JP2004015989A - Brush motor for vehicle drive unit and its control method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前後輪の一方をエンジンで駆動し、他方をブラシモータで駆動する車両駆動装置に係り、特に、機能を有する車両駆動装置用ブラシモータ及びその制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
自動車には、4輪駆動車の駆動装置や始動時にエンジンを駆動するスタータのような、各種の減速機付電動機が組み込まれている。例えば、車両の前輪をエンジンにより駆動し、後輪を専用の発電機あるいはバッテリーからのエネルギーで直接駆動される直流電動機で駆動する4輪駆動車は、発進時に後輪の駆動力を増大させて発進力をアシストする機能があり、特に、雪路や凍結路面などの低μ路からの発進アシスト,段差,轍のある路面からの発進アシスト、あるいは低μ路連続登坂運転などに適している。前後輪の一方をエンジンで駆動し、他方をモータで駆動する車両駆動装置に用いられるモータ駆動装置は、例えば特開2000−318473号公報に記載されている。
【0003】
一方で前後輪の片方をエンジンで駆動し、他方をモータで駆動する車両駆動装置におけるモータの使われ方として、高出力を短時間で使う場合が多いため、モータの温度上昇も過渡的な応答になる。そのためモータを過温度から保護するためには、モータ保護用の温度センサを発熱源近傍に設置する必要があった。
【0004】
路面の状況など何らかの理由により電動機に過負荷がかかると、電動機のコイル等が設定された温度以上に発熱してしまうことになる。電動機の保護装置は、例えば次の▲1▼,▲2▼または▲3▼の様な電動機保護装置が採用されている。
▲1▼ フィールドコイル内に感熱素子を設け所定の温度になると、電動機の電源を
切るようにした電動機の保護装置、
▲2▼ 電源に接続したブラシを回転軸に取付けたコンミテータに接触させ、前記ブラシに接近してバイメタルスイッチを設け、ブラシの温度が所定値以上になったことを前記バイメタルスイッチにて検出して、前記電源を遮断するようにした電動機において、ブラシホルダの基板複数のブラシ保持枠をカシメ固着し、各ブラシ保持枠でブラシを保持し、複数あるブラシ保持枠のうち、一つのブラシ保持枠の外側にバイメタルスイッチ、あるいは感熱素子を固着し
た電動機保護装置(例えば、実開昭60−11654号公報,特開平2−
26253号公報参照)、
▲3▼ モータ保護用の温度センサ(サーミスタ)取付け構造として、ブラシホルタ部の貫通穴にサーミスタを挿入して固定する方法などがある(例えば特開平11−299177号公報)。また、ブラシの温度の測定箇所としてブラシの熱を熱伝導率の高い銅製のブラシリード線で測定する方法がある(例えば
特開平10−86831号公報)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前記▲1▼のような感熱素子をフィールドコイルの内部に埋め込むものでは、感熱素子の組付けが面倒であるため、電動機組立て時の作業性が悪く、しかも感熱素子の寸法も制限される。このため、感熱素子をフィールドコイルの表面に取付けることが考えられるが、フイールドコイルが巻線のため、製品によってフィールドコイルの寸法にばらつきがあり、全てのライン製品に対し、所定位置にバラツキなく取付けるのが困難である。また、フィールドコイルを支持するヨークに感熱素子を取付けると、ヨークは外気に接触しており、放熱が良いために、正確な熱情報を得ることができず、保護機能が損なわれるおそれがある。
【0006】
また車両の駆動装置として用いる際、前記▲2▼の電動機保護装置においては、電動機と入力電源間を遮断し、電動機は駆動力を発生しないが、電動機の回転子が車輪を含む外部力によって回されるとき、ブラシとコンミテータは接触しているため、ブラシとコンミテータ間の摩擦によりブラシの温度は更に上がるか、温度低下の速度が鈍くなり、過保護の機構となってしまう。また外部力によって回される状況が長時間に及んでしまうことから、ブラシ摩耗へと繋がってしまう。またスイッチ的に入力電源が遮断されることで、急激にモータの出力が無くなることで、車両駆動性に急激な変化を与えてしまう。
【0007】
また車両駆動装置用モータは、発進アシスト用に用いられるので高出力,短時間駆動となる。そのためモータの温度が過渡的に上昇する為、温度センサの取付け位置は発熱源である部分から離れると、実際の発熱温度に対する感応性が鈍くなってしまう。
