JP2018046742A - In-wheel motor drive device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、インホイールモータ駆動装置に関し、コイル温度センサと油温センサとを用いてインホイールモータ駆動装置の異常検知を精度良く行う技術に関する。 The present invention relates to an in-wheel motor drive device, and relates to a technique for accurately detecting an abnormality of the in-wheel motor drive device using a coil temperature sensor and an oil temperature sensor.
インホイールモータ駆動装置は、減速機、モータおよび車輪用軸受を有する。このインホイールモータ駆動装置の損失は、各部の損失が合算された損失となる。減速機の損失は、軸受部の転がり抵抗、摺動部の摺動抵抗が主な損失となるが、両者共に軸受諸元や減速機内部の隙間が定めれば、回転数に依存する損失となる(図7)。
またモータの損失は、鉄損、銅損および機械損が主な損失となる。銅損はコイル電流に依存し、鉄損はコイル電流と回転数に依存し、機械損は回転数に依存している。そのため、低速高トルク領域での損失は、銅損が損失の大部分を占め、高速低トルク領域では、鉄損および減速機損失が損失の大部分を占めることになる(図8)。
The in-wheel motor drive device includes a speed reducer, a motor, and a wheel bearing. The loss of the in-wheel motor drive device is a loss obtained by adding the losses of the respective parts. The loss of the reducer is mainly due to the rolling resistance of the bearing part and the sliding resistance of the sliding part. In both cases, if the bearing specifications and the clearance inside the reducer are determined, the loss depends on the rotational speed. (FIG. 7).
Motor loss is mainly iron loss, copper loss and mechanical loss. Copper loss depends on the coil current, iron loss depends on the coil current and the rotational speed, and mechanical loss depends on the rotational speed. Therefore, in the loss in the low speed and high torque region, the copper loss occupies most of the loss, and in the high speed and low torque region, the iron loss and the reduction gear loss occupy most of the loss (FIG. 8).
よって、合算したユニットの損失マップは、図9に示すように、モータに起因した損失が占める領域Aと、モータと減速機の両方に起因する損失が占める領域Cとに分けることができる。領域Bは、減速機およびモータの損失が小さく、異常検知を行う必要のない領域である。 Therefore, as shown in FIG. 9, the combined unit loss map can be divided into a region A in which losses due to the motor occupy and a region C in which losses due to both the motor and the speed reducer occupy. Region B is a region where the loss of the speed reducer and the motor is small and abnormality detection is not necessary.
領域Aとして示す低速高トルク領域の損失は、モータに起因した銅損が大部分を占めるため、コイル温度の上昇度合いが、潤滑油の温度上昇度合いに比べて大きく、潤滑油温は、コイル温度に対して応答遅れが生じる。一方で、領域Cとして示す高速低トルク領域は、モータの鉄損および減速機損失が大部分を占めるため、潤滑油温の上昇度合いがコイル温度の上昇度合いと比べて大きい。 The loss in the low-speed high-torque region shown as region A is mainly due to the copper loss due to the motor. Therefore, the degree of increase in the coil temperature is larger than the degree of increase in the temperature of the lubricating oil. Response delay occurs. On the other hand, in the high-speed low-torque region shown as region C, since the motor iron loss and the reduction gear loss occupy most of the region, the increase in the lubricating oil temperature is larger than the increase in the coil temperature.
またコイル用温度センサは、ステータのスロット間に配置され、潤滑油が掛かり難く、潤滑油の温度を直接測定することが難しい。コイルおよびステータコアに跳ね掛けられる潤滑油によってコイルおよびステータが温度上昇し、その熱伝導および熱伝達によって上昇したコイル温度にコイル用温度センサが反応するため、コイル用温度センサの出力は、潤滑油温に対して大きく応答が遅れる。 Further, the coil temperature sensor is disposed between the slots of the stator and is difficult to apply the lubricating oil, and it is difficult to directly measure the temperature of the lubricating oil. The temperature of the coil and the stator is increased by the lubricating oil splashed on the coil and the stator core, and the coil temperature sensor reacts to the coil temperature increased by the heat conduction and heat transfer. The response is greatly delayed.
ユニットの異常検知は、検出対象として温度が考えられ、その項目はコイルや潤滑油が考えられる。コイル温度は、潤滑油の影響を避けるためにステータのスロット間に配置され、潤滑油は掛かり難い。また潤滑油温度の検出は、減速機の最下流に配置することが減速機の異常を精度良く検知するためには必須であり、モータのコイル温度を推定することは難しい。 In detecting an abnormality of a unit, temperature is considered as a detection target, and the item may be a coil or lubricating oil. The coil temperature is arranged between the slots of the stator in order to avoid the influence of the lubricating oil, and the lubricating oil is hardly applied. In addition, the detection of the lubricating oil temperature is indispensable in order to accurately detect the abnormality of the speed reducer, and it is difficult to estimate the coil temperature of the motor.
