JP2007118714A - Vehicle damping device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般に車両制振装置に関し、より詳細には、アクチュエータにより減衰力を発生させる電磁アブソーバを備える車両制振装置に関する。 The present invention generally relates to a vehicle vibration damping device, and more particularly to a vehicle vibration damping device including an electromagnetic absorber that generates a damping force by an actuator.
自動車のサスペンションは、車体の質量を支持するとともに、路面不整などによる振動を緩和して、乗り心地を向上し、車体の各部に加わる動的荷重の軽減を行い、走行安定性を向上させる。サスペンションを構成する要素にショックアブソーバがあり、車両のバネ上とバネ下の減衰力をアクチュエータにより調整する電磁アブソーバが知られている。 The suspension of an automobile supports the mass of the vehicle body, reduces vibrations due to road surface irregularities, etc., improves the ride comfort, reduces the dynamic load applied to each part of the vehicle body, and improves running stability. A shock absorber is an element that constitutes a suspension, and an electromagnetic absorber that adjusts damping force of a vehicle on a spring and under a spring by an actuator is known.
上記のような、いわゆるアクティブな電磁アブソーバでは、アクチュエータに電力を供給する電源が必要となる。例えば、特許文献1には、電池によるコイルへの電圧印加により電磁ダンパをアクティブに動作させる電磁サスペンション制御装置が開示されている。
しかしながら、例えば高周波振動を抑える乗り心地制御と、低周波振動を抑える姿勢制御とでは、電源に要求される応答性や蓄電量が異なるため、一種類の電源から電力供給を受ける電磁アブソーバでは、応答特性や最大減衰力などが限定されてしまう。 However, for example, the ride quality control that suppresses high-frequency vibration and the attitude control that suppresses low-frequency vibration have different responsiveness and power storage requirements for the power supply. Characteristics and maximum damping force are limited.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、電磁アブソーバの駆動源として複数種類の電源を設け、状況に応じた適切な電源を選択することができる車両制振装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a vehicle damping device that can provide a plurality of types of power sources as a drive source of an electromagnetic absorber and can select an appropriate power source according to the circumstances. There is to do.
本発明のある態様は、高応答性を有し小容量のキャパシタと、低応答性を有し大容量のバッテリと、前記キャパシタまたは前記バッテリのいずれか一方に切り換えて電力供給を受けて動作する電磁アブソーバと、を備える車両制振装置を提供する。 An aspect of the present invention operates by receiving power supply by switching to either one of the capacitor or the battery and a capacitor having high response and a small capacity, a battery having low response and a large capacity. Provided is a vehicle vibration control device including an electromagnetic absorber.
この態様によれば、電磁アブソーバの駆動源として、互いに特性が異なる二種類の電源を設けたので、状況に応じた適切な特性を有する電源を選択することができる。 According to this aspect, since two types of power supplies having different characteristics are provided as the drive source of the electromagnetic absorber, it is possible to select a power supply having appropriate characteristics according to the situation.
本発明の別の態様も、車両制振装置に関する。この装置は、相対変位する2つの部材を組み合わせてなり伸縮動する伸縮部材と、コイルまたは磁石の一方が前記伸縮部材の伸縮動により駆動されるように構成され、これにより前記コイルに生じる起電力によって減衰力を発生するアクチュエータとを備える電磁アブソーバと、キャパシタと、前記キャパシタより容量の大きいバッテリと、前記キャパシタまたは前記バッテリから電力供給を受けて前記アクチュエータを駆動するドライバと、車両状態量を検出する車両状態量検出手段と、検出された車両状態量を参照して前記ドライバに駆動信号を送り、前記伸縮部材を能動的に変位させるアクティブ制御手段と、前記車両状態量を参照して、前記キャパシタまたは前記バッテリのいずれか一方を選択して前記ドライバに接続する電源切換判定手段と、を備えることを特徴とする。 Another aspect of the present invention also relates to a vehicle vibration damping device. This device is configured such that two members that are relatively displaced are combined to expand and contract, and one of a coil or a magnet is driven by the expansion and contraction of the expansion and contraction member, thereby generating an electromotive force generated in the coil. An electromagnetic absorber including an actuator that generates a damping force by a capacitor, a capacitor, a battery having a larger capacity than the capacitor, a driver that receives power supply from the capacitor or the battery and drives the actuator, and detects a vehicle state quantity Vehicle state quantity detecting means, an active control means for sending a drive signal to the driver with reference to the detected vehicle state quantity and actively displacing the telescopic member, and referring to the vehicle state quantity, Power supply switching to select either capacitor or battery and connect to the driver Characterized in that it comprises a constant means.
