JP5375723B2 - Electric motor control device - Google Patents
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Description
この発明は、熱電素子を用いて冷却を行う電動機の制御装置に関するものである。 The present invention relates to an electric motor control device that performs cooling using a thermoelectric element.
モータは、コイルに通電することによる損失や電磁力の作用によって不可避的に発熱するが、一方で、温度が高くなると磁気特性が低下するなどの不都合が生じる。そのため、放熱性を高めた構造や所定の冷却機構を設ける必要がある。特にハイブリッド車や電気自動車などの駆動力源として使用されるモータには、動力性能と車両への搭載性とを両立させるために高出力化と小型・軽量化とが同時に要求される。さらに、走行中に駆動とエネルギ回生とが繰り返されるなど使用環境が厳しいことから、走行時の発熱による温度上昇も大きくなるので、その温度上昇を抑制するための高い冷却性能も併せて要求される。 The motor inevitably generates heat due to the loss caused by energizing the coil and the action of electromagnetic force. On the other hand, when the temperature rises, problems such as deterioration of magnetic characteristics occur. Therefore, it is necessary to provide a structure with improved heat dissipation and a predetermined cooling mechanism. In particular, a motor used as a driving force source for a hybrid vehicle or an electric vehicle is required to have a high output and a small size and light weight at the same time in order to achieve both power performance and mountability to the vehicle. Furthermore, since the operating environment is severe, such as repeated driving and energy regeneration during traveling, the temperature rise due to heat generation during traveling increases, so high cooling performance is also required to suppress the temperature rise. .
このような事情を背景として開発された装置が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された装置は、コアにコイルを巻き付けて構成されるモータや発電機のステータであって、特にコイルの冷却対策としてステータの一部にペルチェ素子が固着されていて、そのペルチェ素子をコイルの温度に応じて、冷却モードと発電モードとに切り替えて制御するように構成されている。
An apparatus developed against such a background is described in
なお、特許文献２には、リニアモータにより可動ステージを移動させるステージ装置であって、可動ステージを移動駆動するための入力情報とリニアモータの所定部位の温度情報とに基づいて、リニアモータの駆動により生ずるリニアモータの温度上昇を予測し、その温度上昇の予測値に基づいて、リニアモータの磁界発生用のコイルを冷却する冷却手段を制御するように構成された装置が記載されている。そしてこの特許文献２には、上記の冷却手段がペルチェ素子を有する電子冷却装置である構成が記載されている。 Patent Document 2 discloses a stage device that moves a movable stage using a linear motor, and drives the linear motor based on input information for moving the movable stage and temperature information of a predetermined portion of the linear motor. Describes a device configured to predict a temperature increase of the linear motor caused by the above-described control and to control a cooling means for cooling a magnetic field generating coil of the linear motor based on a predicted value of the temperature increase. And in this patent document 2, the structure whose said cooling means is an electronic cooling device which has a Peltier device is described.
また、特許文献３には、複数のコイルが並設されたコイル部と、複数の永久磁石がコイル部に対向するように並設されたマグネットヨーク部と、コイル部を冷却するコイル冷却部とを有するリニアモータであって、上記のコイル冷却部が、コイルからの熱伝導により発電を行う熱電変換手段と、その熱電変換手段からの電流供給によりコイル部の冷却を行う電熱変換手段とを備えたリニアモータが記載されている。そしてこの特許文献３には、上記の熱電変換手段が、コイル部に接する高温側と放熱を行う低温側との温度差によって発電する熱電変換素子を有する構成、および上記の電熱変換手段が、電流供給によりコイル部を冷却するペルチェ素子を有する構成が記載されている。
上記の特許文献１に記載されている装置で用いられているペルチェ素子は、いわゆる熱−電変換素子と称されることもあり、熱の出入りおよび電流の出入りの関係に応じて、熱を電力に変換するペルチェ効果を生じたり、あるいはこれと反対の現象であるゼーベック効果を生じたりする。例えば、ペルチェ素子に電力を供給すること、すなわちペルチェ素子に電圧を加えて電流を流すことにより吸熱側の面から放熱側の面へ熱が移動するので、その現象を利用してコイルを冷却することができる。反対に、ペルチェ素子の吸熱面と放熱面との間に温度差を与えることによりその温度差に応じた電圧が生じる、すなわち発電させることができる。したがって、上記の特許文献１に記載されている装置よれば、コイルの温度に応じてペルチェ素子を冷却モードと発電モードとに切り替えて制御することにより、コイルの温度を適正範囲に収めつつ、熱の有効利用を図ることができる、とされている。
The Peltier element used in the apparatus described in
しかしながら、上記の特許文献１に記載されている装置では、コイルの温度が設定値以上であるか否かによって、すなわちコイルの温度に依存して、ペルチェ素子が冷却モードと発電モードとに切り替えられる。そのため、例えばコイルの温度が設定値以上の状態でモータが停止したような場合は、その後、モータのコイルは自然冷却されるのでそれ以降の冷却を行う必要はないにもかかわらず、ペルチェ素子が冷却モードに制御されてペルチェ素子に電力が供給される。その結果、電力が無駄に消費されてしまうことになって、モータのエネルギ効率が低下してしまう可能性があった。
However, in the apparatus described in
この発明は、上述した技術的課題に着目してなされたものであって、熱電素子により電動機を効果的に冷却するとともに、その熱電素子による発電電力を効率良く利用して電動機全体の電力消費量を低減することが可能な電動機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 technical problem described above, and effectively cools the electric motor by the thermoelectric element, and efficiently uses the electric power generated by the thermoelectric element to consume the electric power of the entire electric motor. An object of the present invention is to provide an electric motor control device capable of reducing the above.