【0008】
そのため前記▲3▼ブラシ保持器に貫通穴を設けブラシホルダ部の貫通穴にサーミスタを挿入して固定する方法では、ブラシを発熱源とすると、発熱源であるブラシから離れてしまうことで、ブラシ温度の感応性が鈍くなってしまう。またブラシリード線の端部に温度センサを組付ける方法も同様、ブラシから離れてしまうことで、ブラシ温度の感応性が鈍くなってしまう。
【0009】
更にはモータの発熱部であるブラシの温度を測定するために、ブラシに温度センサを埋め込み、またはブラシリード線に接着剤等にて固定する方法では、温度センサの取付作業性が悪く、また取付け箇所のバラツキによる測定温度の精度が悪かった。
【0010】
また前述したように本モータは発進アシスト用に用いられるため、短時間で高出力が要求される。連続作動時ではブラシの温度測定によりモータ保護を行う温度を規定することが可能であるが、短時間で大電流を通電するときには、応答遅れなく瞬時的にモータ温度を検知することは難しく、更には保護することが要とされる部分がブラシ近傍だけでなく、回転子の巻線及びワニスとなる。よって通電電流値と通電時間でのみ、モータ作動時間を規定する方法だと、繰り返し状態においてモータの現状温度を把握することが難しく、更には作動パターンを多数考慮しなくてはならないといった課題が生ずる。
【0011】
また時間規定でのみ瞬時的にモータへの入力を遮断してしまうと、車両走行中に急激なモータ駆動力変化が加わり、車両駆動性に対する急激な変化へと繋がる。
【0012】
そこで本発明は上記に鑑みなされたもので、その目的は、過渡的な発熱或いは連続作動時の発熱から保護できる車両駆動装置用ブラシモータ及びその制御方法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明では、車両の前輪或いは後輪のいずれか一方をエンジンで駆動し、他方をモータで駆動する車両駆動装置用ブラシモータであって、該車両駆動装置用ブラシモータの回転子に電力を供給するブラシと、外部からの電力を電源ラインを介して前記ブラシに接続するブラシホルダを備え、前記ブラシホルダにモータ温度測定用の温度センサを取付けるものである。この温度センサの検出値に基づき、モータ入力を制限することで、過渡的な発熱或いは連続作動時の発熱から車両駆動装置用ブラシモータを保護することができる。
【0014】
また、通電電流値と通電時間の組み合わせによりモータ入力を制限する第一の過温度保護ロジックと、温度センサからの出力信号を検出してモータ入力を制限する第二の過温度保護ロジックとを備えるものである。そして、瞬時的な電力供給にモータ発熱は前記第一の過温度保護ロジックで制限し、連続通電或いは繰り返し通電による発熱は前記第二の過温度保護ロジックで制限することで過渡的な発熱或いは連続作動時の発熱から車両駆動装置用ブラシモータを保護することができる。
【0015】
更に、モータの温度が過大となる前にモータへの入力電力を緩やかに制限し、モータ出力を緩やかに落とし、車両の駆動性に急激な変化を与えることのないように制御するものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、4輪駆動車両の駆動装置に適用した本発明の一実施の形態について、図面に沿って説明する。
【0017】
図1は、車両駆動装置の全体構造を示す図である。4輪駆動車両1の前輪3はエンジン2により、後輪4はその近傍に配置されたブラシ付き直流電動機5により、夫々駆動される。エンジンルーム内には通常の充電発電システムを行う第1の発電機7がエンジン2によりベルト駆動され、その出力がバッテリー8に蓄積される。又、この近傍にはエンジン2により同様にしてベルト駆動される第2の発電機9が配設されており、該電動機5とはボディアースによる一線式の電動機駆動用電源ライン10で電気的に接続される。ここで発電機9は該電動機5を駆動することを目的とするとバッテリーにて置き換えても可能であり、該バッテリーはバッテリー8を使用することも可能である。また該電動機5はボディアースによる一線式ではなく、二線式でも可能である。ブラシ付き直流電動機5は減速機及びクラッチ11を一体に備えるディファレンシャルギア12及びドライブシャフト13を介して後輪4の車軸に連結されている。クラッチ11が連結されると、ブラシ付き直流電動機5の出力軸がクラッチ11を介してディファレンシャルギア12に接続される。クラッチ11が外れると、ブラシ付き直流電動機5は後輪4側から切り離される。なおブラシ付き直流電動機5は正逆回転の切替えが容易であり、増減磁作用を行える直流分巻電動機、または他励直流電動機とすることで、車両前後進の切替えが容易となり、且つモータの出力可能範囲も広がる。14はマイクロコンピュータを備えた電動機駆動用コントローラであり、車速信号Sなどに基づいて第2の発電機9の出力電圧を最適に制御する信号とブラシ付き直流電動機5へ流入する最適アーマチャ電流を制御するための信号を生成し、第2の発電機9の出力を制御する。またブラシ付き直流電動機5の界磁巻線