この態様によれば、車両状態量の検出値を参照して、キャパシタとバッテリのいずれかを選択して、電磁アブソーバのドライバに電力を供給するようにしたので、車両状態に応じた特性を有する電源を使用してアクティブ制御を実行することができる。ここで、「車両状態量」には、例えば、伸縮部材のストローク量や車体の上下加速度が含まれる。 According to this aspect, with reference to the detected value of the vehicle state quantity, either the capacitor or the battery is selected and the electric power is supplied to the driver of the electromagnetic absorber. Active control can be performed using a power supply. Here, the “vehicle state amount” includes, for example, the stroke amount of the telescopic member and the vertical acceleration of the vehicle body.
電源切換判定手段は、高周波振動を抑えるときは前記キャパシタを選択し、低周波振動を抑えるときは前記バッテリを選択するようにしてもよい。こうすると、高周波振動を制振する乗り心地制御を重視するときは、キャパシタを選択して高応答かつ低電力ですむ制御を実行し、低周波振動を制振する姿勢制御を重視するときは、バッテリに切り換えて低応答かつ高電力を必要とする制御を実行することができる。 The power supply switching determination means may select the capacitor when suppressing high-frequency vibration, and select the battery when suppressing low-frequency vibration. In this way, when emphasizing ride comfort control that suppresses high frequency vibration, select a capacitor to execute control that requires high response and low power, and when emphasizing attitude control that suppresses low frequency vibration, Control that requires low response and high power can be executed by switching to the battery.
車両制振装置は、前記キャパシタの蓄電量を検出する蓄電量検出手段をさらに備えてもよい。この場合、前記アクティブ制御手段は、前記キャパシタの蓄電量が低下したとき、予め準備されているアクチュエータの回生可能な制御領域を表したマップを参照して、前記アクチュエータが回生エネルギーを発生するように前記ドライバに駆動信号を送るようにする。 The vehicle vibration control device may further include a storage amount detection unit that detects a storage amount of the capacitor. In this case, the active control means refers to a map that represents a control area of the actuator that can be regenerated in advance when the charged amount of the capacitor decreases, so that the actuator generates regenerative energy. A drive signal is sent to the driver.
これによれば、乗り心地制御のように高周波振動を抑えるためにキャパシタが選択されたものの、キャパシタの蓄電量が不足するときには、アクティブ制御手段が、回生可能な制御領域でアクチュエータを駆動する回生制御を実行するので、回生効率が高くなり、またバッテリの電力消費を抑えることができる。 According to this, although a capacitor is selected to suppress high-frequency vibration as in ride comfort control, when the amount of electricity stored in the capacitor is insufficient, the active control means drives the actuator in a regenerative control region. Therefore, the regeneration efficiency is increased and the power consumption of the battery can be suppressed.
電源切換判定手段は、前記キャパシタの蓄電量が定格容量に達したとき、前記ドライバを接地するようにしてもよい。これによって、過剰な電源回生によるキャパシタの損傷を避けることができる。 The power supply switching determination means may ground the driver when the amount of charge stored in the capacitor reaches a rated capacity. Thereby, damage to the capacitor due to excessive power regeneration can be avoided.
車両状態量検出手段は車体の振動の振幅を検出し、前記電源切換判定手段は、検出された振幅が所定値以上になったとき、前記キャパシタと前記バッテリを直列にして前記ドライバに接続するようにしてもよい。これによると、例えば、車体振動の振幅が大きく早期に振動を抑えたいときなどに、瞬間的ながら大電流の制御を実行することができる。 The vehicle state quantity detection means detects the vibration amplitude of the vehicle body, and the power supply switching determination means connects the capacitor and the battery in series to the driver when the detected amplitude exceeds a predetermined value. It may be. According to this, for example, when the amplitude of the vehicle body vibration is large and it is desired to suppress the vibration at an early stage, the control of a large current can be executed instantaneously.
本発明によれば、電磁アブソーバの駆動源として互いに特性が異なる二種類の電源を設けたので、状況に応じた適切な特性を有する電源を選択することができる。 According to the present invention, since two types of power supplies having different characteristics are provided as drive sources for the electromagnetic absorber, it is possible to select a power supply having appropriate characteristics according to the situation.
本発明の一実施形態は、車両の各車輪に配置された電磁アブソーバに電力を供給する電源として、キャパシタとバッテリの両方を備えた車両制振装置に関する。以下、実施の形態をもとに本発明を説明する。 One embodiment of the present invention relates to a vehicle vibration control device including both a capacitor and a battery as a power source for supplying power to an electromagnetic absorber disposed on each wheel of the vehicle. Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments.
