JP2006087166A - Controller of in-wheel motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インホイールモータの制御装置、特に、インホイールモータの構成部材の低温脆性を防止するこのとのできるインホイールモータの制御装置の改良に関する。 The present invention relates to an in-wheel motor control device, and more particularly to an improvement in an in-wheel motor control device that prevents low-temperature brittleness of components of the in-wheel motor.
近年、自動車の駆動源として回転電機を用いたものが実用化され、今後自動車駆動形式の主流を形成する可能性が高まっている。特に、駆動輪としての車輪内部に直接回転電機を内蔵した、いわゆるインホイールモータの実用化が進められている。一般的な、インホイールモータは、一体化されたハウジング内に、回転電機、減速機構、コントロール回路等が収納されている。そして、このハウジングが懸架装置のストラット等に接続されている。 In recent years, the use of a rotating electrical machine as a driving source for automobiles has been put into practical use, and the possibility of forming the mainstream of automobile driving forms is increasing in the future. In particular, a so-called in-wheel motor in which a rotating electric machine is directly built inside a wheel as a drive wheel has been put into practical use. A general in-wheel motor has a rotating electric machine, a speed reduction mechanism, a control circuit, and the like housed in an integrated housing. And this housing is connected to the strut etc. of the suspension apparatus.
前述したように、インホイールモータは、懸架装置のバネ下に取り付けられるが、懸架装置の性能を十分に発揮させるためには、バネ下部分の軽量化、すなわち、インホイールモータの軽量化を行うことが好ましい。インホイールモータの構成部品の中で、重量の大きな部品の一つとして、インホイールモータの主要部品であり回転電機や減速機構を収納しているハウジングがある（例えば、特許文献１参照）。このようなハウジングの軽量化の方法としては、材質の変更が考えられる。例えば、アルミニウム等の軽金属を用いることが考えられる。しかし、アルミニウム等の軽金属は、一般に材料コストが高いと共に、インホイールモータ全体の軽量化や小型化のために薄肉化を行う場合、強度を維持することが困難である。そのため、比較的コスト的が易く、薄肉化しても定常時の強度を確保できる鉄材等の鋼材を用いることが考えられる。
しかし、鉄材をはじめとする一般的な鋼材は、低温脆性を持つことが知られている。インホイールモータを搭載する車両は例えば冬季や寒冷地等で低温環境下に晒される場合が多々あると共に、電気駆動であるため、運転者は搭乗後すぐに車両をスタートさせることが可能である。そのため、低温状態のハウジング等は脆い状態で継続的な振動を受けたり、路面の凹凸を通過するとき等に強い衝撃を受ける可能性がある。その結果、脆い状態のハウジングの強度不足が発生する場合がある。低温脆性の対策としては、肉厚の増加等が考えられるが、前述のように重量化を招き好ましくない。そこで、インホイールモータの構成部材に安価な薄肉の鉄材等の鋼材を用いた場合でも、低温脆性を回避するこのとのできるインホイールモータが望まれている。特に、機械的な構成を大きく変化させることなく、インホイールモータの制御で低温脆性を回避する手法が望まれている。 However, general steel materials including iron materials are known to have low temperature brittleness. A vehicle equipped with an in-wheel motor is often exposed to a low-temperature environment, for example, in winter or in a cold region, and since it is electrically driven, the driver can start the vehicle immediately after boarding. For this reason, a housing in a low temperature state may be subjected to continuous vibration in a fragile state, or may receive a strong impact when passing through unevenness on a road surface. As a result, the housing in a brittle state may be insufficient in strength. As a countermeasure against low temperature brittleness, an increase in wall thickness can be considered. However, as described above, weight is increased, which is not preferable. Therefore, there is a demand for an in-wheel motor capable of avoiding low-temperature brittleness even when an inexpensive steel material such as a thin iron material is used as a constituent member of the in-wheel motor. In particular, there is a demand for a technique for avoiding low temperature brittleness by controlling an in-wheel motor without greatly changing the mechanical configuration.
本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、薄肉の鋼材で構成されるインホイールモータの構成部品の低温脆性を回避することのできるインホイールモータの制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an in-wheel motor control device capable of avoiding low-temperature brittleness of in-wheel motor components formed of thin steel materials. There is to do.
本発明は、車輪を回転駆動可能な回転電機を車輪内部に収納したインホイールモータの制御装置であって、前記インホイールモータの温度を取得する温度取得手段と、前記温度取得手段の取得した温度に基づき、回転電機に供給する電力量を制御して暖機駆動する暖機駆動手段と、を含むことを特徴とする。 The present invention is a control device for an in-wheel motor in which a rotating electrical machine capable of rotationally driving a wheel is housed in a wheel, the temperature acquisition means for acquiring the temperature of the in-wheel motor, and the temperature acquired by the temperature acquisition means And warm-up drive means for controlling the amount of electric power supplied to the rotating electrical machine to perform warm-up drive.
