JP2024104809A

JP2024104809A - 電動車

Info

Publication number: JP2024104809A
Application number: JP2023009174A
Authority: JP
Inventors: 知哉則本; Tomoya Norimoto; 信吾長井; Shingo Nagai
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2023-01-25
Filing date: 2023-01-25
Publication date: 2024-08-06
Also published as: US12071025B2; US20240246424A1; CN118386809A

Abstract

【課題】電動車を構成する部品を低減化することができる技術を提供する。
【解決手段】電動車は、第１の車輪を駆動する第１のモータと、第１の車輪とは異なる第２の車輪を駆動する第２のモータと、第１のモータに対して設けられた温度センサと、制御装置と、を備えている。制御装置は、温度センサによる検出信号に基づいて、第１のモータの温度を推定し、第１のモータの温度を、第１のモータの動作と第２のモータの動作との相対関係を示す情報に基づいて補正することで、第２のモータの温度を推定し、第１のモータの推定された温度に基づいて第１のモータの動作を制御し、第２のモータの推定された温度に基づいて第２のモータの動作を制御する。
【選択図】図２

Description

本明細書に開示の技術は、電動車に関する。

特許文献１に、第１の車輪を駆動する第１のモータと、第２の車輪を駆動する第２のモータと、第１のモータに対して設けられた第１の温度センサと、第２のモータに対して設けられた第２の温度センサと、制御装置と、を備える電動車が開示されている。制御装置は、第１の温度センサによる検出信号に基づいて、第１のモータの温度を推定し、第２の温度センサによる検出信号に基づいて、第２のモータの温度を推定し、第１のモータ温度に基づいて第１のモータの動作を制御し、第２のモータ温度に基づいて第２のモータの動作を制御する。

特開２０１０－２６８６４４号公報

特許文献１の電動車では、第１のモータ及び第２のモータの動作を制御するために、それぞれのモータ温度を推定するためのモータセンサが必要である。電動車において、電動車を構成する部品を低減化することが望まれている。

本明細書では、電動車を構成する部品を低減化することができる技術を提供する。

本技術の第１の態様では、電動車は、第１の車輪を駆動する第１のモータと、前記第１の車輪とは異なる第２の車輪を駆動する第２のモータと、前記第１のモータに対して設けられた温度センサと、制御装置と、を備えてもよい。前記制御装置は、前記温度センサによる検出信号に基づいて、前記第１のモータの温度を推定し、前記第１のモータの温度を、前記第１のモータの動作と前記第２のモータの動作との相対関係を示す情報に基づいて補正することで、前記第２のモータの温度を推定し、前記第１のモータの推定された温度に基づいて前記第１のモータの動作を制御し、前記第２のモータの推定された温度に基づいて前記第２のモータの動作を制御してもよい。

上記の構成によると、制御装置は、温度センサによる検出信号に基づいて推定された第１のモータ温度に基づいて第１のモータの動作を制御するとともに、第１のモータの温度を利用して推定された第２のモータ温度に基づいて第２のモータの動作を制御することができる。このため、電動車は、第２のモータ温度を推定するために、第２のモータに対して設けられた温度センサを備えていなくてもよい。従って、電動車を構成する部品を低減化することができる。

第２の態様では、上記第１の態様において、前記相対関係を示す情報は、前記第１のモータの要求駆動力に対する前記第２のモータの要求駆動力の割合を示す情報であってもよい。

要求駆動力とモータ温度との間には相関関係がある。従って、第１のモータの温度を、第１のモータの要求駆動力に対する第２のモータの要求駆動力の割合を示す情報に基づいて補正することで、第２のモータ温度を適切に推定することができる。

第３の態様では、前記第１の態様又は第２の態様において、前記相対関係を示す情報は、前記第１のモータの回転数に対する前記第２のモータの回転数の割合を示す情報であってもよい。

モータの回転数とモータ温度との間には相関関係がある。従って、第１のモータの温度を、第１のモータの回転数に対する第２のモータの回転数の割合を示す情報に基づいて補正することで、第２のモータ温度を適切に推定することができる。

第４の態様では、前記第１の態様から第３の態様のいずれか一つにおいて、前記相対関係を示す情報は、前記第１のモータのモータ負荷に対する前記第２のモータのモータ負荷の割合を示す情報であってもよい。

モータ負荷とモータ温度との間には相関関係がある。従って、第１のモータの温度を、第１のモータのモータ負荷に対する第２のモータのモータ負荷の割合を示す情報に基づいて補正することで、第２のモータ温度を適切に推定することができる。

