JP2003042224A

JP2003042224A - 電磁サスペンション装置

Info

Publication number: JP2003042224A
Application number: JP2001232658A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Akami; 裕介赤見; Satoshi Osawa; 聡大澤
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2001-07-31
Publication date: 2003-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】消費電力の抑制を図ることができる電磁サス
ペンション装置を提供する。【解決手段】ＡＢＳ制御装置及びＶＤＣ制御装置が作
動中でない（ステップＳ１４でＮｏと判定）場合、すな
わち車両の走行安定性が低下する虞がある非常時(ステ
ップＳ１４でＹｅｓと判定)以外の際に、モータ３の消
費電力を消費電力上限値（制限値）以下に制限する(ス
テップＳ１５〜Ｓ１７)。このため、車両全体の消費電
力を一定値以下に抑制することを容易に行える。また、
バッテリ上がり、動力ケーブルの発熱を防止できる。さ
らに、非常時以外はモータのコイルの温度を一定値以下
に抑制できるため、コイルの膨張が抑制され、コイル−
永久磁石間のギャップを小さくすることができ、モータ
の推力を向上できる。永久磁石の周囲温度の上昇を抑制
できるため、永久磁石の熱によって減磁する虞が少なく
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁力による振動
抑制用アクチュエータ、ダンパに係り、特に、自動車、
二輪車、鉄道車両、構造物及び建造物などに用いて好適
な電磁サスペンション装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電磁サスペンション装置の一例と
して、油圧ダンパのオリフィス等の減衰力発生機構に代
えて、回転型モータ及びこの回転型モータのロータの回
転動を直線動に変換する直動―回転動変換機構を用いた
り、あるいは直動型モータを用いた電磁サスペンション
装置がある。この電磁サスペンション装置は、通電する
ことにより可動部を変位させモータを本来のモータ（ア
クチュエータ）としてアクティブに動作させる一方、モ
ータを発電機として使用することにより(パッシブに)減
衰力を発生させるようにしている。

【０００３】前記モータを発電機として使用する場合、
モータ（発電機）に発生する抵抗力、すなわち減衰力
は、コイルに流れる電流の大きさに比例するので、減衰
力を可変とするためには、コイルに流れる電流の大きさ
を調整すればよい。コイルに流れる電流を調整するに
は、回路内に可変抵抗を設けたり、回路をオン、オフ
（ＯＮ／ＯＦＦ）するスイッチを設け、スイッチのオ
ン、オフ時間比を制御することなどで容易に実現でき
る。

【０００４】そのため、電磁サスペンション装置の減衰
力をストローク速度やストローク位置に応じて可変制御
したり、制御対象の振動を抑制するようにリアルタイム
に可変制御する、いわゆるセミアクティブダンパとして
構成することは比較的容易である。また、このようにセ
ミアクティブダンパとして構成する（発電機として使用
する）場合、電磁サスペンション装置に電気エネルギー
を与える必要はなく、消費電力を非常に低く抑えること
ができる。

【０００５】また、電磁サスペンション装置に電気エネ
ルギーを与えてモータとして使用すれば、容易に任意の
力を発生させることができるため、力を加えて減衰力を
大きくしたり、任意の制御力を発生させてアクティブサ
スペンションとして動作させ、振動抑制効果を高めるこ
とが可能であり、このようにして振動抑制効果を高める
方法も提案されている。前記電磁サスペンション装置で
モータとしては直流モータや同期モータが用いられてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記電磁サ
スペンション装置のモータとして用いられる直流モータ
や同期モータは、その推力がコイルに流れる電流の大き
さで決まる。このため、制御効果を高めるために大きな
推力を発生しようとする場合、コイルに流す電流を大き
くしなければならず、ひいては消費電力の増加を招くこ
とになる。また、コイルに流れる電流が大きくなるとコ
イルの電気抵抗によるコイル発熱が大きくなる。さら
に、消費電力が大きくなれば、発電量の上昇による燃費
の悪化、バッテリ上がり等を招くことになる。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、消費電力の抑制を図ることができる電磁サスペンシ
ョン装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
相対的に変位可能に一対の変位部材を設け、前記一対の
変位部材のいずれか一方に磁石部材を複数個設け、いず
れか他方にコイル部材を複数個設け、前記コイル部材へ
の通電により前記磁石部材との間に生じる電磁力によっ
て推進力を得、前記コイル部材及び前記磁石部材の相対
変位により前記コイル部材に生じる起電力によって減衰
力を得るサスペンションユニットを備えた電磁サスペン
ション装置において、前記コイル部材の消費電力を検出
する消費電力検出手段と、該消費電力検出手段によって
検出された消費電力値と予め定められた消費電力上限値
とを比較する消費電力比較手段と、前記消費電力検出手
段によって検出された消費電力値が前記消費電力上限値
より大きい場合に、前記コイル部材の消費電力を抑制制
御する消費電力制御手段と、を備えたことを特徴とす
る。請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成におい
て、車両の走行安定性を制御する走行安定性制御装置を
備え、該走行安定性制御装置が作動中である場合、前記
消費電力制御手段の作動を解除することを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施の形態に係る電
磁サスペンション装置を図１〜図１５に基づいて説明す
る。

