JP2005341701A - インホイールモータの温度検出装置およびインホイールモータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレーキ手段の制動部で生じる摩擦熱の影響も考慮して、精度良く、インホイールモータの温度を推定するインホイールモータの温度検出装置および精度良く推定された温度に基づくインホイールモータの適切な制御を行うインホイールモータ制御装置を提供する。
【解決手段】車輪２のホイールに組み付けられ、車輪２を回転させるインホイールモータ４と、ホイールに備え付けられ、車輪２の回転を制動する制動部を有するブレーキ手段３と、インホイールモータ４の作動態様とブレーキ手段３の作動態様に基づいてインホイールモータ４の温度を推定する温度検出手段とを備えるインホイールモータの温度検出装置とした。また、前記推定された温度が所定値以上の場合にインホイールモータ４に流す電流を低減する制御を行う制御手段を備えたインホイールモータ制御装置とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両におけるブレーキの作動を考慮してインホイールモータの温度検出を行うインホイールモータの温度検出装置およびインホイールモータ制御装置に関する。

特許文献１には、電気自動車に一定のクリープトルクを発生させるとともに、モータの過熱状態を予測し、クリープトルクを減少させるという技術が開示されている。
一方、近年では、電気自動車等のモータによって駆動される車両において、スペース効率の良さ、駆動力の伝達効率の高さから、駆動モータが各車輪に内蔵されているインホイールモータが採用されることがある。
特開平１１―８９０８号公報

ところで、インホイールモータは、車輪の内部もしくはその近傍に組み付けられている。そのため、構造的にブレーキ装置の制動部（ブレーキディスクやドラム）に非常に近い位置に設置されている。このブレーキ装置の制動部は、制動時に摩擦によって発熱する。その際、インホイールモータは、その配設位置の特徴から熱伝導によって制動部にて生じる摩擦熱の影響を受け易い。

そこで本発明は、ブレーキ装置の制動部で生じる摩擦熱の影響をも考慮して、精度良く、インホイールモータの温度を推定し得るインホイールモータの温度検出装置、および推定した温度に基づいたインホイールモータの制御を行うインホイールモータ制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係るインホイールモータの温度検出装置は、車輪のホイールに組み付けられ、前記車輪を回転させるインホイールモータと、前記ホイールに備え付けられ、前記車輪の回転を制動する制動部を有するブレーキ手段と、前記インホイールモータの作動態様と前記ブレーキ手段の作動態様に基づいて前記インホイールモータの温度を推定する温度検出手段とを備えることを特徴とする。
本温度検出装置によれば、インホイールモータのみならず、ブレーキ手段により生じる発熱も考慮してインホイールモータの温度を推定する。そのため、ブレーキ手段の発熱分を加味した精度の高い温度推定が可能となる。

また、前記温度検出手段は、前記インホイールモータの作動態様パラメータとして、少なくとも前記インホイールモータに流れる電流値と当該電流が流れる時間とを用いることが好ましい。

さらに、前記温度検出手段は、前記ブレーキ手段の作動態様パラメータとして、少なくとも前記ブレーキ手段の制動力と当該制動力が働く時間とを用いることが好ましい。

また、本発明に係るインホイールモータ制御装置は、車輪のホイールに組み付けられ、前記車輪を回転させるインホイールモータと、前記ホイールに備え付けられ、前記車輪の回転を制動する制動部を有するブレーキ手段と、前記インホイールモータの作動態様と前記ブレーキ手段の作動態様に基づいて前記インホイールモータの温度を推定する温度検出手段と、前記温度検出手段で推定した温度が予め設定した所定値以上になった場合に前記インホイールモータに流れる電流値を低減して前記インホイールモータの作動態様を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
本インホイールモータ制御装置によれば、インホイールモータの推定温度が、予め設定した所定値以上になった場合に、前記インホイールモータに流す電流値を低減する。その際、ブレーキ手段の作動態様も加味することで、インホイールモータの温度を精度良く推定でき、適切なインホイールモータの作動態様の制御が可能になる。

