JP2018039492A - サスペンション装置 - Google Patents

サスペンション装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2018039492A
JP2018039492A JP2017027354A JP2017027354A JP2018039492A JP 2018039492 A JP2018039492 A JP 2018039492A JP 2017027354 A JP2017027354 A JP 2017027354A JP 2017027354 A JP2017027354 A JP 2017027354A JP 2018039492 A JP2018039492 A JP 2018039492A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resistance value
motor
suspension device
movable
speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017027354A
Other languages
English (en)
Inventor
小川 敦司
Atsushi Ogawa
敦司 小川
長谷川 正明
Masaaki Hasegawa
正明 長谷川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to BR102017018504-4A priority Critical patent/BR102017018504A2/pt
Priority to US15/689,425 priority patent/US10076942B2/en
Priority to RU2017130677A priority patent/RU2674321C1/ru
Priority to KR1020170111809A priority patent/KR20180027360A/ko
Priority to CN201710785851.5A priority patent/CN107791772A/zh
Priority to EP17189141.9A priority patent/EP3290243A1/en
Publication of JP2018039492A publication Critical patent/JP2018039492A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G13/00Resilient suspensions characterised by arrangement, location or type of vibration dampers
    • B60G13/14Resilient suspensions characterised by arrangement, location or type of vibration dampers having dampers accumulating utilisable energy, e.g. compressing air
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G13/00Resilient suspensions characterised by arrangement, location or type of vibration dampers
    • B60G13/16Resilient suspensions characterised by arrangement, location or type of vibration dampers having dynamic absorbers as main damping means, i.e. spring-mass system vibrating out of phase
    • B60G13/18Resilient suspensions characterised by arrangement, location or type of vibration dampers having dynamic absorbers as main damping means, i.e. spring-mass system vibrating out of phase combined with energy-absorbing means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/015Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/015Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • B60G17/0152Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by the action on a particular type of suspension unit
    • B60G17/0157Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by the action on a particular type of suspension unit non-fluid unit, e.g. electric motor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/015Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • B60G17/016Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by their responsiveness, when the vehicle is travelling, to specific motion, a specific condition, or driver input
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/015Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • B60G17/018Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by the use of a specific signal treatment or control method
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2600/00Indexing codes relating to particular elements, systems or processes used on suspension systems or suspension control systems
    • B60G2600/18Automatic control means
    • B60G2600/181Signal modulation; pulse-width, frequency-phase
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2600/00Indexing codes relating to particular elements, systems or processes used on suspension systems or suspension control systems
    • B60G2600/18Automatic control means
    • B60G2600/188Spectral analysis; Transformations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Stopping Of Electric Motors (AREA)

Abstract

【課題】従来のサスペンション装置では、高いストローク速度領域で減衰力が不足する問題があった。【解決手段】本発明の一態様にかかるサスペンション装置は、上側部材10と下側部材11との間に挟まれたバネ12と、バネ12と並列に設けられ、上側部材10と下側部材11との離間動作に応じて可動する可動軸の可動速度に応じて電力を発生するモータ20と、モータ20において発生する電力を消費することでモータ29において生じる減衰力を変化させる可変抵抗VRを含む電力消費回路14と、可動軸の可動速度が大きくなるのに応じて可変抵抗VRの抵抗値が大きくなるように可変抵抗VRを制御する抵抗値制御部16と、を有する。【選択図】図1

