JP2013182317A - 回転体用無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】回転側無線機と固定側無線機とを対向位置で無線通信させて、検出された情報が取得できなくなることを回避することができる回転体用無線通信システムを提供すること。
【解決手段】回転体用無線通信システムは、アウターロータ２１の回転位置を検出する回転センサユニット６１と、回転センサユニット６１と信号接続されるとともに、ＲＦＩＤリーダライタ５０と信号接続されたコントローラ６０と、を備える。そして、回転センサユニット６１の検出結果に基づき、ＲＦＩＤタグ４０の回転方向における位置がＲＦＩＤリーダライタ５０と対向する位置にあるとコントローラ６０が判定すると、コントローラ６０は、ＲＦＩＤリーダライタ５０からＲＦＩＤタグ４０に向けてデータ送信信号を送信させる。すると、対向位置にあるＲＦＩＤタグ４０は、ＲＦＩＤリーダライタ５０に向けて永久磁石２５の温度に関する情報を送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転体に関する情報を検出する検出部と、回転体における回転方向の一部に設けられ、検出部が検出した情報を無線送信する回転側無線機と、回転体を回転可能に支持する支持体に設けられ、回転側無線機が無線送信した情報を受信する固定側無線機と、を有する回転体用無線通信システムに関する。

この種の回転体用無線通信システムとしては、例えば、特許文献１が挙げられる。図４に示すように、特許文献１のモータの物理情報計測装置８０において、モータ８１における回転子８２（回転体）にはＩＣタグ８３（回転側無線機）が取り付けられている。ＩＣタグ８３には、いずれも図示しないが回転子８２に関する物理情報を測定するセンサ（検出部）、センサの測定結果を記憶するメモリ等が内蔵されている。モータ８１の外部には、ＩＣタグリーダライタ８４（固定側無線機）が設置され、このＩＣタグリーダライタ８４には上位装置８５が信号接続されている。

そして、上位装置８５からＩＣタグリーダライタ８４に情報読取り指令が出力されると、ＩＣタグリーダライタ８４はその読み取り指令に基づいて、通信用電磁波をＩＣタグ８３に向けて送信する。すると、ＩＣタグ８３は、通信用電磁波を受信し、メモリに記憶されている物理情報を読み出し、その物理情報を含む信号として通信用電磁波をＩＣタグリーダライタ８４に向けて送信する。その結果、ＩＣタグ８３及びＩＣタグリーダライタ８４を用いて回転子８２の物理情報を非接触で測定することができる。

特開２００９−１１０５４号公報

ところが、特許文献１の物理情報計測装置８０においては、回転子８２の回転位置によっては、ＩＣタグ８３とＩＣタグリーダライタ８４とが通信用電磁波の送受信可能範囲から外れてＩＣタグ８３とＩＣタグリーダライタ８４との無線通信ができなくなり、回転子８２の物理情報を取得できなくなる恐れがあった。

本発明は、回転側無線機と固定側無線機とを対向位置で無線通信させて、検出された情報が取得できなくなることを回避することができる回転体用無線通信システムを提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、回転体に設けられて、該回転体に関する情報を検出する検出部と、前記回転体における回転方向の一部に設けられ、前記検出部が検出した情報を無線送信する回転側無線機と、前記回転体を回転可能に支持する支持体に設けられ、前記回転側無線機が無線送信した情報を受信する固定側無線機と、を有し、前記固定側無線機が、指令信号を前記回転側無線機に向けて送信する送信部を有するとともに、前記回転側無線機が、前記指令信号を受信する受信部を有する回転体用無線通信システムであって、前記回転体の回転位置を検出する回転位置検出部と、前記回転位置検出部と信号接続されるとともに、前記固定側無線機と信号接続された制御部と、を備え、前記回転位置検出部の検出結果に基づき、前記回転側無線機の回転方向における位置が前記固定側無線機と対向する位置にあると前記制御部が判定すると、該制御部が、前記送信部から前記回転側無線機に向けて前記指令信号を送信させるように前記固定側無線機を制御することを要旨とする。

