JP2006094574A - インホイールモータ車とその検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 インホイールのモータ出力に異常がないかを簡便に検査する。
【解決手段】 インホイールモータ車１は、各輪独立に制駆動力を制御可能である。車両制御部４５は、前輪及び後輪のモータに対して所定の駆動指令値を付与し、駆動指令値が付与されたときの車両の運動状況に基づいてモータ異常についての判断を行う。例えば、車両制御部４５は、右前輪インホイールモータ１３及び右後輪インホイールモータ１７を制御して右前輪３と右後輪７に反対向きの駆動力を与え、車両が動いたときに異常があると判断する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、各輪独立に制駆動力を制御可能なモータを備えたインホイールモータ車と、その検査技術に関する。

従来、電気自動車の駆動効率を向上させる技術として、インホイールモータ車が提案されている。インホイールモータ車では、各車輪に個別に小型のインホイールモータが備えられており、各車輪の駆動力及び制動力（以下、これらの力を併せて「制駆動力」という）が独立に制御される。特許文献１では、インホイールモータ車に、インホイールモータの診断装置を搭載することが提案されており、この診断装置は、例えば、インホイールモータがモータ駆動回路と接続されているか否かを診断し、また、インホイールモータの回転方向が適正か否かを診断するように構成されている。
特開平１０−３２２８０９号公報（第３−４ページ、図１、２）

しかし、上記の診断装置が搭載されても、各輪のモータ出力値に規格外れ等が生じるといったようなモータ異常は検出されない。このようなモータ異常は車両の走行性に影響しうるため、こうしたモータ異常も検出できる技術が求められる。

モータ出力の検査のためには、テスターを用いてモータ出力を測定することが考えられる。しかし、そのための検査工数、時間、コストがいずれも非常に大きいことは容易に想像できる。より簡便な方法でモータ出力の異常が検査できれば、製造段階はもとより、出荷後においても車両のモータ異常を簡単に発見できるため、サービス性が向上する。

本発明者はこうした課題を認識して本発明をなしたものであり、その目的は、簡便な方法でモータ出力に異常がないかを検査するインホイールモータ車のための技術と、そうした技術を導入したインホイールモータ車を提供することにある。

本発明のある態様は、各輪独立に制駆動力を制御可能なモータを備えたインホイールモータ車の検査方法であって、前輪及び後輪のモータに対して所定の駆動指令値を付与し、前記駆動指令値が付与されたときの車両の運動状況に基づいてモータ異常についての判断を行う。

この態様によれば、特別なテスター等を用いることもなく、簡便にモータ異常の有無を検査できる。

前輪及び後輪のモータに対して付与される前記所定の駆動指令値は、モータ正常状態において車両の停止状態を維持する値であってもよい。これにより、車両が停止状態を維持するか否かによって異常の有無を判断できる。

前輪モータ及び後輪モータの駆動指令値は、車両の重量バランスに応じて設定されてもよい。これにより、車両の重量バランスが前後で偏っている場合でも、モータ異常を適切に判定できる。

前記所定の駆動指令値は、前輪及び後輪のモータに逆向きの駆動トルクを発生させる値であってもよい。これにより、モータが正常であれば前後輪の駆動力が相殺されることを利用して、モータの異常の有無を判定できる。

前記所定の駆動指令値は、前輪及び後輪に同一の大きさの駆動力が付与される駆動トルクを前輪及び後輪のモータに発生させる値であってもよい。これにより、同一の大きさの駆動力が指令通りに前後輪に作用して所定の運動状態、例えば停止状態が維持されるか否かによってモータ異常の有無を判定できる。

前記所定の駆動指令値を付与したときに車両が移動した場合、モータが異常であると判断されてもよい。この場合、車両の移動有無は比較的簡便に検出できるため、容易にモータ異常の有無が検出できる。

