JP2007203886A - 集塵装置、及び集塵装置を備える車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】原動機が発生する電力を、車両減速時に利用して、車室外にある塵芥を集塵可能な集塵装置、及び集塵装置を備える車両を提供する。
【解決手段】車両1は、原動機として回転電機MG2を有し、回転電機MG2の回生制動により得られた電力の供給を受けて作動する集塵装置70を備えている。集塵装置70は、摩擦ブレーキ47から発生するブレーキカスなど車室外にある塵芥を集塵する。集塵装置70の作動に必要な電力を、車両減速時の回生制動により得られた電力により賄うことができるため、車両に搭載される電池や発電機を大型化することなく、車室外にある塵芥を集塵する集塵装置を備える車両を実現することができる。
【選択図】図1
【解決手段】車両1は、原動機として回転電機MG2を有し、回転電機MG2の回生制動により得られた電力の供給を受けて作動する集塵装置70を備えている。集塵装置70は、摩擦ブレーキ47から発生するブレーキカスなど車室外にある塵芥を集塵する。集塵装置70の作動に必要な電力を、車両減速時の回生制動により得られた電力により賄うことができるため、車両に搭載される電池や発電機を大型化することなく、車室外にある塵芥を集塵する集塵装置を備える車両を実現することができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、車室外にある塵芥を集塵する集塵装置と、これを備えた車両に関する。
ディスク式ブレーキやドラム式ブレーキ等、摩擦力により制動力を発生する摩擦ブレーキを備える車両にあっては、前述のブレーキを構成するブレーキパッドやブレーキシューといった部品が磨耗して「ブレーキカス」を生じることがあり、また、車輪にタイヤを備える車両においては、その減速時に、タイヤの表面が、路面との摩擦により削れて「タイヤカス」を生じることがある。このように、車両減速時に発生したタイヤカスやブレーキカスといった塵芥は、車両が走行した路面や、車両そのものを汚してしまい問題となっている。
これを対策するため、下記の特許文献1には、路上のゴミなどの車室外にある塵芥を集塵する機能を備えた自動車が提案されている。この自動車においては、原動機が発生する機械的動力、又はバッテリに蓄えられた電力により集塵装置(吸入モータ)を駆動することで、車室外にある塵芥を吸引し、ゴミ溜めに集塵している。
しかし、この特許文献1に記載の技術は、集塵装置(吸入モータ)の駆動を、原動機が発生する機械的動力により行っているため、原動機の作動中は、車両減速時以外でも、常に集塵装置が駆動されることとなる。すなわちタイヤカスやブレーキカスの集塵が必要ない時でも、原動機から集塵装置に機械的動力が入力されてしまい、これは車両の燃費を悪化させる要因となる。
また、特許文献1には、集塵装置の駆動を、バッテリの電力により行うことも示唆されており、集塵装置を車両減速時のみ作動するよう制御するとしても、車室外にある塵芥を吸引して集塵する集塵装置は、他の電装部品に比べて、格段に大きな電力を必要とするため、このような集塵装置を備える車両を実現するためには、車両に搭載されるバッテリや発電機(オルタネータ)を大型化する必要が生じてしまう。
そこで本発明は、原動機が発生する電力を、車両減速時に利用して、車室外にある塵芥を集塵可能な集塵装置、及び集塵装置を備える車両を提供する。
本発明の車両は、回生制動により得られた電力の供給を受けて作動し、車室外にある塵芥を集塵する集塵装置を備える。集塵装置の作動に必要な電力を、車両減速時の回生制動により得られた電力により賄うことができるため、車両に搭載される電池や発電機を大型化することなく、車室外にある塵芥を集塵する集塵装置を備える車両を実現することができる。
好ましくは、集塵装置は、回生制動を行っている時に作動するよう制御される。車両減速時に、回生制動により得られた電力を、そのまま集塵装置に供給することができるため、電池の残存容量を低下させることなく、集塵装置を作動させることができる。
また、好ましくは、車両は、摩擦力により制動力を発生する摩擦ブレーキを備えており、集塵装置は、摩擦ブレーキから発生する塵芥を集塵可能に配置されている。車両は、摩擦ブレーキが作動している時に、集塵装置が作動するよう制御されることが好適である。
本発明の集塵装置は、原動機として回転電機を備え、当該回転電機により回生制動が可能な車両に設けられ、回生制動により得られた電力の供給を受けて作動して、車室外にある塵芥を集塵する。集塵装置の作動に必要な電力を、車両減速時の回生制動により得られた電力により賄うことができるため、車両に搭載される電池や発電機を大型化することなく、車室外にある塵芥を集塵する集塵装置を備える車両を実現することができる。