これによれば、回転位置検出部の検出結果に基づき、回転側無線機が固定側無線機と対向する位置にあると判定されると、制御部は固定側無線機の送信部から回転側無線機に向けて指令信号を送信させる。すると、回転側無線機では、検出部が検出した情報を、対向位置にある固定側無線機に向けて送信する。よって、回転体が回転していても、固定側無線機と回転側無線機とが対向したときに、両無線機の間で無線通信が行われる。したがって、回転体の情報を固定側無線機側で取得することができる。

また、前記回転体は、インホイールモータのアウターロータであり、前記支持体は、前記インホイールモータのインナーステータを支持する車体であるとともに、前記検出部は、前記アウターロータに設置された磁石の温度を検出する温度センサであってもよい。

これによれば、アウターロータの磁石の温度を固定側無線機で的確に取得することができる。そして、磁石の温度を正確に把握することができるため、磁石が所定の温度を超えて高温になることを未然に防ぐことができる。その結果、磁石を好適な温度範囲で使用することができ、インホイールモータを好適に出力させることができる。

また、前記回転位置検出部は、前記アウターロータと一体回転する車軸に固定された歯車と、前記歯車の外周面に対向するように配置された検出器とを有するものであってもよい。

これによれば、歯車と検出器といった車両にとっては一般的に設けられている構成を用いて、回転側無線機と固定側無線機との間での無線通信を的確に行わせ、検出された情報を確実に取得することができる。

本発明によれば、回転側無線機と固定側無線機とを対向位置で無線通信させて、無線通信不能に陥ることを回避することができる。

回転体用無線通信システムを備えたモータ内蔵駆動輪の側断面図。 回転体用無線通信システムのブロック図。 回転体用無線通信システムを備えたモータ内蔵駆動輪の正面図。 背景技術を示す図。

以下に、本発明の回転体用無線通信システムをモータ内蔵駆動輪に適用した一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１に示すように、電気自動車に備えられたモータ内蔵駆動輪１０は、図示しない懸架装置を介して電気自動車の車体１１に支持されるとともに、車輪１２と、その車輪１２の内側に配置されたインホイールモータ２０と、から構成されている。車輪１２は、タイヤ１３とタイヤホイール１４とから構成されるとともに、タイヤホイール１４は、ディスク１４ａと、このディスク１４ａの外周縁に形成されたリム１４ｂとから構成されている。また、車体１１からは円筒状をなす車輪支持部１１ａが延設されるとともに、この車輪支持部１１ａには車体１１の車軸１６が挿通されている。また、車軸１６は、車輪支持部１１ａの内周面に装着されたベアリング１７によって車輪支持部１１ａに回転可能に支持されている。

インホイールモータ２０は、車軸１６に一体回転可能に固定された円筒形状のアウターロータ２１と、このアウターロータ２１の内側に配置されるとともに、車輪支持部１１ａの外周面に固定された円筒形のインナーステータ３１と、から構成されている。インナーステータ３１は、珪素鋼板で構成された円筒形のステータコア３２と、このステータコア３２に巻回されたステータコイル３３とから構成されている。

アウターロータ２１は、車軸１６の先端に形成された円板状のフランジ部２２と、このフランジ部２２の周縁から延びる円筒状の筒部２３と、この筒部２３の開口端に固定された円環状のキャップ２４と、から有底円筒状に形成されている。フランジ部２２は、ディスク１４ａに固定されるとともに、筒部２３は、インナーステータ３１の外周側に配置されている。さらに、キャップ２４の内周面と車輪支持部１１ａの外周面との間にはベアリング２７が介装されている。そして、アウターロータ２１は、車軸１６と一体回転するとともに、ベアリング２７を介して車輪支持部１１ａに回転可能に支持されている。アウターロータ２１において、筒部２３には、永久磁石２５が、筒部２３の周方向に等間隔おきに複数設けられている。

