JP5887918B2 - Vehicle braking device - Google Patents
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Description
本発明は、車両の制動装置に関し、特に、車輪に配設した永久磁石同期電動機に電力を供給して車輪に対し制動力を付与する車両の制動装置に係る。 The present invention relates to a vehicle braking device, and more particularly to a vehicle braking device that supplies electric power to a permanent magnet synchronous motor disposed on a wheel to apply a braking force to the wheel.
車両の制動装置としては、液圧制動を行う液圧ブレーキ装置が一般的であるが、近時の電動自動車あるいは所謂ハイブリッド自動車においては電動機による回生制動が利用されている。例えば、下記の特許文献1には回生側と力行側の双方にモータトルクの余裕代を作り出し、モータトルクの制御幅を拡大する制動力制御装置が開示されている。また、特許文献2には、回生制動と液圧制動の協調制御が行われている。一方、下記の特許文献3には、電動モータの回転を直進運動に変換してピストンを推進し、摩擦パッドをディスクロータに押圧して制動力を発生する電動ブレーキ装置が開示されている。このように、駆動用の電動機を備えた車両における制動装置としては、電動機による回生制動(回生ブレーキ)のほかに、液圧ブレーキ装置あるいは上記の電動ブレーキ装置のように機械式ブレーキ手段による摩擦制動が併用されている。
As a vehicle braking device, a hydraulic braking device that performs hydraulic braking is generally used, but regenerative braking by an electric motor is used in a recent electric vehicle or a so-called hybrid vehicle. For example,
更に、下記の特許文献4には、モータを逆転させるように励磁することで逆相制動を行うことが提案されているが、これは、永久磁石を用いない誘導電動機において一般的な制動手段であり、鉄道車両で採用されている。即ち、鉄道車両(電気車)においては、誘導電動機のみによって停止可能とするため、回生ブレーキに加え電気ブレーキあるいは停止ブレーキを行うことによって純電気ブレーキあるいは全電気ブレーキを行う電気車の制御装置が提案されており、回生制動に加え逆相制動が用いられる。例えば、下記の特許文献5には、速度低下とともに前進ブレーキより後進力行に切り替えて制動力を得る逆相電気ブレーキが開示されている。但、実際の鉄道車両においては依然摩擦制動が併用されており、例えば空気ブレーキ装置も装着されている。
Further, Patent Document 4 below proposes to perform reverse-phase braking by exciting the motor so as to reversely rotate, but this is a general braking means in an induction motor that does not use a permanent magnet. Yes, it is used in railway vehicles. In other words, in railway vehicles (electric vehicles), an electric vehicle control device that performs pure electric braking or all electric braking by performing electric braking or stop braking in addition to regenerative braking is proposed in order to be able to stop only by induction motors. In addition to regenerative braking, reverse phase braking is used. For example,
前述の電動自動車あるいはハイブリッド自動車に供する制動装置としては、一般的に、永久磁石を有するロータ及びこのロータを回転駆動するステータを具備し、車両の各車輪にロータを連結する永久磁石同期電動機と、この永久磁石同期電動機に電力を供給してステータを励磁するバッテリ等の電力蓄積手段を備え、永久磁石同期電動機によって車輪の回転を抑制するように構成されており、特に、永久磁石がロータに埋め込まれた埋込永久磁石界磁式同期電動機(IPMと呼ばれる)が用いられている。更に、電動機のロータ及びステータを車輪のホイール内に収容したインホイールモータ(IWMと呼ばれる)も提案されており、例えば下記の特許文献6に開示されているが、これも摩擦制動が併用され、ホイールには電動機に加えて液圧摩擦ブレーキ装置も装着されている。この種の電動機による制動装置が車両の前方及び後方の一方に装着される場合には、特許文献7に記載のように、一般的に車両後方の車輪に装着されている。
As a braking device for use in the above-described electric vehicle or hybrid vehicle, generally, a permanent magnet synchronous motor that includes a rotor having a permanent magnet and a stator that rotationally drives the rotor, and connects the rotor to each wheel of the vehicle; Power storage means such as a battery for supplying power to the permanent magnet synchronous motor to excite the stator is provided, and the permanent magnet synchronous motor is configured to suppress the rotation of the wheel. In particular, the permanent magnet is embedded in the rotor. An embedded permanent magnet field type synchronous motor (referred to as IPM) is used. Furthermore, an in-wheel motor (referred to as IWM) in which a rotor and a stator of an electric motor are housed in a wheel of a wheel has been proposed, and for example, disclosed in
