JP2006161881A - Vehicle suspension device, vehicle control device and vehicle control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両懸架装置に関し、特に、車両のバネ上とバネ下の間の相対振動を利用して発電する発電手段を備える車両懸架装置と、その車両懸架装置を利用可能な車両制御装置及び車両制御方法に関する。 The present invention relates to a vehicle suspension device, and in particular, a vehicle suspension device including a power generation unit that generates electric power using relative vibration between a sprung and unsprung portion of a vehicle, a vehicle control device that can use the vehicle suspension device, and The present invention relates to a vehicle control method.
電気的負荷を利用して減衰力を生じせしめる車両の緩衝装置(ショックアブソーバ)が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に開示された緩衝装置では、シリンダ内にコイルを巻装し、このコイルに磁石を装着したピストンを摺動自在に内挿し、シリンダ及びピストンを車輪及び車体にそれぞれ連結すると共に、コイルに電気的負荷を接続する。車体の振動に伴うピストンの摺動時に、コイルと磁石との電磁作用により該コイルに発電エネルギーを生じせしめると共に、該発電エネルギーによりバッテリを充電することにより、該ピストンの摺動に対する電気的制動力(いわゆる、回生制動)を生じせしめ、これにより減衰力を生じさせる。更に、走行車両の走行状態に応じて電気的制動力を可変とするべく、コイルに生じる発電量を制御する制御手段を備えている。これにより、種々の走行条件に応じて的確な減衰力を得ることができる。ここで、走行車両の走行状態を判断するために、一般に、車両の上下方向の加速度を検知する加速度センサが用いられている。
従来、加速度センサにはバッテリーなどから電力が常時供給されており、停車中や良路走行中など、上下方向の加速度がほとんど発生していないような状況であっても動作し続け、電力を消費している。本発明者は、消費電力の低減という観点から、加速度センサに対する電力の供給方法に改良の余地があると考え、本発明を想到するに至った。 Conventionally, the acceleration sensor is always supplied with power from a battery, etc., and continues to operate and consume power even when there is almost no vertical acceleration, such as when the vehicle is stopped or driving on a good road. is doing. The present inventor considered that there is room for improvement in the method of supplying power to the acceleration sensor from the viewpoint of reducing power consumption, and came to conceive the present invention.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、消費電力を低減しつつ車両を適切に制御する技術を提供することにある。 This invention is made | formed in view of such a condition, The objective is to provide the technique which controls a vehicle appropriately, reducing power consumption.
本発明のある態様は、車両懸架装置に関する。この車両懸架装置は、車両のバネ上とバネ下の間に配設され、前記バネ上と前記バネ下の振動を減衰させるためのアブソーバと、前記バネ上と前記バネ下の振動に応じて発電する発電手段と、を備え、前記発電手段により発電される電力を、前記バネ上又は前記バネ下の加速度を検知するための加速度センサに供給することを特徴とする。発電手段により発電された電力を利用することで、メインバッテリーなどの消費電力を低減することができる。 One embodiment of the present invention relates to a vehicle suspension apparatus. The vehicle suspension device is disposed between a spring and an unspring of the vehicle, and an absorber for damping the vibration on the spring and the unspring, and power generation according to the vibration on the spring and the unspring. Power generation means for supplying the power generated by the power generation means to an acceleration sensor for detecting acceleration on the spring or unsprung. By using the power generated by the power generation means, the power consumption of the main battery can be reduced.
車両懸架装置は、前記アブソーバの制御に寄与する電動アクチュエータを更に備えてもよく、前記電動アクチュエータが前記発電手段として機能してもよい。これにより、電動アクチュエータを用いてバネ上とバネ下の間の減衰力をアクティブに制御しつつ、発電を行うことができる。車両懸架装置は、バネ上とバネ下の間の上下振動を回転力に変換するためのボールねじとボールねじナットを更に備えてもよい。車両懸架装置は、前記バネ上とバネ下のいずれか一方に設けられた磁石と、他方に設けられたコイルを更に備えてもよい。この場合、磁石とコイルの相対振動に応じて電磁誘導によりコイルに電流が発生するので、その電流を加速度センサに供給すればよい。前記加速度センサは、実質的に前記発電手段から供給される電力のみで動作してもよい。 The vehicle suspension device may further include an electric actuator that contributes to control of the absorber, and the electric actuator may function as the power generation means. As a result, power generation can be performed while actively controlling the damping force between the sprung and unsprung parts using the electric actuator. The vehicle suspension device may further include a ball screw and a ball screw nut for converting the vertical vibration between the sprung and unsprung portions into a rotational force. The vehicle suspension device may further include a magnet provided on one of the sprung and unsprung portions and a coil provided on the other. In this case, a current is generated in the coil by electromagnetic induction in accordance with the relative vibration between the magnet and the coil, and the current may be supplied to the acceleration sensor. The acceleration sensor may operate substantially only with electric power supplied from the power generation means.
