车辆行为控制系统的制作方法

1.本发明涉及用于对车辆的行为进行控制的车辆行为控制系统。


背景技术：

2.近年来，在车辆中，大多使用线控转向式转向系统、主动稳定系统、电磁悬架系统等使用电动致动器来对车辆的行为进行控制的系统。在谋求车辆的电动化的过程中，要求这些车辆行为控制系统的节能化。例如，在下述专利文献所记载的转向系统中，设为在转舵范围的末端，就是说转舵端附近，限制向致动器的电力供给。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2012－218553号公报


技术实现要素：

6.在上述专利文献所记载的技术中，从减少转舵端处的向止动件的抵接载荷这一观点来看，效果值得期待，但从节能这一观点来看，很难说是充分的。就是说，如果从节能这一观点来看，则在车辆行为控制系统中还留有很多改良的余地，可以通过实施某种改良来提高车辆行为控制系统的实用性。本发明是鉴于这样的实际情况而完成的，其课题在于，提供实用性高的车辆行为控制系统。
7.为了解决上述问题，本发明的车辆行为控制系统是具备电动致动器和控制器的车辆行为控制系统，所述电动致动器搭载于车辆并且用于变更该车辆的姿势，所述控制器将该电动致动器的动作量或该电动致动器所产生的力作为控制对象来进行控制，其中，所述控制器被配置为：基于车辆应该采取的姿势和使车辆的姿势变化的因素中的至少一方来决定所述控制对象的目标值，并基于该目标值来向所述电动致动器供给电流；并且，在特定状况下，进行使向所述电动致动器供给的电流减小的电流减小处理。
8.发明效果
9.在本发明的车辆行为控制系统中，通过上述电流减小处理，在特定状况下，与不是特定状况时相比，向电动致动器的供给电流被减小，因此能期待一定程度上较大的节能效果。其结果是，本发明的车辆行为控制系统成为实用性高的车辆行为控制系统。
10.发明的方案
11.成为本发明的对象的车辆行为控制系统只要具备用于变更车辆的姿势的电动致动器(以下，有时仅称为“致动器”)和将该致动器的动作量或该致动器所产生的力(以下，有时称为“致动器力”)作为控制对象来进行控制的控制器即可，具体的构造、功能、用途等没有特别限定。致动器例如可以采用以电动马达为驱动源的致动器。致动器所变更的“车辆的姿势”是指，俯仰姿势、侧倾姿势(车身的前后方向、车宽方向的倾斜)、相对于车辆的行进方向的滑移角(转弯方向和转弯的程度)等。
12.具体而言，本发明可以应用于使车轮转舵的转向系统、具备平衡杆来抑制车身的
侧倾并且能对平衡杆所发挥的侧倾抑制力进行控制的主动稳定系统、向车身和车轮赋予弹跳和回弹方向的力并且能控制该力的主动悬架系统等。
13.更详细而言，在本发明的车辆行为控制系统是转向系统的情况下，该转向系统也可以是通过电动致动器所产生的力来对驾驶员的转向操作力进行辅助的系统，就是说，所谓的动力转向系统，此外，还可以是不依赖于驾驶员的转向操作力而通过致动器所产生的力对车轮进行转舵的系统，就是说，所谓的线控转向式的转向系统(以下，有时称为“线控转向系统”)。在线控转向系统的情况下，一般而言，致动器的动作量与车轮的转舵量处于特定的关系，因此将致动器的动作量作为控制器的控制对象即可。并且，控制器将方向盘等转向操作构件的操作量作为车辆应该采取的姿势的指标来掌握，基于该操作量来决定车轮的转舵量，即，致动器的动作量的目标值，并基于该目标值来将电流供给至致动器即可。
14.在本发明的车辆行为控制系统是主动稳定系统的情况下，致动器成为用于变更车身的侧倾姿势的致动器。具体而言，配置为在该车辆配设有两端分别连接于左右的车轮并且用于抑制车身的侧倾的平衡杆的情况下，对该平衡杆所发挥的侧倾抑制力进行变更即可。在该情况下，在平衡杆所发挥的侧倾抑制力依赖于致动器的动作量时，将控制器的控制对象设为该动作量，在平衡杆所发挥的侧倾抑制力依赖于致动器力时，将控制器的控制对象设为该致动器力即可。然后，控制器将产生于车身的横向加速度、车身的横摆角速度和车辆行驶速度(以下，有时称为“车速”)、作用于车身的横向力等作为使车辆的姿势变化的因素来掌握，基于该横向加速度等来决定致动器的动作量或致动器力的目标值，并基于该目标值将电流供给至致动器即可。
15.在本发明的车辆行为控制系统是主动悬架系统的情况下，致动器成为用于变更车身的俯仰姿势、侧倾姿势、弹跳姿势等，换言之，各车轮与车身在上下方向上的相对距离(以下，有时称为“行程量”)的致动器。在致动器力被配置为直接作用于车轮与车身之间的情况下，将该致动器力作为控制器的控制对象即可。致动器力也可以作为针对车身与车轮的相对动作的阻尼力发挥作用，此外，还可以作为用于直接变更行程量的力(以下，有时称为“行程量变更力”)发挥作用。进一步换言之，致动器力还可以作为将阻尼力的分量与行程量变更力的分量合成而得到的力发挥作用。例如，在致动器是变更车身的俯仰姿势、侧倾姿势的致动器的情况下，将致动器力，详细而言，致动器力的行程量变更分量作为控制器的控制对象即可。然后，控制器将作用于车身的前后加速度、横向加速度作为使车辆的姿势变化的因素来掌握，基于该前后加速度、横向加速度来决定致动器力的目标值，详细而言，致动器力的行程量变更分量的目标值，并基于该目标值来将电流供给至致动器即可。
16.在本发明的车辆行为控制系统中，在特定状况下进行上述电流减小处理。如果鉴于该车辆行为控制系统是用于对车辆的行为进行控制的系统，则预计通过减小向致动器供给的电流，与该控制相关的该系统的响应性，即，致动器的工作的响应性会降低。简言之，预计到致动器的动作量、致动器力达到预定的动作量、力为止要花费一定程度的时间。因此，就电流减小处理而言，理想的是，将对致动器不要求高的响应性的状况作为特定状况，在该状况下进行电流减小处理。具体而言，例如，考虑一般在车速低的情况下对该系统不要求高的响应性，将车速成为设定速度以下时视为上述特定状况，在此时进行电流减小处理即可。此外，例如，在该车辆被设为能通过由驾驶员进行的手动驾驶和自动驾驶这两方进行行驶的情况下，一般而言，考虑在自动驾驶时不进行要求高的响应性这样的车辆的操作，简单而
言，不进行某种程度的过激的操作，将通过自动驾驶进行行驶时视为上述特定状况，在此时进行电流减小处理即可。
17.关于进行电流减小处理时所遵循的方法没有特别限定，但例如，控制器按照以下具体说明那样的方法来进行电流减小处理即可。
18.如前文进行了说明的那样，控制器决定控制对象的目标值。进行按照一个方法的电流减小处理，因此可以将控制器配置为：仅在特定状况下对目标值实施低通滤波处理，或者，在特定状况下，与不是特定状况时相比，降低对目标值实施的低通滤波处理中的截止频率。低通滤波器会对目标值的输出产生延迟，通过低通滤波器能抑制目标值的急剧变化，此外，通过降低低通滤波器的截止频率，能进一步减慢目标值的变化速度。通过这样的方法，能减小向致动器供给的电流。
19.控制器可以配置为通过基于控制对象的实际值相对于目标值的偏差的反馈控制来向致动器供给电流。在这样的构成的情况下，进行按照另一个方法的电流减小处理，因此也可以将控制器配置为：在特定状况下，与不是特定状况时相比，减小该反馈控制中的增益。通过这样的方法，能减小向致动器供给的电流。另外，如后文详细说明的那样，反馈控制能以将比例分量、微分分量、积分分量相加的方式来进行。在该情况下，也可以在电流减小处理中仅减小用于决定作为有助于响应性的分量的比例分量和微分分量的增益。
20.需要说明的是，在电流减小处理中，既可以仅采用上述两个方法中的任一方，此外，也可以采用两方。
附图说明
21.图1是表示第一实施例的作为车辆行为控制系统的车辆用转向系统的整体构成的图。
22.图2是构成车辆用转向系统的转舵致动器的整体图和配设有转舵量传感器的部分的剖视图。
23.图3是用于对转舵马达和动作变换机构进行说明的转舵致动器的剖视图。
24.图4是表示用于基于车速来决定或设定转向齿轮传动比、低通滤波处理中的截止频率、用于决定转舵电流的比例项增益、微分项增益的映射图数据的曲线图。
25.图5是表示转向电子控制单元的功能的框图。
26.图6是用于对针对目标转舵量实施的低通滤波处理的效果进行说明的曲线图。
27.图7是在转向电子控制单元中执行的转舵控制程序的流程图。
28.图8是表示第二实施例的作为车辆行为控制系统的主动稳定系统的整体构成的图。
29.图9是表示构成主动稳定系统的前轮侧、后轮侧的稳定装置的图。
30.图10是稳定装置所具有的致动器的剖视图。
31.图11是在稳定器电子控制单元中执行的稳定控制程序的流程图。
32.图12是表示第三实施例的作为车辆行为控制系统的主动悬架系统的整体构成的图。
33.图13是表示构成主动悬架系统的悬架装置的图。
34.图14是表示悬架装置的电磁式致动器的剖视图。
35.图15是表示悬架装置的阻尼器的剖视图。
36.图16是表示悬架装置的实际装置模型和控制模型的概念图。
37.图17是在悬架电子控制单元中执行的悬架控制程序的流程图。
