JP5093022B2 - In-wheel motor control device - Google Patents

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Description

この発明は、車両の駆動輪毎に設けられ、かつその駆動輪に直接動力を伝達し、駆動トルクあるいは制動トルクを作用させることのできるインホイールモータの制御装置に関するものである。   The present invention relates to a control device for an in-wheel motor that is provided for each drive wheel of a vehicle and that can directly transmit power to the drive wheel to apply drive torque or braking torque.

インホイールモータは、車両の駆動輪のホイール内部もしくはその近傍に設けられて駆動輪に直接動力を伝達するものであるから、従来の車両に設けられている変速機やデファレンシャルなどの動力伝達機構を設ける必要がなくなり、車両の構成を簡素化することができる。そのようなインホイールモータを制御する制御装置の一例が特許文献1に記載されている。この特許文献1に記載されたインホイールモータの制御装置は、車輪のホイールに組み付けられて車輪を回転させるインホイールモータと、ホイールに備えられて車輪の回転を制動する制動部を有するブレーキ手段と、インホイールモータの作動態様およびブレーキ手段の作動態様に基づいてインホイールモータの温度を推定する温度検出手段とを備え、温度検出手段によりブレーキ手段の制動部で生じる熱の影響を考慮して推定したインホイールモータの温度に基づいて、インホイールモータの適切な制御を行うように構成されている。   Since the in-wheel motor is provided in or near the wheel of the drive wheel of the vehicle and directly transmits power to the drive wheel, a power transmission mechanism such as a transmission or a differential provided in a conventional vehicle is used. There is no need to provide it, and the configuration of the vehicle can be simplified. An example of a control device for controlling such an in-wheel motor is described in Patent Document 1. The in-wheel motor control device described in Patent Document 1 includes an in-wheel motor that is assembled to a wheel of a wheel to rotate the wheel, and a brake unit that is provided on the wheel and includes a braking unit that brakes rotation of the wheel. A temperature detecting means for estimating the temperature of the in-wheel motor based on the operating mode of the in-wheel motor and the operating mode of the brake means, and the temperature detecting means estimates in consideration of the influence of heat generated in the braking portion of the brake means The in-wheel motor is appropriately controlled based on the temperature of the in-wheel motor.

なお、特許文献2あるいは特許文献3には、熱モデルあるいはモータ熱モデル(熱伝達モデル)を用いてモータの温度を推定する技術が開示されている。   Patent Document 2 or Patent Document 3 discloses a technique for estimating the temperature of a motor using a thermal model or a motor thermal model (heat transfer model).

また、特許文献4あるいは特許文献5には、ブレーキ装置の性能低下すなわちブレーキフェードを検知し、そのことを運転者に警告して注意を促す技術が開示されている。   Further, Patent Document 4 or Patent Document 5 discloses a technique for detecting a performance deterioration of a brake device, that is, a brake fade, and warning the driver of that fact to call attention.

特開2005−341701号公報JP 2005-341701 A 特開平4−71379号公報JP-A-4-71379 特開平6−153381号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-153381 特開2001−206218号公報JP 2001-206218 A 特開2001−122107号公報JP 2001-122107 A

上記のようなインホイールモータは、車両の駆動力源として車輪のホイール内部もしくはその近傍に設置されるので、車輪を制動して車両に制動力を発生させるブレーキ装置の制動部(例えばブレーキディスクやブレーキドラム)に対してもその近傍に設置されることになる。したがって、インホイールモータは、不可避的にブレーキ装置が作動する際にブレーキディスクやブレーキドラムで発生する摩擦熱の影響を受け易い構成となっている。インホイールモータを制御する際には、インホイールモータ自体のモータ温度あるいはモータ温度の変化状態を考慮して制御が行われる。そのため、インホイールモータを制御する場合には、ブレーキ装置で発生する摩擦熱など、モータ温度に対する外部からの熱の影響も制御に反映させる必要がある。   The in-wheel motor as described above is installed in or near the wheel of the wheel as a driving force source of the vehicle, so that a braking unit (for example, a brake disk or the like) of the brake device that brakes the wheel and generates a braking force on the vehicle. The brake drum) is also installed in the vicinity thereof. Accordingly, the in-wheel motor is inevitably affected by frictional heat generated in the brake disc and the brake drum when the brake device is operated. When controlling the in-wheel motor, the control is performed in consideration of the motor temperature of the in-wheel motor itself or the change state of the motor temperature. Therefore, when controlling an in-wheel motor, it is necessary to reflect the influence of the heat from the outside with respect to motor temperature, such as the frictional heat which generate | occur | produces in a brake device, to control.

このような点に関して、特許文献1に記載されているインホイールモータの制御装置では、ブレーキ装置のマスタシリンダや制動部に設けられた圧力センサから油圧値とその油圧がかけられた時間とが読み込まれ、それらの値からブレーキ装置の発熱を加味してインホイールモータのモータ温度が推定される。そしてそのモータ温度の推定値に基づいて、インホイールモータの作動態様を制御するように構成されている。例えば、モータ温度の推定値が所定値以上に高温であった場合は、インホイールモータに供給する電流値を低減する制御が行われ、インホイールモータに対する負荷が低減されてモータ温度を低下させるようになっている。   With regard to such a point, in the in-wheel motor control device described in Patent Document 1, the hydraulic pressure value and the time during which the hydraulic pressure is applied are read from the pressure sensor provided in the master cylinder or the braking unit of the brake device. The motor temperature of the in-wheel motor is estimated from these values in consideration of the heat generated by the brake device. And it is comprised so that the operation | movement aspect of an in-wheel motor may be controlled based on the estimated value of the motor temperature. For example, when the estimated value of the motor temperature is higher than a predetermined value, control is performed to reduce the current value supplied to the in-wheel motor so that the load on the in-wheel motor is reduced and the motor temperature is lowered. It has become.