本発明の別の態様は、車両制御装置に関する。この車両制御装置は、車両のバネ上とバネ下の間に配設され、前記バネ上と前記バネ下の振動を減衰させるためのアブソーバと、前記バネ上と前記バネ下の振動に応じて発電する発電手段と、前記バネ下又は前記バネ下の加速度を検知するための加速度センサと、前記加速度センサによる検知結果を取得して車体の姿勢を制御する制御手段と、を備え、前記加速度センサは、前記バネ上と前記バネ下の振動が生じたときに、前記発電手段から供給される電力により動作して前記加速度を検知し、前記制御手段は、前記加速度センサから検知結果を取得したときに、前記車体の姿勢の制御を行うことを特徴とする。このような構成により、消費電力を低減しつつ、適切な車両の姿勢制御を行うことができる。 Another aspect of the present invention relates to a vehicle control device. The vehicle control device is disposed between a sprung and unsprung portion of a vehicle, and an absorber for attenuating vibrations on the sprung and unsprung, and power generation according to vibrations on the sprung and unsprung. Power generation means, an acceleration sensor for detecting the unsprung or unsprung acceleration, and a control means for controlling the posture of the vehicle body by obtaining a detection result by the acceleration sensor, the acceleration sensor When the sprung and unsprung vibrations are generated, the acceleration is detected by operating with the power supplied from the power generation unit, and the control unit acquires the detection result from the acceleration sensor. The vehicle body posture is controlled. With such a configuration, it is possible to perform appropriate vehicle attitude control while reducing power consumption.
本発明の更に別の態様は、車両制御方法に関する。この車両制御方法は、車両のバネ上とバネ下の相対振動により発電する発電手段が発電したときに、その電力を、前記バネ上又は前記バネ下の上下方向の加速度を検知するための加速度センサへ供給し、前記加速度センサを動作させることを特徴とする。 Yet another embodiment of the present invention relates to a vehicle control method. This vehicle control method is an acceleration sensor for detecting the vertical acceleration of the spring or the unsprung direction when the power generation means that generates power by the relative vibration between the sprung and unsprung of the vehicle generates power. And the acceleration sensor is operated.
本発明によれば、消費電力を低減しつつ車両を適切に制御する技術を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique which controls a vehicle appropriately can be provided, reducing power consumption.
実施の形態では、車両懸架装置に、車体のバネ上とバネ下の間の相対振動を利用して発電することが可能な発電手段を設け、路面入力などによる車体の上下振動に応じて発電手段により発電された電力を、上下振動の加速度を検知する加速度センサに供給する技術を提案する。 In the embodiment, the vehicle suspension device is provided with a power generation means capable of generating electric power using relative vibration between the sprung and unsprung bodies of the vehicle body, and the power generation means according to the vertical vibration of the vehicle body due to road surface input or the like We propose a technique for supplying the electric power generated by the sensor to an acceleration sensor that detects the acceleration of vertical vibration.
