JP2017013627A - Electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各駆動輪が対応する電動機により駆動される電動車両に係る。 The present invention relates to an electric vehicle in which each drive wheel is driven by a corresponding electric motor.
電気自動車のような電動車両においては、各駆動輪がそれぞれ対応する電動機によって駆動される。車両の通常の走行時には、運転者の駆動操作量に基づいて各電動機の目標駆動トルクが演算され、電動機の実際の駆動トルクがそれぞれ対応する目標駆動トルクになるように、各電動機の出力がフィードバック制御される。 In an electric vehicle such as an electric vehicle, each drive wheel is driven by a corresponding electric motor. During normal driving of the vehicle, the target drive torque of each motor is calculated based on the driver's drive operation amount, and the output of each motor is fed back so that the actual drive torque of the motor becomes the corresponding target drive torque. Be controlled.
例えば、下記の特許文献1には、駆動輪に駆動トルクを付与するための駆動用電動機及び駆動輪に摩擦制動力を付与するための制動用電動機が、駆動輪に組み込まれたインホイールモータ式の電動車両が記載されている。特許文献1に記載された電動車両によれば、駆動用電動機及び制動用電動機を制御することにより、駆動輪毎に駆動力及び制動力を制御することができる。 For example, in Patent Document 1 below, an in-wheel motor type in which a driving motor for applying a driving torque to a driving wheel and a braking motor for applying a friction braking force to the driving wheel are incorporated in the driving wheel. The electric vehicle is described. According to the electric vehicle described in Patent Document 1, the driving force and the braking force can be controlled for each driving wheel by controlling the driving motor and the braking motor.
〔発明が解決しようとする課題〕
インホイールモータ式の電動車両においては、駆動用電動機であるインホイールモータとして、高い駆動トルクを発生することができ耐久性にも優れた三相ブラシレス交流電動機が一般的に使用されている。周知のように、三相ブラシレス交流電動機へ供給される三相の交流電流は、U相、V相、W相と呼ばれる三つの交流電流よりなっている。各相の交流電流は同一の周期を有する正弦波形を描き、隣接する相は120度の位相差を有している。そのため、横軸を時間とし、縦軸を電流値とするグラフで見て、電動機へ供給される電流値は、各相の交流電流の線が交叉する時点においてピークを描く。その結果、1周期当り6回の電流値のピークに対応する出力トルクのピークが発生する。よって、特に電動機の始動時に出力トルクのピークに起因する所謂トルクリップルが発生する。
[Problems to be Solved by the Invention]
In an in-wheel motor type electric vehicle, a three-phase brushless AC electric motor that can generate a high driving torque and has excellent durability is generally used as an in-wheel motor that is a driving electric motor. As is well known, the three-phase AC current supplied to the three-phase brushless AC motor is composed of three AC currents called U-phase, V-phase, and W-phase. The alternating current of each phase draws a sine waveform having the same period, and adjacent phases have a phase difference of 120 degrees. For this reason, the current value supplied to the electric motor has a peak at the time when the AC current lines of each phase intersect, as viewed in a graph with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing the current value. As a result, an output torque peak corresponding to the peak of the current value six times per cycle is generated. Therefore, a so-called torque ripple is generated due to the peak of the output torque especially when the motor is started.
トルクリップルが発生すると、駆動輪の駆動力が周期的に変動するので、駆動力の周期的変動の周波数と同一の周波数にて駆動輪に前後振動が発生する。駆動輪の前後振動の周波数が駆動輪の共振周波数域の周波数(250Hz以下)になると、駆動輪の前後振動がショックアブソーバなどを介して車体へ伝達されてウォーンという低周波の異音が発生し、車両の乗員が不快感を覚えることがある。 When torque ripple occurs, the driving force of the driving wheel fluctuates periodically, so that longitudinal vibration is generated in the driving wheel at the same frequency as the frequency of periodic fluctuation of the driving force. When the frequency of the front and rear vibrations of the drive wheels becomes a frequency in the resonance frequency range of the drive wheels (250 Hz or less), the front and rear vibrations of the drive wheels are transmitted to the vehicle body via a shock absorber or the like, and a low-frequency noise called a warn is generated. The vehicle occupant may feel uncomfortable.
本発明の主要な課題は、駆動輪に制動力を付与するための制動用電動機を備えた電動車両において、駆動用電動機の始動時にトルクリップルに起因して発生する駆動輪の前後振動及び異音を低減することである。 The main problem of the present invention is that, in an electric vehicle equipped with a braking motor for applying a braking force to the driving wheels, the front and rear vibrations and abnormal noise of the driving wheels generated due to torque ripple when the driving motor is started. It is to reduce.
〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕
本発明によれば、車輪支持部材により回転可能に支持された駆動輪と、前記車輪支持部材により支持され前記駆動輪を駆動するための駆動トルクを発生する駆動用電動機と、前記車輪支持部材により支持され前記駆動輪を制動するためのブレーキ力を発生する電磁ブレーキ装置と、前記電磁ブレーキ装置を制御するブレーキ制御装置とを有し、前記電磁ブレーキ装置は、前記駆動輪と共に回転する回転体と、前記回転体に対し押圧される摩擦部材と、前記摩擦部材に押圧力を付与する電磁アクチュエータとを有し、前記電磁アクチュエータは、ブレーキ用電動機と、前記ブレーキ用電動機の回転トルクを前記押圧力に変換する変換装置とを有する電動車両が提供される。
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
According to the present invention, the drive wheel rotatably supported by the wheel support member, the drive motor that is supported by the wheel support member and generates the drive torque for driving the drive wheel, and the wheel support member An electromagnetic brake device that generates a braking force to be supported and brakes the drive wheel; and a brake control device that controls the electromagnetic brake device, the electromagnetic brake device rotating with the drive wheel; A friction member that is pressed against the rotating body, and an electromagnetic actuator that applies a pressing force to the friction member. The electromagnetic actuator includes a brake motor and a rotational torque of the brake motor. There is provided an electric vehicle having a conversion device for converting into an electric vehicle.
前記電磁ブレーキ装置は、前記ブレーキ用電動機の周期的に変動する回転トルクを周期的に変動する前後力に変換して前記電磁ブレーキ装置から前記駆動輪へ伝達する伝達機構を有する。前記ブレーキ制御装置は、前記電磁ブレーキ装置がブレーキ力を発生することなく前記駆動用電動機が基準値以下の回転速度にて回転しているときには、前記伝達機構によって前記駆動輪に伝達される前後力の周期的変動が、前記駆動トルクの周期的変動に起因して発生する前記駆動輪の前後力の周期的変動に対し同一の周期にて逆相になるように、前記摩擦部材に押圧力を付与しない範囲にて前記ブレーキ用電動機により周期的に変動する回転トルクを発生させる。 The electromagnetic brake device includes a transmission mechanism that converts a rotational torque that periodically varies in the brake motor into a longitudinal force that periodically varies and transmits the force to the drive wheels from the electromagnetic brake device. The brake control device is configured such that when the driving motor rotates at a rotational speed equal to or less than a reference value without the electromagnetic brake device generating a braking force, the longitudinal force transmitted to the driving wheels by the transmission mechanism. The pressing force is applied to the friction member in such a manner that the periodic fluctuations of the driving wheel are opposite in phase to the periodic fluctuations of the longitudinal force of the driving wheels caused by the periodic fluctuations of the driving torque. A rotational torque that varies periodically is generated by the brake motor within a range that is not applied.
上記の構成によれば、非制動中に駆動用電動機が基準値以下の回転速度にて回転しているときには、周期的に変動する回転トルクを発生するようブレーキ用電動機が作動され、伝達機構により周期的に変動する回転トルクが周期的に変動する前後力に変換されて駆動輪へ伝達される。伝達機構によって駆動輪に伝達される前後力の周期的変動は、駆動トルクの周期的変動に起因して発生する駆動輪の前後力の周期的変動に対し同一の周期にて逆相である。 According to the above configuration, when the drive motor is rotating at a rotational speed equal to or less than the reference value during non-braking, the brake motor is operated to generate a periodically varying rotational torque, and the transmission mechanism The periodically changing rotational torque is converted into a periodically changing longitudinal force and transmitted to the drive wheels. The periodic fluctuation of the longitudinal force transmitted to the driving wheel by the transmission mechanism is in the opposite phase with the same period as the periodic fluctuation of the longitudinal force of the driving wheel caused by the periodic fluctuation of the driving torque.
よって、トルクリップルに起因して駆動輪に作用する前後力に部分的に対抗する前後力が、駆動輪に与えられる。従って、トルクリップルに起因する駆動輪の前後振動の振幅を低減し、ショックアブソーバなどを介して車体に伝達される前後振動を低減し、これにより振動に起因して発生し車両の乗員に不快感を与える異音を低減することができる。 Therefore, a longitudinal force that partially opposes the longitudinal force acting on the drive wheel due to the torque ripple is applied to the drive wheel. Therefore, the amplitude of the longitudinal vibration of the drive wheel caused by torque ripple is reduced, and the longitudinal vibration transmitted to the vehicle body via a shock absorber or the like is reduced, thereby causing the vehicle occupant to feel uncomfortable. Noise can be reduced.
また、ブレーキ用電動機は、摩擦部材に押圧力を付与しない範囲にて作動される。よって、トルクリップルに起因して駆動輪に作用する前後力に部分的に対抗する前後力を発生させる際に、駆動輪に不必要な制動力が付与され電動車両が不必要に減速されることを回避することができる。 The brake motor is operated in a range in which no pressing force is applied to the friction member. Therefore, when generating a longitudinal force that partially opposes the longitudinal force acting on the drive wheels due to torque ripple, unnecessary braking force is applied to the drive wheels and the electric vehicle is unnecessarily decelerated. Can be avoided.
