JP2023170473A - Vehicle control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の空力特性を制御する車両制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle control device that controls aerodynamic characteristics of a vehicle.
特許文献1は、車両フロントの下面に取り付けられるプラズマ誘起抗力低減装置を開示している。このプラズマ誘起抗力低減装置は、車両の下を通過する空気流を引き寄せるプラズマ領域を生成し、流れ場の分離を減少させ、それによって空気流の地面への衝突を減少させ、車両の抵抗を減少させる。
運転時における車両周りの空気流は様々な要因で変化し得る。そのため、車両運転時の状況に合わせて空気流を変化させることが好ましい。 Airflow around a vehicle during operation can vary depending on various factors. Therefore, it is preferable to change the air flow according to the vehicle driving conditions.
本発明の目的は、車両運転時の状況に応じて適切な電流を車両構成部材に供給可能な車両制御装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a vehicle control device that can supply appropriate current to vehicle components depending on the vehicle driving situation.
上記課題を解決するために、本発明のある態様は、車体または車両の表面部材を含む車両構成部材に電流を供給することで車両の空力特性を制御する車両制御装置であって、車両構成部材に接続される出力端子を有する交流電源部と、車載センサによって検出された車両の走行状況情報または運転状態情報を取得する取得部と、交流電源部の出力を制御して車両構成部材へ電流を供給させる出力制御部と、を備える。出力制御部は、取得部から取得した車載センサの検出結果をもとに交流電源部の出力周波数を制御する。 In order to solve the above problems, an aspect of the present invention is a vehicle control device that controls aerodynamic characteristics of a vehicle by supplying current to vehicle components including a vehicle body or a surface member of the vehicle. an AC power supply unit having an output terminal connected to the AC power supply unit; an acquisition unit that acquires vehicle running status information or driving status information detected by an on-vehicle sensor; and an AC power supply unit that controls the output of the AC power supply unit to supply current to vehicle components. and an output control unit for supplying the power. The output control section controls the output frequency of the AC power supply section based on the detection result of the on-vehicle sensor acquired from the acquisition section.
本発明によれば、車両運転時の状況に応じて適切な電流を車両構成部材に供給可能な車両制御装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a vehicle control device that can supply appropriate current to vehicle structural members depending on the situation during vehicle operation.
図1は、車両10の機能構成を示す図である。車両10には車両制御装置1が設けられ、車体または車両10の表面部材12に電流を供給することで車両10の空力特性を制御する。車体または車両表面の電気的な状態の変化によって車両表面の空気流を変化させ、操縦安定性や車両10の振動を変化させることができる。なお、空気流路は、フロントグリルから車内側に流れる位置にもあり、車両表面には限らない。
FIG. 1 is a diagram showing the functional configuration of a
例えば、車両後部に対して空気流を受ける車両前部を電位的に正にすると、車体の上下左右方向の運動や振動が起きやすく車体が浮くような特性が得られ、車両後部に対して空気流を受ける車両前部を電位的に負にすると、車体の上下左右方向の運動や振動が抑制され車体が抑えられるような特性が得られる。 For example, if the potential of the front part of the vehicle, which receives airflow relative to the rear part of the vehicle, is made positive, the vehicle body will tend to move and vibrate in the vertical and horizontal directions, making the vehicle float. By making the potential of the front part of the vehicle, which is exposed to the current, negative, the vertical and horizontal movements and vibrations of the vehicle body are suppressed, resulting in a characteristic that the vehicle body can be held in check.