好ましくは、集塵装置は、回生制動を行っている時に、作動するよう制御される。車両減速時に、回生制動により得られた電力を、そのまま集塵装置に供給することができるため、電池の残存容量を低下させることなく、集塵装置を作動させることができる。
また、好ましくは、集塵装置は、摩擦ブレーキから発生する塵芥を捕集可能に配置され、車両が摩擦ブレーキによる制動を行っている時に、作動するよう制御される。
本発明によれば、回生制動により得られた電力で、集塵装置を作動させて車室外にある塵芥を集塵することができる。
以下、本発明に係る実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。一例として、原動機として内燃機関と回転電機を備えるハイブリッド車両について説明する。
まず、本実施形態の集塵装置70と、これを備える車両1の構成について、図1を用いて説明する。図1には、車両1の概略構成を模式的に示している。車両1には、これを推進するため、車輪48を駆動する原動機として、内燃機関10と、発電可能な電動機である回転電機MG1,MG2が設けられている。これら原動機は、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御装置(以下、単に「ECU」と記す)により、協調して作動するよう制御される。
内燃機関10は、図示しない燃料噴射装置、点火装置、及びスロットルバルブを有しており、これら装置は、ECU60により制御されている。ECU60は、内燃機関10が発生する機械的動力を調整することができ、内燃機関10が発生した機械的動力は、クランク軸12から出力される。
一方、回転電機MG1及びMG2は、供給された電力を機械的動力に変換する電動機としての機能と、入力された機械的動力を電力に変換する発電機としての機能とを兼ね備えた、いわゆるモータジェネレータである。回転電機MG1は、主に発電機として用いられ、一方、回転電機MG2は、主に電動機として用いられる。これら機能の切換えと、回転電機MG1及びMG2が発生する機械的動力、又は回収する電力は、回転電機MG1及びMG2に、それぞれ対応して設けられたインバータ51,52により制御される。ECU60は、インバータ51,52を制御することで、それぞれ回転電機MG1,MG2の発生する機械的動力を調整することができる。回転電機MG1及びMG2が発生した機械的動力は、ロータ31,32にそれぞれ結合された回転軸31a,32aから出力される。一方、回転軸31a,32aから回転電機MG1及びMG2に入力された機械的動力は、ここで電力に変換されて、後述する二次電池56に回収することが可能となっている。
また車両1には、前述の内燃機関10と、回転電機MG1,MG2が出力した機械的動力を車輪に伝達する装置として、内燃機関10が出力した機械的動力を分割する遊星歯車機構20と、遊星歯車機構20から伝達された回転を減速しトルクを増大させる減速装置40と、減速装置40から伝達された機械的動力を左右の駆動軸46に分配して出力する差動装置45が設けられている。
遊星歯車機構20のプラネタリキャリア24には、内燃機関10のクランク軸12が、サンギア22には、回転電機MG1のロータ31が、リングギア28には、回転電機MG2のロータ32が結合されている。内燃機関10がクランク軸12から出力した動力は、遊星歯車機構20のプラネタリキャリア24からサンギア22に伝達される機械的動力と、リングギア28に伝達される機械的動力に分割される。内燃機関10からサンギア22に伝達された機械的動力は、回転電機MG1に伝達されて、ここで発電に供される。一方、内燃機関10からリングギア28に伝達された機械的動力は、回転電機MG2が出力した機械的動力と統合されて、リングギア28から減速装置40に伝達される。減速装置40から差動装置45に伝達された機械的動力は、ここで左右の駆動軸46に分配されて、車輪48を駆動する。
そして、車輪48の近傍には、ディスク式の摩擦ブレーキ47が設けられている。ディスク式の摩擦ブレーキ47は、車輪48と共に回転するブレーキディスク47aと、ブレーキペダル47fの操作に連動して作動するブレーキキャリパ47bと、ブレーキキャリパ47bに装着されたブレーキパッド47cを有している。ブレーキペダル47fを操作すると、ブレーキキャリパ47bがブレーキパッド47cを介してブレーキディスク47aを挟み込み、ここに摩擦力を生じさせる。この摩擦力により、摩擦ブレーキ47は、車輪48の運動エネルギを熱エネルギに変換して車輪48に制動力を生じさせる。なお、摩擦ブレーキは、このようなディスク式に限らず、ドラム式等、他の形式の摩擦ブレーキを用いることもできる。
