JP2016092995A - In-wheel motor device and in-wheel motor controller therefor - Google Patents
In-wheel motor device and in-wheel motor controller therefor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016092995A JP2016092995A JP2014225889A JP2014225889A JP2016092995A JP 2016092995 A JP2016092995 A JP 2016092995A JP 2014225889 A JP2014225889 A JP 2014225889A JP 2014225889 A JP2014225889 A JP 2014225889A JP 2016092995 A JP2016092995 A JP 2016092995A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- command value
- phase
- wheel
- wheel motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
- B60K1/02—Arrangement or mounting of electrical propulsion units comprising more than one electric motor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K7/00—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
- B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
- B60L9/16—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors
- B60L9/18—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from dc supply lines
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P5/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
- H02P5/74—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors controlling two or more ac dynamo-electric motors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
- Control Of Multiple Motors (AREA)
Abstract
Description
この発明は、自動車等の車両のインホイールモータ装置およびそのインホイールモータ制御装置に関する。 The present invention relates to an in-wheel motor device for a vehicle such as an automobile and an in-wheel motor control device thereof.
従来、複数のインホイールモータを駆動する電流を制御するインバータ装置等の制御装置を同一ケース内に配置し、装置の小型化、軽量化、低コスト化を図ることが提案されている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, it has been proposed to arrange a control device such as an inverter device for controlling a current for driving a plurality of in-wheel motors in the same case to reduce the size, weight, and cost of the device (for example, Patent Document 1).
車両の走行駆動にモータを用いる場合、一般にPWM(Pulse Width Modulation)を用いて出力を制御するため、電流を高速にスイッチングするためのスイッチング回路と、演算を行うCPUを搭載した制御装置が必要となる。このモータをインホイールモータに用いる場合、一般に2輪もしくはそれ以上の車輪にインホイールモータを搭載し、車台側にこの制御装置を搭載する。このとき一般に3相またはそれ以上のブラシレスモータを用いるため、制御装置とインホイールモータの間には少なくとも相数と同じ本数の各相のモータ電流を流す電線が必要となる。例えば公道を走行する電気自動車の場合、大電流が必要なため、前記各相のモータ電流を流す電線は許容電流の大きな大径の電線が必要となり、配線が煩雑になる。 When a motor is used to drive a vehicle, the output is generally controlled using PWM (Pulse Width Modulation), so a control circuit equipped with a switching circuit for switching current at high speed and a CPU for performing computation is required. Become. When this motor is used as an in-wheel motor, the in-wheel motor is generally mounted on two or more wheels, and this control device is mounted on the chassis side. At this time, since a brushless motor having three or more phases is generally used, an electric wire for passing a motor current of each phase at least as many as the number of phases is required between the control device and the in-wheel motor. For example, in the case of an electric vehicle traveling on a public road, a large current is required. Therefore, the electric wires that pass the motor current of each phase require a large-diameter electric wire with a large allowable current, and the wiring becomes complicated.
特許文献1のように、複数の車輪のインホイールモータの制御装置を同一のケースに搭載する場合は、各相のモータ電流を流す電線が長くなり、同時にPWM制御の相電流は高周波であるため、電線からの電磁波ノイズの輻射を抑える事が困難である。さらに、スイッチング回路の電力損失による発熱のため、制御装置の放熱が必要となる。
これらの対策として、それぞれの車輪内に制御装置を搭載する方法が考えられる。しかし、車輪内の環境は、振動や熱、漏れ、汚染、スペースの確保など、CPUを含む電子回路にとって適切とは言い難い。また、インホイールモータ1台につきCPUを含む制御装置1台という構成は、装置のトータルでの大型化やコストアップの原因となり、好ましくない。
When a control device for in-wheel motors of a plurality of wheels is mounted in the same case as in Patent Document 1, the length of the electric wire through which the motor current of each phase flows is increased, and at the same time, the phase current of PWM control is high frequency. It is difficult to suppress the radiation of electromagnetic noise from the electric wire. Furthermore, heat is generated by the control device due to heat generation due to power loss of the switching circuit.
As these measures, a method of mounting a control device in each wheel is conceivable. However, it is difficult to say that the environment inside the wheel is appropriate for an electronic circuit including a CPU, such as vibration, heat, leakage, contamination, and space reservation. In addition, the configuration of one control device including a CPU per in-wheel motor is not preferable because it causes a total size increase and cost increase of the device.
この発明の目的は、制御装置からモータコイルへの各相のモータ電流を流す電線を省略できて、インホイールモータ装置とその制御装置とを含む駆動および制御系全体の小型化、軽量化、低コスト化を図れ、またノイズの輻射を抑制し、かつ制御装置の放熱を簡易化できるインホイールモータ装置、およびそのインホイールモータ制御装置を提供することである。 The object of the present invention is to omit the electric wires for passing the motor current of each phase from the control device to the motor coil, and to reduce the size and weight of the entire drive and control system including the in-wheel motor device and its control device. It is an object to provide an in-wheel motor device that can reduce costs, suppress noise radiation, and simplify heat dissipation of a control device, and an in-wheel motor control device.