電動車の概略を示す図である。温度推定処理のフローチャートである。フロントトルク制限値決定処理のフローチャートである。リアトルク制限値決定処理のフローチャートである。

（第１実施例）
（電動車２の構成）
図１に示すように電動車２は、フロントモータ１０と、リアモータ１２と、前輪１４と、後輪１６と、メインＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）１８と、モータＥＣＵ２０と、を備えている。電動車２は、電動の４輪駆動車である。なお、本明細書における電動車とは、車輪を駆動するモータを有する車両を広く意味する。例えば、電動車には、ハイブリッド車に加えて、バッテリ電動車、燃料電池車、プラグインハイブリッド車等が含まれる。

フロントモータ１０は、前輪ドライブシャフト２２を介して前輪１４に接続されている。フロントモータ１０は、前輪ドライブシャフト２２を介して前輪１４を駆動する。フロントモータ１０には、フロントモータ１０の回転数（以下では、「フロントモータ回転数」と記載する）を検出する回転数センサ１０ａと、フロントモータ１０のロータ（図示省略）のモータ回転角を検出するレゾルバ１０ｂと、が設けられている。

リアモータ１２は、後輪ドライブシャフト２４を介して後輪１６に接続されている。リアモータ１２は、後輪ドライブシャフト２４を介して後輪１６を駆動する。リアモータ１２には、リアモータ１２の回転数（以下では、「リアモータ回転数」と記載する）を検出する回転数センサ１２ａと、リアモータ１２のロータ（図示省略）の回転角を検出するレゾルバ１２ｂと、リアモータ１２に対して設けられた温度センサ１２ｃと、が設けられている。本実施例では、温度センサ１２ｃは、リアモータ１２のコイル（図示省略）のコイル温度ＴＲ１を検出するためのセンサである。なお、フロントモータ１０には、フロントモータ１０に対する温度センサが設けられていない。

メインＥＣＵ１８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備えたコンピュータを用いて構成されている。メインＥＣＵ１８は、外気温を検出する外気温センサ３０、電動車２が位置している路面の勾配を検出する勾配センサ３２、電動車２の車速を検出する車速センサ３４等と電気的に接続されている。メインＥＣＵ１８は、例えばユーザによるアクセル操作に応じて、必要駆動力を決定する。そして、メインＥＣＵ１８は、外気温、勾配、車速等に基づいて、必要駆動力を前輪要求駆動力と後輪要求駆動力とに分配する。そして、メインＥＣＵ１８は、前輪要求駆動力に対する後輪要求駆動力の割合を示す駆動力配分情報ＤをモータＥＣＵ２０に供給する。

モータＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備えたコンピュータを用いて構成されている。モータＥＣＵ２０は、回転数センサ１０ａ、１２ａ、レゾルバ１０ｂ、１２ｂ、及び、温度センサ１０ｃと電気的に接続されている。モータＥＣＵ２０は、メインＥＣＵ１８と通信可能に構成されている。モータＥＣＵ２０は、メインＥＣＵ１８から供給される駆動力配分情報Ｄを利用して、前輪要求トルクと後輪要求トルクとを算出する。そして、モータＥＣＵ２０は、フロントモータ１０の出力トルクが前輪要求トルクとなるように、フロントモータ１０に接続されているフロントインバータ（図示省略）の出力電流を制御する。モータＥＣＵ２０は、フロントモータ１０の出力トルクが後述するフロントトルク制限値を超えないように、フロントインバータの出力電流を制御する。また、モータＥＣＵ２０は、リアモータ１２の出力トルクが後輪要求トルクとなるように、リアモータ１２に接続されているリアインバータ（図示省略）の出力電流を制御する。モータＥＣＵ２０は、リアモータ１２の出力トルクが後述するリアトルク制限値を超えないように、リアインバータの出力電流を制御する。

（温度推定処理；図２）
図２を参照して、モータＥＣＵ２０によって実行される温度推定処理について説明する。温度推定処理は、後述するフロントモータ処理（図３参照）に利用されるフロントモータ１０の磁石温度ＴＦ２、及び、リアモータ処理（図４参照）に利用されるリアモータ１２の磁石温度ＴＲ２を推定するための処理である。

