JP2013061001A - Active vibration control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両のエンジンの駆動によって、車両を構成する防振対象部材が振動することを能動的に抑制する能動型防振装置に関するものである。 The present invention relates to an active vibration isolator that actively suppresses vibrations of a vibration isolation target member that constitutes a vehicle by driving an engine of the vehicle.
特許文献1には、エンジンマウントとしての能動型防振装置が記載されている。このエンジンマウントは、加振体を能動的に振動させることによって、受圧室を変動させることにより、エンジン振動を能動的に抑制する。また、特許文献2には、ダイナミックダンパ(動吸収器)としての能動型防振装置が記載されている。このダイナミックダンパは、質量部材としての加振体を能動的に振動させることによって、支持部の振動を抑制する。
また、特許文献3には、振動減衰装置が記載されている。この振動減衰装置は、一端が振動発生源であるエンジンに固定され他端がバネによって車体に接続される磁石と、車体に設けられ電流を供給することにより磁石を振動させるコイルとを備える。つまり、コイルに電流を供給すると、磁石側の部材が振動することで、エンジンの振動を減衰させるというものである。 Patent Document 3 describes a vibration damping device. This vibration damping device includes a magnet having one end fixed to an engine that is a vibration generation source and the other end connected to the vehicle body by a spring, and a coil that is provided in the vehicle body and vibrates the magnet by supplying current. That is, when a current is supplied to the coil, the member on the magnet side vibrates to attenuate the vibration of the engine.
ここで、特許文献3には、防振に要するエネルギーを浪費することなく、効果的な防振を実行することが記載されている。すなわち、支持しているエンジン(振動発生源)の共振周波数付近においては、振動が増幅されて効果的な防振が行えないため、防振を試みるために要する電気エネルギーが無駄に費やされているとして、エンジンの共振周波数付近においては回生モードにすることが記載されている。そして、回生モードにおいて発生する回生電流を回生抵抗に流すことによって、振動発生源の振動が減衰されるとされている。 Here, Patent Document 3 describes that effective vibration isolation is performed without wasting energy required for vibration isolation. That is, in the vicinity of the resonance frequency of the supporting engine (vibration generation source), vibration is amplified and effective vibration isolation cannot be performed, so that electric energy required for attempting vibration isolation is wasted. It is described that the regenerative mode is set near the resonance frequency of the engine. And it is supposed that the vibration of a vibration generation source will be attenuated by flowing the regenerative current which generate | occur | produces in regeneration mode to regenerative resistance.
ここで、特許文献1,2に記載の能動型防振装置において、振動抑制制御を行わないときには、効果的に回生電流を回収することが有効である。当該能動型防振装置は、加振体は振動発生源とは独立して振動する。そのため、当該能動型防振装置は、特許文献3に記載の振動減衰装置のように加振体が振動発生源と一体的ではないため、振動発生源の共振周波数付近において回生モードに切り替えたとしても、十分に回生電流を回収することはできない。
Here, in the active vibration isolators described in
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、回生モードにおいて効果的に回生電流を回収することができる能動型防振装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the active vibration isolator which can collect | recover regenerative currents effectively in regeneration mode.
本発明に係る能動型防振装置は、車両に設けられ、振動発生源の振動によって振動する防振対象部材と、前記防振対象部材に弾性体を介して加振体を支持し、コイルに電流を供給することにより前記加振体を能動的に振動させる加振器と、前記加振器を制御して、前記防振対象部材の振動を抑制する制御部とを備える。そして、前記制御部は、前記加振体と前記弾性体とにより構成されるマスバネ系の固有振動数を含む回生モード周波数範囲を記憶し、前記防振対象部材の振動周波数が前記回生モード周波数範囲に含まれない場合に、前記防振対象部材の振動を抑制するように前記加振体を能動的に振動させる振動抑制モードと、前記防振対象部材の振動周波数が前記回生モード周波数範囲に含まれる場合に、前記加振体の振動エネルギーを電気エネルギーに変換して回生電流を回収する回生モードとを切り替える。 An active vibration isolator according to the present invention is provided in a vehicle and supports a vibration isolator member that vibrates due to vibration of a vibration generation source, and supports the vibration exciter member via an elastic body. A vibration exciter that actively vibrates the vibration exciter by supplying a current and a control unit that controls the vibration exciter and suppresses vibration of the vibration isolation target member. And the said control part memorize | stores the regeneration mode frequency range containing the natural frequency of the mass spring type | system | group comprised by the said excitation body and the said elastic body, and the vibration frequency of the said vibration proof object member is the said regeneration mode frequency range. The vibration suppression mode for actively vibrating the vibrating body so as to suppress the vibration of the vibration isolation target member and the vibration frequency of the vibration isolation target member included in the regeneration mode frequency range. In this case, the mode is switched to a regenerative mode in which the vibration energy of the vibrating body is converted into electric energy and a regenerative current is recovered.
