杆的相對角偏差進行的；圖15是表示執行圖14所示的控制時的時序操作的一個例子的時序圖；圖16是與本發明的其他實施方式有關的，基於平衡杆的相對角偏差進行電動發動機的控制許可或控制禁止的切換時的控制流程圖；圖17是表示執行圖16所示的控制時的時序操作的一個例子的時序圖；圖18是與本發明的其他實施方式有關的、基於平衡杆的相對角位移的增減進行電動發動機的控制許可或控制禁止的切換時的控制流程圖；
圖19是表示執行圖18所示的控制時的時序操作的一個例子的時序圖；圖20是在如圖7所示基於發動機電流目標值進行電動發動機控制的實施方式中，基於平衡杆的相對角偏差進行控制許可或控制禁止的切換時的控制流程圖；圖21是在如圖7所示基於發動機電流目標值進行電動發動機控制的實施方式中，基於發動機電流目標值進行電動發動機控制，並基於發動機電流目標值的增減進行控制許可或控制禁止的切換時的控制流程圖。
具體實施例方式
以下，說明本發明的優選實施方式。具有本發明一個實施方式的穩定器控制裝置的車輛的整體構成如圖1所示，設置有在車體(沒有圖示)具有傾斜方向的運動時起扭曲彈簧的作用的前輪穩定器SBf和後輪穩定器SBr。這些前輪穩定器SBf和後輪穩定器SBr通過穩定器致動器FT及RT可變控制各自的扭曲剛性，以抑制由車體傾斜運動引起的車體傾斜角。此外，由電子控制裝置ECU內的穩定器控制單元ECU1控制穩定器致動器FT及RT。
如圖1所示，在各車輪WHxx上設有輪速傳感器WSxx(下標xx表示各車輪，fr表示右側前輪、fl表示左側前輪、rr表示右側後輪、rl表示左側後輪)，並且這些都與電子控制裝置ECU連接，從而向電子控制裝置ECU輸入與各車輪的旋轉速度、即與輪速成比例的脈衝數的脈衝信號。進而，在電子控制裝置ECU上連接有用於檢測方向盤SW的轉向角(操縱角)δf的轉向角傳感器SA、用於檢測車輛的前後加速度Gx的前後加速度傳感器XG、用於檢測車輛的橫向加速度Gy的橫向加速度傳感器YG、以及用於檢測車輛的橫擺角速度Yr的橫擺角速度傳感器YR。
此外，在電子控制裝置ECU內，除了上述的穩定器控制單元ECU1以外，還構成有制動器控制單元ECU2、轉向控制單元ECU3等，這些控制單元ECU1至3分別通過具有用於通信的CPU、ROM及RAM的通信單元(沒有圖示)而連接在通信總線上。從而可從其他控制系統發送各控制系統所需的信息。
本實施方式的穩定器控制單元ECU1例如如圖2所示的那樣構成，由傾斜運動控制器RC控制從發動機驅動電路CT提供給電動發動機M的驅動電壓，該電動發動機M構成穩定器致動器FT及RT。此時，由電流檢測部IS檢測出發動機驅動電路CT的驅動電流，該驅動電流與由旋轉角傳感器RS檢測出的電動發動機M的旋轉角信號一起經由接口I/F被反饋到控制器RC。控制器RC和發動機驅動電路CT連接在電源PW上。此外，本實施方式的電動發動機M使用了三相無刷發動機，但並不僅限於此，也可以應用具有其他相數的發動機，也可以使用刷式發動機。
圖3示出了包括穩定器致動器FT的具體構成例子(RT也具有相同的構成)的前輪側的穩定器SBf。所述前輪側的穩定器SBf被二分為左右一對的平衡杆SBfr及SBfl，並且每個平衡杆的一端都連接在左右車輪上，而其中一個平衡杆的另一端經由減速機RD連接在電動發動機M的轉子RO上，另一平衡杆的另一端連接在電動發動機M的定子SR上。此外，平衡杆SBfr及SBfl通過支持裝置HLfr及HLfl被支持在車體上。並且，若電動發動機M被通電，則對於被二分的每個平衡杆SBfr及SBfl都產生扭曲力，從而前輪側的穩定器SBf的表觀扭曲彈簧特性被改變，因此車體的傾斜剛性將被控制。此外，旋轉角傳感器RS作為檢測電動發動機M的旋轉角的旋轉角檢測裝置被設置在穩定器致動器FT內。後輪一側的穩定器SBr也具有與上述相同的構成，因此省略說明，並且下稱的電動發動機M包括用於前輪側及後輪側的穩定器SBf及SBr的電動發動機。
