JP6087399B2

JP6087399B2 - Motor drive device

Info

Publication number: JP6087399B2
Application number: JP2015145386A
Authority: JP
Inventors: 山田　裕之; 裕之山田
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2015-07-23
Filing date: 2015-07-23
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2031-06-30
Also published as: JP2015181345A

Description

この発明は、電気自動車における車輪駆動用のモータを制御するモータ駆動装置に関する。 The present invention relates to a motor drive device that controls a motor for driving wheels in an electric vehicle.

電気自動車において、モータの効率の良い駆動のために、モータロータの角度を検出する角度検出器を用い、モータロータの磁極位置に応じて制御することが行われている。この制御として、例えばベクトル制御が用いられる。 In an electric vehicle, in order to drive the motor efficiently, an angle detector that detects the angle of the motor rotor is used, and control is performed according to the magnetic pole position of the motor rotor. As this control, for example, vector control is used.

特開平１０−１４３００号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-14300 特開２０００−１３４７１６号公報JP 2000-134716 A

上記のようなモータロータの磁極位置に応じた制御をするモータ駆動装置において、モータロータの角度検出器が破損したり、そのケーブルの断線等があった場合、角度検出値が正しく認識できず、モータの駆動が行えなくなる。または、所望のトルクを発生することができなくなる。
各車輪を個別に駆動するモータを備えたインホイールモータ形式等の電気自動車では、走行中にモータ角度検出器の故障が生じると、トルクバランスが崩れ、スリップやスキッドの発生の原因となる。 In the motor drive device that performs control according to the magnetic pole position of the motor rotor as described above, if the angle detector of the motor rotor is damaged or the cable is disconnected, the angle detection value cannot be recognized correctly, and the motor It becomes impossible to drive. Or, a desired torque cannot be generated.
In an electric vehicle such as an in-wheel motor type equipped with a motor that individually drives each wheel, if a motor angle detector fails during traveling, the torque balance is lost, causing slip and skid.

道路上で車両が停止し、そのままモータ駆動が行えなくなると、交通の障害等となるため、ロータの角度検出器やその配線系に故障が生じても、道路脇の安全な場所まで自力で走行したり、あるいは修理工場まで自力で走行できると、故障への対応が行い易い。 If the vehicle stops on the road and the motor cannot be driven as it is, it will be a traffic obstacle, etc., so even if the rotor angle detector and its wiring system fail, it will run on its own to a safe place beside the road Or if you can drive to the repair shop on your own, it will be easier to deal with the failure.

この発明の目的は、モータ角度検出器に故障が生じても、モータロータの磁極位置に応じた制御が行えて、モータ駆動が行えるモータ駆動装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a motor drive device that can perform control according to the magnetic pole position of the motor rotor and drive the motor even if a failure occurs in the motor angle detector.

参考提案例のモータ駆動装置２０は、電気自動車の車輪駆動用のモータ６を、このモータ６に設けられたモータ角度検出器３６の角度検出値に従い、磁極位置に応じた制御をする基本駆動制御部３８を備えたモータ駆動装置２０において、
前記モータロータの角度の推測をセンサレスで行うセンサレス角度検出手段４６と、前記モータ角度検出器３６の故障を判別するセンサ故障判別手段４８と、このセンサ故障判別手段４８が故障と判別した場合に、前記基本駆動制御部３８による制御を、前記モータ角度検出器３６による角度検出値に代えて、前記センサレス角度検出手段４６の出力するモータロータ角度を用いて行わせるセンサ切替え手段４９とを設けたことを特徴とする。 The motor drive device 20 of the reference proposal example is a basic drive control that controls the motor 6 for driving the wheels of the electric vehicle according to the detected angle value of the motor angle detector 36 provided in the motor 6 according to the magnetic pole position. In the motor drive device 20 including the section 38,
Sensorless angle detection means 46 that performs sensorless estimation of the angle of the motor rotor, sensor failure determination means 48 that determines a failure of the motor angle detector 36, and when the sensor failure determination means 48 determines that a failure has occurred, Sensor switching means 49 is provided for performing control by the basic drive control unit 38 using the motor rotor angle output from the sensorless angle detection means 46 instead of the angle detection value by the motor angle detector 36. And

この構成によると、通常では、モータ角度検出器３６の角度検出値に従い、磁極位置に応じた制御が前記基本駆動制御部３８により行われ、効率の良いモータ駆動が行われる。モータ角度検出器３６の故障は、センサ故障判別手段４８により監視され、判別される。センサ故障判別手段４８による故障の判別は、モータ角度検出器３６の配線系を含めて行うようにしても、モータ角度検出器３６のみにつき行うようにしても良い。センサ故障判別手段４８により故障と判別されると、センサ切替え手段４９は、基本駆動制御部３８による制御を、モータ角度検出器３６による角度検出値に代えて、前記センサレス角度検出手段４６の出力するモータロータ角度を用いて行わせる。そのため、モータ角度検出器３６に故障が生じても、基本駆動制御部３８を用いた磁極位置に応じた制御を行うことができる。
そのため、各車輪２を個別に駆動するモータ６を備えたインホイールモータ形式等の電気自動車において、走行中にモータ角度検出器３６の故障が生じても、トルクバランスの崩れを回避し、スリップやスキッドの発生を防止することができる。センサレス角度検出手段４６の出力するモータロータ角度は、モータ角度検出器３６による角度検出値に比べて、精度や信頼性が十分でない場合があるが、修理工場等の車両の修理場所や、道路脇の安全な退避場所等への自力走行が可能となる。 According to this configuration, normally, according to the detected angle value of the motor angle detector 36, control according to the magnetic pole position is performed by the basic drive control unit 38, and efficient motor driving is performed. The failure of the motor angle detector 36 is monitored and determined by the sensor failure determination means 48. The failure determination by the sensor failure determination means 48 may be performed including the wiring system of the motor angle detector 36 or may be performed only for the motor angle detector 36. If the sensor failure determination means 48 determines that a failure has occurred, the sensor switching means 49 outputs the sensorless angle detection means 46 in place of the angle detection value by the motor angle detector 36 instead of the control by the basic drive control unit 38. The motor rotor angle is used. Therefore, even if a failure occurs in the motor angle detector 36, control according to the magnetic pole position using the basic drive control unit 38 can be performed.
Therefore, in an electric vehicle such as an in-wheel motor type equipped with a motor 6 that individually drives each wheel 2, even if the motor angle detector 36 fails during traveling, the torque balance is prevented from being lost, slipping, Skid generation can be prevented. The motor rotor angle output by the sensorless angle detection means 46 may not be sufficiently accurate or reliable as compared to the angle detection value by the motor angle detector 36. However, the repair location of the vehicle such as a repair shop or the roadside Self-running to a safe evacuation site or the like becomes possible.

前記センサ故障判別手段４８は、一定時間における前記モータ角度検出器３６の角度検出値の変化量、またはモータ電流指令Ｉqref，Ｉdrefとモータ電流Ｉｑ，Ｉｄの差、またはこれら角度検出値の変化量と、モータ電流指令Ｉqref，Ｉdrefとモータ電流の差との両方から判断するものであるのが良い。
一定時間におけるモータ角度検出器３６の角度検出値の変化量は、ある程度定まった範囲にあるため、変化量が極端に大きくなった場合は、モータ角度検出器３６の故障と考えられる。したがって、適宜の閾値等を設定し、上記変化量が閾値を超えた場合に故障と判定しても良い。前記「一定時間」は、適宜設計すれば良い。また、モータ電流指令Ｉqref，Ｉdrefとモータ電流Ｉｑ，Ｉｄとの差は、ある程度定まった範囲にあるため、これも、適宜の閾値等を設定し、前記の差が閾値を超えた場合に故障と判定しても良い。この場合、アクセル動作を監視し、アクセル動作によってモータ電流指令Ｉqref，Ｉdrefが大きく変化する場合を判別してもよい。モータ角度検出器３６の変化量による故障判別と、モータ電流指令とモータ電流の差による故障判別とは、いずれを用いても行えるが、両方を用いて判別するようにすると、前記各閾値を小さく設定しても、確実な判別が行えて、早期の故障判別が行える。 The sensor failure determination means 48 determines the amount of change in the angle detection value of the motor angle detector 36 over a certain time, the difference between the motor current commands Iqref, Idref and the motor currents Iq, Id, or the amount of change in these angle detection values. The motor current commands Iqref and Idref and the difference between the motor currents may be used for determination.
Since the amount of change in the detected angle value of the motor angle detector 36 in a certain time is in a certain range, if the amount of change becomes extremely large, it is considered that the motor angle detector 36 has failed. Therefore, an appropriate threshold value or the like may be set, and a failure may be determined when the amount of change exceeds the threshold value. The “certain time” may be designed as appropriate. In addition, since the difference between the motor current commands Iqref and Idref and the motor currents Iq and Id is within a certain range, an appropriate threshold value is set, and if the difference exceeds the threshold value, a failure is detected. You may judge. In this case, the accelerator operation may be monitored, and the case where the motor current commands Iqref and Idref change greatly due to the accelerator operation may be determined. The failure determination based on the amount of change of the motor angle detector 36 and the failure determination based on the difference between the motor current command and the motor current can be performed using either of them. Even if set, reliable determination can be made and early failure determination can be performed.

前記センサレス角度検出手段４６は、前記基本駆動制御部３８でモータが駆動されている間は、常に、モータロータの角度の推測の動作を行い、前記モータ角度検出器が正常な間はモータロータの角度の推測値を前記モータ角度検出器３６の角度検出値と比較して補正する。
モータ角度検出器３６が正常な間に、その角度検出値で、センサレス角度検出手段４６の角度の推測値を補正しておくことで、センサレス角度検出手段４６によるモータロータの角度の推測を精度良く行うことができる。この補正は、例えば、推測の元となる電流値等の検出値やモータコイルの抵抗値、インダクタンスといった予め設定したパラメータ値を用いてモータロータ角度を計算する式における係数を補正することなどで行う。上記の「常に…補正する」とは、必ずしも連続して比較、補正を行わなくても良く、定期的に補正を行うようにしても良い。 The sensorless angle detection means 46 always performs the operation of estimating the angle of the motor rotor while the motor is driven by the basic drive control unit 38, and the angle of the motor rotor when the motor angle detector is normal. The estimated value is corrected by comparing with the detected angle value of the motor angle detector 36.
While the motor angle detector 36 is normal, the estimated value of the angle of the sensorless angle detecting means 46 is corrected with the detected angle value, so that the angle of the motor rotor can be accurately estimated by the sensorless angle detecting means 46. be able to. This correction is performed, for example, by correcting a coefficient in an equation for calculating a motor rotor angle using a preset parameter value such as a detected value such as a current value that is a base for estimation, a resistance value of a motor coil, or an inductance. The above-mentioned “always ... correct” does not necessarily mean that the comparison and correction are necessarily performed continuously, and the correction may be performed periodically.