Description

本発明はサスペンション装置に関し、例えば、サスペンションのバネと並列に設けられ、バネ上部とバネ下部との間の近接・離間動作により生じる運動エネルギーを電気エネルギーに変換する電磁式アブソーバを含むサスペンション装置に関する。
近年、車両用のサスペンション装置として、電磁モータにより回生電力を発生させ当該回生動作によりバネ上部とばね下部とが接近・離間する方向の力を減衰させる電磁式アブソーバを含む電磁式サスペンション装置が検討されている。この電磁式アブソーバを含むサスペンション装置の一例が特許文献1に開示されている。
特許文献1に記載のサスペンションシステムは、複数の車輪に対応して設けられ、それぞれが、電磁モータを有してその電磁モータが発生させる力に依拠してばね上部とばね下部とに対してそれらが接近・離間する向きの力を発生させる複数の電磁式のショックアブソーバと、それら複数のショックアブソーバに対応して設けられ、それぞれが、電源と前記複数のショックアブソーバのうちの磁芯に対応するものが有する電磁モータとを接続してそれらの間の電流の流れを許容する接続状態と、それら電源と電磁モータとの接続を断ってその電磁モータと電源との間の電流の流れを防止する遮断状態とを切り換える複数の有接点式の継電器と、前記複数のショックアブソーバの各々に対して接続状態と遮断状態とを選択的に実現すべく、前記複数の継電器の各々を制御する継電器制御装置であって、通常は、前記複数のショックアブソーバのすべてに対して接続状態を実現し、前記複数のショックアブソーバのうちの1つが有する電磁モータの発電電流が、前記継電器の溶着現象の発生を考慮して設定された設定電流を超えると予測される状況下において、その複数のショックアブソーバのうちの1つに対して遮断状態を実現するように構成された継電器制御装置と、を備える。
特開2010−228579号公報
しかしながら、電磁式ショックアブソーバでは、モータの特性により、アブソーバの可動軸を動作させる軸のストローク速度が所定の速度以上となる速度領域で減衰力が飽和してしまう問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、モータの特性により減衰力が飽和してしまう速度領域における減衰力を高めることを目的とするものである。
本発明の一態様にかかるサスペンション装置は、上側部材と下側部材との間に挟まれたバネと、前記バネと並列に設けられ、前記上側部材と前記下側部材との離間動作に応じて可動する可動軸の可動速度に応じて電力を発生するモータと、前記モータにおいて発生する電力を消費することで前記モータにおいて生じる減衰力を変化させる可変負荷回路を含む電力消費回路と、前記可動軸の可動速度が大きくなるのに応じて前記可変負荷回路の消費電力が大きくなるように前記可変負荷回路を制御する負荷制御部と、を有する。
上記本発明の一態様によれば、モータの動作速度が高まったことにより電力消費回路内の可変抵抗の抵抗値が高まるため、電力消費回路における消費電力が増加するため、モータの特性により減衰力が飽和してしまう速度領域における減衰力の減少を抑制する。
本発明にかかるサスペンション装置の別の態様では、前記負荷制御部は、前記モータの前記可動軸が一定の可動速度以下である場合には、前記可変負荷回路の抵抗値を一定に維持する。
上記本発明の別の態様によれば、モータの前記可動軸が一定の可動速度以下である場合には、可変抵抗の抵抗値を減衰力の基準となる基準減衰力との差が一定の範囲内となる固定的な抵抗値に設定し、モータの可動軸が一定の可動速度以下である場合には、固定的な抵抗値では飽和してしまう減衰力を可変抵抗の抵抗値を変化させることで補い、サスペンション装置の特性を理想状態に近づけることができる。
本発明にかかるサスペンション装置の別の態様では、前記負荷制御部は、前記モータの前記可動軸の可動速度と、前記可変負荷回路の抵抗値と、の関係を示す変換テーブルを有し、前記変換テーブルを参照して、前記可変負荷回路の抵抗値を前記モータの前記可動軸の可動速度に対応した値に設定する負荷抵抗値設定信号を出力する。
上記本発明の別の態様によれば、負荷抵抗値設定信号の値の決定を高速に行うことができる。
本発明にかかるサスペンション装置の別の態様では、前記可変負荷回路は、予め抵抗値が決定された負荷抵抗と、前記負荷抵抗と直列に接続されるスイッチと、を有し、前記負荷制御部は、前記可変負荷回路の抵抗値が大きくなるにつれてデューティー比が小さくなり、前記スイッチの開閉状態を切り替えるPWM(Pulse Width Modulation)信号を生成する制御信号生成部を有する。
上記本発明の別の態様によれば、時間軸で見たときの抵抗値を可変することで、回路規模を小さくし、かつ、抵抗値変化の応答速度を高めることができる。
上記本発明の別の態様によれば、前記負荷制御部は、前記可動軸の可動速度が大きくなるのに応じて前記可変負荷回路の抵抗値が大きくなるように制御する第1の動作モードと、前記可動軸の可動速度に対して前記可変負荷回路における減衰力が最も大きくなるように前記可変負荷回路の抵抗値を制御する第2の動作モードと、を外部から与えられるモード切替信号に応じて切り替える。
上記本発明の別の態様によれば、モータにより発生される電力の回生量を最大化する動作モードを追加することができる。
上記本発明の別の態様によれば、前記負荷制御部は、前記第1の動作モードに対応して前記可動軸の可動速度と前記可変負荷回路の抵抗値との関係を示す第1の変換テーブルと、前記第2の動作モードに対応して前記可動軸の可動速度と前記可変負荷回路の抵抗値との関係を示す第2の変換テーブルと、前記モード切替信号に応じて前記第1の変換テーブルと前記第2の変換テーブルとのいずれか一方から前記可動軸の可動速度と前記可変負荷回路の抵抗値を実現するためのデューティー比設定値を読み出し、読み出したデューティー比設定値に応じたデューティー比を有するPWM(Pulse Width Modulation)信号を生成する制御信号生成部と、を有する。
上記本発明の別の態様によれば、負荷抵抗値設定信号の値の決定を高速に行うことができる。