38.附图标记说明：
39.《车辆用转向系统》
40.10：车辆；12：车轮；14：转舵装置；16：方向盘(转向操作构件)；18：操作装置；20：转向电子控制单元(转向ecu)〔控制器〕；24：转舵马达〔电动马达〕；28：转舵致动器〔电动致动器〕；400：车速推定部；402：目标转舵量决定部；404：低通滤波器；406：积分元件；408：比例元件；410：比例项增益乘法运算器；412：微分项增益乘法运算器；414：积分项增益乘法运算器；416：微分器；418：积分器；420：变换器(inverter)；δ：操作量；θ：转舵量〔控制对象〕实际转舵量〔实际值〕；θ
*
：目标转舵量〔目标值〕；δθ：转舵量偏差；γ：转向齿轮传动比；is：转舵电流；v：车速；v
th
：阈车速；k
p
：比例项增益；k
pl
：低增益；k
ph
：高增益；kd：微分项增益；k
dl
：低增益；k
dh
：高增益；ki：积分项增益；fc：截止频率；f
cl
、f
cl1
、f
cl2
：低频；f
ch
：高频；t：时间常数
41.《主动稳定系统》
42.114：稳定装置；120：平衡杆；130：致动器；140：稳定器电子控制单元(稳定器ecu)〔控制器〕；170：电动马达；ψ：马达旋转角〔控制对象〕〔实际值〕；ψ
*
：目标马达旋转角〔目标值〕；δψ：马达旋转角偏差；gy：横向加速度；is：供给电流
43.《主动悬架系统》
44.220：悬架装置；250：电磁式致动器；276：电动马达；370：悬架电子控制单元(悬架ecu)〔控制器〕；gx：前后加速度；vu：簧上速度；f：致动器力；fu：簧上部振动衰减分量；fr：侧倾抑制分量〔控制对象〕〔目标值〕；f
p
：俯仰抑制分量〔控制对象〕〔目标值〕。
具体实施方式
45.以下，作为本发明的具体实施方式，参照附图对作为本发明的实施例的车辆用转向系统、主动稳定系统、主动悬架系统详细进行说明。需要说明的是，在本发明中，除下述实施例之外，还可以以所述〔发明的方案〕的项所记载的方式为代表，以基于本领域技术人员的知识实施了各种各样的变更、改良后的各种各样的方式来实施。
46.[实施例]
[0047]
[1]车辆用转向系统(第一实施例)
[0048]
以下，对第一实施例的作为车辆行为控制系统的车辆用转向系统(以下，有时仅称为“转向系统”)进行说明。
[0049]
(a)车辆用转向系统的构成
[0050]
i)整体构成
[0051]
如图1示意性地示出的那样，本转向系统是对分别作为车辆10的前轮的左右两个车轮12进行转舵的线控转向型的转向系统，大体上被配置为包括：转舵装置14，用于对这些车轮12进行转舵；操作装置18，具有作为由驾驶员进行操作的转向操作构件的方向盘16；以及作为控制器的转向电子控制单元20(以下，有时称为“转向ecu20”)，用于使转舵装置14执行与方向盘16的操作相应的车轮12的转舵。
[0052]
车轮12的每一个被转向节(省略图示)保持为可旋转，该转向节经由悬架装置可转
access memory：随机存取存储器)等构成；以及变换器，是转舵马达24、反作用力马达62各自的驱动电路(驱动器)。根据图1可知，转向ecu20，详细而言，转向ecu20的各变换器，经由转换器(converter)64连接于作为电源的电池66，向转舵马达24、反作用力马达62分别供给基于计算机的指令的电流。
[0061]
在转舵装置14、操作装置18中，为了检测它们的动作状态而设有各种传感器。转向ecu20基于这些传感器的检测值来进行控制。具体而言，在转舵致动器28设有用于检测转舵杆26的动作量，即，转舵杆26的左右方向的动作位置，来作为车轮12的转舵量(转舵角)θ的转舵量传感器80。如果参照表示在转舵致动器28中设有该转舵量传感器80的部分的截面的图2的(b)详细进行说明，则在转舵杆26形成有齿条82，并且具有与该齿条82啮合的小齿轮84的小齿轮轴86保持于壳体40。另外，该转舵致动器28是所谓动力转向系统中采用的致动器，小齿轮轴86经由扭杆88连接于输入轴90。在本转向系统中，在该转舵致动器28被用于动力转向系统的情况下，在设有用于检测操舵转矩的转矩传感器的部位设置转舵量传感器80，来代替该转矩传感器。
[0062]
另一方面，在操作装置18设有用于检测方向盘16的操作量(操作角)δ的操作量传感器92。转舵量传感器80、操作量传感器92是所谓转向传感器，是一般的构造，因此省略此处的详细说明。
[0063]
需要说明的是，在各车轮12设有用于检测作为各车轮的旋转速度的车轮速度vw的车轮速度传感器94，转向ecu20被设为基于该车轮速度传感器94的检测值来推定作为该车辆10的行驶速度的车速v。
[0064]
此外，本车辆10能进行自动驾驶，在仪表板设有用于执行自动驾驶的自动驾驶开关96，还设有用于切换行驶模式的行驶模式选择开关98。虽然省略详细说明，但行驶模式预先准备有优先燃料效率的eco模式和用于实现敏捷奔行的运动模式，行驶模式选择开关98被设为在这两个模式之间进行切换。该自动驾驶开关96、行驶模式选择开关98也与转向ecu20相连。
[0065]
(b)车辆用转向系统的控制
[0066]
在本转向系统中，作为控制器的转向ecu20，详细而言，转向ecu20的计算机为了控制车辆10的滑移角而对转舵致动器28执行车轮12的转舵的控制(以下，有时称为“转舵控制”)。此外，为了将针对由驾驶员进行的转向操作的操作反作用力赋予至方向盘16，对操作装置18，详细而言，对操作装置18的反作用力马达62执行反作用力控制。该反作用力控制是一般的控制，因此省略关于该反作用力控制的此处的说明，以下，对转舵控制详细进行说明。
[0067]
i)基本的转舵控制
[0068]
简言之，转舵控制是用于实现与操舵请求相应的车轮12的转舵的控制。在车辆10被手动驾驶的情况下，通过操作量传感器92检测到的方向盘16的操作量δ是操舵请求，转向ecu20基于该操作量δ来决定成为车轮12的转舵量θ的目标的目标转舵量θ
*
。如果详细说明，则本转向系统采用齿轮传动比可变转向系统(vgrs：variable gear ratio system)，转向ecu20基于通过车轮速度传感器94检测到的车轮速度vw来推定车辆10的车速v，决定与该车速v对应的转向齿轮传动比(转舵量θ与操作量δ之比)γ。转向齿轮传动比γ参照储存于该转向ecu20的映射图数据来决定。虽然省略详细说明，但如图4的(a)所示，转向齿轮传动比
γ被设定为车速v越高则转向齿轮传动比γ越小。然后，转向ecu20按照以下算式来决定目标转舵量θ
*
。
[0069]
θ
*
＝γ
·
δ
[0070]
另一方面，在通过自动驾驶开关96的操作使该车辆10自动驾驶的情况下，转向ecu20基于从自动驾驶电子控制单元(以下，有时称为“自动驾驶ecu”。省略图示)发送来的信息来获得目标转舵量θ
*
。
[0071]
需要说明的是，转舵量θ可以认为是转舵杆26的左右方向的移动量，即，转舵致动器28的动作量，成为本转向系统的转舵控制的控制对象。因此，目标转舵量θ
*
成为控制对象的目标值。另外，在本转向系统中，目标转舵量θ
*
被规定为转舵致动器28所具有的小齿轮轴86的旋转量(旋转位置)。
[0072]
转向ecu20经由转舵致动器28所具有的转舵量传感器80检测实际的转舵量θ(以下，有时称为“实际转舵量θ”)，来作为控制对象的实际值。转向ecu20决定作为实际转舵量θ相对于目标转舵量θ
*
的偏差的转舵量偏差δθ，并基于该转舵量偏差δθ，按照反馈控制的方法来决定供给至转舵马达24的电流(以下，有时称为“转舵电流”)is。详细而言，按照以下的算式来决定转舵电流is。
[0073]is
＝k
p
·
δθ+kd·
dδθ/dt+ki·
∫δθdt
[0074]
上述算式中的右边的第一项、第二项、第三项分别是比例分量、微分分量、积分分量，k
p
、kd、ki分别是比例项增益、微分项增益、积分项增益。转向ecu20基于如上述那样决定出的转舵电流is，经由变换器将电流供给至转舵马达24。
[0075]
ii)电流减小处理
[0076]
在本转向系统中，考虑节能化、省电化，在特定状况下，对向转舵致动器28的供给电流实施电流减小处理。以下，对该电流减小处理的内容进行说明。
[0077]
当供给至转舵致动器28的电流减小时，转舵致动器28所产生的力(以下，有时称为“致动器力”)会降低，转舵致动器28的动作可能会产生延迟。就是说，转舵致动器28的响应性会降低。具体而言，在车轮12的转舵中，实际转舵量θ的变化可能会引起不追随目标转舵量θ
*
的变化这样的事态。在目标转舵量θ
*
的变化大时，换言之，在进行比较急剧的转向操作时、需要比较大的致动器力时，该可能性会变高。
[0078]