以下に添付の図を参照しつつ、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、インホイールモータ式の四輪駆動車に適用された本発明の実施形態にかかる電動車両10を示す概略構成図である。電動車両10は、操舵輪である左右の前輪12FL及び12FRと、非操舵輪である左右の後輪12RL及び12RRとを有している。車輪12FL〜12RRは駆動輪であり、それぞれ対応する車輪に組み込まれたインホイールモータ16FL〜16RRから相互に独立して駆動トルクが付与されることにより駆動される。車輪12FL〜12RRには、それぞれ対応する車輪を制動するためのブレーキ力を発生する電磁ブレーキ装置18FL〜18RRが設けられている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an
図1には詳細に示されていないが、実施形態のインホイールモータ16FL〜16RRは、駆動トルク及び回転速度を制御可能な三相ブラシレス交流電動機であり、対応する車輪を駆動するための駆動トルクを発生する駆動用電動機として機能する。インホイールモータ16FL〜16RRは、制動時にはそれぞれ回生発電機としても機能し、回生制動力を発生することが好ましいが、回生制動は行われなくてもよい。 Although not shown in detail in FIG. 1, the in-wheel motors 16FL to 16RR of the embodiment are three-phase brushless AC motors capable of controlling the drive torque and the rotational speed, and drive torques for driving the corresponding wheels. It functions as a drive motor that generates The in-wheel motors 16FL to 16RR also function as regenerative generators during braking and preferably generate regenerative braking force, but regenerative braking may not be performed.
図2及び図3に示されているように、左前輪12FLは、車輪支持部材20により回転軸線22の周りに回転可能に支持されており、インホイールモータ16FLは車輪支持部材20内に収容されている。車輪支持部材20は、図2及び図3には示されていないサスペンションアームにより車体21に連結されている。車輪支持部材20には、上端にて車体21に連結されたショックアブソーバ24の下端が連結されている。なお、ショックアブソーバ24の下端はサスペンションアームなどに連結されていてもよい。
As shown in FIGS. 2 and 3, the left front wheel 12FL is rotatably supported around the
図2及び図3には詳細に示されていないが、インホイールモータ16FLは車輪支持部材20内に配置されたステータ及びロータを含んでいる。ステータは回転軸線22の周りに回転しないように車輪支持部材20により支持されており、ロータは回転軸線22の周りにステータに対し回転可能である。ロータには、互いに一体をなす円板状のブレーキロータ26及びスピンドル28が連結されており、スピンドル28には左前輪12FLのホイール30が複数のボルト(図示せず)により連結されている。ブレーキロータ26は回転軸線22に垂直に延在し左前輪12FLと共に回転する回転体として機能する。
Although not shown in detail in FIGS. 2 and 3, the in-wheel motor 16 FL includes a stator and a rotor disposed in the
電磁ブレーキ装置18FLは、ブレーキロータ26に加えて、摩擦部材として機能するブレーキパッド32、電磁アクチュエータ34及びブレーキキャリパ36を有している。ブレーキパッド32は、有底の多角形の筒状をなし、回転軸線22と平行に延在している。ブレーキパッド32は、ブレーキロータ26の板面に垂直な方向にブレーキキャリパ36に対し変位可能に且つブレーキキャリパ36に対し回転不能にブレーキキャリパ36により支持されている。電磁アクチュエータ34はブレーキロータ26に対しブレーキパッド32を押圧するための押圧力をブレーキパッド32に付与する。
In addition to the
ブレーキキャリパ36は、ブレーキロータ26の外周部の両側に円弧状に延在する外側板部36SO及び内側板部36SIと、これらの板部の外周部を一体に接続する接続部36Cとを有している。ブレーキパッド32の底壁の外面には摩擦材料38が固定され、外側板部36SOの内面には摩擦材料40が固定されている。後述のように、ブレーキキャリパ36は、ブレーキロータ26の板面に垂直な方向に車輪支持部材20に対し変位可能に車輪支持部材20により支持されている。よってブレーキパッド32及びブレーキキャリパ36は、ブレーキロータ26に対し押圧されることにより摩擦力を発生する摩擦部材として機能する。
The
ブレーキキャリパ36の内側板部36SIの下端及び上端には、それぞれ実質的に水平に延在するブラケット42及び43の一端が溶接などの手段により固定されている。ブラケット42の先端には、車輪支持部材20に固定され回転軸線22と平行に延在するピン44が挿通されている。よって、ブレーキキャリパ36の下端は、ブレーキロータ26の板面に垂直な方向にブレーキロータ26に対し変位可能に且つピン44の周りに枢動可能に車輪支持部材20により支持されている。
One end of
ブラケット43の先端には、上下方向に延在する長溝46が設けられ、長溝46には車輪支持部材20に固定され回転軸線22と平行に延在するピン48が挿通されている。よって、ブレーキキャリパ36の上端は、ブレーキロータ26の板面に垂直な方向にブレーキロータ26に対し変位可能であると共に車輪支持部材20に対し上下方向に変位可能であるが、車輪支持部材20に対し車両前後下方向には変位不能である。
A