回転電機を構成するロータに巻回されたコイルに電圧を印加し電流を流すことによりジュール熱を発生させることができる。従って、温度取得手段により取得されるインホイールモータの温度に応じて、発熱を期待して回転電機に供給する電力量を適宜制御することにより、所望の量のジュール熱を確保することが可能となり、インホイールモータを暖機することができる。その結果、インホイールモータの低温脆性を回避することができる。 Joule heat can be generated by applying a voltage to a coil wound around a rotor constituting a rotating electric machine and causing a current to flow. Therefore, a desired amount of Joule heat can be secured by appropriately controlling the amount of power supplied to the rotating electrical machine in anticipation of heat generation according to the temperature of the in-wheel motor acquired by the temperature acquisition means. The in-wheel motor can be warmed up. As a result, the low temperature brittleness of the in-wheel motor can be avoided.
また、上記構成において、前記暖機駆動手段は、インホイールモータの外郭を構成するハウジングの温度増加を行うことが好適である。 In the above-described configuration, it is preferable that the warm-up driving means increases the temperature of the housing that forms the outer shell of the in-wheel motor.
インホイールモータのハウジングは、外気に晒されている。従って、低温脆性が顕著に表れる。しかし、暖機駆動手段の制御で発生するジュール熱により当該ハウジングの温度増加を行うことでインホイールモータの低温脆性を容易かつ確実に回避することができる。 The housing of the in-wheel motor is exposed to the outside air. Therefore, low temperature brittleness appears remarkably. However, the low temperature brittleness of the in-wheel motor can be easily and reliably avoided by increasing the temperature of the housing by Joule heat generated by the control of the warm-up drive means.
また、上記構成において、前記温度取得手段は、インホイールモータ自体の温度を直接検出する温度検出器から温度を取得することができる。 Moreover, the said structure WHEREIN: The said temperature acquisition means can acquire temperature from the temperature detector which detects the temperature of in-wheel motor itself directly.
例えば、インホイールモータのハウジングに温度検出器を設けることにより、インホイールモータ自体の温度を直接取得し、暖機駆動手段の制御に反映させることができる。この態様によれば、インホイールモータの低温脆性を確実かつ迅速に回避することができる。 For example, by providing a temperature detector in the housing of the in-wheel motor, the temperature of the in-wheel motor itself can be directly acquired and reflected in the control of the warm-up drive means. According to this aspect, the low temperature brittleness of the in-wheel motor can be avoided reliably and quickly.
また、上記構成において、前記温度取得手段は、車両の取得する情報に基づきインホイールモータの温度を推定するようにしてもよい。 Moreover, the said structure WHEREIN: You may make it the said temperature acquisition means estimate the temperature of an in-wheel motor based on the information which a vehicle acquires.
例えば、車両には例えば空気調和装置用に外気温センサが備えられている。また、ナビゲーション装置やＦＭ多重受信器、その他の外部情報取得手段により、車両周囲の温度を取得することができる。そして、取得した外気温を例えば、予め準備しておいた車両周囲温度とインホイールモータの温度との相関テーブル等を用いてインホイールモータの温度に変換することにより、外気温からインホイールモータの温度を容易に推定することができる。 For example, a vehicle is provided with an outside air temperature sensor, for example, for an air conditioner. Further, the temperature around the vehicle can be acquired by a navigation device, an FM multiplex receiver, or other external information acquisition means. Then, the acquired outside air temperature is converted into the temperature of the in-wheel motor by using, for example, a correlation table between the vehicle ambient temperature and the in-wheel motor temperature prepared in advance. The temperature can be estimated easily.
この態様によれば、車両に既設の温度取得手段を利用することが可能になり、新たなセンサ等を設けることなく容易に暖機駆動手段の制御を行うことができる。 According to this aspect, it becomes possible to use the temperature acquisition means existing in the vehicle, and the warm-up drive means can be easily controlled without providing a new sensor or the like.
また、上記構成において、前記暖機駆動手段は、回転電機の回転トルクを発生しない電力供給制御を行うようにしてもよい。 Further, in the above configuration, the warm-up drive means may perform power supply control that does not generate rotational torque of the rotating electrical machine.
例えば、回転電機が三相コイルの場合、所定量タイミングをずらしながら各相のコイルに所定量の電圧を順次印加することにより、回転磁界が発生し回転電機のロータに所望のトルクを発生させることができる。しかし、各コイルに三相同時に同量の電圧を印加することにより回転磁界を発生させることなく、電力消費を行うことができる。この場合、回転磁界が発生しないのでロータに回転トルクは発生しないが、各相のコイルに電流のみが流れることになりジュール熱が発生する。 For example, when the rotating electrical machine is a three-phase coil, a rotating magnetic field is generated by sequentially applying a predetermined amount of voltage to the coils of each phase while shifting a predetermined amount of timing, thereby generating a desired torque in the rotor of the rotating electrical machine. Can do. However, it is possible to consume power without generating a rotating magnetic field by applying the same amount of voltage to each coil simultaneously in three phases. In this case, since no rotating magnetic field is generated, no rotational torque is generated in the rotor, but only current flows through the coils of each phase, and Joule heat is generated.