ここで、加振体と弾性体とにより構成されるマスバネ系において、その固有振動数付近では、加振体の受動振動時の振幅が大きくなる。そして、加振体の受動振動時の振幅が大きいほど、回生電流が大きくなる関係を有する。従って、マスバネ系の固有振動数を含む回生モード周波数範囲において回生モードとすることで、効果的に回生電流を回収することができる。また、加振体は、振動発生源に固定されているものではなく振動発生源に対して独立して振動可能に設けられているため、加振体と弾性体とによるマスバネ系の固有振動数は、振動発生源の固有振動数に依存するものではない。つまり、本発明によれば、当該マスバネ系の固有振動数を適切に把握することにより、加振体の受動振動を有効に利用して回生電流を効果的に回収できる。 Here, in the mass spring system composed of the vibrating body and the elastic body, the amplitude at the time of passive vibration of the vibrating body increases near the natural frequency. And it has the relationship that a regenerative current becomes large, so that the amplitude at the time of the passive vibration of a vibrating body is large. Therefore, by setting the regeneration mode in the regeneration mode frequency range including the natural frequency of the mass spring system, the regeneration current can be effectively recovered. In addition, since the vibrating body is not fixed to the vibration generating source and is provided so as to be able to vibrate independently from the vibration generating source, the natural frequency of the mass spring system by the vibrating body and the elastic body is provided. Does not depend on the natural frequency of the vibration source. That is, according to the present invention, by appropriately grasping the natural frequency of the mass spring system, the regenerative current can be effectively recovered by effectively using the passive vibration of the vibrating body.
また、前記回生モード周波数範囲は、前記マスバネ系の振動特性において、振幅が所定閾値以上となる範囲に設定されているようにしてもよい。振動特性とは、振動周波数と振幅の関係に相当する。そして、回生モード周波数範囲は、振動特性において振幅が所定閾値以上となる範囲であるため、回生モードにおいては、加振体が十分に大きく受動振動する状態となる。従って、より効果的に回生電流を回収することができる。 Further, the regeneration mode frequency range may be set to a range in which the amplitude is equal to or greater than a predetermined threshold in the vibration characteristics of the mass spring system. The vibration characteristics correspond to the relationship between vibration frequency and amplitude. The regenerative mode frequency range is a range in which the amplitude is greater than or equal to a predetermined threshold in the vibration characteristics. Therefore, in the regenerative mode, the vibrator is passively vibrated sufficiently large. Therefore, the regenerative current can be recovered more effectively.
また、前記回生モード周波数範囲は、悪路走行に起因する前記防振対象部材の振動周波数を含むように設定されているようにしてもよい。悪路走行時には、振動抑制モードとしたとしても、加振体が故障するおそれがあり、またその効果を十分に発揮することができない。そこで、悪路走行時に回生モードとすることで、無駄な電力消費を削減することができる。また、悪路走行に起因して防振対象部材が振動する場合に、防振対象部材の振動周波数は、一定の範囲になる。この振動周波数は、車両構造に依存するものである。そこで、悪路走行に起因して防振対象部材が振動する場合に、防振対象部材の振動周波数が回生モード周波数範囲に含まれるように、加振体と弾性体とにより構成されるマスバネ系を設定する。これにより、悪路走行に起因して発生する防振対象部材の振動を有効に利用して回生電流を回収することができる。特に、悪路走行に起因する防振対象部材の振動周波数が、マスバネ系の固有振動数付近となるようにすることで、より効果的に回生電流を回収できる。 Further, the regeneration mode frequency range may be set so as to include a vibration frequency of the vibration isolation target member due to bad road traveling. When traveling on a rough road, even if the vibration suppression mode is set, the vibrating body may break down, and the effect cannot be fully exhibited. Therefore, wasteful power consumption can be reduced by setting the regeneration mode when traveling on rough roads. Further, when the vibration isolation target member vibrates due to bad road traveling, the vibration frequency of the vibration isolation target member falls within a certain range. This vibration frequency depends on the vehicle structure. Therefore, when the vibration isolation target member vibrates due to bad road traveling, the mass spring system configured by the excitation body and the elastic body so that the vibration frequency of the vibration isolation target member is included in the regeneration mode frequency range. Set. As a result, the regenerative current can be recovered by effectively utilizing the vibration of the vibration isolation target member generated due to the rough road traveling. In particular, the regenerative current can be collected more effectively by setting the vibration frequency of the vibration-proof target member due to running on a rough road to be close to the natural frequency of the mass spring system.
