CN1541874A - 车辆动态控制设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车辆动态控制(VDC)设备，其用在带有一差动限制装置的机动车上，差动限制装置可对前后轮轴之间差动与左右轮轴之间差动中的至少一种差速运动执行限制，该VDC设备包括：一VDC系统，其根据车辆的转向状况，独立于驾驶员制动动作地对至少一个车轮的制动力实施控制，以便于对车辆的转弯行为进行控制。VDC系统使差动受限状态时所采用的VDC启动定时相比于差动自由状态下的VDC启动定时提前，在差动受限状态下，前后轮轴之间的差速运动、与左右轮轴之间的差速运动中的至少之一是受限的，而在差动自由状态下，前后轮轴之间的差速运动与左右轮轴之间的差速运动都是允许的。

Description

车辆动态控制设备
技术领域
本发明涉及一种车辆动态控制(VDC)设备，其用在一种机动车上，该机动车带有车辆动态控制(VDC)系统，其通过对至少一个车轮的制动力实施控制来实现对车辆横摆运动的控制；机动车还带有一种差动限制装置，其能限制前后轮轴和/或左右轮轴之间的差动，更具体来讲，本发明涉及这样的技术方案：对差动受限状态与差动自由状态下的车辆动态控制技术进行改进。
背景技术
近些年来，现有技术中已出现和发展出多种适用于那些采用了差动限制控制系统的机动车的车辆动态控制技术或车辆行为控制技术，差动控制系统能对各个差速单元的差速动作进行限制，其中的差速单元例如为桥间(轴间)差速器和前桥/后桥差速器。在第2000-344077号日本专利临时公开文件(下文称之为“JP2000-344077”)中已公开了一种这样的车辆动态控制设备，该文件与第00112237.3号欧洲专利申请相对应，该申请的提交日为2000年6月7日。如公知的那样，在桥间差速器处于锁定状态时车辆动态行为的改变与桥间差速器处于自由状态时车辆动态行为的改变存在一定的差异。适当考虑到车辆动态行为的变化在差动锁止状态与差动自由状态之间的这种差异，JP2000-344077中所公开的车辆行为控制装置可在桥间差速器处于锁止状态时降低发动机的功率输出，且还屏蔽了对各个车轮的制动力控制。因而，此时并非采用适于两轮驱动(2WD)模式的车辆行为控制，而是必须采用四轮驱动(4WD)模式所特有的车辆行为控制。通常，在桥间差速器被锁止的4WD模式过程中，有如下三种方式来对车辆的动态行为进行控制。
①第一种方式为：在桥间差速器锁止模式(或在4WD模式)下的车辆动态控制过程中，对施加给各个车轮的制动力大小进行改变(或者是减小)；
②第二种方式为：在桥间差速器锁止模式(或在4WD模式)下的车辆动态控制过程中，禁止对各个车轮实施制动力控制；
③第三种方式为：在桥间差速器锁止模式(或在4WD模式)下的车辆动态控制过程中，在制动力控制被抑制的条件下，降低发动机的功率输出。
但是，在桥间差速器被锁止的4WD模式过程中，如按照上述的三种方式①、②、和③控制车辆的动态行为，则存在如下的缺点：
(1)在4WD模式下的车辆动态控制过程中(换言之，在既执行车辆动态控制、又执行差动限制控制时)，如果按照第一种方式①，只是简单地将制动力控制中的可控变量(施加到每个车轮的制动力)减小，则就存在这样可能性：不易于使受车辆动态控制影响的车辆横摆率接近于理想的数值。一方面，在桥间差速器锁止模式(或4WD模式)下的车辆动态控制过程中，减小制动力控制中的可控变量将有助于适当地抑制在车辆动态控制与四轮驱动控制(差动限制控制)之间发生控制干扰。另一方面，在桥间差速器锁止模式(或4WD模式)下的车辆动态控制过程中，减小制动力控制中的可控变量则意味着促进车辆动态行为稳定的能力被不利地降低了，原因在于：由于制动力在总体上被减小了，车辆动态控制中的可控变量(例如横摆率或横摆力矩)被减小了。
(2)按照第二种方式②，在桥间差速器处于锁止模式(或4WD模式)的车辆动态控制过程中，制动力控制本身被禁止了。因而，实际上已不可能执行可改善车辆动态行为的车辆动态控制动作。如果车辆动态行为发生改变的趋势增大—例如当车辆转向不足的趋势开始扩大或过度转向的趋势开始发展时，由于禁止执行制动力控制，实际上就无法对车辆行为的改变(例如转向不足或过度转向的趋势)进行抑制。
(3)按照第三种方式③，在4WD模式下执行车辆动态控制的过程中，发动机的功率输出被降低。发动机输出的这种降低与车辆动态控制的可控变量(例如横摆率或横摆力矩)的变化并无关联，换言之，与车辆绕车辆坐标系统(x、y、z)中z轴的横摆运动或摆转并无关联。因而，实际上不可能执行能改善车辆动态行为的车辆动态控制动作。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种车辆动态控制设备，其能消除驾驶员在差动自由状态下执行转弯过程中可能会感觉到的任何不自然的感受(例如意料之外的车辆减速度)，并能抑制在差动受限状态下执行转弯过程中车辆动态控制与差动限制控制之间不利的控制干扰，而且能提高在差动受限状态下执行转弯过程中对车辆动态行为的稳定能力。
为了实现本发明上述的、以及其它的目的，提供了一种车辆动态控制(VDC)设备，其用在带有一差动限制装置的机动车上，差动限制装置可对如下的至少一种差速运动执行限制：前后轮轴之间的差动、以及左右轮轴之间的差动，VDC设备包括一VDC系统，其根据车辆的转向状况，独立于驾驶员制动动作地对至少一个车轮的制动力实施控制，以便于对车辆的转弯行为进行控制，VDC系统使差动受限状态时所采用的VDC启动定时相比于差动自由状态下的VDC启动定时提前，在差动受限状态下，前后轮轴之间的差速运动、与左右轮轴之间的差速运动中的至少之一是受限制的，而在差动自由状态下，前后轮轴之间的差速运动与左右轮轴之间的差速运动都是允许的。
根据本发明的另一方面，提供了一种车辆动态控制(VDC)设备，其用在带有差动限制装置的机动车上，差动限制装置可对前后轮轴之间差动与左右轮轴之间差动的至少一种差速运动执行限制，VDC设备包括一车辆动态控制(VDC)装置，其用于根据车辆的转向状况，独立于驾驶员的制动动作地对至少一个车轮的制动力实施控制，以便于对车辆的转弯行为进行控制，且VDC装置使差动受限状态时所采用的VDC启动定时相比于差动自由状态下的VDC启动定时提前，在差动受限状态下，前后轮轴之间的差速运动、与左右轮轴之间的差速运动中的至少之一是受限制的，而在差动自由状态下，前后轮轴之间的差速运动与左右轮轴之间的差速运动都是允许的。
根据本发明的另一方面，提供了用于对一种用于对机动车的转弯行为进行控制的方法，该机动车带有一差动限制装置，差动限制装置可对前后轮轴之间差动与左右轮轴之间差动的至少一种差速运动执行限制，该方法包括：根据车辆的转向状况，独立于驾驶员的制动动作地对至少一个车轮的制动力执行控制，以便于执行车辆动态控制(VDC)，利用该控制，可实现对车辆转弯行为的控制；检测车辆是处于差动受限状态、还是处于差动自由状态，在差动受限状态下，前后轮轴之间的差速运动、与左右轮轴之间的差速运动中的至少之一是受限制的，而在差动自由状态下，前后轮轴之间的差速运动与左右轮轴之间的差速运动都是允许的；以及，使差动受限状态时所采用的VDC启动定时相比于差动自由状态下的VDC启动定时提前。
从下文参照附图所作的描述，可认识到本发明其它的目的和特性。
附图说明
图1是一个总体的系统图，表示了车辆动态控制(VDC)设备的一种实施方式，其适用于一种基本驱动模式为后轮驱动模式(2WD模式)的四轮驱动(4WD)车辆；
图2中的流程图表示了一种车辆动态控制(VDC)逻辑过程(或一车辆行为控制VBC程序)，该程序由包括在本实施方式VDC设备中的一VDC电子控制单元(VDC ECU)内执行；
图3A和图3B中的时序图分别表示了一种VDC设备、以及本实施方式中改进的VDC设备，在前一种VDC设备中，不论车辆是处于差动受限状态、还是处于差动自由状态，VDC启动临界值都是永久固定的，而在本实施方式的VDC设备中，则可根据车辆是否处于差动受限状态或差动自由状态而可变地调节或变换VDC启动阈值；
图4是一个对比时序图，表示了VDC启动阈值固定不变的VDC系统与本实施方式中改进的、其VDC启动阈值可变或可调的VDC系统的VDC的启动定时和终止定时的定时对比情况；