前記センサレス角度検出手段４６は、前記基本駆動制御部３８でモータ６が駆動されている間は、常に、モータロータの角度の推測の動作を行う位相推定部４６ａと、この位相推定部４６ａの出力する推定値を前記モータ角度検出器３６の角度検出値と比較する比較部４６ｂと、この比較結果となる補正量を記憶し、この記憶した補正量を基に、車輪回転数検出器２４または、回転数演算部１０１から得られる回転数と前記基本駆動制御部３８の生成する電流指令のいずれか一方または両方から、前記補正量を決定し補正を行う補正量記憶・補正部４６ｃとを有するものとする。
これら位相推定部４６ａ、比較部４６ｂ、および補正量記憶・補正部４６ｃにより、より一層精度の良いセンサレス角度推測を行うことができる。 The sensorless angle detection means 46 always outputs a phase estimation unit 46a for estimating the angle of the motor rotor while the motor 6 is driven by the basic drive control unit 38, and the output of the phase estimation unit 46a. A comparison unit 46b that compares the estimated value with the angle detection value of the motor angle detector 36, and a correction amount that is the comparison result are stored. Based on the stored correction amount, the wheel rotational speed detector 24 or the rotation A correction amount storage / correction unit 46c that determines and corrects the correction amount from one or both of the rotational speed obtained from the number calculation unit 101 and the current command generated by the basic drive control unit 38; To do.
The phase estimation unit 46a, the comparison unit 46b, and the correction amount storage / correction unit 46c can perform more accurate sensorless angle estimation.

この発明のモータ駆動装置２０は、電気自動車の車輪駆動用のモータ６を、このモータ６に設けられたモータ角度検出器３６の角度検出値に従い、磁極位置に応じた制御をする基本駆動制御部３８を備えたモータ駆動装置２０において、
前記モータ６におけるモータロータの角度の推測をセンサレスで行うセンサレス角度検出手段４６と、前記モータ角度検出器３６の故障を判別するセンサ故障判別手段４８と、このセンサ故障判別手段４８が故障と判別した場合に、前記基本駆動制御部３８による制御を、前記モータ角度検出器３６による角度検出値に代えて、前記センサレス角度検出手段４６の出力する前記モータロータの角度を用いて行わせるセンサ切替え手段４９とを備え、
前記電気自動車は、複数の車輪２をそれぞれ独立して駆動する複数の前記モータ６を備え、
前記各モータ６にそれぞれ前記モータ角度検出器３６が設けられ、
前記センサ故障判別手段４８で、複数の前記モータ６のうち少なくともいずれか一つの前記モータ６の前記モータ角度検出器３６が故障と判別された状態で、この故障と判別された前記モータ角度検出器３６を備えたモータ６である異常な前記モータ６の停止後に前記モータ６を始動するときに、前記センサ故障判別手段４８で故障と判別されていないモータ角度検出器３６を備えたモータ６である健全なモータ６の回転によって、異常な前記モータ６を回転させることで得られた異常な前記モータ６の逆起電圧から異常な前記モータ６の前記モータロータの角度を割り出し、その割り出した角度で前記基本駆動制御部３８による制御を行わせる始動時ロータ角度割出手段１０２を備えた。
前記基本駆動制御部３８は、角度検出値に従って磁極位置に応じた制御をするため、角度が不明であるとモータ６を回転させることができない。センサレス角度検出手段４６においても、停止後の起動時には用いることができない。そのため、停止した場合、直ぐにはモータ６を起動できないが、２つ以上のモータ６を有する電気自動車では、健在なモータ６を用いて一応の走行が行える。走行させると、センサ故障の生じたモータ６が車輪２の回転につられて回転する。この時のモータ６の逆起電力を検出することで、磁極位置を検出することができる。電気角の１回転で磁極位置を検出できるため、例えば、タイヤ２ａが数分の１回転した時点で、逆起電力による角度検出が可能となり、モータ６を駆動させることができる。このため、片輪駆動による直進性の障害が生じるまでにモータ６を駆動させることができる。
前記始動時ロータ角度割出手段１０２で前記基本駆動制御部３８を制御した後、始動時の定められた時間またはモータ回転角度以降は、前記センサレス角度検出手段４６の出力する前記モータロータの角度で前記基本駆動制御部３８を制御しても良い。 A motor drive device 20 according to the present invention includes a basic drive control unit that controls a motor 6 for driving an electric vehicle wheel according to the detected magnetic angle according to an angle detection value of a motor angle detector 36 provided in the motor 6. In the motor drive device 20 provided with 38,
Sensorless angle detecting means 46 for performing inference angle of motor Tarota before SL motor 6 without a sensor, the sensor failure determining means 48 for determining a failure of the motor angle detector 36, the sensor failure determining means 48 malfunction determination when the control by the basic drive control unit 38, instead of the angular value detected by the motor angle detector 36, to perform using the motor Taro other angles you output of the sensorless angle detector 46 Sensor switching means 49 ,
The electric vehicle includes a plurality of the motors 6 that independently drive a plurality of wheels 2,
Each motor 6 is provided with the motor angle detector 36,
Before Symbol sensor failure determining means 48, the motor angle the motor angle detector 36 of one of the motor 6 at least one is in a state where it is determined that malfunction, it is determined the malfunction of the plurality of the motor 6 when starting the motors 6 after stop of the detector 36 abnormal the motors 6 is a motor 6 having a motor angle detector which is not judged as a failure by the sensor failure determining means 48 by the rotation of the healthy motor 6 is a motor 6 having a 36 abnormal the mode of the counter electromotive voltage or al abnormal the motor 6 of the motor 6 abnormal obtained by rotating the motors 6 indexing the angle of Tarota, with a starting rotor angle indexing means 102 for its indexing angular perform control by the basic drive control unit 38.
Since the basic drive control unit 38 performs control according to the magnetic pole position according to the detected angle value, the motor 6 cannot be rotated if the angle is unknown. Even the sensorless angle detection means 46 cannot be used at the time of starting after the stop. Therefore, when the motor stops, the motor 6 cannot be started immediately, but an electric vehicle having two or more motors 6 can perform a temporary run using the healthy motors 6. When running, the motor 6 in which the sensor failure has occurred is rotated by the rotation of the wheel 2. The magnetic pole position can be detected by detecting the back electromotive force of the motor 6 at this time. Since the magnetic pole position can be detected by one rotation of the electrical angle, for example, the angle can be detected by the counter electromotive force when the tire 2a is rotated by a fraction of a revolution, and the motor 6 can be driven. For this reason, the motor 6 can be driven until a straight-running obstacle occurs due to the one-wheel drive .
After controlling the basic drive control unit 38 with the starting rotor angle indexing means 102, the motor rotor angle output by the sensorless angle detecting means 46 is used after the predetermined time at starting or the motor rotation angle. The basic drive control unit 38 may be controlled.

前記モータ６は、各モータ６がそれぞれ一つの車輪２を駆動する電気自動車におけるモータ６である。この場合に、前記モータ６は、車輪２に近接して取付けられるインホイールモータ装置８を構成するモータ６であっても良い。
個別にモータ駆動される車輪２が複数ある場合、走行中にモータ角度検出器３６の故障が生じると、トルクバランスが崩れ、スリップやスキッドの発生の原因となる。そのため、この発明におけるセンサレス角度検出手段４６の角度推定値による制御に切り替える効果が、より一層効果的となる。また、複数のモータ６を有する電気自動車の場合、上記のモータ逆起電力を用いる始動時ロータ角度割出手段１０２の利用が容易となる。 The motor 6 is a motor 6 in an electric vehicle in which each motor 6 drives one wheel 2. In this case, the motor 6 may be a motor 6 that constitutes an in-wheel motor device 8 that is mounted close to the wheel 2.
In the case where there are a plurality of wheels 2 that are individually motor-driven, if the motor angle detector 36 fails during traveling, the torque balance is lost, causing slip and skid. Therefore, the effect of switching to the control based on the estimated angle value of the sensorless angle detection means 46 in the present invention becomes even more effective. In the case of an electric vehicle having a plurality of motors 6, the use of the starting rotor angle indexing means 102 using the motor back electromotive force is facilitated.

前記インホイールモータ装置８は、車輪用軸受４と、前記モータ６と、このモータ６と車輪用軸受４の間に介在した減速機７とを有するものであっても良い。減速機７を介在させるインホイールモータ装置８では、モータ６が高速回転となるため、センサレス角度検出手段４６によるモータロータ角度の推測値を用いて制御することが、より効果的となる。 The in-wheel motor device 8 may include a wheel bearing 4, the motor 6, and a speed reducer 7 interposed between the motor 6 and the wheel bearing 4. In the in-wheel motor device 8 in which the speed reducer 7 is interposed, since the motor 6 rotates at a high speed, it is more effective to control using the estimated value of the motor rotor angle by the sensorless angle detection means 46.

前記減速機７はサイクロイド減速機であっても良い。サイクロイド減速機は円滑な動作で高減速比が得られるが、高減速比のため、モータ６がより高速回転となる。そのため、センサレス角度検出手段４６によるモータロータ角度の推測値を用いて制御することが、より効果的となる。 The speed reducer 7 may be a cycloid speed reducer. The cycloid reducer can obtain a high reduction ratio with a smooth operation, but the motor 6 rotates at a higher speed because of the high reduction ratio. Therefore, it becomes more effective to control using the estimated value of the motor rotor angle by the sensorless angle detection means 46.

この発明の電気自動車は、この発明の上記いずれかの構成のモータ駆動装置２０を搭載した電気自動車である。この電気自動車によると、この発明のモータ駆動装置２０によるセンサレス角度検出手段４６のモータロータ角度推測値を用いる制御により、モータ角度検出器３６に故障が生じても走行を行うことができる。 The electric vehicle of the present invention is an electric vehicle on which the motor drive device 20 having any one of the above-described configurations of the present invention is mounted. According to this electric vehicle, the control using the estimated motor rotor angle of the sensorless angle detection means 46 by the motor drive device 20 of the present invention allows the vehicle to travel even if a failure occurs in the motor angle detector 36.