従来、インホイールモータ駆動装置の減速機について、潤滑経路の最下流に、潤滑油の温度センサを配置することが提案されている(特願2013−198131)。油温センサのみでインホイールモータの出力領域全体の異常検知を行うことは、低速高トルク領域において、コイル温度に対して潤滑油の温度の応答遅れが大きく、精密なユニットの異常検知を行うことは難しい。応答遅れにより、コイル温度が上昇しコイルの耐熱温度を超えた場合には、モータに過負荷を生じるおそれがある。 Conventionally, regarding a reduction gear of an in-wheel motor drive device, it has been proposed to arrange a temperature sensor for lubricating oil at the most downstream side of the lubricating path (Japanese Patent Application No. 2013-198131). Detecting abnormalities in the entire output area of the in-wheel motor using only the oil temperature sensor means that there is a large delay in the response of the lubricating oil temperature to the coil temperature in the low-speed, high-torque region, and that the unit abnormalities are detected accurately. Is difficult. When the coil temperature rises and exceeds the heat resistance temperature of the coil due to the response delay, there is a risk of overloading the motor.
他の従来例として、インホイールモータ駆動装置のモータ部について、モータコイル温度を検出し、コイル温度変化の微分値を算出してこの微分値がある閾値を超えたときに、異常と判断して出力制御をしている。コイル温度だけでは、高速低トルク領域において、コイル温度測定センサの出力が潤滑油に対して応答が遅れ、精度良くユニットの異常検知を行うことが難しい。応答遅れにより、潤滑油温度が上昇し、例えば、減速機を構成する樹脂部材の耐熱温度を超えた場合には、減速機に異常が生じるおそれがある。 As another conventional example, for the motor part of the in-wheel motor drive device, the motor coil temperature is detected, the differential value of the coil temperature change is calculated, and when this differential value exceeds a certain threshold, it is determined as abnormal. The output is controlled. With only the coil temperature, the response of the output of the coil temperature measurement sensor is delayed with respect to the lubricating oil in the high-speed and low-torque region, and it is difficult to accurately detect the abnormality of the unit. Due to the response delay, the lubricating oil temperature rises. For example, when the heat resistance temperature of the resin member constituting the speed reducer is exceeded, the speed reducer may be abnormal.
この発明の目的は、インホイールモータ駆動装置において、潤滑油の温度と、モータコイルの温度を同時に検出し、モータの出力範囲の全域で精度良く異常検知を行うことができるインホイールモータ駆動装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an in-wheel motor drive device that can detect the temperature of the lubricating oil and the temperature of the motor coil at the same time, and can detect an abnormality with high accuracy throughout the output range of the motor. Is to provide.
この発明のインホイールモータ駆動装置は、車輪を駆動する電動モータ1と、前記車輪を回転支持する車輪用軸受5と、前記電動モータ1の回転を減速して前記車輪用軸受5に伝達する減速機2と、この減速機2に潤滑油を供給する潤滑油供給機構Jkと、前記電動モータ1を制御する制御装置U1とを備えたインホイールモータ駆動装置において、
前記潤滑油供給機構Jkは、前記減速機2に潤滑油を供給する供給油路30と、前記減速機2に潤滑油を供給するポンプ28とを有し、
前記減速機2の潤滑油路29に、潤滑油の温度を検出する油温センサSbを設け、前記電動モータ1のステータ9に、モータコイル78の温度を検出する温度センサSaを設け、
前記制御装置U1は、前記油温センサSbで検出される温度、および前記温度センサSaで検出される温度のいずれか一方または両方が、それぞれ定められた閾値を超えたとき、前記電動モータ1の電流を制限するモータ出力制限手段95を有することを特徴とする。
前記「定められた閾値」は、例えば、実験やシミュレーション等により定められる。
前記電動モータの電流を制限するとは、電動モータの電流を「零」にすることも含む。
The in-wheel motor drive device according to the present invention includes an
The lubricating oil supply mechanism Jk has a
An oil temperature sensor Sb for detecting the temperature of the lubricating oil is provided in the
When one or both of the temperature detected by the oil temperature sensor Sb and the temperature detected by the temperature sensor Sa exceed a predetermined threshold, the control device U1 A motor output limiting means 95 for limiting the current is provided.
The “predetermined threshold value” is determined by, for example, experiments or simulations.
Limiting the current of the electric motor includes setting the current of the electric motor to “zero”.