图5是一特征曲线图，表示了由采用恒定VDC启动阈值的VDC系统所能实现的制动力特性曲线与本实施方式的VDC系统所实现的制动力特性曲线；
图6是一个解释性的视图，表示了三种情况下轨迹线的对比结果，其中的三组轨迹线分别代表：在2WD模式下对过度转向执行抑制的控制过程中车辆的行驶路线；在4WD模式下由VDC启动阈值可变的本实施方式VDC系统对过度转向执行抑制的控制过程中，车辆的行驶路线；以及在4WD模式下由VDC启动阈值固定的VDC系统对过度转向执行抑制的控制过程中，车辆的行驶路线；
图7是一个解释性的视图，表示了三种情况下轨迹线的对比结果，其中的三组轨迹线分别代表：在2WD模式下对转向不足执行抑制的控制过程中车辆的行驶路线；在4WD模式下由VDC启动阈值可变的本实施方式VDC系统对转向不足执行抑制的控制过程中，车辆的行驶路线；以及在4WD模式下由VDC启动阈值固定的VDC系统对转向不足执行抑制的控制过程中，车辆的行驶路线；
图8中的流程图表示了车辆动态控制(VDC)程序的一种改型(或一种改型的车辆行为控制VBC程序)，此程序由设置在本实施方式VDC设备中的VDC ECU执行；
图9表示了预定的传动离合器接合力与第一VDC启动阈值β1之间的特征映射图，该映射图与图8中的步骤S22相关；
图10表示了预定的差动限制离合器接合力与第二VDC启动阈值β2之间的特征映射图，该映射图与图8中的步骤S24和S28相关。
具体实施方式
下面参见附图—尤其应参见图1，该实施方式的车辆动态控制(VDC)设备在图中被示例性地用在四轮驱动(4WD)车辆中，该车辆采用了一个传动离合器10和一差动限制离合器7，且其基本驱动模式为后轮驱动模式。
从图1可见，传动离合器10可起到差动限制装置的作用，其对左前轮15和右前轮16的前轮轴与左后轮8和右后轮9的后轮轴之间的差速运动进行限制。在允许前后车轮之间出现速度差的差动自由状态(在传动离合器10分离开的状态)下，发动机的功率输出(驱动扭矩)是这样来进行传递的：动力从发动机1经一变速箱2和一后传动轴3传递给一后差速器4，然后再经左后驱动半轴5和右后驱动半轴6传递到左后轮8和右后轮9，这样就实现了一种后轮驱动模式(2WD模式)，在该模式下，前后轮轴之间的差动是允许的。
在前后轮轴之间的速差受到限制的差动受限状态(或当传动离合器10处于接合状态)时，发动机的部分功率输出(驱动扭矩)经后传动轴3、后差速器4、以及后半轴5和6而传递到两个后轮8和9上。与此同时，剩余的驱动扭矩则通过一前传动轴11传递给前差速器12，然后再经过左前半轴13和右前半轴14而传递给左前车轮15和右前车轮16，从而就实现了一种四轮驱动模式(4WD模式)，在该模式下，前轮轴与后轮轴之间的差速运动受到限制。
在两后半轴5和6之间设置了差动限制离合器7—确切来讲，其是一个后差动限制离合器。差动限制离合器7作为一差动限制装置，其可对左后车轮8的左后轮轴(左后半轴5)与一右后轮轴(右后半轴6)之间的差速运动执行限制。如果差动限制离合器7完全接合着，则后差速器4的差速作用就被禁止了，从而将后差速器4设定在差动锁止状态，在该状态中，左后轮8与右后轮9之间的速度差受到限制，或者也即为：左右轮之间的速差很小。与此相反，如果将差动限制离合器7分离开，则就允许后差速器4发挥差速作用，因而将后差速器4设定在差动解锁状态(差动自由状态)，在该状态下，允许左后轮8与右后轮9之间出现速度差，因而，在转弯过程中，左右轮之间会产生显著的速差。
在图1所示的、根据本发明实施方式的VDC设备中，采用了一个四通道制动控制系统来作为所述的制动力控制系统，其可对各个车轮制动缸(即左前、右前、左后、右后车轮制动缸17、18、19和20)的液压制动力实施相互独立的调节，其中的四通道制动控制系统例如是用于实现防滑控制的四通道ABS系统、或用于实现牵引力控制的四通道牵引控制系统。利用一VDC液压调整单元(简称为VDC液压单元)21，不论驾驶员是否踩下制动踏板，都对左前、右前、左后、右后车轮制动缸的压力执行相互独立的调节，其中的VDC液压单元被布置在一制动主缸(图中未示出)与各个车轮制动缸17-20之间。
一个4WD/差动电子控制单元或传动/差动电子控制单元(4WD/DIFF ECU)22基本上是由一微计算机组成的。4WD/DIFFECU22包括一输入/输出接口(I/O)、存储器(RAM和ROM)、以及一微处理器或一中央处理单元(CPU)。4WD/DIFF ECU22的输入/输出接口(I/O)从车辆的各个开关和传感器接收输入信息，其中的各个开关和传感器也就是指：左前、右前、左后、右后车轮的速度传感器25-28、驱动模式选择开关(简称为模式选择开关)29、以及一后差速锁开关(简称为差速锁开关)30。左前车轮速度传感器25和右前车轮速度传感器26位于对应的两个前轮15、16处，用于检测左前轮速度VwFL和右前轮速度VwFR。左后轮速度传感器27和右后轮速度传感器28位于对应的两个后轮8、9处，用于检测左后轮速度VwRL和右后轮速度VwRR。模式选择开关29作为一人机操作界面。模式选择开关29被设置在易于由驾驶员进行操作的位置上，例如被布置在汽车上带有指示仪表的仪表盘上、或者仪表板组件上。驾驶员对模式选择开关29执行人工操作，以便于在一两轮驱动(2WD)模式、一自动模式(或一主动的扭矩分割模式)、以及一强制四驱(4WD)模式之间进行相互切换。如果利用模式选择开关29手动地选择了2WD模式，则4WD/DIFF ECU22的接口输出电路就会向传动离合器10发出一个指令信号，以使传动离合器10分离开，这样就实现了2WD模式(后轮驱动模式)。如果利用模式选择开关29手动地选择了自动模式(扭矩分割模式)，则4WD/DIFF ECU22的接口输出电路就向传动离合器10发出一个指令信号，以便于根据前后轮之间的速差适当地调节传动离合器10接合力的大小，从而可改变输送给前轮轴的驱动扭矩与输送给后轮轴的驱动扭矩之间的分配比例，这样就实现了自动模式(主动的扭矩分割模式)，其中的前后轮速差例如体现为加速时滑动程度。与此相反，当利用模式选择开关29手动地选择了强制4WD模式时，4WD/DIFF ECU22的接口输出电路就向传动离合器10发出一个指令信号，以使传动离合器10完全接合，从而实现了强制4WD模式。差速锁开关30也可作为一人机操作界面。差速锁开关30被设置在易于由驾驶员进行操作的位置上，例如被布置在汽车上带有指示仪表的仪表盘上、或者仪表板组件上。如果手动打开差速锁开关30，则差动限制离合器7就被完全接合，从而禁止了后差速器4的差速作用，这样就将后差速器4保持在差动锁止状态，在该状态下，不允许两后轮8和9之间出现速差。
一车辆动态控制电子单元(VDC ECU)23基本上是由一微计算机组成的。从图1中的系统图可看出，VDC ECU23与4WD/DIFFECU22通过一双向通信线路33保持电连接，以便于实现相互通信。此外，VDC ECU23通过一数据传输线路(一双向通信线路)与VDC液压单元21保持电连接，以便于实现相互通信。VDC ECU23包括一输入/输出接口(I/O)、存储器(RAM和ROM)、以及一微处理器或中央处理单元(CPU)。VDC ECU23的输入/输出接口(I/O)从车辆上的一些传感器、以及4WD/DIFF ECU22接收输入信息，其中的传感器即为横摆率传感器31和转向角度传感器32，来自于4WD/DIFFECU22的信息是关于各个车轮的速度VwFL、VwFR、VwRL以及VwRR，并涉及传动离合器10处于何种状态、后差速器4处于何种状态。VDCECU23的输入/输出接口(I/O)还从VDC液压单元21接收输入信息，该信息表征的是四个车轮制动器的受控变量。事实上，四个车轮制动器的受控变量是由设置在VDC液压单元21中的压力传感器检测到的。设置横摆率传感器31是为了对横摆率(实际横摆率φ)进行检测，该横摆率是由于有一横摆力矩作用到车辆上而产生的。转向角度传感器32被用来检测方向盘(图中未示出)的转向角δ。VDC ECU23的处理器基于来自转向角度传感器32的输入信息(其代表转向角δ)、来自于VDC液压单元21的输入信息计算或估算出一个理想的横摆率φ*，其中，VDC液压单元21的输入信息是关于四个车轮制动器的受控变量的。VDC ECU23的处理器将实际横摆率φ与预期的横摆率φ*进行比较，从而用算术方法求出或导出实际横摆率φ与理想横摆率φ*之间的横摆率偏差Δφn(＝φ-φ*)，其中，实际横摆率φ是基于由横摆率传感器31检测到的横摆率信息获得的，而预期的横摆率φ*则是基于转向角δ以及各个车轮制动器的受控变量计算出或估算出的。在VDC ECU23的处理器中，还执行一项检查工作，以判断横摆率偏差Δφn(＝φ-φ*)是否超过一VDC启动阈值(α，β)，下文将参照图2中的流程图对此作详细的描述。如果横摆率偏差Δφn超过了VDC启动阈值，VDCECU23就接合或启用车辆动态控制(VDC)功能，以便于能触发车辆动态控制。与此相反，如果横摆率偏差Δφn小于或等于VDC启动阈值，VDC ECU21就断开或停止车辆动态控制(VDC)功能，从而禁止了车辆的动态控制。在图示实施方式的VDC设备中，车辆动态控制是按照如下的步骤实现的。
