JP6789444B1 - モータ軸の状態検知方法、モータの制御方法、モータ軸の状態検知装置、モータの制御装置、車高調整装置、鞍乗型車両 - Google Patents

モータ軸の状態検知方法、モータの制御方法、モータ軸の状態検知装置、モータの制御装置、車高調整装置、鞍乗型車両 Download PDF

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Abstract

モータ軸の状態検知方法は、検出したモータの電流波形を用いて、モータの回転速度が予め定められた所定速度より小さい非回転状態であるか否かを判定する回転判定工程と、モータに供給された電流の絶対値が予め定められた基準値より大きい供給状態であるか否かを判定する電流判定工程と、回転判定工程にて非回転状態と判定され、かつ、電流判定工程にて供給状態と判定された場合にモータが軸ロック状態と判断する判断工程と、を有する。

Description

本発明は、モータ軸の状態検知方法、モータの制御方法、モータ軸の状態検知装置、モータの制御装置、車高調整装置、及び、鞍乗型車両に関する。
近年、車両の姿勢を整える等の目的で、車両の車両本体の高さ（車高）を調整する装置が提案されている。
例えば、特許文献１に記載されたフロントフォーク、リヤサスペンション、制御装置は、自動二輪車の車高を調整する装置の一例である。
また、特許文献２に記載された装置は、懸架スプリングの一端を支持する支持部材と、ジャッキ室とを有し、ジャッキ室への液体の供給により支持部材を移動させて車体の車高を変更する車高調整サスペンションと、を備えている。また、特許文献２に記載された装置は、油路を介してジャッキ室に接続されポンプ側ピストンの移動により容積が可変なポンプ側油室を有し、ポンプ側油室からジャッキ室に液体を供給する油圧ポンプと、ポンプ側ピストンを駆動するモータと、モータの駆動を制御する制御装置とを備えている。油圧ポンプは、より具体的には、薄肉円筒状のポンプ側シリンダと、円筒状のポンプ側シリンダの中心線方向の両端部それぞれを塞ぐ蓋部と、を備えている。
特開２０１８−１４４６５０号公報 特開２０１６−１６０９６８号公報
特許文献２に記載された装置の油圧ポンプにおいては、ピストン（ポンプ側ピストン）が貯留室（ポンプ側油室）から液体を排出し終わり、シリンダ（ポンプ側シリンダ）の端部を塞ぐ蓋部に突き当たった状態である場合に、液体を排出させるべくピストンを移動させるためにモータに電流を供給してもモータの回転軸はロック状態であるため回転しない。モータの回転軸がロック状態（以下において、この状態を「軸ロック状態」と称することがある。）である場合に、電流を供給し続けると、モータが発熱するおそれがあることから、モータの回転軸が軸ロック状態であることを検知することが重要となる。軸ロック状態を検知する手法として、例えば、モータに供給される電流値が基準値よりも大きい場合に軸ロック状態であると検知する手法が考えられる。しかしながら、低温でピストンが動き出すとき等、環境によっては、モータに供給される電流値が基準値よりも大きくなるおそれがあることから、真に軸ロック状態ではなくても、軸ロック状態であると判断するおそれがある。それゆえ、このような手法では、基準値を設定することができず、軸ロック状態であることを高精度に検知できない場合がある。
本発明は、環境の変化に関わらずモータが軸ロック状態であることを精度高く検知することができるモータ軸の状態検知方法等を提供することを目的とする。
以下、本開示について説明する。
本開示の１つの態様は、検出したモータの電流波形を用いて、前記モータの回転速度が予め定められた所定速度より小さい非回転状態であるか否かを判定する回転判定工程と、前記モータに供給された電流の絶対値が予め定められた基準値より大きい供給状態であるか否かを判定する電流判定工程と、前記回転判定工程にて前記非回転状態と判定され、かつ、前記電流判定工程にて前記供給状態と判定された場合に前記モータが軸ロック状態と判断する判断工程と、を有し、前記回転判定工程は、前記電流波形を用いて抽出した波形の周波数を用いて前記回転速度を把握し、前記モータが、車高調整装置に備えられているモータであり、前記電流波形は、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタによるフィルタリング処理を施された電流波形であり、前記回転判定工程は、予め定められた期間である所定期間における、前記フィルタリング処理を施された前記電流波形が０を通過するゼロクロスの回数が基準値未満である場合に非回転状態であると判断し、前記回数が前記基準値以上である場合に回転状態であると判断する工程である、モータ軸の状態検知方法である。
ここで、前記回転判定工程は、前記フィルタリング処理を施された前記電流波形の前回値と今回値とを乗算することにより得た値の符号が負であるか否かを判断することにより、前記ゼロクロスを検出しても良い。
本開示の他の態様は、上記した態様に係るモータ軸の状態検知方法で前記軸ロック状態を検知する検知工程と、前記検知工程で前記軸ロック状態を検知した場合に、前記モータへの電流の供給を停止する停止工程と、を有するモータの制御方法である。
本開示の他の態様は、上記した態様に係るモータ軸の状態検知方法で前記軸ロック状態を検知する検知工程と、前記検知工程で前記軸ロック状態を検知した場合に、前記モータに逆方向の電流を供給する供給工程と、を有するモータの制御方法である。
本開示の他の態様は、検出したモータの電流波形を用いて、前記モータの回転速度が予め定められた所定速度より小さい非回転状態であるか否かを判定する回転判定部と、前記モータに供給された電流の絶対値が予め定められた基準値より大きい供給状態であるか否かを判定する電流判定部と、前記回転判定部にて前記非回転状態と判定され、かつ、前記電流判定部にて前記供給状態と判定された場合に前記モータが軸ロック状態と判断する判断部と、を備え、前記回転判定部は、前記電流波形を用いて抽出した波形の周波数を用いて前記回転速度を把握し、前記電流波形は、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタによるフィルタリング処理を施された電流波形であり、前記回転判定部は、予め定められた期間である所定期間における、前記フィルタリング処理を施された前記電流波形が０を通過するゼロクロスの回数が基準値未満である場合に非回転状態であると判断し、前記回数が前記基準値以上である場合に回転状態であると判断する、モータ軸の状態検知装置である。