上記のように、鉄道車両(電気車)においては誘導電動機のみによって停止可能とする技術が注目されているが、電動自動車あるいはハイブリッド自動車においては、永久磁石同期電動機による回生ブレーキに加え、液圧摩擦ブレーキ装置による摩擦ブレーキが併用されており、インホイールモータにおいても車輪を停止状態とするためには液圧摩擦ブレーキ装置が必須とされている。これは、ばね下荷重の低減に対する阻害要因であり、小型化に対しても制限となり、高価な装置となることは必至である。また、電動機による制動装置は一般的に車両後方の車輪に装着されているが、車両後方は前方に比べ放熱効果が低いため、別途大きな冷却装置が必要となり、装置全体が大型となる。 As described above, in railway vehicles (electric vehicles), a technique that can be stopped only by an induction motor has attracted attention. However, in an electric vehicle or a hybrid vehicle, in addition to regenerative braking by a permanent magnet synchronous motor, hydraulic friction A friction brake by a brake device is also used, and a hydraulic friction brake device is indispensable in order to bring a wheel into a stopped state even in an in-wheel motor. This is an impediment to the reduction of the unsprung load, and is limited to downsizing, and it is inevitable that the apparatus becomes expensive. In addition, a braking device using an electric motor is generally mounted on a wheel behind the vehicle. However, since the heat radiation effect is lower at the rear of the vehicle than at the front, a separate large cooling device is required, and the entire device becomes large.
そこで、本発明は、放熱効果が高い車輪側に永久磁石同期電動機を配設し、当該車輪側では摩擦ブレーキ装置を必要とすることなく、永久磁石同期電動機の制御のみによって車輪が停止状態となるまで円滑且つ確実に制動力を付与し得る車両の制動装置を提供することを課題とする。 Therefore, in the present invention, a permanent magnet synchronous motor is disposed on the wheel side having a high heat dissipation effect, and the wheel is stopped only by control of the permanent magnet synchronous motor without requiring a friction brake device on the wheel side. It is an object of the present invention to provide a braking device for a vehicle that can apply braking force smoothly and reliably.
上記の課題を達成するため、本発明は、永久磁石を有するロータ及び該ロータを回転駆動するステータを具備し、車輪に前記ロータがつながり、前記ステータを励磁して前記車輪に対し励磁ブレーキを付与することで、前記車輪に対して制動力を付与する永久磁石同期電動機を、前記車輪を構成し、車両前方の摩擦ブレーキ装置が設けられていないホイールの内部に収容するように構成したものである。
In order to achieve the above object, the present invention comprises a rotor having a permanent magnet and a stator for rotationally driving the rotor, the rotor is connected to a wheel, the stator is excited, and an excitation brake is applied to the wheel. Thus, the permanent magnet synchronous motor that applies a braking force to the wheel is configured to be housed inside a wheel that constitutes the wheel and is not provided with a friction brake device in front of the vehicle. .
特に、上記構成において、前記永久磁石同期電動機の軸上に、前記ロータの回転が減速回転される遊星歯車減速機構を備え、減速回転される前記遊星減速機構側にオイルポンプを設け、前記ホイールの内部に収容するように構成するとよい。
In particular, in the above configuration, a planetary gear speed reduction mechanism is provided on the shaft of the permanent magnet synchronous motor to reduce the rotation of the rotor, an oil pump is provided on the planetary speed reduction mechanism side to be rotated at a reduced speed, It may be configured to be housed inside .
上記制動装置において、前記永久磁石同期電動機を収容するハウジング内に配設し、該ハウジング内で前記永久磁石同期電動機に対して自己潤滑を行うと共に冷却を行う潤滑冷却手段を備えたものとし、前記ホイールの内部に前記ハウジングを収容するとよい。
In the above braking system, disposed in a housing for housing the permanent magnet synchronous motor, and those with lubrication cooling means for cooling with a self lubricating with respect to the permanent magnet synchronous motor in said housing, said The housing may be accommodated inside the wheel .
