WO2011132304A1 - 走行用モータの制御装置 - Google Patents

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WO2011132304A1
WO2011132304A1 PCT/JP2010/057213 JP2010057213W WO2011132304A1 WO 2011132304 A1 WO2011132304 A1 WO 2011132304A1 JP 2010057213 W JP2010057213 W JP 2010057213W WO 2011132304 A1 WO2011132304 A1 WO 2011132304A1
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motor
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wheel
current
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English (en)
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一哉 荒川
監介 吉末
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • This invention relates to an apparatus for controlling a motor for traveling mounted on a vehicle, and more particularly to an apparatus for controlling a plurality of synchronous motors provided for each wheel.
  • hybrid vehicles including an internal combustion engine and an electric motor
  • electric vehicles including only an electric motor
  • a vehicle is known in which an electric motor is provided for each of the left and right front wheels, the left and right rear wheels, or all the wheels. Since these vehicles are provided with electric motors on the left and right wheels, respectively, when an abnormality occurs in either the left or right electric motor, or a current supply device that supplies current to those electric motors, and driving force cannot be obtained. In some cases, the vehicle travelability may deteriorate.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-145810 discloses a vehicle in which a motor is provided on each of the left and right wheels, and current is supplied to each motor by a current supply device provided on each of the motors.
  • a vehicle is described that stops supplying current from the current supply device when an abnormality occurs in the vehicle, and supplies the left and right motors with the other current supply device to drive the left and right wheels.
  • a clutch is provided between the left and right motors and the wheels connected to the respective motors, and an abnormality has occurred in one of the current supply devices that supplies current to either of the left and right motors.
  • a vehicle is described in which the current supply device in which the abnormality has occurred is stopped and the clutch is released to maintain running stability.
  • JP 2009-1442036 discloses that in a vehicle in which an electric motor is provided on each of the front and rear wheels, when driving force is obtained on either the front wheel or the rear wheel depending on the traveling state of the vehicle, In order to prevent so-called drag loss of the electric motor, a vehicle is described in which a so-called one-way clutch that transmits power only in one rotational direction is provided between the electric motor and the wheel.
  • the present invention has been made paying attention to the technical problem described above, and effectively utilizes the phase difference of a plurality of traveling motors provided for each wheel, so that each traveling motor is controlled by a single rotating magnetic field. It is an object of the present invention to provide a control device that can be controlled.
  • the present invention is provided with at least two traveling motors provided corresponding to at least two wheels in a vehicle and transmitting power to those wheels, and at least one of them is provided.
  • a clutch for selectively transmitting and interrupting torque is provided between the wheel and the traveling motor provided corresponding to the one wheel, and further provided for each of the traveling motors.
  • the travel motor control device provided with at least two current control means for controlling the current of the travel motor, the current control by any one of the current control means is interrupted, and the current control means by the other current control means
  • the clutch includes a switching unit that enables current control of the two traveling motors, and the clutch includes the two traveling motors. And is characterized in that it is configured to cut off the transmission of torque when traveling by switching by said switching means so as to perform current control in the other current control means.
  • the clutch is switched by the switching unit so that the current control of the two traveling motors is performed by the other current control unit, and the rotor of the two traveling motors is switched.
  • a travel motor control device configured to cut off torque transmission when the phases are aligned.
  • the clutch is switched by the switching means so that the current control of the two travel motors is performed by the other current control means, and the clutch is assigned to each of the two travel motors.
  • the traveling motor control device is configured to cut off transmission of torque having a lower required torque when the required torque is different.
  • this invention is the control apparatus of the motor for driving
  • At least two traveling motors provided corresponding to at least two wheels in the vehicle and transmitting power to the wheels, and further, currents corresponding to the traveling motors are provided. Since at least two current control means for controlling are provided, each wheel can be driven independently. In addition, since switching means is provided that enables one of these current control means to control the current of each traveling motor, the performance of any one of the current control means is maintained or the deterioration of the performance is suppressed. In this case, current control of each traveling motor can be performed without using one current control means. Further, when traveling by switching the switching means so that the current control of the two traveling motors is performed by one current control means, it is provided between at least one wheel and the traveling motor corresponding to the wheel.
  • the clutch is switched by the switching means so that the current control of the two traveling motors is performed by one current control means, and the phase of the rotor in the two traveling motors is changed.
  • the torque generated when the phases of the rotors in the two traveling motors are aligned is not transmitted to the wheels. Therefore, the phase of each traveling motor can be matched without impairing traveling stability.
  • the clutch is switched by the switching means so that the current control of the two traveling motors is performed by one current controlling means, and is required for each of the two traveling motors.
  • One of the traveling motors is determined from the relationship between the torques required for each of the traveling motors. By outputting this torque, it is possible to travel while maintaining the torque balance.
  • the clutch in addition to any one of the above effects, includes a one-way clutch in which the engagement direction for transmitting torque is limited to one direction.
  • the clutch mechanism can be simplified by using a one-way clutch as the clutch.
  • FIG. 7 It is arrow VII-VII sectional drawing in FIG. It is a graph which shows the magnitude
  • a vehicle applicable to the present invention is a vehicle equipped with a so-called in-wheel motor in which a traveling motor is provided for each pair of left and right wheels. Therefore, the driving force source of either one of the front and rear wheels may be a vehicle driven by an internal combustion engine or an electric motor and the other is driven by an in-wheel motor, or all the wheels of the front and rear wheels are driven by an in-wheel motor.