ここで、前記回転判定部は、前記フィルタリング処理を施された前記電流波形の前回値と今回値とを乗算することにより得た値の符号が負であるか否かを判断することにより、前記ゼロクロスを検出しても良い。
本開示の他の態様は、上記した態様に係るモータ軸の状態検知装置と、前記モータ軸の状態検知装置で前記軸ロック状態と判断した場合に、前記モータへの電流の供給を停止する停止部と、を備えるモータの制御装置である。
本開示の他の態様は、上記した態様に係るモータ軸の状態検知装置と、前記モータ軸の状態検知装置で前記軸ロック状態と判断した場合に、前記モータに逆方向の電流を供給する供給部と、を備えるモータの制御装置である。
本開示の他の態様は、ばねを有する懸架装置と、上記した態様に係るモータの制御装置によって動作が制御される前記モータを用いて前記ばねの荷重を調整する調整部と、を備える車高調整装置である。
ここで、前記モータの制御装置は、検出したモータの電流波形を用いて、前記ばねの端部を支持する支持部材の移動量を推定する推定部と、前記モータ軸の状態検知装置で前記軸ロック状態と判断していない場合に、前記推定部が推定した前記移動量を用いて、前記モータに供給する目標電流を設定する設定部と、を備えてもよい。
本開示の他の態様は、車両本体と、前記車両本体の前側に配置される前輪、及び、前記車両本体の後側に配置される後輪と、前記車両本体と前記前輪との間に配置される第１懸架装置と、前記車両本体と前記後輪との間に配置される、ばねを有する第２懸架装置と、少なくとも前記ばねの荷重を調整する上記した態様に係る車高調整装置と、を備える鞍乗型車両である。
本発明によれば、環境の変化に関わらずモータが軸ロック状態であることを精度高く検知することができるモータ軸の状態検知方法等を提供することができる。
第１の実施形態に係る自動二輪車１の概略構成の一例を示す図である。 車高調整装置１００の概略構成の一例を示す図である。 制御装置５０のブロック図の一例を示す図である。 設定部５１が行う目標電流Ｉｔの設定処理の手順の一例を示すフローチャートである。 検知部６０のブロック図の一例を示す図である。 フィルタ６１１から出力された波形Ｒの一例を示す図である。 判定部６１が行う回転状態判定処理の手順の一例を示すフローチャートである。 判定部６２が行う軸ロック状態判定処理の手順の一例を示すフローチャートである。 設定部５１が行う、第２の実施形態に係る設定処理の手順の一例を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る制御装置２５０のブロック図の一例を示す図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に示す形態は本発明の実施の形態の一例であり、本発明は、以下に示す形態に限定されない。
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る自動二輪車１の概略構成の一例を示す図である。
図２は、車高調整装置１００の概略構成の一例を示す図である。
鞍乗型車両の一例としての自動二輪車１は、前側の車輪である前輪２と、後側の車輪である後輪３と、を備えている。また、自動二輪車１は、自動二輪車１の骨格をなす車体フレーム１１と、ハンドル１２と、ブレーキレバー１３と、シート１４とを有する車両本体１０を備えている。以下の説明において、前輪２と後輪３とをまとめて「車輪」と称し、車両本体１０を「車体」と称する場合もある。
また、自動二輪車１は、前輪２と車両本体１０とを連結する第１懸架装置であるフロントフォーク２１を有している。また、自動二輪車１は、前輪２の左右それぞれに配置された２つのフロントフォーク２１を保持する２つのブラケット１５と、２つのブラケット１５の間に配置されたシャフト１６と、を備えている。シャフト１６は、車体フレーム１１に回転可能に支持されている。フロントフォーク２１は、路面等から前輪２に加わった衝撃を吸収する懸架スプリング２１ｓと、懸架スプリング２１ｓの振動を減衰する減衰装置２１ｄと、を備えている。
また、自動二輪車１は、後輪３と車両本体１０とを連結する第２懸架装置であるリヤサスペンション２２を、後輪３の左側と右側にそれぞれ１つずつ有している。リヤサスペンション２２は、路面等から後輪３に加わった衝撃を吸収するばねである懸架スプリング２２ｓと、懸架スプリング２２ｓの振動を減衰する減衰装置２２ｄと、を備えている。
なお、以下の説明において、フロントフォーク２１とリヤサスペンション２２とをまとめて「懸架装置２３」と称する場合もある。また、懸架スプリング２１ｓと懸架スプリング２２ｓとをまとめて「スプリング２３ｓ」と称する場合もある。
また、自動二輪車１は、スプリング２３ｓに付与する初期荷重（プリロード）を変更することにより、車両本体１０の高さ、言い換えれば、車高を調整する調整部７０を備えている。
また、自動二輪車１は、スプリング２３ｓの初期荷重を制御する制御装置５０を備えている。
（調整部７０）
調整部７０は、懸架装置２３に設けられて、スプリング２３ｓの長さを調整するジャッキ部７１と、ジャッキ部７１のジャッキ室７２にオイルを供給する供給装置８０と、を備えている。
ジャッキ部７１は、図２に示すように、スプリング２３ｓの車体側の端部を支持する支持部材７３と、支持部材７３とともにジャッキ室７２を形成する形成部材７４とを有し、ジャッキ室７２内のオイルの量に応じて支持部材７３が移動することで、スプリング２３ｓの長さを調整する。支持部材７３、ジャッキ室７２、形成部材７４は、それぞれ、特許文献１に記載されたリヤサスペンション又はフロントフォークの支持部材、ジャッキ室、油圧ジャッキにて実現されることを例示することができる。