この発明のインホイールモータ装置5は、車輪用軸受28と、この車輪用軸受28の回転輪28bを回転駆動するモータ25とを備えたインホイールモータ装置5において、
このインホイールモータ装置5のハウジング5aにモータ電流制御手段10を搭載し、このモータ電流制御手段10は、複数のスイッチング素子60によって形成された3相またはそれ以上のHブリッジ回路からなるスイッチング回路24を内蔵し、前記モータ25のコイルの電気的な接続を切り替えて前記モータ25の駆動電流を制御することを特徴とする。
An in-
The motor current control means 10 is mounted on the
この構成によると、従来は制御装置2に搭載されていたモータ駆動電流の制御用のスイッチング回路24をインホイールモータ装置5自体に移設したため、スイッチング回路24への駆動電源線が必要となる代わりに、制御装置2からモータコイルへの各相のモータ電流を流す電線を省略できる。また、制御装置2からモータコイルへの各相のモータ電流を流す電線が省略されることで、電磁波ノイズの輻射も軽減できる。例えば、モータコイルと同一ハウジング5a内で相電流のスイッチングを行い、各相のモータ電流を流す電線が外部に露出しないようにすることもでき、その場合、電磁波ノイズの輻射を大幅に軽減できる。
さらに、主要な発熱源であるモータコイルとスイッチング回路24を直近に配置することで、インホイールモータ装置5ではモータ25とスイッチング回路24との放熱器51を一元化することができ、また、制御装置2では駆動電流のスイッチングによりスイッチング回路24で生じる熱を放熱する放熱器が不要となることで、弱電回路の制御系で発生する熱の放熱を行う放熱器だけで済んで、大幅な小型化が可能となる。
指令値送受信部21は常に連続して送受信を行うようにすれば送受信のための操作は不要となり、モータ制御を行うCPU20は、従来通りに演算した相電流指令値を出力すればよく、制御は従来と同様の方法で行える。
トルク指令やモータ回転角に応じたモータ電流値の生成等の演算は上位の制御装置2で行えば良く、インホイールモータ装置5に搭載する回路は、前記スイッチング回路24と単に上位より与えられる指令で前記スイッチング回路24を開閉させる回路とで済むため、単純な構成で実現でき、そのため車輪4内という環境に置かれても、問題は起き難い。
一方、制御装置2は従来通り車台に固定すればよく、制御装置2に搭載する回路は振動や熱などの環境による問題は起き難い。
また、上記の制御装置2からの指令値の伝送は弱電流で行えるため、1台の制御装置2で複数のインホイールモータ装置5を制御するために制御用の電線が長くても、問題は起き難い。よって、複数のインホイールモータ装置5で1台の制御装置2を共用し、小型軽量化やコストダウンを図ることができる。
According to this configuration, since the
Furthermore, by disposing the motor coil, which is a main heat generation source, and the
If the command value transmission /
Calculations such as generation of a torque command and a motor current value according to the motor rotation angle may be performed by the
On the other hand, the
In addition, since the command value from the
この発明のインホイールモータ装置5において、前記モータ電流制御手段10は、PWM変調部23を内蔵し、3相またはそれ以上の相電流指令値よりPWM波を生成して前記スイッチング回路24を制御する構成であっても良い。
PWM制御は、モータ制御として一般的に用いられる制御であり、インホイールモータ装置5自体に設けられる前記モータ電流制御手段10がPWM変調部23とHブリッジ回路とで構成されることで、簡素な構成で信頼性の高い制御が行える。
In the in-
PWM control is control generally used as motor control, and the motor current control means 10 provided in the in-
このPWM制御を行うインホイールモータ装置5において、前記モータ電流制御手段10は相電流の指令値受信部22を内蔵し、上位の制御装置2よりシリアル伝送された相電流指令値からシリアル−パラレル変換により各相の相電流指令値を生成する構成としても良い。
シリアル伝送方式であると、信号配線の本数が少なくて済む。相電流の制御をシリアル伝送で行うことになるが、シリアル伝送であっても制御に必要な送信速度が十分に得られる。
In the in-
In the case of the serial transmission method, the number of signal wirings can be reduced. Although the phase current is controlled by serial transmission, the transmission speed necessary for control can be sufficiently obtained even by serial transmission.
この発明の前記PWM制御を行うインホイールモータ装置5において、前記モータ電流制御手段10は、各相の相電流指令値を上記の制御装置2より電圧信号で受け取るようにしても良い。
各相の相電流指令値を電圧信号で送信する場合、構成が簡素で済む。
In the in-
When the phase current command value of each phase is transmitted as a voltage signal, the configuration is simple.