本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、本発明の装置においては、放熱効果が高い車両前方の車輪に配設された永久磁石同期電動機に電力を供給して当該車輪に対し制動力を付与するように構成されているので、摩擦ブレーキ装置を必要とすることなく、永久磁石同期電動機の制御のみによって円滑且つ確実に当該車輪を停止状態とすることができる。この場合、車両前方のホイールの内部に永久磁石同期電動機を設けているので、良好な冷却効果を得ることができる。
Since this invention is comprised as mentioned above, there exist the following effects. That is, the apparatus of the present invention is configured to supply electric power to a permanent magnet synchronous motor disposed on a wheel in front of the vehicle having a high heat dissipation effect and apply a braking force to the wheel. Without requiring a brake device, the wheel can be stopped smoothly and reliably only by control of the permanent magnet synchronous motor. In this case, since the permanent magnet synchronous motor is provided inside the wheel in front of the vehicle, a good cooling effect can be obtained.
例えば、上記構成において、励磁ブレーキによって車輪の低回転領域においても高回転領域と同等の制動力を発生させることができ、円滑且つ確実に車両を停止させることができる。
For example, in the above configuration, the braking force equivalent to that in the high rotation region can be generated even in the low rotation region of the wheel by the excitation brake, and the vehicle can be stopped smoothly and reliably.
また、本発明のように構成すれば、潤滑冷却手段によって永久磁石同期電動機の潤滑及び冷却を適切に行うことができると共に、制動装置全体の一層の小型軽量化が可能となる。
Further, according to the present invention, the permanent magnet synchronous motor can be properly lubricated and cooled by the lubricating cooling means, and the entire braking device can be further reduced in size and weight.
以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態に係る車両の制動装置の全体構成を示し、埋込永久磁石界磁式同期電動機IPM(以下、単に永久磁石同期電動機IPMという)は、図1では省略しているが、永久磁石を有するロータ及びこのロータを回転駆動するステータを具備して成り、ロータが車輪(FL,FR)に連結され、一体的に回転するように構成されている。尚、図1において、車輪FLは運転席からみて前方左側の車輪を示し、以下車輪FRは前方右側、車輪RLは後方左側、車輪RRは後方右側の車輪を示している。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an overall configuration of a vehicle braking apparatus according to an embodiment of the present invention, and an embedded permanent magnet field synchronous motor IPM (hereinafter simply referred to as a permanent magnet synchronous motor IPM) is omitted in FIG. However, it comprises a rotor having a permanent magnet and a stator for rotationally driving the rotor, and the rotor is connected to the wheels (FL, FR) and is configured to rotate integrally. In FIG. 1, the wheel FL indicates the front left wheel as viewed from the driver's seat, the wheel FR indicates the front right side, the wheel RL indicates the rear left side, and the wheel RR indicates the rear right wheel.
本実施形態は、車両後方の車輪(RL及びRR)が原動機(例えば内燃機関)ENGによって駆動される後輪駆動方式である。そして、車両前方の車輪(FL及びFR)は、車輪毎に駆動及び制動を行う手段として、永久磁石同期電動機IPMを用いたモータジェネレータ(図3にMGで示す)を内蔵するインホイールモータIWMが装着されており、車輪毎に、永久磁石同期電動機IPMを駆動し、駆動力を付与することができると共に、励磁ブレーキによる制動力を付与することができる。即ち、図1に示すように、電力蓄積手段BTを含む電源手段PSの電力を変換してステータを励磁しロータの回転を制御する変換制御手段IVと、変換制御手段IVの制御に応じたロータの回転方向のステータに対する励磁と同相に、ステータを励磁して各車輪に対し励磁ブレーキを付与する同相励磁制御手段PEBを備え、永久磁石同期電動機IPMに電源手段PSの電力を供給して車輪(FL及びFR)に対し制動力が付与されるように構成されている。 The present embodiment is a rear wheel drive system in which wheels (RL and RR) at the rear of the vehicle are driven by a prime mover (for example, an internal combustion engine) ENG. The wheels (FL and FR) in front of the vehicle have an in-wheel motor IWM that includes a motor generator (indicated by MG in FIG. 3) using a permanent magnet synchronous motor IPM as means for driving and braking each wheel. The permanent magnet synchronous motor IPM is driven for each wheel, and a driving force can be applied to each wheel, and a braking force by an excitation brake can be applied. That is, as shown in FIG. 1, conversion control means IV for converting the power of the power supply means PS including the power storage means BT to excite the stator and controlling the rotation of the rotor, and the rotor according to the control of the conversion control means IV In-phase excitation control means PEB that excites the stator and applies an excitation brake to each wheel in the same phase as the excitation of the stator in the rotational direction of the motor, and supplies the power of the power supply means PS to the permanent magnet synchronous motor IPM. The braking force is applied to FL and FR).
