JP4144484B2 - 車載用パワーユニットの制御方法及び装置 - Google Patents

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本発明は、車載用パワーユニットの制御方法及び装置に係り、とくに車両の可動部分を駆動する油圧シリンダを緩やかに停止させることを可能にした車載用パワーユニットの制御方法及び装置に関する。
近年、貨物自動車としてウイング式開閉屋根を有する車両が広く使用されるようになってきている。そのウイング式開閉屋根は車載用パワーユニットから作動油の供給を受ける油圧シリンダの伸縮で開閉駆動されるようになっている。
前記油圧シリンダへの作動油の供給に工夫が無い場合、前記開閉屋根の開閉終了に際して、油圧シリンダがストロークエンドに達したとき、前記開閉屋根の速度が急激に変化するため、車両に衝撃が加わり、騒音、振動の原因となっている。とくに、ウイング式開閉屋根は、車両荷台の側部及び上部を覆うものであり、大きく、重量があり、その衝撃は著しく、そのために円滑な荷役作業に支障をきたす。
このような、ウイング式開閉屋根の急激な速度変化を避けるために、ウイング式開閉屋根の開閉終了に際して、当該開閉屋根を緩停止する工夫が、下記特許文献1に提案されている。
特開2002−188602号公報
この特許文献1では、ウイング式開閉屋根の開閉動作開始から緩停止動作開始までの時間tを記憶器に記憶しておき、緩停止動作開始から開閉動作終了までの時間tをタイマーの計測値から得て、この時間tを予め設定された適正時間と比較し、次回の開閉動作における時間tが前記予め設定された適正時間となるように、前記記憶器に記憶された時間tを修正して更新する。これによりパワーユニット自体又はパワーユニット外部環境が変動しても、前記記憶器に記憶された時間tを修正して更新する動作により、次回の開閉動作においては適正な緩停止動作開始時期に設定できるとしている。
しかし、前記時間tの修正が有効になるのは、次回の開閉動作であるため、パワーユニットの外部環境が1回毎に大きく変化するような場合には有効性が損なわれる。例えば、降雪時に荷役によるウイング式開閉屋根の開閉動作を行った後、晴天地域でウイング式開閉屋根に積雪の無い状態で次回の開閉動作を行う場合(或いは、その逆の場合)には、前記時間tの修正がかえって不適当な緩停止動作開始時期を設定することになる問題が発生する。
本発明は、上記の点に鑑み、車両の可動部分のスローダウン区間の開始点を、当該スローダウン区間に到達前の各種測定情報でリアルタイムで補正することで、パワーユニット自体又はパワーユニット外部環境が変動しても常時適切な油圧シリンダのスローダウン動作が可能な車載用パワーユニットの制御方法及び装置を提供することを目的とする。
本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。
上記目的を達成するために、本願請求項1の発明に係る車載用パワーユニットの制御方法は、車両の可動部分を駆動する油圧シリンダと、該油圧シリンダに作動油を供給するポンプと、該ポンプを駆動するモータと、該モータの電圧、電流及び前記電圧のデューテイー比又は周波数を検出する手段と、前記モータの動作時間を計測するタイマーとを用い、
前記可動部分の動作始点から動作終点までの所要時間における前記デューテイー比の累積値を計測し、前記可動部分のスローダウン区間の開始点を、前記動作終点より手前位置となる初期値に設定し、
前記可動部分の現在位置計測ステップで、前記動作始点から現在までの時間における前記デューテイー比の累積値から現在位置(L )を求めるとともに、
前記スローダウン区間の開始点(L )を、前記スローダウン区間の開始点の初期値を元に、当該スローダウン区間に到達前の前記モータの電圧値及び電流値を含む測定情報で補正し、
前記現在位置計測ステップで求められた現在位置(L )が補正後のスローダウン区間の開始点(L を超えると前記デューテイー比を低下させて前記可動部分の動きを緩慢にすることを特徴としている。
本願請求項2の発明に係る車載用パワーユニットの制御装置は、
車両の可動部分を駆動する油圧シリンダと、
該油圧シリンダに作動油を供給するポンプと、
該ポンプを駆動するモータと、
中央演算処理部と、前記モータ用のドライバーと、前記モータの電圧、電流及び前記電圧のデューテイー比又は周波数を検出する検出部と、前記モータの動作時間を計測するタイマーとを有する制御部とを備え、
