JP2011167044A - Electric vehicle - Google Patents

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Daijiro Takizawa
大二郎 滝沢
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Honda Motor Co Ltd
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    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric vehicle which can be charged with a simple configuration. <P>SOLUTION: The electric vehicle 10 includes an energy accumulating device 13, a motor 12 arranged in a wheel 21 of a vehicle wheel 20, a conductor 34 which connects the energy accumulating device and the motor, and a current controller 23. The motor includes a stator 33 which has a stator core 31, and a coil 32 disposed and extended between inner and outer peripheral sides of the stator core, and a rotor 35 configured to rotate by magnetic field generated from the stator. An axial direction of the stator core is aligned in the width direction of the vehicle. The motor is arranged in the wheel, so that a connecting portion 45 of the coil faces to a vehicle outside end surface in the wheel. The current controller executes charging control for transmitting a current flowing through the coil with induced voltage which is generated at the connecting portion of the coil to the energy accumulating device, by rotating field which is generated by confronting an external apparatus 50 to the vehicle outside end surface, and aligned in the axial direction of the stator, while the vehicle is stopping. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、電動車両に関するものである。   The present invention relates to an electric vehicle.

従来から、モータを駆動源とする電気自動車が知られている。この種のモータを駆動源とする自動車においては、一般的に、バッテリに蓄電された電力によってモータを駆動させるため、バッテリの電力が無くなったときにはモータを駆動することができなくなり、自動車が自走できなくなってしまう。なお、バッテリを充電する方法としては、外部充電器を利用して充電する方法やモータの回生電力を充電する方法などがある。
ここで、車両の車輪ごとに別々の駆動用モータを設け、このモータをホイール内に配置するインホイールモータが開発されており、このインホイールモータを利用して充電する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
Conventionally, an electric vehicle using a motor as a drive source is known. In an automobile using this type of motor as a drive source, the motor is generally driven by the electric power stored in the battery. Therefore, when the electric power of the battery is exhausted, the motor cannot be driven, and the automobile is self-propelled. It becomes impossible. In addition, as a method of charging the battery, there are a method of charging using an external charger, a method of charging regenerative power of a motor, and the like.
Here, an in-wheel motor has been developed in which a separate drive motor is provided for each vehicle wheel, and the motor is disposed in the wheel, and a technique for charging using the in-wheel motor is disclosed ( For example, see Patent Document 1).

特許文献1の車両の電源装置は、車両の外部から与えられる電力を受けて蓄電装置に充電を行うコネクタが車輪のホイール部分に設けられている。   In the power supply device for a vehicle of Patent Document 1, a connector that receives power supplied from the outside of the vehicle and charges the power storage device is provided at a wheel portion of the wheel.

特開2007−68340号公報JP 2007-68340 A

しかしながら、特許文献1では、インホイールモータを利用して充電するために充電用のコネクタが設けられている。したがって、部品点数が多くなるとともに、コネクタを設けるためにモータの構成を変更する必要があり、構成が複雑化するという問題がある。   However, in patent document 1, in order to charge using an in-wheel motor, the connector for charge is provided. Therefore, the number of parts increases, and it is necessary to change the configuration of the motor in order to provide the connector, resulting in a complicated configuration.

そこで、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、簡易な構成で充電を行うことが可能な電動車両を提供するものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an electric vehicle that can be charged with a simple configuration.

