JP2014069677A - サスペンション制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本サスペンション制御装置1は、減衰力可変型緩衝器7と、該減衰力可変型緩衝器7に設けられた比例ソレノイドバルブ4と、該比例ソレノイドバルブ4を制御する制御手段10とを備え、比例ソレノイドバルブ4は、ソレノイド2への通電電流に応じて変位するプランジャ3を有し、該プランジャ3の変位に応じて作動流体8の通過量を調整することで減衰力可変型緩衝器7に減衰力を発生させ、制御手段10は、電源電圧の大きさに基づいて、ソレノイド2への通電電流に対して、PWMパルスのキャリア周波数を変動させると共にディザを付与するためのディザ振幅電流値を変動させるので、損失やノイズを抑えながら、減衰力調整に対する応答性を良好にすることができる。
【選択図】図2
Description
一方、PWMパルス制御方式の駆動回路では、原理上、トランジスタ部分での損失が小さく、電源電圧の変動が大きい車両にも無変圧で対応できるが、電源電圧が高圧になるとスイッチングに伴う制御電流の脈動幅が大きくなるため、放射ノイズ量が増加するという課題があった。
また、第二の発明は、車体と台車、または台車枠と輪軸との間に設けられた緩衝器と、該緩衝器に設けられたアクチュエータと、該アクチュエータを制御する制御手段とを備えたサスペンション制御装置であって、前記アクチェータは、ソレノイドへの通電電流に応じて変位するプランジャを有し、該プランジャの変位に応じて作動流体の通過量を調整することで前記緩衝器に減衰力を発生させ、前記制御手段は、供給される電源電圧及びソレノイド駆動回路への通電電流の大きさに基づいて、前記ソレノイドへの通電電流に対して、PWMパルスのキャリア周波数を変動させると共にディザを付与するためのディザ振幅電流値を変動させることを特徴とするものである。
本発明の実施形態に係るサスペンション制御装置1は、鉄道車両用向けのセミアクティブサスペンション制御装置として構成される。本サスペンション装置1は、図1及び図2に示すように、ソレノイド2及びソレノイド2への通電電流に応じて変位するプランジャ3を有し、該プランジャ3の変位に応じて作動流体8の通過量を調整するアクチュエータとしての比例ソレノイドバルブ4と、車体5と台車6との間に上下方向に介装されて、比例ソレノイドバルブ4のプランジャ3の変位に応じた大きさの減衰力を発生させる減衰力可変型緩衝器7と、車体5の上下方向の加速度を検出する加速度センサー9と、該加速度センサー9からの検出結果等に基づいて比例ソレノイドバルブ4のソレノイド2への通電電流を制御して減衰力可変型緩衝器7の減衰力を制御する制御手段10とを備えている。なお、本実施例では、車体5と台車6との間に減衰力可変型緩衝器7を設ける例を示したが、例えば図示せぬ台車枠と輪軸間に減衰力可変型緩衝器7を取付けるようにしてもよい。
なお、第1実施形態の制御方法では、CPU13に、図4及び図5に示すマップが予め入力されている。図4は、電源電圧に対するキャリア周波数のマップを示している。また、図5は、ディザ振幅電流値の要、不要の電源電圧の閾値が、電圧下降時と電圧上昇時とで相違するヒステリシス制御を実行するためのマップを示している。要するに、図4において、ディザ振幅電流値の有無の閾値は、電源電圧が下降過程である場合は電圧値V1が採用され、一方、上昇過程である場合は電圧値V2が採用される。図5に示すように、電圧下降時の電源電圧の閾値V1より電圧上昇時の電源電圧の閾値V2の方が大きく設定される。
電源電圧が低電圧時には、図6から、0.8Aを中心とした±0.05A程度の電流脈動が、PWMパルスよるトランジスタ17のスイッチングによって生じていることが解る。この電流脈動には、比例ソレノイドバルブ4のプランジャ3をスムーズに変位させる効果がある。低電圧時にはこの電流脈動をトランジスタ17のスイッチングによってのみ生じるようにキャリア周波数を設定することで、減衰力可変型緩衝器7の減衰力調整の応答性を向上させることができると共にスイッチングによる損失を最小限に抑制することができる。