因此，在本转向系统中，将进行电流减小处理的特定状况限定为对电动致动器的工作不要求高的响应性的状况。具体而言，例如，当车速v高时，作用于被转舵的车轮12的自对准转矩会变大，需要比较大的致动器力，此外，从车辆10的操作感、操作稳定性等观点出发，要求某种程度高的响应性。鉴于这些情况，在车速v低时，详细而言，在车速v为阈车速v
th
(例如，20km/h～30km/h)以下时，转向ecu20认定为是特定状况，并且进行电流减小处理。
[0079]
在本转向系统中，执行方法互不相同的两个电流减小处理。两个电流减小处理中的一方是对目标转舵量θ
*
实施的低通滤波处理(以下，有时仅称为“滤波处理”)。如果详细说明，则转向ecu20对如上述那样决定出的目标转舵量θ
*
执行禁止具有高于截止频率fc的频率的目标转舵量θ
*
的变化这样的处理，换言之，使具有高于截止频率fc的频率的目标转舵量θ
*
的变化产生延迟的处理。如图4的(b)的曲线图所示，截止频率fc在车速v为阈车速v
th
以下时被设为作为低的频率的低频f
cl
。在本车辆10中设定有两个行驶模式，其中一个行驶模式是重视节能性的eco模式，另一个行驶模式是重视车辆运动性能的运动模式。在曲线图中，
分别用实线、虚线示出eco模式、运动模式各自的截止频率fc的变化，根据该曲线图可知，考虑要求的响应性的程度的差异，在eco模式的情况下设定低频f
cl1
来作为低频f
cl
，在运动模式的情况下设定低频f
cl2
(＞f
cl1
)来作为低率f
cl
。根据曲线图可知，无论在哪个行驶模式下，截止频率fc都被设定为随着车速v超过阈车速v
th
而变高，截止频率fc逐渐变高，在一定程度以上的车速v下，截止频率fc被设定为高频f
ch
。另外，例如，低频f
cl1
可以设为5hz左右，低频f
cl2
可以设为10hz左右，高频f
ch
可以设为30hz左右。
[0080]
两个电流减小处理中的另一方是，在按照上述的反馈控制的方法的转舵电流is的决定中减小比例项增益k
p
、微分项增益kd的处理(以下，有时称为“增益减小处理”)。具体而言，如图4的(c)的曲线图所示，在车速v为阈车速v
th
以下时，与响应性相关的比例项增益k
p
、微分项增益kd分别被设定为低增益k
pl
、低增益k
dl
。并且，被设定为随着车速v超过阈车速v
th
而变高，比例项增益k
p
、微分项增益kd逐渐变高，在一定程度以上的车速v下，比例项增益k
p
、微分项增益kd被设定为高增益k
ph
、高增益k
dh
。
[0081]
此外，如前文进行了说明的那样，本车辆10被预先设为能通过手动驾驶和自动驾驶这两方进行行驶，在自动驾驶中，该车辆10被设定为只能进行比较缓慢的操舵。考虑该情况，转向ecu20被设为在被自动驾驶时，无论车速v如何，都作为特定状况来进行电流减小处理。
[0082]
详细而言，虽然在手动驾驶的情况下，滤波处理中的截止频率fc、转舵电流is的决定中的比例项增益k
p
、微分项增益kd如上述那样依赖于车速v来设定，但在自动驾驶的情况下，与车速v无关地，截止频率fc被设定为低频f
cl1
，比例项增益k
p
、微分项增益kd分别被设定为低增益k
pl
、低增益k
dl
。
[0083]
在本转向系统中，即使在不是特定状况的情况下也对目标转舵量θ
*
执行滤波处理，但也可以在不是特定状况的情况下不实施滤波处理。此外，在本转向系统中，在滤波处理、比例项增益k
p
、微分项增益kd的设定中，在车速v超过阈车速v
th
时，依赖于车速v而将截止频率fc、比例项增益k
p
、微分项增益kd分别设为从低频f
cl
、低增益k
pl
、低增益k
dl
起逐渐升高至高频f
ch
、高增益k
ph
、高增益k
dh
，但也可以是，在车速v超过阈车速v
th
时，将截止频率fc、比例项增益k
p
、微分项增益kd分别分阶段地设定为高频f
ch
、高增益k
ph
、高增益k
dh
。而且，在本转向系统中，作为电流减小处理，进行上述滤波处理中的截止频率fc的变更和转舵电流is的决定中的比例项增益k
p
、微分项增益kd的变更这两方，但也可以仅进行其中一方。
[0084]
iii)与转舵控制相关的功能框图
[0085]
如果用框图示出与包括上述的电流减小处理的转舵控制相关的转向ecu20的功能，则成为图5那样。转向ecu20具有车速推定部400，该车速推定部400基于通过车轮速度传感器94获得的四个车轮12各自的车轮速度vw来推定该车辆10的车速v，此外，转向ecu20具有目标转舵量决定部402，该目标转舵量决定部402基于该车速v，按照如图4的(a)所示那样的映射图数据来决定转向齿轮传动比γ，并基于该转向齿轮传动比γ和通过操作量传感器92检测到的方向盘16的操作量δ来决定目标转舵量θ
*
。
[0086]
并且，转向ecu20具有低通滤波器404，该低通滤波器404对通过目标转舵量决定部402决定出的目标转舵量θ
*
实施低通滤波处理。低通滤波器404是一般的构成，如果简单进行说明，则低通滤波器404被配置为包括积分元件406和比例元件408。比例元件408中的“a”由以下算式规定。
[0087]
a＝1/t
[0088]
其中，t：时间常数
[0089]
此外，低通滤波器404的传递函数g(s)如以下算式这样。
[0090]
g(s)＝1/(1+t
·
s)
[0091]
其中，s：拉普拉斯算子
[0092]
而且，时间常数t与截止频率fc的关系可以用以下算式表示。
[0093]
t＝1/(2
·
π
·
fc)
[0094]
如上所述，低通滤波器404依据行驶模式是自动驾驶还是手动驾驶，在车辆10被手动驾驶的情况下，基于推定出的车速v，参照图4的(b)所示那样的映射图数据来设定截止频率fc，此外，在车辆10被自动驾驶的情况下，将截止频率fc设定为低频f
cl1
。然后，基于设定的截止频率fc来决定时间常数t，并执行滤波处理。
[0095]
转向ecu20决定作为通过致动器28的转舵量传感器80检测到的实际转舵量θ相对于被实施了滤波处理的目标转舵量θ
*
的偏差的转舵量偏差δθ。转向ecu20具有比例项增益乘法运算器410、微分项增益乘法运算器412、积分项增益乘法运算器414、微分器416、积分器418，基于转舵量偏差δθ，经由比例项增益乘法运算器410决定转舵电流is的比例分量，经由微分器416、微分项增益乘法运算器412决定转舵电流is的微分分量，经由积分器418、积分项增益乘法运算器414决定转舵电流is的积分分量。然后，转向ecu20将这些分量相加来决定转舵电流is。在比例分量、微分分量的决定时，转向ecu20依据是自动驾驶还是手动驾驶，在车辆10被手动驾驶的情况下，基于推定出的车速v，参照图4的(c)所示那样的映射图数据来分别决定比例项增益k
p
、微分项增益kd，在车辆10被自动驾驶的情况下，将比例项增益k
p
、微分项增益kd分别设定为低增益k
pl
、低增益k
dl
。关于决定出的转舵电流is的指令被送至变换器420，变换器420将该电流供给至致动器28的转舵马达24。
[0096]
iv)通过电流减小处理获得的效果
[0097]
接着，参照图6对通过电流减小处理获得的效果，详细而言，对通过针对上述目标转舵量θ
*
的低通滤波处理获得的效果进行说明。图6的(a)、图6的(b)的曲线图分别示出未实施滤波处理的情况下的相对于时间t的经过的目标转舵量θ
*
、实际转舵量θ的变化、转舵电流is的变化，图6的(c)、图6的(d)的曲线图分别示出实施了滤波处理的情况下的相对于时间t的经过的目标转舵量θ
*
、实际转舵量θ的变化、转舵电流is的变化。需要说明的是，滤波处理中的截止频率fc被设定为5hz，在实施了滤波处理的情况和未实施滤波处理的情况下，转舵条件，就是说，车速v、方向盘16的操作量δ、操作速度dδ/dt等条件被设为相同。另外，方向盘16的操作在时刻t0开始。此外，转舵马达24是三相的无刷马达，转舵电流is示出了u相、v相、w相的每一个的电流。
[0098]
根据图6的(a)的曲线图可知，在未实施滤波处理的情况下，目标转舵量θ
*
的增加梯度比较陡，实际转舵量θ不会充分追随目标转舵量θ
*
。另一方面，根据图6的(c)的曲线图可知，在实施了滤波处理的情况下，目标转舵量θ
*
的增加梯度比较缓，实际转舵量θ会比较良好地追随目标转舵量θ
*
。其结果是，对图6的(b)的曲线图与图(d)的曲线图进行比较可知，与未实施滤波处理的情况相比，在实施了滤波处理的情况下各相的电流的振幅变小。就是说，转舵电流is由于实施滤波处理而减小。
[0099]
v)控制流程
[0100]
以上进行了说明的转舵控制通过转向ecu20的计算机以短的时间间隔(例如，几msec～几十msec)反复执行图7中用流程图表示的转舵控制程序来进行。以下，参照流程图对按照转舵控制程序的处理的流程简单进行说明。
[0101]