【００１０】図１及び図２において、電磁サスペンショ
ン装置１は自動車に用いられるものであり、各車輪側部
材と車体との間に介装される４本のサスペンションユニ
ットを有している。右前輪側部材、左前輪側部材、右後
輪側部材及び左後輪側部材にそれぞれ対応するサスペン
ションユニットを、右前輪側、左前輪側、右後輪側及び
左後輪側サスペンションユニット２ＦＲ，２ＦＬ，２Ｒ
Ｒ，２ＲＬという。右前輪側、左前輪側、右後輪側及び
左後輪側サスペンションユニット２ＦＲ，２ＦＬ，２Ｒ
Ｒ，２ＲＬには、それぞれ３相同期形のモータ（それぞ
れ、右前輪側、左前輪側、右後輪側及び左後輪側モータ
３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬという。）が備えられ
ている。右前輪側、左前輪側、右後輪側及び左後輪側サ
スペンションユニット２ＦＲ，２ＦＬ，２ＲＲ，２ＲＬ
は同等構成を成しており、以下、適宜サスペンションユ
ニット２と総称する。また、右前輪側、左前輪側、右後
輪側及び左後輪側モータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３Ｒ
Ｌについても同様に、適宜モータ３と総称する。

【００１１】右前輪側、左前輪側、右後輪側及び左後輪
側モータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬにはそれぞれ
ドライバ(それぞれ、右前輪側、左前輪側、右後輪側及
び左後輪側ドライバ４ＦＲ，４ＦＬ，４ＲＲ，４ＲＬと
いう。)が接続されており、モータ３を駆動するように
している。右前輪側、左前輪側、右後輪側及び左後輪側
ドライバ４ＦＲ，４ＦＬ，４ＲＲ，４ＲＬは同等構成を
成しており、以下、適宜ドライバ４と総称する。ドライ
バ４は、各車輪に対応するサスペンションタワー部に設
けられている。ドライバ４にはＤＣ３６Ｖのモータ用電
源５が接続されている。

【００１２】ドライバ４には、シリアル通信バス６を介
して制御装置７（消費電力制御手段）が接続されてお
り、制御装置７からドライバ４への動作指令や、ドライ
バ４から制御装置７への各種フィードバックなどは全て
シリアル通信〔例えばＣＡＮ（Controller Area Networ
k）仕様に準拠したシリアル通信〕によって行われるよ
うにしている。シリアル通信のプロトコルは、制御装置
７からの「コマンド」とドライバ４からの「レスポン
ス」がセットになったもので、一定間隔（例えば５ｍ
ｓ）〔制御装置７の制御周期〕毎に常に「コマンド」と
「レスポンス」が授受される。

【００１３】また、例えば制御装置７からドライバ４へ
の「コマンド」が一定時間（例えば２０ｍｓ）以上送信
されない、あるいはドライバ４から制御装置７への「レ
スポンス」が一定時間（例えば２０ｍｓ）以上送信され
ない、といった場合は、制御装置７又はドライバ４はシ
ステム異常と判断し、「モータ用電源５の切断」、「エ
ラー表示」などの異常処理を行う。シリアル通信バス６
には、ＡＢＳ（Anti-lock Break System）制御装置８及
びＶＤＣ（Vehicle Dynamics Control）制御装置９が接
続されている。ＡＢＳ制御装置８及びＶＤＣ制御装置９
は、車両の走行安定性を確保するようにしたものであ
り、本発明で言う走行安定性制御装置を構成している。
本電磁サスペンション装置１、ＡＢＳ制御装置８及びＶ
ＤＣ制御装置９は協調して動作することができるように
なっている。

【００１４】制御装置７は、モータ３への通電ひいては
モータ３による推進力発生制御を行うと共に、モータ３
の起電力発生（発電機としての使用）による減衰力制御
を行うようにしている。制御装置７には、車体の上下振
動を検出する３個の上下加速度センサ（以下、第１、第
２、第３上下加速度センサという。）１０，１１，１
２、車輪速センサ１３、ハンドル角センサ１４、ブレー
キセンサ１５及びＤＣ１２Ｖの電源（以下、１２Ｖ電源
という。）１６が接続されている。制御装置７には更
に、システム診断などに用いる外部通信機器１７が接続
されている。第１上下加速度センサ１０は右前輪のサス
ペンションタワー部に設けられ、第２上下加速度センサ
１１は左前輪のサスペンションタワー部に設けられ、第
３上下加速度センサ１２は後部トランク部に設けられて
いる。