前記中央演算処理部は、前記可動部分の動作始点から動作終点までの所要時間における前記デューテイー比の累積値を計測し、前記可動部分のスローダウン区間の開始点を、前記動作終点より手前位置となる初期値に設定し、
前記可動部分の現在位置計測ステップで、前記動作始点から現在までの時間における前記デューテイー比の累積値から現在位置(L )を求めるとともに、前記スローダウン区間の開始点(L )を、前記スローダウン区間の開始点の初期値を元に、当該スローダウン区間に到達前の前記モータの電圧値及び電流値を含む測定情報で補正し、
前記現在位置計測ステップで求められた現在位置(L )が補正後のスローダウン区間の開始点(L を超えると前記ドライバーによって前記デューテイー比を低下させて前記可動部分の動きを緩慢にすることを特徴としている。
以上説明したように、本発明に係る車載用パワーユニットの制御方法及び装置によれば、車両の可動部分のスローダウン区間の開始点を、当該スローダウン区間に到達前の前記モータの少なくとも電圧値、電流値及び前記電圧のデューテイー比又は周波数を含む測定情報で補正することができるため、外部条件が変わっても常時スローダウン区間を適切値に確保できる。
以下、本発明を実施するための最良の形態として一実施の形態を図面に従って説明する。
図1乃至図4を用いて本発明に係る車載用パワーユニットの制御方法及び装置の実施の形態を説明する。これらの図において、1は複動油圧シリンダであり、図2のように、ウイング式開閉屋根11を有する車両10に組み付けられている。つまり、油圧シリンダ1は車両10側の門型枠12の上辺とウイング式開閉屋根11との間に設けられて、伸長時は図2点線のように車両の可動部分としてのウイング式開閉屋根11を開き、縮動時には図2実線のようにウイング式開閉屋根11を閉じる構成である。なお、図2では図示を省略したが、左右のウイング式開閉屋根11の開閉のためにそれぞれ油圧シリンダ1が設けられている。
図1に示される車載用パワーユニット20は、油タンク21と、油タンク21内の作動油を吸い上げて油圧回路を通して前記油圧シリンダ1に作動油を供給するポンプPと、該ポンプPを駆動するモータMと、ポンプPの吐出側が一定圧力を超えたときに開いて作動油を油タンク21内に戻すリリーフ弁(安全弁)22とを有している。前記モータMは直流モータ(直流電動機)であり、印加電圧にモータ回転数が比例する性質を有するものである。
前記車載用パワーユニット20と油圧シリンダ1との間には、電磁切換弁25、逆止弁26,27,28及び流量絞り弁29等を有する油圧回路が設けられており、前記ポンプPから吐出された作動油は電磁切換弁25を通して油圧シリンダ1の室2,3の一方に供給されるようになっている。電磁切換弁25と室2との間には逆止弁26,27が直列に挿入され、逆止弁27に流量絞り弁29が並列に接続され、電磁切換弁25と室3との間には逆止弁28が挿入されている。
従って、左側開スイッチ又は右側開スイッチをオンとすれば、車両側のバッテリーBTから電磁切換弁25のソレノイド25aに通電されて励磁され、逆止弁26,27を通して油圧シリンダ1の室2に作動油が供給され、ウイング式開閉屋根11の開く動作を行うことになる。
逆に、左側閉スイッチ又は右側閉スイッチをオンとすれば、車両側のバッテリーBTから電磁切換弁25のソレノイド25bに通電されて励磁され、逆止弁28を通して油圧シリンダ1の室3に作動油が供給され、ウイング式開閉屋根11の閉じる動作を行うことになる。
制御部30は、中央演算処理部CPUと、前記モータM用のドライバー31と、モータの少なくとも電圧E{モータへの印加電圧(平均値)}、電流I{モータに流れる電流(平均値)}、印加電圧のデューティー比又は周波数(周波数制御を行う場合)、及びモータ回転数を検出する検出部32と、タイマー33と、記憶回路34とを有している。
前記ドライバー31はモータMを位相制御(PWM)又は周波数制御(FM)する機能を有している。タイマー33はウイング式開閉屋根11が全閉状態から全開するまでの第1の所要時間、及びウイング式開閉屋根11が全開状態から全閉するまでの第2の所要時間等を初期設定時に計測するものである。記憶回路34はCPUの制御動作に伴うデータの記憶を行う。