電磁アクチュエータ34は、ブレーキ用電動機50及び変換装置52を有している。ブレーキ用電動機50は交流電動機及び直流電動機の何れであってもよいが、インホイールモータ16FLなどと同様に、三相ブラシレス交流電動機であることが好ましい。なお、ブレーキ用電動機50は、インホイールモータ16FL〜16RRに比して小型で低出力の電動機であってよい。
The
変換装置52は、ブレーキ用電動機50のシャフトに固定された大径の歯車54と、ねじシャフト56の小径部に固定され歯車54と噛み合う小径の歯車58とを含んでいる。ねじシャフト56は回転軸線22と平行な軸線に沿って延在している。図2及び図3には示されていないが、ねじシャフト56は雄ねじを有し、雄ねじはブレーキパッド32の雌ねじに螺合している。前述のように、ブレーキパッド32はブレーキキャリパ36により回転しないよう支持されているので、ねじシャフト56が回転すると、ブレーキパッド32はブレーキロータ26の板面に垂直な方向に移動される。
The
ブレーキパッド32をブレーキロータ26に対し押圧する押圧力をブレーキ用押圧力とすると、変換装置52はブレーキ用電動機50の回転トルクをブレーキ用押圧力に変換する。歯車54及び58は、ブレーキ用電動機50のシャフトの回転速度を減速してねじシャフト56へ伝達するので、ブレーキ用電動機50のシャフトの回転トルクを増力してねじシャフト56へ伝達する。
When the pressing force that presses the
ブレーキパッド32がブレーキロータ26に対し押圧されると、その押圧力の反力がブレーキロータ26からブレーキパッド32に与えられ、更にはねじシャフト56へ伝達される。図2及び図3には示されていないが、ねじシャフト56を回転可能に支持する軸受がブレーキキャリパ36に設けられており、ねじシャフト56へ伝達さた反力はその軸受を介してブレーキキャリパ36へ伝達される。よって、ブレーキキャリパ36は車輪支持部材20に近づく方向へ移動されるので、ブレーキロータ26の両側にて摩擦材料38及び40が互いに近づく方向にブレーキロータ26に対し押圧され、これらの摩擦によりブレーキ力が発生される。
When the
非制動時には、ブレーキパッド32及びブレーキキャリパ36は、ブレーキロータ26に対し待機位置に位置決めされる。待機位置においては、摩擦材料38及び40はブレーキロータ26に押圧されることなく接触し又はブレーキロータ26から僅かに隔置される。これに対し、制動時には、ブレーキ用電動機50が作動され、ブレーキ用電動機50の回転トルクが変換装置52によってブレーキ用押圧力に変換され、これによりブレーキパッド32がブレーキロータ26に対し押圧される。
During non-braking, the
また、後に詳細に説明するように、インホイールモータ16FLのトルクリップルに起因して非制動中に左前輪12FLに前後振動が発生すると、回転トルクが周期的に変動するようにブレーキ用電動機50が作動される。回転トルクの周期的な変動によりブレーキ用電動機50がロータの慣性に起因して振動し、ブレーキキャリパ36が加振される。この場合、左前輪12FLに不必要な制動力が付与されないよう、ブレーキ用電動機50はブレーキパッド32をブレーキロータ26に近づけるための回転方向とは逆の方向へ回転される。
Further, as will be described in detail later, if the front-rear vibration occurs in the left front wheel 12FL during non-braking due to the torque ripple of the in-wheel motor 16FL, the
ブレーキキャリパ36が加振されると、図3において破線の双頭の矢印にて示されているように、ブレーキキャリパ36はピン44の周りに車輪支持部材20に対し往復枢動せしめられる。前述のように、ブレーキキャリパ36は上端にてピン48により車輪支持部材20に対し上下方向に変位可能で車両前後方向には車輪支持部材20に対し変位不能に車輪支持部材20に連結されている。よって、図3において実線の双頭の矢印にて示されているように、ブレーキキャリパ36の上端は左前輪12FLの前後振動の周波数と同一の周波数で左前輪12FLの前後振動とは逆相にて振動せしめられる。
When the
従って、ブレーキキャリパ36の上方部及び電磁アクチュエータ34が、左前輪12FLの前後振動の周波数と同一の周波数で左前輪12FLの前後振動とは逆相にて振動せしめられる。その結果、ブレーキキャリパ36及び電磁アクチュエータ34は、車輪支持部材20に対し上記周波数にて変動する前後力を付与し、これにより左前輪12FLの前後振動の振幅を低減する。この場合、ブレーキキャリパ36は、ブレーキ用電動機50の周期的に変動する回転トルクを周期的に変動する前後力に変換して左前輪12FLへ伝達する伝達機構として機能する。
Accordingly, the upper part of the
なお、右前輪12FR及び左右の後輪12RL、12RRも、上述の左前輪12FLの支持構造と同様の支持構造にて支持されている。更に、インホイールモータ16FR〜16RR及び電磁ブレーキ装置18FR〜18RRも、それぞれインホイールモータ16FL及び電磁ブレーキ装置18FLと同様に構成されており、同様に作動する。 The right front wheel 12FR and the left and right rear wheels 12RL and 12RR are also supported by the same support structure as the support structure of the left front wheel 12FL described above. Further, the in-wheel motors 16FR to 16RR and the electromagnetic brake devices 18FR to 18RR are configured similarly to the in-wheel motor 16FL and the electromagnetic brake device 18FL, respectively, and operate similarly.