本実施形態では、この永久磁石同期電動機IPMは車両の運転席(図示せず)より前方に配設されており、良好な冷却効果が得られる。上記の原動機ENG、MG及び電源手段PS等によってハイブリッド自動車を構成し、電力蓄積手段BTに蓄積した電力を永久磁石同期電動機IPMに供給し車両の駆動及びエンジン始動に利用することが好ましい。又、MGを使用せず単なるエンジン駆動でも良い。 In this embodiment, the permanent magnet synchronous motor IPM is disposed in front of the driver's seat (not shown) of the vehicle, and a good cooling effect is obtained. It is preferable that a hybrid vehicle is constituted by the motors ENG and MG and the power source means PS described above, and the electric power accumulated in the electric power accumulation means BT is supplied to the permanent magnet synchronous motor IPM and used for driving the vehicle and starting the engine. In addition, a simple engine drive may be used without using MG.
図2は、上記の電源手段PS(電力蓄積手段BT)、変換制御手段IV、同相励磁制御手段PEB等の具体的構成例を示すもので、電力蓄積手段BTとしてバッテリB1、昇圧手段RVとして昇圧回路C2、そして変換制御手段IVとしてインバータC1が設けられ、これらが電子制御ユニットECUによって制御され、各車輪に対する駆動力の制御に加え、前述の同相励磁制御手段PEBとしての機能が実行される。本実施形態の永久磁石同期電動機IPMは、U、V及びWの三相コイルを有し、各相コイルへの励磁電流が電子制御ユニットECUによってPWM制御され、駆動時は電動機として機能し、回生ブレーキ時には発電機として機能し、インバータC1を介してバッテリB1に充電される。バッテリB1は二次電池が用いられるが、燃料電池でもよく、電力蓄積手段BTとしては大容量キャパシタを用いることとしてもよい。インバータC1は、バッテリB1の直流電圧をPWM信号に応じて交流電圧に変換し、永久磁石同期電動機IPMから所望のトルクを出力するように制御すると共に、回生ブレーキ時に永久磁石同期電動機IPMの発電交流電圧を直流電圧に変換して、バッテリB1に充電するように制御するもので、U、V及びWの各相コイル毎に制御される。 FIG. 2 shows a specific configuration example of the power supply means PS (power storage means BT), conversion control means IV, in-phase excitation control means PEB, and the like. The battery B1 serves as the power storage means BT and the booster serves as the boost means RV. An inverter C1 is provided as the circuit C2 and the conversion control means IV, and these are controlled by the electronic control unit ECU, and the function as the above-mentioned common-phase excitation control means PEB is executed in addition to the control of the driving force for each wheel. The permanent magnet synchronous motor IPM of the present embodiment has three-phase coils of U, V, and W, the excitation current to each phase coil is PWM-controlled by the electronic control unit ECU, and functions as an electric motor during driving. During braking, it functions as a generator and charges the battery B1 via the inverter C1. The battery B1 is a secondary battery, but may be a fuel cell, and a large capacity capacitor may be used as the power storage means BT. The inverter C1 converts the DC voltage of the battery B1 into an AC voltage according to the PWM signal, and controls to output a desired torque from the permanent magnet synchronous motor IPM, and generates AC of the permanent magnet synchronous motor IPM during regenerative braking. The voltage is converted into a DC voltage and controlled to charge the battery B1, and is controlled for each of the U, V, and W phase coils.
