特開 2024-128455 空力制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024128455

(43)【公開日】2024-09-24

(54)【発明の名称】空力制御装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 35/00 20060101AFI20240913BHJP

   B60S 1/62 20060101ALI20240913BHJP

   F15D 1/12 20060101ALI20240913BHJP

【ＦＩ】

B62D35/00 Z

B62D35/00 A

B60S1/62 110

B60S1/62 120C

F15D1/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023037439

(22)【出願日】2023-03-10

(71)【出願人】

【識別番号】000005463

【氏名又は名称】日野自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100130052

【弁理士】

【氏名又は名称】大阪 弘一

(72)【発明者】

【氏名】益子 泰一郎

【テーマコード（参考）】

3D225

【Ｆターム（参考）】

3D225AA11

3D225AB01

3D225AB02

3D225AC06

3D225AD22

(57)【要約】

【課題】可動部品を使用せずに車両の空力制御を行うことができる空力制御装置を提供する。
【解決手段】空力制御装置１は、車両２に搭載された空力装置３を制御する。空力制御装置１は、空力装置３に対してマイナスに帯電した物質（マイナスイオン）を発生させる静電気発生器７と、空力装置３による空気の流れが切り換わるように静電気発生器７を制御する制御部１２とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載された空力装置を制御する空力制御装置であって、
前記空力装置に対してマイナスに帯電した物質を発生させる静電気発生部と、
前記空力装置による空気の流れが切り換わるように前記静電気発生部を制御する制御部とを備える空力制御装置。

【請求項2】

前記制御部は、空気が対象物に向かう流れと空気が前記対象物を避ける流れ又は空気が前記対象物に向かう量を抑制する流れとが切り換わるように前記静電気発生部を制御する請求項１記載の空力制御装置。

【請求項3】

前記対象物に不要物が付着しているかどうかを判定する判定部を更に備え、
前記制御部は、前記判定部により前記対象物に前記不要物が付着していないと判定されたときは、前記空力装置により空気が前記対象物を避ける流れとなるように前記静電気発生部を制御し、前記判定部により前記対象物に前記不要物が付着していると判定されたときは、空気が前記対象物に向かう流れとなるように前記静電気発生部を制御する請求項２記載の空力制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空力制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の空力制御装置としては、例えば特許文献１に記載されている技術が知られている。特許文献１に記載の空力制御装置は、車両のルーフパネルとリアウインドウとの接続部に配置され、車幅方向に延びる板状の可動部と、この可動部を駆動する駆動装置と、この駆動装置のアクチュエータを制御する制御部とを備えている。制御部は、車両の車速が高くなるに従ってルーフパネルの上面から上方への可動部の突出量が小さくなるようにアクチュエータを制御することで、可動部に導かれてリアウインドウに沿って流れる空気の量が減少する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－６１８３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記従来技術においては、可動部品（可動部）と可動部品を駆動する駆動装置とを用いているため、コスト及び信頼性の面で不利となる。従って、可動部品を使用しないで車両の空力制御を行うことが望まれている。

【0005】

本発明の目的は、可動部品を使用せずに車両の空力制御を行うことができる空力制御装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、車両に搭載された空力装置を制御する空力制御装置であって、空力装置に対してマイナスに帯電した物質を発生させる静電気発生部と、空力装置による空気の流れが切り換わるように静電気発生部を制御する制御部とを備える。

【0007】

このような空力制御装置においては、静電気発生部が作動しない状態では、車両と空気との摩擦により空力装置の周辺がプラスに帯電することで、空力装置の周辺の空気が静電気力により反発し、空力装置に対して空気の流れ（気流）が偏向しやすくなる。静電気発生部が作動する状態では、静電気発生部から空力装置に対してマイナスに帯電した物質が発生することで、空力装置の周辺のプラス帯電が中和され、空力装置に対して気流が進入しやすくなる。そこで、空力装置による空気の流れが切り換わるように静電気発生部を制御することにより、可動部品を使用しなくても、車両の空力制御を行うことができる。