本発明の別の態様も、各輪独立に制駆動力を制御可能なモータを備えたインホイールモータ車の検査方法であり、左右の一方の前輪及び後輪のモータに対して、同一の大きさで逆向きの制駆動力を生じさせる片側前後輪駆動を行い、対角に位置する前輪モータと後輪モータに対して、同一の大きさで逆向きの駆動力を生じさせる対角前後輪駆動を行い、前記片側前後輪駆動及び前記対角前後輪駆動における車両の運動状況に基づいてモータ異常についての判断を行う。

この態様によっても、特別なテスター等を用いることなく簡便にモータ異常の有無が検査できる。さらに、この態様によれば、異常が生じたモータを特定することができる。すなわち、片側前後輪駆動と対角前後輪駆動を行うと、片側前後輪のうちの一方のみが、対角前後輪駆動でも駆動される。そして、片側前後輪駆動と対角前後輪駆動の両方で車両が動けば、両方の駆動で駆動力が付与された車輪のモータに異常があると推定できる。片側前後輪駆動で車両が動き、対角前後輪駆動で車両が動かなければ、片側前後輪駆動でのみ駆動力が付与された車輪のモータに異常があると推定できる。逆に片側前後輪駆動で車両が動かず、対角前後輪駆動で車両が動けば、対角前後輪駆動でのみ駆動力が付与された車輪のモータに異常があると推定できる。

本発明のさらに別の態様は、各輪独立に制駆動力を制御可能なモータを備えたインホイールモータ車の検査装置であり、前輪及び後輪のモータに対して検査用の所定の駆動指令値を付与する手段と、前記駆動指令値が付与されたときの車両の運動状況を検出する手段と、検出された運動状況に基づいてモータ異常についての判断を行う手段と、モータ異常の判断結果を出力する手段と、を備えている。この態様によっても、簡便にモータ異常の有無が検査できる。

本発明のさらに別の態様は、各輪独立に制駆動力を制御可能なモータを備えたインホイールモータ車であり、前輪及び後輪のモータに対して検査用の所定の駆動指令値を付与する手段と、前記駆動指令値が付与されたときの車両の運動状況を検出する手段と、検出された運動状況に基づいてモータ異常についての判断を行う手段と、モータ異常の判断結果を出力する手段と、を備えている。この態様によっても、簡便にモータ異常の有無が検査できる。

本発明によれば、簡便な方法でモータ出力に異常がないか検査できる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、検査対象になるインホイールモータ車の構成を示す。図１において、インホイールモータ車１は、各輪にインホイールモータを備えている。すなわち、右前輪３、左前輪５、右後輪７、左後輪９が、それぞれ、右前輪インホイールモータ１３、左前輪インホイールモータ１５、右後輪インホイールモータ１７、左後輪インホイールモータ１９を備えている。

右前輪インホイールモータ１３は右前輪インバータ２３と接続されている。右前輪インバータ２３はＤＣ／ＤＣコンバータ４１を介してバッテリ４３に接続されており、バッテリ４３から供給される電力を変換して右前輪インホイールモータ１３に供給する。右前輪モータ制御部３３は、右前輪インバータ２３に制御信号を送って、右前輪インホイールモータ１３に供給される電力を調整し、これにより右前輪インホイールモータ１３を制御する。

同様にして、左前輪インホイールモータ１５、右後輪インホイールモータ１７及び左後輪インホイールモータ１９は、それぞれ、左前輪インバータ２５、右後輪インバータ２７及び左後輪インバータ２９と接続されており、左前輪モータ制御部３５、右後輪モータ制御部３７及び左後輪モータ制御部３９によって制御される。なお、以下、４個のモータ制御部３３、３５、３７、３９を統括して単に「モータ制御部３３等」とも表記し、それ以外の部材についても適宜同様の統括表記をする。