尚、車輪FL,FR,RL,RRには車輪速度センサ(図示せず)が配設され、これらが電子制御ユニットECUに接続されており、各車輪の回転速度、即ち車輪速度に比例するパルス数の車輪速度信号Swが電子制御ユニットECUに入力されるように構成されている。また、運転者によるアクセルペダル(図示せず)の踏み込み程度に応じたアクセル信号Saを出力するアクセルセンサ(図示せず)、運転者によるブレーキペダル(図示せず)の踏み込み程度に応じたブレーキ信号Sbを出力するブレーキペダルセンサ(図示せず)、変速装置(図示せず)のシフト位置に応じたシフト信号Ssを出力するシフトポジションセンサ(図示せず)、車両前方の車輪FL,FRの舵角θを検出する舵角センサ(図示せず)、車両のヨーレイトγを検出するヨーレイトセンサ(図示せず)、U、V及びWの各相コイルの電流(図2には代表してImで表す)を検出する電流センサ(図示せず)等が電子制御ユニットECUに接続されている。 The wheels FL, FR, RL, and RR are provided with wheel speed sensors (not shown), which are connected to the electronic control unit ECU, and a pulse proportional to the rotational speed of each wheel, that is, the wheel speed. A plurality of wheel speed signals Sw are input to the electronic control unit ECU. Further, an accelerator sensor (not shown) that outputs an accelerator signal Sa corresponding to the degree of depression of an accelerator pedal (not shown) by the driver, and a brake signal corresponding to the degree of depression of a brake pedal (not shown) by the driver. A brake pedal sensor (not shown) that outputs Sb, a shift position sensor (not shown) that outputs a shift signal Ss corresponding to the shift position of a transmission (not shown), and the steering of the wheels FL and FR in front of the vehicle A steering angle sensor (not shown) for detecting the angle θ, a yaw rate sensor (not shown) for detecting the yaw rate γ of the vehicle, and currents of the U, V, and W phase coils (Im representatively shown in FIG. 2) A current sensor (not shown) or the like that detects (represents) is connected to the electronic control unit ECU.
本実施形態の電子制御ユニットECUは一般的な構成であるので、図示は省略するが、バスを介して相互に接続されたCPU、ROM、RAM、入出力ポート等から成るマイクロコンピュータを備えており、上記車輪速度信号Sw、アクセル信号Sa、ブレーキ信号Sb、シフト信号Ss、舵角θ、ヨーレイトγ等が夫々入力ポートからCPUに入力されるように構成されている。また、出力ポートからはインバータC1等に制御信号が出力されるように構成されている。而して、電子制御ユニットECUにおいては、駆動時のロータの回転方向のステータに対する励磁と同相に、ステータを励磁して励磁ブレーキを付与する同相励磁制御が行われる。更に、励磁ブレーキ時には、昇圧回路C2を介して昇圧した電力をインバータC1に供給しステータを励磁するように構成されている。 Since the electronic control unit ECU of the present embodiment has a general configuration, it is not shown, but includes a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an input / output port and the like connected to each other via a bus. The wheel speed signal Sw, the accelerator signal Sa, the brake signal Sb, the shift signal Ss, the steering angle θ, the yaw rate γ, and the like are each input from the input port to the CPU. In addition, a control signal is output from the output port to the inverter C1 and the like. Thus, in the electronic control unit ECU, in-phase excitation control is performed in which the stator is excited and an excitation brake is applied in phase with the excitation of the stator in the rotational direction of the rotor during driving. Further, at the time of excitation braking, the boosted electric power is supplied to the inverter C1 via the booster circuit C2 to excite the stator.
尚、図2に破線で示すように、永久磁石同期電動機IPMに生ずる回生電力をバッテリB1に蓄積して回生ブレーキを付与する回生制御が行われるように構成してもよい。この場合には、各相コイルの電流Imに基づいて演算される回生電力とブレーキ信号Sb等に基づいて演算される必要制動力との差に基づき、回生ブレーキから励磁ブレーキへの切換タイミングが調整される。 In addition, as shown with a broken line in FIG. 2, you may comprise so that the regenerative control which accumulate | stores the regenerative electric power which arises in the permanent magnet synchronous motor IPM in battery B1, and provides a regenerative brake may be performed. In this case, the switching timing from the regenerative brake to the excitation brake is adjusted based on the difference between the regenerative power calculated based on the current Im of each phase coil and the required braking force calculated based on the brake signal Sb or the like. Is done.