首先，在VDC ECU23的处理器内，基于横摆率偏差Δφn(＝φ-φ*)计算确定出左前、右前、左后、以及右后车轮制动缸所需的压力。而后，VDC ECU23的输出接口向VDC液压单元21输出一些指令信号，这些指令信号与所计算出的左前、右前、左后、以及右后车轮制动缸所需压力值相对应，从而可基于这些指令信号对车轮制动缸的压力进行调节，进而减小横摆率偏差Δφn。与此同时，在车辆动态控制的过程中，VDC ECU23的输出接口还通过双向通信线路34向发动机电子控制单元(ENG.ECU)24发送一指令信号，从而可利用断油操作或减小节气门开度的方法渐减地补偿发动机的功率输出。
下面参见图2，图中表示了由该实施方式VDC设备中包括的VDCECU23的处理器所执行的车辆动态控制(VDC)程序。该VDC程序的执行方式为由时间触发的间断程序，每隔预定的采样时间间隔就触发该程序一次。
在步骤S1，执行检查操作，从而基于4WD/DIFF ECU22的输入信息(该信息表达的是传动离合器10处于何种状态)判断4WD/DIFFECU22是否产生出一个使传动离合器10完全接合的指令信号。如果步骤S1的结论是肯定的(YES)—也就是说输出了使传动离合器10完全接合的指令信号，则程序就从步骤S1进行到步骤S3。与此相反，如果步骤S1的结论是否定的(NO)—也就是说没有输出使传动离合器10完全接合的指令信号，则程序从步骤S1转到步骤S2。
在步骤S2中，执行检查操作，从而基于来自于4WD/DIFF ECU22的输入信息(该信息表达的是后差速器4处于何种状态)判断4WD/DIFF ECU22是否产生出一个使差动限制离合器7完全接合(也就是说，为后差动锁止模式)的指令信号。如果步骤S2的结论是肯定的(YES)—也就是说存在使差动限制离合器7完全接合的指令信号，程序就从步骤S2进行到步骤S3。与此相反，如果步骤S2的结果是否定的(NO)—也就是说不存在使差动限制离合器7完全接合的指令信号，则程序从步骤S2转到步骤S4。
在步骤S3中，将一个适于差动受限状态的VDC启动阈值β设定为最终的VDC启动阈值，将该数值与计算所得的横摆率偏差Δφn(＝φ-φ*)进行比较，并以其作为启用车辆动态控制的判据。在步骤S3之后，主程序返回。需要指出的是：适用于差动受限状态的VDC启动阈值β(＜α)被预先确定为相对小于适用于差动自由状态的正常VDC启动阈值α。在图示实施方式的VDC设备中，按照如下的公式来预定适于差动受限状态相的VDC启动阈值β(＜α)：
β＝0.4×α
如果步骤S1的结论是否定的(NO)，且步骤S2的结论也是否定的(NO)，也就是说：在前后轮轴之间的差速运动处于不受限状态、且左后和右后轮轴的差速运动也处于自由状态的条件下，则在步骤S4中，将适于差动自由状态的通常的VDC启动阈值α设定为最终的VDC启动阈值。在步骤S4之后，主程序返回。
[在2WD模式下的车辆动态控制(VDC)作用]
在差动限制离合器7和传动离合器10均被分离开的差动自由状态—即在后轮驱动模式(2WD模式)中，图2所示的VDC程序是从步骤S1经步骤S2到达步骤S4。因而，在步骤S4中，适于差动自由状态的正常VDC启动阈值α被设定为最终的VDC启动阈值。在转弯过程中，可基于计算出的横摆率偏差Δφn(＝φ-φ*)计算或估算出车辆的转向不足度或过度转向度。如果横摆率的偏差Δφn(＝φ-φ*)超过适于差动自由状态的正常VDC启动阈值α—例如当车辆转向不足的趋势开始增大、或汽车过度转向的趋势开始增大时，VDC功能就被启用，因而启动了车辆动态控制，这样就可以利用反馈控制使实际横摆率φ接近于所需的横摆率φ*。
举例来讲，当在光滑路面上执行变道行驶的过程中—具体来讲：在2WD模式下向右侧变道的过程中(见图6中的左半部分)，VDCECU23的处理器基于横摆率偏差Δφn(＝φ-φ*)计算或估算出车辆过度转向的程度。如果VDC ECU23的处理器判断出车辆出现过度转向的趋势很大，VDC ECU23就根据车辆过度转向的程度执行操作而降低发动机的功率输出，这样就可以提高变道动作的稳定性。与此同时，为了基于车辆过度转向的程度产生出一个趋于使车辆在降低车辆过度转向趋势的方向(在图6的俯视图中看，该方向为逆时针方向)上转动的横摆力矩(过度转向抑制力矩)，要对作用在各个车轮上的制动力实施适当的控制。可从图6中的左半部分认识到这一点，该图表示了抑制过度转向的控制(在2WD模式中，在车辆过度转向条件下执行的车辆动态控制)，作为施加过度转向抑制力矩的一种示例，可在转动较快的两外侧车轮中的前轮上施加一个执行过度转向抑制控制所需的制动力。作为该方案的替代，也可在各个转动较快的外侧车轮上施加执行过度转向抑制控制所需的制动力。
当在光滑路面上执行转弯的过程中—具体而言：在2WD模式下向右转弯的过程中(见图7中的左半部分)，如果VDC ECU23的处理器基于横摆率的偏差Δφn(＝φ-φ*)判断出车辆转向不足的趋势很大，则VDC ECU23就根据车辆转向不足的程度对施加到各个车轮上的制动力执行适当的控制，以便于产生一个横摆力矩(抑制转向不足的力矩)，从而趋于使车辆在可降低转向不足趋势的方向(在图7的俯视图中，该方向为顺时针方向)上旋转。可从图7中的左半部分认识到这一点，该图表示了抑制转向不足的控制(在2WD模式中，在车辆转向不足条件下执行的车辆动态控制)，作为施加转向不足抑制力矩的一种示例，可在转动较慢的内侧车轮中的后轮上施加一个执行转向不足抑制控制所需的制动力。作为该方案的替代，也可在转动较慢的内侧车轮上施加执行转向不足抑制控制所需的制动力。
在设定适于后轮驱动模式(2WD，即差动自由状态)的上述正常VDC启动阈值α时，为了消除驾驶员所能感受到的任何不自然感觉，正常的VDC启动阈值α包含一个静带，VDC控制系统实际上将不对这一区域作出响应，其中的不适感受例如是意料之外的车辆减速度，当VDC控制系统处于工作状态时，在2WD模式中执行转弯操作的过程中，如VDC启动定时不按照需要提前，则就会出现意料之外的减速度。出于上述的原因，正常VDC启动阈值α被预先设定为相对大于与差动受限状态相适应的VDC启动阈值β，用于防止出现不良的摆动。
从上文可看出，根据该实施方式的VDC设备，可执行图2所示的VDC程序，且只有在差动受限状态中，较小的VDC启动阈值β(＜α)才被设定为最终的VDC启动阈值，在差动受限状态中，利用接合着的传动离合器10，对前后轮轴之间的差速运动进行限制；或者是利用接合着的差动限制离合器7，对左后轮轴与右后轮轴之间的差速运动进行限制，这样，受控变量(实际横摆率φ)显著偏离理想值(所需的横摆率φ*)的趋势就会增大。因而，由于在差动自由状态下相对较高的VDC启动阈值α被确定为最终的VDC启动阈值，所以，在差动自由状态下执行转弯的过程中，可防止车辆动态控制在不合适的较早时刻启动，因而可有效地消除不自然的感受，该不自然感受例如是意料之外的车辆减速度，驾驶员可能会经受这样的不自然感受。换言之，由于在差动受限状态下，相对较低的VDC启动阈值β被确定为最终的VDC启动阈值，所以会适当地提前了车辆动态控制的启动时刻，因而，在差动受限状态下进行转弯的过程中，能有效地抑制车辆动态控制与差动限制控制之间出现的不良控制干扰，而且提高了在差动受限状态下执行转弯的过程中促使车辆动态行为稳定的能力。
[差动受限状态下的VDC作用]