上記の課題を解決するために、請求項1に記載した発明は、車両に設けられた蓄電装置(例えば、実施形態におけるバッテリ13)と、車輪(例えば、実施形態における車輪20)のホイール(例えば、実施形態におけるホイール21)内に設けられたモータ(例えば、実施形態における駆動モータ12)と、前記蓄電装置と前記モータとを電気的に接続する導線(例えば、実施形態における導線34)と、前記車輪を駆動させるために前記導線に通流する電流を制御する駆動制御、および、前記車両の減速時または降坂時に発生する回生電流を前記蓄電装置に送電する回生制御を実行可能に構成された電流制御装置(例えば、実施形態におけるPCU23)と、を備えた電動車両(例えば、実施形態における電気自動車10)であって、前記モータは、円環状のステータコア(例えば、実施形態におけるステータコア31)と、該ステータコアの内周側と外周側との間を架け渡すように径方向に巻き回されたコイル(例えば、実施形態におけるコイル32)と、を有するステータ(例えば、実施形態におけるステータ33)と、該ステータから発生する磁界によって回転可能に構成されたロータ(例えば、実施形態におけるロータ35)と、を有するとともに、前記ステータコアの軸方向を前記車両の幅方向に揃えて、前記ホイールにおける車両外側端面に前記コイルの架け渡し部分(例えば、実施形態における渡り部45)が面するように前記ホイール内に配されており、前記電流制御装置は、前記車両の停止中において、外部機器(例えば、実施形態における外部機器50)を前記車両外側端面に対向配置して発生させた前記ステータの軸方向と揃った回転磁界により、前記コイルの架け渡し部分に発生した誘起電圧に伴って前記コイルに流れる電流を、前記蓄電装置に送電する充電制御を行うことを特徴としている。   In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 is a power storage device (for example, the battery 13 in the embodiment) provided in the vehicle and a wheel (for example, the wheel 20 in the embodiment) (for example, the wheel 20). The motor (for example, the drive motor 12 in the embodiment) provided in the wheel 21) in the embodiment, and a conductive wire (for example, the conductive wire 34 in the embodiment) that electrically connects the power storage device and the motor, Drive control for controlling the current flowing through the conducting wire to drive the wheel, and regenerative control for transmitting the regenerative current generated when the vehicle is decelerated or downhill to the power storage device are configured to be executable. A current control device (for example, the PCU 23 in the embodiment), and an electric vehicle (for example, the electric vehicle 10 in the embodiment), The motor includes an annular stator core (for example, the stator core 31 in the embodiment) and a coil wound in the radial direction so as to bridge between the inner peripheral side and the outer peripheral side of the stator core (for example, the coil in the embodiment). 32) (for example, the stator 33 in the embodiment), and a rotor (for example, the rotor 35 in the embodiment) configured to be rotatable by a magnetic field generated from the stator. The axial direction is aligned with the width direction of the vehicle, and is arranged in the wheel so that a bridging portion of the coil (for example, the bridging portion 45 in the embodiment) faces the vehicle outer end surface of the wheel, While the vehicle is stopped, the current control device is an external device (for example, the external device 50 in the embodiment). The rotating magnetic field aligned with the axial direction of the stator generated by being arranged opposite to the vehicle outer end face transmits the current flowing in the coil with the induced voltage generated in the bridging portion of the coil to the power storage device. It is characterized by performing charging control.

請求項2に記載した発明は、前記車輪の非駆動手段(例えば、実施形態におけるブレーキ46)を備え、前記電流制御装置は、前記非駆動手段が動作しているときに前記充電制御を行うことを特徴としている。   The invention described in claim 2 includes non-drive means for the wheel (for example, the brake 46 in the embodiment), and the current control device performs the charge control when the non-drive means is operating. It is characterized by.

請求項3に記載した発明は、前記ホイールは、非導電性物質で形成されていることを特徴としている。   The invention described in claim 3 is characterized in that the wheel is formed of a non-conductive material.

請求項1に記載した発明によれば、モータのロータを回転させることなくステータへ回転磁界を印加することができるため、車両が静止した状態であってもコイルの架け渡し部分に誘起電圧が発生する。したがって、誘起電圧に伴ってコイルには電流が流れ、その電流を蓄電装置に送電することで充電することが可能となる。つまり、外部機器を用いて非接触給電を行うことができ、かつ、この給電行為は走行時の回生電力の充電動作と略同一の行為であるため、車両側に2次コイルやコネクタなどの充電用の付帯部品の設置が不要となる。結果として、簡易な構成で充電を行うことができる。   According to the first aspect of the present invention, since the rotating magnetic field can be applied to the stator without rotating the rotor of the motor, an induced voltage is generated at the coil bridging portion even when the vehicle is stationary. To do. Therefore, a current flows through the coil according to the induced voltage, and charging can be performed by transmitting the current to the power storage device. In other words, non-contact power feeding can be performed using an external device, and this power feeding action is substantially the same as the regenerative power charging operation during traveling, so that the secondary coil or connector is charged on the vehicle side. It is not necessary to install additional parts. As a result, charging can be performed with a simple configuration.

請求項2に記載した発明によれば、非駆動手段を動作させることにより、充電時に発生する回生トルクによって停止中の車両が動いてしまうのを確実に防止することができる。   According to the invention described in claim 2, by operating the non-driving means, it is possible to reliably prevent the stopped vehicle from moving due to the regenerative torque generated during charging.

請求項3に記載した発明によれば、充電中にホイールに電流が流れず、かつ、磁束は通過させることができるため、充電中にホイールが発熱してしまうのを防止することができる。また、ホイールに渦電流が流れて損失が生じるのを防止することができるため、充電効率を向上することができる。   According to the third aspect of the present invention, no current flows through the wheel during charging, and magnetic flux can pass therethrough, so that it is possible to prevent the wheel from generating heat during charging. In addition, since it is possible to prevent loss due to eddy current flowing through the wheel, charging efficiency can be improved.