車両10の車体にはフレームなどが含まれ、車両10の表面部材12には、ボンネットやドアパネルドアや窓14などの車両10の表面に配置された部材が含まれる。窓14には、フロントガラス14a、リヤガラス14b、左フロントドアガラス14c、左リヤドアガラス14d、右フロントドアガラス14eおよび右リヤドアガラス14fが含まれる。車体および表面部材12は、車両構成部材として機能する。
The body of the
車両制御装置1は、処理装置20、交流電源部22、車載センサ24および複数の出力端子26を備える。第1出力端子26aは、フロントガラス14aに接続され、第2出力端子26bは、リヤガラス14bに接続され、第3出力端子26cは、左フロントドアガラス14cに接続され、第4出力端子26dは、左リヤドアガラス14dに接続され、第5出力端子26eは、右フロントドアガラス14eに接続され、第6出力端子26fは、右リヤドアガラス14fに接続され、第7出力端子26gは車両10の下部に位置する車体フレームに接続される。出力端子26は、第1出力端子26a、第2出力端子26b、第3出力端子26c、第4出力端子26d、第5出力端子26e、第6出力端子26fおよび第7出力端子26gを含んでよく、これらを区別しない場合に用いる。なお、出力端子26は、車両構成部材に接続されるが、その接続先は図1に示す部材に限られず、電流供給によって車両10の空力特性を変化可能な部材であればよい。例えば、フロントフェンダー、ルーフ、バンパー、ピラーなどの車両構成部材に出力端子26が接続されてよい。
The
出力端子26は、ドアミラー、フェンダーミラーおよびルーフ上のアンテナなどの車体から突出した部分に接続されてよい。つまり、出力端子26が接続される車両構成部材は外部に突出した部位であってよい。これにより、空力特性への影響が大きい部分に出力端子26を接続でき、空力特性を変化させやすくできる。
The
複数の出力端子26は、車両前後方向に離れた位置にそれぞれ設けられ、例えば、車両の前部、中央部、後部にそれぞれ配置されてよい。また、出力端子26毎に周波数制御装置と直流バイアス印加装置を設けてよい。これにより、出力端子26毎に個別の出力周波数および極性を設定できる。
The plurality of
アース端子16は、車体等のアースポイントに接続する。交流電源部22のグランドを規定するために車体と交流電源部22の筐体グランドを接続する。アース端子16は、交流電源部22から電流を供給され、交流電源部22はアース端子16によって接続されるアースポイントを基準として、出力端子26を介して車両構成部材に印加する。
The ground terminal 16 is connected to a ground point on the vehicle body or the like. In order to define the ground of the AC
交流電源部22は、出力端子26に電流を供給する。交流電源部22は、例えばインバーターと蓄電池とで構成されてよい。交流電源部22は、処理装置20によって出力を制御される。交流電源部22から出力端子26に電流を供給することで、出力端子26周辺の気流渦を変化させ、車両表面が気流から受ける力が変化する。交流電源部22は、電圧源と抵抗体を用い、電圧源により電圧を印加して出力端子26に電流を供給してよい。
The AC
車載センサ24は、車両10の走行状況情報および/または運転状態情報を検出し、その検出結果を処理装置20に送信する。車載センサ24は、例えば、タイヤの摩擦電流の周波数を検出する電流センサ、表面部材12の圧力を検出する圧力センサ、車両周辺の電磁波を検出するセンサ、車速センサ、アクセルセンサ、ブレーキセンサ、舵角センサ、乗員の操作入力を検出するタッチパネルなどのいずれかであってよく、これらの各種センサの組み合わせであってよい。
The on-
車載センサ24によって検出される走行状況情報には、タイヤの摩擦電流の周波数、車両周辺の電磁波強度および表面部材12の圧力などが含まれる。また、走行状況情報には車両10の位置情報が含まれてよい。車載センサ24によって検出される運転状態情報には、車速、車両10の舵角、アクセル操作量、ブレーキ操作量、運転者の操作入力などが含まれる。
The driving situation information detected by the on-
図2は、車両制御装置1の機能構成を示す図である。図2において、さまざまな処理を行う機能ブロックとして記載される各要素は、ハードウェア的には、回路ブロック、メモリ、その他のLSIで構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。
FIG. 2 is a diagram showing the functional configuration of the
処理装置20は、取得部30、出力処理部32および出力制御部34を備える。取得部30は、車載センサ24によって検出された車両の走行状況情報および/または運転状態情報を取得する。
The
出力処理部32は、車載センサ24の検出結果をもとに交流電源部22の出力周波数を決定する。例えば、車体を浮くような空力特定を付与する場合に、出力処理部32は、車載センサ24の検出結果をもとに、交流電源部22の出力周波数の基準値から補正して、補正した交流電源部22の出力周波数を算出する。なお、交流電源部22の出力周波数の基準値は、車体後部を浮かせる空力特性や、車体前部を抑える空力特性などに応じて予め設定されてよい。また、出力処理部32は、車載センサ24によって検出された車両表面の圧力変動を減らすように交流電源部22の出力周波数を決定してよく、例えば、車両表面の圧力変動を打ち消すように交流電源部22の出力周波数を決定してよい。