  • the vehicle may be a so-called electric vehicle, or may be a vehicle in which one of the front wheels and the rear wheels is driven by an in-wheel motor and the other wheel is a driven wheel that does not require a driving force.
  • the motor since an in-wheel motor is required to have high efficiency, a conventional permanent magnet type synchronous motor has been used. That is, the motor includes a rotor in which a permanent magnet is incorporated, and a stator in which a coil is wound and a magnetic field is generated by a current supplied to the coil. Therefore, when the vehicle travels, a current is passed through the stator based on the phase of the rotor so that the output torque is maximized.
  • the phase of the rotor can be detected by a resolver provided in the in-wheel motor.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a vehicle E that can be applied to the present invention.
  • the left and right front wheels 1R, 1L of the vehicle E are connected to and driven by the in-wheel motors 2R, 2L described above.
  • the left and right rear wheels 3R, 3L are driven by an engine 4 which is an internal combustion engine or an electric motor 5 connected in parallel or in series with the engine 4. That is, the left and right rear wheels 3R and 3L are driven by the power generated by the engine 4 and the electric motor 5 via a conventionally known power transmission device such as the transmission 6, the gear train unit 7, or the shaft 8.
  • the inverters 9R and 9L are electrically connected to the in-wheel motors 2R and 2L, respectively. Furthermore, power storage devices 10R and 10L are electrically connected to the inverters 9R and 9L, respectively. Therefore, the in-wheel motor 2 is driven by supplying the necessary current from the power storage device 10 via the inverter 9.
  • FIG. 1 the schematic for demonstrating the control apparatus of an in-wheel motor is shown.
  • a reduction gear 11 is provided between the in-wheel motor 2 and the front wheel 1.
  • a one-way clutch 12 that transmits power to the front wheels 1 is provided between the speed reducer 11 and the front wheels 1 only when drive torque is output from the in-wheel motor 2 in the direction of traveling forward. .
  • the front wheel 1 When the rotation direction of the in-wheel motor 2 rotates in the direction in which the vehicle E travels forward, power is transmitted to the front wheel 1, but on the contrary, when the vehicle E rotates in the reverse travel direction, the front wheel 1 The power is not transmitted to the power source.
  • Each in-wheel motor 2R, 2L is provided with resolvers 14R, 14L in order to detect the phases of the respective rotors 13R, 13L.
  • the vehicle E having the above-described configuration needs to control the rotation speed and output torque of the left and right front wheels 1R and 1L driven by the in-wheel motors 2R and 2L in response to a travel request such as straight traveling or turning. Therefore, based on the phase of each of the rotors 13R and 13L detected by the resolvers 14R and 14L and the travel request, current flows from the respective power storage devices 10R and 10L to the stators 15R and 15L via the inverters 9R and 9L.
  • the rotors 13R and 13L are configured to output torque.
  • the control device for the travel motor is the initial control when the switching device 16 is switched to supply current from the common inverter 9 to the in-wheel motors 2R, 2L.
  • the phase of 13L has shifted
  • the torque output from the in-wheel motor 2 is the direction in which the vehicle E moves forward. Is configured so that the left and right in-wheel motors 2R and 2L can be synchronized by passing a current through the stator 15 so as to be on the opposite side.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the in-wheel motor 2 and will be described by taking a two-pole rotor 13 as an example for convenience.
  • the direction in which the rotor 13 in the drawing rotates clockwise is the direction in which the vehicle E moves forward.
  • the torque output by the rotor 13 in the direction in which the vehicle E moves forward is positive torque, and the torque in the opposite direction is negative torque.
  • the output torque is 0 (zero) when the north pole of the rotor 13 is directed to the upper side or the lower side in the figure. In the case where it is directed to the right side, the negative torque is maximized. On the contrary, when it is directed to the left side, the positive torque is maximized. That is, the magnitude and direction of the output torque of the rotor 13 are determined by the position of the magnetic pole of the rotor 13 and the position of the magnetic field formed by the stator 15. FIG.
  • FIG. 5 shows the magnitude and direction of the torque output from the rotor 13 based on the relationship between the magnetic field and the position of the magnetic pole of the rotor 13, assuming that the S pole of the magnetic field of the stator 15 is formed on the upper side.
  • the output torque is a negative torque. Therefore, when the position of the N pole of the rotor 13 is a position shifted by 45 ° in the clockwise direction from the position of the magnetic field of the S pole formed on the stator 15 as shown in FIG. 6, the output torque becomes a negative torque.
  • the rotor 13 rotates counterclockwise without transmitting power to the front wheels 1 by the one-way clutch 12.
  • the vehicle E temporarily travels only by inertia or the rear wheel 3 drive, but since this control is performed in an extremely short time, the position of the rotor 13 can be determined while maintaining the travel performance.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 1, in which (a) shows the right in-wheel motor 2R and (b) shows the left in-wheel motor 2L.
  • the angle described below is 0 ° (zero) on the upper side shown in the figure, and the positive direction is the clockwise direction.
  • the left and right rotors 13R, 13R are not transmitted to the front wheels 1 by the one-way clutches 12R, 12L provided between the front wheels 1R, 1L and the in-wheel motors 2R, 2L.
  • the 13L phase can be aligned. Specifically, when the magnetic pole of the rotor 13 is at the position shown in FIG. 7, that is, the N pole position of the right rotor 13R is ⁇ 45 °, and the N pole position of the left rotor 13L is + 45 °. In this case, the S pole of the magnetic field formed by the stator 15 is formed between ⁇ 45 ° and ⁇ 135 °.