上記本発明の別の態様によれば、前記負荷制御部は、前記可動軸の可動速度と対応付けられたデューティー比を有する負荷抵抗値設定信号を生成する制御信号生成部を有し、前記可変負荷回路は、前記モータにおいて発生したモータ電圧を前記負荷抵抗値設定信号に基づき昇圧又は降圧して、一定の電圧値を有する出力電圧を生成する昇降圧回路と、前記出力電圧が印加され前記モータにおいて発生した回生電力により充電される二次電池と、を有する。
上記本発明の別の態様によれば、モータによって生じた電力を二次電池に回生させることができる。
上記本発明の別の態様によれば、前記負荷抵抗値設定信号のデューティー比は、前記可変負荷回路が前記モータで発生する電力を消費することで生じる減衰力が目標減衰力となるように設定される。
上記本発明の別の態様によれば、モータによって生じた電力を二次電池に回生しながら、サスペンション装置の減衰力特性を目標減衰力とすることができる。
本発明にかかるサスペンション装置によれば、モータの特性により減衰力が飽和してしまう速度領域における減衰力を高めることができる。
実施の形態1にかかるサスペンション装置の構成を説明するブロック図である。 実施の形態1にかかる抵抗値制御部及び可変抵抗の構成を説明するブロック図である。 実施の形態1にかかるサスペンション装置において抵抗を変化させた場合のアブソーバの減衰力を示すグラフである。 実施の形態1にかかるアブソーバの減衰特性を説明するグラフである。 実施の形態2にかかるサスペンション装置の構成を説明するブロック図である。 実施の形態2にかかる抵抗値制御部及び可変抵抗の構成を説明するブロック図である。 実施の形態2にかかるアブソーバの減衰特性を説明するグラフである。 実施の形態3にかかるサスペンション装置の構成を説明するブロック図である。 実施の形態3にかかるサスペンション装置の昇降圧回路の回路図である。 実施の形態3にかかるアブソーバの減衰特性を説明するグラフである。 実施の形態3にかかるアブソーバの回生電力を説明するグラフである。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
まず、実施の形態1にかかるサスペンション装置1の構成について説明する。そこで、図1に実施の形態1にかかるサスペンション装置1の構成を説明するブロック図を示す。
図1に示すように、実施の形態1にかかるサスペンション装置1は、上側部材(例えば、バネ上部材10)、下側部材(例えば、バネ下部材11)、バネ12、タイヤ13、モータ20、ボールねじ21、ねじ支持材22、電力消費回路14、電子制御回路15を有する。そして、実施の形態1にかかるサスペンション装置1は、モータ20、ボールねじ21、ねじ支持材22により電磁式アブソーバを構成する。
バネ上部材10は、例えば、車両のボディと接続される。バネ下部材11は、例えば、車両に取り付けられるサスペンションアームに取り付けられ、タイヤ13から入力される力を受ける。図13では、タイヤ13を、バネとコロとにより構成されるモデルとして示した。バネ12は、バネ上部材10とバネ下部材11との間に挟まれるように設けられる。
モータ20は、バネと並列に設けられ、バネ上部材10とバネ下部材11との離間動作に応じて可動する可動軸の可動速度に応じて電力を発生する。モータ20は、可動軸の運動に応じて発電電流を発生させることにより減衰力を発生させる。ボールねじ21及びねじ支持材22は、動作変換機構を構成する。この動作変換機構は、上側部材と下側部材との間において前記モータと直列に配置される。そして、動作変換機構は、バネ上部材10とバネ下部材11との近接・離間動作をモータ20の可動軸の運動に変換する。実施の形態1にかかる電磁式アブソーバでは、バネ上部材10とバネ下部材11とが近接・離間動作すると、ねじ支持材22が当該近接・離間動作に応じてボールねじ21を回転させ、ボールねじ21に連結されたモータ20の可動軸が近接・離間方向と直行する方向に回転する。
また、図1では、モータ20の回路モデルを示した。モータ20は、例えば、3相モータであり、コイルL1〜L3と、コイルL1〜L3の一端に一端がそれぞれ接続された抵抗R1〜R3を有し、抵抗R1〜R3の他端が互いに接続され、コイルL1〜L3の他端から発電電流が出力されるモデルとして示すことができる。
電力消費回路14は、モータ20が出力した発電電流を熱に変換する。つまり、電力消費回路14は、モータ20の回生動作により生じた電気エネルギーを熱エネルギーに変換する。また、電力消費回路14は、モータ20において発生する電力を消費することでモータ20において生じる減衰力を変化させる。電力消費回路14は、ダイオードD11、D12、D21、D22、D31、D32、可変負荷回路(例えば、可変抵抗VR)を有する。
ダイオードD11とダイオードD12は、可変抵抗VRの両端の間で直列に接続される。そして、ダイオードD11のアノードとダイオードD12のカソードとを接続する接点にコイルL1の他端が接続される。ダイオードD21とダイオードD22は、可変抵抗VRの両端の間で直列に接続される。そして、ダイオードD21のアノードとダイオードD22のカソードとを接続する接点にコイルL2の他端が接続される。ダイオードD31とダイオードD32は、可変抵抗VRの両端の間で直列に接続される。そして、ダイオードD31のアノードとダイオードD32のカソードとを接続する接点にコイルL3の他端が接続される。
電子制御回路15は、例えば、マイクロコントローラ(MCU:Micro Controller Unit)等の集積回路であって、プログラムを実行可能な演算回路と、前記演算回路により利用され様々な機能を有する周辺回路とを含む。そして、図1に示す例では、電子制御回路15は、負荷制御部(例えば、抵抗値制御部16)を含む。抵抗値制御部16は、モータ20の可動軸の可動速度が大きくなるのに応じて可変抵抗VRの抵抗値が大きくなるように可変抵抗VRを制御する。抵抗値制御部16は、ストローク速度計測値Svを受けて、可変抵抗VRの抵抗値を当該ストローク速度計測値Svにより示される可動軸のストローク速度に対応した抵抗値とするための負荷抵抗値設定信号Crを出力する。
ここで、抵抗値制御部16及び可変抵抗VRの詳細について説明する。そこで、図2に実施の形態1にかかる抵抗値制御部16及び可変抵抗VRの構成を説明するブロック図を示す。