29にバッテリー8から電動機駆動用コントローラ14にて制御された界磁電流を界磁用電源ライン20にて供給する。4輪駆動車1の前輪3及び後輪4の近傍には車速センサ15が設けられており、マイクロコンピュータを備えたABSコントロールユニット16において各車速センサ15の出力などに基づいて路面に摩擦係数μが演算され、μの値に応じた制動力が各車輪に対応するブレーキ17(制動装置)に付与されるように、ABSアクチュエータ18が作動する。一方、19はマイクロコンピュータを備え、エンジン2を制御するエンジンコントロールユニットである。またクラッチ11は、車速センサ15からの信号Sを取込み、必要に応じマイクロプロセッサ等で演算されオンオフ信号を生成して連結,遮断の状態を制御される。またブラシ付き直流電動機5から温度センサライン
21が出ており、ブラシ付き直流電動機5に取付けられた温度センサからの信号tは電動機駆動用コントローラ14へと送信される。
【0018】
またモータに入力される電流は、電流センサ6により検知され、電動機駆動用コントローラ14へと送信される。
【0019】
図2は図1で示した4輪駆動車の駆動装置に用いられるブラシ付き直流電動機5の断面図である。この電動機5のケーシングは、ヨーク22と、このヨーク
22の両側に配置されるブラケット23,24とで構成されこれら三者22,
23,24はスルーボルト25で締め付けて一体化される。電動機5はそのブラケット23のボルト取付け穴26に図示しない締め付けボルトを挿入して所望の位置に固定するようになっている。回転軸27はアーマチャコア28が設けられ、ヨーク22の内側には、界磁巻線29が巻かれたポールコア30が、ヨーク
22に穿たれたボルト穴に外側から通したボルト31で締付固定されている。アーマチャ32の軸受33側の回転軸27にはコンミテータ34が設けられ、このコンミテータ34に、ブラシホルダ39内のブラシ38がブラシ押しバネ46にて付勢されて接触している。
【0020】
図3はサーミスタ37をネジの切られた金属ケース35に封入したネジ一体式サーミスタ45の詳細図である。このネジ一体式サーミスタ45を温度センサとして車両駆動装置用ブラシモータに適用する。図4はブラシホルダ39に図3で示したネジ一体式サーミスタ4を取付けた構造図である。ブラシホルダ39は、1枚金属板のプレス加工により形成されたタンシ台部分をもっている。タンシ台にはネジ穴加工が施されており、またサーミスタ37が封入された金属ケース
35の外側にもネジ加工が施されているため、サーミスタ37はこのタンシ台部分に容易にかつ、ばらつきを少なく取付けることが可能である。またこのタンシ台部分には、ブラシリード線40に結合されたターミナル,ブラシリード線40,ワタリ線43,スプリングワッシャー,ネジ一体式サーミスタ45の順番に取付けてあり、金属ケース35内に封入されたサーミスタ37で感度良く熱を検出するためには、タンシ台に施されるネジの高さ,ワッシャー,タンシ等により金属ケース35のサーミスタ37が封入されている部分を被うようなもの構造となっている。またブラシリード線40とワタリ線43を一体化することで、更に作業性が改善される。ブラシ38の花火整流によりブラシ先端で発生した熱は、ブラシ38,ブラシリード線40を通ってネジ一体式サーミスタ45で検知される。さらにはブラシホルダプレート41に取付けられた、ブラシホルダ39及びタンシ台部分はプレス成形にて一体化された金属板のため、発熱源であるブラシ
38,ブラシホルダ39及びタンシ台がメタル接触となり、更なる熱伝導性向上が図れる。更にはネジ一体式サーミスタ45による取付け構造は、ネジ加工の施された金属ケース35内部に熱伝導を高める為に樹脂36等により金属ケース
35内部を密封し、接着剤等でサーミスタ37を固定したものである。更なる高熱伝導性を持たせる為には、金属ケース及びブラシホルダ39を銅,アルミを用いることが望ましい。
【0021】
またネジ一体式サーミスタ45を取付ける位置は、電気的に正となるブラシ
38のケースとなっている。これは正側のブラシホルダ39の下にはブラシホルダ39のベース部分と電気的に絶縁するために、絶縁板42が挟まれている。金属に比べ熱伝導性の低い絶縁板42を挟むことで、正側のブラシホルダ39の熱は、金属接触した負側のブラシホルダに比べ熱が逃げ難い構造となる。故に温度センサを正側に配置することで、ブラシ周囲の正確な蓄熱をより検知し易い構造となっている。