在按照转舵控制程序的处理中，首先，在步骤1(以下，省略为“s1”。其他的步骤也同样。)中，根据自动驾驶开关96的操作状态来判定车辆10是否被自动驾驶。在未被自动驾驶的情况下，即，被手动驾驶的情况下，在s2中，自动驾驶标志flad被设定为“0”。自动驾驶标志flad是在被手动驾驶时被设定为“0”，在被自动驾驶时被设定为“1”的标志。
[0102]
在后续的s3中，基于通过车轮速度传感器94检测到的各车轮12的车轮速度vw来推定该车辆10的车速v，在s4中，基于推定出的车速v，参照上述的图4的(a)所示那样的映射图数据来决定转向齿轮传动比γ。然后，在s5中，使用决定出的转向齿轮传动比γ，按照上述的算式来决定目标转舵量θ
*
。
[0103]
在s1中判定为被自动驾驶的情况下，在s6中，自动驾驶标志flad被设定为“1”，在s7中，基于从自动驾驶ecu发送来的信息来获取目标转舵量θ
*
。
[0104]
在接下来的s8中，进行基于自动驾驶标志flad的标志值的判定，在被手动驾驶的情况下，在s9中，基于行驶模式选择开关98的操作状态来确定在当前时间点被选择的行驶模式，即，确定是eco模式还是运动模式。然后，在s10中，基于确定出的在当前时间点的行驶模式和车速v，参照图4的(b)所示那样的映射图数据来设定滤波处理中的截止频率fc。另一方面，在被自动驾驶的情况下，在s11中，截止频率fc被设定为低频f
cl1
。然后，在s12中，对决定出的目标转舵量θ
*
实施上述那样的低通滤波处理。在该程序中被执行的低通滤波处理的具体过程是一般的过程，因此省略此处的说明。
[0105]
在后续的s13中，再次进行基于自动驾驶标志flad的标志值的判定。在被手动驾驶的情况下，在s14中，基于车速v，参照图4的(c)所示那样的映射图数据来设定在按照pid反馈控制规则的转舵电流is的决定中采用的比例项增益k
p
、微分项增益kd。另一方面，在被自动驾驶的情况下，在s15中，比例项增益k
p
、微分项增益kd分别被设定为低增益k
pl
、低增益k
dl
。
[0106]
在接下来的s16中，通过转舵量传感器80对实际转舵量θ进行检测，在s17中，决定作为实际转舵量θ相对于被实施了滤波处理的目标转舵量θ
*
的偏差的转舵量偏差δθ，并基于该转舵量偏差δθ和设定的比例项增益k
p
、微分项增益kd、积分项增益ki，用按照pid反馈控制规则的上述方法来决定应该供给至转舵马达24的转舵电流is。然后，在s18中，供给该转舵电流is，并且该转舵控制程序的一次执行结束。
[0107]
[2]主动稳定系统(第二实施例)
[0108]
以下，对第二实施例的作为车辆行为控制系统的主动稳定系统(以下，有时仅称为“稳定系统”)进行说明。需要说明的是，本稳定系统搭载于搭载有上述转向系统的车辆10。
[0109]
(a)主动稳定系统的构成
[0110]
如图8所示，本稳定系统被配置为包括分别配设于车辆10的前轮侧、后轮侧的两个稳定装置114。稳定装置114分别具备平衡杆120，该平衡杆120在两端部经由作为连结构件的连杆118连结于作为保持左右的车轮12的每一个的车轮保持构件的悬架下臂(省略图示)的每一个(图9参照)。该平衡杆120被配置为包括其被分割而成的一对平衡杆构件，即右平衡杆构件122和左平衡杆构件124。该一对平衡杆构件122、124分别经由作为电动致动器的
致动器130被连接为能相对旋转，大体而言，稳定装置114通过致动器130使左右的平衡杆构件122、124相对旋转来使平衡杆120整体的表观上的刚性(以下，有时称为“稳定器刚性”)变化来进行车身的侧倾抑制。需要说明的是，本稳定系统在前轮侧的稳定装置114和后轮侧的稳定装置114中有部分构成不同，因此，在以下的说明中，在特别需要对前轮侧和后轮侧进行区分的情况下，对前轮侧的附图标记添加f来记载，对后轮侧的附图标记添加r来记载，而且，在对左右进行区分的情况下，对各个附图标记添加fr、fl、rr、rl(分别意味着右前轮侧、左前轮侧、右后轮侧、左后轮侧)来记载。
[0111]
如图9的(a)所示，前轮侧稳定装置114f的各平衡杆构件122f、124f可以分别划分为大致在车宽方向延伸的扭杆部160fr、160fl以及被设为与各扭杆部160fr、160fl一体化并且与其交叉、大致向车辆后方延伸的臂部162。右平衡杆构件122f的扭杆部160fr形成得比较短，左平衡杆构件124f的扭杆部160fl形成得比较长。左平衡杆构件124f进一步被设为扭杆部160fl具有移位部163的形状，所述移位部163是以从轴线移位的状态弯曲的部分。另一方面，在后轮侧稳定装置114r中，如图9的(b)所示，一对平衡杆构件122r、124r可以分别划分为在大致车宽方向延伸为大致相同长度的扭杆部160rr、160rl以及被设为与各扭杆部160rr、160rl一体化并且与其交叉、大致向车辆前方延伸的臂部162。与前轮侧稳定装置114f不同，扭杆部160rr、160rl均呈直线的形状，致动器130与臂部162之间的长度被设为彼此大致相等。
[0112]
各平衡杆构件122f、122r、124f、124r的扭杆部160在接近于臂部162的部位，被固定地设于车身的支承部164支承为可旋转，并且被配置为相互同轴。前轮侧稳定装置114f、后轮侧稳定装置114r均以将左右的扭杆部160相连的方式配设有上述的致动器130，虽然将在后文详细说明，但各扭杆部160的端部(与臂部162相反的一侧的端部)分别连接于该致动器130。根据以上那样的构成，前轮侧稳定装置114f被设为致动器130配设于在车宽方向上从中央部向右侧移位后的位置的构造，后轮侧稳定装置114r被设为致动器130配设于车宽方向的大致中央部的构造。另一方面，各臂部162的端部(与扭杆部160侧相反的一侧的端部)经由连杆118连结于车轮保持构件。需要说明的是，前轮侧稳定装置114f被设为固定地设于扭杆部160fl的限制构件166和致动器130抵接于两个支承部164的相互面对的侧面，由此车宽方向的位置变动被限制，后轮侧稳定装置114r被设为分别固定地设于扭杆部160rr、160rl的限制构件166的每一个抵接于两个支承部164的相互面对的侧面，由此车宽方向的位置变动被限制。
[0113]
就致动器130而言，在前轮侧与后轮侧的稳定装置114中均采用相同的构造，如图10示意性地示出的那样，被配置为包括作为驱动源的电动马达170和使电动马达170的旋转减速的减速器172。该电动马达170和减速器172设于作为致动器130的外壳构件的壳体174内。根据图可知，左平衡杆构件124固定地连接于壳体174的端部，此外，右平衡杆构件122以伸入至壳体174内的状态被配设，并且被支承为能相对于壳体174旋转且不能在轴向移动。该右平衡杆构件122的存在于壳体174内的端部连接于减速器172。
[0114]
电动马达170被配置为包括：多个定子线圈184，沿着壳体174的周壁的内表面固定地配置于一个圆周上；中空状的马达轴186，以可旋转的方式保持于壳体174；以及永久磁铁188，在马达轴186的外周以与定子线圈184面对的方式固定地配设于一个圆周上。电动马达170是定子线圈184作为定子发挥功能、永久磁铁188作为转子发挥功能的马达，被设为三相
的dc无刷马达。
[0115]
减速器172具备波动发生器(波发生器)190、柔性齿轮(柔轮)192以及齿圈(刚轮)194，并且该减速器172被配置为包括谐波齿轮机构。波动发生器190被配置为包括椭圆状凸轮和嵌入该凸轮的外周的球轴承，并且该波动发生器190固定于马达轴186的一端部。柔性齿轮192被设为周壁部呈可弹性变形的杯形状，在周壁部的开口侧的外周形成有多个齿。该柔性齿轮192连接于前文进行了说明的右平衡杆构件122，并被该右平衡杆构件122支承。详细而言，右平衡杆构件122贯通马达轴186，在从该马达轴186伸出的端部处，通过在贯通作为该减速器172的输出部的柔性齿轮192的底部的状态下与该底部锯齿嵌合而被连接为不能相对旋转且不能在轴向相对移动。齿圈194大致呈环状，在内周形成有多个(比柔性齿轮192的齿数稍多的数量，例如多两个的数量)齿，并且该齿圈194固定于壳体174。柔性齿轮192的周壁部外嵌于波动发生器190而弹性变形为椭圆状，该柔性齿轮192被设为在位于椭圆的长轴方向的两个部位处与齿圈194啮合，在其他的部位处不啮合的状态。当波动发生器190旋转一周(360度)时，就是说，当电动马达170的马达轴186旋转一周时，使柔性齿轮192和齿圈194相对旋转它们的齿数的差分。
[0116]