そして、上記構成のモータ内蔵駆動輪１０は、インホイールモータ２０のインナーステータ３１のステータコイル３３に通電されると、アウターロータ２１の永久磁石２５との吸引と反発との繰り返しにより、アウターロータ２１が回転する。その結果、アウターロータ２１に固定されたタイヤホイール１４が回転し、車輪１２が回転するようになっている。

インホイールモータ２０のアウターロータ２１において、アウターロータ２１の軸方向両端面のうち、車体１１側に位置する一端面（キャップ２４）には、回転側無線機としてのＲＦＩＤタグ４０が取り付けられている。このＲＦＩＤタグ４０は、四角シート状に形成され、アウターロータ２１の一端面のうち、回転方向に沿った一部に設置されている。そして、ＲＦＩＤタグ４０は、アウターロータ２１と一体回転するようになっている。

また、車体１１には、ＲＦＩＤタグ４０との間で無線通信を行う固定側無線機としてのＲＦＩＤリーダライタ５０が取り付けられている。本実施形態では、車体１１がＲＦＩＤリーダライタ５０を支持する支持体を構成している。そして、ＲＦＩＤタグ４０とＲＦＩＤリーダライタ５０とから、本実施形態の回転体用無線通信システムが構成されている。

図２に示すように、ＲＦＩＤリーダライタ５０には、リーダライタ側制御部５１が内蔵されるとともに、このリーダライタ側制御部５１には、送信部としての送受信部５２が信号接続されている。また、送受信部５２にはリーダライタ側アンテナ５３が接続されている。そして、リーダライタ側制御部５１は、データ送信信号（指令信号）を送受信部５２により無線信号にしてリーダライタ側アンテナ５３から送信する。また、リーダライタ側制御部５１は、ＲＦＩＤタグ４０が送信した無線信号をリーダライタ側アンテナ５３で受信し、その無線信号に含まれる情報を送受信部５２で抽出して取得する（ＲＦＩＤリーダライタ５０のリーダ機能）。また、リーダライタ側制御部５１は、外部から送信されるコマンドを受信したときや固有のＩＤコードが送信されたとき、それらコマンドやＩＤコードをリーダライタ側制御部５１に記憶させる（ＲＦＩＤリーダライタ５０のライタ機構）。さらに、ＲＦＩＤリーダライタ５０は、車体１１に設置されたコントローラ６０と信号接続されている。

次に、ＲＦＩＤタグ４０について説明する。ＲＦＩＤタグ４０は、タグ側制御部４１を内蔵するとともに、このタグ側制御部４１にはメモリ４２、及び変復調回路４３が信号接続されている。また、整流部４４には、タグ側制御部４１、メモリ４２、変復調回路４３、及び温度センサ２９が電気的に接続されている。さらに、変復調回路４３にはタグ側アンテナ４５が接続されている。

メモリ４２は、例えば、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）であって、メモリ４２には温度センサ２９が信号接続されるとともに、メモリ４２には温度センサ２９による検出データ（温度データ）が記憶される。この温度センサ２９は、永久磁石２５のうちＲＦＩＤタグ４０の直近の永久磁石２５に設置され、この永久磁石２５の温度を検出する。

タグ側アンテナ４５は、ＲＦＩＤリーダライタ５０から送信されたデータ送信信号を受信するとともに、変復調回路４３はタグ側アンテナ４５が受信した無線信号に含まれる情報を復調する。また、整流部４４は、変復調回路４３と電気的に接続されるとともに、ＲＦＩＤリーダライタ５０から送信されたデータ送信信号の交流磁界によりタグ側アンテナ４５に電磁誘導された交流電圧を直流電圧に変換してタグ側制御部４１をはじめ、メモリ４２及び温度センサ２９に付与する。