また、本実施の形態では、減衰力可変型緩衝器7の減衰力調整時、比例ソレノイドバルブ4のプランジャ3の変位をスムーズにするために電流振幅を±0.05A,±0.005Aとしたが、これに限るものではなく、これらの値は減衰力可変型緩衝器7の構造や特性に合わせて最適に調整されるべきものである。
第2実施形態の制御方法では、CPU13に、図8に示すマップが予め入力されている。図8は、電源電圧に対するキャリア周波数及びディザ振幅電流値のマップを示している。図8から解るように、第2実施形態では、電源電圧が上昇するに伴ってキャリア周波数を高くして、キャリア周波数が高くなるごとにディザ振幅電流値を除々に上昇させる制御方法を採用している。すなわち、第2実施形態では、図8に示すように、電源電圧が高いほどスイッチングによる電流脈動幅が小さくなるように、例えば、電源電圧が2倍になったときにキャリア周波数を3倍にするなど、電源電圧−キャリア周波数特性は線形比例以外で、曲線状で上方に凸するような曲線特性としている。また、ディザ振幅電流値は、各キャリア周波数でスイッチングによる電流脈動が減少した分を補うように徐々に大きくする。
そして、CPU13では、入力された電源電圧値に基づいて、図8のマップから対応するキャリア周波数及びディザ振幅電流値がそれぞれ選択される。
なお、図2に示す、1個のソレノイド2を1個のトランジスタ17で駆動する形式のソレノイド駆動回路14の場合は、スイッチOFF時は、電流がダイオード(抵抗成分)を通過するため、スイッチON時とスイッチOFF時のソレノイド2への通電電流の変化速度の違いが顕著となる(スイッチOFF時の電流勾配が急)。そのために、同じ電源電圧、同じキャリア周波数で比較しても、デューティ比が大きい場合と、デューティ比が小さい場合とでスイッチングによる電流脈動の振幅に大きな差が生じる場合がある。具体的には,デューティー比(オンデューティー)が大きい場合はスイッチONの期間が長くスイッチOFFの期間が短いため電流脈動の振幅は小さく,デューティー比が小さい場合はスイッチONの期間が短くスイッチOFFの期間が長いため電流脈動の振幅は大きくなる。
なお、本実施の形態では、1個のソレノイド2を1個のトランジスタ17で駆動する形式のソレノイド駆動回路14を採用したが、複数のトランジスタ17でブリッジを組んだ駆動回路を適用してもよい。
Claims (3)
- 車体と台車との間に設けられた緩衝器と、該緩衝器に設けられたアクチュエータと、該アクチュエータを制御する制御手段とを備えたサスペンション制御装置であって、
前記アクチェータは、ソレノイドへの通電電流に応じて変位するプランジャを有し、該プランジャの変位に応じて作動流体の通過量を調整することで前記緩衝器に減衰力を発生させ、
前記制御手段は、供給される電源電圧の大きさに基づいて、前記ソレノイドへの通電電流に対して、PWMパルスのキャリア周波数を変動させると共にディザを付与するためのディザ振幅電流値を変動させることを特徴とするサスペンション制御装置。 - 前記キャリア周波数及び前記ディザ振幅電流を変動させる際の電源電圧の閾値にヒステリシス制御を採用したことを特徴とする請求項1に記載のサスペンション制御装置。
- 車体と台車、または台車枠と輪軸との間に設けられた緩衝器と、該緩衝器に設けられたアクチュエータと、該アクチュエータを制御する制御手段とを備えたサスペンション制御装置であって、
前記アクチェータは、ソレノイドへの通電電流に応じて変位するプランジャを有し、該プランジャの変位に応じて作動流体の通過量を調整することで前記緩衝器に減衰力を発生させ、
前記制御手段は、供給される電源電圧及びソレノイド駆動回路への通電電流の大きさに基づいて、前記ソレノイドへの通電電流に対して、PWMパルスのキャリア周波数を変動させると共にディザを付与するためのディザ振幅電流値を変動させることを特徴とするサスペンション制御装置。
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