【0008】

制御部は、空気が対象物に向かう流れと空気が対象物を避ける流れ又は空気が対象物に向かう量を抑制する流れとが切り換わるように静電気発生部を制御してもよい。

【0009】

このような構成では、空気が対象物を避ける流れと空気が対象物に向かう流れとを切り換えることにより、必要に応じて対象物に対する防風機能を適切に発揮させることができる。空気が対象物に向かう流れと空気が対象物に向かう量を抑制する流れとを切り換えることにより、必要に応じて対象物に対する空気流入量の調整機能を適切に発揮させることができる。

【0010】

空力制御装置は、対象物に不要物が付着しているかどうかを判定する判定部を更に備え、制御部は、判定部により対象物に不要物が付着していないと判定されたときは、空力装置により空気が対象物を避ける流れとなるように静電気発生部を制御し、判定部により対象物に不要物が付着していると判定されたときは、空気が対象物に向かう流れとなるように静電気発生部を制御してもよい。

【0011】

このような構成では、対象物に不要物が付着していないときは、空力装置により空気が対象物を避ける流れとなるため、対象物に対する防風機能が発揮されると共に、対象物へ不要物が付着しにくくなる。対象物に不要物が付着しているときは、空気が対象物に向かう流れとなるため、風により対象物に付着した不要物が除去される。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、可動部品を使用せずに車両の空力制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態に係る空力制御装置の構成を示すブロック図である。

【図2】図１に示された静電気発生器のＯＮ／ＯＦＦ時の空気の流れを示す概念図である。

【図3】図１に示されたＥＣＵにより実行される制御処理の手順を示すフローチャートである。

【図4】本発明の他の実施形態に係る空力制御装置の構成を示すブロック図である。

【図5】図４に示された静電気発生器のＯＮ／ＯＦＦ時の空気の流れを示す概念図である。

【図6】図５中の範囲Ｇの拡大図である。

【図7】図４に示されたＥＣＵにより実行される制御処理の手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。

【0015】

図１は、本発明の一実施形態に係る空力制御装置の構成を示すブロック図である。図１において、本実施形態の空力制御装置１は、図２に示されるように、車両２に搭載された空力装置３を制御する装置である。空力制御装置１は、自動運転を行う車両２に搭載されている。空力装置３は、車体４に取り付けられている。

【0016】

本実施形態では、空力装置３は、図２に示されるように、車体４に取り付けられたセンサ５に対する防風機能を有している。つまり、センサ５は、空力装置３による防風の対象物である。センサ５は、例えば自動運転時に、車両２の自己位置の推定に使用される。このようなセンサ５としては、車両２の周囲を撮像するカメラや、車両２の周囲にレーザまたはレーダを照射する測距センサ等が挙げられる。センサ５は、撮像画像や反射点群データ等の検出信号を出力する。

【0017】

センサ５は、自身の不具合の有無を診断する自己診断機能を有している。センサ５に汚れ、ゴミ、雨滴または雪等の不要物が付着すると、センサ５の不具合が発生していると診断される。例えば、カメラでは、常に同じ画像が取得される場合、不要物が付着していると診断される。レーザ及びレーダでは、反射率が低下した場合、不要物が付着していると診断される。センサ５の出力信号は、検出信号に加え、自己診断信号を含んでいる。センサ５に不要物が付着すると、センサ５から自己診断信号として不要物付着信号が出力される。

【0018】

空力制御装置１は、上記のセンサ５と、車両２の速度（車速）を計測する速度計６と、静電気発生器７と、ＥＣＵ（ElectronicControl Unit）１０とを備えている。

【0019】

静電気発生器７は、空力装置３に対してマイナスイオンを発生させる静電気発生部である。マイナスイオンは、マイナスに帯電した物質である。静電気発生器７は、空力装置３に向けてマイナスイオンを放出する。

【0020】

走行中の車両２は、ゴム製のタイヤ８（図２参照）により地球と絶縁された状態で、高速で空気と接触し続けるため、プラスに帯電する。このため、車両２の表面近傍に存在する空気は、静電気力により反発して車両２の表面に沿って流れないことがある。静電気発生器７からマイナスイオンを発生させると、マイナスイオンによりプラス帯電が中和される。

【0021】

ＥＣＵ１０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェース等から構成されている。ＥＣＵ１０は、判定部１１と、制御部１２とを有している。