図2に示すように、抵抗値制御部16は、変換テーブル(例えば、ストローク速度抵抗制御値変換テーブル)と、制御信号生成部17とを有する。ストローク速度抵抗制御値変換テーブルは、モータ20の可動軸の可動速度と、可変抵抗の抵抗値と、の関係を示す。また、ストローク速度抵抗制御値変換テーブルは、モータ20の可動軸の可動速度に対応付けられた可変抵抗VRの抵抗値を実現するための抵抗制御値として、PWM(Pulse Width Modulation)信号のデューティー比設定値が記述される。
制御信号生成部17は、モータ20から取得したストローク速度計測値Svを用いて変換テーブルを参照して、可変抵抗の抵抗値をモータ20の可動軸の可動速度に対応した値に設定する負荷抵抗値設定信号(例えば、PWM信号)を出力する。具体的には、制御信号生成部17は、モータ20から取得したストローク速度計測値Svに対応するデューティー比設定値DSを読み出し、出力するPWM信号のデューティー比を可変する。
また、図2に示すように、可変抵抗VRは、負荷抵抗RL及びスイッチSWを有する。スイッチSWは、負荷抵抗RLに対して直列接続される。負荷抵抗RLは、あらかじめ抵抗値が決定される抵抗である。
実施の形態1にかかるサスペンション装置1では、制御信号生成部17が出力するPWM信号により可変抵抗VRのスイッチSWの開閉状態を切り替えることで、時間軸で見たときの可変抵抗VRの抵抗値を変化させる。つまり、スイッチSWが閉状態となっているときは負荷抵抗RLが有効になり、スイッチSWが開状態となっているときは負荷抵抗RLが無効となるため、PWM信号により負荷抵抗RLが有効になる時間を変化させることで、実施の形態1にかかるサスペンション装置1では可変抵抗VRの抵抗値を変化させる。より具体的には、PWM信号のデューティー比が50%のときは可変抵抗VRの抵抗値は負荷抵抗RLの抵抗値の2倍の抵抗値となり、PWM信号のデューティー比が5%のときは可変抵抗VRの抵抗値は負荷抵抗RLの抵抗値の20倍の抵抗値となり、PWM信号のデューティー比が100%のときは可変抵抗VRの抵抗値は負荷抵抗RLの抵抗値の1倍の抵抗値となる。
そして、実施の形態1にかかるサスペンション装置1では、可変抵抗VRの抵抗値が大きくなるにつれてデューティー比が小さくなるように、抵抗値制御部16がPWM信号を生成する。
続いて、可変抵抗VRの抵抗値と、モータ20において発生する減衰力との関係を説明する。そこで、図3に実施の形態1にかかるサスペンション装置1において抵抗を変化させた場合のアブソーバの減衰力を示すグラフを示す。なお、図3では、モータ20において生じる減衰力の理想値として油圧式アブソーバの減衰力を示した。図3に示すように、サスペンション装置1において想定されるモータ20の可動軸のストローク速度領域において、油圧式アブソーバの減衰力は単純増加する特性を有する。一方、モータ20をアブソーバとして利用した場合、可変抵抗VRの抵抗値の大きさにより減衰力のピーク値が異なる。具体的には、モータ20をアブソーバとして利用した場合、可変抵抗VRの抵抗値が大きくなるにつれて減衰力が最大となるストローク速度が速くなる。
続いて、図4に実施の形態1にかかるサスペンション装置1のアブソーバの減衰特性を説明するグラフを示す。図4に示すように、実施の形態1にかかるサスペンション装置1では、サスペンション装置1の動作状況としてモータ20の可動軸が一定の可動速度以下である領域(例えば、サスペンション装置1の動作状況として利用頻度の高い常用域)においては、可変抵抗VRの抵抗値を一定の値に固定する。これにより、実施の形態1にかかるサスペンション装置1では、車両のユーザーに提供する乗り心地を向上させる。
一方、実施の形態1にかかるサスペンション装置1では、サスペンション装置1の動作状況としてモータ20の可動軸が一定の可動速度よりも大きくなる領域(例えば、サスペンション装置1の動作状況として利用頻度が低いものの、バネ上部材10とバネ下部材11との離間動作の速度が速い高速域)においては、可変抵抗VRの抵抗値を減衰力が最大となるように可変する。これにより、実施の形態1にかかるサスペンション装置1は、可変抵抗VRの抵抗値を固定した場合に減衰力が飽和し、減衰力特性が油圧式アブソーバと乖離する幅を小さくすることができる。
上記説明より、実施の形態1にかかるサスペンション装置1では、モータ20の可動軸の可動速度の大きさに応じて可変抵抗VRの抵抗値が大きくなるように抵抗値制御部16が可変抵抗VRを制御することで、可変抵抗VRにより生じるモータ20の減衰力の飽和状態を回避して、モータ20の可動軸が高い可動速度となる領域までモータ20bの減衰力を高くすることができる。
また、実施の形態1にかかるサスペンション装置1では、モータ20の可動軸が一定の可動速度以下である場合には、可変抵抗の抵抗値を一定に維持する。これにより、実施の形態1にかかるサスペンション装置1では、アブソーバの減衰特性と理想とする油圧式アブソーバの減衰特性に近づけることができる。
また、実施の形態1にかかるサスペンション装置1では、モータ20の可動軸の可動速度に対応して可変抵抗VRの抵抗値を制御する際に、可変抵抗VRの抵抗値を制御する負荷抵抗値設定信号Crのデューティー比を変換テーブルを参照することで決定する。これにより、実施の形態1にかかるサスペンション装置1では、負荷抵抗値設定信号Crのデューティー比の変更を高速に行うことができる。特に、サスペンション装置では、モータ20の可動軸の可動速度が時々刻々と変化するため、高速にデューティー比を変更する必要があるため、減衰力を高い状態で維持するためにはデューティー比の変更を高速に行うことが重要である。
また、実施の形態1にかかるサスペンション装置1では、可変抵抗VRを負荷抵抗RLと直列に設けたスイッチSWの開閉率に基づき行う。これにより、実施の形態1にかかるサスペンション装置1では、可変抵抗VRを実現する回路の開路規模を小さくし、かつ、抵抗値の切替速度を向上させることができる。
実施の形態2