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、電力を供給することにより吸熱面と放熱面との間で熱を移動させる熱移動状態と、前記吸熱面と前記放熱面との間の温度差に応じた電力を発生させる発電状態とを選択的に切り替えて制御可能な熱電素子を用いて冷却を行う電動機の制御装置において、運転者が前記電動機を駆動する意志の有無を検出する駆動意志検出手段と、前記駆動意志検出手段により前記電動機を駆動する意志がないことを検出した場合に、前記熱電素子を前記発電状態に制御する熱電素子制御手段とを備えていることを特徴とする電動機の制御装置である。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記電動機は、駆動力源として車両に搭載された電動機を含み、前記駆動意志検出手段は、運転者が前記車両を走行させる意志の有無を検出する手段を含み、前記熱電素子制御手段は、前記駆動意志検出手段により前記車両を走行させる意志がないことを検出した場合に、前記熱電素子を前記発電状態に制御する手段を含むことを特徴とする電動機の制御装置である。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the electric motor includes an electric motor mounted on a vehicle as a driving force source, and the driving intention detection means determines whether the driver is willing to drive the vehicle. The thermoelectric element control means includes means for controlling the thermoelectric element to the power generation state when the drive intention detection means detects that there is no intention to run the vehicle. This is a control device for an electric motor.
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記車両は、前記運転者がシフト位置を手動で選択的に設定可能な車両を含み、前記駆動意志検出手段は、前記シフト位置がニュートラル位置もしくはパーキング位置に設定された場合に、前記車両を走行させる意志がないことを判断する手段を含むことを特徴とする電動機の制御装置である。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the vehicle includes a vehicle in which the driver can selectively set a shift position manually, and the drive intention detection means has the shift position in a neutral position. Alternatively, the electric motor control device includes means for determining that there is no intention to drive the vehicle when the parking position is set.
請求項１の発明によれば、熱電素子に電力を供給してその熱電素子の吸熱面側の熱を放熱面側へ移動させることにより、コイルなどの発熱部分の冷却を行うように構成された電動機に対して、運転者が電動機を駆動する意志の有無、言い換えると、この後に運転者により電動機が駆動される可能性について予測される。そして電動機を駆動する意志がないと判断された場合には、熱電素子がその吸熱面と放熱面との間の温度差に応じて発電を行う状態となるように制御される。そのため、この後に電動機が駆動される予定がなく、電動機の温度が今以上に上昇する可能性がないことから、その電動機を熱電素子により冷却する必要がない場合に、熱電素子を発電状態にして電力を発生させることができる。したがって、熱電素子による電動機の冷却を必要に応じて効果的に行うことができるとともに、その熱電素子による電動機の冷却を必要以上に行ってしまいその分電力を無駄に消費してしまうことを回避もしくは抑制することができる。その結果、電動機全体としての電力消費量を低減すること、すなわち、電動機のエネルギ効率を向上させることができる。 According to the first aspect of the present invention, power is supplied to the thermoelectric element, and heat on the heat absorption surface side of the thermoelectric element is moved to the heat radiation surface side, thereby cooling the heat generating portion such as a coil. With respect to the electric motor, it is predicted whether or not the driver intends to drive the electric motor, in other words, the possibility of the electric motor being driven by the driver thereafter. When it is determined that there is no intention to drive the electric motor, the thermoelectric element is controlled to generate power according to the temperature difference between the heat absorption surface and the heat dissipation surface. Therefore, there is no plan to drive the electric motor after this, and there is no possibility that the temperature of the electric motor will increase further. Therefore, when it is not necessary to cool the electric motor with the thermoelectric element, the thermoelectric element is set in the power generation state. Electric power can be generated. Therefore, the cooling of the electric motor by the thermoelectric element can be effectively performed as necessary, and the electric motor is cooled by the thermoelectric element more than necessary, thereby avoiding unnecessary consumption of electric power. Can be suppressed. As a result, it is possible to reduce the power consumption of the entire motor, that is, to improve the energy efficiency of the motor.
また、請求項２の発明によれば、例えばハイブリッド車あるいは電気自動車やインホイールモータ車など、電動機を駆動力源として搭載した車両に対して、その車両の電動機を効果的に冷却するとともに、車両のエネルギ効率を向上させることができる。 According to the invention of claim 2, for example, a vehicle equipped with an electric motor as a driving force source, such as a hybrid vehicle, an electric vehicle, or an in-wheel motor vehicle, is effectively cooled, and the vehicle Energy efficiency can be improved.
そして、請求項３の発明によれば、運転者が車両を走行させる意志、すなわち電動機を駆動する意志を、車両のシフト位置の設定状態に基づいて、容易にかつ確実に判断することができる。 According to the third aspect of the present invention, it is possible to easily and reliably determine the intention of the driver to drive the vehicle, that is, the intention of driving the electric motor, based on the setting state of the shift position of the vehicle.