Ｓ１０において、モータＥＣＵ２０は、温度センサ１２ｃによる検出信号を利用して、リアモータ１２のコイル温度ＴＲ１を推定する。

Ｓ１２において、モータＥＣＵ２０は、Ｓ１０で推定されたリアモータ１２のコイル温度ＴＲ１を利用して、リアモータ１２の磁石温度ＴＲ２を推定する。モータＥＣＵ２０は、コイル温度ＴＲ１と磁石温度ＴＲ２との相関を示す温度モデル等を利用して、磁石温度ＴＲ２を算出する。即ち、モータＥＣＵ２０は、温度センサ１２ｃによる検出信号を利用して、磁石温度ＴＲ２を推定する。

Ｓ２０において、モータＥＣＵ２０は、駆動力配分情報Ｄを特定する。駆動力配分情報Ｄは、後輪要求駆動力に対する前輪要求駆動力の割合を示す情報である。前述したように、駆動力配分情報Ｄは、メインＥＣＵ１８からモータＥＣＵ２０へ供給される。

Ｓ２２において、モータＥＣＵ２０は、Ｓ１０で推定されたリアモータ１２の磁石温度ＴＲ２を、Ｓ２０で特定された駆動力配分情報Ｄに基づいて補正することで、フロントモータ１０の磁石温度ＴＦ２を推定する。具体的には、モータＥＣＵ２０は、磁石温度ＴＲ２に駆動力配分情報Ｄを乗算することによって、磁石温度ＴＦ２を算出する。

Ｓ３０において、モータＥＣＵ２０は、Ｓ２２が終了してから所定時間（例えば、１ｓｅｃ）が経過することを監視する。モータＥＣＵ２０は、所定時間が経過する場合に、Ｓ３０でＹＥＳと判断し、Ｓ１０に戻る。即ち、モータＥＣＵ２０は、所定時間が経過する毎に、Ｓ１０～Ｓ２２を実行する。

（フロントトルク制限値決定処理；図３）
図３を参照して、フロントトルク制限値を決定するフロントトルク制限値決定処理について説明する。

Ｓ５０において、モータＥＣＵ２０は、図２のＳ２２で推定されたフロントモータ１０の磁石温度ＴＦ２が、第１の所定温度よりも高いのか否かを判断する。モータＥＣＵ２０は、磁石温度ＴＦ２が第１の所定温度以下である場合（Ｓ５０でＮＯ）に、Ｓ５２に進み、磁石温度ＴＦ２が第１の所定温度よりも大きい場合（Ｓ５０でＹＥＳ）に、Ｓ５４に進む。

Ｓ５２において、モータＥＣＵ２０は、第１のトルク制限値をフロントトルク制限値として決定する。モータＥＣＵ２０は、Ｓ５２が終了すると、Ｓ５６に進む。

Ｓ５４において、モータＥＣＵ２０は、第１のトルク制限値よりも小さい第２のトルク制限値をフロントトルク制限値として決定する。モータＥＣＵ２０は、Ｓ５２が終了すると、Ｓ５６に進む。Ｓ５６は、図２のＳ３０と同様である。即ち、モータＥＣＵ２０は、所定時間が経過する毎に、Ｓ５０～Ｓ５４の処理を実行する。このような構成によると、フロントモータ１０の磁石温度ＴＦ２が比較的に高い場合に、フロントトルク制限値を小さくすることができる。即ち、フロントモータ１０のモータ負荷を制限することができる。このため、磁石温度ＴＦ２が高温になることを抑制することができ、フロントモータ１０の耐久性を向上させることができる。

（リアトルク制限値決定処理；図４）
図４を参照して、リアトルク制限値を決定するリアトルク制限値決定処理について説明する。

Ｓ７０において、モータＥＣＵ２０は、図２のＳ１２で推定されたリアモータ１２の磁石温度ＴＲ２が、第２の所定温度よりも高いのか否かを判断する。モータＥＣＵ２０は、磁石温度ＴＲ２が第２の所定温度以下である場合（Ｓ７０でＮＯ）に、Ｓ７２に進み、磁石温度ＴＲ２が第２の所定温度よりも大きい場合（Ｓ７０でＹＥＳ）に、Ｓ７４に進む。第２の所定温度は、第１の所定温度と同じでもよいし、異なっていてもよい。