図3(A),(B)はウイング式開閉屋根11の開作動時のスロースタート及びスローダウン動作を示す。すなわち、スロースタート区間では、その開始点からドライバー31による位相制御によって、モータ電圧をリニアに単調増加させ、スロースタート区間の終点では全電圧(バッテリー電圧)がモータMに印加されるように設定する。ウイング式開閉屋根11が全開する手前のスローダウン区間では、スローダウン区間の開始点(通常区間の終点となるタイミング)からドライバー31による位相制御によって、モータ電圧を全電圧からリニアに単調減少させ、最終的に全電圧の20%がモータMに印加されるように設定する。従って、全電圧の20%がモータMに印加された状態でウイング式開閉屋根11が緩やかに全開する。全開後もモータMへの通電は僅かな時間だけ継続し、その後モータMは自動停止される。
なお、スローダウン区間の開始点(開始タイミング)の設定については、図4の説明のところで述べる。
図3(C),(D)はウイング式開閉屋根11の閉作動時のスロースタート及びスローダウン動作を示す。すなわち、スロースタート区間では、その開始点からドライバー31による位相制御によって、モータ電圧をリニアに単調増加させ、スロースタート区間の終点では全電圧(バッテリー電圧)の70%がモータMに印加されるように設定する。ウイング式開閉屋根11が全閉する手前のスローダウン区間では、スローダウン区間の開始点(通常区間の終点)からドライバー31による位相制御によって、モータ電圧を全電圧の70%からリニアに単調減少させ、最終的に全電圧の10%がモータMに印加されるように設定する。従って、全電圧の10%がモータMに印加された状態でウイング式開閉屋根11が緩やかに全閉する。ウイング式開閉屋根11の全閉状態をモータ電流及び回転数で検出し、その後、モータMへ全電圧を僅かな時間だけ印加して、ウイング式開閉屋根11の閉成を確実にした後モータMは自動停止される。
図4は制御部30にて制御されるウイング式開閉屋根11の開閉動作を説明するフローチャートであり、開動作を詳細に示す。ここでは、1周期中のオン期間を1msec、オフ期間をtoff とし、デューティー比f(%)={1msec/(toff +1msec)}×100としている。また、現在位置計測ステップ#aでは、現在位置Lは、L=f+L (但し、L :Lの直前値)で表され、換言すれば、Lはデューティー比fの累積値として表される。
当初はスローダウン区間の開始点L(当初は初期設定時のタイマー計測値により実験的に求めた初期値となっている)よりもLは小さいため、通常区間でのスロースタート動作が行われ、デューティー比fが100%に達するまで、デューティー比fを1%ずつ増加させる動作を行う。
ステップ#bの f=f+1% (但し、f:fの直前値)
(toff=toff −〇msec) (但し、toff :toffの直前値)
における「〇msec」はデューティー比fを1%増加させるために必要な時間変化量である。
また、モータMの回転数を判断するステップ#cでは、「n≧n−〇rpm」の判断を行い、モータMの回転数nの計測値が直前の回転数nに比較して大きく変動していないかどうかを判断する。「〇rpm」は回転数低下の許容量を示す。この許容量を超える回転数低下があれば、モータMをオフとする(通常の場合、全開に到達したことを意味する)。モータMの回転数nが大きく変動していなければ、モータ印加電圧E(ピーク値ではなく、平均値)、モータ電流I(ピーク値ではなく、平均値)を検出部32で検出する動作を行った後、スローダウン区間の開始点(通常区間の終点)Lを求める(書き換える)ステップ#dを行う。
=E×I×f×χ …(1)
(但し、χは任意の関数で、実験的に求めることができる。モータ印加電圧E(平均値)、モータ電流I(平均値)は検出部32の検出値を用いる。)
すなわち、式(1)を用いて、検出部32の測定情報を受けるCPUは車両の可動部分としてのウイング式開閉屋根11のスローダウン区間の開始点を、当該スローダウン区間に到達前の前記測定情報で補正して、新たなLを算出する。従って、スローダウン区間の開始点Lはリアルタイムで書き換えられることになり、バッテリー電圧値の変動、ウイング式開閉屋根11への積雪等の状況(モータ電流の変化として現れる)により、車載用パワーユニット20の作動油吐出量が変動してもスローダウン区間の開始点を適正位置に制御できる。
スローダウン区間の開始点Lを現在位置Lが超えると、デューティー比fを20%程度に設定してスローダウン動作を行い、最終的にモータMの回転数を判断するステップ#cで全開を検知してモータMを停止する。
なお、図4は開動作について詳細に述べたが、閉動作についても実質的に同じフローである。但し、図3(D)のように、全閉時に一旦全電圧をモータMに印加するステップが付加される。