また、ジャッキ部７１は、支持部材７３の移動量を検出する移動量センサ７５を備えている。移動量センサ７５が検出する支持部材７３の移動量は、支持部材７３が基準位置に位置するときの移動量を０とした場合の移動量である。基準位置は、ジャッキ室７２内のオイルが０のときの支持部材７３の位置である。移動量センサ７５は、例えば、形成部材７４の外周面にコイルを巻くとともに、支持部材７３を磁性体とし、形成部材７４に対する支持部材７３の移動に応じて変化するコイルのインダクタンスを用いて支持部材７３の移動量を検出するセンサであることを例示することができる。
供給装置８０は、図２に示すように、オイルを貯留するハウジング８１と、ハウジング８１内を摺動する円柱状のピストン８２と、を備えている。ハウジング８１の内面、及び、ピストン８２にて囲まれる空間に、オイルを貯留する貯留室８３が形成される。
また、供給装置８０は、モータ８４と、モータ８４の回転速度を減速させる減速機８５と、減速機８５の出力軸８５ａに連結されたスクリュー８６とを備えている。
モータ８４は、ブラシ付きの直流（ＤＣ）モータであることを例示することができる。モータ８４の駆動は、制御装置５０によって制御される。減速機８５は、周知の遊星歯車機構を用いた遊星減速機であることを例示することができる。
スクリュー８６は、それぞれ径が異なる３つの円柱状の部位である、第１部８６ａ、第２部８６ｂ、第３部８６ｃを、回転軸方向の一方側（図２では右側）から他方側（図２では左側）にかけて順に有する。第２部８６ｂの外径は、第１部８６ａの外径及び第３部８６ｃの外径よりも大きい。第１部８６ａの外周面に、雄ねじ８６ｄが形成されている。第３部８６ｃの内側には、減速機８５の出力軸８５ａが嵌め込まれている。これにより、スクリュー８６は、減速機８５の出力軸８５ａと一体的に回転する。
また、供給装置８０は、スクリュー８６の第１部８６ａに形成された雄ねじ８６ｄと噛み合う雌ねじ８７ａが形成されたナット８７を有している。ナット８７は、他方側の端部にフランジ８７ｂを有している。
また、供給装置８０は、ナット８７のフランジ８７ｂと、ピストン８２との間に介在する介在部材８８と、介在部材８８の内側であってナット８７の外側に配置された円筒状のカラー８９と、介在部材８８の外側に配置された円筒状のカラー９０とを有している。介在部材８８は、弾性部材であり、オイルから力を受けたピストン８２により加圧されることにより弾性変形した状態で、ピストン８２とナット８７のフランジ８７ｂとの間に挟み込まれている。これにより、介在部材８８は、スクリュー８６の回転に従って、ナット８７が回転することを抑制する。
また、供給装置８０は、スクリュー８６を回転可能に支持するベアリング９１と、ベアリング９１を支持する支持部材９２とを有している。ベアリング９１は、支持部材９２と、スクリュー８６の第２部８６ｂとの間に配置されている。
上述した、ピストン８２、モータ８４、減速機８５、スクリュー８６、ナット８７、介在部材８８、カラー８９、カラー９０、ベアリング９１、及び、支持部材９２は、ハウジング８１内に収容されている。
そして、供給装置８０は、ハウジング８１に装着されるとともに、貯留室８３と、ジャッキ部７１のジャッキ室７２との間に設けられて、貯留室８３とジャッキ室７２との間でオイルを流通させるホース９３を備えている。
以上のように構成された調整部７０においては、供給装置８０のモータ８４の軸が一方の方向に回転することにより、スクリュー８６が一方の方向に回転し、ナット８７が回転軸方向の一方側に移動する。ナット８７の移動に伴い、カラー８９、カラー９０及び介在部材８８が、回転軸方向の他方側から一方側に向かう力を受け、ピストン８２を一方側に移動させる。これにより、ピストン８２が貯留室８３からオイルを排出する。そして、ホース９３を介して、ジャッキ室７２内にオイルが供給される。その結果、支持部材７３が形成部材７４に対して車輪側（図２では右側）に移動し、言い換えれば、支持部材７３の基準位置からの移動量が大きくなり、スプリング２３ｓのバネ長が短くなる。
スプリング２３ｓのバネ長が短くなると、支持部材７３が形成部材７４に対して移動する前と比べてスプリング２３ｓが支持部材７３を押すバネ力が大きくなる。その結果、車体から車輪側へ力が作用したとしても、両者の相対位置を変化させない初期荷重が大きくなる。かかる場合、車体側から車輪側に同じ力が作用した場合には、懸架装置２３の沈み込み量（車体と車輪との間の距離の変化）が小さくなる。それゆえ、支持部材７３が形成部材７４に対して移動することでスプリング２３ｓのバネ長が短くなると、支持部材７３が形成部材７４に対して移動する前と比べて、車両本体１０の高さが上昇する（車高が高くなる）。
一方、供給装置８０のモータ８４の軸が他方の方向に回転することにより、スクリュー８６が他方の方向に回転する。すると、カラー８９、カラー９０及び介在部材８８を介して、貯留室８３のオイルの力を受けるピストン８２からの力がナット８７のフランジ８７ｂに作用し、ナット８７が回転軸方向の他方側に移動する。ナット８７の他方側への移動に伴い、貯留室８３の容積が大きくなる。これにより、支持部材７３がジャッキ室７２内のオイルを排出し、これを貯留室８３に供給する。その結果、支持部材７３が形成部材７４に対して車体側（図２では左側）に移動し、言い換えれば、支持部材７３の基準位置からの移動量が小さくなり、スプリング２３ｓのバネ長が長くなる。
スプリング２３ｓのバネ長が長くなると、支持部材７３が形成部材７４に対して移動する前と比べてスプリング２３ｓが支持部材７３を押すバネ力が小さくなる。その結果、車体側から車輪側に同じ力が作用した場合には、懸架装置２３の沈み込み量が大きくなる。それゆえ、支持部材７３が形成部材７４に対して移動することでスプリング２３ｓのバネ長が長くなると、支持部材７３が形成部材７４に対して移動する前と比べて、車両本体１０の高さが下降する（車高が低くなる）。