本発明の実施形態における電気自動車の概略構成側面図である。1 is a schematic side view of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における電気自動車の概略構成正面図である。1 is a schematic front view of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における駆動モータの正面図である。It is a front view of the drive motor in the embodiment of the present invention. 図3のA−A線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the AA line of FIG. 図4のB−B線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the BB line of FIG. 本発明の実施形態における外部機器の概略構成側面図(一部断面図)である。It is a schematic structure side view (partial sectional view) of an external device in an embodiment of the present invention. 図6の正面図である。FIG. 7 is a front view of FIG. 6. 本発明の実施形態におけるバッテリへの充電方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the charge method to the battery in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における充電中の状態を示す概略構成正面図である。It is a schematic structure front view which shows the state in charge in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における外部機器の別の態様を示す概略構成側面図(一部断面図)である。It is a schematic structure side view (partial sectional view) showing another aspect of the external device in the embodiment of the present invention. 図10の正面図である。It is a front view of FIG. 図10の外部機器を用いたときの充電中の状態を示す部分拡大図である。It is the elements on larger scale which show the state during charge when the external apparatus of FIG. 10 is used.

次に、本発明の実施形態を図1〜図12に基づいて説明する。なお、本実施形態では電動車両として電気自動車を用いて説明する。   Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, an electric vehicle will be described as an electric vehicle.

(電気自動車)
図1は電気自動車の概略構成図である。図1に示すように、電気自動車10は、駆動モータ12と、該駆動モータ12に電力を供給するために車両の床下一面に配されたバッテリ13と、電気自動車10の走行を制御する制御ユニット14と、を備えている。
(Electric car)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electric vehicle. As shown in FIG. 1, an electric vehicle 10 includes a drive motor 12, a battery 13 disposed on the lower floor of the vehicle to supply electric power to the drive motor 12, and a control unit that controls traveling of the electric vehicle 10. 14.

上記のように構成された電気自動車10は、通常はバッテリ13に電力が充電された状態で駆動モータ12に対して電力を供給することにより自走することができる。しかしながら、バッテリ13の残量が無くなった場合は、電気自動車10は自走することができなくなる。したがって、バッテリ13には常に電力を充電しておく必要がある。   The electric vehicle 10 configured as described above can normally run by supplying power to the drive motor 12 while the battery 13 is charged with power. However, when the remaining amount of the battery 13 runs out, the electric vehicle 10 cannot run on its own. Therefore, it is necessary to always charge the battery 13 with electric power.

ここで、図2に示すように、電気自動車10に搭載された駆動モータ12は、車輪20のホイール21内に収容されたインホイールモータで構成されている。なお、車輪20は、例えばSUSや樹脂材料などの非導電性物質で形成されたホイール21と、ホイール21の周縁を覆うように配されたタイヤ22と、を備えている。駆動モータ12は、例えば、電気自動車10の前側の両輪にそれぞれ設けられている。また、駆動モータ12は、PCU(電流制御装置)23を介してバッテリ13に接続されている。そして、PCU23からの指示により、バッテリ13から駆動モータ12に電力を供給することで駆動モータ12を駆動したり、駆動モータ12から発生する回生電力をバッテリ13に充電したりすることができるように構成されている。また、ホイール21内側には、駆動軸25の回転を規制するブレーキ46が設けられている。   Here, as shown in FIG. 2, the drive motor 12 mounted on the electric vehicle 10 is composed of an in-wheel motor housed in the wheel 21 of the wheel 20. The wheel 20 includes a wheel 21 formed of a non-conductive substance such as SUS or a resin material, and a tire 22 disposed so as to cover the periphery of the wheel 21. For example, the drive motor 12 is provided on each front wheel of the electric vehicle 10. The drive motor 12 is connected to the battery 13 via a PCU (current control device) 23. Then, in response to an instruction from the PCU 23, the drive motor 12 can be driven by supplying power from the battery 13 to the drive motor 12, or regenerative power generated from the drive motor 12 can be charged to the battery 13. It is configured. A brake 46 that restricts the rotation of the drive shaft 25 is provided inside the wheel 21.