この発明は、電圧を加えて電流を流すこと、すなわち電力を供給することにより吸熱側の面と放熱側の面との間で熱を移動させるとともに、それら吸熱側の面と放熱側の面との間の温度差に応じた電圧を発生させること、すなわち発電させることが可能な熱電素子を用いて冷却を行うように構成された電動機を制御の対象としている。具体的には、図３に示すように、この発明における電動機すなわちモータ１は、直流モータ、あるいは同期モータや誘導モータなどの交流モータ等、電力を供給することにより駆動トルクを発生させる公知の動力発生装置である。この図３に示す例では、例えば永久磁石式同期モータにより構成されている。
According to the present invention, a current is applied by applying a voltage, that is, by supplying power, heat is transferred between the heat absorption side surface and the heat dissipation side surface, and the heat absorption side surface and the heat dissipation side surface An electric motor configured to generate a voltage corresponding to a temperature difference between them, that is, to cool using a thermoelectric element capable of generating electric power is controlled. Specifically, as shown in FIG. 3, the electric motor, that is, the
したがって、モータ１は、インバータ２を介して二次電池（バッテリ）やキャパシタなどによって構成される蓄電装置３に接続されている。すなわち、モータ１は、駆動時には、蓄電装置３の直流電力がインバータ２によって交流電力に変換され、その交流電力がモータ１に供給されることにより、モータ１が力行制御されてトルクを発生するようになっている。また、モータ１は、駆動時の回転エネルギを利用して回生制御することも可能である。すなわち、モータ１は、駆動時に保有した回転エネルギを電気エネルギに変換して、その際に生じる電力を蓄電装置３に蓄えることができる。
Therefore, the
そして、上記のインバータ２は、モータ１の回転状態を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）４に接続されている。また、この電子制御装置４には、例えば、運転者がモータ１の回転状態を操作するための操作盤５が接続されていて、モータ１の駆動および停止を指示する制御信号が入力されるように構成されている。この操作盤５は、例えば、各種スイッチとスイッチング回路とから構成されるスイッチボックスや、あるいは、モニターの表示画面に触れることにより各種の操作信号を出力するタッチパネルなどによって構成することができる。要は、この操作盤５は、運転者が、モータ１を駆動させたり、モータ１の回転数を調節したり、あるいはモータ１を停止させたりする際に、その運転者の意志に基づいて手動で操作される装置である。
The inverter 2 is connected to an electronic control unit (ECU) 4 that controls the rotation state of the
したがって、上記の操作盤５から電子制御装置４へ入力される制御信号に基づいて、モータ１の回転状態を制御する際の運転者の意志を判断することができる。例えば、操作盤５からモータ１を駆動するＯＮ信号、あるいはモータ１の回転数を所定の値にする制御信号が出力された場合には、それらＯＮ信号や所定の制御信号を検出することにより、運転者がモータ１を駆動する意志があると判断することができる。すなわち、運転者がモータ１を駆動する意志があることを検出することができる。反対に、操作盤５からモータ１を停止するＯＦＦ信号、あるいはモータ１の回転数を０にする信号が出力された場合には、それらＯＦＦ信号や所定の制御信号を検出することにより、運転者がモータ１を駆動する意志がないと判断することができる。すなわち、運転者がモータ１を駆動する意志がないことを検出することができる。そして、電子制御装置４には、モータ１の温度、例えばモータ１のコイルエンド部の温度を検出するモータ温度センサ６の検出信号、およびインバータ２からの情報信号などが入力されるように構成されている。
Therefore, it is possible to determine the driver's will when controlling the rotational state of the
前述したように、モータ１は、運転時には不可避的な発熱を伴い、そのモータ１の温度が過度に上昇すると、効率が低下したりひいては焼損を招いてしまうおそれがある。特に、ハイブリッド車や電気自動車などの車両の駆動力源として使用される場合は、高出力化および小型・軽量化が要求されるとともに、過熱を防止するための高い冷却性能が要求される。
As described above, the
そこで、この発明におけるモータ１では、その冷却性能を向上させるための１つの手段として、熱電素子を用いた冷却機構７が設けられている。この冷却機構７は、外部から熱を吸収する吸熱面７ａと、その吸熱面７ａから吸収した熱が伝達して外部に放出される放熱面７ｂとを有している。そして、電力を供給することにより吸熱面７ａと放熱面７ｂとの間で熱を移動させることができるとともに、吸熱面７ａと放熱面７ｂとの間に温度差を与えることによりその温度差に応じた電力を発生させることが可能なペルチェ素子８と、電力を放電する状態（放電状態）と電力を蓄電する状態（蓄電状態）とを選択的に切り替えて制御することが可能な蓄電装置９とから構成されている。
Therefore, in the
具体的には、ペルチェ素子８は、従来熱電素子として知られているものであって、図３に示すように、Ｐ型半導体８ｐとＮ型半導体８ｎとを電極８ａ，８ｂによっていわゆるπ型に接続したものであり、通電の方向に応じて一方の電極８ａ（もしくは８ｂ）で発熱し、かつ他方の電極８ｂ（もしくは８ａ）で吸熱が生じるように構成されている。この図３に示す例では、蓄電装置９が放電状態に設定されて、その蓄電装置９からペルチェ素子８へ電力が供給される場合には、電極８ａが吸熱面７ａとなり、電極８ｂが放熱面７ｂとなるように構成されている。
Specifically, the Peltier element 8 is conventionally known as a thermoelectric element. As shown in FIG. 3, a P-
また、蓄電装置９は、例えば、二次電池（バッテリ）やキャパシタなどの蓄電と放電とを繰り返し行うことが可能な蓄電器に、その蓄電状態と放電状態とを切り替えるための切替スイッチもしくは切替回路等が設けられた装置である。そして、蓄電装置９は、前述の電子制御装置５に接続されていて、電子制御装置５から出力される制御信号に基づいて、蓄電状態と放電状態とが選択的に切り替えられて設定されるように構成されている。この図３に示す例では、蓄電装置９が蓄電状態に設定されて、その蓄電装置９へ電力を蓄電することが可能な状態では、ペルチェ素子８で吸熱面７ａすなわち電極８ａと放熱面７ｂすなわち電極８ｂとの間の温度差に応じた電力が発生した際に、その発電電力が蓄電装置９に蓄電されるように構成されている。
In addition, the power storage device 9 is, for example, a changeover switch or a switching circuit for switching a storage state and a discharge state to a storage device capable of repeatedly storing and discharging a secondary battery (battery) or a capacitor. Is a device provided. Then, the power storage device 9 is connected to the