以上のように構成された調整部７０、及び、制御装置５０等により自動二輪車１の車高を調整する車高調整装置１００が構成される。
（制御装置５０）
次に、制御装置５０について説明する。
図３は、制御装置５０のブロック図の一例を示す図である。
制御装置５０は、ＣＰＵと、ＣＰＵにて実行されるプログラムや各種データ等が記憶されたＲＯＭと、ＣＰＵの作業用メモリ等として用いられるＲＡＭと、不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭと、を備えている。制御装置５０には、移動量センサ７５等からの出力信号が入力される。
制御装置５０は、モータ８４に供給する目標電流Ｉｔを設定する設定部５１と、モータ８４の駆動を制御する制御部５２と、モータ８４を駆動させる駆動部５３と、を備えている。また、制御装置５０は、モータ８４に実際に流れるモータ電流Ｉｍを検出する検出部５４と、モータ８４が軸ロック状態であることを検知する検知部６０と、を備えている。設定部５１、制御部５２、及び、検知部６０は、ＣＰＵがＲＯＭ等の記憶領域に記憶されたソフトウェアを実行することにより実現される。
制御部５２は、設定部５１にて設定された目標電流Ｉｔと、検出部５４にて検出されたモータ電流Ｉｍとの偏差が０となるようにフィードバック制御を行う。
駆動部５３は、例えば、電源の正極側ラインとモータ８４のコイルとの間に接続された、スイッチング素子としてのトランジスタ（ＦＥＴ）を有している。そして、駆動部５３は、このトランジスタのゲートを駆動してこのトランジスタをスイッチング動作させることにより、モータ８４の駆動を制御する。
検出部５４は、駆動部５３に接続されたシャント抵抗の両端に生じる電圧から、モータ８４に流れるモータ電流Ｉｍを検出する。
設定部５１は、ジャッキ部７１の支持部材７３の移動量の目標値Ｌｔと、移動量センサ７５の出力値を用いて把握した検出値Ｌａとが一致するように、ピストン８２を移動させるための目標電流Ｉｔを設定する。目標値Ｌｔは、自動二輪車１に設けられたユーザインターフェースを介してユーザにより選択された目標車高に応じた値であることを例示することができる。
設定部５１は、貯留室８３からオイルを排出させる方向にピストン８２を移動させる場合には、目標電流Ｉｔを、車高を上昇させるために予め定められた第１の値に設定する。他方、設定部５１は、ジャッキ室７２からオイルを排出させる方向にピストン８２を移動させる場合には、目標電流Ｉｔを、車高を下降させるために予め定められた第２の値に設定する。なお、貯留室８３からオイルを排出させるべくピストン８２を移動させるようにモータ８４を回転させる方向の電流をプラス、ジャッキ室７２からオイルを排出させるべくピストン８２を移動させるようにモータ８４を回転させる方向の電流をマイナスとした場合に、第１の値は８Ａ、第２の値は−８Ａであることを例示することができる。
設定部５１は、ピストン８２の移動方向を決定するにあたって、先ず、目標値Ｌｔから、移動量センサ７５の出力値を用いて把握した検出値Ｌａを減算した減算値ΔＬ（＝Ｌｔ−Ｌａ）が０より大きいか否かを判断する。そして、減算値ΔＬが０より大きい場合（ΔＬ＞０）、設定部５１は、ピストン８２を、貯留室８３からオイルを排出させる方向に移動させるべく、目標電流Ｉｔを第１の値に設定する。他方、減算値ΔＬが０より小さい場合（ΔＬ＜０）、設定部５１は、ピストン８２を、ジャッキ室７２からオイルを排出させる方向に移動させるべく、目標電流Ｉｔを第２の値に設定する。一方、減算値ΔＬが０である場合（ΔＬ＝０）、設定部５１は、目標電流Ｉｔを０に設定する。
また、設定部５１は、減算値ΔＬが０ではない場合であっても、モータ８４が軸ロック状態であることを検知部６０が検知した場合には、目標電流Ｉｔを０に設定する。
図４は、設定部５１が行う目標電流Ｉｔの設定処理の手順の一例を示すフローチャートである。
設定部５１は、この処理を、例えば予め定めた制御周期にて（例えば１ミリ秒毎に）繰り返し実行する。
設定部５１は、先ず、減算値ΔＬ（＝Ｌｔ−Ｌａ）が０であるか否かを判断する（Ｓ４０１）。減算値ΔＬが０ではない場合（Ｓ４０１でＮｏ）、設定部５１は、モータ８４が軸ロック状態であることを検知部６０が検知したか否かを判断する（Ｓ４０２）。つまり、設定部５１は、軸ロック状態である旨の信号を検知部６０から取得したか否かを判断する。そして、軸ロック状態を検知していない場合（Ｓ４０２でＮｏ）、設定部５１は、減算値ΔＬが０より大きいか否かを判断する（Ｓ４０３）。そして、減算値ΔＬが０より大きい場合（Ｓ４０３でＹｅｓ）、設定部５１は、貯留室８３からオイルを排出させる方向にピストン８２を移動させるべく、目標電流Ｉｔを上記第１の値に設定する（Ｓ４０４）。他方、減算値ΔＬが０より小さい場合（Ｓ４０３でＮｏ）、設定部５１は、ジャッキ室７２からオイルを排出させる方向にピストン８２を移動させるべく、目標電流Ｉｔを上記第２の値に設定する（Ｓ４０５）。
一方、軸ロック状態を検知した場合（Ｓ４０２でＹｅｓ）、設定部５１は、目標電流Ｉｔを０に設定する（Ｓ４０６）。また、減算値ΔＬが０である場合（Ｓ４０１でＹｅｓ）、設定部５１は、目標電流Ｉｔを０に設定する（Ｓ４０６）。
なお、設定部５１は、減算値ΔＬの絶対値が予め定められた基準値より大きいか否かを判断し、減算値ΔＬの絶対値が基準値以下である場合には目標電流Ｉｔを０Ａに設定し、減算値ΔＬの絶対値が基準値より大きい場合には、目標電流Ｉｔを、減算値ΔＬの符号に応じて、上記第１の値又は上記第２の値に設定しても良い。
（検知部６０）
図５は、検知部６０のブロック図の一例を示す図である。
図６は、フィルタ６１１から出力された波形Ｒの一例を示す図である。
検知部６０は、検出部５４が検出したモータ電流Ｉｍの周波数（換言すれば波形Ｒの周波数）を用いてモータ８４が回転している回転状態か否かを判定する判定部６１と、判定部６１の判定結果を用いて、モータ８４が軸ロック状態であるか否かを判定する判定部６２とを備えている。