圖7示出了主動傾斜抑制控制的控制框圖，該圖與駕駛員的轉向(操縱)操作相關，由駕駛員操作檢測裝置M11檢測包括轉向角(操縱角)δf在內的信息，並由車輛的行駛狀態檢測裝置M12檢測包括車輛速度、橫向加速度及橫擺角速度在內的車輛運動狀態量。基於這些信息來計算用於達到車輛所期望的傾斜特性的車輛主動側傾力矩目標值(M13)。此外，在車輛動作判斷計算M14中基於駕駛員的轉向操作和車輛運動狀態量來判斷車輛的轉向特性(轉向不足傾向、轉向過度傾向)。接著，根據計算出的轉向特性和車輛運動狀態量來計算前輪和後輪的傾斜剛性比率的目標值(M15)。根據如上述求得的車輛主動側傾力矩及傾斜剛性比率的目標值來計算前輪及後輪的主動側傾力矩的目標值(M16)。
並且，基於這些目標值進行發動機電流目標值的轉換(M17)，並由致動器伺服部(M18)控制穩定器致動器FT及RT。進而，根據致動器伺服部(M18)的控制狀態，由發動機控制許可/禁止判斷計算塊(M19)判斷電動發動機M的控制許可或禁止，從而根據所述判斷結果的發動機控制許可/禁止信號，控制向電動發動機M通電或不通電。由此，如後所述，可降低功率消耗，並且還可降低電子控制裝置ECU及電動發動機M的熱負荷。
但是，由於車輛的轉向運動有右轉向和左轉向，所以考慮各個狀態，使得表現轉向狀態及傾斜運動的運動狀態量是帶有與轉向方向對應的正負號的值。進而，在對這些考慮符號的值設定閾值，並根據其最小關係進行控制開始或結束的判斷等的情況下，說明將變得很複雜。因此，以下說明車輛的轉向狀態及傾斜運動狀態為正的情況。
圖5示出了圖4的具體方案，在車輛主動側傾力矩目標值計算部M13中，根據從橫向加速度傳感器YG的信號得到的橫向加速度Gy、對橫向加速度Gy進行時間微分得到的實際橫向加速度變化量dGy、由轉向角(操縱角)δf及車輛速度(車速)Vx計算出的計算橫向加速度Gye、對計算橫向加速度Gye進行時間微分得到的計算橫向加速度變化量dGye，計算出為在車輛整體上抑制傾斜運動所需的車輛主動側傾力矩目標值Rmv。此外，計算橫向加速度Gye根據下式(1)求得。
Gye＝(Vx2·δf)/{L·N·(1+Kh·Vx2)}...(1)這裡，L是軸距，N是轉向齒輪比，Kh是穩定係數。
而且，為了達到適當的傾斜特性，應施加到車輛整體上的車輛主動側傾力矩目標值Rmv根據下式(2)求得(K1、K2、K3、K4是控制增益)。
Rmv＝K1·Gye+K2·dGye+K3·Gy+K4·dGy...(2)如上所述，為了補償控制計算的延遲及致動器的響應性能，要考慮從轉向角δf和車速Vx求出的計算橫向加速度Gye和其變化量dGye。
在前後輪傾斜剛性比率目標值計算部M15中，如下確定傾斜剛性的前後比率目標值。首先，基於車輛速度(車速)Vx設定前輪側及後輪側的傾斜剛性比率的初始值Rsrfo、Rsrro。前輪傾斜剛性比率的初始值Rsrfo被設定為如圖6所示在車輛速度Vx低的狀態下低，在車輛速度Vx高的狀態下高，並且被設定為使得在高速行駛中轉向不足傾向強。並且，後輪傾斜剛性比率的初始值Rsrro用(1-Rsrfo)來確定。接著，在車輛動作判斷計算M14中，為了判別車輛轉向特性，從轉向角δf和車輛速度Vx計算出目標橫擺角速度Yre，通過將該值與實際的橫擺角速度Yr進行比較來計算出橫擺角速度偏差Δyr，並基於該橫擺角速度偏差Δyr計算出傾斜剛性比率修正值Rsra。
其結果是，當車輛處於轉向不足傾向時，進行降低前輪的傾斜剛性比率，並增加後輪的傾斜剛性比率的修正。相反，當處於轉向過度傾向時，進行增加前輪的傾斜剛性比率，並降低後輪的傾斜剛性比率的修正。進而，在前輪及後輪主動側傾力矩目標值計算部M16中，基於車輛主動側傾力矩目標值Rmv以及前後輪傾斜剛性比率的目標值Rsrf、Rsrr，分別將前輪及後輪主動側傾力矩目標值Rmf及Rmr設定為Rmf＝Rmv·Rsrf、Rmr＝Rmv·Rsrr。並且，基於這些前輪及後輪主動側傾力矩目標值Rmf及Rmr(下面，簡單地稱為主動側傾力矩目標值Rmf及Rmr)，確定在用於前輪及後輪的穩定器致動器FT及RT中應產生的扭曲力，從而如下控制電動發動機M。
首先說明基於電流目標值的電動發動機M的控制方案。圖7示出了圖4的致動器伺服控制部M18的一個方案，其中，由於發動機電流值和輸出扭矩大致呈比例關係，所以前輪及後輪一側的電動發動機M的目標電流值Itf及Itr用Itf＝Km1·Rmf、Itr＝Km2·Rmr來設定。此處，Km1及Km2是將主動側傾力矩目標值Rmf及Rmr轉換為發動機電流目標值的係數，這些係數是預先考慮平衡杆的扭曲彈簧剛性、幾何安裝位置、杆長、減速機的齒輪比等而確定的。該目標值的轉換計算也可以使用預先設定好的映射(map)來進行轉換。
