(57)【要約】【課題】  消費電力を低減しつつ車体を適切に制御する技術を提供する。【解決手段】  車両１の各車輪３に設けられた電磁サスペンション４は、車体のバネ上とバネ下の間の相対振動を利用して発電することが可能な発電手段を備える。路面入力などによる車体の上下振動に応じて発電手段により発電された電力は、ワイヤーハーネス１１を介して、上下振動の加速度を検知する加速度センサ６に供給される。加速度センサ６による検知結果は、ＥＣＵ１０へ伝達され、車体の制御に利用される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のバネ上とバネ下の間に配設され、前記バネ上と前記バネ下の振動を減衰させるためのアブソーバと、
前記バネ上と前記バネ下の振動に応じて発電する発電手段と、を備え、
前記発電手段により発電される電力を、前記バネ上又は前記バネ下の加速度を検知するための加速度センサに供給することを特徴とする車両懸架装置。
【請求項２】
前記アブソーバの制御に寄与する電動アクチュエータを更に備え、
前記電動アクチュエータが前記発電手段として機能することを特徴とする請求項１に記載の車両懸架装置。
【請求項３】
前記加速度センサは、実質的に前記発電手段から供給される電力のみで動作することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両懸架装置。
【請求項４】
車両のバネ上とバネ下の間に配設され、前記バネ上と前記バネ下の振動を減衰させるためのアブソーバと、
前記バネ上と前記バネ下の振動に応じて発電する発電手段と、
前記バネ下又は前記バネ下の加速度を検知するための加速度センサと、
前記加速度センサによる検知結果を取得して車体の姿勢を制御する制御手段と、を備え、
前記加速度センサは、前記バネ上と前記バネ下の振動が生じたときに、前記発電手段から供給される電力により動作して前記加速度を検知し、
前記制御手段は、前記加速度センサから検知結果を取得したときに、前記車体の姿勢の制御を行うことを特徴とする車両制御装置。
【請求項５】
車両のバネ上とバネ下の相対振動により発電する発電手段が発電したときに、その電力を、前記バネ上又は前記バネ下の上下方向の加速度を検知するための加速度センサへ供給し、前記加速度センサを動作させることを特徴とする車両制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両懸架装置に関し、特に、車両のバネ上とバネ下の間の相対振動を利用して発電する発電手段を備える車両懸架装置と、その車両懸架装置を利用可能な車両制御装置及び車両制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気的負荷を利用して減衰力を生じせしめる車両の緩衝装置（ショックアブソーバ）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された緩衝装置では、シリンダ内にコイルを巻装し、このコイルに磁石を装着したピストンを摺動自在に内挿し、シリンダ及びピストンを車輪及び車体にそれぞれ連結すると共に、コイルに電気的負荷を接続する。車体の振動に伴うピストンの摺動時に、コイルと磁石との電磁作用により該コイルに発電エネルギーを生じせしめると共に、該発電エネルギーによりバッテリを充電することにより、該ピストンの摺動に対する電気的制動力（いわゆる、回生制動）を生じせしめ、これにより減衰力を生じさせる。更に、走行車両の走行状態に応じて電気的制動力を可変とするべく、コイルに生じる発電量を制御する制御手段を備えている。これにより、種々の走行条件に応じて的確な減衰力を得ることができる。ここで、走行車両の走行状態を判断するために、一般に、車両の上下方向の加速度を検知する加速度センサが用いられている。
【特許文献１】特開平５−１３１８３２号公報
【特許文献２】特開平３−９８４５５号公報
【特許文献３】特開平４−１２９８１５号公報
【特許文献４】特開平８−５８３３４号公報
【特許文献５】特開平１１−６５６７９号公報
【特許文献６】特開２００２−４８１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来、加速度センサにはバッテリーなどから電力が常時供給されており、停車中や良路走行中など、上下方向の加速度がほとんど発生していないような状況であっても動作し続け、電力を消費している。本発明者は、消費電力の低減という観点から、加速度センサに対する電力の供給方法に改良の余地があると考え、本発明を想到するに至った。
【０００４】
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、消費電力を低減しつつ車両を適切に制御する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のある態様は、車両懸架装置に関する。この車両懸架装置は、車両のバネ上とバネ下の間に配設され、前記バネ上と前記バネ下の振動を減衰させるためのアブソーバと、前記バネ上と前記バネ下の振動に応じて発電する発電手段と、を備え、前記発電手段により発電される電力を、前記バネ上又は前記バネ下の加速度を検知するための加速度センサに供給することを特徴とする。発電手段により発電された電力を利用することで、メインバッテリーなどの消費電力を低減することができる。