在传动离合器10被接合上的差动受限状态中—即在前后轮轴之间的差动受限状态中，图2中的VDC程序从步骤S1到步骤S3。因而，在步骤S3中，适于差动受限状态的、较低的VDC启动阈值β(＜α)被设定为最终的VDC启动阈值。
在另一方面，在差动限制离合器7被接合上的差动受限状态中—即左后和右后轮轴之间的差动受限状态中，图2中的VDC程序是从步骤S1经步骤S2到步骤S3。最后，在步骤S3中，适于差动受限状态的、较低的VDC启动阈值β(＜α)被设定为最终的VDC启动阈值。
如果在执行转弯的过程中，车辆转向不足的趋势、或过度转向的趋势开始增大，则VDC ECU23中的处理器就基于横摆率偏差Δφn(＝φ-φ*)估计出转向不足的程度或过度转向的程度。一旦横摆率偏差Δφn(＝φ-φ*)超过了适于差动受限状态的VDC启动阈值β(＜α)，则车辆动态控制就很容易地迅速发挥作用，换言之，在车辆出现轻微转向不足趋势或轻微过度转向趋势时，可按照一定方式快速地启动车辆的动态控制，从而能正确地快速调整作用到各个车轮上的制动力，并能适当地降低发动机的功率输出，这样就可以利用反馈控制使实际横摆率φ接近于所需的横摆率φ*。
下面将参照图3A-3B、图4、以及图5中的时序图对一些控制特性曲线和制动力特性曲线的对比结果作更为详细的描述，其中的控制特性曲线包括VDC启动定时和终止定时，制动力特性曲线是指受车辆动态控制系统执行VDC控制的车轮的制动力特性曲线，结果对比是在两种系统之间进行的：(i)根据本实施方式的、经过改进的VDC系统，其可执行图2中的VDC程序，且采用了可变的VDC启动阈值(α，β)；以及(ii)采用固定VDC启动阈值α的VDC系统。
如图3A所示，假定4WD/DIFF ECU22的输出接口在时刻t0处发出了一个使差动限制离合器7完全接合的指令信号(ON信号)，这样就使后差速器4的工作模式在t0时刻从差动自由状态变换到差动锁止状态，且4WD/DIFF ECU22的输出接口在时刻t4发出了一个使差动限制离合器7分离开的指令信号(OFF信号)，从而在t4时刻将后差速器4的工作模式从差动锁止状态变回到差动自由状态。如图3B中的实线所示，对于本发明实施方式中采用可变VDC启动阈值(α，β)的VDC系统，在t0时刻，最终的VDC启动阈值被从适于差动自由状态的正常VDC启动阈值α变换到适于差动受限状态的启动阈值β(＜α)，并在t4时刻，最终的VDC启动阈值又被从VDC启动阈值β(＜α)变回到正常的VDC启动阈值α。与此相反，如图3B中的虚线所示，对于采用相对较高的固定VDC启动阈值α的VDC系统，最终的VDC启动阈值永久保持在固定的数值—正常的VDC启动阈值α。
如图4中的实线所示，对于本实施方式中采用可变VDC启动阈值的VDC设备，可根据车辆是处于差动自由状态或差动受限状态而将VDC启动阈值在较高的VDC启动阈值α与较低的VDC启动阈值β之间进行切换，如果在t1时刻横摆率偏差Δφn(＝φ-φ*)超过了适于差动受限状态的VDC启动阈值β(＜α)，VDC ECU23的处理器就判断出车辆出现了轻微的转向不足趋势或转向过度趋势。结果就是，在t1时刻，VDC功能被接合(engage)，从而能快速地启动车辆动态控制。由于将最终的VDC启动阈值设定为相对较低的VDC启动阈值β(＜α)，所以在相对较早的时刻(在时刻t1)就启动了车辆动态控制。因而，横摆率偏差Δφn将迅速收敛到零(见图4中实线所示的、位于t3时刻处的下降曲线)。因而，可以在相对较早的时刻(t3时刻)迅速终止车辆动态控制过程。
与上述的情况相反，如图4中的虚线所示，对于采用固定VDC启动阈值的VDC系统，如果在较晚(相比于时刻t1而言)的时刻t2处横摆率偏差Δφn(＝φ-φ*)超过了正常的VDC启动阈值α(＞β)，则VDC ECU23中的处理器就判断出车辆具有强烈的转向不足趋势或过度转向趋势。结果就是，VDC功能在时刻t2被接合(起作用)。这也就是说，由于固定的VDC启动阈值α(＞β)相对较高，所以车辆动态控制的启动定时就有一些后延。这样，从图4中虚线所示的横摆率偏差Δφn特征曲线可看出，采用较高的固定VDC启动阈值α的VDC系统，即使在时刻t3之后尚不能使横摆率偏差Δφn显露出收敛的势头。由于采用了较高的、固定的VDC启动阈值α，车辆动态控制的终止时刻远远落后于时刻t3。
从图5中实线所示的制动力特征曲线可看出，对于本实施方式中采用可变或可调的VDC启动阈值的VDC系统，通过在较早时刻t1启动车辆动态控制，就可以较早地对受车辆动态控制(VDC)的车轮施加制动力。在车辆动态控制启动之后的、施加制动力的早期阶段中，用于抑制轻微转向不足或过度转向趋势的制动力施加水平也是很低的。因而，通过在较早时刻施加较小的制动力，就可以迅速有效地抑制轻微的汽车转向不足或过度转向。结果就是，如图5中实线代表的制动力特征曲线所示，当车辆在动态控制终止的同一时刻t3，相对低的制动力的施加适当地快速地终止。
与此相反，如图5中虚线代表的制动力特征曲线所示，对于采用固定VDC启动阈值的VDC系统，由于车辆动态控制的启动时刻t2较t1晚，所以向受VDC控制的车轮施加制动力的时刻也较晚。在车辆动态控制启动之后的、施加制动力的早期阶段，用于抑制车辆已充分增大的强转向不足或过度转向趋势所需的制动力水平就会较高。从图5中虚线代表的制动力特征曲线所示，由于车辆动态控制的启动时间较晚、而且所施加的制动力较高，车辆动态控制趋于在一个比t3时刻相当晚的时刻上终止，因而即使在t3时刻之后，施加的制动力仍被不利地保持在较高水平上。
[控制干扰]
假定将适于两轮驱动(2WD)车辆的车辆动态控制技术简单地应用到四轮驱动(4WD)车辆上。在此情况下，制动力基本上对应于在过度转向抑制控制过程中施加到左前轮和右前轮之一上的制动力、或者在转向不足抑制控制过程中施加到左后轮和右后轮之一上的制动力，该制动力趋于通过传动离合器10(限制前后轮轴之间差速运动的差动限制装置)从受VDC控制的车轮传递到前后轮轴中的第一轮轴上，其中的第一轮轴与受VDC控制的车轮相关的第二轮轴相反。在下文中，在其上作用有传递来的制动力的每个车轮都被称为“非VDC控制轮”。由于存在传递过来的制动力，每个非VDC控制轮在路面上的横向抓地力都趋于降低，因而可能会不利地削弱车辆动态行为稳定化的能力。
从图6中的左半部分可看出，在2WD模式下向右转弯的过程中，当车辆出现过度转向状况时，通过只向左前轮(VDC控制轮)施加制动力来执行抑制过度转向的控制，此条件下，没有任何制动力传递到各个非VDC控制轮上。因而，作用到VDC控制轮(左前轮)上的制动力产生一个横摆力矩(抑制过度转向的力矩)，该力矩趋于使车辆绕其重心在能降低和抑制车辆过度转向趋势的方向(在图6的俯视图中为逆时针方向)上转动。结果是，如果在2WD模式下车辆出现了过度转向，则在执行车辆动态控制的过程中，车辆的实际行驶路线受到了过度转向抑制控制的影响，从而变得基本上与目标车辆行驶路线LT一致。
与此相反，从图6中的右半部分可见，在4WD模式下向右转弯的过程中，当车辆出现过度转向状况时，通过仅向左前轮(VDC控制轮)施加制动力来执行抑制过度转向的控制，一个制动力通过传动离合器10被传递给后轮轴，该制动力基本上对应于只施加到左前轮(VDC控制轮)上的制动力。传递过来的制动力通过后差速器被平均地分配给两后轮。在另一方面，由于前差速器保持在自由差动状态，在该状态下，前差速器的差速作用是允许的，所以没有任何制动力从左前轮(VDC控制轮)传递给右前轮。因而，由于在两个后轮(非VDC控制轮)上施加了传递来的制动力，每个后轮在路面上的横向抓地力趋于降低。此外，作用到两后轮(非VDC控制轮)上的传递来的制动力趋于不利地产生一个横摆力矩，该力矩会增大过度转向的趋势。结果就是，在4WD模式下车辆出现过度转向状况，则在由采用固定VDC启动阈值的VDC系统执行车辆动态控制的过程中，受到过度转向抑制控制的车辆的实际行驶路线将显著地偏离目标行驶路线LT。在此情况下，汽车实际的行驶路线与汽车行驶路线LC相对应，该路线Lc是由采用固定VDC启动阈值的VDC系统获得的，相比于在VDC功能未起作用的非VDC控制状态下所获得的车辆行驶路线LN，路线LC在抑制过度转向的方向上略有一定的补偿作用。
