[go: up one dir, main page]

JP2007030664A - Electromagnetic suspension device - Google Patents

Electromagnetic suspension device Download PDF

Info

Publication number
JP2007030664A
JP2007030664A JP2005215852A JP2005215852A JP2007030664A JP 2007030664 A JP2007030664 A JP 2007030664A JP 2005215852 A JP2005215852 A JP 2005215852A JP 2005215852 A JP2005215852 A JP 2005215852A JP 2007030664 A JP2007030664 A JP 2007030664A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase current
suspension device
electromagnetic suspension
load
stroke speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2005215852A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4898163B2 (en
Inventor
Tomoo Kubota
友夫 窪田
Kiyotaka Ogawa
清孝 小川
Shinichi Yamaki
信一 八巻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KYB Corp
Original Assignee
Kayaba Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kayaba Industry Co Ltd filed Critical Kayaba Industry Co Ltd
Priority to JP2005215852A priority Critical patent/JP4898163B2/en
Publication of JP2007030664A publication Critical patent/JP2007030664A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4898163B2 publication Critical patent/JP4898163B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electromagnetic suspension device capable of efficiently carrying out energy regeneration by a motor, and improving charging efficiency of a power supply. <P>SOLUTION: The electromagnetic suspension device is provided with a first member, a second member showing relative movement to the first member, and the motor M capable of at least suppressing the relative movement. When a necessary load to be output is lower than the most efficiently charging load wherein the charging efficiency of the power supply E by generation of the motor M becomes maximum to stroke speed, a d-phase current is controlled to be higher efficiency that the charging efficiency at the time of generation of the necessary load while generating the necessary load, thereby carrying out efficient charging control. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両に最適となる電磁サスペンション装置の改良に関する。   The present invention relates to an improvement of an electromagnetic suspension device that is optimal for a vehicle.

この種、電磁サスペンション装置としては、たとえば、車両のバネ上部材もしくはバネ下部材の一方に連結される筒と、バネ上部材もしくはバネ下部材の一方に連結され筒内に挿通されるロッドと、ロッドの外周に軸方向に並べて装着される複数の永久磁石と、筒の内周に設けられ上記永久磁石に対向する複数の巻線とでリニアモータを構成し、リニアモータの電磁力をロッドと筒との軸方向の相対運動を抑制する荷重(制御力)として利用している。   As this type of electromagnetic suspension device, for example, a cylinder connected to one of the sprung member or unsprung member of the vehicle, a rod connected to one of the sprung member or unsprung member and inserted into the cylinder, A linear motor is composed of a plurality of permanent magnets mounted on the outer periphery of the rod in an axial direction and a plurality of windings provided on the inner periphery of the cylinder and facing the permanent magnet, and the electromagnetic force of the linear motor is It is used as a load (control force) that suppresses relative movement in the axial direction with the cylinder.

そして、このリニアモータにおける巻線は、U,V,Wの三相とされ、リニアモータとして構成された電磁サスペンション装置は、インバータによってPWM(Pulse Width Modulation)制御され、発生する減衰力を可変にすることが可能とされ、また、この電磁サスペンション装置にあっては、荷重発生源をリニアモータとしているので、上記ロッドと筒との相対運動における運動エネルギを電気エネルギに変換するエネルギ回生を行うことが可能である。
特開2003−104025号公報(発明の詳細な説明欄,図15)
And the winding in this linear motor is made into three phases of U, V, and W, and the electromagnetic suspension device constituted as a linear motor is PWM (Pulse Width Modulation) controlled by an inverter, and the generated damping force is made variable. In this electromagnetic suspension device, since the load generation source is a linear motor, energy regeneration for converting the kinetic energy in the relative movement between the rod and the cylinder into electric energy is performed. Is possible.
Japanese Patent Laying-Open No. 2003-104025 (Detailed Description of the Invention, FIG. 15)

上記した電磁サスペンション装置では、上述したように、エネルギ回生を行うことができるので、車両に搭載された際に、電源となるバッテリに充電することが可能となり、また、車両速度に応じて荷重を発生する領域を制限してモータが発電して得られる電流を有効に使用して省電力化を図るようにしている点で有用ではあるが、以下の不具合があると指摘される可能性がある。   As described above, since the above-described electromagnetic suspension device can perform energy regeneration, it can be charged to a battery as a power source when mounted on a vehicle, and a load is applied according to the vehicle speed. Although it is useful in that it is intended to save power by effectively using the current generated by the motor by limiting the area where it occurs, it may be pointed out that there are the following problems .

すなわち、従来電磁サスペンション装置における完全にエネルギ回生を行える回生領域については限られた範囲であって、上述の制御によっては、必ずしもバッテリに充電可能な回生領域内で荷重を発生できるとは限らず、必ずしも省電力につながらない場合がある。   That is, the regenerative region where energy regeneration can be completely performed in the conventional electromagnetic suspension device is a limited range, and depending on the above-described control, it is not always possible to generate a load in the regenerative region where the battery can be charged. It may not necessarily lead to power saving.

したがって、従来電磁サスペンション装置にあっては、上記省電力化を図っているものの、充電効率の点で不十分であり電源を充分に充電することができない場合がある。   Therefore, in the conventional electromagnetic suspension device, although the above-described power saving is achieved, there are cases where the power supply cannot be sufficiently charged because of insufficient charging efficiency.

そしてまた、近年では、モータとガソリンエンジンとを搭載し燃費向上を図ったハイブリッド自動車や完全にモータのみで駆動する電気自動車の開発が盛んとなってきており、このような電力消費が激しくなることが予想される車両への搭載を考えると、電磁サスペンション装置での電力消費は車両の駆動に影響与えるがことがあり得るので、従来電磁サスペンション装置では、電力消費の点で充分でない場合がある。   In recent years, the development of hybrid vehicles equipped with motors and gasoline engines to improve fuel consumption and electric vehicles that are driven entirely by motors has become active, and such power consumption becomes intense. However, since the power consumption of the electromagnetic suspension device may affect the driving of the vehicle, the conventional electromagnetic suspension device may not be sufficient in terms of power consumption.

そこで、本発明は、上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、モータによるエネルギ回生を効率化して電源の充電効率を高めることが可能な電磁サスペンション装置を提供することである。   Therefore, the present invention was devised in order to improve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electromagnetic suspension device that can improve the efficiency of energy regeneration by the motor and increase the charging efficiency of the power source. Is to provide.

上記した目的を達成するため、一方部材と、一方部材に対し相対運動を呈する他方部材と、該相対運動を少なくとも抑制可能なモータとを備えた電磁サスペンション装置において、ストローク速度に対しモータの発電による電源の充電効率が最大となる荷重である最効率充電荷重より出力すべき必要荷重が下回る場合に、必要荷重を発生しつつ必要荷重発生時の充電効率より高効率となるようにd相電流を制御して効率充電制御を行うようにした。   In order to achieve the above object, in an electromagnetic suspension device including one member, the other member exhibiting relative motion with respect to the one member, and a motor capable of at least suppressing the relative motion, the motor generates power with respect to the stroke speed. When the required load to be output is lower than the most efficient charging load, which is the load that maximizes the charging efficiency of the power supply, the d-phase current is set to be higher than the charging efficiency when the required load is generated while generating the required load. Controlled to perform efficient charging control.

本発明の電磁サスペンション装置によれば、この効率充電制御によって、車体姿勢制御を行ううえで必要となる荷重を発生させつつ回生電流を大きくすることができるので、モータによるエネルギ回生を効率化して電源の充電効率を高めることが可能となる。   According to the electromagnetic suspension device of the present invention, this efficient charging control can increase the regenerative current while generating a load necessary for performing vehicle body posture control. It becomes possible to improve the charging efficiency.

そして、電源を効率的に充電するのに、車体姿勢制御に必要な荷重になんら影響を与えることがないので、車両における乗り心地を犠牲にすることがなく、車体姿勢についての制御が切換ることがないので車両の搭乗者に制御切り替わり時にあるような振動等を感知させるなどして違和感や不安感を抱かせることがない。   And in order to charge the power source efficiently, there is no influence on the load required for the vehicle body posture control, so the control of the vehicle body posture can be switched without sacrificing the ride comfort in the vehicle. Therefore, it is possible to prevent the vehicle occupant from feeling uncomfortable or uneasy by, for example, sensing vibrations that occur when the control is switched.

また、この電磁サスペンション装置にあっては、効率的な電源の充電が可能となるから、確実に省電力を達成することができ、モータとガソリンエンジンとを搭載し燃費向上を図ったハイブリッド自動車や完全にモータのみで駆動する電気自動車に最適となり、特に、上記電源が車両のバッテリとされる場合には、電源Eの電圧が低下してしまうと、ハイブリッド車等のモータを駆動源とする車両では、走行性に影響を与えることになるが、この電磁サスペンション装置によれば、効率的に電源を充電することができることから、そのような車両の走行性を向上することができる。   In addition, this electromagnetic suspension device can be efficiently charged with a power source, so that it is possible to reliably achieve power saving, and a hybrid vehicle equipped with a motor and a gasoline engine to improve fuel efficiency. It is most suitable for an electric vehicle that is driven entirely by a motor. In particular, when the power source is a vehicle battery, if the voltage of the power source E decreases, a vehicle that uses a motor such as a hybrid vehicle as a driving source. Then, although it will affect driving performance, according to this electromagnetic suspension device, since the power source can be charged efficiently, the driving performance of such a vehicle can be improved.

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図1は、一実施の形態における電磁サスペンション装置の概念図である。図2は、電磁サスペンション装置における制御部のシステム図である。図3は、PWM回路を示す図である。図4は、回生領域を示す図である。図5は、軽、小型および普通自動車に適用される緩衝器の伸長側と収縮側の発生荷重の設定頻度状況を示す図である。図6は、車両走行中の緩衝器の伸縮ストローク速度の頻度を示す図である。図7は、最も効率的に電源を充電することが可能なストローク荷重−荷重特性を示す図である。図8は、任意のストローク速度における回生電流と荷重との関係を示す図である。図9は、効率充電制御を行う領域をストローク速度と荷重との関係で示した図である。図10は、効率充電制御を行う領域をストローク速度とq相電流との関係で示した図である。図11は、ストローク速度と回生電流を最大値にするd相電流およびq相電流の合成ベクトルとの関係を示す図である。図12は、第1ゲインとストローク速度との関係を示す図である。図13は、第2ゲインとq相電流目標値との関係を示す図である。図14は、この電磁サスペンション装置の制御可能領域を示す図である。図15は、他の電磁サスペンション装置の概念図である。   The present invention will be described below based on the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram of an electromagnetic suspension device according to an embodiment. FIG. 2 is a system diagram of a control unit in the electromagnetic suspension device. FIG. 3 is a diagram illustrating the PWM circuit. FIG. 4 is a diagram illustrating a regeneration region. FIG. 5 is a diagram illustrating a setting frequency state of generated loads on the expansion side and the contraction side of a shock absorber applied to light, small, and ordinary automobiles. FIG. 6 is a diagram showing the frequency of the expansion / contraction stroke speed of the shock absorber while the vehicle is running. FIG. 7 is a diagram showing a stroke load-load characteristic capable of charging the power supply most efficiently. FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the regenerative current and the load at an arbitrary stroke speed. FIG. 9 is a diagram showing a region where the efficiency charging control is performed in relation to the stroke speed and the load. FIG. 10 is a diagram illustrating a region in which efficient charging control is performed in relation to the stroke speed and the q-phase current. FIG. 11 is a diagram illustrating the relationship between the stroke speed and the combined vector of the d-phase current and the q-phase current that maximize the regenerative current. FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship between the first gain and the stroke speed. FIG. 13 is a diagram illustrating a relationship between the second gain and the q-phase current target value. FIG. 14 is a diagram showing a controllable region of the electromagnetic suspension device. FIG. 15 is a conceptual diagram of another electromagnetic suspension device.

一実施の形態における電磁サスペンション装置は、図1に示すように、一方部材たる螺子軸1と、螺子軸1に対し相対運動を呈するボール螺子ナット2と、モータMと、モータMに接続される制御部20とを備えて構成されている。   As shown in FIG. 1, the electromagnetic suspension device in one embodiment is connected to a screw shaft 1 that is one member, a ball screw nut 2 that exhibits relative motion with respect to the screw shaft 1, a motor M, and a motor M. And a control unit 20.

詳しくは、螺子軸1は、ボール螺子ナット2に回転自在に螺合されるとともに、螺子軸1の図1中上端は、モータMのロータRに連結されている。他方のボール螺子ナット2は、螺子軸1が挿入される筒4の上端に固着されており、この筒4を介して車両のバネ上部材およびバネ下部材のうち一方に連結することが可能なようになっている。   Specifically, the screw shaft 1 is rotatably engaged with the ball screw nut 2, and the upper end of the screw shaft 1 in FIG. 1 is connected to the rotor R of the motor M. The other ball screw nut 2 is fixed to the upper end of a cylinder 4 into which the screw shaft 1 is inserted, and can be connected to one of the sprung member and the unsprung member of the vehicle via this cylinder 4. It is like that.