図1は、本発明の一実施形態に係る車両制振装置を備えた四輪の車両10の模式図である。車両10の車体12と各車輪14FR、14FL、14RR、14RL(以下、これらを「車輪14」と総称する)の間には、コイルスプリング54FR、54FL、54RR、54RL(以下、これらを「コイルスプリング54」と総称する)と、モータ16FR、16FL、16RR、16RL(以下、これらを適宜「モータ16」と総称する)と伸縮部材18FR、18FL、18RR、18RL(以下、これらを「伸縮部材18」と総称する)を直列に配置した電磁アブソーバ90FR、90FL、90RR、90RL(以下、これらを「電磁アブソーバ90」と総称する)とで構成される車両制振装置が装着されている。符号FR、FL、RR、RLは、それぞれ車両10の右前、左前、右後、左後の位置を表している。
FIG. 1 is a schematic view of a four-
なお、図1では、電磁アブソーバ90を平面的に配置して描いているが、実際の車両においては、サスペンションの機能を発揮するために適切な空間配置で、例えばナックル、タイロッド、アッパーアーム、ロアアームなどの他の部品と既知の方法で組み合わせて構成される。
In FIG. 1, the
コイルスプリング54は、路面からの振動が車輪14から車体12に直接的に伝達されることを防止する。電磁アブソーバ90は、モータ16の力制御により車両のバネ上とバネ下の間に減衰力を発生させる。なお、本明細書において、コイルスプリング54により支えられる部材の位置を「バネ上」と呼び、コイルスプリング54により支えられていない部材の位置を「バネ下」と呼ぶ。すなわち、バネ上は車体12側であり、バネ下は車輪14側である。
The
コイルスプリング54と電磁アブソーバ90とは、一体的に構成されることが主に省スペースの観点から好ましいが、別々に設けられていてもよい。電磁アブソーバ90の詳細な構造については、図2を参照して後述する。
The
車体には、電子制御装置100(以下「ECU100」と表記する)が接地されている。ECU100は、車両10の各部に備えられた種々のセンサからの情報を基に、車両10の挙動を制御する。
An electronic control device 100 (hereinafter referred to as “ECU 100”) is grounded to the vehicle body. The ECU 100 controls the behavior of the
図2は、モータ16と伸縮部材18とから構成される電磁アブソーバ90の構造をより詳細に示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the structure of the
モータ16は例えばDC回転モータであり、主に、鉄心にコイルを巻回したステータと、円筒表面に磁石を貼設し回転可能に支持されたロータとから構成される。モータ16のロータと結合されている出力軸36は、ボールネジ44と一体的に構成されている。出力軸36とボールネジ44とは、カップリングを介して同軸に結合されていてもよい。出力軸36は、ロッド42内部においてベアリング40によって回転可能に支持されている。
The
ボールネジ44、ロッド42、アウターシェル50およびピストン78は、同軸に配置されている。ボールネジ44は、ボール通路を内部に形成してなるボールネジナット46と、ボール通路内を循環する複数個のボール48を挟んでボールネジ機構を形成している。ボール48がボールネジ44およびボールネジナット46の間で転動接触することにより、ピストン78の直動運動とボールネジ44の回転運動が相互に高効率で変換される。
The
ボールネジナット46は、ピストン78の上部と接続固定されており、ピストン78はアウターシェル50と同軸に接続されている。アウターシェル50は、ベアリング56および58によってロッド42の外周に対して摺動可能に支持されている。
The
アウターシェル50は、ロッド42との間に配置されたダストシール76を有している。ダストシール76は、アウターシェル50とロッド42の間をシールして、アウターシェル50内にゴミなどの異物が侵入することを防止している。
The
アウターシェル50の下部には、第2取り付け部60が設けられる。第2取り付け部60は、車輪14から延びる図示しないロアアームに取り付けられる箇所であり、サスペンションと車輪14とを連結する役割を果たす。
A
第1取り付け部28は、車体12に取り付けられる箇所であり、サスペンションと車体12とを連結する役割を果たす。第1取り付け部28とロッド42の接続部分には、緩衝機能を持つ環状のストッパー82が設けられており、アウターシェル50の上端部と第1取り付け部28とが直接接触することを防止する。アウターシェル50の可動範囲は、ストッパー82とダストシール76とによって規定される。
The
アウターシェル50の外周部には、外周を取り囲むようにしてスプリングシート52が設けられている。スプリングシート52と第1取り付け部28近傍の車体面との間には、コイルスプリング54が縮設され、予め所定の加重を与えられる。
A
コイルスプリング54は、車両10のバネ上部分の重量を支持し、その弾性力によって路面からの振動や衝撃が車輪14を通して車体12に伝わらないようにする。コイルスプリング54の弾性力による車体12の上下振動は、電磁アブソーバ90で発生される減衰力により減衰される。
The
なお、本実施形態では、ボールネジ44が車両のバネ上に、ボールネジナット46が車両のバネ下に設けられる例について説明するが、逆に、ボールネジ44が車両のバネ下に、ボールネジナット46が車両のバネ上に設けられてもよい。また、本実施形態では電磁アブソーバ90は、モータ16が車体の内部に、伸縮部材18が車体下部に突き出すようにして設置される例について説明するが、モータ16も車体下部に突出するように設置されてもよい。
In this embodiment, an example in which the