そして、冷却機構７の吸熱面７ａが、例えばモータ１のコイルエンド部などのモータ１の発熱部分に熱伝達可能に接合されている。また、冷却機構７の放熱面７ｂには、例えば放熱板や放熱フィンあるいはヒートシンクなどが熱伝達可能に接合されている。したがって、この冷却機構７におけるペルチェ素子８は、蓄電装置９が放電状態に設定されることにより、その蓄電装置９から電力が供給されて、吸熱面７ａと放熱面７ｂとの間で熱を移動させる熱移動状態（冷却モード）に設定される。この熱移動状態では、モータ１の発熱部分の熱が、冷却機構７の吸熱面７ａからペルチェ素子８の内部に伝達されて冷却機構７の放熱面７ｂからペルチェ素子８の外部へ放出される。すなわち、モータ１の発熱部分が冷却される。
The
一方、この冷却機構７におけるペルチェ素子８は、蓄電装置９が蓄電状態に設定されることにより、そのペルチェ素子８で発生させた電力を蓄電装置９に蓄えることが可能な状態、すなわちペルチェ素子８で電圧が生じた場合に、そのペルチェ素子８から蓄電装置９へ電流が流れ込むことが可能な状態になり、その結果、吸熱面７ａと放熱面７ｂとの間の温度差に応じた電力が発生する発電状態（発電モード）に設定される。そして、この発電状態のときに発電された電力が、蓄電装置９に蓄えられるようになっている。
On the other hand, the Peltier element 8 in the
図４には、上述したこの発明における電動機の制御装置を、インホイールモータを駆動力源とする電気自動車に適用した構成例が示してある。すなわち、この図４に示す車両Ｖｅは、左右の前輪１１，１２および左右の後輪１３，１４に、それれら各車輪１１，１２，１３，１４のそれぞれに個別にトルクを付与する駆動力源として、モータ１５，１６およびモータ１７，１８が設けられている。
FIG. 4 shows a configuration example in which the above-described motor control device according to the present invention is applied to an electric vehicle using an in-wheel motor as a driving force source. That is, the vehicle Ve shown in FIG. 4 has a driving force that individually applies torque to the left and right
具体的には、この車両Ｖｅは、車両Ｖｅの幅方向（図４での左右方向）における左右の前輪１１，１２および左右の後輪１３，１４を有している。そして、前輪１１，１２は、互いにもしくはそれぞれ独立してサスペンション機構（図示せず）を介して車両Ｖｅの車台に支持されている。同様に、後輪１３，１４も、互いにもしくはそれぞれ独立してサスペンション機構を介して車両Ｖｅの車台に支持されている。
Specifically, the vehicle Ve has left and right
車両Ｖｅの駆動力源として、前輪１１，１２のホイール内部および後輪１３，１４のホイール内部には、それぞれ、モータ１５，１６およびモータ１７，１８が組み込まれていて、それらモータ１５，１６の出力軸およびモータ１７，１８の出力軸と、前輪１１，１２および後輪１３，１４とが、それぞれ動力伝達可能に連結されている。すなわち、それら各モータ１５，１６，１７，１８は、いわゆるインホイールモータであり、前輪１１，１２および後輪１３，１４と共に車両Ｖｅのばね下に配置されている。そして、各インホイールモータ１５，１６，１７，１８の回転をそれぞれ個別に独立して制御することにより、前輪１１，１２および後輪１３，１４の駆動トルクあるいは制動トルクを、それぞれ独立して制御することができる構成となっている。
As a driving force source of the vehicle Ve,
これらの各インホイールモータ１５，１６，１７，１８は、例えば永久磁石式同期モータにより構成されていて、インバータ１９を介してバッテリやキャパシタなどの蓄電装置２０に接続されている。したがって、各インホイールモータ１５，１６，１７，１８の駆動時には、蓄電装置２０の直流電力がインバータ１９によって交流電力に変換され、その交流電力が各インホイールモータ１５，１６，１７，１８に供給されることによりそれら各インホイールモータ１５，１６，１７，１８が力行制御されて、前輪１１，１２および後輪１３，１４に駆動トルクが付与される。
Each of these in-
また、各インホイールモータ１５，１６，１７，１８は前輪１１，１２および後輪１３，１４の回転エネルギを利用して回生制御することも可能である。すなわち、各インホイールモータ１５，１６，１７，１８の回生・発電時には、前輪１１，１２および後輪１３，１４の回転（運動）エネルギが各インホイールモータ１５，１６，１７，１８によって電気エネルギに変換され、その際に生じる電力がインバータ１９を介して蓄電装置２０に蓄電される。このとき、前輪１１，１２および後輪１３，１４には回生・発電力に基づく制動トルクが付与されるようになっている。
The in-
上記のインバータ１９は、各インホイールモータ１５，１６，１７，１８の回転状態を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）２１に、それぞれ接続されている。この電子制御装置２１には、例えば、各駆動輪１１，１２，１３，１４の回転速度（車輪速度）をそれぞれ検出する車輪速センサや各インホイールモータ１５，１６，１７，１８の出力軸の回転角度を検出するレゾルバ（共に図示せず）、そして、車両ＶｅのエントリースイッチのＯＮ−ＯＦＦの位置を検出するエントリースイッチセンサ２３、車両Ｖｅのシフト位置を検出するシフトポジションセンサ２４、各インホイールモータ１５，１６，１７，１８の温度、例えば各インホイールモータ１５，１６，１７，１８のコイルエンド部の温度をそれぞれ検出するモータ温度センサ２５，２６，２７，２８などの各種センサ類からの検出信号、およびインバータ１９からの情報信号などが入力されるように構成されている。
The
ここで、エントリースイッチは、言い換えればメインスイッチ、あるいはイグニションスイッチに相当するものであり、車両Ｖｅの駆動力源すなわち各インホイールモータ１５，１６，１７，１８の電源をＯＮ−ＯＦＦに制御するため、運転者によって選択的に切り替えられるスイッチのことである。
Here, the entry switch corresponds to a main switch or an ignition switch in other words, and controls the driving force source of the vehicle Ve, that is, the power sources of the in-
したがって、上記のエントリースイッチセンサ２３からこのエントリースイッチのＯＮ−ＯＦＦの位置を検出することにより、運転者が車両Ｖｅを走行させる意志の有無を検出することができる。例えば、エントリースイッチセンサ２３でエントリースイッチのＯＮ信号を検出することにより、運転者が車両Ｖｅを走行させる意志があると判断することができる。すなわち、運転者が車両Ｖｅを走行させる意志があることを検出することができる。反対に、エントリースイッチセンサ２３でエントリースイッチのＯＦＦ信号を検出することにより、運転者が車両Ｖｅを走行させる意志がないと判断することができる。すなわち、運転者が車両Ｖｅを走行させる意志がないことを検出することができる。
Therefore, by detecting the ON / OFF position of the entry switch from the