また、螺子軸1は、車両のバネ上部材およびバネ下部材の他方に回転自在に連結されるようになっており、具体的には、上記車両のバネ上部材およびバネ下部材の他方に設けたボールベアリングに軸支されるか、モータMを上記車両のバネ上部材およびバネ下部材の他方に固定するなどとされる。   The screw shaft 1 is rotatably connected to the other of the sprung member and the unsprung member of the vehicle. Specifically, the screw shaft 1 is provided on the other of the sprung member and the unsprung member of the vehicle. The motor M is fixed to the other of the sprung member and the unsprung member of the vehicle.

したがって、螺子軸1とボール螺子ナット2が軸方向の直線相対運動を呈すると、螺子軸1が回転運動を呈することになり、この螺子軸1の回転運動がモータMのロータRに伝達されることになる。ここで、螺子軸1の回転速度を歯車機構等で構成される減速機を介して減速して上記螺子軸1の回転運動をロータRに伝達するようにしてもよい。   Therefore, when the screw shaft 1 and the ball screw nut 2 exhibit a linear relative motion in the axial direction, the screw shaft 1 exhibits a rotational motion, and the rotational motion of the screw shaft 1 is transmitted to the rotor R of the motor M. It will be. Here, the rotational speed of the screw shaft 1 may be reduced through a reduction gear constituted by a gear mechanism or the like to transmit the rotational motion of the screw shaft 1 to the rotor R.

なお、上記螺子軸1とボール螺子ナット2が軸方向の直線相対運動を呈するときに、螺子軸1を回転不能として代わりにボール螺子ナット2を回転させるようにする場合には、このボール螺子ナット2の回転運動をモータMのロータRに伝達するようにしてもよい。具体的には、螺子軸1を車両のバネ上部材およびバネ下部材の一方に回転不能に連結し、他方のボール螺子ナット2を車両のバネ上部材およびバネ下部材の他方にボールベアリング等を介して回転自在に連結し、ボール螺子ナット2の回転運動を歯車機構や摩擦車機構等を介してモータMのロータRに伝達してやればよい。   When the screw shaft 1 and the ball screw nut 2 exhibit a linear relative motion in the axial direction, the ball screw nut 2 is used when the screw shaft 1 cannot be rotated and the ball screw nut 2 is rotated instead. The rotational motion of 2 may be transmitted to the rotor R of the motor M. Specifically, the screw shaft 1 is non-rotatably connected to one of the sprung member and unsprung member of the vehicle, and the other ball screw nut 2 is connected to the other of the sprung member and unsprung member of the vehicle with a ball bearing or the like. And the rotational movement of the ball screw nut 2 may be transmitted to the rotor R of the motor M via a gear mechanism, a friction wheel mechanism, or the like.

そして、モータMは、この場合、筒状のフレーム10と、フレーム10の内周側に設けた電機子であるステータと、フレーム10に回転自在に軸支されるロータRとを備え三相ブラシレスモータとして構成され、詳しくは、ステータは、複数のティースを備えた環状のステータコア11と、各ティースに巻回されたU,V,W相の各相における巻線12とを備えており、他方のロータRは、シャフト13と、シャフト13の中間部外周に装着された駆動用磁石14とを備えている。   In this case, the motor M includes a cylindrical frame 10, a stator that is an armature provided on the inner peripheral side of the frame 10, and a rotor R that is rotatably supported by the frame 10. Specifically, the stator includes an annular stator core 11 having a plurality of teeth, and a winding 12 in each of the U, V, and W phases wound around each tooth, The rotor R includes a shaft 13 and a driving magnet 14 mounted on the outer periphery of the intermediate portion of the shaft 13.

なお、駆動用磁石14は、所定数の極数を実現できるようにブロック化された磁石で構成されてシャフト13に埋め込まれており、本モータMは、埋め込み磁石型とされている。無論、駆動用磁石14を所定数の極数を実現できるようにブロック化してシャフト13の外周に接着したり、環状に形成して分割着磁されてシャフト13の外周に嵌着するようにしたりしてもよいが、いわゆる、表面磁石型とすると、後述する弱め界磁制御時に駆動用磁石14の表面に渦電流損が生じやすいので、埋め込み磁石型の方が好ましい。   The drive magnet 14 is composed of a block magnet that can realize a predetermined number of poles and is embedded in the shaft 13, and the motor M is an embedded magnet type. Of course, the drive magnet 14 is blocked so that a predetermined number of poles can be realized and bonded to the outer periphery of the shaft 13, or it is formed in an annular shape and dividedly magnetized so as to be fitted to the outer periphery of the shaft 13. However, when the so-called surface magnet type is used, an eddy current loss is likely to occur on the surface of the driving magnet 14 during field weakening control, which will be described later, and therefore the embedded magnet type is preferable.

また、このモータMには、ロータRの回転角を検出するために、回転角センサ15が搭載されており、具体的にはたとえば、回転角センサ15は、シャフト13設けたレゾルバコアとフレーム10に設けられるレゾルバコアに対向するレゾルバステータとで構成されればよく、他にも、光学式のエンコーダを採用してもよいし、ロータRにセンシング用磁石を設ける場合にはホール素子やMR素子等の磁気センサをフレーム10に設けるとした構成としてもよい。   The motor M is equipped with a rotation angle sensor 15 for detecting the rotation angle of the rotor R. Specifically, for example, the rotation angle sensor 15 is attached to the resolver core provided on the shaft 13 and the frame 10. It only has to be constituted by a resolver stator facing the provided resolver core. In addition, an optical encoder may be adopted, and when a sensing magnet is provided in the rotor R, a Hall element, MR element, etc. The magnetic sensor may be provided on the frame 10.

上述のように、この電磁サスペンション装置にあっては、駆動源をモータMとしているので、モータMに電気エネルギを与えて駆動する場合には、螺子軸1を回転駆動させて螺子軸1とボール螺子ナット2とを積極的に相対直線運動させる、すなわち、ストロークさせることができ、アクチュエータとしての機能を発揮できる。   As described above, in this electromagnetic suspension device, since the drive source is the motor M, when the motor M is driven by being supplied with electric energy, the screw shaft 1 is rotationally driven to rotate the screw shaft 1 and the ball. The screw nut 2 can be positively moved in a relatively linear motion, that is, can be stroked, and the function as an actuator can be exhibited.

また、モータMは、螺子軸1から強制的に回転運動が入力されると、誘導起電力や電源からの電力によって巻線12に電流が流れて磁界が形成されて電磁力が発生し、螺子軸1の回転運動を抑制するトルクを発生するので、螺子軸1とボール螺子ナット2の相対直線運動を抑制するように機能する。すなわち、この場合には、モータMが外部から入力される運動エネルギを回生して電気エネルギに変換して得られる電力によって、あるいは、この回生に加えて電源から供給される電力によって、発生するトルクで螺子軸1とボール螺子ナット2の相対直線運動を抑制することができる。   In addition, when a rotational motion is forcibly input from the screw shaft 1, the motor M generates a magnetic field by generating a magnetic field due to an induced electromotive force or power from the power source, thereby generating an electromagnetic force. Since the torque that suppresses the rotational movement of the shaft 1 is generated, it functions to suppress the relative linear movement of the screw shaft 1 and the ball screw nut 2. That is, in this case, the torque generated by the electric power obtained by the motor M regenerating kinetic energy input from the outside and converting it into electric energy, or by the electric power supplied from the power source in addition to this regeneration. Thus, the relative linear motion of the screw shaft 1 and the ball screw nut 2 can be suppressed.

したがって、この電磁サスペンション装置は、モータMをアクチュエータとしてもジェネレータとしても機能させ得るので、上記螺子軸1とボール螺子ナット2の相対直線運動を抑制することができると同時に、アクチュエータとしての機能を生かして車両の車体の姿勢制御も同時に行うことができ、これにより、アクティブサスペンションとしての機能をも発揮することができる。   Therefore, this electromagnetic suspension device can cause the motor M to function as both an actuator and a generator, so that the relative linear motion of the screw shaft 1 and the ball screw nut 2 can be suppressed, and at the same time, the function as an actuator can be utilized. Thus, the posture control of the vehicle body of the vehicle can be performed at the same time, so that the function as an active suspension can be exhibited.

そして、上記モータMの巻線12に流れる電流を制御するために、具体的には、U,V,W相の巻線12は、制御部20に接続され、このモータMは、制御部20によって駆動制御される。   In order to control the current flowing through the winding 12 of the motor M, specifically, the U, V, and W phase windings 12 are connected to the control unit 20, and the motor M is connected to the control unit 20. Is driven and controlled.

この制御部20は、図2に示すように、基本的には、上記巻線12の三相のうち二相に流れる電流をdq変換してd相電流値およびq相電流値を演算する二相電流演算手段21と、電流目標値演算部26によって決定される各電流目標値と上記d相およびq相の電流値とに基づいてd相電圧指令値およびq相電圧指令値を演算する比例積分制御部22と、上記d相電圧指令値およびq相電圧指令値をU,V,Wの各相の電圧指令値に変換する三相変換演算手段23と、三相ブラシレスモータのU,V,Wのうち二相に流れる電流値を検出する電流検出器24と、モータ駆動回路としてのPWM回路25と、リミッタ28とを備えて構成されている。   As shown in FIG. 2, the control unit 20 basically performs dq conversion on the current flowing in two phases of the three phases of the winding 12 to calculate a d-phase current value and a q-phase current value. Proportion for calculating the d-phase voltage command value and the q-phase voltage command value based on each current target value determined by the phase current calculation means 21 and the current target value calculation unit 26 and the d-phase and q-phase current values. The integration control unit 22, the three-phase conversion calculation means 23 for converting the d-phase voltage command value and the q-phase voltage command value into voltage command values for U, V, and W phases, and U, V of the three-phase brushless motor. , W, a current detector 24 for detecting a current value flowing in two phases, a PWM circuit 25 as a motor drive circuit, and a limiter 28 are provided.

そして、この制御部20は、電流目標値演算部26によって決定されるd相およびq相の各電流目標値と、二相電流演算手段21の演算結果として得られるd相、q相の電流値とのそれぞれの偏差に基づいてモータMを比例積分制御する。なお、偏差を微分して得られる要素を追加して比例微分積分制御を行うようにしてもよい。   The control unit 20 includes the d-phase and q-phase current target values determined by the current target value calculation unit 26, and the d-phase and q-phase current values obtained as the calculation results of the two-phase current calculation means 21. The motor M is proportional-integral controlled based on the respective deviations. Note that proportional differential integration control may be performed by adding an element obtained by differentiating the deviation.

ここで、電流目標値演算部26は、トルク指令としてd相およびq相の電流目標値を上記比例積分制御部22に出力するものであるが、車体姿勢を所定の制御則に則り電磁サスペンション装置に発生させる荷重を制御するため、および、後述するモータMのエネルギ回生によって後述の電源Eを効率的に充電する効率充電制御、弱め界磁制御のために必要な情報となる車速、操舵角や、バネ上およびバネ下の速度・加速度、ストローク速度等は、回転角センサ15以外に適宜車両に設けられる各種センサ等から電圧信号等として電流目標値演算部26に入力されるようになっている。   Here, the current target value calculation unit 26 outputs the d-phase and q-phase current target values to the proportional integral control unit 22 as a torque command. The electromagnetic suspension device follows the vehicle body posture in accordance with a predetermined control law. The vehicle speed, the steering angle, and the spring, which are information necessary for controlling the load generated in the vehicle, and for efficiently charging the power source E (described later) by energy regeneration of the motor M (described later) and field weakening control. The upper and unsprung speed / acceleration, stroke speed, and the like are input to the current target value calculation unit 26 as voltage signals and the like from various sensors provided in the vehicle as appropriate in addition to the rotation angle sensor 15.

なお、この電磁サスペンション装置の伸縮量、ストローク速度や伸縮加速度については、回転角センサ15から得られる回転角θと螺子軸1のピッチ、減速比から演算すればよく、別途センサを設ける必要は無い。   The expansion / contraction amount, stroke speed and expansion / contraction acceleration of the electromagnetic suspension device may be calculated from the rotation angle θ obtained from the rotation angle sensor 15, the pitch of the screw shaft 1, and the reduction ratio, and there is no need to provide a separate sensor. .

そして、具体的にたとえば、車体姿勢制御の制御則にスカイフック理論を採用する場合には、車両におけるバネ上速度が電流目標値演算部26に入力されるようにしておけばよく、この場合には電流目標値演算部26は、上記バネ上速度からトルク指令としてのd相の電流目標値とq相の電流目標値を演算して上記比例積分制御部22に出力する。   For example, when the skyhook theory is adopted as the control law of the vehicle body posture control, the sprung speed in the vehicle may be input to the current target value calculation unit 26. In this case, The current target value calculation unit 26 calculates the d-phase current target value and the q-phase current target value as a torque command from the sprung speed, and outputs them to the proportional integration control unit 22.

なお、この電流値目標演算部26は、基本的に、d相の電流目標値については、後述する効率充電制御および弱め界磁制御を適用している状態では、上記車体姿勢制御の制御則のみならず上記効率充電制御および弱め界磁制御に基づいて演算し、また、効率充電制御および弱め界磁制御を適用していない状態で車体姿勢制御のみを行っている場合には、d相電流は、モータMの発生するトルクに寄与しないので、電磁サスペンション装置が発生する荷重はq相電流に依存することからd相電流目標値を0として出力するようになっている。   The current value target calculation unit 26 basically applies not only the control law of the vehicle body attitude control to the d-phase current target value in a state where the efficiency charging control and field weakening control described later are applied. When the calculation is based on the efficiency charging control and the field weakening control and only the vehicle body posture control is performed in a state where the efficiency charging control and the field weakening control are not applied, the d-phase current is generated by the motor M. Since it does not contribute to torque, the load generated by the electromagnetic suspension device depends on the q-phase current, so that the d-phase current target value is output as zero.

