WO2019003994A1

WO2019003994A1 - サスペンション制御装置

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Publication number: WO2019003994A1
Application number: PCT/JP2018/023210
Authority: WO
Inventors: セバスチャンオボエー; ティモアーノルド; ヘーヘンライットネルトーマス
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Astemo Ltd
Priority date: 2017-06-28
Filing date: 2018-06-19
Publication date: 2019-01-03
Anticipated expiration: 2019-12-28
Also published as: JP2020142535A

Abstract

ＥＲダンパの電極筒に印加する高電圧をフィードバック制御する高電圧制御装置は、充電・放電コントローラ、変圧器およびＨＶカスコードを有している。充電・放電コントローラは、ＨＶカスコードの発熱に伴う温度状態を温度検出装置（温度センサ）による高電圧制御装置の内部温度を含めて演算する温度状態演算装置と、前記温度状態演算装置で求めたＨＶカスコードの温度状態が閾値となる温度状態を超えたときに前記高電圧指令値に基づいた前記高電圧の値を低減させる電圧低減装置と、を含んで構成されている。

Description

サスペンション制御装置

　本発明は、例えば４輪自動車等の車両に搭載されるサスペンション制御装置に関する。

　４輪自動車等の車両には車体（ばね上）側と各車輪（ばね下）側との間に、例えばサスペンションとしての減衰力調整式緩衝器（ダンパ）が設けられている。この種の関連技術として、シリンダ内に電気粘性流体（ERF：Electro Rheological Fluid）を封入した状態で、高電圧による電界を付与することにより発生減衰力を可変に制御する構成とした減衰力調整式緩衝器（ＥＲダンパ）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

独国特許出願公開第１０１１０６０９号明細書

　ところで、ＥＲダンパは、内部に封入した電気粘性流体が大きな時定数をもっている。このため、電気粘性流体に電界をかける電極に対し、高電圧（ＨＶ）を印加したり、この高電圧（ＨＶ）を電極から放電させたりする制御には余分な時間がかかる。そこで、カスコード回路を用いて高電圧の放電制御を行うことを検討した。しかし、カスコード回路は放電制御を続けると、発熱量が大きくなって、耐久性、寿命が低下するという問題がある。

　本発明の目的は、減衰力制御の応答性を良好にしつつ、過大な発熱を抑えて耐久性、寿命を確保することができるようにしたサスペンション制御装置を提供することにある。

　本発明の一実施形態に係るサスペンション制御装置は、車両の挙動を検出する車両挙動検出部分と、前記車両の相対移動する２部材間に設けられた減衰力調整式緩衝器と、前記車両挙動検出部分の検出結果に基づいて前記減衰力調整式緩衝器の減衰力を調整するよう制御する制御装置と、を有し、前記減衰力調整式緩衝器は、電気粘性流体が封入されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に挿入されたピストンと、該ピストンに連結されて前記シリンダの外部に延出するピストンロッドと、前記シリンダ内の前記ピストンの移動によって前記電気粘性流体の流れが生じる部分に設けられ、前記電気粘性流体に電界をかける電極と、を含んでなるサスペンション制御装置に適用される。

　そして、前記制御装置は、前記車両挙動検出部分の検出結果に基づいて前記減衰力を可変に調整するための高電圧指令値を求める指令制御装置と、前記指令制御装置から出力される前記高電圧指令値に基づいて前記電極に印加する高電圧をフィードバック制御する高電圧制御装置と、前記高電圧制御装置の内部温度を検出する温度検出装置と、を備えており、前記高電圧制御装置は、前記高電圧指令値に基づいて前記電極に印加する高電圧の充電制御を行うための変圧器制御信号と前記高電圧の放電制御を行うためのカスコード制御信号とを出力する充電・放電コントローラと、前記充電・放電コントローラからの変圧器制御信号に従って前記電極に印加する高電圧の変圧制御を行う変圧器と、前記充電・放電コントローラからのカスコード制御信号に従って前記電極に印加された高電圧の放電制御を行うＨＶカスコードと、を有し、前記充電・放電コントローラは、前記ＨＶカスコードの発熱に伴う温度状態を前記温度検出装置による内部温度を含めて演算する温度状態演算装置と、前記温度状態演算装置で求めた前記ＨＶカスコードの温度状態が閾値となる温度状態を超えたときに前記高電圧指令値に基づいた前記高電圧の値を低減させる電圧低減装置と、を含んで構成されている。

　本発明の一実施形態に係るサスペンション制御装置は、減衰力制御を行うときの応答性を良好にできると共に、ＨＶカスコードの発熱量が大きくなるのを抑えることができ、耐久性、寿命を向上することができる。

本発明の実施の形態によるサスペンション制御装置の全体構成を示す模式図である。図１中の減衰力調整式緩衝器を具体化して示す縦断面図である。図１中の高電圧制御装置を具体化して示す制御ブロック図である。充電・放電コントローラによるＨＶカスコードの温度状態演算、温度状態の判定および電圧低減処理等を示す流れ図である。

　以下、本発明の実施の形態によるサスペンション制御装置を、４輪自動車に搭載した場合を例に挙げ、添付図面の図１ないし図４に従って詳細に説明する。

　図１において、車体１は、車両のボディを構成している。車体１の下側には、車体１と共に車両を構成する車輪２（例えば、左，右の前輪と左，右の後輪を総称して車輪２という）が設けられている。この車輪２は、タイヤ３を含んで構成され、タイヤ３は、路面の細かい凹凸を吸収するばねとして作用する。