【００１５】サスペンションユニット２は、図２に示す
ように、車両の車体側に保持される外筒部材２０（一対
の変位部材のうち一方）と、外筒部材２０に相対変位可
能に一端側が挿嵌され他端側が車両の車軸側に保持され
るロッド２１（一対の変位部材のうち他方）とを備えて
いる。外筒部材２０とロッド２１との間になるようにし
て、外筒部材２０の内側には複数のコイル２２（コイル
部材）が軸方向に所定長さにわたって設けられ、ロッド
２１の外側には永久磁石（磁石部材）２３が軸方向に所
定長さにわたって設けられている。

【００１６】コイル２２とロッド２１（永久磁石２３）
との間になるようにして、コイル２２の内側に筒状の案
内部材（以下、第１案内部材という。）２４が設けら
れ、ロッド２１の一端部には第１案内部材２４に摺動す
る摺動部（以下、第１摺動部という。）２５が設けられ
ている。外筒部材２０の開口端には環状の案内部材（以
下、第２案内部材という。）２６が装着されている。第
２案内部材２６の内側には、ロッド２１に摺動してその
動きを案内する摺動部（以下、第２摺動部という。）２
７が設けられている。ロッド２１は、第１摺動部２５及
び第２摺動部２７によって外筒部材２０に対して摺動可
能に支持されている。

【００１７】前記コイル２２は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相が軸
方向に交互に並んだ構成になっている。永久磁石２３
は、Ｎ極、Ｓ極が軸方向に交互に並んだ構成になってい
る。コイル２２に通電するとコイル２２と永久磁石２３
との間に軸方向の推力が発生し外筒部材２０とロッド２
１は相対変位（ストローク）する。推力の向きはコイル
２２の通電方向に基づいて定まる。本実施の形態では、
コイル２２、永久磁石２３及びコイル２２、永久磁石２
３を支持する部材などから前記モータ３が構成されてい
る。また、外筒部材２０及びロッド２１ひいてはコイル
２２及び永久磁石２３が相対変位すると、コイル２２に
は起電力が生じ、モータ３は発電機の作用をなすように
なっている。サスペンションユニット２のモータ３には
位置センサ３０（図４参照）が設けられており、コイル
２２及び永久磁石２３ひいては外筒部材２０とロッド２
１の相対変位（ストローク）を検出し得るようになって
いる。

【００１８】制御装置７は、本電磁サスペンション装置
１の制御プログラムや定数などの固定的なデータを記憶
するＲＯＭ３１と、前記制御プログラムを実行し、本電
磁サスペンション装置１全体の制御を司るＣＰＵ３２
と、ＣＰＵ３２の演算結果等を一時的に記憶するＲＡＭ
３３と、サンプリング時間等を生成するタイマ３４とを
備えている。制御装置７は、さらに、第１、第２、第３
上下加速度センサ１０，１１，１２からのアナログ信号
をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器３５と、車輪速センサ１
３、ハンドル角センサ１４及びブレーキセンサ１５から
の信号を処理するセンサｉ／ｏインタフェース（センサ
ｉ／ｏｉ／ｆ）３６と、ドライバ４などとのシリアル
通信用のＣＡＮインターフェース３７と、１２Ｖ電源１
６をＣＰＵ３２などが必要とする５Ｖ、３．３Ｖなどの
電圧に変換するＤＣ／ＤＣ電源ユニット３８と、外部通
信機器１７に対して信号を授受する外部通信機器インタ
ーフェース３９とを備えている。本実施の形態では、消
費電力制限手段はＲＯＭ３１に記憶されている制御装置
７の制御プログラムの中の１シーケンスとして構成され
る。

【００１９】本電磁サスペンション装置１では、車両の
状態のうち車体の上下振動については上述したように第
１、第２、第３上下加速度センサが検出する。また、車
体のロール、ピッチング量については、前記位置センサ
３０の検出信号、ひいては各車輪のサスペンションユニ
ット２のストロークに基づいて判断する。また、車両の
状態の検出は、前記第１、第２、第３上下加速度センサ
１０，１１，１２及び位置センサ３０に限らず、車輪速
センサ１３、ハンドル角センサ１４、ブレーキセンサ１
５によっても行うようにしている。

【００２０】制御装置７は、前記第１、第２、第３上下
加速度センサ１０，１１，１２、位置センサ３０、車輪
速センサ１３、ハンドル角センサ１４、ブレーキセンサ
１５からの信号に基づいて、車両の振動、姿勢の変化や
不安定な車両挙動を抑制するように、また、車速や運転
者のハンドル、アクセル、ブレーキ操作に対して車両が
より安定するように各輪のサスペンションユニット２の
制御量を決定し、ドライバ４に対してモータ３の駆動信
号を送るようにしている。

【００２１】ドライバ４は、図４に示すように、モータ
駆動用制御プログラムや定数などの固定的なデータを記
憶するＲＯＭ（以下、ドライバＲＯＭという。）４０
と、前記モータ駆動用制御プログラムを実行し、制御装
置７との通信制御を行うと共にドライバ４の制御を司る
ＣＰＵ（以下、ドライバＣＰＵという。）４１〔消費電
力検出手段〕と、ドライバＣＰＵ４１の演算結果等を一
時的に記憶するＲＡＭ（以下、ドライバＲＡＭとい
う。）４２と、車両及び運転者などに固有とされ、書き
換え可能なパラメータ等を記憶するＦＬＡＳＨメモリ４
３と、サンプリング時間等を生成するタイマ（以下、ド
ライバタイマという。）４４とを備えている。

