2025-187049 車両制御装置

(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】P2025187049

(43)【公開日】2025-12-25

(54)【発明の名称】車両制御装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 37/02 20060101AFI20251218BHJP

【ＦＩ】

B62D37/02 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024095519

(22)【出願日】2024-06-13

(71)【出願人】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100109047

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 雄祐

(74)【代理人】

【識別番号】100109081

【弁理士】

【氏名又は名称】三木 友由

(72)【発明者】

【氏名】前田 登

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼須賀 直一

(72)【発明者】

【氏名】福永 賢吾

(72)【発明者】

【氏名】前田 和宏

(57)【要約】

【課題】車両の走行性能を改善できる技術を提供する。
【解決手段】車両制御装置１において、電源部２０は、車両の走行中に車両表面に沿った気流が車両表面から剥離する位置の第１の車両表面部材８０に、または、第１の車両表面部材８０に設けられた第１電極１０に、第１電圧を印加する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の走行中に車両表面に沿った気流が車両表面から剥離する位置の第１の車両表面部材に、または、前記第１の車両表面部材に設けられた第１電極に、第１電圧を印加する電源部を備えることを特徴とする車両制御装置。

【請求項2】

前記電源部は、前記第１の車両表面部材よりも気流の上流側の第２の車両表面部材に、または、前記第２の車両表面部材に設けられた第２電極に、第２電圧を印加し、
前記第２電圧は、前記第１電圧と同極性であって前記第１電圧より低い電圧、または、前記第１電圧とは逆極性の電圧である、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。

【請求項3】

前記電源部は、前記第１の車両表面部材よりも気流の下流側の第３の車両表面部材に、または、前記第３の車両表面部材に設けられた第３電極に、第３電圧を印加し、
前記第３電圧は、前記第１電圧と同極性であって前記第１電圧より低い電圧、または、前記第１電圧とは逆極性の電圧である、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。

【請求項4】

前記第３電極を備え、
前記第３電極は、車両表面から剥離した気流が車両表面に再付着する位置から、上流側と下流側に延びる、
ことを特徴とする請求項３に記載の車両制御装置。

【請求項5】

前記車両に設置され、前記車両の振動を検出する振動センサと、
前記振動センサで検出された前記車両の振動に基づいて、前記電源部が印加する電圧を制御する制御部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の車両制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、車両の空力特性制御装置を開示する。この装置は、正極端子及び負極端子を有する電源を有し、正極端子と負極端子とがそれぞれ車両の構成部材に接続され、車両の車体又は内外表面部位へ電子を供給する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１４３５５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明者らは、運動性能、操縦安定性、および振動特性を含む車両の走行性能を改善するために、車両の特定の位置に適切な電圧を印加することが好ましいことを認識した。

【0005】

本発明の目的は、車両の走行性能を改善できる技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両制御装置は、車両の走行中に車両表面に沿った気流が車両表面から剥離する位置の第１の車両表面部材に、または、第１の車両表面部材に設けられた第１電極に、第１電圧を印加する電源部を備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、車両の走行性能を改善できる技術を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態の車両制御装置が設けられた車両の一部を概略的に示す図である。

【図2】実施の形態の別の構成例の車両制御装置が搭載された車両を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１は、実施の形態の車両制御装置１が設けられた車両の一部を概略的に示す。図１は、車両の走行時に気流を受ける段差状の車両構成部材９０の断面図を概略的に示す。車両構成部材９０は、第１の車両表面部材８０、第２の車両表面部材８２、および第３の車両表面部材８４を有する。車両構成部材９０は、第２の車両表面部材８２、第１の車両表面部材８０、および第３の車両表面部材８４が、この順番で車両前方側から車両後方側につながって構成されている。第１の車両表面部材８０、第２の車両表面部材８２、および第３の車両表面部材８４は、それぞれ異なる部材であってもよく、これらのうち少なくとも２つは、一体に構成された部材の各部分であってもよい。以下、適宜、第１の車両表面部材８０、第２の車両表面部材８２、および第３の車両表面部材８４を車両表面部材と総称する。