　サスペンション装置４は、車両の相対移動する２部材間（例えば、車体１と車輪２との間）に設けられている。サスペンション装置４は、懸架ばね５（以下、ばね５という）と、該ばね５と並列になって前記２部材間（車体１と車輪２との間）に設けられた後述の減衰力調整式緩衝器２１（以下、ＥＲダンパ２１という）とを含んで構成されている。なお、図１中では、１組のサスペンション装置４を車体１と車輪２との間に設けた場合を例示している。しかし、サスペンション装置４は、例えば４輪の車輪２と車体１との間に個別に独立して合計４組設けられるもので、このうちの１組のみを図１では模式的に示している。

　車体１側にはばね上加速度センサ６が設けられている。このばね上加速度センサ６は、例えば後述するＥＲダンパ２１の近傍となる位置で車体１に取付けられている。ばね上加速度センサ６は、所謂ばね上側となる車体１側で上，下方向の振動加速度を検出し、その検出信号（即ち、ばね上加速度の信号）を指令制御装置９に出力する。一方、車両の車輪２側にはばね下加速度センサ７が設けられている。このばね下加速度センサ７は、所謂ばね下側となる車輪２側で上，下方向の振動加速度を検出し、その検出信号（即ち、ばね下加速度の信号）を指令制御装置９に出力する。

　ここで、ばね上加速度センサ６とばね下加速度センサ７は、車両の挙動を検出する車両挙動検出部分（より具体的には、車両の上，下方向の運動に関する状態量を検出する上下運動検出部分）を構成している。なお、車両挙動検出部分は、ＥＲダンパ２１の近傍に設けたばね上加速度センサ６とばね下加速度センサ７とを含んで必ずしも構成する必要はない。例えば、ばね上加速度センサ６だけで車両挙動検出部分を構成することもできる。また、車両挙動検出部分は、車輪２に対する車体１の上，下方向の高さ位置（車高）を検出する車高センサ（図示せず）により構成してもよい。

　さらには、車輪２の回転速度を検出する車輪速センサ（図示せず）等、加速度センサ６，７、前記車高センサ以外の車両の挙動（状態量）を検出するセンサにより車両挙動検出部分を構成してもよい。この場合、例えば１個のばね上加速度センサ６の情報（加速度）と車輪速センサの情報（車輪速）から各車輪２毎の上下運動を推定することで、車両の上下運動を車両挙動として検出する構成としてもよい。

　制御装置８は、前記車両挙動検出部分（例えば、加速度センサ６，７）の検出結果に基づいて減衰力調整式緩衝器２１（即ち、ＥＲダンパ２１という）の発生減衰力を可変に調整するための制御装置である。この制御装置８は、図１中に示すように、指令制御装置９と後述の高電圧制御装置１１とを備えている。制御装置８の指令制御装置９は、例えば車体１の車室内等に配設され、高電圧制御装置１１は、後述するＥＲダンパ２１の外筒２４に図２に示す如く付設される。高電圧制御装置１１は、外筒２４の径方向外側に着脱可能に取付けられるＨＶボックスでもある。

　指令制御装置９は、サスペンション装置用のＥＣＵ（Electronic Control Unit）と呼ばれるもので、例えばマイクロコンピュータを含んで構成されている。指令制御装置９は、その入力側が前記車両挙動検出部分（例えば、加速度センサ６，７）に接続され、出力側は高電圧制御装置１１に接続されている。これらの接続には、例えばデータ通信を行う回線網であるＣＡＮ（Controller Area Network）からなる通信線を用いることができる。

　指令制御装置９は、前記車両挙動検出部分（例えば、加速度センサ６，７）の検出結果に基づいて前記減衰力を可変に調整するための高電圧指令値を求める。即ち、指令制御装置９は、ばね上加速度センサ６とばね下加速度センサ７とから入力された車両挙動情報から、例えばスカイフック制御則等を用いてＥＲダンパ２１の減衰力を可変に調整するための高電圧指令値を算出し、この高電圧指令値を高電圧制御装置１１に出力する。即ち、指令制御装置９と高電圧制御装置１１とからなる制御装置８は、減衰力可変ダンパであるＥＲダンパ２１で発生する減衰力を、記車両挙動検出部分の検出結果に基づいて可変に調整するように制御する。

　図１に示すように、バッテリ１０は、ＥＲダンパ２１（例えば、後述の電極筒３６）に高電圧を印加するための電源となっている。バッテリ１０は、例えば車両の補機用バッテリとなる１２Ｖの車載バッテリ（および、必要に応じて車載バッテリの充電を行うオルタネータ）により構成されている。バッテリ１０は、正極側が高電圧制御装置１１を介してＥＲダンパ２１の電極筒３６に接続され、負極側はＥＲダンパ２１のダンパシェルとなる外筒２４に接続されている。なお、バッテリ１０は、高電圧制御装置１１に限らず、例えば指令制御装置９等の電源でもあるが、図面の簡略化のために図示は省略している。また、ＥＲダンパ２１の電源は、例えば、走行用の電動モータ（駆動モータ）が搭載されたハイブリッド自動車や電気自動車の場合、車両駆動用の大容量バッテリ（図示せず）を用いることもできる。

　高電圧制御装置１１は、ＥＲダンパ２１（例えば、電極筒３６）に印加する高電圧を可変に制御する装置である。このために、高電圧制御装置１１は、直流電力線を構成するバッテリ線（batt線）１０Ａとグランド線（GND線）１０Ｂとを介して電源となるバッテリ１０に接続されている。高電圧制御装置１１は、指令制御装置９から出力される前記高電圧指令値と高電圧モニタ１２からの高電圧測定値とに基づいて、ＥＲダンパ２１の電極筒３６に印加する高電圧をフィードバック制御するものである。

　高電圧制御装置１１は、その入力側が指令制御装置９および高電圧モニタ１２等に接続され、出力側はＥＲダンパ２１の電極筒３６に接続されている。高電圧モニタ１２は、高電圧制御装置１１で昇圧された高電圧をモニタ（監視または検出）し、これを高電圧測定値として高電圧制御装置１１にフィードバック制御のために出力する。なお、高電圧モニタ１２は、例えば高電圧制御装置１１の出力側に設けた高電圧の検出器等により構成してもよい。