モータ制御部３３等は、さらに上位の車両制御部４５によって制御される。車両制御部４５は、例えばＥＣＵ（電子制御ユニット）を含んで構成される。車両制御部４５には、ヨーレートセンサ４７、左右加速度センサ４９、前後加速度センサ５１、車輪速センサ５３、アクセルセンサ５５、ブレーキセンサ５７、パーキングブレーキセンサ５９及び舵角センサ６１といった各種センサから検出信号が入力される。ヨーレートセンサ４７はヨーレートを検出し、左右加速度センサ４９は車両の左右方向の加速度を検出し、前後加速度センサ５１は前後方向の加速度を検出する。車輪速センサ５３は各車輪に設けられており、各車輪の回転速度を検出する。アクセルセンサ５５はアクセルペダルの操作状態を検出し、ブレーキセンサ５７はブレーキの操作状態を検出し、パーキングブレーキセンサ（スイッチ）５９はパーキングブレーキのオンオフを検出し、舵角センサ６１はステアリングの舵角を検出する。

車両制御部４５は、これらセンサからの入力に応じて、モータ制御部３３等に指示を送る。そして、モータ制御部３３等が車両制御部４５からの指示に従って各輪のインホイールモータ１３等を制御し、これにより各輪に制駆動力が付与される。各輪にモータが備えられているので、各輪の制駆動力を独立して制御することができる。

ここで、本実施の形態では、車両制御部４５がモータ制御部３３等に対して独立に送る指示を、各モータに対する駆動指令値という。モータ制御部３３等が駆動指令値に従ってインホイールモータ１３等を駆動し、これにより各インホイールモータが駆動指令値に応じたモータトルクを発生し、モータトルクに応じた制駆動力が各車輪に付与される。

インホイールモータ車１には、さらに、モニタ６３及びスピーカ６５が設けられている。車両制御部４５は、モニタ６３及びスピーカ６５に適宜必要な情報を出力させる。また、インホイールモータ車１にはボタンやタッチパネルなどの操作装置６７が設けられており、操作装置６７に対する操作が車両制御部４５に受け付けられる。

次に、本実施の形態におけるインホイールモータ車１を検査する技術について説明する。本実施の形態では、車両制御部４５がモータ制御部３３等と共に検査装置として機能し、本実施の形態の検査方法に対応するプログラムを実行し、これにより検査が実現する。検査過程では、車両制御部４５がモータ制御部３３等に所定の駆動指令値を付与し、これによりインホイールモータ１３等がトルクを発生し、車輪に制駆動力を生じさせる。

図２は、本実施の形態に係る検査方法を示すフローチャートである。検査者により操作装置６７に対して検査開始を指示する操作が行われると、この操作が車両制御部４５に受け付けられ、車両制御部４５が検査プログラムを起動する。図２において、ＲＨは右側を示し、ＬＨは左側を示している。

車両制御部４５は、まず、センサ入力を基に初期状態の確認を行う（Ｓ１０）。ここでは、車両制御部４５は、アクセルペダルとブレーキペダルが共に踏まれておらず、パーキングブレーキが解除され、さらに、舵角が０であることを確認する。車両が上記の初期状態でないとき、車両制御部４５は、モニタ６３に、車両を上記の初期状態にするように検査者に促すメッセージを表示してもよい。同様のメッセージはスピーカ６５から出力されてもよい。

初期状態の確認に続き、車両制御部４５は、右側（ＲＨ）の前後輪に、向きが反対で大きさの等しい制駆動力を入力する（Ｓ１２）。本実施の形態では、このように片側の前後輪に同一の大きさで逆向きの駆動力を生じさせることを、片側前後輪駆動という。Ｓ１２では右側の片側前後輪駆動が行われる。

ここで、本実施の形態では、各モータが各車軸に直結されており、また、車輪外径が４輪で同じであるとする。この場合、モータの駆動トルクの大きさが同じであれば、接地面での駆動力の大きさも同じになる。そこで、車両制御部４５は右前輪モータ制御部３３及び右後輪モータ制御部３７に駆動指令値を送り、右前輪インホイールモータ１３及び右後輪インホイールモータ１７に反対方向で同じ大きさのトルクを発生させる。例えば、前輪が前進し、後輪が後退するようにトルクが付与される。逆に、前輪が後退し、後輪が前進するようにトルクが付与されてもよい。トルクの大きさは、例えば、車両発進時のトルクに設定される。また、トルクを発生させる時間も予め定められており、例えば１０秒間である。車両制御部４５は、車両の前後の重量バランスデータに基づいて駆動指令値を調整し、すべてのモータの特性が一致している場合、車両が停止状態になるよう制御する。