次に、電磁アブソーバ90の機能について説明する。路面の凹凸などの外部入力によって車輪14が上下動すると、アウターシェル50がロッド42に対して相対運動することによりコイルスプリング54が伸縮する。すると、ピストン78が先端のボールネジナット46に対してボールネジ44が相対回転し、これによって出力軸36が回転する。これにより、ロータとステータの間、すなわち磁石とコイルとの間に相対運動が発生することでコイルに起電力が生じるので、モータ16は発電機として作用する。コイルに電流が流れることにより、電磁アブソーバ90は、ロッド42とアウターシェル50の相対速度、すなわちロータの回転速度に応じた減衰力を発生する。これによって、車体の振動を減衰させることができる。
Next, the function of the
また、モータ16に外部から電力を供給して出力軸36を回転させると、ボールネジ44がボールネジナット46に対して相対回転する。すると、ボールネジナット46にピストン78を介して接続されているアウターシェル50が、ロッド42に対して下方に押し下げられ、又は上方に引き上げられる。これによって、アウターシェル50とロッド42は、モータ16により制御される伸縮部材として機能する。車体の上下方向の加速度に応じてモータ16のコイルに印加する電流を設定するようにすれば、アウターシェル50を能動的に伸縮させて減衰力を調整することができる。
Further, when electric power is supplied from the outside to the
このような電磁アブソーバ90には、振動エネルギーを回生してバッテリを充電したり、モータを発電機として使用する場合、電磁アブソーバに電気エネルギーを与える必要はなく、消費電力を低く抑えることができる。また、回路に流れる電流を計測することによって、電磁アブソーバで発生している力の計測が可能になるというような、従来のオイルダンパでは不可能な特長がある。
In such an
電磁アブソーバ90のバネ上には、車体の上下加速度を検出するGセンサ128が設置される。また、伸縮部材18のストローク量、すなわち、ロッド42とアウターシェル50の相対変位量を検出するストロークセンサ130も設置される。Gセンサ128、ストロークセンサ130の検出信号は、図1のECU100に送られる。
モータ16は、ドライバ20から電力供給を受ける。ドライバ20は、モータ駆動用制御プログラムや各種定数などのデータを記憶するROM、モータ駆動用制御プログラムを実行し、ドライバの制御を司るとともにECU100との通信制御を行うCPU、CPUの演算結果などを一時的に記憶するRAM、モータ駆動用の信号生成器などを備えて構成されている。
The
ドライバ20は、キャパシタ30および鉛蓄電池などのバッテリ32と接続されており、モータ駆動用の電力の供給を受ける。この回路には、ドライバ20とキャパシタ30およびバッテリ32の接続を切り換え可能な第1スイッチ22、第2スイッチ24が設けられている。アーススイッチ26は、回路を接地するためのスイッチである。これらのスイッチ22、24、26は、後述するスイッチ駆動回路からの信号に応じて切り換え可能である。
The
第1スイッチ22の可動片22cを接点22aと接続し、第2スイッチ24の可動片24cを接点24aから離すと、ドライバ20とキャパシタ30が接続される。第1スイッチ22の可動片22cを接点22bと接続し、第2スイッチ24の可動片24cを接点24bに接続すると、ドライバ20とバッテリ32が接続される。第1スイッチ22の可動片22cを接点22bと接続し、第2スイッチ24の可動片24cを接点24aと接続すると、キャパシタ30とバッテリ32が直列にドライバ20に接続される。
When the movable piece 22c of the
一例として、キャパシタの静電容量は100〜1000F、バッテリの蓄電量は100Ah程度である。キャパシタとバッテリの一般的な特性として、キャパシタは応答性が高いものの容量はバッテリより小さい。反対に、バッテリは応答性が低いが容量はキャパシタより大きい。そこで、本実施形態では、上記第1スイッチ22および第2スイッチ24を適宜切り換えることによって、キャパシタ30とバッテリ32を使い分けるようにする。
As an example, the capacitance of the capacitor is 100 to 1000 F, and the charged amount of the battery is about 100 Ah. As a general characteristic of a capacitor and a battery, although the capacitor has high responsiveness, the capacity is smaller than that of the battery. Conversely, the battery is less responsive but has a larger capacity than the capacitor. Therefore, in the present embodiment, the
図3は、ECU100と各種センサおよびスイッチの関係を表す機能ブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのCPUやメモリをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。
FIG. 3 is a functional block diagram showing the relationship between the
ヨーレートセンサ120は、車体のヨーレートを検出し、ステアリング角センサ122は、運転者によるステアリングホイールの操舵角を検出する。操舵判定部102は、ヨーレートセンサ120、ステアリング角センサ122からの検出信号に基づいて、車両が操舵中であるか否かを判定する。
The
キャパシタ蓄電量検出回路124はキャパシタ30の蓄電量を検出し、バッテリ蓄電量検出回路126はバッテリ32の蓄電量を検出する。検出されたキャパシタ30およびバッテリ32の蓄電量は、蓄電量判定部104に送られる。