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る車両1の構成を示す。車両1は、車体2と、左前輪である車輪3a、右前輪である車輪3b、左後輪である車輪3c及び右後輪である車輪3d(以下、適宜「車輪3」と総称する)を備える。車輪3はホイールとゴムタイヤから構成される。車体2と車輪3は、車両1のバネ上とバネ下の減衰力を電動アクチュエータを用いて発生するアブソーバを備えた車両懸架装置の一例である電磁サスペンションを介して接続される。なお、電磁サスペンションのバネにより支えられる部材の位置を「バネ上」と呼び、バネにより支えられていない部材の位置を「バネ下」と呼ぶ。すなわち、バネ上は車体2側であり、バネ下は車輪3側である。この例では、車輪3aが電磁サスペンション4aに、車輪3bが電磁サスペンション4bに、車輪3cが電磁サスペンション4cに、車輪3dが電磁サスペンション4dにそれぞれ取り付けられる。以下、各電磁サスペンション4a、4b、4c及び4dを総称する場合には、「電磁サスペンション4」と呼ぶ。各電磁サスペンション4は、電子制御装置(以下、電子制御装置を「ECU」と表記する)10により独立に制御される。ECU10は、CPU、RAM、ROMなどを備えて構成される。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a configuration of a
電磁サスペンション4の電動アクチュエータに流れる電流は、電流センサにより検出される。電磁サスペンション4aに対して電流センサ5a、電磁サスペンション4bに対して電流センサ5b、電磁サスペンション4cに対して電流センサ5c、電磁サスペンション4dに対して電流センサ5dがそれぞれ設けられる。以下、電流センサ5a、5b、5c及び5dを総称する場合には「電流センサ5」と呼ぶ。各電流センサ5の検出結果は、ECU10に伝達される。なお電流センサ5による電流検出機能は、ECU10により実現されてもよい。
The current flowing through the electric actuator of the
電磁サスペンション4を車輪3ごとに設けることにより、ECU10が、各車輪3の状態に応じて電磁サスペンション4の電動アクチュエータに印加する電流をそれぞれ独立して制御することが可能となる。また、電磁サスペンション4を採用することで、応答性の優れた制御を実現できる。
By providing the
車体2の姿勢を適切に制御するために、車両1には、車両の加速度を検知するための加速度センサが設けられる。本実施の形態では、車輪3aの近傍に加速度センサ6aが、車輪3bの近傍に加速度センサ6bが、車輪3cの近傍に加速度センサ6cが、車輪3dの近傍に加速度センサ6dが、それぞれ設けられている。以下、加速度センサ6a、6b、6c及び6dを総称する場合には「加速度センサ6」と呼ぶ。加速度センサ6により検知された加速度の情報は、ECU10に伝達され、車体2の姿勢を制御するために用いられる。加速度センサ6は、バネ上に設けられてもよいし、バネ下に設けられてもよいし、双方に設けられてもよい。図1の例では、各車輪3ごとに加速度センサ6を設けているが、加速度センサ6は、必要に応じて、一個であってもよいし、複数個であってもよい。後述するように、加速度センサ6の動作に必要な電力は、電磁サスペンション4からワイヤーハーネス11を介して供給される。
In order to appropriately control the posture of the
図2は、電磁サスペンション4の構成を示す。電磁サスペンション4は、電動アクチュエータ20、ボールねじ24、ボールねじナット26、ロッド28、アウターシェル30、軸受32、34、36、ダストシール38及び回転角センサ44を備えたショックアブソーバ80と、バネ下をバネ上に弾性支持するコイルスプリング22と、ショックアブソーバ80を車体2に結合するアッパーサポート70とを備える。軸受32はロッド28内部においてボールねじ24を回動可能に支持し、また軸受34及び36は、アウターシェル30内部においてロッド28を摺動可能に支持する。ダストシール38は、アウターシェル30内にゴミなどの異物が入り込むのを防止する。回転角センサ44は、電動アクチュエータ20の回転量を検出する。回転角センサ44の検出結果は、ECU10に伝達される。回転角センサ44は、電動アクチュエータ20の外部に設けられてもよく、又は、電動アクチュエータ20の内部に設けられてもよい。この電磁サスペンション4は、第1取付部40において車体2側の構成に取り付けられ、また第2取付部46において車輪3側の構成に取り付けられる。コイルスプリング22は、第1取付部40近傍の車体面とスプリングシート42の間に縮設され、予め所定の荷重を与えられる。
FIG. 2 shows the configuration of the
コイルスプリング22は、車両1のバネ上部分の重量を支持し、また路面からの振動や衝撃が車輪3を通して車体2に伝わらないようにする。ショックアブソーバ80は、コイルスプリング22による車体2の上下振動を減衰させる。このショックアブソーバ80は、電動アクチュエータ20を用いて車両1のバネ上とバネ下の間の減衰力を発生することができ、制御応答性に優れている。
The
ボールねじ24、ロッド28及びアウターシェル30は同軸に配置されている。アウターシェル30には、雌ねじ部分を有するボールねじナット26が内設される。ボールねじ24は雄ねじ部分を有し、ボールねじナット26に螺合した状態にある。電動アクチュエータ20は、電気式のモータであり、ボールねじ24の一端を回動可能にセレーションで支持する。電動アクチュエータ20を駆動すると、ボールねじ24がボールねじナット26に対して相対回転し、電動アクチュエータ20に対してアウターシェル30が下方に押し下げられ、又は上方に引き上げられる。なお、本実施の形態では、ボールねじ24が車両のバネ上に、ボールねじナット26が車両のバネ下に設けられる例について説明するが、逆に、ボールねじ24が車両のバネ下に、ボールねじナット26が車両のバネ上に設けられてもよい。
The