実施の形態2では、サスペンション装置1の別の形態となるサスペンション装置2について説明する。なお、実施の形態2にかかるサスペンション装置2の説明において、実施の形態1で説明した構成要素については、実施の形態1と同じ符号を付して説明を省略する。
図5に実施の形態2にかかるサスペンション装置の構成を説明するブロック図を示す。図5に示すように、実施の形態2にかかるサスペンション装置2は、実施の形態1にかかるサスペンション装置1の電子制御回路15を電子制御回路25に変更したものである。そして、電子制御回路25は、負荷制御部(例えば、抵抗値制御部26)を有する。抵抗値制御部26は、モータ20の可動軸の可動速度が大きくなるのに応じて可変抵抗VRの抵抗値が大きくなるように制御する第1の動作モードと、モータ20の可動軸の可動速度に対して可変抵抗VRにおける減衰力が最も大きくなるように可変抵抗の抵抗値を制御する第2の動作モードと、を外部から与えられるモード切替信号MDに応じて切り替える。
ここで、抵抗値制御部26についてより詳細に説明する。そこで、図6に実施の形態2にかかる抵抗値制御部26及び可変抵抗VRの構成を説明するブロック図を示す。図6に示すように、抵抗値制御部26は、第1の変換テーブル(例えば、第1のストローク速度抵抗制御値変換テーブル)、第2の変換テーブル(例えば、第2のストローク速度抵抗制御値変換テーブル)、制御信号生成部27を有する。
第1のストローク速度抵抗制御値変換テーブルは、実施の形態1におけるストローク速度抵抗制御値変換テーブルと同じものである。具体的には、第1のストローク速度抵抗制御値変換テーブルは、第1の動作モードに対応して設けられるものであり、モータ20の可動軸の可動速度と可変抵抗VRの抵抗値との関係を示す。第2のストローク速度抵抗制御値変換テーブルは、第2の動作モードに対応して設けられるものであり、モータ20の可動軸の可動速度と可変抵抗VRの抵抗値との関係を示す。
より具体的には、第1のストローク速度抵抗制御値変換テーブルは、モータ20の可動軸が一定の可動速度以上となった領域において、可動速度の上昇に応じて可変抵抗VRの抵抗値が大きくなるような可動速度とデューティー比設定値DS1との関係が記述される。一方、第2のストローク速度抵抗制御値変換テーブルは、モータ20の可動軸の可動速度に関わらず、可動速度に対してモータ20で発生する減衰力が最も大きくなるような可動速度とデューティー比設定値DS2との関係が記述される。
制御信号生成部27は、モード切替信号MDに応じて第1のストローク速度抵抗制御値変換テーブルと第2のストローク速度抵抗制御値変換テーブルとのいずれか一方から可動軸の可動速度と可変抵抗VRの抵抗値を実現するためのデューティー比設定値を読み出し、読み出したデューティー比設定値に応じたデューティー比を有するPWM信号を生成する。
続いて、実施の形態2にかかるサスペンション装置2におけるアブソーバの減衰特性について説明する。そこで、図7に実施の形態2にかかるアブソーバの減衰特性を説明するグラフを示す。図7に示す例では、可変抵抗VRの抵抗値を変化させるストローク速度としてSv1〜Sv4を示した。図7に示すように、実施の形態2にかかるサスペンション装置2では、モータ20の可動軸の可動速度(例えば、ストローク速度Sv1〜Sv4)毎に減衰力がもっとも高くなるように可変抵抗VRの抵抗値を可変していく。また、実施の形態2にかかるサスペンション装置2では、可変抵抗VRの抵抗値の切替タイミングは、各ストローク速度に対応した減衰力カーブDCが交差するストローク速度とする。これにより、実施の形態2にかかるサスペンション装置2においては、アブソーバの減衰力が可変抵抗VRの抵抗値毎に異なる減衰力カーブDCの稜線に沿って変化する特性となる。
上記説明より、実施の形態2にかかるサスペンション装置2では、モータ20の可動軸の可動速度によらず減衰力が最も大きくなるように可変抵抗VRの抵抗値を変化させる。これにより、実施の形態2にかかるサスペンション装置2では、モータ20により発生される回生電力を最も効率よく回収することができる。なお、モータ20で発生した回生電力を回収するためには、図5及び図6で示した可変抵抗VRを電力回生回路(例えば、AC−DC変換回路)を用い、この電力回生回路においてモータ20の回生電力を受ける部分の抵抗値を可変抵抗VRと同様に可変させる必要がある。
実施の形態3
実施の形態3では、サスペンション装置1の別の形態となるサスペンション装置3について説明する。なお、実施の形態3にかかるサスペンション装置3の説明において、実施の形態1で説明した構成要素については、実施の形態1と同じ符号を付して説明を省略する。
図8に実施の形態3にかかるサスペンション装置の構成を説明するブロック図を示す。図8に示すように、実施の形態3にかかるサスペンション装置3は、実施の形態1にかかるサスペンション装置1の電力消費回路14を電力消費回路34に置き換え、かつ、電子制御回路15を電子制御回路35に置き換えたものである。つまり、実施の形態3にかかるサスペンション装置3の電力消費回路34は、実施の形態2にかかるサスペンション装置2の可変抵抗VRにより回生電力回路の具体的な一例となる昇降圧回路41を含む。
電力消費回路34は、可変負荷回路として昇降圧回路41及び二次電池(例えば、バッテリ44)を有する。また、電力消費回路34は、バッテリ44を制御するために用いられる電圧値を計測する電圧測定装置42及び電流値を計測する電流測定装置43を有する。昇降圧回路41は、モータ20において発生したモータ電圧(例えば、ダイオードD11、D21、D31のカソードと、ダイオードD12、D22、D32のアノードと、の電圧差)を負荷抵抗値設定信号Crに基づき昇圧又は降圧して、一定の電圧値を有する出力電圧Voutを生成する。そして、バッテリ44は、昇降圧回路41の出力電圧Voutが印加され、モータ20において発生した回生電力により充電される。