【0022】
またブラシ38が摩耗して短くなると、ブラシ38による熱抵抗,容量が少なくなり、初期時より温度上昇が速く検知されるので、ブラシ38の寿命検出にも適用できる。
【0023】
また図5はモータ温度保護ロジックにおけるフローチャートである。電動機駆動用コントローラ14は、4WD駆動が必要か否か判断し、サーミスタ37からの温度信号が規定値以下であるかの確認を行う。ここでモータが何回も繰り返し作動または長時間連続作動された直後にはモータの温度が高い状態であることから、4WDモードに入っても即座に温度フェールに入ってしまうため、ある程度モータ温度が下がってから、4WDモードを再開させる為である。4WD駆動させる為にモータ作動させ、モータ通電電流を電流センサ6にて検出し規定電流以上であれば、通電時間をカウントし規定時間を超えた時、モータへの入力を制限していく。図6は温度保護動作時の特性図を示し、通電電流と通電時間の関係が示されている。この特性図は例えば、電機子巻線及びワニス部分の耐熱温度から決定し、モータに入力される電流値が図5で規定された時間以上になるモータの入力を制限するものである。電流センサにて検出した電流値が規定電流値以下であれば、サーミスタ37の温度を検出し、サーミスタ温度が1次規定値を超えたらモータ入力を制限する。制限された入力にてサーミスタ温度が更なる上昇を続け、2次規定値以上になったら、モータへの入力をOFFとしシステムを作動させないようにする。ここで1次規定値とはモータの各部位における耐熱温度に対し余裕を持たせた値を設定しておき、2次規定値はモータの各部位の耐熱温度を設定しておく。図7は、ブラシ温度,コンミテータ温度及びブラシリード線温度の経時的特性を示す。例えば、モータ連続作動時において、モータ内で温度上昇が激しい部分はブラシ整流火花によるブラシ38、及びブラシ38と接するコンミテータ34であることがわかる。更にはコンミテータ34が樹脂成形された部品とすると、耐熱性が低いのはコンミテータ内の樹脂であると仮定する。ここでコンミテータ内の樹脂の耐熱温度が180℃とすると、上記に上げた1次規定値は150℃とし、2次規定値は170℃と耐熱温度より低い値にて規定値を設定してモータの耐熱保護を行う。ここで上記規定値はコンミテータ温度を直接測定していない為、ロジックの精度を向上させる為に、実験段階にて、コンミテータ34とサーミスタ設置部の相関性を取っておくことが望ましい。
【0024】
またここでモータの作動状態が、通電電流と時間の関係及びサーミスタ37における1次規定値の保護ロジックに入った際に、直ちにモータ入力を遮断せず、緩やかに落としていく、または段階的に落としていくことで、モータの出力変化を緩やかに変化させることができ、車両駆動性に急激な変化を与えることなく、モータの温度保護が可能となる。
【0025】
本システムにおいてモータの内部温度は、温度センサによる検知と、通電電流−通電時間組み合わせによる温度推定の2重系での保護システムによって行われている。
【0026】
以上述べたように本発明の一実施の形態では、エンジンで駆動される車輪とは異なる方向の車輪を駆動する車両駆動装置用ブラシモータに対し、ネジ一体式温度センサを用いることで、モータ内部温度の発熱源であるブラシ近傍に、温度センサを容易に且つばらつき少なく配置できることが可能となる。また温度センサの取付け部をブラシと金属接触したブラシホルダに取付けることで、より正確なブラシ温度の推定が可能となる。更には温度センサ取付け位置をブラシホルダとブラシホルダプレートとの間に絶縁材を挟んでいる正側にすることで、負側に比べブラシ温度の逃げを少なくし、より正確なブラシ温度の推定が可能となる。また温度センサによるモータ温度検知だけでなく、通電電流と通電時間の組み合わせによりモータ入力を制限することで、1つのセンサだけで、2系統のモータ過温度保護システムを持つことができる。また瞬時的な電力供給によるモータ発熱は、通電電流値と通電時間の組み合わせによりモータ入力を制限する過温度保護ロジックにて制限され、連続通電並びに繰り返し通電による発熱は、サーミスタセンサからの出力信号を検出してモータ入力を制限することで、より正確なモータの耐熱温度までモータを使用することができる。またモータの入力を徐々にまたは段階的に少なくしていくことで、車両の駆動性に急激な変化を与えることなくモータの温度保護を可能としている。
【0027】
【発明の効果】