また、電流検出器24としては、ホール素子や巻線等を用いた非接触型や、三相の巻線12のそれぞれに直列介装した抵抗の電圧降下から電流値を得る電流センサを用いればよい。   Further, as the current detector 24, a non-contact type using a Hall element, a winding, or the like, or a current sensor that obtains a current value from a voltage drop of a resistor connected in series to each of the three-phase windings 12 is used. Good.

なお、上記電流検出器24は、U,V,W相のうち二相に流れる電流値を検出すればよく、これは、二相の電流値が分かればロータRの電気角θから後述する下記(1)式を用いてd相およびq相の電流値に変換可能であるからである。   The current detector 24 only needs to detect the current value flowing in two phases of the U, V, and W phases. This is described below from the electrical angle θ of the rotor R if the current values of the two phases are known. This is because it can be converted into d-phase and q-phase current values using the equation (1).

さらに、PWM回路25は、図3に示すように、電源Eと、モータMにおける三相各相の巻線12に電流供給を行う6つのスイッチング素子41と、各スイッチング素子41にPWMパルス信号を与えるマルチバイブレータ等の図示しないパルス発生器とを備えて構成されており、このPWM回路25は、比例積分制御部21が出力する各電圧指令値に基づいて所定のPWMデューティ比で上記各相に電流供給を行う。なお、電源Eについては、車両に搭載されるバッテリとしておけばよい。   Further, as shown in FIG. 3, the PWM circuit 25 includes a power supply E, six switching elements 41 that supply current to the windings 12 of the three phases of the motor M, and PWM pulse signals to the switching elements 41. The PWM circuit 25 includes a pulse generator (not shown) such as a multivibrator to be provided, and the PWM circuit 25 is configured to adjust the phase to each phase with a predetermined PWM duty ratio based on each voltage command value output from the proportional integration control unit 21. Supply current. The power supply E may be a battery mounted on the vehicle.

そして、二相電流演算手段21は、電気角θを用いて、以下の(1)式に示したように、上記各電流値iv,iuをd相およびq相の電流値id,iqへ変換する演算を行い、この変換されたd相およびq相の電流値id,iqを比例積分制御部22へ出力する。

Figure 2007030664
比例積分制御部22は、各電流目標値id*,iq*と電流値id,iqの各偏差εd,εqを算出し、算出された偏差εd,εqを積分して得られた積分値に所定の積分ゲインを乗じ、さらには、各偏差εd,εqに所定の比例ゲインを乗算じ、積分ゲイン乗算後の値と比例ゲイン乗算後の値を加算して、各電圧指令値Vd,Vqを出力する。 The two-phase current calculation means 21 converts the current values iv and iu into d-phase and q-phase current values id and iq using the electrical angle θ as shown in the following equation (1). The converted d-phase and q-phase current values id and iq are output to the proportional-plus-integral control unit 22.
Figure 2007030664
The proportional-integral control unit 22 calculates each current target value id *, iq * and each current value id, iq deviation εd, εq, and integrates the calculated deviation εd, εq to a predetermined integral value. Is multiplied by the integral gain, and each deviation εd, εq is multiplied by a predetermined proportional gain, and the value after multiplication of the integral gain and the value after multiplication of the proportional gain are added to output each voltage command value Vd, Vq. To do.

そして、さらに、d相電圧指令値Vdおよびq相電圧指令値Vqは、上記したにU,V,Wの各相の電圧指令値に変換する三相変換演算手段23に入力され、この三相変換演算手段23は、下記(2)式の演算によって、上記d相電圧指令値Vdおよびq相電圧指令値Vqを実際のU,V,W各相の電圧指令値Vu,Vv,Vwへ変換し、この変換された電圧指令値Vu,Vv,VwをPWM回路25に出力する。

Figure 2007030664
また、このモータ制御部は、電圧指令リミッタ27を備えており、この電圧指令リミッタ27は、三相変換演算手段23が出力する上記各電圧指令値Vu,Vv,Vwのうち、PWM開度が全開、すなわち、PWMデューティ比が最大値以上となる場合に、PWMデューティ比を最大値とする値に電圧指令値Vu,Vv,Vwを制限する。 Further, the d-phase voltage command value Vd and the q-phase voltage command value Vq are input to the three-phase conversion calculation means 23 that converts the voltage command values of the U, V, and W phases as described above. The conversion calculation means 23 converts the d-phase voltage command value Vd and the q-phase voltage command value Vq into actual U, V, W phase voltage command values Vu, Vv, Vw by the calculation of the following equation (2). The converted voltage command values Vu, Vv, and Vw are output to the PWM circuit 25.
Figure 2007030664
The motor control unit includes a voltage command limiter 27. The voltage command limiter 27 has a PWM opening degree among the voltage command values Vu, Vv, and Vw output from the three-phase conversion calculation unit 23. When fully open, that is, when the PWM duty ratio is greater than or equal to the maximum value, the voltage command values Vu, Vv, and Vw are limited to values that maximize the PWM duty ratio.

そして、上記制御部20のPWM回路25以外の各部は、ハードウェアとして、具体的にはたとえば、電流検出器24、回転角センサ15および車体姿勢制御に必要な各種センサが出力する各信号を増幅するためのアンプと、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換器と、CPU(Central Prossesing Unit)、ROM(Read Only Memory)等の記憶装置、RAM(Random Access Memory)、水晶発振子及びこれらを連絡するバスラインとを備えた図示しない周知のコンピュータシステムとして構成され、また、PWM回路25に電圧指令値Vu,Vv,Vwを出力することができるようになっている。なお、このハードウェアとして制御部20のPWM回路25以外の各部は、車両に搭載されるECUに統合されてもよい。   Each unit other than the PWM circuit 25 of the control unit 20 amplifies each signal output by hardware, specifically, for example, the current detector 24, the rotation angle sensor 15, and various sensors necessary for vehicle body posture control. Amplifier, converter for converting analog signal into digital signal, storage device such as CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), crystal oscillator and these It is configured as a well-known computer system (not shown) provided with a bus line that can output voltage command values Vu, Vv, Vw to the PWM circuit 25. In addition, each part other than the PWM circuit 25 of the control part 20 as this hardware may be integrated into ECU mounted in a vehicle.

そして、この場合、上記電流目標値演算部26における目標値の演算のための車体姿勢制御を行うための処理手順と後述する効率充電制御および弱め界磁制御を行うための処理手順は、プログラムとしてROMや他の記憶装置に予め格納されている。   In this case, the processing procedure for performing the vehicle body posture control for calculating the target value in the current target value calculation unit 26 and the processing procedure for performing the efficiency charging control and field weakening control to be described later are a ROM or a program. Prestored in another storage device.

ところで、この電磁サスペンション装置は、モータMのロータRが回転すると、ロータRの駆動用磁石14の磁束が巻線12を横切るので、巻線12に誘導起電力が生じて回生電流が流れることから、巻線12には、PWM回路25で備える電源Eによる電流と上記誘導起電力による回生電流が流れることになるが、モータMの巻線12の誘導起電力によって電源Eを充電可能な回生を行うことができる回生領域Kは、原点を通り短絡特性Tにおけるストローク速度と荷重の曲線に対して接する接線Sとストローク速度軸とで囲まれる範囲となり、図4に示すように、モータMを短絡した状態における電磁サスペンション装置のストローク速度と荷重との関係である短絡特性Tによって決することができる。   By the way, in this electromagnetic suspension device, when the rotor R of the motor M rotates, the magnetic flux of the driving magnet 14 of the rotor R crosses the winding 12, so that an induced electromotive force is generated in the winding 12 and a regenerative current flows. The current due to the power source E provided in the PWM circuit 25 and the regenerative current due to the induced electromotive force flow through the winding 12. However, the regenerative power that can charge the power source E by the induced electromotive force of the winding 12 of the motor M is generated. The regenerative region K that can be performed is a range surrounded by the stroke speed axis and the tangent line S that is in contact with the stroke speed and load curve in the short circuit characteristic T through the origin, and as shown in FIG. This can be determined by the short-circuit characteristic T which is the relationship between the stroke speed and the load of the electromagnetic suspension device in the state.

なお、モータMのロータRの回転速度は、螺子軸1とボール螺子ナット2の相対速度、すなわち、電磁サスペンション装置のストローク速度に比例し、また、モータMの出力トルクは電磁サスペンション装置の荷重に比例することから、上記短絡特性Tは、モータM自体の回転速度とトルクの関係である短絡特性を上記電磁サスペンション装置のストローク速度と荷重との関係に変換したものである。そして、本明細書で短絡特性という場合、特に断らなければ、上記したようにモータを短絡した状態における電磁サスペンション装置のストローク速度と荷重との関係を言う。   The rotational speed of the rotor R of the motor M is proportional to the relative speed of the screw shaft 1 and the ball screw nut 2, that is, the stroke speed of the electromagnetic suspension device, and the output torque of the motor M depends on the load of the electromagnetic suspension device. Since it is proportional, the short circuit characteristic T is obtained by converting the short circuit characteristic, which is the relationship between the rotational speed and torque of the motor M itself, into the relationship between the stroke speed and the load of the electromagnetic suspension device. In the present specification, the term “short-circuit characteristic” refers to the relationship between the stroke speed and the load of the electromagnetic suspension device when the motor is short-circuited as described above unless otherwise specified.

ここで、ストローク速度とは、螺子軸1に対するボール螺子ナット2の軸方向の直線相対移動速度であって、荷重とは、モータMが発生するトルクによって生じる螺子軸1とボール螺子ナット2の直線相対運動を抑制あるいは助長する力のことである。   Here, the stroke speed is the linear relative movement speed of the ball screw nut 2 in the axial direction with respect to the screw shaft 1, and the load is the straight line between the screw shaft 1 and the ball screw nut 2 generated by the torque generated by the motor M. It is a force that suppresses or promotes relative movement.

図4中、ストローク速度軸において、電磁サスペンション装置が収縮する方向のストローク速度を便宜的に正の値とすると、原点より右方側は収縮方向のストローク速度を示し、電磁サスペンション装置が伸長する方向のストローク速度を便宜的に負の値とすると、原点より左方側は伸長方向のストローク速度を示している。他方、荷重軸において、電磁サスペンション装置を伸長させる方向の荷重を便宜的に正の値とすると原点より上方側は伸長方向の荷重を示し、電磁サスペンション装置を収縮させる方向の荷重を便宜的に負の値とすると原点より下方側は収縮方向の荷重を示している。   In FIG. 4, on the stroke speed axis, when the stroke speed in the direction in which the electromagnetic suspension device contracts is positive for convenience, the right side of the origin indicates the stroke speed in the contraction direction, and the electromagnetic suspension device extends. If the stroke speed is a negative value for convenience, the left side of the origin indicates the stroke speed in the extension direction. On the other hand, if the load in the direction of extending the electromagnetic suspension device is positive for the load axis for the sake of convenience, the portion above the origin indicates the load in the expansion direction, and the load in the direction of contracting the electromagnetic suspension device is negative for convenience. The value below the origin indicates the load in the contraction direction.

したがって、図4中、第1象現は、電磁サスペンション装置は、収縮する方向にストロークするのに対しそのストロークを抑制する荷重を発生している状態を示し、第2象現は、電磁サスペンション装置は、伸長する方向にストロークするのに対しそのストロークを助長する方向に荷重を発生している状態を示し、第3象現は、伸長する方向にストロークするのに対しそのストロークを抑制する荷重を発生している状態を示し、第4象現は、収縮する方向にストロークするのに対しそのストロークを助長する荷重を発生している状態を示している。   Accordingly, in FIG. 4, the first quadrant shows a state in which the electromagnetic suspension device strokes in the contracting direction, but generates a load that suppresses the stroke, and the second quadrant shows the electromagnetic suspension device. Indicates a state in which a load is generated in a direction that promotes the stroke while a stroke is generated in the extending direction, and the third quadrant is a load that suppresses the stroke in the extending direction. The fourth quadrant shows a state in which a load that promotes the stroke is generated while the stroke is in the contracting direction.

上述のように回生領域Kは、原点を通り短絡特性Tにおけるストローク速度と荷重の曲線に対して接する接線Sとストローク速度軸とで囲まれる範囲(図4中斜線部分)となり、短絡特性Tによって決することができ、さらには、この接線Sにおける傾きは、モータMのトルク定数およびの巻線12とPWM回路25の全体の抵抗、すなわち回路中の抵抗器以外にもリード線の内部抵抗を含んだ全体の抵抗によっても決まる値であるので、トルク定数および上記全体の抵抗の設定によっても回生領域Kを決定することができる。また、上記接線Sの傾きは、螺子軸1のリードによっても調整することも可能である。   As described above, the regenerative region K is a range (shaded area in FIG. 4) surrounded by the stroke speed axis and the tangent line S that passes through the origin and touches the stroke speed and load curve in the short circuit characteristic T. Further, the inclination at the tangent S includes the torque constant of the motor M and the overall resistance of the winding 12 and the PWM circuit 25, that is, the internal resistance of the lead wire in addition to the resistor in the circuit. However, since the value is determined by the overall resistance, the regeneration region K can also be determined by setting the torque constant and the overall resistance. Further, the inclination of the tangent S can be adjusted by the lead of the screw shaft 1.