並且，在圖7的塊M31中，對電動發動機M的目標電流值和由發動機驅動電路CT檢測出的實際發動機電流值進行比較，從而計算出發動機電流的偏差。基於所述偏差，在塊M32中通過所謂的PID控制來確定負荷比。然後在塊M33中計算出與所述負荷比對應的PWM輸出。通過所述PWM輸出來控制發動機驅動電路CT的開關元件，從而驅動控制電動發動機M。由此，例如在車輛的轉向狀態程度逐漸減小並向直行狀態轉移，從而傾斜運動逐漸減少時，如下所述，向電動發動機M的通電被禁止，從而能夠省電並降低熱負荷。
圖8示出了本實施方式的穩定器控制的控制流程，其中包含有轉向減少狀態時的發動機控制禁止處理。首先，在步驟101中執行初始化，在步驟102中讀取與穩定器控制單元ECU1連接的電動發動機M的旋轉角傳感器RS(或者，電子控制裝置ECU內的電流傳感器)的信號，還經由通信總線讀取通信信號。然後進入步驟103，基於這些信號設定要施加給車輛的主動側傾力矩的目標值。進而在步驟104中，基於主動側傾力矩目標值Rmf及Rmr來計算出發動機電流的目標值。
接著，進入步驟105，關於車輛的轉向狀態的變化，判斷轉向增加狀態、轉向保持狀態及轉向減少狀態中的某一種。所述判斷的結果，如果在步驟106判斷為不是轉向減少狀態的話，則進入在步驟107中設置「發動機控制許可」來提供控制許可標記，從而在步驟108執行發動機伺服控制，進而進入步驟109中將PWM輸出提供給電動發動機M。與此相對，當在步驟106判斷為轉向減少狀態時，進入步驟110中設置「發動機控制禁止」來提供控制禁止標記，從而不進行向電動發動機M的通電。此外，由於傾斜運動變化起因於車輛的轉向狀態變化，所以也可以代替轉向狀態變化，而根據傾斜運動變化來進行上述步驟106中的判斷。
上述車輛的轉向狀態變化基於在圖5的車輛主動側傾力矩目標值計算部M13中求得的計算橫向加速度Gye及計算橫向加速度變化量(時間變化)dGye，按照下表1所示來進行判斷。
在上述表1中，根據計算橫向加速度Gye和計算橫向加速度變化量dGye的組合結果，車輛轉向狀態的變化被判斷為轉向增加狀態、轉向減少狀態及轉向保持狀態(在表1中，分別記為「增加」、「減少」及「保持」)中的某一種。即，在表1中，計算橫向加速度Gye的「0」狀態表示滿足-G1＜Gye＜G1的條件的狀態，計算橫向加速度Gye的「+」狀態表示滿足Gye≥G1的條件的狀態，「-」狀態表示滿足Gye≤-G1的條件的狀態。此外，計算橫向加速度變化量dGye的「0」狀態表示滿足-G2＜dGye＜G2的條件的狀態，計算橫向加速度變化量dGye的「+」狀態表示滿足dGye≥G2的條件的狀態，「-」狀態表示滿足dGye≤-G2的條件的狀態。此處，G1及G2是正的常數，是預先設定的值。
此外，雖然在上述表1中基於計算橫向加速度Gye和其變化量dGye，來進行轉向狀態的變化是轉向增加狀態、轉向減少狀態及轉向保持狀態中的哪一種的判斷，但也可以基於轉向操作角和其變化量、實際橫向加速度和其變化量、橫擺角速度和其變化量來進行判斷，並且也可以將這些組合起來進行判斷。此外，車輛轉向狀態的變化也可以通過監視車輛主動側傾力矩目標值Rmv來確定。在這種情況下，可將車輛主動側傾力矩目標值Rmv與上一次的值進行比較，從而增加時判斷為轉向增加狀態，一致時判斷為轉向保持狀態，減少時判斷為轉向減少狀態。
如上所述，在轉向減少狀態時，禁止對電動發動機M的通電，從而例如圖9所示，基於主動側傾力矩目標值Rmf及Rmr計算的發動機電流目標值成為圖9的點劃線所示的特性(以下說明中不特別區分前輪及後輪)。即，若在圖9的t1時刻判斷為轉向減少狀態，則控制許可標記被變更為控制禁止標記，從而電動發動機M的控制變為禁止狀態，即不進行向電動發動機M的通電的狀態。因此，在轉向減少狀態(從轉向狀態向直進狀態轉移的狀態)中慣性力(橫向加速度)逐漸下降，並且通過電動發動機M的輸出產生的平衡杆的相對扭曲位移也逐漸返回。而且，由穩定器控制裝置產生的側傾力矩也逐漸減少到零。這樣，由於處於轉向減少狀態時不向電動發動機M通電，所以能夠減少功率消耗，並且還能夠抑制電動發動機M及電子控制裝置ECU的發熱。