この発明のモータ駆動装置は、電気自動車の車輪駆動用のモータを、このモータに設けられたモータ角度検出器の角度検出値に従い、磁極位置に応じた制御をする基本駆動制御部を備えたモータ駆動装置において、前記モータにおけるモータロータの角度の推測をセンサレスで行うセンサレス角度検出手段と、前記モータ角度検出器の故障を判別するセンサ故障判別手段と、このセンサ故障判別手段が故障と判別した場合に、前記基本駆動制御部による制御を、前記モータ角度検出器による角度検出値に代えて、前記センサレス角度検出手段の出力する前記モータロータの角度を用いて行わせるセンサ切替え手段とを備え、前記電気自動車は、複数の車輪をそれぞれ独立して駆動する複数の前記モータを備え、前記各モータにそれぞれ前記モータ角度検出器が設けられ、前記センサ故障判別手段で、複数の前記モータのうち少なくともいずれか一つの前記モータの前記モータ角度検出器が故障と判別された状態で、この故障と判別された前記モータ角度検出器を備えたモータである異常な前記モータの停止後に前記モータを始動するときに、前記センサ故障判別手段で故障と判別されていないモータ角度検出器を備えたモータである健全なモータの回転によって、異常な前記モータを回転させることで得られた異常な前記モータの逆起電圧から異常な前記モータの前記モータロータの角度を割り出し、その割り出した角度で前記基本駆動制御部による制御を行わせる始動時ロータ角度割出手段を備えたため、モータ角度検出器に故障が生じても、モータロータの磁極位置に応じた制御が行えて、モータ駆動を行うことができる。 A motor drive device according to the present invention includes a basic drive control unit that controls a motor for driving a wheel of an electric vehicle according to a magnetic pole position in accordance with an angle detection value of a motor angle detector provided in the motor. in the driving device, a sensor-less angle detecting means for performing estimation of the angle of the motor Tarota sensorless before SL motor, a sensor failure determining means for determining a failure of the motor angle detector, the sensor failure determining means has determined that a failure when the control by the basic drive control unit, the place of the angular value detected by the motor angle detector, and a sensor switching means to perform using the angles of the motor Taro data you output of the sensorless angle detector wherein the electric vehicle includes a plurality of said motors for driving a plurality of wheels independently, wherein each of said each motor model Motor angle detector is provided in front Symbol sensor failure determining means, in a state in which said at least one of said motor among the plurality of motors motor angle detector is determined to malfunction, it is determined the failure and when starting the motor angle detector the motors after stopping abnormal said motors is a motor with a was, the motor angle detector which is not judged as a failure by the sensor failure determining means by the rotation of the healthy motor is a motor with, indexing the angle of the motor Tarota back electromotive force or al abnormal the motor of the resulting unusual said motors by rotating an abnormal said motor, its since in indexing angle with the starting rotor angle indexing means for causing the control by the basic drive controller, a failure in the motor angle detector even if, in accordance with the magnetic pole position of the motor rotor braking Is performed, it is possible to perform motor drive.

この発明の電気自動車は、この発明のモータ駆動装置を用いたため、モータ角度検出器に故障が生じても走行を行うことができる。 Since the electric vehicle of the present invention uses the motor drive device of the present invention, the electric vehicle can travel even if a failure occurs in the motor angle detector.

参考提案例に係るモータ駆動装置を搭載した電気自動車を平面図で示す概念構成のブロック図である。It is a block diagram of the conceptual structure which shows the electric vehicle carrying the motor drive device which concerns on a reference proposal example with a top view. 同電気自動車のインバータ装置の概念構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the conceptual structure of the inverter apparatus of the same electric vehicle. 同インバータ装置の回路図である。It is a circuit diagram of the inverter device. 同インバータ装置の出力波形の説明図である。It is explanatory drawing of the output waveform of the inverter apparatus. 同モータ駆動装置の概念構成のブロック図である。It is a block diagram of a conceptual composition of the motor drive device. 同モータ駆動装置における基本駆動制御部の概念構成のブロック図である。It is a block diagram of a conceptual structure of the basic drive control part in the motor drive device. 同モータ駆動装置のセンサレス角度検出手段使用時の動作状態を示す概念構成のブロック図である。It is a block diagram of a conceptual structure which shows the operation state at the time of sensorless angle detection means use of the motor drive device. 同モータ駆動装置におけるモータロータ角度のセンサレス角度検出への切替えの様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the mode of switching to the sensorless angle detection of the motor rotor angle in the motor drive device. この発明の実施形態に係るモータ駆動装置の概念構成のブロック図である。1 is a block diagram of a conceptual configuration of a motor drive device according to an embodiment of the present invention. 同電気自動車のインホイールモータ装置の一例を示す断面である。It is a cross section which shows an example of the in-wheel motor apparatus of the same electric vehicle. 図１０のXI−XI線断面図である。It is the XI-XI sectional view taken on the line of FIG. 図１１の部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of FIG. 同電気自動車における回転センサの一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of the rotation sensor in the same electric vehicle.

参考提案例を図１ないし図８と共に説明する。図１は、この参考提案例のモータ駆動装置を装備した電気自動車の概念構成を示す平面図である。この電気自動車は、車体１の左右の後輪となる車輪２が駆動輪とされ、左右の前輪となる車輪３が従動輪とされた４輪の自動車である。前輪となる車輪３は操舵輪とされている。駆動輪となる左右の車輪２，２は、それぞれ独立の走行用のモータ６により駆動される。モータ６の回転は、減速機７および車輪用軸受４を介して車輪２に伝達される。これらモータ６、減速機７、および車輪用軸受４は、互いに一つの組立部品であるインホイールモータ装置８を構成している。インホイールモータ装置８は、モータ６が車輪２に近接して設置されており、一部または全体が車輪２内に配置される。各車輪２，３には、電動式等の機械式のブレーキ（図示せず）がそれぞれ設けられている。なお、ここで言う「機械式」とは、回生ブレーキと区別のための用語であり、油圧ブレーキも含まれる。 Reference proposal examples will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view showing a conceptual configuration of an electric vehicle equipped with the motor drive device of this reference proposal example. This electric vehicle is a four-wheeled vehicle in which the wheels 2 that are the left and right rear wheels of the vehicle body 1 are drive wheels and the wheels 3 that are the left and right front wheels are driven wheels. The front wheel 3 is a steering wheel. The left and right wheels 2 and 2 serving as driving wheels are driven by independent traveling motors 6. The rotation of the motor 6 is transmitted to the wheel 2 via the speed reducer 7 and the wheel bearing 4. The motor 6, the speed reducer 7, and the wheel bearing 4 constitute an in-wheel motor device 8 that is an assembly part. In the in-wheel motor device 8, the motor 6 is installed close to the wheel 2, and a part or the whole of the in-wheel motor device 8 is disposed in the wheel 2. Each of the wheels 2 and 3 is provided with a mechanical brake (not shown) such as an electric type. The “mechanical type” referred to here is a term for distinguishing from a regenerative brake, and includes a hydraulic brake.

制御系を説明する。自動車全般の統括制御を行う電気制御ユニットであるメインのＥＣＵ２１と、このＥＣＵ２１の指令に従って各走行用のモータ６の制御をそれぞれ行う複数（図示の例では２つ）のインバータ装置２２とが、車体１に搭載されている。ＥＣＵ２１とインバータ装置２２とで、モータ駆動装置２０が構成される。ＥＣＵ２１は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、並びに各種の電子回路等で構成される。なお、ＥＣＵ２１と各インバータ装置２２の弱電系とは、互いに共通のコンピュータや共通の基板上の電子回路で構成されていても良い。 The control system will be described. A main ECU 21 that is an electric control unit that performs overall control of the entire vehicle, and a plurality (two in the illustrated example) of inverter devices 22 that respectively control the motors 6 for traveling according to commands from the ECU 21 1 is installed. The ECU 21 and the inverter device 22 constitute a motor drive device 20. The ECU 21 includes a computer, a program executed by the computer, various electronic circuits, and the like. The ECU 21 and the weak electric system of each inverter device 22 may be configured by a common computer or an electronic circuit on a common board.

ＥＣＵ２１は、トルク配分手段５０を有していて、トルク配分手段５０は、アクセル操作部１６の出力するアクセル開度の信号と、ブレーキ操作部１７の出力する減速指令と、操舵手段１５の出力する旋回指令とから、左右輪の走行用モータ６，６に与える加速・減速指令をトルク指令値として生成し、各インバータ装置２２へ出力する。また、トルク配分手段５０は、ブレーキ操作部１７の出力する減速指令があったときに、モータ６を回生ブレーキとして機能させる制動トルク指令値と、機械式のブレーキ（図示せず）を動作させる制動トルク指令値とに配分する機能を持つ。回生ブレーキとして機能させる制動トルク指令値は、各走行用のモータ６，６に与える加速・減速指令のトルク指令値に反映させる。アクセル操作部１６およびブレーキ操作部１７は、それぞれアクセルぺダルおよびブレーキペダル等のペダルと、そのペダルを動作量を検出するセンサとでなる。操舵手段１５は、ステアリングホイールとその回転角度を検出するセンサとでなる。バッテリ１９は、モータ６の駆動、および車両全体の電気系統の電源として用いられる。 The ECU 21 includes torque distribution means 50, which distributes the accelerator opening signal output from the accelerator operation section 16, the deceleration command output from the brake operation section 17, and the steering means 15. From the turning command, an acceleration / deceleration command to be given to the left and right wheel traveling motors 6, 6 is generated as a torque command value and is output to each inverter device 22. Further, the torque distribution means 50, when there is a deceleration command output from the brake operation unit 17, a braking torque command value for causing the motor 6 to function as a regenerative brake and a braking for operating a mechanical brake (not shown). It has a function to distribute to torque command value. The braking torque command value that functions as a regenerative brake is reflected in the torque command value of the acceleration / deceleration command that is given to each traveling motor 6, 6. The accelerator operation unit 16 and the brake operation unit 17 are each composed of a pedal such as an accelerator pedal and a brake pedal, and a sensor that detects an operation amount of the pedal. The steering means 15 includes a steering wheel and a sensor that detects a rotation angle thereof. The battery 19 is used as a drive for the motor 6 and as a power source for the electrical system of the entire vehicle.

図２に示すように、インバータ装置２２は、各モータ６に対して設けられた電力変換回路部であるパワー回路部２８と、このパワー回路部２８を制御するモータコントロール部２９とで構成される。モータコントロール部２９は、このモータコントロール部２９が持つインホイールモータ装置８に関する各検出値や制御値等の情報をＥＣＵ２１に出力する機能を有する。
パワー回路部２８は、バッテリ１９（図１）の直流電力をモータ６の駆動に用いる３相の交流電力に変換するインバータ３１と、このインバータ３１を制御する手段であるＰＷＭドライバ３２とで構成される。 As shown in FIG. 2, the inverter device 22 includes a power circuit unit 28 that is a power conversion circuit unit provided for each motor 6, and a motor control unit 29 that controls the power circuit unit 28. . The motor control unit 29 has a function of outputting information such as detection values and control values relating to the in-wheel motor device 8 included in the motor control unit 29 to the ECU 21.
The power circuit unit 28 includes an inverter 31 that converts DC power of the battery 19 (FIG. 1) into three-phase AC power that is used to drive the motor 6, and a PWM driver 32 that is a means for controlling the inverter 31. The

図３において、モータ６は、３相の同期モータ、例えばＩＰＭ型（埋込磁石型）同期モータ等からなる。インバータ３１は、半導体スイッチング素子である複数の駆動素子３１ａで構成され、モータ６の３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）の各相の駆動電流をパルス波形で出力する。ＰＷＭドライバ３２は、入力された電流指令をパルス幅変調し、前記各駆動素子３１ａにオンオフ指令を与える。上記パルス幅変調は、例えば図４に示すように正弦波駆動する電流出力が得られるように行う。図３において、パワー回路部２８の弱電回路部であるＰＷＭドライバ３２と前記モータコントロール部２９とで、インバータ装置２２における弱電回路部分である演算部３３が構成される。演算部３３は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、および電子回路により構成される。インバータ装置２２には、この他に、バッテリ１９とインバータ３１間に並列に介在させた平滑コンデンサによる平滑部３４が設けられている。 In FIG. 3, the motor 6 comprises a three-phase synchronous motor, for example, an IPM type (embedded magnet type) synchronous motor. The inverter 31 includes a plurality of drive elements 31a that are semiconductor switching elements, and outputs a drive current of each phase of the three phases (U, V, W phase) of the motor 6 in a pulse waveform. The PWM driver 32 performs pulse width modulation on the input current command and gives an on / off command to each of the drive elements 31a. The pulse width modulation is performed so as to obtain a current output driven by a sine wave as shown in FIG. In FIG. 3, the PWM driver 32 that is a weak electric circuit portion of the power circuit portion 28 and the motor control unit 29 constitute an arithmetic unit 33 that is a weak electric circuit portion in the inverter device 22. The calculation unit 33 includes a computer, a program executed on the computer, and an electronic circuit. In addition to this, the inverter device 22 is provided with a smoothing section 34 by a smoothing capacitor interposed in parallel between the battery 19 and the inverter 31.