なお、車両減速時に、制動力を得るため、このような摩擦ブレーキ47を作動させると、ブレーキディスク47aとの摩擦によりブレーキパッド47cが磨耗して「ブレーキカス」が生じる。また、各車輪48に装着されているタイヤ48tの表面が、路面との摩擦により削れて「タイヤカス」が生じる場合がある。
また、車両1には、前述の回転電機に供給する電力を貯蔵する二次電池56が設けられている。二次電池56は、回転電機MG1,MG2に対応して設けられたインバータ51,52に電気的に接続されており、このインバータ51,52を介して、それぞれ回転電機MG1,MG2との間で電力の授受が可能となっている。この電力の授受は、ECU60により制御される。
二次電池56は、ECU60が回転電機MG1,MG2を電動機として作動させる場合、回転電機MG1,MG2に電力を供給する。一方、ECU60が回転電機MG1,MG2を発電機として作動させる場合、二次電池56は、回転電機MG1,MG2で得られた電力(電気エネルギ)を、回収して蓄えることができる。
また、車両1には、二次電池56を監視するために電池監視ユニット58が設けられている。電池監視ユニット58は、二次電池56の温度や電圧、二次電池56の充放電電流などを監視しており、これら情報から二次電池56の残存容量(以下、SOCと記す)を算出している。電池監視ユニット58は、算出された二次電池56のSOCを出力している。
また、車両1には、アクセルペダルの操作量(以下、アクセル操作量と記す)を検出するアクセルポジションセンサ62が設けられており、このセンサ62は、検出されたアクセル操作量を出力している。また、車両1には、ブレーキペダルの操作量(以下、ブレーキ操作量と記す)を検出するブレーキペダルポジションセンサ64が設けられており、このセンサ64は、検出されたブレーキ操作量を出力している。
ECU60には、電池監視ユニット58から二次電池56のSOCが、アクセルポジションセンサ62からアクセル操作量が、ブレーキペダルポジションセンサ64からブレーキ操作量が、それぞれ入力される。ECU60は、アクセル操作量から、運転者が車両1に要求している駆動力(以下、要求駆動力と記す)を算出している。また、ブレーキ操作量から、前述の摩擦ブレーキ47が、運転者により操作されているか否かを検出している。
また、ECU60は、算出された要求駆動力と、二次電池56のSOCに基づいて、内燃機関10及び回転電機MG1,MG2が出力すべき機械的動力や、回転電機MG1,MG2が発電すべき電力を決定している。この決定に基づいて、内燃機関10及び回転電機MG1,MG2を制御している。内燃機関10、及び回転電機MG1,MG2は、停車時を含む車両1の走行状態に応じて、協調して動作するよう制御される。
以上のように構成されたハイブリッド車両1は、車両推進時に、回転電機MG2を電動機として作動させて、回転電機MG2により車輪48を駆動して推進することができる。一方、車両減速時には、回転電機MG2を発電機として作動させ、車輪48から回転電機MG2に伝達された機械的動力を電力に変換することで、車輪48に制動力を生じさせて車両1を減速すると共に、変換した電力を二次電池56に回収する、いわゆる「回生制動」を行うことができる。つまり、このハイブリッド車両1は、回転電機MG2により回生制動が可能に構成されている。
しかし、このようなハイブリッド車両1において、回生制動を、車両減速時に常に行える訳ではない。例えば、二次電池56等の残存容量(以下、SOCと記す)が高い場合は、回転電機MG2により回生制動を行って電気エネルギを発生させても、これを二次電池56に蓄電することができないため、車両1は回生制動を行わないようECU60により制御される。この場合、要求される制動力は、摩擦ブレーキ47により発生させるため、摩擦ブレーキ47にかかる負担(摩擦ブレーキ47への制動力配分)は、車両1が回生制動を行う場合に比べて増大し、ブレーキカスがより多く発生してしまう。
そこで、本実施形態の車両1は、車室外にある塵芥を集塵する集塵装置70を備えており、この集塵装置70は、回生制動により得られた電力の供給を受けて作動することを特徴としている。集塵装置70は、摩擦ブレーキ47から生じるブレーキカスや、車輪48に備えられたタイヤ48tから生じるタイヤカスを吸入して集塵できるよう、車輪48及び摩擦ブレーキ47の近傍に設けられている。例えば、車輪48の後方にあるフェンダの内側などに配設される。集塵装置70は、電力の供給を受けて作動し、空気流を形成する電動ファン74と、電動ファンを収容し、吸入した塵芥を溜めるハウジング72とを有している。