タグ側制御部４１は、整流部４４から付与された直流電圧により作動して所定のプログラムを実行する。具体的には、タグ側制御部４１は、温度センサ２９が検出し、メモリ４２に記憶された検出データ（温度データ）を読み込む。また、タグ側制御部４１は、メモリ４２から読み出した検出データを含む情報を変復調回路４３よって無線信号に変調して、タグ側アンテナ４５からＲＦＩＤリーダライタ５０に向けて送信する。

図１及び図３に示すように、電気自動車は、ＡＢＳ（アンチロック・ブレーキシステム）を搭載している。ＡＢＳは上記コントローラ６０と、４つの車輪１２にそれぞれ対応する回転センサユニット６１とを備えている。コントローラ６０は、回転センサユニット６１からの信号に基づき各車輪１２の回転位置を求めるとともに、この回転位置に基づき各車輪１２のスリップ率を求める。

回転位置検出部としての各回転センサユニット６１は、車軸１６（車輪１２）と一体回転する歯車６１ａと、歯車６１ａの外周面に対向するように車輪支持部１１ａに設置された検出器６１ｂとからなる。歯車６１ａの外周面には複数本（本実施形態では４８本）の歯が等角度間隔おきに設けられるとともに、各歯は１〜４８まで順番に位置が割り当てられている。そして、検出器６１ｂは、検出器６１ｂに対向する歯の位置を検出し、その歯の位置からアウターロータ２１の回転位置に係る信号（歯数信号）を生成する。コントローラ６０は、各検出器６１ｂに有線接続され、各検出器６１ｂからの歯数信号に基づき、アウターロータ２１の回転位置を求める。

図１に示すように、コントローラ６０には記憶部６０ａが設けられ、この記憶部６０ａには、永久磁石２５の温度を取得するためのプログラムが記憶されている。また、記憶部６０ａには、アウターロータ２１の回転位置のうち、ＲＦＩＤタグ４０がＲＦＩＤリーダライタ５０と対向するときの回転位置が、歯車６１ａの歯の位置と対応付けて記憶されている。具体的には、歯車６１ａの複数の歯のうち、ＲＦＩＤタグ４０がＲＦＩＤリーダライタ５０と対向したときに、アウターロータ２１の径方向に沿ってＲＦＩＤタグ４０と同一径線上に位置する歯Ｈの位置（例えば、１〜４８番の歯のうちの３番の歯）が、ＲＦＩＤタグ４０の回転位置として設定されている。そして、回転センサユニット６１の検出器６１ｂによって、ＲＦＩＤタグ４０と対応付けられた歯Ｈが検出されると、検出器６１ｂは、歯検出信号をコントローラ６０に出力するようになっている。

そして、コントローラ６０は、歯検出信号が入力されると、その歯検出信号に基づき、ＲＦＩＤタグ４０の回転方向における位置がＲＦＩＤリーダライタ５０と対向する位置にあると判定する。この判定により、コントローラ６０は、ＲＦＩＤリーダライタ５０からＲＦＩＤタグ４０に向けてデータ送信信号を送信させるようにＲＦＩＤリーダライタ５０のリーダライタ側制御部５１を制御する。よって、本実施形態では、コントローラ６０が制御部を構成している。

次に、回転体用無線通信システムの作用について記載する。
回転センサユニット６１の検出器６１ｂによって、ＲＦＩＤタグ４０と対応付けられた歯Ｈが検出されると、検出器６１ｂは、歯検出信号をコントローラ６０に出力する。すなわち、ＲＦＩＤタグ４０がＲＦＩＤリーダライタ５０と対向したときに、検出器６１ｂは、歯検出信号をコントローラ６０に出力する。コントローラ６０は、歯検出信号を入力すると、ＲＦＩＤリーダライタ５０のリーダライタ側制御部５１に対し、データ送信信号（指令信号）を送受信部５２により送信させる制御を行う。その結果、ＲＦＩＤリーダライタ５０からは、対向位置にあるＲＦＩＤタグ４０に向けてデータ送信信号が送信される。