【０００６】
車両懸架装置は、前記アブソーバの制御に寄与する電動アクチュエータを更に備えてもよく、前記電動アクチュエータが前記発電手段として機能してもよい。これにより、電動アクチュエータを用いてバネ上とバネ下の間の減衰力をアクティブに制御しつつ、発電を行うことができる。車両懸架装置は、バネ上とバネ下の間の上下振動を回転力に変換するためのボールねじとボールねじナットを更に備えてもよい。車両懸架装置は、前記バネ上とバネ下のいずれか一方に設けられた磁石と、他方に設けられたコイルを更に備えてもよい。この場合、磁石とコイルの相対振動に応じて電磁誘導によりコイルに電流が発生するので、その電流を加速度センサに供給すればよい。前記加速度センサは、実質的に前記発電手段から供給される電力のみで動作してもよい。
【０００７】
本発明の別の態様は、車両制御装置に関する。この車両制御装置は、車両のバネ上とバネ下の間に配設され、前記バネ上と前記バネ下の振動を減衰させるためのアブソーバと、前記バネ上と前記バネ下の振動に応じて発電する発電手段と、前記バネ下又は前記バネ下の加速度を検知するための加速度センサと、前記加速度センサによる検知結果を取得して車体の姿勢を制御する制御手段と、を備え、前記加速度センサは、前記バネ上と前記バネ下の振動が生じたときに、前記発電手段から供給される電力により動作して前記加速度を検知し、前記制御手段は、前記加速度センサから検知結果を取得したときに、前記車体の姿勢の制御を行うことを特徴とする。このような構成により、消費電力を低減しつつ、適切な車両の姿勢制御を行うことができる。
【０００８】
本発明の更に別の態様は、車両制御方法に関する。この車両制御方法は、車両のバネ上とバネ下の相対振動により発電する発電手段が発電したときに、その電力を、前記バネ上又は前記バネ下の上下方向の加速度を検知するための加速度センサへ供給し、前記加速度センサを動作させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、消費電力を低減しつつ車両を適切に制御する技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態では、車両懸架装置に、車体のバネ上とバネ下の間の相対振動を利用して発電することが可能な発電手段を設け、路面入力などによる車体の上下振動に応じて発電手段により発電された電力を、上下振動の加速度を検知する加速度センサに供給する技術を提案する。
【００１１】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る車両１の構成を示す。車両１は、車体２と、左前輪である車輪３ａ、右前輪である車輪３ｂ、左後輪である車輪３ｃ及び右後輪である車輪３ｄ（以下、適宜「車輪３」と総称する）を備える。車輪３はホイールとゴムタイヤから構成される。車体２と車輪３は、車両１のバネ上とバネ下の減衰力を電動アクチュエータを用いて発生するアブソーバを備えた車両懸架装置の一例である電磁サスペンションを介して接続される。なお、電磁サスペンションのバネにより支えられる部材の位置を「バネ上」と呼び、バネ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２側であり、バネ下は車輪３側である。この例では、車輪３ａが電磁サスペンション４ａに、車輪３ｂが電磁サスペンション４ｂに、車輪３ｃが電磁サスペンション４ｃに、車輪３ｄが電磁サスペンション４ｄにそれぞれ取り付けられる。以下、各電磁サスペンション４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄを総称する場合には、「電磁サスペンション４」と呼ぶ。各電磁サスペンション４は、電子制御装置（以下、電子制御装置を「ＥＣＵ」と表記する）１０により独立に制御される。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備えて構成される。
【００１２】
電磁サスペンション４の電動アクチュエータに流れる電流は、電流センサにより検出される。電磁サスペンション４ａに対して電流センサ５ａ、電磁サスペンション４ｂに対して電流センサ５ｂ、電磁サスペンション４ｃに対して電流センサ５ｃ、電磁サスペンション４ｄに対して電流センサ５ｄがそれぞれ設けられる。以下、電流センサ５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄを総称する場合には「電流センサ５」と呼ぶ。各電流センサ５の検出結果は、ＥＣＵ１０に伝達される。なお電流センサ５による電流検出機能は、ＥＣＵ１０により実現されてもよい。
【００１３】
電磁サスペンション４を車輪３ごとに設けることにより、ＥＣＵ１０が、各車輪３の状態に応じて電磁サスペンション４の電動アクチュエータに印加する電流をそれぞれ独立して制御することが可能となる。また、電磁サスペンション４を採用することで、応答性の優れた制御を実現できる。