  • the phases of the left and right rotors 13R, 13L are synchronized. Thereafter, the in-wheel motor 2 is driven by normal control, so that the torque output from each in-wheel motor 2R, 2L and its direction can be determined.
  • the vehicle E can be matched and the running stability of the vehicle E can be maintained.
  • FIG. 9 shows a flowchart for explaining the above-described control.
  • the phases of the left and right rotors 13R and 13L are calculated by the resolvers 14R and 14L provided in the left and right in-wheel motors 2R and 2L, respectively (step S11).
  • step S12 if a positive determination is made in step S12, that is, if there is a deviation in the phase of the left and right rotors 13R, 13L, the stator 15 is determined from the phase of the left and right rotors 13R, 13L calculated in step S11. The position of the magnetic field to be formed is calculated and determined, the phases of the left and right rotors 13R and 13L are synchronized by the above-described method (step S13), and this routine is terminated once.
  • the left in-wheel motor 2L outputs a positive torque and the right in-wheel motor 2L.
  • the wheel motor 2R outputs a negative torque.
  • the position where the magnetic field is formed is specified according to the magnitude of the output torque required for the in-wheel motor 2L on the side that outputs positive torque. That is, the magnetic field formation position is determined based on the magnitude of the output torque within the region determined from the turning direction.
  • the turning direction is the right direction as described above and a high torque is required, a magnetic field is formed at the I position in FIG. 8, and when a low torque is required, the II position To form a magnetic field.
  • the position where the magnetic field is formed may be set as the C region when turning left.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining the control described above.
  • step S21 it is determined whether or not the traveling state of the vehicle E is turning (step S21). If a negative determination is made in step S21, that is, if the vehicle E is in a straight traveling state, the control proceeds to the above-described straight traveling control (step S22). Specifically, the phases of the left and right rotors 13R and 13L are synchronized by forming a magnetic field in the B region. On the other hand, if the determination in step S21 is affirmative, that is, if the vehicle is turning, it is determined whether the turning direction of the vehicle E is clockwise (step S23).
  • step S24 the region of the magnetic field formed by the stator 15 is defined as the A region (step S24). That is, when the vehicle is turning left, the region of the magnetic field formed by the stator 15 is determined as the region C (step S25). Further, the detailed position of the magnetic field formed by the stator 15 is determined in the region of Step S24 and Step S25 from the magnitude of the required moment required for turning of the vehicle E, and a magnetic field is formed at that position ( Step S26), this routine is once ended.
  • the travel motor control device is not limited to the above-described configuration. Therefore, although the above-described configuration does not transmit the negative torque by the one-way clutch 12, other clutches such as a meshing clutch, a wet type or a dry type clutch may be used.
  • the traveling motor control device synchronizes the left and right rotors 13R and 13L when the switching device 16 supplies current to the left and right in-wheel motors 2R and 2L by the common inverter 9.
  • a clutch is provided so that the torque is not transmitted to the front wheels 1 when a torque different from the torque required for each in-wheel motor 2R, 2L is output. That's fine.
  • the rotor 13 has two magnetic poles, but the rotor 13 may have many magnetic poles.
  • each in-wheel motor 2R, 2L corresponds to the traveling motor of the present invention
  • the inverters 9R, 9L correspond to the present invention. It corresponds to the current control means
  • the switching device 16 corresponds to the switching means of the present invention.
  • the torque required for traveling of the vehicle and the output torque of the traveling motor are different in the present invention means that a negative torque is output during straight traveling or the inner ring side is negative during turning. This corresponds to outputting torque.
  • the torque required for traveling of the vehicle is different from the output torque of the traveling motor” is not limited to the case where the output torque is a negative torque as in the configuration example described above. That is, when the clutch is a friction clutch or a meshing clutch, it is possible to selectively control the engagement or disengagement of the clutch, so the output torque may be a positive torque.
  • the magnetic field of the stator is formed in a region where the output torque of each motor is a negative torque during straight running, but if the clutch is a friction clutch or a mesh clutch, the clutch is released. Since no power is transmitted to the wheels, the output torque of the motor is not transmitted to the wheels even if the stator magnetic field is formed in any region. Therefore, the region where the output torque of each motor or any motor becomes a positive torque.
  • a positive magnetic torque may be output by forming a magnetic field.
  • the magnetic field of the stator when turning, the magnetic field of the stator was formed in a region where the output torque on the inner ring side becomes negative torque and the output torque on the outer ring side becomes positive torque, but in order to obtain turning force, the output torque on the outer ring side Therefore, if the clutch is a friction clutch or a meshing clutch, the magnetic field of the stator may be formed in a region where the output torque on the outer ring side is a positive torque. That is, if the clutch is released on the inner ring side, power is not transmitted to the wheel, so the magnetic field of the stator may be formed in a region where the output torque on the inner ring side becomes a positive torque.