この態様によれば、車両が停止中にインホイールモータの暖機を行うことが可能であり、低温脆性の回避を確実に行うことができる。 According to this aspect, the in-wheel motor can be warmed up while the vehicle is stopped, and low-temperature brittleness can be reliably avoided.
また、上記構成において、前記暖機駆動手段は、回転電機の各コイルへの電力供給を所定時間オーバーラップさせるようにしてもよい。 Further, in the above configuration, the warm-up driving means may overlap power supply to each coil of the rotating electrical machine for a predetermined time.
この場合、電力供給がオーバーラップしている間、オーバーラップしている電力により回転トルクは発生せず、電力のみが消費される。すなわち、この部分でジュール熱が発生する。この態様によれば、車両が走行を開始した状態でも暖機駆動手段によるインホイールモータの暖機制御を行うことが可能になる。 In this case, while the power supply is overlapping, no rotational torque is generated by the overlapping power, and only the power is consumed. That is, Joule heat is generated in this portion. According to this aspect, it is possible to perform the warm-up control of the in-wheel motor by the warm-up drive means even in a state where the vehicle starts running.
また、上記構成において、前記暖機駆動手段は、要求される走行トルクに対して、前輪側と後輪側に逆方向で同量のトルクを発生させる電力を上乗せし暖機を行うようにしてもよい。 Further, in the above configuration, the warm-up driving means performs warm-up by adding electric power that generates the same amount of torque in the opposite direction to the front wheel side and the rear wheel side with respect to the required traveling torque. Also good.
例えば、前輪側のインホイールモータに対しアクセルペダルの踏力等に応じて決まる正規の走行トルク指令が供給される場合、この走行トルクに加え、先進方向に＋α％のトルクを上乗せするようにトルク指令を提供する。一方、後輪側のインホイールモータには正規の走行トルク指令に、−α％のトルクを上乗せしたトルク指令、すなわち後退方向に同量のトルクを正規の走行トルクに上乗せする。その結果、見かけ上、車両はアクセルペダルの踏力等に応じて決まる正規の走行トルク指令にしたがって走行しているように見えるが、上乗せする±トルク分の電力を消費し、インホイールモータにジュール熱が発生する。上述の場合、前輪側が加熱される。後輪側の加熱を行う場合には、前輪側を−α％、後輪側を＋α％とする制御を行う。その結果、車両が走行を開始した状態でも暖機駆動手段によるインホイールモータの暖機制御を行うことが可能になる。もちろん、要求される走行トルクが「ゼロ」の場合、すなわち、車両が停止状態の場合でも、前輪側と後輪側に逆方向で同量のトルクを発生する電力を上乗せすることによって、インホイールモータの暖機制御を行うことができる。 For example, when a normal running torque command determined according to the accelerator pedal depression force is supplied to the in-wheel motor on the front wheel side, in addition to this running torque, a torque command is added to add + α% torque in the advanced direction. I will provide a. On the other hand, the in-wheel motor on the rear wheel side adds a torque command in which −α% of torque is added to the normal running torque command, that is, the same amount of torque in the reverse direction is added to the normal running torque. As a result, it appears that the vehicle is traveling according to a normal traveling torque command determined according to the pedaling force of the accelerator pedal, etc., but it consumes power for the added ± torque, and the in-wheel motor is subjected to Joule heat. Will occur. In the case described above, the front wheel side is heated. When heating the rear wheel side, control is performed so that the front wheel side is -α% and the rear wheel side is + α%. As a result, it is possible to perform warm-up control of the in-wheel motor by the warm-up drive means even in a state where the vehicle has started running. Of course, when the required running torque is “zero”, that is, even when the vehicle is in a stopped state, by adding electric power that generates the same amount of torque in the reverse direction to the front wheel side and the rear wheel side, Motor warm-up control can be performed.
本発明によれば、インホイールモータの温度に応じてインホイールモータの駆動制御を行うことにより、インホイールモータの低温脆性を容易に回避することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the low temperature brittleness of an in-wheel motor can be easily avoided by performing drive control of an in-wheel motor according to the temperature of an in-wheel motor.
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）を、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described with reference to the drawings.