The
出力処理部32は、運転者の操作入力または車両周辺の走行状況情報をもとに交流電源部22の出力周波数および直流バイアスの極性を決定してよい。ここで、新たな図面を参照して運転者の操作入力について説明する。
The
図3は、操作によって設定可能な空力特性について説明するための図である。空力特性の設定では、車両の各部位に対して「浮かせる」、「抑える」、「なし」の3段階の設定が可能である。図3では、車両フロントに「浮かせる」、車両センターに「抑える」、車両リアに「浮かせる」、車両アンダーに「抑える」という設定がなされている。運転者はタッチパネルに操作入力をして設定することが可能である。出力処理部32は、運転者による設定に応じた空力特性を発生させるよう、出力端子26に供給する電流または電圧の大きさを決定する。
FIG. 3 is a diagram for explaining aerodynamic characteristics that can be set by operation. When setting aerodynamic characteristics, three settings can be made for each part of the vehicle: ``Floating,'' ``Suppressing,'' and ``None.'' In FIG. 3, the settings are "floating" toward the front of the vehicle, "holding" toward the center of the vehicle, "floating" toward the rear of the vehicle, and "holding" toward the underside of the vehicle. The driver can make settings by inputting operations on the touch panel. The
図2に戻る。出力処理部32は、タイヤから発生する摩擦電流の周波数をもとに、交流電源部22の出力周波数を決定してよい。タイヤから発生する摩擦電流によって車両表面の圧力変動が決まり、その周波数にもとづいて印加する出力周波数を決定する。また、出力処理部32は、車両表面の圧力変動をもとに交流電源部22の出力周波数を決定してよい。これにより、乗員の要求に応じた操縦安定性を実現しやすくできる。
Return to Figure 2. The
図4は、タイヤから発生する摩擦電流を示す図である。図4ではタイヤから発生した摩擦電流を実測した一例を示す。車両走行中にはタイヤと路面の摩擦によって図4に示す摩擦電流が生じ、車両に流れる。この摩擦電流は車両構成部材や乗員を経由して窓に達するが、空気イオンのうち正イオンは車両が対地で負に帯電するため、電界による力を受けて車両表面に引き寄せられる。この時、車両は負であるため車両に供給された電流の負電荷と車両表面に引き寄せられた正イオンの一部は表面で結合して中和する現象が発生する。その中和現象はタイヤの摩擦電流の周波数に依り、その周波数は4ヘルツを基本波としていたため、車両表面では4ヘルツで中和現象が発生する。 FIG. 4 is a diagram showing frictional current generated from a tire. FIG. 4 shows an example of actual measurement of frictional current generated from a tire. While the vehicle is running, friction between the tires and the road surface generates a frictional current as shown in FIG. 4, which flows through the vehicle. This frictional current reaches the window via vehicle components and passengers, but since the positive air ions are negatively charged when the vehicle is on the ground, they are attracted to the surface of the vehicle by the force of the electric field. At this time, since the vehicle is negative, a phenomenon occurs in which the negative charges of the current supplied to the vehicle and some of the positive ions attracted to the surface of the vehicle combine on the surface and are neutralized. The neutralization phenomenon depends on the frequency of the tire's frictional current, and since the frequency has a fundamental wave of 4 hertz, the neutralization phenomenon occurs on the vehicle surface at 4 hertz.