本発明に係るインホイールモータの温度検出装置によれば、インホイールモータ自身の作動態様のみならず、ブレーキ手段の作動態様も加味してインホイールモータの温度を推定する。そのため、ブレーキ手段が作動して発生する摩擦熱等の影響を加味した温度を推定でき、より精度の高い温度推定が可能になる。

また、本発明に係るインホイールモータ制御装置によれば、インホイールモータの推定温度が、予め設定した所定値以上になった場合に、前記インホイールモータに流す電流値を低減する。その際、ブレーキ手段の作動態様も加味してインホイールモータの温度を推定する。そのため、インホイールモータの温度を精度良く推定でき、適切なインホイールモータの作動態様の制御が可能になる。

以下、本発明に係る実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、図１は、本実施の形態に係るインホイールモータの温度検出装置およびインホイールモータ制御装置の概略構成図である。また、図２は、図１で示す車両の前部右側の車輪付近を拡大して示す模式的構造図であり、車輪を断面で示したものである。なお、この断面は、車輪を直径に沿って割った場合を想定している。

図１に示すように、本実施の形態に係るインホイールモータ４の温度検出装置（以下、単に温度検出装置という）及びインホイールモータ制御装置（以下、単にモータ制御装置という）は、車両Ａに搭載されている。
温度検出装置及びモータ制御装置は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１、インホイールモータ４、ブレーキ手段３を備えて構成されている。このＥＣＵ１は、車両装置全体の制御を行うものであり、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などを備えている。ＥＣＵ１は、インホイールモータ４の作動態様とブレーキ手段３の作動態様に基づいてインホイールモータ４の温度を推定する温度検出手段として機能する。また、ＥＣＵ１は、推定した温度が予め設定した所定値以上となった場合に、インホイールモータ４に流す電流値を低減してインホイールモータ４の作動態様を制御する制御手段として機能する。インホイールモータ４は、ホイール２１（図２参照）に組み付けられ、車両Ａの車輪２を回転させる車輪駆動手段として機能する。また、ブレーキ手段３は、ホイール２１（図２参照）に備え付けられ、車輪２の回転を制動する制動部３２を有しており、車輪２の回転を制動する車輪制動手段として機能する。

インホイールモータ４は、ＥＣＵ１に接続されている。インホイールモータ４にはＥＣＵ１からの制御信号に基づいた電流が入力される。この電流によってインホイールモータ４が作動し、車輪２を駆動する。この駆動に伴う負荷により、インホイールモータ４が発熱する。そのため、ＥＣＵ１は、インホイールモータ４に流れる電流値や電流が流れる時間を読み込み、インホイールモータ４の作動態様パラメータとして用いる。また、場合によっては、インホイールモータ４に流れる電流値を調整しインホイールモータ４の作動態様を制御する。

一方、ブレーキ手段３としては、例えば油圧ブレーキ装置が用いられる。ブレーキ手段３は、マスタシリンダ３１と制動部３２を備えて構成される。マスタシリンダ３１は、配管３３によって制動部３２に接続されている。マスタシリンダ３１でかけられた油圧は、配管３３を介して制動部３２に伝達される。その油圧の伝達によって制動部３２が車輪２を制動する。この制動の際に摩擦熱が生じる。摩擦熱は、熱伝導等によってインホイールモータ４の温度に影響を与える。そのため、ＥＣＵ１は、制動力と制動力が働く時間、例えば、マスタシリンダ３１又は制動部３２における油圧値と油圧がかけられた時間を読み込み、ブレーキ手段３の作動態様パラメータとして用いる。マスタシリンダ３１や制動部３２等には、圧力センサ１１が設けられている。圧力センサ１１はＥＣＵ１に接続されている。ＥＣＵ１は、圧力センサ１１からの出力値及び出力時間に基づいて油圧値と油圧がかけられた時間を読み込む。