The capacitor storage
アクティブ制御部108は、電磁アブソーバ90をアクティブ制御する。具体的には、Gセンサ128およびストロークセンサ130からの情報を基に、車体の振動を効果的に減衰するように、電磁アブソーバ90のモータ16を駆動して所望の減衰力を発生させる。この際、例えばスカイフック理論を用いて必要な減衰力を算出するようにしてもよい。アクティブ制御部108は、算出された減衰力をモータ16に発生させるよう、ドライバ20へ駆動信号を送る。
The
蓄電量判定部104は、アクティブ制御部108の算出した減衰力を受け取るとともに、キャパシタ30およびバッテリ32の蓄電量を受け取る。そして、キャパシタ30およびバッテリ32の蓄電量が、アクティブ制御部108の算出した減衰力をモータ16に発生させるために十分であるか不足しているかを判定し、その結果を電源切換判定部106に送る。
The storage
電源切換判定部106は、操舵判定部102および蓄電量判定部104からの情報を基に、ドライバ20にキャパシタ30を接続するか、バッテリ32を接続するか、キャパシタ30とバッテリ32の両方を接続するか、またはドライバ20を接地するかを決定する。そして、その決定に基づいて、スイッチ駆動回路112に対して指令信号を送る。スイッチ駆動回路112は、指令信号にしたがって、図2の第1スイッチ22、第2スイッチ24およびアーススイッチ26を切り換える。
Based on information from the
マップ記憶部110は、アクティブ制御部108が回生制御を実施する際に参照するマップを格納する。このマップおよび回生制御の内容については、図4ないし図6を参照して詳細に後述する。
The
電源切換判定部106は、例えば以下のような基準によって、ドライバ20に接続する電源を判定する。例えば、低周波振動を抑えることを目的とする乗り心地の制御を実行するには、高応答の電源が必要となるが、電力は小さくてよい。これに対し、高周波振動を抑えることを目的とする姿勢制御や操縦性向上のための制御を実行するには、大電力を必要とするが、乗り心地制御に比べれば応答性は多少低くてもよい。そのため、電源切換判定部106は、乗り心地制御時はキャパシタを、姿勢制御時はバッテリを選択する。
The power supply
乗り心地制御を実行しているとき、電源回生が多く行われ、キャパシタの静電容量をオーバーしてしまうと、キャパシタに不具合が生じうる。そこで、電源切換判定部106は、キャパシタの蓄電量が静電容量に近づいたら、アーススイッチ26を作動させて、キャパシタに電流が流れないようにする。逆に、キャパシタの蓄電量が不足する場合には、回生電力を積極的に使うようにする。
When the ride comfort control is executed, if the power supply is regenerated frequently and the capacitance of the capacitor is exceeded, a malfunction may occur in the capacitor. Therefore, the power supply
また、モータの制御力は、コイルに流れる電流の大きさで決まるため、制振効果を高めるために大きな制御力を必要とする場合は、キャパシタとバッテリを直列にしてドライバに接続し、大電力をモータに供給する。 In addition, since the control force of the motor is determined by the magnitude of the current flowing in the coil, if a large control force is required to enhance the damping effect, a capacitor and a battery are connected in series to the driver, Is supplied to the motor.
図4は、マップ記憶部110に記憶されている回生領域を表したマップの一例を示す。横軸は、ストロークセンサ130の検出値を微分して得られるストローク速度を表し、縦軸は、モータ16が発生する制御力を表す。
FIG. 4 shows an example of a map representing the regenerative area stored in the
電磁アブソーバ90、つまりモータ16の制御力fとストローク速度vの対応関係は、図4に示すようになる。図中の「アクティブ制御領域」は、電磁アブソーバのモータが本来のモータとして動作する領域であり、「回生領域」はモータが減衰力を生じる領域である。すなわち、回生領域では電磁アブソーバが発電機として動作し、車体の振動エネルギーを回生可能となり、アクティブ制御領域では、ドライバから電力をモータに供給して制御力を増加させている。回生領域であれば、電力を供給することなく減衰力を調整可能である。
The correspondence relationship between the
モータの発生する制御力の最大値は、モータに供給可能な最大電流値で決定される。また、回生可能な領域は、直線f=cvにより定まり、この係数cは、モータの固有の値である逆起電圧定数で決定される。 The maximum value of the control force generated by the motor is determined by the maximum current value that can be supplied to the motor. The regenerative region is determined by a straight line f = cv, and the coefficient c is determined by a counter electromotive voltage constant that is a unique value of the motor.