モータ６には、モータロータの角度を検出するモータ角度検出器３６が設けられている。また、図２に示すように、車輪用軸受４またはこの車輪用軸受４を支持するナックル（図示せず）等の支持部材に、車輪２の回転を検出する車輪回転数検出器２４が設けられている。車輪回転数検出器２４は、アンチロックブレーキシステム（図示せず）に用いられるため、ＡＢＳセンサと呼ぶ場合がある。 The motor 6 is provided with a motor angle detector 36 that detects the angle of the motor rotor. As shown in FIG. 2, a wheel rotation number detector 24 that detects the rotation of the wheel 2 is provided on a support member such as a wheel bearing 4 or a knuckle (not shown) that supports the wheel bearing 4. ing. The wheel speed detector 24 is sometimes used as an ABS sensor because it is used in an antilock brake system (not shown).

図２，図３におけるインバータ装置２２のモータコントロール部２９は、図５に示す構成とされている。モータコントロール部２９は、モータ６に設けられたモータ角度検出器３６の角度検出値に従い、磁極位置に応じた制御を行う基本駆動制御部３８を有しており、モータコントロール部２９はベクトル制御を行う。ベクトル制御は、トルク電流と磁束電流とに分け、各々を独立に制御することで、高速応答および高精度制御を実現する制御方式である。図６は、図５から基本駆動制御部３８を抽出して他を省略した図である。 The motor control unit 29 of the inverter device 22 in FIGS. 2 and 3 is configured as shown in FIG. The motor control unit 29 has a basic drive control unit 38 that performs control according to the magnetic pole position in accordance with the angle detection value of the motor angle detector 36 provided in the motor 6, and the motor control unit 29 performs vector control. Do. Vector control is a control system that realizes high-speed response and high-precision control by dividing torque current and magnetic flux current and controlling them independently. FIG. 6 is a diagram in which the basic drive control unit 38 is extracted from FIG. 5 and others are omitted.

図６において、基本駆動制御部３８は、電流指令演算部３９、トルク電流制御部４０、磁束電流制御部４１、αβ座標変換部４２、２相／３相座標変換部４３、検出側の３相／２相座標変換部４４、および回転座標変換部４５を有する。 In FIG. 6, the basic drive control unit 38 includes a current command calculation unit 39, a torque current control unit 40, a magnetic flux current control unit 41, an αβ coordinate conversion unit 42, a two-phase / three-phase coordinate conversion unit 43, and a three-phase on the detection side. A / 2-phase coordinate conversion unit 44 and a rotation coordinate conversion unit 45 are included.

電流指令演算部３９は、同図中に内部構成をブロックで示すように、トルク電流指令部３９ａおよび磁束電流設定部３９ｂを有する。トルク電流指令部３９ａは、上位制御手段から与えられたトルク指令値に従い、トルク電流の指令値Ｉqrefを出力する手段である。上位制御手段は、ＥＣＵ２１であり、図１のようにＥＣＵ２１がトルク配分手段５０を有する場合は、トルク配分手段５０である。この上位制御手段から与えられるトルク指令は、アクセル開度およびブレーキの制動指令等により演算されるトルク指令値である。磁束電流設定部３９ｂは、磁束電流の定められた指令値Ｉdrefを出力する手段である。磁束電流の指令値Ｉdrefは、モータ６の特性等に応じて適宜設定されるが、通常は「０」とされる。トルク電流は、以下「ｑ軸電流」と称す。また、磁束電流は、以下「ｄ軸電流」と称す。電圧についても、トルク電圧は「ｑ軸電圧」と、磁束電圧は「ｄ軸電圧」と称す。なお、ｑ軸とはモータ回転方向の軸であり、ｄ軸はｑ軸に直交する方向の軸である。磁束電流は励磁電流とも呼ばれる。 The current command calculation unit 39 includes a torque current command unit 39a and a magnetic flux current setting unit 39b, as shown in the block diagram in FIG. The torque current command unit 39a is a means for outputting a torque current command value Iqref in accordance with a torque command value given from the host control means. The host control means is the ECU 21, and when the ECU 21 has the torque distribution means 50 as shown in FIG. The torque command given from the host control means is a torque command value calculated from the accelerator opening, the braking command of the brake, and the like. The magnetic flux current setting unit 39b is a means for outputting a command value Idref in which the magnetic flux current is determined. The command value Idref of the magnetic flux current is appropriately set according to the characteristics of the motor 6 and is normally set to “0”. The torque current is hereinafter referred to as “q-axis current”. The magnetic flux current is hereinafter referred to as “d-axis current”. Regarding the voltage, the torque voltage is referred to as “q-axis voltage”, and the magnetic flux voltage is referred to as “d-axis voltage”. The q axis is an axis in the motor rotation direction, and the d axis is an axis perpendicular to the q axis. The magnetic flux current is also called an exciting current.

トルク電流制御部４０は、電流指令演算部３９から与えられるｑ軸電流指令値Ｉqrefに対して、モータ６の駆動電流を検出する電流検出手段３５の検出値から、３相／２相座標変換部４４および回転座標変換部４５を介して得られるｑ軸電流検出値Ｉｑが追随するように制御する手段であり、出力としてｑ軸電圧指令値Ｖｑを出力する。
トルク電流制御部４０は、ｑ軸電流検出値Ｉｑを減算する減算部４０ｂと、減算部４０ｂの出力に対して定められた演算処理を行う演算処理部４０ａとでなる。演算処理部４０ａは、この例では比例積分処理を行う。 The torque current control unit 40 is a three-phase / two-phase coordinate conversion unit based on the detection value of the current detection unit 35 that detects the drive current of the motor 6 with respect to the q-axis current command value Iqref given from the current command calculation unit 39. 44 and a means for controlling the q-axis current detection value Iq obtained via the rotation coordinate conversion unit 45 to follow, and outputs a q-axis voltage command value Vq as an output.
The torque current control unit 40 includes a subtraction unit 40b that subtracts the q-axis current detection value Iq, and an arithmetic processing unit 40a that performs a predetermined arithmetic process on the output of the subtraction unit 40b. In this example, the arithmetic processing unit 40a performs a proportional integration process.

磁束電流制御部４１は、電流指令演算部３９から与えられるｄ軸電流指令値Ｉｄrefに対して、モータ６の駆動電流を検出する電流検出手段３５の検出値から、３相／２相座標変換部４４および回転座標変換部４５を介して得られるｄ軸電流検出値Ｉｄが追随するように制御する手段であり、出力としてｄ軸電圧指令値Ｖｄを出力する。
磁束電流制御部４１は、ｄ軸電流検出値Ｉｄを減算する減算部４１ｂと、減算部４１ｂの出力に対して定められた演算処理を行う演算処理部４１ａとでなる。演算処理部４１ａは、この例では比例積分処理を行う。 The magnetic flux current control unit 41 is a three-phase / two-phase coordinate conversion unit based on the detection value of the current detection unit 35 that detects the drive current of the motor 6 with respect to the d-axis current command value Idref given from the current command calculation unit 39. 44 and a means for controlling the d-axis current detection value Id obtained via the rotation coordinate conversion unit 45 to follow, and outputs a d-axis voltage command value Vd as an output.
The magnetic flux current control unit 41 includes a subtraction unit 41b that subtracts the detected d-axis current value Id, and an arithmetic processing unit 41a that performs a predetermined arithmetic process on the output of the subtraction unit 41b. In this example, the arithmetic processing unit 41a performs a proportional integration process.

前記３相／２相座標変換部４４は、モータ６のＵ相，Ｖ相，Ｗ相を流れる電流のうち、２つ、または３つの相の電流、例えばＵ相の電流Ｉｕと、Ｖ相の電流Ｉｖの検出値を、静止直交２相座標成分の実電流（α軸上の実電流、およびβ軸上の実電流）の検出値Ｉα，Ｉβに変換する手段である。
回転座標変換部４５は、モータ角度検出器３６で検出されたモータロータ角度θａに基づき、前記静止直交２相座標成分の実電流の検出値Ｉα，Ｉβを、ｑ軸，ｄ軸上の検出値Ｉq ，Ｉd に変換する手段である。 The three-phase / two-phase coordinate conversion unit 44 includes two or three phase currents of the current flowing through the U phase, V phase, and W phase of the motor 6, for example, the U phase current Iu and the V phase current. This is means for converting the detected value of the current Iv into the detected values Iα and Iβ of the actual current (actual current on the α axis and actual current on the β axis) of the stationary quadrature two-phase coordinate component.
Based on the motor rotor angle θa detected by the motor angle detector 36, the rotational coordinate conversion unit 45 converts the detected values Iα and Iβ of the static quadrature two-phase coordinate component into detected values Iq on the q-axis and d-axis. , Id.

αβ座標変換部４２は、ｑ軸電圧指令値Ｖq およびｄ軸電圧指令値Ｖd を、モータ角度検出器３６で検出されたモータロータ角度θ、つまりモータロータ位相に基づき、固定２相座標成分の実電圧の指令値Ｖα，Ｖβに変換する手段である。
２相／３相変換部４３は、αβ座標変換部４２の出力する実電圧の指令値Ｖα，Ｖβを、モータ６のＵ相，Ｖ相，Ｗ相を制御する３相交流の電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換する手段である。 The αβ coordinate converter 42 converts the q-axis voltage command value Vq and the d-axis voltage command value Vd into the real voltage of the fixed two-phase coordinate component based on the motor rotor angle θ detected by the motor angle detector 36, that is, the motor rotor phase. It is means for converting into command values Vα and Vβ.
The two-phase / three-phase converter 43 uses the actual voltage command values Vα and Vβ output from the αβ coordinate converter 42 as the three-phase AC voltage command values Vu for controlling the U phase, V phase, and W phase of the motor 6. , Vv, Vw.