　図３に示すように、高電圧制御装置１１は、ＨＶ充電・放電コントローラ１３、変圧器１４およびＨＶカスコード１５を含んで構成されている。このうち、ＨＶ充電・放電コントローラ１３は、指令制御装置９から出力される高電圧指令値と高電圧モニタ１２からの高電圧測定値とに基づいて、ＥＲダンパ２１の電極筒３６に印加する高電圧の充電制御を行うための変圧器制御信号を演算して求め、この変圧器制御信号を変圧器１４に出力する。

　この変圧器１４は、ＨＶ充電・放電コントローラ１３から出力される前記変圧器制御信号に従って電極筒３６に印加する高電圧の変圧制御を行うものである。即ち、変圧器１４は、ＨＶ充電・放電コントローラ１３から出力される前記変圧器制御信号に従って、例えばバッテリ１０からの直流電圧を昇圧させるように変圧制御し、昇圧された高電圧（ＨＶ）をＥＲダンパ２１の電極筒３６に供給（出力）する。

　また、ＨＶ充電・放電コントローラ１３は、ＥＲダンパ２１の電極筒３６に印加される電圧を降圧させるように放電制御を行う。即ち、ＨＶ充電・放電コントローラ１３は、指令制御装置９から出力される高電圧指令値と高電圧モニタ１２からの高電圧測定値とに基づいて、電極筒３６に印加される高電圧の放電制御を行うためのカスコード制御信号を演算して求め、このカスコード制御信号をＨＶカスコード１５に出力する。

　高電圧制御装置１１のＨＶカスコード１５は、電極筒３６に印加された高電圧を放電して電荷を下げるための放電回路を構成している。このＨＶカスコード１５は、ＨＶ充電・放電コントローラ１３からの前記カスコード制御信号に従って電極筒３６に印加された高電圧（ＨＶ）の放電制御を行い、放電時に電極筒３６に余分な電荷が残るのを防ぐため、電極筒３６の電位を早期に高い応答性で低下させるものである。

　ここで、高電圧制御装置１１のＨＶ充電・放電コントローラ１３は、変圧器１４とＨＶカスコード１５とが同時に作動しないように、変圧器１４とＨＶカスコード１５とを並行（並列的）に制御している。このため、ＨＶ充電・放電コントローラ１３からは、前記変圧器制御信号とカスコード制御信号とが互いに異なる時間に、即ち、時間差をもって立ち上がる特性となるように出力される。

　ＨＶ充電・放電コントローラ１３は、指令制御装置９から出力される高電圧指令値（高電圧要求）と高電圧モニタ１２からの高電圧測定値との差に従って、アナログ制御信号（変圧器制御信号）発生させる。この信号は、変圧器制御信号と比例した高電圧を発生させる変圧器１４へと送られる。また、ＨＶ充電・放電コントローラ１３は、これと並行して前記高電圧指令値（高電圧要求）と前記高電圧測定値とに基づいて、デジタル信号（カスコード制御信号）を演算する。この信号はアナログ信号に変換されてＨＶカスコード１５に送られる。

　ここで、ＨＶ充電・放電コントローラ１３には、例えば不揮発性メモリ、ＲＯＭおよび／またはＲＡＭ等により構成された記憶装置としてのメモリ１３Ａが設けられている。このメモリ１３Ａには、例えば図４に示すような、ＨＶカスコード１５の温度状態を演算する処理、温度状態の判定処理および電圧低減処理等を行う処理プログラムと、内部温度Ｔの予め決められた閾値温度Ｔ１および消費電力Ｗの予め決められた判定値Ｗ１等とが格納されている。

　消費電力Ｗの判定値Ｗ１は、ＨＶカスコード１５の消費電力Ｗが閾値となる電力を超えたか否かを判定するための電力値であり、消費電力Ｗが判定値Ｗ１を超えたときに、ＨＶカスコード１５の温度状態は、ＨＶカスコード１５の耐久性、寿命を維持し確保する上で、無視できない温度状態まで上昇していると判断することができる。また、閾値温度Ｔ１は、高電圧制御装置１１の内部温度Ｔ（即ち、高電圧制御装置１１の基板を含めたベース温度）が高くなって、ＨＶカスコード１５を含めた高電圧制御装置１１の構成部品の耐久性、寿命に悪影響を与える可能性があるような温度に設定されている。

　即ち、ＨＶカスコード１５の温度状態は、高電圧制御装置１１の内部温度Ｔに対してＨＶカスコード１５の発熱量（消費電力Ｗ）を加算することにより求めることができる。このため、ＨＶカスコード１５の消費電力Ｗが判定値Ｗ１（Ｗ＞Ｗ１）を超え、かつ内部温度Ｔが閾値温度Ｔ１（Ｔ＞Ｔ１）を超えたときは、ＨＶカスコードの温度状態が閾値となる温度状態を超え、ＨＶカスコード１５の耐久性、寿命が低下し始める境界の温度状態であると判断できるものである。

　また、ＨＶ充電・放電コントローラ１３は、ＨＶカスコード１５の温度状態を演算する処理を図４中のステップ１，２の如く行う温度状態演算装置と、この温度状態演算装置で求めたＨＶカスコード１５の温度状態が閾値となる温度状態を超えたときに前記高電圧指令値に基づいた前記高電圧の値を図４中のステップ６の如く低減させる電圧低減装置と、を含んで構成されている。