この構成によると、減速機2の潤滑油路29に設けた油温センサSbは、潤滑油の温度を常時にまたは定期的に検出する。ステータ9に設けた温度センサSaは、モータコイル78の温度を常時にまたは定期的に検出する。制御装置U1のモータ出力制限手段95は、油温センサSbで検出される温度、および温度センサSaで検出されるコイル温度のいずれか一方または両方が、それぞれ定められた閾値を超えたか否かを判定する。前記閾値を超えたとの判定で、モータ出力制限手段95は、電動モータ1の電流を制限する。
インホイールモータ駆動装置の損失による発熱は、低速高トルク領域においては、モータに起因した銅損が大部分を占めるため、油温センサSbで潤滑油の温度を検出するだけでは、コイル温度に対する油温の応答遅れが生じるおそれがあるが、温度センサSaで検出したコイル温度を用いて電動モータ1の電流を制限するため、コイル温度に対する温度の応答遅れを解消し、精密な異常検知を行うことができる。
高速低トルク領域においては、モータの鉄損および減速機損失が大部分を占めるため、温度センサSaでコイル温度を検出するだけでは、そのセンサ出力が、減速機を冷却する潤滑油の温度上昇に対して応答遅れを生じ、減速機温度が上昇するおそれがあるが、油温センサSbで検出した油温を用いて電動モータ1の電流を制限するため、潤滑油温度に対する応答遅れを解消し、減速機2に異常が生じることを防止することができる。
このように、電動モータ1のコイル温度の上昇を抑えて電動モータ1に過負荷が生じることを防止できると共に、潤滑油の温度上昇を抑えて減速機2に異常が生じることを未然に防止することができる。したがって、電動モータ1の出力範囲のうち低速高トルク領域から高速低トルク領域にわたる全域で精度良く異常検知を行うことができる。
According to this configuration, the oil temperature sensor Sb provided in the lubricating
The heat generated by the loss of the in-wheel motor drive device is mostly due to the copper loss due to the motor in the low speed and high torque region. Therefore, the oil temperature sensor Sb can detect oil temperature relative to the coil temperature only by detecting the temperature of the lubricating oil. Although there is a possibility that a response delay of temperature may occur, in order to limit the current of the
In the high-speed and low-torque region, the motor iron loss and the reduction gear loss account for the majority, so just detecting the coil temperature with the temperature sensor Sa will increase the temperature of the lubricating oil that cools the reduction gear. There is a possibility that the response speed is delayed and the reduction gear temperature rises. However, since the current of the
In this way, an increase in the coil temperature of the
前記油温センサSbおよび前記温度センサSaの前記各閾値は、それぞれ第1の閾値と、この第1の閾値よりも大きい第2の閾値とを含み、
前記モータ出力制限手段95は、いずれかの閾値における第1の閾値を超えたとき、前記電動モータ1への出力制限を開始し、第2の閾値を超えたとき、前記電動モータ1の電流を零にしても良い。
前記第1,第2の閾値は、例えば、実験やシミュレーション等により定められる。
このように電動モータ1への出力制限を段階的に行うことで、運転者のアクセル操作に対して、運転者に急激な違和感を感じさせることなく、車両をスムースに操作することができる。
Each threshold value of the oil temperature sensor Sb and the temperature sensor Sa includes a first threshold value and a second threshold value greater than the first threshold value,
The motor output limiting means 95 starts the output limitation to the
The first and second threshold values are determined by, for example, experiments or simulations.
By thus limiting the output to the
前記モータ出力制限手段95は、前記第1の閾値を超えたとき、温度に対して定められた一定の割合で前記電動モータ1に入力するトルク指令値を減少させても良い。
前記定められた一定の割合は、例えば、実験やシミュレーション等により適宜に定められる。
このようにトルク指令値を一定の割合で減少させることで、アクセル操作に対するトルク指令値が急峻に変化することを防ぐことができる。
The motor output limiting means 95 may decrease the torque command value input to the
The predetermined ratio is appropriately determined by, for example, experimentation or simulation.
Thus, by decreasing the torque command value at a constant rate, it is possible to prevent the torque command value for the accelerator operation from changing sharply.
前記モータ出力制限手段95は、第1および第2の閾値を超えた後、一定時間後に第1の閾値を下回ったとき、前記電動モータ1への出力制限を解除しても良い。前記一定時間は、試験やシミュレーションにより定められる。このような条件で電動モータ1への出力制限を解除する、つまりアクセル指令値を全て入力することで、モータトルクを復帰させて運転者の意に沿った運転を行うことができる。
The motor output restriction means 95 may release the restriction on the output to the
前記ポンプ28が、前記電動モータ1と前記減速機2との間に同一軸心上に配置されても良い。
前記電動モータ1と前記車輪用軸受5と前記減速機2とを含むインホイールモータユニットの外部に、前記ポンプ28が設けられても良い。この場合、例えば、装置本体内の潤滑油タンクを省略でき、また装置本体内に設けるべき油路の低減を図れる。これにより、装置本体のコンパクト化を図れる。したがって、インホイールモータ駆動装置を種々の車両に搭載でき汎用性を高めることができる。
The
The
この発明のインホイールモータ駆動装置は、車輪を駆動する電動モータと、前記車輪を回転支持する車輪用軸受と、前記電動モータの回転を減速して前記車輪用軸受に伝達する減速機と、この減速機に潤滑油を供給する潤滑油供給機構と、前記電動モータを制御する制御装置とを備えたインホイールモータ駆動装置において、
前記潤滑油供給機構は、前記減速機に潤滑油を供給する供給油路と、前記減速機に潤滑油を供給するポンプとを有し、前記減速機の潤滑油路に、潤滑油の温度を検出する油温センサを設け、前記電動モータのステータに、モータコイルの温度を検出する温度センサを設け、前記制御装置は、前記油温センサで検出される温度、および前記温度センサで検出される温度のいずれか一方または両方が、それぞれ定められた閾値を超えたとき、前記電動モータの電流を制限するモータ出力制限手段を有するため、インホイールモータ駆動装置において、潤滑油の温度と、モータコイルの温度を同時に検出し、モータの出力範囲の全域で精度良く異常検知を行うことができる。
An in-wheel motor drive device according to the present invention includes an electric motor that drives a wheel, a wheel bearing that rotatably supports the wheel, a speed reducer that decelerates the rotation of the electric motor and transmits the rotation to the wheel bearing, In an in-wheel motor drive device comprising a lubricant supply mechanism for supplying lubricant to a reduction gear and a control device for controlling the electric motor,
The lubricating oil supply mechanism has a supply oil path for supplying lubricating oil to the speed reducer and a pump for supplying lubricating oil to the speed reducer, and the temperature of the lubricating oil is set in the lubricating oil path of the speed reducer. An oil temperature sensor for detecting is provided, and a temperature sensor for detecting the temperature of the motor coil is provided for the stator of the electric motor, and the control device detects the temperature detected by the oil temperature sensor and the temperature sensor. In the in-wheel motor drive device, the temperature of the lubricating oil, the motor coil, and the motor output limiting means for limiting the current of the electric motor when either or both of the temperatures exceed a predetermined threshold value. The temperature can be detected at the same time, and the abnormality can be accurately detected over the entire output range of the motor.