【００１４】
車体２の姿勢を適切に制御するために、車両１には、車両の加速度を検知するための加速度センサが設けられる。本実施の形態では、車輪３ａの近傍に加速度センサ６ａが、車輪３ｂの近傍に加速度センサ６ｂが、車輪３ｃの近傍に加速度センサ６ｃが、車輪３ｄの近傍に加速度センサ６ｄが、それぞれ設けられている。以下、加速度センサ６ａ、６ｂ、６ｃ及び６ｄを総称する場合には「加速度センサ６」と呼ぶ。加速度センサ６により検知された加速度の情報は、ＥＣＵ１０に伝達され、車体２の姿勢を制御するために用いられる。加速度センサ６は、バネ上に設けられてもよいし、バネ下に設けられてもよいし、双方に設けられてもよい。図１の例では、各車輪３ごとに加速度センサ６を設けているが、加速度センサ６は、必要に応じて、一個であってもよいし、複数個であってもよい。後述するように、加速度センサ６の動作に必要な電力は、電磁サスペンション４からワイヤーハーネス１１を介して供給される。
【００１５】
図２は、電磁サスペンション４の構成を示す。電磁サスペンション４は、電動アクチュエータ２０、ボールねじ２４、ボールねじナット２６、ロッド２８、アウターシェル３０、軸受３２、３４、３６、ダストシール３８及び回転角センサ４４を備えたショックアブソーバ８０と、バネ下をバネ上に弾性支持するコイルスプリング２２と、ショックアブソーバ８０を車体２に結合するアッパーサポート７０とを備える。軸受３２はロッド２８内部においてボールねじ２４を回動可能に支持し、また軸受３４及び３６は、アウターシェル３０内部においてロッド２８を摺動可能に支持する。ダストシール３８は、アウターシェル３０内にゴミなどの異物が入り込むのを防止する。回転角センサ４４は、電動アクチュエータ２０の回転量を検出する。回転角センサ４４の検出結果は、ＥＣＵ１０に伝達される。回転角センサ４４は、電動アクチュエータ２０の外部に設けられてもよく、又は、電動アクチュエータ２０の内部に設けられてもよい。この電磁サスペンション４は、第１取付部４０において車体２側の構成に取り付けられ、また第２取付部４６において車輪３側の構成に取り付けられる。コイルスプリング２２は、第１取付部４０近傍の車体面とスプリングシート４２の間に縮設され、予め所定の荷重を与えられる。
【００１６】
コイルスプリング２２は、車両１のバネ上部分の重量を支持し、また路面からの振動や衝撃が車輪３を通して車体２に伝わらないようにする。ショックアブソーバ８０は、コイルスプリング２２による車体２の上下振動を減衰させる。このショックアブソーバ８０は、電動アクチュエータ２０を用いて車両１のバネ上とバネ下の間の減衰力を発生することができ、制御応答性に優れている。
【００１７】
ボールねじ２４、ロッド２８及びアウターシェル３０は同軸に配置されている。アウターシェル３０には、雌ねじ部分を有するボールねじナット２６が内設される。ボールねじ２４は雄ねじ部分を有し、ボールねじナット２６に螺合した状態にある。電動アクチュエータ２０は、電気式のモータであり、ボールねじ２４の一端を回動可能にセレーションで支持する。電動アクチュエータ２０を駆動すると、ボールねじ２４がボールねじナット２６に対して相対回転し、電動アクチュエータ２０に対してアウターシェル３０が下方に押し下げられ、又は上方に引き上げられる。なお、本実施の形態では、ボールねじ２４が車両のバネ上に、ボールねじナット２６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、ボールねじ２４が車両のバネ下に、ボールねじナット２６が車両のバネ上に設けられてもよい。
【００１８】
車両１が良路を走行している場合、ＥＣＵ１０はそれぞれの電磁サスペンション４の電動アクチュエータ２０に印加する電流値を、例えば０Ａである基準電流値に設定する。路面に凹凸があって、車輪３が上下動する場合、ロッド２８とアウターシェル３０との相対運動によりコイルスプリング２２が伸縮する。このとき、ボールねじ２４がボールねじナット２６に対して相対回転することにより、電動アクチュエータ２０が回転して発電機として作用し、このときに生じる抵抗力により減衰力が発生する。電流センサ５は、電動アクチュエータ２０内部で電磁誘導により発生した電流を検出し、ＥＣＵ１０に伝達する。ＥＣＵ１０は、コイルスプリング２２の伸縮を抑制する方向の電流、すなわち電磁誘導により生じた電流とは逆向きの電流を電動アクチュエータ２０に印加する。ＥＣＵ１０は、車体２の上下方向の加速度に応じて電動アクチュエータ２０に印加する電流を設定し、減衰力を調整する。このように、本実施の形態のショックアブソーバ８０は、電磁式ショックアブソーバとして機能する。また、ボールねじ２４を回転させることにより、車体２を上下方向に変位させることができるので、本実施の形態のショックアブソーバ８０は、車体２の姿勢を制御するために利用することができる。
【００１９】