　温度センサ１６は、高電圧制御装置１１の内部温度を検出する温度検出装置である。この温度センサ１６は、例えば高電圧制御装置１１のＣＰＵ（図示せず）に内蔵の温度センサであってもよく、この他に、車両の周囲環境の温度を検出する温度センサであってもよい。また、ＣＡＮ経由で車両の温度データを入手できる場合は、このときの入力データにより温度検出装置を構成してもよい。但し、空調された車室内の温度データ、または、発熱体のあるエンジンコンパートメントの温度データ等は、温度検出装置のデータとしては使用できないものである。

　次に、サスペンション装置４の主要部を構成する減衰力調整式緩衝器２１（即ち、ＥＲダンパ２１）の構成について、図１と図２を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、ＥＲダンパ２１の軸方向の一端側を「下端」側とし、軸方向の他端側を「上端」側として記載するが、ＥＲダンパ２１の軸方向の一端側を「上端」側とし、軸方向の他端側を「下端」側としてもよい。

　ＥＲダンパ２１は、車体１と車輪２の上下動を減衰させる減衰力可変の緩衝器である。このＥＲダンパ２１は、内部に封入する作動流体として液体の電気粘性流体２２を用いた減衰力調整式のセミアクティブダンパとして構成されている。電気粘性流体（ERF：Electro Rheological Fluid）２２は、外部から付与された電界（電圧）に応じて性状（粘性）が変化する機能性流体である。電気粘性流体２２（以下、ＥＲ流体２２という）は、例えば、シリコンオイル等からなる基油（ベースオイル）と、該基油に混合して調製（分散）され前記電界の変化に応じて粘性を可変に増減させる粒子（微粒子）とにより構成されている。これにより、ＥＲ流体２２は、印加される電圧に応じて粘度が増減され、流動抵抗（減衰力）が変化する。

　図２において、ＥＲダンパ２１は、内筒２３、外筒２４、ピストン２７、ピストンロッド３０、ボトムバルブ３２、電極筒３６等を含んで構成されている。内筒２３と外筒２４はシリンダを構成し、このシリンダ内には、ＥＲ流体２２が封入されている。なお、図１および図２では、封入されているＥＲ流体２２を無色透明で表している。

　内筒２３は、軸方向に延びる円筒状の筒体として形成されている。内筒２３の内部には、ピストンロッド３０が挿入されている。内筒２３の外側には、外筒２４および電極筒３６が同軸となるように設けられている。内筒２３には、後述の電極間通路３９に常時連通する油穴２３Ａが径方向の横孔として周方向に離間して複数（例えば、４～８個）形成されている。即ち、内筒２３内のロッド側油室Ｂは、各油穴２３Ａにより電極間通路３９と連通している。

　外筒２４は、ＥＲダンパ２１の外殻をなすもので、円筒体として形成されている。外筒２４は、電極筒３６の径方向外側に設けられており、該電極筒３６との間にリザーバ室Ａを形成している。この場合、外筒２４は、その下端側がボトムキャップ２５により閉塞された閉塞端となっている。外筒２４の上端側は、開口端となっている。外筒２４の開口端側には、ピストンロッド３０との間を気，液密に封止（シール）するシール部材２６が設けられている。

　内筒２３と外筒２４との間（より具体的には、電極筒３６と外筒２４との間）には、リザーバとなる環状のリザーバ室Ａが形成されている。リザーバ室Ａ内には、ＥＲ流体２２と共に、作動気体となるガスが封入されている。このガスは、大気圧状態の空気であってもよく、また圧縮された窒素ガス等の気体を用いてもよい。リザーバ室Ａ内のガスは、ピストンロッド３０の縮小（縮み行程）時に、当該ピストンロッド３０の進入体積分を補償すべく圧縮される。

　ピストン２７は、内筒２３内に摺動可能に設けられている。ピストン２７は、内筒２３内を第１室となるロッド側油室Ｂと第２室となるボトム側油室Ｃとに画成している。ピストン２７には、ロッド側油室Ｂとボトム側油室Ｃとを連通可能とする油路２７Ａ，２７Ｂがそれぞれ複数個、周方向に互いに離間して形成されている。

　ここで、ＥＲダンパ２１はユニフロー構造となっている。このため、内筒２３内のＥＲ流体２２は、ピストンロッド３０の縮み行程と伸び行程との両行程で、ロッド側油室Ｂ（即ち、内筒２３の油穴２３Ａ）から電極間通路３９に向けて常に一方向（即ち、図２中に二点鎖線で示す矢印Ｆの方向）に流通する。ユニフロー構造を実現するため、ピストン２７の上端面には縮み側逆止弁２８が設けられている。この縮み側逆止弁２８は、ピストンロッド３０の縮小行程（縮み行程）でピストン２７が内筒２３内を下向きに摺動変位するときに開弁し、これ以外のときには閉弁する。縮み側逆止弁２８は、ボトム側油室Ｃ内の油液（ＥＲ流体２２）がロッド側油室Ｂに向けて各油路２７Ａ内を流通するのを許し、これとは逆向きに油液が流れるのを阻止する。

　ピストン２７の下端面には、伸長側のディスクバルブ２９が設けられている。伸長側のディスクバルブ２９は、ピストンロッド３０の伸長行程（伸び行程）でピストン２７が内筒２３内を上向きに摺動変位するときに、ロッド側油室Ｂ内の圧力がリリーフ設定圧を越えると開弁し、このときの圧力を、各油路２７Ｂを介してボトム側油室Ｃ側にリリーフする。

　ピストンロッド３０は、その下端が内筒２３内でピストン２７に連結（固定）され、その上端がロッド側油室Ｂを通って内筒２３および外筒２４の外部へ延出されている。この場合、ピストンロッド３０の上端側は、ロッドガイド３１を介して外部に突出している。ロッドガイド３１は、その内周側でピストンロッド３０を軸方向に摺動可能に案内（ガイド）する部材である。