根据以上的构成，在由于车辆10的转弯等，在使左右的车轮12的一方与车身的距离和左右的车轮12的另一方与车身的距离产生相对变化的力即侧倾力矩作用于车身的情况下，使左右的平衡杆构件122、124相对旋转的力，就是说，对致动器130的外部受力会发挥作用。在该情况下，在通过作为电动马达170所产生的力的马达力(电动马达170是旋转马达，因此可以认为是旋转转矩，因此有时称为旋转转矩)，致动器130发挥与其外部受力平衡的力来作为致动器力时，由这两个平衡杆构件122、124构成的一个平衡杆120被扭转。通过该扭转产生的弹性力成为与侧倾力矩对抗的力，即，侧倾抑制力。并且，如果通过马达力使致动器130的旋转位置(就是动作位置)变化，由此使左右的平衡杆构件122、124的相对旋转位置变化，则上述侧倾抑制力会变化，从而能使车身的侧倾量变化。本稳定装置114被设为能如此使稳定器刚性变化的装置。
[0117]
需要说明的是，在致动器130中，在壳体174内设有用于检测作为马达轴186的旋转角度，即，电动马达170的旋转角度的马达旋转角ψ的马达旋转角传感器196。马达旋转角传感器196在本致动器130中以编码器为主体，马达旋转角ψ作为指示左右的平衡杆构件122、124的相对旋转角度(相对旋转位置)，换言之，致动器130的动作量即旋转量的指标，被用于致动器130的控制，就是说，稳定装置114的控制。
[0118]
如图8所示，从电池66向致动器130所具备的电动马达170供给电力。在本稳定系统中，设有用于使由电池66产生的供给电压升压的转换器64，电源被配置为包括该转换器64和电池66。在转换器64与两个稳定装置114之间设有稳定器电子控制单元(以下，有时仅记载为“稳定器ecu”)140。虽然省略图示，但稳定器ecu140被配置为包括分别作为电动马达170的驱动电路的两个变换器；以及计算机，具备cpu、rom、ram等，该稳定器ecu140作为对致动器130进行控制的控制器发挥功能。经由稳定器ecu140所具有的变换器向两个稳定装置114各自所具有电动马达170供给电力。需要说明的是，电动马达170被恒压驱动，因此供给电能通过变更供给电流量来变更，电动马达170发挥与该供给电流量相应的力。另外，供给电流量的变更通过变换器变更基于pwm(pulse width modulation：脉宽调制)的脉冲开启(pulse-on)时间与脉冲关闭(pulse-off)时间之比(占空比)来进行。
[0119]
如果参照图8进行说明，则在稳定器ecu140中，与上述马达旋转角传感器196一起，连接有用于检测作为转向操作构件的方向盘16的操作量(操作角)δ的操作量传感器92、检测作为实际产生于车身的横向加速度gy的实际横向加速度gyr的横向加速度传感器198。在稳定器ecu140还连接有设于四个车轮12的每一个并且用于检测各个车轮速度vw的车轮速度传感器94，稳定器ecu140的计算机被设为基于该车轮速度传感器94的检测值来检测车速v。
[0120]
(b)主动稳定系统的控制
[0121]
如上所述，本稳定系统具备前轮侧、后轮侧的两个稳定装置114，作为控制器的稳定器ecu140按照所设定的侧倾刚性分配来分别单独地控制这两个稳定装置114。如上所述，这两个稳定装置114是大致相同的构造，针对两个稳定装置114各自的控制也大致相同。鉴于该情况，在以下的说明中，无论是前轮侧还是后轮侧，都对一个稳定装置114的控制进行说明。
[0122]
i)基本的控制
[0123]
稳定器ecu140基于指示车身所受到的侧倾力矩的侧倾力矩指标量来决定致动器130的目标旋转位置，并以致动器130的旋转位置成为该目标旋转位置的方式进行控制。需要说明的是，在此所说的致动器130的旋转位置意味着致动器130的动作量，在以侧倾力矩完全未作用于车身的状态为基准状态，并以该基准状态下的致动器130的旋转位置为中立位置的情况下，意味着从该中立位置起的旋转量。换言之，意味着作为致动器130的动作位置相对于中立位置的位移量的对中立位置位移量。此外，致动器130的旋转位置与作为电动马达170的旋转角的马达旋转角处于对应关系，因此，在实际的控制中，使用马达旋转角ψ来代替致动器130的旋转位置。进而言之，致动器130是用于变更车辆10的姿势，详细而言，用于变更车身的侧倾姿势的电动致动器，作为控制器的稳定器ecu140以致动器130的动作量，即，电动马达170的马达旋转角ψ为控制对象进行控制。
[0124]
如果对稳定装置114的控制进一步具体地进行说明，则作为上述侧倾力矩指标量的横向加速度gy是使车辆10的姿势变化的因素，稳定器ecu140基于该横向加速度gy，为了得到适当的稳定器刚性而决定作为马达旋转角ψ的目标值的目标马达旋转角ψ
*
。详细而言，稳定器ecu140基于通过操作量传感器92检测到的方向盘16的操作量δ以及基于通过车轮速度传感器94检测到的各车轮12的车轮速度vw而推定出的车速v来推定横向加速度gy(以下，将该横向加速度gy称为“推定横向加速度gy
e”)，并基于该推定横向加速度gye和作为通过横向加速度传感器198检测到的实际的横向加速度gy的实际横向加速度gyr，按照以下算式来决定作为用于控制的横向加速度gy的控制横向加速度gy
*
。
[0125]
gy
*
＝ke·
gye+kr·
gyr[0126]
其中，ke、kr：权重系数
[0127]
稳定器ecu140基于决定出的控制横向加速度gy
*
来决定目标马达旋转角ψ
*
。详细而言，以实现与该控制横向加速度gy
*
对应的适当的稳定器刚性的方式，决定目标马达旋转角ψ
*
。另一方面，稳定器ecu140通过旋转角传感器196来检测作为马达旋转角ψ的实际值的实际马达旋转角ψ。稳定器ecu140基于作为实际马达旋转角ψ相对于目标马达旋转角ψ
*
的偏差的马达旋转角偏差δψ，按照pid反馈控制方法来决定向电动马达170的供给电流is。具体而言，按照与转向系统中的算式同样的以下算式来决定供给电流is。
[0128]is
＝k
p
·
δψ+kd·
dδψ/dt+ki·
∫δψdt
[0129]
然后，稳定器ecu140基于如上述那样决定出的供给电流is，经由变换器将电流供给至电动马达170。
[0130]
ii)电流减小处理
[0131]
在本稳定系统中，考虑节能化、省电化，也在特定状况下对向致动器130的供给电流进行电流减小处理。以下，对本稳定系统中的电流减小处理的内容进行说明。
[0132]
在本稳定系统中，与上述转向系统同样地，考虑致动器130的响应性等，稳定器ecu140被设为将该车辆10的车速v为阈车速v
th
(例如，20km/h～30km/h)以下时以及车辆10被自动驾驶时认定为特定状况，来进行电流减小处理。
[0133]
在本稳定系统中，与上述转向系统不同，作为电流减小处理，仅进行在按照反馈控制的方法的供给电流is的决定中减小比例项增益k
p
、微分项增益kd的增益减小处理，而不进行针对致动器的目标动作量的低通滤波处理。不过，在本稳定系统中，针对比例项增益k
p
、微分项增益kd分别设高增益k
ph
、高增益k
dh
以及低增益k
pl
、低增益k
dl
，稳定器ecu140仅将比例项增益k
p
、微分项增益kd在不是特定状况的情况下分别设定为高增益k
ph
、高增益k
dh
，在是特定状况的情况下分别设定为低增益k
pl
、低增益k
dl
。就是说，与上述转向系统不同，不进行使比例项增益k
p
、微分项增益kd根据车速v而在高增益k
ph
、高增益k
dh
与低增益k
pl
、低增益k
dl
之间渐变。在以上进行了说明那样的电流减小处理中，也能充分地谋求本稳定系统的节能化、省电化。
[0134]
在本稳定系统中，电动马达170的旋转角是控制对象。虽然省略详细说明，但在本稳定系统中，作为电流减小处理，也可以对作为该控制对象的目标值的目标马达旋转角ψ
*
实施与上述转向系统中的低通滤波处理同样的低通滤波处理。此外，在上述增益减小处理中，也可以与上述转向系统中的增益减小处理同样地，使比例项增益k
p
、微分项增益kd根据车速v而在高增益k
ph
、高增益k
dh
与低增益k
pl
、低增益k
dl
之间渐变。
[0135]
在上述转向系统中，通过框图对作为控制器的转向ecu20的功能进行了说明，但作为本稳定系统的控制器的稳定器ecu140的功能也是同样的，因此省略使用框图的说明。
[0136]
iii)控制流程
[0137]
以上进行了说明的稳定装置114的控制通过稳定器ecu140的计算机以短的时间间隔(例如，几msec～几十msec)反复执行图11中用流程图表示的稳定控制程序来进行。以下，参照流程图对按照稳定控制程序的处理的流程简单进行说明。
[0138]
在按照稳定控制程序的处理中，首先，在s21中，基于通过车轮速度传感器94检测到的各车轮12的车轮速度vw来推定该车辆10的车速v，在s22中，经由操作量传感器92检测方向盘16的操作量δ。在s23中，基于该车速v、操作量δ来对推定横向加速度gye进行推定。在后续的s24中，通过横向加速度传感器198检测实际横向加速度gyr，在s25中，基于推定横向加速度gye和实际横向加速度gyr，如上述那样决定控制横向加速度gy
*
。
[0139]