また、図4のフローチャートでは、モータMを位相制御する場合を例示したが、周波数制御してもよく、この場合にはデューティー比fの代わりに周波数を使用して各ステップを実行すればよい。
この実施の形態によれば、次の通りの効果を得ることができる。
(1) ステップ#dの式(1)のように、スローダウン区間の開始点Lに至るまでのモータMの作動状況(モータ印加電圧E(平均値)、モータ電流I(平均値)、デューティー比f)を検知して前記開始点Lを書き換えることができ、スローダウン区間の開始点Lをリアルタイムで適切値に制御できる。
(2) このため、前回のウイング式開閉屋根11の開閉動作が晴天時に行われ、今回の開閉動作がウイング式開閉屋根11の積雪状態で行われる(或いはこの逆)といった、外部条件が大きく変化した場合でも、スローダウン区間の開始点Lをリアルタイムに変化させることで、適切な長さのスローダウン区間を確保できる。
以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。
本発明の車載用パワーユニットの制御方法及び装置は、ウイング式開閉屋根を有する貨物自動車の当該ウイング式開閉屋根の複動油圧シリンダを用いた開閉に好適に利用できる。
本発明に係る車載用パワーユニットの制御方法及び装置の一実施の形態を示す電気回路及び油圧回路図である。 ウイング式開閉屋根を有する車両の一例を示す斜視図である。 前記実施の形態における開作動時及び閉作動時の時間とモータ電圧との関係を示すグラフである。 前記実施の形態の場合の動作を説明するフローチャートである。
符号の説明
1 複動油圧シリンダ
2,3 室
10 車両
11 ウイング式開閉屋根
12 門型枠
20 車載用パワーユニット
21 油タンク
25 電磁切換弁
30 制御部
31 ドライバー
32 検出部
33 タイマー
34 記憶回路
BT バッテリー
CPU 中央演算処理部
M モータ
P ポンプ

Claims (2)

  1. 車両の可動部分を駆動する油圧シリンダと、該油圧シリンダに作動油を供給するポンプと、該ポンプを駆動するモータと、該モータの電圧、電流及び前記電圧のデューテイー比又は周波数を検出する手段と、前記モータの動作時間を計測するタイマーとを用い、
    前記可動部分の動作始点から動作終点までの所要時間における前記デューテイー比の累積値を計測し、前記可動部分のスローダウン区間の開始点を、前記動作終点より手前位置となる初期値に設定し、
    前記可動部分の現在位置計測ステップで、前記動作始点から現在までの時間における前記デューテイー比の累積値から現在位置(L )を求めるとともに、
    前記スローダウン区間の開始点(L )を、前記スローダウン区間の開始点の初期値を元に、当該スローダウン区間に到達前の前記モータの電圧値及び電流値を含む測定情報で補正し、
    前記現在位置計測ステップで求められた現在位置(L )が補正後のスローダウン区間の開始点(L を超えると前記デューテイー比を低下させて前記可動部分の動きを緩慢にすることを特徴とする車載用パワーユニットの制御方法。
  2. 車両の可動部分を駆動する油圧シリンダと、
    該油圧シリンダに作動油を供給するポンプと、
    該ポンプを駆動するモータと、
    中央演算処理部と、前記モータ用のドライバーと、前記モータの電圧、電流及び前記電圧のデューテイー比又は周波数を検出する検出部と、前記モータの動作時間を計測するタイマーとを有する制御部とを備え、
    前記中央演算処理部は、前記可動部分の動作始点から動作終点までの所要時間における前記デューテイー比の累積値を計測し、前記可動部分のスローダウン区間の開始点を、前記動作終点より手前位置となる初期値に設定し、
    前記可動部分の現在位置計測ステップで、前記動作始点から現在までの時間における前記デューテイー比の累積値から現在位置(L )を求めるとともに、前記スローダウン区間の開始点(L )を、前記スローダウン区間の開始点の初期値を元に、当該スローダウン区間に到達前の前記モータの電圧値及び電流値を含む測定情報で補正し、
    前記現在位置計測ステップで求められた現在位置(L )が補正後のスローダウン区間の開始点(L を超えると前記ドライバーによって前記デューテイー比を低下させて前記可動部分の動きを緩慢にすることを特徴とする車載用パワーユニットの制御装置。
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