また、車両Ｖｅのシフト位置は、シフトポジションあるいはシフトレンジなどと言い換えることができ、例えば車両Ｖｅが変速機を搭載している場合には、その変速機で設定される変速段の位置、あるいは、その変速機で設定される変速状態もしくは駆動状態を示すものである。要するに、車両Ｖｅのシフト位置は、運転者の手動操作により切り替えられて選択的に設定される車両Ｖｅの変速状態もしくは駆動状態のことである。車両Ｖｅが図４に示すようなインホイールモータ車の場合は、車両Ｖｅの駆動状態、すなわち、例えば、車両が前進走行するドライブ位置、車両Ｖｅが後進走行するリバース位置、車両Ｖｅの駆動力源と駆動輪との間の動力伝達を遮断するニュートラル位置、車両Ｖｅの停車時にパーキングロック機構を作動させて駆動輪の回転をロックするパーキング位置を示すものである。 In addition, the shift position of the vehicle Ve can be rephrased as a shift position or a shift range. For example, when the vehicle Ve is equipped with a transmission, the position of the shift stage set by the transmission, or It shows the shift state or drive state set by the transmission. In short, the shift position of the vehicle Ve is a shift state or drive state of the vehicle Ve that is selectively set by being switched by a driver's manual operation. When the vehicle Ve is an in-wheel motor vehicle as shown in FIG. 4, the driving state of the vehicle Ve, that is, for example, a drive position where the vehicle travels forward, a reverse position where the vehicle Ve travels backward, and a driving force source of the vehicle Ve 2 shows a neutral position where power transmission between the vehicle and the drive wheels is interrupted, and a parking position where the parking lock mechanism is operated to lock the rotation of the drive wheels when the vehicle Ve is stopped.
したがって、上記のシフトポジションセンサ２４からこの車両Ｖｅのシフト位置を検出することにより、運転者が車両Ｖｅを走行させる意志の有無を検出することができる。例えば、シフトポジションセンサ２４で車両Ｖｅのシフト位置がドライブ位置もしくはリバース位置であることを検出することにより、運転者が車両Ｖｅを走行させる意志があると判断することができる。すなわち、運転者が車両Ｖｅを走行させる意志があることを検出することができる。反対に、シフトポジションセンサ２４で車両Ｖｅのシフト位置がニュートラル位置もしくはパーキング位置であることを検出することにより、運転者が車両Ｖｅを走行させる意志がないと判断することができる。すなわち、運転者が車両Ｖｅを走行させる意志がないことを検出することができる。
Therefore, by detecting the shift position of the vehicle Ve from the
一方、電子制御装置２１からは、インバータ１９を介して各インホイールモータ１５，１６，１７，１８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。すなわち、各インホイールモータ１５，１６，１７，１８の回転（力行・回生）を制御するために、各インホイールモータ１５，１６，１７，１８へ供給する、もしくは各インホイールモータ１５，１６，１７，１８から回収する電流を制御するための制御信号が、電子制御装置２１からインバータ１９へ出力されるようになっている。
On the other hand, the
そして、上記の各インホイールモータ１５，１６，１７，１８に、前述の図３で示したこの発明における冷却機構７がそれぞれ設けられている。前述したように、車両Ｖｅの駆動力源として用いられる各インホイールモータ１５，１６，１７，１８には、小型・軽量でかつ高出力が要求されるとともに、高い冷却性能が要求される。そのため、各インホイールモータ１５，１６，１７，１８には、例えば放熱性を高めた構造のケーシング（図示せず）が採用され、あるいはオイルや冷却水等による冷却装置が設けられている。そして冷却性能をさらに向上させるために、各インホイールモータ１５，１６，１７，１８に、前述の冷却機構７、すなわちペルチェ素子８を用いてそれら各インホイールモータ１５，１６，１７，１８の冷却を行う機構が設けられている。
Each of the in-
各インホイールモータ１５，１６，１７，１８にそれぞれ設けられた各冷却機構７は、電子制御装置２１にそれぞれ接続されていて、その電子制御装置２１から出力される制御信号に基づいて、各冷却機構７の蓄電装置９の蓄電状態と放電状態とがそれぞれ選択的に切り替えられて設定されるように構成されている。すなわち、電子制御装置２１から出力される制御信号に基づいて、各ペルチェ素子８がそれぞれ熱移動状態（冷却モード）と発電状態（発電モード）とに選択的に切り替えられて設定されるように構成されている。
Each
なお、電子制御装置２１には、各冷却機構７における各ペルチェ素子８の吸熱面７ａおよび放熱面７ｂの温度を検出する温度センサ（図示せず）が接続されていて、その温度センサの検出信号が入力されるように構成されている。したがって、電子制御装置２１によって各冷却機構７における各ペルチェ素子８の吸熱面７ａと放熱面７ｂとの間の温度差を求めることができる。
The
上記のように構成された車両Ｖｅを対象としたこの発明の制御装置による制御例を、図１のフローチャートを基に説明する。図１において、先ず、車両ＶｅのエントリースイッチもしくはイグニションスイッチがＯＮであるか否かが判断される（ステップＳ１）。これは、前述したように、エントリースイッチセンサ２３の検出値に基づいて判断することができる。
An example of control by the control device of the present invention for the vehicle Ve configured as described above will be described based on the flowchart of FIG. In FIG. 1, first, it is determined whether or not the entry switch or the ignition switch of the vehicle Ve is ON (step S1). This can be determined based on the detection value of the
車両ＶｅのエントリースイッチもしくはイグニションスイッチがＯＮであることにより、このステップＳ１で肯定的に判断された場合は、ステップＳ２へ進み、車両Ｖｅのシフト位置が、ドライブ（Ｄ）位置もしくはリバース（Ｒ）位置であるか否かが判断される。これは、前述したように、シフトポジションセンサ２４の検出値に基づいて判断することができる。
If the entry switch or the ignition switch of the vehicle Ve is ON, and if the determination in step S1 is affirmative, the process proceeds to step S2, and the shift position of the vehicle Ve is set to the drive (D) position or reverse (R). It is determined whether or not it is a position. This can be determined based on the detection value of the
車両Ｖｅのシフト位置がドライブ（Ｄ）位置もしくはリバース（Ｒ）位置であることにより、このステップＳ２で肯定的に判断された場合は、ステップＳ３へ進み、車両Ｖｅのアクセル開度が閾値Ａ以上であるか否かが判断される。ここでの閾値Ａは、各インホイールモータ１５，１６，１７，１８が冷却機構７による冷却を必要な状態であるか否かを判断するために予め設定された値である。