判定部６１は、検出部５４が検出したモータ電流Ｉｍをフィルタリング処理するフィルタ６１１を有している。フィルタ６１１は、ローパスフィルタに対応するフィルタリング処理を施すＬＰＦ６１１ａと、ハイパスフィルタに対応するフィルタリング処理を施すＨＰＦ６１１ｂとを有している。これにより、フィルタ６１１は、モータ電流Ｉｍから直流分及びノイズを除去した、図６に例示した波形Ｒを出力する。なお、フィルタ６１１は、ＨＰＦ６１１ｂからの出力から、ノイズにより発生する微少な増減振動を除去した波形Ｒを出力しても良い。
また、判定部６１は、フィルタ６１１から出力された波形Ｒが０を通過したこと（以下、「ゼロクロス」と称する場合がある。）を検出する検出部６１２を有している。検出部６１２は、フィルタ６１１から出力された波形Ｒの、予め定められた制御周期において連続する２つの値の符号が変わったことを把握することによりゼロクロスを検出する。より具体的には、検出部６１２は、図６に例示した波形Ｒの今回値Ｒｎと、前回値Ｒｎ−１とを乗算することにより得た値の符号が負である場合にゼロクロスを検出する。
また、判定部６１は、検出部６１２が検出したゼロクロスの回数をカウントするカウント部６１３を有している。カウント部６１３は、検出部６１２がゼロクロスを検出する毎にカウント値Ｘを１加算する。また、カウント部６１３は、予め定められた期間である所定期間が経過したか否かを判定する。そして、カウント部６１３は、所定期間が経過した場合には、所定期間が経過したときのカウント値Ｘを出力するとともに、カウント値Ｘをリセットする。なお、所定期間は、２５０（ｍｓｅｃ）であることを例示することができる。
また、判定部６１は、モータ８４の回転軸の回転状態を判断する判断部６１４を有している。判断部６１４は、カウント部６１３から出力された所定期間におけるカウント値Ｘが、予め定められた基準値Ｘｔ以上であるか否かを判定するとともに、カウント値Ｘが基準値Ｘｔ未満である場合には非回転状態であると判断する。他方、判断部６１４は、カウント値Ｘが基準値Ｘｔ以上である場合に回転状態であると判断する。また、判断部６１４は、非回転状態であると判断した場合には、モータ８４が非回転状態である旨のフラグである非回転状態フラグを、ＲＡＭに設けられた所定のフラグ記録領域においてＯＮにする。他方、判断部６１４は、回転状態であると判断した場合には、非回転状態フラグをＯＦＦにする。
上述したように、判定部６１は、所定期間における波形Ｒのゼロクロス数が基準値Ｘｔ以上である場合に回転状態と判定する。他方、判定部６１は、所定期間における波形Ｒのゼロクロス数が基準値Ｘｔ未満である場合に非回転状態と判定する。言い換えれば、判定部６１は、所定期間における波形Ｒのゼロクロス数が基準値Ｘｔ未満である場合に、モータ８４の回転速度が予め定められた所定速度より小さい非回転状態であると判定する。所定速度は、モータ８４のタイプ、所定期間、基準値Ｘｔにより一義的に定まる速度である。例えば、モータ８４が、２極、３スロットのブラシ付きの直流モータである場合には、モータ８４の回転軸が１回転する毎にゼロクロス数が６となることから、所定速度（ｒｐｍ）＝基準値Ｘｔ×６０（ｓ）／（６×所定期間（ｓ））である。
判定部６２は、モータ８４に電流が供給されている供給状態か否かを判定する供給判定部６２１を有している。供給判定部６２１は、モータ電流Ｉｍの絶対値が予め定められた基準値Ｉｍｔ以上である場合に供給状態であると判定する。基準値Ｉｍｔは、０．１（Ａ）であることを例示することができる。
また、判定部６２は、判定部６１が回転状態と判定した後に、供給判定部６２１が供給状態であると判定した回数をカウントするカウント部６２２を有している。カウント部６２２は、供給判定部６２１が供給状態であると判定する毎にカウント値Ｙを１加算する。ただし、カウント部６２２は、判定部６１が回転状態と判定したときには、カウント値Ｙをリセットする。
また、判定部６２は、カウント部６２２がカウントしたカウント値Ｙが、予め定められた基準値Ｙｔを超えた場合に、軸ロック状態であると判断する判断部６２３を有している。判断部６２３は、カウント部６２２がカウントしたカウント値Ｙを取得するとともに、カウント値Ｙが基準値Ｙｔを超えたか否かを判定する。そして、判断部６２３は、カウント値Ｙが基準値Ｙｔを超えた場合に軸ロック状態であると判断し、軸ロック状態である旨の信号を出力する。他方、判断部６２３は、カウント値Ｙが基準値Ｙｔ以下である場合には軸ロック状態であるとは判断せず、軸ロック状態である旨の信号を出力しない。
このように、判定部６２は、カウント値Ｙが０となったとき、例えば、判定部６１が回転状態と判定してカウント値Ｙがリセットされたときから、供給判定部６２１が供給状態であると連続して判定した回数が基準値Ｙｔを超えた場合に軸ロック状態であると判断する。
上述したように、検知部６０は、判定部６２の判断部６２３が、カウント値Ｙが０となったときから、モータ電流Ｉｍの絶対値が予め定められた基準値Ｉｍｔ以上である期間が所定期間継続したと判断することで、軸ロック状態であることを検知する。そして、検知部６０は、軸ロック状態である旨の信号を出力する。
図７は、判定部６１が行う回転状態判定処理の手順の一例を示すフローチャートである。
判定部６１は、この処理を、例えば予め定めた制御周期にて（例えば１ミリ秒毎に）繰り返し実行する。
判定部６１は、先ず、フィルタ６１１から出力された波形Ｒの今回値Ｒｎと前回値Ｒｎ−１とを取得する（Ｓ７０１）。その後、判定部６１は、Ｓ７０１にて取得した今回値Ｒｎと前回値Ｒｎ−１とを乗算することにより得た値の符号が負であるか否かを判断することによりゼロクロスを検出したか否かを判断する（Ｓ７０２）。これらは検出部６１２が行う処理である。
