JP2023077871A

JP2023077871A - 制御装置

Info

Publication number: JP2023077871A
Application number: JP2021191357A
Authority: JP
Inventors: 清隆松原; Kiyotaka Matsubara
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2021-11-25
Filing date: 2021-11-25
Publication date: 2023-06-06

Abstract

【課題】車輪内部に車輪に設けられた電動機を適度な空気量で安価に冷却できる技術を提供する。【解決手段】制御装置２０は、車輪１２に設けられる電動機１４の動作状態に関する情報を取得する取得部と、電動機１４の動作状態に関する情報にもとづいてラジエータファン１８の駆動を決定する駆動決定部と、駆動決定部の決定に応じてラジエータファン１８を駆動する制御部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、車輪に設けられた電動機を冷却するための制御装置に関する。

特許文献１には、車輪のホイールの内部空間に走行駆動用のインホイールモータを備えた車両のインホイールモータ用ホイール構造が開示される。このインホイールモータ用ホイール構造は、ホイールとともに回転して当該ホイールの内部空間に外気を取り込むファンを有する。

特開２０２０－１５７８３７号公報

特許文献１に開示される技術では、ホイールの内部に多くの空気を取り込む構造であるため、空気の水分が氷結や錆を招くおそれがある。

本発明の目的は、車輪内部に車輪に設けられた電動機を適度な空気量で安価に冷却できる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の制御装置は、車輪に設けられる電動機の動作状態に関する情報を取得する取得部と、電動機の動作状態に関する情報にもとづいてラジエータファンの駆動を決定する駆動決定部と、駆動決定部の決定に応じてラジエータファンを駆動する制御部と、を備える。

本発明によれば、車輪内部に車輪に設けられた電動機を適度な空気量で安価に冷却できる技術を提供できる。

実施例の制御装置を備える車両の概要を示す図である。実施例の車両の機能構成を示す図である。電動機の冷却処理のフローチャートである。

図１は、実施例の制御装置２０を備える車両１０の概要を示す。車両１０は、車輪１２、電動機１４、車載センサ１６、ラジエータファン１８および制御装置２０を備える。実施例の車両１０では、前方の車輪１２に電動機１４がそれぞれ設けられている。制御装置２０は、この電動機１４を個別に駆動する制御が可能である。

電動機１４は、タイヤの内径側に配置されるが、電動機１４の一部または全部が車輪１２よりもサスペンション側に出て配置されてよい。いずれにしても電動機１４は、少なくとも車輪１２からサスペンション側に露出する。

車載センサ１６は、温度センサ、回転数センサ、トルクセンサなどであり、電動機１４の動作状態に関する情報を検出する。温度センサは、電動機１４または電動機１４近傍に設けられ、電動機１４の温度を検出する。回転数センサは、電動機１４の回転数を検出する。トルクセンサは、電動機１４の出力トルクを検出する。

ラジエータファン１８は、インバータを冷却するラジエータに送風するために設けられ、車両前部に配置され、例えばフロントグリルの裏側に設けられる。ラジエータファン１８の後方側には、不図示のラジエータおよびインバータ等が設けられる。このラジエータファン１８からの送風は、ラジエータおよびインバータ等に当たって左右に流れる流路２２を通って電動機１４にも到達する。このように、ラジエータファン１８から電動機１４まで連通して、空気が通り抜け可能に形成された流路２２が設けられる。

実施例では、車両１０の走行駆動源となる電動機１４がインホイールタイプであり、通常のオンボードタイプの電動機と比べて、電動機１４は地面の近くに配置されるため、輻射熱を受けて発熱しやすい。また、電動機１４の駆動回路は、駆動時の電流によって発熱する。車両１０が低車速で登坂している場合には、電動機１４の回転が遅いため、冷却しづらく、発熱しやすくなる。電動機１４に個別の油冷機構を設けることは、その配置スペースの制約があるため容易でない。

図２は、実施例の車両１０の機能構成を示す。車両１０の各機能は、ハードウェア的には、回路ブロック、メモリ、その他のＬＳＩで構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたシステムソフトウェアやアプリケーションプログラムなどによって実現される。したがって車両１０の各機能はハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。

制御装置２０は、取得部２４、駆動決定部２６および制御部２８を備える。取得部２４は、車載センサ１６から、取得部２４は、車載センサ１６から電動機１４の動作状態に関する情報を取得する。また、取得部２４は、制御部２８から電動機１４の動作状態に関する情報を取得してよい。制御部２８は、電動機１４への制御指令値を、電動機１４の動作状態に関する情報として取得部２４に送出する。

駆動決定部２６は、取得部２４から受け取った電動機１４の動作状態に関する情報にもとづいてラジエータファン１８の駆動を決定する。駆動決定部２６は、電動機１４の動作状態に関する情報をもとに所定の動作条件を満たすか判定し、所定の動作条件を満たす場合にはラジエータファン１８の駆動を決定し、所定の動作条件を満たさない場合にラジエータファン１８を駆動しないことを決定する。なお、所定の動作条件は、電動機１４を冷却するためのもので、ラジエータを冷却するための駆動条件が満たされた場合にもラジエータファン１８が駆動される。

制御部２８は、駆動決定部２６の決定に応じてラジエータファン１８を駆動する。これにより、ラジエータファン１８からの送風が流路２２を通って電動機１４に達し、電動機１４が冷却される。また、電動機１４の近傍に空気の流れができるため、冷えやすくなる。電動機１４の冷却にラジエータファン１８を用いることで、新たに冷却ファンを設けなくてよいため、コストを抑えることができる。制御部２８は、ラジエータを冷却する場合と、電動機１４を冷却する場合とで調停し、いずれかを冷却する場合にラジエータファン１８を駆動する。