【0010】

第２の車両表面部材８２は、前面部とも呼べる。第１の車両表面部材８０は、エッジ部またはコーナ部とも呼べる。第３の車両表面部材８４は、側面部とも呼べる。例えば、第２の車両表面部材８２はフロントガラスであり、第１の車両表面部材８０はＡピラーであり、第３の車両表面部材８４はサイドガラスであってもよい。また、第２の車両表面部材８２はフロントガラスであり、第１の車両表面部材８０はフロントガラス上のエッジ部であり、第３の車両表面部材８４はルーフであってもよい。また、第２の車両表面部材８２はフロントバンパカバーであり、第１の車両表面部材８０はフロントバンパカバー下のエッジ部であり、第３の車両表面部材８４はアンダーカバーであってもよい。

【0011】

このような車両構成部材９０では、車両走行時に、車両前方からの気流は、前面部である第２の車両表面部材８２で受けられた後、エッジ部である第１の車両表面部材８０を通過する際に段差表面から剥離した後、側面である第３の車両表面部材８４の再付着位置Ｐ２で車両表面に再付着する。この際、再付着位置Ｐ２の車両前方の位置Ｐ１付近で気流の渦７４が生成され、生成された渦７４が車両後方に放出される現象が、種々の条件に応じて、ほぼ一定の周期またはランダムな周期で発生する。この生成および放出された渦７４は、車体表面に負の圧力を印加するため、車体の上下、左右の動きに影響を及ぼし、それによる車両の運動性能の変化が運転者や乗員に認識され、良い官能または悪い官能を与えることがある。この渦発生および放出周期が変動すると、その変動の低周波成分が圧力変動の周波数に生じ、一般に運転者や乗員に好ましくない官能を与えることが多いことを本発明者らは認識した。

【0012】

このように、本発明者らは、生成された気流の渦７４が車両の運動性能の官能に大きく影響すると考えた。本発明者らは、その渦７４内に正の空気イオン７０が効率的に含まれるようにし、一方で渦７４と接する車体表面に負の電荷を与えることで、渦７４と車体間の電気力が強くなり、渦発生周期が安定することをシミュレーションで確認した。そして、本発明者らは、エッジ部である第１の車両表面部材８０とその前後に電極を配置して各電極に電圧を印加することで、良好な効果を得ることが可能なことを見出した。実施の形態では、車両表面の各部に電圧を印加することで、空気イオン７０の収集と空間への放出を制御し、空気イオン７０に働く電気力で気流の変動を安定化させることで車両走行性能の官能を改善する。以下、実施の形態の具体的な構成を説明する。

【0013】

図１に示すように、車両制御装置１は、第１電極１０、第２電極１２、第３電極１４、および電源部２０を備える。以下、適宜、第１電極１０、第２電極１２、および第３電極１４を電極と総称する。

【0014】

第１電極１０は、正電極と呼ぶこともでき、車両の走行中に車両表面に沿った気流が車両表面から剥離する位置の第１の車両表面部材８０の車両外側の表面に設けられている。第１の車両表面部材８０は、車両外側に向かって凸に湾曲している端部とも言える。第１の車両表面部材８０の曲率は、気流が車両表面から剥離する程度に大きい。

【0015】

第２電極１２は、負電極と呼ぶこともでき、第１の車両表面部材８０よりも気流の上流側、すなわち車両前方側の第２の車両表面部材８２の車両外側の表面に設けられている。

【0016】

第３電極１４は、負電極と呼ぶこともでき、第１の車両表面部材８０よりも気流の下流側、すなわち車両後方側の第３の車両表面部材８４の車両外側の表面に設けられている。第３電極１４は、車両表面から剥離した気流が車両表面に再付着する再付着位置Ｐ２から、第２の車両表面部材８２の表面に沿って上流側と下流側に延びる。図示する例では、第３電極１４は、再付着位置Ｐ２の若干車両前方から車両後方にわたり広く設けられている。なお、第３電極１４の上流側の端部は、再付着位置Ｐ２の上流側における気流の渦７４が生成される位置Ｐ１付近まで延びてもよい。