図２を参照し、インホイールモータ４やブレーキ手段３の制動部３２の構造等について説明する。インホイールモータ４は、車輪２のホイール２１に組み付けられ、例えば、ホイール２１に内蔵されている。しかし、この組み付けられているという態様は、ホイール２１に内蔵されている場合のみに限定されず、ブレーキ手段３を作動した際の摩擦熱の影響を受ける位置に組み付けられる場合も含まれる。そのため、例えば、インホイールモータ４がホイール２１の近傍に配設される場合も含まれる。

ホイール２１は、タイヤ２２を取り付けるための略円筒状のリム部２１ａと、このリム部２１ａとハブ２１ｂとを連結するディスク部２１ｃを有している。ハブ２１ｂは、軸受け２１ｄを介してハブ支持部２１eに回動可能に支持されている。このハブ支持部２１eは、ステアリングナックル等に連結されている。

ハブ支持部２１eから車輪２の半径方向に向けてステータ支持アーム２１ｆが延びている。ステータ支持アーム２１ｆの先端には、モータステータ２１gが形成されている。モータステータ２１gは、半径方向外側に向けて延びている複数の磁極とこれに巻き付けられたコイル（図示省略）を備えている。モータステータ２１ｇは、リム部２１ａの内面に対して対向位置に配設されている。一方、リム部２１ａの内面には、永久磁石等が備え付けられ、モータロータ２１ｈが構成されている。モータステータ２１ｇのコイルに電流を流すと、モータステータ２１ｇに回転磁界が生じる。この回転磁界によってモータロータ２１ｈが回動し、車輪２を駆動する。

ブレーキ手段３では、運転者のブレーキペダルの踏み込みに応じてマスタシリンダ３１が作動する（図１参照）。すると、ホイール２１に備え付けられた制動部３２が車輪２に直接作用する。その結果、車輪２の運動エネルギーが摩擦熱エネルギーに変換され、制動が図られる。この制動部３２は、例えば、ホイール２１とともに回転するブレーキディスク３１ａと、ブレーキパッド３１ｃが備え付けられたブレーキキャリパ３１ｂを備えて構成されている。

ホイール２１のハブ２１ａには、ホイール２１とともに回転するブレーキディスク３１ａが固定されている。一方、ステータ支持アーム２１ｆには、ブレーキキャリパ３１ｂが固定されている。このブレーキキャリパ３１ｂ内のブレーキディスク３１ａと対向する位置には、ブレーキパッド３１ｃが備え付けられている。このブレーキパッド３１ｃが、ブレーキディスク３１ａに押し当てられ、車輪２を制動する。なお、車輪２を制動する制動力は、ブレーキ手段３のマスタシリンダ３１が作用して油圧がかかり、ブレーキパッド３１ａを押圧することによって生じる。

以上のように、インホールモータ４とブレーキ手段３の制動部３２とは、相互に関連し合う非常に緊密な構造内に組み付けられている。また、両者は、金属を中心とする各構造部材を通じて接触状態にある。そのため、インホールモータ４とブレーキ手段３の制動部３２とは、熱伝導等をし易い環境にある。このため、温度検出装置１（図１参照）において、ブレーキ手段３の発熱を加味して温度推定を行うことによって、インホイールモータ４の温度を精度良く推定することが可能になる。また、精度が良い温度の推定によってインホイールモータ４の適切な制御が可能となる。

次に、温度検出装置およびモータ制御装置の動作について図３を参照しつつ説明する。図３は、モータ制御装置の動作を示すフローチャートである。なお、モータ制御装置の動作は、温度検出装置で推定された温度を基礎に判断等がなされるものである。そのため、図３に基づき、主としてモータ制御装置の動作について説明する。なお、図３における一連の制御処理は、ＥＣＵ１により所定の時間おきに繰り返し実行される。

ステップ１０においては、ブレーキ手段３の制動力や制動力が働く時間、例えば、ブレーキ手段３の油圧値及び油圧がかけられた時間の読み込みが行われる。この読み込みは、例えば、圧力センサ１１の出力値及び出力時間に基づいて行われる。
ステップ１２においては、インホイールモータ４に流れる電流値及び電流が流れる時間の読み込みが行われる。なお、この読み込みは、例えば、ＥＣＵ１から出力された電流値及び電流出力時間に基づいて行われる。ステップ１４においては、外気温の読み込みが行われる。この読み込みは、例えば、図示しない温度センサの出力値に基づいて行われる。