　内筒２３の下端側にはボトムバルブ３２が設けられている。このボトムバルブ３２は、ボトム側油室Ｃとリザーバ室Ａとを連通，遮断するものである。このため、ボトムバルブ３２はバルブボディ３３と、伸び側逆止弁３４と、ディスクバルブ３５とを含んで構成されている。バルブボディ３３は、外筒２４、ボトムキャップ２５と内筒２３との間でリザーバ室Ａとボトム側油室Ｃとを画成する。バルブボディ３３には、リザーバ室Ａとボトム側油室Ｃとを連通可能とする油路３３Ａ，３３Ｂがそれぞれ周方向に間隔をあけて形成されている。

　伸び側逆止弁３４は、例えばバルブボディ３３の上面側に設けられている。伸び側逆止弁３４は、ピストンロッド３０の伸長行程でピストン２７が上向きに摺動変位するときに開弁し、これ以外のときには閉弁する。伸び側逆止弁３４は、リザーバ室Ａ内の油液（ＥＲ流体２２）がボトム側油室Ｃに向けて各油路３３Ａ内を流通するのを許し、これとは逆向きに油液が流れるのを阻止する。

　縮小側のディスクバルブ３５はバルブボディ３３の下面側に設けられている。縮小側のディスクバルブ３５は、ピストンロッド３０の縮小行程でピストン２７が下向きに摺動変位するときに、ボトム側油室Ｃ内の圧力がリリーフ設定圧を越えると開弁し、このときの圧力を、各油路３３Ｂを介してリザーバ室Ａ側にリリーフする。

　内筒２３と外筒２４との間には、軸方向に延びる中間筒（圧力管）からなる電極筒３６が設けられている。この電極筒３６は、ロッドガイド３１とバルブボディ３３とに対して保持部材３７，３８を介して支持されている。保持部材３７，３８は、例えば電気絶縁性材料（アイソレータ）により形成されている。上側の保持部材３７は、内筒２３およびロッドガイド３１と電極筒３６との間を電気的に絶縁した状態に保っている。下側の保持部材３８は、内筒２３およびバルブボディ３３と電極筒３６との間を電気的に絶縁した状態に保っている。下側の保持部材３８には、電極間通路３９をリザーバ室Ａに対して連通させる複数の油路３８Ａが形成されている。

　電極筒３６は、内筒２３と外筒２４との間に中間筒として配設されている。電極筒３６は、導電性材料を用いて形成され、筒状の正（プラス側）電極を構成している。即ち、電極筒３６には、高電圧制御装置１１から高電圧（ＨＶ）が印加される。電極筒３６と径方向で対向する内筒２３は、筒状の負（マイナス側）電極を構成し、外筒２４とバルブボディ３３等を介して電気的に接続されている。内筒２３と電極筒３６との間には、ロッド側油室Ｂと複数の油穴２３Ａを介して連通し軸方向に延びる環状の電極間通路３９が形成されている。電極間通路３９の内部では、ピストン２７の摺動（移動）によってＥＲ流体２２が一方向に流通する。電極間通路３９は、ＥＲ流体２２の流れが生じる部分であり、電極筒３６は、電極間通路３９内でＥＲ流体２２に電界をかける電極である。

　内筒２３の外周と電極筒３６の内周との間には、ＥＲ流体２２が流通する電極間通路３９を仕切る（ＥＲ流体２２の流れを案内する）隔壁部材４０が設けられている。この隔壁部材４０は、内筒２３の外周面と電極筒３６の内周面とに対して相対回転不能に取付けられている。隔壁部材４０は、内筒２３と電極筒３６との間でＥＲ流体２２を軸方向だけでなく、周方向にも案内する流路形成部材である。これにより、ＥＲ流体２２が流通する電極間通路３９を、周方向に延びる部分を有する螺旋状または蛇行する１個または複数個の通路（流路）とすることができる。この場合には、軸方向に直線的に延びる通路と比較して、電極間通路３９の全長（油穴２３Ａから油路３８Ａまでの流路の長さ）を長くすることができる。

　ここで、電極間通路３９内のＥＲ流体２２は、ピストンロッド３０が内筒２３内を進退動するとき（即ち、縮み行程と伸び行程を繰返す間）に、この進退動に伴って電極間通路３９の軸方向の上側から下側へと流通する。そして、電極間通路３９内に流入したＥＲ流体２２は、電極筒３６の下端側から保持部材３８の油路３８Ａを介してリザーバ室Ａに流出してゆく。このとき、電極間通路３９内では、電極筒３６に印加される高電圧に応じた電界（電位差）が発生するため、ＥＲ流体２２の粘度は、電界強度に従って可変に調整される。

　即ち、ＥＲダンパ２１は、内筒２３と電極筒３６との間の電極間通路３９内に電界（電位差）を発生させ、該電極間通路３９を通過するＥＲ流体２２の粘度を電界に応じて変化させることで、発生減衰力を可変に制御（調整）することができる。ＥＲ流体２２の粘度は、内筒２３と電極筒３６との間の電界強度（電位差）に応じて増減され、高電圧制御装置１１から印加される高電圧（ＨＶ）が大きい程、発生減衰力はハードな特性となって大きくなる。

　換言すると、ＥＲダンパ２１は、ＥＲ流体２２の流れが生じる部分に設けられた電極筒３６に印加する高電圧（ＨＶ）の増減に応じて、発生減衰力の特性（減衰力特性）を高電圧時のハード（Hard）な特性（硬特性）と、低電圧時のソフト（Soft）な特性（軟特性）との間で連続的に調整することができる。なお、ＥＲダンパ２１は、減衰力特性を必ずしも連続的に変化させる必要はなく、２段階または３段階以上の複数段階で調整可能な構成としてもよい。