【0017】

電極は、例えば銅箔などの導電性を有する箔でもよい。電極の表面は、車両の周辺の空気に接触する。電極の裏面は、車両構成部材９０の表面に向かい合う。電極の厚さは、車両の走行中に車両周辺の気流を乱さない程度に薄く、実験またはシミュレーションにより適宜定めることができる。図１では、図面を明りょうにするため、電極の厚さを誇張して描いている。

【0018】

電極には電流を流さず、後述するようにボデーアース等を基準として電圧が印加される。車両表面部材が樹脂やガラスなどの絶縁性材料で構成されている場合、車両表面部材の一部分に電極を貼り付け、電極に供給された電荷を車両表面部材の全面に拡散させてもよいし、車両表面部材のより広い範囲に薄い電極を貼り付けてもよい。

【0019】

車両表面部材が金属などの導電性材料で構成されている場合、電極と車両表面部材との間を絶縁して薄い電極を貼り付けてもよい。あるいは、車両表面部材が導電性材料で構成されている場合、導電性のある車両表面部材自体を電極として利用してもよく、導電性のある車両表面部材には電極を取り付けなくてもよい。

【0020】

電源部２０は、第１電極１０、第２電極１２、および第３電極１４のそれぞれに個別の電線で電気的に接続されている。電源部２０は、ボデーアースまたはバッテリーアースを基準として、第１電極１０に第１電圧を印加し、第２電極１２に第２電圧を印加し、第３電極１４に第３電圧を印加する。電源部２０は、第１電極１０を基準として第２電圧と第３電圧を印加してもよい。

【0021】

第１電圧は、正の電圧である。第２電圧は、第１電圧とは逆極性の負の電圧である。第３電圧も、第１電圧とは逆極性の負の電圧である。第１電圧、第２電圧、第３電圧の値は、実験またはシミュレーションにより適宜定めることができる。

【0022】

なお、既述のように、第１電極１０を設けず、導電性のある第１の車両表面部材８０自体を電極として利用する場合、電源部２０は、第１の車両表面部材８０に直接的に第１電圧を印加してもよい。同様に、導電性のある第２の車両表面部材８２自体を電極として利用する場合、電源部２０は、第２の車両表面部材８２に直接的に第２電圧を印加してもよく、導電性のある第３の車両表面部材８４自体を電極として利用する場合、電源部２０は、第３の車両表面部材８４に直接的に第３電圧を印加してもよい。

【0023】

環境空気中には正および負の空気イオンが自然に含まれている。一般に車両は、走行時の車輪と路面の摩擦により、対地でマイナス数１００Ｖ～数ｋＶに帯電している。これにより、車両近傍には正の空気イオン７０が誘引されており、負の空気イオンは排斥されている。この車両近傍の正の空気イオン７０が、負電極である第２電極１２で生成された電界から力を受け、第２電極１２の表面に吸引され、蓄積される。蓄積された正の空気イオン７０は、気流で車両後方に運ばれ、正電極である第１電極１０の電界による斥力を受けて空中に再放出される。再放出された正の空気イオン７０は、エッジ部の第１の車両表面部材８０で生じる剥離気流に含まれて車両後方に運ばれ、再付着位置Ｐ２の前方で生成される渦７４に多く取り込まれる。正の空気イオン７０を含むこの渦７４は、負電極である第３電極１４からの電気力を受け、第３の車両表面部材８４に向けて気流に外力を与え、渦７４は第３の車両表面部材８４に押し付けられることになる。これにより、第３の車両表面部材８４との摩擦で渦７４の回転が強化され、その渦度は大きくなり、負の圧力も大きくなる。これにより、渦生成に影響を与えていた周囲環境からの擾乱が相対的に小さくなり、渦生成と放出の周期が安定する結果、表面を押す圧力の変動の低周波成分が減り、車両の運動性能が改善され、運転者や乗員に良い官能を与えることができる。