パワー回路部２８は、上記のようにして基本駆動制御部３８の２相／３相変換部４３から出力される電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを電力変換してモータ駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを出力する。 The power circuit section 28 converts the voltage command values Vu, Vv, and Vw output from the two-phase / three-phase conversion section 43 of the basic drive control section 38 as described above to convert the motor drive currents Iu, Iv, Iw. Is output.

この実施形態は、上記構成の基本駆動制御部３８を備えたモータ駆動装置２０において、図５のように、センサレス角度検出手段４６と、センサ故障判別センサ切替部４７とを設けたものである。センサレス角度検出手段４６は、モータロータの角度の推測をセンサレスで行う手段であり、位相推定部４６ａと、比較部４６ｂと、補正量記憶・補正値演算部４６ｃとでなる。センサ故障判別センサ切替部４７は、モータ角度検出器３６の故障を判別するセンサ故障判別手段４８と、このセンサ故障判別手段４８が故障と判別した場合に、前記基本駆動制御部３８による制御を、モータ角度検出器３６による角度検出値に代えて、センサレス角度検出手段４６の出力するモータロータ角度を用いて行わせるセンサ切替え手段４９とでなる。
なお、図７は、センサレス角度検出手段４６を用いて制御を行う様子を示しており、分かり易くするために、図５から、センサレス角度検出手段４６の出力するモータロータ角度を用いて制御する場合に使用される各手段を残し、他の手段を省いてある。 In this embodiment, in the motor drive device 20 including the basic drive control unit 38 having the above-described configuration, as shown in FIG. 5, a sensorless angle detection means 46 and a sensor failure determination sensor switching unit 47 are provided. The sensorless angle detection means 46 is a means for estimating the angle of the motor rotor without a sensor, and includes a phase estimation unit 46a, a comparison unit 46b, and a correction amount storage / correction value calculation unit 46c. The sensor failure determination sensor switching unit 47 includes a sensor failure determination unit 48 for determining a failure of the motor angle detector 36, and the control by the basic drive control unit 38 when the sensor failure determination unit 48 determines a failure. Instead of the angle detection value obtained by the motor angle detector 36, the sensor switching means 49 is configured to use the motor rotor angle output from the sensorless angle detection means 46.
FIG. 7 shows a state in which the control is performed using the sensorless angle detection means 46. For the sake of clarity, FIG. 7 shows a case where the control is performed using the motor rotor angle output from the sensorless angle detection means 46. Each means used is left out and other means are omitted.

図５において、センサ故障判別手段４８は、例えば、一定時間におけるモータ角度検出器３６の角度検出値の変化量から、故障か否かを判断するものとされる。一定時間におけるモータ角度検出器３６の角度検出値の変化量は、ある程度定まった範囲にあるため、変化量が極端に大きくなった場合は、モータ角度検出器３６の故障と考えられる。したがって、適宜の閾値や範囲を設定し、上記変化量が閾値や範囲を超えた場合に故障と判定しても良い。前記「一定時間」は、適宜設計すれば良い。
センサ故障判別手段４８は、この他に、モータ電流指令Ｉqref，Ｉdrefとモータ電流Ｉｑ，Ｉｄの差から、異常か否かを判断するものであっても良い。比較するモータ電流指令は、例えば電流指令演算部３９から出力されるモータ電流指令Ｉqref，Ｉdrefである。また、比較するモータ電流は、検出された電流値をモータ電流指令と同じｑ軸電流およびｄ軸電流に座標変換した値である。モータ電流指令Ｉqref，Ｉdrefとモータ電流Ｉｑ，Ｉｄとの差は、ある程度定まった範囲にあるため、これも、適宜の閾値等を設定し、前記の差が閾値を超えた場合に故障と判定しても良い。この場合、アクセル動作を監視し、アクセル動作によってモータ電流指令Ｉqref，Ｉdrefが大きく変化する場合を判別してもよい。
センサ故障判別手段４８は、さらに、上記角度検出値の変化量と、モータ電流指令Ｉqref，Ｉdrefとモータ電流Ｉｑ，Ｉｄの差との両方から判断するものであっても良い。両方を用いて判別するようにすると、前記各閾値を小さく設定しても、確実な故障判別が行えて、早期の故障判別が行える。 In FIG. 5, the sensor failure determination means 48 determines whether or not a failure has occurred, for example, from the amount of change in the detected angle value of the motor angle detector 36 over a certain period of time. Since the amount of change in the detected angle value of the motor angle detector 36 in a certain time is in a certain range, if the amount of change becomes extremely large, it is considered that the motor angle detector 36 has failed. Therefore, an appropriate threshold value or range may be set, and a failure may be determined when the amount of change exceeds the threshold value or range. The “certain time” may be designed as appropriate.
In addition to this, the sensor failure determination means 48 may determine whether there is an abnormality from the difference between the motor current commands Iqref, Idref and the motor currents Iq, Id. The motor current commands to be compared are, for example, motor current commands Iqref and Idref output from the current command calculation unit 39. The motor current to be compared is a value obtained by coordinate-converting the detected current value into the same q-axis current and d-axis current as the motor current command. Since the difference between the motor current commands Iqref and Idref and the motor currents Iq and Id is within a certain range, an appropriate threshold value is set, and a failure is determined when the difference exceeds the threshold value. May be. In this case, the accelerator operation may be monitored, and the case where the motor current commands Iqref and Idref change greatly due to the accelerator operation may be determined.
The sensor failure determination means 48 may further determine from both the amount of change in the detected angle value and the difference between the motor current commands Iqref and Idref and the motor currents Iq and Id. If both are used for discrimination, even if each of the threshold values is set small, reliable failure discrimination can be performed and early failure discrimination can be performed.

センサ切替え手段４９は、センサ故障判別手段４８が故障と判別した場合に、モータ角度検出器３６の検出値に代えて、センサレス角度検出手段４６の位相推定部４６ａから出力されるモータロータ角度の推定値を、電流指令演算部３９、αβ座標変換部４２および回転座標変換部４５に入力する。 The sensor switching means 49 replaces the detection value of the motor angle detector 36 with the estimated value of the motor rotor angle output from the phase estimation unit 46a of the sensorless angle detection means 46 when the sensor failure determination means 48 determines that there is a failure. Is input to the current command calculation unit 39, the αβ coordinate conversion unit 42, and the rotation coordinate conversion unit 45.

センサレス角度検出手段４６は、基本駆動制御部３８でモータが駆動されている間は、常に、モータロータの角度の推測の動作を行い、モータロータの角度の推測値をモータ角度検出器３６の角度検出値と比較して補正する。この実施形態では、センサレス角度検出手段４６を、位相推定部４６ａと、比較部４６ｂと、補正量記憶・補正部４６ｃとで構成し、補正を行うようにする。 The sensorless angle detection means 46 always performs an operation of estimating the angle of the motor rotor while the motor is driven by the basic drive control unit 38, and the estimated value of the angle of the motor rotor is used as the detected angle value of the motor angle detector 36. Compare with and correct. In this embodiment, the sensorless angle detection means 46 includes a phase estimation unit 46a, a comparison unit 46b, and a correction amount storage / correction unit 46c to perform correction.

位相推定部４６ａは、例えばモータ等価回路方程式

となり、上式から位置推定をおこなう。
ここで、Ｒは電気子巻線抵抗値、Ｌ_ｄはｄ軸インダクタンス、Ｌ_ｑはｑ軸インダクタンス、Ｋ_Ｅは誘起電圧定数を示し、Ｒ、Ｌ_ｄ、Ｌ_ｑ、Ｋ_Ｅは既知、Ｉα、Ｉβは検出値、Ｖα、Ｖβはベクトル制御時の演算値であり位置推定時は既知であるため、位置推定が可能である。
また、ｄ-ｑ座標系のモータ等価回路方程式で演算し、速度を求め、速度を積分すること
で位置を推定してもよい。位相推定部４６ａは、基本駆動制御部３８でモータ６が駆動されている間は、常にモータロータの角度の推測の動作を行う。 The phase estimation unit 46a is, for example, a motor equivalent circuit equation.

The position is estimated from the above equation.
Wherein, R is armature winding resistance, _{L d} is d-axis inductance, _{L q} is q-axis inductance, _{K E} represents the induced voltage _{_{constant, R, L d, L q}} , K E is known, I.alpha, Since Iβ is a detected value and Vα and Vβ are calculated values during vector control and are known at the time of position estimation, position estimation is possible.
Alternatively, the position may be estimated by calculating with a motor equivalent circuit equation of the dq coordinate system, obtaining the speed, and integrating the speed. The phase estimation unit 46a always performs an operation of estimating the angle of the motor rotor while the motor 6 is being driven by the basic drive control unit 38.

比較部４６ｂは、前記位相推定部４６ａの出力するモータロータ角度の推定値 estθと、モータ角度検出器３６の角度検出値θと比較し、その比較結果となる差をerrθとして
出力する。
補正量記憶・補正部４６ｃは、比較部４６ｂの出力となる誤差 errθを最小にするように、モータの各パラメータの調整、もしくは直接位置推定値にオフセットを付加する。モータ角度検出器３６から得られる回転数と、基本駆動制御部３８の生成する電流指令Ｉqref，Ｉdrefとのいずれか一方または両方を記憶し、この値に対して、モータパラメータの調整値、もしくは位置推定値のオフセット値を記憶する。この記憶した補正値を基に、車輪回転数検出器２４（図２）または、回転数演算部１０１から得られる回転数と、基本駆動制御部３８の生成する電流指令Ｉqref，Ｉdrefとのいずれか一方または両方から、定められた規則に従って補正量を決定し、位相推定部４６ａの出力するモータロータ角度 estθの補正を行う。具体的には、モータロータ角度の推定を行うために位相推定部４６ａで記憶しておくモータ電流の検出値Ｉα，Ｉβとモータロータの角度の関係、またはモータ電流の検出値Ｉα，Ｉβとモータ電圧の指令値Ｖα，Ｖβの比較結果とモータロータの角度との関係を補正する。 The comparison unit 46b compares the estimated value estθ of the motor rotor angle output from the phase estimation unit 46a with the detected angle value θ of the motor angle detector 36, and outputs a difference as a comparison result as errθ.
The correction amount storage / correction unit 46c adjusts each parameter of the motor or adds an offset to the direct position estimation value so as to minimize the error errθ that is output from the comparison unit 46b. One or both of the rotational speed obtained from the motor angle detector 36 and the current commands Iqref and Idref generated by the basic drive control unit 38 are stored, and the motor parameter adjustment value or position is stored with respect to this value. The offset value of the estimated value is stored. Based on the stored correction value, any one of the rotational speed obtained from the wheel rotational speed detector 24 (FIG. 2) or the rotational speed calculation unit 101 and the current commands Iqref and Idref generated by the basic drive control unit 38. A correction amount is determined from one or both according to a predetermined rule, and the motor rotor angle estθ output from the phase estimation unit 46a is corrected. Specifically, in order to estimate the motor rotor angle, the relationship between the motor current detection values Iα and Iβ stored in the phase estimation unit 46a and the motor rotor angle, or the motor current detection values Iα and Iβ and the motor voltage. The relationship between the comparison result of the command values Vα and Vβ and the motor rotor angle is corrected.