しかしながら、上記のようにブレーキ装置各部の油圧測定値に基づいてインホイールモータのモータ温度を推定した場合、例えばブレーキ装置に何らかの異常が発生してブレーキ装置の発熱量が増大すると、モータ温度を正確に推定することが困難になる。すなわちモータ温度の推定値にブレーキ装置の実際の発熱量が的確に反映されなくなってしまう。その結果、モータ温度に基づくインホイールモータの制御を適正に行うことができなくなってしまう可能性があった。   However, when the motor temperature of the in-wheel motor is estimated based on the measured hydraulic pressure of each part of the brake device as described above, for example, if some abnormality occurs in the brake device and the heat generation amount of the brake device increases, the motor temperature is accurately set. It becomes difficult to estimate. That is, the actual heat generation amount of the brake device is not accurately reflected in the estimated value of the motor temperature. As a result, there is a possibility that the in-wheel motor cannot be properly controlled based on the motor temperature.

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、外部からの熱の影響によるモータ温度の変化を的確に推定するとともに、それを制御に反映させてインホイールモータを適正に制御することができるインホイールモータの制御装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made paying attention to the above technical problem, and accurately estimates the change in the motor temperature due to the influence of heat from the outside, and reflects it in the control to appropriately control the in-wheel motor. An object of the present invention is to provide a control device for an in-wheel motor that can be used.

上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、摩擦力により車輪を制動するブレーキ装置と共に該車輪のホイール内もしくはその近傍に設けられ、該車輪に直接動力を伝達して駆動トルクあるいは制動トルクを作用させるインホイールモータの制御装置において、前記インホイールモータの実際の温度を検出するモータ温度検出手段と、前記インホイールモータの熱伝達モデルを用いて該インホイールモータの理論上の温度を推定するモータ温度推定手段と、前記モータ温度検出手段により検出した実モータ温度と前記モータ温度推定手段により推定した推定モータ温度との偏差がブレーキ装置の過熱状態を判定するために予め定めた第1の閾値よりも大きい場合に、前記ブレーキ装置が過熱状態であると推定して検出するブレーキ過熱検出手段と、前記ブレーキ過熱検出手段により前記ブレーキ装置が過熱状態であると判定された場合に、前記インホイールモータの出力トルクを制限するモータトルク制限手段とを備えていることを特徴とする制御装置である。   In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is provided in or near a wheel of the wheel together with a brake device for braking the wheel by friction force, and directly transmits power to the wheel to drive torque or In an in-wheel motor control device for applying a braking torque, a theoretical temperature of the in-wheel motor using a motor temperature detecting means for detecting an actual temperature of the in-wheel motor and a heat transfer model of the in-wheel motor. The difference between the motor temperature estimating means for estimating the actual motor temperature detected by the motor temperature detecting means and the estimated motor temperature estimated by the motor temperature estimating means is determined in advance to determine the overheat state of the brake device. Brake overheat detected when the brake device is estimated to be in an overheated state when the threshold is greater than 1. And a motor torque limiting unit that limits the output torque of the in-wheel motor when the brake device is determined to be in an overheated state by the brake overheat detecting unit. Device.

また、請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記ブレーキ過熱検出手段が、前記ブレーキ装置が過熱状態であると判定しかつ前記インホイールモータの出力トルクが制限された状態で、前記実モータ温度と前記推定モータ温度との偏差が前記実モータ温度の上昇傾向を判定するために予め定めた第2の閾値よりも大きい場合に、前記インホイールモータの運転を停止させる必要があると判断する手段を含み、前記ブレーキ過熱検出手段により前記インホイールモータの運転を停止させる必要があると判定された場合に、前記インホイールモータの運転可能時間を算出して運転者に告知する警告手段を更に備えていることを特徴とする制御装置である。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the brake overheat detection means determines that the brake device is in an overheated state and the output torque of the in-wheel motor is limited. When the deviation between the actual motor temperature and the estimated motor temperature is larger than a predetermined second threshold value for determining the rising tendency of the actual motor temperature, it is necessary to stop the operation of the in-wheel motor. Warning means for calculating and notifying the driver of the in-wheel motor operable time when it is determined by the brake overheat detecting means that the operation of the in-wheel motor needs to be stopped. Is further provided.

請求項1の発明によれば、インホイールモータの実モータ温度が実測されるとともに、インホイールモータと外気との間の熱伝達を理論式に基づいてモデル化した熱伝達モデルを用いてインホイールモータの推定モータ温度が推定され、それら実モータ温度と推定モータ温度との偏差に基づいて、インホイールモータと近接して設けられるブレーキ装置の発熱状態が推定されて判定される。そして、ブレーキ装置が過熱状態であると判定された場合に、インホイールモータの出力トルクが制限される。すなわち、インホイールモータの出力トルクが制限されることにより、ブレーキ装置の異常な発熱の影響を受けてインホイールモータのモータ温度が過度に上昇してしまうことが回避される。そのため、ブレーキ装置で何らかの異常が発生し、そのブレーキ装置が異常に発熱している事態を適切に推定して検出することができ、またその検出結果を制御に反映させてインホイールモータを適切に制御することができる。   According to the first aspect of the present invention, the actual motor temperature of the in-wheel motor is actually measured, and the heat transfer between the in-wheel motor and the outside air is modeled on the basis of the theoretical formula. The estimated motor temperature of the motor is estimated, and based on the deviation between the actual motor temperature and the estimated motor temperature, the heat generation state of the brake device provided close to the in-wheel motor is estimated and determined. And when it determines with a brake device being an overheated state, the output torque of an in-wheel motor is restrict | limited. That is, by limiting the output torque of the in-wheel motor, it is avoided that the motor temperature of the in-wheel motor is excessively increased due to the abnormal heat generation of the brake device. Therefore, it is possible to properly estimate and detect a situation where some abnormality has occurred in the brake device and the brake device is abnormally generating heat, and the in-wheel motor can be appropriately adjusted by reflecting the detection result in the control. Can be controlled.