Abstract

　車輪毎に設けられた複数の走行用モータの位相差を有効に利用して、単一の回転磁界によって各走行用モータを制御することのできる制御装置を提供する。　車輪１に対応して設けられて動力を伝達するモータ２が設けられるとともに、車輪１とモータ２との間にクラッチ１２が設けられ、各モータ２の電流制御を行う電流制御手段９がそれぞれ設けられている、走行用モータ２の制御装置において、一方の電流制御手段９による電流制御を遮断して他方の電流制御手段９によって各モータ２の電流制御を行うことを可能とする切替手段１６を備えるとともに、クラッチ１２は、各モータ２の電流制御を一方の電流制御手段９で行うように切替手段１６で切り替えて走行する場合にトルクの伝達を遮断するように構成されている。

Description

走行用モータの制御装置
　この発明は、車両に搭載されている走行用のモータを制御する装置に関し、特に車輪毎に設けられた複数の同期モータを制御する装置に関するものである。
　車両の動力源として、内燃機関と電動機とを備えたいわゆるハイブリッド車両や、電動機のみを備えたいわゆる電気自動車が開発されている。その中でも、左右の前輪あるいは左右の後輪もしくは全ての車輪のそれぞれに対応させて電動機を設けた車両が知られている。これらの車両は、左右の車輪にそれぞれ電動機を設けているので、左右のいずれか一方の電動機、あるいはそれらの電動機に電流を供給する電流供給装置に異常が生じて、駆動力を得られない場合には、車両走行性が悪化する可能性がある。
　特開平４－１４５８１０号公報には、左右の車輪にそれぞれ電動機を設け、かつそれらの電動機のそれぞれに設けられた電流供給装置により各電動機に電流を供給する車両において、電流供給装置のいずれか一方に異常が生じた場合に、その電流供給装置から電流を供給することを停止し、他方の電流供給装置により左右の電動機に電流を供給して、左右の車輪を駆動させる車両が記載されている。さらに、他の構成として、左右の電動機とそれぞれの電動機に連結された車輪との間にクラッチを設け、左右の電動機のいずれかに電流を供給する電流供給装置のいずれか一方に異常が生じた場合に、その異常が生じた電流供給装置を停止するとともに、クラッチを解放して走行安定性を維持する車両が記載されている。
　また、特開２００９－１４２０３６号公報には、前後それぞれの車輪に電動機を設けた車両において、車両の走行状態に応じて、前輪もしくは後輪のいずれか一方で駆動力を得る場合に、他方の電動機のいわゆる引き摺り損失を防止するために、電動機と車輪との間に一方の回転方向にのみ動力を伝達するいわゆるワンウェイクラッチを設けた車両が記載されている。
　特開平４－１４５８１０号公報に記載された車両は、左右輪のそれぞれに設けられた電動機に電流を供給する電流供給装置の一方に異常が生じた場合、その異常が生じた電流供給装置を停止させて、他の電流供給装置で左右の電動機に電流を供給することにより、左右の電動機を駆動させることができる。しかしながら、左右の電動機が同期モータである場合は、それぞれの電動機に設けられた電流供給装置で駆動しているので、左右の電動機のロータに位相のずれが生じている可能性がある。そのため、左右の電動機におけるロータの位相にずれがある状態で、共通の電流供給装置から電流を供給すると、回転磁界が単一であるために、左右の電動機の出力トルクに差が生じる可能性がある。
　この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、車輪毎に設けられた複数の走行用モータの位相差を有効に利用して、単一の回転磁界によって各走行用モータを制御することのできる制御装置を提供することを目的とするものである。
　上記の目的を達成するために、この発明は、車両における少なくとも二つの車輪に対応して設けられてそれらの車輪に動力を伝達する少なくとも二つの走行用モータが設けられるとともに、いずれか少なくとも一方の前記車輪と該一方の車輪に対応して設けられている走行用モータとの間に、トルクの伝達と遮断とを選択的に行うクラッチが設けられ、さらに前記各走行用モータ毎に設けられそれぞれの走行用モータの電流制御を行う少なくとも二つの電流制御手段が設けられている走行用モータの制御装置において、いずれか一方の前記電流制御手段による電流制御を遮断して他方の電流制御手段によって前記二つの走行用モータの電流制御を行うことを可能とする切替手段を備えるとともに、前記クラッチは、前記二つの走行用モータの電流制御を前記他方の電流制御手段で行うように前記切替手段で切り替えて走行する場合にトルクの伝達を遮断するように構成されていることを特徴とするものである。
　また、この発明は、上記の発明において、前記クラッチは、前記二つの走行用モータの電流制御を前記他方の電流制御手段で行うように前記切替手段で切り替えて前記二つの走行用モータにおけるロータの位相を揃える場合にトルクの伝達を遮断するように構成されていることを特徴とする走行用モータの制御装置である。
　さらに、この発明は、上記の発明において、前記クラッチは、前記二つの走行用モータの電流制御を前記他方の電流制御手段で行うように前記切替手段で切り替えて前記二つの走行用モータのそれぞれに要求されるトルクが異なる場合に要求されるトルクが低い方のトルクの伝達を遮断するように構成されていることを特徴とする走行用モータの制御装置である。
　そして、この発明は、上記いずれかの発明において、前記クラッチは、トルクを伝達する係合方向が一方向に限られるワンウェイクラッチを含むことを特徴とする走行用モータの制御装置である。