なお、図4中の各象現の最大あるいは最小荷重を決する水平線aは、電流目標値演算部26で演算されるq相電流目標値iq*を制限することで決せられる荷重発生可能な領域と不可能な領域とを仕切る線であり、また、曲線bもまた荷重発生可能な領域と不可能な領域とを仕切る線である。   Note that a horizontal line a that determines the maximum or minimum load of each quadrant in FIG. 4 is a load-generating region determined by limiting the q-phase current target value iq * calculated by the current target value calculation unit 26. The curve b is also a line that divides the area where the load can be generated from the area where the load is impossible.

上記した短絡特性Tは、ストローク速度を増速していくと、あるストローク速度で荷重のピークを迎え、その後のストローク速度の増速に対しては、荷重が漸減していくような曲線を描く。これは、荷重ピークを迎えるまでは、モータMのロータRが強制的に回転させられることによる発電によって得られる電流がストロークを抑制するトルクを有効に発生させるように各相の巻線12に流れるが、荷重ピークを過ぎる程度までストローク速度が速くなるとトルクに寄与しない無効電流が増えて荷重が小さくなることによるものである。なお、このことは、回生領域Kに影響を与えるものではない。   The short-circuit characteristic T described above draws a curve in which the load reaches a peak at a certain stroke speed as the stroke speed is increased, and the load gradually decreases as the stroke speed increases thereafter. . That is, until the load peak is reached, the current obtained by power generation caused by forcibly rotating the rotor R of the motor M flows through the windings 12 of each phase so as to effectively generate torque that suppresses the stroke. However, when the stroke speed is increased to the extent that the load peak is exceeded, the reactive current that does not contribute to torque increases and the load decreases. This does not affect the regeneration region K.

なお、モータMの巻線12とPWM回路25の全体の抵抗、すなわち回路中の抵抗器以外にもリード線の内部抵抗を含んだ全体の抵抗、さらには、螺子軸1のリードを変化させると、短絡特性Tをストローク速度軸に沿って圧縮伸長させることができ、上記抵抗を小さくするか螺子軸1のリードを小さくすれば、短絡特性Tはストローク速度軸に沿って原点側に向けて圧縮され、逆に、抵抗を大きくするか螺子軸1のリードを大きくすれば、短絡特性Tはストローク速度軸に沿って高速側に向けて伸長され、これによって接線Sの傾きを変化させることができる。また、トルク定数を大きくすれば接線Sの傾きを大きくでき、逆にトルク定数を小さくすれば接線Sの傾きを小さくすることができる。そして、特に、上記全体の抵抗を小さくするか、あるいは、トルク定数を大きくするか、あるいは、螺子軸1のリードを小さくするか、あるいは、それらの任意の組み合わせで、電磁サスペンション装置は、ストローク速度が低くても大きな荷重が得られ、上記回生領域Kも大きくなることになる。   Note that the overall resistance of the winding 12 and the PWM circuit 25 of the motor M, that is, the overall resistance including the internal resistance of the lead wire in addition to the resistors in the circuit, and further the lead of the screw shaft 1 are changed. The short-circuit characteristic T can be compressed and expanded along the stroke speed axis. If the resistance is decreased or the lead of the screw shaft 1 is decreased, the short-circuit characteristic T is compressed toward the origin along the stroke speed axis. On the contrary, if the resistance is increased or the lead of the screw shaft 1 is increased, the short-circuit characteristic T is extended toward the high speed side along the stroke speed axis, whereby the inclination of the tangent S can be changed. . Further, if the torque constant is increased, the inclination of the tangent line S can be increased, and conversely, if the torque constant is decreased, the inclination of the tangent line S can be decreased. In particular, by reducing the overall resistance, increasing the torque constant, reducing the lead of the screw shaft 1, or any combination thereof, the electromagnetic suspension device can achieve a stroke speed. Even if it is low, a large load is obtained, and the regenerative region K also becomes large.

そして、この電磁サスペンション装置においては、短絡特性Tは荷重が車両走行中に頻繁に使用されるストローク速度以下でピークを迎えるように設定される、すなわち、短絡特性Tにおける荷重は頻繁使用ストローク速度範囲内で最大値を採るように設定されている。   In this electromagnetic suspension device, the short-circuit characteristic T is set so that the load reaches a peak below the stroke speed that is frequently used while the vehicle is running, that is, the load in the short-circuit characteristic T is within the frequently used stroke speed range. Is set to take the maximum value.

すると、車両走行中に頻繁に出現するストローク速度範囲内における回生領域Kが大きくなるので、回生によって電源Eを充電する機会が多くすることができ、モータMによるエネルギ回生を効率的に行うことができ、省電力化を確実なものにすることができる。   Then, the regenerative region K within the stroke speed range that frequently appears while the vehicle is running increases, so that the opportunity for charging the power source E by regeneration can be increased, and energy regeneration by the motor M can be performed efficiently. This can ensure power saving.

また、本電磁サスペンション装置にあっては、効率的な回生を行うために特別な制御の必要が無いので、省電力化制御のために車両の挙動が制御の切り替わるようなことが無くなるとともに車両搭乗者に違和感や不安感を抱かせることが無く、車両における乗り心地を向上することが可能である。   In addition, in this electromagnetic suspension device, there is no need for special control in order to perform efficient regeneration, so that the behavior of the vehicle is not switched for the purpose of power saving control, and the vehicle is boarded. It is possible to improve the riding comfort in the vehicle without causing the person to feel uncomfortable or uneasy.

ここで、車両には、車両走行中にバネ下部材に入力される振動をバネ上部材に伝達しにくくするためにバネ下部材とバネ上部材との間にバネ要素が介装され、また、その振動を抑制するために緩衝器がバネ下部材とバネ上部材との間に介装されるのが通常であり、軽、小型および普通自動車に適用される緩衝器の伸長側と収縮側の発生荷重の設定頻度状況を示す図5から、伸長側では、おおよそ600Nを中心として200Nから1000Nの範囲内で荷重を発生している緩衝器が多く、収縮側ではおおよそ300Nを中心として0Nから600Nの範囲内で荷重を発生している緩衝器が多く、上記のような自動車の車体振動を抑制するためには、緩衝器は伸長側で1000N、収縮側で600N程度の荷重を発生する必要がある。   Here, in the vehicle, a spring element is interposed between the unsprung member and the sprung member in order to make it difficult to transmit vibration input to the unsprung member to the sprung member during traveling of the vehicle. In order to suppress the vibration, a shock absorber is usually interposed between the unsprung member and the sprung member, and the extension side and the contraction side of the shock absorber applied to a light, small, and ordinary automobile are used. From FIG. 5 showing the setting frequency state of the generated load, on the extension side, there are many shock absorbers that generate a load in the range of 200N to 1000N centering around 600N, and on the contraction side, about 0N to 600N centering around 300N. There are many shock absorbers that generate a load within the range, and in order to suppress the vehicle body vibration as described above, the shock absorber needs to generate a load of about 1000 N on the expansion side and about 600 N on the contraction side. is there.

また、車両走行中の緩衝器の伸縮ストローク速度の頻度を示す図6から、緩衝器は、収縮側ストローク速度を負の値として伸長側ストローク速度を正の値とすると、−0.1m/sから0.1m/sのストローク速度範囲内で頻繁に使用される。   Moreover, from FIG. 6 which shows the frequency of the expansion / contraction stroke speed of the shock absorber during traveling of the vehicle, the shock absorber is -0.1 m / s, assuming that the contraction side stroke speed is a negative value and the expansion side stroke speed is a positive value. Is frequently used within a stroke speed range of 0.1 m / s.

上記したところから理解できるように、緩衝器の伸縮における頻繁使用されるストローク速度は0.1m/sの範囲内(伸縮方向で正負の符号を付する場合には−0.1m/s以上0.1m/s以下の範囲内)であって、必要となる発生荷重は、1000N以内である。   As can be understood from the above, the stroke speed frequently used in the expansion and contraction of the shock absorber is within the range of 0.1 m / s (in the case where a positive or negative sign is attached in the expansion and contraction direction, it is 0 to 0.1 m / s or more. .. Within a range of 1 m / s or less), and the required generated load is 1000 N or less.

このことから、具体的には、上記した電磁サスペンション装置の短絡特性Tにおける荷重がピークとなる頻繁使用ストローク速度範囲を伸縮のストローク速度が0.1m/s以下の範囲とするようにしてある。   Therefore, specifically, the frequently used stroke speed range in which the load in the short-circuit characteristic T of the electromagnetic suspension device has a peak is set to a range in which the expansion / contraction stroke speed is 0.1 m / s or less.

したがって、車両走行中に頻繁に出現するストローク速度範囲内における回生領域Kが大きくなるので、回生によって電源Eを充電する機会を多くすることができ、モータMによるエネルギ回生を効率的に行うことができ、省電力化を確実なものにし、さらには、車両における乗り心地を向上することができるのは言うまでも無いが、このように頻繁使用ストローク速度範囲を規格化しておくことによって電磁サスペンション装置の汎用性が向上し、製造コストも低減することができる。   Accordingly, since the regeneration region K within the stroke speed range that frequently appears during vehicle travel increases, the opportunity for charging the power source E by regeneration can be increased, and energy regeneration by the motor M can be performed efficiently. Needless to say, the power saving can be ensured, and further, the riding comfort in the vehicle can be improved. However, the electromagnetic suspension device can be obtained by standardizing the frequently used stroke speed range in this way. This improves the versatility and reduces the manufacturing cost.

また、このときに、接線Sをストローク速度が0.1m/sおよび荷重が1000Nであるポイントより上を通過するように設定しておくこととすれば、電磁サスペンション装置が頻繁に使用されるストローク速度範囲内で緩衝器として発生することが必要とされる荷重範囲全体が回生領域K内でカバーされることになる。   At this time, if the tangent S is set so as to pass above a point where the stroke speed is 0.1 m / s and the load is 1000 N, the stroke in which the electromagnetic suspension device is frequently used. The entire load range that needs to be generated as a shock absorber within the speed range is covered in the regeneration region K.

したがって、このように設定される場合には、電磁サスペンション装置が頻繁に使用される場面では、常に回生して電源Eを充電するようになり電源Eの電力を消費することが無いので、より一層確実に省電力化が図られ、電源Eがあがってしまうような事態を防止でき、さらには、電気自動車等の駆動源をモータとするような車両に最適となる。   Therefore, in the case where the electromagnetic suspension device is frequently used, when the electromagnetic suspension device is frequently used, the power source E is always regenerated and the power source E is not consumed and the power of the power source E is not consumed. It is possible to reliably save power, prevent a situation where the power source E is raised, and further, it is optimal for a vehicle using a drive source such as an electric vehicle as a motor.

このように構成された電磁サスペンション装置にあっては、その回生領域K中であって最も効率的に電源Eを充電することが可能なストローク荷重−荷重特性は、図7に示すように、原点を通り短絡特性Tにおけるストローク速度と荷重の曲線に対して接する接線Sの傾きの2分の1の傾きを持ち原点を通る直線Aとなる。   In the electromagnetic suspension device configured as described above, the stroke load-load characteristic that can charge the power source E most efficiently in the regeneration region K is as shown in FIG. A straight line A passing through the origin having an inclination of one half of the inclination of the tangent line S in contact with the curve of stroke speed and load in the short-circuit characteristic T.

ここで、図8に示すように、任意のストローク速度で発生される荷重に対して生じる回生電流は、回生領域K内で発生可能な荷重の最大値の2分の1の荷重にて最大値となることから、任意のストローク速度に対して回生領域K内で発生可能な荷重の最大値の2分の1の荷重が電磁サスペンション装置によって発生されるときに回生効率が最大となり、電源Eの充電を最も効率的に行うことができるのである。なお、この任意のストローク速度とそのストローク速度に対して回生効率が最大を実現する荷重とで決まる点の軌跡が上記直線Aとなることは、図8から容易に理解できる。   Here, as shown in FIG. 8, the regenerative current generated with respect to the load generated at an arbitrary stroke speed is the maximum value at half the maximum load that can be generated in the regenerative region K. Therefore, the regenerative efficiency is maximized when the electromagnetic suspension device generates a load that is half the maximum value of the load that can be generated in the regenerative region K with respect to an arbitrary stroke speed. Charging can be performed most efficiently. It can be easily understood from FIG. 8 that the locus of the point determined by the arbitrary stroke speed and the load that achieves the maximum regenerative efficiency with respect to the stroke speed is the straight line A.

したがって、モータMの発電による電源Eの充電効率が最大となる荷重である最高率充電荷重は、上記したように、任意のストローク速度に対して上記直線A上となる荷重となる。   Therefore, the maximum rate charging load, which is the load that maximizes the charging efficiency of the power source E by the power generation of the motor M, is a load that is on the straight line A with respect to an arbitrary stroke speed as described above.