車両1が良路を走行している場合、ECU10はそれぞれの電磁サスペンション4の電動アクチュエータ20に印加する電流値を、例えば0Aである基準電流値に設定する。路面に凹凸があって、車輪3が上下動する場合、ロッド28とアウターシェル30との相対運動によりコイルスプリング22が伸縮する。このとき、ボールねじ24がボールねじナット26に対して相対回転することにより、電動アクチュエータ20が回転して発電機として作用し、このときに生じる抵抗力により減衰力が発生する。電流センサ5は、電動アクチュエータ20内部で電磁誘導により発生した電流を検出し、ECU10に伝達する。ECU10は、コイルスプリング22の伸縮を抑制する方向の電流、すなわち電磁誘導により生じた電流とは逆向きの電流を電動アクチュエータ20に印加する。ECU10は、車体2の上下方向の加速度に応じて電動アクチュエータ20に印加する電流を設定し、減衰力を調整する。このように、本実施の形態のショックアブソーバ80は、電磁式ショックアブソーバとして機能する。また、ボールねじ24を回転させることにより、車体2を上下方向に変位させることができるので、本実施の形態のショックアブソーバ80は、車体2の姿勢を制御するために利用することができる。
When the
電動アクチュエータ20は、バネ上とバネ下の間の相対振動に応じて発電する発電手段として機能する。本実施の形態では、路面入力などによりバネ上とバネ下が振動するときに、電動アクチュエータ20において発生する電力を、ワイヤーハーネス11などを経由して加速度センサ6に供給する。これにより、加速度センサ6が作動し、加速度を検知することができる。ECU10は、加速度センサ6から検知結果を取得したときに、その情報を利用して、電動アクチュエータ20に印加する電流を制御するなど、車体の姿勢の制御を行う。加速度センサ6の動作に必要な電力は、実質的に電動アクチュエータ20のみから供給されてもよい。
The
図3(a)(b)は、加速度センサの例を示す。図3(a)は、加速度センサ6の上面を、図3(b)は、加速度センサ6の正面を示す。加速度センサ6には、検知結果を出力する出力端子7と、電源端子8と、接地端子9とが設けられている。出力端子7は、ECU10に接続される。電源端子8は、ワイヤーハーネス11などを介して電磁サスペンション4の電動アクチュエータ20に接続される。電源端子8を介して電動アクチュエータ20から電力が供給される間、加速度センサ6は検知結果を出力端子7から出力する。
3A and 3B show examples of acceleration sensors. FIG. 3A shows the top surface of the
図4は、本実施の形態に係る車両制御方法の手順を示すフローチャートである。路面入力などにより、バネ上とバネ下が上下に相対振動すると、その振動を利用して、電磁サスペンション4の電動アクチュエータ20において電力が発生する(S10)。この電力は、ワイヤーハーネス11等を経由して加速度センサ6へ供給される(S12)。加速度センサ6は、この電力を利用して動作し、車体の上下方向の加速度を検知してECU10へ伝達する(S14)。ECU10は、この検出された加速度に基づいて車体の姿勢を制御する(S16)。
FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of the vehicle control method according to the present embodiment. When the sprung and unsprung parts relatively vibrate up and down due to road surface input or the like, electric power is generated in the
(第2の実施の形態)
図5は、第2の実施の形態に係る電磁サスペンション4の構成を示す。本実施の形態の電磁サスペンション4は、図2に示した第1の実施の形態の電磁サスペンション4に比して、ボールねじ24及びボールねじナット26を備えておらず、それらに代えて、アウターシェル30に磁石50が取り付けられており、ロッド28にコイル52が巻きつけられている。第2の実施の形態の車両1の全体構成は、図1に示した第1の実施の形態の車両1の全体構成と同様である。
(Second Embodiment)
FIG. 5 shows a configuration of the
路面入力などにより、アウターシェル30がロッド28に対して振動すると、それに伴って磁石50が上下に動く。このとき、磁界が変化するので、それによる電磁誘導でコイル52に電流が発生する。この電流をワイヤーハーネス11を介して加速度センサ6に供給する。すなわち、磁石50及びコイル52が発電手段として機能する。その他の構成及び動作は、第1の実施の形態と同様である。
When the
以上のように、実施の形態によれば、加速度センサは実質的に発電手段からの電力のみで動作することができるので、バッテリーなどから加速度センサに電力を供給する必要がなく、バッテリーの消費電力を低減することができる。また、加速度を検知する必要があるときにだけ加速度センサに電力を供給して動作させることにより、より消費電力を低減することができる。加速度を検知する必要があるのは、上下方向に加速度が生じているときであり、そのとき、発電手段により電力が発生しているはずであるから、その電力を供給して加速度を検知すればよい。これにより、電力を効率良く利用することができる。また、上下方向に加速度が生じたとき、発電手段により電力が発生し、その電力により加速度センサが動作し、加速度に関する情報がECUに伝達される。したがって、ECUは、加速度に関する情報が加速度センサから伝達されたことを契機に、車体の制御を開始してもよい。 As described above, according to the embodiment, since the acceleration sensor can operate substantially only with the power from the power generation means, it is not necessary to supply power to the acceleration sensor from a battery or the like, and the power consumption of the battery Can be reduced. In addition, power consumption can be further reduced by supplying power to the acceleration sensor to operate it only when it is necessary to detect acceleration. It is necessary to detect the acceleration when acceleration is generated in the