次に、駆動モータ12の構成について説明する。
図3に示すように、駆動モータ12は、正面視円環状の磁性板材が積層されたステータコア31と、該ステータコア31の内周側と外周側との間を架け渡すように径方向に巻き回されたコイル32と、を有するステータ33と、該ステータ33から発生する磁界によって回転可能に構成されたロータ35と、を備えている。
Next, the configuration of the drive motor 12 will be described.
As shown in FIG. 3, the drive motor 12 is wound in a radial direction so as to span between a stator core 31 on which a magnetic plate material having an annular shape when viewed from the front is laminated, and an inner peripheral side and an outer peripheral side of the stator core 31. And a rotor 35 configured to be rotatable by a magnetic field generated from the stator 33.

図3、図5に示すように、ステータコア31には、正面視において周方向略等間隔にティース36が径方向内周側および外周側に突出するように複数(本実施形態では12個)形成されている。また、隣り合うティース36,36間に形成されたスロット37には2つのコイル32が配されている。一つのスロット37に配された2つのコイル32は、互いに巻き回し方向が異なるコイル32が距離を開けて配されている。つまり、本実施形態の駆動モータ12は、所謂トロイダル巻線を有した駆動モータ12である。なお、コイル32には導線34が接続されている。この導線34はPCU23を介してバッテリ13に接続されている。   As shown in FIGS. 3 and 5, a plurality (12 in this embodiment) of teeth 36 are formed on the stator core 31 such that the teeth 36 protrude radially inward and outward at substantially equal intervals in the front view. Has been. Two coils 32 are arranged in a slot 37 formed between adjacent teeth 36. Two coils 32 arranged in one slot 37 are arranged such that coils 32 having different winding directions are spaced apart from each other. That is, the drive motor 12 of this embodiment is a drive motor 12 having a so-called toroidal winding. A conductive wire 34 is connected to the coil 32. The conducting wire 34 is connected to the battery 13 via the PCU 23.

また、図4に示すように、ロータ35は、車輪20の駆動軸25に連結されたハウジング38と、ステータ33に対向するように配された永久磁石39と、を備えている。本実施形態のロータ35は、正面視でステータ33の内周面に対向するように配された内周側ハウジング41と、ステータ33の外周面に対向するように配された外周側ハウジング42とを有し、内周側ハウジング41には内周側永久磁石39Aがステータ33の内周面に対向するように設けられ、外周側ハウジング42には外周側永久磁石39Bがステータ33の外周面に対向するように設けられている。また、内周側ハウジング41と外周側ハウジング42とは連結部43により連結され、ハウジングとして一体化されている。なお、この連結部43は車幅方向内側部分に形成されており、ハウジング38における車幅方向外側は開放されている。   As shown in FIG. 4, the rotor 35 includes a housing 38 connected to the drive shaft 25 of the wheel 20, and a permanent magnet 39 arranged to face the stator 33. The rotor 35 of the present embodiment includes an inner peripheral housing 41 disposed so as to face the inner peripheral surface of the stator 33 in a front view, and an outer peripheral side housing 42 disposed so as to face the outer peripheral surface of the stator 33. The inner peripheral side housing 41 is provided with an inner peripheral side permanent magnet 39A facing the inner peripheral surface of the stator 33, and the outer peripheral side housing 42 is provided with an outer peripheral side permanent magnet 39B on the outer peripheral surface of the stator 33. It is provided so as to face each other. Further, the inner peripheral housing 41 and the outer peripheral housing 42 are connected by a connecting portion 43 and integrated as a housing. The connecting portion 43 is formed in an inner portion in the vehicle width direction, and the outer side in the vehicle width direction of the housing 38 is open.

内周側永久磁石39Aおよび外周側永久磁石39Bは、それぞれ異なる磁極(N極、S極)が着磁された永久磁石が周方向に沿って交互に複数(本実施形態では8個)配されている。つまり、本実施形態のロータ35は、所謂二重ロータ構造のロータである。   The inner peripheral side permanent magnet 39A and the outer peripheral side permanent magnet 39B are arranged with a plurality of permanent magnets (eight in this embodiment) alternately arranged along the circumferential direction with different magnetic poles (N pole, S pole). ing. That is, the rotor 35 of the present embodiment is a so-called double rotor structure rotor.

そして、駆動モータ12は、ステータ33(ステータコア31)の軸方向を電気自動車10の車幅方向(駆動軸25の軸方向)に揃えるとともに、車輪20のホイール21内における車両外側端面にコイル32の渡り部45が面するように配されている(図2参照)。   The drive motor 12 aligns the axial direction of the stator 33 (stator core 31) with the vehicle width direction of the electric vehicle 10 (the axial direction of the drive shaft 25), and the coil 32 on the vehicle outer end face in the wheel 21 of the wheel 20. It is arranged so that the crossover 45 faces (see FIG. 2).