【0022】

判定部１１は、センサ５の自己診断信号と速度計６の計測値とに基づいて、車両２の走行中にセンサ５に汚れ等の不要物が付着しているかどうかを判定する。

【0023】

制御部１２は、判定部１１の判定結果に応じて、空力装置３によるセンサ５に対する空気の流れが切り換わるように静電気発生器７を制御する。制御部１２は、空気がセンサ５を避ける流れと空気がセンサ５に向かう流れとが切り換わるように静電気発生器７を制御する。

【0024】

制御部１２は、判定部１１によりセンサ５に不要物が付着していないと判定されたときは、空力装置３により空気がセンサ５を避ける流れとなるように静電気発生器７を制御する。制御部１２は、判定部１１によりセンサ５に不要物が付着していると判定されたときは、空気がセンサ５に向かう流れとなるように静電気発生器７を制御する。

【0025】

図３は、ＥＣＵ１０により実行される制御処理の手順を示すフローチャートである。本処理は、車両２が始動されると、実行される。

【0026】

図３において、ＥＣＵ１０は、まず速度計６の計測値及びセンサ５の自己診断信号を取得する（手順Ｓ１０１）。続いて、ＥＣＵ１０は、速度計６の計測値に基づいて、車両２の車速が予め決められた規定速度以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０２）。規定速度は、例えばゼロに近い低速値である。

【0027】

ＥＣＵ１０は、車両２の車速が規定速度以上であると判断したときは、センサ５の自己診断信号に基づいて、センサ５に不要物が付着していないかどうかを判断する（手順Ｓ１０３）。ＥＣＵ１０は、センサ５に不要物が付着していないと判断したときは、静電気発生器７をＯＮ制御する（手順Ｓ１０４）。

【0028】

静電気発生器７がＯＮ制御されると、静電気発生器７が作動し、静電気発生器７からマイナスイオンが発生する。すると、図２（ａ）に示されるように、静電気発生器７から発生したマイナスイオンにより空力装置３の周辺のプラス帯電が中和されるため、空力装置３に気流が進入しやすくなる（図中の矢印Ａ参照）。これにより、センサ５に気流が直撃することが抑制されるため、空力装置３の本来の機能であるセンサ５に対する防風機能が発揮され、センサ５が保護される。

【0029】

ＥＣＵ１０は、手順Ｓ１０２で車両２の車速が規定速度よりも低いと判断したとき、または手順Ｓ１０３でセンサ５に不要物が付着していると判断したときは、静電気発生器７をＯＦＦ制御する（手順Ｓ１０５）。

【0030】

静電気発生器７がＯＦＦ制御されると、静電気発生器７が作動しない。このため、図２（ｂ）に示されるように、空力装置３の周辺がプラスに帯電することで、静電気力による反発によって空力装置３の周辺の気流が偏向する（図中の矢印Ｂ参照）。これにより、空力装置３によるセンサ５の防風機能が抑制される。そして、車両２の走行時には、センサ５に高速の走行風が当たることで、センサ５に付着した汚れが洗浄されると共に、センサ５に付着したゴミ、雨滴または雪等が吹き飛ばされる。

【0031】

ＥＣＵ１０は、手順Ｓ１０４または手順Ｓ１０５が実行された後、上記の手順Ｓ１０１を再度実行する。

【0032】

ここで、判定部１１は、手順Ｓ１０１～Ｓ１０３を実行する。制御部１２は、手順Ｓ１０４，Ｓ１０５を実行する。

【0033】

ところで、一般に自動運転用の車両では、車体各部にセンサが搭載される。センサに汚れが付着すると、センサの性能が低下する。このため、従来においては、主にワイパ、圧縮空気または洗浄液噴射等によりセンサを洗浄する洗浄機を搭載する必要があった。しかし、洗浄機は、複数の可動部品を備えている。特に大型車では、死角を極力減らすため、乗用車以上に車体各部に分散してセンサを搭載する必要がある。従って、洗浄機を搭載することは、コスト及び信頼性の面で不利である。また、大型車では、センサ間の距離が長いため、洗浄液の供給が困難になる。可変式の空力装置を搭載すれば、そのような問題を解決することができる。ただし、この場合にも、可動部品を備えることとなるため、やはりコスト及び信頼性の面で不利となる。