When the shift position of the vehicle Ve is the drive (D) position or the reverse (R) position, if a positive determination is made in step S2, the process proceeds to step S3, where the accelerator opening of the vehicle Ve is greater than or equal to the threshold A. It is determined whether or not. The threshold A here is a value set in advance to determine whether or not each in-
したがって、車両Ｖｅのアクセル開度が閾値Ａよりも小さいことにより、このステップＳ３で否定的に判断された場合は、以降の制御は行わず、このルーチンを一旦終了する。一方、車両Ｖｅのアクセル開度が閾値Ａ以上であることにより、このステップＳ３で肯定的に判断された場合には、ステップＳ４へ進み、各インホイールモータ１５，１６，１７，１８の温度、例えば各インホイールモータ１５，１６，１７，１８のコイルエンド部の温度が、閾値Ｂ以上であるか否かが判断される。これは、前述したように、各モータ温度センサ２５，２６，２７，２８の検出値に基づいて判断することができる。また、ここでの閾値Ｂは、各インホイールモータ１５，１６，１７，１８が冷却機構７による冷却を必要な状態であるか否かを判断するために予め設定された値である。
Therefore, when the accelerator opening of the vehicle Ve is smaller than the threshold value A and a negative determination is made in this step S3, the subsequent control is not performed and this routine is terminated once. On the other hand, when the accelerator opening of the vehicle Ve is equal to or greater than the threshold value A, if the determination in step S3 is affirmative, the process proceeds to step S4, where the temperatures of the in-
したがって、各インホイールモータ１５，１６，１７，１８のコイルエンド部の温度が閾値Ｂ以上であること、具体的には、各インホイールモータ１５，１６，１７，１８のうちの少なくとも１つのコイルエンド部の温度が閾値Ｂ以上であることにより、このステップＳ４で肯定的に判断された場合は、冷却機構７による冷却が必要な状態であるので、ステップＳ５へ進み、ペルチェ素子８が冷却モードとなるように冷却機構７が制御される。すなわち、冷却機構７の蓄電装置９が放電状態に設定され、その蓄電装置９からペルチェ素子８へ電力が供給される。その結果、ペルチェ素子８が冷却モードとなり、冷却機構７による冷却が必要な状態であると判断されたインホイールモータのコイルエンド部がそのペルチェ素子８によって冷却される。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。
Therefore, the temperature of the coil end portion of each in-
これに対して、車両ＶｅのエントリースイッチもしくはイグニションスイッチがＯＮでないこと、すなわち車両ＶｅのエントリースイッチもしくはイグニションスイッチがＯＦＦであること、例えば、運転者の手動操作によってエントリースイッチがＯＮからＯＦＦＦへ切り替えられたことにより、前述のステップＳ１で否定的に判断された場合には、ステップＳ６へ進み、ペルチェ素子８が発電モードとなるように冷却機構７が制御される。
On the other hand, the entry switch or ignition switch of the vehicle Ve is not ON, that is, the entry switch or ignition switch of the vehicle Ve is OFF, for example, the entry switch is switched from ON to OFFF by the driver's manual operation. As a result, if a negative determination is made in step S1, the
車両ＶｅのエントリースイッチもしくはイグニションスイッチがＯＦＦにされた場合は、運転者が車両Ｖｅを走行させる意志がないと判断することができ、そのため、各インホイールモータ１５，１６，１７，１８は駆動されることはなく、そのコイルエンド部の温度も上昇することはないと判断することができる。仮にその時点でコイルエンド部の温度が相対的に高温であったとしても、各インホイールモータ１５，１６，１７，１８が駆動されないことから、それらのコイルエンド部は自然に冷却されるので、その時点以上に温度上昇することはないと判断できる。
When the entry switch or the ignition switch of the vehicle Ve is turned off, it can be determined that the driver does not intend to drive the vehicle Ve. Therefore, the in-
したがって、上記のように車両ＶｅのエントリースイッチもしくはイグニションスイッチがＯＦＦにされた場合は、冷却機構７による冷却は不要な状態であるので、ペルチェ素子８が発電モードとなるよう制御される。すなわち、冷却機構７の蓄電装置９が蓄電状態に設定され、その蓄電装置９へペルチェ素子８から電流が流れ込むことが可能な状態にされる。その結果、ペルチェ素子８が発電モードとなり、ペルチェ素子８の吸熱面７ａと放熱面７ｂとの間の温度差に応じて発生した電力が蓄電装置９に蓄電される。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。
Therefore, when the entry switch or the ignition switch of the vehicle Ve is turned off as described above, since the cooling by the
また、車両Ｖｅのシフト位置がドライブ（Ｄ）位置およびリバース（Ｒ）位置でないこと、例えば車両Ｖｅのシフト位置がニュートラル（Ｎ）位置もしくはパーキング（Ｐ）位置であることにより、前述のステップＳ２で否定的に判断された場合も、上記と同様に、ステップＳ６へ進み、ペルチェ素子８が発電モードとなるように冷却機構７が制御される。
Further, since the shift position of the vehicle Ve is not the drive (D) position and the reverse (R) position, for example, the shift position of the vehicle Ve is the neutral (N) position or the parking (P) position, the above-described step S2 If the determination is negative, the process proceeds to step S6 as described above, and the
上記のように車両Ｖｅのシフト位置がニュートラル（Ｎ）位置もしくはパーキング（Ｐ）位置に設定された場合は、運転者が車両Ｖｅを走行させる意志がないと判断することができ、そのため、各インホイールモータ１５，１６，１７，１８は駆動されることはなく、そのコイルエンド部の温度も上昇することはないと判断することができる。例えば車両Ｖｅのシフト位置がニュートラル（Ｎ）位置もしくはパーキング（Ｐ）位置に設定された状態で、仮に運転者によりアクセルペダルが踏み込まれたとしても、それは車両Ｖｅの加速を意図したものではなく、また、その場合に各インホイールモータ１５，１６，１７，１８の回転数が増大しても、各インホイールモータ１５，１６，１７，１８にはほとんど負荷は掛からないため、各インホイールモータ１５，１６，１７，１８は温度上昇しないと判断できる。