また、請求項2の発明によれば、ブレーキ装置が過熱状態であると判定され、かつそれに対応してインホイールモータの出力トルクが制限されているにもかかわらず、インホイールモータの実モータ温度が上昇していると判定された場合に、インホイールモータの残りの運転可能時間が算出されて運転者に警告として告知される。そのため、ブレーキ装置で何らかの異常が発生し、そのブレーキ装置での異常な発熱の影響を受けてインホイールモータのモータ温度が過度に上昇してしまう可能性があることを運転者に認識させることができ、インホイールモータの運転を停止させるなど、運転者に適切な操作を実行させることを促して、インホイールモータを外部からの異常な発熱から保護することができる。   According to the invention of claim 2, the actual motor temperature of the in-wheel motor is determined although the brake device is determined to be in an overheated state and the output torque of the in-wheel motor is correspondingly limited. When it is determined that the in-wheel motor has risen, the remaining drivable time of the in-wheel motor is calculated and a warning is given to the driver. Therefore, it is possible to cause the driver to recognize that an abnormality occurs in the brake device and the motor temperature of the in-wheel motor may rise excessively due to the influence of abnormal heat generation in the brake device. The in-wheel motor can be protected from abnormal heat generation by urging the driver to perform an appropriate operation such as stopping the operation of the in-wheel motor.

つぎに、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。まず、この発明で制御の対象とするインホイールモータの構成を図1に示す。この図1において、符号1はインホイールモータを搭載した車両における車輪Wのホイールを示し、ホイルディスク2とその外周部に設けられているリム3とから構成され、そのリム3にタイヤ4を取り付けるように構成されている。そして、このホイール1の内周部分であって、ホイール1と同軸上にインホイールモータ5が配置されている。言い換えると、車輪Wのホイール1に、インホイールモータ5が内蔵されている。   Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, FIG. 1 shows the configuration of an in-wheel motor to be controlled in the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a wheel of a wheel W in a vehicle on which an in-wheel motor is mounted. The wheel 1 is composed of a wheel disc 2 and a rim 3 provided on the outer periphery thereof, and a tire 4 is attached to the rim 3. It is configured as follows. An in-wheel motor 5 is disposed on the inner periphery of the wheel 1 and coaxially with the wheel 1. In other words, the in-wheel motor 5 is built in the wheel 1 of the wheel W.

このインホイールモータ5は、主として、車両を走行させる駆動トルクを出力するためのものであり、誘導モータなどのモータ6がハウジング7の内部に収納され、そのハウジング7をアーム部材8に取り付けることにより、そのアーム部材8を介して車体(図示せず)に連結されて支持されている。そのモータ6のトルクを出力する出力軸9が設けられている。この出力軸9とモータ6とは、直接連結されていてもよいが、この例では、例えば遊星歯車機構などから構成された減速機10を介して連結されている。そして、出力軸9がホイール取付部であるホイールハブ11に連結されていて、このホイールハブ11に前述のホイール1が装着されている。   The in-wheel motor 5 is mainly for outputting a driving torque for running the vehicle. A motor 6 such as an induction motor is housed in a housing 7, and the housing 7 is attached to the arm member 8. The arm member 8 is connected to and supported by a vehicle body (not shown). An output shaft 9 for outputting the torque of the motor 6 is provided. The output shaft 9 and the motor 6 may be directly connected. In this example, the output shaft 9 and the motor 6 are connected via a speed reducer 10 constituted by, for example, a planetary gear mechanism. The output shaft 9 is connected to a wheel hub 11 that is a wheel mounting portion, and the wheel 1 is mounted on the wheel hub 11.

また、ホイールハブ11と一体のブレーキディスク12が設けられている。このブレーキディスク12は、要は、ホイール1と一体となって回転すればよいので、出力軸9に取り付けられていてもよい。ブレーキディスク12は、いわゆるソリッド型あるいはベンチレーテッド型のいずれであってもよい。そして、例えばハウジング7など車体側に支持された固定部に取り付けられたブレーキユニット13によってブレーキディスク12を制動するように構成されている。   A brake disc 12 integral with the wheel hub 11 is also provided. The brake disk 12 may be attached to the output shaft 9 because the brake disk 12 only needs to rotate integrally with the wheel 1. The brake disc 12 may be either a so-called solid type or a ventilated type. For example, the brake disc 12 is braked by a brake unit 13 attached to a fixed portion supported on the vehicle body side such as the housing 7.

すなわち、ハウジング7の外面等の固定部にキャリパ14が取り付けられ、ブレーキディスク12をその内側(車体側,図1での左側)と外側(図1での右側)とから挟み付けるブレーキパッド15,16がキャリパ14に設けられている。これらキャリパ14およびブレーキパッド15,16の構成は、従来の車両用ディスクブレーキと同様であって、各ブレーキパッド15,16毎に図示しないピストンが設けられ、そのピストンを油圧によって押すことにより、それぞれのブレーキパッド15,16をブレーキディスク12に押し付けて摩擦力すなわち制動力を生じさせるように構成されている。なお、各ピストンおよびそれぞれのブレーキパッド15,16は、ピストンシールの弾性復帰力で後退移動させるようになっている。   That is, the caliper 14 is attached to a fixed portion such as the outer surface of the housing 7, and the brake pad 15 for sandwiching the brake disk 12 from the inside (the vehicle body side, the left side in FIG. 1) and the outside (the right side in FIG. 1), 16 is provided on the caliper 14. The caliper 14 and the brake pads 15 and 16 have the same configuration as that of a conventional vehicle disc brake, and a piston (not shown) is provided for each brake pad 15 and 16, respectively. The brake pads 15 and 16 are pressed against the brake disc 12 to generate a frictional force, that is, a braking force. The pistons and the brake pads 15 and 16 are moved backward by the elastic return force of the piston seal.

各ブレーキパッド15,16を動作させるために、ブレーキユニット13は、切換バルブや調圧バルブまた油圧ポンプなどの油圧源(いずれも図示せず)などの油圧機器を備えた油圧回路17に接続されている。したがって、ブレーキディスク12やブレーキユニット13およびこの油圧回路17ならびに図示しないブレーキペダルなどにより、ブレーキディスク12およびブレーキユニット13を制動部12,13とするブレーキ装置18が構成されている。   In order to operate each brake pad 15, 16, the brake unit 13 is connected to a hydraulic circuit 17 having hydraulic equipment such as a switching valve, a pressure regulating valve, and a hydraulic power source (not shown) such as a hydraulic pump. ing. Therefore, the brake disc 18 and the brake unit 13, the hydraulic circuit 17, a brake pedal (not shown), and the like constitute a brake device 18 that uses the brake disc 12 and the brake unit 13 as the braking portions 12 and 13.