電子制御回路35は、負荷制御部(例えば、昇降圧制御部36)を有する。昇降圧制御部36は、モータ20の可動軸の可動速度をストローク速度計測値Svとして受け取って、受け取ったストローク速度計測値Svに対応したデューティー比を有する負荷抵抗値設定信号Crを出力する。この昇降圧制御部36は、例えば、図2に示すように、制御信号生成部と変換テーブルとを有し、モータ20から与えられるストローク速度計測値Svに対応したデューティー比を有する負荷抵抗値設定信号Crを出力する。この変換テーブルは、例えば、図2に示すような、ストローク速度とデューティー比との対応を示すものである。また、昇降圧制御部36に設けられる変換テーブルでは、昇降圧回路41のがモータ20の回生電力を消費することで生じる減衰力がストローク速度計測値Svに対応して設定される目標減衰力となるようなデューディー比が記述される。
ここで、昇降圧回路41の詳細について説明する。図9に実施の形態3にかかるサスペンション装置3の昇降圧回路の回路図を示す。図9に示すように、実施の形態3にかかる昇降圧回路41は、スイッチSW1、SW2、コンデンサC1、C2、インダクタL1、ダイオードDa〜Dcを有する。なお、以下の説明では、ダイオードD11、D12、D13のカソードが接続される配線を入力正極配線、昇降圧回路41の出力配線のうちバッテリ44の正極電極に接続される配線を出力正極配線、ダイオードD12、D22、D32のアノードが接続される配線を負極配線と称す。また、負極配線は、バッテリ44の負極電極が接続される。そして、実施の形態3にかかるサスペンション装置3では、モータ20の回生動作により生じるモータ電圧Vinが入力正極配線と負極配線との間に生じ、このモータ電圧Vinが昇降圧回路41に入力される。また、昇降圧回路41は、出力正極配線と負極配線との間に出力電圧Voutを生成する。
コンデンサC1は、入力正極配線と負極配線との間に接続される。スイッチSW1の一端は、入力正極配線に接続される。ダイオードDaのアノードはスイッチSW1の他端に接続され、ダイオードDaのカソードはスイッチSW1の一端に接続される。ダイオードDbのアノードは、負極配線に接続される。ダイオードDbのカソードはスイッチSW1の他端に接続される。スイッチSW1は、負荷抵抗値設定信号Crにより開閉状態が制御される。
インダクタL1の一端は、スイッチSW1の他端に接続される。スイッチSW2の一端は、インダクタL1の他端に接続される。スイッチSW2の他端は、負極電極と接続される。ダイオードDcのアノードは、インダクタL1の他端に接続される。ダイオードDcのカソードは出力正極配線に接続される。コンデンサC1は、出力正極配線と負極配線との間に接続される。抵抗R1は、出力正極配線と負極配線との間に接続される。
昇降圧回路41は、負荷抵抗値設定信号Crのデューティー比が50%の時にモータ電圧Vinと出力電圧Voutとが同電圧となるように各パラメータが設定される。そして、昇降圧回路41は、負荷抵抗値設定信号Crのデューティー比が50%より大きくなると出力電圧Voutをモータ電圧Vinよりも高い電圧とする。また、昇降圧回路41は、負荷抵抗値設定信号Crのデューティー比が50%より小さくなると出力電圧Voutをモータ電圧Vinよりも低い電圧とする。
ここで、昇降圧回路41に与える負荷抵抗値設定信号Crのデューティー比とモータ20で発生する減衰力との関係について説明する。そこで、図10に実施の形態3にかかるアブソーバの減衰特性を説明するグラフを示す。図10に示すように、実施の形態3にかかるサスペンション装置3では、モータ20のストローク速度が遅いときにはデューティー比が大きいほど高い減衰力を得ることができる。一方、実施の形態3にかかるサスペンション装置3では、モータ20のストローク速度が速いときにはデューティー比が小さいほど高い減衰力を得ることができる。
そして、実施の形態3にかかるサスペンション装置3では、目標減衰力を得るために、ストローク速度に応じてデューティー比を変化させる。図10に示す例では、ストローク速度の上昇に合わせて、デューティー比を96.5%、93.5%、88%、79%、92%、60%、45%、33%と変化させることで、目標減衰力と同じ減衰力を得る。
続いて、昇降圧回路41に与える負荷抵抗値設定信号Crのデューティー比と昇降圧回路41により回生される回生電力との関係について説明する。そこで、図11に実施の形態3にかかるアブソーバの回生電力を説明するグラフを示す。図11に示すように、実施の形態3にかかるサスペンション装置3では、モータ20のストローク速度が速くなるほど、回生できる電力が増加することがわかる。また、実施の形態3にかかるサスペンション装置3では、モータ20のストローク速度が速くなるほど、負荷抵抗値設定信号Crのデューティー比を小さくすることで多くの回生電力が得られる傾向が顕著であることがわかる。そして、図10で説明した、目標減衰力が得られるように、負荷抵抗値設定信号Crのデューティー比を変化させた場合もモータ20のストローク速度が速くなるほど回生できる電力が増加することがわかる。図11では、目標減衰力とした場合に回生できる電力の理想値を示した。図11に示す例では、この回生電力理想値と実際に得られる回生電力との間には差があるものの、この差は、昇降圧回路41の変換効率・損失等に起因するものだと考えられる。
上記説明より、実施の形態3にかかるサスペンション装置3では、電力消費回路34が昇降圧回路41及び回生電力により充電されるバッテリ44を備えることで、モータ20の回転力を減衰させるために発生する回生電力によりバッテリ44充電することができる。
上記説明は、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。
1〜3 サスペンション装置
10 バネ上部材
11 バネ下部材
12 バネ
13 タイヤ
14、34 電力消費回路
15、25、35 電子制御回路
16 抵抗値制御部
17 制御信号生成部
20 モータ
21 ボールねじ
22 ねじ支持材
26 抵抗値制御部
27 制御信号生成部
36 昇降圧制御部
41 昇降圧回路
42 電圧測定装置
43 電流測定装置
44 バッテリ
SW1、SW2 スイッチ
C1、C2 コンデンサ
R1 抵抗
L1 インダクタ
Da〜Dc ダイオード
VR 可変抵抗
RL 負荷抵抗
SW スイッチ
D11、D12、D21、D22、D31、D32 ダイオード
Sv ストローク速度計測値
Cr 負荷抵抗値設定信号