この発明のインホイールモータ装置5において、前記モータ25の回転位置を検出する回転位置検出手段26を設けても良い。
モータ25の回転位置を検出するようにすることで、モータ25を回転位置に応じて効率良く制御することができる。前記回転位置検出手段26は、レゾルバ等のセンサであっても、またセンサレスで回転位置を検出する手段であっても良い。
In the in-
By detecting the rotational position of the
この発明のインホイールモータ制御装置2は、この発明のインホイールモータ装置5に対して各相の相電流指令値を送信する装置であって、一つのCPU20と、複数組の相電流の指令値送信部21を搭載し、
前記モータ25の回転位置を検出する手段から得たモータ25の回転位置によって前記モータ25の各相の相電流指令値を演算し前記各相電流の指令値送信部21へ出力する相電流指令値演算部19を前記CPU20に有し、前記各相電流の指令値送信部21は、入力された前記各相の相電流指令値を前記相電流の指令値受信部22へ送信する。
この構成のインホイールモータ制御装置2を用いることで、この発明のインホイールモータ装置5を、その機能が効果的に発揮されるように用いることができる。
The in-wheel
A phase current command value for calculating a phase current command value for each phase of the
By using the in-wheel
この発明のインホイールモータ装置は、車輪用軸受と、この車輪用軸受の回転輪を回転駆動するモータとを備えたインホイールモータ装置において、このインホイールモータ装置のハウジングにモータ電流制御手段を搭載し、このモータ電流制御手段は、複数のスイッチング素子によって形成された3相またはそれ以上のHブリッジ回路からなるスイッチング回路を内蔵し、前記モータのコイルの電気的な接続を切り替えて前記モータの駆動電流を制御するため、制御装置からモータコイルへの各相のモータ電流を流す電線を省略できて、インホイールモータ装置とその制御装置とを含む駆動および制御系全体の小型化、軽量化、低コスト化を図れ、またノイズの輻射を抑制し、かつ制御装置の放熱を簡易化できる。 An in-wheel motor device according to the present invention includes a wheel bearing and a motor that rotationally drives a rotating wheel of the wheel bearing, and the motor current control means is mounted on the housing of the in-wheel motor device. The motor current control means incorporates a switching circuit comprising a three-phase or more H-bridge circuit formed by a plurality of switching elements, and switches the electrical connection of the motor coil to drive the motor. In order to control the current, it is possible to omit the electric wires that carry the motor current of each phase from the control device to the motor coil, and the drive and control system including the in-wheel motor device and its control device can be reduced in size, weight, and weight. Cost reduction can be achieved, noise radiation can be suppressed, and heat radiation of the control device can be simplified.
この発明のインホイールモータ制御装置は、この発明のインホイールモータ装置に対して各相の相電流指令値を送信する装置であって、一つのCPUと、複数組の相電流の指令値送信部を搭載し、前記モータの回転位置を検出する手段から得たモータの回転位置によって前記モータの各相の相電流指令値を演算し前記各相電流の指令値送信部へ出力する相電流指令値演算部を前記CPUに有し、前記各相電流の指令値送信部は入力された前記各相の相電流指令値を前記相電流の指令値受信部へ送信するため、この発明のインホイールモータ装置を、その機能が効果的に発揮されるように用いることができる。 An in-wheel motor control device according to the present invention is a device that transmits a phase current command value for each phase to the in-wheel motor device according to the present invention, and includes one CPU and a plurality of sets of phase current command value transmission units. A phase current command value for calculating a phase current command value for each phase of the motor based on the rotation position of the motor obtained from the means for detecting the rotation position of the motor and outputting the phase current command value to the command value transmission unit for each phase current The in-wheel motor of the present invention has a calculation unit in the CPU, and the command value transmission unit for each phase current transmits the input phase current command value for each phase to the command value reception unit for the phase current. The device can be used so that its function is effectively exhibited.