また、前述のインホイールモータ5はバッテリーあるいは発電機などの電源19から供給される電力で動作して駆動トルクを出力し、またホイール1から受けるトルクで強制的に回転させられて発電し、その際の反力が制動トルクとなるように構成されている。そして、このインホイールモータ5を制御するため、すなわちモータ6の回転を制御するための電子制御装置(ECU)20が設けられていて、この電子制御装置20に対してモータ6が制御信号の伝達が可能なように接続されている。   The in-wheel motor 5 described above operates with electric power supplied from a power source 19 such as a battery or a generator to output driving torque, and is forcibly rotated with torque received from the wheel 1 to generate electric power. The reaction force at that time becomes the braking torque. An electronic control unit (ECU) 20 for controlling the in-wheel motor 5, that is, for controlling the rotation of the motor 6 is provided, and the motor 6 transmits a control signal to the electronic control unit 20. Are connected as possible.

この電子制御装置20には、インホイールモータ5を制御するための各種センサが接続されていて、具体的には、インホイールモータ5の温度を検出する温度センサ21、ハウジング7内部のオイルの油温を検出する油温センサ22、車輪Wの回転速度を検出する車輪速センサ23等からの検出信号が入力されるように構成されている。これにより、電子制御装置20では、インホイールモータ5各部の温度状態などを検出することができる。これに対して、電子制御装置20からは、例えばインバータ(図示せず)等を介してモータ6の回転をそれぞれ制御する信号が出力されるように構成されている。   Various sensors for controlling the in-wheel motor 5 are connected to the electronic control device 20, specifically, a temperature sensor 21 that detects the temperature of the in-wheel motor 5, and oil oil in the housing 7. Detection signals from an oil temperature sensor 22 that detects the temperature, a wheel speed sensor 23 that detects the rotational speed of the wheel W, and the like are input. Thereby, the electronic control unit 20 can detect the temperature state of each part of the in-wheel motor 5. On the other hand, the electronic control unit 20 is configured to output signals for controlling the rotation of the motor 6 via, for example, an inverter (not shown).

上記のようにインホイールモータ5は、車輪Wのホイール1の内部に、ブレーキ装置18の制動部12,13すなわちブレーキディスク12およびブレーキユニット13と共に設置される。前述したように、ブレーキ装置18の制動部12,13は、ブレーキディスク12とブレーキパッド15,16と間の摩擦力により制動力を発生させる構成であるから、制動時に摩擦による熱が発生する。したがって、インホイールモータ5は、近接されているブレーキ装置18の制動部12,13で発生する熱の影響を不可避的に受けることになる。すなわち、制動部12,13で発生した熱が、近接するインホイールモータ5に伝達され易い構成となっている。   As described above, the in-wheel motor 5 is installed inside the wheel 1 of the wheel W together with the brake units 12 and 13 of the brake device 18, that is, the brake disk 12 and the brake unit 13. As described above, since the braking units 12 and 13 of the brake device 18 are configured to generate a braking force by the frictional force between the brake disk 12 and the brake pads 15 and 16, heat due to friction is generated during braking. Therefore, the in-wheel motor 5 is inevitably affected by the heat generated by the braking portions 12 and 13 of the brake device 18 that is in close proximity. That is, the heat generated by the braking units 12 and 13 is easily transmitted to the in-wheel motor 5 that is close thereto.

インホイールモータ5を運転する場合、負荷や回転数が増大するにしたがってインホイールモータ5自体の温度が上昇するが、インホイールモータ5の構成上許容できる温度の上限があり、そのため、インホイールモータ5を制御する際には、インホイールモータ5の温度が考慮される、すなわちインホイールモータ5の温度が検出されその値がインホイールモータ5の制御に反映させられるようになっている。したがって、上記のように、インホイールモータ5の温度に影響を与えるブレーキ装置18の制動部12,13で発生する熱もインホイールモータ5の制御に反映させる必要がある。   When the in-wheel motor 5 is operated, the temperature of the in-wheel motor 5 itself increases as the load and the number of rotations increase. However, there is an upper limit of the allowable temperature in the configuration of the in-wheel motor 5, and therefore the in-wheel motor 5 is controlled in consideration of the temperature of the in-wheel motor 5, that is, the temperature of the in-wheel motor 5 is detected and the value is reflected in the control of the in-wheel motor 5. Therefore, as described above, the heat generated in the braking units 12 and 13 of the brake device 18 that affects the temperature of the in-wheel motor 5 needs to be reflected in the control of the in-wheel motor 5.

そこで、この発明に係るインホイールモータ5の制御装置では、インホイールモータ5とその周囲との間の熱伝達を理論式に基づいてモデル化した、いわゆる熱伝達モデル(熱モデル)を用いて、例えばブレーキ装置18で何らかの不具合が生じて制動部12,13が異常に発熱したような場合であっても、インホイールモータ5を適切に制御可能なように構成されている。   Therefore, in the control device for the in-wheel motor 5 according to the present invention, using a so-called heat transfer model (heat model) in which heat transfer between the in-wheel motor 5 and its surroundings is modeled based on a theoretical formula, For example, the in-wheel motor 5 can be appropriately controlled even when some trouble occurs in the brake device 18 and the braking units 12 and 13 generate heat abnormally.

図2はその制御の一例を説明するためのフローチャートであって、このフローチャートで示されるルーチンは、所定の短時間毎に繰り返し実行される。図2において、先ず、インホイールモータ5の熱伝達モデル(熱モデル)を用いて、インホイールモータ5のモータ温度が推定される。また、インホイールモータ5の実際のモータ温度も温度センサ21等により検出される(ステップS1)。   FIG. 2 is a flowchart for explaining an example of the control. The routine shown in this flowchart is repeatedly executed every predetermined short time. In FIG. 2, first, the motor temperature of the in-wheel motor 5 is estimated using a heat transfer model (thermal model) of the in-wheel motor 5. Further, the actual motor temperature of the in-wheel motor 5 is also detected by the temperature sensor 21 or the like (step S1).

