专利名称：车辆稳定器系统的制作方法
技术领域：
本发明一般而言涉及安装在车辆上用于减小或限制车身侧倾的稳定器系统，更具体而言涉及这样的稳定器系统，其中稳定杆所施加的弹性力可由具有电动机的致动器改变。
背景技术：
近年来，已经开发出所谓的“主动稳定器”，更具体地是这样的稳定器系统，其中稳定杆所施加的弹性力被改变以有效地控制或限制车身的侧倾。例如，JP-A-2002-518245和JP-A-2000-71738公开了这样一种稳定器系统。所公开的稳定器系统包括电动机，电动机的操作被控制以由此有效地限制车身的侧倾。在所公开的稳定器系统中，基于侧倾角、侧倾运动等执行对电动机操作的控制，但是在其中侧倾不可由电动机控制或者电动机过载的范围中不执行对电动机操作的控制。
发明内容
在车辆的实际行驶中，对是否应当控制电动机操作的判断根据车辆的行驶状态、车辆行进的路面状况等而不同。所以，所公开的被设置为在不可控范围中或在过载范围中不执行对电动机操作的控制的稳定器系统不够实用。考虑到上述情形而开发出了本发明。所以本发明的目的是改进具有电动机并执行限制车身侧倾的控制的稳定器系统的功用。
为了实现上述目的，包括具有电动机并改变由稳定杆所施加弹性力的致动器的本发明稳定器系统被设置成，与电动机相关的操作、具体而言，取决于电动机相连接形式以及电动机的电能供应状态的操作模式可基于车辆的行驶状态和车辆行进的道路的路面状况中的至少一个而改变。
在根据本发明的稳定器系统中，电动机的操作模式被设置为可基于车辆行驶状态和路面状况中的至少一个而改变。所以，本稳定器系统可以工作以适应车辆的实际行驶，由此确保了高的应用性。
发明形式将详细描述认为可要求保护的发明的各种形式。本发明的每一种形式都类似于所附权利要求编号，并在恰当时依赖于其他一个或多个形式，以更容易理解本发明。应该理解到，本发明并不限于将描述的技术特征或其任何组合，而应该在考虑以下各种形式的说明和本发明优选实施例的情况下来理解。还应该理解到，本发明以下形式中任一个所包括的多个元件或特征不一定要全都一起提供，其中一个或多个元件或者一个或多个特征被增加到以下形式中的任一个的任何形式和其中从以下形式中的任一个删除一个或多个元件或者一个或多个特征的任何形式都可以被视为可要求保护的。
(1)一种用于车辆的稳定器系统，包括稳定杆，在其各个相反末端处连接到左右车轮；致动器，其具有电动机，并且作为所述电动机操作的控制的结果所述致动器改变由所述稳定杆表现出的弹性力；和控制设备，其控制所述电动机的所述操作，其中所述控制设备包括操作模式改变部分，所述操作模式改变部分基于车辆行驶状态和路面状况中的至少一个来改变所述电动机的操作模式，所述操作模式取决于所述电动机的电动机相连接形式和电能供应状态。
根据上述形式(1)构造的稳定器系统是所谓的“主动稳定器系统”，其中主动地调节由稳定杆施加的弹性力，由此能够进行车身侧倾的主动控制。在根据上述形式(1)的稳定器系统中，致动器的电动机的操作模式被设置为可基于车辆行驶状态和路面状况中的至少一个而改变。所以，致动器可以被控制来适应车辆的实际行驶，从而实现了具有高应用性的稳定器系统。
上述形式(1)中的“所述电动机操作的控制”例如指控制被供应到电动机的电能，即控制电动机的操作量、操作力等。(在电动机是旋转式电动机的情况下，控制旋转量、转矩等。)如上所述，电动机的“操作模式”取决于所述电动机的电动机相连接形式和电能供应状态。此处，“电动机相连接形式”是指与在从电源向电动机供应电能时电动机的相的改变、电动机的各个相的输入线和电源之间的连接、各个相的输入线之间的相互关系等相关的形式。电动机相连接形式将被更详细地解释。“电能供应状态”例如指电能是否供应到电动机、供应多少电能以及何时或什么时机供应电能的状态。如下所述，多个模式可以被设置为取决于电动机相连接形式和电能供应状态的操作模式，并且各个模式可以具有各自的独特或固有的特性。所以，通过在利用各个模式固有特性的优点的同时改变电动机的操作模式，稳定器的特性可以被不同地改变。在这点上，根据形式(1)的稳定器系统确保了很高的应用性。
在上述形式(1)中，基于车辆行驶状态和路面状况中的至少一个改变操作模式。此处，“车辆行驶状态”是不仅包括车辆的实际行驶状态，而且包括车辆的姿态、车身的姿态、车辆被操作的状态等在内的概念。更具体而言，车辆行驶状态包括指示各种状态的各种参数，例如车辆的行驶速度(其是也包括车轮转速的概念并且以下可称为“车速”)；与姿态相关的量，例如纵倾角或侧倾角；转弯状态量(其是包括转向量、作用在车辆和车轮上的横向力或者回转力、车辆中产生的横向加速度、偏航率、滑动角等在内的概念)；车辆的制动状态；车辆的加速状态；由悬架设备产生的阻尼力的幅值。车辆行驶状态、具体而言上述各种参数可以使用适当的已知传感器来检测。在此形式(1)中，操作模式可以基于由这些传感器获得的检测值和检测结果被改变。此外，“路面状况”例如指车辆在其上行进的道路的粗糙程度、颠簸性、起伏、波动、倾斜或者表面摩擦系数μ。表示上述状况的各个参数的值可以是表示路面状况的路面状况量。可以如下地获得路面状况，例如使用各种已知传感器检测车身的垂直加速度、分别位于每个车轮的悬架弹簧上方和下方的上下构件之间的距离、每个车轮的上构件在垂直方向上的加速度等。基于由这些传感器检测到的值，可以获得路面状况。在此形式(1)中，电动机的操作模式可以基于如此获得的路面状况而被改变。
在上述形式(1)中，应当理解到“稳定装置”被构造为包括稳定杆和致动器。在此形式(1)中稳定杆的结构不受特别限制。例如，稳定杆可以如下地构造致动器布置在稳定杆的一端和稳定杆的该一端所连接到的车轮保持构件之间。上述稳定杆的一端和车轮保持构件之间的距离被致动器适当地调节，由此稳定杆所施加的弹性力被设置为可改变。或者，稳定杆可以如下地构造稳定杆被分成两段，即一对稳定杆构件，致动器布置在该对稳定杆构件之间。该对稳定杆构件通过致动器相对于彼此旋转，由此稳定杆所施加的作用力被设置为可改变。在此形式(1)中，“致动器”的结构不受特别限制。致动器除了电动机外还可包括减速器、机械制动器等。作为“电动机”，可以采用任何类型，只要其操作模式被设置为可改变。例如，可以采用将被解释的DC无刷电动机、感应电动机、同步电动机、步进电动机或者磁阻电动机。从运动的观点来看，可以采用旋转式电动机或者直线式电动机。
(2)根据上述模式(1)所述的稳定器系统，其中所述操作模式改变部分在以下模式之间改变所述电动机的所述操作模式(a)控制模式，其中所述电动机相连接形式是所述电动机的所述操作可控制的形式并且其中电能被供应到所述电动机，和(b)非控制模式，其中所述控制设备不执行所述电动机的所述操作的所述控制。
上述形式(2)中的“控制模式”是这样的操作模式，其中在供应电能到电动机时改变电动机的相的同时控制供应到电动机的电能量，由此控制电动机的操作。即，控制模式是执行电动机的所谓“普通控制”的操作模式。控制模式应当被理解为趋向于通过控制致动器主动地改变稳定杆所施加的弹性力的操作模式。相反，与上述控制模式不同，“非控制模式”是其中不以与控制模式中的方式相似的方式来控制电动机的操作模式。非控制模式应当被理解为不趋向于主动地控制致动器的操作模式。例如，非控制模式可以是其中不进行从电源供应电能到电动机的操作模式。通过将操作模式改变为这样的操作模式，可以减小稳定器系统的电能消耗。