また、前記回生モード周波数範囲は、エンジンシェイクに起因する前記防振対象部材の振動周波数を含むように設定されているようにしてもよい。エンジンシェイクに起因して防振対象部材が振動する場合に、防振対象部材の振動周波数は、一定の範囲になる。この振動周波数は、車両構造に依存するものである。そこで、エンジンシェイクに起因して防振対象部材が振動する場合に、防振対象部材の振動周波数が回生モード周波数範囲に含まれるように、加振体と弾性体とにより構成されるマスバネ系を設定する。これにより、エンジンシェイクに起因して発生する防振対象部材の振動を有効に利用して回生電流を回収することができる。特に、エンジンシェイクに起因する防振対象部材の振動周波数が、マスバネ系の固有振動数付近となるようにすることで、より効果的に回生電流を回収できる。 The regeneration mode frequency range may be set so as to include a vibration frequency of the vibration isolation target member due to engine shake. When the vibration isolation target member vibrates due to the engine shake, the vibration frequency of the vibration isolation target member falls within a certain range. This vibration frequency depends on the vehicle structure. Therefore, when the vibration isolation target member vibrates due to the engine shake, a mass spring system composed of the excitation body and the elastic body is arranged so that the vibration frequency of the vibration isolation target member is included in the regeneration mode frequency range. Set. Thereby, the regenerative current can be recovered by effectively utilizing the vibration of the vibration isolation target member generated due to the engine shake. In particular, the regenerative current can be collected more effectively by setting the vibration frequency of the vibration isolation target member due to the engine shake to be near the natural frequency of the mass spring system.
(1)能動型防振装置の本体構成
(1.1)概要説明
能動型防振装置は、振動発生源としてのエンジンを有する自動車に搭載され、エンジンの駆動によって、自動車を構成する防振対象部材が振動することを能動的に抑制する。ここでは、能動型防振装置の本体(加振器)の例として、能動型エンジンマウントおよび能動型ダイナミックダンパを挙げる。以下に、それぞれについて説明する。
(1) Main body configuration of active vibration isolator (1.1) Outline description The active vibration isolator is mounted on an automobile having an engine as a vibration generation source, and the vibration isolating object constituting the automobile is driven by the engine. It actively suppresses vibration of the member. Here, an active engine mount and an active dynamic damper are given as examples of the main body (vibrator) of the active vibration isolator. Each will be described below.
(1.2)能動型エンジンマウント
能動型エンジンマウント10について、図1を参照して説明する。能動型エンジンマウント10は、エンジンをエンジンフレームに対して支持する部材であり、加振体16bを能動的に振動させることにより、エンジンの振動を能動的にエンジンフレームに伝達することを抑制する。
(1.2) Active Engine Mount The
能動型エンジンマウント10は、第一取付金具11と、第二取付金具12と、本体ゴム弾性体13と、弾性仕切板14と、ダイヤフラム15と、アクチュエータ16と、加振体用ストッパ17と、取付金具用ストッパ18を備える。
The
第一取付金具11は、エンジン側に取付けられる部材である。第二取付金具12は、複数の部材により全体として筒状に形成され、防振対象部材としてのエンジンフレームに取付けられる部材である。そして、第一取付金具11と第二取付金具12とは、互いに離隔して対向配置されている。そして、第一取付金具11と第二取付金具12との間には本体ゴム弾性体13が介装されており、第一取付金具11と第二取付金具12とは弾性的に連結されている。
The
第二取付金具12の内部で本体ゴム弾性体13の図1の下方側には、円盤状のゴム製からなる弾性仕切板14が配置されている。この弾性仕切板14と本体ゴム弾性体13とにより、エンジンからの振動が入力される受圧室14aを形成している。また、第二取付金具12の内部で弾性仕切板14の図1の下方側には、変形容易な薄肉のゴム弾性膜により形成されたダイヤフラム15が配置されている。このダイヤフラム15と弾性仕切板14とにより、容積変化が容易に許容される平衡室14bを形成している。そして、受圧室14a及び平衡室14bには、非圧縮性流体が封入されている。さらに、受圧室14aと平衡室14bとは、オリフィス通路により連通している。
An
そして、アクチュエータ16は、固定子16aと、固定子16aに対して軸方向(図1の上下方向)に相対移動可能な加振体16bとを備える。固定子16aは、円筒形状に形成されており、第二取付金具12に固定されている。さらに、固定子16aは、コイルが巻回されている。
The