図3に示すように、熱伝達モデルMとは、インホイールモータ5とその周囲の各部材等との間の熱伝達を理論上の計算式に基づいてモデル化したものであって、例えば、インホイールモータ5のモータ6とハウジング7との間の熱伝達、モータ6とハウジング7内のオイルとの間の熱伝達、またハウジング7内のオイルおよび減速機10のギヤを介したモータ6とハウジング7との間の熱伝達、そしてハウジング7と外気との間の熱伝達等を理論式に基づいてインホイールモータ5のモータ温度を推定するためのモデルである。   As shown in FIG. 3, the heat transfer model M is obtained by modeling heat transfer between the in-wheel motor 5 and each member around the in-wheel motor 5 based on a theoretical calculation formula. Heat transfer between the motor 6 of the in-wheel motor 5 and the housing 7, heat transfer between the motor 6 and the oil in the housing 7, and the motor 6 via the oil in the housing 7 and the gear of the speed reducer 10 This is a model for estimating the motor temperature of the in-wheel motor 5 based on theoretical equations such as heat transfer between the housing 7 and heat transfer between the housing 7 and the outside air.

より具体的には、図3に示すように、インホイールモータ5のモータ6とハウジング7との間の熱伝達、すなわちモータ6のハウジング7に対する固定部分などのモータ6とハウジング7との当接部における直接的な熱伝達が、例えばモータ6のケースやハウジング7の材質等に応じて決まる熱的な抵抗値が一定の条件下での理論式に基づいてモデル化されている。また、ハウジング7内のオイルや減速機10のギヤと介したモータ6とハウジング7との間の間接的な熱伝達がモデル化されている。すなわち、モータ6とハウジング7内のオイルとの間の直接的な熱伝達が、そのオイルの油温の関数となる熱的な抵抗値の下での理論式に基づいてモデル化され、ハウジング7内のオイルとハウジング7との間の直接的な熱伝達が、熱的な抵抗値が一定の条件下での理論式に基づいてモデル化され、またハウジング7内のオイルと減速機10のギヤとの間の直接的な熱伝達が、そのオイルの油温の関数となる熱的な抵抗値の下での理論式に基づいてモデル化され、さらに減速機10のギヤとハウジング7との間の直接的な熱伝達が、熱的な抵抗値が一定の条件下での理論式に基づいてモデル化されている。そして、ハウジング7と外気との間の熱伝達、すなわち外気を介したハウジング7とブレーキ装置18の制動部12,13との間の間接的な熱伝達が、車速の関数となる熱的な抵抗値の下での理論式に基づいてモデル化されている。   More specifically, as shown in FIG. 3, heat transfer between the motor 6 and the housing 7 of the in-wheel motor 5, that is, contact between the motor 6 and the housing 7 such as a fixed portion of the motor 6 with respect to the housing 7. The direct heat transfer in the section is modeled on the basis of a theoretical formula under a constant condition of a thermal resistance value determined according to, for example, the case of the motor 6 and the material of the housing 7. Further, indirect heat transfer between the motor 6 and the housing 7 through the oil in the housing 7 and the gear of the speed reducer 10 is modeled. That is, direct heat transfer between the motor 6 and the oil in the housing 7 is modeled based on a theoretical formula under a thermal resistance value that is a function of the oil temperature of the oil, and the housing 7 The direct heat transfer between the oil in the housing and the housing 7 is modeled on the basis of a theoretical formula under the condition that the thermal resistance value is constant, and the gear of the oil in the housing 7 and the speed reducer 10 Direct heat transfer between the gear of the reduction gear 10 and the housing 7 is modeled on the basis of a theoretical equation under a thermal resistance value that is a function of the oil temperature of the oil. The direct heat transfer is modeled on the basis of a theoretical formula under the condition that the thermal resistance value is constant. The heat resistance between the housing 7 and the outside air, that is, the indirect heat transfer between the housing 7 and the braking units 12 and 13 of the brake device 18 via the outside air is a thermal resistance that is a function of the vehicle speed. It is modeled based on the theoretical formula under the value.

上記のようにして、熱伝達モデルMに基づいてインホイールモータ5のモータ温度が推定されると、そのモータ温度の推定値T’と、温度センサ21等により検出されるインホイールモータ5のモータ温度の実測値Tとの偏差が求められ、その偏差が閾値αよりも大きいか否かが判断される(ステップS2)。すなわち、
( 実測値T−推定値T’)>閾値α
が成立するか否かが判断される。ここで、閾値αは、推定値T’すなわちインホイールモータ5のモータ温度の理論値に対する実測値Tの誤差が許容範囲内であるか否かを判断するために予め設定された所定値であって、この発明における第1の閾値に相当するものである。
As described above, when the motor temperature of the in-wheel motor 5 is estimated based on the heat transfer model M, the estimated value T ′ of the motor temperature and the motor of the in-wheel motor 5 detected by the temperature sensor 21 and the like. A deviation of the temperature from the actual measurement value T is obtained, and it is determined whether or not the deviation is larger than the threshold value α (step S2). That is,
(Actual value T−estimated value T ′)> threshold α
Whether or not is established is determined. Here, the threshold value α is a predetermined value set in advance in order to determine whether or not the error of the measured value T with respect to the estimated value T ′, that is, the theoretical value of the motor temperature of the in-wheel motor 5 is within an allowable range. This corresponds to the first threshold value in the present invention.

インホイールモータ5のモータ温度の実測値Tと推定値T’との偏差が、閾値α以下であることにより、このステップS2で否定的に判断された場合は、上記のステップS1へ戻り、従前と同様の制御が継続して実行される。   If the deviation between the measured value T and the estimated value T ′ of the motor temperature of the in-wheel motor 5 is equal to or less than the threshold value α, and if a negative determination is made in this step S2, the process returns to the above step S1, The same control as is continued.