此外，當車輛從轉向狀態向直進狀態轉移(成為轉向減少狀態)，從而傾斜運動減少，側傾力矩逐漸減少到零時，最好與所述平衡杆的相對角位移對應於轉向減少狀態而逐漸減少的時候一致。但是，在不向電動發動機M通電時，由於受電動發動機M的齒槽效應、減速機RD的逆效率、摩擦等的影響的約束力及電動發動機M的慣性，一對平衡杆的相對角位移並不恆定。其結果是，轉向減少狀態和傾斜運動的減少並不一致，從而可能會給駕駛員帶來不舒服的感覺。
因此，如圖10的控制流程圖所示，可在步驟201至205進行與步驟101至105相同的處理，並在步驟206判斷為轉向減少狀態時，基於平衡杆的相對角位移，進行電動發動機M的控制許可或控制禁止的切換，將此作為本發明的另一實施方式來進行說明。若在步驟206判斷為不是轉向減少狀態，則進入步驟207設置「發動機控制許可」，從而在步驟208執行發動機伺服控制，進而進入步驟209將PWM輸出提供給電動發動機M。與此相對，若在步驟206判斷為轉向減少狀態，則並不直設置為發動機控制禁止，而是進入步驟210來判斷是否為「發動機控制禁止中」。當判斷為「發動機控制禁止中」時，進入步驟211，判斷是否應該許可發動機控制。
基於與主動側傾力矩目標值Rmf及Rmr對應的平衡杆相對角位移(目標角位移ψt)和實際的平衡杆相對角位移ψa之間的偏差(ψt-ψa)來進行步驟211中的發動機控制許可開始判斷。而且，為了考慮所述偏差是有增加的傾向，還是有減少的傾向，也可以加入偏差的時間變化量d(ψt-ψa)來進行判斷。作為步驟211的判斷的具體例子，在滿足{Ka1·(ψt-ψa)+Ka2·d(ψt-ψa)}≥Ka3時，變更為發動機控制許可。此處，Ka1及Ka2是對偏差及偏差變化量的加權係數(包括零)，而Ka3是確定閾值的預定值。
當在步驟210中判斷為不是發動機控制禁止中時，進入步驟212，判斷是否應該禁止發動機控制。其結果是，如果成為傾斜運動減少，並且轉向狀態的收斂(収まリ)與平衡杆的相對角位移大致一致的狀態，則可以停止向電動發動機M的通電。在所述步驟212中也和步驟211的發動機許可開始判斷相同，基於偏差(ψt-ψa)和其偏差變化量d(ψt-ψa)來進行判斷。即，當滿足{Ka4·(ψt-ψa)+Ka5·d(ψt-ψa)}＜Ka6時，認為轉向減少狀態和相對角位移大致一致，從而變更為禁止向電動發動機M的通電的狀態。此處，Ka4及Ka5是對偏差及偏差變化量的加權係數(包括零)，而Ka6是確定閾值的預定值。並且，若在步驟212判斷為應該禁止發動機控制，則進入步驟213設置「發動機控制禁止」，從而不向電動發動機M通電。
上述平衡杆的相對角位移的目標值和實際值的偏差分別在前輪和後輪產生，因此在前輪側和後輪側分別單獨進行電動發動機M的控制許可或控制禁止的切換。或者也可以優先前輪側和後輪側中的某一側，並控制另一側，使其依從於優先的一側。例如，當優先前輪側的發動機控制許可或發動機控制禁止的切換時，在後輪側並不進行基於平衡杆相對角位移的目標值和實際值之間的偏差的發動機控制許可或發動機控制禁止的判斷，而是基於前輪側的判斷結果來控制後輪側的發動機控制許可或發動機控制禁止的切換。
圖11與執行上述圖10所示的控制時的一個例子相關，該圖示出了平衡杆相對角位移的目標值ψt及實際值ψa、與發動機控制許可或發動機控制禁止的時序變化。在圖11中，若在t11時刻判斷為轉向減少狀態，則電動發動機M的控制從發動機控制許可被變更為發動機控制禁止，從而停止向電動發動機M的通電。然後，目標值ψt和實際值ψa的偏差增加，從而在t12時刻滿足{Ka1·(ψt-ψa)+Ka2·d(ψt-ψa)}≥Ka3的條件時，變更為發動機控制許可，從而再次開始向電動發動機M通電。由此目標值ψt和實際值ψa的偏差減少，從而滿足{Ka4·(ψt-ψa)+Ka5·d(ψt-ψa)}＜Ka6的條件時，在t13時刻再次變更為發動機控制禁止。如此，通過一邊監視平衡杆相對角位移的目標值ψt和實際值ψa，一邊切換發動機控制許可和發動機控制禁止，可在維持穩定器控制裝置的控制性能的同時，實現省電。