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。図1にこのインホイールモータ装置を搭載した車両の模式図を示す。車台1に車両全体の制御を行う制御装置2を搭載し、懸架装置3により車台1に支持された車輪4にインホイールモータ装置5を搭載する。車台1には走行用バッテリー6と制御電源7が搭載され、駆動電源線8によって走行用バッテリー6よりインホイールモータ装置5へ走行のための駆動電力が供給される。制御電源7は、例えば走行用バッテリー6の電圧を、制御装置2等の制御系の電源として利用可能な電圧に変換するDC−DCコンバータ等からなる。制御装置2と各インホイールモータ装置5とは制御線9によって接続される。制御線9は、制御信号線、センサ信号線、制御電源線などを含むことができる。制御線9は光ファイバーであっても良い。この実施形態では、インホイールモータ装置5を四輪へ搭載して四輪駆動としているが、駆動輪数は任意である。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic diagram of a vehicle equipped with this in-wheel motor device. A
インホイールモータ装置5は、例えば図8に一例を示すように、車輪4を支持する車輪用軸受28と、モータ25と、このモータ25の回転を減速して前記車輪用軸受28のハブ兼用の回転輪である内輪28bに伝達する減速機27とを備え、一部が車輪4の内部に位置している。車輪用軸受28は、固定輪である外輪28aと前記内輪28bとの間に転動体28cを介在させた転がり軸受である。回転輪である内輪28bには、車輪4と共に、ブレーキ装置29のブレーキロータ29aが取付けられている。固定輪である外輪29aは、モータ25および減速機27の共通のハウジング5aに取付けられている。モータ25は、この実施形態では3相のブラシレスモータを用いている。モータ25は、ハウジング5aに固定したステータ25aと、ハウジング5aに軸受を介して回転自在に支持されたロータ25bとを有し、ステータ25aにはステータコイル(図示せず)が、ロータ25bには永久磁石が設けられている。この例のモータ25は、例えば埋め込み磁石型の同期モータであるが、DCブラシレスモータであっても良い。
For example, as shown in FIG. 8, the in-
モータ25には、ロータ25bの回転位置を検出する回転位置検出手段としてレゾルバ26が設けられている。また、モータ25のハウジング5aには、モータ25および減速機27を冷却する放熱器51が設けられている。この放熱器51は、ハウジング5aに設けられた自然空冷式の放熱フィンでもよいし、冷却液循環式の冷却機構でもよい。
この図8に示す放熱器51は、冷却液循環式の冷却機構を示す。具体的構成の図示は省略するが、例えば、モータ25の冷却と減速機27の冷却および潤滑とに用いられる潤滑油を、モータ25の回転軸の内部から供給するいわゆる軸心給油機構である。この軸心給油機構からなる放熱器51は、モータ25の回転によって駆動される内蔵ポンプにより、ハウジング5a内の潤滑油貯留部に貯留された潤滑油を、モータ25のハウジング5a内の油路へ圧送し、ハウジング5aおよびステータ25aを冷却する。この潤滑油は、さらにモータ25の前記回転軸の端面から回転軸の内部に流れ、この潤滑油は一部がロータ25b内の油路を通ってロータ25bを冷却すると共に、ステータ25aのステータコイルへ向かって吐出され、ステータコイルを冷却する。前記回転軸内の油路の潤滑油の残りは、減速機27内へ送られ、減速機27の潤滑と冷却に用いられる。各部の冷却や潤滑に用いられた潤滑油は、前記潤滑油貯留部に戻される。
The
The
このようなインホイールモータ装置5の前記ハウジング5aの内部にモータ電流制御手段10が設けられている。モータ電流制御手段10は、前記ハウジング5aの外面に取り付けても良い。このモータ電流制御手段10は、後述のように、複数のスイッチング素子によって形成された3相のHブリッジ回路からなるスイッチング回路を内蔵する。このモータ電流制御手段10は、上位の前記制御手段2(図1)の指令に従って制御を行う。なお、前記モータ電流制御手段10は、モータ25の相数が4相以上である場合、モータ25の相数に対応するモータ4相以上のブリッジ回路からなるスイッチング回路を内蔵したものとする。前記放熱器51は、この例では前記モータ25および減速機27の他にモータ電流制御手段10を冷却する機能を有する構成とされる。
The motor current control means 10 is provided in the
図2に1台の制御装置2でインホイールモータ装置5を4台制御する構成とした場合の制御ブロック図を示す。制御装置2は、CPU20と、制御対象のインホイールモータ装置5の数と同じ組数の指令値送信部21とを含む。制御装置2は、車両全体の協調制御、統括制御を行う手段であって、これにモータ駆動のための制御手段、すなわちアクセルペダル等のアクセル操作手段(図示せず)とブレーキペダル等のブレーキ操作手段(図示せず)の操作信号から車両を駆動する全体のトルク値および各モータ25に分配するトルク指令値を演算するトルク指令手段18と、この分配された各トルク指令値に従って各モータ25の各相の相電流指令値を生成する相電流指令値演算部19とが前記CPU20に設けられている。相電流指令値演算部19は、各モータ25毎に設けられているが、図2では一つのブロックで代表して図示している。
FIG. 2 shows a control block diagram in a case where a
相電流指令値演算部19は、入力された前記トルク指令値に従ってベクトル制御等のフィードバック制御でトルク制御する手段であり、前記レゾルバ26で得たモータ25の回転位置によってモータ25の各相の相電流指令値を演算しその演算結果を前記各相電流の指令値送信部21へ出力する。
The phase current command
インホイールモータ装置5の前記モータ電流制御手段10は、指令値受信部22、PWM変調部23、およびスイッチング回路24を含む。2台目以降の各インホイールモータ装置5のモータ電流制御手段10も同様の構成である。以下、1台目の制御について解説するが、2台目以降の制御も同様である。レゾルバ26によって検出されたモータ25の回転位置より、制御装置2のCPU20における相電流指令値演算部19によってU、V、Wの3相の指令値が演算される。指令値は指令値送信部21より、インホイールモータ装置5の指令値受信部22に伝送される。受信したU、V、W各相の指令値は、PWM変調部23にてUH、UL、VH、VL、WH、WLのスイッチング制御信号に変換される。この制御信号によりスイッチング回路24の各スイッチング素子をスイッチングすることで、3相ブラシレスモータからなるモータ25の回転を制御する。モータ25の回転位置検出は、レゾルバ26の他にホールIC等の回転センサを用いたり、センサレスで検出する回転検出手段とするなど、従来用いられる手法を用いる事に何ら制限はない。
The motor current control means 10 of the in-
図3に、図2の指令値送信部21と指令値受信部22とでなる指令値送受信部の具体例を示す。図2のCPU20の相電流指令値演算部19によって演算されたU、V、Wの指令値30、31、32は、制御装置2のパラレル−シリアル変換部33にてシリアル信号に変換され、制御装置2側のラインドライバ34、インホイールモータ装置5側のラインドライバ35にて平衡接続で伝送され、シリアル−パラレル変換部36でパラレルに再変換される。このように伝送されたU、V、Wの指令値が指令値レジスタ37、38、39に格納される。指令値は高速に連続して伝送されることでモータ25の回転速度に対して十分な分解能を持つ。量子化されたシリアル伝送を用いるには、このように平衡接続を用いる方法の他に、非平衡接続や光伝送を用いたり、CANなどの規格化されたシリアル伝送方法を用いることも可能である。また、量子化信号を用いる方法の他にも、例えばU、V、Wそれぞれの指令値をアナログ電圧として3本の信号線で伝送することも可能である。
FIG. 3 shows a specific example of a command value transmission / reception unit including the command