次に、永久磁石同期電動機IPMをホイールW内に収容してインホイールモータIWMを構成した実施形態の具体的構造について、図3を参照して説明すると、車輪を構成するホイールWの内側にハブ2が固定され、このハブ2に出力シャフト3がスプライン結合されている。図3では、駆動及び制動を行う手段としてモータジェネレータMGを示しているが、これは図1の永久磁石同期電動機IPMに対応するものであり、その構成部品たるステータ4にコイル4cが巻回され、モータケース10の内側に固定されている。そして、永久磁石(図示せず)が埋め込まれたロータ5がステータ4の内側に配設され、ハブ2の中心軸周りを回転可能に支持されている。
Next, a specific structure of the embodiment in which the permanent magnet synchronous motor IPM is accommodated in the wheel W to constitute the in-wheel motor IWM will be described with reference to FIG. 3. A hub is provided inside the wheel W constituting the wheel. 2 is fixed, and the
更に、ロータ5の中央にフランジ部5fが延出形成されており、これにサンギヤ6が装着されている。一方、モータケース10の内側にはリングギヤ8が固定されており、このリングギヤ8とサンギヤ6に噛合する遊星ギヤ7にキャリア9が装着されている。そして、キャリア9は出力シャフト3とスプライン結合し、これらが一体となって回転するように構成され、遊星歯車減速機構RM(以下、単に減速機構RMという)が構成されている。而して、モータジェネレータMGによるロータ5の回転は、サンギヤ6、遊星ギヤ7及びリングギヤ8を介して出力シャフト3に伝達され、ホイールWが減速回転駆動される。これに対し、車両減速時には、上記とは逆に、ホイールWの回転力がロータ5に伝達される。
Further, a flange portion 5f is formed to extend in the center of the
モータケース10にはカバー11及びオイルポンプカバー12が固着され、これらで形成されるハウジング内にオイルポンプ13が内蔵されている。このオイルポンプ13は前述の潤滑冷却手段を構成し、上記のキャリア9によって駆動されて潤滑油を汲み上げるように構成されている。即ち、図3において、Sは車両停止時におけるハウジング内の潤滑油溜の油面を示し、ホイールWの回転に応じてオイルポンプ13が駆動されると、油面S下方の潤滑油がオイルポンプ13によって汲み上げられる。このようにして汲み上げられた潤滑油は、その流れを図3内に矢印で示すように、出力シャフト3の中心部に形成された油路Aや、オイルポンプカバー12及びモータケース10に設けられた油路B、C、D及びEを介して、減速機構RMに供給されると共に、ステータ4周りに供給され、これらが冷却された後、ハウジング内の空間Fを介して潤滑油溜に戻される。このように、ハウジング内を潤滑油が循環することによって、モータジェネレータMGに対する自己潤滑及び冷却が適切に行われる。尚、モータケース10はその外周部で、アッパアーム14及びロアアーム15に接合され、他のサスペンション部材(図示せず)等を介して車体(図示せず)に連結されている。
A
上記の永久磁石同期電動機IPMを構成し回生ブレーキ及び励磁ブレーキを行う場合のモータジェネレータMGに関し、図4を参照して制動時のトルク特性を説明する。先ず、車両走行状態から制動要求を受けて回生制御状態となると、そのときの回転数に応じて、図4に実線で示すように制動トルクTを発生しながら、回転数Nが低下する。即ち、図4の右側の定出力領域から定トルク領域に至る。そして、回生制御を継続するとモータジェネレータMG特有の所定回転数(Nc)を下回り、目標制動力たる目標制動トルク(Tt)から所定トルク差ΔTを減じた所定トルク(Tt−ΔT)を下回ったと判定されると、励磁ブレーキ制御領域(Bpe)に入ったと判定される。而して、電子制御ユニットECUによって同相励磁制御が行われ、図4に実線で示すように目標制動トルク(Tt)が維持される。尚、所定回転数(Nc)を下回ると、制動トルクTは図4に破線で示すように低下するので、そのときの回生電力に基づき実制動力を推定することができ、この実制動力の検出結果に基づき、励磁ブレーキ制御領域(Bpe)への移行を判定することができる。 Regarding the motor generator MG in the case where the permanent magnet synchronous motor IPM is configured to perform regenerative braking and excitation braking, torque characteristics during braking will be described with reference to FIG. First, when a braking request is received from the vehicle running state and the regenerative control state is entered, the rotational speed N decreases while generating the braking torque T as shown by the solid line in FIG. 4 according to the rotational speed at that time. That is, from the constant output region on the right side of FIG. 4 to the constant torque region. When the regenerative control is continued, it is determined that the rotation speed is lower than the predetermined rotation speed (Nc) peculiar to the motor generator MG, and is lower than the predetermined torque (Tt−ΔT) obtained by subtracting the predetermined torque difference ΔT from the target braking torque (Tt) as the target braking force. Then, it is determined that the excitation brake control region (Bpe) has been entered. Thus, in-phase excitation control is performed by the electronic control unit ECU, and the target braking torque (Tt) is maintained as shown by the solid line in FIG. If the rotational speed falls below the predetermined rotational speed (Nc), the braking torque T decreases as shown by the broken line in FIG. 4, so that the actual braking force can be estimated based on the regenerative power at that time. Based on the detection result, it is possible to determine the transition to the excitation brake control region (Bpe).