【００２２】ドライバ４は、さらに、モータ３駆動用の
ＰＷＭ信号生成器４５と、電気的絶縁を行うフォトカプ
ラ４６と、モータ用電源５（ＤＣ３６Ｖ）にＤＣバス４
７を介して接続され、モータ用電源５からの電流をモー
タ３の駆動に使用するように３相電流に変換しこの電流
をモータ接続線４８を介してモータ３に出力するＩＧＢ
Ｔと、ＩＧＢＴ４９のゲートを駆動するゲートドライバ
５０と、前記モータ接続線４８に設けられモータ３の駆
動電流を検出する電流検出器５１（消費電力検出手段）
と、モータ３の駆動電圧を検出する電圧検出器５２と、
モータ接続線４８の出力側に設けられるラインフィルタ
５３と、電流検出器５１及び電圧検出器５２（消費電力
検出手段）からのアナログ信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ
変換器（以下、ドライバＡ／Ｄ変換器という。）５４
と、前記位置センサ３０からの信号をディジタル信号に
変換してドライバＣＰＵ４１に入力する位置センサイン
ターフェース（位置センサｉ／ｆ）５５とを備えてい
る。

【００２３】ドライバ４には、さらに、ＤＣバス４７の
電圧を監視する過電圧検出器５６と、ＩＧＢＴ４９の過
熱を検出する過熱検出器５７と、制御装置７とのシリア
ル通信インターフェースであるＣＡＮｉ／ｆ（以下、ド
ライバＣＡＮインターフェースという。）５８と、モー
タ用電源５をドライバＣＰＵ４１など他の部材の動作に
必要な５Ｖ、１２Ｖなどの電圧に変換するＤＣ／ＤＣ電
源ユニット（以下、ドライバＤＣ／ＤＣ電源ユニットと
いう。）５９とが備えられている。

【００２４】ドライバ４は、シリアル通信バス６を介
し、制御装置７から「サーボＯＮ」などの制御コマンド
及び実際にモータ３を駆動させる制御量等を受け取る
と、サンプリング時間（ドライバ４の制御周期）毎に位
置センサ３０の信号からモータ３内のＵ相、Ｖ相、Ｗ相
コイル２２と永久磁石２３の作る磁気回路との間の位相
角（電気角）、モータ３の動作速度、電流検出器５１、
電圧検出器５２の信号からコイル２２の電流値、電圧値
を取得し、制御装置７からのモータ駆動指令通りのモー
タ動作となるようにＰＷＭ信号生成器４５を調節する。
前記ドライバ４の制御周期は、制御装置７の制御周期
（例えば５ｍｓ）よりも充分速く、例えば２５０μｓに
設定されている。

【００２５】この電磁サスペンション装置１では、車体
の上下振動に伴いロッド２１及び外筒部材２０が相対的
に変位すれば、コイル２２には起電力が発生する。すな
わち、モータ３は発電機として作用し、コイル２２に電
流が流れることにより、サスペンションユニット２（モ
ータ３）はロッド２１及び外筒部材２０の相対速度に応
じた抵抗力、すなわち減衰力を発生することになる。ま
た、ロッド２１と外筒部材２０との相対的な位置関係
（電気角）、ひいては車体の上下振動状態に応じて、コ
イル２２に電流を流せば、モータ３は本来のモータ（ア
クチュエータ）として作用し、サスペンションユニット
２は振動抑制効果を向上できるようにしている。

【００２６】上述したようにコイル２２に電流を流し、
モータ３を駆動する際、本実施の形態では、次のように
モータ３が消費する平均電力（平均消費電力）を検出す
ると共に、この平均消費電力と予め定めた消費電力上限
値と比較し、比較結果に基づいて消費電力の抑制を図る
ようにしている。次に、（ｉ）平均消費電力の検出方
法、及び（ｉｉ）消費電力の制限方法について説明す
る。

【００２７】（ｉ）平均消費電力の検出方法一般に、一定時間Ｔの平均消費電力Ｐｂは、図５の式
（１）で表される。すなわち、瞬時電圧ｅ（ｔ）と瞬時
電流ｉ（ｔ）の積である瞬時電力ｅ（ｔ）×ｉ（ｔ）を
積分し、この積分値を時間Ｔで除しこれを平均したもの
である。式（１）は、電圧、電流が正弦波状である場合
には、次式（２）に示すように表されるが、本電磁サス
ペンション装置１では、電圧、電流が正弦波状ではなく
一定値である場合も多いことから、前記式（１）に基づ
いて平均消費電力を求めるようにしている。Ｐ＝Ｅ×Ｉ×ｃｏｓφ （２）ただし、Ｅ : ｅ（ｔ）の実効値Ｉ : ｉ（ｔ）の実効値 φ : ｅ（ｔ）とｉ（ｔ）間の位相差（ｃｏｓφ: 力
率）