そして、ＲＦＩＤリーダライタ５０と対向位置にあるＲＦＩＤタグ４０では、ＲＦＩＤリーダライタ５０から送信されたデータ送信信号がタグ側アンテナ４５で受信される。すると、ＲＦＩＤタグ４０においては、タグ側制御部４１が作動し、タグ側制御部４１は、メモリ４２から温度センサ２９による検出データ（温度データ）を読み込む。そして、タグ側制御部４１は、検出データを含む情報を変復調回路４３よって無線信号にして、タグ側アンテナ４５から対向位置にあるＲＦＩＤリーダライタ５０に向けて送信する。

ＲＦＩＤリーダライタ５０においては、リーダライタ側制御部５１は、ＲＦＩＤタグ４０が送信した無線信号をリーダライタ側アンテナ５３で受信し、その無線信号に含まれる、永久磁石２５の温度情報を送受信部５２で抽出して取得するとともに、コントローラ６０に出力する。その結果、コントローラ６０では、アウターロータ２１における永久磁石２５の温度を把握することができる。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）アウターロータ２１の回転位置を検出する回転センサユニット６１を備えたインホイールモータ２０において、アウターロータ２１の回転方向の一部にＲＦＩＤタグ４０を設置した。また、ＲＦＩＤタグ４０がＲＦＩＤリーダライタ５０と対向位置にあるときのアウターロータ２１における回転位置を、回転センサユニット６１の歯車６１ａの歯Ｈの位置と対応付けた。そして、回転センサユニット６１の検出器６１ｂによって、ＲＦＩＤタグ４０と対応付けられた歯Ｈが検出されると、コントローラ６０は、ＲＦＩＤタグ４０がＲＦＩＤリーダライタ５０と対向する位置にあると判定し、ＲＦＩＤリーダライタ５０の送受信部５２からＲＦＩＤタグ４０に向けてデータ送信信号を送信させるようにした。すると、ＲＦＩＤタグ４０は、対向位置にあるＲＦＩＤリーダライタ５０に向けて温度情報を送信する。よって、アウターロータ２１が回転していても、ＲＦＩＤタグ４０とＲＦＩＤリーダライタ５０とが対向したときに、ＲＦＩＤタグ４０とＲＦＩＤリーダライタ５０との間での無線通信を行わせ、温度情報をＲＦＩＤリーダライタ５０で確実に取得することができる。

（２）アウターロータ２１が回転していても、ＲＦＩＤタグ４０とＲＦＩＤリーダライタ５０とが対向したときに、ＲＦＩＤタグ４０とＲＦＩＤリーダライタ５０との間での無線通信を行わせ、温度情報をＲＦＩＤリーダライタ５０で確実に取得することができる。このため、永久磁石２５の温度を正確に把握することができ、永久磁石２５が所定の温度を超えて高温になることを未然に防ぐことができる。その結果、永久磁石２５を好適な温度範囲で使用することができ、安価な永久磁石２５を採用してもインホイールモータ２０を好適に出力させることができる。

（３）ＲＦＩＤタグ４０の回転位置を検出する手段として、ＡＢＳの回転センサユニット６１を採用した。回転センサユニット６１は、電気自動車にとっては一般的に設けられている構成である。そして、この一般的な構成を用いて、ＲＦＩＤタグ４０とＲＦＩＤリーダライタ５０との間での無線通信を的確に行わせ、温度情報を確実に取得することができる。その結果、製造コストを大幅に増大させることなく、ＲＦＩＤタグ４０とＲＦＩＤリーダライタ５０との無線通信を的確に行わせることができる。