本実施形態のインホイールモータの制御装置は、インホイールモータの温度を直接または間接的に取得し、取得した温度が所定温度以下であった場合に、インホイールモータに低温脆性が現れていると判断し、インホイールモータを通常動作と異なる電力のみを消費する形態または、通常動作に加え過剰な電力消費を行うような制御を行い、故意にインホイールモータを発熱させ、インホイールモータの低温脆性が現れている部品、例えば外郭を形成してるハウジングの温度を上昇させ、低温脆性を回避するものである。 The control device for an in-wheel motor according to the present embodiment acquires the temperature of the in-wheel motor directly or indirectly, and when the acquired temperature is equal to or lower than a predetermined temperature, low-temperature brittleness appears in the in-wheel motor. Judgment is made so that the in-wheel motor consumes only different power from the normal operation, or the in-wheel motor is deliberately controlled to perform excessive power consumption in addition to normal operation. This increases the temperature of a part in which the sapphire appears, for example, the housing forming the outer shell, and avoids low temperature brittleness.
図１には、本実施形態のインホイールモータの制御装置を適用可能な車両１０の概念構成が示されている。車体１２の各車輪装着位置には、図示を省略したサスペンションに接続されたインホイールモータ１００が配置されている。このインホイールモータ１００を駆動する場合、例えば、アクセルペダル１４から入力される運転者の操作量に基づき、インホイールモータ１００の制御部であるＥＣＵ１６がインバータ等を含む各アンプ１８にトルク指令値を供給する。アンプ１８には、バッテリ２０が接続されており、必要なタイミングで必要量の電力をインホイールモータ１００に提供し運転者の操作量を反映した回転駆動を実現している。なお、ＥＣＵ１６には、この他、ブレーキペダル２２からその踏み込み操作量を示す信号や、ステアリング２４から舵角等を示す信号が入力され、必要に応じて、インホイールモータ１００の制御に反映できるようになっている。例えば、ブレーキペダル２２が操作され、運転者が減速要求を行った場合には、ＥＣＵ１６は、インホイールモータ１００を発電機として機能させて回生制動を行うと共に、必要の応じてバッテリ２０への充電を行う。これにより、常用の油圧ブレーキの代わりまたは、油圧ブレーキに加え制動力を確保することが可能になり、安定した制動を行うことができる。また、ステアリング２４の操舵に基づき、ＥＣＵ１６は左右のインホイールモータ１００の出力バランスを変化させ、旋回のアシストを行ったりすることができる。
FIG. 1 shows a conceptual configuration of a
また、ＥＣＵ１６には、インホイールモータ１００の直接の温度または間接的な温度を取得する温度取得手段として、温度取得部２６が設けられている。この温度取得部２６には、各インホイールモータ１００を構成する例えばハウジングＨの温度を測定する温度検出器２８から実測温度が提供される。この温度検出器２８は、ハウジングＨの温度をできるだけ正確に測定できるように、直射日光が当たったり、風雨に晒されたりしない位置を選んで取り付けられることが望ましい。
Further, the
また、温度取得部２６は、温度検出器２８からの情報に代えた、或いは加えて車両１０で取得可能な温度情報の提供を受けてもよい。車両１０で取得可能な温度情報とは、例えば、空気調和装置制御用として車両１０に通常搭載されている外気温センサ３０から提供される車両周囲の温度情報や、近年普及がめざましいナビゲーション装置３２から取得可能な位置情報や時刻、地域情報等に基づき得られる温度情報、また、ＦＭ多重受信器や各種ビーコン、各種情報提供システムの端末器等任意の外部情報受信器３４を介して得られる情報、または、推定される車両周囲の温度である。温度取得部２６がこのような車両周囲の温度情報を取得した場合、予め準備しておいた車両周囲温度とインホイールモータの温度との相関テーブル等を用いて、車両周囲の温度をインホイールモータの温度に推定変換する。後者のように車両１０の周囲温度を検出する場合、温度検出器２８等の新たなセンサを設ける必要がないので、本実施形態のインホイールモータの制御装置のコスト抑制に寄与することができる。もちろん、温度検出器２８と後者の車両周囲に温度取得手段の全て、または任意に選択した温度取得手段とを組み合わせてインホイールモータ１００の温度認識を行ってもよく、温度認識精度の向上や信頼性の向上を行うことができる。
The
