專利名稱：車輛穩(wěn)定器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及安裝在車輛上的穩(wěn)定器系統(tǒng)，其用于減小或抑制車
輛的車體側(cè)傾(roll)，具體而言，本發(fā)明涉及這樣的穩(wěn)定器系統(tǒng)，在該穩(wěn) 定器系統(tǒng)中，穩(wěn)定器桿的剛度能夠被具有電動機的致動器改變。
背景技術(shù)：
近年來，已經(jīng)開發(fā)了所謂的"主動穩(wěn)定器系統(tǒng)"，具體而言，在這樣 的系統(tǒng)中，穩(wěn)定器桿的剛性或剛度可以改變，從而對車體的側(cè)傾進行有效 的控制或抑制。例如，JP-A-2002-518245公開了一種裝有致動器的穩(wěn)定器 系統(tǒng)，該致動器具有電動機并使穩(wěn)定器桿在車體側(cè)傾方面的剛度改變。通 過控制該致動器的工作，車體的側(cè)傾得到有效的抑制或限制。JP-A-2005-35515公開了一種用于控制穩(wěn)定器系統(tǒng)的方法，該方法基于穩(wěn)定器桿所要 表現(xiàn)出的側(cè)傾抑制力矩來確定應(yīng)向電動機供應(yīng)的電能量。

發(fā)明內(nèi)容
盡管上述公開文獻JP-A-2005-35515中公開的確定向電動機供電量的 方法是一種合適的方法，但是該確定供電量的方法仍然有改進空間，可以 通過設(shè)計或改進該確定方法來改善穩(wěn)定器系統(tǒng)的可用性。本發(fā)明是考慮到 這樣的情況而開發(fā)的，本發(fā)明的一個目的是提供一種具有高可用性的穩(wěn)定 器系統(tǒng)。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種裝有致動器的車輛穩(wěn)定器系 統(tǒng)，致動器具有電動機并改變穩(wěn)定器干在車輛的車體側(cè)傾方面的剛度，其 中，向電動機的供電量由從下列中選擇的至少一個確定參數(shù)來確定致動 器相對于中性位置的工作方向、致動器的工作位置、轉(zhuǎn)向速度。
如下面詳細(xì)說明的，上述參數(shù)涉及致動器工作的容易性以及致動器工
作應(yīng)當(dāng)采用的速度。因此，通過根據(jù)這些參數(shù)中至少任一個來確定向電動 機的供電量，可以使致動器的工作合適，詳細(xì)地說，使通過包括穩(wěn)定器干 和致動器而構(gòu)成的穩(wěn)定器裝置的工作合適。因此，根據(jù)本發(fā)明，可以實現(xiàn) 具有高可用性的穩(wěn)定器系統(tǒng)。 (B)發(fā)明的形式
下面將詳細(xì)說明本發(fā)明中被認(rèn)為可要求保護的各種形式(下文中可以 稱為"可要求保護的發(fā)明")。本發(fā)明的各種形式像權(quán)利要求那樣進行了 編號，并在適當(dāng)之處從屬于其他一種或多種形式，以便更好地理解可要求 保護的發(fā)明。應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明不限于要說明的技術(shù)特征或其任何組合， 而是應(yīng)當(dāng)根據(jù)對本發(fā)明各種形式和優(yōu)選實施例的下述說明來解釋。還應(yīng)當(dāng) 明白，本發(fā)明的下列形式中任何一項中所包括的多個要素或特征不一定要 全部具備，向下列形式中的任何一種增加一種或多種要素或者一項或多項 特征所得的任何形式、以及從下列形式中的任何一種刪除一種或多種要素 或者一項或多項特征所得的任何形式也可以認(rèn)為是可要求保護的。
下面的形式中，形式(1) 一 (15)分別對應(yīng)于權(quán)利要求1一15。 (1) 一種用于車輛的穩(wěn)定器系統(tǒng)，包括
穩(wěn)定器桿，在其各個相對端端連接到左右車輪；
致動器，具有電動機，并由于所述電動機產(chǎn)生的電動機力而根據(jù)所述 致動器的工作位置來改變所述穩(wěn)定器桿相對于所述車輛的車體側(cè)傾的剛
度；和
控制設(shè)備，對所述致動器進行控制，使得在對向所述電動機供應(yīng)的供 電量進行控制的同時，所述致動器的實際工作位置與目標(biāo)工作位置一致，
其中，所述控制設(shè)備根據(jù)從下列項中選擇的至少一個確定參數(shù)來確定 向所述電動機的供電量所述致動器相對于中性位置的工作方向；所述致 動器的工作位置；以及轉(zhuǎn)向速度。
該穩(wěn)定器系統(tǒng)被設(shè)計為產(chǎn)生側(cè)傾抑制力矩，用于抵消作用在車體上的 側(cè)傾力矩。盡管在沒有側(cè)傾力矩作用在車體上的正常狀態(tài)下不必產(chǎn)生側(cè)傾 抑制力矩，但在車體狀態(tài)偏離正常狀態(tài)時就需要產(chǎn)生側(cè)傾抑制力矩。因 此，在裝有致動器的穩(wěn)定器系統(tǒng)中，致動器通常被保持在這樣的狀態(tài)下
在車體受到側(cè)傾力矩的時候，致動器受到由側(cè)傾力矩引起的外部力(下文 中可以稱為"外部輸入力")。例如，在上述正常狀態(tài)下致動器的工作位 置被定義為"中性位置"的情況下，電動機的力(電動機力)使致動器工 作的容易性取決于工作方向相對于中性位置而不同。工作方向表示電動機 的力使致動器工作的方向。具體而言，當(dāng)致動器的工作方向與遠離中性位 置的方向一致(下文中可以稱為"逆中性方向")時，需要較大幅度的電 動機力來使致動器克服外部輸入力而工作。相反，在致動器的工作方向與 朝向中性位置的方向一致(下文中可以稱為"中性方向")時，所需的電 動機力幅度可以較小，因為工作方向與外部輸入力作用的方向彼此一致。 因此，在電動機施加的力大體上與供電量成比例的情況下，通過根據(jù)致動 器相對于中性位置的工作方向來確定供電量，可以使致動器的工作(即通 過包括穩(wěn)定器干和致動器而構(gòu)成的穩(wěn)定器裝置的工作)適當(dāng)。
如上所述構(gòu)造的穩(wěn)定器裝置設(shè)置成根據(jù)致動器的工作位置來改變穩(wěn)定 器干在車體側(cè)傾方面的剛度(下文中可以稱為"穩(wěn)定器剛度")。大體 上，穩(wěn)定器剛度隨著作用在車體上的側(cè)傾力矩增大而增大。此外，在將上 述中性位置看作致動器工作位置的比較對象時，穩(wěn)定器剛度設(shè)置成隨著工 作位置離中性位置的距離增大而增大。因此，隨著致動器的工作位置遠離 中性位置運動，施加到致動器的外部輸入力變大。這樣，致動器工作的容 易性(工作容易性)取決于致動器的工作位置而不同。因此，通過根據(jù)致 動器的工作位置來確定供電量，可以使致動器的工作(即穩(wěn)定器裝置的工 作)適當(dāng)。
車輛在轉(zhuǎn)向期間受到側(cè)傾力矩。側(cè)傾力矩隨著轉(zhuǎn)向量的增大而增大， 轉(zhuǎn)向量表示轉(zhuǎn)向位置對車輛直線形式狀態(tài)位置(中性位置)的偏離情況， 側(cè)傾力矩的改變率取決于轉(zhuǎn)向速度，轉(zhuǎn)向速度表示轉(zhuǎn)向量的改變率。同 時，在側(cè)傾力矩的改變率較大的情況下，需要使致動器迅速工作，因此需 要較大幅度的電動機力。相反，當(dāng)側(cè)傾力矩的改變率較小時，希望使致動 器工作較慢。在此情況下，電動機的幅度較小。因此，通過根據(jù)轉(zhuǎn)向速度 來確定向電動機的供電量，可以使致動器的工作(即穩(wěn)定器裝置的工作) 適當(dāng)。在根據(jù)上述形式的穩(wěn)定器系統(tǒng)中，向作為致動器驅(qū)動源的電動機的供 電量是根據(jù)從下列項中選擇的至少一個規(guī)定確定參數(shù)來確定的致動器相 對于中性位置的工作方向；致動器的工作位置；以及轉(zhuǎn)向速度。因此，通 過使供電量適當(dāng)，可以使致動器的工作(即穩(wěn)定器裝置的工作)適當(dāng)。此 外，通過適當(dāng)確定供電量，根據(jù)本形式的穩(wěn)定器系統(tǒng)在節(jié)電方面也是優(yōu)秀 的。因此，可以實現(xiàn)具有高可用性的車輛穩(wěn)定器系統(tǒng)。