これに対し、本発明者らは、4ヘルツの高調波とならないように選択された17ヘルツの交流電流を重畳し、その有無で車両上面の表面を模擬した計算モデルで圧力変動を計算した。このシミュレーション結果を図5に示す。 In contrast, the present inventors superimposed a 17 Hz alternating current selected so as not to generate 4 Hz harmonics, and calculated pressure fluctuations using a calculation model that simulated the surface of the top of a vehicle with and without superimposition. The simulation results are shown in FIG.
図5は、車両表面の圧力変動をシミュレーションした結果を示す図である。図5(a)には車両表面に電流を重畳していない場合の車両表面の圧力変動を示し、図5(b)には車両表面に電流を重畳した場合の車両表面の圧力変動を示す。図5(a)および図5(b)の縦軸は圧力を示し、横軸は周波数を示す。 FIG. 5 is a diagram showing the results of simulating pressure fluctuations on the vehicle surface. FIG. 5(a) shows pressure fluctuations on the vehicle surface when no current is superimposed on the vehicle surface, and FIG. 5(b) shows pressure fluctuations on the vehicle surface when a current is superimposed on the vehicle surface. The vertical axis in FIGS. 5(a) and 5(b) indicates pressure, and the horizontal axis indicates frequency.
車両前方からの空気流がフロントドアガラスに当たって渦を形成し、その渦が車両後方側に広がる。図5(a)および図5(b)では、渦が車両後方に流れ始める位置での圧力変動を示す。 Airflow from the front of the vehicle hits the front door glass and forms a vortex, which spreads toward the rear of the vehicle. FIGS. 5(a) and 5(b) show pressure fluctuations at a position where the vortex begins to flow toward the rear of the vehicle.
図5(a)および図5(b)に示す圧力変動を比べると、人間が振動として感じやすい1ヘルツから数10ヘルツの間において、電流を重畳した図5(b)に示す圧力変動が小さくなっている。このように、乗員の要求に応じた操縦安定性を実現しやすくできる。 Comparing the pressure fluctuations shown in Figures 5(a) and 5(b), the pressure fluctuations shown in Figure 5(b) with superimposed current are small between 1 Hertz and several tens of Hertz, which humans can easily feel as vibrations. It has become. In this way, it is possible to easily achieve steering stability that meets the demands of the occupants.
図2に戻る。出力処理部32は、架線などの外部環境にて生じた電磁波の強度をもとに交流電源部22の出力周波数を決定してよい。高圧電線などの商用電源の架線などから発せられる電磁波によって操縦安定性が変化する知見が実験によって得られた。外部環境の電磁波に合わせてその電磁波の影響を強めたり弱めたりすることが可能であり、電磁波の影響を弱めることによって操縦安定性が変化することを抑えることができる。
Return to Figure 2. The
出力処理部32は、車両の運転状態情報をもとに交流電源部22の出力周波数および直流バイアスの極性を決定する。これにより、車両の運転状態に応じて空力特性を調整し、要求される走行特性を維持できる。
The
出力処理部32は、複数の出力端子26の出力周波数、電流値および電流の極性をそれぞれ決定してよい。つまり、出力端子26を接続した車両の各部位に、出力周波数、電流値および極性を異ならせた電流が供給される。例えば、それぞれの窓14に出力端子26を設け、右旋回時に右フロントドアガラス14eおよび右リヤドアガラス14fに供給する電流の極性を負にし、左フロントドアガラス14cおよび左リヤドアガラス14dに供給する電流の極性を正にすることで、車両の右側のタイヤの接地感を向上して、車両の旋回を安定させることができる。また、車両加速時にフロントガラス14aに供給する電流の極性を負にすることで、車両フロントを安定させ、制動時にリヤガラス14bに供給する電流の極性を負にすることで、車両リヤを安定させることができる。このように、車両の複数部位の間の電流バランスを異ならせて、車両前後左右上下の空力特性を異ならせることができる。
The
出力制御部34は、交流電源部22の出力を制御して、車両構成部材から車両の表面へ電流を供給させる。出力制御部34は、取得部30から取得した車載センサ24の検出結果をもとに決定された出力周波数で交流電源部22の出力周波数を制御する。出力制御部34は、出力処理部32によって決定された出力周波数、電流値および極性に応じて交流電源部22の出力を制御する。
The