そこで、この電磁サスペンション装置では、ストローク速度に対して、図9中、第1象現および第3象現における回生領域Kの上記直線Aよりストローク速度軸側の領域Y(図9中斜線部分)内で荷重を発生する場合、すなわち、任意のストローク速度に対して電磁サスペンション装置が出力すべき必要荷重が最効率充電荷重を下回る場合には、回生電流を最大値に近づけ効率的に電源Eを充電可能なようにモータMに流れる電流を制御して効率充電制御を行うようにしている。   Therefore, in this electromagnetic suspension device, the stroke speed axis side area Y from the straight line A of the regeneration area K in the first quadrant and the third quadrant in FIG. 9 with respect to the stroke speed (shaded area in FIG. 9). When a load is generated within the motor, that is, when the required load that the electromagnetic suspension device should output for an arbitrary stroke speed is less than the most efficient charging load, the power source E is effectively turned close to the maximum value and the power source E is efficiently turned on. Efficiency charging control is performed by controlling the current flowing through the motor M so that charging is possible.

そして、この効率充電制御にあっては、上述したように、モータMをdq相電流によって制御する場合、モータMのトルクに寄与する磁界を発生するのはq相のみであり、電磁サスペンション装置が発生する荷重は、q相電流の大きさによって決まり、d相電流はトルクに寄与しないことから、領域Y内で、或るストローク速度に対して或る荷重を発生する場合、q相電流で該荷重を発生させる一方、q相電流のみでは回生電流の最大値に不足する時にはd相にあえてトルクに寄与しない電流を流してやることで回生電流を最大値に近づけるようにする。ここで、d相に流す電流を制御して回生電流を最大値とすると、電源Eを最も効率的に充電することができる。すると、上記効率充電制御によって、電磁サスペンション装置は、領域Y内の任意の荷重を発生しつつ、電源Eを最も効率的に充電することが可能となる。   In this efficiency charging control, as described above, when the motor M is controlled by the dq phase current, only the q phase generates a magnetic field that contributes to the torque of the motor M. The generated load is determined by the magnitude of the q-phase current, and the d-phase current does not contribute to the torque. Therefore, when a certain load is generated for a certain stroke speed in the region Y, the q-phase current is While the load is generated, when the q-phase current alone is insufficient for the maximum value of the regenerative current, the regenerative current is brought close to the maximum value by flowing a current that does not contribute to torque to the d-phase. Here, when the current flowing in the d phase is controlled to set the regenerative current to the maximum value, the power source E can be charged most efficiently. Then, the above-described efficient charging control allows the electromagnetic suspension device to charge the power source E most efficiently while generating an arbitrary load in the region Y.

なお、上記回生領域K内であって領域Y以外の範囲では、任意のストローク速度に対して発生される荷重が上記直線A上の任意ストローク速度に対する荷重を超え、d相の電流を制御しても回生電流は上記最大値になることがない。   In addition, in the range other than the region Y within the regeneration region K, the load generated for an arbitrary stroke speed exceeds the load for the arbitrary stroke speed on the straight line A, and the d-phase current is controlled. However, the regenerative current does not reach the maximum value.

実際には、電流目標値演算部26において、車体姿勢制御の制御則に従ってq相電流目標値を演算するとともに、ストローク速度と該q相電流目標値に基づいてd相に供給すべきd相電流基準値を演算し、このd相電流基準値に第1ゲインk1および第2ゲインk2を乗算してd相効率充電基準値を演算して、このd相効率充電基準値に後述する弱め界磁制御に基づいて演算されるd相弱め界磁基準値を加算してd相電流目標値を演算し、これらq相およびd相の各電流目標値を出力する。なお、弱め界磁制御が行われるまでは、d相弱め界磁基準値の値は0であり、効率充電制御のみが行われる状態では、d相効率充電基準値がd相電流目標値となる。   Actually, the current target value calculation unit 26 calculates the q-phase current target value according to the control law of the vehicle body posture control, and the d-phase current to be supplied to the d-phase based on the stroke speed and the q-phase current target value. A reference value is calculated, a d-phase efficiency charge reference value is calculated by multiplying the d-phase current reference value by the first gain k1 and the second gain k2, and the d-phase efficiency charge reference value is used for field weakening control to be described later. The d-phase field weakening reference value calculated based on this is added to calculate the d-phase current target value, and the q-phase and d-phase current target values are output. Until the field weakening control is performed, the value of the d-phase field weakening reference value is 0, and in the state where only the efficiency charging control is performed, the d-phase efficiency charging reference value becomes the d-phase current target value.

以下、上記した電流目標値演算部26による効率充電制御時のd相電流目標値の演算について詳細に説明すると、まず、電流目標値演算部26は、車体姿勢制御の制御則に従って演算したq相電流目標値とストローク速度とから、電磁サスペンション装置が発生しようとしている荷重が、上記した領域Y内に入っているか判断する。実際には、q相電流によって荷重が決まってくるので、図10に示すように、上記領域Yを仕切る直線Aをストローク速度とq相電流との関係に置き換えて、領域Yを領域Y’に変換しておくことで、演算されたq相電流目標値とストローク速度とから上記判断を行うようにしておくとよい。   Hereinafter, the calculation of the d-phase current target value during the efficiency charging control by the current target value calculation unit 26 will be described in detail. First, the current target value calculation unit 26 calculates the q-phase calculated according to the control law of the vehicle body attitude control. From the current target value and the stroke speed, it is determined whether the load that the electromagnetic suspension device is to generate is within the above-described region Y. Actually, since the load is determined by the q-phase current, as shown in FIG. 10, the straight line A separating the region Y is replaced with the relationship between the stroke speed and the q-phase current, and the region Y is changed to the region Y ′. It is preferable to make the above determination based on the calculated q-phase current target value and the stroke speed by converting.

なお、荷重が領域Y内にあるか否かの判断を行う際には、上記q相電流とストローク速度との関係となるマップを記憶装置に格納しておき、電流目標値演算部26に該マップを参照させてマップ演算によって該判断を行わせるようにしておくとよい。   When determining whether or not the load is within the region Y, a map representing the relationship between the q-phase current and the stroke speed is stored in a storage device, and the current target value calculation unit 26 stores the map. The determination may be made by referring to the map and performing map calculation.

そして、上記ストローク速度に対して発生させる荷重が、領域Y内となる場合には、電流目標値演算部26は、d相電流基準値を演算する。具体的には、あらかじめ回生電流を最大値にするq相電流とd相電流の合成ベクトルをidqとし、d相電流基準値をidkとすると、d相電流基準値idk=(idq−iq*1/2で計算される。 When the load generated with respect to the stroke speed is within the region Y, the current target value calculation unit 26 calculates the d-phase current reference value. Specifically, assuming that the combined vector of the q-phase current and the d-phase current that maximizes the regenerative current in advance is idq and the d-phase current reference value is idk, the d-phase current reference value idk = (idq 2 −iq * 2 ) Calculated by 1/2 .

ここで、二相電流id,iqをモータMの実際の巻線12の三相電流iu,iv,iwとの関係は式(3)の関係であらわすことができる。

Figure 2007030664
上記式(3)の関係から電気角θを0から2πまで変化させると、二相電流id,iqの極大値は、三相電流iu,iv,iwの(3/2)1/2となることが分かる。 Here, the relationship between the two-phase currents id, iq and the three-phase currents iu, iv, iw of the actual winding 12 of the motor M can be expressed by the relationship of the expression (3).
Figure 2007030664
When the electrical angle θ is changed from 0 to 2π from the relationship of the above formula (3), the maximum values of the two-phase currents id and iq become (3/2) 1/2 of the three-phase currents iu, iv and iw. I understand that.

そして、これらの関係をd相電流およびq相電流の合成ベクトルで評価すると、この合成ベクトルidqの大きさは三相電流iu,iv,iwのベクトルのうち任意の一つのベクトルの大きさに(3/2)1/2を乗算したものと等しくなる。 When these relationships are evaluated by a combined vector of the d-phase current and the q-phase current, the size of the combined vector idq is set to the size of any one of the three-phase currents iu, iv, iw ( 3/2) It is equal to the product of 1/2 .

したがって、上記した合成ベクトルidqと三相電流iu,iv,iwのベクトルとの関係から、電磁サスペンション装置が任意のストローク速度に対し回生電流が最大値を採る荷重を発生したとき、すなわち、ストローク速度−荷重特性が直線Aとなる状態としたときにおける三相電流iu,iv,iwの電流実効値を得ておくことで、図11に示すように、ストローク速度と回生電流を最大値にする上記合成ベクトルidqとの関係をあらかじめ得ることができる。   Accordingly, when the electromagnetic suspension device generates a load at which the regenerative current takes a maximum value with respect to an arbitrary stroke speed based on the relationship between the combined vector idq and the three-phase currents iu, iv, and iw, that is, the stroke speed. -By obtaining the effective current values of the three-phase currents iu, iv, iw when the load characteristic is in the straight line A, the stroke speed and the regenerative current are maximized as shown in FIG. The relationship with the composite vector idq can be obtained in advance.

そして、d相電流は、上記したように発生荷重に影響を与えないことから、まず、ストローク速度に対し発生すべき荷重からq相電流目標値iq*を演算しておけば、図11に示すように、上記回生電流を最大値とする合成ベクトルidqとq相電流目標値iq*から上記したようにd相電流基準値idkを演算することができるのである。   Since the d-phase current does not affect the generated load as described above, first, if the q-phase current target value iq * is calculated from the load to be generated with respect to the stroke speed, it is shown in FIG. As described above, the d-phase current reference value idk can be calculated as described above from the combined vector idq that maximizes the regenerative current and the q-phase current target value iq *.

すなわち、上記合成ベクトルidqに基づいてd相電流基準値idkを演算するようにしているので、都度、回生電流が最大値となるように複雑な演算を行う必要がなくなるのである。   That is, since the d-phase current reference value idk is calculated based on the composite vector idq, it is not necessary to perform complicated calculation so that the regenerative current becomes the maximum value each time.

つづいて、電流目標値演算部26は、上記のようにして演算されたd相電流基準値idkに、第1ゲインk1と、第2ゲインk2とを乗算してd層電流目標値id*を演算する。   Subsequently, the current target value calculation unit 26 multiplies the d-phase current reference value idk calculated as described above by the first gain k1 and the second gain k2 to obtain the d-layer current target value id *. Calculate.

上記した第1ゲインk1は、図12に示すように、ストローク速度が所定速度範囲内にあるときは、その値が1であって、ストローク速度が所定速度範囲以上となるとストローク速度に応じて0まで漸減し、ストローク速度が所定速度範囲以下となるとストローク速度に応じて0まで漸減するように設定されている。すなわち、第1ゲインk1は、ストローク速度に対して効率充電制御が行われる範囲を律していることになる。   As shown in FIG. 12, the first gain k1 described above has a value of 1 when the stroke speed is within a predetermined speed range, and is 0 according to the stroke speed when the stroke speed exceeds the predetermined speed range. It is set to gradually decrease to 0 and gradually decrease to 0 according to the stroke speed when the stroke speed falls below the predetermined speed range. That is, the first gain k1 regulates the range in which the efficient charging control is performed with respect to the stroke speed.

この所定速度範囲は、任意に設定されるが、基本的には、図9における第1象限および第3象限で効率充電制御を行うために2つ設定される。   The predetermined speed range is arbitrarily set, but basically, two are set in order to perform efficient charge control in the first quadrant and the third quadrant in FIG.

また、所定速度範囲は、ストローク速度が0の範囲を含まず、かつ、第1ゲインk1が原点付近では必ず0の値を持つことができるように第1象限における所定速度範囲下限と第3象限における所定速度範囲の上限は、第1ゲインk1が1から0に漸減することが可能なように、原点からある程度距離を持たせるようにしてある。これは、領域Yは原点から第1および第3象限に広がりをもつので、電磁サスペンション装置がストローク速度0近傍で伸縮すると、d相電流が振動的となって制御が煩雑となってしまうので、実用的でなくなるので、このような制御が行われることを防止するようにしている。上記したところから理解できるように、第1ゲインk1は、伸縮時のストローク速度が増加して第1象限における所定速度範囲下限あるいは第3象限における所定速度範囲の上限を超えて所定速度範囲内となるときには、効率充電制御をフェードインさせ、他方、伸縮時のストローク速度が減少して第1象限における所定速度範囲下限あるいは第3象限における所定速度範囲の上限以下となって所定速度範囲を逸脱するようになるときには、効率充電制御をフェードアウトさせる機能を発揮する。   Further, the predetermined speed range does not include the range where the stroke speed is 0, and the predetermined speed range lower limit and the third quadrant in the first quadrant so that the first gain k1 can always have a value of 0 near the origin. The upper limit of the predetermined speed range is set to have a certain distance from the origin so that the first gain k1 can be gradually decreased from 1 to 0. This is because the region Y extends from the origin to the first and third quadrants, so that when the electromagnetic suspension device expands and contracts near the stroke speed 0, the d-phase current becomes oscillating and the control becomes complicated. Since it becomes impractical, such control is prevented from being performed. As can be understood from the above, the first gain k1 increases within the predetermined speed range by exceeding the lower limit of the predetermined speed range in the first quadrant or the upper limit of the predetermined speed range in the third quadrant as the stroke speed during expansion / contraction increases. When this happens, the efficiency charging control is faded in, and on the other hand, the stroke speed during expansion / contraction decreases and becomes below the predetermined speed range lower limit in the first quadrant or the upper limit of the predetermined speed range in the third quadrant, and deviates from the predetermined speed range. When this happens, the function of fading out the efficient charge control is exhibited.