なお、モータコントロール部２９には、上記の各手段の他に、位相推定部４６ａの出力するモータロータ角度の推定値estθから、モータの回転数を演算して出力する回転数演算部１０１が設けられている。
回転数は、車輪回転数検出器２４の出力、または回転数演算部１０１の出力によって補正量記憶・補正部４６ｃの補正量を決定する。特に車輪回転数検出器２４が無い場合は、回転数演算部１０１の演算結果を使用する。センサレスの場合、絶対角度推定で誤差が発生する可能性があるものの、回転数の推定精度は高く、センサレスの回転数演算出力を使用することは問題ない。 In addition to the above-described means, the motor control unit 29 is provided with a rotation number calculation unit 101 that calculates and outputs the rotation number of the motor from the estimated value estθ of the motor rotor angle output from the phase estimation unit 46a. ing.
The number of rotations is determined by the correction amount storage / correction unit 46c according to the output of the wheel rotation number detector 24 or the output of the rotation number calculation unit 101. In particular, when there is no wheel rotation speed detector 24, the calculation result of the rotation speed calculation unit 101 is used. In the sensorless case, an error may occur in the absolute angle estimation, but the estimation accuracy of the rotational speed is high, and there is no problem in using the sensorless rotational speed calculation output.

上記構成のモータ駆動装置２０によると、通常では図６に示すように、モータ角度検出器３６の角度検出値に従い、磁極位置に応じた制御が基本駆動制御部３８により行われ、効率の良いモータ駆動が行われる。モータ角度検出器３６の故障は、センサ故障判別手段４８により監視され、判別される。センサ故障判別手段４８による故障の判別は、モータ角度検出器３６の配線系を含めて行うようにしても、モータ角度検出器３６のみにつき行うようにしても良い。 According to the motor drive device 20 having the above configuration, as shown in FIG. 6, normally, the basic drive control unit 38 performs the control according to the magnetic pole position in accordance with the angle detection value of the motor angle detector 36, and the motor with high efficiency. Driving is performed. The failure of the motor angle detector 36 is monitored and determined by the sensor failure determination means 48. The failure determination by the sensor failure determination means 48 may be performed including the wiring system of the motor angle detector 36 or may be performed only for the motor angle detector 36.

センサ故障判別手段４８により故障と判別されると、センサ切替え手段４９は、基本駆動制御部３８による制御を、モータ角度検出器３６による角度検出値に代えて、図７，図８（Ａ）のようにセンサレス角度検出手段４６の出力するモータロータ角度を用いて行わせる。すなわち、センサレス角度検出手段４６の位相推定部４６ａの推定したモータロータ角度を、電流指令演算部３９、αβ座標変換部４２および回転座標変換部４５に入力する。そのため、モータ角度検出器３６に故障が生じても、基本駆動制御部３８を用いた磁極位置に応じた制御を行うことができる。 If the sensor failure determination means 48 determines that a failure has occurred, the sensor switching means 49 replaces the control by the basic drive control unit 38 with the angle detection value by the motor angle detector 36, as shown in FIGS. Thus, the motor rotor angle output from the sensorless angle detection means 46 is used. That is, the motor rotor angle estimated by the phase estimation unit 46 a of the sensorless angle detection unit 46 is input to the current command calculation unit 39, the αβ coordinate conversion unit 42 and the rotation coordinate conversion unit 45. Therefore, even if a failure occurs in the motor angle detector 36, control according to the magnetic pole position using the basic drive control unit 38 can be performed.

そのため、各車輪２を個別に駆動するモータ６を備えたインホイールモータ形式等の電気自動車において、走行中にモータ角度検出器３６の故障が生じても、トルクバランスの崩れを回避し、スリップやスキッドの発生を防止することができる。センサレス角度検出手段４６の出力するモータロータ角度は、モータ角度検出器３６による角度検出値に比べて、精度や信頼性が十分でない場合があるが、修理工場等の車両の修理場所や、道路脇の安全な退避場所等への自力走行が可能となる。 Therefore, in an electric vehicle such as an in-wheel motor type equipped with a motor 6 that individually drives each wheel 2, even if the motor angle detector 36 fails during traveling, the torque balance is prevented from being lost, slipping, Skid generation can be prevented. The motor rotor angle output by the sensorless angle detection means 46 may not be sufficiently accurate or reliable as compared to the angle detection value by the motor angle detector 36. However, the repair location of the vehicle such as a repair shop or the roadside Self-running to a safe evacuation site or the like becomes possible.

前記モータ６は、この実施形態では、減速機７を有するインホイールモータ装置８を構成しているが、減速機７を介在させる場合、モータ６が高速回転となるため、センサレス角度検出手段４６によるモータロータ角度の推測値を用いて制御することが、より効果的となる。また、前記減速機７がサイクロイド減速機である場合、円滑な動作で高減速比が得られるが、高減速比のため、モータ６がより高速回転となる。そのため、センサレス角度検出手段４６によるモータロータ角度の推測値を用いて制御することが、より効果的となる。 In this embodiment, the motor 6 constitutes an in-wheel motor device 8 having a speed reducer 7. However, when the speed reducer 7 is interposed, the motor 6 rotates at a high speed. Control using the estimated value of the motor rotor angle is more effective. Further, when the speed reducer 7 is a cycloid speed reducer, a high speed reduction ratio can be obtained with a smooth operation, but the motor 6 rotates at a higher speed because of the high speed reduction ratio. Therefore, it becomes more effective to control using the estimated value of the motor rotor angle by the sensorless angle detection means 46.

センサレス角度検出手段４６は、基本駆動制御部３８でモータが駆動されている間は、図８（Ｂ）に示すように、常に、モータロータの角度の推測の動作を行い、モータロータの角度の推測値を前記モータ角度検出器３６の角度検出値と比較して補正する。このように、モータ角度検出器３６が正常な間に、その角度検出値で、センサレス角度検出手段４６の角度の推測値を補正しておくことで、センサレス角度検出手段４６によるモータロータの角度の推測を精度良く行うことができる。上記の「常に…補正する」とは、必ずしも連続して比較、補正を行わなくても良く、定期的に補正を行うようにしても良い。 While the motor is being driven by the basic drive control unit 38, the sensorless angle detection means 46 always performs the operation of estimating the angle of the motor rotor as shown in FIG. 8B, and the estimated value of the angle of the motor rotor. Is corrected by comparing with the detected angle value of the motor angle detector 36. Thus, while the motor angle detector 36 is normal, the estimated value of the angle of the sensorless angle detecting means 46 is corrected with the detected angle value, so that the angle of the motor rotor is estimated by the sensorless angle detecting means 46. Can be performed with high accuracy. The above-mentioned “always ... correct” does not necessarily mean that the comparison and correction are necessarily performed continuously, and the correction may be performed periodically.

前記センサレス角度検出手段４６は、上記のように、位相推定部４６ａと、この位相推定部４６ａの出力する推定値を前記モータ角度検出器３６の角度検出値と比較する比較部４６ｂと、補正量記憶・補正部４６ｃとを有する。補正量記憶・補正部４６ｃは、比較部４６ｂの比較結果から誤差 errθを最小にするように、モータの各パラメータの調整、もしくは比較結果に応じた位置推定値のオフセット量を求め、それを記憶し（図８（Ｃ））、推定したモータロータの角度を、記憶された補正値を用いて補正し、基本駆動制御部３８の駆動に用いる。詳しくは、前記の記憶した補正値を基に、車輪回転数検出器２４または、回転数演算部１０１から得られる回転数と前記基本駆動制御部３８の生成する電流指令のいずれか一方または両方から、前記補正量を決定し補正を行う。このため、精度の良いセンサレス角度推測を行うことができる。 As described above, the sensorless angle detection unit 46 includes the phase estimation unit 46a, the comparison unit 46b that compares the estimated value output from the phase estimation unit 46a with the angle detection value of the motor angle detector 36, and the correction amount. And a storage / correction unit 46c. The correction amount storage / correction unit 46c obtains an offset amount of the position estimation value according to the adjustment of each parameter of the motor or the comparison result so as to minimize the error errθ from the comparison result of the comparison unit 46b, and stores it. Then, the estimated angle of the motor rotor is corrected using the stored correction value and used for driving the basic drive control unit 38. Specifically, based on the stored correction value, from one or both of the rotational speed obtained from the wheel rotational speed detector 24 or the rotational speed calculation unit 101 and the current command generated by the basic drive control unit 38. The correction amount is determined and correction is performed. For this reason, accurate sensorless angle estimation can be performed.

なお、上記参考提案例において、センサ故障判別手段４８により故障と判別され、センサレス角度検出手段４６を用いるようにした場合、その旨をＥＣＵ２１に報告する手段（図示せず）を設けることが好ましい。また、ＥＣＵ２１は、モータ角度検出器３６が故障してセンサレス角度検出手段４６を用いている旨を運転手に知らせる情報を、コンソールの液晶表示装置やランプ（図示せず）等で知らせるようにすることが好ましい。 In the above-mentioned reference proposal example, when the sensor failure determination means 48 determines that a failure has occurred and the sensorless angle detection means 46 is used, it is preferable to provide means (not shown) for reporting the fact to the ECU 21. Further, the ECU 21 informs the driver of information indicating that the motor angle detector 36 has failed and is using the sensorless angle detection means 46 by using a liquid crystal display device or a lamp (not shown) of the console. It is preferable.

図９は、この発明の実施形態におけるモータコントロール部２９の構成を示す。この実施形態は、図１〜図８に示した参考提案例において、始動時ロータ角度割出手段１０２を設けたものである。始動時ロータ角度割出手段１０２は、センサ故障判別手段４８で故障と判別された状態で、モータ停止後にモータ６を始動するときに、モータ６の逆起電圧からモータロータの角度を割り出し、その割り出した角度で基本駆動制御部３８による制御を行わせる手段である。モータ６の逆起電圧は、インバータ３１とモータ６間の配線に設けた電圧検出手段１０３により検出する。始動時ロータ角度割出手段１０２の割り出したモータロータの角度は、センサレス角度検出手段４６の推定した出力およびモータ角度検出器３６の検出値に代えて、電流指令演算部３９、αβ座標変換部４２および回転座標変換部４５に入力する。 FIG. 9 shows a configuration of the motor control unit 29 in the embodiment of the present invention. In this embodiment, a starting rotor angle indexing means 102 is provided in the reference proposal examples shown in FIGS. The starting rotor angle indexing means 102 determines the angle of the motor rotor from the counter electromotive voltage of the motor 6 when the motor 6 is started after the motor is stopped in a state where the failure is determined by the sensor failure determining means 48. This is means for controlling the basic drive control unit 38 at an angle. The counter electromotive voltage of the motor 6 is detected by voltage detection means 103 provided in the wiring between the inverter 31 and the motor 6. The angle of the motor rotor determined by the starting rotor angle indexing means 102 is replaced with the current command calculation unit 39, the αβ coordinate conversion unit 42, and the output estimated by the sensorless angle detection unit 46 and the detected value of the motor angle detector 36. Input to the rotation coordinate conversion unit 45.