(3)根据上述形式(2)所述的稳定器系统，其中所述操作模式改变部分在所述控制模式和非控制模式的一个操作模式之间改变所述电动机的所述操作模式，该非控制模式包括以下操作模式(b-1)待用模式，其中所述电动机相连接形式是所述电动机的所述操作可控制的形式并且其中电能不供应到所述电动机，(b-2)制动模式，其中所述电动机相连接形式是所述电动机的各相彼此连接的形式，和(b-3)自由模式，其中所述电动机相连接形式是禁止电能供应到所述电动机的各相的形式。
在上述形式(3)中，上述非控制模式被限制为从三个具体操作模式中选择的操作模式之一。三个模式(1)-(3)不趋向于主动地控制致动器。此外，在三个模式中，不进行从控制电源到电动机的电能供应。三个模式具有下述各自的独特或固有的特性。通过适当地选择三个操作模式之一，致动器可以被优化地控制以利用所选择操作模式的特性。在此形式(3)中，不必要将控制设备设置为执行全部三个操作模式。控制设备可以被设置为执行三个模式中的至少一个。即，此形式(3)包括这样的方案，其中仅执行三个模式中的一个并且电动机的操作模式在该模式和上述控制模式之间改变。
上述形式(3)中的“待用模式”被视为这样的操作模式，其中执行对电动机的各相的改变而不进行到电动机的电能供应。例如如下所述，在待用模式中，在供应电能到电动机的电源设备被构造为包括逆变器的情况下，执行逆变器在正(+)侧和负(-)侧之一上的切换元件的改变而不执行由在正(+)侧和负(-)侧中的另一侧上的切换元件进行的占空控制。待用模式确保了在转换到控制模式时的优良的快速性和响应性。此外，因为待用模式可以允许如下所述由电动机产生的电动势的能量回收，所以由于能量回收可以向致动器施加制动效果并且实现稳定器系统的节能。
上述形式(3)中的“制动模式”被视为这样的操作模式，其中所述电动机相连接形式是所述电动机的输入线彼此连接的形式。在电动机的各相不插入任何电阻就彼此连接的情况下，即在各相短路的情况下，可以获得所谓的“短路制动”的效果。短路制动是一种利用电动机中产生的电动势的制动，并且确保在利用电动势的制动中有较大的制动效果。所以，由于短路制动，稳定杆几乎被锁定，由此使得稳定杆能够表现出接近非主动传统稳定杆功能的功能。在各相插入电阻而彼此连接的情况下，可以获得中等程度的制动效果。虽然中等程度的制动效果提供比短路制动所提供的制动力小的制动力，但电动势的一部分被电阻所消耗，由此禁止在电动机中产生热。如下所述，在供应电能到电动机的电源设备被构造为包括逆变器的情况下，例如通过将位于正(+)侧和负(-)侧之一上的各个相的切换元件置于ON状态中(闭合状态中)来实现此制动模式。
上述形式(3)中的“自由模式”通常是这样的操作模式，其中电动机的各个相和电源彼此断开，换言之，是其中电动机的每个相被置于断开状态的操作模式。在此自由模式中，不产生电动势并且基本上不获得制动效果。所以，通过采用此操作模式，稳定杆施加很小的弹性力，并且因此可以认为车辆未配备稳定器。在这点上，在此操作模式下，在作用有在相反方向上垂直地移动右侧和左侧车轮的外力的情形下，例如在右侧车轮或者左侧车轮行驶到突起上的情形下，维持车辆的右侧和左侧的独立性。所以，可以改善行驶在颠簸道路、斜坡道路等上的期间车辆乘客所感觉到的驾乘舒适性。如下详细解释的那样，在供应电能到电动机的电源设备被构造为包括逆变器的情况下，例如通过将各个相的全部切换元件置于OFF状态中(断开状态中)来实现自由模式。
在可执行上述三个操作模式(b-1)-(b-3)中的多个操作模式并且基于特定条件从此多个操作模式中选择一个操作模式的情况下，电动机的操作模式也可以在多个操作模式之间改变。因此，上述形式(3)包括这样的方案，其中可以在非控制模式之间进行操作模式的改变。换言之，根据可要求保护的发明的系统可以在这样的形式中实施，在该形式中操作模式改变部分在以下模式之间改变电动机的操作模式(a)控制模式，其中所述电动机相连接形式是所述电动机的所述操作可控制的形式并且其中电能被供应到所述电动机；和从(b-1)、(b-2)和(b-3)中选择的至少两个操作模式，其中(b-1)待用模式，其中所述电动机相连接形式是所述电动机的所述操作可控制的形式并且其中电能不供应到所述电动机，(b-2)制动模式，其中所述电动机相连接形式是所述电动机的各相彼此连接的形式，和(b-3)自由模式，其中所述电动机相连接形式是禁止电能供应到所述电动机的各相的形式。
(4)根据上述形式(1)-(3)中任一项所述的稳定器系统，其中所述操作模式改变部分包括取决于车速的确定部分，其基于作为所述车辆行驶状态的车辆行驶速度来确定将被改变到的所述电动机的所述操作模式。
在车辆的实际行驶中，车身的侧倾程度取决于车辆的行驶速度。具体而言，在车辆转弯时，在车速很大的情况下，即在车辆行驶在高速下的情况下，车身的侧倾较大。相反，在车速很小的情况下，即在车辆行驶在低速下的情况下，车身的侧倾较小。换言之，对稳定装置的控制的需求取决于诸如车速的车辆行驶状态。上述形式(4)被设置为考虑到上述方面而确定操作模式，并且允许稳定装置被控制来适应车辆的实际行驶。
(5)根据上述形式(4)所述的稳定器系统，其中在所述车辆的行驶速度小于预定阈值速度的情况下，所述取决于车速的确定部分确定所述电动机的所述操作模式为(b-3)自由模式，其中所述电动机相连接形式是禁止电能供应到所述电动机的各相的形式。
上述形式(5)是与基于车速确定电动机的操作模式相关的一种形式。如上所述，当车辆行驶在低速下时，侧倾量很大的机会很小。所以，主动控制侧倾的必要性较低。考虑到这点，当车辆行驶在低速下时在形式(5)中采用自由模式作为电动机的操作模式。如上所述自由模式确保了车辆乘客所感觉到的驾乘舒适性，因此此形式(5)实现了在低速行驶期间给予车辆驾乘舒适性优先权的稳定器系统。此形式(5)可以被视为当车辆行驶在低速下时采用非控制模式的一种形式。可以实现在低速行驶期间采用除了自由模式的其他两个非控制模式的稳定器系统，虽然此稳定器系统不属于此形式(5)。
(6)根据上述形式(1)-(5)中任一项所述的稳定器系统，其中所述操作模式改变部分包括取决于转向量的确定部分(146)，其基于作为所述车辆行驶状态的车辆转向量来确定将被改变到的所述电动机的所述操作模式。
在车辆的实际行驶中，车身的侧倾程度取决于车辆的转向量。具体而言，在车辆转弯时，在转向量很大的情况下，车身的侧倾较大。相反，在转向量很小的情况下，车身的侧倾较小。换言之，对稳定装置的控制的需求取决于诸如转向量的车辆行驶状态。上述形式(6)被设置为考虑到上述方面而确定操作模式，并且允许稳定装置被控制来适应车辆的实际行驶。此形式(6)中的“转向量”可以是诸如转向盘的转向操作构件的操作量(例如转向角)、由车轮转向设备的转向杆的移动量表示的车轮的被转向量等。
上述形式(6)可以被实施为这样的形式，其中在转向量不大于预定阈值转向量的情况下取决于转向量的确定部分确定电动机的操作模式为上述非控制模式。如上所述，在转向量很小的情况下，侧倾量很大的机会很小。所以，主动控制侧倾的必要性很低。此形式(6)考虑到了这点。
(7)根据上述形式(1)-(3)中任一项所述的稳定器系统，其中所述操作模式改变部分包括取决于车速的确定部分，其基于作为所述车辆行驶状态的车辆行驶速度来确定将被改变到的所述电动机的所述操作模式；和取决于转向量的确定部分，其基于作为所述车辆行驶状态的车辆转向量来确定将被改变到的所述电动机的所述操作模式。