【0024】

このように、実施の形態によれば、第１の車両表面部材８０の表面に第１電極１０を設け、第１電極１０に正の第１電圧を印加することで、正の空気イオン７０を第１電極１０で反発させて空中に再放出させやすくできる。これにより、空中に再放出された正の空気イオン７０を、再付着位置Ｐ２の前方で生成される気流の渦７４により多く取り込ませることができる。その結果、渦７４の生成と放出の周期を安定させることができる。よって、車両の走行性能を改善できる。

【0025】

また、第２の車両表面部材８２に第２電極１２を設け、第２電極１２に負の第２電圧を印加することで、第２の車両表面部材８２の表面付近に正の空気イオン７０をより多く収集できる。

【0026】

さらに、第３の車両表面部材８４に第３電極１４を設け、第３電極１４に負の第３電圧を印加することで、第１電極１０から第３電極１４の向きの電界により、渦７４に取り込まれた正の空気イオン７０を第３の車両表面部材８４の表面に効果的に引き付けることができる。第３電極１４は、再付着位置Ｐ２から上流側と下流側に延びるので、渦７４に与える影響を大きくできる。第３電極１４の上流側の端部が位置Ｐ１付近まで延びる構成では、渦７４が生成される位置Ｐ１から渦７４が流れていく部分においてより確実に電気力を渦７４に与えることができ、渦７４に与える影響をさらに大きくできる。

【0027】

なお、既述の様に走行状態では車両は自然に対地で負に帯電するため、効果の低下可能性を許容可能であれば、第２電極１２と第３電極１４の少なくとも一方を省略してもよい。これにより、車両制御装置１の構成を簡素化できる。

【0028】

次に、車両制御装置１の実験結果を説明する。下面を絶縁した銅テープをアンダーカバー前端に貼り付け、その銅テープを第１電極１０として利用して＋２ｋＶまたは＋３ｋＶを印加可能とし、別の銅テープを樹脂製のフロントバンパカバーに貼り付け、その銅テープを第２電極１２として利用して－３ｋＶを印加可能とした評価車両ａを準備した。

【0029】

また、評価車両ａの電極構成にさらに追加して、下面を絶縁した銅テープを左右のＡピラーに貼り付け、その銅テープを第１電極１０として利用して＋２ｋＶまたは＋３ｋＶを印加可能とし、別の銅テープをフロントガラスに貼り付け、その銅テープを第２電極１２として利用して－３ｋＶを印加可能とした評価車両ｂを準備した。

【0030】

そして、これらの２つの評価車両ａ，ｂの走行性能を評価した。複数の評価者に評価車両ａ，ｂを運転させ、厚み５ｃｍの段差スロープを乗り越えた際の振動の収まり、左右操舵を繰り返した際の収まりの感覚が、第１電極１０への電圧印加のオンとオフで変わったかを５段階で官能評価した。官能評価の数値について、「５」は「非常に良く分かった」ことを示し、「１」は「分からなかった」ことを示し、数値が小さくなるほど「分からなかった」に近づく。結果を以下の表１に示す。表１に示すように、電圧印加のオンとオフで違いを感じた評価者が多く、電圧印加により収まりが良くなったという官能を示している。

【0031】

【表1】

【0032】

次に、車両制御装置１の別の構成例について説明する。以下、既述の構成との相違点を中心に説明する。

【0033】

図２は、実施の形態の別の構成例の車両制御装置１が搭載された車両１００を概略的に示す。車両制御装置１は、第１電極１０ａ，１０ｂ、第２電極１２ａ，１２ｂ、第３電極１４ａ，１４ｂ、電源部２０、制御部２２、および振動センサ２４を備える。

