JP7081465B2 - インホイールモータ搭載車両 - Google Patents

Description

本発明は、インホイールモータ搭載車両に関する。

特許文献１には、駆動装置のケースのブレーキと対向する面およびホイールのリム側と対向する面に、腐食を防ぐためにアルマイト加工処理を施した技術が開示されている。

特開２０１３－２２１５７９号公報

インホイールモータにおいては、駆動装置の発熱を外部に放熱して、駆動装置を十分に冷却する必要がある。しかしながら、上述した従来技術においては、アルマイト加工処理がされている側に存在するブレーキやホイールは熱容量が小さい。そのため、駆動装置の発熱を放熱しても熱の移動が生じにくく、インホイールモータのケースの冷却が十分にできない可能性があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、インホイールモータのケースを効果的に冷却できるインホイールモータ搭載車両を提供することにある。

上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係るインホイールモータ搭載車両は、車輪に駆動力を出力するモータ、および前記モータを収容して表面の少なくとも一部に高放射率の表面処理が施されたケースを有するインホイールモータと、前記インホイールモータが設置されたホイールと、前記ホイールを囲うホイールハウスと、を備えたインホイールモータ搭載車両であって、前記ケースにおける前記表面処理が施された部分は、前記ホイールハウスとの対向面の少なくとも一部であることを特徴とする。

本発明に係るインホイールモータ搭載車両によれば、インホイールモータのケースの熱を熱容量が大きいホイールハウスに放射させることができるので、インホイールモータのケースを効果的に冷却することが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態によるインホイールモータを搭載した車両の構成を模式的に示す図である。 図２は、本発明の一実施形態によるインホイールモータおよび車輪の構成を示す断面図である。 図３は、本発明の一実施形態によるインホイールモータおよび車輪の構成を示す車体側から見た側面図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の一実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する一実施形態によって限定されるものではない。

まず、本発明の一実施形態によるインホイールモータ搭載車両について説明する。図１は、この一実施形態によるインホイールモータを搭載した車両の構成を模式的に示す図である。

図１に示すように、車両Ｖｅは、バッテリ４、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５、アクセルペダル開度センサ６、ブレーキペダルセンサ７、モータドライバ８、ブレーキアクチュエータ９、制駆動力発生機構である４つのインホイールモータ１０、４つのサスペンション機構１９、ブレーキ機構を構成する４つのブレーキディスク１３およびブレーキキャリパ２０、および４つの車輪２１を備える。

車輪２１は、それぞれ独立したサスペンション機構１９を介して車両Ｖｅの車体に懸架されている。車輪２１のホイール１４の内部には、インホイールモータ１０がそれぞれ設けられている。インホイールモータ１０は、それぞれの車輪２１に設けられ、車輪２１に対して他と独立して駆動力または制動力（以下、回生制動力という）を発生させる。インホイールモータ１０は、例えばブラシレスモータなどによって構成され、モータドライバ８を介して蓄電装置であるバッテリ４に接続されている。なお、インホイールモータ１０を、４輪のうちの駆動輪となる２つの車輪２１にのみ設けることも可能である。

車両Ｖｅの各部は、制御手段としてのＥＣＵ５により制御される。ＥＣＵ５は、物理的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）およびインターフェースなどを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路である。ＥＣＵ５は、ＲＡＭに入力されたデータおよびあらかじめＲＯＭなどに記憶されているデータを使用して演算を行い、その演算結果を指令信号として出力する。ＥＣＵ５の各機能は、ＲＯＭに保持されるプログラムをＲＡＭにロードしてＣＰＵで実行することで、ＣＰＵの制御に基づいて車両Ｖｅ内の各種装置を動作させるとともに、記録部としてのＲＡＭやＲＯＭにおけるデータの読み出しおよびＲＡＭへの書き込みを行うことで実現される。

アクセルペダル開度センサ６は、ドライバが操作するアクセルペダルの開度を検出して、ＥＣＵ５に出力する。ブレーキペダルセンサ７は、ドライバが操作するブレーキペダルの踏力を検出してＥＣＵ５に出力する。モータドライバ８は、例えばインバータであり、バッテリ４から供給される直流電力を交流電力に変換し、その交流電力を各インホイールモータ１０に供給する。これにより、各インホイールモータ１０が駆動制御され、車輪２１に対して駆動力を付与する。インホイールモータ１０に電力を供給して駆動トルクを発生させる動作のことを力行という。インホイールモータ１０は発電機としても機能し、車輪２１の回転エネルギーにより発電した電力を、モータドライバ８を介してバッテリ４に回生することができる。インホイールモータ１０の発電により発生する制動トルクは、車輪２１に対して回生制動力を付与する。