Claims (8)

  1. 上側部材と下側部材との間に挟まれたバネと、
    前記バネと並列に設けられ、前記上側部材と前記下側部材との離間動作に応じて可動する可動軸の可動速度に応じて電力を発生するモータと、
    前記モータにおいて発生する電力を消費することで前記モータにおいて生じる減衰力を変化させる可変負荷回路を含む電力消費回路と、
    前記可動軸の可動速度が大きくなるのに応じて前記可変負荷回路の消費電力が大きくなるように前記可変負荷回路を制御する負荷制御部と、
    を有するサスペンション装置。
  2. 前記負荷制御部は、前記モータの前記可動軸が一定の可動速度以下である場合には、前記可変負荷回路の抵抗値を一定に維持する請求項1に記載のサスペンション装置。
  3. 前記負荷制御部は、前記モータの前記可動軸の可動速度と、前記可変負荷回路の抵抗値と、の関係を示す変換テーブルを有し、
    前記変換テーブルを参照して、前記可変負荷回路の抵抗値を前記モータの前記可動軸の可動速度に対応した値に設定する負荷抵抗値設定信号を出力する請求項1又は2に記載のサスペンション装置。
  4. 前記可変負荷回路は、予め抵抗値が決定された負荷抵抗と、前記負荷抵抗と直列に接続されるスイッチと、を有し、
    前記負荷制御部は、前記可変負荷回路の抵抗値が大きくなるにつれてデューティー比が小さくなり、前記スイッチの開閉状態を切り替えるPWM(Pulse Width Modulation)信号を生成する制御信号生成部を有する請求項1乃至3のいずれか1項に記載のサスペンション装置。
  5. 前記負荷制御部は、前記可動軸の可動速度が大きくなるのに応じて前記可変負荷回路の抵抗値が大きくなるように制御する第1の動作モードと、
    前記可動軸の可動速度に対して前記可変負荷回路における減衰力が最も大きくなるように前記可変負荷回路の抵抗値を制御する第2の動作モードと、
    を外部から与えられるモード切替信号に応じて切り替える請求項1乃至4のいずれか1項に記載のサスペンション装置。
  6. 前記負荷制御部は、
    前記第1の動作モードに対応して前記可動軸の可動速度と前記可変負荷回路の抵抗値との関係を示す第1の変換テーブルと、
    前記第2の動作モードに対応して前記可動軸の可動速度と前記可変負荷回路の抵抗値との関係を示す第2の変換テーブルと、
    前記モード切替信号に応じて前記第1の変換テーブルと前記第2の変換テーブルとのいずれか一方から前記可動軸の可動速度と前記可変負荷回路の抵抗値を実現するためのデューティー比設定値を読み出し、読み出したデューティー比設定値に応じたデューティー比を有するPWM(Pulse Width Modulation)信号を生成する制御信号生成部と、
    を有する請求項5に記載のサスペンション装置。
  7. 前記負荷制御部は、前記可動軸の可動速度と対応付けられたデューティー比を有する負荷抵抗値設定信号を生成する制御信号生成部を有し、
    前記可変負荷回路は、
    前記モータにおいて発生したモータ電圧を前記負荷抵抗値設定信号に基づき昇圧又は降圧して、一定の電圧値を有する出力電圧を生成する昇降圧回路と、
    前記出力電圧が印加され前記モータにおいて発生した回生電力により充電される二次電池と、を有する請求項1に記載のサスペンション装置。
  8. 前記負荷抵抗値設定信号のデューティー比は、前記可変負荷回路が前記モータで発生する電力を消費することで生じる減衰力が目標減衰力となるように設定される請求項7に記載のサスペンション装置。
JP2017027354A 2016-09-06 2017-02-16 サスペンション装置 Pending JP2018039492A (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BR102017018504-4A BR102017018504A2 (pt) 2016-09-06 2017-08-29 Dispositivo de suspensão
US15/689,425 US10076942B2 (en) 2016-09-06 2017-08-29 Suspension device
RU2017130677A RU2674321C1 (ru) 2016-09-06 2017-08-30 Устройство подвески
KR1020170111809A KR20180027360A (ko) 2016-09-06 2017-09-01 서스펜션 장치
CN201710785851.5A CN107791772A (zh) 2016-09-06 2017-09-04 悬挂装置
EP17189141.9A EP3290243A1 (en) 2016-09-06 2017-09-04 Suspension device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016173705 2016-09-06
JP2016173705 2016-09-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018039492A true JP2018039492A (ja) 2018-03-15