このように構成された駆動モータ12は、ステータ33から発生する磁界によってロータ35が回転することにより、ロータ35に連結された駆動軸25が回転し、それに伴って車輪20を回転させて電気自動車10を前進・後退させることができるように構成されている。   In the drive motor 12 configured as described above, when the rotor 35 is rotated by the magnetic field generated from the stator 33, the drive shaft 25 connected to the rotor 35 is rotated, and accordingly, the wheel 20 is rotated to rotate the electric vehicle. It is comprised so that 10 can be moved forward / backward.

次に、バッテリ13に電力を充電する方法について説明する。
バッテリ13に電力を充電する際には、図6に示すように、外部機器50を用いる。外部機器50は、モータ51と、モータ51に連結された回転軸52と、回転軸52の先端に配された円板部材53と、円板部材53の表面に周方向に沿って配された複数の永久磁石54と、を備えている。つまり、外部機器50は、所謂アキシャルギャップ型ロータを有している。なお、回転軸52は軸方向に伸縮可能に構成されている。
Next, a method for charging the battery 13 with electric power will be described.
When charging the battery 13 with electric power, an external device 50 is used as shown in FIG. The external device 50 is disposed along the circumferential direction on the surface of the motor 51, the rotating shaft 52 coupled to the motor 51, the disk member 53 disposed at the tip of the rotating shaft 52, and the surface of the disk member 53. A plurality of permanent magnets 54. That is, the external device 50 has a so-called axial gap type rotor. The rotating shaft 52 is configured to be extendable and contractable in the axial direction.

図7に示すように、永久磁石54は、それぞれ異なる磁極(N極、S極)が着磁された永久磁石が周方向に沿って交互に複数(本実施形態では8個)配されている。また、複数の永久磁石54が円板部材53に取り付けられた状態で、永久磁石54は円環状になっており、この永久磁石54とステータコア31とは正面視で略同一形状の円環になっている。このように構成することで、磁束漏れを少なくすることができ、かつ、最小の大きさで効率よく磁束が鎖交し、充電効率を向上させることができる。さらに、本実施形態のように、駆動モータ12の永久磁石39の極数と、外部機器50の永久磁石54の極数と、を同一とすることにより、効率よく誘起電圧を発生させることができる。   As shown in FIG. 7, in the permanent magnet 54, a plurality (eight in this embodiment) of permanent magnets each having a different magnetic pole (N pole, S pole) are arranged along the circumferential direction. . Further, the permanent magnet 54 has an annular shape in a state in which the plurality of permanent magnets 54 are attached to the disk member 53, and the permanent magnet 54 and the stator core 31 have an annular shape having substantially the same shape when viewed from the front. ing. By comprising in this way, magnetic flux leakage can be reduced, and a magnetic flux can be efficiently linked with the minimum magnitude | size, and charging efficiency can be improved. Furthermore, the induced voltage can be generated efficiently by making the number of poles of the permanent magnet 39 of the drive motor 12 the same as the number of poles of the permanent magnet 54 of the external device 50 as in this embodiment. .

続いて、バッテリ13への充電方法を、フローチャートを用いて説明する。
図8に示すように、電気自動車10側の流れとして、ステップS11で車両が停止状態か否かを判定する。車両が停止状態の場合にはステップS12へ進み、車両が停止状態で無い場合にはそのまま処理を終了する。
Next, a method for charging the battery 13 will be described with reference to a flowchart.
As shown in FIG. 8, as a flow on the electric vehicle 10 side, it is determined in step S11 whether or not the vehicle is in a stopped state. If the vehicle is in a stopped state, the process proceeds to step S12. If the vehicle is not in a stopped state, the process ends.

ステップS12では、外部機器50が所定の位置にセットされたか否かを判定する。外部機器50がセットされていればステップS13へ進み、セットされていなければステップS12を繰り返す。外部機器50を用いてバッテリ13に充電をするには、図9に示すように、外部機器50を駆動モータ12の直近に配置する。具体的には、ホイール21の表面21aに外部機器50の永久磁石54が対向するように配置する。このとき永久磁石54とステータコア31とが対向する位置になるように外部機器50の設置位置を調整する。   In step S12, it is determined whether or not the external device 50 is set at a predetermined position. If the external device 50 is set, the process proceeds to step S13, and if not set, step S12 is repeated. In order to charge the battery 13 using the external device 50, the external device 50 is disposed in the immediate vicinity of the drive motor 12, as shown in FIG. Specifically, it arrange | positions so that the permanent magnet 54 of the external apparatus 50 may oppose the surface 21a of the wheel 21. FIG. At this time, the installation position of the external device 50 is adjusted so that the permanent magnet 54 and the stator core 31 face each other.