ゼロクロスを検出した場合（Ｓ７０２でＹｅｓ）、判定部６１は、カウント値Ｘを１加算する（Ｘ←Ｘ＋１）（Ｓ７０３）。判定部６１は、Ｓ７０３にてカウント値Ｘを１加算した後、または、Ｓ７０２にてゼロクロスを検出したと判断していない場合（Ｓ７０２でＮｏ）、所定期間が経過したか否かを判断する（Ｓ７０４）。所定期間が経過していない場合（Ｓ７０４でＮｏ）、判定部６１は、本処理を終了する。他方、所定期間が経過した場合（Ｓ７０４でＹｅｓ）、判定部６１は、このときのカウント値Ｘを、所定期間内のカウント値Ｘとして確定し（Ｓ７０５）、カウント値Ｘをリセットする（Ｓ７０６）。Ｓ７０３、Ｓ７０４、Ｓ７０５、及び、Ｓ７０６の処理は、カウント部６１３が行う処理である。
その後、判定部６１は、Ｓ７０５にて確定したカウント値Ｘが基準値Ｘｔ以上であるか否かを判断する（Ｓ７０７）。カウント値Ｘが基準値Ｘｔ以上である場合（Ｓ７０７でＹｅｓ）、判定部６１は、回転状態であると判断する（Ｓ７０８）。そして、判定部６１は、非回転状態フラグをＯＦＦにする（Ｓ７０９）。他方、カウント値Ｘが基準値Ｘｔ以上ではない場合（Ｓ７０７でＮｏ）、判定部６１は、非回転状態であると判断する（Ｓ７１０）。そして、判定部６１は、非回転状態フラグをＯＮにする（Ｓ７１１）。Ｓ７０７、Ｓ７０８、Ｓ７０９、Ｓ７１０、及び、Ｓ７１１の処理は、判断部６１４が行う処理である。
図８は、判定部６２が行う軸ロック状態判定処理の手順の一例を示すフローチャートである。
判定部６２は、この処理を、例えば予め定めた制御周期にて（例えば１ミリ秒毎に）繰り返し実行する。
判定部６２は、先ず、モータ電流Ｉｍの絶対値が基準値Ｉｍｔ以上であるか否かを判断する（Ｓ８０１）。モータ電流Ｉｍの絶対値が基準値Ｉｍｔ以上ではない場合（Ｓ８０１でＮｏ）、判定部６２は、本処理を終了する。これは、供給判定部６２１が行う処理である。
モータ電流Ｉｍの絶対値が基準値Ｉｍｔ以上である場合（Ｓ８０１でＹｅｓ）、判定部６２は、非回転状態フラグがＯＮであるか否かを判断する（Ｓ８０２）。非回転状態フラグがＯＮである場合（Ｓ８０２でＹｅｓ）、判定部６２は、カウント値Ｙを１加算する（Ｙ←Ｙ＋１）（Ｓ８０３）。Ｓ８０２及びＳ８０３は、カウント部６２２が行う処理である。その後、判定部６２は、カウント値Ｙが基準値Ｙｔを超えたか否かを判断する（Ｓ８０４）。カウント値Ｙが基準値Ｙｔを超えた場合（Ｓ８０４でＹｅｓ）、判定部６２は、軸ロック状態であると判断する（Ｓ８０５）。Ｓ８０４及びＳ８０５は、判断部６２３が行う処理である。
他方、非回転状態フラグがＯＮではない場合（Ｓ８０２でＮｏ）、判定部６２は、カウント値Ｙをリセットし（Ｓ８０６）、本処理を終了する。Ｓ８０６は、カウント部６２２が行う処理である。
以上説明したように、制御装置５０の検知部６０は、以下に述べるモータ軸の状態検知方法を用いて軸ロック状態を判断する。このモータ軸の状態検知方法は、検出したモータ８４の電流波形を用いて、モータ８４の回転速度が所定速度より小さい非回転状態であるか否かを判定する回転判定工程の一例としての判定部６１が行う回転状態判定処理を有している。また、モータ８４に供給されたモータ電流Ｉｍの絶対値が基準値Ｉｍｔより大きい供給状態であるか否かを判定する電流判定工程の一例としてのＳ８０１を有している。また、回転状態判定処理にて非回転状態と判定され、かつ、Ｓ８０１にて供給状態と判定された場合にモータ８４が軸ロック状態と判断する判断工程の一例としてのＳ８０２〜Ｓ８０５と、を有する。そして、このモータ軸の状態検知方法によれば、例えば、モータ８４に供給された電流が基準値よりも大きいことのみで軸ロック状態であると判断するのと比べて、環境の変化に関わらずモータ８４が軸ロック状態であることを精度高く検知することができる。
そして、判定部６１が行う回転状態判定処理は、モータ８４の電流波形を用いて波形Ｒを抽出するとともに、抽出した波形Ｒの周波数、つまり、所定期間における波形Ｒのゼロクロス数を用いてモータ８４の回転速度を把握する。この処理を用いることで、例えば、モータ８４の回転速度を検出するセンサを備える構成に比べて、調整部７０の構成を簡易かつ低廉にすることができる。
そして、制御装置５０は、以下に述べる制御方法を用いてモータ８４の動作を制御する。この制御方法は、上記モータ軸の状態検知方法で軸ロック状態を検知する検知工程と、この検知工程で軸ロック状態を検知した場合に、モータ８４への電流の供給を停止する停止工程の一例としての設定処理のＳ４０６と、を備える。この制御方法によれば、環境の変化に関わらず、モータ８４が発熱することを精度高く抑制することができる。
また、制御装置５０の検知部６０は、以下の要素を備えるモータ軸の状態検知装置として捉えることができる。このモータ軸の状態検知装置は、検出したモータ８４の電流波形を用いて、モータ８４の回転速度が所定速度より小さい非回転状態であるか否かを判定する回転判定部の一例としての判定部６１と、モータ８４に供給されたモータ電流Ｉｍの絶対値が基準値Ｉｍｔより大きい供給状態であるか否かを判定する電流判定部の一例としての供給判定部６２１と、を備える。また、判定部６１にて非回転状態と判定され、かつ、供給判定部６２１にて供給状態と判定された場合にモータ８４が軸ロック状態と判断する判断部の一例としての判断部６３２を備える。
そして、制御装置５０は、上記モータ軸の状態検知装置と、このモータ軸の状態検知装置で軸ロック状態と判断した場合に、モータ８４への電流の供給を停止する停止部の一例としての設定部５１と、を備えるモータ８４の制御装置として捉えることができる。この制御装置によれば、環境の変化に関わらず、モータ８４が発熱することを精度高く抑制することができる。
＜第２の実施形態＞
図９は、設定部５１が行う、第２の実施形態に係る設定処理の手順の一例を示すフローチャートである。
第２の実施形態に係る設定処理は、図４を用いて説明した第１の実施形態に係る設定処理に対して、予め定められた所定回数に亘って連続して、検知部６０が軸ロック状態を検知した場合における、目標電流Ｉｔの設定値が異なる。以下、第１の実施形態と異なる点について説明する。第１の実施形態と第２の実施形態とで、同じ処理については同じ符号を用い、その詳細な説明は省略する。所定回数は２回であることを例示することができる。