車両制御部４５は、上記の制御によって、２つの車輪に同じ大きさで逆向きの制駆動力を発生させている。このような制御は、後述の処理にて、制御対象の車輪が異なる場合にも同様に行われる。

次に、車両制御部４５は、車両が動いたか否かを判定する（Ｓ１４）。ここでは、車両制御部４５は、例えば、ヨーレートセンサ４７からの入力に基づいて車両が動いているか否かを判定する。また、左右加速度センサ４９、前後加速度センサ５１または車輪速センサ５３の入力が利用されてもよい。また、複数のセンサの入力に基づいて車両の動きが検出されてもよい。

Ｓ１４で車両が動いたと判定された場合、車両制御部４５はただちにトルクの発生を停止する（以下、検査中に車両が動いたと検出された場合、同様にトルクの発生はただちに停止されるとする）。Ｓ１４で車両が動いたということは、右前輪インホイールモータ１３と右後輪インホイールモータ１７のどちらかの出力が異常であると考えられる。そこで、車両制御部４５は、右側（ＲＨ）の前輪と、左側（ＬＨ）の後輪に、向きが反対で大きさの等しい制駆動力を入力する（Ｓ１６）。図示さないが、ここでもＳ１０同様まず初期状態が確認され、車両が動いていない状態で制駆動力が入力される。車両が動いているときは、モニタ等を利用して、車両を停止するように促すメッセージが検査者に伝えられてもよい。

本実施の形態では、Ｓ１６のように対角に位置する前後輪に同一の大きさで逆向きの駆動力を生じさせることを、対角前後輪駆動という。Ｓ１６では右前輪と左後輪の対角前後輪駆動が行われる。対角前後輪駆動の制御は、制御対象の車輪が対角に位置する点で片側前後輪駆動と異なるが、モータトルクの大きさ等の制御は片側前後輪駆動と同じでよい。ただし、左側のモータと右側のモータでは、車輪を同じ方向に回転させるためのモータ回転方向が反対であり、この点が制御に反映されることはもちろんである。

車両制御部４５は、Ｓ１６で制駆動力が入力されたときに車両が動いたか否かを前述同様の手法で判定する（Ｓ１８）。Ｓ１８で車両が動いたと検出された場合、Ｓ１２の片側駆動とＳ１６の対角駆動の両方で車両が動いたことになる。この場合、Ｓ１２の片側駆動とＳ１６の対角駆動の両方で駆動力が付与された車輪に異常があると考えられる。この条件に該当するのは右前輪である。そこで、車両制御部４５は、右前輪インホイールモータ１３に異常があり、右後輪インホイールモータ１７は正常であると判断する（Ｓ２０）。

一方、Ｓ１８で車両が動かなかったとする。この場合、Ｓ１２の片側駆動で駆動され、Ｓ１６の対角駆動で駆動されなかった車輪に異常があると考えられる。この条件に該当するのは右後輪である。そこで、車両制御部４５は、右後輪インホイールモータ１７に異常があり、右前輪インホイールモータ１３は正常であると判断する（Ｓ２２）。

Ｓ２０又はＳ２２の後、Ｓ４０で検査結果がモニタ６３に表示される。車両制御部４５は、Ｓ２０の検査結果が得られた場合には、右前輪インホイールモータ１３に異常があることを示すメッセージを出力し、Ｓ２２の検査結果が得られた場合には、右後輪インホイールモータ１７に異常があることを示すメッセージを出力する。また、検査結果はスピーカ６５から出力されてもよく、このとき、モータ異常を示す警報音が出力されてもよい。

Ｓ１４に戻り、ここで車両が動かなかったとする。この場合、右側前後輪の制駆動力が同じであり、右側前後輪に異常がないと判断される。そこで、車両制御部４５は、次に、左側（ＬＨ）の前後輪に、向きが反対で大きさの等しい制駆動力を入力し、左側の片側前後輪駆動を行う（Ｓ２４）。そして、車両制御部４５は、車両が動いたか否かを判定する（Ｓ２６）。

Ｓ２６で車両が動いたと検出された場合、左前輪インホイールモータ１５と左後輪インホイールモータ１９のどちらかの出力が異常であると考えられる。そこで、車両制御部４５は、左側（ＬＨ）の前輪と、右側（ＲＨ）の後輪に、向きが反対で大きさの等しい制駆動力を入力し、左前輪と右後輪の対角前後輪駆動を行う（Ｓ２８）。ここでも、Ｓ１０で説明した初期状態が確認され、車両が動いていない状態で制駆動力が入力される。車両が動いているときは、モニタ等を利用して、車両を停止するように促すメッセージが検査者に伝えられてもよい。

車両制御部４５は、Ｓ２８で制駆動力が入力されたときに車両が動いたか否かを判定する（Ｓ３０）。Ｓ３０で車両が動いたと検出された場合、Ｓ２４の片側駆動とＳ２８の対角駆動の両方で車両が動いたことになる。この場合、Ｓ２４の片側駆動とＳ２８の対角駆動の両方で駆動力が付与された車輪に異常があると考えられる。この条件に該当するのは左前輪である。そこで、車両制御部４５は、左前輪インホイールモータ１５に異常があり、左後輪インホイールモータ１９は正常であると判断する（Ｓ３２）。

一方、Ｓ３０で車両が動かなかったとする。この場合、Ｓ２４の片側駆動で駆動され、Ｓ２８の片側駆動で駆動されなかった車輪に異常があると考えられる。この条件に該当するのは左後輪である。そこで、車両制御部４５は、左後輪インホイールモータ１９に異常があり、左前輪インホイールモータ１５は正常であると判断する（Ｓ３４）。

Ｓ３２又はＳ３４の後、Ｓ４０で検査結果がモニタ６３に表示される。車両制御部４５は、Ｓ３２の検査結果が得られた場合には、左前輪インホイールモータ１５に異常があることを示すメッセージを出力し、Ｓ３４の検査結果が得られた場合には、左後輪インホイールモータ１９に異常があることを示すメッセージを出力する。もちろん、前述同様、検査結果はスピーカ６５から出力されてもよい。

Ｓ２６に戻り、ここで車両が動かなかったとする。この場合、左側前後輪の制駆動力が同じであり、左側前後輪に異常がないと判断される。そして、右側前後輪に異常がないことも既にＳ１２及びＳ１４で確認されている。そこで、車両制御部４５は、４輪のインホイールモータ１３、１５、１７、１９がすべて正常であると判断する（Ｓ３６）。車両制御部４５は、Ｓ４０にて、４輪が正常であることを示すメッセージをモニタ６３に表示させる。検査結果はスピーカ６５から出力されてもよい。

以上、本実施の形態の検査方法及び検査装置を説明した。本実施の形態によれば、特別なテスター等を用いることもなく、複数の車輪を同時に検査でき、簡便にモータ異常の有無が検査できる。

なお、本実施の形態の変形例としては、例えば、図２のステップＳ４０において、検査結果として、単に異常の有無のみが出力されてもよい。頻度は非常に低いが、仮に複数のモータで同時に異常が発生した場合、異常なモータの特定が困難な場合もあり、このような場合に本変形例が有効と考えられる。

また、図２の処理に対して、同様の検査機能と検査結果が得られる範囲で、制御対象の車輪の選択、組合せ及び順番が適当に変更されてもよい。例えば、まず、左側の前後輪に制駆動力が入力されてもよい。この場合、車両が動かなければ、右側の前後輪に制駆動力が入力される。

また例えば、Ｓ２８にて、左前輪と右後輪ではなく、右前輪と左後輪に制駆動力が入力されてもよい。この場合は、車両制御部４５は、車両が動けば左後輪に異常があり、車両が動かなければ左前輪に異常があると判断する。

同様に、Ｓ１６にて、右前輪と左後輪ではなく、左前輪と右後輪に制駆動力が入力されてもよい。この場合は、車両制御部４５は、車両が動けば右後輪に異常があり、車両が動かなければ右前輪に異常があると判断する。

本実施の形態では、ヨーレートセンサ等を用いて車両の動きが検出された。しかし、車両の移動の検出は、別の構成によって行われてもよい。例えば、ＧＰＳ装置は車両位置を計算しており、車両位置から車両の移動が分かる。そこで、高性能のＧＰＳ装置が車両移動を検出するセンサとして用いられてもよい。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの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含まれることは当業者に理解されるところである。

実施の形態に係るインホイールモータ車の構成を示す図である。 実施の形態に係るインホイールモータ車の検査方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・インホイールモータ車、 ３、５、７、９・・・車輪、 １３、１５、１７、１９・・・インホイールモータ、 ３３、３５、３７、３９・・・モータ制御部、 ４５・・・車両制御部。

Claims (9)

1. 各輪独立に制駆動力を制御可能なモータを備えたインホイールモータ車の検査方法であって、
   前輪及び後輪のモータに対して所定の駆動指令値を付与し、前記駆動指令値が付与されたときの車両の運動状況に基づいてモータ異常についての判断を行うことを特徴とするインホイールモータ車の検査方法。
2. 前輪及び後輪のモータに対して付与される前記所定の駆動指令値は、モータ正常状態において車両の停止状態を維持する値であることを特徴とする請求項１に記載のインホイールモータ車の検査方法。
3. 前輪モータ及び後輪モータの駆動指令値が車両の重量バランスに応じて設定されることを特徴とする請求項２に記載のインホイールモータ車の検査方法。
4. 前記所定の駆動指令値は、前輪及び後輪のモータに逆向きの駆動トルクを発生させる値であることを特徴とする請求項１または２に記載のインホイールモータ車の検査方法。
5. 前記所定の駆動指令値は、前輪及び後輪に同一の大きさの駆動力が付与される駆動トルクを前輪及び後輪のモータに発生させる値であることを特徴とする請求項２に記載のインホイールモータ車の検査方法。
6. 前記所定の駆動指令値を付与したときに車両が移動した場合に、モータが異常であると判断することを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載のインホイールモータ車の検査方法。
7. 各輪独立に制駆動力を制御可能なモータを備えたインホイールモータ車の検査方法であって、
   左右の一方の前輪及び後輪のモータに対して、同一の大きさで逆向きの制駆動力を生じさせる片側前後輪駆動を行い、
   対角に位置する前輪モータと後輪モータに対して、同一の大きさで逆向きの駆動力を生じさせる対角前後輪駆動を行い、
   前記片側前後輪駆動及び前記対角前後輪駆動における車両の運動状況に基づいてモータ異常についての判断を行うことを特徴とするインホイールモータ車の検査方法。
8. 各輪独立に制駆動力を制御可能なモータを備えたインホイールモータ車の検査装置であって、
   前輪及び後輪のモータに対して検査用の所定の駆動指令値を付与する手段と、
   前記駆動指令値が付与されたときの車両の運動状況を検出する手段と、
   検出された運動状況に基づいてモータ異常についての判断を行う手段と、
   モータ異常の判断結果を出力する手段と、
   を備えたことを特徴とするインホイールモータ車の検査装置。
9. 各輪独立に制駆動力を制御可能なモータを備えたインホイールモータ車であって、
   前輪及び後輪のモータに対して検査用の所定の駆動指令値を付与する手段と、
   前記駆動指令値が付与されたときの車両の運動状況を検出する手段と、
   検出された運動状況に基づいてモータ異常についての判断を行う手段と、
   モータ異常の判断結果を出力する手段と、
   を備えたことを特徴とするインホイールモータ車。
   

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