上述的實施方式是基於電流目標值來控制驅動穩定器致動器(FT及RT)的電動發動機M的方案，其中所述電流目標值是根據主動側傾力矩目標值(Rmf及Rmr)設定的。在這裡，若考慮平衡杆的扭曲剛性、懸架幾何(suspension geometry)等的話，則在主動側傾力矩和平衡杆的相對角位移之間將存在預定的關係。因此，也可以代替上述電流的目標值，基於與主動側傾力矩目標值Rmf及Rmr對應的平衡杆的相對角位移目標值來控制電動發動機M。在這種情況下，前輪及後輪的平衡杆的相對角位移目標值ψtf及ψtr分別設定為ψtf＝Km3·Rmf、ψtr＝Km4·Rmf。此處，Km3、Km4是將主動側傾力矩目標值Rmf及Rmr轉換成平衡杆的相對角位移目標值的係數，這些係數是預先考慮平衡杆的扭曲彈簧係數，幾何安裝位置、杆長、減速機的齒輪比等而確定的。此外，該目標值的轉換計算也可以使用預先設定的映射來轉換。
基於上述平衡杆的相對角位移的發動機伺服控制可如圖12所示的那樣構成。首先，在塊M41中，對前輪及後輪的平衡杆的相對角位移目標值ψtf及ψtr與實際的平衡杆的相對角位移ψaf及ψar進行比較，從而算出其偏差。此時，實際的平衡杆的相對角位移可以通過在平衡杆上設置旋轉角傳感器來檢測，但也可以從電動發動機M的旋轉角信號求出。基於上述的相對角偏差，通過PID控制來設定負荷比(M42)。然後計算出與所設定的負荷比對應的PWM輸出(M43)。通過該PWM輸出來控制發動機驅動電路CT的開關元件，從而驅動電動發動機M。
圖13示出了如上所述基於平衡杆的相對角偏差來進行電動發動機M的控制，並在判斷為轉向減少狀態時進行禁止電動發動機M的控制的處理的實施方式。由於該圖13中的控制基本上與8所示的基於發動機電流目標值的控制相同，所以使與圖8的各步驟對應的圖13的各步驟的末尾(兩位)的編號與圖8相同，並省略詳細的說明，但如上所述，基於計算橫向加速度Gye和計算橫向加速度變化量dGye、或者基於車輛主動側傾力矩目標值Rmv的變化等來判斷轉向狀態的變化，並在判斷為轉向減少狀態時禁止向電動發動機M的通電。由此，與上述的實施方式相同，可實現省電和熱負荷的減少。
此外，圖14與下述的實施方式有關，所述實施方式基於平衡杆的相對角偏差來進行電動發動機M的控制，並在判斷為轉向減少狀態時雖然基本上禁止電動發動機M的控制，但根據平衡杆的相對角位移的目標值和實際值的偏差、以及所述偏差變化量來選擇電動發動機M的控制許可或控制禁止。由於該圖14中的控制與10所示的控制相同，所以使與圖10的各步驟對應的圖14的各步驟的末尾(兩位)的編號與圖10相同，並省略詳細的說明，但在判斷為轉向減少狀態時，一邊監視平衡杆相對角位移的目標值和實際值的偏差，一邊切換發動機控制許可或發動機控制禁止，由此可在維持穩定器控制裝置的控制性能的同時，降低電能和熱負荷。
如上所述，基於轉向狀態變化的判斷來進行了發動機控制許可或發動機控制禁止的切換，但也可以在不判斷轉向狀態變化的情況下進行發動機控制許可或發動機控制禁止的切換。所述切換是基於如下的關係進行的即，如圖15所示的那樣，由於在平衡杆的相對角位移的目標值和實際值之間存在時間延遲，所以存在在傾斜增加時(例如在t21時刻)目標值ψt＞實際值ψa，在傾斜減少時(在t22時刻)目標值ψt＜實際值ψa的關係，因此，例如可如下處理。
即，圖16示出了根據平衡杆的相對角位移的目標值ψt和實際值ψa的大小關係來進行發動機控制許可或發動機控制禁止的切換控制的方案。與圖8等的流程圖相同，在步驟501進行初始化，並在步驟502讀取包含平衡杆的相對角位移的實際值ψa(是前輪側的實際值ψaf及後輪側的實際值ψar的總稱)的傳感器信號及通信信號。基於這些信號，在步驟503計算主動側傾力矩目標值Rmf及Rmr。並且，在步驟504如上所述基於主動側傾力矩目標值Rmf及Rmr求出平衡杆的相對角位移的目標值ψt(是前輪側的目標值ψtf及後輪側的目標值ψtr的總稱)。