在用致動器相對于中性位置的工作方向作為確定參數(shù)的情況下，例如 當(dāng)致動器的目標(biāo)工作位置比實際工作位置更靠近中性位置時，可以將工作 方向識別為中性方向。類似地，在實際工作位置比目標(biāo)工作位置更靠近中 性位置時，可以將工作方向識別為逆中性方向。在致動器設(shè)置成使其工作 方向與電動機的工作方向彼此相關(guān)的情況下，電動機的工作方向被認(rèn)為是 致動器的工作方向，從而可以根據(jù)電動機的工作方向來確定供電量。類似 地，在用致動器的工作位置作為確定參數(shù)并將致動器設(shè)置成使其工作位置 與電動機的工作位置可以彼此相關(guān)的情況下，電動機的工作位置被認(rèn)為是 致動器的工作位置，從而可以根據(jù)電動機的工作位置來確定供電量。致動 器的工作位置和電動機的工作位置可以是目標(biāo)工作位置，也可以是實際工 作位置。此外，在用轉(zhuǎn)向速度作為確定參數(shù)的情況下，轉(zhuǎn)向速度可以是轉(zhuǎn) 向操作部件的轉(zhuǎn)向速度(例如操作方向盤的角速度)或者車輪的轉(zhuǎn)向量改 變速度(例如與左右車輪相連的操縱桿的運動速度)。取決于電動機結(jié) 構(gòu)、電動機所用電源等，在供電量改變時，向電動機供應(yīng)的電流量以及向 電動機施加的電壓中至少一者可以改變。例如，在恒定電壓下控制電動機 的情況下，可以改變向電動機供應(yīng)的電流量。在此情況下，通過確定供應(yīng) 電流量來確定供電量。
在上述形式中，穩(wěn)定器裝置的結(jié)構(gòu)沒有特別限制。例如，致動器裝置 可以構(gòu)造如下致動器設(shè)置在穩(wěn)定器桿的一端與連接到穩(wěn)定器桿該端的車 輪保持部件之間。上述穩(wěn)定器桿一端與車輪保持部件之間的距離由致動器 適當(dāng)調(diào)整，從而將穩(wěn)定器桿的剛度設(shè)置成可變的。或者，穩(wěn)定器裝置可以 構(gòu)造如下現(xiàn)有的普通車輛中所用的穩(wěn)定器桿被一分為二，即分為一對穩(wěn) 定器桿部件，二者之間設(shè)置致動器。致動器使這對穩(wěn)定器桿部件彼此相對
旋轉(zhuǎn)，從而將穩(wěn)定器桿的剛度設(shè)置成可變的。在這種形式(1)中，"致 動器"的結(jié)構(gòu)沒有特殊限制。致動器除了電動機之外還可以包括減速器、 機械制動器等。可以采用任何類型的電動機作為"電動機"。例如，可以 采用DC無刷電動機、感應(yīng)電動機、同步電機、步進電機或磁阻電動機。 從運動的觀點來看，可以采用旋轉(zhuǎn)電機，也可以采用直線電機。
在上述形式中，"控制設(shè)備"執(zhí)行控制以改變穩(wěn)定器桿在車輛側(cè)傾方 面的剛度，即穩(wěn)定器剛度。這里所述"穩(wěn)定器剛度"主要表示例如扭轉(zhuǎn)剛 度。"改變剛度"并不表示使作為穩(wěn)定器桿的物理值的剛度本身改變，而 是表示改變了所謂的外在剛度。具體而言，"改變剛度"表示改變了穩(wěn)定 器桿在其分別連接到左右車輪(嚴(yán)格地說，連接到相應(yīng)的車輪保持構(gòu)件， 例如懸架臂)處的相反端各自的相對位移量與所產(chǎn)生的側(cè)傾抑制力矩之間 的關(guān)系。具體而言，"改變剛度"表示改變了在車體的側(cè)傾量(可以稱為 側(cè)傾角度)等于某個值時，通過改變穩(wěn)定器桿的扭轉(zhuǎn)量而使穩(wěn)定器桿所產(chǎn) 生的側(cè)傾抑制力矩的大小，反過來說，也表示改變了在產(chǎn)生某個大小的側(cè) 傾抑制力矩時，車體的側(cè)傾量大小。在這種形式(1)中，穩(wěn)定器剛度被 設(shè)置成可變的，從而有效地控制了車體受到側(cè)傾力矩時車體的側(cè)傾量。這 種控制設(shè)備執(zhí)行控制以改變穩(wěn)定器剛度，所述控制中，致動器的實際工作 位置與目標(biāo)工作位置一致。S卩，這種控制裝置執(zhí)行所謂的位置控制，其中 致動器的工作位置受到直接控制。通過采用上述位置控制代替所謂的輸出 力控制，根據(jù)本形式的穩(wěn)定器系統(tǒng)適于對穩(wěn)定器剛度進行例如主動控制， 所述輸出力控制中致動器施加的力是受到控制的直接對象。控制設(shè)備例如 可以主要由計算機構(gòu)成。
(2) 根據(jù)上述形式(1)所述的穩(wěn)定器系統(tǒng)，其中，所述至少一個確 定參數(shù)至少包括所述致動器相對于中性位置的工作方向。
(3) 根據(jù)上述形式(1)或(2)所述的穩(wěn)定器系統(tǒng)，其中，所述至
少一個確定參數(shù)至少包括所述致動器的工作位置。
(4) 根據(jù)上述形式(1) — (3)中任一項所述的穩(wěn)定器系統(tǒng)，其 中，所述至少一個確定參數(shù)至少包括所述轉(zhuǎn)向速度。
上述形式(2) _ (4)分別采用致動器相對于中性位置的工作方向、
致動器的工作位置以及轉(zhuǎn)向速度作為所述至少一個確定參數(shù)。取決于所用 的參數(shù)，實現(xiàn)的穩(wěn)定器系統(tǒng)具有與所用參數(shù)相應(yīng)的特性。也可以只采用這 三個參數(shù)中的一者或至少兩者。
(5) 根據(jù)上述形式(1) 一 (4)中任一項所述的穩(wěn)定器系統(tǒng)，其
中，所述控制設(shè)備包括目標(biāo)工作位置確定部分，所述目標(biāo)工作位置確定部 分根據(jù)側(cè)傾力矩指標(biāo)量來確定所述目標(biāo)工作位置，所述側(cè)傾力矩指標(biāo)量表 示了作用在所述車輛的車體上的側(cè)傾力矩。
上述形式是與根據(jù)作用在車體上的側(cè)傾力矩來獲得穩(wěn)定器剛度的控制 有關(guān)的一種具體形式。根據(jù)這種形式，可以對應(yīng)于側(cè)傾力矩的改變來主動 地改變穩(wěn)定器剛度。這里所述的"側(cè)傾力矩指標(biāo)量"是直接或間接表示了 車體受到的側(cè)傾力矩大小的參數(shù)。總的來說，側(cè)傾力矩指標(biāo)量是能夠表示 車輛受到何種程度側(cè)傾力矩的各種物理量。具體而言，除了側(cè)傾力矩本身 外，側(cè)傾力矩指標(biāo)量還對應(yīng)于車輛的轉(zhuǎn)向角度、車體中發(fā)生的橫向加速
度、車輛中產(chǎn)生的偏航速率、作用在車輛上的回轉(zhuǎn)力(cornering force)、 橫向力、車輛滑行角度?？梢圆捎靡环N或多種側(cè)傾力矩指標(biāo)量來確定目標(biāo) 工作位置。可以通過實際測量或檢測來獲得側(cè)傾力矩指標(biāo)量，也可以通過 根據(jù)至少一個另外的側(cè)傾力矩指標(biāo)量進行估計來獲得。在上述各種側(cè)傾力 矩指標(biāo)量中，橫向加速度和偏航速率優(yōu)選為上述主動控制所依靠的參數(shù)， 例如因為橫向加速度和偏航速率比較容易檢測和估計。
(6) 根據(jù)上述形式(1) 一 (5)中任一項所述的穩(wěn)定器系統(tǒng)，其 中，所述控制設(shè)備包括基本供電量確定部分和供電量校正部分用于確定向 所述電動機的供電量，所述基本供電量確定部分確定基本供電量，所述基 本供電量作為向所述電動機供電量的基礎(chǔ)，所述供電量校正部分根據(jù)所述 至少一個確定參數(shù)來校正所述基本供電量。
上述形式例如包括這樣一種形式控制增益被設(shè)置為要與基本供電量 相乘的系數(shù)，并根據(jù)前述確定參數(shù)來改變控制增益的值。根據(jù)這種形式， 可以根據(jù)確定參數(shù)來容易地改變供電量。
(7) 根據(jù)上述形式(6)所述的穩(wěn)定器系統(tǒng)，其中，所述基本供電量
確定部分根據(jù)所述實際工作位置離所述目標(biāo)工作位置的工作位置偏差來確
定所述基本供電量。
上述形式是對確定基本供電量的技術(shù)進行限制的一種形式。根據(jù)該形 式，可以有效地執(zhí)行致動器的位置控制。
(8) 根據(jù)上述形式(7)所述的穩(wěn)定器系統(tǒng)，其中，所述基本供電量 確定部分根據(jù)下列項之一來確定所述基本供電量基于所述工作位置偏差 的PI控制規(guī)則、以及基于所述工作位置偏差的PDI控制規(guī)則。
在上述形式(8)中，基本供電量被確定為比例項分量與積分項分量 之和，其中比例項分量與工作位置偏差成比例，積分項分量對應(yīng)于工作位 置偏差的積分值；或者，基本供電量被確定為比例項分量、積分項分量與
微分項分量之和，其中微分項分量對應(yīng)于工作位置偏差的改變率。在這些 分量中，積分項分量可以認(rèn)為是消除穩(wěn)態(tài)偏差的分量，以及使電動機能夠 表現(xiàn)出位置維持力的分量，所述位置維持力用于抑制外部輸入力使電動機 工作。根據(jù)這種形式，由于存在積分項分量而使外部輸入力使電動機工作 位置變化受到抑制，從而實現(xiàn)了能夠確保穩(wěn)定器裝置穩(wěn)定工作的穩(wěn)定器系 統(tǒng)。
(9) 根據(jù)上述形式(1) 一 (8)中任一項所述的穩(wěn)定器系統(tǒng)，
其中，所述至少一個確定參數(shù)至少包括所述致動器相對于所述中性位 置的工作方向，并且
其中，所述控制設(shè)備將所述供電量確定為這樣的值在所述致動器的
工作方向朝向所述中性位置的中性方向工作狀態(tài)下，所述值比在所述致動 器的工作方向遠離所述中性位置的逆中性方向工作狀態(tài)下更小。
上述形式是這樣一種形式其中，致動器相對于中性位置的工作方向 被用作確定參數(shù)。如上所述，在使致動器沿中性方向工作時，與值致動器 沿除了中性方向之外的方向工作時相比，致動器更容易工作。上述形式考 慮到了這種情況。這種形式在致動器沿中性方向工作時有效地抑制了工作 位置的過度運動(即工作位置的超調(diào))，同時確保了使致動器沿逆中性方 向工作時的足夠響應(yīng)性。通過抑制或限制超調(diào)，可以抑制致動器工作方向 的改變，從而抑制致動器的異常噪音、振動等的發(fā)生。在這種形式中，在 中性方向工作狀態(tài)下對供電量進行限
(10) 根據(jù)上述形式(1) 一 (9)中任一項所述的穩(wěn)定器系統(tǒng)，其 中，所述控制設(shè)備至少在中性方向工作狀態(tài)下根據(jù)所述至少一個確定參數(shù) 來確定向所述電動機的供電量，在所述中性方向工作狀態(tài)下所述致動器的 工作方向朝向所述中性位置。
(11) 根據(jù)上述形式(10)所述的穩(wěn)定器系統(tǒng)，其中，所述控制設(shè)備 只在所述中性方向工作狀態(tài)下根據(jù)所述至少一個確定參數(shù)來確定向所述電 動機的供電量。
上述這些形式考慮到了這樣的現(xiàn)象在上述中性方向工作狀態(tài)下，使 對致動器的外部輸入力方向與致動器的工作方向彼此一致。即，上述兩種 形式各自可以被考慮為這樣一種形式根據(jù)致動器的中性位置來確定供電 量。這兩種形式中的確定參數(shù)是致動器工作位置與轉(zhuǎn)向速度中的至少一 者。由于中性方向工作狀態(tài)中上述現(xiàn)象的特性，上述兩種形式具有這樣的 優(yōu)點通過根據(jù)確定參數(shù)來確定供電量而使致動器的工作適當(dāng)。
(12) 根據(jù)上述形式(10)或(11)所述的穩(wěn)定器系統(tǒng)，
其中，所述至少一個確定參數(shù)至少包括所述致動器的工作位置，并且 其中，所述控制設(shè)備在所述中性方向工作狀態(tài)下將所述供電量確定為 這樣的值與所述致動器的工作位置離所述中性位置較近的情況相比，在 所述致動器的工作位置離所述中性位置較遠的情況下所述值更小。
如上所述，在中性方向工作狀態(tài)下，致動器的工作方向與側(cè)傾力矩造 成的作用在致動器上的外部輸入力方向一致。此外，外部輸入力隨著致動 器工作位置遠離中性位置而增大。因此，在中性方向工作狀態(tài)下，當(dāng)致動 器工作位置離中性位置較遠時，致動器的實際工作位置很可能相對于其目 標(biāo)工作位置超調(diào)。在這種形式中，可以有效地抑制這種超調(diào)。由于可以抑 制或限制這種超調(diào)，所以可以抑制致動器的工作方向改變，從而如上所述 抑制致動器的異常噪音、振動等發(fā)生。在這種系統(tǒng)中，可以使供電量較 小，使系統(tǒng)在節(jié)電方面更優(yōu)異。
(13) 根據(jù)上述形式(1) 一 (12)中任一項所述的穩(wěn)定器系統(tǒng)，
其中，所述至少一個確定參數(shù)至少包括所述轉(zhuǎn)向速度；并且
其中，所述控制設(shè)備將所述供電量確定為這樣的值與所述轉(zhuǎn)向速度
較小的情況相比，在所述轉(zhuǎn)向速度較大的情況下所述值更大。
在上述形式中，用轉(zhuǎn)向速度作為確定參數(shù)。如上所述，在轉(zhuǎn)向速度較 大時，側(cè)傾力矩的改變速率較大。在這種形式中，在轉(zhuǎn)向速度較大的情況 下供電量被設(shè)置得較大，以改善致動器的工作響應(yīng)性，即穩(wěn)定器裝置的工 作響應(yīng)性。在根據(jù)上述PI控制規(guī)則或PDI控制規(guī)則來確定供電量的情況 下，積分項分量成為在中性方向工作狀態(tài)下使電動機能表現(xiàn)出與致動器工 作方向相反方向的力的分量。因此，在轉(zhuǎn)向速度較大時，中性方向工作狀 態(tài)下供電量的增大對于改善致動器工作響應(yīng)性特別有效。
(14) 根據(jù)上述形式(1) 一 (13)中任一項所述的穩(wěn)定器系統(tǒng)，
其中，所述穩(wěn)定器桿包括一對穩(wěn)定器桿部件，每個所述穩(wěn)定器桿部件
包括扭桿部分，設(shè)置成沿所述車輛的寬度方向延伸；以及臂部分，從所
述扭桿部分延伸成與所述扭桿部分相交，并至少在其前端處連接到所述左 右車輪之一，并且
其中，由于所述致動器的工作位置改變，所述致動器使所述一對穩(wěn)定 器桿部件的扭桿部分的相對旋轉(zhuǎn)角度改變，從而使所述穩(wěn)定器桿對于所述 車輛的車體側(cè)傾方面的剛度發(fā)生改變。
(15) 根據(jù)上述形式(14)所述的穩(wěn)定器系統(tǒng)，
其中，所述致動器還包括減速器，用于將所述電動機的旋轉(zhuǎn)減速到 所述一對穩(wěn)定器桿部件的扭桿部分的相對旋轉(zhuǎn)；以及殼體，其容納所述電 動機和所述減速器；并且
其中，所述一對穩(wěn)定器桿部件之一的扭桿部分一端連接到所述殼體從 而不能相對于所述殼體旋轉(zhuǎn)，而所述一對穩(wěn)定器桿部件中另一者的扭桿部 分一端連接到所述減速器的輸出部分從而不能相對于所述輸出部分旋轉(zhuǎn)， 由此通過所述電動機產(chǎn)生的電動機力來改變所述一對穩(wěn)定器桿部件的扭桿 部分的相對旋轉(zhuǎn)角度。
在上述兩種形式中，對穩(wěn)定器桿的結(jié)構(gòu)、致動器的構(gòu)造等進行了具體 限制。這兩種形式都有效地抑制了車體的側(cè)傾。在致動器裝有"減速器" 的情況下，減速器機構(gòu)沒有特殊限制。在電動機是旋轉(zhuǎn)電機、減速器被設(shè) 置為減小電動機轉(zhuǎn)速并傳輸經(jīng)減速的旋轉(zhuǎn)的情況下，可以使用具有較大傳
動齒輪比(即，相對于輸入轉(zhuǎn)速具有較小輸出轉(zhuǎn)速)的減速器，并例如采
用稱為"HARMONIC DRIVE"(注冊商標(biāo))、也稱為應(yīng)變波環(huán)形齒輪 (strain wave gear ring)機構(gòu)的諧波齒輪機構(gòu)、擺線減速機構(gòu)、或多級式 行星齒輪機構(gòu)。使用具有大傳動齒輪比的這種減速器使得電動機尺寸減小 并從而減小了致動器尺寸。在上述兩種形式中，可以采用扭桿部分的相對 旋轉(zhuǎn)角度作為致動器的工作位置，即致動器的旋轉(zhuǎn)位置。此外，可以釆用 扭桿部分的相對旋轉(zhuǎn)方向作為致動器的工作方向，即致動器的旋轉(zhuǎn)方向。


圖1的示意圖示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的車輛穩(wěn)定器總體結(jié)構(gòu)；
圖2的示意圖示出了圖1的穩(wěn)定器系統(tǒng)的穩(wěn)定器裝置；
圖3的剖視示意圖示出了圖2的穩(wěn)定器裝置的致動器；
圖4的曲線圖示意性示出了車輛的一次轉(zhuǎn)向運動中，車輛中產(chǎn)生的橫
向加速度的改變、向構(gòu)成致動器的電動機供應(yīng)的電流等；
圖5 (a)的示意圖示出了致動器工作位置與取決于其的控制增益之間
的關(guān)系，圖5 (b)的示意圖示出了轉(zhuǎn)向速度與取決于其的控制增益之間的
關(guān)系；
圖6的流程圖示出了為控制穩(wěn)定器裝置而執(zhí)行的穩(wěn)定器控制程序；
圖7的流程圖示出了穩(wěn)定器控制程序中執(zhí)行的基本供應(yīng)電流確定子程
序；
圖8的框圖示出了圖1的穩(wěn)定器系統(tǒng)的穩(wěn)定器電子控制單元的功能。
具體實施例方式
下面將參考附圖，對可要求保護的發(fā)明的一種實施例進行詳細(xì)說明。 但是應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明不限于下述實施例，而是可以通過各種變更和修改 方式來實施，這些方式例如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的、"發(fā)明形式"部 分中描述的那些方式。
l.穩(wěn)定器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
圖1概念性地示出了根據(jù)可要求保護的發(fā)明一種實施例，用于車輛的
穩(wěn)定器系統(tǒng)10。穩(wěn)定器系統(tǒng)10包括兩個穩(wěn)定器裝置14，這些裝置分別布
置在車輛的前輪側(cè)和后輪側(cè)。每個穩(wěn)定器裝置14包括穩(wěn)定器桿20，穩(wěn)定 器桿20在器相反兩端連接到分別保持左右車輪16的相應(yīng)車輪保持部件
(圖2)。穩(wěn)定器桿20在器中部被劃分成兩個部分，g卩，右穩(wěn)定器桿部件 22和左穩(wěn)定器桿部件24。這對穩(wěn)定器桿部件22、 24以能夠彼此相對旋轉(zhuǎn) 的方式與插入它們之間的致動器30相連。簡言之，穩(wěn)定器裝置14設(shè)置成 使左右穩(wěn)定器桿部件22、 24彼此相對旋轉(zhuǎn)(如圖1中實線示出的箭頭和 虛線示出的箭頭所示)，從而使穩(wěn)定器桿20作為一個整體的外在剛度發(fā) 生改變，以控制或抑制車體的側(cè)傾。
圖2示意性示出了穩(wěn)定器裝置14的一部分，該部分的范圍從器在車 輛寬度方向上的中部至車輛左右側(cè)之一上的車輪16。安裝了這種穩(wěn)定器系 統(tǒng)10的車輛包括為四個車輪16分別設(shè)置的四個獨立懸架裝置38。每個懸 架裝置38是本領(lǐng)域公知的雙叉(double wishbone)式，并包括上臂42和 下臂44，上臂42和下臂44彼此協(xié)作以用作車輪保持部件。上臂42和下 臂44各自以可旋轉(zhuǎn)方式在其一端連接到車體并在其另-一端連接到相應(yīng)的 車輪16。在相應(yīng)的車輪16與車體彼此相向或相背運動時(即在車輪16與 車體在垂直方向上彼此相對運動時)，上臂42和下臂44各自以可樞轉(zhuǎn)方 式圍繞上述一端(車體側(cè)端)運動或擺動，而另一端(車輪側(cè)端)大體上 沿垂直方向相對于車體運動。懸架裝置38還包括減震器46和懸架彈簧48
(在本實施例中是空氣彈簧)。減震器46和彈簧48各自在其一端連接到 車體側(cè)的安裝部分，并在其另一端連接到下臂44。這樣構(gòu)成的懸架裝置 38對相應(yīng)的車輪16和車體進行彈性支撐，并具有對振動產(chǎn)生阻尼力的功 能，阻尼力的產(chǎn)生是通過車輪16與車體之間彼此相向或相背的相對運動 來實現(xiàn)的。
穩(wěn)定器裝置14包括上述這對穩(wěn)定器桿部件，即右穩(wěn)定器桿部件22和 左穩(wěn)定器桿部件24。(在圖2中，示出了左右桿部件22、 24之一)。左 右穩(wěn)定器桿部件22、 24各自具有扭桿部分60和臂部分62，扭桿部分60 大體上沿車輛寬度方向延伸，臂部分62與扭桿部分60形成一體并與扭桿 部分60交叉，從而大體上沿車輛的前后方向延伸。各個穩(wěn)定器桿部件22、 24的扭桿部分60在其靠近臂部分62的位置處由支撐部件66以可旋 轉(zhuǎn)方式支撐，支撐部件66以固定方式布置在穩(wěn)定器裝置安裝部分64處， 穩(wěn)定器裝置安裝部分64是車體的一部分。這樣，各個左右穩(wěn)定器桿部件 22、 24的扭桿部分60以彼此相對同軸的方式布置。致動器30布置在左右 桿部件22、 24的扭桿部分60的相應(yīng)末端之間，所述末端是位于與車輛寬 度方向上的中部靠近的末端。如下文中詳細(xì)說明的，扭桿部分60的相應(yīng) 末端連接到致動器30。同時，每個臂部分62中離相應(yīng)的扭桿部分60較遠 那端連接到相應(yīng)下臂44的穩(wěn)定器桿連接部分68，從而相對于該部分68可 旋轉(zhuǎn)。
如圖3示意性所示，致動器30包括電動機70和減速器72，減速器72 連接到電動機70以對電動機70的旋轉(zhuǎn)進行減速。電動機70和減速器72 布置在殼體74內(nèi)，殼體74作為致動器30的外部框架部件。殼體74在設(shè) 在車體上的穩(wěn)定器裝置安裝部分64處由殼體保持部件76保持，從而能夠 相對于殼體保持部件76旋轉(zhuǎn)且不能沿軸向(即大體上沿車輛寬度方向) 運動。由圖2可知，兩個輸出軸80、 82分別從殼體74的相反端延伸。輸 出軸80、 82在其離殼體74較遠的前端處通過鋸齒嚙合方式以不可旋轉(zhuǎn)的 方式分別連接到相應(yīng)的左右桿部件22、 24末端。此外，如圖3所示，兩 個輸出軸80、 82中的一者80以固定方式連接到殼體74的相反端之一，而 兩個輸出軸80、 82中另一者82布置成延伸到殼體74中并由殼體74保 持，從而相對于殼體74可旋轉(zhuǎn)且不可軸向運動。如下文中詳細(xì)說明的， 輸出軸82位于殼體74中的一端連接到減速器72。輸出軸82也用作減速 器72的輸出部分。
電動機70包括多個線圈84，以固定方式沿殼體74圓筒形壁的內(nèi)周 邊表面布置在一個圓周上；中空電動機軸86，以可旋轉(zhuǎn)方式由殼體74保 持；以及永久磁體88，以固定方式沿電動機軸86的外周邊表面布置在一 個圓周上，從而面向線圈84。電動機70是三相DC無刷電動機，并且其 中，各個線圈84用作定子，各個永久磁體88用作轉(zhuǎn)子。
在本實施例中，減速器72構(gòu)造成諧波齒輪機構(gòu)，該機構(gòu)包括波發(fā)生 器90、柔性齒輪92和環(huán)形齒輪94。波發(fā)生器90包括橢圓西凸輪和配裝到凸輪周邊的滾珠軸承，并固定到電動機軸80的一端。柔性齒輪92是杯
狀部件，其圓筒形壁部分是可彈性形變的。杯狀柔性齒輪92的開口端部 分外周邊上形成多個齒。柔性齒輪92連接到上述輸出軸82并由該軸82保 持。具體而言，輸出軸82穿過電動機軸86，并具有從電動機軸86的一端 或該端之外延伸的端部。柔性齒輪92的底部固定到輸出軸82的這個端 部，從而使柔性齒輪92和輸出軸82彼此連接。環(huán)形齒輪94是大體上環(huán)狀 的部件，并固定到殼體74。環(huán)形齒輪94的內(nèi)周邊上形成有多個齒。環(huán)形 齒輪內(nèi)周邊上形成的齒數(shù)略大于(例如多兩個)柔性齒輪92的外周邊上 形成的齒數(shù)。柔性齒輪92在其圓筒形壁部分固定在波發(fā)生器90上，并發(fā) 生彈性形變成為橢圓形。柔性齒輪92在其與橢圓形的長軸兩端對應(yīng)的兩 個部分處與環(huán)形齒輪94嚙合，而不在其他部分與環(huán)形齒輪94嚙合。通過 波發(fā)生器90的一次旋轉(zhuǎn)(即，在波發(fā)生器90旋轉(zhuǎn)360°之后)，換句話 說，在電動機70的電動機軸86 —次旋轉(zhuǎn)之后，柔性齒輪92和環(huán)形齒輪 94彼此相對旋轉(zhuǎn)一個量，該量對應(yīng)于它們之間的齒數(shù)差。由于諧波齒輪機 構(gòu)是本領(lǐng)域公知的，因此略去了對減速器72的詳細(xì)圖示，其說明也僅限 于上述簡單說明。
在這樣構(gòu)造的穩(wěn)定器裝置14中，在由于車輛轉(zhuǎn)向而使車體受力、所 述力使左右車輪16中一者與車體之間的距離以及左右車輪16中另一者與 車體之間的距離彼此相對改變時，即改變了側(cè)傾力矩時，致動器30受到 作用于其上的力，所述力使右穩(wěn)定器桿部件22和左穩(wěn)定器桿部件24彼此 相對旋轉(zhuǎn)，即受到外部輸入力。在此情況下，在致動器30由于電動機70 產(chǎn)生的電動機70的力(下文中可以稱為旋轉(zhuǎn)扭矩，因為電動機70是旋轉(zhuǎn) 電動機，因此電動機70產(chǎn)生的力可以認(rèn)為旋轉(zhuǎn)扭矩)而施加力(所述力 與外部輸入力平衡)時，由右穩(wěn)定器桿部件22和左穩(wěn)定器桿部件24構(gòu)成 的一個穩(wěn)定器桿20發(fā)生扭轉(zhuǎn)。穩(wěn)定器桿20的扭轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的彈性力作為對 側(cè)傾力矩的抵消力，即側(cè)傾抑制力矩。通過由于電動機70的力而改變致 動器30的輸出軸80、 82的相對旋轉(zhuǎn)位置，即改變致動器30的旋轉(zhuǎn)位置 (工作位置)，改變了右穩(wěn)定器桿部件22與左穩(wěn)定器桿部件24的相對旋 轉(zhuǎn)位置，從而即使在車體受到相同的側(cè)傾力矩(換句話說，即使產(chǎn)生了相
同的側(cè)傾抑制力矩)時，也可以改變車體的側(cè)傾量。這種穩(wěn)定器裝置14 設(shè)置成使得穩(wěn)定器桿的外在剛度(即穩(wěn)定器剛度)可變。這里所述致動器 30的旋轉(zhuǎn)位置表示下面的情況沒有側(cè)傾力矩作用在車體上這樣的狀態(tài)被 認(rèn)為是正常狀態(tài)。在處于正常狀態(tài)的致動器30的旋轉(zhuǎn)位置被認(rèn)為是中性
位置的情況下，致動器30的旋轉(zhuǎn)位置表示離開中性的旋轉(zhuǎn)量，即工作
在殼體74中，致動器30設(shè)有電動機旋轉(zhuǎn)角度傳感器100，用于檢測 電動機軸86的旋轉(zhuǎn)角度，即電動機70的旋轉(zhuǎn)角度。這種致動器30的電動 機旋轉(zhuǎn)角度傳感器IOO主要由編碼器構(gòu)成。傳感器IOO檢測到的值作為表 示右穩(wěn)定器桿部件22和左穩(wěn)定器桿部件24相對旋轉(zhuǎn)角度(相對旋轉(zhuǎn)位 置)的指標(biāo)，換句話說，作為表示致動器30旋轉(zhuǎn)位置的指標(biāo)，用于控制 致動器30， g卩，用于控制穩(wěn)定器裝置14。
電能從作為電源設(shè)備的電池102供給致動器30的電動機70。在這種 穩(wěn)定器系統(tǒng)10中，電池102與各個穩(wěn)定器裝置14之間設(shè)有逆變器104。 每個逆變器104用作驅(qū)動電路。電能從各個逆變器104供給相應(yīng)兩個穩(wěn)定 器裝置14的電動機70。由于以恒定電壓驅(qū)動電動機70，所以通過改變要 供給的電流量來改變向電動機70供給的電能量，電動機70的力對應(yīng)于向 其供應(yīng)的電流量。在這個方面，要供應(yīng)的電流量被改變，從而由逆變器 104改變PWM (脈寬調(diào)制)的脈沖開啟時間與脈沖關(guān)斷時間之比(占空 比)。
如圖1所示，這種穩(wěn)定器系統(tǒng)10包括穩(wěn)定器電子控制單元(穩(wěn)定器 ECU) 110 (下文中可以簡稱為"ECU 110")作為對穩(wěn)定器裝置14的工 作(具體而言，是致動器30的工作)進行控制的控制設(shè)備。ECU 110主 要由計算機構(gòu)成，該計算機包括CPU、 ROM、 RAM等。除了上述電動機 旋轉(zhuǎn)角度傳感器100之外，下述部件也連接到ECU 110:轉(zhuǎn)向角度傳感器 120，用于檢測轉(zhuǎn)向輪的操作角度作為轉(zhuǎn)向量，該角度是轉(zhuǎn)向操作部件的 操作量；車輛速度傳感器122，用于檢測車輛的行駛速度(下文中可以簡 稱為"車輛速度")；橫向加速度傳感器124，用于檢測實際橫向加速 度，即車輛中實際產(chǎn)生的橫向加速度。在圖1中，這些傳感器100、 120、
122、 124分別由e、 5、 v和Gy表示。ECU 110還連接到各個逆變器104， 由此，ECU 110通過控制各個逆變器104來控制各個致動器30的旋轉(zhuǎn)位 置。ECU 110的計算機ROM中儲存了穩(wěn)定器控制程序(下文中會說 明)、與穩(wěn)定器裝置14的控制有關(guān)的各種數(shù)據(jù)等。
這種穩(wěn)定器系統(tǒng)10具有分別用于車輛前輪側(cè)和后輪側(cè)的兩個穩(wěn)定器 裝置14。兩個穩(wěn)定器裝置14根據(jù)所確定的側(cè)傾剛度分布而受到分別控 制，并在受到分別控制時分別產(chǎn)生側(cè)傾抑制力矩。在下面的說明中，為了 簡明起見，除另外指明之處外，認(rèn)為兩個穩(wěn)定器裝置14在結(jié)構(gòu)和操作方 面是相同的。
2.穩(wěn)定器裝置的控制
這種穩(wěn)定器裝置14由致動器30控制，并被控制為使得致動器30的實 際旋轉(zhuǎn)位置與目標(biāo)旋轉(zhuǎn)位置一致，以表現(xiàn)出與車體中產(chǎn)生的側(cè)傾力矩對應(yīng) 的穩(wěn)定器剛度。在這種控制中，向電動機70供應(yīng)的電流是如下確定的 首先確定基本供應(yīng)電流，然后考慮致動器30工作的容易性(即工作容易 性)、致動器30工作的速度(即工作速度)等來對基本供應(yīng)電流進行校 正。S卩，這種穩(wěn)定器裝置14被控制為在向電動機70供應(yīng)所確定的電流 的同時，使得致動器30的實際旋轉(zhuǎn)位置與目標(biāo)旋轉(zhuǎn)位置一致。下面將詳 細(xì)說明該控制。
i)目標(biāo)旋轉(zhuǎn)位置的確定
由于致動器30的旋轉(zhuǎn)位置與電動機旋轉(zhuǎn)角度(電動機70的旋轉(zhuǎn)角 度)之間存在對應(yīng)關(guān)系，所以電動機旋轉(zhuǎn)角度被作為致動器30的旋轉(zhuǎn)位 置來對待，并根據(jù)電動機旋轉(zhuǎn)角度來執(zhí)行控制。根據(jù)橫向加速度來確定與 致動器30的目標(biāo)旋轉(zhuǎn)位置對應(yīng)的目標(biāo)電動機旋轉(zhuǎn)角度0*，具體而言，以 控制用橫向加速度Gy^乍為用于控制的參數(shù)，其中橫向加速度是側(cè)傾力矩 指標(biāo)量。具體而言，控制用橫向加速度Gyf是根據(jù)下列情況由下面的公式 確定的根據(jù)方向盤工作角度和車輛行駛速度而估計的估計橫向加速度 Gyc;實際測得的實際橫向加速度Gyr (估計橫向加速度Gyc和實際橫向 加速度Gyr是側(cè)傾力矩指標(biāo)量的一種。)
Gy* = Ki Gyc + K2 Gyr其中，^和K2是控制增益，并設(shè)定為相應(yīng)的值，從而獲得適于對穩(wěn)定器
裝置14進行控制的控制用橫向加速度Gy*。根據(jù)這樣確定的控制用橫向 加速度Gy*，根據(jù)控制用橫向加速度07*與目標(biāo)電動機旋轉(zhuǎn)角度9*之間的
關(guān)系來確定目標(biāo)電動機旋轉(zhuǎn)角度e、
ii)基本供應(yīng)電流的確定
基本供應(yīng)電流i^是根據(jù)基于電動機旋轉(zhuǎn)角度的反饋控制技術(shù)來確定
的。具體而言，最初，識別出電動機旋轉(zhuǎn)角度偏差A(yù)e (=e*-e)，它是實 際電動機旋轉(zhuǎn)角度e (對應(yīng)于致動器30的實際旋轉(zhuǎn)位置)相對于目標(biāo)電動
機旋轉(zhuǎn)角度9*的偏差，并對應(yīng)于致動器30的工作位置偏差。然后，根據(jù)
所識別出的電動機旋轉(zhuǎn)角度偏差A(yù)e，根據(jù)下面的公式來確定基本供應(yīng)電流
<formula>formula see original document page 20</formula>
上述公式根據(jù)的是PI控制規(guī)則。公式中的第一項和第二項分別表示基本供 應(yīng)電流i^中的比例項分量io,和積分項分量"*， "Ka" 、 "Kb"分別 是比例增益和積分增益。此外，"lnt(A0)"對應(yīng)于電動機旋轉(zhuǎn)角度偏差A(yù)e 的積分值。
圖4示意性示出了在車輛保持恒定形式速度情況下的一次轉(zhuǎn)向運動 中，控制用橫向加速度Gy*、目標(biāo)電動機旋轉(zhuǎn)角度0*、實際電動機旋轉(zhuǎn)角 度e、比例項分量iOP*、積分項分量"*與基本供應(yīng)電流10*之間的關(guān)系。 在該曲線圖中，橫軸表示時間流逝。由該曲線圖可見，在轉(zhuǎn)向的初始階 段，控制用橫向加速度07*增大，目標(biāo)電動機旋轉(zhuǎn)角度9*隨著控制用橫向 加速度Gy1勺增大而增大，比例項分量io,和積分項"*隨著上述電動機 旋轉(zhuǎn)角度偏差A(yù)e的產(chǎn)生而增大，使得基本供應(yīng)電流10*增大。由此，在致 動器30沿逆中性方向工作的同時，穩(wěn)定器裝置14產(chǎn)生的側(cè)傾力矩增大， 其中在所述逆中性方向下，致動器30的旋轉(zhuǎn)位置遠離中性位置而運動。 在轉(zhuǎn)向的中間階段，控制用橫向加速度07*不改變，目標(biāo)電動機旋轉(zhuǎn)角度 0*不改變，比例項分量io^基本上為0。在此情況下，積分項分量io!M乍為 使電動機70能夠表現(xiàn)出力(位置維持力)的分量，用于將致動器30置于 即使有外部輸入力也不會使致動器30工作的狀態(tài)下。在該曲線圖中，在
轉(zhuǎn)向的中間階段，盡管比例項分量io,基本為0，但是致動器30的旋轉(zhuǎn)位
置由積分項分量io,維持，從而將穩(wěn)定器裝置14置于穩(wěn)定器裝置14表現(xiàn) 出恒定的側(cè)傾抑制力矩的狀態(tài)。在最終階段，控制用橫向加速度Gy"咸 小，比例項分量io^的符號(+ 、 _)逆轉(zhuǎn)，以使致動器能夠沿著朝向中 性位置的中性方向工作。在該曲線圖中，比例項分量i。Z的絕對值大于積 分項分量"*的絕對值，將基本供應(yīng)電流&*向電動機70供應(yīng)，由電動機 70使致動器30沿中性方向工作。由此，在致動器30沿中性方向工作的同 時，穩(wěn)定器裝置14產(chǎn)生的側(cè)傾抑制力矩被減小。
在本實施例中，基本供應(yīng)電流i^是根據(jù)PI控制規(guī)則來確定的。也可 以根據(jù)PDI控制規(guī)則來確定基本供應(yīng)電流i0*。在此情況下，基本供應(yīng)電 流&*例如可以根據(jù)下面的公式來確定
io* = Ka . + Kb . Int(A9) + Kc A0， 其中，"Kc"是微分增益，第三項表示微分項分量。
iii)對基本供應(yīng)電流的校正
如上所述，作用在車體上的側(cè)傾力矩所引起的外部輸入力施加到致動 器30。外部輸入力沿著使致動器30沿中性方向工作的方向作用在致動器 30上。因此，以上述車輛轉(zhuǎn)向運動為例，在轉(zhuǎn)向的初始階段，致動器30 的工作方向與外部輸入力的方向彼此相反，而在轉(zhuǎn)向的最終階段，這些方 向彼此一致。即，取決于致動器30相對于中性位置的工作方向(即旋轉(zhuǎn) 方向)，致動器30工作的容易性不同。考慮到這種情況，在這種穩(wěn)定器 裝置14的控制中，對基本供應(yīng)電流10*進行校正，使得在中性方向工作狀 態(tài)下供應(yīng)電流的值小于在逆中性方向工作狀態(tài)下供應(yīng)電流的值，以便例如 減小致動器30工作位置的超調(diào)，其中，在中性方向工作狀態(tài)下，致動器 30相對于中性位置的旋轉(zhuǎn)方向是中性方向，而在逆中性方向工作狀態(tài)下， 致動器30相對于中性位置的旋轉(zhuǎn)方向是逆中性方向。即，在這種穩(wěn)定器 裝置14的控制中，致動器30相對于中性位置的工作方向被用作確定參 數(shù)，基于該確定參數(shù)來確定向電動機70供應(yīng)的電流。
穩(wěn)定器裝置14被設(shè)置成使得外部輸入力隨著作用于車體上的側(cè)傾力 矩增大而增大，并使得致動器30的旋轉(zhuǎn)位置遠離中性位置而運動以增大
穩(wěn)定器剛度。因此，隨著致動器30的旋轉(zhuǎn)位置離中性位置的距離增大，
外部輸入力增大。即，致動器30工作的容易性也根據(jù)致動器30的工作位 置而不同?？紤]到這種情況，在這種穩(wěn)定器裝置14的控制中，在中性方 向工作狀態(tài)下，對基本供應(yīng)電流ic^進行校正，使得在致動器30的旋轉(zhuǎn)位 置遠離中性位置的情況下供應(yīng)電流的值小于在旋轉(zhuǎn)位置靠近中性位置情況 下的值，以便例如抑制致動器30旋轉(zhuǎn)位置的超調(diào)。即，在這種穩(wěn)定器裝 置14的控制中，致動器30的旋轉(zhuǎn)位置用作確定參數(shù)，基于該確定參數(shù)來 確定向電動機70供應(yīng)的電流。
此外，還對這種穩(wěn)定器裝置14進行主動控制，以對應(yīng)于側(cè)傾力矩的 改變而改變穩(wěn)定器剛度。因此，希望根據(jù)側(cè)傾力矩的改變速率來適當(dāng)?shù)馗?變致動器30的工作速度(即旋轉(zhuǎn)速度)。例如，在轉(zhuǎn)向速度較大時，優(yōu) 選地使致動器30迅速工作?？紤]到這種情況，在這種穩(wěn)定器裝置14中， 對基本供應(yīng)電流&*進行校正，使得在轉(zhuǎn)向速度較大的情況下供應(yīng)電流的 值大于在轉(zhuǎn)向速度較小的情況下的值，以便例如改善致動器30的工作響 應(yīng)性。換句話說，在這種穩(wěn)定器裝置14的控制中，轉(zhuǎn)向速度用作確定參 數(shù)，基于該確定參數(shù)來確定向電動機70供應(yīng)的電流。在根據(jù)本實施例的 控制中，基于轉(zhuǎn)向速度對基本供應(yīng)電流i^的控制只在中性方向工作狀態(tài) 中進行，因為致動器30的工作容易受到例如因存在積分項分量io^而造成 的干擾。
通過對基本供應(yīng)電流i(/進行校正來確定供應(yīng)電流^是根據(jù)下面兩個 公式進行的
i* = KD1 K0 . Kv - i0* i* = KD2' i0*
上述兩個公式中第一個是中性方向工作狀態(tài)下的確定公式，這兩個公 式中第二個是不包括中性方向工作狀態(tài)、而包括逆中性方向工作狀態(tài)的狀 態(tài)下的確定公知。即，在這種穩(wěn)定器裝置14的控制中，在中性方向工作 狀態(tài)和除了中性方向工作狀態(tài)之外的狀態(tài)中采用彼此不同的公式。對于當(dāng) 前工作狀態(tài)是否為中性方向工作狀態(tài)的判定是通過目標(biāo)電動機旋轉(zhuǎn)角度^
與實際電動機旋轉(zhuǎn)角度e之間的關(guān)系來進行的。
在上述兩個公式中，"KD1"和"KD2"是取決于致動器30的旋轉(zhuǎn)方
向相對于其中性位置的控制增益。在這種控制中，使Km小于KD2 (KD1 < KD2)，并且，如果排除了其他控制增益Ke、 Kv所進行校正的影響，貝忡 性方向工作狀態(tài)下的供應(yīng)電流P被確定為比除了中性方向工作狀態(tài)之外的 狀態(tài)下的供應(yīng)電流P更小的值。"Ke"是取決于致動器30旋轉(zhuǎn)位置的控 制增益，嚴(yán)格地說，取決于目標(biāo)電動機旋轉(zhuǎn)角度6*的控制增益?？刂圃鲆?K0被設(shè)定為如圖5 (a)所示隨著目標(biāo)電動機旋轉(zhuǎn)角度9*的增大而減小的 值。相應(yīng)地，供應(yīng)電流^被確定為這樣的值如果排除了其他控制增益 KD1、 Kv所進行的校正的影響，則隨著致動器30的旋轉(zhuǎn)位置離開中性位置 的距離增大而減小。"Kv"是取決于轉(zhuǎn)向速度vS的控制增益，并設(shè)定為 如圖5 (b)所示隨著轉(zhuǎn)向速度vS的增大而增大的值。相應(yīng)地，供應(yīng)電流 P被確定為這樣的值如果排除了其他控制增益KD1、 K9所進行的校正的 影響，則隨著轉(zhuǎn)向速度v5的增大而增大。
在本實施例中，向電動機70供應(yīng)的電流是通過根據(jù)三個確定參數(shù) (即致動器30相對于中性位置的旋轉(zhuǎn)方向、致動器30的旋轉(zhuǎn)位置以及轉(zhuǎn) 向速度)對基本供應(yīng)電流進行校正來確定的。也可以通過根據(jù)這三個確定 參數(shù)中任意一個或任意兩個對基本供應(yīng)電流進行校正來確定供應(yīng)電流。在 本實施例中，基于致動器30旋轉(zhuǎn)位置的校正以及基于轉(zhuǎn)向速度的校正只 在中性方向工作狀態(tài)下才進行。例如，基于轉(zhuǎn)向速度的校正也可以在除了 中性方向工作狀態(tài)的狀態(tài)下進行。此外，基于致動器30旋轉(zhuǎn)位置的校正 也可以在逆中性方向工作狀態(tài)下進行。在此情況下，可以進行校正以使供 應(yīng)電流量隨著致動器30的旋轉(zhuǎn)位置離開中性位置的距離增大而增大，與 在中性方向工作狀態(tài)下進行校正的情況相反。
3.穩(wěn)定器控制程序
執(zhí)行對這種穩(wěn)定器系統(tǒng)10的控制，使得在點火開關(guān)被置于開啟狀態(tài) 的情況下，圖6的流程圖所示穩(wěn)定器控制程序由ECU 110以短時間間隔 (例如范圍從幾毫秒至幾十毫秒的時間間隔)重復(fù)執(zhí)行。下面將參考該流 程圖對穩(wěn)定器控制的流程進行詳細(xì)說明。
在穩(wěn)定器控制程序中，首先執(zhí)行步驟S1 (在適當(dāng)之處略去"步驟"一
詞)，以執(zhí)行由圖7的流程圖所示基本供應(yīng)電流確定子程序。在該子程序
中，最初在Sll，根據(jù)由車輛速度傳感器122檢測到的值來獲得車輛速度 v。在隨后的步驟S12，根據(jù)由轉(zhuǎn)向角度傳感器1290檢測到的值來獲得方 向盤的工作角度5。接著在S13，根據(jù)車輛速度v和工作角度S來估計出估 計橫向加速度Gyc。 ECU IIO儲存了對照數(shù)據(jù)，該對照數(shù)據(jù)與估計橫向加 速度Gyc有關(guān)并用車輛速度v和工作角度5作為參數(shù)。估計橫向加速度 Gyc是通過參考對照數(shù)據(jù)(對照表數(shù)據(jù))來獲得的。隨后在S14，根據(jù)橫 向加速度傳感器124所檢測到的值來獲得實際橫向加速度Gyr，它是車體 中實際產(chǎn)生的橫向加速度。
接著在S15，根據(jù)估計橫向加速度Gyc和實際橫向加速度Gyr來確定 控制用橫向加速度Gy*。然后在S16，根據(jù)所確定的控制用橫向加速度 Gy+來確定電動機70的目標(biāo)電動機旋轉(zhuǎn)角度e氣ECU IIO儲存了目標(biāo)電動 機旋轉(zhuǎn)角度9*的對照數(shù)據(jù)，該對照數(shù)據(jù)使用控制用橫向加速度GyM乍為參 數(shù)。目標(biāo)電動機旋轉(zhuǎn)角度9*是參考對照數(shù)據(jù)確定的。如上所述，電動機70 的旋轉(zhuǎn)角度對應(yīng)于致動器30的旋轉(zhuǎn)角度。在這種控制程序中，對致動器 30旋轉(zhuǎn)位置的控制實際上是根據(jù)電動機70的旋轉(zhuǎn)角度來執(zhí)行的。隨后， 在S17,根據(jù)上述與PI控制規(guī)則有關(guān)的公式確定基本供應(yīng)電流i0*。這樣 結(jié)束子程序的執(zhí)行。
在基本供應(yīng)電流確定子程序的執(zhí)行結(jié)束之后，在S2判定目標(biāo)電動機 旋轉(zhuǎn)角度0*的絕對值是否小于實際電動機旋轉(zhuǎn)角度0的絕對值。在目標(biāo)電
動機旋轉(zhuǎn)角度el勺絕對值等于或大于實際電動機旋轉(zhuǎn)角度e的絕對值的情
況下，識別為當(dāng)前狀態(tài)不適中性方向工作狀態(tài)。然后，執(zhí)行S3來選擇用 于確定供應(yīng)電流P的上述兩個公式中的第二個，并在S4根據(jù)所選擇的公 式來執(zhí)行計算，從而確定供應(yīng)電流i*。這樣確定的供應(yīng)電流"被作為命令 值傳輸?shù)侥孀兤?04，結(jié)束本程序的一次執(zhí)行。
在S2判定為目標(biāo)電動機旋轉(zhuǎn)角度0*的絕對值小于實際電動機旋轉(zhuǎn)角
度e的絕對值的情況下，識別為當(dāng)前狀態(tài)是中性方向工作狀態(tài)。在此情況
下，執(zhí)行S5來選擇上述確定公式中的第一個。隨后在S6，參考如圖5 (a)所示而設(shè)定的對照數(shù)據(jù)，根據(jù)如上所述確定的目標(biāo)電動機旋轉(zhuǎn)角度
0*來確定控制增益{^。然后在S7，根據(jù)當(dāng)前執(zhí)行程序所獲得的工作角度S
與此前執(zhí)行程序所獲得的工作角度S之間的差來識別轉(zhuǎn)向速度vS。根據(jù)所 識別的工作速度v5，參考如圖5 (b)所示設(shè)定的對照數(shù)據(jù)來確定控制增 益Kv。隨后，在S8根據(jù)所選擇的第一個公式來執(zhí)行計算，從而確定供應(yīng) 電流i*。與在上述情況下一樣，所確定的供應(yīng)電流^被作為命令值傳輸?shù)?逆變器104，并結(jié)束本程序的一次執(zhí)行。 4.控制裝置的功能結(jié)構(gòu)
從所要執(zhí)行的過程的角度來看，作為這種穩(wěn)定器系統(tǒng)10的控制裝 置、通過執(zhí)行上述穩(wěn)定器控制程序來工作的ECU 110可以認(rèn)為具有圖8所 示功能結(jié)構(gòu)。根據(jù)該功能結(jié)構(gòu)，ECU110包括目標(biāo)工作位置確定部分 130，作為執(zhí)行S11 — S16中過程的功能部分，即確定目標(biāo)電動機旋轉(zhuǎn)角度 0* (即致動器30的旋轉(zhuǎn)位置)的功能部分；基本供應(yīng)電流量確定部分 132，作為確定基本供應(yīng)電流&*的功能部分，基本供應(yīng)電流10*是向電動 機70供應(yīng)的電流P的基礎(chǔ)；以及供電量校正部分134，作為執(zhí)行S3 — S8 中過程的功能部分，即，對基本供應(yīng)電流10*進行校正并確定向電動機70 供應(yīng)的電流^的功能部分。
權(quán)利要求