【００２８】なお、モータ３の消費電力に関して、瞬時
消費電力でなく平均消費電力を求めるようにしたのは、
次の２つの理由等があるからである。すなわち、なるべ
く実効的な消費電力を求めたいことが１つの理由であ
る。また、車体の振動抑制、姿勢制御等を行なう場合、
モータ３は瞬間的に定格の数倍程度の駆動力を出すこと
が可能であれば制御性能が向上するため、瞬間的に高い
消費電力は許容したい（すなわち、瞬時消費電力につい
ては制限を緩くしたい）ことが他の１つの理由である。

【００２９】ドライバ４内部において、一定時間Ｔの１
輪分の平均消費電力Ｐｂを求めようとする場合、用いら
れる演算式としては図６の式（３）が基本となる。つま
り、電圧値、電流値をディジタル化〔ｅ（ｋ）: ｋ番目
のサンプリングによる瞬時電圧値、ｉ（ｋ）: ｋ番目の
サンプリングによる瞬時電圧値〕し、このサンプリング
して得られた瞬時データをある一定区間において加算
し、それをサンプリング回数Ｎで除して平均化し一定時
間Ｔの１輪分の平均消費電力Ｐｂを求める。

【００３０】すなわち、図７に示すように、サンプリン
グ間隔に応じた幅Δｔの瞬時電力の短冊が一定区間にわ
たって総和され、この総和値が一定時間Ｔで平均化され
て前記一定時間Ｔの１輪分の平均消費電力Ｐｂが得られ
ることを意味する。また、短冊幅Δｔが小さくなればな
るほど正確さは増加することになる。ちなみに、電圧、
電流の変化が正弦波状であるとして前記式（２）によっ
て消費電力を求める場合は、電圧の実効値Ｅ、電流の実
効値Ｉは、例えば図８の式（４）、（５）で求められ
る。また、本電磁サスペンション装置１では力率はほぼ
一定であると考えられるので、式（２）の力率は一定値
をとる。

【００３１】前記サスペンションユニット２に備えられ
たモータ３は３相同期モータであるので、このモータ３
の消費電力を求める場合、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電力をそ
れぞれ測定し加算することにより精度の高い値を得るこ
とができる。しかし、２相電力の和から求めることもで
きる（二電力計法、ブロンデルの定理による。）。本実
施の形態においては、図９に示すように、二電力計法に
基づき、Ｕ−Ｖ相間電圧（ｅ_UV）、Ｖ−Ｗ相間電圧（ｅ
_VW）、Ｕ相電流（ｉ_U）、Ｗ相電流（ｉ_W）の瞬時値を測
定し、図１０の式（６）に従って消費電力Ｐ（ひいては
平均消費電力Ｐｂ）を求めるようにしている。

【００３２】具体的には、電流検出器５１でＵ相電流値
及びＷ相電流値の各瞬時値を測定し、電圧検出器５２で
Ｕ−Ｖ相電圧値及びＶ−Ｗ相電圧値の各瞬時値を測定
し、電流検出器５１及び電圧検出器５２の各アナログ出
力をドライバＡ／Ｄ変換器５４でディジタルデータに変
換し、ドライバＣＰＵ４１に取り込んで計算する。サン
プリング周期やサンプリング回数は、要求される検出精
度や搭載しているメモリ容量などにより異なるが、例え
ばサンプリング周期を１０ｍｓ、サンプリング回数Ｎを
２０００回（２０秒間）に設定する。この場合、計算し
て得られるのは２０秒前から現在までの平均消費電力Ｐ
ｂということになる。

【００３３】前記平均消費電力Ｐｂの計算は、モータ３
が動作している間はサンプリング周期毎に常に行うの
で、サンプリング周期毎に最も古いデータを破棄し、最
新のデータを記憶するようにしている。例えば、図１１
に示すようなＦＩＬＯバッファ６０をＲＡＭ３３内に設
け、瞬時電流値、瞬時電圧値をサンプリングするたびに
先頭バッファから書き込み、ポインタをずらしていく。
そして、最終位置のバッファに達した場合は、書き込み
ポインタを先頭バッファに戻す。そして、これら瞬時電
流値、瞬時電圧値から前記式（６）に従って平均消費電
力Ｐｂを計算する。

【００３４】この平均消費電力Ｐｂの計算について図１
２のフローチャートに基づいて説明する。この平均消費
電力Ｐｂの計算は、サンプリング周期（例えば１０ｍ
ｓ）毎に処理される。まず、電流検出器５１でＵ相電流
値及びＷ相電流値を測定し、電圧検出器５２でＵ−Ｖ相
電圧値及びＶ−Ｗ相電圧値を測定し、電流検出器５１及
び電圧検出器５２の各アナログ出力をドライバＡ／Ｄ変
換器５４でディジタルデータに変換し、ドライバＣＰＵ
４１に取り込む(ステップＳ１)。