また、ＥＣＵ１６には、温度取得部２６の取得したインホイールモータ１００の温度に応じて、インホイールモータ１００の暖機運転を行う暖機駆動手段としての暖機駆動部３６が含まれている。この暖機駆動部３６は、温度取得部２６が取得したインホイールモータ１００の温度が所定温度以下、例えば、−５℃以下の場合、暖機制御を行うべくインホイールモータを駆動するアンプ１８に対して暖機を考慮した電力量を制御する制御指令を送出する。この場合、インホイールモータ１００において、回転トルクを発生することなく電力消費が行われ、その時に発生するジュール熱によりインホイールモータ１００の暖機が行われる。このときの暖機制御は、インホイールモータ１００が所定温度以下の場合、温度に関わりなく一律に制御するようにしてもよいが、温度レベルに応じて、暖機強さを変更することが望ましい。例えば、インホイールモータ１００の温度Ｘが−１０℃＜Ｘ≦−５℃の場合、連続的な弱加熱、例えば０．５℃／分、−２０℃＜Ｘ≦−１０℃の場合、間欠的な強加熱、例えば２℃／分、Ｘ≦−２０℃の場合、連続的な強加熱、例えば４℃／分とすることができる。もちろん、加熱スピードや加熱間隔等の加熱パターンは適宜選択することが好ましい。また、加熱による温度推移に応じて加熱パターンを変更するようにしてもよい。このように、インホイールモータ１００の温度状態に応じて暖機制御レベルを変化させることにより経済的な暖機制御を行うことができる。
Further, the
図２には、車両用のインホイールモータ１００の概念構成図が示されている。図２に示されるように、タイヤ１０２を装着したホイール１０４がハブナット１０６により、ハブホイール１０８に固定されている。ハブホイール１０８は、モータハウジング１１０から突出した出力軸１１２に固定され共に回転する。モータハウジング１１０の内部には回転電機１１４が収納されている。また、モータハウジング１１０の車体側側面には、回転電機１１４のロータ１１６の回転を減速する歯車減速機１１８を収納したギアハウジング１２０が接続固定されている。回転電機１１４の発生する回転出力は歯車減速機１１８を介して出力軸１１２、ホイール１０４に伝達され、この伝達された回転力によってホイール１０４がタイヤ１０２と共に回転駆動される。
FIG. 2 shows a conceptual configuration diagram of an in-
モータハウジング１１０は、図２において、例えば左右方向に２分割可能な椀型形状を呈し、ホイール１０４側には、ギアハウジング１２０側から延びる出力軸１１２を挿通可能な開口部１２２が形成されている。開口部１２２には、ベアリング１２４が配置され、モータハウジング１１０に対して、出力軸１１２を回転自在に軸支している。一方、モータハウジング１１０のギアハウジング１２０接続側には、ロータ１１６を挿通可能な開口部１２６が形成されている。開口部１２６には、ベアリング１２８が配置され、ロータ１１６をモータハウジング１１０に対して回転自在に軸支している。
In FIG. 2, the
モータハウジング１１０は、図示しないサスペンションのバネ下重量の軽量化および耐久性、コスト削減等を考慮して鉄材で構成されている。
The
モータハウジング１１０の内壁面には、環状のステータ１３０が固定され、当該ステータ１３０の内側に、ロータ１１６が配置され、さらにそのロータ１１６の内部に出力軸１１２が回転自在に収納されている。
An
ステータ１３０は、例えば板状の電磁鋼板が複数積層され、中心方向、すなわちロータ１１６の中心方向に延びるスロット部とティース部とが交互に形成される環状の鉄心１３２ａと、当該鉄心１３２ａの各ティース部に巻回配置される３相の磁界コイル１３２ｂとで構成されている。なお、ステータ１３０を構成する鉄心１３２ａは内周側に磁界コイル１３２ｂを配置するため、磁界コイル１３２ｂの組付性を考慮し、半径方向に複数に分割される分割鉄心として、磁界コイル１３２ｂの組み付け後環状に組み立てられることが望ましい。このように組み付けられた磁界コイル１３２ｂに順次所定のタイミングで電圧を印加することにより、ステータ１３０に回転磁界を発生させ、ロータ１１６を回転させることができる。
For example, the
一方、ステータ１３０の内周側に配置されるロータ１１６は、その軸長全体に亘って中心部に出力軸１１２を回転自在に挿通するための挿通孔１１６ａが形成されている。出力軸１１２は挿通孔１１６ａに配置された複数のベアリング１３４により、ロータ１１６に対して独立的に回転するようになっている。ロータ１１６は、ステータ１３０と対向する大径部分とそれに連なり歯車減速機１１８側に延びる小径部分とで構成されている。大径部分の外周面には等間隔で複数の永久磁石が１３６が配列され、ステータ１３０が発生する回転磁界の移動に伴い永久磁石１３６を介して吸着作用と反発作用が繰り返され、当該ロータ１１６を所望の方向に所望の速度で回転させている。
On the other hand, the
ロータ１１６の小径部分は、ギアハウジング１２０の内部まで延び、その先端部には、歯車減速機１１８の第１ギア１３８ａと噛合するロータギア１４０が形成されている。ギアハウジング１２０もモータハウジング１１０と同様に例えば、鉄材によって形成された分割構造とすることが好ましい。その内部には、第１ギア１３８ａを支持するギアシャフト１４２が複数のベアリング１４４によって軸支されている。このギアシャフト１４２には、小径の第２ギア１３８ｂが固定されている。さらに、第２ギア１３８ｂは、出力軸１１２に固定されている大径の第３ギア１３８ｃに噛合している。従って、ロータ１１６の回転力は、歯車減速機１１８によって所定速度に減速されつつ、トルク増加を行いながら出力軸１１２へと伝達され、ホイール１０４およびタイヤ１０２を回転駆動する。なお、出力軸１１２は、ギアハウジング１２０内部に配置されたベアリング１４６にも軸支され、スムーズな回転駆動を行うようになっている。また、図２の構造の場合、ギアハウジング１２０の車両側には、図示しないストラットブラケットに固定するためのボス部１４８が一体的に形成され、図示しないストラットサスペンションを介して、車体側に固定されるようになっている。
A small-diameter portion of the
なお、図２の構成においては、モータハウジング１１０とギアハウジング１２０とは、別構成として示されているが、一体化されていてもよく、図１においては、両者をまとめてインホイールモータ１００のハウジングＨとして示している。