在接下来的s26中，基于决定出的控制横向加速度gy
*
来决定目标马达旋转角ψ
*
，在s27中，通过旋转角传感器196检测实际马达旋转角ψ。
[0140]
在s28中，判定该车辆10是否被自动驾驶，在被手动驾驶的情况下，在s29中，判定车速v是否为阈车速v
th
以下。在判定为车速v超过阈车速v
th
的情况下，在s30中，将比例项增益k
p
、微分项增益kd分别设定为高增益k
ph
、高增益k
dh
。另一方面，在被自动驾驶的情况下以
及在s29中判定为车速v为阈车速v
th
以下的情况下，在s31中，将比例项增益k
p
、微分项增益kd分别设定为低增益k
pl
、低增益k
dl
。
[0141]
然后，在s32中，决定作为实际马达旋转角ψ相对于目标马达旋转角ψ
*
的偏差的马达旋转角偏差δψ，并基于该马达旋转角偏差δψ和所设定的比例项增益k
p
、微分项增益kd、积分项增益ki，通过按照pid反馈控制规则的上述方法来决定向致动器130的电动马达170的供给电流is。在s33中，经由变换器供给该供给电流is，并且该稳定控制程序的一次执行结束。
[0142]
[3]主动悬架系统(第三实施例)
[0143]
以下，对作为第三实施例的车辆行为控制系统的主动悬架系统(以下，有时仅称为“悬架系统”)进行说明。需要说明的是，本悬架系统搭载于搭载有上述转向系统、上述稳定系统的车辆10。
[0144]
(a)主动悬架系统的构成
[0145]
如图12所示，第三实施例的悬架系统被配置为包括：四个悬架装置220，与前后左右四个车轮12对应地设置；以及控制系统，负责这些悬架装置220的控制。将作为转舵轮的前轮的悬架装置220和作为非转舵轮的后轮的悬架装置220视为除了能对车轮12进行转舵的机构之外大致同样的构成，因此，就悬架装置220的构成的说明而言，以后轮的悬架装置220为代表进行说明。
[0146]
i)悬架装置的构成
[0147]
如图13所示，悬架装置220是独立悬架式的装置，被设为多连杆式悬架装置。悬架装置220具备分别作为悬架臂的第一上臂230、第二上臂232、第一下臂234、第二下臂236、束角控制臂(toe control arm)238。五条臂230、232、234、236、238各自的一端部可转动地连结于车身，另一端部可转动地连结于将车轮12保持为可旋转的车轴架(axle carrier)240。通过这五条臂230、232、234、236、238，车轴架240被允许相对于车身沿着固定的轨迹上下移动。
[0148]
悬架装置220具备：串联配置的两个压缩螺旋弹簧246、248；作为电动致动器的电磁式致动器(以下，有时仅称为“致动器”)250；以及液压式的阻尼器252。这两个螺旋弹簧246、248相互协作地作为将簧上部和簧下部弹性地连结的悬架弹簧发挥功能。此外，致动器250是作为减震器发挥功能的致动器，配设于作为簧上部的一个构成部分的设于轮胎壳体的安装部254与作为簧下部的一个构成部分的第二下臂236之间。
[0149]
ii)电磁式致动器的构成
[0150]
如图14所示，各悬架装置220所具备的致动器250被配置为包括：外管260；以及内管262，嵌入至该外管260并且从该外管260的上端部向上方突出。虽然将在后文详细说明，但外管260经由具有压缩螺旋弹簧248来作为构成要素的连结机构264连结于第二下臂236，此外，内管262在其上端部连结于安装部254。
[0151]
在外管260中，在其内表面设有在致动器250的轴向延伸的一对引导槽266，另一方面，在内管262中，在其下端部附设有一对键268。这一对键268分别嵌入至一对引导槽266，通过该键268和引导槽266，外管260和内管262被设为不能相对旋转且能在轴向相对动作。另外，在外管260的上端部设有防尘密封件270，该防尘密封件270被设为防止来自外部的尘埃、泥等的侵入。
[0152]
此外，致动器250具有：中空的螺杆272，形成有外螺纹；螺母274，保持轴承滚珠并且与螺杆272螺合；以及电动马达276。
[0153]
电动马达276固定并容纳于马达外壳278，该马达外壳278的凸缘部固定于安装部254的上表面，由此，相对于安装部254被固定。需要说明的是，形成为凸缘状的内管262的上端部也固定于马达外壳278的凸缘部，通过这样的构造，内管262固定地连结于安装部254。
[0154]
作为电动马达276的旋转轴的马达轴280被设为中空轴，与螺杆272的上端部一体地连接。就是说，螺杆272以将马达轴280延长的状态配设于内管262内，并被电动马达276赋予旋转力。另一方面，支承筒282以将螺杆272容纳于内部的状态固定于外管260的底部，螺母274固定于支承筒282的上端部。螺杆272与固定于支承筒282的状态的螺母274螺合，通过该螺杆272和螺母274构成螺纹机构284。
[0155]
根据以上那样的构造，致动器250被设为具备：簧上部侧单元286，被配置为包括内管262、马达外壳278、电动马达276、螺杆272等；以及簧下部侧单元288，被配置为包括外管260、支承筒282、螺母274等。致动器250被设为：伴随着簧上部与簧下部的相对动作，簧上部侧单元286与簧下部侧单元288相对动作，从而螺杆272和电动马达276旋转。而且，致动器250通过电动马达276向螺杆272赋予旋转力来产生作为针对簧上部侧单元286与簧下部侧单元288的相对动作的力的致动器力。另外，该致动器力经由压缩螺旋弹簧248作用于簧上部和簧下部。
[0156]
iii)阻尼器的构成
[0157]
各悬架装置220所具备的阻尼器252构成为缸装置，配置于致动器250与第二下臂236之间。阻尼器252具有大致圆筒状的壳体290。就该壳体290而言，在固定地设于其下端部的连结部292处连结于第二下臂236，并在内部容纳有工作液。在壳体290的内部配设有活塞294，该活塞294将壳体290的内部划分为作为两个液室的上液室296和下液室298，并且被设为能相对于壳体290滑动。
[0158]
此外，阻尼器252具有活塞杆300，该活塞杆300在下端部处连结于活塞294，并且从壳体290的盖部伸出。活塞杆300贯通设于外管260的底部的孔，并且，也贯通螺杆272和马达轴280，在上端部处固定于马达外壳278。
[0159]
阻尼器252具有类似于双管式的减震器的构造。如果参照图15进一步详细说明，则壳体290被设为具有外筒302和内筒304的双重构造，在外筒302与内筒304之间形成有缓冲室306。此外，在壳体290内的底部附近设有分隔壁308，并形成有经由连通孔310与缓冲室306相通的辅助液室312。就是说，下液室298和缓冲室306经由辅助液室312连通。
[0160]
在活塞294中设有在轴向贯通该活塞294，并使上液室296与下液室298连通的多个连通路314、316(在图15中分别图示出两个)。此外，在活塞294中，在其下表面和上表面分别设有弹性材料制的呈圆板状的阀构件318、320，通过阀构件318将连通路314的下液室298侧的开口堵塞，并通过阀构件320将连通路316的上液室296侧的开口堵塞。
[0161]
此外，在分隔壁308中，与活塞294同样地，设有使下液室298与辅助液室312连通的多个连通路322、324(在图15中分别图示出两个)。此外，在分隔壁308中，在其下表面和上表面分别设有弹性材料制的呈圆板状的阀构件326、328，通过阀构件326将连通路322的辅助液室312侧的开口堵塞，并通过阀构件328将连通路324的下液室298侧的开口堵塞。
[0162]
例如，在使活塞294在壳体290内向上方移动的情况下，上液室296内的工作液的一
部分通过连通路314向下液室298流动，并且缓冲室306的工作液的一部分通过连通路324流入至下液室298。此时，工作液使阀构件318、阀构件328挠曲而流入至下液室298内，由此对活塞294的向上方的移动赋予阻力。另一方面，在使活塞294在壳体290内向下方移动的情况下，下液室298内的工作液的一部分通过连通路316向上液室296流动，并且通过连通路322流出至缓冲室306。此时，工作液使阀构件320、阀构件326挠曲而从下液室298流出，由此对活塞294的向下方的移动赋予阻力。
[0163]
根据上述那样的构造，阻尼器252被设为具备流通阻力赋予机构，该流通阻力赋予机构伴随着活塞294相对于壳体290的上下移动，而允许上液室296与下液室298之间以及下液室298与缓冲室306之间的工作液的流通，并且赋予针对该流通的阻力。就是说，阻尼器252被设为产生针对簧上部与簧下部的相对动作的阻力，就是说，产生针对该相对动作的阻尼力。
[0164]
iv)悬架弹簧以及连结机构的构成
[0165]