　この発明によれば、車両における少なくとも二つの車輪に対応して設けられてそれらの車輪に動力を伝達する少なくとも二つの走行用モータが設けられ、さらにそれらの走行用モータに対応してそれぞれの電流制御を行う少なくとも二つの電流制御手段が設けられているので、それぞれの車輪は独立して駆動させることができる。また、それらの電流制御手段の一方により各走行用モータの電流制御を行うことを可能とする切替手段が設けられているので、いずれか一方の電流制御手段の性能を維持あるいは性能の低下を抑制する場合など、一方の電流制御手段を使用しないで各走行用モータの電流制御を行うことができる。さらに、二つの走行用モータの電流制御を一方の電流制御手段で行うように切替手段で切り替えて走行する場合に、少なくとも一方の車輪とその車輪に対応した走行用モータとの間に設けられたクラッチによりトルクの伝達を遮断するように構成されているので、車輪毎の駆動トルク差を是正することもできる。したがって、単一の電流制御手段により各走行用モータの電流制御を行った場合でも、車両の走行安定性を維持することができる。
　また、この発明によれば、上記の効果に加えて、クラッチは、二つの走行用モータの電流制御を一方の電流制御手段で行うように切替手段で切り替えて二つの走行用モータにおけるロータの位相を揃える場合にトルクの伝達を遮断するように構成されていることを含むので、二つの走行用モータにおけるロータの位相を揃える場合に生じるトルクを車輪に伝達することがない。したがって、走行安定性を阻害せずに各走行用モータの位相を合わせることができる。
　さらに、この発明によれば、上記の効果に加えて、クラッチは、二つの走行用モータの電流制御を一方の電流制御手段で行うように切替手段で切り替えて二つの走行用モータのそれぞれに要求されるトルクが異なる場合に要求されるトルクが低い方のトルクの伝達を遮断するように構成されていることを含むので、それぞれの走行用モータに要求されるトルクの関係から一方の走行用モータのトルクを出力することによりトルクのバランスを維持して走行することができる。
　そして、この発明によれば、上記いずれかの効果に加えて、クラッチは、トルクを伝達する係合方向が一方向に限られるワンウェイクラッチを含むので、トルクの伝達を遮断する必要があるときは、走行用モータの出力トルクを動力が車輪に伝達されない方向に出力することにより、他のクラッチと同様の効果を得ることができる。また、クラッチをワンウェイクラッチとすることにより、クラッチ機構を簡素化することができる。
この発明に係る走行用モータの制御装置を説明するための概略図である。 この発明に係る走行用モータを搭載することのできる車両を説明するための概略図である。 その車両に搭載された切替装置を説明するための図である。 インホイールモータを説明するための断面図である。 ステータの磁界とロータの磁極の位置との関係によるロータが出力するトルクの大きさおよびその方向を示すグラフである。 ステータの磁界（Ｓ極）とロータの磁極（Ｎ極）との位相がずれている状態を示す断面図である。 図１における矢視VII-VII断面図である。 図７に示すロータの回転位置とステータが形成する磁界の位置との関係によるロータが出力するトルクの大きさおよびその方向を示すグラフである。 直進走行時における制御を説明するためのフローチャート図である。 旋回走行時における制御を説明するためのフローチャート図である。
　つぎにこの発明をより具体的に説明する。この発明に適用することのできる車両は、左右一対の各車輪毎に走行用モータが設けられたいわゆるインホイールモータを搭載した車両である。したがって、前後輪のいずれか一方の駆動力源が、内燃機関や電動機により駆動され、他方がインホイールモータにより駆動される車両でもよく、あるいは、前後輪の全ての車輪がインホイールモータで駆動されるいわゆる電気自動車でもよく、もしくは、前輪と後輪とのいずれか一方の車輪がインホイールモータに駆動させられ、他方の車輪は駆動力を必要としない従動輪である車両であってもよい。また、インホイールモータは、高効率のものが要求されるので、従来永久磁石型同期モータが使用されている。つまり、永久磁石が組み込まれたロータと、コイルが巻かれて、そのコイルに供給される電流により磁界を発生させるステータとを備えたモータである。したがって、車両が走行する場合は、出力されるトルクが最大となるようにロータの位相に基づいてステータに電流を流す。また、そのロータの位相は、このインホイールモータに設けられているレゾルバなどにより検出することができる。
　つぎにこの発明に適用することのできる車両Ｅをより具体的に図を参照しつつ説明する。図２は、この発明に適用することのできる車両Ｅを説明するための概略図である。まず、この車両Ｅの左右の前輪１Ｒ，１Ｌは上述したインホイールモータ２Ｒ，２Ｌと連結され駆動させられる。また、左右の後輪３Ｒ，３Ｌは、内燃機関であるエンジン４あるいはそのエンジン４と並列的もしくは直列的に連結された電動機５により駆動させられる。つまり、左右の後輪３Ｒ，３Ｌは、エンジン４や電動機５により生じた動力が、変速機６やギヤトレーン部７あるいはシャフト８などの従来知られている動力伝達装置を介して駆動させられる。
　そして、各インホイールモータ２Ｒ，２Ｌには、インバータ９Ｒ，９Ｌがそれぞれ電気的に接続されて設けられている。さらに、各インバータ９Ｒ，９Ｌのそれぞれには、蓄電装置１０Ｒ，１０Ｌが電気的に接続されている。したがって、インホイールモータ２には、蓄電装置１０から必要な電流がインバータ９を介して供給されて駆動させられる。なお、図１に、インホイールモータの制御装置を説明するための概略図を示す。