As described above, when the shift position of the vehicle Ve is set to the neutral (N) position or the parking (P) position, it can be determined that the driver is not willing to drive the vehicle Ve. It can be determined that the
したがって、上記のように車両Ｖｅのシフト位置がニュートラル（Ｎ）位置もしくはパーキング（Ｐ）位置に設定された場合は、冷却機構７による冷却は不要な状態であるので、ペルチェ素子８が発電モードとなるよう制御される。すなわち、冷却機構７の蓄電装置９が蓄電状態に設定され、その蓄電装置９へペルチェ素子８から電流が流れ込むことが可能な状態にされる。その結果、ペルチェ素子８が発電モードとなり、ペルチェ素子８の吸熱面７ａと放熱面７ｂとの間の温度差に応じて発生した電力が蓄電装置９に蓄電される。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。
Therefore, when the shift position of the vehicle Ve is set to the neutral (N) position or the parking (P) position as described above, cooling by the
そして、各インホイールモータ１５，１６，１７，１８のコイルエンド部の温度が閾値Ｂよりも低いこと、具体的には、各インホイールモータ１５，１６，１７，１８のコイルエンド部の温度がいずれも閾値Ｂよりも低いことにより、前述のステップＳ４で否定的に判断された場合も、上記と同様に、ステップＳ６へ進み、ペルチェ素子８が発電モードとなるように冷却機構７が制御される。
And the temperature of the coil end part of each in-
上記のように各インホイールモータ１５，１６，１７，１８のコイルエンド部の温度がいずれも閾値Ｂよりも低い場合は、冷却機構７による冷却の必要度は低いもしくは不要な状態であると判断することができる。そのため、ペルチェ素子８が発電モードとなるよう制御される。すなわち、冷却機構７の蓄電装置９が蓄電状態に設定され、その蓄電装置９へペルチェ素子８から電流が流れ込むことが可能な状態にされる。その結果、ペルチェ素子８が発電モードとなり、ペルチェ素子８の吸熱面７ａと放熱面７ｂとの間の温度差に応じて発生した電力が蓄電装置９に蓄電される。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。
As described above, when the temperatures of the coil end portions of the in-
このように、例えば前述の図３の構成例に示すようなこの発明の電動機の制御装置を、例えばこの図４の構成例に示すようなインホイールモータ車に適用することにより、電動機を駆動力源として搭載した車両Ｖｅに対して、その車両Ｖｅの駆動力源を効果的に冷却するとともに、車両Ｖｅのエネルギ効率を向上させることができる。 Thus, for example, by applying the motor control device of the present invention as shown in the configuration example of FIG. 3 to an in-wheel motor vehicle as shown in the configuration example of FIG. With respect to the vehicle Ve mounted as a source, the driving force source of the vehicle Ve can be effectively cooled and the energy efficiency of the vehicle Ve can be improved.
図２のフローチャートに、この発明の制御装置による他の制御例を示してある。前述の図３に示した冷却機構７において、例えば、ペルチェ素子８と蓄電装置９との間の電気回路の一部を選択的に遮断できるように構成しておくことにより、前述した冷却モードおよび発電モードに加えて、ペルチェ素子８を冷却も発電も行わない言わば電気的にニュートラルのモードを選択的に制御することができる。
The flowchart of FIG. 2 shows another example of control by the control device of the present invention. In the
上記のような構成のもとで、図２のフローチャートで示す制御例では、ステップＳ６’に示すように、ペルチェ素子８が発電モードとなるように冷却機構７が制御される前に、ペルチェ素子８の吸熱面７ａと放熱面７ｂとの間の温度差が検出されるとともに、その温度差が閾値Ｃ以上であるか否かが判断される。ここでの閾値Ｃは、ペルチェ素子８による発電が可能な状態であるか否か、もしくはペルチェ素子８による発電の効果が期待できる状態であるか否かを判断するために予め設定された値である。
In the control example shown in the flowchart of FIG. 2 with the above-described configuration, as shown in step S6 ′, before the
したがって、図２のフローチャートにおいて、ペルチェ素子８の吸熱面７ａと放熱面７ｂとの間の温度差が閾値Ｃよりも少ないことにより、このステップＳ６’で否定的に判断された場合は、ペルチェ素子８が冷却も発電も行わない状態すなわちいわゆる電気的ニュートラルモードとなるように冷却機構７が制御される。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。
Therefore, in the flowchart of FIG. 2, if the temperature difference between the
これに対して、前述の図１のフローチャートで示した制御例の場合と同様に、車両ＶｅのエントリースイッチもしくはイグニションスイッチがＯＦＦであることにより、ステップＳ１で否定的に判断された場合、あるいは車両Ｖｅのシフト位置がニュートラル（Ｎ）位置もしくはパーキング（Ｐ）位置であることによりステップＳ２で否定的に判断された場合、あるいは各インホイールモータ１５，１６，１７，１８のコイルエンド部の温度がいずれも閾値Ｂよりも低いことによりステップＳ４で否定的に判断された場合のいずれかであり、なおかつ、ペルチェ素子８の吸熱面７ａと放熱面７ｂとの間の温度差が閾値Ｃ以上であることにより、このステップＳ６’で肯定的に判断された場合には、ステップＳ６へ進み、ペルチェ素子８が発電モードとなるように冷却機構７が制御される。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。
On the other hand, as in the case of the control example shown in the flowchart of FIG. 1 described above, when the entry switch or the ignition switch of the vehicle Ve is OFF, a negative determination is made in step S1, or the vehicle If the negative shift determination is made in step S2 because the shift position of Ve is the neutral (N) position or the parking (P) position, or the temperature of the coil end of each in-