ステップ１６においては、インホイールモータ４の温度Ｔの推定が行われる。この温度Ｔの推定は、インホイールモータ４の作動態様とブレーキ手段３の作動態様に基づいて行われる。ここで、ステップ１０において読み込まれた油圧及び油圧がかけられた時間は、ブレーキ手段３の作動態様パラメータとして用いられる。また、ステップ１２において読み込まれた電流値及び電流が流れる時間は、インホイールモータ４の作動態様パラメータとして用いられる。これらの各作動態様パラメータに基づき、温度Ｔの推定が行われる。例えば、各作動態様パラメータとステップ１４で読み込まれた外気温からマップによってインホイールモータ４の温度の演算が行われる。また、各作動態様パラメータや外気温を変数とする演算式からインホイールモータ４の温度の演算を行ってもよい。以上、インホイールモータ４の温度Ｔを推定するまでの一連の動作が、基本的に温度検出装置の動作と共通する。

ステップ１８においては、推定された温度Ｔ（以下、推定温度Ｔという）が予め設定された所定値Ｔ１（以下、設定値Ｔ１という）以上であるか否かが判断される。設定値Ｔ１は、予めＥＣＵ１に設定される温度である。例えば、インホイールモータ１が正常に機能する上限温度または効率的に駆動する上限温度等が、設定値Ｔ１として設定される。推定温度Ｔが設定値Ｔ１以上の場合にはステップ２０に移り、警告処理が行われる。警告処理は、インホイールモータ４の高温状態を警告する処理である。この警告処理は、例えば、インパネに配設された警報表示部や警報スピーカ等の出力部に警報情報が送られ、適宜のタイミングで画像や音が出力されることによって行われる。その際、ＥＣＵ１は、インホイールモータ４の高温状態を警告する警告手段として機能する。そして、ステップ２２では、インホイールモータ４に流れる電流値を低減する制御が行われる。その結果、インホイールモータ４の負荷が減り、インホイールモータ４の温度が下がる。その際、ＥＣＵ１は、インホイールモータ４に流れる電流値を低減してインホイールモータ４の作動態様を制御する制御手段として機能する。

電流値の低減制御について図４を参照して詳述する。図４は、推定温度Ｔとインホイールモータ４の抵抗値との対応を示すマップであり、ＥＣＵ１内に設定されている。なお、インホイールモータ４の抵抗値は、例えば、インホイールモータ４の駆動回路における抵抗値である。この抵抗値を大きくすることにより、インホイールモータ４に流れる電流値が小さくなる。この抵抗値の調整は、例えば、駆動回路内の可変抵抗器をアクチュエータが調整することによって行われる。図４の実線にて示すように、推定温度Ｔが高くなるほど、抵抗値の増加量が大きくなるように抵抗値が調整される。

ステップ１８において、推定温度Ｔが所定値Ｔ１未満の場合、もしくは、ステップ２２の処理が終了した場合には、一連の動作が終了する。なお、ステップ２０とステップ２２の動作は、前後が逆転しても良い。また、ステップ２０とステップ２２の動作は、平行して行うこともできる。

以上、本実施の形態に係る温度検出装置によれば、インホイールモータ４のみならず、ブレーキ手段３により生じる発熱も考慮してインホイールモータ４の温度が推定される。そのため、ブレーキ手段３の発熱分を加味した精度の良い温度Ｔの推定が可能となる。また、本実施の形態に係るモータ制御装置によれば、精度の良い温度Ｔの推定により、インホイールモータ４の適切な制御が可能となる。例えば、温度推定の精度が悪く、推定した温度Ｔが実際のインホイールモータ４の温度に対して高すぎれば、インホイールモータ４の駆動が頻繁に抑えられてインホイールモータ４の効率的な駆動が図れない。逆に、低すぎれば、インホイールモータ４の過負荷につながり好ましくない。しかし精度の良い温度Ｔの推定により、インホイールモータ４の作動効率を下げることなく、過負荷などの無理な駆動を防止して適切にインホイールモータ４の駆動制御を行うことができる。