从图7中的左半部分可以看出，在2WD模式下向右转弯的过程中，当车辆出现转向不足状况时，通过只向右后轮(VDC控制轮)施加制动力来执行抑制转向不足的控制，此条件下，没有任何传递的制动力施加到各个非VDC控制轮上。因而，作用到VDC控制轮(右后轮)上的制动力产生一个横摆力矩(抑制转向不足的力矩)，该力矩趋于使车辆绕其重心在能降低和抑制转向不足趋势的方向(在图7的俯视图中为顺时针方向)上转动。结果就是，如果在2WD模式下车辆出现了转向不足，则在执行车辆动态控制的过程中，车辆的实际行驶路线受到了转向不足抑制控制的影响，从而变得基本上与目标行驶路线LT一致。
与此相反，从图7中的右半部分可见，在4WD模式下向右转弯的过程中，当车辆出现转向不足状况时，通过仅向右后轮(VDC控制轮)施加制动力来执行抑制转向不足的控制，一个制动力通过传动离合器10被传递给前轮轴，该制动力基本上对应于只施加到右后轮(VDC控制轮)上的制动力。传递过来的制动力通过前差速器平均地分配给两前轮。在另一方面，由于后差速器保持在自由差动状态，在该状态下，后差速器的差速作用是有效的，所以没有任何制动力从右后轮(VDC控制轮)传递给左后轮。因而，由于在两个前轮(非VDC控制轮)上施加了传递来的制动力，两前轮在路面上的横向抓地力就趋于降低。此外，作用到两前轮(非VDC控制轮)上的传递来的制动力趋于不利地产生一个横摆力矩，该力矩会增大转向不足的趋势。结果就是：如在4WD模式下车辆出现转向不足的状况，则在由采用固定VDC启动阈值的VDC系统执行车辆动态控制的过程中，受到转向不足抑制控制的车辆的实际行驶路线将显著地偏离目标行驶路线LT。在此情况下，实际的行驶路线与汽车行驶路线LC相对应，该路线LC是由采用固定VDC启动阈值的VDC系统获得的，相比于在VDC功能未起作用的非VDC控制状态下所获得的车辆行驶路线LN，汽车行驶路线LC在抑制转向不足的方向上略有一定的补偿作用。
如上文提到的那样，在2WD模式下执行车辆动态控制的过程中，采用固定VDC启动阈值(正常的VDC启动阈值α)，就能确保正确地稳定车辆动态行为的效果。与此相反，在4WD模式下执行车辆动态控制的过程中，由于传动离合器10(前后轮轴之间的差动限制装置)接合着，所以制动力会发生传递，于是，利用固定的VDC启动阈值对车辆动态行为进行稳定的效果就被大大地降低了。这一现象被称为车辆动态控制与四轮驱动控制(差动限制控制)之间的“控制干扰”。
如上所述，这种不利的控制干扰现象来源于传递来的制动力。传递来的制动力的大小基本上与在执行车辆动态控制过程中施加到VDC控制轮上的制动力大小成比例。因而，在车辆动态控制过程中，作用到VDC控制轮上的制动力越大，则VDC系统与差动限制控制系统之间的控制干扰就越大，换言之，在车辆动态控制过程中，作用到VDC控制轮上的制动力越小，控制干扰就越小。
[改变VDC启动阈值所能带来的效果]
如图6中的右半部分所示，当车辆在差动受限状态下(即传动离合器10处于接合状态—即在4WD模式中)向右转弯而出现过度转向状况时，通过只向左前轮(VDC控制轮)施加制动力来启动对过度转向的抑制控制，此时将适于差动受限状态的VDC启动阈值β(＜α)设定为最终的VDC启动阈值，该阈值与计算出的横摆率偏差Δφn(＝φ-φ*)进行比较，且以此作为判断条件来启动车辆动态控制。由于将最终的VDC启动阈值设定为相对较小的VDC启动阈值β(＜α)，所以可以在车辆的过度转向趋势尚未充分扩大的较早时刻启动车辆动态控制(抑制过度转向的控制)。因而，如从图6中的右半部分(4WD模式下对过度转向的抑制控制)所示，作用到左前轮上的制动力产生了一个较小的横摆力矩(一个相对较小的、抑制过度转向的力矩)，该力矩趋于使车辆绕其重心在削弱、抑制车辆较弱过度转向趋势的方向(在图6的俯视图中为逆时针方向)上转动。在此情况下，由采用可变或可调VDC启动阈值的VDC系统所获得的车辆行驶路线LI变得基本上等同于车辆目标行驶路线LT，其中，可调或可变的VDC启动阈值是根据车辆处于差动受限状态、还是处于差动自由状态确定的。
从图7中的右半部分可看出，在差动受限状态—即传动离合器10接合着的4WD模式中，在向右转弯的过程中，如车辆出现转向不足的状况，当通过只向右后轮(VDC控制轮)施加制动力来启动对转向不足的抑制控制时，适于差动受限状态的VDC启动阈值β(＜α)被设定为最终的VDC启动阈值，该阈值与计算所得的横摆率偏差Δφn(＝φ-φ*)进行比较，且以此作为判断条件来启动车辆动态控制。由于将最终的VDC启动阈值设定为相对较小的VDC启动阈值β(＜α)，所以可以在车辆的转向不足趋势尚未充分扩大的较早时刻启动车辆动态控制(抑制过度转向的控制)。因而，如从图7中的右半部分(4WD模式下对转向不足的抑制控制)所示，作用到右后轮上的制动力产生了一个较小的横摆力矩(一个相对较小的、抑制转向不足的力矩)，该力矩趋于使车辆绕其重心在削弱、抑制车辆较弱转向不足趋势的方向(在图7的俯视图中为顺时针方向)上转动。在此情况下，由采用可变或可调VDC启动阈值的VDC系统所获得的车辆行驶路线LI变得基本上等同于车辆目标行驶路线LT，其中，可调或可变的VDC启动阈值是根据车辆处于差动受限状态、还是处于差动自由状态定出的。
如上所述，在差动受限状态下，通过选用较小的VDC启动阈值β(＜α)、而非采用较高的VDC启动阈值α，可在较早的时刻就启动车辆动态控制，其中，阈值α是用于采用固定VDC启动阈值的VDC系统中。也就是说，借助于反应迅速的制动力控制和发动机输出功率控制，可将车辆及时地减速，因而使各个轮胎在路面上的抓地力能很快获得恢复，从而使车辆的实际转弯行为迅速逼近预期的转弯行为，其中，制动力控制与发动机输出功率控制的快速启动都是由于采用了较低的VDC启动阈值β(＜α)。此外，可在横摆率偏差Δφn(＝φ-φ*)还很小的早期时刻启动车辆动态控制，因而还能减小作用到VDC控制轮上的、用于抑制弱转向不足趋势或过度转向趋势所需的制动力。施加较小的制动力有助于降低车辆动态控制(对转向不足与过度转向进行抑制的控制)与差动限制动作之间的控制干扰。因而，对于本实施方式中采用可变或可调VDC启动阈值(α，β)的VDC设备，可以提高对车辆动态行为(车辆转弯行为)进行稳定的能力，同时在不降低车辆动态控制性能的前提下抑制了控制干扰。也就是说，可根据车辆是处于差动受限状态、还是差动自由状态对车辆的动态控制过程进行优化。
本实施方式的VDC设备采用了可变或可调的VDC启动阈值(α，β)、并执行图2所示的VDC程序，从而带来了如下的效果(1)、(2)、以及(3)。
(1)在该实施方式的、用于机动车的VDC设备中，采用了VDCECU23，其可根据车辆的转向状况、独立于驾驶员的制动动作而对至少一个车轮的制动力实施控制，以便于对车辆的转弯行为(车辆动态行为)实施控制；VDC设备还具有一第一差动限制单元(第一差动限制装置—例如传动离合器10)和/或一第二差动限制单元(第二差动限制装置一例如差动限制离合器7)，第一差动限制单元可对前后轮轴之间的差速运动进行限制，第二差动限制单元可对左右轮轴之间的差速运动进行限制，为该设备设置了：(i)一第一差动限制状态检测步骤S1，该步骤检测或确定出前后轮之间的速差是否被限制或被允许；以及(ii)一第二差动限制状态检测步骤S2，该步骤检测或确定出左右轮之间的速差是否被限制或被允许。只有当第一差动限制状态检测步骤S1确定出前后轮之间的速差受到限制、或第二差动限制状态检测步骤S2确定出左右轮之间的速差受到限制时，VDC ECU23才进行工作而将VDC启动定时提前，对VDC启动定时的提前是通过选用两不同VDC启动阈值(α，β)中的小者β(＜α)来实现的。因而，在本实施方式中采用可变或可调VDC启动阈值的VDC设备中，可消除驾驶员在差动自由状态下执行转弯操作而经受的任何不自然感受(例如意料之外的车辆减速度)。此外，还可以有效地抑制或减小在差动受限状态下执行转弯的过程中、车辆动态控制与差动限制作用之间的控制干扰。另外，在差动受限状态下执行转弯操作的过程中，本发明的设备还能提高稳定车辆动态行为的能力。
(2)如果VDC ECU23确定出前后轮之间的速差受到第一差动限制单元(例如传动离合器10)的限制、或左右轮之间的速差受到第二差动限制单元(例如差动限制离合器7)的限制，则VDC ECU23就将最终的VDC启动阈值设定或改变到适于差动受限状态的较低的VDC启动阈值β(＜α)上，由此可提前VDC启动定时。按照这种方式，对于本实施方式的VDC设备，可以只利用一个转换操作(α③β)容易地将VDC启动定时有效地提前，其中的转换操作将最终的VDC启动阈值设定为较小的VDC启动阈值β(＜α)。