このように、冷却機構７におけるペルチェ素子８が、冷却モードと発電モードと電気的ニュートラルモードとに選択的に設定可能なように構成されて、そして、上記のような運転者が車両Ｖｅを走行させる意志の有無についての判断結果、および電動機の温度、ならびにペルチェ素子８の吸熱面７ａと放熱面７ｂとの間の温度差に基づいて、ペルチェ素子８の各モードが設定されることにより、ペルチェ素子８による電動機の冷却をより適切に行うことができる。すなわち、その車両Ｖｅの駆動力源となる電動機をより効果的に冷却するとともに、車両Ｖｅのエネルギ効率を確実に向上させることができる。
Thus, the Peltier element 8 in the
以上のように、この発明における電動機の制御装置によれば、ペルチェ素子８に電力を供給してそのペルチェ素子８の吸熱面７ａ側の熱を放熱面７ｂ側へ移動させることにより、コイルエンド部の冷却を行うように構成されたモータ１（図４に示す構成例においては各インホイールモータ１５，１６，１７，１８）に対して、運転者がモータ１を駆動する意志の有無、言い換えると、この後に運転者によりモータ１が駆動される可能性について予測される。そしてモータ１を駆動する意志がないと判断された場合には、ペルチェ素子８がその吸熱面７ａと放熱面７ｂとの間の温度差に応じて発電を行う発電モードとなるように制御される。
As described above, according to the motor control device of the present invention, by supplying power to the Peltier element 8 and moving the
そのため、この後にモータ１が駆動される予定がなく、モータ１の温度が今以上に上昇する可能性がないことから、そのモータ１をペルチェ素子８により冷却する必要がない場合に、ペルチェ素子８を発電モードにして電力を発生させることができる。したがって、ペルチェ素子８によるモータ１の冷却を必要に応じて効果的に行うことができるとともに、そのペルチェ素子８によるモータ１の冷却を必要以上に行ってしまいその分電力を無駄に消費してしまう事態を回避もしくは抑制することができる。その結果、モータ１全体としての電力消費量を低減することができる。図４に示す構成例のように、車両Ｖｅの駆動力源として搭載されるモータにこの発明の制御装置を適用することにより、車両Ｖｅのエネルギ効率を向上させることができる。
Therefore, there is no plan to drive the
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、ステップＳ１，Ｓ２を実行する機能的手段が、この発明における「駆動意志検出手段」に相当する。そして、ステップＳ６を実行する機能的手段が、この発明における「熱電素子制御手段」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 steps S1 and S2 corresponds to the “drive intention detection means” in the present invention. The functional means for executing step S6 corresponds to the “thermoelectric element control means” in the present invention.
１…モータ（電動機）、 ４，２１…電子制御装置（ＥＣＵ）、 ５…操作盤、 ６…モータ温度センサ、 ７…冷却機構、 ７ａ…吸熱面、 ７ｂ…放熱面、 ８…ペルチェ素子（熱電素子）、 ９…蓄電装置、 １５，１６，１７，１８…インホイールモータ（電動機）、 ２３…イグニションスイッチセンサ、 ２４…シフトポジションセンサ、 Ｖｅ…車両。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
運転者が前記電動機を駆動する意志の有無を検出する駆動意志検出手段と、
前記駆動意志検出手段により前記電動機を駆動する意志がないことを検出した場合に、前記熱電素子を前記発電状態に制御する熱電素子制御手段と
を備えていることを特徴とする電動機の制御装置。 Select a heat transfer state in which heat is transferred between the heat absorption surface and the heat dissipation surface by supplying electric power, and a power generation state in which electric power is generated according to a temperature difference between the heat absorption surface and the heat dissipation surface. In an electric motor control device that performs cooling using a thermoelectric element that can be switched to
Drive intention detection means for detecting whether or not the driver intends to drive the electric motor;
An electric motor control device comprising: thermoelectric element control means for controlling the thermoelectric element to the power generation state when the drive intention detection means detects that there is no intention to drive the electric motor.
前記駆動意志検出手段は、運転者が前記車両を走行させる意志の有無を検出する手段を含み、
前記熱電素子制御手段は、前記駆動意志検出手段により前記車両を走行させる意志がないことを検出した場合に、前記熱電素子を前記発電状態に制御する手段を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の電動機の制御装置。 The electric motor includes an electric motor mounted on a vehicle as a driving force source,
The drive intention detection means includes means for detecting presence or absence of a driver's intention to drive the vehicle,
The thermoelectric element control means includes means for controlling the thermoelectric element to the power generation state when the drive intention detection means detects that there is no intention to drive the vehicle. The motor control device described.
前記駆動意志検出手段は、前記シフト位置がニュートラル位置もしくはパーキング位置に設定された場合に、前記車両を走行させる意志がないとを判断する手段を含む
ことを特徴とする請求項２に記載の電動機の制御装置。 The vehicle includes a vehicle in which the driver can selectively set a shift position manually,
3. The electric motor according to claim 2, wherein the drive intention detection means includes means for determining that there is no intention to drive the vehicle when the shift position is set to a neutral position or a parking position. Control device.
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