【0034】

そのような課題に対し、本実施形態では、空力装置３に対してマイナスイオンを発生させる静電気発生器７を備え、空力装置３によるセンサ５に対する空気の流れが切り換わるように静電気発生器７を制御する。静電気発生器７が作動しないＯＦＦ状態では、車両２と空気との摩擦により空力装置３の周辺がプラスに帯電することで、空力装置３の周辺の空気が静電気力により反発し、空力装置３に対して空気の流れ（気流）が偏向しやすくなる。静電気発生器７が作動するＯＮ状態では、静電気発生器７から空力装置３に対してマイナスイオンが発生することで、空力装置３の周辺のプラス帯電が中和され、空力装置３に対して気流が進入しやすくなる。このように空力装置３による空気の流れが切り換わるように静電気発生器７を制御することにより、可動部品を使用しなくても、車両２の空力制御を行うことができる。その結果、コストを低減すると共に、信頼性を向上させることができる。

【0035】

また、本実施形態では、静電気発生器７を制御して、空気がセンサ５を避ける流れと空気がセンサ５に向かう流れとを切り換えることにより、必要に応じてセンサ５に対する防風機能を適切に発揮させることができる。

【0036】

また、本実施形態では、センサ５に不要物が付着していないときは、空力装置３により空気がセンサ５を避ける流れとなるように静電気発生器７が制御されるため、センサ５に対する防風機能が発揮されると共に、センサ５へ不要物が付着しにくくなる。センサ５に不要物が付着しているときは、空気がセンサ５に向かう流れとなるように静電気発生器７が制御されるため、風によりセンサ５に付着した不要物が除去される。

【0037】

また、本実施形態では、車両２が規定速度以上で走行しているときに、静電気発生器７が作動するので、高速の走行風が空力装置３に進入するようになる。従って、センサ５に対する防風機能を効果的に発揮させることができる。

【0038】

図４は、本発明の他の実施形態に係る空力制御装置の構成を示すブロック図である。図４において、本実施形態の空力制御装置１Ａは、車両２に搭載された空力装置１３を制御する装置である。

【0039】

本実施形態では、空力装置１３は、図５及び図６に示されるように、ラジエータ１５への空気の流入量を調整する機能を有している。つまり、ラジエータ１５は、空力装置１３による空気流入量の調整の対象物である。ラジエータ１５は、例えば車体４のエンジンルーム（図示せず）内に配置されている。なお、図６は、図５中の範囲Ｇの拡大図である。

【0040】

空力装置１３は、例えば車体４の上下方向に並ぶように配置され、ラジエータ１５の前面を覆う複数のフィン部品１３ａを有している。静電気発生器７は、空力装置１３に対してマイナスイオンを発生させる。静電気発生器７は、全てのフィン部品１３ａに向けてマイナスイオンを放出するように配置されている。

【0041】

空力制御装置１Ａは、ラジエータ１５の温度を計測する温度計１７と、上記の速度計６と、上記の静電気発生器７と、ＥＣＵ１０Ａとを備えている。ＥＣＵ１０Ａは、判定部１１Ａと、制御部１２Ａとを有している。

【0042】

判定部１１Ａは、温度計１７及び速度計６の計測値に基づいて、車両２の走行中にラジエータ１５の温度が規定温度以下であるかどうかを判定する。

【0043】

制御部１２Ａは、判定部１１Ａの判定結果に応じて、空力装置１３によるラジエータ１５に対する空気の流れが切り換わるように静電気発生器７を制御する。制御部１２Ａは、空気がラジエータ１５に向かう流れと空気がラジエータ１５に向かう量を抑制する流れとが切り換わるように静電気発生器７を制御する。

【0044】

図７は、ＥＣＵ１０Ａにより実行される制御処理の手順を示すフローチャートであり、図３に対応している。

【0045】

図７において、ＥＣＵ１０Ａは、まず速度計６及び温度計１７の計測値を取得する（手順Ｓ１１１）。続いて、ＥＣＵ１０Ａは、速度計６の計測値に基づいて、車両２の車速が予め決められた規定速度以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１１２）。規定速度は、例えばゼロに近い低速値である。