この発明の第1の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置を図1ないし図5と共に説明する。図1に示すように、このインホイールモータ駆動装置は、車輪を駆動する電動モータ1と、この電動モータ1の回転を減速する減速機2と、この減速機2の入力軸3(減速機入力軸3と称す)と同軸の出力部材4によって回転される車輪用軸受5と、潤滑油供給機構Jkと、制御装置U1(図4)とを有する。車輪用軸受5と電動モータ1との間に減速機2を介在させ、車輪用軸受5で支持される駆動輪である車輪のハブと、電動モータ1のモータ回転軸6と減速機入力軸3と出力部材4とを同軸心上で連結してある。
An in-wheel motor drive device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, this in-wheel motor drive device includes an
減速機2を収納する減速機ハウジング7には、車両における図示外のサスペンションが連結される。なお、この明細書において、インホイールモータ駆動装置を車両に設けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。
A suspension (not shown) in the vehicle is connected to the
電動モータ1は、モータハウジング8に固定したモータステータ9と、モータ回転軸6に取り付けたモータロータ10との間にラジアルギャップを設けたラジアルギャップ型のIPMモータ(いわゆる埋込み磁石型同期モータ)である。モータハウジング8には、軸方向に離隔して軸受11,12が設けられ、これら軸受11,12に、モータ回転軸6が回転自在に支持されている。
The
モータ回転軸6は、電動モータ1の駆動力を減速機2に伝達するものである。モータ回転軸6の軸方向中間付近部には、径方向外方に延びるフランジ部6aが設けられ、このフランジ部6aにロータ固定部材13が設けられ、ロータ固定部材13にモータロータ10が取付けられている。
電動モータ1のモータステータ9には、モータコイル78の温度を検出する温度センサSaが設けられている。温度センサSaとしては、例えば、サーミスタが適用される。この温度センサSaで検出される温度は、後述するように、電動モータ1の電流を制限する制御に用いられる。
The
The motor stator 9 of the
減速機入力軸3は、軸方向一端がモータ回転軸6内に延びて、モータ回転軸6とスプライン嵌合されている。出力部材4のカップ部4a内に軸受14aが嵌合され、前記カップ部4aに内ピン22を介して連結される筒状の連結部材26内に軸受14bが嵌合されている。減速機入力軸3は、軸受14a,14b,11,12により回転自在に支持されている。減速機ハウジング7内における、減速機入力軸3の外周面には、偏心部15,16が設けられる。これら偏心部15,16は、偏心運動による遠心力が互いに打ち消されるように180°位相をずらして設けられている。
The reduction
減速機2は、外ピンハウジングIhと、減速機入力軸3と、曲線板17,18と、複数の外ピン19と、内ピン22と、カウンタウェイト21とを有するサイクロイド減速機である。
図2は、図1のII−II線断面となる減速機部分の断面図である。減速機2は、外形がなだらかな波状のトロコイド曲線で形成された2枚の曲線板17,18が、それぞれ軸受85を介して、各偏心部15,16に装着してある。これら各曲線板17,18の偏心運動を外周側で案内する複数の外ピン19を、それぞれ減速機ハウジング7の内側の外ピンハウジングIhに設け、カップ部4a(図1)に取り付けた複数の内ピン22を、各曲線板17,18の内部に設けられた複数の円形の貫通孔89に挿入状態に係合させてある。
The
2 is a cross-sectional view of the speed reducer portion taken along the line II-II in FIG. In the
図3に拡大して示すように、各外ピン19と各内ピン22には針状ころ軸受92,93が装着される。各外ピン19は、それぞれ針状ころ軸受92で両端支持されて各曲線板17,18の外周面と転接する。また各内ピン22は、針状ころ軸受93の外輪93aが、それぞれ各曲線板17,18の各貫通孔89の内周に転接する。したがって、外ピン19と各曲線板17,18の外周との接触抵抗、および各内ピン22と各貫通孔89の内周との接触抵抗を低減する。
As shown in an enlarged view in FIG. 3,
よって、図1に示すように、各曲線板17,18の偏心運動をスムーズに車輪用軸受5の内方部材5aに回転運動として伝達し得る。すなわちモータ回転軸6が回転すると、このモータ回転軸6と一体回転する減速機入力軸3に設けられた各曲線板17,18が偏心運動を行う。このとき外ピン19が偏心運動する各曲線板17,18の外周面と転がり接触するように係合すると共に、各曲線板17,18が、内ピン22と貫通孔89(図3)との係合によって、各曲線板17,18の自転運動のみが出力部材4および内方部材5aに回転運動として伝達される。モータ回転軸6の回転に対して内方部材5aの回転は減速されたものとなる。
Therefore, as shown in FIG. 1, the eccentric motions of the
潤滑油供給機構Jkは、減速機2の潤滑および電動モータ1の冷却の両方に用いられる潤滑油をモータ回転軸6の内部から供給する軸心給油機構である。この潤滑油供給機構Jkは、潤滑油路29と、供給油路30と、排出油路38と、ポンプ28とを有する。潤滑油路29は、減速機2における減速機ハウジング7内の潤滑油路29であり、この潤滑油路29は潤滑油タンク29aを含む。潤滑油タンク29aは、減速機ハウジング7の下部に設けられ潤滑油を貯留し、モータハウジング8の下部に連通する。