　本実施の形態によるサスペンション制御装置は、上述の如き構成を有するもので、次に、制御装置８の指令制御装置９および高電圧制御装置１１を用いてＥＲダンパ２１の減衰力特性を可変に制御する処理について説明する。

　指令制御装置９には、車両の走行時にばね上加速度センサ６からばね上加速度に対応する検出信号が入力されると共に、ばね下加速度センサ７からばね下加速度に対応する検出信号が入力される。このとき、指令制御装置９は、例えばスカイフック制御則等を用いて、ばね上加速度とばね下上速度とから目標減衰力を演算し、目標減衰力を発生させるために必要な目標電圧を算出する。そして、指令制御装置９は、この目標減衰力（目標電圧）に対応した高電圧指令値を高電圧制御装置１１に出力する。

　また、高電圧制御装置１１には、例えば高電圧モニタ１２からの高電圧測定値が入力される。この高電圧測定値は、高電圧制御装置１１で昇圧されて電極筒３６に印加される高電圧をモニタ（監視）したもので、この高電圧測定値は高電圧制御装置１１のフィードバック制御のために用いられる。なお、高電圧モニタ１２は、例えば高電圧制御装置１１の出力側に設けた高電圧の検出器等により構成することができ、図１中では、高電圧測定値を明示するための一つの部分として高電圧モニタ１２を図示したものである。

　指令制御装置９からは、高電圧制御装置１１に高電圧指令値が出力される。このとき、高電圧制御装置１１のＨＶ充電・放電コントローラ１３は、前記高電圧指令値と高電圧測定値とに基づいて変圧器制御信号を演算し、これを変圧器１４に出力する。変圧器１４は、この変圧器制御信号に従って、例えばバッテリ１０からの直流電圧を昇圧させるように変圧制御し、昇圧された高電圧（ＨＶ）をＥＲダンパ２１の電極筒３６に出力する。即ち、ＨＶ充電・放電コントローラ１３は、高電圧指令値（高電圧要求）を受け取り、この要求が増加しているときには、変圧器１４の出力電圧（ＨＶ）が要求電圧値に達するまで直流電圧を昇圧させる変圧制御を行う。

　一方、高電圧指令値（高電圧要求）が減少するときには、変圧器１４はエネルギを生成する昇圧のための変圧制御を止める。このとき、ＨＶ充電・放電コントローラ１３は、ＥＲダンパ２１の電極筒３６に印加されＥＲ流体２２に蓄えられた電荷エネルギを消散させるため、ＨＶカスコード１５の放電制御を行い、前記高電圧を減少させる。このために、ＨＶ充電・放電コントローラ１３は、指令制御装置９から出力される高電圧指令値と高電圧モニタ１２からの高電圧測定値とに基づき、予め決められたカスコードの制御アルゴリズムに従ってカスコード制御信号を演算し、このカスコード制御信号をＨＶカスコード１５に出力する。

　ＨＶカスコード１５は、カスコード制御信号に従って電極筒３６に印加された高電圧（ＨＶ）の放電制御を行うことにより、電極筒３６から前記高電圧（ＨＶ）の電荷が抜け易くなり、放電時間を短縮することができる。このため、電極筒３６の電位を早期に高い応答性で低下させることができ、減衰力制御の応答性を向上することができる。

　このように、ＨＶ充電・放電コントローラ１３は、カスコード制御信号をＨＶカスコード１５に出力し、電極筒３６に印加された高電圧（ＨＶ）の放電制御をＨＶカスコード１５で行わせることにより、ＥＲダンパ２１の電極筒３６に対する高電圧の印加と放電制御とを高い応答性をもって行ことができ、減衰力制御の信頼性、安定性を高めることができる。しかし、ＨＶカスコード１５は、このような放電制御を続けると、放電のための電流がＨＶカスコード１５を流れ、消費する電力により発熱してしまう。ＨＶカスコード１５の発熱量が大きくなると、これによって、耐久性、寿命が低下する。

　そこで、本実施の形態では、図４に示す制御処理を実行してＨＶカスコード１５の発熱を抑えるようにしている。即ち、図４の処理動作がスタートすると、ＨＶ充電・放電コントローラ１３は、ステップ１で温度センサ１６からの信号により高電圧制御装置１１の内部温度Ｔを検出する。

　次のステップ２では、ＨＶカスコード１５で消費する消費電力Ｗを算出する。即ち、ＨＶカスコード１５は、電極筒３６からの放電時に流れる電流により電力が消費されるので、この消費電力ＷをＨＶカスコード１５の発熱量として演算する。ＨＶカスコード１５の発熱温度を推定する方法は、例えば前述した変圧器制御信号（高電圧制御）とカスコード制御信号（放電制御）との履歴から積分演算を行うことにより消費電力Ｗを求め、これにより、ＨＶカスコード１５の発熱による温度変化を推定する。

　次のステップ３では、ＨＶカスコード１５の消費電力Ｗが予め決められた判定値Ｗ１の電力を超えたか（Ｗ＞Ｗ１）否かを判定し、かつ高電圧制御装置１１の内部温度Ｔが予め決められた閾値温度Ｔ１を超えたか（Ｔ＞Ｔ１）否かを判定する。即ち、ＨＶカスコード１５の温度状態は、高電圧制御装置１１の内部温度Ｔに対してＨＶカスコード１５の発熱量（消費電力Ｗ）を加算することにより求めることができる。

　ここで、ステップ３で「ＮＯ」と判定するときには、上記のアンド条件を満たしていない場合であり、ＨＶカスコード１５の温度状態は、耐久性や寿命に悪影響を与えるような高温状態にはなっていない、と判断することができる。このため、次のステップ４では、指令制御装置９から出力される前記高電圧指令値と高電圧モニタ１２からの高電圧測定値とに基づいて、ＥＲダンパ２１の電極筒３６に印加する高電圧をフィードバック制御する。そして、次のステップ５ではリターンし、ステップ１以降の処理を続行する。