(3)本实施方式中执行了图2所示程序的VDC ECU23采用了一个适于差动自由状态的、主要的车辆动态控制启动阈值(即较高的VDC启动阈值α)、以及一个适于差动受限状态的、次要的车辆动态控制启动阈值(即较低的VDC启动阈值β(＜α))。在差动自由状态中，VDC ECU23选定两不同阈值α和β中的大者(α)作为最终的VDC启动阈值，并根据偏摆率偏差Δφn(＝φ-φ*)与较高VDC启动阈值α的比较结果来执行车辆动态控制。与此相反，在差动受限状态中，VDCECU23选定相对小的VDC启动阈值β作为最终的VDC启动阈值，并根据偏摆率偏差Δφn(＝φ-φ*)与较小VDC启动阈值β的比较结果来执行车辆动态控制。这样就可以获得上文提到的效果，即(i)消除驾驶员在差动自由状态下执行转弯操作而经受的任何不自然感受(意料之外的车辆减速度)；(ii)抑制在差动受限状态下执行转弯过程中出现的不利控制干扰；以及(iii)通过根据车辆是处于差动自由状态或差动受限状态而在两个不同的VDC启动阈值α和β之间简单地执行互换，就能提高在差动受限状态下的转弯稳定性。
下面参见图8，图中表示了车辆动态控制(VDC)程序的一种改型。如上文所描述的那样，在根据本实施方式的、执行图2中VDC程序的VDC设备中，能对前后轮轴之间的差速运动进行限制的传动离合器10(第一差动限制装置)具有两种不同的工作模式：即完全接合模式和完全分离模式。差动限制离合器7(第二差动限制装置)是由一差速锁合离合器构成的，该离合器能限制左右轮轴之间的差速运动，其具有两种不同的工作模式：即完全接合模式和完全分离模式，且最终的VDC启动阈值只能根据车辆是处于差动自由状态或差动受限状态而在两个不同的阈值α和β之间变换。在另一方面，在根据本实施方式的、执行图8中改型VDC程序的VDC设备中，传动离合器10(第一差动限制装置)是由一液压作用的离合器或一电磁作用的离合器构成的，可根据前后轮之间的速差连续可变地控制这种离合器的接合力。差动限制离合器7(第二差动限制装置)也是由一液压作用的离合器或电磁作用的离合器构成的，可根据左后轮与右后轮之间的速差连续可变地控制此类离合器的接合力，且可响应于对前后轮轴之间差速运动和/或左右轮轴之间差速运动的限制程度，连续可变地控制最终的VDC启动阈值。图8中改型程序的执行方式也为由时间触发的间断程序，该程序每隔预定的采样时间间隔就被触发一次。
在步骤S21中，执行检查操作，以便于基于4WD/DIFF ECU22的输入信息(该信息表达的是传动离合器1 0处于何种状态)判断4WD/DIFF ECU22是产生一个使传动离合器10接合或断开的指令信号。如果步骤S21的结论是肯定的(YES)—也就是说输出了使传动离合器10接合的指令信号，则程序就从步骤S21进行到步骤S22。与此相反，如果步骤S21的结论是否定的(NO)—也就是说并非输出使传动离合器10接合的指令信号，则程序从步骤S21转向步骤S27。
在步骤S22中，VDC ECU23的处理器根据从其输出接口发送给传动离合器10的指令信号估计出传动离合器10的接合力。VDCECU23按照图9中所示的有关传动离合器10预定的接合力与第一VDC启动阈值β1之间的特征映射图，根据估计出的传动离合器10的接合力计算或求出一个第一VDC启动阈值β1。之后，程序从步骤S22进行到步骤S23。从图9所示的有关传动离合器预定接合力与第一VDC启动阈值β1之间的特征映射图可见，在可对前后轮轴之间的差速运动执行限制的第一差动限制单元(即传动离合器10)处于差动自由状态时，也就是说，在2WD模式下，第一VDC启动阈值β1被设定为与正常的VDC启动阈值α相对应的最大阈值。在第一差动限制单元(即传动离合器10)处于最大差动受限状态时—即在刚性的4WD模式下，第一VDC启动阈值β1被设定为与VDC启动阈值β(＜α)对应的最小阈值。也就是说，预定的传动离合器接合力与第一VDC启动阈值β1之间的特征曲线被限定成一条将2WD模式下的最大阈值(正常的VDC启动阈值α)点与刚性的4WD模式下的最小阈值(VDC启动阈值β(＜α))点连接起来的直线。换言之，预定的传动离合器接合力与第一VDC启动阈值β1之间的特征曲线被设定为线性的关系，第一VDC启动阈值β1随着传动离合器接合力的增大而线性地减小。作为替代方案，预定的传动离合器接合力与第一VDC启动阈值β1的特征曲线也可被设定为上凹或下凹的曲线，第一VDC启动阈值β1随着传动离合器接合力的增大、以上凹或下凹二次曲线的形式减小。作为备选方案，预定的传动离合器接合力与第一VDC启动阈值β1之间的关系特征曲线还可被设定为阶梯状的特性曲线，随着传动离合器接合力的增大，第一VDC启动阈值β1以阶梯的形式减小。
在步骤S23中，执行一项检查操作，从而基于来自于4WD/DIFFECU22的输入信息(该信息表达的是差动限制离合器7处于何种状态)判断4WD/DIFF ECU22是产生一个使差动限制离合器7接合或断开的指令信号。如果步骤S23的结论是肯定的(YES)—也就是说存在使差动限制离合器7接合的指令信号，程序就从步骤S23进行到步骤S24。与此相反，如果步骤S23的结果是否定的(NO)—也就是说不存在使差动限制离合器7接合的指令信号，则程序从步骤S23转到步骤S25。
在步骤S24中，VDC ECU23的处理器根据从其输出接口发送给差动限制离合器7的指令信号值估计出差动限制离合器7的接合力。VDC ECU23的处理器按照图10中所示的有关差动限制离合器7预定的接合力与第二VDC启动阈值β2之间的特征映射图，根据估计出的差动限制离合器7的接合力计算或求出一个第二VDC启动阈值β2。而后，程序从步骤S24进行到步骤S26。从图10所示的有关差动限制离合器预定接合力与第二VDC启动阈值β2之间的特征映射图可见，在可对左后、右后轮轴之间的差速运动执行限制的第二差动限制单元(即差动限制离合器7)处于差动自由状态时，也就是说，在自由差速模式下，第二VDC启动阈值β2被设定为与正常的VDC启动阈值α相对应的最大阈值。在第二差动限制单元(即差动限制离合器7)处于最大差动受限状态时—即在差动锁死模式下，第二VDC启动阈值β2被设定为与VDC启动阈值β(＜α)对应的最小阈值。也就是说，预定的差动限制离合器接合力与第二VDC启动阈值β2之间的特征曲线被限定成一条将自由差速模式下的最大阈值(正常的VDC启动阈值α)点与差动锁死模式下的最小阈值(VDC启动阈值β(＜α))点连接起来的直线。换言之，预定的差动限制离合器接合力与第二VDC启动阈值β2之间的特征曲线被设定为线性特性的关系，从而使第二VDC启动阈值β2随着差动限制离合器接合力的增大而线性地减小。作为替代方案，预定的差动限制离合器接合力对第二VDC启动阈值β2的特性曲线也可被设定为上凹或下凹的曲线，从而使第二VDC启动阈值β2随着差动限制离合器接合力的增大、按照上凹或下凹二次曲线的形式减小。作为备选方案，预定的差动限制离合器接合力与第二VDC启动阈值β2之间的特性曲线还可被设定为阶梯状的特性曲线，从而，随着差动限制离合器接合力的增大，第二VDC启动阈值β2以阶梯的形式减小。
在步骤S25中，第二VDC启动阈值β2被设定为最大的阈值(正常的VDC启动阈值α)，也就是说，β2＝α。而后，程序从步骤S25进行到步骤S26。
在步骤S26中，利用所谓的求小处理β＝min(β1，β2)，选用第一、第二VDC启动阈值β1和β2中的小者，并将其确定为最终的VDC启动阈值—即适于差动受限状态的VDC启动阈值β。在步骤S26之后，主程序返回。
在步骤S27中，执行一项检查操作，从而基于来自于4WD/DIFFECU22的输入信息(该信息表达的是差动限制离合器7处于何种状态)判断4WD/DIFF ECU22是产生一个使差动限制离合器7接合或断开的指令信号。如果步骤S27的结论是肯定的(YES)—也就是说存在使差动限制离合器7接合的指令信号，程序就从步骤S27进行到步骤S28。与此相反，如果步骤S27的结果是否定的(NO)—也就是说不存在使差动限制离合器7接合的指令信号，则程序从步骤S27转到步骤S30。