The lubricating oil supply mechanism Jk is an axial oil supply mechanism that supplies lubricating oil used for both the lubrication of the
供給油路30は、潤滑油タンク29aから、電動モータ1および減速機2に潤滑油を供給する。この供給油路30は、吸込側油路30a、吐出側油路30b、ハウジング外周側油路30c、連通路30d、モータ回転軸油路30e、および減速機油路30fを含む。吸込側油路30aは、潤滑油タンク29a内の吸込口とポンプ28の吸入口とにわたって連通し、減速機ハウジング7の下部とモータハウジング8の下部とで構成される。吐出側油路30bは、ポンプ28の吐出口に連通し、モータハウジング8内における径方向外方に略沿って延びる。
The
ハウジング外周側油路30cは、吐出側油路30bに連通し、モータハウジング8内におけるアウトボード側からインボード側に軸方向に沿って延びる。連通路30dは、モータハウジング8のインボード側端に形成され、この連通路30dの流入口がハウジング外周側油路30cに連通し、この連通路30dの流出口がモータ回転軸油路30eに連通する。
The housing outer peripheral
モータ回転軸油路30eは、モータ回転軸6内の軸心に沿って設けられる。連通路30dからモータ回転軸油路30eに導かれた潤滑油の一部は、モータ回転軸6およびフランジ部6aの半径方向外方に延びる貫通孔を経由して、ロータ固定部材13内部に形成された半径方向外方に延びる油路を通ることで、モータロータ10が冷却される。さらに前記油路の油吹出し口から、各コイルエンドの内周面に対し、モータロータ10の遠心力とポンプ28の圧力とにより潤滑油を射出することで、コイル78が冷却される。
The motor rotation
減速機油路30fは、減速機2に設けられ、潤滑油を減速機2に供給する。この減速機油路30fは、入力軸油路36と、オイル供給口37とを有する。入力軸油路36は、モータ回転軸油路30eに連通し、減速機入力軸3の内部におけるインボード側端からアウトボード側に軸方向に延びる。オイル供給口37は、入力軸油路36のうち偏心部15,16が設けられる軸方向位置から、半径方向外方に延びている。
減速機ハウジング7には、減速機2の潤滑に供された潤滑油を潤滑油タンク29aに排出する排出油路38が設けられている。
The speed
The
ポンプ28は、潤滑油タンク29aに貯留された潤滑油を、潤滑油タンク29a内の吸込口から吸込側油路30aを経由させて吸い上げて順次、吐出側油路30b、ハウジング外周側油路30c、連通路30dを経由してモータ回転軸油路30eおよび減速機油路30fに循環させる。このポンプ28は、電動モータ1と減速機2との間に同一軸心上に配置され、例えば、出力部材4の回転により回転する図示外のインナーロータと、このインナーロータの回転に伴って従動回転するアウターロータと、ポンプ室と、吸入口と、吐出口(いずれも図示せず)とを有するサイクロイドポンプである。
The
電動モータ1に駆動される出力部材4の回転により前記インナーロータが回転すると、前記アウターロータは従動回転する。このときインナーロータおよびアウターロータはそれぞれ異なる回転中心を中心として回転することで、前記ポンプ室の容積が連続的に変化する。これにより、潤滑油タンク29aに貯留された潤滑油は、吸込口から吸込側油路30aを経由して吸い上げられて前記吸入口から流入し、前記吐出口から吐出側油路30b、ハウジング外周側油路30c、連通路30dに順次圧送される。
When the inner rotor is rotated by the rotation of the
潤滑油は、連通路30dからモータ回転軸油路30eに導かれる。潤滑油の一部は、前述のようにモータロータ10およびコイル78を冷却した後、重力によってモータハウジング8の下方に移動し、このモータハウジング8の下部に連通する潤滑油タンク29aに流れ込む。
The lubricating oil is guided from the
モータ回転軸油路30eから入力軸油路36を経由してオイル供給口37に導かれた潤滑油は、このオイル供給口37の外径側開口端から排出される。この潤滑油には、遠心力とポンプ28の圧力とが作用することで、潤滑油は減速機2内の各部を潤滑しながら減速機ハウジング7内で半径方向外方に移動する。その後、潤滑油は、重力によって下方に移動し、オイル排出口38から潤滑油タンク29aに貯留される。潤滑油タンク29aには、潤滑油の温度を検出する油温センサSbが設けられる。油温センサSbとしては、例えば、サーミスタが適用される。この油温センサSbで検出される温度は、後述するように、電動モータ1の電流を制限する制御に用いられる。
Lubricating oil guided to the
制御系について説明する。
図4は、このインホイールモータ駆動装置の制御系のブロック図である。
前記制御装置U1は、自動車全般の制御を行う電気制御ユニットであるECU43と、このECU43に指令に従って走行用の電動モータ1の制御を行うインバータ装置44とを有する。インバータ装置44は、各電動モータ1に対して設けられたパワー回路部45と、このパワー回路部45を制御するモータコントロール部46とを有する。モータコントロール部46は、このモータコントロール部46が持つインホイールモータ駆動装置に関する各検出値や制御値等の各情報をECU43に出力する機能を有する。
The control system will be described.
FIG. 4 is a block diagram of a control system of the in-wheel motor drive device.