【００３５】次に、ＦＩＬＯバッファ６０への書き込み
位置を示すポインタがＦＩＬＯバッファ６０の最終位置
かどうかを判断する(ステップＳ２)。ステップＳ２でＹ
ｅｓ（ＦＩＬＯバッファ６０の最終位置である）と判定
すると、ポインタを先頭位置へ戻し(ステップＳ３)、ス
テップＳ４に進む。ステップＳ２でＮｏと判定するとス
テップＳ４に進む。ステップＳ４では、ポインタの指示
するＦＩＬＯバッファ６０へＵ相電流値、Ｗ相電流値、
Ｕ−Ｖ相電圧値、Ｖ−Ｗ相電圧値を書き込む。続いて、
平均消費電力Ｐｂを求め(ステップＳ５)、ポインタをイ
ンクリメントする(ステップＳ６)。

【００３６】（ｉｉ）消費電力の制限方法本実施の形態では、上述したように消費電力を制限する
ようにしているが、この消費電力の制限方法について、
図１３のフローチャートに基づいて説明する。制御装置
７は、例えば１０ｍｓ毎に各輪のモータ３の平均消費電
力を読み込み(ステップＳ１１)、次に，各サスペンショ
ンユニット２のストローク位置情報を読み込み(ステッ
プＳ１２)、各輪のモータ３の平均消費電力を加算して
全体の平均消費電力を求める(ステップＳ１３)。

【００３７】次に、ＡＢＳ制御装置８やＶＤＣ制御装置
９が作動中か否かを判定する(ステップＳ１４)。ステッ
プＳ１４でＹｅｓ（作動中である）と判定すると、この
サンプリング周期の演算を終了し、車両が危険な状態に
あるとして消費電力の制限は行わず、車両の安定を保つ
ようにする。

【００３８】ステップＳ１４でＮｏ（ＡＢＳ制御装置８
やＶＤＣ制御装置９が作動中でない）と判定すると、全
体の平均消費電力が予め定めた消費電力上限値（例えば
４００Ｗ）に達しているか否かを判断する(ステップＳ
１５)。ステップＳ１５でＹｅｓ（平均消費電力が消費
電力上限値に達している。）と判定すると、消費電力の
制限処理を行う(ステップＳ１６)。次に、各輪のドライ
バ４へのモータ駆動指令値を算出する(ステップＳ１
７)。前記消費電力上限値として４００Ｗを例示した
が、これに限らず、適宜最適な値に設定してもよい。

【００３９】ステップＳ１６の消費電力の制限処理（サ
ブルーチン）では、図１４に示すように、平均消費電力
の消費電力上限値に対する超過分を算出し(ステップＳ
２１)、次に、各輪の消費電力に関して均等に超過分を
差し引くように超過分の１／４を求め、この１／４の超
過分の電力に対応する各輪のモータ３の電流値を決定す
る(ステップＳ２２)。

【００４０】ステップＳ１６の消費電力の制限処理は、
前記図１４の処理に代えて、図１５に示すように行って
もよい。すなわち、まず、消費電力の消費電力上限値か
らの超過分を算出する(ステップＳ３１)。次に、車両に
ロール、ピッチング時におけるＤＣ成分（一定値をとる
信号成分で、定常円旋回ロール時や、一定減速度のピッ
チング時における信号成分）が発生しているか否かを判
定する(ステップＳ３２)。ステップＳ３２でＹｅｓ（Ｄ
Ｃ成分が発生している）と判定すると、ロール、ピッチ
ングなどの抑制のための制御力に対しては減算分は減ら
す(ステップＳ３３)。すなわち、ロール、ピッチングな
どに対しては、消費電力の制限中であってもある程度、
抑制が可能なようにする。

【００４１】また、ステップＳ３２でＮｏ（ＤＣ成分が
発生していない）と判定すると、図１４のステップＳ２
２と同様に、各輪とも均等に消費電力の超過分を差し引
く(ステップＳ３４)。この図１５の消費電力の制限処理
を行うことにより、ロール、ピッチングなどの抑制のた
めの制御力は余り減少しないという利点がある。

【００４２】上述した第１実施の形態では、ＡＢＳ制御
装置８及びＶＤＣ制御装置９が作動中でない（ステップ
Ｓ１４でＮｏと判定）場合、すなわち車両の走行安定性
が低下する虞がある非常時(ステップＳ１４でＹｅｓと
判定)以外の際に、モータ３の消費電力を消費電力上限
値以下に抑制する(ステップＳ１５〜Ｓ１７)ことができ
る。このため、（１）車両全体の消費電力を一定値以下
に抑制することを容易に行え、（２）バッテリ（モータ
用電源）上がり、モータケーブルの発熱を防止できる。
さらに、非常時以外はモータ３のコイル２２の温度を一
定値以下に抑制できるため、以下の作用、効果を奏す
る。（３）コイル２２の膨張が抑制され、コイル２２−永久
磁石２３間のギャップを小さくすることができ、モータ
３の推力を向上できる。（４）永久磁石２３の周囲温度の上昇を抑制できるた
め、永久磁石２３の熱によって減磁する虞が少なくな
る。（５）モータ３（サスペンションユニット２）の発熱が
抑えられるので、シール類、油脂類の耐久性を向上させ
ることができる。（６）モータ３（サスペンションユニット２）の熱膨
張、収縮の程度が小さくなり、膨張、収縮の繰り返しに
よる疲労を抑制できるため、装置の耐久性が向上する。