接著，在步驟505比較平衡杆的相對角位移的目標值ψt和實際值ψa，當滿足(ψt-ψa)≥Kb0時進入步驟506，設置發動機控制許可。此處，Kb0是確定閾值的預定值。與此相對，當不滿足(ψt-ψa)≥Kb0時，即當(ψt-ψa)＜Kb0時，進入步驟509來判斷是否為發動機控制禁止中。當在該步驟509判斷為發動機控制禁止中時，進入步驟510，判斷是否應該許可發動機控制。所述發動機控制許可開始判斷基於平衡杆的相對角位移的目標值和實際值的偏差(ψt-ψa)來進行。而且，為了考慮偏差是有增加的傾向，還是有減少的傾向，也可以加入偏差的時間變化量d(ψt-ψa)，從而在滿足{Kb1·(ψt-ψa)+Kb2·d(ψt-ψa)}≥Kb3時變更為發動機控制許可狀態。此處，Kb1及Kb2是偏差及偏差變化量的加權係數(包括零)，Kb3是確定閾值的預定值。
當在步驟509中判斷為不是發動機控制禁止中時，進入步驟511來判斷是否應該禁止發動機控制。在該步驟511中，也和步驟510的發動機控制許可開始判斷相同，根據偏差(ψt-ψa)和其偏差變化量d(ψt-ψa)來進行判斷。即，在滿足{Kb4·(ψt-ψa)+Kb5·d(ψt-ψa)}＜Kb6時，將向電動發動機M的通電變更為禁止狀態。此處，Kb4及Kb5是對偏差及偏差變化量的加權係數(包括零)，Kb6是確定閾值的預定值。並且，若在步驟511判斷為應該禁止發動機控制，則進入步驟512設置「發動機控制禁止」，從而不向電動發動機M通電。此外，當在步驟506設置為發動機控制許可時，進入步驟507，執行圖12所示的根據平衡杆相對角位移的發動機伺服控制，從而在步驟508將PWM輸出提供給電動發動機M。
圖17示出了執行了上述圖16所示控制的一個例子，在t30時刻平衡杆的相對角位移的目標值開始減少，並進入轉向減少狀態。由於在t30時刻之前滿足(ψt-ψa)≥Kb0的條件，所以為發動機控制許可。然後，若目標值ψt減少而實際值ψa不減少的話，則變為(ψt-ψa)＜Kb0，進而，若滿足{Kb4·(ψt-ψa)+Kb5·d(ψt-ψa)}＜Kb6的條件，則變更為發動機控制禁止(t31時刻)。若隨著發動機控制禁止而不進行向電動發動機M的通電的話，則由於相互約束平衡杆的力下降，所以相對角位移ψa將減少。由此，若滿足(ψt-ψa)≥Kb0或{Kb1·(ψt-ψa)+Kb2·d(ψt-ψa)}≥Kb3的條件，則從發動機控制禁止變更為發動機控制許可(t32時刻)。之後同樣地重複發動機控制許可/發動機控制禁止的循環。
以上說明的電動發動機M的切換控制而是在滿足分別具有控制閾值的條件時被執行，而不必進行轉向狀態變化的判斷。因此，可在沒有判斷轉向狀態變化(傾斜變化)所需的時間延遲的情況下進行控制，從而可追蹤轉向操作的微小的增舵(切リ 増 )、減舵(切リ 下面說明不必判斷轉向狀態變化的再一實施方式。本實施方式是基於平衡杆的相對角位移來控制電動發動機M的，當經控制的電動發動機M的輸出作用於與車體慣性力對抗的方向，從而穩定器所產生的側傾力矩增加時變為發動機控制許可。相反，當電動發動機M的輸出產生與車體慣性力同向的力，從而穩定器所產生的側傾力矩減少時變為發動機控制禁止。即，在使平衡杆的相對角位移增大的方向設為發動機控制許可，另外在相對角位移減少的方向上設為發動機控制禁止，從而降低電動發動機M的功率消耗並抑制發熱。
如圖18所示，與圖8等流程圖相同地，在步驟601進行初始化，並在步驟602讀取包含平衡杆的相對角位移的實際值ψa(是前輪側的實際值ψaf及後輪側的實際值ψar的總稱)的傳感器信號及通信信號。基於這些信號，在步驟603計算主動側傾力矩目標值Rmf及Rmr。並且，在步驟604如上所述根據主動側傾力矩目標值Rmf及Rmr求出平衡杆的相對角位移的目標值ψt(是前輪側的目標值ψtf及後輪側的目標值ψtr的總稱)。接著，在步驟605中，根據平衡杆相對角位移的目標值ψt和實際值ψa來進行參照圖12說明的發動機伺服控制，計算出發動機PWM輸出。根據平衡杆的目標值和實際值的偏差來執行發動機伺服控制，從而電動發動機M工作，以使該偏差減少。