Ｓ７２において、モータＥＣＵ２０は、第３のトルク制限値をリアトルク制限値として決定する。モータＥＣＵ２０は、Ｓ７２が終了すると、Ｓ７６に進む。

Ｓ７４において、モータＥＣＵ２０は、第３のトルク制限値よりも小さい第４のトルク制限値をリアトルク制限値として決定する。モータＥＣＵ２０は、Ｓ７２が終了すると、Ｓ７６に進む。Ｓ７６は、図２のＳ３０と同様である。即ち、モータＥＣＵ２０は、所定時間が経過する毎に、Ｓ７０～Ｓ７４の処理を実行する。このような構成によると、リアモータ１２の磁石温度ＴＲ２が比較的に高い場合に、リアトルク制限値を小さくすることができる。即ち、リアモータ１２のモータ負荷を制限することができる。このため、磁石温度ＴＲ２が高温になることを抑制することができ、リアモータ１２の耐久性を向上させることができる。

上述のように、電動車２は、後輪１６（「第１の車輪」の一例）を駆動するリアモータ１２（「第１のモータ」の一例）と、前輪１４（「第２の車輪」の一例）を駆動するフロントモータ１０（「第２のモータ」の一例）と、リアモータ１２に対して設けられた温度センサ１２ｃと、モータＥＣＵ２０（「制御装置」の一例）と、を備えている。モータＥＣＵ２０は、温度センサ１２ｃによる検出信号に基づいて、リアモータ１２の磁石温度ＴＲ２を推定し、磁石温度ＴＲ２を、リアモータ１２の動作とフロントモータ１０の動作との相対関係を示す情報に基づいて補正することで、フロントモータ１０の磁石温度ＴＦ２を推定し、磁石温度ＴＲ２に基づいてリアモータ１２の動作を制御し、磁石温度ＴＦ２に基づいてフロントモータ１０の動作を制御する。

上記の構成によると、モータＥＣＵ２０は、温度センサ１２ｃによる検出信号に基づいて推定された磁石温度ＴＲ２に基づいてリアモータ１２の動作を制御するとともに、磁石温度ＴＲ２を利用して推定された磁石温度ＴＦ２に基づいてフロントモータ１０の動作を制御することができる。このため、電動車２は、磁石温度ＴＦ２を推定するために、フロントモータ１０に対して設けられた温度センサを備えていなくてもよい。従って、電動車２を構成する部品を低減化することができる。

また、相対関係を示す情報は、リアモータ１２の後輪要求駆動力に対するフロントモータ１０の前輪要求駆動力の割合を示す駆動力配分情報Ｄである。要求駆動力と磁石温度との間には相関関係がある。従って、磁石温度ＴＲ２を、リアモータ１２の後輪要求駆動力に対するフロントモータ１０の前輪要求駆動力の割合を示す情報に基づいて補正することで、磁石温度ＴＦ２を適切に推定することができる。

（第２実施例）
本実施例の電動車２は、図２のＳ２０、Ｓ２２で実行される処理の内容が、第１実施例の電動車２と異なる。

図２のＳ２０において、モータＥＣＵ２０は、フロントモータ回転数とリアモータ回転数とを取得する。

Ｓ２２において、モータＥＣＵ２０は、Ｓ１０で推定されたリアモータ１２の磁石温度ＴＲ２と、Ｓ２０で取得されたフロントモータ回転数と、Ｓ２０で取得されたリアモータ回転数と、を利用して、フロントモータ１０の磁石温度ＴＦ２を推定する。モータＥＣＵ２０は、リアモータ回転数に対するフロントモータ回転数の割合を示す情報を算出し、磁石温度ＴＲ２を、当該情報に基づいて補正することで、磁石温度ＴＦ２を推定する。具体的には、磁石温度ＴＲ２に当該情報を乗算することによって、磁石温度ＴＦ２を算出する。

上述のように、本実施例において、相対関係を示す情報は、リアモータ１２のリアモータ回転数に対するフロントモータ１０のフロントモータ回転数の割合を示す情報である。モータ回転数と磁石温度との間には相関関係がある。従って、磁石温度ＴＲ２を、リアモータ回転数に対するフロントモータ回転数の割合を示す情報に基づいて補正することで、磁石温度ＴＦ２を適切に推定することができる。

（第３実施例）
本実施例の電動車２は、図２のＳ２０、Ｓ２２で実行される処理の内容が、第１実施例の電動車２と異なる。

図３のＳ２０において、モータＥＣＵ２０は、リアモータ１２のモータ負荷（以下では、「リアモータ負荷」）と、フロントモータ１０のモータ負荷（以下では、「フロントモータ負荷」）と、を特定する。モータＥＣＵ２０は、例えば、フロントインバータの出力電力に基づいてリアモータ負荷を特定し、リアインバータの出力電流に基づいてリアモータ負荷を特定する。