設定部５１は、先ず、減算値ΔＬ（＝Ｌｔ−Ｌａ）が０であるか否かを判断する（Ｓ４０１）。減算値ΔＬが０ではない場合（Ｓ４０１でＮｏ）、設定部５１は、モータ８４が軸ロック状態であることを検知部６０が検知したか否かを判断する（Ｓ４０２）。そして、軸ロック状態を検知していない場合（Ｓ４０２でＮｏ）、設定部５１は、減算値ΔＬが０より大きいか否かを判断する（Ｓ４０３）。そして、減算値ΔＬが０より大きい場合（Ｓ４０３でＹｅｓ）、設定部５１は、貯留室８３からオイルを排出させる方向にピストン８２を移動させるべく、目標電流Ｉｔを第１の値に設定する（Ｓ４０４）。他方、減算値ΔＬが０より小さい場合（Ｓ４０３でＮｏ）、設定部５１は、ジャッキ室７２からオイルを排出させる方向にピストン８２を移動させるべく、目標電流Ｉｔを第２の値に設定する（Ｓ４０５）。
一方、検知部６０が軸ロック状態を検知した場合（Ｓ４０２でＹｅｓ）、設定部５１は、カウント値ｍを１加算する（Ｓ９０１）。その後、カウント値ｍが２であるか否かを判断する（Ｓ９０２）。カウント値ｍが２に到達していない場合（Ｓ９０２でＮｏ）、設定部５１は、モータ８４を逆方向に回転させるべく、目標電流Ｉｔを逆方向の電流値に設定する（Ｓ９０３）。その後に、予め定められた反転期間が経過したか否かを判断する（Ｓ９０４）。反転期間が経過していない場合（Ｓ９０４でＮｏ）、設定部５１は、反転期間が経過するまで待機する。他方、反転期間が経過した場合（Ｓ９０４でＹｅｓ）、設定部５１は、モータ８４の回転方向を戻すべく、目標電流Ｉｔを元の電流値に設定する（Ｓ９０５）。Ｓ９０３、Ｓ９０４、及び、Ｓ９０５の処理は、例えば、検知部６０が軸ロック状態を検知したときの目標電流Ｉｔが第１の値である場合には、反転期間に亘って目標電流Ｉｔを例えば第２の値に設定し、反転期間が経過した後に、再度、目標電流Ｉｔを元の第１の値に設定する処理である。
一方、Ｓ９０２にてカウント値ｍが２に到達した場合（Ｓ９０２でＹｅｓ）、設定部５１は、カウント値ｍを０とし（Ｓ９０６）、目標電流Ｉｔを０に設定する（Ｓ４０６）。
以上、説明したように、第２の実施形態に係る制御装置５０は、以下に述べる制御方法を用いてモータ８４の動作を制御する。この制御方法は、上記モータ軸の状態検知方法で軸ロック状態を検知する検知工程と、この検知工程で軸ロック状態を検知した場合に、モータ８４に逆方向の電流を供給する供給工程の一例としてのＳ９０３と、を備える。
また、第２の実施形態に係る制御装置５０は、上記モータ軸の状態検知装置と、このモータ軸の状態検知装置で軸ロック状態と判断した場合に、モータ８４に逆方向の電流を供給する供給部の一例としての第２の実施形態に係る設定部５１と、を備えるモータ８４の制御装置として捉えることができる。
これらにより、環境の変化に関わらず、モータ８４が発熱することを精度高く抑制することができる。
＜第３の実施形態＞
図１０は、第３の実施形態に係る制御装置２５０のブロック図の一例を示す図である。
第３の実施形態に係る制御装置２５０は、第１の実施形態に係る制御装置５０に対して、支持部材７３の移動量を推定する推定部２７０を備え、設定部５１に相当する設定部２５１が、推定部２７０が推定した移動量を用いて目標電流Ｉｔを設定する点が異なる。以下、第１の実施形態と異なる点について説明する。第１の実施形態と第３の実施形態とで、同じものについては同じ符号を用い、その詳細な説明は省略する。
推定部２７０は、検出部５４が検出したモータ電流Ｉｍをフィルタリング処理するフィルタ２７１を有している。フィルタ２７１は、フィルタ６１１と同一であり、モータ電流Ｉｍから直流分及びノイズを除去した、図６に例示した波形Ｒを出力する。
また、推定部２７０は、フィルタ２７１から出力された波形Ｒのゼロクロスを検出する検出部２７２を有している。検出部２７２は、検出部６１２と同一であり、図６に例示した波形Ｒの今回値Ｒｎと、前回値Ｒｎ−１とを乗算することにより得た値の符号が負である場合にゼロクロスを検出する。
また、推定部２７０は、モータ８４の回転角度θｍを把握する把握部２７３と、把握部２７３が把握した回転角度θｍを用いて支持部材７３の移動量を算出する算出部２７４と、を有している。
把握部２７３は、検出部２７２がゼロクロスを検出したとの情報と、モータ電流Ｉｍの符号とを用いて、回転角度θｍを把握する。例えば、把握部２７３は、モータ電流Ｉｍの符号がプラスであるときに検出部２７２がゼロクロスを検出した回数であるプラス側カウント値から、モータ電流Ｉｍの符号がマイナスであるときに検出部２７２がゼロクロスを検出した回数であるマイナス側カウント値を減算することにより、貯留室８３からオイルを排出させる方向の回転角度θｍを把握する。
算出部２７４は、貯留室８３からオイルを排出させる方向の回転角度θｍと支持部材７３の移動量との間には因果関係があることに鑑み予め定められた式に、把握部２７３が把握した回転角度θｍを代入することにより、支持部材７３の移動量を算出する。
算出部２７４が算出した支持部材７３の移動量が、推定部２７０が推定した推定移動量Ｌｅである。
設定部２５１は、設定部５１に対して、検出値Ｌａの代わりに推定移動量Ｌｅを用いて目標電流Ｉｔを設定する点が異なる。つまり、設定部２５１は、目標値Ｌｔと推定移動量Ｌｅとが一致するように、ピストン８２を移動させるための目標電流Ｉｔを設定する。設定手法は上述した通りである。
以上のように構成された第３の実施形態に係る車高調整装置１００は、ばねの一例としてのスプリング２３ｓを有する懸架装置２３と、モータの制御装置の一例としての制御装置２５０によって動作が制御されるモータ８４を用いてスプリング２３ｓの初期荷重を調整する調整部７０と、を備える。
そして、制御装置２５０は、検出したモータ８４の電流波形を用いて、スプリング２３ｓの端部を支持する支持部材７３の移動量を推定する推定部２７０と、検知部６０で軸ロック状態と判断していない場合に、推定部２７０が推定した推定移動量Ｌｅを用いて、モータ８４に供給する目標電流Ｉｔを設定する設定部２５１と、を備える。
この制御装置２５０によれば、例えば、支持部材７３の移動量を検出するセンサを備える構成に比べて、調整部７０の構成を簡易かつ低廉にすることができる。