在步骤S28中，与步骤S24中的方式相同，VDC ECU23的处理器根据从VDC ECU23的输出接口发送给差动限制离合器7的指令信号估计出差动限制离合器7的接合力。VDC ECU23的处理器按照图10中所示的有关差动限制离合器7预定接合力与第二VDC启动阈值β2之间的特征映射图，根据估计出的差动限制离合器7的接合力计算或求出一个第二VDC启动阈值β2。而后，程序从步骤S28进行到步骤S29。
在步骤S29中，通过步骤S28计算出或求出的第二VDC启动阈值β2被设定或确定为最终的VDC启动阈值—即适于差动受限状态的VDC启动阈值β，也就是说β＝β2。
在步骤S30中，在第一差动限制单元(传动离合器10)和第二差动限制单元(差动限制离合器7)都被分离开的状态下，将最大的阈值(正常的VDC启动阈值α)设定或确定为第一VDC启动阈值。
[车辆动态控制(VDC)动作]
在差动限制离合器7和传动离合器10均被分离开的后轮驱动模式(即2WD模式)中，图8所示的VDC改型程序是从步骤S21经步骤S27到达步骤S30。因而，在步骤S30中，适于差动自由状态的正常VDC启动阈值α被设定为最终的VDC启动阈值。
在只有传动离合器10处于接合状态、但差动限制离合器7被分开的前后轮轴间差动受限状态中，图8所示的VDC改型程序是从步骤S21经过步骤S22、S23、S25到达步骤S26。因而，在步骤S25中，第二VDC启动阈值β2被设为最大阈值(正常VDC启动阈值α)，即β2＝α，而后，在步骤S26中，由于β＝min(β1，β2)＝min(β1，α)＝β1，所以适于差动受限状态的VDC启动阈值β(＝β1)被设定为最终的VDC启动阈值。
在只有差动限制离合器7处于接合状态、但传动离合器10被分开的左、右后轮轴之间差动受限状态中，图8所示的VDC改型程序是从步骤S21经过步骤S27和S28到达步骤S29。因而，在步骤S29中，第二启动阈值β2被设定为最终的VDC启动阈值—即适于差动受限状态的VDC启动阈值β，也就是说β＝β2。
在差动限制离合器7与传动离合器10均接合着的情况下，左后轮轴与右轮轴之间、以及前后轮轴之间都处于差动受限状态，在此状态下，图8所示的VDC改型程序是从步骤S21经过步骤S22、S23和S24到达步骤S26。因而，第一VDC启动阈值β1与第二VDC启动阈值β2中的较小者被确定为最终启动阈值—即适于差动受限状态的VDC启动阈值β，也就是说β＝min(β1，β2)，其中的第一阈值β1是基于传动离合器10的接合力求出的，第二阈值β2则是基于差动限制离合器7的接合力求出的。
如上所述，对于执行图8所示VDC改型程序的VDC设备，在差动受限状态下执行转弯的过程中，一旦实际横摆率φ与预期横摆率φ*之间的偏差Δφn(＝φ-φ*)超过较小的VDC启动阈值β(＜α)，则就可借助于快速的制动力控制和发动机输出功率控制，迅速将实际横摆率φ逼近预期横摆率φ*，其中，在差动受限状态下，第一、第二差动限制单元(传动离合器10和差动限制离合器7)中的至少之一处于接合状态，而制动力控制和发动机输出控制的快速启动都是由于VDC启动阈值β(＜α)相对较低的缘故。
也就是说，在差动限制程度与来源于所传递制动力的控制干扰之间存在一定的相关性。差动限制程度越弱，控制干扰越小。换言之，差动限制程度越强，控制干扰就越大。出于上文讨论的原因，在差动限制程度较弱的情况下，对VDC启动阈值β渐增地进行补偿，从而使车辆动态控制不易于发挥作用。与此相反，在差动限制程度较强的情况下，对VDC启动阈值β渐减地进行补偿，从而使车辆动态控制易于迅速发挥作用。因而，对于执行图8中VDC改型程序的VDC设备，其能很好地协调这两方面的要求—即避免控制干扰与提高车辆动态控制性能。
另外，当传动离合器10和差动限制离合器7都处于接合状态时，也就是说，当第一、第二差动限制单元都处于差动受限状态时，利用选小处理β＝min(β1，β2)，将第一VDC启动阈值β1与第二VDC启动阈值β2中的小者设定为或确定为VDC启动阈值β，其中的第一阈值β1适于根据第一差动单元(传动离合器10)的接合力(差动限制程度)来启动VDC功能，而第二阈值β2则适于根据第二差动单元(差动限制离合器7)的接合力(差动限制程度)激活VDC功能。与那种通过所谓选大处理β＝max(β1，β2)来设定或确定VDC启动阈值β的方法、或者那种利用第一、第二阈值β1和β2的简单平均值β＝(β1+β2)/2设定或确定VDC启动阈值β的方法进行比较，在将VDC启动定时进一步提前方面，选小处理β＝min(β1，β2)是优越的，其中，利用所述的选大处理，可将第一、第二阈值β1和β2中的大值确定为VDC启动阈值β。进一步提前的VDC启动定时能提高对控制干扰的抑制效果。
除了具有与上述执行图2中程序的VDC设备相同的效果(1)和(2)之外，执行图8所示VDC改型程序的VDC设备还带来了如下的效果(4)到(5)。
(4)对于执行图8中改型程序的VDC设备，差动限制装置(传动离合器10和差动限制离合器7)被制成可变的差动限制装置，在从差动自由状态(离合器被分离开的状态)、经过差动部分锁止状态(离合器部分地接合着的状态)到差动完全被限制的状态(离合器完全接合着的状态)的范围内，该差动限制装置能连续无级地调节对前后轮轴之间差速运动的限制程度和/或对左右轮轴之间差速运动的限制程度。另外，还设置了差动限制程度检测步骤S22、S24以及S28，这些步骤可检测或估算出对前后轮轴之间差速运动的限制程度、以及对左右轮轴之间差速运动的限制程度。为了计算、求出或确定最终的VDC启动阈值，VDC ECU23采用了一条预先设定的、关于离合器接合力与VDC启动阈值之间关系的特征曲线，从而使最终VDC启动阈值可随着离合器接合力的增大、从对应于正常VDC启动阈值α的最大阈值到对应于VDC启动阈值β(＜α)的最小阈值连续地减小。考虑到(i)第一VDC启动阈值β1是基于第一差动单元(传动离合器10)的接合力(第一差动限制程度)、以及预先设定的关于离合器接合力与第一VDC启动阈值β1之间关系的特征映射图确定出的；而且(ii)第二VDC启动阈值β2是基于第二差动单元(差动限制离合器7)的接合力(第二差动限制程度)、以及预先设定的关于离合器接合力与第二VDC启动阈值β2之间关系的特征映射图确定出的，所以可精确地确定VDC的启动定时。因而，对于执行图8所示VDC改型程序的VDC设备，其可考虑到对前后轮轴之间差速运动的限制程度(传动离合器10接合力的大小)、以及对左右轮轴之间差速运动的限制程度(差动限制离合器7接合力的大小)，很好地协调两方面的要求—即避免控制干扰与提高车辆动态控制性能。
(5)传动离合器10和差动限制离合器7被用作差动限制装置。在传动离合器10和差动限制离合器7均处于差动受限状态的情况下(参见图8中从步骤S21经步骤S22、S23和S24到步骤S26的过程)，通过将选定的较小值β＝min(β1，β2)设定为最终的VDC启动阈值—即适于差动受限状态的VDC启动阈值β，就可确定出VDC的启动定时，其中，(i)第一VDC启动阈值β1是基于第一差动单元(传动离合器10)的接合力(第一差动限制程度)确定出的；(ii)第二VDC启动阈值β2是基于第二差动单元(差动限制离合器7)的接合力(第二差动限制程度)确定出的。因而，即使在第一、第二差动限制单元(传动离合器10和差动限制离合器7)中任一单元强有力地接合着的差动受限状态中，也肯定能防止或抑制不利的控制干扰。
在所示实施方式的VDC设备中，将一种受指令控制的传动离合器作为前后轮轴之间差动限制装置的示例，该传动离合器例如是液压作用的离合器或电磁作用的离合器，其接合力可根据前后轮轴之间的速差连续可变地进行调节。作为替代方案，其它类型的离合器—例如粘性耦合器型传动离合器、爪式离合器、人工操作的桥间差动锁止机构等也可被用作前后轮轴间的差动限制装置。换言之，任何类型的离合器都可被归类到前后轮轴差动限制装置中，由车辆动态控制而产生的制动力经该离合器从VDC控制轮传递给前后轮轴中的第一轮轴，第一轮轴与VDC控制轮所对应的第二轮轴相对。按照类似的方式，可采用一种受指令控制的差动限制离合器作为左右轮轴之间的差动限制装置，该离合器例如是液压作用或电磁作用的离合器，其接合力可根据左右轮之间的速差连续可变地进行调节。作为替代方案，其它类型的离合器—例如粘性耦合器型离合器、爪式离合器、人工操作的桥间差动锁止机构等也可被用作左右轮轴间的差动限制装置。