In the configuration of FIG. 2, the
このように構成されるインホイールモータ１００は、ＥＣＵ１６からのトルク指令により、アンプ１８のインバータを介して所定の交流が、ステータ１３０の磁界コイル１３２ｂ供給される。その結果、ステータ１３０は、回転磁界を発生させてロータ１１６を回転させる。つまり、ホイール１０４と共にタイヤ１０２を所望の方向に所望の回転量だけ駆動する。
The in-
上述のように構成されるインホイールモータ１００を搭載する車両１０において、インホイールモータ１００の低温脆性を回避する手順を図３のフローチャートに基づき説明する。
A procedure for avoiding the low-temperature brittleness of the in-
インホイールモータ１００全体の制御を行う制御装置としてのＥＣＵ１６は、まず、車両１０が駆動可能状態に移行したか否かの判断を行う。この判断は、例えば、イグニッションスイッチがＯＮされたか否かによって判断することができる（Ｓ１００のＹまたはＮ）。もし、イグニッションスイッチがＯＮされた場合、ＥＣＵ１６は、近い将来インホイールモータ１００の駆動により車両１０が走行を開始する可能性が大きいと判断し、インホイールモータ１００の例えばハウジングＨが低温脆性を示す温度まで低下しているか否か判断するために、モータ温度の取得を行う（Ｓ１０２）。この時の温度取得は、前述したように、ハウジングＨの任意の位置に配置された温度検出器２８によって、直接的に行ってもよいし、車両１０側で取得可能な車両１０周囲の温度情報に基づいて、インホイールモータ１００のハウジングＨの温度を推定してもよい。
The
ＥＣＵ１６の暖機駆動部３６は、温度取得部２６が取得したハウジングＨの温度が所定温度以下、例えば、−５℃以下か否かの判断を行う（Ｓ１０４）。もし、ハウジングＨの温度が所定値より高い場合（Ｓ１０４のＮ）、ハウジングＨを含むインホイールモータ１００は低温脆性に関し配慮する必要がないと判断し、通常のインホイールモータ１００の制御を可能として（Ｓ１０６）、暖機制御を終了する。すなわち、ＥＣＵ１６は、運転者が操作するアクセルペダル１４の踏力等に基づきトルク指令値を決定し、最も効率的にインホイールモータ１００を駆動する制御を行うモードに移行し、実際のアクセルペダル１４の操作が発生するのを待つ。
The warm-
一方、ＥＣＵ１６の暖機駆動部３６は、温度取得部２６が取得したハウジングＨの温度が所定温度以下であると判断した場合（Ｓ１０４のＹ）、現在、車両１０が走行状態か否かの判断を行う（Ｓ１０８のＮまたはＹ）。この判断は、車速センサや車輪速センサ、アクセルペダルの状態等により容易に認識することができる。
On the other hand, when the warm-
ステップＳ１０８において、走行中ではないと判断された場合（Ｓ１０８のＮ）、ＥＣＵ１６の暖機駆動部３６は、暖機制御を開始する（Ｓ１１０）。前述したように、この暖機制御は、一律の加熱パターンを形成するように制御されてもよいし、温度取得部２６が取得したハウジングＨの温度に応じた加熱パターンを選択してもよい。インホイールモータ１００の暖機を行う方法としては、回転トルクを発生させないようなタイミングと方法で各コイルに電力を供給し、消費することによりジュール熱を発生させる。
If it is determined in step S108 that the vehicle is not running (N in S108), the warm-
例えば、デルタ結線の三相モータの場合、図４に示す（１）〜（６）の順番でコイルＵ，Ｖ，Ｗに所定時間電圧を印加することにより、効率的な回転磁界が発生し、ロータがスムーズに回転する。すなわち、インホイールモータ１００の駆動を最も効率的に行い、発生するジュール熱を最小に抑えることができる。一方、各コイルＵ，Ｖ，Ｗに同時に同量の電圧を印加した場合、回転磁界は発生しない。つまり、インホイールモータ１００に回転トルクが発生することなく、各コイルＵ，Ｖ，Ｗに電流のみが流れ、ジュール熱として消費される。もちろん、このとき印加する電圧を調整することにより、所望のスピードでジュール熱による加熱効果を得ることができる。また、電圧の印加を連続的に行ったり、間欠的に行うことによってもジュール熱による加熱スピードの調節を行うことができる。そして、コイル部分で発生したジュール熱は、ステータ１３０を介してモータハウジング１１０、ギアハウジング１２０へと伝搬する。つまりハウジングＨが加熱され、低温脆性を回避することが可能となる。
For example, in the case of a delta-connected three-phase motor, an effective rotating magnetic field is generated by applying a voltage to the coils U, V, W for a predetermined time in the order of (1) to (6) shown in FIG. The rotor rotates smoothly. That is, the in-
温度取得部２６は、常時ハウジングＨの温度を温度検出器２８を介して監視しており、ハウジングＨが低温脆性の影響を受けない温度、例えば−５℃以上になり暖機か完了したか否かの判断を行う（Ｓ１１２のＹまたはＮ）。もし、所定温度まで温度が上昇していない場合（Ｓ１１２のＮ）、ステップＳ１１０の暖機制御を継続するように暖機駆動部３６へ信号を送出する。また。ハウジングＨの温度が所定温度以上に加熱されたことが確認できた場合（Ｓ１１２のＹ）、暖機駆動部３６へ暖機制御完了の信号を送出し、暖機制御を完了し（Ｓ１１４）、一連の暖機制御を終了する。なお、車両周囲の温度からインホイールモータの温度を推定した場合、車両周囲の温度からは暖機完了を判断することができない。そこで、例えば、タイマー等を用い、予め行ったシミュレーションに基づき、所定時間の暖機を行うようにしてもよい。この場合も、最初に推定したインホイールモータ１００の温度に応じて、タイマーの時間を変化させることが望ましい。