【0046】

ＥＣＵ１０Ａは、車両２の車速が規定速度以上であると判断したときは、温度計１７の計測値に基づいて、ラジエータ１５の温度が予め決められた規定温度以下であるかどうかを判断する（手順Ｓ１１３）。規定温度は、例えばラジエータ１５がオーバークール状態となる手前の温度である。ＥＣＵ１０Ａは、ラジエータ１５の温度が規定温度以下であると判断したときは、静電気発生器７をＯＮ制御する（手順Ｓ１１４）。

【0047】

すると、図６（ａ）に示されるように、静電気発生器７から発生したマイナスイオンによりプラス帯電が中和されるため、空力装置１３に気流が進入しやすくなる（図中の矢印Ｐ参照）。これにより、ラジエータ１５に流入される空気の流量が増加するため、高速の走行風によりラジエータ１５が冷却されやすくなる。

【0048】

ＥＣＵ１０Ａは、手順Ｓ１１２で車両２の車速が規定速度よりも低いと判断したとき、または手順Ｓ１１３でラジエータ１５の温度が規定温度よりも高いと判断したときは、静電気発生器７をＯＦＦ制御する（手順Ｓ１１５）。

【0049】

すると、図６（ｂ）に示されるように、空力装置１３の周辺がプラスに帯電することで、静電気力による反発によって空力装置１３の周辺の気流が偏向し、空力装置１３のフィン部品１３ａの近傍範囲Ｘに気流が進入しにくくなる（図中の矢印Ｑ参照）。これにより、ラジエータ１５に流入される空気の流量が減少するため、ラジエータ１５が冷却されにくくなる。従って、例えば寒冷地において、ラジエータ１５のオーバークールを抑制することができる。

【0050】

ＥＣＵ１０Ａは、手順Ｓ１１４または手順Ｓ１１５が実行された後、上記の手順Ｓ１１１を再度実行する。

【0051】

ここで、判定部１１Ａは、手順Ｓ１１１～Ｓ１１３を実行する。制御部１２Ａは、手順Ｓ１１４，Ｓ１１５を実行する。

【0052】

以上のように本実施形態では、空力装置１３による空気の流れが切り換わるように静電気発生器７を制御することにより、上述した実施形態と同様に、可動部品を使用しなくても、車両２の空力制御を行うことができる。

【0053】

また、本実施形態では、静電気発生器７を制御して、空気がラジエータ１５に向かう流れと空気がラジエータ１５に向かう量を抑制する流れとを切り換えることにより、必要に応じてラジエータ１５に対する空気流入量の調整機能を適切に発揮させることができる。

【0054】

なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記実施形態では、車両２の車速が規定速度よりも低い状態では、静電気発生器７がＯＦＦ制御されているが、特にそのような形態には限られない。車両２が規定速度よりも低い速度で走行または停止している状態でも、センサ５に汚れ等の不要物が付着していなければ、静電気発生器７をＯＮ制御してもよい。また、車両２が規定速度よりも低い速度で走行または停止している状態でも、ラジエータ１５の温度が規定温度以下であれば、静電気発生器７をＯＮ制御してもよい。

【0055】

また、上記実施形態において、空力装置３は、センサ５に対する防風機能を有し、空力装置１３は、ラジエータ１５への空気の流入量を調整する機能を有しているが、空力装置の機能としては、特にそれらには限られない。空力装置は、例えば空気抵抗を低減することにより、車両２の空力性能を向上させる機能等を有していてもよい。この場合、静電気発生器７がＯＦＦ制御されると、空力装置により空気抵抗が低くなる。静電気発生器７がＯＮ制御されると、空力装置の周辺に乱流が発生し、空気抵抗が高くなる。

【0056】

また、上記実施形態では、静電気発生器７が直接ＯＮ／ＯＦＦ制御されているが、特にその形態には限られず、例えばリレー等を介して静電気発生器７を制御してもよい。

【0057】

また、上記実施形態では、車両２の自動運転により空力装置の制御が行われているが、特にその形態には限られず、ドライバによる車両２の手動運転時に空力装置の制御を行ってもよい。

【符号の説明】

【0058】

１，１Ａ…空力制御装置、２…車両、３…空力装置、５…センサ（対象物）、７…静電気発生器（静電気発生部）、１１，１１Ａ…判定部、１２，１２Ａ…制御部、１３…空力装置、１５…ラジエータ（対象物）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】