なお、始動時ロータ角度割出手段１０２の割り出した角度で基本駆動制御部３８を制御するのは、始動時の定められた時間またはモータ回転角度までとし、それ以降はセンサレス角度検出手段４６の推定した出力を用いる。また、ＥＣＵ２１には、センサ故障判別手段４８で故障と判別された状態で、走行停止した後であっても、トルク配分手段４８（図１）等から、各モータ６のインバータ装置２２へトルク指令を与えるようにする。 It should be noted that the basic drive control unit 38 is controlled by the angle determined by the starting rotor angle indexing means 102 until a predetermined time at starting or the motor rotation angle, and thereafter, the estimation by the sensorless angle detecting means 46 is performed. Output. Further, the ECU 21 sends a torque command from the torque distribution means 48 (FIG. 1) or the like to the inverter device 22 of each motor 6 even after the traveling is stopped in a state where the failure is determined by the sensor failure determination means 48. To give.

この実施形態の場合、次の利点が得られる。基本駆動制御部３８は、角度検出値に従って磁極位置に応じた制御をするため、角度が不明であるとモータ６を始動させることができない。センサレス角度検出手段４６も、停止後の起動時には用いることができない。そのため、停止した場合、直ぐにはモータ６を起動できないが、２つ以上のモータ６を有する電気自動車では、健在なモータ６を用いて一応の走行が行える。走行させると、センサ故障の生じたモータ６が車輪２の回転につられて回転する。この時のモータ６の逆起電力を検出することで、磁極位置を検出することができる。電気角の１回転で磁極位置を検出できるため、例えば、タイヤ２ａが数分の１回転した時点で、逆起電力による角度検出が可能となり、モータ６を駆動させることができる。この実施形態におけるその他の構成効果、参考提案例と同様である。 In the case of this embodiment, the following advantages are obtained. Since the basic drive control unit 38 performs control according to the magnetic pole position according to the detected angle value, the motor 6 cannot be started if the angle is unknown. The sensorless angle detecting means 46 cannot be used at the time of starting after the stop. Therefore, when the motor stops, the motor 6 cannot be started immediately, but an electric vehicle having two or more motors 6 can perform a temporary run using the healthy motors 6. When running, the motor 6 in which the sensor failure has occurred is rotated by the rotation of the wheel 2. The magnetic pole position can be detected by detecting the back electromotive force of the motor 6 at this time. Since the magnetic pole position can be detected by one rotation of the electrical angle, for example, the angle can be detected by the counter electromotive force when the tire 2a is rotated by a fraction of a revolution, and the motor 6 can be driven. Other configuration effects and reference proposal examples in this embodiment are the same.

次に、図１０〜図１３と共に、前記実施形態および参考提案例におけるインホイールモータ装置８の具体例を示す。このインホイールモータ装置８は、車輪用軸受４とモータ６との間に減速機７を介在させ、車輪用軸受４で支持される駆動輪２のハブとモータ６の回転出力軸７４とを同軸心上で連結してある。減速機７は、サイクロイド減速機であって、モータ６の回転出力軸７４に同軸に連結される回転入力軸８２に偏心部８２ａ，８２ｂを形成し、偏心部８２ａ，８２ｂにそれぞれ軸受８５を介して曲線板８４ａ，８４ｂを装着し、曲線板８４ａ，８４ｂの偏心運動を車輪用軸受４へ回転運動として伝達する構成である。なお、この明細書において、車両に取り付けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。 Next, a specific example of the in-wheel motor device 8 in the embodiment and the reference proposal example will be shown together with FIGS. The in-wheel motor device 8 has a reduction gear 7 interposed between the wheel bearing 4 and the motor 6, and the hub of the drive wheel 2 supported by the wheel bearing 4 and the rotation output shaft 74 of the motor 6 are coaxial. It is connected in mind. The speed reducer 7 is a cycloid speed reducer, in which eccentric portions 82a and 82b are formed on a rotational input shaft 82 that is coaxially connected to a rotational output shaft 74 of the motor 6, and bearings 85 are respectively provided on the eccentric portions 82a and 82b. The curved plates 84a and 84b are mounted, and the eccentric motion of the curved plates 84a and 84b is transmitted to the wheel bearing 4 as rotational motion. In this specification, the side closer to the outer side in the vehicle width direction of the vehicle when attached to the vehicle is referred to as the outboard side, and the side closer to the center of the vehicle is referred to as the inboard side.

車輪用軸受４は、内周に複列の転走面５３を形成した外方部材５１と、これら各転走面５３に対向する転走面５４を外周に形成した内方部材５２と、これら外方部材５１および内方部材５２の転走面５３，５４間に介在した複列の転動体５５とで構成される。内方部材５２は、駆動輪を取り付けるハブを兼用する。この車輪用軸受４は、複列のアンギュラ玉軸受とされていて、転動体５５はボールからなり、各列毎に保持器５６で保持されている。上記転走面５３，５４は断面円弧状であり、各転走面５３，５４は接触角が背面合わせとなるように形成されている。外方部材５１と内方部材５２との間の軸受空間のアウトボード側端は、シール部材５７でシールされている。 The wheel bearing 4 includes an outer member 51 in which a double row rolling surface 53 is formed on the inner periphery, an inner member 52 in which a rolling surface 54 facing each of the rolling surfaces 53 is formed on the outer periphery, and these The outer member 51 and the inner member 52 are composed of double-row rolling elements 55 interposed between the rolling surfaces 53 and 54 of the inner member 52. The inner member 52 also serves as a hub for attaching the drive wheels. The wheel bearing 4 is a double-row angular ball bearing, and the rolling elements 55 are made of balls and are held by a cage 56 for each row. The rolling surfaces 53 and 54 have a circular arc cross section, and the rolling surfaces 53 and 54 are formed so that the contact angles are aligned with the back surface. An end on the outboard side of the bearing space between the outer member 51 and the inner member 52 is sealed with a seal member 57.

外方部材５１は静止側軌道輪となるものであって、減速機７のアウトボード側のハウジング８３ｂに取り付けるフランジ５１ａを有し、全体が一体の部品とされている。フランジ５１ａには、周方向の複数箇所にボルト挿通孔６４が設けられている。また、ハウジング８３ｂには，ボルト挿通孔６４に対応する位置に、内周にねじが切られたボルト螺着孔９４が設けられている。ボルト挿通孔９４に挿通した取付ボルト６５をボルト螺着孔９４に螺着させることにより、外方部材５１がハウジング８３ｂに取り付けられる。 The outer member 51 is a stationary raceway, has a flange 51a attached to the housing 83b on the outboard side of the speed reducer 7, and is formed as an integral part. The flange 51a is provided with bolt insertion holes 64 at a plurality of locations in the circumferential direction. Further, the housing 83b is provided with a bolt screw hole 94 whose inner periphery is threaded at a position corresponding to the bolt insertion hole 64. The outer member 51 is attached to the housing 83b by screwing the mounting bolt 65 inserted into the bolt insertion hole 94 into the bolt screwing hole 94.

内方部材５２は回転側軌道輪となるものであって、車輪取付用のハブフランジ５９ａを有するアウトボード側材５９と、このアウトボード側材５９の内周にアウトボード側が嵌合して加締めによってアウトボード側材５９に一体化されたインボード側材６０とでなる。これらアウトボード側材５９およびインボード側材６０に、前記各列の転走面５４が形成されている。インボード側材６０の中心には貫通孔６１が設けられている。ハブフランジ５９ａには、周方向複数箇所にハブボルト６６の圧入孔６７が設けられている。アウトボード側材５９のハブフランジ５９ａの根元部付近には、駆動輪および制動部品（図示せず）を案内する円筒状のパイロット部６３がアウトボード側に突出している。このパイロット部６３の内周には、前記貫通孔６１のアウトボード側端を塞ぐキャップ６８が取り付けられている。 The inner member 52 is a rotating raceway, and the outboard side member 59 having a hub flange 59a for wheel mounting and the outboard side member 59 are fitted to the inner periphery of the outboard side member 59. The inboard side material 60 is integrated with the outboard side material 59 by fastening. In each of the outboard side material 59 and the inboard side material 60, the rolling surface 54 of each row is formed. A through hole 61 is provided in the center of the inboard side member 60. The hub flange 59a is provided with press-fit holes 67 for hub bolts 66 at a plurality of locations in the circumferential direction. In the vicinity of the base portion of the hub flange 59a of the outboard side member 59, a cylindrical pilot portion 63 that guides driving wheels and braking components (not shown) protrudes toward the outboard side. A cap 68 that closes the outboard side end of the through hole 61 is attached to the inner periphery of the pilot portion 63.

減速機７は、上記したようにサイクロイド減速機であり、図１２のように外形がなだらかな波状のトロコイド曲線で形成された２枚の曲線板８４ａ，８４ｂが、それぞれ軸受８５を介して回転入力軸８２の各偏心部８２ａ，８２ｂに装着してある。これら各曲線板８４ａ，８４ｂの偏心運動を外周側で案内する複数の外ピン８６を、それぞれハウジング８３ｂに差し渡して設け、内方部材２のインボード側材６０に取り付けた複数の内ピン８８を、各曲線板８４ａ，８４ｂの内部に設けられた複数の円形の貫通孔８９に挿入状態に係合させてある。回転入力軸８２は、モータ６の回転出力軸７４とスプライン結合されて一体に回転する。なお、回転入力軸８２はインボード側のハウジング８３ａと内方部材５２のインボード側材６０の内径面とに２つの軸受９０で両持ち支持されている。 The speed reducer 7 is a cycloid speed reducer as described above, and the two curved plates 84a and 84b formed by the wavy trochoidal curve having a gentle outer shape as shown in FIG. The shaft 82 is attached to each eccentric part 82a, 82b. A plurality of outer pins 86 for guiding the eccentric movements of the curved plates 84a and 84b on the outer peripheral side are provided across the housing 83b, and a plurality of inner pins 88 attached to the inboard side member 60 of the inner member 2 are provided. The curved plates 84a and 84b are engaged with a plurality of circular through holes 89 provided in the inserted state. The rotation input shaft 82 is spline-coupled with the rotation output shaft 74 of the motor 6 and rotates integrally. The rotary input shaft 82 is supported at both ends by two bearings 90 on the inboard side housing 83a and the inner diameter surface of the inboard side member 60 of the inner member 52.