【0034】

電源部２０は、ボデーアース２６を電圧印加の基準とし、樹脂製のフロントバンパカバー１２０に取り付けられた負電極である第２電極１２ｂ、および、フロントガラス１１２に取り付けられた負電極である第２電極１２ａに負の第２電圧を印加し、第２電極１２ａ，１２ｂのそれぞれを負に帯電させる。フロントバンパカバー１２０とフロントガラス１１２は、第２の車両表面部材８２に相当する。

【0035】

電源部２０は、アンダーカバー１２２の前端に絶縁して取り付けられた正電極である第１電極１０ｂ、および、Ａピラー１１０に絶縁して取り付けられた正電極である第１電極１０ａに正の第１電圧を印加し、第１電極１０ａ，１０ｂのそれぞれを正に帯電させる。アンダーカバー１２２は、前輪付近の車両底面に配置されている。アンダーカバー１２２の前端とＡピラー１１０は、第１の車両表面部材８０に相当する。

【0036】

電源部２０は、樹脂製のアンダーカバー１２４に取り付けられた負電極である第３電極１４ｂ、および、サイドガラス１１４に取り付けられた負電極である第３電極１４ａに負の第３電圧を印加し、第３電極１４ａ，１４ｂのそれぞれを負に帯電させる。アンダーカバー１２４は、車室付近の車両底面に配置されている。アンダーカバー１２４とサイドガラス１１４は、第３の車両表面部材８４に相当する。

【0037】

この構成により、図１の構成例と同様の車両１００の運動性能の変化を得ることができる。

【0038】

電源部２０は、制御部２２の制御に応じて第１電圧、第２電圧、第３電圧のそれぞれを設定可能である。

【0039】

振動センサ２４は、車両１００の車体に設置されている。振動センサ２４は、車両１００の振動を検出し、検出結果を制御部２２に供給する。

【0040】

制御部２２は、振動センサ２４で検出された車両１００の振動に基づいて、電源部２０が印加する各電圧を制御する。例えば、制御部２２は、振動の高周波成分と低周波成分のパワーを比較し、低周波成分に対する高周波成分の比率が所定の第１しきい値より大きい場合、この比率が第１しきい値以下になるように、電源部２０が各電極に印加する電圧の絶対値を低下させる。高周波成分の比率が第１しきい値より大きい場合、車両１００の運動性能の変化が大きすぎる可能性がある。

【0041】

一方、制御部２２は、高周波成分に対する低周波成分の比率が所定の第２しきい値より大きい場合、この比率が第２しきい値以下になるように、電源部２０が各電極に印加する電圧の絶対値を増加させる。低周波成分の比率が第２しきい値より大きい場合、車両１００の運動性能の変化が不足している可能性がある。第１しきい値、第２しきい値は、実験またはシミュレーションにより適宜定めることができる。

【0042】

この構成により、電圧印加による影響の過不足を解消または緩和でき、車両１００の運動性能の官能が適切になるように常時維持できる。つまり、車両１００の走行性能を適切に維持できる。

【0043】

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。実施の形態はあくまでも例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

【0044】

例えば、第２電圧は、第１電圧と同極性であって第１電圧より低い電圧であってもよい。第３電圧は、第１電圧と同極性であって第１電圧より低い電圧であってもよい。この変形例では、車両制御装置１の構成の自由度を向上できる。

【符号の説明】

【0045】

１…車両制御装置、１０，１０ａ，１０ｂ…第１電極、１２，１２ａ，１２ｂ…第２電極、１４，１４ａ，１４ｂ…第３電極、２０…電源部、２２…制御部、２４…振動センサ、８０…第１の車両表面部材、８２…第２の車両表面部材、８４…第３の車両表面部材、１００…車両。

【図1】

【図2】