図5は、通常制御時の制御軌跡の一例を示す。アクティブ制御部は、バネ上のGセンサの検出値を積分するか、またはストロークセンサの検出値を微分してバネ上の絶対速度を算出し、これに適当なゲインをかけることで、モータの駆動指令値を算出する力制御を実施している。通常時、アクティブ制御部は、算出した制御力を発揮するように、アクティブ制御領域と回生領域の両方を使用して制御を行う(図5を参照)。つまり、この場合、電力の消費と回生による充電が交互に繰り返されている。 FIG. 5 shows an example of a control locus during normal control. The active control unit integrates the detection value of the G sensor on the spring or calculates the absolute speed on the spring by differentiating the detection value of the stroke sensor and applies an appropriate gain to drive the motor. Force control is performed to calculate the command value. In normal times, the active control unit performs control using both the active control region and the regeneration region so as to exert the calculated control force (see FIG. 5). That is, in this case, power consumption and regenerative charging are alternately repeated.
図6は、回生制御時の軌跡の一例を示す。回生制御時には、アクティブ制御部は、できるだけ回生領域内でモータを動作させるように制御する。例えば、図6中の「A」、「B」のような駆動指令値が算出された場合は、同一のストローク速度で回生領域に含まれる値となるように、図4に示したマップを参照して制御力fの駆動指令値を変更する。つまり、駆動指令値Aは制御力を減少されて指令値A’に変更され、駆動指令値Bは制御力を増加されて指令値B’に変更される。駆動指令値Cのように、もとから回生領域内にある指令値は、そのまま出力される。これによって、図6のように回生領域内を移動する制御軌跡が描かれる。 FIG. 6 shows an example of a locus during regenerative control. During regenerative control, the active control unit controls the motor to operate in the regenerative region as much as possible. For example, when drive command values such as “A” and “B” in FIG. 6 are calculated, refer to the map shown in FIG. 4 so that the values are included in the regeneration region at the same stroke speed. Thus, the drive command value of the control force f is changed. That is, the drive command value A is reduced to a command value A ′ by reducing the control force, and the drive command value B is changed to a command value B ′ by increasing the control force. Like the drive command value C, the command value originally in the regeneration region is output as it is. As a result, a control trajectory that moves within the regeneration region is drawn as shown in FIG.
このように制御することで、一時的に制振性能が低下するものの、キャパシタに電荷を蓄えることができる。アクティブ制御部は、キャパシタの蓄電量が所定値まで達すると、回生制御を終了して通常の制御に復帰する。 By controlling in this way, electric charge can be stored in the capacitor although the damping performance is temporarily lowered. When the charged amount of the capacitor reaches a predetermined value, the active control unit ends the regenerative control and returns to normal control.
図7は、本実施形態による電源切換判定のフローチャートである。このフローチャートは、一定の時間間隔で、アクティブ制御部108によるモータ制御と並列に実行される。まず、操舵判定部102は、車両が操舵中であるか否かを判定する(S10)。操舵中でない場合(S10のN)、Gセンサで検出される車体の振動の振幅が所定値以下であるか否かを判定し(S12)、振幅が所定値以下で振動が小さいとき(S12のY)、乗り心地制御を実施することとし、電源切換判定部106は電源としてキャパシタを選択し、スイッチ駆動回路はキャパシタをドライバに接続するように各スイッチを切り換える(S14)。
FIG. 7 is a flowchart of power supply switching determination according to the present embodiment. This flowchart is executed in parallel with the motor control by the
続いてキャパシタ蓄電量検出回路124がキャパシタの蓄電量を検出し(S16)、蓄電量判定部104は、電磁アブソーバ90を駆動するのに十分な蓄電量があるか否かを判定する(S18)。十分であるとき(S18のN)、蓄電量判定部104は、さらに蓄電量が所定値以上であるか否かを判定する(S20)。所定値以上であれば(S20のY)、電源回生によりキャパシタの静電容量を超えてしまうおそれがあるので、アーススイッチ26を切り換えてドライバ20を接地する(S22)。所定値未満であるときは(S20のN)、S22をスキップする。電源切換判定部106は、高応答小電力モードで電磁アブソーバを制御するように、アクティブ制御部108に通信する(S26)。
Subsequently, the capacitor storage
S18で、キャパシタの蓄電量が不足する場合(S18のY)、電源切換判定部106は、回生領域のみで制御することを表すフラグを立て(S24)、その上で高応答、小電力モードで電磁アブソーバを制御するようにアクティブ制御部108に通信する。アクティブ制御部108は、これに応答してドライバ20に駆動信号を送る。
In S18, when the amount of power stored in the capacitor is insufficient (Y in S18), the power supply