在壳体290的外周部，下部弹簧座340被附设为凸缘状。另一方面，在外管260的外周部，中间弹簧座342被附设为凸缘状。压缩螺旋弹簧248以被该下部弹簧座340和中间弹簧座342夹着的方式以压缩状态进行配设。而且，上部弹簧座346经由防振橡胶344附设于安装部254的下表面。压缩螺旋弹簧246以被中间弹簧座342和上部弹簧座346夹着的方式以压缩状态进行配设。
[0166]
根据这样的构造，压缩螺旋弹簧246作为将簧上部和簧下部侧单元288弹性地连结的连结弹簧发挥功能，压缩螺旋弹簧248作为将簧下部侧单元288弹性地支承于簧下部的支承弹簧发挥功能。因此，压缩螺旋弹簧246和压缩螺旋弹簧248通过彼此协作来作为将簧上部和簧下部弹性地连结的悬架弹簧发挥功能，此外，压缩螺旋弹簧248被设为将簧下部和簧下部侧单元288弹性地连结的连结机构264的构成要素。
[0167]
就是说，在本悬架装置220中，致动器250的簧上部侧单元286作为固定单元，固定地连结于作为单元固定部的簧上部，另一方面，簧下部侧单元288作为浮动单元，浮动支承于作为单元浮动支承部的簧下部。另外，在本悬架装置220中，簧下部侧单元288通过压缩螺旋弹簧246也浮动支承于簧上部。
[0168]
连结机构264被设为允许簧下部侧单元288相对于簧下部的相对动作，但该相对动作中的簧下部侧单元288与簧下部的相对位移被连结机构264所具有的相对位移限制机构350限制。相对位移限制机构350由外管260的底部、阻尼器252的壳体290的上端部、附设于外管260的底部的筒状的裙部352、附设于壳体290的外周部的卡定环354等构成。
[0169]
具体而言，在簧下部侧单元288接近于簧下部的情况下，通过外管260的底部隔着缓冲橡胶356抵接于阻尼器252的壳体290的上端部来限制该接近。另一方面，在簧下部侧单元288从簧下部分离的情况下，通过上述裙部352的形成为内凸缘状的下端部隔着缓冲橡胶358抵接于上述卡定环354来限制该分离。
[0170]
v)控制系统的构成
[0171]
在本实施例的悬架系统中，如图12所示，详细而言，设有作为用于以各致动器250的致动器力为控制对象来控制四个致动器250的工作的控制器的悬架电子控制单元370(以下，有时省略为“悬架ecu370”)。悬架ecu370以具备cpu、rom、ram等的计算机为主体构成，包括分别作为各致动器250所具有的电动马达276的驱动电路的四个变换器。变换器的每一个
经由转换器64连接于作为电源的电池66，并连接于对应的致动器250的电动马达276。各电动马达276是dc无刷马达，被恒压驱动。各致动器250的致动器力的控制通过对流向各电动马达276的电流进行控制来进行。该电流的控制通过变更pwm(pulse width modulation：脉宽调制)中的脉冲开启时间与脉冲关闭时间之比(占空比)来进行。另外，各电动马达276的旋转角φ通过马达旋转角传感器378来检测，变换器基于其检测到的马达旋转角φ来控制各电动马达276的工作。
[0172]
在悬架ecu370中，除了上述四个马达旋转角传感器378之外，还连接有用于检测作为转向操作构件的方向盘16的操作量(操作角)δ的操作量传感器92、用于检测作为实际产生于车身的横向加速度gy的实际横向加速度gyr的横向加速度传感器198、检测产生于车身的前后加速度gx的前后加速度传感器384。而且，连接有与四个悬架装置220对应设置的各种传感器，详细而言，检测作为簧上部的纵向加速度的簧上加速度gu的簧上纵向加速度传感器386、检测作为簧下部的纵向加速度的簧下加速度g
l
的簧下纵向加速度传感器388、用于检测相当于簧上簧下间距离的行程量s的行程传感器390等。在悬架ecu370还连接有与四个车轮对应设置并且用于检测分别所对应的车轮的旋转速度的四个车轮速度传感器94，悬架ecu370被设为基于这些车轮速度传感器94的检测值来检测作为车辆10的行驶速度的车速v。
[0173]
在本悬架系统所具有的控制系统中，悬架ecu370基于来自上述各种传感器等的信号来对向各致动器250所具有的电动马达276供给的电流进行控制，由此进行各致动器250的工作的控制，就是说，各致动器250的致动器力的控制。
[0174]
(b)电磁式致动器的控制
[0175]
在本悬架系统中，悬架ecu370通过对四个悬架装置220各自的致动器250进行控制来执行以下两个控制。详细而言，执行用于使簧上部的振动衰减的簧上部振动衰减控制、用于抑制车身的俯仰和侧倾的车身姿势变化抑制控制。鉴于车身姿势变化抑制控制的意义，可以认为致动器250是用于变更车辆的姿势的电动致动器。四个致动器250具有相互大致相同的构造、功能，可以认为这四个致动器250的控制彼此相同。因此，以下，针对一个悬架装置220的一个致动器250，对其控制进行说明。
[0176]
i)簧上部振动衰减控制
[0177]
基于上述悬架装置220的实际的装置构成的振动模型(以下，有时称为“实际装置模型”)成为图16的(a)所示的模型。该振动模型是除了包括作为簧上部的惯性质量的簧上质量mu和作为簧下部的惯性质量的簧下质量m
l
之外，还包括成为关于致动器250的簧下部侧单元288的动作的惯性质量(后述)的中间质量mi的模型。在该模型中，在簧上质量mu与簧下质量m
l
之间配设有相当于阻尼器252的阻尼器，即，阻尼系数为c1的阻尼器c1。此外，在簧上质量mu与中间质量mi之间相互并联地配设有相当于压缩螺旋弹簧246的弹簧，即，弹簧常数为k1的弹簧k1和相当于致动器250的致动器a。而且，在中间质量mi与簧下质量m
l
之间配设有相当于压缩螺旋弹簧248的弹簧，即，弹簧常数为k2的弹簧k2，此外，在簧下质量m
l
与路面之间配设有相当于轮胎的弹簧，即，弹簧常数为k3的弹簧k3。
[0178]
另一方面，作为用于致动器250的控制的理论模型的控制模型例如是图16的(b)所示的模型，在该模型中，簧上质量mu成为通过阻尼系数为cs的天棚阻尼器(sky hook damper)cs悬垂的模型。就是说，该控制模型是基于天棚阻尼器理论的模型。
[0179]
在簧上部振动衰减控制中，按照配设有天棚阻尼器cs的上述控制模型，以实际装置模型中的致动器a所产生的致动器力成为与控制模型中的天棚阻尼器cs所产生的阻尼力相当的力的方式对致动器250进行控制。更具体而言，基于通过簧上纵向加速度传感器386检测到的簧上部的纵向加速度gu(以下，有时称为“簧上加速度g
u”)来算出作为簧上部的动作速度(绝对速度)的簧上速度vu，并以产生按照以下算式的致动器力，就是说，与该簧上速度vu相应的大小的致动器力来作为簧上部振动衰减分量fu的方式，对电动马达276的工作进行控制。
[0180]fu
＝cs·vu
[0181]
另外，阻尼系数cs可以被认为是控制增益，并被设定为适于使簧上共振频率及其附近的频率的振动有效地衰减的值。需要说明的是，在本悬架系统中，通过阻尼器252来进行对簧下部的共振现象的应对。就是说，上述实际装置模型和控制模型中的阻尼器c1的阻尼系数c1，就是说，阻尼器252的阻尼系数被设定为适于使簧下共振频率及其附近的频率的振动有效地衰减的值。
[0182]
ii)车身姿势变化抑制控制
[0183]
在本悬架系统中，除了簧上部振动衰减控制之外，为了缓和因车辆的转弯而产生的车身的侧倾和因车辆的加减速而产生的车身的俯仰，还执行车身姿势变化抑制控制。在该车身姿势变化抑制控制中，通过致动器250产生对抗作为产生车身的侧倾的原因而作用于车身的侧倾力矩的力和对抗作为产生车身的俯仰的原因而作用于车身的俯仰力矩的力。
[0184]
更详细而言，对于车身的侧倾，根据上述侧倾力矩，使转弯内轮侧的两个悬架装置220各自的致动器250产生使簧上部与簧下部接近的方向(以下，有时称为“弹跳方向”)的致动器力，另一方面，使转弯外轮侧的两个悬架装置220各自的致动器250产生使簧上部与簧下部分离的方向(以下，有时称为“回弹方向”)的致动器力，来作为侧倾抑制分量fr(是姿势变化抑制分量的一种)。
[0185]
具体而言，通过与上述的稳定系统中的方法同样的方法，根据基于方向盘16的操作量δ和车速v推定出的推定横向加速度gye和通过横向加速度传感器198检测到的实际横向加速度gyr，按照以下算式来决定控制横向加速度gy
*
。
[0186]
gy
*
＝ke·
gye+kr·
gyr[0187]
其中，ke、kr：权重系数
[0188]
如此决定出的控制横向加速度gy
*
是指示作用于车身的侧倾力矩的侧倾力矩指标量，基于该控制横向加速度gy
*
，按照以下算式来决定侧倾抑制分量fr。
[0189]fr
＝ky·
gy
*
[0190]
(ky：侧倾抑制增益)
[0191]
侧倾抑制分量fr是致动器力的一个分量，是致动器250的控制对象。此外，横向加速度gy是使车辆10的姿势变化的因素。悬架ecu370如上述那样，基于作为使车辆10的姿势变化的因素的横向加速度gy来将侧倾抑制分量fr决定为控制对象的目标值。