図4に指令値の波形を示す。指令値U、V、Wは、3相それぞれの相の指令値を表す。周波数がモータ回転速度を表し、振幅が電流値を表す。一般に、3相の場合の電流値は、それぞれの相の位相が1/3周期ずつずれたsin 波となっており、1周期がモータ25の電気角1周に当たる。
FIG. 4 shows the waveform of the command value. The command values U, V, and W represent the command values of the three phases. The frequency represents the motor rotation speed, and the amplitude represents the current value. In general, the current value in the case of three phases is a sine wave in which the phase of each phase is shifted by 1/3 period, and one period corresponds to one electrical angle of the
図5に図2のPWM変調部23の具体例を示す。PWM変調部23は、適切に生成された三角波40と各相の指令値41、42、43を比較器44によって比較することで、指令値をパルス幅に変換する。これは一般的なPWMの手法である。このとき、指令値41、42、43、三角波40、比較器44は、量子化された値をそのまま取り扱ってもいいし、アナログ電圧を用いることも可能である。この変調によって、各相のスイッチング回路24(図2)の上アーム、下アームの制御信号45を生成する。なお、前記各相の指令値41、42、43は、図3の指令値レジスタ37、38、39に格納された指令値である。
FIG. 5 shows a specific example of the
図6にPWM変調の波形を示す。一例として、図4のU相指令値のA部を時間拡大した波形である。三角波40の周期はキャリア周期と呼ばれ、指令値をパルスに分解する分解能にあたる。同図のように指令値41と三角波40を比較することで、指令値41がキャリア周期ごとにパルスの時間幅に変換されPWM波45が生成される。
FIG. 6 shows a PWM modulation waveform. As an example, it is the waveform which expanded the A part of the U-phase command value of FIG. The period of the triangular wave 40 is called a carrier period and corresponds to a resolution for decomposing the command value into pulses. By comparing the command value 41 and the triangular wave 40 as shown in the figure, the command value 41 is converted into a pulse time width for each carrier period, and a
図7に図2のスイッチング回路24の具体例を示す。スイッチング素子60により3相のHブリッジ回路を形成し、制御信号のタイミングに従ってゲートドライバ61によりスイッチング素子60をオンオフして、モータ25の各相を+駆動電源63や−駆動電源64へ接続し、モータ25に駆動電流を流すことで回転を制御する。前記+駆動電源63および−駆動電源64は、それぞれ前記バッテリー6の+端子および−端子である。スイッチング素子60は、一般にパワーMOSFETやIGBTなどが用いられるが、その種類を制限するものではない。
FIG. 7 shows a specific example of the switching
この構成のインホイールモータ装置5によると、制御装置2に一つのCPU20と複数組の相電流の指令値送信部21を設け、制御装置2からは従来のPWM変調部とスイッチング回路を省略する。インホイールモータ装置5に、スイッチング回路24、PWM変調部23、指令値受信部22を内蔵する。1台の制御装置2より複数のインホイールモータ装置5へ指令値を送信して制御を行う。
According to the in-
このように、従来の制御装置2からインホイールモータ装置5にスイッチング回路24を移設することで、スイッチング回路24への駆動電源線が必要となる代わりに、制御装置2からモータ25のコイルへの各相のモータ電流を流す電線を省略できる。また、モータコイルと同一ハウジング5a内で相電流のスイッチングを行い、各相のモータ電流を流す電線が外部に露出しないため、電磁波ノイズの輻射を大幅に軽減できる。さらに、主要な発熱源であるモータ25のコイルとスイッチング回路24を直近に配置することで、インホイールモータ装置5ではモータ25とスイッチング回路24との放熱器51(図8)を一元化することができ、また、制御装置2では、駆動電流のスイッチングによりスイッチング回路24で生じる熱を放熱する放熱器が不要となり、弱電回路の制御系で発生する熱の放熱を行う放熱器だけで済んで、大幅な小型化が可能となる。
Thus, by transferring the switching
図2の指令値送受信部21は常に連続して送受信を行うことで送受信のための操作は不要とし、モータ25の制御を行うCPU20は、従来通りに演算した相電流指令値を出力すれば良く、制御は従来と同様の方法で行える。インホイールモータ装置5に搭載する回路は単純な構成で実現できるため、車輪4内という環境に置かれても、問題は起きにくい。一方、制御装置2は従来通り車台に固定されるため、制御装置2に搭載する回路は振動や熱などの環境による問題は起き難い。また、指令値の伝送は弱電流で行えるため、1台の制御装置2で複数のインホイールモータ―5を制御するために制御用の電線が長くても、問題は起き難い。よって、複数のインホイールモータ装置5で1台の制御装置2を共用し、小型軽量化やコストダウンを行うことができる。
The command value transmission /
このように、このインホイールモータ装置5によると、車台に搭載する1台の制御装置2と車輪4に搭載する複数のインホイールモータ装置5間の配線を削減し、ノイズの輻射を抑制し、制御装置2の放熱を不要にすることができる。
Thus, according to this in-
図9は、図2の前記相電流指令値演算部19がベクトル制御を行う構成である場合の具体例を示す。この例では、相電流指令値演算部19は、電流指令部50、電流PI制御部51、2相・3相変換部52、および3相・2相変換部53を有する。電流指令部50は、
トルク指令手段18から与えられたトルク指令に従い、モータ電流のd軸電流(界磁成分)O_Idと、q軸電流(トルク成分)O_Iqの二つの指令電流を生成する。
FIG. 9 shows a specific example in the case where the phase current command
In accordance with the torque command given from the torque command means 18, two command currents of d-axis current (field component) O_Id and q-axis current (torque component) O_Iq of the motor current are generated.