【００４３】またＡＢＳ制御装置８及びＶＤＣ制御装置
９のうち少なくとも一方が作動中である場合（ステップ
Ｓ１４でＹｅｓと判定した際）には、消費電力制御処理
を行うステップＳ１５〜Ｓ１７を飛ばして処理を行う、
すなわち消費電力制御手段の作動を解除する。このた
め、車両の走行安定性が低下する虞がある非常時には、
ＡＢＳ制御装置８及びＶＤＣ制御装置９（走行安定性制
御装置）の作動に加えて、モータ３を効果的に作動させ
て、車両の良好な走行安定性が確保される。

【００４４】上記第１実施の形態では、サスペンション
ユニット２が円筒形リニアモータ構造である場合を例に
したが、これに代えて、図１６に示すサスペンションユ
ニット２Ａを用いてもよい。図１６に示すサスペンショ
ンユニット２Ａは、外筒部材２０Ａと、外筒部材２０Ａ
に一端側が挿入され他端側が外筒部材２０Ａから突出す
る筒状のロッド２１Ａと、ロッド２１Ａの一端側に固定
されたボールナット６５と、ボールナット６５に螺合
し、ベアリング６６を介して外筒部材２０Ａに回動可能
に支持されたボールねじ６７とを備えている。サスペン
ションユニット２Ａは、さらに、ボールねじ６７と同軸
のシャフト６８に固定された永久磁石２３Ａと、外筒部
材２０Ａに固定されたコイル２２Ａと、コイル２２Ａ内
に設けられた図示しないコア材とを備えている。外筒部
材２０Ａの開口端には、環状の案内部材６９が装着さ
れ、案内部材６９の内側にはロッド２１Ａに摺動してこ
のロッド２１Ａを案内する摺動部７０が設けられてい
る。

【００４５】このサスペンションユニット２Ａでは、コ
イル２２Ａへの通電によりコイル２２Ａと永久磁石２３
Ａとの間に電磁力を発生し、永久磁石２３Ａ（シャフト
６８）ひいてはボールねじ６７が回転し、これによりボ
ールナット６５を介してロッド２１Ａが外筒部材２０Ａ
に対して軸方向に相対変位し、推進力を発生し、振動抑
制効果を向上できるまた、車体の上下振動に伴いロッド
２１Ａ及び外筒部材２０Ａが軸方向に相対的に変位すれ
ば、軸方向の動きがボールナット６５及びボールねじ６
７により回転運動に変換され、永久磁石２３Ａ（シャフ
ト６８）が回転しコイル２２Ａに起電力が発生し、ロッ
ド２１Ａ及び外筒部材２０Ａの相対速度に応じた抵抗
力、すなわち減衰力を発生することになる。

【００４６】前記第１実施の形態では、各輪のドライバ
４内部で各輪の消費電力を個別に計算した後、制御装置
７で加算するようにしているが、これに代えて、図１７
に示すように構成し、各輪の消費電力を一括して求める
ようにしてもよい（第２実施の形態）。この第２実施の
形態では、モータ用電源５とドライバ４との間に電流検
出器５１Ａおよび電圧検出器５２Ａを設け、電流検出器
５１Ａ、電圧検出器５２Ａの出力側とシリアル通信バス
６との間に消費電力計算装置７１を設けている。消費電
力計算装置７１は、電流検出器５１Ａおよび電圧検出器
５２Ａからの検出信号により消費電力を計算し、この計
算した消費電力値をシリアル通信バス６を介して制御装
置７に送るようにしている。また、消費電力の計算方法
や消費電力の制限方法は、前記第１実施の形態と略同等
に実施される。

【００４７】前記第１実施の形態では、モータ３の駆動
制御のために電流検出器５１等を用いる一方、電流検出
器５１等を消費電力の計算に流用するものになっている
のに対し、この第２実施の形態では、モータ３の駆動制
御に必要な電流検出器５１等を消費電力の計算に流用す
ることができなくなるものの、消費電力の計算誤差の抑
制や制御装置７の加算処理などが不要になる利点を有す
る。また、モータ３の駆動制御以外の消費電力、例えば
ドライバ４内のドライバＣＰＵ４１やドライバＡ／Ｄ変
換器５４などが消費する消費電力も合わせて検出できる
という利点がある。