Ｒ…波形、１…自動二輪車（鞍乗型車両）、２…前輪、３…後輪、１０…車両本体、２１…フロントフォーク（第１懸架装置）、２２…リヤサスペンション（第２懸架装置）、２２ｓ…懸架スプリング（ばね）、２３…懸架装置、２３ｓ…スプリング、５０…制御装置、５１，２５１…設定部、５２…制御部、５３…駆動部、５４…検出部、６０…検知部、６１，６２…判定部、７０…調整部、７１…ジャッキ部、７２…ジャッキ室、７３…支持部材、７５…移動量センサ、８０…供給装置、８１…ハウジング、８２…ピストン、８３…貯留室、８４…モータ、１００…車高調整装置、２７０…推定部、６１１…フィルタ、６１２…検出部、６１３…カウント部、６１４…判断部、６２１…供給判定部、６２２…カウント部、６２３…判断部

Claims (11)

  1. 検出したモータの電流波形を用いて、前記モータの回転速度が予め定められた所定速度より小さい非回転状態であるか否かを判定する回転判定工程と、
    前記モータに供給された電流の絶対値が予め定められた基準値より大きい供給状態であるか否かを判定する電流判定工程と、
    前記回転判定工程にて前記非回転状態と判定され、かつ、前記電流判定工程にて前記供給状態と判定された場合に前記モータが軸ロック状態と判断する判断工程と、
    を有し、
    前記回転判定工程は、前記電流波形を用いて抽出した波形の周波数を用いて前記回転速度を把握し、
    前記モータが、車高調整装置に備えられているモータであり、
    前記電流波形は、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタによるフィルタリング処理を施された電流波形であり、
    前記回転判定工程は、予め定められた期間である所定期間における、前記フィルタリング処理を施された前記電流波形が０を通過するゼロクロスの回数が基準値未満である場合に非回転状態であると判断し、前記回数が前記基準値以上である場合に回転状態であると判断する工程である、
    モータ軸の状態検知方法。
  2. 前記回転判定工程は、前記フィルタリング処理を施された前記電流波形の前回値と今回値とを乗算することにより得た値の符号が負であるか否かを判断することにより、前記ゼロクロスを検出する、
    請求項１に記載のモータ軸の状態検知方法。
  3. 請求項１又は２に記載のモータ軸の状態検知方法で前記軸ロック状態を検知する検知工程と、
    前記検知工程で前記軸ロック状態を検知した場合に、前記モータへの電流の供給を停止する停止工程と、
    を有するモータの制御方法。
  4. 請求項１又は２に記載のモータ軸の状態検知方法で前記軸ロック状態を検知する検知工程と、
    前記検知工程で前記軸ロック状態を検知した場合に、前記モータに逆方向の電流を供給する供給工程と、
    を有するモータの制御方法。
  5. 検出したモータの電流波形を用いて、前記モータの回転速度が予め定められた所定速度より小さい非回転状態であるか否かを判定する回転判定部と、
    前記モータに供給された電流の絶対値が予め定められた基準値より大きい供給状態であるか否かを判定する電流判定部と、
    前記回転判定部にて前記非回転状態と判定され、かつ、前記電流判定部にて前記供給状態と判定された場合に前記モータが軸ロック状態と判断する判断部と、
    を備え、
    前記回転判定部は、前記電流波形を用いて抽出した波形の周波数を用いて前記回転速度を把握し、
    前記電流波形は、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタによるフィルタリング処理を施された電流波形であり、
    前記回転判定部は、予め定められた期間である所定期間における、前記フィルタリング処理を施された前記電流波形が０を通過するゼロクロスの回数が基準値未満である場合に非回転状態であると判断し、前記回数が前記基準値以上である場合に回転状態であると判断する、
    モータ軸の状態検知装置。
  6. 前記回転判定部は、前記フィルタリング処理を施された前記電流波形の前回値と今回値とを乗算することにより得た値の符号が負であるか否かを判断することにより、前記ゼロクロスを検出する、
    請求項５に記載のモータ軸の状態検知装置。
  7. 請求項５又は６に記載のモータ軸の状態検知装置と、
    前記モータ軸の状態検知装置で前記軸ロック状態と判断した場合に、前記モータへの電流の供給を停止する停止部と、
    を備えるモータの制御装置。
  8. 請求項５又は６に記載のモータ軸の状態検知装置と、
    前記モータ軸の状態検知装置で前記軸ロック状態と判断した場合に、前記モータに逆方向の電流を供給する供給部と、
    を備えるモータの制御装置。
  9. ばねを有する懸架装置と、
    請求項７又は８に記載のモータの制御装置によって動作が制御される前記モータを用いて前記ばねの荷重を調整する調整部と、
    を備える車高調整装置。
  10. 前記モータの制御装置は、
    検出したモータの電流波形を用いて、前記ばねの端部を支持する支持部材の移動量を推定する推定部と、
    前記モータ軸の状態検知装置で前記軸ロック状態と判断していない場合に、前記推定部が推定した前記移動量を用いて、前記モータに供給する目標電流を設定する設定部と、
    を備える請求項９に記載の車高調整装置。
  11. 車両本体と、
    前記車両本体の前側に配置される前輪、及び、前記車両本体の後側に配置される後輪と、
    前記車両本体と前記前輪との間に配置される第１懸架装置と、
    前記車両本体と前記後輪との間に配置される、ばねを有する第２懸架装置と、
    少なくとも前記ばねの荷重を調整する請求項９又は１０に記載の車高調整装置と、
    を備える鞍乗型車両。
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