電流PI制御部51は、電流指令部50から出力されたd軸電流O_Id、q軸電流O_Iqの値と、モータ電流および回転子角度から3相・2相変換部53で計算された2相電流Id,Iqとから、PI制御による電圧値による制御量Vd,Vqを算出する。前記3相・2相変換部53では、電流センサ56で検出されたモータ25のu相電流(Iu)とw相電流(Iw)の検出値から、v相電流(Iv)を算出し、Iu,Iv,Iwの3相電流からId,Iqの2相電流に変換する。2相・3相変換部52は、入力された2相の制御量Vd,Vqと、レゾルバ26で得たロータ回転角度位置とから、3相の相電流指令値Vu,Vv,Vwに変換する。この3相の相電流指令値Vu,Vv,Vwが、相電流指令値演算部19の各相の出力とされ、前記指令値送信部21から前記モータ電流制御手段10へ送信される。
The current
モータ電流制御手段10の電力変換手段55は、前記相電流指令値Vu,Vv,Vwに従って各相のモータ電流に変換する手段であり、図2の前記PWM変調部23および前記スイッチング回路24により構成される。
The power conversion means 55 of the motor current control means 10 is means for converting the motor current of each phase according to the phase current command values Vu, Vv, Vw, and is constituted by the
なお、上記実施形態では3相のブラシレスモータを用いたが、4相以上のブラシレスモータを用い、制御系の相数をその4相以上のモータの相数と同数とすることもできる。また、前記インホイールモータ装置5は、前記減速機27を必ずしも有していなくても良い。
In the above embodiment, a three-phase brushless motor is used. However, a brushless motor having four or more phases may be used, and the number of phases of the control system may be the same as the number of phases of the four or more motors. The in-
以上、実施例に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 As mentioned above, although the form for implementing this invention based on the Example was demonstrated, embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
2…制御装置
4…車輪
5…インホイールモータ装置
5a…ハウジング
8…駆動電源線
9…制御線
10…モータ電流制御手段
18…トルク指令手段
19…相電流指令値演算部
21…相電流の指令値送信部
22…相電流の指令値受信部
23…PWM変調部
24…スイッチング回路
25…モータ
26…レゾルバ(回転位置検出手段)
27…減速機
28…車輪用軸受
60…スイッチング素子
DESCRIPTION OF
27 ...
Claims (6)
このインホイールモータ装置のハウジングにモータ電流制御手段を搭載し、このモータ電流制御手段は、複数のスイッチング素子によって形成された3相またはそれ以上のHブリッジ回路からなるスイッチング回路を内蔵し、前記モータのコイルの電気的な接続を切り替えて前記モータの駆動電流を制御することを特徴とするインホイールモータ装置。 In an in-wheel motor device comprising a wheel bearing and a motor that rotationally drives a rotating wheel of the wheel bearing,
The motor current control means is mounted on the housing of the in-wheel motor device, and the motor current control means incorporates a switching circuit composed of a three-phase or more H-bridge circuit formed by a plurality of switching elements, and the motor An in-wheel motor device that controls the drive current of the motor by switching the electrical connection of the coils.