ここで、永久磁石同期電動機IPMによる回生ブレーキ時及び励磁ブレーキ時の動作原理を図5を参照して説明する。図5は、永久磁石同期電動機IPMのトルク特性と、駆動時、回生ブレーキ時及び励磁ブレーキ時のロータ角度と電流の関係を示す波形図で、(B)乃至(D)におけるU、V、Wは三相コイルの各相電流を示す。図5(A)は永久磁石同期電動機IPMのトルク特性例で、一定電流を印加したときの通電位相と出力トルクの関係を示し、正トルク範囲と負トルク範囲が交互に生ずる。次に、図5(B)は力行時(駆動時)のロータ角度と駆動電流の一般的な関係を示し、図5(A)のモータ特性で最もトルクが大きい位相(b点)で通電される。逆に、図5(C)は回生ブレーキ時のロータ角度と回生電流の一般的な関係を示し、図5(A)のモータ特性で最もトルクが小さい位相(c点)で通電される。そして、図5(D)は励磁ブレーキ時の一例として、図5(A)に対し位相をずらすと共に(d点)、必要に応じて昇圧回路C2によって昇圧し、通電電流を増大(ΔId)させて制動継続電流としている。これにより、回生ブレーキによる制動力が小さくなっても、励磁ブレーキによって必要な制動力が確保される。 Here, the operation principle at the time of regenerative braking and excitation braking by the permanent magnet synchronous motor IPM will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a waveform diagram showing the torque characteristics of the permanent magnet synchronous motor IPM and the relationship between the rotor angle and current during driving, regenerative braking, and excitation braking. U, V, W in (B) to (D) Indicates each phase current of the three-phase coil. FIG. 5A shows an example of torque characteristics of the permanent magnet synchronous motor IPM, showing the relationship between the energization phase and the output torque when a constant current is applied, and a positive torque range and a negative torque range are alternately generated. Next, FIG. 5B shows a general relationship between the rotor angle during driving (driving) and the drive current, and the motor characteristic of FIG. 5A is energized at the phase with the largest torque (point b). The Conversely, FIG. 5C shows a general relationship between the rotor angle and the regenerative current during regenerative braking, and energization is performed at the phase (c point) where the torque is the smallest in the motor characteristics of FIG. FIG. 5D shows an example of excitation braking. The phase is shifted from that in FIG. 5A (point d), and the voltage is boosted by the booster circuit C2 as necessary to increase the energization current (ΔId). This is the braking continuation current. Thereby, even if the braking force by regenerative braking becomes small, required braking force is ensured by excitation braking.