過渡的な発熱及び連続作動時の発熱から保護できる車両駆動装置用ブラシモータ及びその制御方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】車両駆動装置の全体構造を示す図。
【図2】図1で示した4輪駆動車の駆動装置に用いられるブラシ付き直流電動機の断面図。
【図3】ネジ一体式サーミスタ詳細図。
【図4】ネジ一体式サーミスタ取付け構造図。
【図5】モータ温度保護ロジックにおけるフローチャート。
【図6】温度保護動作時の特性図。
【図7】ブラシ温度,コンミテータ温度及びブラシリード線の経時的特性図。
【符号の説明】
1…車両、2…エンジン、3…前輪、4…後輪、5…ブラシ付き直流電動機、6…電流センサ、7…第1の発電機、8…バッテリー、9…第2の発電機、10…電動機駆動用電源ライン、11…クラッチ、12…ディファレンシャルギア、13…ドライブシャフト、14…電動機駆動用コントローラ、15…車速センサ、16…ABSコントロールユニット、17…ブレーキ、18…ABSアクチュエータ、19…エンジンコントロールユニット、20…界磁用電源ライン、21…温度センサライン、22…ヨーク、23…フロントブラケット、24…リアブラケット、25…スルーボルト、26…ボルト取付け穴、27…回転軸、28…アーマチャコア、29…界磁巻線、30…ポールコア、31…ボルト、32…アーマチャ、33…軸受、34…コミテータ、35…金属ケース、36…樹脂、
37…サーミスタ、38…ブラシ、39…ブラシホルダ、40…ブラシリード線、41…ブラシホルダプレート、42…絶縁板、43…ワタリ線、44…サーミスタリード線、45…ネジ一体式サーミスタ、46…ブラシ押しバネ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle drive device in which one of front and rear wheels is driven by an engine and the other is driven by a brush motor, and more particularly to a brush motor for a vehicle drive device having functions and a control method thereof.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Various types of electric motors with a reduction gear, such as a drive device of a four-wheel drive vehicle and a starter that drives an engine at the time of starting, are incorporated in an automobile. For example, in a four-wheel drive vehicle in which the front wheels of a vehicle are driven by an engine and the rear wheels are driven by a dedicated generator or a DC motor directly driven by energy from a battery, the driving force of the rear wheels is increased at the time of starting. It has a function of assisting the starting force, and is particularly suitable for starting assist on a low μ road such as a snowy road or a frozen road, starting assist on a stepped or rutted road, or continuous climbing operation on a low μ road. A motor drive device used in a vehicle drive device in which one of the front and rear wheels is driven by an engine and the other is driven by a motor is described in, for example, JP-A-2000-318473.