The
一方、ステップＳ１０８において、車両１０が走行中、或いは走行を開始しようとしていると判断できた場合（Ｓ１０８のＹ）、ＥＣＵ１６は、インホイールモータ１００の暖機制御と走行のための通常制御とを同時に行う（Ｓ１１６）。
On the other hand, if it is determined in step S108 that the
この場合の暖機制御は、インホイールモータ１００の走行に必要な回転トルクを発生させつつ、コイルＵ，Ｖ，Ｗにおいて、所望のジュール熱を発生させる必要がある。図５の上段には、ステップＳ１０６で行う通常制御時の電圧印加のタイミングチャートが示されている。各タイミングにおける電圧印加は、オーバーラップすることなく、切り替えられ、エネルギロスを最小に抑え、効率的かつスムーズな回転磁界を発生させ、ロータ１１６が回転するようになっている。一方、暖機制御を行う場合、図５の下段に示すように、各コイルＵ，Ｖ，Ｗに印加する電圧の切り替えタイミングを所定時間、例えばｔ秒間オーバーラップさせる。正規の切り替えタイミングの前後で供給される電力は、回転トルクの発生に寄与することなく消費される。すなわち、ジュール熱に変わる。このとき発生するジュール熱を利用し、インホイールモータ１００のハウジングＨの加熱を行うことができる。オーバーラップさせる時間は必要とされる加熱温度に応じて適宜選択可能であるが、オーバーラップする時間が長く成りすぎると、回転磁界が不安定に成るおそれがあるので、実測等によりオーバーラップの許容最高値を設定しておくことが望ましい。
In the warm-up control in this case, it is necessary to generate desired Joule heat in the coils U, V, and W while generating a rotational torque necessary for traveling of the in-
走行中に暖機制御を行う場合も、温度取得部２６は、常時ハウジングＨの温度を温度検出器２８を介して監視しており、ハウジングＨが低温脆性の影響を受けない温度、例えば−５℃以上になり暖機が完了したか否かの判断を行う（Ｓ１１８のＹまたはＮ）。もし、所定温度まで温度が上昇していない場合（Ｓ１１８のＮ）、ステップＳ１１６の暖機制御を継続するように暖機駆動部３６へ信号を送出する。また。ハウジングＨの温度が所定温度以上に加熱されたことが確認できた場合（Ｓ１１８のＹ）、暖機駆動部３６へ暖機制御完了の信号を送出し、暖機制御を完了し（Ｓ１１４）、一連の暖機制御を終了する。
Even when the warm-up control is performed during traveling, the
このように、本実施形態においては、インホイールモータ１００の温度を取得し、電圧印加のタイミングを適宜調整することにより、インホイールモータ１００により車両１０が停止状態の時でも、また走行状態の時でも、ハウジングＨの暖機を良好に行い低温脆性を回避することが可能となる。なお、図３に示すフローチャートの場合、暖機制御を行うか否かを単一の閾値温度、例えば−５℃で判断したが、段階的に、例えば、−５℃、−１０℃、−２０℃等で判断し、それぞれ検出温度に適した暖機制御を行うようにしてもよい。この場合、さらに経済的で迅速な暖機制御を行うことができる。
As described above, in the present embodiment, the temperature of the in-
なお、インホイールモータ１００の駆動によるジュール熱の発生方法は、上述したような各コイルに一斉に等しい電圧を印加したり、電圧印加の切り替えタイミングをオーバーラップさせる方法の他、例えば、アクセルペダル１４の操作により要求される走行トルクに対して、前輪側と後輪側に逆方向で同量のトルクを発生させる電力を上乗せしてインホイールモータ１００を駆動することにより、要求される走行トルクを維持したまま、上乗せ分の電圧消費により暖機を行うことができる。例えば、図１に示すように、暖機駆動部３６を含むＥＣＵ１６から各インホイールモータ１００のアンプ１８に提供するトルク指令値を、前輪側で＋２０％、後輪側で−２０％をアクセルペダル１４の操作等により決まる正規の走行トルクに上乗せする。つまり、前輪右側の上乗せトルクは後輪右側で打ち消し、前輪左側の上乗せトルクは後輪左側で打ち消すように制御する。この場合、前輪側のインホイールモータ１００の温度と後輪側のインホイールモータ１００の温度とが略同一の場合は、前輪側＋、後輪側−とする制御と前輪側−、後輪側＋とする制御を同時間行う。また、各インホイールモータ１００の温度が不均一の場合には、その温度に応じて、上乗せするトルクや上乗せしている時間を左側前後、右側前後で適宜調節する。もちろん、車両１０が停止している時は、要求される走行トルクが「ゼロ」であるので、ゼロに対して前輪側＋、後輪側−とする上乗せ制御または前輪側−、後輪側＋とする上乗せ制御のいずれか一方を行う。この場合も左右で同じ上乗せトルクとする必要はなく、左右それぞれが前後で逆向きで同量のトルクが上乗せされていればよい。
In addition, the Joule heat generation method by driving the in-
このように、前後のインホイールモータ１００で逆方向で同量のトルクを発生するように電圧を上乗せすることにより、車両１０の走行、非走行に関わりなく、インホイールモータ１００の暖機制御を容易に行うことができる。
In this way, by adding a voltage so that the front and rear in-