電動ファン74は、回転して空気流を形成するファン76と、ファン76を回転駆動するモータ75とを有している。モータ75は、二次電池56と、回転電機MG2に対応して設けられたインバータ52との間に、電気的に接続されており、ここから電力の供給を受けることができる。モータ75は、オン状態にすることで、電力が供給されて作動し、ファン76を回転駆動する。モータ75のオン状態/オフ状態の切り換えは、ECU60により制御される。
一方、ハウジング72には、塵芥を吸入するための開口である吸入口72aが形成されている。吸入口72aは、ブレーキカスやタイヤカスを吸入できるように、摩擦ブレーキ47のブレーキパッド47cやタイヤ48tに向けて配設されている。また、ハウジング72内には、吸入した塵芥を溜めるチャンバ72cが形成されている。チャンバ72cにはファン76が配置されており、ファン76を挟んで吸入口の反対側には、空気のみが流通可能に、チャンバ72cと外気とを連通する排気通路(図示せず)が設けられている。
このように構成された本実施形態の集塵装置70は、ECU60によりモータ75がオン状態に制御されることで、電力の供給を受けて作動し、ファン76を回転駆動させる。ファン76が回転すると、吸入口72aから排気通路に向かう空気流が形成される。この空気流により、摩擦ブレーキ47や車輪48から発生した塵芥は、空気と共に運ばれて、吸入口72aからチャンバ72cに吸入される。チャンバ72cに吸入された空気と塵芥は、ここで分離されて、空気は、排気通路を通ってチャンバ72c外に排出される。一方、塵芥は、チャンバ72cに溜まることとなる。このようにして、集塵装置70は、ECU60により制御されて、電力の供給を受けて作動し、ブレーキカスやタイヤカスなど車室外にある塵芥を、チャンバ72cに吸入して集塵することができる。
なお、集塵装置70には、回転電機MG2の回生制動により得られた電力が供給される。車両減速時において、回転電機MG2の回生制動により得られた電力は、二次電池56に蓄えられると共に、集塵装置70に供給される。一方、車両推進時においては、回転電機MG1が発電機として作動して出力した電力や、車両減速時における回転電機MG2の回生制動により得られ、二次電池56に蓄えられていた電力が、集塵装置70に供給される。このように、集塵装置70には、車両推進時、車両減速時を問わず、回生制動により得られた電力が供給されることとなる。
以上、本実施形態の集塵装置70と、これを備える車両1の構成について説明した。以下に、本実施形態の車両1における集塵装置70の制御について、図2を用いて説明する。図2には、ECU60が実行する集塵装置70の制御のフローチャートを示す。まず、二次電池56のSOC、アクセル操作量、およびブレーキ操作量に係る信号(制御変数)が、ECU60に入力される(S100)。
そして、ステップS102において、車両1が摩擦ブレーキ47による制動(以下、摩擦制動と記す)を行っているか否かを判定する。ECU60は、ブレーキペダルポジションセンサから入力したブレーキ操作量の値がゼロであるか否かで、車両1が摩擦制動を行っているか否かを判定することができる。ブレーキ操作量がゼロである、すなわち摩擦制動を行っていないと判定した場合、ECU60は、モータ75をオフ状態にして集塵装置70が作動しないよう制御する(S110)。この場合、摩擦ブレーキ47は作動していないため、ブレーキカスは発生しておらず、集塵装置70を作動させる必要性は低い。
一方、ECU60が、ブレーキ操作量がゼロではない、すなわち摩擦ブレーキ47が操作されていると判定した場合は、ステップS104に進む。この場合、ブレーキは操作されている、すなわち、車両1が摩擦制動を行っているため、ブレーキカスが発生しており、集塵装置70を作動させることが望まれる状態となっている。
そして、ステップS104において、車両1が回生制動を行っているか否かを判定する。ECU60は、回転電機MG2が、発電機として作動しているか否かで、車両1が回生制動を行っているか否かを判定することができる。回転電機MG2が発電機として作動していない、すなわち車両1が回生制動を行っていないと判定した場合、ECU60は、モータ74をオフ状態に制御して集塵装置70を作動させない(S110)。車両1が回生制動を行っていない時は、集塵装置70を作動させないことで、二次電池56のSOCが急速に低下することを防止している。