[0003]
On the other hand, high output is often used in a short period of time in a vehicle drive system in which one of the front and rear wheels is driven by an engine and the other is driven by a motor. become. Therefore, in order to protect the motor from over-temperature, it is necessary to install a motor protection temperature sensor near the heat source.
[0004]
If the motor is overloaded for some reason, such as the condition of the road surface, the coil and the like of the motor will generate heat above the set temperature. As a motor protection device, for example, the following motor protection devices (1), (2) and (3) are employed.
{Circle around (1)} A protection device for a motor, in which a thermosensitive element is provided in a field coil to turn off the power of the motor when a predetermined temperature is reached,
(2) A brush connected to a power supply is brought into contact with a commutator attached to a rotating shaft, a bimetal switch is provided in proximity to the brush, and when the temperature of the brush reaches a predetermined value or more is detected by the bimetal switch. In the electric motor configured to cut off the power, the plurality of brush holding frames of the substrate of the brush holder are fixed by caulking, and the brush is held by each brush holding frame. A motor protection device having a bimetal switch or a heat-sensitive element fixed to the outside (for example, Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 60-11654,
No. 26253),
{Circle around (3)} As a mounting structure of a temperature sensor (thermistor) for protecting the motor, there is a method of inserting a thermistor into a through hole of a brush holter and fixing the same (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-299177). There is also a method of measuring the brush heat with a copper brush lead wire having high thermal conductivity as a measurement point of the brush temperature (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-86831).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of embedding the heat-sensitive element inside the field coil as described in (1) above, the assembling of the heat-sensitive element is troublesome, so that the workability at the time of assembling the motor is poor and the size of the heat-sensitive element is limited. For this reason, it is conceivable to mount the heat-sensitive element on the surface of the field coil.However, since the field coil is wound, the dimensions of the field coil vary depending on the product, and the field coil is mounted at a predetermined position on all line products without variation. Is difficult. Further, when the heat-sensitive element is attached to the yoke supporting the field coil, the yoke is in contact with the outside air, and the heat radiation is good, so that accurate heat information cannot be obtained and the protection function may be impaired.
[0006]
Further, when used as a drive device for a vehicle, the motor protection device of (2) shuts off the connection between the motor and the input power source, and the motor does not generate a driving force, but the rotor of the motor is rotated by an external force including the wheels. At this time, since the brush and the commutator are in contact with each other, the brush temperature further rises due to friction between the brush and the commutator, or the speed of the temperature decrease becomes slow, resulting in an over-protection mechanism. In addition, since the condition of being turned by an external force extends for a long time, it leads to abrasion of the brush. In addition, when the input power is cut off as a switch, the output of the motor is suddenly lost, thereby causing a drastic change in vehicle drivability.
[0007]
In addition, the motor for the vehicle driving device is used for starting assistance, so that it has a high output and a short driving time. Therefore, since the temperature of the motor rises transiently, if the mounting position of the temperature sensor is away from the portion that is the heat source, the sensitivity to the actual heat temperature becomes dull.