なお、本発明は、これらの形態のみに限定されるものではない。例えば、ブレーキ手段３は、油圧ブレーキ装置以外のタイプのものを用いてもよい。つまり、ブレーキ手段３は、制動部３２を介して車輪２を制動できる形態であれば足りる。また、制動部３２もディスクブレーキタイプのみに限定されない。そのため、ドラムブレーキタイプその他の形態であっても良い。つまり、制動部３２は、摩擦によって車輪２の回転を制動する形態であれば足りる。また、ブレーキ手段３の作動態様パラメータとして用いられるパラメータも、油圧値や油圧がかけられる時間のみに限定されない。例えば、油圧等が働いていない時間を読み込み、外気への放熱による温度低下を考慮してもよい。
さらに、インホイールモータ４の作動態様パラメータも、インホイールモータ４に流れる電流値やその流れる時間のみに限定されない。例えば、他の要素（例えば、インホイールモータ４の抵抗値やインホイールモータのトルク等）を読み込み、インホイールモータ４の作動態様パラメータとして用いてもよい。

また、本実施の形態では、インホイールモータ４の温度を、本実施の形態に係る温度検出装置のみを用いて推定し検出する場合について説明した。しかし、インホイールモータ４の温度を直接測る温度センサを設け、この温度センサと本実施の形態に係る温度検出装置とを併用してインホイールモータ４の温度を検出してもよい。例えば、温度センサがインホイールモータ４の温度を繰り返し検出する場合、各検出の間に一定の無検出時間が生じる場合がある。この場合、無検出時間については、本実施の形態に係る温度検出装置を用いてインホイールモータ４の温度を推定する。これにより、インホイールモータ４の温度を連続的に検出することが可能となる。

さらに、本実施の形態で例示する車両Ａは、四輪駆動タイプであり、全車輪２にインホイールモータ４が組み付けられているが、前輪駆動タイプその他の形態に係る車両Ａであっても良い。

本発明の実施の形態に係るインホイールモータの温度検出装置及びインホイールモータ制御装置の概略構成図である。 図１で示す車両の前部右側の車輪付近を拡大して示す模式的構造図である。 図１のインホイールモータ制御装置の動作を示すフローチャートである。 図３のインホイールモータ作動態様制御処理に用いるマップである。

符号の説明

１・・ＥＣＵ、２・・車輪、２１・・ホイール、４・・インホイールモータ
３・・ブレーキ手段、３２・・制動部

Claims (4)

1. 車輪のホイールに組み付けられ、前記車輪を回転させるインホイールモータと、
   前記ホイールに備え付けられ、前記車輪の回転を制動する制動部を有するブレーキ手段と、
   前記インホイールモータの作動態様と前記ブレーキ手段の作動態様に基づいて前記インホイールモータの温度を推定する温度検出手段と、
   を備えることを特徴とするインホイールモータの温度検出装置。
2. 前記温度検出手段は、前記インホイールモータの作動態様パラメータとして、少なくとも前記インホイールモータに流れる電流値と当該電流が流れる時間とを用い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の温度検出装置。
3. 前記温度検出手段は、前記ブレーキ手段の作動態様パラメータとして、少なくとも前記ブレーキ手段の制動力と当該制動力が働く時間とを用い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の温度検出装置。
4. 車輪のホイールに組み付けられ、前記車輪を回転させるインホイールモータと、
   前記ホイールに備え付けられ、前記車輪の回転を制動する制動部を有するブレーキ手段と、
   前記インホイールモータの作動態様と前記ブレーキ手段の作動態様に基づいて前記インホイールモータの温度を推定する温度検出手段と、
   前記温度検出手段で推定した温度が予め設定した所定値以上になった場合に前記インホイールモータに流れる電流値を低減して前記インホイールモータの作動態様を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とするインホイールモータ制御装置。

Images