加振体16bは、アーマチャを構成し、固定子16aの中心孔を軸方向に移動可能に配置されている。さらに、加振体16bは、弾性仕切板14に連結されている。つまり、固定子16aのコイルに周期性の電流を供給することにより、当該電流量に応じた電磁力が発生し、当該電磁力により加振体16bが固定子16aに対して軸方向に振動する。そして、加振体16bの固定子16aに対する軸方向への振動することに伴い、弾性仕切板14が変形する。このように、弾性仕切板14の変形により、受圧室14aの圧力制御が行われる。つまり、弾性仕切板14を能動的に適切に変形させて受圧室14aの圧力を能動的に変化させることで、エンジンの振動がエンジンフレーム側へ伝達されないようにすることができる。
The vibrating
加振体用ストッパ17は、ゴムにより形成され、加振体16bの下面に対向する位置にて、第二取付金具12に固定されている。加振体用ストッパ17は、加振体16bが下方に大きく移動した場合に、加振体16bの移動を規制する。この加振体用ストッパ17は、加振体16bを構成する円筒形状の加振体本体と加振体本体に連結されるロッドとのそれぞれを規制することができる。
The vibrating
取付金具用ストッパ18は、第一取付金具11と第二取付金具12との相対変位を規制する。取付金具用ストッパ18は、第一取付金具11に取り付けられた一対のゴム板18a,18bにより構成される。一対のゴム板18a,18bの軸方向間には、第二取付金具12から延在して形成された当接部12aが挟まれるように配置されている。つまり、第一取付金具11と第二取付金具12とが大きく相対移動した場合には、当接部12aが、一対のゴム板18a,18bに当接する。
The mounting
また、第二取付金具12の外周側には、加速度センサ30が取り付けられている。この加速度センサ30は、防振対象部材であるエンジンフレームの振動を検出する。本実施形態においては、加速度センサ30は、悪路走行中であるか否かを判定するための振動を検出する。
An
(1.3)能動型ダイナミックダンパ
能動型ダイナミックダンパ20について、図2を参照して説明する。能動型ダイナミックダンパ20は、例えばディファレンシャル装置を支持するサブフレームに取り付けられ、質量部材としての加振体23を能動的に振動させることにより、エンジンの駆動によって発生するサブフレームの振動を能動的に抑制することを抑制する。
(1.3) Active Dynamic Damper The active
能動型ダイナミックダンパ20は、外筒金具21と、コイル部材22と、加振体23と、第一板バネ24と、第二板バネ25と、ゴム弾性体連結部26と、第一ストッパ27と、第二ストッパ28とを備える。外筒金具21は、複数の部材により全体として筒状に形成され、防振対象部材としてのサブフレームに固定される。コイル部材22は、円筒形状に形成されており、外筒金具21の内周面に固定され、コイルが巻回されている。
The active
加振体23は、コイル部材22に対して軸方向に相対的に移動可能に設けられており、ダイナミックダンパの質量部材として機能する。加振体23は、ヨーク23aと、質量付加体23bと、連結ロッド23cとを備える。ヨーク23aは、円筒形状に形成され、コイル部材22の内周面との間に所定の径方向ギャップを有してコイル部材22の中心孔に配置される。質量付加体23bは、厚肉の円盤形状に形成され、ヨーク23aと同軸的に配置される。連結ロッド23cは、ヨーク23aと質量付加体23bとを連結する。
The vibrating
第一板バネ24は、円板状に形成されている。この第一板バネ24の外周縁部が、コイル部材22の上端に固定され、第一板バネ24の中心が連結ロッド23cの先端に固定されている。また、第二板バネ25は、円板状に形成されている。この第二板バネ25の外周縁部が、コイル部材22の下端に固定され、第二板バネ25の中心が連結ロッド23cの下端側に固定されている。ゴム弾性体連結部26は、中心孔を有する円盤形状に形成され、質量付加体23bの下端面の中心部と外筒金具21の内周面とを弾性的に連結する。つまり、加振体23は、第一,第二板バネ24,25およびゴム弾性体連結部26により、弾性支持されている。
The
第一ストッパ27は、第一ストッパ支持体27aと第一ストッパゴム27bとを備える。第一ストッパ支持体27aは、外筒金具21の内周面から径方向内側に突出して、質量付加体23bの外周側上端面に対して軸方向に離間して対向する位置に設けられている。第一ストッパゴム27bは、第一ストッパ支持体27aの先端下面に固定され、質量付加体23bの外周側上端面に対して軸方向に離間して対向する位置に設けられている。第一ストッパゴム27bは、加振体23が軸方向上側に大きく移動した場合に、加振体23の軸方向上側の移動を規制することができる。
The
第二ストッパ28は、ゴムにより形成され、質量付加体23bの下端突出部の下面に設けられている。この第二ストッパ28は、外筒金具21に一体的に固定された底板部21aの上面に対して軸方向に離間して対向する位置に設けられている。そして、加振体23が軸方向下方に大きく移動した場合に、第二ストッパ28と外筒金具21の底板部21aとの当接により、加振体23の移動を規制することができる。
The
そして、コイル部材22のコイルに周期的な電流を供給することにより、ヨーク23aを含む加振体23をコイル部材22に対して振動させることができる。そして、加振体23と、第一,第二板バネ24,25およびゴム弾性体連結部26との共振作用により、防振対象部材であるサブフレームの振動を能動的に抑制することができる。
Then, by supplying a periodic current to the coil of the
また、外筒金具21の外周側には、加速度センサ40が取り付けられている。この加速度センサ40は、防振対象部材であるサブフレームの振動を検出する。本実施形態においては、加速度センサ40は、悪路走行中であるか否かを判定するための振動を検出する。
An
(2)コントローラ
(2.1)コントローラの構成
次に、上述した能動型防振装置の本体を駆動するためのコントローラの構成について、図3および図4を参照して説明する。まずは、振動抑制モードを図示する図3を用いて説明する。図3に示すように、コントローラは、加速度センサ30,40、エンジン振動周波数算出部50、主電源としてのバッテリ61、主スイッチ62、コンデンサ63、回生用スイッチ64、電圧変換回路71、制御部72、駆動部81を備える。
(2) Controller (2.1) Configuration of Controller Next, the configuration of the controller for driving the main body of the active vibration isolator described above will be described with reference to FIGS. 3 and 4. First, the vibration suppression mode will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the controller includes