S10において、車両が操舵中であったとき(S10のY)、または車体の振動が所定値より大きかったとき(S12のN)、姿勢制御を実施することとし、電源切換判定部106は電源としてバッテリを選択し、スイッチ駆動回路112はバッテリをドライバに接続するように各スイッチを切り換える(S30)。続いてバッテリ蓄電量検出回路126によりバッテリの蓄電量を検出し(S32)、蓄電量判定部104は、電磁アブソーバ90を駆動するのに十分な蓄電量があるか否かを判定する(S34)。十分でないとき(S34のN)、電源切換判定部106はスイッチ駆動回路112に対し、キャパシタ30とバッテリ32を直列接続するように指令する(S36)。十分であるときは(S34のY)、S36をスキップし、電源切換判定部106は、低応答大電力モードで電磁アブソーバを制御するように、アクティブ制御部108に通信する(S38)。
In S10, when the vehicle is being steered (Y in S10) or when the vibration of the vehicle body is greater than a predetermined value (N in S12), posture control is performed, and the power supply
以上説明したように、本実施形態によれば、電磁アブソーバのモータを駆動するドライバに電力を供給する電源として、キャパシタとバッテリの二種類の電源を切換可能に設けておき、高周波振動を制振する乗り心地制御を重視するときは、キャパシタに切り換えて高応答かつ低電力ですむ制御を実行し、低周波振動を制振する姿勢制御を重視するときは、バッテリに切り換えて低応答かつ高電力を必要とする制御を実行するようにした。これによって、車両状態に応じて適切な特性を有する電源を使用することができる。電源切換判定部によりキャパシタが選択されたもののキャパシタの蓄電量が不足するときには、アクティブ制御部は回生領域でモータを駆動する回生制御を実行するので、回生効率が高くなり、またバッテリの電力消費を抑えることができる。さらに、電源切換判定部によりバッテリが選択されたもののバッテリの蓄電量が不足するときは、バッテリとキャパシタを直列にドライバに接続するようスイッチを切り換えるので、瞬間的ながら大電流の制御を実行することができる。 As described above, according to the present embodiment, as a power source for supplying power to the driver that drives the motor of the electromagnetic absorber, two types of power sources, that is, a capacitor and a battery, can be switched to suppress high-frequency vibration. When emphasizing ride comfort control, switch to a capacitor to perform control that requires high response and low power.To focus on attitude control that suppresses low-frequency vibration, switch to a battery and switch to low response and high power. The control that needs to be executed. As a result, it is possible to use a power supply having appropriate characteristics according to the vehicle state. When the capacitor is selected by the power supply switching determination unit, but the amount of power stored in the capacitor is insufficient, the active control unit executes regenerative control that drives the motor in the regenerative region, so that the regenerative efficiency is increased and the battery power consumption is reduced. Can be suppressed. Furthermore, when the battery is selected by the power supply switching determination unit, but the amount of electricity stored in the battery is insufficient, the switch is switched so that the battery and the capacitor are connected in series to the driver, so that a large current control is executed instantaneously. Can do.
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、そのような変形例について述べる。 The present invention has been described above based on the embodiment. It should be understood by those skilled in the art that these embodiments are exemplifications, and that various modifications can be made to the combination of each component and each processing process, and such modifications are also within the scope of the present invention. Hereinafter, such modifications will be described.
実施の形態では、キャパシタとバッテリの切り換えに際し操舵中か否かの判定、および車体の振動の振幅が所定値以上か否かの判定をしている。しかしながら、例えば高車速では遠心力が増大して制振に大電力が必要となるので、図7のS12の判定の後に車速を判定するステップを設け、車速が低いときはキャパシタ、車速が高いときはバッテリを選択するようにしてもよい。 In the embodiment, it is determined whether or not steering is in progress when switching between the capacitor and the battery, and whether or not the vibration amplitude of the vehicle body is greater than or equal to a predetermined value. However, for example, at high vehicle speed, the centrifugal force increases and a large amount of power is required for vibration suppression. Therefore, a step of determining the vehicle speed is provided after the determination of S12 in FIG. 7, and when the vehicle speed is low, the capacitor is high. May select a battery.