　また、インホイールモータ２と前輪１との間には、減速機１１が設けられている。さらに、その減速機１１と前輪１との間には、前進走行させる方向にインホイールモータ２から駆動トルクが出力された場合にのみ、前輪１に動力を伝達するワンウェイクラッチ１２が設けられている。つまり、インホイールモータ２の回転方向が、車両Ｅが前進走行する方向に回転する場合は前輪１に動力が伝達されるが、その反対に車両Ｅが後進走行する方向に回転する場合は前輪１に動力が伝達されないように構成されている。なお、各インホイールモータ２Ｒ，２Ｌには、それぞれのロータ１３Ｒ，１３Ｌの位相を検出するためにレゾルバ１４Ｒ，１４Ｌが設けられている。
　上述した構成の車両Ｅは、直進走行や旋回走行などの走行要求に応じて、インホイールモータ２Ｒ，２Ｌにより駆動させられる左右前輪１Ｒ，１Ｌの回転数や出力トルクを制御する必要がある。したがって、レゾルバ１４Ｒ，１４Ｌにより検出された各ロータ１３Ｒ，１３Ｌの位相と走行要求とに基づいて、それぞれの蓄電装置１０Ｒ，１０Ｌからインバータ９Ｒ，９Ｌを介して、ステータ１５Ｒ，１５Ｌに電流が流されて、各ロータ１３Ｒ，１３Ｌがトルクを出力するように構成されている。
　一方、インバータ９の性能を維持するためなど種々の目的により、各インホイールモータ２Ｒ，２Ｌに一方のインバータ９から電流を供給することができるように、インバータ９とインホイールモータ２との間には、切替装置１６が設けられている。つまり、一方のインバータ９Ｒに過電流が流れた場合や、インバータ９Ｒが過熱することにより性能が低下した場合などの不具合が生じた場合は、図３に示すように、そのインバータ９Ｒを停止させて電気的に切り離し、他方のインバータ９Ｌと各インホイールモータ２Ｒ，２Ｌとを並列的に接続して電流を供給する。なお、ここでは、左側に設けられたインバータ９Ｌにより、各インホイールモータ２Ｒ，２Ｌに電流を供給する場合について説明したが、その反対に右側に設けられたインバータ９Ｒにより、各インホイールモータ２Ｒ，２Ｌに電流を供給してもよい。
　しかしながら、単一のインバータ９から各インホイールモータ２Ｒ，２Ｌに電流を供給する場合には、左右のステータ１５Ｒ，１５Ｌに形成することのできる磁界の位置あるいは磁力は同一となるから、各ロータ１３Ｒ，１３Ｌの位相にずれがあると、左右前輪１Ｒ，１Ｌから出力されるトルクに差異が生じる。そのため、特に直進走行時には、各ロータ１３Ｒ，１３Ｌの位相が一致している必要がある。したがって、この発明に係る走行モータの制御装置は、切替装置１６により各インホイールモータ２Ｒ，２Ｌに共通のインバータ９から電流を供給するように切り替えられたときの初期制御として、左右のロータ１３Ｒ，１３Ｌの位相がずれている場合は、それぞれのロータ１３Ｒ，１３Ｌの位相を同期することができるように構成されている。
　つまり、各インホイールモータ２Ｒ，２Ｌと前輪１Ｒ，１Ｌとの間には、ワンウェイクラッチ１２Ｒ，１２Ｌが設けられているので、インホイールモータ２から出力されるトルクが、車両Ｅが前進する方向とは反対側となるように、ステータ１５に電流を流して、左右のインホイールモータ２Ｒ，２Ｌを同期させることができるように構成されている。
　この制御をより具体的に説明するために、まず、ロータ１３の回転位置とステータ１５により形成される磁界の位置との関係により、ロータ１３から出力されるトルクの大きさおよび方向の違いについて説明する。図４は、インホイールモータ２の断面図であり、便宜上、二極のロータ１３を例にあげて説明する。なお、図におけるロータ１３が時計回りに回転する方向が車両Ｅを前進させる方向とし、以下、車両Ｅが前進する方向にロータ１３が出力するトルクを正トルク、その反対方向のトルクを負トルクとする。ステータ１５により形成される磁界のＳ極が図における上側に形成された場合には、ロータ１３のＮ極が図における上側あるいは下側に向いている場合は、出力されるトルクは０（ゼロ）となり、右側に向いている場合は、負トルクが最大となり、それとは反対に、左側に向いている場合は、正トルクが最大となる。つまり、ロータ１３の磁極の位置とステータ１５により形成される磁界の位置とでロータ１３の出力トルクの大きさおよびその方向が定まる。なお、ステータ１５の磁界のＳ極が上側に形成されているとして、その磁界とロータ１３の磁極の位置との関係からロータ１３が出力するトルクの大きさおよびその方向を図５に示す。図５に示すように、ロータ１３のＮ極の位置が図４における上側から時計回り方向に下側までは、出力されるトルクが負トルクとなる。したがって、ロータ１３のＮ極の位置が図６に示すようにステータ１５に形成されたＳ極の磁界の位置から時計回り方向に４５°ずれた位置である場合は、出力トルクが負トルクとなるので、上述した構成の車両Ｅにおいては、ワンウェイクラッチ１２により前輪１に動力を伝達せずにロータ１３が反時計回りに回転する。その結果、車両Ｅは一時的に惰性もしくは後輪３駆動のみで走行するが、この制御は、極短時間で実施されるので走行性能は維持しつつ、ロータ１３の位置を定めることができる。