一方、図4に示すように、インホイールモータ5のモータ温度の実測値Tと推定値T’との偏差が閾値αよりも大きいことにより、ステップS2で肯定的に判断された場合には、ステップS3へ進み、インホイールモータ5の出力トルクの増加を制限してモータ温度の上昇を抑制するモータトルク制限制御が実行される。   On the other hand, as shown in FIG. 4, when the deviation between the measured value T and the estimated value T ′ of the motor temperature of the in-wheel motor 5 is larger than the threshold value α, if the determination in step S2 is affirmative, Proceeding to step S3, motor torque limit control is performed in which the increase in output torque of the in-wheel motor 5 is limited to suppress an increase in motor temperature.

具体的には、モータ温度の実測値Tの推定値(すなわち理論値)T’に対する乖離量が閾値αを超えて大きくなると、モータ温度がその許容温度Taを超えることがないように、前述の熱伝達モデルMを用いてインホイールモータ5の許容増加トルクが求められる。そして、その許容増加トルクに基づいて、すなわち許容増加トルクを超えることがないように、インホイールモータ5の出力トルクの増加が制限される。   Specifically, when the deviation amount of the actual measured value T of the motor temperature from the estimated value (that is, the theoretical value) T ′ increases beyond the threshold value α, the motor temperature does not exceed the allowable temperature Ta. The allowable increase torque of the in-wheel motor 5 is obtained using the heat transfer model M. The increase in the output torque of the in-wheel motor 5 is limited based on the allowable increase torque, that is, so as not to exceed the allowable increase torque.

続いて、モータ温度の推定値T’と実測値Tとの偏差が閾値βよりも大きいか否かが判断される(ステップS4)。すなわち、
( 実測値T−推定値T’)>閾値β
が成立するか否かが判断される。ここで、閾値βは、モータトルク制限制御を実行しているにもかかわらず、推定値T’すなわちインホイールモータ5のモータ温度の理論値に対する実測値Tの乖離が増大傾向にあることを判断するために予め設定された所定値であって、この発明における第2の閾値に相当するものである。
Subsequently, it is determined whether or not the deviation between the estimated value T ′ of the motor temperature and the measured value T is larger than the threshold value β (step S4). That is,
(Actual value T−estimated value T ′)> threshold β
Whether or not is established is determined. Here, the threshold value β is determined that the deviation of the estimated value T ′, that is, the measured value T from the theoretical value of the motor temperature of the in-wheel motor 5 tends to increase even though the motor torque limit control is executed. This is a predetermined value set in advance, and corresponds to the second threshold value in the present invention.

インホイールモータ5のモータ温度の実測値Tと推定値T’との偏差が、閾値β以下であることにより、このステップS4で否定的に判断された場合は、上記のステップS3へ戻り、従前と同様の制御が継続して実行される。   If the deviation between the measured value T and the estimated value T ′ of the motor temperature of the in-wheel motor 5 is equal to or less than the threshold value β, and if a negative determination is made in this step S4, the process returns to the above step S3. The same control as is continued.

一方、図4に示すように、インホイールモータ5のモータ温度の実測値Tと推定値T’との偏差が閾値βよりも大きいことにより、ステップS4で肯定的に判断された場合には、ステップS5へ進み、モータ温度の推定値T’および実測値Tに基づいて、モータ温度がその許容温度Taの到達するまでの時間が推定されて求められる。言い換えると、モータ温度の推定値T’と実測値Tにより推定される温度の上昇傾向でモータ温度が上昇を続けた場合にインホイールモータ5の運転を継続することが可能な残り時間が算出される。   On the other hand, as shown in FIG. 4, when the deviation between the measured value T and the estimated value T ′ of the motor temperature of the in-wheel motor 5 is larger than the threshold value β, a positive determination is made in step S4. Proceeding to step S5, based on the estimated value T ′ of the motor temperature and the actually measured value T, the time until the motor temperature reaches the allowable temperature Ta is estimated and determined. In other words, when the motor temperature continues to increase due to the temperature increase estimated from the estimated value T ′ of the motor temperature and the actual measurement value T, the remaining time during which the operation of the in-wheel motor 5 can be continued is calculated. The

また、そのようにして算出されたインホイールモータ5の運転を継続することが可能な残り時間を運転者に告知して認識させるための警告が発せられる(ステップS6)。例えば、表示モニタや警告ランプなどにより視覚的に運転者に警告したり、あるいは音声案内や警告音などにより聴覚的に運転者に警告することができる。   In addition, a warning is issued to notify the driver of the remaining time during which the operation of the in-wheel motor 5 calculated as described above can be continued (step S6). For example, the driver can be visually warned by a display monitor, a warning lamp, or the like, or can be audibly warned by voice guidance or a warning sound.

上記のようにモータトルク制限制御を実行しているにもかかわらず、インホイールモータ5のモータ温度の実測値Tと推定値T’との偏差が閾値βよりも大きくなった場合は、インホイールモータ5自体の制御の範囲外の影響を受けてモータ温度が上昇を続けていることが考えられる。具体的には、インホイールモータ5と近接して設けられているブレーキ装置18の制動部12,13が異常に発熱していることが想定される。そこでこのステップS6では、インホイールモータ5の運転を継続することが可能な残り時間を運転者に警告することにより、ブレーキ装置18で何らかの異常の発生が推定されることを運転者に認識させて、インホイールモータ5の運転を停止させること、すなわち車両を停止させることを促すための制御が実行される。   When the deviation between the measured value T and the estimated value T ′ of the motor temperature of the in-wheel motor 5 becomes larger than the threshold value β even though the motor torque limit control is executed as described above, It is conceivable that the motor temperature continues to rise due to the influence outside the control range of the motor 5 itself. Specifically, it is assumed that the braking units 12 and 13 of the brake device 18 provided close to the in-wheel motor 5 are abnormally heated. Therefore, in step S6, the driver is warned of the remaining time during which the operation of the in-wheel motor 5 can be continued, thereby causing the driver to recognize that the occurrence of some abnormality in the brake device 18 is estimated. Then, control for urging to stop the operation of the in-wheel motor 5, that is, to stop the vehicle is executed.