一方、回転電機MG2が発電機として作動している、すなわち車両1が回生制動を行っていると判定した場合には、ステップS106に進み、ECU60は、モータ75をオン状態に制御して集塵装置70を作動させる。集塵装置70は、回転電機MG2の回生制動により得られた電力の供給を受けて作動し、発生しているブレーキカスを、タイヤカスなど他の塵芥と共に、チャンバ72cに吸入して集塵する。回生電機MG2により得られた電力により集塵装置70を作動させているため、二次電池56のSOCを低下させることがない。
以上説明したように本実施形態においては、集塵装置70が、回生制動により得られた電力の供給を受けて作動し、車室外にある塵芥を集塵するよう制御される。集塵装置の作動に必要な電力を、車両減速時の回生制動により得られた電力により賄うことができるため、車両に搭載される電池や発電機を大型化することなく、集塵装置を備える車両を実現することができる。
また、本実施形態において、集塵装置70は、回生制動を行っている時に作動するよう制御される。車両減速時に、回生制動により得られた電力を、そのまま集塵装置に供給することができるため、電池の残存容量を低下させることなく、集塵装置を作動させることができる。
また、本実施形態において、集塵装置70は、車両が摩擦ブレーキによる制動を行っている時に、作動するよう制御される。摩擦ブレーキ47が作動し、ブレーキカスが発生しているときに限定して、集塵装置を作動させることができ、集塵装置による消費される電力を節減することができる。本実施形態は、車室外にある塵芥のうち、特にブレーキカスの集塵が求められる車両にとって有用である。
なお、本実施形態の集塵装置70は、原動機に内燃機関10と回転電機MG1,MG2を備えるハイブリッド車両1に適用するものとしたが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。原動機に回転電機を備えて、回生制動が可能な車両であれば良く、本発明の集塵装置は、電気自動車にも適用することができる。
1 車両、10 内燃機関、20 遊星歯車機構、40 減速装置、45 差動装置、46 駆動軸、47 摩擦ブレーキ、48 車輪、51,52 インバータ、56、二次電池、60 電子制御装置(ECU)、62 アクセルポジションセンサ、64 ブレーキペダルポジションセンサ、70 集塵装置。
Claims (6)
- 原動機として回転電機を備え、当該回転電機により回生制動が可能な車両であって、
回生制動により得られた電力の供給を受けて作動し、車室外にある塵芥を集塵する集塵装置を備える、車両。 - 請求項1に記載の車両であって、
集塵装置は、回生制動を行っている時に作動するよう制御される、
車両。 - 請求項2に記載の車両であって、
摩擦力により制動力を発生する摩擦ブレーキ、を備え、
集塵装置は、摩擦ブレーキから発生する塵芥を集塵可能に配置されており、
摩擦ブレーキによる制動を行っている時に、集塵装置が作動するよう制御される、
車両。 - 原動機として回転電機を備え、当該回転電機により回生制動が可能な車両に設けられ、
回生制動により得られた電力の供給を受けて作動して、車室外にある塵芥を集塵する集塵装置。 - 請求項4に記載の集塵装置であって、
回生制動を行っている時に、作動するよう制御される、集塵装置。 - 請求項5に記載の集塵装置であって、
車両には、摩擦力により制動力を発生する摩擦ブレーキが備えられており、
摩擦ブレーキから発生する塵芥を捕集可能に配置され、車両が摩擦ブレーキによる制動を行っている時に、作動するよう制御される、集塵装置。
Priority Applications (1)
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JP2006025293A JP2007203886A (ja) | 2006-02-02 | 2006-02-02 | 集塵装置、及び集塵装置を備える車両 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008302803A (ja) * | 2007-06-07 | 2008-12-18 | Noba Denko Kk | 車両用粉塵回収装置 |
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-
2006
- 2006-02-02 JP JP2006025293A patent/JP2007203886A/ja active Pending
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