（４）ＲＦＩＤタグ４０は、アウターロータ２１の回転方向の一部に設けられているが、ＲＦＩＤタグ４０とＲＦＩＤリーダライタ５０とが対向したときに、ＲＦＩＤタグ４０とＲＦＩＤリーダライタ５０との間での無線通信を行わせることで、ＲＦＩＤタグ４０からの温度情報をＲＦＩＤリーダライタ５０で確実に受信することができる。このため、ＲＦＩＤタグ４０とＲＦＩＤリーダライタ５０との無線通信を確保するために、ＲＦＩＤタグ４０のアンテナをアウターロータ２１の回転方向の全体に亘って設けることや、ＲＦＩＤリーダライタ５０のリーダライタ側アンテナ５３をＲＦＩＤタグ４０の回転軌跡上に多数設ける必要が無くなる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態では、温度センサ２９は、ＲＦＩＤタグ４０とは別体としたが、ＲＦＩＤタグ４０に内蔵されていてもよい。

○ 実施形態では、回転体の情報として、アウターロータ２１における永久磁石２５の温度を検出したが、情報として永久磁石２５の磁束を検出部としての磁束センサで検出してもよいし、その他の情報を検出してもよい。

○ 実施形態では、ＲＦＩＤタグ４０をアウターロータ２１における軸方向の一端面に設けたが、ＲＦＩＤタグ４０はアウターロータ２１の周面に設けてもよい。この場合、ＲＦＩＤリーダライタ５０は、アウターロータ２１の外周側に配置される。

○ 実施形態では、回転位置検出部として回転センサユニット６１に具体化したが、その他の構成、例えば、回転角度センサを採用してもよい。
○ 本発明の回転体用無線通信システムは、インホイールモータ２０への適用に限定されるものではなく、回転体の情報を非接触で検出する各種の装置に適用することができる。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記回転側無線機は、前記情報を記憶するメモリを備える請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の回転体用無線通信システム。

（ロ）前記回転側無線機は、前記送信部からの前記指令信号を受信すると、前記情報を前記メモリから読み出し、前記情報を前記固定側無線機に向けて送信させる制御を行う技術的思想（イ）に記載の回転体用無線通信システム。

１１…車体（支持体）、１６…車軸、２０…インホイールモータ、２１…アウターロータ（回転体）、２５…永久磁石（磁石）、２９…温度センサ（検出部）、３１…インナーステータ、４０…ＲＦＩＤタグ（回転体側無線機）、４３…変復調回路（受信部）、５０…ＲＦＩＤリーダライタ（固定側無線機）、５２…送受信部（送信部）、６０…コントローラ（制御部）、６１…回転センサユニット（回転位置検出部）、６１ａ…歯車（回転位置検出部）、６１ｂ…検出器（回転位置検出部）。

Claims (3)

1. 回転体に設けられて、該回転体に関する情報を検出する検出部と、
   前記回転体における回転方向の一部に設けられ、前記検出部が検出した情報を無線送信する回転側無線機と、
   前記回転体を回転可能に支持する支持体に設けられ、前記回転側無線機が無線送信した情報を受信する固定側無線機と、を有し、
   前記固定側無線機が、指令信号を前記回転側無線機に向けて送信する送信部を有するとともに、
   前記回転側無線機が、前記指令信号を受信する受信部を有する回転体用無線通信システムであって、
   前記回転体の回転位置を検出する回転位置検出部と、
   前記回転位置検出部と信号接続されるとともに、前記固定側無線機と信号接続された制御部と、を備え、
   前記回転位置検出部の検出結果に基づき、前記回転側無線機の回転方向における位置が前記固定側無線機と対向する位置にあると前記制御部が判定すると、該制御部が、前記送信部から前記回転側無線機に向けて前記指令信号を送信させるように前記固定側無線機を制御することを特徴とする回転体用無線通信システム。
2. 前記回転体は、インホイールモータのアウターロータであり、前記支持体は、前記インホイールモータのインナーステータを支持する車体であるとともに、前記検出部は、前記アウターロータに設置された磁石の温度を検出する温度センサである請求項１に記載の回転体用無線通信システム。
3. 前記回転位置検出部は、前記アウターロータと一体回転する車軸に固定された歯車と、前記歯車の外周面に対向するように配置された検出器とを有する請求項２に記載の回転体用無線通信システム。