電動車両10の走行時には、インホイールモータ16FL〜16RRの駆動力は、アクセル開度センサ60により検出されるアクセル開度Accに基づいて、インホイールモータ16FL〜16RRの出力が駆動用電子制御装置62によって制御されることにより制御される。アクセル開度Accは、アクセルペダル64の踏み込み量、即ち運転者の駆動操作量を示す。インホイールモータ16FL〜16RRの回生制動力は、制動用電子制御装置66により駆動用電子制御装置62を介して制御される。
When the
図には示されていないが、駆動用電子制御装置62の駆動回路は、周知のように、車輪ごとにインバータ及びコンバータを含んでいる。駆動回路は、駆動時にはバッテリからの直流電流を二相の交流電流に変換し、更に二相の交流電流を三相の交流電流に変換してインホイールモータ16FL〜16RRへ供給する。これに対し、回生制動時には、駆動回路は、インホイールモータ16FL〜16RRからの三相の交流電流を二相の交流電流に変換し、更に二相の交流電流を直流電流に変換してバッテリへ供給し、バッテリを充電する。 Although not shown in the drawing, the drive circuit of the drive electronic control unit 62 includes an inverter and a converter for each wheel, as is well known. The drive circuit converts a direct current from the battery into a two-phase alternating current during driving, further converts the two-phase alternating current into a three-phase alternating current, and supplies the three-phase alternating current to the in-wheel motors 16FL to 16RR. On the other hand, at the time of regenerative braking, the drive circuit converts the three-phase alternating current from the in-wheel motors 16FL to 16RR into a two-phase alternating current, and further converts the two-phase alternating current into a direct current to the battery. Supply and charge the battery.
電磁ブレーキ装置18FLなどは、図4に示されたフローチャートに従って制御される。運転者により制動操作が行われると、踏力センサ68により検出される踏力Fbpに基づいて、電磁ブレーキ装置18FL〜18RRが制動用電子制御装置66によって制御されることにより、車輪12FL〜12RRに付与される制動力が制御される(制動力の通常制御)。踏力Fbpは、ブレーキペダル70に対する踏み込み踏力であり、運転者の制動操作量を示す。
The electromagnetic brake device 18FL and the like are controlled according to the flowchart shown in FIG. When a braking operation is performed by the driver, the electromagnetic brake devices 18FL to 18RR are controlled by the braking electronic control device 66 based on the pedal force Fbp detected by the
運転者により制動操作が行われていない状況において、インホイールモータ16F〜16RR Lのトルクリップルに起因する前後振動が車輪12FL〜12RRに発生していないときには、電磁ブレーキ装置18FLなどは、非作動状態に維持される。即ち、ブレーキパッド32及びブレーキキャリパ36は、ブレーキロータ26に対し待機位置に位置決めされる。
When no braking operation is performed by the driver, when the longitudinal vibrations caused by the torque ripples of the in-wheel motors 16F to 16RR are not generated in the wheels 12FL to 12RR, the electromagnetic brake device 18FL and the like are in an inoperative state. Maintained. That is, the
これに対し、運転者により制動操作が行われていない状況において、インホイールモータのトルクリップルに起因する前後振動が車輪12FL〜12RRの何れかに発生すると、対応する電磁ブレーキ装置によって上述のようにブレーキキャリパ36が加振される。よって、ブレーキキャリパ36及び電磁アクチュエータ34により、車輪12FLなどの前後振動の前後力と同一の周波数で逆相にて周期的に変動する前後力が対応する車輪に与えられ、車輪の前後振動が低減される。
On the other hand, when the front and rear vibration caused by the torque ripple of the in-wheel motor occurs in any of the wheels 12FL to 12RR in a situation where the braking operation is not performed by the driver, as described above by the corresponding electromagnetic brake device. The
なお、図には詳細に示されていないが、駆動用電子制御装置62及び制動用電子制御装置66は、マイクロコンピュータを含んでおり、相互に必要な情報の授受を行う。各マイクロコンピュータは、CPU、ROM、RAM及び入出力ポート装置を有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続された一般的な構成を有している。 Although not shown in detail in the figure, the driving electronic control device 62 and the braking electronic control device 66 include a microcomputer and exchange necessary information with each other. Each microcomputer has a general configuration in which a CPU, a ROM, a RAM, and an input / output port device are connected to each other via a bidirectional common bus.