前記モータの回転位置を検出する手段から得たモータの回転位置によって前記モータの各相の相電流指令値を演算し前記各相電流の指令値送信部へ出力する相電流指令値演算部を前記CPUに有し、前記各相電流の指令値送信部は入力された前記各相の相電流指令値を前記相電流の指令値受信部へ送信するインホイールモータ制御装置。 A device for transmitting a phase current command value of each phase to the in-wheel motor device according to any one of claims 3 to 5, wherein one CPU and a command value of a plurality of sets of phase currents Equipped with a transmitter,
A phase current command value calculation unit that calculates a phase current command value for each phase of the motor based on the rotation position of the motor obtained from the means for detecting the rotation position of the motor and outputs the phase current command value to the command value transmission unit for each phase current. The in-wheel motor control apparatus which has in CPU and the command value transmission part of each phase current transmits the phase current command value of each said phase input to the command value reception part of the said phase current.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014225889A JP2016092995A (en) | 2014-11-06 | 2014-11-06 | In-wheel motor device and in-wheel motor controller therefor |
PCT/JP2015/080149 WO2016072308A1 (en) | 2014-11-06 | 2015-10-26 | In-wheel motor device and in-wheel motor control device therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014225889A JP2016092995A (en) | 2014-11-06 | 2014-11-06 | In-wheel motor device and in-wheel motor controller therefor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016092995A true JP2016092995A (en) | 2016-05-23 |
Family
ID=55909034
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014225889A Pending JP2016092995A (en) | 2014-11-06 | 2014-11-06 | In-wheel motor device and in-wheel motor controller therefor |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016092995A (en) |
WO (1) | WO2016072308A1 (en) |
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019041543A (en) * | 2017-08-28 | 2019-03-14 | 株式会社東芝 | Motor drive controller |
WO2019167261A1 (en) * | 2018-03-02 | 2019-09-06 | 本田技研工業株式会社 | Drive device |
WO2019167263A1 (en) * | 2018-03-02 | 2019-09-06 | 本田技研工業株式会社 | Drive device |
WO2019167262A1 (en) * | 2018-03-02 | 2019-09-06 | 本田技研工業株式会社 | Drive device |
CN111867866A (en) * | 2018-03-20 | 2020-10-30 | 马自达汽车株式会社 | Vehicle drive device |
US11110793B2 (en) | 2017-12-28 | 2021-09-07 | Denso Corporation | Wheel driving apparatus |
US11273706B2 (en) | 2019-09-20 | 2022-03-15 | Subaru Corporation | Drive device for four-wheel drive vehicle |
US11368073B2 (en) | 2017-12-28 | 2022-06-21 | Denso Corporation | Rotating electrical machine |
US11374465B2 (en) | 2017-07-21 | 2022-06-28 | Denso Corporation | Rotating electrical machine |
US11433766B2 (en) | 2019-07-31 | 2022-09-06 | Subaru Corporation | Driving device of electric-motor four-wheel drive vehicle |
US11664708B2 (en) | 2017-07-21 | 2023-05-30 | Denso Corporation | Rotating electrical machine |
US11664693B2 (en) | 2017-12-28 | 2023-05-30 | Denso Corporation | Rotating electrical machine |
US11691519B2 (en) | 2019-01-23 | 2023-07-04 | Denso Corporation | Electrically driven vehicle |
KR102552572B1 (en) * | 2022-02-11 | 2023-07-05 | 호남대학교 산학협력단 | In-wheel motor assembly with variable magnetic flux |
US11843334B2 (en) | 2017-07-13 | 2023-12-12 | Denso Corporation | Rotating electrical machine |
US11863023B2 (en) | 2017-12-28 | 2024-01-02 | Denso Corporation | Rotating electrical machine |
US11962194B2 (en) | 2017-12-28 | 2024-04-16 | Denso Corporation | Rotating electric machine |
US11979063B2 (en) | 2017-12-28 | 2024-05-07 | Denso Corporation | Rotating electric machine |
US11984778B2 (en) | 2020-03-05 | 2024-05-14 | Denso Corporation | Rotating electric machine |
KR102661050B1 (en) | 2021-12-16 | 2024-05-29 | (주)더존시스템 | In-wheel motor, controller for switching driving mode of the in_wheel motor between high-torque mode and low-torque mode, and between high-speed mode and low-speed mode, and electric vehicle comprising the same |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6933227B2 (en) | 2016-12-22 | 2021-09-08 | 日本電産株式会社 | Multi-motor system |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013201878A (en) * | 2012-02-24 | 2013-10-03 | Nissan Motor Co Ltd | Mechano-electric motor and assembly method of mechano-electric motor |
JP5796257B2 (en) * | 2012-05-31 | 2015-10-21 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Inverter device |
JP5954107B2 (en) * | 2012-10-23 | 2016-07-20 | 株式会社デンソー | Motor control device |
JP2014123188A (en) * | 2012-12-20 | 2014-07-03 | Canon Inc | Distribution control device and distribution control method |
-
2014
- 2014-11-06 JP JP2014225889A patent/JP2016092995A/en active Pending
-
2015
- 2015-10-26 WO PCT/JP2015/080149 patent/WO2016072308A1/en active Application Filing