例えば、アース端子16を基準として車両フロントに接続する出力端子26から印加する。車両フロントへ交流電流を印加することで、段差乗り越え時や操舵応答時の操縦安定性が変化する。これはタイヤと地面の摩擦によって車両が対地で負電位に帯電し、空気中に多く含まれる正空気イオンが車両表面に吸引されて車両の負電荷と中和するが、その中和により車両表面の圧力変動が交流電流の印加によって変化するためである。これにより、空力特性を変化させて、操縦安定性を変化させることができる。
For example, the voltage is applied from the
出力制御部34は、交流電源部22からの出力周波数を時間的にスイープする交流電流または周波数がランダムな交流電流で制御する。同じ周波数の交流電流を印加し続けるより、周波数を時間的に変化させたチャープ信号で印加する方が効率良く制御できる。これにより、出力端子26で接続する車両構成部材を特定周波数のみで印加しないことで、操縦安定性の変化が低下を抑えることができる。
The
出力制御部34は、交流電源部22に正または負の直流バイアスを印加して電流を流す。バイアスの極性によって操縦安定性変化の効き方を変えることができ、細かな制御が可能となる。
The
出力制御部34は、交流電源部22から所定値以上の電流が流れないように制御する。出力制御部34は、交流電源部22から出力される電流を監視し、電流が所定値以上になると出力を停止してよい。交流電源部22の出力を停止可能なスイッチが設けられてよい。
The
なお実施例はあくまでも例示であり、各構成要素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。 It should be noted that the embodiments are merely illustrative, and those skilled in the art will understand that various modifications can be made to the combination of each component, and that such modifications are also within the scope of the present invention.
1 車両制御装置、 10 車両、 12 表面部材、 14a フロントガラス、 14b リヤガラス、 14c 左フロントドアガラス、 14d 左リヤドアガラス、 14e 右フロントドアガラス、 14f 右リヤドアガラス、 16 アース端子、 20 処理装置、 22 交流電源部、 24 車載センサ、 26 出力端子、 26a 第1出力端子、 26b 第2出力端子、 26c 第3出力端子、 26d 第4出力端子、 26e 第5出力端子、 26f 第6出力端子、 26g 第7出力端子、 30 取得部、 32 出力処理部、 34 出力制御部。 1 Vehicle control device, 10 Vehicle, 12 Surface member, 14a Windshield, 14b Rear glass, 14c Left front door glass, 14d Left rear door glass, 14e Right front door glass, 14f Right rear door glass, 16 Ground terminal, 20 Processing device, 22 AC power supply unit, 24 in-vehicle sensor, 26 output terminal, 26a first output terminal, 26b second output terminal, 26c third output terminal, 26d fourth output terminal, 26e fifth output terminal, 26f sixth output terminal, 26g 7 output terminals, 30 acquisition section, 32 output processing section, 34 output control section.
Claims (1)
前記車両構成部材に接続される出力端子を有する交流電源部と、
車載センサによって検出された車両の走行状況情報または運転状態情報を取得する取得部と、
前記交流電源部の出力を制御して前記車両構成部材へ電流を供給させる出力制御部と、を備え、
前記出力制御部は、前記取得部から取得した前記車載センサの検出結果をもとに交流電源部の出力周波数を制御することを特徴とする車両制御装置。 A vehicle control device that controls aerodynamic characteristics of a vehicle by supplying current to vehicle components including a vehicle body or a surface member of the vehicle,
an AC power supply unit having an output terminal connected to the vehicle component;
an acquisition unit that acquires vehicle running status information or driving status information detected by an on-vehicle sensor;
an output control unit that controls the output of the AC power supply unit to supply current to the vehicle component,
The vehicle control device is characterized in that the output control section controls the output frequency of the AC power supply section based on the detection result of the in-vehicle sensor acquired from the acquisition section.
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