[0192]
关于车身的俯仰，详细而言，针对在车身的制动时产生的车身的点头(nose
–
dive)，根据俯仰力矩，使前轮侧的两个悬架装置220各自的致动器250产生回弹方向的致动器力，另一方面，使后轮侧的两个悬架装置220各自的致动器250产生弹跳方向的致动器力，来分别作为俯仰抑制分量f
p
。此外，针对在车身的加速时产生的车身的下蹲(squat)，根据
俯仰力矩，使后轮侧的两个悬架装置220各自的致动器250产生回弹方向的致动器力，另一方面，使前轮侧的两个悬架装置220各自的致动器250产生弹跳方向的致动器力，来分别作为俯仰抑制分量f
p
(是姿势变化抑制分量的一种)。
[0193]
具体而言，作为指示俯仰力矩的俯仰力矩指标量，采用作为通过前后加速度传感器384检测到的前后加速度gx的实际前后加速度gx，基于该实际前后加速度gx，按以下算式来决定俯仰抑制分量f
p
。
[0194]fp
＝k
x
·
gx
[0195]
(k
x
：俯仰抑制增益)
[0196]
俯仰抑制分量f
p
也是致动器力的一个分量，是致动器250的控制对象。此外，前后加速度gx也是使车辆10的姿势变化的因素。悬架ecu370如上述那样，基于作为使车辆10的姿势变化的因素的前后加速度gx来将俯仰抑制分量f
p
决定为控制对象的目标值。
[0197]
iii)两个控制的综合
[0198]
上述的簧上部振动衰减控制、车身姿势变化抑制控制综合地进行，这些控制中的簧上部振动衰减分量fu、侧倾抑制分量fr、俯仰抑制分量f
p
被统一地处理。具体而言，这些分量fu、fr、f
p
按照以下算式进行合计，来决定致动器250应该产生的综合的致动器力f。
[0199]
f＝fu+fr+f
p
[0200]
各分量fu、fr、f
p
被综合而得到的致动器力f是四个悬架装置220各自的致动器250应该产生的致动器力，为了产生该致动器力，对各致动器250所具有的电动马达276的工作进行控制。具体而言，所产生的致动器力f和供给至致动器250的电动马达276的电流大致成比例关系，悬架ecu370基于各致动器250应该产生的致动器力f来决定作为应该供给至各致动器250的电动马达276的电流的供给电流is，并基于该供给电流is，经由变换器向该电动马达276供给电流。
[0201]
iv)电流减小处理
[0202]
在本悬架系统中，考虑节能化、省电化，在特定状况下，也针对向致动器250的供给电流，即，向电动马达276的供给电流进行电流减小处理。以下，对本悬架系统中的电流减小处理的内容进行说明。
[0203]
在本悬架系统中，与上述转向系统、稳定系统同样地，考虑致动器250的响应性等，悬架ecu370被设为将该车辆10的车速v为阈车速v
th
(例如，20km/h～30km/h)以下时以及车辆10被自动驾驶时认定为特定状况，并进行电流减小处理。
[0204]
在本悬架系统中被设为电流减小处理的对象的是上述姿势变化抑制分量，详细的是，仅为侧倾抑制分量fr、俯仰抑制分量f
p
，上述簧上部振动衰减分量fu不被设为电流减小处理的对象。此外，与上述转向系统不同，不进行上述的增益减小处理，仅实施针对致动器的目标动作量的低通滤波处理，就是说，仅对侧倾抑制分量fr、俯仰抑制分量f
p
实施低通滤波处理。不过，该低通滤波处理仅在特定状况下被实施，在不是特定状况下时不被实施。此外，也不进行基于行驶模式的截止频率fc的变更，也不进行与车速v相应的截止频率fc的渐变。就是说，仅在特定状况下，对侧倾抑制分量fr、俯仰抑制分量f
p
实施截止频率fc被固定为低频f
cl1
的低通滤波处理。在这样的电流减小处理中，也能充分谋求本悬架系统的节能化、省电化。
[0205]
需要说明的是，例如，也可以如上述转向系统那样，即使不在特定状况下，也提高
截止频率fc来进行低通滤波处理，此外，还可以与上述转向系统同样地，根据车速v、行驶模式变更截止频率fc来进行低通滤波处理。
[0206]
在上述转向系统中，通过框图对作为控制器的转向ecu20的功能进行了说明，但作为本悬架系统的控制器的悬架ecu370的功能也可以容易地类推，因此省略使用框图的说明。
[0207]
v)控制流程
[0208]
以上进行了说明的致动器250的控制通过悬架ecu370的计算机以短的时间间隔(例如，几msec～几十msec)反复执行图17中用流程图表示的悬架控制程序来进行。以下，参照流程图对按照悬架控制程序的处理的流程简单进行说明。
[0209]
在按照悬架控制程序的处理中，首先，在s41中，通过簧上纵向加速度传感器386来检测簧上加速度gu，在s42中，基于该簧上加速度gu来算出簧上速度vu。接着，在s43中，基于该簧上速度vu和天棚阻尼器的阻尼系数cs来决定簧上部振动衰减分量fu。
[0210]
接着，在s44中，决定控制横向加速度gy
*
。该控制横向加速度gy
*
的决定通过与稳定控制程序的s21～s25的过程同样的过程来进行。基于决定出的控制横向加速度gy
*
，在s45中，决定侧倾抑制分量fr。在后续的s46中，通过前后加速度传感器384来检测前后加速度gx，在s47中，基于检测到的前后加速度gx来决定俯仰抑制分量f
p
。
[0211]
在s48中，判定该车辆10是否被自动驾驶，在被手动驾驶的情况下，在s49中，判定车速v是否为阈车速v
th
以下。在s48中判定为被自动驾驶的情况下，或者在s49中判定为车速v为阈车速v
th
以下的情况下，在s50中，对侧倾抑制分量fr和俯仰抑制分量f
p
实施截止频率fc被设为低频f
cl1
的低通滤波处理。
[0212]
接下来，在s51中，将簧上部振动衰减分量fu和实施了低通滤波处理或未实施低通滤波处理的侧倾抑制分量fr、俯仰抑制分量f
p
进行相加，来决定应该产生的综合的致动器力f，在s52中，基于该致动器力f来决定作为应该供给至致动器250的电动马达276的电流的供给电流is。然后，在s53中，基于该供给电流is，经由变换器向电动马达276供给电流，并且本悬架控制程序的一次执行结束。

技术特征：
1.一种车辆行为控制系统，具备：电动致动器，搭载于车辆并且用于变更该车辆的姿势；以及控制器，将该电动致动器的动作量或该电动致动器所产生的力作为控制对象来进行控制，其中，所述控制器被配置为：基于车辆应该采取的姿势和使车辆的姿势变化的因素中的至少一方来决定所述控制对象的目标值，并基于该目标值来向所述电动致动器供给电流；并且在特定状况下，进行使向所述电动致动器供给的电流减小的电流减小处理。2.根据权利要求1所述的车辆行为控制系统，其中，对所述电动致动器的工作不要求高的响应性的状况被设为所述特定状况。3.根据权利要求1或2所述的车辆行为控制系统，其中，该车辆的行驶速度成为设定速度以下时被设为所述特定状况。4.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆行为控制系统，其中，该车辆被设为能通过由驾驶员进行的手动驾驶和自动驾驶这两方进行行驶，通过自动驾驶进行行驶时被设为所述特定状况。5.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆行为控制系统，其中，所述控制器被配置为：作为所述电流减小处理，仅在所述特定状况下对所述目标值实施低通滤波处理，或者，在所述特定状况下，与不是所述特定状况时相比，降低对所述目标值实施的低通滤波处理中的截止频率。6.根据权利要求1至5中任一项所述的车辆行为控制系统，其中，所述控制器被配置为：通过基于所述控制对象的实际值相对于所述目标值的偏差的反馈控制来向所述电动致动器供给电流；以及作为所述电流减小处理，在所述特定状况下，与不是所述特定状况时相比，减小所述反馈控制中的增益。7.根据权利要求1至6中任一项所述的车辆行为控制系统，其中，所述电动致动器是用于对车轮进行转舵的转舵致动器，该车辆行为控制系统是转向系统。8.根据权利要求1至6中任一项所述的车辆行为控制系统，其中，在该车辆配设有平衡杆，该平衡杆的两端分别连接于左右的车轮，该平衡杆用于抑制车身的侧倾，所述电动致动器是用于变更所述平衡杆所发挥的侧倾抑制力的致动器，该车辆行为控制系统是主动稳定系统。9.根据权利要求1至6中任一项所述的车辆行为控制系统，其中，所述电动致动器是针对车轮与车身在上下方向上的相对动作发挥力的致动器，该车辆行为控制系统是主动悬架系统。

技术总结
本发明提供实用性高的车辆行为控制系统。在车辆用转向系统、主动稳定系统、主动悬架系统等具备搭载于车辆并且用于变更该车辆的姿势的电动致动器(28)的车辆行为控制系统中，基于车辆应该采取的姿势(δ)和使车辆的姿势变化的因素中的至少一方来决定电动致动器的控制对象的目标值(θ


技术研发人员：庄野彰一
受保护的技术使用者：丰田自动车株式会社
技术研发日：2023.02.07
技术公布日：2023/8/14