車体に設置されるバッテリは、アクティブ制御専用のものであっても、他のシステム(例えば、電動パワーステアリングシステムや電気制御ブレーキシステム)との共用であってもよい。後者の場合、他のシステムがバッテリを使用して動作しており、かつアクティブ制御に大電流が必要でないときは、電源切換判定部は、キャパシタから電力供給を受けるように第1スイッチおよび第2スイッチを切り換え、他のシステムとの電源干渉を回避するようにしてもよい。 The battery installed in the vehicle body may be dedicated for active control or may be shared with other systems (for example, an electric power steering system or an electrically controlled brake system). In the latter case, when another system is operating using a battery and a large current is not required for active control, the power supply switching determination unit receives the power supply from the capacitor and the second switch. The switch may be switched to avoid power supply interference with other systems.
10 車両、 12 車体、 14 車輪、 16 モータ、 18 伸縮部材、 20 ドライバ、 22、24、26 スイッチ、 30 キャパシタ、 32 バッテリ、 36 出力軸、 42 ロッド、 50 アウターシェル、 90 電磁アブソーバ、 100 ECU、 102 操舵判定部、 104 蓄電量判定部、 106 電源切換判定部、 108 アクティブ制御部、 110 マップ記憶部、 112 スイッチ駆動回路、 124 キャパシタ蓄電量検出回路、 126 バッテリ蓄電量検出回路、 128 Gセンサ、 130 ストロークセンサ。 10 vehicle, 12 vehicle body, 14 wheel, 16 motor, 18 telescopic member, 20 driver, 22, 24, 26 switch, 30 capacitor, 32 battery, 36 output shaft, 42 rod, 50 outer shell, 90 electromagnetic absorber, 100 ECU, 102 steering determination unit, 104 storage amount determination unit, 106 power supply switching determination unit, 108 active control unit, 110 map storage unit, 112 switch drive circuit, 124 capacitor storage amount detection circuit, 126 battery storage amount detection circuit, 128 G sensor, 130 Stroke sensor.
Claims (6)
低応答性を有し大容量のバッテリと、
前記キャパシタまたは前記バッテリのいずれか一方に切り換えて、電力供給を受けて動作する電磁アブソーバと、
を備えることを特徴とする車両制振装置。 A highly responsive and small-capacitance capacitor;
Low response and large capacity battery,
An electromagnetic absorber that operates by receiving power supply by switching to either the capacitor or the battery;
A vehicle vibration control device comprising:
キャパシタと、
前記キャパシタより容量の大きいバッテリと、
前記キャパシタまたは前記バッテリから電力供給を受けて前記アクチュエータを駆動するドライバと、
車両状態量を検出する車両状態量検出手段と、
検出された車両状態量を参照して前記ドライバに駆動信号を送り、前記伸縮部材を能動的に変位させるアクティブ制御手段と、
前記車両状態量を参照して、前記キャパシタまたは前記バッテリのいずれか一方を選択して前記ドライバに接続する電源切換判定手段と、
を備えることを特徴とする車両制振装置。 It is configured such that one of the coil and the magnet is driven by the expansion and contraction movement of the expansion / contraction member by combining the two members that are displaced relative to each other, and the damping force is generated by the electromotive force generated in the coil. An electromagnetic absorber comprising a generating actuator;
A capacitor;
A battery having a larger capacity than the capacitor;
A driver that receives power from the capacitor or the battery and drives the actuator;
Vehicle state quantity detecting means for detecting a vehicle state quantity;
Active control means for sending a drive signal to the driver with reference to the detected vehicle state quantity and actively displacing the telescopic member;
Referring to the vehicle state quantity, selecting either one of the capacitor or the battery and connecting to the driver;
A vehicle vibration control device comprising:
前記アクティブ制御手段は、前記キャパシタの蓄電量が低下したとき、予め準備されているアクチュエータの回生可能な制御領域を表したマップを参照して、前記アクチュエータが回生エネルギーを発生するように前記ドライバに駆動信号を送ることを特徴とする請求項2に記載の車両制振装置。 A charge amount detecting means for detecting a charge amount of the capacitor;
The active control means refers to a map that represents a control area of the actuator that can be regenerated and that the actuator generates regenerative energy when the storage amount of the capacitor decreases. The vehicle vibration damping device according to claim 2, wherein a driving signal is sent.
前記電源切換判定手段は、検出された振幅が所定値以上になったとき、前記キャパシタと前記バッテリを直列にして前記ドライバに接続することを特徴とする請求項2または3に記載の車両制振装置。 The vehicle state quantity detection means detects the vibration amplitude of the vehicle body,
4. The vehicle vibration suppression according to claim 2, wherein the power supply switching determination unit connects the capacitor and the battery in series to the driver when the detected amplitude exceeds a predetermined value. 5. apparatus.
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