駆動用電子制御装置62には、アクセル開度センサ60よりのアクセル開度Accを示す信号が入力される。インホイールモータ16FL〜16RRには、それぞれ回転角センサ(レゾルバ)72FL〜72RR及びトルクセンサ74FL〜74RRが内蔵されている。駆動用電子制御装置62には、回転角センサ72FL〜72RR及びトルクセンサ74FL〜74Rより、それぞれ対応するインホイールモータ16FL〜16RRの回転角(電気角)φi及び駆動トルクTi(i=fl、fr、rl及びrr)を示す信号が入力される。更に、駆動用電子制御装置62には、車速センサ76よりの車速Vを示す信号など、車両10の走行制御に必要な情報が入力される。
A signal indicating the accelerator opening Acc from the
制動用電子制御装置66には、踏力センサ68により検出された踏力Fbpを示す信号が入力され、ブレーキスイッチ78よりオンまたはオフの信号、即ち運転者により制動操作が行われているか否かを示す信号が入力される。制動用電子制御装置66は、図4に示されたフローチャートに従って、上述のように制動力を制御するための電磁ブレーキ装置18FL〜18RRの制御に加えて、車輪12FL〜12RRの前後振動を低減するための電磁ブレーキ装置18FL〜18RRの制御を行う。
A signal indicating the pedaling force Fbp detected by the pedaling
次に、図4に示されたフローチャートを参照して、実施形態において制動用電子制御装置66により実行される電磁ブレーキ装置18FR〜18RRの制御について説明する。図4に示されたフローチャートによる制御は、図には示されていないイグニッションスイッチがオンであるときに、例えば左前輪、右前輪、左後輪及び右後輪の順に、各車輪の電磁ブレーキ装置について所定の時間毎に繰返し実行される。なお、下記の説明においては、図4に示されたフローチャートによる車輪の前後振動低減制御を単に「制御」と指称する。 Next, the control of the electromagnetic brake devices 18FR to 18RR executed by the braking electronic control device 66 in the embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The control according to the flowchart shown in FIG. 4 is performed when the ignition switch not shown in the figure is turned on, for example, the electromagnetic brake device for each wheel in the order of the left front wheel, the right front wheel, the left rear wheel, and the right rear wheel. Are repeatedly executed at predetermined time intervals. In the following description, the wheel longitudinal vibration reduction control according to the flowchart shown in FIG. 4 is simply referred to as “control”.
まず、ステップ10においては、それぞれ回転角センサ72FL〜72RRにより検出されたインホイールモータ16FL〜16RRの回転角φiを示す信号などが読み込まれる。
First, in
ステップ20においては、例えばブレーキスイッチ78がオンであるか否かの判別により、電磁ブレーキ装置18FL〜18RRが制動力を発生しているか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには、制御はステップ40へ進み、肯定判別が行われたときには、制御はステップ30へ進む。
In
ステップ30においては、制動力の通常制御のための電磁ブレーキ装置18FL〜18RRの制御が行われる。即ち、踏力センサ68により検出された踏力Fbpに基づいて電磁ブレーキ装置18FL〜18RRが制御されることにより、運転者の制動要求に応じた制動力が車輪12FL〜12RRに付与される。
In
ステップ40においては、例えばインホイールモータ16FL〜16RRの回転角φiの時間微分値が演算されることにより、インホイールモータ16FL〜16RRの回転速度Vmが演算される。更に、回転速度Vmが基準値Vm0(正の定数)以下であるか否かの判別、即ちトルクリップルに起因する振動が発生し易いインホイールモータ16FL〜16RRの回転開始時のような状況であるか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには、制御はステップ90へ進み、肯定判別が行われたときには、制御はステップ50へ進む。
In
ステップ50においては、インホイールモータ16FL〜16RRへ供給される駆動電流(三相の交流電流)の振幅Daが求められる。更に駆動電流の振幅Daが基準値Da0(正の定数)以上であるか否かの判別、即ちトルクリップルに起因する振動が大きい振幅にて発生し易い振幅であるか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには、制御はステップ90へ進み、肯定判別が行われたときには、制御はステップ60へ進む。
In
なお、車両10が走行を終了する際のように、インホイールモータ16FL〜16RRの回転速度Vmが低下する際にもステップ40の判別が肯定判別になる。しかし、ステップ50の判別が否定判別になるので、インホイールモータ16FL〜16RRの回転速度Vmが低下し、トルクリップルに起因する振動がインホイールモータに発生しない状況において、後述のステップ60〜100が不必要に実行されることはない。
Note that the determination in
ステップ60においては、ステップ40において演算されたインホイールモータ16FL〜16RRの回転速度Vmに基づいて、ブレーキ用電動機50へ供給される駆動電流の目標周波数ftが下記の式(1)に従って演算される。なお、下記の式(1)における「6」は、インホイールモータ16FL〜16RRへ供給される電流値に、1周期当り6回のピークが発生することに対応している。
ft=(Vm/2π)・6 …(1)
In
ft = (Vm / 2π) · 6 (1)