　一方、ステップ３で「ＹＥＳ」と判定したときには、上記のアンド条件を満たした場合であり、ＨＶカスコード１５の温度状態は高温状態（例えば、ＨＶカスコード１５の耐久性や寿命に悪影響を与えるような温度）に上昇しつつあると判断することができる。このため、次のステップ６では、前記高電圧指令値に基づいた前記高電圧の値を低減させる制御を行い、ＥＲダンパ２１の電極筒３６に印加する電圧を予め決められたゲインＧ（例えば、Ｇ＝０．２～０．７）分だけ低減させる。例えば、５０００Ｖの高電圧を１０００～３５００Ｖに低減させる。そして、次のステップ５ではリターンし、ステップ１以降の処理を続行する。

　かくして、本実施の形態によれば、ＥＲダンパ２１の電極筒３６に印加する高電圧をフィードバック制御する高電圧制御装置１１は、指令制御装置９からの高電圧指令値に基づいて電極筒３６に印加する高電圧の充電制御を行うための変圧器制御信号と前記高電圧の放電制御を行うためのカスコード制御信号とを出力するＨＶ充電・放電コントローラ１３と、この充電・放電コントローラ１３からの変圧器制御信号に従って電極筒３６に印加する高電圧の変圧制御を行う変圧器１４と、前記充電・放電コントローラ１３からのカスコード制御信号に従って電極筒３６に印加された高電圧の放電制御を行うＨＶカスコード１５と、を有している。

　この上で、ＨＶ充電・放電コントローラ１３は、ＨＶカスコード１５の発熱に伴う温度状態を温度検出装置（温度センサ１６）による内部温度を含めて演算する温度状態演算装置（図４中のステップ１，２）と、前記温度状態演算装置で求めたＨＶカスコード１５の温度状態が閾値となる温度状態を超えたときに前記高電圧指令値に基づいた前記高電圧の値を低減させる電圧低減装置（ステップ６）と、を含んで構成されている。

　このように、ＨＶ充電・放電コントローラ１３は、ＨＶカスコード１５の発熱量が大きくなり、ＨＶカスコード１５の温度状態が、その耐久性、寿命が低下するような無視できない温度まで上昇していると判定したときに、前記高電圧指令値に基づいた前記高電圧の値を低減させる制御を行う。これにより、ＨＶカスコード１５の過大な発熱を抑えることができ、ＨＶカスコード１５を含めた装置全体の耐久性、寿命が低下するのを防ぎ、信頼性を確保することができる。

　また、ＨＶカスコード１５を用いて高電圧の放電制御を行うので、電極筒３６から前記高電圧（ＨＶ）の電荷が抜け易くなり、ＥＲダンパ２１の電極筒３６に対する高電圧の印加と放電制御とを高い応答性をもって行ことができ、減衰力制御の信頼性、安定性を高めることができる。しかも、高価な温度センサを用いることなく、ＨＶカスコード１５の消費電力Ｗから高電圧制御装置１１の温度状態を推定演算して求めることができる。なお、高電圧制御装置１１の内部温度Ｔを検出する温度センサ１６は既存のセンサでよい。

　本実施の形態によると、ＨＶ充電・放電コントローラ１３の温度状態演算装置は、ＨＶカスコード１５の放電により消費される消費電力Ｗと温度センサ１６による内部温度ＴとからＨＶカスコード１５の温度状態を演算する。即ち、図４中に示すステップ１，２の如く、ＨＶカスコード１５の温度状態を演算する処理を実行する。

　そして、図４のステップ３の如く、ＨＶカスコード１５の消費電力Ｗが予め決められた判定値Ｗ１の電力を超えたか（Ｗ＞Ｗ１）否かを判定し、かつ高電圧制御装置１１の内部温度Ｔが予め決められた閾値温度Ｔ１を超えたか（Ｔ＞Ｔ１）否かを判定する。これにより、ＨＶカスコード１５の温度状態は、高電圧制御装置１１の内部温度Ｔをベースとし、このベース温度に対しＨＶカスコード１５の発熱量（消費電力Ｗ）を加算して、ＨＶカスコード１５の温度状態を演算することができ、ＨＶカスコード１５の温度状態が、その耐久性、寿命が低下するような温度まで上昇しているか否かを判定できる。

　さらに、前記電圧低減装置は、前記高電圧指令値に基づいた前記高電圧の値に対し所定のゲインＧを乗算して前記高電圧を低減させる構成としている。これにより、ＥＲダンパ２１の電極筒３６に印加する電圧を所定のゲインＧ分だけ低減させ、放電のためＨＶカスコード１５を流れる電流を下げることができる。このため、ＨＶカスコード１５の過大な発熱を抑えることができ、ＨＶカスコード１５を含めた装置全体の耐久性、寿命を延ばすことができる。

　なお、前記実施の形態では、サスペンション装置４のＥＲダンパ２１を縦置き状態で自動車等の車両に取付ける場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば、ＥＲダンパ２１を横置き状態で鉄道車両等の車両に取付ける構成としてもよい。即ち、ＥＲダンパ２１は、例えばエアレーションを起こさない範囲で傾けて配置する等、取付対象に応じて所望の方向に設置することができる。