ラジエータファン１８を動作させるための所定の動作条件は、電動機１４の動作状態に関する情報をもとに判断できるよう定められている。所定の動作条件は、電動機１４の温度が所定温度以上である場合に満たされる。これにより、電動機１４が高温になった場合にラジエータファン１８を動作させて冷却することができる。なお、所定の動作条件は、電動機１４の温度が所定温度以上であり、且つ車両１０の外気温が所定値以上である場合に満たされてよい。これにより、走行環境の気温が低すぎる場合には不要なラジエータファン１８の駆動を抑えることができる。

所定の動作条件は、電動機１４のモータ回転数が所定数以下である場合に満たされる。これにより、電動機１４の回転が少なすぎて、空気が取り込まれない場合に、電動機１４に送風できる。

所定の動作条件は、電動機１４の出力トルクが所定トルク以上である場合に満たされる。これにより、電動機１４が高出力で発熱した場合に冷却することができる。

所定の動作条件は、推定上昇温度に応じた電動機１４のエネルギー損失がラジエータファン１８を駆動するエネルギー損失を上回っている場合に満たされてよい。ラジエータファン１８を駆動するエネルギー損失は、ラジエータファン１８の消費電力である。推定上昇温度に応じた電動機１４のエネルギー損失は、銅損であり、ラジエータファン１８を駆動しないことで上昇する温度分に応じて大きくなる。ラジエータファン１８を駆動しないことで上昇する推定上昇温度は、電動機１４の駆動量に応じて算出され、直近の電動機１４の駆動量をもとに算出されてよい。

複数の電動機１４のうちいずれか一方の動作状態に関する情報が所定の動作条件を満たした場合にラジエータファン１８を駆動することが決定されてよい。また、両方の電動機１４の動作状態に関する情報が所定の動作条件をそれぞれ満たした場合にのみ、ラジエータファン１８を駆動することが決定されてよい。上記の複数の動作条件を組み合わせて、複数の動作条件が満たされた場合にラジエータファン１８を駆動することが決定されてもよい。例えば、電動機１４のモータ回転数が所定数以下であり、且つ出力トルクが所定トルク以上である場合に所定の動作条件が満たされてよい。

図３は、電動機１４の冷却処理のフローチャートである。図３に示す冷却処理は、所定周期で実行される。駆動決定部２６は、取得部２４から動作状態に関する情報を受け取り、電動機１４の温度が所定温度以上であるか判定する（Ｓ１０）。

電動機１４の温度が所定温度以上である場合（Ｓ１０のＹ）、駆動決定部２６は、ラジエータファン１８を駆動することを決定する（Ｓ１２）。制御部２８は、駆動決定部２６の決定に応じてラジエータファン１８を駆動する（Ｓ１４）。

電動機１４の温度が所定温度以上でない場合（Ｓ１０のＮ）、駆動決定部２６は、電動機１４のモータ回転数が所定数以下であるか判定する（Ｓ１６）。電動機１４のモータ回転数が所定数以下である場合（Ｓ１６のＹ）、駆動決定部２６は、ラジエータファン１８を駆動することを決定する（Ｓ１２）。

電動機１４のモータ回転数が所定数以下でない場合（Ｓ１６のＮ）、駆動決定部２６は、電動機１４の出力トルクが所定トルク以上であるか判定する（Ｓ１８）。電動機１４の出力トルクが所定トルク以上である場合（Ｓ１８のＹ）、駆動決定部２６は、ラジエータファン１８を駆動することを決定する（Ｓ１２）。

電動機１４の出力トルクが所定トルク以上でない場合（Ｓ１８のＮ）、駆動決定部２６は、推定上昇温度に応じた電動機１４のエネルギー損失と、ラジエータファン１８を駆動するエネルギー損失とを比較し（Ｓ２０）、損失条件を満たすか判定する（Ｓ２２）。損失条件は、推定上昇温度に応じた電動機１４のエネルギー損失がラジエータファン１８を駆動するエネルギー損失を上回っている場合に満たされる。

損失条件が満たされる、すなわち推定上昇温度に応じた電動機１４のエネルギー損失がラジエータファン１８を駆動するエネルギー損失を上回っている場合には（Ｓ２２のＹ）、駆動決定部２６は、ラジエータファン１８を駆動することを決定する（Ｓ１２）。損失条件が満たされない場合（Ｓ２２のＮ）、ラジエータファン１８を駆動せずに本処理を終える。

なお実施例はあくまでも例示であり、各構成要素の組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

実施例では、電動機１４が前輪のみに設けられる態様を示したが、この態様に限られず、電動機１４が前後輪にそれぞれ設けられてもよい。電動機１４が前後輪にそれぞれ設けられていても、前輪の電動機１４に対してラジエータファン１８の駆動によって冷却効果が得られる。

また、ラジエータファン１８が左右に一対設けられてよく、個別に駆動可能であってよい。これにより、一方の電動機１４が所定の動作条件を満たした場合に、一方の電動機１４側に位置するラジエータファン１８を駆動して冷却することが可能である。

１０車両、１２車輪、１４電動機、１６車載センサ、１８ラジエータファン、２０制御装置、２２流路、２４取得部、２６駆動決定部、２８制御部。

Claims

車輪に設けられる電動機の動作状態に関する情報を取得する取得部と、
前記電動機の動作状態に関する情報にもとづいてラジエータファンの駆動を決定する駆動決定部と、
前記駆動決定部の決定に応じて前記ラジエータファンを駆動する制御部と、を備えることを特徴とする制御装置。