【００４８】前記実施の形態における平均消費電力の消
費電力上限値は、例えば車両全体の消費電力量に応じて
随時変更するようにしてもよい。すなわち、例えば車両
全体の消費電力が小さい場合には、本電磁サスペンショ
ン装置の平均消費電力の消費電力上限値を上げるなど
し、本電磁サスペンション装置内ではなく、車両全体の
消費電力が一定値以下になるように調整する。この場
合、車両全体の平均消費電力の測定手段と、本電磁サス
ペンション装置全体の平均消費電力の消費電力上限値の
決定手段を設けることとする。

【００４９】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、非常時以
外は装置の消費電力を消費電力上限値以下に抑制するこ
とができるため、（１）当該装置が用いられる例えば車両全体の消費電力
を一定値以下に抑制することを容易に行える。（２）バッテリ上がり、動力ケーブルの発熱を防止でき
る。

【００５０】さらに、非常時以外はサスペンションユニ
ットのコイル部材の温度を一定値以下に抑制できるた
め、（３）コイル部材の膨張が抑制され、コイル部材−磁石
部材のギャップを小さくすることができ、サスペンショ
ンユニットの推力を向上できる。（４）磁石部材の周囲温度の上昇を抑制できるため、磁
石部材の熱によって減磁する虞が少なくなる。（５）コイル部材ひいてはサスペンションユニット２の
発熱が抑えられるので、シール類、油脂類の耐久性を向
上させることができる。（６）サスペンションユニットの熱膨張、収縮の程度が
小さくなり、膨張、収縮の繰り返しによる疲労を抑制で
きるため、サスペンションユニットの耐久性が向上す
る。

【００５１】請求項２記載の発明によれば、走行安定性
制御装置が作動中である場合、消費電力制御手段の作動
を解除するので、走行安定性制御装置が作動していて車
両の走行安定性が低下する虞がある際には、消費電力制
御手段の作動を解除し消費電力の抑制制御を行わない。
このため、制御装置は、車両の姿勢制御を継続して行う
ので、車両の良好な走行安定性を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態に係る電磁サスペンシ
ョン装置を模式的に示す図である。

【図２】図１のサスペンションユニットを示す断面図で
ある。

【図３】図１の制御装置を模式的に示すブロック図であ
る。

【図４】図１のドライバを模式的に示すブロック図であ
る。

【図５】平均消費電力の算出式の一例を示す図である。

【図６】図１のドライバが実施するディジタル信号に基
づく平均消費電力の算出式を示す図である。

【図７】図６の算出式を説明するための図である。

【図８】瞬時電流の実効値及び瞬時電圧の実効値をそれ
ぞれ求める算出式を示す図である。

【図９】第１実施の形態が用いる消費電力の測定方法を
示す結線図である。

【図１０】第１実施の形態が用いる消費電力の算出式を
示す図である。

【図１１】図４のドライバのＲＡＭ内に設けるＦＩＬＯ
バッファを模式的に示す図である。

【図１２】図１の制御装置が行う消費電力の計算処理内
容を示すフローチャートである。

【図１３】図１の制御装置が行う消費電力の制限方法の
内容を示すフローチャートである。

【図１４】図１３のステップＳ１６の内容（消費電力の
制限処理）を示すフローチャートである。

【図１５】図１４に代る他の消費電力の制限処理を示す
フローチャートである。

【図１６】図２のサスペンションユニットに代る他のサ
スペンションユニットを示す断面図である。

【図１７】本発明の第２実施の形態に係る電磁サスペン
ション装置を模式的に示す図である。

【符号の説明】

１電磁サスペンション装置２サスペンションユニット３モータ７制御装置（消費電力比較手段、消費電力制御手
段）２２コイル（コイル部材）２３永久磁石（磁石部材）５１電流検出器（消費電力検出手段）５２電圧検出器（消費電力検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3D001 AA17 DA17 EA07 EA08 EA22 EA34 EB00 EC01 ED02 3J048 AA02 AB08 AB11 AC08 AD01 BE09 CB21 DA01 EA16 5H540 AA02 BA03 BB06 EE08 FC04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相対的に変位可能に一対の変位部材を設
け、前記一対の変位部材のいずれか一方に磁石部材を複
数個設け、いずれか他方にコイル部材を複数個設け、前
記コイル部材への通電により前記磁石部材との間に生じ
る電磁力によって推進力を得、前記コイル部材及び前記
磁石部材の相対変位により前記コイル部材に生じる起電
力によって減衰力を得るサスペンションユニットを備え
た電磁サスペンション装置において、前記コイル部材の消費電力を検出する消費電力検出手段
と、該消費電力検出手段によって検出された消費電力値と予
め定められた消費電力上限値とを比較する消費電力比較
手段と、前記消費電力検出手段によって検出された消費電力値が
前記消費電力上限値より大きい場合に、前記コイル部材
の消費電力を抑制制御する消費電力制御手段と、を備え
たことを特徴とする電磁サスペンション装置。
【請求項２】請求項１記載の構成において、車両の走
行安定性を制御する走行安定性制御装置を備え、該走行
安定性制御装置が作動中である場合、前記消費電力制御
手段の作動を解除することを特徴とする電磁サスペンシ
ョン装置。