モータ６の回転出力軸７４が回転すると、これと一体回転する回転入力軸８２に取り付けられた各曲線板８４ａ，８４ｂが偏心運動を行う。この各曲線板８４ａ，８４ｂの偏心運動が、内ピン８８と貫通孔８９との係合によって、内方部材５２に回転運動として伝達される。回転出力軸７４の回転に対して内方部材５２の回転は減速されたものとなる。例えば、１段のサイクロイド減速機で１／１０以上の減速比を得ることができる。 When the rotation output shaft 74 of the motor 6 rotates, the curved plates 84a and 84b attached to the rotation input shaft 82 that rotates integrally therewith perform an eccentric motion. The eccentric motions of the curved plates 84 a and 84 b are transmitted to the inner member 52 as rotational motion by the engagement of the inner pins 88 and the through holes 89. The rotation of the inner member 52 is decelerated with respect to the rotation of the rotation output shaft 74. For example, a reduction ratio of 1/10 or more can be obtained with a single-stage cycloid reducer.

前記２枚の曲線板８４ａ，８４ｂは、互いに偏心運動が打ち消されるように１８０°位相をずらして回転入力軸８２の各偏心部８２ａ，８２ｂに装着され、各偏心部８２ａ，８２ｂの両側には、各曲線板８４ａ，８４ｂの偏心運動による振動を打ち消すように、各偏心部８２ａ，８２ｂの偏心方向と逆方向へ偏心させたカウンターウエイト９１が装着されている。 The two curved plates 84a and 84b are attached to the eccentric portions 82a and 82b of the rotary input shaft 82 so as to cancel out the eccentric motion with each other, and are mounted on both sides of the eccentric portions 82a and 82b. A counterweight 91 that is eccentric in the direction opposite to the eccentric direction of the eccentric portions 82a and 82b is mounted so as to cancel the vibration caused by the eccentric movement of the curved plates 84a and 84b.

図１２に拡大して示すように、前記各外ピン８６と内ピン８８には軸受９２，９３が装着され、これらの軸受９２，９３の外輪９２ａ，９３ａが、それぞれ各曲線板８４ａ，８４ｂの外周と各貫通孔８９の内周とに転接するようになっている。したがって、外ピン８６と各曲線板８４ａ，８４ｂの外周との接触抵抗、および内ピン８８と各貫通孔８９の内周との接触抵抗を低減し、各曲線板８４ａ，８４ｂの偏心運動をスムーズに内方部材５２に回転運動として伝達することができる。 As shown in an enlarged view in FIG. 12, bearings 92 and 93 are mounted on the outer pins 86 and the inner pins 88, and outer rings 92a and 93a of the bearings 92 and 93 are respectively connected to the curved plates 84a and 84b. It comes into rolling contact with the outer periphery and the inner periphery of each through-hole 89. Therefore, the contact resistance between the outer pin 86 and the outer periphery of each curved plate 84a, 84b and the contact resistance between the inner pin 88 and the inner periphery of each through hole 89 are reduced, and the eccentric motion of each curved plate 84a, 84b is smooth. Can be transmitted to the inner member 52 as a rotational motion.

図１０において、モータ６は、円筒状のモータハウジング７２に固定したモータステータ７３と、回転出力軸７４に取り付けたモータロータ７５との間にラジアルギャップを設けたラジアルギャップ型のＩＰＭモータである。回転出力軸７４は、減速機７のインボード側のハウジング８３ａの筒部に２つの軸受７６で片持ち支持されている。 In FIG. 10, the motor 6 is a radial gap type IPM motor in which a radial gap is provided between a motor stator 73 fixed to a cylindrical motor housing 72 and a motor rotor 75 attached to the rotation output shaft 74. The rotation output shaft 74 is cantilevered by two bearings 76 on the cylindrical portion of the housing 83 a on the inboard side of the speed reducer 7.

モータステータ７３は、軟質磁性体からなるステータコア部７７とコイル７８とでなる。ステータコア部７７は、その外周面がモータハウジング７２の内周面に嵌合して、モータハウジング７２に保持されている。モータロータ７５は、モータステータ７３と同心に回転出力軸７４に外嵌するロータコア部７９と、このロータコア部７９に内蔵される複数の永久磁石８０とでなる。 The motor stator 73 includes a stator core portion 77 and a coil 78 made of a soft magnetic material. The stator core portion 77 is held by the motor housing 72 with its outer peripheral surface fitted into the inner peripheral surface of the motor housing 72. The motor rotor 75 includes a rotor core portion 79 that is fitted on the rotation output shaft 74 concentrically with the motor stator 73, and a plurality of permanent magnets 80 that are built in the rotor core portion 79.

モータ６には、モータステータ７３とモータロータ７５の間の相対回転角度を検出する角度センサ３６が設けられる。角度センサ３６は、モータステータ７３とモータロータ７５の間の相対回転角度を表す信号を検出して出力する角度センサ本体７０と、この角度センサ本体７０の出力する信号から角度を演算する角度演算回路７１とを有する。角度センサ本体７０は、回転出力軸７４の外周面に設けられる被検出部７０ａと、モータハウジング７２に設けられ前記被検出部７０ａに例えば径方向に対向して近接配置される検出部７０ｂとでなる。被検出部７０ａと検出部７０ｂは軸方向に対向して近接配置されるものであっても良い。ここでは、各角度センサ３６として、磁気エンコーダまたはレゾルバが用いられる。モータ６の回転制御は上記モータコントロール部２９（図２，５，８）により行われる。なお、インホイールモータ装置８のモータ電流の配線や各種センサ系，指令系の配線は、モータハウジング７２等に設けられたコネクタ９９により纏めて行われる。 The motor 6 is provided with an angle sensor 36 that detects a relative rotation angle between the motor stator 73 and the motor rotor 75. The angle sensor 36 detects and outputs a signal representing a relative rotation angle between the motor stator 73 and the motor rotor 75, and an angle calculation circuit 71 that calculates an angle from the signal output from the angle sensor body 70. And have. The angle sensor main body 70 includes a detected portion 70a provided on the outer peripheral surface of the rotation output shaft 74, and a detecting portion 70b provided in the motor housing 72 and disposed in close proximity to the detected portion 70a, for example, in the radial direction. Become. The detected portion 70a and the detecting portion 70b may be arranged close to each other in the axial direction. Here, a magnetic encoder or a resolver is used as each angle sensor 36. The rotation control of the motor 6 is performed by the motor control unit 29 (FIGS. 2, 5, and 8). Note that the motor current wiring of the in-wheel motor device 8 and various sensor system and command system wiring are collectively performed by a connector 99 provided in the motor housing 72 or the like.

図１３は、図１，図２の車輪回転数検出器２４の一例を示す。この車輪回転数検出器２４は、車輪用軸受４における内方部材５２の外周に設けられた磁気エンコーダ２４ａと、この磁気エンコーダ２４ａに対向して外方部材５１に設けられた磁気センサ２４ｂとでなる。磁気エンコーダ２４ａは、円周方向に磁極Ｎ，Ｓを交互に着磁したリング状の部材である。この例では、回転センサ２４は両列の転動体５５，５５間に配置しているが、車輪用軸受４の端部に設置しても良い。 FIG. 13 shows an example of the wheel rotational speed detector 24 shown in FIGS. The wheel rotational speed detector 24 includes a magnetic encoder 24a provided on the outer periphery of the inner member 52 in the wheel bearing 4, and a magnetic sensor 24b provided on the outer member 51 so as to face the magnetic encoder 24a. Become. The magnetic encoder 24a is a ring-shaped member in which magnetic poles N and S are alternately magnetized in the circumferential direction. In this example, the rotation sensor 24 is disposed between both rows of rolling elements 55, 55, but may be installed at the end of the wheel bearing 4.

なお、上記実施形態および参考提案例では、後輪の２輪を個別にモータ駆動する駆動輪とした４輪の電気自動車に適用した場合につき説明したが、この発明のモータ駆動装置を適用する電気自動車は、前輪の２輪をそれぞれ個別にモータ駆動するものや、４輪ともモータ駆動するもの、あるいは１台のモータで駆動する電気自動車にも適用することができる。 In the above-described embodiment and the reference proposal example, the description has been given of the case where the present invention is applied to a four-wheeled electric vehicle in which two rear wheels are individually driven by a motor. However, the electric motor to which the motor driving device of the present invention is applied. The automobile can also be applied to an automobile in which two front wheels are individually motor-driven, an automobile in which all four wheels are motor-driven , or an electric automobile driven by a single motor.

１…車体
２，３…車輪
４…車輪用軸受
６…モータ
７…減速機
８…インホイールモータ装置
２０…モータ駆動装置
２１…ＥＣＵ
２２…インバータ装置
２４…車輪回転数検出器
２８…パワー回路部
２９…モータコントロール部
３１…インバータ
３２…ＰＷＭドライバ
３６…モータ角度検出器
３５…電流検出手段
３８…基本駆動制御部
３９…指令電流演算部
４６…センサレス角度検出手段
４６ａ…位相推定部
４６ｂ…比較部
４６ｃ…補正量記憶・補正部
４７…センサ故障判別センサ切替部
４８…センサ故障判別手段
４９…センサ切替え手段
１０２…始動時ロータ角度割出手段
１０３…電圧検出手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle body 2, 3 ... Wheel 4 ... Wheel bearing 6 ... Motor 7 ... Reduction gear 8 ... In-wheel motor device 20 ... Motor drive device 21 ... ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 22 ... Inverter device 24 ... Wheel rotation speed detector 28 ... Power circuit part 29 ... Motor control part 31 ... Inverter 32 ... PWM driver 36 ... Motor angle detector 35 ... Current detection means 38 ... Basic drive control part 39 ... Command electric current calculation Unit 46 ... sensorless angle detection means 46a ... phase estimation part 46b ... comparison part 46c ... correction amount storage / correction part 47 ... sensor failure determination sensor switching part 48 ... sensor failure determination means 49 ... sensor switching means 102 ... rotor angle division at startup Output means 103 ... Voltage detection means

Claims

In a motor drive device including a basic drive control unit that controls a motor for driving a wheel of an electric vehicle according to an angle detection value of a motor angle detector provided in the motor, according to a magnetic pole position,
A sensorless angle detecting means for performing estimation of the angle of the motor Tarota before SL motor without a sensor, the sensor failure determining means for determining a failure of the motor angle detector, when the sensor failure determining means has determined that a failure, the the control by the basic drive control unit, the place of the angular value detected by the motor angle detector, and a sensor switching means to perform using the angles of the motor Taro data you output of the sensorless angle detecting means,
The electric vehicle includes a plurality of the motors that independently drive a plurality of wheels,
Each motor is provided with the motor angle detector,
Before Symbol sensor failure determining means, a plurality of states in which the motor angle detector of at least one of the motor is determined to malfunction of said motor, provided with the motor angle detector this malfunction is determined healthy motors when starting the motors stop after stopping abnormal said motors is a motor, a motor having a motor angle detector which is not judged as a failure by the sensor failure determining means by rotation of the indexing angle of the motor Tarota abnormal back electromotive force or al aberrant said motor abnormal the motors obtained by rotating the motor, the basic driving control in the indexing angle motor driving apparatus comprising the starting rotor angle indexing means for causing the control by the department.

After controlling the basic drive control unit in the starting rotor angle indexing means, defined time or motor rotation angle since the time of startup, at the output to that the motor Taro other angles of the sensorless angle detector The motor drive device of Claim 1 which controls the said basic drive control part.