並且，在步驟606中，根據電動發動機M的工作來判斷平衡杆的相對角位移是否增加。當判斷為要將平衡杆的相對角位移控制在增加的方向上時，進入步驟607，設置發動機控制許可，從而在步驟608向發動機驅動電路CT提供PWM輸出。即，當在平衡杆的相對角位移的目標值和實際值之間產生了偏差，並且為了減少所述偏差必須要增加平衡杆的相對角位移時，許可向電動發動機M的通電。另一方面，當在步驟606中判斷為要將平衡杆的相對角位移控制在減少的方向上時，進入步驟609，設置發動機控制禁止，從而不進行向電動發動機M的通電。即，當為了進行減少相對角位移的偏差的控制而需要減少相對角位移時，並不向扭曲返回的方向控制電動發動機M，而只是通過禁止向電動發動機M的通電來解除由電動發動機M產生的平衡杆之間的約束力。
圖19示出了執行上述圖18所示的控制時的時序操作的一個例子，在該控制中，與參照圖8進行說明的控制方案不同，並不進行是否為轉向減少狀態的判斷，因此在轉向增加狀態和轉向保持狀態時均工作。由於在t40時刻之前車輛處於直進行駛狀態，所以發動機控制被禁止。當在t40時刻車輛開始轉向時，由於控制的時間延遲等原因，變為目標值ψt＞實際值ψa的狀態，從而發動機控制被許可，進而電動發動機M輸出轉矩，並且平衡杆的相對角位移增加。然後，在t41時刻變為目標值ψt≤實際值ψa時，發動機控制被禁止。在這種情況下，若假設發動機控制沒有被禁止的話，則電動發動機M將圖12所示的那樣對應於目標值ψt和實際值ψa的偏差而被控制，因此該偏差的符號在t41時刻翻轉，從而向電動發動機M的通電方向也將逆轉。但是，在返回平衡杆的相對角位移的方向上不必強烈驅動電動發動機M，從而此時不必對電動發動機M通電，因此設置為發動機控制禁止，從而解除約束平衡杆相對角位移的力，由此可抑制相對角位移的增加傾向。若再次滿足目標值ψt＞實際值ψa的條件，則進入發動機控制許可(t42時刻)。之後直到t49時刻為止重複所述循環，從而通過控制，使實際值追隨平衡杆的相對角位移目標值。
如上所述，在本實施方式中，當電動發動機M的輸出要增大平衡杆的相對角位移時，設置發動機控制許可，當要減少平衡杆的相對角位移時，設置發動機控制禁止，從而不進行向電動發動機M的通電，而是通過外力使平衡杆扭曲返回。由此，可在實現省電的同時減少電動發動機M及電子控制裝置ECU的熱負荷。
此外，在圖20及圖21中示出了在圖7至圖11所示的實施方式中的基於電流目標值的電動發動機M的控制方案中應用了上述圖16及圖18所示的實施方式中的基於平衡杆相對角位移的發動機控制禁止判斷時的實施方式。
首先，在圖20的實施方式中，電動發動機M的控制與圖16的實施方式不同，該控制如圖7所示的那樣基於電流的目標值來進行，並且與圖16相同地基於平衡杆相對角位移的目標值ψt和實際值ψa的大小關係來進行發動機控制許可和發動機控制禁止的切換控制。具體來說，如圖20所示，步驟701至712分別與圖16的步驟501至512對應，並在步驟703和704之間導入步驟713的處理，從而在步驟713中，基於在步驟703設定的主動側傾力矩目標值Rmf及Rmr來計算出驅動電動發動機M的發動機電流的目標值，並在步驟704求出平衡杆的相對角位移的目標值ψt(是前輪側的目標值ψtf及後輪側的目標值ψtr的總稱)。並且，在步驟707進行的發動機伺服控制與步驟507不同，基於在步驟713計算出的發動機電流的目標值來進行。
此外，在步驟705中，比較平衡杆相對角位移的目標值ψt和實際值ψa，從而在滿足(ψt-ψa)≥Kb10時，進入步驟706，設置發動機控制許可，在滿足(ψt-ψa)＜Kb10時，進入步驟709，此後，在步驟710至712進行與步驟510至512相同的處理。此處，Kb10與圖16的kb0相同，是確定閾值的預定值，並且在步驟710及711中使用Kb11至Kb16來代替步驟510及511的Kb1至Kb6，並進行同樣的計算處理。
下面，在圖21的實施方式中，發動機伺服控制與圖18所示的實施方式不同，當在步驟805基於發動機電流的目標值進行，並在步驟806判斷出所述發動機電流的目標值被維持或增加了時，進入步驟807，設置發動機控制許可，當判斷出所述發動機電流的目標值減少了時，經過與步驟709至711相同的步驟809至811之後，在步驟812設置發動機控制禁止。即，在圖18中，當在步驟606判斷為要將平衡杆的相對角位移控制在減少的方向上時，直接進入步驟609設置發動機控制禁止，而與此相對，在圖21中，當在步驟806判斷為發動機電流的目標值減少時，由於轉向狀態的收斂和傾斜的收斂有時並不一致，所以在步驟809至811進行基於平衡杆相對角位移的發動機控制禁止的判斷。