　つぎに車両Ｅが直進走行している場合に、左右のインホイールモータ２Ｒ，２Ｌを同期させる制御を説明する。図７は、図１における矢視VII-VII断面図であり、（ａ）は右側のインホイールモータ２Ｒを示し、（ｂ）は左側のインホイールモータ２Ｌを示す。なお、以下に説明する角度は、便宜上、図に示す上側を０°（ゼロ）とし、時計回り方向をプラス側とする。そして、左右のインホイールモータ２Ｒ，２Ｌの位相にずれが生じている場合は、左右のインホイールモータ２Ｒ，２Ｌのいずれも負トルクが出力される位置にステータ１５の磁界を形成する。つまり、負トルクを出力すると、各前輪１Ｒ，１Ｌと各インホイールモータ２Ｒ，２Ｌとの間に設けられたワンウェイクラッチ１２Ｒ，１２Ｌにより、そのトルクが前輪１に伝達されずに左右のロータ１３Ｒ，１３Ｌの位相を揃えることができる。具体的には、ロータ１３の磁極が図７に示す位置にある場合、すなわち右側のロータ１３ＲのＮ極の位置が－４５°で、かつ左側のロータ１３ＬのＮ極の位置が＋４５°である場合は、ステータ１５が形成する磁界のＳ極を－４５°から－１３５°の間に形成する。なお、左右の各ロータ１３Ｒ，１３Ｌが図７に示す位置にある場合に、その位置とステータ１５に磁界を発生させた位置との関係に応じて、図８に示すようにロータ１３の出力トルクの大きさおよびその方向が変わる。（Ａ）が右側のインホイールモータ２Ｒを示したものであり、（Ｂ）が左側のインホイールモータ２Ｌを示したものである。そのため、左右のインホイールモータ２Ｒ，２Ｌから出力されるトルクは、いずれも負トルクとなるので、ワンウェイクラッチ１２Ｒ，１２Ｌが設けられていることにより前輪１Ｒ，１Ｌに動力を伝達せずに、それぞれのロータ１３Ｒ，１３Ｌの位相を一致させることができる。その結果、左右のロータ１３Ｒ，１３Ｌの位相が同期するので、その後に、通常の制御によりインホイールモータ２を駆動させることで、それぞれのインホイールモータ２Ｒ，２Ｌから出力されるトルクおよびその方向を一致させることができて、車両Ｅの走行安定性を維持することができる。
　上述した制御を説明するためのフローチャートを図９に示す。まず、左右のインホイールモータ２Ｒ，２Ｌのそれぞれに設けられているレゾルバ１４Ｒ，１４Ｌにより、左右のロータ１３Ｒ，１３Ｌの位相を算出する（ステップＳ１１）。そして、ステップＳ１１で算出された左右のロータ１３Ｒ，１３Ｌの位相がずれているか否かが判定される（ステップＳ１２）。ステップＳ１２で否定的に判断された場合、すなわち左右のロータ１３Ｒ，１３Ｌの位相にずれがない場合は、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対にステップＳ１２で肯定的に判断された場合、すなわち左右のロータ１３Ｒ，１３Ｌの位相にずれがある場合は、ステップＳ１１で算出された左右のロータ１３Ｒ，１３Ｌの位相から、ステータ１５に形成する磁界の位置を算出して決定し、上述した方法により左右のロータ１３Ｒ，１３Ｌの位相を同期させて（ステップＳ１３）、このルーチンを一旦終了する。
　つぎに、車両Ｅが旋回走行をしている場合の制御例を説明する。車両Ｅが旋回走行をしている場合は、旋回方向の内周側の車輪と外周側の車輪とでは回転数が異なり、かつ各インホイールモータ２Ｒ，２Ｌに要求される出力トルクが異なる。つまり、外輪側の回転数と出力トルクは、内輪側よりも高回転および高トルクを要求される。したがって、車両Ｅが旋回走行中に、左右のインホイールモータ２Ｒ，２Ｌに共通のインバータ９から電流を供給するように切替装置１６により切り替えられた場合には、外輪側は正トルクを出力し、内輪側は負トルクを出力することにより、外輪側で旋回に必要なトルクを出力して、内輪側を空転させる。
　上述した制御を具体例を挙げて説明すると、図７に示す位置にロータ１３の磁極が位置している場合には、ステータ１５が形成する磁界の位置に応じて図８に示すようにロータ１３から出力されるトルクが変わる。したがって、各ステータ１５Ｒ，１５Ｌに電流を供給するインバータ９Ｒ，９Ｌが、切替装置１６により共通のインバータ９で各ステータ１５Ｒ，１５Ｌに電流を供給するように切り替えられたときに、例えば、車両Ｅが右に旋回している場合は、左側のインホイールモータ２Ｌが正トルクを出力し、右側のインホイールモータ２Ｒが負トルクを出力するようにステータ１５の磁界を形成すればよい。具体的には、図７の時計回り方向における１３５°から－１３５°の間すなわち図８におけるＡ領域に磁界を形成することにより、左側のインホイールモータ２Ｌは正トルクを出力し、右側のインホイールモータ２Ｒは、負トルクを出力する。さらに、正トルクを出力する側のインホイールモータ２Ｌに要求される出力トルクの大きさに応じて磁界を形成する位置を特定する。つまり、旋回方向から定まる領域内で、かつその領域内の出力トルクの大きさに基づいて磁界の形成位置を定める。上記のように旋回方向が右方向である場合で、かつ高トルクを要求されている場合には、図８におけるＩ位置に磁界を形成し、低トルクを要求されている場合には、II位置に磁界を形成する。なお、左旋回時には、磁界を形成する位置をＣ領域とすればよい。
　上述した制御を説明するためのフローチャートを図１０に示す。まず、車両Ｅの走行状態が旋回走行中か否かが判定される（ステップＳ２１）。ステップＳ２１で否定的に判断された場合、すなわち車両Ｅが直進走行状態の場合は、上述した直進走行時の制御に移行する（ステップＳ２２）。具体的には、Ｂ領域内に磁界を形成することにより、左右のロータ１３Ｒ，１３Ｌの位相を同期させる。それとは反対に、ステップＳ２１で肯定的に判断された場合、すなわち旋回走行中である場合には、車両Ｅの旋回方向が右回りか否かが判定される（ステップＳ２３）。ステップＳ２３で肯定的に判断された場合すなわち右旋回中である場合は、ステータ１５が形成する磁界の領域をＡ領域に定め、（ステップＳ２４）、それとは反対に否定的に判断された場合すなわち左旋回中である場合は、ステータ１５が形成する磁界の領域をＣ領域に定める（ステップＳ２５）。さらに、車両Ｅの旋回に要求される要求モーメントの大きさから、ステータ１５が形成する磁界の詳細な位置をステップＳ２４およびステップＳ２５の領域内で決定して、その位置に磁界を形成して（ステップＳ２６）、このルーチンを一旦終了する。