ステップ70においては、Kを予め設定されたゲイン(正の定数)とし、θth1〜θth3を予め実験的に求められた位相差として、下記の式(2)〜(4)に従ってブレーキ用電動機50へ供給される駆動指令電流の三相の交流電流P1〜P3が演算される。なお、θth1〜θth3は、ブレーキ用電動機50の回転によってブレーキキャリパ36を加振し、周波数が車輪12FL〜12RRの前後振動と同一で位相が逆にてブレーキキャリパ36の上端を前後方向に振動させるための位相差である。
P1=K・Da・sin(2π・ft・Vm+θth1) …(2)
P2=K・Da・sin(2π・ft・Vm+θth2) …(3)
P3=K・Da・sin(2π・ft・Vm+θth3) …(4)
In
P1 = K.Da.sin (2.pi..ft.Vm + .theta.th1) (2)
P2 = K.Da.sin (2.pi..ft.Vm + .theta.th2) (3)
P3 = K.Da.sin (2.pi..ft.Vm + .theta.th3) (4)
ステップ80においては、ブレーキパッド32がブレーキロータ26から離れる方向への移動の終端位置にあるか否かの判別、即ち制動力を増大させる方向とは逆の方向へブレーキ用電動機50をそれ以上回転させることができないか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには、制御はステップ100へ進み、肯定判別が行われたときには、ステップ90においてブレーキパッド32及びブレーキキャリパ36が待機位置へ戻されるよう、ブレーキ用電動機50が作動される。なお、ブレーキパッド32及びブレーキキャリパ36が既に待機位置にあるときには、ブレーキ用電動機50は回転されない。
In
ステップ100においては、駆動指令電流の三相の交流電流P1〜P3がブレーキ用電動機50へ出力される。よって、ブレーキ用電動機50が目標周波数ftにて振動するよう作動され、これによりブレーキキャリパ36の上端部が前後方向に振動するようブレーキキャリパ36が加振される。
In
以上の説明から解るように、非制動中であり(ステップ20)、トルクリップルに起因する振動がインホイールモータ16FL〜16RRに発生し易い状況であるときには(ステップ40及び50)、ステップ60〜100が実行される。即ち、ブレーキ用電動機50の回転によってブレーキキャリパ36が加振され、周波数が車輪12FL〜12RRの前後振動と同一で位相が逆にてブレーキキャリパ36の上端部及び電磁アクチュエータ34が前後方向に振動せしめられる。
As can be understood from the above description, when the vehicle is not braked (step 20) and vibrations caused by torque ripple are likely to occur in the in-wheel motors 16FL to 16RR (
よって、トルクリップルに起因して車輪12FL〜12RRに作用する前後力に部分的に対抗する前後力が、ブレーキキャリパ36から車輪12FL〜12RRに与えられる。従って、トルクリップルに起因する車輪12FL〜12RRの前後振動の振幅を低減し、ショックアブソーバなどを介して車体に伝達される前後振動を低減し、これにより振動に起因して発生し車両の乗員に不快感を与える異音を低減することができる。
Therefore, a longitudinal force that partially opposes the longitudinal force acting on the wheels 12FL to 12RR due to the torque ripple is applied from the
なお、ブレーキキャリパ36及び電磁アクチュエータ34などの合計の質量は、車輪、インホイールモータ及び車輪支持部材20の合計の質量よりも遥かに小さいので、ブレーキキャリパ36から車輪12FL〜12RRに与えられる前後力の大きさも小さい。しかし、実施形態によれば、ブレーキキャリパ36から車輪12FL〜12RRに制振用の前後力が与えられない場合に比して、確実に車輪12FL〜12RRの前後振動の振幅を低減することができる。
Note that the total mass of the
特に、実施形態においては、ブレーキキャリパ36を加振する際には、ブレーキ用電動機50は、ブレーキパッド32がブレーキロータ26から離れる方向へ、即ち制動力を増大させる方向とは逆の方向へ回転される。よって、車輪12FL〜12RRの振動を低減するための電磁ブレーキ装置18FR〜18RRの制御によって、車輪12FL〜12RRに不必要な制動力が付与されることを確実に回避することができる。
In particular, in the embodiment, when the
また、実施形態においては、ステップ50において、インホイールモータへ供給される駆動電流の振幅Daに基づいて、トルクリップルに起因する振動が大きい振幅にて発生し易い状況であるか否かの判別が行われる。トルクリップルに起因する振動が大きい振幅にて発生し易い状況でないときには、ステップ60〜100は実行されない。よって、トルクリップルに起因する振動が発生し易い状況であっても、振動の振幅が大きくならず、車両の乗員が異音を感じる虞が低いときに、ブレーキ用電動機50が不必要に作動され、ブレーキキャリパ36が不必要に加振されることを回避することができる。
In the embodiment, in
更に、実施形態においては、ステップ60において、ブレーキ用電動機50へ供給される駆動電流の目標周波数ftは、インホイールモータ16FL〜16RRの回転速度Vmに基づいて演算される。従って、例えば車輪12FL〜12RRの前後振動が前後加速度センサにより検出され、その検出結果に基づいて駆動電流の目標周波数ftが演算される場合に比して、駆動電流の目標周波数ftを容易に演算することができ、更には車輪の前後振動に対しブレーキキャリパ36の前後振動が遅れる虞を低減することができる。
Furthermore, in the embodiment, in
以上においては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。 Although the present invention has been described in detail with respect to specific embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various other embodiments are possible within the scope of the present invention. This will be apparent to those skilled in the art.