電動アクチュエータ２０は、バネ上とバネ下の間の相対振動に応じて発電する発電手段として機能する。本実施の形態では、路面入力などによりバネ上とバネ下が振動するときに、電動アクチュエータ２０において発生する電力を、ワイヤーハーネス１１などを経由して加速度センサ６に供給する。これにより、加速度センサ６が作動し、加速度を検知することができる。ＥＣＵ１０は、加速度センサ６から検知結果を取得したときに、その情報を利用して、電動アクチュエータ２０に印加する電流を制御するなど、車体の姿勢の制御を行う。加速度センサ６の動作に必要な電力は、実質的に電動アクチュエータ２０のみから供給されてもよい。
【００２０】
図３（ａ）（ｂ）は、加速度センサの例を示す。図３（ａ）は、加速度センサ６の上面を、図３（ｂ）は、加速度センサ６の正面を示す。加速度センサ６には、検知結果を出力する出力端子７と、電源端子８と、接地端子９とが設けられている。出力端子７は、ＥＣＵ１０に接続される。電源端子８は、ワイヤーハーネス１１などを介して電磁サスペンション４の電動アクチュエータ２０に接続される。電源端子８を介して電動アクチュエータ２０から電力が供給される間、加速度センサ６は検知結果を出力端子７から出力する。
【００２１】
図４は、本実施の形態に係る車両制御方法の手順を示すフローチャートである。路面入力などにより、バネ上とバネ下が上下に相対振動すると、その振動を利用して、電磁サスペンション４の電動アクチュエータ２０において電力が発生する（Ｓ１０）。この電力は、ワイヤーハーネス１１等を経由して加速度センサ６へ供給される（Ｓ１２）。加速度センサ６は、この電力を利用して動作し、車体の上下方向の加速度を検知してＥＣＵ１０へ伝達する（Ｓ１４）。ＥＣＵ１０は、この検出された加速度に基づいて車体の姿勢を制御する（Ｓ１６）。
【００２２】
（第２の実施の形態）
図５は、第２の実施の形態に係る電磁サスペンション４の構成を示す。本実施の形態の電磁サスペンション４は、図２に示した第１の実施の形態の電磁サスペンション４に比して、ボールねじ２４及びボールねじナット２６を備えておらず、それらに代えて、アウターシェル３０に磁石５０が取り付けられており、ロッド２８にコイル５２が巻きつけられている。第２の実施の形態の車両１の全体構成は、図１に示した第１の実施の形態の車両１の全体構成と同様である。
【００２３】
路面入力などにより、アウターシェル３０がロッド２８に対して振動すると、それに伴って磁石５０が上下に動く。このとき、磁界が変化するので、それによる電磁誘導でコイル５２に電流が発生する。この電流をワイヤーハーネス１１を介して加速度センサ６に供給する。すなわち、磁石５０及びコイル５２が発電手段として機能する。その他の構成及び動作は、第１の実施の形態と同様である。
【００２４】
以上のように、実施の形態によれば、加速度センサは実質的に発電手段からの電力のみで動作することができるので、バッテリーなどから加速度センサに電力を供給する必要がなく、バッテリーの消費電力を低減することができる。また、加速度を検知する必要があるときにだけ加速度センサに電力を供給して動作させることにより、より消費電力を低減することができる。加速度を検知する必要があるのは、上下方向に加速度が生じているときであり、そのとき、発電手段により電力が発生しているはずであるから、その電力を供給して加速度を検知すればよい。これにより、電力を効率良く利用することができる。また、上下方向に加速度が生じたとき、発電手段により電力が発生し、その電力により加速度センサが動作し、加速度に関する情報がＥＣＵに伝達される。したがって、ＥＣＵは、加速度に関する情報が加速度センサから伝達されたことを契機に、車体の制御を開始してもよい。
【００２５】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの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。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１の実施の形態に係る車両の構成を示す図である。
【図２】電磁サスペンションの構成を示す図である。
【図３】図３（ａ）は、加速度センサの上面を、図３（ｂ）は、加速度センサの正面を示す図である。
【図４】第１の実施の形態に係る車両制御方法の手順を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施の形態に係る電磁サスペンションの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  車両、２  車体、３  車輪、４  電磁サスペンション、５  電流センサ、６  加速度センサ、１０  ＥＣＵ、１１  ワイヤーハーネス、２０  電動アクチュエータ、２４  ボールねじ、２６  ボールねじナット、２８  ロッド、３０  アウターシェル、５０  磁石、５２  コイル、８０  ショックアブソーバ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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