The control device U1 includes an
パワー回路部45は、バッテリ47の直流電力を電動モータ1の駆動に用いる3相の交流電力に変換するインバータ45aと、このインバータ45aを制御するPWMドライバ45bとを有する。インバータ45aは、複数の半導体スイッチング素子(図示せず)で構成され、PWMドライバ45bは、入力された電流指令をパルス幅変調し、前記各半導体スイッチング素子にオンオフ指令を与える。
The
モータコントロール部46は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、および電子回路により構成され、その基本となる制御部としてモータ駆動制御部48を有している。モータ駆動制御部48は、上位制御手段であるECU43から与えられるトルク指令等による加速・減速指令に従い、電流指令に変換して、PWMドライバ45bに電流指令を与える手段である。モータ駆動制御部48は、インバータ45aから電動モータ1に流すモータ電流を電流検出手段35から得て、電流フィードバック制御を行う。また、モータ駆動制御部48は、電動モータ1のモータロータの回転角を角度センサ49から得て、ベクトル制御を行う。
The
前記モータコントロール部46に、モータ出力制限手段95、異常報告手段41、および記憶手段50を設けている。モータ出力制限手段95は、油温センサSbで検出される温度(「油温」と称す)、およびモータコイルの温度(「コイル温度」と称す)を検出する温度センサSaで検出されるコイル温度のいずれか一方または両方が、それぞれ定められた閾値を超えたとき、電動モータ1の電流を制限する。このモータ出力制限手段95は判定部39と制御部40とを有する。
The
判定部39は、油温およびコイル温度が、それぞれ定められた閾値を超えたか否かを常時に判定する。油温の閾値は、実験やシミュレーションにより、例えば、油温とその潤滑油の粘度との関係、および、潤滑油の粘度と電動モータ1の回転抵抗との関係等に基づき定められる。コイル温度の閾値は、実験やシミュレーションにより、例えば、モータコイルに絶縁を生じさせる、コイル温度および時間の関係に基づいて適宜に求められる。
The
各閾値は、それぞれ記憶手段50に書換え可能に記憶される。またこの例では、油温センサSbおよび温度センサSaの各閾値は、それぞれ第1の閾値と、この第1の閾値よりも大きい第2の閾値とを含む。
検出される油温およびコイル温度のいずれか一方が、それぞれ定められた閾値を超えたと判定されると、制御部40は、電動モータ1の電流を低減するように、モータ駆動制御部48を介してパワー回路部45に指令する。
Each threshold value is stored in the
If it is determined that either one of the detected oil temperature and coil temperature exceeds a predetermined threshold value, the
図5は、コイル温度の閾値とモータ入力との関係を示す図である。なお図示しないが、油温の閾値とモータ入力との関係も図5と同様の関係を有する。図4も参照しつつ説明する。制御部40は、いずれかの閾値における第1の閾値を超えたとき、電動モータ1への出力制限を開始する。具体的には、制御部40は、いずれかの閾値における第1の閾値を超えたとき、温度に対して定められた一定の割合(一定の傾き)で電動モータ1に入力するトルク指令値を減少させるように、モータ駆動制御部48を介してパワー回路部45に指令する。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the coil temperature threshold and the motor input. Although not shown, the relationship between the oil temperature threshold and the motor input has the same relationship as in FIG. This will be described with reference to FIG. The
制御部40は、いずれかの閾値における第2の閾値を超えたとき、電動モータ1の電流を零にするように、モータ駆動制御部48を介してパワー回路部45に指令する。また制御部40は、第1および第2の閾値を超えた後、一定時間後に第1の閾値を下回ったとき、電動モータ1への出力制限を解除する。
The
図4に示すように、異常報告手段41は、判定部39によりいずれかの閾値における第1の閾値を超えたと判定したときに、ECU43に異常発生情報を出力する。ECU43に設けられた異常表示手段42は、異常報告手段41から出力された異常発生情報を受けて、例えば、車両のコンソールパネル等の表示装置27に、異常を知らせる表示を行わせる。
As shown in FIG. 4, the
作用効果について説明する。
モータ出力制限手段95における判定部39は、検出される油温およびコイル温度のいずれか一方または両方が、それぞれ定められた閾値を超えたか否かを判定する。前記閾値を超えたとの判定で、制御部40は、電動モータ1に入力するトルク指令値を減少させるように、モータ駆動制御部48を介してパワー回路部45に指令する。
インホイールモータ駆動装置の損失による発熱は、低速高トルク領域においては、モータに起因した銅損が大部分を占めるため、油温センサSbで潤滑油の温度を検出するだけでは、コイル温度に対する油温の応答遅れが生じるおそれがあるが、温度センサSaで検出したコイル温度を用いて電動モータ1の電流を制限するため、コイル温度に対する温度の応答遅れを解消し、精密な異常検知を行うことができる。
高速低トルク領域においては、モータの鉄損および減速機損失が大部分を占めるため、温度センサSaでコイル温度を検出するだけでは、そのセンサ出力が、減速機を冷却する潤滑油の温度上昇に対して応答遅れを生じ、減速機温度が上昇するおそれがあるが、油温センサSbで検出した油温を用いて電動モータ1の電流を制限するため、潤滑油温度に対する応答遅れを解消し、減速機2に異常が生じることを防止することができる。
このように電動モータ1の電流を制限することにより、電動モータ1のコイル温度の上昇を抑えて電動モータ1に過負荷が生じることを防止できると共に、潤滑油の温度上昇を抑えて減速機2に異常が生じることを未然に防止することができる。したがって、電動モータ1の出力範囲のうち低速高トルク領域から高速低トルク領域にわたる全域で精度良く異常検知を行うことができる。
The effect will be described.