Family

ID=61625001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017027354A Pending JP2018039492A (ja) 2016-09-06 2017-02-16 サスペンション装置

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP2018039492A (ja)
KR (1) KR20180027360A (ja)
BR (1) BR102017018504A2 (ja)
RU (1) RU2674321C1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113635725A (zh) * 2021-07-23 2021-11-12 中国北方车辆研究所 一种机电悬架多模式控制装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4815575A (en) * 1988-04-04 1989-03-28 General Motors Corporation Electric, variable damping vehicle suspension
JPH0858334A (ja) * 1994-08-26 1996-03-05 Toyota Motor Corp 車両用サスペンション装置のための制御装置
JP2006298007A (ja) * 2005-04-15 2006-11-02 Toyota Motor Corp 減衰力発生システムおよびそれを含んで構成された車両用サスペンションシステム
JP2007290669A (ja) * 2006-04-27 2007-11-08 Kayaba Ind Co Ltd 電磁サスペンション装置
JP2011098688A (ja) * 2009-11-09 2011-05-19 Toyota Motor Corp 車両用サスペンション装置
JP2011251559A (ja) * 2010-05-31 2011-12-15 Toyota Motor Corp ショックアブソーバ装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8392030B2 (en) * 2008-04-17 2013-03-05 Levant Power Corporation System and method for control for regenerative energy generators
JP5293821B2 (ja) * 2009-07-08 2013-09-18 トヨタ自動車株式会社 車両用ダンパシステム
ITTO20130558A1 (it) * 2013-07-04 2015-01-05 Magneti Marelli Spa Apparato per realizzare predeterminate caratteristiche di smorzamento e un contemporaneo recupero di energia in ammortizzatori rigenerativi e relativo procedimento

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4815575A (en) * 1988-04-04 1989-03-28 General Motors Corporation Electric, variable damping vehicle suspension
JPH0858334A (ja) * 1994-08-26 1996-03-05 Toyota Motor Corp 車両用サスペンション装置のための制御装置
JP2006298007A (ja) * 2005-04-15 2006-11-02 Toyota Motor Corp 減衰力発生システムおよびそれを含んで構成された車両用サスペンションシステム
JP2007290669A (ja) * 2006-04-27 2007-11-08 Kayaba Ind Co Ltd 電磁サスペンション装置
JP2011098688A (ja) * 2009-11-09 2011-05-19 Toyota Motor Corp 車両用サスペンション装置
JP2011251559A (ja) * 2010-05-31 2011-12-15 Toyota Motor Corp ショックアブソーバ装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113635725A (zh) * 2021-07-23 2021-11-12 中国北方车辆研究所 一种机电悬架多模式控制装置
CN113635725B (zh) * 2021-07-23 2024-03-08 中国北方车辆研究所 一种机电悬架多模式控制装置

Also Published As

Publication number Publication date
RU2674321C1 (ru) 2018-12-06
BR102017018504A2 (pt) 2018-03-20
KR20180027360A (ko) 2018-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3290243A1 (en) Suspension device
JP2015180574A (ja) 回生型緩衝装置
JP2018026973A (ja) 車両用電源装置
JP2001311452A (ja) 電磁サスペンション制御装置
CN104252995A (zh) 二极管触点保护复合开关的控制电路及继电器的控制方法
JP3687641B2 (ja) インバ−タエアコン
JP4828593B2 (ja) Dc/dcコンバータ、及びプログラム
JP4363474B2 (ja) 車両用昇圧コンバータ回路
KR20130053072A (ko) 리플 전류를 극소화하는 배터리 충전기 전력회로 및 제어장치
JP2018039492A (ja) サスペンション装置
JP4885603B2 (ja) 直流電源装置
Thummala et al. Design of a high voltage bidirectional DC-DC converter for driving capacitive incremental actuators usable in electric vehicles (EVs)
JP2015019545A (ja) 電力変換装置
JP6294770B2 (ja) スイッチング電源
JP6774891B2 (ja) 電源装置
JP2015204665A (ja) 電力変換装置及びそれを備えた鉄道車両
JP2019140755A (ja) 結線切換装置
Hedlund et al. Sliding mode 4-quadrant DCDC converter for a flywheel application
JP5429656B1 (ja) 直流電源装置
KR20180124895A (ko) Dc-dc 전압 컨버터 회로를 제어하는 제어 시스템
JP6673228B2 (ja) サスペンション装置
KR102042850B1 (ko) 전력 변환 장치
JP2003309961A (ja) アクティブ制振つきエネルギー回生方法およびその装置
JP2017011857A (ja) 電源制御装置および電源制御方法
JP4258447B2 (ja) 電源装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180810

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190523

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190528

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20200114