ステップS13では、車両のブレーキ46がかけられているか否かを判定する。ブレーキ46がかけられていればステップS14へ進み、ブレーキ46がかけられていなければステップS13を繰り返す。このとき、ブレーキ46を動作させておくことにより、充電中に駆動軸25が回転して電気自動車10が動いてしまうのをより確実に防止することができる。   In step S13, it is determined whether or not the vehicle brake 46 is applied. If the brake 46 is applied, the process proceeds to step S14. If the brake 46 is not applied, step S13 is repeated. At this time, by operating the brake 46, it is possible to more reliably prevent the drive shaft 25 from rotating and the electric vehicle 10 from moving during charging.

ステップS14では、PCU23がバッテリ13への充電を開始してもよいと判定し、ステップS15へ進む。   In step S14, it is determined that the PCU 23 may start charging the battery 13, and the process proceeds to step S15.

ステップS15では、外部機器50を駆動させてバッテリへの充電が開始されたか否かを判定する。充電が開始されたらステップS16へ進み、充電が開始されていない場合はステップS15を繰り返す。具体的には、外部機器50の位置が固定された状態で、モータ51を駆動させて永久磁石54を回転軸52を中心に回転させる。すると、永久磁石54からコイル32に向かって鎖交磁束が発生する。このように軸方向に沿って磁束が発生することで、コイル32の渡り部45に誘起電圧が発生する。この誘起電圧がPCU23の制御に基づいてバッテリ13に充電されるように構成されている。つまり、車輪20を回転駆動させずに、バッテリ13に電力を充電することができる。   In step S15, it is determined whether or not the external device 50 is driven to start charging the battery. If charging is started, the process proceeds to step S16, and if charging is not started, step S15 is repeated. Specifically, in a state where the position of the external device 50 is fixed, the motor 51 is driven to rotate the permanent magnet 54 around the rotation shaft 52. Then, an interlinkage magnetic flux is generated from the permanent magnet 54 toward the coil 32. Thus, an induced voltage is generated in the crossing portion 45 of the coil 32 by generating a magnetic flux along the axial direction. This induced voltage is configured to charge the battery 13 based on the control of the PCU 23. That is, the battery 13 can be charged with electric power without rotating the wheel 20.

また、駆動モータ12のコイル32に発生する誘起電圧Vは、以下の式で表される。   The induced voltage V generated in the coil 32 of the drive motor 12 is expressed by the following equation.

Figure 2011167044
Figure 2011167044

なお、Pは極数、Nはコイルの巻数、φは1極コイル鎖交磁束、tは時間を示す。上記(1)式より、鎖交磁束数が小さくても、変化時間が短ければ(周波数が高ければ)、高い誘起電圧Vが得られることが分かる。   Here, P is the number of poles, N is the number of turns of the coil, φ is a 1-pole coil linkage magnetic flux, and t is time. From the above equation (1), it can be seen that even if the number of flux linkages is small, a high induced voltage V can be obtained if the change time is short (if the frequency is high).

ステップS16では、PCU23によりバッテリ13へ供給する電力(電流)を調整する充電制御を行い、バッテリ13の充電が完了したら処理を終了する。   In step S16, charging control is performed to adjust the power (current) supplied to the battery 13 by the PCU 23. When the charging of the battery 13 is completed, the process ends.

一方、外部機器50側の流れとしては、ステップS21で外部機器50が電気自動車10を検知したか否かを判定する。電気自動車10を検知した場合にはステップS22へ進み、車両を検知していない場合はそのまま処理を終了する。   On the other hand, as a flow on the external device 50 side, it is determined whether or not the external device 50 has detected the electric vehicle 10 in step S21. If the electric vehicle 10 is detected, the process proceeds to step S22, and if the vehicle is not detected, the process ends.

ステップS22では、外部機器50を所定の位置にセットしたか否かを判定する。所定の位置にセットしたらステップS23へ進み、セットしていない場合にはステップS22を繰り返す。   In step S22, it is determined whether or not the external device 50 is set at a predetermined position. If it is set at a predetermined position, the process proceeds to step S23. If it is not set, step S22 is repeated.

ステップS23では、電気自動車10側からの充電許可信号が入力されたか否かを判定する。充電許可信号が入力されたらステップS24へ進み、入力されていない場合はステップS23を繰り返す。   In step S23, it is determined whether or not a charging permission signal from the electric vehicle 10 side is input. If the charge permission signal is input, the process proceeds to step S24, and if not input, step S23 is repeated.