加速度センサ30,40は、図1および図2に示したように、能動型防振装置の本体のうち防振対象部材に固定される部材の加速度aを検出する。つまり、加速度センサ30,40は、防振対象部材の振動状態を検出し、悪路走行中の場合には加速度aの大きさが大きくなる。そのため、加速度センサ30,40により検出される加速度aが所定閾値a1より大きいか否かを判定することにより、悪路走行中であるか否かを判定することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
エンジン振動周波数算出部50は、エンジンの回転数を検出するための回転検出器(図示せず)から周期性のパルス信号を入力する。そして、エンジン振動周波数算出部50は、入力されたパルス信号に基づき、該パルス信号の周波数Fを算出する。この周波数Fが、エンジンにより発生する振動の周波数となる。
The engine vibration
主スイッチ62は、バッテリ61の正極側に直列に接続される。主スイッチ62は、制御部72によって、振動抑制モードの際に閉成(ON)状態にされ、回生モードの際に開成(OFF)状態にされる。つまり、振動抑制モードの際には、バッテリ61の電力が駆動部81へ供給できる状態にし、回生モードの際には、駆動部81からの回生電流がバッテリ61へ供給されないようにしている。図3においては、主スイッチ62を閉成(ON)状態としている。
The
コンデンサ63は、主スイッチ62のうちバッテリ61とは反対側に、回生用スイッチ64を介して、バッテリ61に対して並列に接続される。このコンデンサ63は、能動型防振装置の本体におけるコイルの起電力によって発生した回生電流を回収する。ここで、回生用スイッチ64は、振動抑制モードの際に開成(OFF)状態にされ、回生モードの際に閉成(ON)状態にされる。つまり、振動抑制モードの際には、バッテリ61の電力がコンデンサ63に蓄電されないようにし、回生モードの際には、駆動部81からの回生電流がコンデンサ63へ供給されるようにしている。図3においては、回生用スイッチ64を開成(OFF)状態としている。
The
電圧変換回路71は、バッテリ61の正極側およびコンデンサ63の正極側に接続され、バッテリ61およびコンデンサ63の電圧を降圧する。そして、電圧変換回路71は、制御部72へ制御用電力を供給する。
The
制御部72は、電圧変換回路71により制御用電力を供給される。この制御部72は、加速度センサ30,40により検出された加速度aを取得し、かつ、エンジン振動周波数算出部50により算出されたエンジンの振動周波数Fを取得する。そして、制御部72は、駆動部81のスイッチ素子SW1〜SW4を駆動するための制御信号を生成する。さらに、制御部72は、主スイッチ62および回生用スイッチ64の開閉制御を行う。
The
駆動部81は、バッテリ61から供給された電力によって、能動型防振装置の本体におけるコイル(固定子16aのコイル、コイル部材22のコイル)に電流を供給する。そうすると、コイルへの電流供給量に応じて、加振体16b,23が振動する。
The
この駆動部81は、H型ブリッジ回路を構成し、第一〜第四のスイッチ素子SW1〜SW4を備える。これらのスイッチ素子SW1〜SW4には、例えば、電界効果トランジスタFET(Field effect transistor)などが適用される。そして、これらのスイッチ素子SW1〜SW4の開閉制御は、制御部72により生成される制御信号によって制御される。例えば、図3においては、スイッチ素子SW1,SW4を閉成(ON)状態とし、スイッチ素子SW2,SW3を開成(OFF)状態としている。破線矢印にて、電流の流れ方向を示す。また、それぞれのスイッチ素子SW1〜SW4には、ダイオードD1〜D4が並列接続されている。なお、ダイオードD1〜D4は、寄生ダイオードとしてもよいし、別途ダイオードを接続してもよい。
The
制御部72が、加速度センサ30,40により検出された加速度aおよびエンジン振動周波数算出部50により算出された振動周波数Fに基づいて、振動抑制モードであると判定されたとする。そして、振動抑制モードにおいては、図3に示すように、制御部72によって、主スイッチ62が閉成(ON)状態とされ、回生用スイッチ64が開成(OFF)状態とされる。そして、制御部72がスイッチ素子SW1〜SW4の開閉制御を行うことで、加振体16b,23の加振力を能動的に制御する。その結果、防振対象部材の振動を能動的に抑制することができる。
It is assumed that the
次に、図4を参照して、回生モードの状態について説明する。制御部72が、加速度センサ30,40により検出された加速度aおよびエンジン振動周波数算出部50により算出された振動周波数Fに基づいて、回生モードであると判定されたとする。回生モードにおいては、図4に示すように、制御部72によって、主スイッチ62が開成(OFF)状態とされ、回生用スイッチ64が閉成(ON)状態とされる。さらに、制御部72は、駆動部81のスイッチ素子SW1〜SW4の全てを開成(OFF)状態とする。ここで、回生モードにおいては、固定子16aのコイルまたはコイル部材22のコイルの起電力により、回生電流が発生する。発生した回生電流は、コンデンサ63に蓄電される。なお、コンデンサ63に蓄電された電力は、制御部72などの駆動に用いられる。
Next, the state of the regeneration mode will be described with reference to FIG. It is assumed that the
(2.2)制御部によるモード切替処理
制御部72は、上述したように、振動抑制モードと回生モードとを切り替えている。そこで、制御部72のモード切替処理について図5〜図7を参照して説明する。図5に示すように、制御部72は、エンジン振動周波数算出部50により算出された振動周波数Fを取得する(S1)。続いて、加速度センサ30,40により検出された加速度aを取得する(S2)。
(2.2) Mode switching process by control unit As described above, the
続いて、振動周波数Fが、制御部72に予め記憶された回生モード周波数範囲Xに含まれるか否かを判定する(S3)。回生モード周波数範囲Xは、F1以上F2以下の範囲である。 Subsequently, it is determined whether or not the vibration frequency F is included in the regeneration mode frequency range X stored in advance in the control unit 72 (S3). The regeneration mode frequency range X is a range from F1 to F2.