したがって、運転者にインホイールモータ5の運転可能な残り時間が警告されると、車両が停止したか否かが判断される(ステップS7)。未だ車両が停止していない、すなわち未だインホイールモータ5の運転が停止されていないことにより、このステップS7で否定的に判断された場合は、上記のステップS6へ戻り、従前と同様の制御が継続して実行される。言い換えると、車両が停止させられてインホイールモータ5の運転が停止されるまで、上記のステップS6,S7の制御が繰り返し実行される。   Therefore, if the driver is warned of the remaining time during which the in-wheel motor 5 can be operated, it is determined whether or not the vehicle has stopped (step S7). If the vehicle is not yet stopped, that is, the operation of the in-wheel motor 5 has not been stopped, and if a negative determination is made in step S7, the process returns to step S6 and the same control as before is performed. It is executed continuously. In other words, the control in steps S6 and S7 is repeatedly executed until the vehicle is stopped and the operation of the in-wheel motor 5 is stopped.

これに対して、車両が停止した、すなわちインホイールモータ5の運転が停止されたことにより、ステップS7で肯定的に判断された場合には、ステップS8へ進み、停止時間に応じた残りの走行可能時間が運転者に告知される。すなわち、モータ温度の実測値Tが推定値(理論値)T’から乖離して上昇を続けていた状態から、インホイールモータ5の運転が停止されたことにより、上昇を続けていたモータ温度の実測値Tは低下することになり、そのモータ温度が低下した分だけ許容温度Taに対して余裕ができるので、その余裕分だけ、インホイールモータ5の運転可能な残り時間が増加することになる。そこでこのステップS8では、停止時間に応じた残りの走行可能時間を運転者に告知することにより、例えば車両を安全な場所に退避させたり、車両を適当な修理工場まで自走させるなど、運転者が適切に車両を走行させることを補助するための制御が実行される。そしてその後、このルーチンが一旦終了される。   On the other hand, when the vehicle has stopped, that is, when the operation of the in-wheel motor 5 has been stopped, if the determination in step S7 is affirmative, the process proceeds to step S8, and the remaining travel according to the stop time. The available time is announced to the driver. That is, since the measured value T of the motor temperature deviates from the estimated value (theoretical value) T ′ and continues to rise, the operation of the in-wheel motor 5 is stopped, so that the motor temperature that has continued to rise is increased. The actual measurement value T will decrease, and there is a margin for the allowable temperature Ta by the amount that the motor temperature has decreased, so the remaining time that the in-wheel motor 5 can be operated increases by that margin. . Therefore, in this step S8, the driver is informed of the remaining travelable time according to the stop time, for example, the vehicle is evacuated to a safe place, or the vehicle is allowed to self-run to an appropriate repair factory. The control for assisting the vehicle to travel appropriately is executed. Thereafter, this routine is once ended.

以上のように、この発明に係るインホイールモータの制御装置によれば、インホイールモータ5の実モータ温度(モータ温度の実測値)Tが実測されるとともに、インホイールモータ5と外気との間の熱伝達を理論式に基づいてモデル化した熱伝達モデルMを用いて、インホイールモータ5の推定モータ温度(モータ温度の推定値)T’が推定され、それら実モータ温度Tと推定モータ温度T’との偏差に基づいて、インホイールモータ5と近接して設けられるブレーキ装置18の制動部12,13の発熱状態が推定されて判定される。そして、ブレーキ装置18の制動部12,13が過熱状態であると判定された場合に、モータトルク制限制御が実行されてインホイールモータ5の出力トルクが制限される。すなわち、インホイールモータ5の出力トルクが制限されることにより、ブレーキ装置18での異常な発熱の影響を受けてインホイールモータ5のモータ温度が過度に上昇してしまうことが回避される。そのため、ブレーキ装置18で何らかの異常が発生し、そのブレーキ装置18の制動部12,13が異常に発熱している事態を適切に推定して検出することができ、またその検出結果を制御に反映させてインホイールモータ5を適切に制御することができる。   As described above, according to the control apparatus for an in-wheel motor according to the present invention, the actual motor temperature (actual value of the motor temperature) T of the in-wheel motor 5 is measured, and between the in-wheel motor 5 and the outside air. Estimated motor temperature (estimated motor temperature) T ′ of the in-wheel motor 5 is estimated using a heat transfer model M in which the heat transfer of the motor is modeled based on a theoretical formula, and the actual motor temperature T and the estimated motor temperature are estimated. Based on the deviation from T ′, the heat generation state of the braking units 12 and 13 of the brake device 18 provided close to the in-wheel motor 5 is estimated and determined. And when it determines with the braking parts 12 and 13 of the brake device 18 being an overheated state, motor torque restriction | limiting control is performed and the output torque of the in-wheel motor 5 is restrict | limited. That is, by limiting the output torque of the in-wheel motor 5, it is avoided that the motor temperature of the in-wheel motor 5 rises excessively due to the influence of abnormal heat generation in the brake device 18. Therefore, it is possible to appropriately estimate and detect a situation in which some abnormality occurs in the brake device 18 and the braking units 12 and 13 of the brake device 18 are abnormally heated, and the detection result is reflected in the control. Thus, the in-wheel motor 5 can be appropriately controlled.