ステップS24では、外部機器50を駆動させて、バッテリ13へ充電を行う。充電が完了したら処理を終了する。   In step S24, the external device 50 is driven to charge the battery 13. When charging is complete, the process ends.

本実施形態によれば、駆動モータ12のロータ35を回転させることなくステータ33へ回転磁界を印加することができるため、車両(電気自動車10)が静止した状態であってもコイル32の渡り部45に誘起電圧が発生する。したがって、誘起電圧に伴ってコイル32には電流が流れ、その電流をバッテリ13に送電することで充電することが可能となる。つまり、外部機器50を用いて非接触給電を行うことができ、かつ、この給電行為は走行時の回生電力の充電動作と略同一の行為であるため、車両側に2次コイルやコネクタなどの充電用の付帯部品の設置が不要となる。結果として、簡易な構成で充電を行うことができる。   According to the present embodiment, since the rotating magnetic field can be applied to the stator 33 without rotating the rotor 35 of the drive motor 12, even if the vehicle (electric vehicle 10) is stationary, the transition portion of the coil 32 An induced voltage is generated at 45. Therefore, a current flows through the coil 32 according to the induced voltage, and charging can be performed by transmitting the current to the battery 13. In other words, contactless power feeding can be performed using the external device 50, and this power feeding action is substantially the same as the regenerative power charging operation during traveling. Installation of auxiliary parts for charging is not required. As a result, charging can be performed with a simple configuration.

また、充電時にブレーキ46を動作させることにより、充電時に発生する回生トルクによって停止中の車両が動いてしまうのを確実に防止することができる。   Further, by operating the brake 46 during charging, it is possible to reliably prevent the stopped vehicle from moving due to the regenerative torque generated during charging.

さらに、ホイール21を非導電性物質で形成したため、充電中にホイール21に電流が流れず、かつ、磁束は通過させることができる。したがって、充電中にホイール21が発熱してしまうのを防止することができる。また、ホイール21に渦電流が流れて損失が生じるのを防止することができるため、充電効率を向上することができる。   Furthermore, since the wheel 21 is formed of a non-conductive material, no current flows through the wheel 21 during charging, and the magnetic flux can pass therethrough. Therefore, it is possible to prevent the wheel 21 from generating heat during charging. Moreover, since it can prevent that an eddy current flows into the wheel 21 and a loss arises, charging efficiency can be improved.

なお、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な構造や形状などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention. That is, the specific structure and shape described in the embodiment are merely examples, and can be changed as appropriate.

例えば、本実施形態では、外部機器50として永久磁石54をモータ51で回転させることにより磁束を発生するものを採用した場合の説明をしたが、図10、図11に示すように、外部機器150として、交流電源装置151と、交流電源装置151に連結された軸部152と、軸部152の先端に配された円板部材153と、円板部材153の表面に周方向に沿って略等間隔に形成されたコア154と、コア154の周縁を覆うように巻き回されたコイル155と、を備えている。交流電源装置151は、コイル155に電流を流すことができるように接続されている。なお、軸部152は軸方向に伸縮可能に構成されている。図12に示すように、このように構成された外部機器150を用い、コア154がステータ33(ステータコア31)に対向するように配置して、交流電源装置151より交流電流をコイル155に印加することにより、回転磁界を発生させることができ、上記実施形態と略同一の作用効果を得ることができる。また、交流電流の大きさで、鎖交磁束の大きさをコントロールすることができ、駆動モータ12の誘起電圧を回転磁界の周波数以外でコントロールできる。   For example, in the present embodiment, the case where the external device 50 that generates the magnetic flux by rotating the permanent magnet 54 with the motor 51 has been described. However, as illustrated in FIGS. As the AC power supply 151, the shaft portion 152 connected to the AC power supply device 151, the disk member 153 disposed at the tip of the shaft portion 152, the surface of the disk member 153 is substantially equal along the circumferential direction. A core 154 formed at intervals, and a coil 155 wound so as to cover the periphery of the core 154 are provided. The AC power supply device 151 is connected so that a current can flow through the coil 155. The shaft portion 152 is configured to be extendable and contractable in the axial direction. As shown in FIG. 12, the external device 150 configured as described above is used so that the core 154 faces the stator 33 (stator core 31), and an alternating current is applied to the coil 155 from the alternating current power supply device 151. As a result, a rotating magnetic field can be generated, and substantially the same operational effects as in the above embodiment can be obtained. Further, the magnitude of the flux linkage can be controlled by the magnitude of the alternating current, and the induced voltage of the drive motor 12 can be controlled other than the frequency of the rotating magnetic field.