ここで、回生モード周波数範囲Xについて、図6を参照して説明する。図1および図2において、加振体16b,23と弾性体14,24,25,26とによりマスバネ系が構成される。このマスバネ系の振動特性は、図6の実線にて示すような挙動であり、振動周波数と加振体16b,23の振幅との関係として表される。つまり、このマスバネ系の固有振動数は、Fxである。ここで、本実施形態において、マスバネ系の固有振動数Fxは、約12Hzに調整している。そして、回生モード周波数範囲Xは、マスバネ系の振動特性において、加振体16b,23の振幅が所定閾値Hth以上となる範囲、すなわちF1以上F2以下の範囲に設定されている。
Here, the regeneration mode frequency range X will be described with reference to FIG. In FIG. 1 and FIG. 2, the mass spring system is constituted by the vibrating
また、当該自動車において、アイドリング時の周波数範囲は、例えば、約20〜40HzのCで示す範囲であり、走行時の周波数範囲は、約40Hz以上のDで示す範囲である。そして、加振体16b,23を能動的に加振することによって、抑制したい振動の周波数範囲は、アイドリング時および走行時を含むYの範囲である。つまり、マスバネ系の固有振動数Fxは、アイドリング時および走行時を含むYの範囲を外した周波数に設定されている。
Moreover, in the said motor vehicle, the frequency range at the time of idling is a range shown by C of about 20-40 Hz, for example, and the frequency range at the time of driving | running | working is a range shown by D of about 40 Hz or more. The frequency range of vibrations to be suppressed by actively exciting the vibrating
さらに、エンジンシェイクに起因する防振対象部材の振動周波数の範囲Aは、例えば、約5〜15Hzの範囲である。エンジンシェイクに起因して防振対象部材が振動する場合に、防振対象部材の振動周波数は、車両構造に依存する一定の範囲となることが知られている。そして、マスバネ系の固有振動数Fxは、エンジンシェイクに起因する防振対象部材の振動周波数の範囲Aに含まれるように設定されている。さらに、回生モード周波数範囲Xは、エンジンシェイクに起因する防振対象部材の振動周波数の範囲Aを含むように設定されている。 Furthermore, the range A of the vibration frequency of the vibration isolation target member due to the engine shake is, for example, about 5 to 15 Hz. It is known that when the vibration isolation target member vibrates due to the engine shake, the vibration frequency of the vibration isolation target member falls within a certain range depending on the vehicle structure. The natural frequency Fx of the mass spring system is set so as to be included in the range A of the vibration frequency of the vibration isolation target member due to the engine shake. Further, the regeneration mode frequency range X is set so as to include a vibration frequency range A of the vibration isolation target member due to engine shake.
さらに、悪路走行に起因する防振対象部材の振動周波数の範囲Bは、例えば、約8〜17Hzの範囲である。悪路走行に起因して防振対象部材が振動する場合に、防振対象部材の振動周波数Bは、車両構造に依存する一定の範囲となることが知られている。そして、マスバネ系の固有振動数Fxは、悪路走行に起因する防振対象部材の振動周波数の範囲Bに含まれるように設定されている。さらに、回生モード周波数範囲Xは、悪路走行に起因する防振対象部材の振動周波数の範囲Bを含むように設定されている。 Furthermore, the range B of the vibration frequency of the vibration isolation target member due to running on a rough road is, for example, about 8 to 17 Hz. It is known that when the vibration isolation target member vibrates due to traveling on a rough road, the vibration frequency B of the vibration isolation target member falls within a certain range depending on the vehicle structure. The natural frequency Fx of the mass spring system is set so as to be included in the range B of the vibration frequency of the vibration isolation target member resulting from the rough road traveling. Furthermore, the regeneration mode frequency range X is set so as to include a vibration frequency range B of the vibration isolation target member due to rough road traveling.