また、第1象限における所定速度範囲の上限と第3象限における所定速度範囲の下限は、後述する弱め界磁制御が開始されるストローク速度とされており、この第1ゲインk1は、伸縮時のストローク速度が増加して、第1象限における所定速度範囲の上限および第3象限における所定速度範囲の下限以上になると、効率充電制御をフェードアウトさせ、反対に伸縮時のストローク速度が減少して、第1象限における所定速度範囲の上限と第3象限における所定速度範囲の下限を超えて所定速度範囲内となると効率充電制御をフェードインさせる機能をも発揮する。   The upper limit of the predetermined speed range in the first quadrant and the lower limit of the predetermined speed range in the third quadrant are stroke speeds at which field-weakening control, which will be described later, is started. The first gain k1 is the stroke speed during expansion / contraction. Increases and exceeds the upper limit of the predetermined speed range in the first quadrant and the lower limit of the predetermined speed range in the third quadrant, the efficiency charge control is faded out. On the contrary, the stroke speed during expansion / contraction decreases, and the first quadrant If the upper limit of the predetermined speed range and the lower limit of the predetermined speed range in the third quadrant exceed the predetermined speed range, the function of fading in the efficiency charging control is also exhibited.

転じて、第2ゲインk2について説明すると、第2ゲインk2は、q相電流目標値iq*に依存して変化する。具体的には、図13に示すように、第2ゲインk2は、q相電流目標値の絶対値が0以上任意値以下となる範囲内においてq相電流目標値の絶対値に比例して変化し、上記任意値以上となる範囲では1となるように設定されている。   In turn, the second gain k2 will be described. The second gain k2 changes depending on the q-phase current target value iq *. Specifically, as shown in FIG. 13, the second gain k2 changes in proportion to the absolute value of the q-phase current target value within a range where the absolute value of the q-phase current target value is not less than 0 and not more than an arbitrary value. However, it is set to 1 in a range that is equal to or greater than the above arbitrary value.

ここで、q相電流目標値は、電磁サスペンション装置が発生する荷重を決定する値であることから、図10中、第1および第4象限でq相電流目標値が電磁サスペンション装置の収縮を助長する方向から抑制する方向へ荷重を発生させるように時間的に変化するときには、q相電流目標値は、マイナスからプラスに転じるように変化するが、このとき、q相電流目標値はストローク速度軸近傍のプラスの値をとるときには、小さい値となり、この状態で回生電流を最大値とするとd相に流すべき電流が大きくなる。   Here, since the q-phase current target value is a value that determines the load generated by the electromagnetic suspension device, the q-phase current target value promotes the contraction of the electromagnetic suspension device in the first and fourth quadrants in FIG. When the time changes so as to generate a load from the direction to suppress to the direction to suppress, the q-phase current target value changes so as to turn from minus to plus. At this time, the q-phase current target value is the stroke speed axis. When taking a positive value in the vicinity, it becomes a small value. If the regenerative current is set to the maximum value in this state, the current to be supplied to the d phase becomes large.

このように、ストローク速度が0近傍で電磁サスペンション装置が伸縮を繰り返すと、q相電流目標値も図10中ストローク速度軸近傍で振動を繰り返し、結果、d相電流基準値も最大値と0の間で振動することになって制御が煩雑となってしまい実用的でなくなるので、このような制御が行われることを防止するようにしている。   As described above, when the electromagnetic suspension device repeatedly expands and contracts when the stroke speed is near 0, the q-phase current target value also repeats vibration near the stroke speed axis in FIG. 10, and as a result, the d-phase current reference value is also the maximum value of 0. The control is complicated and becomes impractical because it vibrates in between, so that such control is prevented from being performed.

他方、q相電流目標値が減少して図10中領域Y’内に進入するような場合には、q相電流のみで回生電流を最大値とするラインを通過して領域Y’内に進入することになり、このような場合、d相電流基準値の絶対値は、q相電流目標値の減少によって徐々に大きくなることから、第2ゲインk2は、q相電流目標値が任意値以上では特に変化させる必要はない。   On the other hand, when the q-phase current target value decreases and enters the region Y ′ in FIG. 10, it enters the region Y ′ through the line having the regenerative current as the maximum value only with the q-phase current. In such a case, since the absolute value of the d-phase current reference value gradually increases as the q-phase current target value decreases, the second gain k2 is such that the q-phase current target value is greater than or equal to an arbitrary value. Then there is no need to change.

以上のように、この効率充電制御時には、d相効率充電基準値をd相電流目標値としてd相に流れる電流を制御してやることによって、電磁サスペンション装置に車体姿勢制御を行ううえで必要となる荷重を発生させつつ回生電流を大きくすることができるので、モータMによるエネルギ回生を効率化して電源Eの充電効率を高めることが可能となる。   As described above, at the time of this efficiency charge control, the load necessary for performing vehicle body attitude control on the electromagnetic suspension device by controlling the current flowing in the d phase with the d phase efficiency charge reference value as the d phase current target value. Since the regenerative current can be increased while generating energy, it is possible to increase the efficiency of energy regeneration by the motor M and increase the charging efficiency of the power source E.

そして、電源Eを効率的に充電するのに、車体姿勢制御に必要な荷重になんら影響を与えることがないので、車両における乗り心地を犠牲にすることがなく、車体姿勢についての制御が切換ることがないので車両の搭乗者に制御切り替わり時にあるような振動等を感知させるなどして違和感や不安感を抱かせることがない。   And, since the power supply E is efficiently charged, the load necessary for the vehicle body posture control is not affected at all, so that the vehicle body posture control is switched without sacrificing the ride comfort in the vehicle. As a result, there is no sense of incongruity or anxiety by letting a vehicle occupant sense vibrations or the like when control is switched.

また、この電磁サスペンション装置にあっては、効率的な電源Eの充電が可能となるから、確実に省電力を達成することができ、モータとガソリンエンジンとを搭載し燃費向上を図ったハイブリッド自動車や完全にモータのみで駆動する電気自動車に最適となり、特に、上記電源Eが車両のバッテリとされる場合には、電源Eの電圧が低下してしまうと、ハイブリッド車等のモータを駆動源とする車両では、走行性に影響を与えることになるが、この電磁サスペンション装置によれば、効率的に電源Eを充電することができることから、そのような車両の走行性を向上することができる。   Moreover, in this electromagnetic suspension device, since efficient charging of the power source E is possible, it is possible to reliably achieve power saving, and a hybrid vehicle equipped with a motor and a gasoline engine to improve fuel efficiency. It is most suitable for an electric vehicle that is driven entirely by a motor. In particular, when the power source E is a vehicle battery, if the voltage of the power source E decreases, a motor such as a hybrid vehicle is used as a drive source. However, according to this electromagnetic suspension device, since the power source E can be charged efficiently, the traveling property of such a vehicle can be improved.

さらに、上記した実施の形態のように、効率充電制御時に回生電流を最大値とするようにd相電流を制御すると、充電効率が最大となるので、上記した作用効果が高くなる。   Furthermore, when the d-phase current is controlled so that the regenerative current is maximized during the efficiency charging control as in the above-described embodiment, the charging efficiency is maximized, and thus the above-described effects are enhanced.

なお、d相効率充電基準値の算出にあたり、d相電流基準値に第1および第2ゲインk1,k2を乗算しているが、第1ゲインk1のみ、あるいは、第2ゲインk2のみをd相電流基準値に乗算し、または、いずれのゲインk1,k2を乗算しないとしても、効率的に電源Eを充電することが可能であるので、本発明の効果を失うことはない。   In calculating the d-phase efficiency charging reference value, the d-phase current reference value is multiplied by the first and second gains k1 and k2. However, only the first gain k1 or only the second gain k2 is multiplied by the d-phase. Even if the current reference value is multiplied or not multiplied by any of the gains k1 and k2, the power supply E can be efficiently charged, so that the effect of the present invention is not lost.

また、接線Sの傾きを大きくしておくと、上記した頻繁に使用されるストローク速度において電源Eの充電が可能となる利点が得られ、さらには、領域Yも面積も大きくなるので、その傾きは本実施の形態のごとくに設定されることが望ましいが、必ずしもそのように設定せずとも、本発明では領域Y内では電源Eを効率的に充電することが可能である。   In addition, if the inclination of the tangent S is increased, the advantage that the power source E can be charged at the frequently used stroke speed is obtained, and further, the area and the area of the region Y are also increased. Is preferably set as in the present embodiment, but the power supply E can be efficiently charged in the region Y in the present invention without necessarily setting it as such.

さて、この電磁サスペンション装置にあっては、上記したように効率充電制御を行うことによって電源Eの効率的な充電を行えるが、回生領域Kを拡大し、ストローク速度が低くても車両の姿勢を制御する程度の荷重を発生させるためには、トルク定数をある程度大きくする必要があるが、トルク定数を大きくすると発電量が大きくなる。   In this electromagnetic suspension device, the power source E can be efficiently charged by performing the efficient charging control as described above. However, the regeneration region K is expanded, and the posture of the vehicle is maintained even when the stroke speed is low. In order to generate a load to be controlled, it is necessary to increase the torque constant to some extent. However, increasing the torque constant increases the amount of power generation.

したがって、そのままではモータMの巻線12に生じる誘導起電力が電源Eの電圧を超えるストローク速度が小さくなって、第2および第4象現における制御可能領域Wを決する制御可能曲線Pは図14に示すがごとくとなり、第2および第4象現において発生可能な荷重が小さくなり、その結果、制御可能な領域が小さくなる。   Therefore, the controllable curve P that determines the controllable region W in the second and fourth quadrants becomes smaller as the stroke speed at which the induced electromotive force generated in the winding 12 of the motor M exceeds the voltage of the power source E is reduced as it is. The load that can be generated in the second and fourth quadrants is reduced, and as a result, the controllable area is reduced.

そこで、本電磁サスペンション装置にあっては、モータMの巻線12に生じる誘導起電力が電源Eの電圧を超えるストローク速度を高速側にシフトするために、弱め界磁制御を行う。   Therefore, in this electromagnetic suspension device, field weakening control is performed in order to shift the stroke speed at which the induced electromotive force generated in the winding 12 of the motor M exceeds the voltage of the power source E to the high speed side.

弱め界磁制御は、モータMが通常の制御則に則って制御されている状態で誘導起電力が電源Eの電圧を超える場合、あるいは、超える恐れがある場合に行われる。   The field weakening control is performed when the induced electromotive force exceeds or exceeds the voltage of the power source E in a state where the motor M is controlled in accordance with a normal control law.

この弱め界磁制御は、具体的には、d相にあえてマイナスの小さな電流を流して、磁束を減じさせるので、発電量も減少せしめられることになる。   More specifically, in this field weakening control, since a small negative current is applied to the d phase to reduce the magnetic flux, the power generation amount is also reduced.

すると、この弱め界磁制御によって、図14中の制御可能曲線Pは、弱め界磁制御時曲線P’にシフトして制御可能領域Wが拡大されることになる。また、制御可能曲線Pは、図4に示すように、第1象現および第3象現の回生領域Kを区画していることから、弱め界磁制御によって弱め界磁制御時曲線P’にシフトすることで回生領域Kを拡大することができる。   Then, by this field weakening control, the controllable curve P in FIG. 14 is shifted to the field weakening control time curve P ′, and the controllable region W is expanded. Further, as shown in FIG. 4, the controllable curve P partitions the regeneration area K of the first quadrant and the third quadrant, so that the controllable curve P is shifted to the weak field control time curve P ′ by the weak field control. The regeneration area K can be enlarged.

したがって、この電磁サスペンション装置によれば、回生領域Kを頻繁に使用されるストローク速度範囲内で拡大するように短絡特性Tやトルク定数を設定し、その結果トルク定数が大きくなって誘導起電力が電源Eの電圧を上回るストローク速度が低くなるような場合にあっても、第2および第4象現の制御可能領域Wの減少を防止することができ、同時に、回生領域Kを拡大して消費電力を小さくすることが可能である。   Therefore, according to this electromagnetic suspension device, the short-circuit characteristic T and the torque constant are set so as to expand the regenerative region K within the frequently used stroke speed range, and as a result, the torque constant increases and the induced electromotive force increases. Even in the case where the stroke speed exceeding the voltage of the power supply E becomes low, it is possible to prevent the controllable area W of the second and fourth quadrants from decreasing, and at the same time, the regeneration area K is expanded and consumed. Electric power can be reduced.

また、この第2および第4象現における制御可能領域Wは、そもそも、アクティブ制御領域であるので、この電磁サスペンション装置にあっては、アクティブ制御時に充分な荷重を発生することができないといった事態を招来することが無い。   In addition, since the controllable area W in the second and fourth quadrants is originally an active control area, the electromagnetic suspension device cannot generate a sufficient load during active control. There is no invitation.

この弱め界磁制御にあたり、具体的には、電流目標値演算部26によってd相に流すべき電流値が決定されるが、電流目標値演算部26では、上記回転角センサ15から入力される回転角θを微分して得られる回転角速度ωと螺子軸1のピッチと、減速機を介しているのであれば減速比に基づいて得られる電磁サスペンション装置の伸縮ストローク速度が電源Eの電圧を超える誘導起電力を発生させる速度Zとなる場合、あるいは、該速度Zの絶対値より低い速度Z’に達する場合に、弱め界磁制御が行われる。   In this field-weakening control, specifically, the current value to be supplied to the d phase is determined by the current target value calculation unit 26. In the current target value calculation unit 26, the rotation angle θ input from the rotation angle sensor 15 is determined. , The pitch of the screw shaft 1 obtained by differentiating and the induced electromotive force at which the expansion / contraction stroke speed of the electromagnetic suspension device obtained based on the speed reduction ratio exceeds the voltage of the power source E if the reduction gear is used. The field-weakening control is performed when the speed becomes Z or when the speed reaches a speed Z ′ lower than the absolute value of the speed Z.