The
The heat generated by the loss of the in-wheel motor drive device is mostly due to the copper loss due to the motor in the low speed and high torque region. Therefore, the oil temperature sensor Sb can detect oil temperature relative to the coil temperature only by detecting the temperature of the lubricating oil. Although there is a possibility that a response delay of temperature may occur, in order to limit the current of the
In the high-speed and low-torque region, the motor iron loss and the reduction gear loss account for the majority, so just detecting the coil temperature with the temperature sensor Sa will increase the temperature of the lubricating oil that cools the reduction gear. There is a possibility that the response speed is delayed and the reduction gear temperature rises. However, since the current of the
By limiting the electric current of the
モータ出力制限手段95は、いずれかの閾値における第1の閾値を超えたとき、電動モータ1への出力制限を開始し、第2の閾値を越えたとき、電動モータ1への電流を零にする。このように電動モータ1への出力制限を段階的に行うことで、運転者のアクセル操作に対して、運転者に急激な違和感を感じさせることなく、車両をスムースに操作することができる。またモータ出力制限手段95は、第1の閾値を越えたとき、トルク指令値を一定の割合で減少させることで、アクセル操作に対するトルク指令値が急峻に変化することを防ぐことができる。
The motor output limiting means 95 starts the output limitation to the
他の実施形態について説明する。
以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
Another embodiment will be described.
In the following description, the same reference numerals are given to the portions corresponding to the matters described in the preceding forms in each embodiment, and the overlapping description is omitted. When only a part of the configuration is described, the other parts of the configuration are the same as those described in advance unless otherwise specified. The same effect is obtained from the same configuration. Not only the combination of the parts specifically described in each embodiment, but also the embodiments can be partially combined as long as the combination does not hinder.
図6に示すように、電動モータ1と車輪用軸受5と減速機2とを含むインホイールモータユニットの外部に、ポンプ28を設け、このポンプ28をこのインホイールモータ駆動装置とは別の駆動源により駆動しても良い。この場合、減速機ハウジング7の潤滑油タンクを省略でき、またモータハウジング8に設けるべき油路の低減を図れる。これにより、装置本体のコンパクト化を図れる。したがって、インホイールモータ駆動装置を種々の車両に搭載でき汎用性を高めることができる。
As shown in FIG. 6, a
モータ出力制限手段は、第1の閾値を超えたとき、現在のモータ電流に対して定められた割合(例えば、90%)でモータ電流を制限しても良いし、定められた値低下させても良い。
モータ出力制限手段は、第1の閾値を超えたとき、一定の傾きでモータ電流を低下させ、第2の閾値を越えたとき、前記一定の傾きよりも急峻な傾きでモータ電流を低下させるようにしても良い。なおモータ電流の傾きは、直線状でなく例えば二次曲線等を描くような傾きでも良い。
The motor output limiting means may limit the motor current at a predetermined ratio (for example, 90%) with respect to the current motor current when the first threshold is exceeded, or reduce the predetermined value. Also good.
The motor output limiting means reduces the motor current with a constant slope when the first threshold is exceeded, and reduces the motor current with a steeper slope than the constant slope when the second threshold is exceeded. Anyway. The slope of the motor current may be a slope that draws a quadratic curve or the like instead of a straight line.
減速機の潤滑油路のうち、潤滑油タンク以外の潤滑油路に油温センサを設けても良い。
この実施形態では、サイクロイド式の減速機を採用した例を示したが、これに限ることなく、遊星減速機、2軸並行減速機、その他の減速機を適用可能である。
You may provide an oil temperature sensor in lubricating oil paths other than a lubricating oil tank among the lubricating oil paths of a reduction gear.
In this embodiment, although the example which employ | adopted the cycloid type reduction gear was shown, it is not restricted to this, A planetary reduction gear, a 2 axis | shaft parallel reduction gear, and other reduction gears are applicable.
1…電動モータ
2…減速機
5…車輪用軸受
28…ポンプ
29…潤滑油路
30…供給油路
38…排出油路
95…モータ出力制限手段
Jk…潤滑油供給機構
U1…制御装置
Sa…温度センサ
Sb…油温センサ
DESCRIPTION OF
この発明のインホイールモータ駆動装置は、車輪を駆動する電動モータ1と、前記車輪を回転支持する車輪用軸受5と、前記電動モータ1の回転を減速して前記車輪用軸受5に伝達する減速機2と、この減速機2に潤滑油を供給する潤滑油供給機構Jkと、前記電動モータ1を制御する制御装置U1とを備えたインホイールモータ駆動装置において、
前記潤滑油供給機構Jkは、前記減速機2に潤滑油を供給する供給油路30と、前記減速機2に潤滑油を供給するポンプ28とを有し、
前記減速機2の潤滑油路29に、潤滑油の温度を検出する油温センサSbを備え、前記電動モータ1のステータ9に、モータコイル78の温度を検出する温度センサSaを備え、
前記制御装置U1は、、低速高トルク領域においては前記温度センサSaで検出したコイル温度がこのコイル温度に対して定められた閾値を超えたときに、高速低トルク領域においては前記油温センサSbで検出した油温がこの油温に対して定められた閾値を超えたとき、前記電動モータ1の電流を制限するモータ出力制限手段95を有することを特徴とする。
前記各「定められた閾値」は、例えば、実験やシミュレーション等により定められる。
前記電動モータの電流を制限するとは、電動モータの電流を「零」にすることも含む。
The in-wheel motor drive device according to the present invention includes an
The lubricating oil supply mechanism Jk has a
The lubricating
When the coil temperature detected by the temperature sensor Sa exceeds a threshold value determined for the coil temperature in the low speed and high torque region, the control device U1 detects the oil temperature sensor Sb in the high speed and low torque region. in the detected oil temperature is at this time the oil exceeds the threshold value is constant because against temperature, and having a motor output limiting means 95 for limiting the current of the
Before SL Each "determined threshold" is, for example, it is determined by experiment or simulation or the like.