Ｓ２２において、モータＥＣＵ２０は、Ｓ１０で推定されたリアモータ１２の磁石温度ＴＲ２と、Ｓ２０で特定されたフロントモータ負荷と、Ｓ２０で特定されたリアモータ負荷と、を利用して、フロントモータ１０の磁石温度ＴＦ２を推定する。モータＥＣＵ２０は、リアモータ負荷に対するフロントモータ負荷の割合を示す情報を算出し、磁石温度ＴＲ２を、当該情報に基づいて補正することで、磁石温度ＴＦ２を推定する。具体的には、磁石温度ＴＲ２に当該情報を乗算することによって、磁石温度ＴＦ２を算出する。

上述のように、本実施例において、相対関係を示す情報は、リアモータ１２のリアモータ負荷に対するフロントモータ１０のモータ負荷の割合を示す情報である。モータ負荷と磁石温度との間には相関関係がある。従って、磁石温度ＴＲ２を、リアモータ負荷に対するフロントモータ負荷の割合を示す情報に基づいて補正することで、磁石温度ＴＦ２を適切に推定することができる。

以上、本明細書が開示する技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

（第１変形例）モータＥＣＵ２０は、図２のＳ２０において、所定期間（例えば、５ｓｅｃ間）における後輪要求駆動力の履歴、前輪要求駆動力の履歴を特定して、Ｓ２２において、後輪要求駆動力の履歴及び前輪要求駆動力の履歴を利用して、磁石温度ＴＦ２を算出してもよい。第２実施例、第３実施例についても、同様の構成を適用可能である。また、別の変形例では、モータＥＣＵ２０は、Ｓ２０において、所定期間における後輪要求駆動力の平均値、前輪要求駆動力の平均値を特定し、Ｓ２２において、後輪要求駆動力の平均値、前輪要求駆動力の平均値を利用して、磁石温度ＴＦ２を算出してもよい。第２実施例、第３実施例についても、同様の構成を適用可能である。

（第２変形例）モータＥＣＵ２０は、図２のＳ２０において、第１実施例～第３実施例のうちの２個以上の実施例における情報を取得し、Ｓ２２において、第１実施例～第３実施例のうちの２個以上の実施例における情報を利用して、磁石温度ＴＦ２を算出してもよい。

（第３変形例）フロントモータ１０に温度センサが設けられており、リアモータ１２に温度センサが設けられていなくてもよい。また、電動車２が、左前輪を駆動する左前輪モータと、右前輪を駆動する右前輪モータと、を備える場合、左前輪モータ及び右前輪モータのうちの一方のモータにのみ温度センサが設けられていてもよい。

（第４変形例）温度センサ１２ｃが、リアモータ１２の磁石温度ＴＦ２、リアモータ１２に近傍の温度、リアモータ１２に対応する減速機を流れるオイルの温度を検出するセンサであってもよい。

また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独で、あるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：電動車、１０：フロントモータ、１０ａ：回転数センサ、１０ｂ：レゾルバ、１０ｃ：温度センサ、１２：リアモータ、１２ａ：回転数センサ、１２ｂ：レゾルバ、１２ｃ：温度センサ、１４：前輪、１６：後輪、１８：メインＥＣＵ、２０：モータＥＣＵ、２２：前輪ドライブシャフト、２４：後輪ドライブシャフト、３０：外気温センサ、３２：勾配センサ、３４：車速センサ

Claims

第１の車輪を駆動する第１のモータと、
前記第１の車輪とは異なる第２の車輪を駆動する第２のモータと、
前記第１のモータに対して設けられた温度センサと、
制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記温度センサによる検出信号に基づいて、前記第１のモータの温度を推定し、
前記第１のモータの温度を、前記第１のモータの動作と前記第２のモータの動作との相対関係を示す情報に基づいて補正することで、前記第２のモータの温度を推定し、
前記第１のモータの推定された温度に基づいて前記第１のモータの動作を制御し、
前記第２のモータの推定された温度に基づいて前記第２のモータの動作を制御する、電動車。
前記相対関係を示す情報は、前記第１のモータの要求駆動力に対する前記第２のモータの要求駆動力の割合を示す情報である、請求項１に記載の電動車。
前記相対関係を示す情報は、前記第１のモータの回転数に対する前記第２のモータの回転数の割合を示す情報である、請求項１に記載の電動車。
前記相対関係を示す情報は、前記第１のモータのモータ負荷に対する前記第２のモータのモータ負荷の割合を示す情報である、請求項１に記載の電動車。