[0008]
Therefore, in the method of (3), in which the brush holder is provided with a through hole and a thermistor is inserted into the through hole of the brush holder and fixed, the brush is separated from the brush which is a heat source when the brush is used as a heat source. Sensitivity of temperature becomes dull. Similarly, in the method of attaching a temperature sensor to the end of the brush lead wire, the sensitivity to the brush temperature is reduced by separating from the brush.
[0009]
Furthermore, in order to measure the temperature of the brush, which is the heat generating part of the motor, a method of embedding the temperature sensor in the brush or fixing it to the brush lead wire with an adhesive or the like, the workability of mounting the temperature sensor is poor. The accuracy of the measured temperature was poor due to variations in the location.
[0010]
Further, as described above, since this motor is used for starting assistance, a high output is required in a short time. At the time of continuous operation, it is possible to regulate the temperature at which the motor is protected by measuring the temperature of the brush.However, when a large current is supplied in a short time, it is difficult to instantaneously detect the motor temperature without a response delay. The parts which need to be protected are not only the vicinity of the brush but also the windings and varnish of the rotor. Therefore, if the motor operation time is defined only by the current value and the current supply time, it is difficult to grasp the current temperature of the motor in a repetitive state, and furthermore, it is necessary to consider many operation patterns. .
[0011]
Further, if the input to the motor is momentarily interrupted only by the time regulation, a sudden change in the motor driving force is added during the running of the vehicle, which leads to a sudden change in the vehicle driveability.
[0012]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a brush motor for a vehicle drive device and a control method thereof that can protect against transient heat generation or heat generation during continuous operation.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a brush motor for a vehicle drive device in which one of a front wheel and a rear wheel of a vehicle is driven by an engine, and the other is driven by a motor. And a brush holder for connecting external power to the brush via a power line, and a temperature sensor for measuring motor temperature is attached to the brush holder. By limiting the motor input based on the value detected by the temperature sensor, the brush motor for a vehicle drive device can be protected from transient heat generation or heat generation during continuous operation.
[0014]
Also provided is a first over-temperature protection logic that limits the motor input by a combination of the energizing current value and the energizing time, and a second over-temperature protection logic that detects the output signal from the temperature sensor and limits the motor input. Things. The motor heat generation is limited to the instantaneous power supply by the first over-temperature protection logic, and the heat generation due to continuous energization or repeated energization is limited by the second over-temperature protection logic, so that transient heat generation or continuous heat generation is achieved. The brush motor for a vehicle drive device can be protected from heat generated during operation.
[0015]
Further, the input power to the motor is gently limited before the temperature of the motor becomes excessive, the motor output is gently reduced, and control is performed so as not to cause a drastic change in the driveability of the vehicle.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention applied to a drive device of a four-wheel drive vehicle will be described with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 is a diagram illustrating the overall structure of the vehicle drive device. The
[0018]
The current input to the motor is detected by the current sensor 6 and transmitted to the
[0019]
FIG. 2 is a sectional view of the brushed DC motor 5 used in the drive device of the four-wheel drive vehicle shown in FIG. The casing of the electric motor 5 includes a
23 and 24 are integrated by tightening with a through
[0020]
FIG. 3 is a detailed view of a screw-integrated
[0021]
The position where the screw-integrated
[0022]
When the
[0023]
FIG. 5 is a flowchart in the motor temperature protection logic. The
[0024]
In addition, when the operation state of the motor enters the protection logic of the relation between the energizing current and time and the primary specified value in the
[0025]
In this system, the internal temperature of the motor is detected by a temperature sensor and a protection system in a dual system of estimating a temperature by a combination of a conduction current and a conduction time.