また、本実施形態では、ブレーキ46がかかっているかどうかを確認するように構成したが、ブレーキ46の動作確認を行わないように構成してもよい。また、ブレーキ46の動作確認の代わりに、サイドブレーキがかかっているか否かを確認するように構成したり、シフトレバーがパーキングになっているか否かを確認するように構成したりしてもよい。   In the present embodiment, it is configured to check whether or not the brake 46 is applied. However, the operation of the brake 46 may not be checked. Further, instead of checking the operation of the brake 46, it may be configured to check whether or not the side brake is applied, or may be configured to check whether or not the shift lever is parked. .

また、本実施形態では、電動車両として電気自動車(四輪車)を用いて説明したが、電動二輪車や電動カートなどにも採用することができる。   In the present embodiment, an electric vehicle (four-wheeled vehicle) has been described as an electric vehicle. However, the present invention can also be applied to an electric motorcycle or an electric cart.

10…電気自動車(電動車両) 12…駆動モータ(モータ) 13…バッテリ 20…車輪 21…ホイール 23…PCU(電流制御装置) 31…ステータコア 32…コイル 33…ステータ 34…導線 35…ロータ 45…渡り部(架け渡し部分) 46…ブレーキ(非駆動手段) 50…外部機器   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electric vehicle (electric vehicle) 12 ... Drive motor (motor) 13 ... Battery 20 ... Wheel 21 ... Wheel 23 ... PCU (current control device) 31 ... Stator core 32 ... Coil 33 ... Stator 34 ... Conductor 35 ... Rotor 45 ... Crossing Part (crossover part) 46 ... Brake (non-driving means) 50 ... External equipment

Claims (3)

車両に設けられた蓄電装置と、
車輪のホイール内に設けられたモータと、
前記蓄電装置と前記モータとを電気的に接続する導線と、
前記車輪を駆動させるために前記導線に通流する電流を制御する駆動制御、および、前記車両の減速時または降坂時に発生する回生電流を前記蓄電装置に送電する回生制御を実行可能に構成された電流制御装置と、を備えた電動車両であって、
前記モータは、
円環状のステータコアと、該ステータコアの内周側と外周側との間を架け渡すように径方向に巻き回されたコイルと、を有するステータと、
該ステータから発生する磁界によって回転可能に構成されたロータと、を有するとともに、
前記ステータコアの軸方向を前記車両の幅方向に揃えて、前記ホイールにおける車両外側端面に前記コイルの架け渡し部分が面するように前記ホイール内に配されており、
前記電流制御装置は、
前記車両の停止中において、外部機器を前記車両外側端面に対向配置して発生させた前記ステータの軸方向と揃った回転磁界により、前記コイルの架け渡し部分に発生した誘起電圧に伴って前記コイルに流れる電流を、前記蓄電装置に送電する充電制御を行うことを特徴とする電動車両。
A power storage device provided in the vehicle;
A motor provided in the wheel of the wheel;
A conducting wire electrically connecting the power storage device and the motor;
Drive control for controlling the current flowing through the conducting wire to drive the wheel, and regenerative control for transmitting the regenerative current generated when the vehicle is decelerated or downhill to the power storage device are configured to be executable. An electric vehicle equipped with a current control device,
The motor is
A stator having an annular stator core, and a coil wound in a radial direction so as to bridge between the inner peripheral side and the outer peripheral side of the stator core;
A rotor configured to be rotatable by a magnetic field generated from the stator, and
With the axial direction of the stator core aligned with the width direction of the vehicle, the stator core is arranged in the wheel so that the bridging portion of the coil faces the vehicle outer end surface of the wheel,
The current controller is
While the vehicle is stopped, the coil is accompanied by an induced voltage generated in a bridging portion of the coil by a rotating magnetic field aligned with the axial direction of the stator generated by arranging an external device to face the outer end surface of the vehicle. An electric vehicle that performs charge control for transmitting a current flowing through the power storage device to the power storage device.
前記車輪の非駆動手段を備え、
前記電流制御装置は、前記非駆動手段が動作しているときに前記充電制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の電動車両。
Comprising non-drive means for the wheel,
The electric vehicle according to claim 1, wherein the current control device performs the charge control when the non-driving unit is operating.
前記ホイールは、非導電性物質で形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の電動車両。   The electric vehicle according to claim 1, wherein the wheel is made of a nonconductive material.
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