　上述した制御を行うことにより、各インホイールモータ２Ｒ，２Ｌに電流を供給するインバータ９Ｒ，９Ｌが切替装置１６により共通のインバータ９となったときに、左右のインホイールモータ２Ｒ，２Ｌの位相にずれが生じている場合でも、そのときの車両Ｅの走行要求あるいは走行安定性を維持することができる。
　なお、この発明に係る走行用モータの制御装置は上述した構成に限定されない。したがって、上述した構成は、ワンウェイクラッチ１２により負トルクを伝達させないものであったが、噛み合いクラッチや湿式あるいは乾式クラッチなど他のクラッチでもよい。つまり、この発明に係る走行用モータの制御装置は、切替装置１６により、共通のインバータ９で左右のインホイールモータ２Ｒ，２Ｌに電流を供給する場合に、左右のロータ１３Ｒ，１３Ｌを同期させるためにあるいは位相差を利用して走行するために、各インホイールモータ２Ｒ，２Ｌに要求されるトルクと異なったトルクを出力させる時に、前輪１にそのトルクを伝達しないようにクラッチが設けられていればよい。また、説明を簡素化するために、ロータ１３の磁極を二極としたが、多数の磁極を有したロータ１３でもよい。
　ここで、上述した各構成例と、この発明の構成との対応関係を説明すると、各インホイールモータ２Ｒ，２Ｌが、この発明の走行用モータに相当し、インバータ９Ｒ，９Ｌが、この発明の電流制御手段に相当し、切替装置１６が、この発明の切替手段に相当する。また、この発明の「車両の走行において要求されるトルクと走行用モータの出力トルクが異なる」とは、上述した構成例では、直進走行時に負トルクを出力すること、あるいは旋回走行時に内輪側が負トルクを出力することに相当する。
　なお、「車両の走行において要求されるトルクと走行用モータの出力トルクが異なる」とは、上述した構成例のように出力トルクが負トルクである場合に限定されない。つまり、クラッチが摩擦クラッチや噛み合いクラッチの場合は、クラッチを係合あるいは解放することが選択的に制御できるので、出力トルクが正トルクである場合でもよい。
　具体的には、上述した構成例では、直線走行時は、各モータの出力トルクが負トルクとなる領域にステータの磁界を形成したが、クラッチが摩擦クラッチや噛み合いクラッチの場合は、クラッチを解放すれば車輪に動力が伝達されないので、いずれの領域にステータの磁界を形成しても、モータの出力トルクは車輪に伝達されないので、各モータあるいはいずれかのモータの出力トルクが正トルクとなる領域に磁界を形成して正トルクを出力してもよい。さらに、旋回走行時は、内輪側の出力トルクが負トルクとなり、かつ外輪側の出力トルクが正トルクとなる領域にステータの磁界を形成したが、旋回力を得るためには外輪側の出力トルクを得られればよいので、クラッチが摩擦クラッチや噛み合いクラッチの場合は、外輪側の出力トルクが正トルクとなる領域にステータの磁界を形成すればよい。つまり、内輪側はクラッチを解放すれば車輪に動力が伝達させないので、内輪側の出力トルクが正トルクとなる領域にステータの磁界を形成してもよい。

Claims (4)

  1. 　車両における少なくとも二つの車輪に対応して設けられてそれらの車輪に動力を伝達する少なくとも二つの走行用モータが設けられるとともに、
    　いずれか少なくとも一方の前記車輪と該一方の車輪に対応して設けられている走行用モータとの間に、トルクの伝達と遮断とを選択的に行うクラッチが設けられ、
    　さらに前記各走行用モータ毎に設けられそれぞれの走行用モータの電流制御を行う少なくとも二つの電流制御手段が設けられている
    走行用モータの制御装置において、
    　いずれか一方の前記電流制御手段による電流制御を遮断して他方の電流制御手段によって前記二つの走行用モータの電流制御を行うことを可能とする切替手段を備えるとともに、
    　前記クラッチは、前記二つの走行用モータの電流制御を前記他方の電流制御手段で行うように前記切替手段で切り替えて走行する場合にトルクの伝達を遮断するように構成されている
    ことを特徴とする走行用モータの制御装置。
  2. 　前記クラッチは、前記二つの走行用モータの電流制御を前記他方の電流制御手段で行うように前記切替手段で切り替えて前記二つの走行用モータにおけるロータの位相を揃える場合にトルクの伝達を遮断するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の走行用モータの制御装置。
  3. 　前記クラッチは、前記二つの走行用モータの電流制御を前記他方の電流制御手段で行うように前記切替手段で切り替えて、前記二つの走行用モータのそれぞれに要求されるトルクが異なる場合に、要求されるトルクが低い方のトルクの伝達を遮断するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の走行用モータの制御装置。
  4. 　前記クラッチは、トルクを伝達する係合方向が一方向に限られるワンウェイクラッチを含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の走行用モータの制御装置。
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