上記のモータジェネレータMG及び減速機構RMによってホイールWの回転が抑制され、車輪FL,FRが停止状態となるまで制動制御が行われるが、この制動制御例について、図6を参照して以下に説明する。尚、モータジェネレータMGによる駆動制御についての説明は省略するが、何れの制御も図2の電子制御ユニットECUによって必要時に所定の時間間隔で繰り返し実行される。図6において、ブレーキペダルセンサ(図示せず)の検出ブレーキ信号Sb信号に基づき、ステップ101にて運転者の制動要求が判定される。ここで運転者の制動要求有と判定されるとステップ102に進み、モータジェネレータMGによる回生制御に移行し、回生ブレーキが開始する。
The rotation of the wheel W is suppressed by the motor generator MG and the speed reduction mechanism RM, and the braking control is performed until the wheels FL and FR are stopped. An example of this braking control will be described below with reference to FIG. To do. Although description of drive control by the motor generator MG is omitted, any control is repeatedly executed at predetermined time intervals by the electronic control unit ECU of FIG. In FIG. 6, based on a detected brake signal Sb signal from a brake pedal sensor (not shown), a driver's braking request is determined in
而して、図5の実線に沿って回生ブレーキトルクを発生しながら回転数が低下する。この結果、モータジェネレータMGによる起磁力が低下し、回生ブレーキトルクのみによって目標制動トルク(Tt)を充足することができなくなり、図5のトルク(Tt−ΔT)を下回り、ステップ103においてトルク差(ΔT)が所定値αを上回ったと判定されると、回生ブレーキのみでは目標制動力を維持することができないので、ステップ104に進み前述の同相励磁制御が行なわれ、励磁ブレーキが開始する。この場合において、ロータ5の極とステータ4の極関係は駆動状態と同じ距離が保たれるので、駆動状態に匹敵する制動力を発生させることができる。即ち、駆動状態ではステータ4に対する励磁がロータ5の回転に先行する形で行われるのに対して、制動時には、逆にロータ5の回転が先行する形で励磁されるので、駆動状態の出力と略同等の制動力を発生させることができ、前掲の特許文献4に開示された逆相制動を永久磁石同期電動機IPMに適用した場合に比べ、大きな制動力を発生させることができる。また、ロータの回転が励磁に対して先行する状態を保つことにより、安定した制動力を得ることが出来、逆相制動の様な大きなトルク脈動を回避できる。
Thus, the rotational speed decreases while generating the regenerative braking torque along the solid line in FIG. As a result, the magnetomotive force generated by the motor generator MG is reduced, and the target braking torque (Tt) cannot be satisfied only by the regenerative braking torque, which falls below the torque (Tt−ΔT) in FIG. If it is determined that [Delta] T) exceeds the predetermined value [alpha], the target braking force cannot be maintained with the regenerative brake alone, so the routine proceeds to step 104, where the above-mentioned common-phase excitation control is performed and the excitation brake is started. In this case, the pole relationship between the poles of the
そして、ステップ105において回転数Nが所定値Kbを下回ったと判定され、車輪FL,FRが停止状態と判定されると、ステップ106に進み、励磁制御が停止され、永久磁石同期電動機IPMがロックされる。尚、ロック手段としては、例えば係合部材(図示せず)を、ロータ又はロータと一体的に回転する部材(例えばホイールW、あるいはこれに一体的に接合される部材)に対して係脱自在に前述のハウジングに装着し、これによってホイールWの回転を阻止するように構成すれば、以後、電力の供給を必要とすることなく、車輪FL,FRの停止状態を維持することができる。
When it is determined at
W ホイール
IPM 永久磁石同期電動機
PS 電源手段
BT 電力蓄積手段
IV 変換制御手段
PEB 同相励磁制御手段
ECU 電子制御ユニット
MG モータジェネレータ
RM 遊星歯車減速機構
2 ハブ
3 出力シャフト
4 ステータ
5 ロータ
10 モータケース
11 カバー
13 オイルポンプ
W wheel IPM permanent magnet synchronous motor PS power supply means BT power storage means IV conversion control means PEB in-phase excitation control means ECU electronic control unit MG motor generator RM planetary gear reduction mechanism 2
Claims (3)
減速回転された前記遊星減速機構側にオイルポンプを設け、前記ホイールの内部に収容したことを特徴とする請求項1記載の車両の制動装置。 On the shaft of the permanent magnet synchronous motor, provided with a planetary gear reduction mechanism in which the rotation of the rotor is reduced and rotated,
2. The braking device for a vehicle according to claim 1 , wherein an oil pump is provided on the side of the planetary reduction mechanism that has been decelerated and rotated, and is housed inside the wheel .
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