vertical direction. At that time, power should be generated by the power generation means, so if power is detected and acceleration is detected Good. Thereby, electric power can be used efficiently. Further, when acceleration occurs in the vertical direction, electric power is generated by the power generation means, the acceleration sensor is operated by the electric power, and information on the acceleration is transmitted to the ECU. Therefore, the ECU may start the control of the vehicle body when information on acceleration is transmitted from the acceleration sensor.
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are also within the scope of the present invention. is there.
1 車両、2 車体、3 車輪、4 電磁サスペンション、5 電流センサ、6 加速度センサ、10 ECU、11 ワイヤーハーネス、20 電動アクチュエータ、24 ボールねじ、26 ボールねじナット、28 ロッド、30 アウターシェル、50 磁石、52 コイル、80 ショックアブソーバ。 1 vehicle, 2 vehicle body, 3 wheel, 4 electromagnetic suspension, 5 current sensor, 6 acceleration sensor, 10 ECU, 11 wire harness, 20 electric actuator, 24 ball screw, 26 ball screw nut, 28 rod, 30 outer shell, 50 magnet , 52 coils, 80 shock absorbers.
Claims (5)
前記バネ上と前記バネ下の振動に応じて発電する発電手段と、を備え、
前記発電手段により発電される電力を、前記バネ上又は前記バネ下の加速度を検知するための加速度センサに供給することを特徴とする車両懸架装置。 An absorber disposed between the sprung and unsprung parts of the vehicle for damping vibrations on the sprung and unsprung;
Power generation means for generating electric power in response to vibrations on the spring and the unsprung,
A vehicle suspension apparatus, wherein power generated by the power generation means is supplied to an acceleration sensor for detecting acceleration on the spring or unsprung.
前記電動アクチュエータが前記発電手段として機能することを特徴とする請求項1に記載の車両懸架装置。 An electric actuator that contributes to the control of the absorber;
The vehicle suspension device according to claim 1, wherein the electric actuator functions as the power generation means.
前記バネ上と前記バネ下の振動に応じて発電する発電手段と、
前記バネ下又は前記バネ下の加速度を検知するための加速度センサと、
前記加速度センサによる検知結果を取得して車体の姿勢を制御する制御手段と、を備え、
前記加速度センサは、前記バネ上と前記バネ下の振動が生じたときに、前記発電手段から供給される電力により動作して前記加速度を検知し、
前記制御手段は、前記加速度センサから検知結果を取得したときに、前記車体の姿勢の制御を行うことを特徴とする車両制御装置。 An absorber disposed between the sprung and unsprung parts of the vehicle for damping vibrations on the sprung and unsprung;
Power generation means for generating power in response to vibrations on the spring and unsprung;
An acceleration sensor for detecting the unsprung or unsprung acceleration;
Control means for acquiring the detection result by the acceleration sensor and controlling the posture of the vehicle body,
The acceleration sensor detects the acceleration by operating with electric power supplied from the power generation means when vibrations on the spring and under the spring occur.
The vehicle control apparatus, wherein the control means controls the posture of the vehicle body when a detection result is acquired from the acceleration sensor.
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