また、ブレーキ装置18の制動部12,13が過熱状態であると判定され、かつそれに対応してインホイールモータ5の出力トルクが制限されているにもかかわらず、インホイールモータ5の実モータ温度Tが上昇していると判定された場合に、インホイールモータ5の残りの運転可能時間が算出されて運転者に警告として告知される。そのため、ブレーキ装置18で何らかの異常が発生し、そのブレーキ装置18の制動部12,13での異常な発熱の影響を受けてインホイールモータ5のモータ温度が過度に上昇してしまう可能性があることを運転者に認識させることができ、インホイールモータ5の運転を停止させるなど、運転者に適切な操作を実行させ、インホイールモータ5を外部からの異常な発熱から保護することができる。   Further, the actual motor temperature of the in-wheel motor 5 is determined even though the braking units 12 and 13 of the brake device 18 are determined to be in an overheated state and the output torque of the in-wheel motor 5 is limited correspondingly. When it is determined that T is increasing, the remaining drivable time of the in-wheel motor 5 is calculated and notified to the driver as a warning. Therefore, there is a possibility that some abnormality occurs in the brake device 18 and the motor temperature of the in-wheel motor 5 is excessively increased due to the influence of abnormal heat generation in the braking units 12 and 13 of the brake device 18. The driver can recognize this, and the driver can perform an appropriate operation such as stopping the operation of the in-wheel motor 5 to protect the in-wheel motor 5 from abnormal heat generation from the outside.

ここで、上述した具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、上述したステップS1を実行する機能的手段が、この発明における「モータ温度検出手段」および「モータ温度推定手段」に相当し、ステップS2,S4,S5を実行する機能的手段が、この発明における「ブレーキ過熱検出手段」に相当する。また、上述したステップS3を実行する機能的手段が、この発明における「モータトルク制限手段」に相当し、ステップS6,S7,S8を実行する機能的手段が、この発明における「警告手段」に相当する。   Here, the relationship between the above-described specific example and the present invention will be briefly described. The functional means for executing step S1 described above corresponds to the “motor temperature detecting means” and the “motor temperature estimating means” in the present invention. The functional means for executing steps S2, S4 and S5 correspond to the “brake overheat detecting means” in the present invention. The functional means for executing step S3 described above corresponds to the “motor torque limiting means” in the present invention, and the functional means for executing steps S6, S7, S8 corresponds to the “warning means” in the present invention. To do.

この発明で制御の対象とするインホイールモータの構成例を模式的に示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows typically the structural example of the in-wheel motor made into the object of control by this invention. この発明の制御装置による制御の一例を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating an example of control by the control apparatus of this invention. 図2に示す制御を実行する際に用いられるインホイールモータの熱伝達モデルを説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the heat transfer model of the in-wheel motor used when performing the control shown in FIG. 図2に示す制御を実行した場合の実モータ温度と推定モータ温度との関係等を示すタイムチャートである。3 is a time chart showing a relationship between an actual motor temperature and an estimated motor temperature when the control shown in FIG. 2 is executed.

符号の説明Explanation of symbols

1…ホイール、 5…インホイールモータ、 12…ブレーキディスク、 13…ブレーキユニット、 18…ブレーキ装置、 20…電子制御装置(ECU)、 21…温度センサ、 22…油温センサ、 23…車輪速センサ、 W…車輪。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wheel, 5 ... In-wheel motor, 12 ... Brake disk, 13 ... Brake unit, 18 ... Brake device, 20 ... Electronic control unit (ECU), 21 ... Temperature sensor, 22 ... Oil temperature sensor, 23 ... Wheel speed sensor W ... Wheels.

Claims (2)

摩擦力により車輪を制動するブレーキ装置と共に該車輪のホイール内もしくはその近傍に設けられ、該車輪に直接動力を伝達して駆動トルクあるいは制動トルクを作用させるインホイールモータの制御装置において、
前記インホイールモータの実際の温度を検出するモータ温度検出手段と、
前記インホイールモータの熱伝達モデルを用いて該インホイールモータの理論上の温度を推定するモータ温度推定手段と、
前記モータ温度検出手段により検出した実モータ温度と前記モータ温度推定手段により推定した推定モータ温度との偏差がブレーキ装置の過熱状態を判定するために予め定めた第1の閾値よりも大きい場合に、前記ブレーキ装置が過熱状態であると推定して検出するブレーキ過熱検出手段と、
前記ブレーキ過熱検出手段により前記ブレーキ装置が過熱状態であると判定された場合に、前記インホイールモータの出力トルクを制限するモータトルク制限手段と
を備えていることを特徴とするインホイールモータの制御装置。
In an in-wheel motor control device that is provided in or near the wheel of the wheel together with a brake device that brakes the wheel by frictional force, and that directly transmits power to the wheel to apply driving torque or braking torque.
Motor temperature detecting means for detecting the actual temperature of the in-wheel motor;
Motor temperature estimating means for estimating a theoretical temperature of the in-wheel motor using a heat transfer model of the in-wheel motor;
When the deviation between the actual motor temperature detected by the motor temperature detecting means and the estimated motor temperature estimated by the motor temperature estimating means is larger than a first threshold value that is predetermined for determining the overheat state of the brake device, Brake overheat detection means for estimating and detecting that the brake device is in an overheat state,
In-wheel motor control comprising: motor torque limiting means for limiting the output torque of the in-wheel motor when the brake overheat detection means determines that the brake device is in an overheated state. apparatus.
前記ブレーキ過熱検出手段は、前記ブレーキ装置が過熱状態であると判定しかつ前記インホイールモータの出力トルクが制限された状態で、前記実モータ温度と前記推定モータ温度との偏差が前記実モータ温度の上昇傾向を判定するために予め定めた第2の閾値よりも大きい場合に、前記インホイールモータの運転を停止させる必要があると判断する手段を含み、
前記ブレーキ過熱検出手段により前記インホイールモータの運転を停止させる必要があると判定された場合に、前記インホイールモータの運転可能時間を算出して運転者に告知する警告手段を更に備えている
ことを特徴とする請求項1に記載のインホイールモータの制御装置。
The brake overheat detecting means determines that the brake device is in an overheated state and the output torque of the in-wheel motor is limited, and the deviation between the actual motor temperature and the estimated motor temperature is the actual motor temperature. Means for determining that it is necessary to stop the operation of the in-wheel motor when it is greater than a second predetermined threshold value for determining the upward tendency of
When it is determined by the brake overheat detection means that it is necessary to stop the operation of the in-wheel motor, it further comprises warning means for calculating the in-wheel motor operable time and notifying the driver. The in-wheel motor control device according to claim 1.
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