Cited By (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11843334B2 (en) | 2017-07-13 | 2023-12-12 | Denso Corporation | Rotating electrical machine |
US11374465B2 (en) | 2017-07-21 | 2022-06-28 | Denso Corporation | Rotating electrical machine |
US11984795B2 (en) | 2017-07-21 | 2024-05-14 | Denso Corporation | Rotating electrical machine |
US11962228B2 (en) | 2017-07-21 | 2024-04-16 | Denso Corporation | Rotating electrical machine |
US11831228B2 (en) | 2017-07-21 | 2023-11-28 | Denso Corporation | Rotating electrical machine |
US11824428B2 (en) | 2017-07-21 | 2023-11-21 | Denso Corporation | Rotating electrical machine |
US11664707B2 (en) | 2017-07-21 | 2023-05-30 | Denso Corporation | Rotating electrical machine |
US11664708B2 (en) | 2017-07-21 | 2023-05-30 | Denso Corporation | Rotating electrical machine |
JP2019041543A (en) * | 2017-08-28 | 2019-03-14 | 株式会社東芝 | Motor drive controller |
US11863023B2 (en) | 2017-12-28 | 2024-01-02 | Denso Corporation | Rotating electrical machine |
US11962194B2 (en) | 2017-12-28 | 2024-04-16 | Denso Corporation | Rotating electric machine |
US11979063B2 (en) | 2017-12-28 | 2024-05-07 | Denso Corporation | Rotating electric machine |
US11368073B2 (en) | 2017-12-28 | 2022-06-21 | Denso Corporation | Rotating electrical machine |
US11110793B2 (en) | 2017-12-28 | 2021-09-07 | Denso Corporation | Wheel driving apparatus |
US11664693B2 (en) | 2017-12-28 | 2023-05-30 | Denso Corporation | Rotating electrical machine |
WO2019167262A1 (en) * | 2018-03-02 | 2019-09-06 | 本田技研工業株式会社 | Drive device |
US11268585B2 (en) | 2018-03-02 | 2022-03-08 | Honda Motor Co., Ltd. | Driving apparatus |
US11306791B2 (en) | 2018-03-02 | 2022-04-19 | Honda Motor Co., Ltd. | Driving apparatus |
WO2019167263A1 (en) * | 2018-03-02 | 2019-09-06 | 本田技研工業株式会社 | Drive device |
WO2019167261A1 (en) * | 2018-03-02 | 2019-09-06 | 本田技研工業株式会社 | Drive device |
CN111867866B (en) * | 2018-03-20 | 2023-08-18 | 马自达汽车株式会社 | Vehicle driving device |
CN111867866A (en) * | 2018-03-20 | 2020-10-30 | 马自达汽车株式会社 | Vehicle drive device |
US11691519B2 (en) | 2019-01-23 | 2023-07-04 | Denso Corporation | Electrically driven vehicle |
US11433766B2 (en) | 2019-07-31 | 2022-09-06 | Subaru Corporation | Driving device of electric-motor four-wheel drive vehicle |
US11273706B2 (en) | 2019-09-20 | 2022-03-15 | Subaru Corporation | Drive device for four-wheel drive vehicle |
US11984778B2 (en) | 2020-03-05 | 2024-05-14 | Denso Corporation | Rotating electric machine |
KR102661050B1 (en) | 2021-12-16 | 2024-05-29 | (주)더존시스템 | In-wheel motor, controller for switching driving mode of the in_wheel motor between high-torque mode and low-torque mode, and between high-speed mode and low-speed mode, and electric vehicle comprising the same |
KR102552572B1 (en) * | 2022-02-11 | 2023-07-05 | 호남대학교 산학협력단 | In-wheel motor assembly with variable magnetic flux |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2016072308A1 (en) | 2016-05-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2016092995A (en) | In-wheel motor device and in-wheel motor controller therefor | |
CA2698956C (en) | Controller of motor | |
JP5172286B2 (en) | Motor control device and control device for hybrid vehicle | |
JP5065986B2 (en) | Semiconductor device driving apparatus and driving method thereof | |
US7615948B2 (en) | Controller for motor and control method for motor | |
US7583048B2 (en) | Controller for motor | |
US20140253006A1 (en) | Power converter | |
US7872440B2 (en) | Controller of electric motor | |
JP5216449B2 (en) | Motor control device, power conversion device, and hybrid vehicle | |
CN102780442B (en) | Electronic device and control method thereof | |
WO2017006717A1 (en) | Motor control device and electric power steering device in which same is mounted | |
US11833912B2 (en) | Traction control system | |
JP2013005067A (en) | Power conversion apparatus | |
US7728557B2 (en) | Electric discharge controller, electric discharge control method and its program | |
JP6243320B2 (en) | Power semiconductor module | |
JP6272064B2 (en) | Power converter | |
JP2016086491A (en) | Semiconductor device | |
JP2013187939A (en) | Motor control device for vehicle and control method | |
KR102011831B1 (en) | Motor driving apparatus and electric vehicle including the same | |
JP5798951B2 (en) | Inverter device | |
US7352188B2 (en) | Electrically operated vehicle abnormality judging device | |
JP5975797B2 (en) | Power converter | |
JP6989574B2 (en) | Control device, vehicle system and control method | |
US20240042867A1 (en) | Motor control device, electromechanical integrated unit, boost converter system, electric vehicle system, and motor control method | |
JP6759041B2 (en) | Brushless motor control method and brushless motor control device |