なお、本実施形態においては、走行が要求された場合には、走行制御を行いつつ暖機制御を行う例を示したが、必要に応じて、暖機が必要な旨を音声や表示メッセージ等で運転者に通知し、車両１０の走行スタートをしばらく待つように指示するようにしてもよい。
In the present embodiment, when travel is requested, an example is shown in which warm-up control is performed while performing travel control. However, if necessary, a voice or a display message indicating that warm-up is necessary May be notified to the driver and instructed to wait for a while for the
なお、上述した本実施形態において示した各図の構成は一例であり、インホイールモータの温度を取得し、その温度が所定値以下の場合に、インホイールモータで故意に電力を消費させてジュール熱を発生させ、インホイールモータの暖機を行うものであれば、その構成を適宜変更可能であり、本実施形態と同様の効果を得ることができる。また、インホイールモータで故意に電力を消費させてジュール熱を発生させ方法は任意であり、車両の停止時状態や走行状態に影響を与えない方法であれば、上述の方法以外でも利用可能であり、同様な効果を得ることができる。 In addition, the structure of each figure shown in this embodiment mentioned above is an example, and when the temperature of an in-wheel motor is acquired and the temperature is below a predetermined value, electric power is deliberately consumed with an in-wheel motor, and a module is obtained. As long as heat is generated and the in-wheel motor is warmed up, the configuration can be changed as appropriate, and the same effect as in the present embodiment can be obtained. In addition, the method of generating Joule heat by intentionally consuming electric power with an in-wheel motor is arbitrary, and any method other than the above method can be used as long as it does not affect the stop state or running state of the vehicle. Yes, the same effect can be obtained.
１０ 車両、１２ 車体、１４ アクセルペダル、１６ ＥＣＵ、１８ アンプ、２０ バッテリ、２２ ブレーキペダル、２４ ステアリング、２６ 温度取得部、２８ 温度検出器、３０ 外気温センサ、３２ ナビゲーション装置、３４ 外部情報受信器、３６ 暖機駆動部、１００ インホイールモータ、１１０ モータハウジング、１２０ ギアハウジング、Ｈ ハウジング。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記インホイールモータの温度を取得する温度取得手段と、
前記温度取得手段の取得した温度に基づき、回転電機に供給する電力量を制御して暖機駆動する暖機駆動手段と、
を含むことを特徴とするインホイールモータの制御装置。 A control device for an in-wheel motor in which a rotating electrical machine capable of rotating the wheel is housed inside the wheel,
Temperature acquisition means for acquiring the temperature of the in-wheel motor;
Based on the temperature acquired by the temperature acquisition means, the warm-up drive means for controlling the amount of electric power supplied to the rotating electrical machine and performing warm-up drive;
An in-wheel motor control apparatus comprising:
The warming-up drive means warms up by adding electric power that generates the same amount of torque in opposite directions to the front wheel side and the rear wheel side with respect to the required running torque. The control apparatus of the in-wheel motor as described in any one of Claim 4.
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