上記速度Z,Z’は、具体的には、上記効率充電制御における第1ゲインk1の変化が始まる所定速度範囲の絶対値の上限値とされており、具体的には、上記第1象限における所定速度範囲の上限および第3象限における所定速度範囲の下限の値とされている。なお、第1象限における所定速度範囲の上限と第3象限における所定速度範囲の下限の値がそれぞれ異なる場合には、上記速度Z,Z’は、第1および第3象限で異なる値に設定されるようにしてもよい。   The speeds Z and Z ′ are specifically the upper limit value of the absolute value of the predetermined speed range where the change of the first gain k1 in the efficiency charging control starts, and specifically, in the first quadrant. The upper limit of the predetermined speed range and the lower limit value of the predetermined speed range in the third quadrant are set. When the upper limit of the predetermined speed range in the first quadrant and the lower limit of the predetermined speed range in the third quadrant are different, the speeds Z and Z ′ are set to different values in the first and third quadrants. You may make it do.

そして、弱め界磁制御を行う場合、具体的には、電流目標値演算部26は、上記効率充電制御に基づくd相効率充電基準値のほかに、d相弱め界磁基準値を演算し、これらd相効率充電基準値とd相弱め界磁基準値とを加算してd相電流目標値を演算する。つづき比例積分制御部22で、d相電圧指令値およびq相電圧指令値を演算し、三相変換演算手段23が上記d相電圧指令値およびq相電圧指令値をU,V,Wの各相の電圧指令値に変換しPWM回路25に出力することで行われ、これによって、制御可能領域Wと回生領域Kの拡大が達成される。   When the field weakening control is performed, specifically, the current target value calculation unit 26 calculates the d-phase field weakening reference value in addition to the d-phase efficiency charging reference value based on the efficiency charging control. The d-phase current target value is calculated by adding the phase efficiency charging reference value and the d-phase field weakening reference value. Subsequently, the proportional-integral control unit 22 calculates the d-phase voltage command value and the q-phase voltage command value, and the three-phase conversion calculation means 23 calculates the d-phase voltage command value and the q-phase voltage command value for each of U, V, and W. This is performed by converting the phase voltage command value to the PWM circuit 25, whereby the controllable region W and the regeneration region K are expanded.

さらに、速度Z,Z’を認識した時点で弱め界磁制御を行う場合には、電流目標値演算部26に、ストローク速度の絶対値が速度Z,Z’を超える大きさに比例してd相弱め界磁基準値をマイナス側に漸減させ、ストローク速度の絶対値が速度Z,Z’を超えて任意の速度に達するとd相弱め界磁基準値をマイナス電流の所定値に設定し、その後のストローク速度の絶対値の増加に対しては上記所定値にフィックスするようにする。なお、上記任意の速度は、実験等によって車両に最適となる値とすればよく、上記所定値は、モータMが減磁を生じないような値に設定される。   Further, when the field weakening control is performed when the speeds Z and Z ′ are recognized, the d-phase weakening is proportional to the current target value calculation unit 26 in proportion to the magnitude where the absolute value of the stroke speed exceeds the speeds Z and Z ′. The field reference value is gradually reduced to the negative side, and when the absolute value of the stroke speed exceeds the speed Z, Z ′ and reaches an arbitrary speed, the d-phase field weakening reference value is set to a predetermined value of the negative current, and thereafter The increase to the absolute value of the stroke speed is fixed to the predetermined value. The arbitrary speed may be set to a value that is optimal for the vehicle through experiments or the like, and the predetermined value is set to a value that does not cause demagnetization of the motor M.

このように弱め界磁の程度をストローク速度に応じて徐々に強めることによって、速度Zをもってd相弱め界磁基準値をいきなり所定値とすることに比較すると、速度Zの近傍で弱め界磁制御がオンオフされる場合にあっても、d相電流が過度に振動的となってしまい制御が煩雑となることが防止され実用性が向上する。   In this way, by gradually increasing the degree of field weakening according to the stroke speed, the field weakening control is turned on and off in the vicinity of speed Z as compared to the case where speed d is set to the d-phase field weakening reference value suddenly. Even in such a case, the d-phase current becomes excessively vibrational and the control is prevented from becoming complicated, and the practicality is improved.

ここで、速度Z,Z’は、上記のごとく、効率充電制御が行われる範囲を決する所定速度範囲の絶対値の上限に設定されているので、上記所定速度範囲の絶対値の上限を境として効率回生制御をフェードアウトさせつつ弱め界磁制御をフェードインあるいは弱め界磁制御をフェードアウトさせつつ効率充電制御をフェードインさせるようにすることができる。なお、効率充電制御を行った状態での上記d相効率充電基準値は、第1象限と第3象限のそれぞれで弱め界磁制御時におけるd相弱め界磁基準値と同じ符号となる。また、第1象限と第3象限におけるq相電流は逆向きとなるので、それに応じて、上記d相効率充電基準値とd相弱め界磁基準値の符号は、第1象限と第3象限とでは逆符号となる。   Here, as described above, the speeds Z and Z ′ are set to the upper limit of the absolute value of the predetermined speed range that determines the range in which the efficiency charging control is performed. It is possible to fade in the weak charge field control while fading out the efficient regenerative control or fade in the efficient charge control while fading out the weak field control. The d-phase efficiency charging reference value in the state where the efficiency charging control is performed has the same sign as the d-phase field weakening reference value in the field weakening control in each of the first quadrant and the third quadrant. In addition, since the q-phase currents in the first quadrant and the third quadrant are opposite to each other, the signs of the d-phase efficiency charging reference value and the d-phase field weakening reference value are the first quadrant and the third quadrant accordingly. And the opposite sign.

ところで、上記したように、d相電流目標値は、d相効率充電基準値とd相弱め界磁基準値とを合算した値となるが、この値が大きすぎるとモータMが減磁してしまう恐れがある。そこで、この実施の形態においては、d相電流目標値をクランプ値にクランプするリミッタ28を設けてある。このクランプ値は、モータMの減磁耐力によって決定される値であり、このリミッタ28によって、上記効率充電制御時および弱め界磁制御時の一方あるいは両方の制御が混在する状態におけるモータMの減磁が確実に防止される。   By the way, as described above, the d-phase current target value is the sum of the d-phase efficiency charging reference value and the d-phase field weakening reference value. If this value is too large, the motor M is demagnetized. There is a risk. Therefore, in this embodiment, a limiter 28 for clamping the d-phase current target value to the clamp value is provided. This clamp value is a value determined by the demagnetization resistance of the motor M, and the limiter 28 reduces the demagnetization of the motor M in a state where one or both of the efficiency charge control and the field weakening control are mixed. It is surely prevented.

そして、伸縮ストローク速度が電源Eの電圧を超える誘導起電力を発生させる速度Zを認識した時点から弱め界磁制御を行う場合には、制御可能領域Wと回生領域Kを拡大することができる。したがって、トルク定数を大きくしてストローク速度が低い場合の回生領域K、領域Yを大きくして充電効率を高めつつ、制御可能領域Wの確保が可能であるから、電磁サスペンション装置の電源充電効率と車両における乗り心地との高次元の両立が可能となる。   And when performing field-weakening control from the time of recognizing the speed | rate Z which generate | occur | produces the induced electromotive force in which the expansion-contraction stroke speed exceeds the voltage of the power supply E, the controllable area | region W and the regeneration area | region K can be expanded. Therefore, since it is possible to secure the controllable region W while increasing the regenerative region K and region Y when the torque constant is increased and the stroke speed is low to increase the charging efficiency, the power supply charging efficiency of the electromagnetic suspension device can be secured. It is possible to achieve a high level of compatibility with the ride comfort in the vehicle.

また、伸縮ストローク速度が電源Eの電圧を超える誘導起電力を発生させる速度Z’を認識した時点から弱め界磁制御を行う場合には、上記速度Zからの弱め界磁制御の作用効果に加えて、ストローク速度が速度Z近傍で急激に増加した場合でも、先んじて弱め界磁制御が行われて制御可能領域Wが各象現で拡大されていることになり、電磁サスペンション装置が発生すべき荷重に対して荷重過不足が生じてしまう事態が防止され、車両における乗り心地を向上することができ、特に、アクティブ制御時に荷重不足となることが無いので車体姿勢制御を確実に行うことができる。   In addition, when field weakening control is performed from the point of time when the speed Z ′ at which the expansion stroke speed exceeds the voltage of the power supply E is generated, in addition to the effect of field weakening control from the speed Z, the stroke speed Even if the speed suddenly increases in the vicinity of the speed Z, the field-weakening control is performed first, and the controllable area W is expanded in each quadrant. A situation in which shortage occurs can be prevented, and the ride comfort in the vehicle can be improved. In particular, since there is no load shortage during active control, vehicle body posture control can be reliably performed.

なお、効率充電制御および弱め界磁制御にあっては、d相効率充電基準値およびd相弱め界磁基準値を直線的に変化させるようにしているが、これを滑らかに曲線的に変化させるようにしてもよいことは無論である。また、上記した利点のために、d相弱め界磁制御においてd相弱め界磁基準値を上記のごとく変化させるようにしているが、弱め界磁制御が必要となった時点でd相電流目標値を所定値にフィックスようにしても制御可能領域Wと回生領域Kの拡大が可能する効果は失われない。   In the efficiency charging control and field weakening control, the d-phase efficiency charging reference value and the d-phase field weakening reference value are changed linearly, but these are changed smoothly and curvedly. Of course, you can do it. For the above-described advantages, the d-phase field weakening reference value is changed as described above in the d-phase field weakening control. However, when the field-weakening control becomes necessary, the d-phase current target value is set to a predetermined value. However, the effect of enabling the controllable area W and the regeneration area K to be expanded is not lost.

また、電磁サスペンション装置を、図15に示す他の電磁サスペンション装置のように、一方部材である筒31と、筒31に対し相対運動を呈する他方部材であるロッド32と、該相対運動を少なくとも抑制可能なモータM2とで構成するようにしてもよい。   Further, the electromagnetic suspension device is, like the other electromagnetic suspension devices shown in FIG. 15, the cylinder 31 that is one member, the rod 32 that is the other member that exhibits relative movement with respect to the cylinder 31, and at least suppressing the relative movement. You may make it comprise with possible motor M2.

詳しくは、筒31は、車両のバネ上部材およびバネ下部材の一方に連結され、この筒31内には、車両のバネ上部材およびバネ下部材の他方に連結されるロッド32が相通される。   Specifically, the cylinder 31 is connected to one of a sprung member and an unsprung member of the vehicle, and a rod 32 connected to the other of the sprung member and the unsprung member of the vehicle is passed through the cylinder 31. .

また、モータM2は、ロッド32の外周に軸方向にS極とN極が交互に現われるように装着される駆動用磁石33と、筒31内に駆動用磁石33と対向する巻線34とを備えて構成され、巻線34は所定の長さにわたり筒31の軸方向に添ってU,V,Wの各相が交互に並ぶように配置されている。   The motor M2 includes a driving magnet 33 that is mounted on the outer periphery of the rod 32 so that S poles and N poles appear alternately in the axial direction, and a winding 34 that faces the driving magnet 33 in the cylinder 31. The windings 34 are arranged so that the U, V, and W phases are alternately arranged along the axial direction of the cylinder 31 over a predetermined length.

なお、筒31に設けられた巻線34は環状に成型され、少なくとも内周側は、樹脂等によってコーティングされ、この巻線34の内周と、ロッド32の外周あるいは駆動用磁石33と、の間には図示しない環状の軸受が配在され、筒31に対してロッド32の軸ぶれが防止されている。   Note that the winding 34 provided in the cylinder 31 is formed in an annular shape, and at least the inner peripheral side is coated with resin or the like. The inner periphery of the winding 34 and the outer periphery of the rod 32 or the drive magnet 33 An annular bearing (not shown) is disposed between them, and the shaft 32 is prevented from shaking with respect to the cylinder 31.

すなわち、この他の電磁サスペンション装置にあっては、筒31に対しロッド32が進退して相対運動を呈すると、駆動用磁石33が巻線34に対して相対移動する、いわゆるリニアモータ型の構成となっており、この他の電磁サスペンション装置にあっても、上記した一実施の形態における電磁サスペンション装置と同様に、モータM2は、モータとしてもジェネレータとしても機能し、モータM2の動作はモータMと同様である。   That is, in this other electromagnetic suspension device, a so-called linear motor type configuration in which the drive magnet 33 moves relative to the winding 34 when the rod 32 advances and retreats relative to the cylinder 31 and exhibits relative motion. Even in the other electromagnetic suspension devices, similarly to the electromagnetic suspension device in the above-described embodiment, the motor M2 functions as both a motor and a generator. It is the same.

したがって、この他の電磁サスペンション装置においても、上記した効率充電制御および弱め界磁制御が可能であり、そうすることで、上記一実施の形態における電磁サスペンション装置と同様の作用効果を奏することができる。   Therefore, also in this other electromagnetic suspension device, the above-described efficient charge control and field-weakening control are possible, and by doing so, the same operational effects as the electromagnetic suspension device in the above-described one embodiment can be achieved.