図5のフローチャートに戻り説明する。図5のS3において、エンジンの振動周波数Fが回生モード周波数範囲Xに含まれないと判定された場合、すなわち、アイドリング時または走行時である場合には、次のように処理を行う。つまり、加速度センサ30,40により検出された加速度aが、所定閾値a1以上であるか否かを判定する(S4)。ここで、悪路走行時には、防振対象部材を含む車両の構成部品全体が大きく振動する。従って、悪路走行時には、加速度aが大きくなる。つまり、S4において、加速度aが所定閾値a1以上であるか否かの判定は、悪路走行時であるか否かの判定に相当する。
Returning to the flowchart of FIG. In S3 of FIG. 5, when it is determined that the engine vibration frequency F is not included in the regeneration mode frequency range X, that is, when idling or running, the following processing is performed. That is, it is determined whether or not the acceleration a detected by the
そして、S4において、加速度aが所定閾値a1以上ではない場合、すなわち悪路走行ではないと判定された場合には、制御部72は振動抑制モードを実行する(S5)。つまり、コイルに電流を供給して、加振体16b,23を能動的に振動させて、防振対象部材の振動を能動的に抑制する。つまり、図3に示すような状態とする。そして、処理をリターンする。
If the acceleration a is not equal to or greater than the predetermined threshold a1 in S4, that is, if it is determined that the vehicle is not traveling on a rough road, the
ここで、悪路走行時には(S4:No)、振動抑制モードを実行しないようにしている。悪路走行時には、車両がそもそも大きく振動している状態である。そのため、悪路走行時に、振動抑制モードを実行したとしても、加振体16b,23が故障するおそれがあり、またその効果を十分に発揮することができない。つまり、悪路走行時に振動抑制モードを実行すると、その消費電力が無駄となってしまう。そこで、悪路走行時には、振動抑制モードを実行しないようにしている。
Here, when traveling on a rough road (S4: No), the vibration suppression mode is not executed. When traveling on a rough road, the vehicle is vibrated greatly. For this reason, even if the vibration suppression mode is executed when traveling on a rough road, the vibrating
そして、図4のS3において、エンジンの振動周波数Fが回生モード周波数範囲X(F1以上F2以下)である場合には、制御部72は、加振体16b,23の振動エネルギーを電気エネルギーに変換して回生電流を回収する回生モードを実行する(S6)。つまり、図4に示すような状態とする。そして、処理をリターンする。
In S3 of FIG. 4, when the engine vibration frequency F is in the regeneration mode frequency range X (F1 or more and F2 or less), the
ここで、図6に示すように、加振体16b,23と弾性体14,24,25,26により構成されるマスバネ系において、固有振動数Fx付近では、加振体16b,23の受動振動時の振幅が大きくなる。そして、図7に示すように、加振体16b,23の受動振動時の振幅と、回生電流とは相関がある。すなわち、加振体16b,23の受動振動時の振幅が大きいほど、回生電流が大きくなる関係を有する。
Here, as shown in FIG. 6, in the mass spring system composed of the vibrating
そして、エンジンの振動周波数Fが固有振動数Fxを含む回生モード周波数範囲X(F1以上F2以下)である場合に、回生モードを実行している。つまり、加振体16b,23の受動振動時の振幅が大きくなる範囲に、回生モードを実行している。従って、効果的に回生電流を回収することができる。
The regeneration mode is executed when the engine vibration frequency F is in the regeneration mode frequency range X (F1 or more and F2 or less) including the natural frequency Fx. That is, the regeneration mode is executed in a range in which the amplitude during passive vibration of the vibrating
さらに、回生モード周波数範囲Xは、エンジンシェイクに起因する防振対象部材の振動周波数の範囲Aを含むように設定されている。従って、エンジンシェイクに起因して発生する防振対象部材の振動を有効に利用して回生電流を回収することができる。特に、エンジンシェイクに起因する防振対象部材の振動周波数の範囲Aが、マスバネ系の固有振動数Fx付近に設定されているため、より効果的に回生電流を回収できる。 Further, the regeneration mode frequency range X is set so as to include a vibration frequency range A of the vibration isolation target member due to engine shake. Therefore, the regenerative current can be recovered by effectively utilizing the vibration of the vibration isolation target member generated due to the engine shake. In particular, since the vibration frequency range A of the vibration isolation target member due to the engine shake is set in the vicinity of the natural frequency Fx of the mass spring system, the regenerative current can be collected more effectively.