在上述形式(7)中，操作模式改变部分包括取决于车速的确定部分和取决于转向量的确定部分两者。此形式(7)由于两个确定部分而允许稳定装置被控制以适应车辆的行驶状态。此形式(7)可以被视为这样的形式，其中取决于车速的确定部分和取决于转向量的确定部分彼此协作来确定电动机的操作模式。更具体而言，此形式(7)例如包括这样的方案，其中取决于车速的确定部分首先确定多个操作模式并且取决于转向量的确定部分然后从所确定的多个操作模式中确定一个操作模式；和这样的方案，其中取决于转向量的确定部分首先确定多个操作模式并且取决于车速的确定部分然后从所确定的多个操作模式中确定一个操作模式。
(8)根据上述形式(7)所述的稳定器系统，其中所述取决于车速的确定部分通过所述车辆的所述行驶速度和预定阈值速度之间的比较来确定将被改变到的所述电动机的所述操作模式，并且所述取决于转向量的确定部分通过所述车辆的所述转向量和预定阈值转向量之间的比较来确定将被改变到的所述电动机的所述操作模式。
在上述形式(8)中，两个确定部分被设置成基于分别为两个确定部分设置的阈值来确定操作模式。根据此形式(8)，可以以简单的方式确定电动机的操作模式。阈值速度和阈值转向量中的一个或者两者可以是固定值或不同的固定值，或者可以基于特定条件、参数等而连续或按级变化(最终在两个值之间)。
(9)根据上述形式(7)或(8)所述的稳定器系统，其中所述操作模式改变部分被设置成在所述车辆的所述转向量小于预定阈值转向量并且所述车辆的所述行驶速度小于预定阈值速度的情况下，所述取决于车速的确定部分和所述取决于转向量的确定部分确定所述电动机的所述操作模式被改变到(b-3)自由模式，其中所述电动机相连接形式是禁止电能供应到所述电动机的各相的形式；并且在所述车辆的所述转向量小于所述预定阈值转向量并且所述车辆的所述行驶速度不小于所述预定阈值速度的情况下，所述取决于车速的确定部分和所述取决于转向量的确定部分确定所述电动机的所述操作模式被改变到(b-1)待用模式，其中所述电动机相连接形式是所述电动机的所述操作可控制的形式并且其中电能不供应到所述电动机。
上述形式(9)是由两个确定部分确定电动机的操作模式的一种具体形式。例如，此形式(9)可以被设置成在转向量很小的情况下取决于转向量的确定部分选择上述自由模式和待用模式，并且取决于车速的确定部分选择由取决于转向量的确定部分所选择的那两个操作模式之一，由此确定电动机的操作模式。根据此形式(9)，因为在车速和转向量很小的情况下车身的侧倾很小并且由此主动控制致动器的必要性很低，活用自由模式的特性，优先考虑车辆的驾乘舒适性。在车速被增大到更高水平的情况下，操作模式从自由模式改变到待用模式，在待用模式中当侧倾由于转向量的变化而变大时通过利用待用模式的特性可以以良好的快速性执行主动侧倾控制。
(10)根据上述形式(7)-(9)中任一项所述的稳定器系统，其中所述操作模式改变部分被设置成在所述车辆的所述转向量不小于预定阈值转向量并且所述车辆的所述行驶速度小于预定阈值速度的情况下，所述取决于车速的确定部分和所述取决于转向量的确定部分确定所述电动机的所述操作模式被改变到(b-2)制动模式，其中所述电动机相连接形式是所述电动机的各相彼此连接的形式；并且在所述车辆的所述转向量不小于所述预定阈值转向量并且所述车辆的所述行驶速度不小于所述预定阈值速度的情况下，所述取决于车速的确定部分和所述取决于转向量的确定部分确定所述电动机的所述操作模式被改变到(a)控制模式，其中所述电动机相连接形式是所述电动机的所述操作可控制的形式并且其中电能被供应到所述电动机。
上述形式(10)是由两个确定部分确定电动机的操作模式的一种具体形式。例如，此形式(10)可以被设置成在转向量很大的情况下取决于转向量的确定部分选择上述控制模式和制动模式，并且取决于车速的确定部分选择由取决于转向量的确定部分所选择的那两个操作模式之一，由此确定电动机的操作模式。根据此形式(10)，因为在车速和转向量很大的情况下车身的侧倾很大，电动机的操作模式被确定为其中致动器可主动地控制的控制模式。虽然在车速较低的情况下主动控制致动器的必要性相当小，但制动模式被确定为操作模式以充分利用制动模式的特性，即由稳定杆施加一定程度的弹性力。
(11)如上述形式(8)-(10)中任一项所述的稳定器系统，其中所述操作模式改变部分包括阈值改变部分，其基于所述车辆的所述转向量和所述车辆的所述行驶速度中的一个，来改变为所述车辆的所述转向量和所述车辆的所述行驶速度中的另一个设置的所述阈值转向量和所述阈值速度中的至少一个。
上述形式(11)例如包括其中在由取决于转向量的确定部分确定操作模式时根据车速来改变阈值转向量的方案；其中在由取决于车速的确定部分确定操作模式时根据转向量来改变阈值速度的方案；和这两种方案相结合的方案。在作为车速或转向量的改变越过阈值而使得操作模式被改变的情况下，车辆驾驶员可能感觉到控制差距。简而言之，在操作模式从一个模式转换到另一个模式时存在车辆驾驶员感觉到车辆行为的不舒适性的可能性。根据其中阈值可改变的此模式(11)，可以在允许车辆驾驶员尽可能小地感觉到控制差距的同时改变操作模式。
(12)根据上述形式(1)-(11)中任一项所述的稳定器系统，其中所述操作模式改变部分包括取决于路面状况的确定部分，其基于所述路面状况来确定将被改变到的所述电动机的所述操作模式。
车辆在其上行进的道路的路面状况是影响车辆的驾乘舒适性的因素。考虑到这点，稳定装置优选地根据路面状况而被控制。例如，优选的是使得稳定装置行驶在平坦路面上期间的特性和稳定装置行驶在例如颠簸道路、斜坡道路等不良状况道路上期间的特性彼此不同。根据此形式(12)，电动机的操作模式可以根据路面状况而被改变，由此稳定装置可以被控制以适合于车辆的实际行驶状态。此形式(12)可以被修改成操作模式改变部分除了取决于路面状况的确定部分之外还具有上述取决于车速的确定部分和取决于转向量的确定部分中的至少一个。此修改形式可以被设置为给予由取决于路面状况的确定部分所作的确定以优先权，而无论由取决于车速的确定部分和取决于转向量的确定部分中的至少一个所作的确定如何。此外，修改的形式可以被设置为取决于路面状况的确定部分在考虑到取决于车速的确定部分和取决于转向量的确定部分中的至少一个所作的确定或者受到其影响(简言之，与取决于车速的确定部分和取决于转向量的确定部分中的至少一个协作)的同时确定操作模式。
(13)根据上述形式(12)所述的稳定器系统，其中在所述路面状况不良的情况下，所述取决于路面状况的确定部分确定所述电动机的所述操作模式为(b-3)自由模式，其中所述电动机相连接形式是禁止电能供应到所述电动机的各相的形式。
在车辆行驶在不良状况道路上的情况下，右侧车轮或左侧车轮趋向于行驶到突起上。在此状态下，由稳定杆施加的弹性力可能不利地影响车辆的驾乘舒适性。根据此形式(13)，当车辆正行驶在不良状况道路上时选择自由模式。所以，此形式通过利用自由模式的特性(即稳定杆基本上不施加弹性力以由此确保右侧和左侧车轮在垂直运动上的独立性)来确保行驶在不良状况道路上期间车辆的良好驾乘舒适性。
(14)根据上述形式(1)-(13)中任一项所述的稳定器系统，其中所述电动机是直流无刷电动机。
因为DC无刷电动机具有良好的可控制性，其可以被适当地用作稳定装置的致动器的驱动源。此外，由于使用DC无刷电动机，上述三个非控制模式的特性可以根据电动机相连接形式和电能供应状态而适当地实现。
(15)根据上述形式(1)-(14)中任一项所述的稳定器系统，还包括被构造为包括逆变器(104)的电源设备(102、104)，用于向所述电动机供应电能，其中通过改变所述逆变器的切换元件来改变所述电动机的所述操作模式。
因为被构造为包括逆变器的电源设备允许对电动机的操作进行容易和精确的控制，其可以被适当地用作稳定装置的控制电源。此外，由于逆变器，通过改变为每个相设置的诸如FET的切换元件的ON(闭合)和OFF(断开)状态的组合可以容易地建立上述三个非控制模式。
通过结合附图阅读对本发明优选实施例的以下详细说明，将更好地理解可要求保护的发明的以上和其他目的、特征、优点以及技术和工业重要性，附图中图1是示出根据可要求保护的发明的一个实施例的稳定器系统的整体结构的示意图；图2是示出图1的稳定器系统的稳定装置的示意图；图3是示出图1的稳定装置的致动器的横截面示意图；图4是概念性示出图1的稳定器系统的稳定器电子控制单元(ECU)的功能的框图；图5是在图1的稳定器系统的逆变器和图3所示的电动机彼此连接的状态下的电路图；图6是一张表，示出在电动机的各个操作模式中由图5的逆变器所建立的电动机相连接信息的型式；
图7是示出在图1的稳定器系统中执行的侧倾限制控制程序的流程图；图8是示出在图1的稳定器系统中执行的第一操作模式改变程序的流程图；图9是示出在图1的稳定器系统中执行的第二操作模式改变程序的流程图；图10是示出在图1的稳定器系统中执行的第三操作模式改变程序的流程图；图11是示出在图1的稳定器系统中执行的第四操作模式改变程序的流程图；图12是示出在图1的稳定器系统中执行的第五操作模式改变程序的流程图；图13是示出在图1的稳定器系统中执行的第六操作模式改变程序的流程图；图14是示出在图1的稳定器系统中执行的第七操作模式改变程序的流程图；图15是示出在图1的稳定器系统中执行的第八操作模式改变程序的流程图；和图16是示出在图1的稳定器系统中执行的第九操作模式改变程序的流程图。
具体实施例方式
将参考附图详细描述可要求保护的发明的一个实施例。但是应该理解到，本发明并不限于以下实施例，而是可以用本领域技术人员可以想到的各种变化和修改来实现本发明，例如在“发明内容”中所描述的那些。
1.稳定器系统的整体结构图1概念性地示出了根据本发明一个实施例的车辆稳定器系统10。稳定器系统10包括分别布置在车辆的前轮侧和后轮侧上的两个稳定装置14。每个稳定装置14包括稳定杆20，稳定杆20在其相反两端处连接到分别保持前轮和后轮16的各个车轮保持构件(图2)。稳定杆20在其中部分成两个部分，即右稳定杆构件22和左稳定杆构件24。该对稳定杆构件22、24可相对于彼此旋转地与置于其间的致动器30连接。大体而言，稳定装置14布置成致动器30使左稳定杆构件22和右稳定杆构件24相对于彼此旋转(如图1中虚线表示的箭头和实线表示的箭头所示)，由此改变由稳定杆20作为一个整体所施加的弹性力，从而控制车身的侧倾。
图2示意性地示出了稳定装置14从其在车辆宽度方向上的中部到位于车辆右侧和左侧之一上的车轮16范围内的部分。本稳定器系统10所安装到的车辆包括分别为四个车轮16设置的四个独立悬架装置38。每个悬架装置38是本领域公知的双横臂式，并且包括彼此协作以用作车轮保持构件的上臂42和下臂44。上臂42和下臂44的每一个都在其一端处可旋转地连接到车身，并在其另一端处连接到相应的车轮16。当相应车轮16与车身彼此接近和分离时(即当车轮16和车身在垂直方向上相对于彼此移动时)，上臂42和下臂44中的每一个都可绕其上述的一端(车身侧一端)枢转移动或摆动，同时其另一端(车轮侧一端)大致在垂直方向上相对于车身移动。悬架装置38还包括减振器46和悬架弹簧48(在本实施例中其为空气弹簧)。减振器46和弹簧48中的每一个都连接到车身侧上的构件和车轮侧上的构件。如此构造的悬架装置38弹性地支撑相应的车轮16和车身，并具有针对振动产生阻尼力的功能，该振动伴随有车轮16和车身之间向着和远离彼此的相对位移。
稳定装置14包括该对稳定杆构件，即右稳定杆构件22和左稳定杆构件24。(在图2中，示出了右稳定杆构件22和左稳定杆构件24之一。)右稳定杆构件22和左稳定杆构件24中的每一个具有基本上在车辆宽度方向上延伸的扭杆部分60，和与扭杆部分60一体地形成并交叉扭杆部分60而大致在车辆的向前和向后方向上延伸的臂部分62。每个杆构件22、24的扭杆部分60在其靠近臂部分62的位置处由支撑构件66支撑，支撑构件66固定地布置在作为车身一部分的稳定装置安装部分64处。因此，各个右稳定杆构件22和左稳定杆构件24的扭杆部分60相对于彼此共轴地布置。在右稳定杆构件22和左稳定杆构件的扭杆部分60的各个末端(这些末端位于靠近车辆宽度上的中部)之间布置致动器30。如下详细地解释，扭杆部分60的上述各个末端连接到致动器30。同时，每个臂部分62远离相应扭杆部分60的一端连接到相应下臂44的稳定杆连接部分68，以可相对于稳定杆连接部分68旋转。
如图3示意性地示出，致动器30包括电动机70和连接到电动机70用于减速电动机70的旋转的减速器72。电动机70和减速器72布置在作为致动器30的外框构件的壳体74内。壳体74在稳定装置安装部分64处由壳体保持构件76所保持，以相对于壳体保持构件76可旋转而在轴向上(即基本上在车辆的宽度方向上)不可移动。如图2所示，两个输出轴80、82分别从壳体74的相反末端延伸。输出轴80、82在其远离壳体74的顶端处通过细花键啮合不可旋转地分别连接到各个右稳定杆构件22和左稳定杆构件24的末端。此外，如图3所示，两个输出轴80、82中的一个输出轴80固定连接到壳体74的相反末端之一，而两个输出轴80、82中的另一个输出轴82布置成延伸到壳体74中并且由壳体74所保持以相对于壳体74可旋转而不可轴向移动。输出轴82位于壳体74内的一端连接到减速器72，如下详细解释。
电动机70包括固定布置在沿着壳体74的圆筒壁的内周表面的一个圆周上的多个定子线圈84；由壳体74可旋转地保持的中空电动机轴86；和固定布置在沿着电动机轴86的外周表面的一个圆周上以面对定子线圈84的永磁体88。电动机70是其中每个定子线圈84用作定子并且每个永磁体88用作转子的电动机，并且是三相DC无刷电动机。
在本实施例中，减速器72被构造为包括谐波产生器90、柔性齿轮92和齿圈94的谐波齿轮机构(称为“HARMONIC DRIVE”(商标)，应变波齿轮机构等)。谐波产生器90包括椭圆凸轮和装配在凸轮周边上的球轴承，并固定到电动机轴80的一端。柔性齿轮92是杯形构件(其圆筒壁可弹性变形)。多个齿形成在杯形柔性齿轮92的开口端部的外周上。柔性齿轮92连接到上述输出轴82并由其保持。具体地，输出轴82穿过电动机轴86并具有延伸出或超过电动机轴86一端的端部。柔性齿轮92的底部固定到输出轴82的此端部，由此柔性齿轮92和输出轴82彼此连接。齿圈94是大体环状的构件并固定到壳体74。多个齿形成在齿圈94的内周上。形成在齿圈94内周上的齿数稍多于(例如多两个)形成在柔性齿轮92外周上的齿数。柔性齿轮92在其圆筒壁部分处装配到谐波产生器90上，并且被弹性变形为椭圆形。柔性齿轮92在其与椭圆长轴的相反两端相对应的两个部分处与齿圈94啮合，而在其其他部分处不与齿圈94啮合。在谐波产生器90旋转一转的情况下(即在谐波产生器90旋转360°之后)，换言之在电动机70的电动机轴86旋转一转之后，柔性齿轮92和谐波产生器90相对于彼此旋转与它们之间的齿数差相对应的量。因为谐波齿轮机构的结构是本领域已知的，减速器72的详细举例说明被省略并且其解释只限于上述简要解释。
在如此构造的稳定装置14(电动机70在其中旋转，即致动器30在其中操作)中，各个右稳定杆构件22和左稳定杆构件24的扭杆部分60相对于彼此旋转，使得被视为由右稳定杆构件22和左稳定杆构件24构成的一个稳定杆的稳定杆20被扭转。由右稳定杆构件22和左稳定杆构件24的扭转产生的力用作使左右车轮16和车身接近或远离彼此的力。换言之，本稳定装置14设置成致动器30操作来改变稳定杆20的弹性力，即刚度。
致动器30在壳体74中设置有用于检测电动机轴86的旋转角(即电动机70的旋转角)的电动机旋转角传感器100。本致动器30的电动机旋转角传感器100主要由编码器构成。传感器100检测到的值作为右稳定杆构件22和左稳定杆构件24的相对旋转角(相对旋转位置)被稳定装置14用于改变电动机70的相和致动器30的控制(即侧倾限制控制)。
从电源设备供应电能到致动器30的电动机70。在本稳定器系统10中，设置有蓄电池102和连接到蓄电池102的两个逆变器104，如图1所示。每个逆变器104用作驱动电路。电能从各个逆变器104供应到两个稳定装置14各自的电动机70。即，蓄电池102和每个逆变器104协作来构成相应电动机70的电源设备。
如图1所示，本稳定器系统10包括稳定器电子控制单元(稳定器ECU)110(以下可以简称为“ECU 110”)，其作为用于控制稳定装置14的操作(具体而言致动器30的操作)的控制设备。ECU 110主要由包括CPU、ROM、RAM等的计算机构成。除了上述电动机旋转角传感器100外，连接到ECU 100的还有操作角传感器120，用于检测转向盘的操作角，该操作角是作为转向量的转向操作构件的操作量；车速传感器122，用于检测车辆的行驶速度(以下可以简称为“车速”)；横向减速度传感器124，用于检测作为在车辆中实际产生的横向加速度的实际横向加速度；和垂直加速度传感器126，其布置在每个车轮的安装部分上用于检测车身的该部分的垂直运动的加速度。在图1中，这些传感器100、120、122、124、126分别被示出为θ、δ、v、Gy和Gt。ECU 110还连接到每个逆变器104，由此ECU 110通过控制每个逆变器104来控制每个致动器30的操作。在ECU 110的计算机的ROM中，存储有诸如侧倾限制控制程序、操作模式改变程序的各种程序(后面将解释)，与稳定装14的控制有关的各种数据等。
2.控制设备的功能结构图4概念性地表达了作为控制稳定装置14的控制设备的ECU 110的功能。ECU 110构造成包括以下部分操作模式改变部分140，其改变致动器30的电动机70的操作模式(以下将更详细地解释)；和操作控制部分142，其控制电动机70被操作以进行主动侧倾控制。操作模式改变部分140构造成包括用于判断将被改变到的操作模式的三个确定部分，即取决于车速的确定部分144、取决于转向量的确定部分146和取决于路面状况的确定部分148。取决于车速的确定部分144是基于车速判断将被改变到的操作模式的功能部分。取决于转向量的确定部分146是基于转向量判断将被改变到的操作模式的功能部分。取决于路面状况的确定部分148是基于车辆所行驶的道路的路面状况来判断将被改变到的操作模式的功能部分。这三个确定部分144、146、148中的至少两个彼此协作来判断将被改变到的操作模式，或者这三个确定部分144、146、148中的仅一个判断将被改变到的操作模式。操作模式改变部分140还包括作为用于改变阈值速度和阈值转向量的阈值改变部分150，阈值速度和阈值转向量是在操作模式的判断中分别被取决于车速的确定部分144和取决于转向量的确定部分146所使用的阈值。操作控制部分142在用于主动控制致动器30的操作模式中工作，并且是允许电动机70被操作来进行侧倾限制控制的功能部分。将在关于根据由ECU 110执行的侧倾限制控制程序和操作模式改变程序的处理的说明中，解释上述功能部分的详细功能。
3.电动机的操作模式在本稳定器系统10中，每个稳定装置4的致动器30的电动机被设置成可操作在四个操作模式中，并且操作在基于预定条件所选择的四个操作模式之一中。电动机70的操作模式取决于电动机70的电动机相连接形式和电能供应状态。四个操作模式在电动机相连接形式和电能供应状态中的至少一个上彼此不同。通过改变每个逆变器104的切换元件的ON/OFF状态来改变操作模式。如图5所示，电动机70是三角形连接、三相、DC无刷电动机。逆变器104对电动机70的三相(U、V、W)中的每一个具有两个切换元件(FET)，即高(正)侧切换元件和低(负)侧切换元件。以下，逆变器104的六个切换元件将分别被称为“UHC”、“ULC”、“VHC”、“VLC”、“WHC”和“WLC”。通过改变六个切换元件各自的ON/OFF状态来改变电动机70的操作模式。
更具体而言，电动机70的四个操作模式包括其中电动机70的操作可控制的控制模式和其中不执行对电动机操作的控制的三个非控制模式。三个非控制模式包括待用模式、制动模式和自由模式。将参照示出每个逆变器104的切换元件的改变型式的图6来解释每个操作模式。
(i)控制模式控制模式是这样的操作模式，其中电动机相连接形式是电动机的操作可控制的形式并且其中电能被供应到电动机70。在控制模式中，根据被称为120°矩形波驱动系统的系统，各个切换元件UHC、ULC、VHC、VLC、WHC、WLC的ON/OFF状态按照图6所示的改变型式(其被分类为两种情况，即电动机70顺时针(CW)旋转的情况和电动机70逆时针(CCW)旋转的情况)取决于电动机70的电动机旋转角θ而改变。更具体而言，图6所示的每个型式设定用于每60°电角。因为本实施例中的电动机70是三相和六极电动机，该型式对与60°电角相对应的每20°电动机旋转角顺序地改变。在此电动机相连接形式中，在低侧的切换元件ULC、VLC、WLC受到占空控制。此处，“占空控制”是这样的控制，其中改变PWM(脉冲宽度调制)的脉冲启动时间对脉冲断开时间的比(占空比)，由此改变被供应到电动机70的电能的量。图6中每个符号“1*”表示那些切换元件处于占空控制之下的状态。注意，基于由致动器30的电动机旋转角传感器100产生的信号由相切换电路控制相改变时刻和脉冲接通/脉冲断开时刻。
如上所述，在控制模式中，电动机70的旋转方向和供应到电动机70的电能量能够可控制。所以，在此控制模式下可以执行普通的侧倾限制控制，具体而言主动侧倾限制控制。由于侧倾限制控制(其将被更详细地解释)，通过控制致动器30可以主动地改变稳定杆20施加的弹性力。
(ii)待用模式待用模式是非控制模式的一种。待用模式是这样的操作模式，其中电机相连接形式是电动机70的操作可控制的形式并且其中电能实际上不供应到电动机70。如图6所示，如在上述控制模式中一样，根据电动机70的旋转角θ改变各个切换元件UHC、ULC、VHC、VLC、WHC、WLC的ON/OFF状态。待用模式不同于控制模式之处在于，在低侧上的切换元件ULC、VLC、WLC不受到占空控制。可以认为执行占空控制使得占空比为零。换言之，不存在脉冲接通时间，并且没有电能实际上供应到电动机70。图6中的每个符号“0*”表示此状态。
在待用模式中，因为没有电能供应到电动机70，电动机70的操作不可控制，因此致动器30不主动操作。另一方面，如上所述地执行相的改变，因此此待用模式快速地处理到控制模式的转换。所以，待用模式不会受到控制延迟并且响应性或快速性良好。此外，在此模式中，根据电动机旋转角θ改变相，因此可以期待利用与各个切换元件UHC、ULC、VHC、VLC、WHC、WLC布置在一起的二极管进行能量回收。换言之，期待在稳定杆20的反向输入动作(这是指例如当分别布置在每个车轮的悬架弹簧上方和下方的上下构件接近和远离彼此时稳定杆20被扭转，并且作为稳定杆20扭转的结果电动机70被旋转)时，蓄电池102利用电动机70中产生的电动势引起的电能来充电。在这点上，在电动机70中产生能量回收引起的制动力，由此致动器30在一定程度上针对反向输入动作施加阻力。
(iii)制动模式制动模式是非控制模式中的一种。在此制动模式中，电动机相连接形式是电动机70的各相彼此连接的形式。更具体而言，在高侧上的全部切换元件UHC、VHC、WHC被置于ON状态中(闭合状态中)，如图6所示。由于被置于ON状态的这些切换元件UHC、VHC、WHC和与这些切换元件布置在一起的二极管，电动机70的各相被保持为如同它们彼此短路。所以，在稳定杆20的反向输入动作时，在电动机70中产生较大的电动势，因此对电动机70给予较大的制动力。所以，使致动器30进入其对于较高速度的反向输入动作几乎被锁止的状态，由此该对稳定杆构件22、24作为一个整体单元工作。即，在此制动模式中，稳定装置14保持在接近配备无致动器传统稳定杆的稳定装置的状态中，因此稳定杆20施加大致与传统稳定杆施加的弹性力相对应的弹性力。
(iv)自由模式自由模式是非控制模式中的一种。在自由模式中，电动机相连接形式是禁止电能供应到电动机70的相形式。更具体而言，全部切换元件UHC、ULC、VHC、VLC、WHC、WLC被置于OFF状态(断开状态)中，由此电动机70的各相被保持在接近电动机70的各相和相应逆变器104彼此切断的状态。所以，即使在发生到稳定杆20的反向输入动作时，在电动机70中也不产生电动势。因此，在电动机70中仅获得由嵌齿转矩、滑动阻力等产生的制动力，即电动机70几乎不施加阻力。换言之，该对稳定杆20被允许在相当自由的状态中相对于彼此旋转，因此稳定杆20不施加弹性力并且由此稳定装置14被置于其不作为稳定装置工作的状态中。同样在此模式中，形成有利用二极管的能量回收电路并且电动机70自身作为发电机工作。但是，因为能量回收电流不流动直到电动机70产生超过电源电压的电压，所以基本上没有能量回收电流流过并且基本上不会获得由能量回收产生的制动效应。
4.侧倾限制控制在本稳定器系统10中，在上述控制模式下执行侧倾限制控制，即主动限制车身侧倾的控制。执行侧倾限制控制，使得以短时间间隔(例如从十到数十毫秒范围的时间间隔)在ECU 110中执行图7的流程图所示的侧倾限制控制程序。注意，仅对电动机70的操作模式被置于控制模式中的时间段执行侧倾限制控制程序。还注意，ECU 100的执行侧倾限制控制程序的部分对应于上述操作控制部分142。
在侧倾限制控制中，首先基于车速传感器122的检测值在步骤S1(以下在适当处省略“步骤”)中获得车速v。接着，在S2中，基于操作角传感器120的检测值获得转向盘的操作角δ作为转向量。S2之后是S3，在S3中基于获得的车速v和操作角δ来获得估计横向加速度Gyc。对于估计横向加速度Gyc，基于车辆特性预先形成有使用车速和操作角作为变量的图。ECU 110存储表示该图的数据。在S3中参照该图数据获得估计横向加速度Gyc。
随后，在S4中，基于横向加速度传感器124的检测值获得实际横向加速度Gy，其是车辆中实际产生的横向加速度。S4之后是S5，在S5中基于估计横向加速度Gyc和获得的实际横向加速度Gy，确定在侧倾限制控制中被用作指标的指标横向加速度Gy*。更具体而言，根据以下方程式来确定指标横向加速度Gy*Gy*＝K1·Gyc+K2·Gy其中K1和K2表示增益并且是使用车速、转向速度等作为参数的变量。
S5之后是S6，在S6中基于S5中确定的指标横向加速度Gy*来确定电动机70的目标电动机旋转角θ*。具体而言，基于指标横向加速度Gy*，可以获得为了抵消指标横向加速度Gy*将由稳定杆20施加的弹性力，由此可以获得该对稳定杆构件22、24之间的相对旋转角。在如上构造的致动器30中，该相对旋转角与电动机70的旋转角具有对应性，因此可以确定作为电动机70的目标旋转角的目标电动机旋转角θ*。ECU 110存储使用指标横向加速度Gy*作为变量的目标电动机旋转角θ*的图数据。实际上，参照该图数据来确定目标电动机旋转角θ*。
随后，在S7中，基于所确定的目标电动机旋转角θ*来控制电动机70的旋转。具体而言，基于由电动机旋转角传感器100所检测到的实际电动机旋转角θ和目标电动机旋转角θ*之间的电动机旋转角偏差Δθ，来确定电动机70的旋转方向和将被供应到电动机70的电流量。表示旋转方向和电流供应量的信息作为命令被发送到相应的逆变器104。逆变器104控制相应的电动机70旋转以建立所命令的旋转方向和电流供应量。
对侧倾限制控制的上述解释只阐述了控制内容的概况。在本稳定器系统10中，设置两个稳定装置14，并且为两个稳定装置14中的每一个应用上述侧倾限制控制。实际上，执行各种复杂的处理，例如对目标电动机旋转角θ*(其作为用于两个装置14各自的控制的目标值)的判断，该判断将前后轮之间的侧倾刚度分布等考虑在内。但是，因为侧倾限制控制本身不直接涉及所要求保护的发明，所以其解释限于上述简要解释。
5.电动机操作模式的改变执行电动机70的操作模式的改变，使得由ECU 110执行操作模式改变程序。在本稳定器系统10中，图8-16的各个流程图所示的九个程序被准备为操作模式改变程序。作为车辆驾驶员进行的任意选择的结果而执行九个程序中的任何程序。在点火开关置于ON状态的情况下以相当短的时间间隔(例如，从十到数十毫秒范围中的时间间隔)执行全部九个程序。在某些情况下，所选择的程序通过分时与上述侧倾限制控制程序并行执行。九个程序具有各自的固有或独特的特性。所以，车辆的特性，具体而言稳定装置的特性根据被执行的程序种类而变化。下面，将参照各个流程图解释由九个程序各自实现的不同操作模式改变方案。
(a)第一操作模式改变方案第一操作模式改变方案是执行图8所示的第一操作模式改变程序的方案。根据此程序的处理，首先基于车速传感器122的检测值在步骤S11中检测到车速v。接着，在S12中，基于操作角传感器120的检测值获得转向盘的操作角δ。然后执行S3来判断车速v释放不小于阈值速度v1。在S13中判断传送v不小于阈值v1的情况下，执行S14来判断操作角δ是否不小于阈值角δ1(其是阈值转向量的一种)。在S14中判断操作角δ不小于阈值角δ1的情况下，执行S15来判断当前模式M(即，由程序的当前执行所确定的操作模式)是否为“控制模式”。相反，在S13中判断传送v小于阈值v1的情况下和在S14中判断操作角δ小于阈值角δ1的情况下，控制流程进行到S16，在S16中当前模式M被确定为“自由模式”。在确定当前模式M后，执行S17来判断当前模式是否与前次模式M′(即，由程序的前次执行所确定的操作模式)相同。在当前模式M与前次模式M′相同的情况下，控制流程进行到S18，在S18中维持电动机70的操作模式。在当前模式M与前次模式M′不同的情况下，控制流程进行到S19，在S19中电动机70的操作模式被改变到在当前执行的程序中所确定的当前模式M。即，用于维持或改变操作模式的信号被输出到逆变器104。在执行S18或S19之后，执行S20来进行将前次模式M′更新为当前模式M的处理。这样，完成了第一操作模式改变程序的一次执行。
作为由第一操作模式改变程序执行的一系列处理的结果，在车速很高并且转向量很大的情况下电动机70的操作模式被确定为控制模式，由此执行侧倾限制控制，而在车速很低并且转向量很小的情况下电动机70的操作模式被确定为作为非控制模式的自由模式。在这点上，阈值速度v1被设定为即使车辆转向时也不会发生很大侧倾的水平(例如，20-30km/h)，同时阈值操作角δ1被设定为与即使车辆在相当高速度下行驶时也不会发生很大侧倾的转向量相对应的水平。根据第一操作模式改变方案，在侧倾相当大的情形下，可以有效地限制侧倾。同时，在侧倾相当小的情形下，不允许稳定装置14响应于来自路面的反向输入动作表现出稳定器功能，由此车辆的驾乘舒适性被给予优先权。
上述操作模式改变部分140被构造为包括ECU 110执行根据第一操作模式改变程序的处理的部分。取决于车速的确定部分144被构造为包括ECU 110执行S13处的判断处理和基于此判断结果确定操作模式的处理的部分。取决于转向量的确定部分146被构造为包括ECU 110执行S14处的判断处理和基于此判断结果确定操作模式的处理的部分。在此第一操作模式改变方案中，取决于车速的确定部分144和取决于转向量的确定部分146彼此协作来确定电动机70的操作模式。
在以下第二至第九操作模式改变方案中，执行与第一操作模式改变程序相似的各个程序。所以，在对那些程序和由那些程序各自进行的处理的以下解释中，不解释那些程序中与上述第一操作模式改变程序相同的部分。同样，在以下操作模式改变方案的每一个中，操作模式改变部分140被构造为包括ECU 110执行根据所执行操作模式改变程序的处理的部分。类似地，取决于车速的确定部分144被构造为包括ECU 110执行基于车速的判断处理和基于此判断结果确定操作模式的处理的部分，同时取决于转向量的确定部分146被构造为包括ECU 110执行基于转向量的判断处理和基于此判断结果确定操作模式的处理的部分。所以，为了简化起见，省略了对于ECU 100的哪部分构成取决于车速的确定部分144或取决于转向量的确定部分146的解释。
(b)第二操作模式改变方案第二操作模式改变方案是执行图9所示的第二操作模式改变程序的方案。此第二操作模式改变方案与第一操作模式改变方案的不同之处在于，在车速很高并且转向量很小的情况下选择待用模式。因此，在此方案中，在车速很高并且转向量很小的情况下车辆的驾乘舒适性略差。但是，当在车辆高速行驶下作为转向量增大的结果而执行侧倾限制控制时，此方案确保了稳定装置14的良好快速性或响应性。
(c)第三操作模式改变方案第三操作模式改变方案是执行图10所示的第三操作模式改变程序的方案。在此第三操作模式改变方案中，操作模式可在上述四个操作模式之间改变。如在上述第二操作模式改变方案中一样，在车辆高速行驶期间，在转向量很大的情况下选择控制模式来执行侧倾限制控制，而在转向量很小的情况下选择待用模式。与第二操作模式改变方案不同，此第三操作模式改变方案设置成在车辆低速行驶期间，在转向量很大的情况下选择制动模式而在转向量很小的情况下选择自由模式。所以，在车速很低并且转向量很大的情况下，选择制动模式，由此确保与传统稳定器中一样大的侧倾限制效果。在这点上，在车速很低并且转向量很大的情况下可以选择控制模式来代替制动模式，虽然此修改方案不属于第三操作模式改变方案。
(d)第四操作模式改变方案第四操作模式改变方案是执行图11所示的第四操作模式改变程序的方案。如在上述操作模式改变方案中一样，在此第四操作模式改变方案中，在车速很高并且转向量很大的情况下选择控制模式，并且在车速很低并且转向量很小的情况下选择自由模式。此第四操作模式改变方案与上述操作模式改变方案的不同之处在于，在车速很高并且转向量很小的情况下以及在车速很低并且转向量很大的情况下选择制动模式。
此外，在此第四操作模式改变方案中，使得用于在高速行驶下判断转向量的阈值转向量即阈值操作角δ1(在S74处)和用于在低速行驶下判断转向量的阈值转向量即阈值操作角δ2(在S75处)彼此不同。具体而言，使得阈值操作角δ1高于阈值操作角δ2(δ1＞δ2)。车身的侧倾量取决于车速和转向量。车身的侧倾量随着车速的增大而增大。车身的侧倾量随着转向量的增大而增大。所以，因为使得阈值操作角δ1高于阈值操作角δ2(δ1＞δ2)，所以例如当车辆在操作角δ处于从δ1到δ2的范围中的恒定转向量下转弯时车速v改变越过阈值速度v1的情况下，防止了操作模式在控制模式和自由模式之间的改变。所以，此方案防止了操作模式在彼此间具有很大差距或差异的那些操作模式之间改变。换言之，此方案有效地避免了所谓的“振荡”。在这点上，在S74处的转向量判断中和在S75处的转向量判断中分别采用彼此不同的阈值转向量可以被理解为阈值转向量根据车速而改变。因此，阈值改变部分150被构造为包括ECU 110执行使得在S74处的处理中使用的阈值和在S75处的处理中使用的阈值彼此不同的处理的部分。
在第四操作模式改变方案中，阈值转向量根据车速而变化。此方案例如可以被修改如下转向量的判断在车速的判断之前，并且使得在转向量很大的情况下车速判断中使用的阈值速度和在转向量很小的情况下车速判断中使用的阈值速度彼此不同，由此减小例如车辆在恒定速度下行驶期间转弯时的控制差距。
(e)第五操作模式改变方案第五操作模式改变方案是执行图12所示的第五操作模式改变程序的方案。在此第五操作模式改变方案中，操作模式根据车辆是否正行驶在诸如颠簸道路、小坡道路等的不良状况道路上而改变。具体而言，在车速很高并且转向量很小的情况下，在S95处判断车辆是否行驶在不良状况道路上。在判断车辆正行驶在不良状况道路上的情况下，选择自由模式作为操作模式。另一方面，判断车辆没有行驶在不良状况道路上，选择待用模式。在对车辆正行驶在不良状况道路上的判断中，开始基于垂直加速度传感器124的检测值获得垂直加速度Gt。基于获得的垂直加速度Gt和在程序的当前执行之前此程序的先前执行中已经获得的一组垂直加速度Gt，如果垂直加速度Gt的改变程度满足预定条件则判断车辆正行驶在不良状况道路上。作为用于判断车辆行驶在不良状况道路上的算法，可以采用任何已知算法，并因此不在这里给出算法的详细解释。在本发明中，所谓的“波形”道路被判断为不良状况道路。
在此第五操作模式改变方案中，在行驶在不良状况道路上期间选择自由模式，由此确保了在行驶在不良状况道路上时车辆的良好驾乘舒适性。在此方案中，在车速很低的情况下，无论车辆是否行驶在不良状况道路上都选择自由模式。此外，因为可以想到在行驶在不良状况道路上期间，在高速下几乎不进行大转向操作，所以此第五操作模式改变方案广泛地处理在不良状况道路上的行驶。在此方案中，取决于路面状况的确定部分148被构造为包括ECU 100执行S95处的判断处理和基于此判断结果确定操作模式的处理的部分。
(f)第六操作模式改变方案第六操作模式改变方案是执行图13所示的第六操作模式改变程序的方案。此第六操作模式改变方案是这样的方案，其中基于行驶在不良状况道路上的判断对操作模式的改变被增加到上述第三操作模式改变方案。更具体而言，在此第六操作模式改变方案中，S116被执行以在车速很高并且转向量很小的情况下判断车辆是否正行驶在不良状况道路上，而S117被执行以在车速很低并且转向量很大的情况下判断车辆是否正行驶在不良状况道路上。在S116和S117处的判断的每一个中判断车辆正行驶在不良状况道路上的情况下，电动机70的操作模式被确定为自由模式。与第五操作模式改变方案相似，此第六操作模式改变方案在行驶在不良状况道路上期间给予车辆的驾乘舒适性优先权。在此方案中，取决于路面状况的确定部分148被构造为包括ECU 100执行S116和S117处的判断处理和基于此判断结果确定操作模式的处理的部分。
(g)第七操作模式改变方案第七操作模式改变方案是这样的方案，其中在上述第一操作模式改变方案中自由模式被待用模式所代替。因为待用模式如上所述地允许电动势的能量回收，此第七操作模式改变方案实现了确保良好动力效率(换言之，优良的节能特性)的稳定器系统10。
(h)第八操作模式改变方案第八操作模式改变方案是执行图15所示的第八操作模式改变程序的方案。在此第八操作模式改变方案中，上述第三操作模式改变方案中的自由模式被待用模式替代。如上正对第七操作模式改变方案所述地那样，此第八操作模式改变方案实现了确保优良的节能特性的稳定器系统10。
(i)第九操作模式改变方案第九操作模式改变方案是执行图16所示的第九操作模式改变程序的方案。在此第九操作模式改变方案中，上述第四操作模式改变方案中的自由模式被待用模式替代。如上正对第七和第八操作模式改变方案所述地那样，此第九操作模式改变方案实现了确保优良的节能特性的稳定器系统10。
本申请基于2004年12月28日递交的日本专利申请No.2004-381554，其内容通过引用而包含于此。
权利要求
1.一种用于车辆的稳定器系统(10)，包括稳定杆(20、22、24)，在其各个相反末端处连接到左右车轮；致动器(30)，其具有电动机(70)，并且作为所述电动机操作的控制的结果所述致动器改变由所述稳定杆表现出的弹性力；和控制设备(110)，其控制所述电动机的所述操作，所述稳定器系统的特征在于所述控制设备包括操作模式改变部分(140)，所述操作模式改变部分基于车辆行驶状态和路面状况中的至少一个来改变所述电动机的操作模式，所述操作模式取决于所述电动机的电动机相连接形式和电能供应状态。
2.如权利要求1所述的稳定器系统，其中所述操作模式改变部分在以下模式之间改变所述电动机的所述操作模式(a)控制模式，其中所述电动机相连接形式是所述电动机的所述操作可控制的形式并且其中电能被供应到所述电动机，和(b)非控制模式，其中所述控制设备不执行所述电动机的所述操作的所述控制。
3.如权利要求2所述的稳定器系统，其中所述操作模式改变部分在所述控制模式和非控制模式的一个操作模式之间改变所述电动机的所述操作模式，该非控制模式包括以下操作模式(b-1)待用模式，其中所述电动机相连接形式是所述电动机的所述操作可控制的形式并且其中电能不供应到所述电动机，(b-2)制动模式，其中所述电动机相连接形式是所述电动机的各相彼此连接的形式，和(b-3)自由模式，其中所述电动机相连接形式是禁止电能供应到所述电动机的各相的形式。
4.如权利要求1-3中任一项所述的稳定器系统，其中所述操作模式改变部分包括取决于车速的确定部分(144)，其基于作为所述车辆行驶状态的车辆行驶速度来确定将被改变到的所述电动机的所述操作模式。
5.如权利要求4所述的稳定器系统，其中在所述车辆的行驶速度小于预定阈值速度的情况下，所述取决于车速的确定部分确定所述电动机的所述操作模式为(b-3)自由模式，其中所述电动机相连接形式是禁止电能供应到所述电动机的各相的形式。
6.如权利要求1-3中任一项所述的稳定器系统，其中所述操作模式改变部分包括取决于转向量的确定部分(146)，其基于作为所述车辆行驶状态的车辆转向量来确定将被改变到的所述电动机的所述操作模式。
7.如权利要求1-3中任一项所述的稳定器系统，其中所述操作模式改变部分包括取决于车速的确定部分(144)，其基于作为所述车辆行驶状态的车辆行驶速度来确定将被改变到的所述电动机的所述操作模式；和取决于转向量的确定部分(146)，其基于作为所述车辆行驶状态的车辆转向量来确定将被改变到的所述电动机的所述操作模式。
8.如权利要求7所述的稳定器系统，其中所述取决于车速的确定部分通过所述车辆的所述行驶速度和预定阈值速度之间的比较来确定将被改变到的所述电动机的所述操作模式，并且所述取决于转向量的确定部分通过所述车辆的所述转向量和预定阈值转向量之间的比较来确定将被改变到的所述电动机的所述操作模式。
9.如权利要求7所述的稳定器系统，其中所述操作模式改变部分被设置成在所述车辆的所述转向量小于预定阈值转向量并且所述车辆的所述行驶速度小于预定阈值速度的情况下，所述取决于车速的确定部分和所述取决于转向量的确定部分确定所述电动机的所述操作模式被改变到(b-3)自由模式，其中所述电动机相连接形式是禁止电能供应到所述电动机的各相的形式；并且在所述车辆的所述转向量小于所述预定阈值转向量并且所述车辆的所述行驶速度不小于所述预定阈值速度的情况下，所述取决于车速的确定部分和所述取决于转向量的确定部分确定所述电动机的所述操作模式被改变到(b-1)待用模式，其中所述电动机相连接形式是所述电动机的所述操作可控制的形式并且其中电能不供应到所述电动机。
10.如权利要求7所述的稳定器系统，其中所述操作模式改变部分被设置成在所述车辆的所述转向量不小于预定阈值转向量并且所述车辆的所述行驶速度小于预定阈值速度的情况下，所述取决于车速的确定部分和所述取决于转向量的确定部分确定所述电动机的所述操作模式被改变到(b-2)制动模式，其中所述电动机相连接形式是所述电动机的各相彼此连接的形式；并且在所述车辆的所述转向量不小于所述预定阈值转向量并且所述车辆的所述行驶速度不小于所述预定阈值速度的情况下，所述取决于车速的确定部分和所述取决于转向量的确定部分确定所述电动机的所述操作模式被改变到(a)控制模式，其中所述电动机相连接形式是所述电动机的所述操作可控制的形式并且其中电能被供应到所述电动机。
11.如权利要求8所述的稳定器系统，其中所述操作模式改变部分包括阈值改变部分(150)，其基于所述车辆的所述转向量和所述车辆的所述行驶速度中的一个，来改变为所述车辆的所述转向量和所述车辆的所述行驶速度中的另一个设置的所述阈值转向量和所述阈值速度中的至少一个。
12.如权利要求1-3中任一项所述的稳定器系统，其中所述操作模式改变部分包括取决于路面状况的确定部分(150)，其基于所述路面状况来确定将被改变到的所述电动机的所述操作模式。
13.如权利要求12所述的稳定器系统，其中在所述路面状况不良的情况下，所述取决于路面状况的确定部分确定所述电动机的所述操作模式为(b-3)自由模式，其中所述电动机相连接形式是禁止电能供应到所述电动机的各相的形式。
14.如权利要求1-3中任一项所述的稳定器系统，其中所述电动机是直流无刷电动机。
15.如权利要求1-3中任一项所述的稳定器系统，还包括被构造为包括逆变器(104)的电源设备(102、104)，用于向所述电动机供应电能，其中通过改变所述逆变器的切换元件来改变所述电动机的所述操作模式。
全文摘要
本发明公开了一种用于车辆的稳定器系统(10)，包括稳定杆(20、22、24)，在其各个相反末端处连接到左右车轮；致动器(30)，其具有电动机(70)，并且作为所述电动机操作的控制的结果所述致动器改变由所述稳定杆施加的弹性力；和控制设备(110)，其控制所述电动机的所述操作，其中所述控制设备包括操作模式改变部分(140)，所述操作模式改变部分基于车辆行驶状态和路面状况中的至少一个来改变所述电动机的操作模式，所述操作模式取决于所述电动机的电动机相连接形式和电能供应状态。
文档编号B60G17/016GK1796167SQ200510130218
公开日2006年7月5日 申请日期2005年12月9日 优先权日2004年12月28日
发明者武马修一, 赵在成, 山田大介 申请人:丰田自动车株式会社, 爱信精机株式会社