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。   This is the end of the description of the embodiment of the present invention, but the scope of the present invention is of course not limited to the details shown or described.

一実施の形態における電磁サスペンション装置の概念図である。It is a conceptual diagram of the electromagnetic suspension apparatus in one embodiment. 電磁サスペンション装置における制御部のシステム図である。It is a system diagram of the control part in an electromagnetic suspension apparatus. PWM回路を示す図である。It is a figure which shows a PWM circuit. 回生領域を示す図である。It is a figure which shows a regeneration area | region. 軽、小型および普通自動車に適用される緩衝器の伸長側と収縮側の発生荷重の設定頻度状況を示す図である。It is a figure which shows the setting frequency situation of the generation | occurrence | production load of the expansion | extension side and shrinkage | contraction side of the buffer applied to a light, small size, and a normal vehicle. 車両走行中の緩衝器の伸縮ストローク速度の頻度を示す図である。It is a figure which shows the frequency of the expansion-contraction stroke speed of the buffer during driving | running | working of a vehicle. 最も効率的に電源を充電することが可能なストローク荷重−荷重特性を示す図である。It is a figure which shows the stroke load-load characteristic which can charge a power supply most efficiently. 任意のストローク速度における回生電流と荷重との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the regenerative current and load in arbitrary stroke speeds. 効率充電制御を行う領域をストローク速度と荷重との関係で示した図である。It is the figure which showed the area | region which performs efficient charge control by the relationship between stroke speed and a load. 効率充電制御を行う領域をストローク速度とq相電流との関係で示した図である。It is the figure which showed the area | region which performs efficient charge control by the relationship between stroke speed and q phase current. ストローク速度と回生電流を最大値にするd相電流およびq相電流の合成ベクトルとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the stroke speed and the synthetic | combination vector of d phase current and q phase current which makes regenerative current the maximum value. 第1ゲインとストローク速度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a 1st gain and stroke speed. 第2ゲインとq相電流目標値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a 2nd gain and q phase current target value. この電磁サスペンション装置の制御可能領域を示す図である。It is a figure which shows the controllable area | region of this electromagnetic suspension apparatus. 他の電磁サスペンション装置の概念図である。It is a conceptual diagram of another electromagnetic suspension apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 一方部材たる螺子軸
2 他方部材たるボール螺子ナット
10 フレーム
11 ステータコア
12,33 巻線
13 シャフト
14,34 駆動用磁石
15 回転角センサ
20 制御部
21 二相電流演算手段
22 比例積分制御部
23 三相変換演算手段
24 電流検出器
25 PWM回路
26 電流目標値演算部
27 電圧指令リミッタ
28 リミッタ
31 一方部材である筒
32 他方部材であるロッド
41 スイッチング素子
E 電源
M モータ
R ロータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Screw shaft which is one member 2 Ball screw nut 10 which is another member Frame 11 Stator core 12, 33 Winding 13 Shaft 14, 34 Driving magnet 15 Rotation angle sensor 20 Control part 21 Two-phase current calculation means 22 Proportional integral control part 23 Phase conversion calculation means 24 Current detector 25 PWM circuit 26 Current target value calculation unit 27 Voltage command limiter 28 Limiter 31 Tube 32 as one member Rod 41 as the other member Switching element E Power supply M Motor R Rotor

Claims (13)

一方部材と、一方部材に対し相対運動を呈する他方部材と、該相対運動を少なくとも抑制可能なモータとを備えた電磁サスペンション装置において、ストローク速度に対しモータの発電による電源の充電効率が最大となる荷重である最効率充電荷重より出力すべき必要荷重が下回る場合に、必要荷重を発生しつつ必要荷重発生時の充電効率より高効率となるようにd相電流を制御して効率充電制御を行う電磁サスペンション装置。 In an electromagnetic suspension device including one member, the other member exhibiting relative motion with respect to the one member, and a motor capable of suppressing at least the relative motion, the charging efficiency of the power source by the power generation of the motor is maximized with respect to the stroke speed. When the necessary load to be output is lower than the most efficient charging load, which is the load, the efficiency charging control is performed by controlling the d-phase current so that the charging efficiency is higher than the charging efficiency when the necessary load is generated while generating the necessary load. Electromagnetic suspension device. 充電効率が最大となるようにd相電流を制御して効率充電制御を行う請求項1に記載の電磁サスペンション装置。 The electromagnetic suspension device according to claim 1, wherein the efficiency charging control is performed by controlling the d-phase current so that the charging efficiency is maximized. ストローク速度に対し最効率充電荷重を発生させるdq相電流合成ベクトルと、必要荷重の発生に必要なq相電流と、に基づいてd相電流を制御して効率充電制御を行う請求項1または2に記載の電磁サスペンション装置。 3. The efficiency charging control is performed by controlling the d-phase current based on a dq-phase current composite vector for generating the most efficient charging load with respect to the stroke speed and a q-phase current necessary for generating the required load. The electromagnetic suspension device described in 1. ストローク速度とストローク速度に対し最効率充電荷重を発生させるdq相合成ベクトルに相当する値とのマップと、必要荷重の発生に必要なq相電流目標値と、に基づいてd相電流目標値が演算されることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の電磁サスペンション装置。 Based on the map of the stroke speed and the value corresponding to the dq-phase composite vector that generates the most efficient charging load with respect to the stroke speed, and the q-phase current target value necessary for generating the required load, the d-phase current target value is 4. The electromagnetic suspension device according to claim 1, wherein the electromagnetic suspension device is calculated. d相電流目標値がクランプ値より低くなるとd相電流目標値をクランプするリミッタを備えたことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の電磁サスペンション装置。 5. The electromagnetic suspension device according to claim 1, further comprising a limiter configured to clamp the d-phase current target value when the d-phase current target value becomes lower than the clamp value. ストローク速度が所定速度範囲内で効率充電制御を行うことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の電磁サスペンション装置。 6. The electromagnetic suspension device according to claim 1, wherein the efficiency charging control is performed within a predetermined speed range of the stroke speed. d相電流目標値はdq相合成ベクトルとq相電流目標値とから演算されるd相電流基準値に第1ゲインを乗算して演算され、ストローク速度が所定速度範囲以上となるとストローク速度に応じて第1ゲインを0まで漸減させることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の電磁サスペンション装置。 The d-phase current target value is calculated by multiplying the d-phase current reference value calculated from the dq-phase composite vector and the q-phase current target value by the first gain, and when the stroke speed exceeds the predetermined speed range, it depends on the stroke speed. 7. The electromagnetic suspension device according to claim 1, wherein the first gain is gradually reduced to zero. ストローク速度が所定速度範囲以下となるとストローク速度に応じて第1ゲインを0まで漸減させることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の電磁サスペンション装置。 The electromagnetic suspension device according to any one of claims 1 to 7, wherein when the stroke speed falls below a predetermined speed range, the first gain is gradually reduced to 0 according to the stroke speed. d相電流目標値はd相電流基準値に第2ゲインを乗じるか、あるいは、d相電流基準値に第1ゲインおよび第2ゲインを乗じて演算され、q相電流目標値の絶対値が0以上任意値以下となる範囲内において第2ゲインをq相電流目標値の絶対値に比例させるようにしたことを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の電磁サスペンション装置。 The d-phase current target value is calculated by multiplying the d-phase current reference value by the second gain or by multiplying the d-phase current reference value by the first gain and the second gain, and the absolute value of the q-phase current target value is 0. 9. The electromagnetic suspension device according to claim 1, wherein the second gain is proportional to the absolute value of the q-phase current target value within a range that is not more than the arbitrary value. ストローク速度が所定速度範囲以上となると弱め界磁制御をフェードインさせてd相電流を制御することを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の電磁サスペンション装置。 10. The electromagnetic suspension device according to claim 1, wherein when the stroke speed exceeds a predetermined speed range, the field weakening control is faded in to control the d-phase current. ストローク速度が所定速度範囲以上となるとフェードインされる弱め界磁制御に基づいて演算されるd相弱め界磁電流基準値とフェードアウトされる効率充電制御に基づいて演算されるd相効率充電基準値とを加算してd相電流目標値を演算することを特徴とする請求項10に記載の電磁サスペンション装置。 The d-phase field weakening current reference value calculated based on the field weakening control faded in when the stroke speed exceeds the predetermined speed range and the d-phase efficiency charging reference value calculated based on the efficiency charging control faded out. The electromagnetic suspension device according to claim 10, wherein the d-phase current target value is calculated by addition. 所定速度範囲の上限は、少なくともモータの誘導起電力が電源電圧以上となるストローク速度以下に設定されることを特徴とする請求項6から11のいずれかに記載の電磁サスペンション装置。 The electromagnetic suspension apparatus according to any one of claims 6 to 11, wherein the upper limit of the predetermined speed range is set to at least a stroke speed at which an induced electromotive force of the motor is equal to or higher than a power supply voltage. 一方部材と他方部材に対し他方部材が直線相対運動を呈すると一方部材が回転運動を呈し、該一方部材の回転運動がモータに伝達されることを特徴とする請求項1から12のいずれかに記載の電磁サスペンション装置。 The one member exhibits a rotational motion when the other member exhibits a linear relative motion with respect to the one member and the other member, and the rotational motion of the one member is transmitted to the motor. The electromagnetic suspension device described.
JP2005215852A 2005-07-26 2005-07-26 Electromagnetic suspension device Expired - Fee Related JP4898163B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005215852A JP4898163B2 (en) 2005-07-26 2005-07-26 Electromagnetic suspension device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005215852A JP4898163B2 (en) 2005-07-26 2005-07-26 Electromagnetic suspension device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007030664A true JP2007030664A (en) 2007-02-08
JP4898163B2 JP4898163B2 (en) 2012-03-14

Family

ID=37790446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005215852A Expired - Fee Related JP4898163B2 (en) 2005-07-26 2005-07-26 Electromagnetic suspension device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4898163B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007083813A (en) * 2005-09-21 2007-04-05 Kayaba Ind Co Ltd Electromagnetic suspension device and control device for electromagnetic suspension device
JP2008222112A (en) * 2007-03-14 2008-09-25 Damper Seigyo:Kk Energy regeneration damper device and energy regeneration damper system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02120113A (en) * 1988-10-05 1990-05-08 Ford Motor Co Able suspension with electric power for vehicle
JPH06133410A (en) * 1992-10-15 1994-05-13 Yamaha Motor Co Ltd Control device for electric vehicle
JPH08182398A (en) * 1994-12-27 1996-07-12 Fuji Electric Co Ltd Permanent magnet type synchronous motor drive device
JP2005130638A (en) * 2003-10-24 2005-05-19 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp Power conversion device for electric vehicle

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02120113A (en) * 1988-10-05 1990-05-08 Ford Motor Co Able suspension with electric power for vehicle
JPH06133410A (en) * 1992-10-15 1994-05-13 Yamaha Motor Co Ltd Control device for electric vehicle
JPH08182398A (en) * 1994-12-27 1996-07-12 Fuji Electric Co Ltd Permanent magnet type synchronous motor drive device
JP2005130638A (en) * 2003-10-24 2005-05-19 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp Power conversion device for electric vehicle

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007083813A (en) * 2005-09-21 2007-04-05 Kayaba Ind Co Ltd Electromagnetic suspension device and control device for electromagnetic suspension device
JP2008222112A (en) * 2007-03-14 2008-09-25 Damper Seigyo:Kk Energy regeneration damper device and energy regeneration damper system

Also Published As

Publication number Publication date
JP4898163B2 (en) 2012-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI419445B (en) Wheel driving apparatus and electric vehicle including the same
JP5808923B2 (en) Motor drive device and electric vehicle
JP4525918B2 (en) Damping force generating system and vehicle suspension system including the same
JP4576434B2 (en) Vehicle left and right wheel differential torque generator
CN103223836B (en) Electrical suspension controls device
JP2008259361A (en) Drive device for electric motor vehicle
JP2004215375A (en) Power generating damper device
JP2008222112A (en) Energy regeneration damper device and energy regeneration damper system
JP4787579B2 (en) Electromagnetic suspension device and control device for electromagnetic suspension device
Hao et al. Electromechanical regenerative actuator with fault-tolerance capability for automotive chassis applications
JP2007216822A (en) Electromagnetic suspension device
JP2007030663A (en) Electromagnetic suspension device
WO2017169180A1 (en) Vehicle drive device and electric vehicle
JP4822756B2 (en) Motor drive circuit and electromagnetic suspension device
JP4898163B2 (en) Electromagnetic suspension device
JP2007290669A (en) Electromagnetic suspension device
JP2013184663A (en) Control device for vehicle
JP5335509B2 (en) Rotating electric machine
JP2008043127A (en) Electric motor control device
JP2010213429A (en) Rotary electric machine
JP2014045592A (en) Controller for permanent magnet type synchronous motor
JP4908096B2 (en) Control device and actuator control device
JP2008259358A (en) Motor drive device
JP4908095B2 (en) Drive system and actuator
JP2008062738A (en) Electromagnetic suspension device

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071026

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20071105

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20071026

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20071105

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080717

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100817

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100819

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101013

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110118

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110228

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110517

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110520

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111220

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111226

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4898163

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150106

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees