JP2008172935A - In-wheel motor driver - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、自動車に搭載されるモータ、減速機、および車輪用軸受が連結されたインホイールモータ駆動装置に関する。 The present invention relates to an in-wheel motor drive device in which a motor, a reducer, and a wheel bearing mounted on an automobile are connected.
従来、電気自動車で使用されるインホイールモータ駆動装置として、車輪用軸受(ハブベアリング)と減速機、モータが連結され、モータの駆動トルクを、減速機で倍増(回転数では減速)し、車輪用軸受を介してタイヤに伝達する構成のものがある。この減速機には、遊星歯車を使用したものが用いられたりするが、コンパクト化を図るため、サイクロイド減速機が使用される(例えば、特許文献1)。
上記インホイールモータ駆動装置における減速機にはバックラッシュ(機械的な遊び)が存在し、特にコンパクト化が図れるサイクロイド減速機ではバックラッシュが大きい。設計によって、このバックラッシュを小さくすることは可能であるが、その製造コストおよび組み立て性に難がある。
上記バックラッシュが存在すると、減速機が停止状態から急加速したときに、バックラッシュによって、構成部品間の衝突が起こったり、また、急加速・減速によって、構成部品間に過大な作用力が発生することになり、減速機部品の耐久性に問題がある。
また、この構成部品間の衝突によって、モータからの衝突音が発生したり、さらには、駆動される車体の乗り心地が悪くなったりする。
The reducer in the in-wheel motor drive apparatus has backlash (mechanical play), and particularly in a cycloid reducer that can be made compact, the backlash is large. Although it is possible to reduce this backlash by design, its manufacturing cost and assemblability are difficult.
When the above-mentioned backlash exists, when the speed reducer suddenly accelerates from a stopped state, collision between components occurs due to backlash, and excessive force is generated between components due to sudden acceleration / deceleration. Therefore, there is a problem in the durability of the reducer parts.
Further, the collision between the component parts generates a collision sound from the motor, and further, the riding comfort of the driven vehicle body is deteriorated.
この発明の目的は、モータの起動時、加速・減速時のモータ駆動力の単位時間当たりの変化量を制限することで、減速機部でのバックラッシュに伴う金属部品間に生じる過大な作用力を防ぎ、減速機部品の耐久性を向上させると共に、乗り心地を改善できるインホイールモータ駆動装置を提供することである。 The object of the present invention is to limit the amount of change per unit time of the motor driving force during acceleration / deceleration at the time of starting the motor, so that an excessive working force generated between metal parts due to backlash in the reduction gear unit. It is to provide an in-wheel motor drive device that can improve the durability of the reducer parts and improve the ride comfort.
この発明のインホイールモータ駆動装置は、車輪用軸受A、モータB、およびこのモータBと上記車輪用軸受Aとの間に介在した減速機Cを有するインホイールモータ駆動装置において、外部モータ指令値に応じて上記モータBの駆動を制御するコントローラ51を設け、このコントローラ51は、モータBの駆動力の単位時間当たりの変化量を設定値以下に制御する駆動力変化制限手段56を有するものとしたことを特徴とする。
この構成によると、モータBの駆動力の単位時間当たりの変化量、すなわち微分量を設定値以下に制御する駆動力変化制限手段56を設けたため、モータ起動時、加速時および減速時に、モータBを滑らかに駆動・回転させることができる。このため、減速機Cを構成する部品間の過大な作用力を抑制し、また部品間の衝突を防ぐことができ、減速機Cの耐久性を向上させることができる。さらに、滑らかな駆動・回転により減速機C内での振動も抑制でき、これにより、駆動される車体の乗り心地を改善することができる。
The in-wheel motor drive device according to the present invention is an in-wheel motor drive device having a wheel bearing A, a motor B, and a reduction gear C interposed between the motor B and the wheel bearing A. A
According to this configuration, since the driving force change limiting means 56 for controlling the amount of change of the driving force of the motor B per unit time, that is, the differential amount, is provided below the set value, the motor B is activated at the time of motor activation, acceleration and deceleration. Can be driven and rotated smoothly. For this reason, the excessive action force between the components which comprise the reduction gear C can be suppressed, the collision between components can be prevented, and the durability of the reduction gear C can be improved. Furthermore, vibration in the speed reducer C can be suppressed by smooth driving and rotation, and thereby the ride quality of the driven vehicle body can be improved.
上記減速機Cは、サイクロイド減速機であっても良い。サイクロイド減速機は、コンパクト化に優れる反面、バックラッシュが大きい欠点があるが、この発明によると上記駆動力変化制限手段56によって滑らかに駆動・回転させることができるため、バックラッシュが大きい欠点が解消され、バックラッシュの問題を生じることなく、コンパクトな減速機、しいてはコンパクトなインホイールモータ駆動装置が実現される。
The speed reducer C may be a cycloid speed reducer. Although the cycloid reducer is excellent in downsizing, it has a drawback of large backlash. However, according to the present invention, it can be smoothly driven and rotated by the driving force
この発明において、上記コントローラ51が、モータ駆動力指令値rに応じて上記モータBに流す電流を生成するモータ駆動用コントローラ回路55を有するものであり、上記駆動力変化制限手段56として、上記コントローラ51における上記外部モータ指令値の入力部57と上記モータ駆動用コントローラ回路55との間に介在したローパスフィルタ56Aを有するものとしても良い。この場合に、上記駆動力変化制限手段56は、ローパスフィルタ56Aのみから構成されるものとしても良く、またローパスフィルタ56Aとその他の手段とを組み合わせたものであっても良い。
ローパスフィルタ56Aを挿入することで、アクセル等から発生させた外部モータ指令値の高周波ゲインが低下して急激な変動が抑えられる。これによって、モータBの急激な加速・減速を抑制することができる。
In the present invention, the
By inserting the low-
この発明において、上記コントローラ51が、モータ駆動力指令値rに応じて上記モータBに流す電流を生成するモータ駆動用コントローラ回路55を有し、上記駆動力変化制限手段55として、上記モータBの角加速度の信号を上記モータ駆動力指令値rに対して負帰還させるフィードバック手段56Bを有するものとしても良い。
このようにフィードバック手段56Bを設けることで、モータ回転の角加速度をアクセル信号等による外部モータ指令値に対して減算するようにフィードバックしてモータ駆動力指令値rを生成することによっても、モータBの急激な加速・減速を抑制することができる。
In the present invention, the
By providing the feedback means 56B in this way, the motor B is also generated by feeding back the angular acceleration of the motor rotation to the external motor command value by the accelerator signal or the like to generate the motor driving force command value r. The rapid acceleration / deceleration can be suppressed.
上記フィードバック手段56Bを設けた場合に、このフィードバック手段56Bが、上記角加速度の信号を通すローパスフィルタ59を有するものであっても良い。
単純に回転角加速度を比例ゲイン(フィードバックゲイン)で増幅した信号をアクセル信号等に対して減算すると、この角加速度信号は高周波域でのゲインが高くなるため、高周波ノイズによって、誤動作する可能性もある。これに対して、上記フィードバック経路に、角加速度の信号を通すローパスフィルタ59を比例回路58とカスケードに組み合わせることにより、高周波ノイズによる誤動作を防止することができる。
When the
If a signal obtained by simply amplifying the rotational angular acceleration with a proportional gain (feedback gain) is subtracted from the accelerator signal, etc., the angular acceleration signal has a high gain in the high frequency range, and may malfunction due to high frequency noise. is there. On the other hand, it is possible to prevent malfunction due to high frequency noise by combining a low-
この発明において、上記駆動力変化制限手段56として、上記コントローラ51における上記外部モータ指令値の入力部57と上記モータ駆動用コントローラ回路55との間に介在し上記外部モータ指令値と上記モータ駆動力指令値rとの関係を、1次を超える次数の関数とする指令値変換手段56Cを有するものとしても良い。
アクセル信号等の外部モータ指令値と、モータ駆動用コントローラ回路55に入力されるモータ駆動力指令値rとの関係について、1次を越える関数の関係を持たせることで、外部モータ指令値が小さい時にはその変化に応じるモータ駆動トルク変動を少なくすることができ、アクセルの踏み始めでは急速な加速を抑制できる。
In the present invention, as the driving force change limiting means 56, the external motor command value and the motor driving force are interposed between the external motor command
The relationship between the external motor command value such as an accelerator signal and the motor driving force command value r input to the motor
この発明において、モータの角加速度が規定値を超えた場合または規定値以上の場合にモータ駆動トルクを設定分だけ減少させ、この減少の後、車両前輪の操舵角とホイールベース、トレッドから求めた車両の旋回半径に応じたモータBの回転数に達した後に、再度モータBの駆動トルクを上昇させる状況対応制御手段60を設けても良い。
このように、角加速度が規定値を超えた場合にモータ駆動トルクを減少させ、車両の旋回半径に応じたタイヤの回転数となるモータの回転数に達した後に、再度モータの駆動トルクを上昇させることで、モータ駆動トルクを適正にしつつ車両姿勢制御も最適に保つことができる。
In the present invention, when the angular acceleration of the motor exceeds the specified value or exceeds the specified value, the motor driving torque is decreased by a set amount, and after this decrease, it is obtained from the steering angle of the vehicle front wheel, the wheel base, and the tread. You may provide the situation corresponding | compatible control means 60 which raises the drive torque of the motor B again, after reaching the rotation speed of the motor B according to the turning radius of a vehicle.
In this way, when the angular acceleration exceeds a specified value, the motor drive torque is decreased, and after reaching the motor rotation speed, which is the tire rotation speed according to the turning radius of the vehicle, the motor drive torque is increased again. By doing so, it is possible to keep the vehicle attitude control optimal while making the motor driving torque appropriate.
この発明のインホイールモータ駆動装置は、車輪用軸受、モータ、およびこのモータと上記車輪用軸受との間に介在した減速機を有するインホイールモータ駆動装置において、外部モータ指令値に応じて上記モータの駆動を制御するコントローラを設け、このコントローラは、モータの駆動力の単位時間当たりの変化量を設定値以下に制御する駆動力変化制限手段を有するものとしたため、減速機部でのバックラッシュに伴う金属部品間に生じる過大な作用力を防ぎ、減速機部品の耐久性を向上させると共に、乗り心地を改善することができる。 An in-wheel motor drive device according to the present invention includes a wheel bearing, a motor, and an in-wheel motor drive device having a reduction gear interposed between the motor and the wheel bearing, and the motor according to an external motor command value. A controller for controlling the driving of the motor is provided, and this controller has a driving force change limiting means for controlling the amount of change of the driving force of the motor per unit time below the set value. The excessive force generated between the accompanying metal parts can be prevented, the durability of the speed reducer parts can be improved, and the riding comfort can be improved.
この発明の第1の実施形態を図1ないし図5と共に説明する。図1に、車両の車輪用軸受Aと電動式のモータBとの間に減速機Cを介在させ、車輪用軸受Aで支持されるハブとモータBの出力軸24とを同軸心上で連結したインホイールモータ駆動装置を示す。減速機Cは、サイクロイド減速機であって、モータBの出力軸24に同軸に連結される入力軸32に偏心部32a,32bを形成し、偏心部32a,32bにそれぞれ軸受35を介して曲線板34a,34bを装着し、曲線板34a,34bの偏心運動を車輪軸受へ回転運動として伝達する構成である。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, a reduction gear C is interposed between a vehicle wheel bearing A and an electric motor B, and a hub supported by the wheel bearing A and an
すなわち、減速機Cにつき、モータBの回転を曲線板34a,34bの偏心運動とし、この偏心運動を回転運動としてハブに伝達するサイクロイド減速機とすることにより、コンパクトで大きな減速比が得られる減速機Cとこの減速機Cのコンパクトな配置構造を有するインホイールモータ駆動装置である。上記サイクロイド減速機Cは、部品点数が少なくコンパクトに設計でき、1段で1/10以上の大きな減速比を得ることができる。
That is, for the speed reducer C, the rotation of the motor B is the eccentric motion of the
モータBは、外部のコントローラ51によって駆動され、その電流源はバッテリ52によって供給される。コントローラ51は、外部のアクセル54から出力されるアクセル信号に従い、モータBの駆動電流を制御するものである。また、コントローラ51は、モータBの回転数を回転センサ53で検出し、モータBの回転制御に利用する構成である。アクセル54は、車両のアクセルペダル(図示せず)と、このアクセルペダルの踏み込み量を電気信号であるアクセル信号に変換するアクセル信号生成手段(図示せず)とで構成される。
The motor B is driven by an
図2,図3は、インホイールモータ駆動装置の機械部分の具体的構成例を示す。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。車輪用軸受Aは、軸受の転走面を形成した内方部材2がハブを構成する第3世代型の内輪回転タイプとされている。
2 and 3 show a specific configuration example of the mechanical part of the in-wheel motor drive device. In this specification, the side closer to the outer side in the vehicle width direction of the vehicle when attached to the vehicle is referred to as the outboard side, and the side closer to the center of the vehicle is referred to as the inboard side. The wheel bearing A is a third generation inner ring rotating type in which the
この車輪用軸受Aは、内周に複列の転走面3を形成した外方部材1と、これら各転走面3に対向する転走面4を形成した内方部材2と、これら外方部材1およびハブ2の転走面3,4間に介在した複列の転動体5とで構成される。内方部材2は、車両の車輪を取付けるハブを兼用する。この車輪用軸受Aは、複列のアンギュラ玉軸受型とされていて、転動体5はボールからなり、各列毎に保持器6で保持されている。上記転走面3,4は断面円弧状であり、各転走面3,4は接触角が外向きとなるように形成されている。外方部材1とハブ2との間の軸受空間のアウトボード側端は、シール部材7でシールされている。
The wheel bearing A includes an
外方部材1は静止側軌道輪となるものであって、減速機Cのアウトボード側のハウジング33bに取付けるフランジ1aを外周に有し、全体が一体の部品とされている。フランジ1aには、周方向の複数箇所にボルト挿通孔14が設けられている。また、ハウジング33bには、ボルト挿通孔14に対応する位置に、内周にねじが切られたボルト螺着孔44が設けられている。ボルト挿通孔14に挿通した取付ボルト15をボルト螺着孔44に螺着させることにより、外方部材1がハウジング33bに取付けられる。
The
内方部材2は、車輪取付用のハブフランジ9aを有するアウトボード側材9と、このアウトボード側材9の内周にアウトボード側が嵌合して加締めによってアウトボード側材9に一体化されたインボード側材10とでなる。これらアウトボード側材9およびインボード側材10に、前記各列の転走面4が形成されている。インボード側材10の中心には貫通孔11が設けられている。ハブフランジ9aには、周方向複数箇所にハブボルト16の挿入孔17が設けられている。アウトボード側材9のハブフランジ9aの根元部付近には、ホイールおよび制動部品(図示せず)を案内する円筒状のパイロット部13がアウトボード側に突出している。このパイロット部13の内周には、前記貫通孔11のアウトボード側端を塞ぐキャップ18が取付けられている。
The
モータBは、筒状のハウジング22に固定したステータ23と出力軸24に取付けたロータ25との間にアキシアルギャップを設けたアキシアルギャップ型のものである。出力軸24は、減速機Cのインボード側のハウジング33aの筒部に2つの軸受26で片持ち支持されている。出力軸24とハウジング33a間の隙間のインボード側端は、シール部材27でシールされている。また、ハウジング22のインボード側の開口にはキャップ28が装着され、ハウジング22の周壁部には冷却液流路29が設けられている。
The motor B is an axial gap type in which an axial gap is provided between a
減速機Cは、上記のようにサイクロイド減速機であり、図3のように外形がなだらかな波状のトロコイド曲線で形成された2枚の曲線板34a,34bが、それぞれ軸受35を介して入力軸32の各偏心部32a,32bに装着してある。これら各曲線板34a,34bの偏心運動を外周側で案内する複数の外ピン36を、それぞれハウジング33bに差し渡して設け、内方部材2のインボード側材10に取付けた複数の内ピン38を、各曲線板34a,34bの内部に設けられた複数の円形の貫通孔39に挿入状態に係合させてある。入力軸32は、モータBの出力軸24とスプライン結合されて一体に回転する。なお、入力軸32はインボード側のハウジング33aと内方部材2のインボード側材10の内径面とに2つの軸受40で両持ち支持されている。
The speed reducer C is a cycloid speed reducer as described above, and two
モータBの出力軸24が回転すると、これと一体回転する入力軸32に取付けられた各曲線板34a,34bが偏心運動を行う。この各曲線板34a,34bの偏心運動が、内ピン38と貫通孔39との係合によって、内方部材2に回転運動として伝達される。出力軸24の回転に対して内方部材2の回転は減速されたものとなる。
When the
前記2枚の曲線板34a,34bは、互いに偏心運動による振動が打ち消されるように180°位相をずらして入力軸32の各偏心部32a,32bに装着され、各偏心部32a,32bの両側には、各曲線板34a,34bの偏心運動によって発生する回転軸に直交する軸回りの慣性偶力よる振動を打ち消すように、各偏心部32a,32bの偏心方向と逆方向へ偏心させたカウンターウエイト41が装着されている。
The two
図3(B)に拡大して示すように、前記各外ピン36と内ピン38には軸受42,43が装着され、これらの軸受42,43の外輪42a,43aが、それぞれ各曲線板34a,34bの外周と各貫通孔39の内周とに転接する。したがって、外ピン36と各曲線板34a,34bの外周との接触抵抗、および内ピン38と各貫通孔39の内周との接触抵抗を低減し、各曲線板34a,34bの偏心運動をスムーズに内方部材2に回転運動として伝達することができる。
As shown in an enlarged view in FIG. 3B,
この車輪用軸受装置は、減速機Cのハウジング33bまたはモータBのハウジング22の外周部で、ナックル等の懸架装置(図示せず)を介して車体に固定される。
The wheel bearing device is fixed to the vehicle body via a suspension device (not shown) such as a knuckle on the outer periphery of the
図4は、コントローラ51の構成例を示す。コントローラ51は、アクセル信号等による外部モータ指令値(コントローラ51に対する外部から与えられるモータ指令値)に応じてモータBの駆動を制御するものであり、上記アクセル信号により生成されるモータ駆動力指令値rに応じてモータBに流す電流を生成するモータ駆動用コントローラ回路55を有している。この回路55で生成された電流がモータBに流され、モータBは回転トルクを発生する。モータ駆動用コントローラ回路55は、例えば、モータ駆動力指令値rに比例したモータ電流を生成する。
FIG. 4 shows a configuration example of the
この実施形態は、このコントローラ51に、モータBの駆動力の単位時間当たりの変化量、すなわち駆動力の微分量を設定値以下に制御する駆動力変化制限手段55を設けたものである。
駆動力変化制限手段56は、例えば図5のように、コントローラ51におけるアクセル信号の入力部57とモータ駆動用コントローラ回路55との間に介在したローパスフィルタ56Aからなる。
In this embodiment, the
For example, as shown in FIG. 5, the driving force
この構成のインホイールモータ駆動装置によると、モータコントローラ51に、アクセル信号の入力部57とモータ駆動用コントローラ回路55との間にローパスフィルタ56Aを挿入したため、アクセル信号の高周波ゲインが低下し、モータ駆動用コントローラ回路55に入力されるモータ駆動指令値rは、アクセル54(図1)からの信号の急激な変動が抑えられたものとなる。これによって、モータBの急激な加速・減速を抑制することができる。すなわち、モータBの駆動力の単位時間当たりの変化量である微分量を設定値以下に制御することができる。
その原理図(ブロック線図)を図4,図5に併記してある。図中sはラプラス変換素子てあり、jJはモータBの慣性モーメントである。
According to the in-wheel motor drive device having this configuration, since the low-
The principle diagram (block diagram) is also shown in FIGS. In the figure, s is a Laplace conversion element, and jJ is the moment of inertia of the motor B.
このように、モータBの駆動力の微分量が制限されるため、モータBの起動時、加速時および減速時に、モータBを滑らかに駆動・回転させることができる。このため、減速機Cを構成する部品、例えば曲線板34a,34b、外ピン36、内ピン38等の間の過大な作用力を抑制し、またこれらの部品間の衝突を防ぐことができ、減速機Cの耐久性を向上させることができる。さらに、滑らかな駆動・回転により減速機C内での振動も抑制でき、これにより、駆動される車体の乗り心地を改善することができる。
Thus, since the differential amount of the driving force of the motor B is limited, the motor B can be smoothly driven and rotated when the motor B is started, accelerated and decelerated. For this reason, it is possible to suppress excessive acting force between the parts constituting the speed reducer C, for example, the
上記駆動力変化制限手段56は、ローパスフィルタ56Aの他に、次のように各種の構成のものとできる。
図6は、駆動力変化制限手段56として、モータBの回転角の加速度の信号を、上記モータ駆動力指令値rに対して負帰還させるフィードバック手段56Bを設けた例を示す。フィードバック系には、回転角加速度のフィードバックゲイン(比例ゲイン)Fを与える比例回路58が設けられている。
In addition to the low-
FIG. 6 shows an example in which feedback means 56B is provided as the driving force
このように、モータBの回転角加速度をアクセル信号に減算するようにフィードバックしてモータ駆動力指令値rを生成することによっても、モータBの急激な加速・減速を抑制することができる。
この場合、モータBの回転角加速度の検出は、モータBのロータの回転センサ53(図1)で得られる回転角を2階微分することで得ても良い。また、モータBにタコジェネレータ(図示せず)を装着し、その出力を1階微分することで得ても良い。その他いずれの方式において、検出した回転角加速度を利用してもよい。
Thus, the rapid acceleration / deceleration of the motor B can also be suppressed by generating the motor driving force command value r by feeding back the rotational angular acceleration of the motor B to the accelerator signal.
In this case, the rotation angular acceleration of the motor B may be detected by second-order differentiation of the rotation angle obtained by the rotation sensor 53 (FIG. 1) of the rotor of the motor B. Alternatively, a tacho generator (not shown) may be mounted on the motor B and the output thereof may be obtained by first-order differentiation. In any other method, the detected rotational angular acceleration may be used.
図7は、図6に示す実施形態において、フィードバック系に、比例回路58に対してローパスフィルタ59をカスケードに組み合わせた例を示す。
図6に示した例では、単純に回転角加速度を比例ゲイン(フィードバックゲイン)Fで増幅した信号をアクセル信号に減算する構成であるため、フィードバックされる角加速度信号の高周波域でのゲインが高くなり、高周波ノイズによって、誤動作する可能性がある。しかし、図7の例のように、比例ゲインFを与える比例回路58とローパスフィルタ58とをカスケードに組み合わせることによって、高周波ノイズによる誤動作を防止することができる。
FIG. 7 shows an example in which the low-
In the example shown in FIG. 6, since the signal obtained by simply amplifying the rotational angular acceleration with the proportional gain (feedback gain) F is subtracted from the accelerator signal, the gain in the high-frequency region of the fed back angular acceleration signal is high. Therefore, there is a possibility of malfunction due to high frequency noise. However, malfunctions due to high frequency noise can be prevented by combining the
図8は駆動力変化制限手段56のさらに他の例を示す。すなわち、図6または図7のフィードバック手段56Bは、図5と共に前述したアクセル信号の入力系のローパスフィルタ56Aと、図8のように組み合わせても良い。
FIG. 8 shows still another example of the driving force
図9は駆動力変化制限手段56のさらに他の例を示す。この例は、駆動力変化制限手段56を構成する手段として、コントローラ51における外部モータ指令値の入力部57とモータ駆動用コントローラ回路55との間に、アクセル信号による外部モータ指令値とモータ駆動力指令値rとの関係を、例えば図10に示すような1次を超える次数の関数とする指令値変換手段56Cを介在させたものである。このように指令値を変換することで、アクセル信号が小さい時にはその変化に応じるモータ駆動トルク変動を少なくすることができ、アクセルの踏み始めでは急速な加速を抑制できる。指令値変換手段56Cは、例えば2次関数、またはさらに高次の関係となるように変換するものとされるが、1次を超える次数であれば、2次未満の次数の関数の関係に変換するものであっても良い。
また、この実施形態では、図6と共に前述したフィードバック手段56Bを併用し、指令値変換手段56Cとフィードバック手段56Bとで駆動力変化制限手段56を構成している。
FIG. 9 shows still another example of the driving force
In this embodiment, the feedback means 56B described above with reference to FIG. 6 is used together, and the command value conversion means 56C and the feedback means 56B constitute the driving force
図11〜図13は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この例は、コントローラ51に、図12に流れ図で示すアルゴリズムでモータBの駆動を制御する状況対応制御手段60を設けたものである。
すなわち、モータ駆動トルクを入力し(S1)、モータBの角加速度を検出して(S2)、この角加速度が予め設定した規定値を超えるか否かを判定し(S3)、規定値を超えた場合、モータ駆動トルクを予め設定した分だけ減少させる(S4)。上記判定過程(S3)で、角加速度が規定値未満の場合は、角加速度の検出(S2)および上記判定(S3)を繰り返す。すなわち、角加速度につき規定値を超えるまで監視を続ける。なお、上記判定過程(S3)は、規定値を超えるか否かの判定に代えて、規定値以上であるか否かを判定するようにしても良い。
ステップS4で、モータ駆動トルクを減少させた後は、モータBの回転数を測定し(S5)、車両前輪の操舵角とホイールベース(前後輪距離)、トレッド(左右輪距離)から求めた車両の旋回半径に応じた車輪の回転数となるモータの回転数に達したか否かを判定する処理(S6)を繰り返して続け、車両旋回半径に応じた車輪回転数となるモータBの回転数に達した後に、再度モータBの駆動トルクを元のトルク値(ステップS1で検出したときのトルク値)まで上昇復帰させる(S7)。
11 to 13 show still another embodiment of the present invention. In this example, the
That is, the motor drive torque is input (S1), the angular acceleration of the motor B is detected (S2), and it is determined whether or not the angular acceleration exceeds a preset specified value (S3). If this happens, the motor drive torque is decreased by a preset amount (S4). If the angular acceleration is less than the specified value in the determination process (S3), the detection of angular acceleration (S2) and the determination (S3) are repeated. That is, monitoring is continued until the angular acceleration exceeds a specified value. In the determination process (S3), instead of determining whether or not the specified value is exceeded, it may be determined whether or not the specified value is exceeded.
After reducing the motor drive torque in step S4, the rotational speed of the motor B is measured (S5), and the vehicle is obtained from the steering angle of the vehicle front wheel, the wheel base (front and rear wheel distance), and the tread (left and right wheel distance). The process of determining whether or not the motor rotation speed corresponding to the wheel rotation speed corresponding to the turning radius of the motor B has been repeated is continued (S6), and the motor B rotation speed corresponding to the vehicle rotation radius is determined. Then, the drive torque of the motor B is again returned to the original torque value (torque value as detected in step S1) (S7).
このように、モータBの角加速度が規定値を越えた場合に、モータ駆動トルクを予め設定した分だけ減少させ、この後、車両の旋回半径に応じたタイヤの回転数となるモータの回転数に達した後に、再度モータの駆動トルクを上昇させる制御を行うことで、モータ駆動トルクを適正にしつつ車両姿勢制御も最適に保つことができる。 As described above, when the angular acceleration of the motor B exceeds the specified value, the motor driving torque is decreased by a preset amount, and thereafter, the rotational speed of the motor which becomes the rotational speed of the tire according to the turning radius of the vehicle. Then, the control for increasing the driving torque of the motor is performed again, so that the vehicle attitude control can be kept optimal while the motor driving torque is made appropriate.
具体的制御方法を、図13を用いて説明する。まず、基本となる車輪回転数を求める方法を説明する。ホイールベースをH、トレッドをD、左右前輪61,62の平均舵角をθとした場合、左右後輪63,64の軸の中心位置の旋回半径Rは、R=H×tan(π/2- θ) で表される。また、車輪の旋回半径は、右前輪62では、Rfr=((R−D/2)2+H2 )1/2、左前輪61では、Rfl=((R+D/2)2+H2 )1/2、右後輪64では、Rrr=R+D/2、左後輪63では、Rrl=R−D/2となる。全ての車輪の旋回角速度は同じであるから、車輪回転数の比は旋回半径の比と等しい。
A specific control method will be described with reference to FIG. First, a method for obtaining the basic wheel rotation speed will be described. When the wheel base is H, the tread is D, and the average rudder angle of the left and right
上記関係より、モータBによる駆動輪が空転した場合も、左右前輪61,62の回転数を元に、あるべき回転数を推定し、モータトルクを減少させること(図12のステップS3,S4の処理)によってその回転数に制御することができる。ただし、その回転数において駆動力を発生していることが確認できないため、回転数到達後、再度モータトルクを上昇させて駆動力を発生する(図12のステップS5,S6)。モータBの角加速度が規定値を超えた場合は、再度モータトルクを減少させ回転数を下げる制御を行う。
From the above relationship, even when the driving wheel driven by the motor B idles, the number of rotations to be supposed is estimated based on the number of rotations of the left and right
図11において、状況対応制御手段60は、モータ駆動用コントローラ回路55に対して上記制御を行うものとされる。状況対応制御手段60には、モータ駆動トルクの入力(図12のステップS1)として、例えば、モータ駆動用コントローラ回路55の出力する電流値が入力され、またモータの角加速度は、前記各実施形態と同様に回転センサ53(図1)やタコジェネレータ等の検出値から微分演算される値を用いる。操舵角については、車両のハンドル等の操舵角を検出する操舵角検出手段(図示せず)から得た信号が状況対応制御手段60に入力される。
In FIG. 11, the situation corresponding control means 60 performs the above control on the motor
状況対応制御手段60は、これ自体が特許請求の範囲で言う駆動力変化制限手段となるが、この実施形態では、状況対応制御手段60と共に、別の駆動力変化制限手段56を併用している。併用する別の駆動力変化制限手段56は、図5〜図10と共に前述したいずれかの構成のものとされる。
The situation handling control means 60 itself becomes the driving force change limiting means referred to in the claims, but in this embodiment, another driving force
なお、上記各実施形態は、一つの車輪におけるインホイールモータ駆動装置について説明したが、車両の各車輪を駆動するモータに対して、上記各実施形態で述べたインホイールモータ駆動装置が適用される。
また、上記各実施形態は、減速機Cがサイクロイド型である場合につき説明したが、この発明は、減速機Cを他の各種構成のものとした場合にも適用することができる。
In addition, although each said embodiment demonstrated the in-wheel motor drive device in one wheel, the in-wheel motor drive device described in each said embodiment is applied with respect to the motor which drives each wheel of a vehicle. .
Moreover, although each said embodiment demonstrated the case where the reduction gear C was a cycloid type, this invention is applicable also when the reduction gear C is made into the thing of another various structure.
1…外方部材
2…内方部材(ハブ)
5…転動体
24…出力軸
32…入力軸
32a,32b…偏心部
34a,34b…曲線板
51…コントローラ
53…回転センサ
54…アクセル
55…モータ駆動用コントローラ回路
56…駆動力変化制限手段
56A…ローパスフィルタ
56B…フィードバック手段
56C…指令値変換手段
57…入力部
58…比例回路
59…ローパスフィルタ
60…状況対応制御手段
A…車輪用軸受
B…モータ
C…減速機
1 ...
DESCRIPTION OF
Claims (7)
外部モータ指令値に応じて上記モータの駆動を制御するコントローラを設け、このコントローラは、モータの駆動力の単位時間当たりの変化量を設定値以下に制御する駆動力変化制限手段を有するものとしたことを特徴とするインホイールモータ駆動装置。 In an in-wheel motor drive device having a wheel bearing, a motor, and a reduction gear interposed between the motor and the wheel bearing,
A controller for controlling the driving of the motor according to an external motor command value is provided, and this controller has a driving force change limiting means for controlling the amount of change in driving force of the motor per unit time to a set value or less. An in-wheel motor drive device characterized by that.
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