1.一種用于車輛的穩(wěn)定器系統(tǒng)，包括穩(wěn)定器桿，在其各個相對端部連接到左右車輪；致動器，具有電動機，并由于所述電動機產(chǎn)生的電動機力而根據(jù)所述致動器的工作位置來改變所述穩(wěn)定器桿相對于所述車輛的車體側(cè)傾的剛度；和控制設(shè)備，對所述致動器進行控制，使得在對向所述電動機供應(yīng)的供電量進行控制的同時，所述致動器的實際工作位置與目標(biāo)工作位置一致，其中，所述控制設(shè)備根據(jù)從下列項中選擇的至少一個確定參數(shù)來確定向所述電動機的所述供電量所述致動器相對于中性位置的工作方向；所述致動器的工作位置；以及轉(zhuǎn)向速度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定器系統(tǒng)，其中，所述至少一個確定參數(shù) 至少包括所述致動器相對于中性位置的工作方向。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的穩(wěn)定器系統(tǒng)，其中，所述至少一個確定 參數(shù)至少包括所述致動器的工作位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1—3中任一項所述的穩(wěn)定器系統(tǒng)，其中，所述至少 一個確定參數(shù)至少包括所述轉(zhuǎn)向速度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l一4中任一項所述的穩(wěn)定器系統(tǒng)，其中，所述控制 設(shè)備包括目標(biāo)工作位置確定部分，所述目標(biāo)工作位置確定部分根據(jù)側(cè)傾力 矩指標(biāo)量來確定所述目標(biāo)工作位置，所述側(cè)傾力矩指標(biāo)量表示了作用在所 述車輛的所述車體上的側(cè)傾力矩。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l一5中任一項所述的穩(wěn)定器系統(tǒng)，其中，所述控制設(shè)備包括基本供電量確定部分和供電量校正部分以確定向所述電動機的所 述供電量，所述基本供電量確定部分確定作為向所述電動機的所述供電量 的基礎(chǔ)的基本供電量，所述供電量校正部分根據(jù)所述至少一個確定參數(shù)來 校正所述基本供電量。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的穩(wěn)定器系統(tǒng)，其中，所述基本供電量確定部分根據(jù)所述實際工作位置離所述目標(biāo)工作位置的工作位置偏差來確定所述 基本供電量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的穩(wěn)定器系統(tǒng)，其中，所述基本供電量確定部分根據(jù)下列項之一來確定所述基本供電量基于所述工作位置偏差的PI控制規(guī)則、以及基于所述工作位置偏差的PDI控制規(guī)則。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l一8中任一項所述的穩(wěn)定器系統(tǒng)，其中，所述至少一個確定參數(shù)至少包括所述致動器相對于所述中性位 置的工作方向，并且其中，所述控制設(shè)備確定所述供電量為以下值在所述致動器的所述工作方向朝向所述中性位置的中性方向工作狀態(tài)下，所述值比在所述致動 器的所述工作方向遠離所述中性位置的逆中性方向工作狀態(tài)下更小。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1—9中任一項所述的穩(wěn)定器系統(tǒng)，其中，所述控制設(shè)備至少在中性方向工作狀態(tài)下根據(jù)所述至少一個確定參數(shù)來確定向所述 電動機的所述供電量，在所述中性方向工作狀態(tài)下所述致動器的所述工作 方向朝向所述中性位置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的穩(wěn)定器系統(tǒng)，其中，所述控制設(shè)備只在所 述中性方向工作狀態(tài)下根據(jù)所述至少一個確定參數(shù)來確定向所述電動機的 所述供電量。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的穩(wěn)定器系統(tǒng)，其中，所述至少一個確定參數(shù)至少包括所述致動器的所述工作位置，并且其中，所述控制設(shè)備在所述中性方向工作狀態(tài)下確定所述供電量為以下值與所述致動器的所述工作位置離所述中性位置較近的情況相比，在所述致動器的所述工作位置離所述中性位置較遠的情況下所述值更小。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1_12中任一項所述的穩(wěn)定器系統(tǒng)， 其中，所述至少一個確定參數(shù)至少包括所述轉(zhuǎn)向速度；并且其中，所述控制設(shè)備確定所述供電量為以下值與所述轉(zhuǎn)向速度較小的情況相比，在所述轉(zhuǎn)向速度較大的情況下所述值更大。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1 — 13中任一項所述的穩(wěn)定器系統(tǒng)，其中，所述穩(wěn)定器桿包括一對穩(wěn)定器桿部件，每個所述穩(wěn)定器桿部件 均包括扭桿部分，設(shè)置成沿所述車輛的寬度方向延伸；以及臂部分，從 所述扭桿部分延伸成與所述扭桿部分相交，并在其前端處連接到所述左右 車輪之一，并且其中，由于所述致動器的所述工作位置改變，所述致動器使所述一對 穩(wěn)定器桿部件的所述扭桿部分的相對旋轉(zhuǎn)角度改變，從而使所述穩(wěn)定器桿 相對于所述車輛的所述車體側(cè)傾的所述剛度發(fā)生改變。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的穩(wěn)定器系統(tǒng)，其中，所述致動器還包括減速器，用于將所述電動機的旋轉(zhuǎn)減速到 所述一對穩(wěn)定器桿部件的所述扭桿部分的相對旋轉(zhuǎn)；以及殼體，其容納所 述電動機和所述減速器；并且其中，所述一對穩(wěn)定器桿部件之一的所述扭桿部分的一端連接到所述 殼體從而不能相對于所述殼體旋轉(zhuǎn)，而所述一對穩(wěn)定器桿部件中另一者的 所述扭桿部分的一端連接到所述減速器的輸出部分從而不能相對于所述輸 出部分旋轉(zhuǎn)，由此通過所述電動機產(chǎn)生的電動機力來改變所述一對穩(wěn)定器 桿部件的所述扭桿部分的所述相對旋轉(zhuǎn)角度。
全文摘要
一種用于車輛的穩(wěn)定器系統(tǒng)，包括穩(wěn)定器桿和用于使穩(wěn)定器桿剛度發(fā)生改變的致動器，根據(jù)各種參數(shù)來改變向作為致動器驅(qū)動源的電動機供應(yīng)的電流。具體而言，在致動器的工作方向朝向中性位置的情況下使供應(yīng)電流比在其他情況下更小(S3、S5)。此外，隨著致動器的工作位置離中性位置的距離增大而使供應(yīng)電流更小(S6)。此外，隨著轉(zhuǎn)向速度的增大而使供應(yīng)電流更大(S7)。具體而言，在通過基本供應(yīng)電流乘以控制增益來確定供應(yīng)電流的情況下，將控制增益設(shè)定為根據(jù)上述參數(shù)而改變，從而根據(jù)這些參數(shù)來改變供應(yīng)電流。
文檔編號B60G17/016GK101189138SQ20068001981
公開日2008年5月28日 申請日期2006年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月16日
發(fā)明者浦馬場真吾, 菅野崇, 鈴木聰, 飯?zhí)锓己?申請人:豐田自動車株式會社