また、図4のS4において、加速度aが所定閾値a1以上の場合、すなわち悪路走行中である場合にも、制御部72は、回生モードを実行する(S6)。つまり、図4に示すような状態とする。そして、処理をリターンする。
Further, in S4 of FIG. 4, the
ここで、悪路走行時における防振対象部材の振動周波数の範囲Bは、回生モード周波数範囲Xに含まれている。つまり、悪路走行に起因して防振対象部材が振動する場合には、加振体16b,23が大きく振動する状態となる。従って、悪路走行に起因して発生する防振対象部材の大きな振動を有効に利用して回生電流を回収することができる。特に、悪路走行に起因する防振対象部材の振動周波数の範囲Bが、マスバネ系の固有振動数Fx付近に設定されているため、より効果的に回生電流を回収できる。
Here, the range B of the vibration frequency of the vibration isolation target member when traveling on a rough road is included in the regeneration mode frequency range X. That is, when the vibration isolation target member vibrates due to bad road traveling, the vibrating
なお、加振体16b,23は、振動発生源であるエンジンに直接固定されているものではなくエンジンに対して独立して振動可能に設けられている。そのため、加振体16b,23と弾性体14,24,25,26とによるマスバネ系の固有振動数Fxは、エンジンの固有振動数に依存するものではない。つまり、本実施形態によれば、当該マスバネ系の固有振動数Fxを適切に把握することにより、加振体16b,23の受動振動を有効に利用して回生電流を効果的に回収できる。
The vibrating
10:能動型エンジンマウント(加振器)、 14:弾性仕切板(弾性体)、 16a:固定子、 16b:加振体、 20:能動型ダイナミックダンパ(加振器)、 22:コイル部材、 23:加振体、 24,25:板バネ(弾性体)、 26:ゴム弾性体連結部(弾性体)、 30,40:加速度センサ、 50:エンジン振動周波数算出部、 61:バッテリ、 62:主スイッチ、 63:コンデンサ、 64:回生用スイッチ、 71:電圧変換回路、 72:制御部、 81:駆動部、 F:エンジンの振動周波数、 Fx:マスバネ系の固有振動数、 Hth:所定閾値、 A:エンジンシェイクに起因する防振対象部材の振動周波数の範囲、 B:悪路走行に起因する防振対象部材の振動周波数の範囲、 X:回生モード周波数範囲
10: Active engine mount (vibrator), 14: Elastic partition plate (elastic body), 16a: Stator, 16b: Vibrator, 20: Active dynamic damper (vibrator), 22: Coil member, 23: Excitation body, 24, 25: Leaf spring (elastic body), 26: Rubber elastic body connection part (elastic body), 30, 40: Acceleration sensor, 50: Engine vibration frequency calculation section, 61: Battery, 62: Main switch 63: Capacitor 64: Regenerative switch 71: Voltage conversion circuit 72: Control unit 81: Drive unit F: Engine vibration frequency Fx: Natural frequency of mass spring system Hth: Predetermined threshold value A: Vibration frequency range of the vibration isolation target member due to engine shake, B: Vibration frequency range of the vibration isolation target member due to rough road running, X: Regenerative mode frequency range
Claims (4)
前記防振対象部材に弾性体を介して加振体を支持し、コイルに電流を供給することにより前記加振体を能動的に振動させる加振器と、
前記加振器を制御して、前記防振対象部材の振動を抑制する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記加振体と前記弾性体とにより構成されるマスバネ系の固有振動数を含む回生モード周波数範囲を記憶し、
前記防振対象部材の振動周波数が前記回生モード周波数範囲に含まれない場合に、前記防振対象部材の振動を抑制するように前記加振体を能動的に振動させる振動抑制モードと、前記防振対象部材の振動周波数が前記回生モード周波数範囲に含まれる場合に、前記加振体の振動エネルギーを電気エネルギーに変換して回生電流を回収する回生モードとを切り替える能動型防振装置。 An anti-vibration target member provided in the vehicle and vibrated by vibration of a vibration source;
A vibration exciter that actively vibrates the vibration exciter by supporting the vibration exciter on the vibration isolation target member via an elastic body and supplying a current to the coil;
A control unit for controlling the vibration exciter to suppress vibration of the vibration isolation target member;
With
The controller is
Storing a regeneration mode frequency range including a natural frequency of a mass spring system constituted by the vibrating body and the elastic body;
When the vibration frequency of the vibration isolation target member is not included in the regeneration mode frequency range, the vibration suppression mode for actively vibrating the vibration exciter so as to suppress the vibration of the vibration isolation target member; An active vibration isolator that switches between a regenerative mode that recovers a regenerative current by converting vibration energy of the vibration exciter into electrical energy when a vibration frequency of a vibration target member is included in the regenerative mode frequency range.
前記回生モード周波数範囲は、前記マスバネ系の振動特性において、振幅が所定閾値以上となる範囲に設定されている能動型防振装置。 In claim 1,
The regenerative mode frequency range is an active vibration isolator in which the amplitude is greater than or equal to a predetermined threshold in the mass spring vibration characteristics.
前記回生モード周波数範囲は、悪路走行に起因する前記防振対象部材の振動周波数を含むように設定されている能動型防振装置。 In claim 1 or 2,
The regenerative mode frequency range is an active vibration isolator set so as to include a vibration frequency of the vibration isolation target member due to running on a rough road.
前記回生モード周波数範囲は、エンジンシェイクに起因する前記防振対象部材の振動周波数を含むように設定されている能動型防振装置。
In any one of Claims 1-3,
The regenerative mode frequency range is an active vibration isolator set to include a vibration frequency of the vibration isolation target member due to engine shake.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2011199108A JP2013061001A (en) | 2011-09-13 | 2011-09-13 | Active vibration control device |
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JP2016114074A (en) * | 2014-12-11 | 2016-06-23 | 東洋ゴム工業株式会社 | Active vibration damping device |
CN108327506A (en) * | 2017-01-20 | 2018-07-27 | 比亚迪股份有限公司 | Automobile and its active engine mount control system |
-
2011
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