Limiting the current of the electric motor includes setting the current of the electric motor to “zero”.
この発明のインホイールモータ駆動装置は、車輪を駆動する電動モータと、前記車輪を回転支持する車輪用軸受と、前記電動モータの回転を減速して前記車輪用軸受に伝達する減速機と、この減速機に潤滑油を供給する潤滑油供給機構と、前記電動モータを制御する制御装置とを備えたインホイールモータ駆動装置において、
前記潤滑油供給機構は、前記減速機に潤滑油を供給する供給油路と、前記減速機に潤滑油を供給するポンプとを有し、前記減速機の潤滑油路に、潤滑油の温度を検出する油温センサを備え、前記電動モータのステータに、モータコイルの温度を検出する温度センサを備え、前記制御装置は、低速高トルク領域においては前記温度センサで検出したコイル温度がこのコイル温度に対して定められた閾値を超えたときに、高速低トルク領域においては前記油温センサで検出した油温がこの油温に対して定められた閾値を超えたときに、それぞれ前記電動モータの電流を制限するモータ出力制限手段を有するため、インホイールモータ駆動装置において、潤滑油の温度と、モータコイルの温度を同時に検出し、モータの出力範囲の全域で精度良く異常検知を行うことができる。
An in-wheel motor drive device according to the present invention includes an electric motor that drives a wheel, a wheel bearing that rotatably supports the wheel, a speed reducer that decelerates the rotation of the electric motor and transmits the rotation to the wheel bearing, In an in-wheel motor drive device comprising a lubricant supply mechanism for supplying lubricant to a reduction gear and a control device for controlling the electric motor,
The lubricating oil supply mechanism has a supply oil path for supplying lubricating oil to the speed reducer and a pump for supplying lubricating oil to the speed reducer, and the temperature of the lubricating oil is set in the lubricating oil path of the speed reducer. comprising an oil temperature sensor for detecting the electric motor stator, comprising a temperature sensor for detecting the temperature of the motor coil, wherein the control device, coil temperature the coil temperature detected by the temperature sensor is in the low speed high torque range when exceeding the threshold value determined for, in the high speed low torque range can the oil temperature detected by the oil temperature sensor exceeds a threshold value is constant because for this oil temperature, respectively before Symbol electric Since the motor output limiting means for limiting the motor current is provided, the in-wheel motor drive device detects the temperature of the lubricating oil and the temperature of the motor coil at the same time, and accurately differs over the entire motor output range. Detection can be performed.
Claims (6)
前記潤滑油供給機構は、前記減速機に潤滑油を供給する供給油路と、前記減速機に潤滑油を供給するポンプとを有し、
前記減速機の潤滑油路に、潤滑油の温度を検出する油温センサを設け、前記電動モータのステータに、モータコイルの温度を検出する温度センサを設け、
前記制御装置は、前記油温センサで検出される温度、および前記温度センサで検出される温度のいずれか一方または両方が、それぞれ定められた閾値を超えたとき、前記電動モータの電流を制限するモータ出力制限手段を有することを特徴とするインホイールモータ駆動装置。 An electric motor for driving the wheel; a wheel bearing for rotating and supporting the wheel; a speed reducer for decelerating the rotation of the electric motor and transmitting it to the wheel bearing; and a lubricating oil for supplying lubricating oil to the speed reducer In an in-wheel motor drive device comprising a supply mechanism and a control device for controlling the electric motor,
The lubricating oil supply mechanism has a supply oil path for supplying lubricating oil to the speed reducer, and a pump for supplying lubricating oil to the speed reducer,
An oil temperature sensor that detects the temperature of the lubricating oil is provided in the lubricating oil path of the speed reducer, and a temperature sensor that detects the temperature of the motor coil is provided in the stator of the electric motor,
The control device limits the current of the electric motor when one or both of a temperature detected by the oil temperature sensor and a temperature detected by the temperature sensor exceed a predetermined threshold. An in-wheel motor drive device comprising motor output limiting means.
前記モータ出力制限手段は、いずれかの閾値における第1の閾値を超えたとき、前記電動モータへの出力制限を開始し、第2の閾値を超えたとき、前記電動モータの電流を零にするインホイールモータ駆動装置。 The in-wheel motor drive device according to claim 1, wherein each of the threshold values of the oil temperature sensor and the temperature sensor includes a first threshold value and a second threshold value that is larger than the first threshold value,
The motor output limiting means starts the output limitation to the electric motor when the first threshold value is exceeded in any threshold value, and sets the current of the electric motor to zero when the second threshold value is exceeded. In-wheel motor drive device.
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