在执行图8所示变型程序的VDC设备中，基于从VDC EUC23的输出接口向差动限制单元(传动离合器10或差动限制离合器7)发送的指令信号值，可估计出离合器的接合力。在采用粘性耦合离合器的情况下，由于该离合器的接合力是机械式的、而非电子控制型的，所以不向该粘性耦合器发送任何指令信号。在此情况下，可根据其差速运动受到限制的车轮之间的速度差、车轮速度的波形、或车轮速度的频率来估计出差动受限状态或差动自由状态。
本文中，将本发明的VDC设备应用在一种具有前后轮差动限制装置(例如传动离合器10)和左右轮差动限制装置(例如差动限制离合器7)的机动车上来进行举例说明。不难理解：本发明的基本概念也可被应用到具有前后轮差动限制装置(例如传动离合器10)或左右轮差动限制装置(例如差动限制离合器7)的机动车上。
在根据本发明实施方式的、执行图2或图8所示VDC程序的VDC设备中，作为在差动受限状态下提前VDC启动定时的方法，对VDC启动阈值本身作渐减的补偿，或将其从相对较高的阈值α变换到较小的阈值β(＜α)。也可以并非根据车辆是出于差动受限状态或差动自由状态来对VDC启动阈值自身进行补偿，而是对用于计算或求得横摆率偏差Δφn(＝φ-φ*)的至少一个因子—即实际横摆率φ或预期横摆率φ*作适当的补偿，以便于在从差动自由状态过渡到差动受限状态时提前VDC的启动定时。在此情况下，VDC启动阈值自身必须是固定的。
第2003-125200号日本专利申请(提交日为2003年4月30日)所公开的全部内容都被结合到本文中作为背景技术。
尽管上文对实施本发明的优选形式进行了描述，但可以理解：本发明并不仅限于文中表示和介绍的特定实施方式，在不悖离本发明保护范围和设计思想的前提下，可作出多种型式的改动和变型，其中，本发明的范围和思想由后附的权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种车辆动态控制(VDC)设备，其用在带有一差动限制装置的机动车上，差动限制装置可对如下的至少一种差速运动执行限制：前后轮轴之间的差动、以及左右轮轴之间的差动，所述VDC设备包括：
一VDC系统，其根据车辆的转向状况，独立于驾驶员的制动动作对至少一个车轮的制动力实施控制，以便于对车辆的转弯行为进行控制；以及
VDC系统使在差动受限状态下所采用的VDC启动定时与在差动自由状态下的VDC启动定时相比提前，在差动受限状态下，前后轮轴之间的差速运动、与左右轮轴之间的差速运动中的至少之一是受限的，而在差动自由状态下，前后轮轴之间的差速运动与左右轮轴之间的差速运动都是允许的。
2.根据权利要求1所述的VDC设备，其特征在于：
在从差动自由状态过渡到差动受限状态的情况下，VDC系统通过将一个最终VDC启动阈值改变到一个小于一正常VDC启动阈值的、相对较低的VDC启动阈值，实现对VDC启动定时的提前，其中的正常VDC启动阈值被预定为适于差动自由状态。
3.根据权利要求2所述的VDC设备，其特征在于：
在差动自由状态下，VDC系统将一个对应于正常VDC启动阈值的主要VDC启动阈值作为最终的VDC启动阈值；在差动受限状态下，VDC系统将一个对应于较低VDC启动阈值的次要VDC启动阈值设定为最终的VDC启动阈值；
在车辆从差动自由状态过渡到差动受限状态时，通过从主要的VDC启动阈值变换到次要的VDC启动阈值，VDC系统在较早的时刻启动车辆的动态控制；以及
在车辆从差动受限状态过渡到差动自由状态时，通过从次要的VDC启动阈值变换到主要的VDC启动阈值，VDC系统在较晚的时刻启动车辆的动态控制。
4.根据权利要求2所述的VDC设备，其特征在于：
差动限制装置包括一可变的差动限制装置，其能连续可变地调节对差速运动的限制程度，从差动自由状态、经差动部分地被限制的状态、到差动完全受限的状态；
当车辆处于差动部分受限状态或差动完全受限状态时，VDC系统基于对差速运动的限制程度、从一预定的VDC启动阈值特征曲线确定一VDC启动阈值，VDC启动阈值随着对差速运动限制程度的加大而减小；以及
当车辆处于差动部分受限状态或差动完全受限状态时，VDC系统根据从预定的VDC启动阈值特征曲线计算出的VDC启动阈值确定/VDC的启动定时。
5.根据权利要求4所述的VDC设备，其特征在于：
差动限制装置包括一个能对前后轮轴之间的差速运动执行限制的第一差动限制单元、以及一个能对左右轮轴之间的差速运动执行限制的第二差动限制单元；
在第一差动限制单元的差动受限状态下、以及第二差动限制单元的差动受限状态下，VDC系统选择一第一VDC启动阈值与一第二VDC启动阈值中的小者作为最终的VDC启动阈值，第一阈值是根据对第一差动限制单元差速运动的限制程度而确定出的，第二阈值是根据对第二差动限制单元差速运动的限制程度而确定出的；以及
VDC系统在某一时刻启动车辆的动态控制，其中的启动时刻是根据所选定的VDC启动阈值确定出的。
6.一种用于对机动车的转弯行为进行控制的方法，该机动车带有一差动限制装置，差动限制装置可对前后轮轴之间差动与左右轮轴之间差动的至少一种差速运动执行限制，该方法包括：
根据车辆的转向状况，独立于驾驶员的制动动作而对至少一个车轮的制动力执行控制，以便于执行车辆动态控制(VDC)，利用该车辆动态控制，可实现对车辆转弯行为的控制；
检测车辆是处于差动受限状态、还是处于差动自由状态，在差动受限状态下，前后轮轴之间的差速运动、与左右轮轴之间的差速运动中的至少之一是受限的，而在差动自由状态下，前后轮轴之间的差速运动与左右轮轴之间的差速运动都是允许的；以及
使在差动受限状态下所采用的VDC启动定时与在差动自由状态下的VDC启动定时相比提前。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：
在从差动自由状态过渡到差动受限状态的情况下，通过将一个最终VDC启动阈值从正常VDC启动阈值改变到一个小于该正常VDC启动阈值的、相对较低的VDC启动阈值，实现对VDC启动定时的提前，其中的正常VDC启动阈值被预定为适于差动自由状态。
8.根据权利要求7所述的方法，其还包括：
在差动自由状态下，将一个对应于正常VDC启动阈值的主要VDC启动阈值设定为最终的VDC启动阈值；
在差动受限状态下，将一个对应于较低VDC启动阈值的次要VDC启动阈值设定为最终的VDC启动阈值；
在车辆从差动自由状态过渡到差动受限状态时，通过从主要的VDC启动阈值变换到次要的VDC启动阈值，在较早的时刻启动车辆的动态控制；以及
在车辆从差动受限状态过渡到差动自由状态时，通过从次要的VDC启动阈值变换到主要的VDC启动阈值，在较晚的时刻启动车辆的动态控制。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：
差动限制装置包括一可变的差动限制装置，其能从差动自由状态、经差动部分地被限制的状态、到差动完全受限的状态，连续可变地调节对差速运动的限制程度；以及
所述方法还包括：
当车辆处于差动部分受限状态或差动完全受限状态时，基于对差速运动的限制程度、从一预定的VDC启动阈值特征曲线确定出一VDC启动阈值，在该特性曲线上VDC启动阈值随着对差速运动限制程度的加大而减小；以及
当车辆处于差动部分受限状态或差动完全受限状态时，根据从预定的VDC启动阈值特征曲线计算出的VDC启动阈值确定VDC的启动定时。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：
差动限制装置包括一个能对前后轮轴之间的差速运动执行限制的第一差动限制单元、以及一个能对左右轮轴之间的差速运动执行限制的第二差动限制单元；以及
所述方法还包括：
基于对第一差动限制单元差速运动的限制程度确定出一第一VDC启动阈值；
基于对第二差动限制单元差速运动的限制程度确定出一第二VDC启动阈值；
在第一差动限制单元的差动受限状态下、以及第二差动限制单元的差动受限状态下，选择第一VDC启动阈值与第二VDC启动阈值中的小者作为最终的VDC启动阈值；以及
在某一时刻启动车辆的动态控制，其中的启动时刻是根据所选定的VDC启动阈值确定出的。
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