　以上説明した実施の形態に基づくサスペンション制御装置として、例えば、下記に述べる態様のものが考えられる。

　第１の態様としては、車両の挙動を検出する車両挙動検出部分と、前記車両の相対移動する２部材間に設けられた減衰力調整式緩衝器と、前記車両挙動検出部分の検出結果に基づいて前記減衰力調整式緩衝器の減衰力を調整する制御装置と、を有し、前記減衰力調整式緩衝器は、電気粘性流体が封入されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に挿入されたピストンと、該ピストンに連結されて前記シリンダの外部に延出するピストンロッドと、前記シリンダ内の前記ピストンの摺動によって前記電気粘性流体の流れが生じる部分に設けられ、前記電気粘性流体に電界をかける電極と、を含んでなるサスペンション制御装置であって、前記制御装置は、前記車両挙動検出部分の検出結果に基づいて前記減衰力を可変に調整するための高電圧指令値を求める指令制御装置と、前記指令制御装置から出力される前記高電圧指令値に基づいて前記電極に印加する高電圧をフィードバック制御する高電圧制御装置と、前記高電圧制御装置の内部温度を検出する温度検出装置と、を備えており、前記高電圧制御装置は、前記高電圧指令値に基づいて前記電極に印加する高電圧の充電制御を行うための変圧器制御信号と前記高電圧の放電制御を行うためのカスコード制御信号とを出力する充電・放電コントローラと、前記充電・放電コントローラからの変圧器制御信号に従って前記電極に印加する高電圧の変圧制御を行う変圧器と、前記充電・放電コントローラからのカスコード制御信号に従って前記電極に印加された高電圧の放電制御を行うＨＶカスコードと、を有し、前記充電・放電コントローラは、前記ＨＶカスコードの発熱に伴う温度状態を前記温度検出装置による内部温度を含めて演算する温度状態演算装置と、前記温度状態演算装置で求めた前記ＨＶカスコードの温度状態が閾値となる温度状態を超えたときに前記高電圧指令値に基づいた前記高電圧の値を低減させる電圧低減装置と、を含んで構成されている。

　第２の態様としては、前記第１の態様において、前記温度状態演算装置は、前記ＨＶカスコードの放電により消費される消費電力と前記温度検出装置による内部温度とから前記ＨＶカスコードの温度状態を演算する構成としている。第３の態様としては、前記第１または第２の態様において、前記電圧低減装置は、前記高電圧指令値に基づいた前記高電圧の値に対し所定のゲインを乗算して前記高電圧を低減させる構成としている。

　尚、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

　本願は、２０１７年６月２８日付出願の日本国特許出願第２０１７－１２６１０３号に基づく優先権を主張する。２０１７年６月２８日付出願の日本国特許出願第２０１７－１２６１０３号の明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約書を含む全開示内容は、参照により本願に全体として組み込まれる。

　１　車体（車両の相対移動する部材）　２　車輪（車両の相対移動する部材）　４　サスペンション装置　６　ばね上加速度センサ（車両挙動検出部分）　７　ばね下加速度センサ（車両挙動検出部分）　８　制御装置　９　指令制御装置　１１　高電圧制御装置　１３　充電・放電コントローラ　１４　変圧器　１５　ＨＶカスコード　１６　温度センサ（温度検出装置）　２１　ＥＲダンパ（減衰力調整式緩衝器）　２２　ＥＲ流体（電気粘性流体）　２３　内筒（シリンダ）　２４　外筒（シリンダ）　２７　ピストン　３０　ピストンロッド　３６　電極筒（電極）

Claims

　サスペンション制御装置であって、該サスペンション制御装置は、
　車両の挙動を検出する車両挙動検出部分と、
　前記車両の相対移動する２部材間に設けられた減衰力調整式緩衝器と、
　前記車両挙動検出部分の検出結果に基づいて前記減衰力調整式緩衝器の減衰力を調整する制御装置と、を有し、
　前記減衰力調整式緩衝器は、電気粘性流体が封入されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に挿入されたピストンと、該ピストンに連結されて前記シリンダの外部に延出するピストンロッドと、前記シリンダ内の前記ピストンの移動によって前記電気粘性流体の流れが生じる部分に設けられ、前記電気粘性流体に電界をかける電極と、を含み、
　前記制御装置は、
　前記車両挙動検出部分の検出結果に基づいて前記減衰力を可変に調整するための高電圧指令値を求める指令制御装置と、
　前記指令制御装置から出力される前記高電圧指令値に基づいて前記電極に印加する高電圧をフィードバック制御する高電圧制御装置と、
　前記高電圧制御装置の内部温度を検出する温度検出装置と、を備えており、
　前記高電圧制御装置は、
　前記高電圧指令値に基づいて前記電極に印加する高電圧の充電制御を行うための変圧器制御信号と前記高電圧の放電制御を行うためのカスコード制御信号とを出力する充電・放電コントローラと、
　前記充電・放電コントローラからの変圧器制御信号に従って前記電極に印加する高電圧の変圧制御を行う変圧器と、
　前記充電・放電コントローラからのカスコード制御信号に従って前記電極に印加された高電圧の放電制御を行うＨＶカスコードと、を有し、
　前記充電・放電コントローラは、
　前記ＨＶカスコードの発熱に伴う温度状態を前記温度検出装置による内部温度を含めて演算する温度状態演算装置と、
　前記温度状態演算装置で求めた前記ＨＶカスコードの温度状態が閾値となる温度状態を超えたときに、前記高電圧指令値に基づいた前記高電圧の値を低減させる電圧低減装置と、を含んで構成されていることを特徴とするサスペンション制御装置。
　請求項１に記載のサスペンション制御装置において、
　前記温度状態演算装置は、前記ＨＶカスコードの放電により消費される消費電力と、前記温度検出装置による内部温度とから、前記ＨＶカスコードの温度状態を演算することを特徴とするサスペンション制御装置。
　請求項１または２に記載のサスペンション制御装置において、
　前記電圧低減装置は、前記高電圧指令値に基づいた前記高電圧の値に対し所定のゲインを乗算して前記高電圧を低減させることを特徴とするサスペンション制御装置。