例えば、上述の実施形態においては、電磁ブレーキ装置18FL〜18RRが制動力を発生しているか否かの判別は、ステップ20においてブレーキスイッチ78がオンであるか否かの判別により行われる。しかし、電磁ブレーキ装置18FLなどが制動力を発生しているか否かの判別は、電磁ブレーキ装置への指令電流に基づいて行われてよい。
For example, in the above-described embodiment, whether or not the electromagnetic brake devices 18FL to 18RR are generating braking force is determined by determining whether or not the
また、上述の実施形態においては、ステップ50においてインホイールモータ16FLなどへ供給される駆動電流の振幅Daが基準値Da0以上であるか否かの判別、即ちトルクリップルに起因する振動が大きい振幅にて発生し易い振幅であるか否かの判別が行われる。しかし、この判別は省略されてもよい。
In the above-described embodiment, it is determined whether or not the amplitude Da of the drive current supplied to the in-wheel motor 16FL or the like in
また、上述の実施形態においては、ブレーキキャリパ36が、ブレーキ用電動機50の周期的に変動する回転トルクを周期的に変動する前後力に変換して駆動輪へ伝達する伝達機構として機能する。しかし、この伝達機構はブレーキキャリパ36以外の部材により構成されていてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態においては、ブレーキキャリパ36の加振に際し、ブレーキパッド32が待機位置から終端位置へ移動され、ブレーキパッド32が終端位置に到達すると、ブレーキキャリパ36が加振されることなく、ブレーキパッド32は待機位置へ戻される。しかし、ブレーキパッド32が終端位置に到達してもインホイールモータ16FLのトルクリップルに起因する前後振動が継続しているときには、ブレーキパッド32が待機位置へ戻される際にもステップ60、70及び100が実行されることによりブレーキキャリパ36が加振されてもよい。
In the above-described embodiment, when the
また、上述の実施形態においては、ブレーキキャリパ36は車輪の回転軸線22よりも低い位置にある下端にて車輪支持部材20に枢支され、回転軸線22よりも高い位置にある上端にて車輪支持部材20に前後力を付与するようになっている。しかし、車輪支持部材20に前後力を付与する位置が回転軸線22と実質的に同一の高さの位置に設定され、実施形態よりも効果的に車輪の前後振動が低減されるよう修正されてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態においては、インホイールモータ16FL〜16RRがそれぞれ対応する車輪12FL〜12RRに相互に独立して駆動力を付与するようになっている。しかし、本発明は、前二輪又は後二輪が従動輪又は他の駆動手段により駆動される駆動輪である車両に適用されてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the in-wheel motors 16FL to 16RR respectively apply driving forces to the corresponding wheels 12FL to 12RR independently of each other. However, the present invention may be applied to a vehicle in which the front two wheels or the rear two wheels are drive wheels driven by driven wheels or other drive means.
また、上述の実施形態においては、インホイールモータ16FL〜16RRのロータが直接車輪12FL〜12RRのスピンドル28に連結されている。しかし、インホイールモータ16FL〜16RRのロータとスピンドル28との間に減速装置が設けられていてもよい。更に、車輪12FL〜12RRに駆動力を付与する駆動用電動機はインホイールモータ16FL〜16RRであるが、本発明は、駆動用電動機が車体に搭載されたオンボードモータである車両に適用されてもよい。
In the above-described embodiment, the rotors of the in-wheel motors 16FL to 16RR are directly connected to the
10…電動車両、12FL〜12RR…車輪、16FL〜16RR…インホイールモータ、16FL〜16RR…電磁ブレーキ装置、20…車輪支持部材、26…ブレーキロータ、32…ブレーキパッド、34…電磁アクチュエータ、36…ブレーキキャリパ、50…ブレーキ用電動機、52…変換装置、62…駆動用電子制御装置、66…制動用電子制御装置、72FL〜72RR…回転角センサ
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記電磁ブレーキ装置は、前記ブレーキ用電動機の周期的に変動する回転トルクを周期的に変動する前後力に変換して前記電磁ブレーキ装置から前記駆動輪へ伝達する伝達機構を有し、
前記ブレーキ制御装置は、前記電磁ブレーキ装置がブレーキ力を発生することなく前記駆動用電動機が基準値以下の回転速度にて回転しているときには、前記伝達機構によって前記駆動輪に伝達される前後力の周期的変動が、前記駆動トルクの周期的変動に起因して発生する前記駆動輪の前後力の周期的変動に対し同一の周期にて逆相になるように、前記摩擦部材に押圧力を付与しない範囲にて前記ブレーキ用電動機により周期的に変動する回転トルクを発生させる、電動車両。
A drive wheel rotatably supported by a wheel support member; a drive motor that is supported by the wheel support member and generates a drive torque for driving the drive wheel; and the drive wheel supported by the wheel support member. An electromagnetic brake device that generates a braking force for braking, and a brake control device that controls the electromagnetic brake device, the electromagnetic brake device rotating with the drive wheel, and the rotating body A friction member to be pressed; and an electromagnetic actuator that applies a pressing force to the friction member, wherein the electromagnetic actuator is a brake motor, and a conversion device that converts rotational torque of the brake motor into the pressing force. In an electric vehicle having
The electromagnetic brake device has a transmission mechanism that converts a rotational torque that periodically fluctuates in the brake motor to a longitudinal fluctuating force that is periodically fluctuated and transmits the force to the drive wheels from the electromagnetic brake device.
The brake control device is configured such that when the driving motor rotates at a rotational speed equal to or less than a reference value without the electromagnetic brake device generating a braking force, the longitudinal force transmitted to the driving wheels by the transmission mechanism. The pressing force is applied to the friction member in such a manner that the periodic fluctuations of the driving wheel are opposite in phase to the periodic fluctuations of the longitudinal force of the driving wheels caused by the periodic fluctuations of the driving torque. An electric vehicle that generates a rotational torque that varies periodically by the brake motor within a range that is not applied.
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