就圖21的步驟806中的判斷而言，由於發動機電流的目標值是基於車輛的轉向狀態而確定的，所以其結果可獲得與圖8所示的轉向狀態的判斷(步驟106)相同的效果。即，上述各實施方式之間的關係是圖8的實施方式中的轉向狀態的判斷是在輸入系統上的判斷，而與此相對，圖21的實施方式中的發動機電流目標值的減少則是在輸出系統上的判斷。此外，若從電動發動機M的控制基準的觀點出發將上述各個實施方式分為發動機電流控制和平衡杆的相對角偏差控制的話，圖8至圖11以及圖20和圖21相當於前者，而圖13和圖14以及圖16和19相當於後者。
此外，上述各實施方式中的發動機控制禁止是謀求不進行向電動發動機M的通電的實施方式。例如，通過將發動機控制中的目標值設定為零，或者將發動機伺服控制中的控制增益設定為零，也能夠將向電動發動機M的通電設為禁止狀態。此外，雖然在上述各實施方式中的發動機控制禁止模式中使得不進行向電動發動機M的通電，但也可以在處於發動機控制禁止模式時，使得進行低負荷比的輸出，而不全面停止向電動發動機M的通電，從而在實質上為通電禁止狀態。此外，還可以是在保持預定時間的低負荷比的輸出之後停止通電的構成。根據這樣的低負荷比輸出，可獲得提高從發動機控制禁止轉移到發動機控制許可時的控制追蹤性能，並且在從發動機控制許可變更為發動機控制禁止時抑制傾斜急速變化等的效果。
權利要求
1.一種穩定器控制裝置，包括穩定器，具有配置於車輛的左右車輪之間的一對平衡杆，和配置於所述一對平衡杆之間並具有電動發動機的致動器；以及控制裝置，根據所述車輛的轉向狀態來控制所述電動發動機；其特徵在於，具有判斷所述車輛的轉向狀態的轉向狀態判斷裝置，當所述轉向狀態判斷裝置判斷出所述車輛的轉向減少狀態時，所述控制裝置實質上禁止向所述電動發動機的通電。
2.一種穩定器控制裝置，包括穩定器，具有配置於車輛的左右車輪之間的一對平衡杆，和配置於所述一對平衡杆之間並具有電動發動機的致動器；以及控制裝置，根據所述車輛的轉向狀態來控制所述電動發動機；其特徵在於，具有檢測所述一對平衡杆的相對角位移的相對角位移檢測裝置、和根據所述車輛的轉向狀態來設定所述相對角位移的目標值的相對角位移目標值設定裝置，當判斷出由所述相對角位移檢測裝置檢測的所述相對角位移的實際值比由所述相對角位移目標值設定裝置設定的所述相對角位移的目標值剛好大於預定值時，所述控制裝置實質上禁止向所述電動發動機的通電。
3.一種穩定器控制裝置，包括穩定器，具有配置於車輛的左右車輪之間的一對平衡杆，和配置於所述一對平衡杆之間並具有電動發動機的致動器；以及控制裝置，根據所述車輛的轉向狀態來控制所述電動發動機；其特徵在於，具有檢測所述一對平衡杆的相對角位移的相對角位移檢測裝置，所述控制裝置基於由所述相對角位移檢測裝置檢測出的相對角位移來控制所述電動發動機，並且在使所述相對角位移減少時，實質上禁止向所述電動發動機的通電。
4.一種穩定器控制裝置，包括穩定器，具有配置於車輛的左右車輪之間的一對平衡杆，和配置於所述一對平衡杆之間並具有電動發動機的致動器；以及控制裝置，根據所述車輛的轉向狀態來控制所述電動發動機；其特徵在於，具有設定用於驅動所述電動發動機的發動機電流的目標值的電流目標值設定裝置，所述控制裝置基於由所述電流目標值設定裝置設定的發動機電流的目標值來控制所述電動發動機，並且在所述發動機電流的目標值減少時，實質上禁止向所述電動發動機的通電。
全文摘要
本發明提供一種具有電動發動機驅動的致動器的穩定器控制裝置，從而在降低功率消耗的同時，降低電動發動機等的熱負荷。對於具有配置於左右車輪之間的一對平衡杆、和配置於這些平衡杆之間的電動發動機驅動的穩定器致動器的穩定器，根據車輛的轉向狀態來控制電動發動機。進而，在車輛處於轉向減少狀態時，實質上禁止向所述電動發動機的通電。或者，在使平衡杆的相對角位移減少時，實質上禁止向所述電動發動機的通電。
文檔編號B60G21/00GK1672967SQ200510008040
公開日2005年9月28日 申請日期2005年2月8日 優先權日2004年2月12日
發明者安井由行, 太田有希, 山田大介, 武馬修一, 川島正明 申請人:豐田自動車株式會社