[0026]
As described above, in one embodiment of the present invention, a screw-integrated temperature sensor is used for a brush motor for a vehicle drive device that drives wheels in a direction different from the direction of wheels driven by an engine. The temperature sensor can be easily arranged with little variation in the vicinity of the brush which is the heat source of the temperature. Further, by attaching the attachment portion of the temperature sensor to the brush holder in metal contact with the brush, it is possible to more accurately estimate the brush temperature. Furthermore, by setting the temperature sensor mounting position on the positive side where the insulating material is sandwiched between the brush holder and the brush holder plate, the escape of the brush temperature is reduced compared to the negative side, and a more accurate estimation of the brush temperature is possible. It becomes possible. In addition to the motor temperature detection by the temperature sensor, the motor input is restricted by the combination of the energizing current and the energizing time, so that a two-system motor over-temperature protection system can be provided with only one sensor. Motor heat generated by instantaneous power supply is limited by the over-temperature protection logic that limits the motor input according to the combination of the energizing current value and energizing time.Heat generated by continuous energization and repeated energization generates an output signal from the thermistor sensor. By detecting and limiting the motor input, the motor can be used up to a more accurate motor heat resistant temperature. Also, by gradually or stepwise reducing the input of the motor, the temperature of the motor can be protected without abrupt change in the driveability of the vehicle.
[0027]
【The invention's effect】
A brush motor for a vehicle drive device capable of protecting against transient heat generation and heat generation during continuous operation, and a control method thereof.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing the overall structure of a vehicle drive device.
FIG. 2 is a sectional view of a brushed DC motor used in the drive device of the four-wheel drive vehicle shown in FIG.
FIG. 3 is a detailed view of a screw integrated thermistor.
FIG. 4 is a structural view of a screw-integrated thermistor.
FIG. 5 is a flowchart in a motor temperature protection logic.
FIG. 6 is a characteristic diagram during a temperature protection operation.
FIG. 7 is a characteristic diagram of a brush temperature, a commutator temperature, and a time characteristic of a brush lead wire.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... vehicle, 2 ... engine, 3 ... front wheel, 4 ... rear wheel, 5 ... brushed DC motor, 6 ... current sensor, 7 ... 1st generator, 8 ... battery, 9 ... 2nd generator, 10 ... Power supply line for motor drive, 11 ... Clutch, 12 ... Differential gear, 13 ... Drive shaft, 14 ... Controller for motor drive, 15 ... Vehicle speed sensor, 16 ... ABS control unit, 17 ... Brake, 18 ... ABS actuator, 19 ... Engine control unit, 20: Field power line, 21: Temperature sensor line, 22: Yoke, 23: Front bracket, 24: Rear bracket, 25: Through bolt, 26: Bolt mounting hole, 27: Rotating shaft, 28 ... Armature core, 29 ... Field winding, 30 ... Pole core, 31 ... Bolt, 32 ... Armature, 33 ...
37 ... Thermistor, 38 ... Brush, 39 ... Brush holder, 40 ... Brush lead wire, 41 ... Brush holder plate, 42 ... Insulating plate, 43 ... Water wire, 44 ... Thermistor lead wire, 45 ... Screw integrated thermistor, 46 ... Brush press spring.
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WO2012077227A1 (en) * | 2010-12-10 | 2012-06-14 | 三菱電機株式会社 | Rotating electrical machine |
KR101963710B1 (en) * | 2017-10-17 | 2019-03-29 | 주식회사 만도 | Brush assembly of field winding type motor and field winding type motor having the same |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012077227A1 (en) * | 2010-12-10 | 2012-06-14 | 三菱電機株式会社 | Rotating electrical machine |
JP5705238B2 (en) * | 2010-12-10 | 2015-04-22 | 三菱電機株式会社 | Rotating electric machine |
US9696178B2 (en) | 2010-12-10 | 2017-07-04 | Mitsubishi Electric Corporation | Rotating electrical machine |
KR101963710B1 (en) * | 2017-10-17 | 2019-03-29 | 주식회사 만도 | Brush assembly of field winding type motor and field winding type motor having the same |
CN114614315A (en) * | 2022-03-01 | 2022-06-10 | 李泽军 | Electric brush device of small motor |
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