摩擦制動機構であるブレーキ機構は、ブレーキディスク１３およびブレーキキャリパ２０がそれぞれの車輪２１に設けられて構成される。ブレーキ機構によって車輪２１に対して摩擦制動力を付与できる。ブレーキ機構を構成するブレーキキャリパ２０は、例えばディスクブレーキなどから構成され、ブレーキアクチュエータ９に接続されている。ブレーキアクチュエータ９は、図示省略したマスタシリンダから圧送される油圧によって、ブレーキキャリパ２０からブレーキディスク１３に対して、摩擦制動力を発生させる。

サスペンション機構１９は、例えばショックアブソーバを内蔵したストラット、コイルスプリング、およびサスペンションアームなどから構成されるストラット型サスペンションが用いられる。なお、サスペンション機構１９として、コイルスプリング、ショックアブソーバ、および上下のサスペンションアームなどから構成されるウィッシュボーン型サスペンションなどを用いてもよい。

次に、以上のように構成された車両Ｖｅの車輪２１に設けられるインホイールモータについて説明する。図２は、この一実施形態によるインホイールモータおよび車輪の構成を示す断面図である。図３は、この一実施形態によるインホイールモータおよび車輪の構成を示す車体側から見た側面図である。

図２に示すように、インホイールモータ１０は、ロータ軸１０ａの外周面に連結されたロータ１０ｂの外周に、エアギャップ（図示せず）を隔ててステータ１０ｃが設けられて構成される。ロータ軸１０ａはロータ１０ｂと一体に回転可能に構成されている。ステータ１０ｃは、コイル（図示せず）が巻き付けられ、ケース１５に固定されている。モータを構成するロータ１０ｂおよびステータ１０ｃは、ケース１５に収容されている。ロータ１０ｂの長手方向におけるインホイールモータ１０のケース１５の内壁との間には、ロータ軸１０ａと連結したギヤ１０ｄが設けられている。ギヤ１０ｄは、ロータ軸１０ａの軸方向においてロータ１０ｂと隔てて設けられている。ギヤ１０ｄは、減速ギヤ機構１１の回転ギヤと噛み合って、ロータ軸１０ａの回転をハブ１２に伝達する。

図２および図３に示すように、ホイール１４は円筒形状を有する。ホイール１４の外周部のホイールリム１４ａにタイヤが装着されて車輪２１が構成される。車輪２１は、ホイールハウス１６の内側に収納可能に構成される。ホイール１４は、車両Ｖｅの外方（図２中、右方）に位置して、インホイールモータ１０のハブ１２によってブレーキディスク１３と同軸に固定されている。これにより、ハブ１２、ブレーキディスク１３、およびホイール１４は一体に回転可能に構成され、インホイールモータ１０がホイール１４に設置される。ケース１５とブレーキディスク１３との間には、ダストカバー１８が設けられている。ブレーキディスク１３の外周の部分におけるダストカバー１８の外方に、ブレーキディスク１３に対して摩擦制動力を発生させる、ブレーキキャリパ２０が配置されている。ここで、ケース１５およびホイールリム１４ａは例えばアルミ合金からなる。

インホイールモータ１０のケース１５とホイールハウス１６との互いの対向面における少なくとも一部にそれぞれ、放射率を向上する表面処理である高放射率塗料１７が塗布されている。これにより、ケース１５とホイールハウス１６との互いの対向面における少なくとも一部にそれぞれ、高放射率の表面処理として黒色アルマイト加工処理が施されている。なお、ホイールハウス１６のケース１５との対向面には、黒色アルマイト加工処理を施さなくてもよい。同様に、ケース１５とサスペンションアーム１９ａとの互いの対向面における少なくとも一部にそれぞれ、高放射率塗料１７が塗布され、高放射率の表面処理として黒色アルマイト加工処理が施されている。

ここで、黒色アルマイト加工処理（陽極酸化処理）とは、アルミニウム（Ａｌ）を陽極で電解処理することによって、Ａｌの酸化物である酸化皮膜を生成する表面処理である。アルマイト加工処理が施された部分の表面には微小な孔が存在し、この微小な孔に黒色の染料が注入されることによって黒色アルマイトになる。放射率に関しては、Ａｌの部分が０．０５であるのに対して、黒色アルマイト加工処理を施した部分は、０．９５に向上する。なお、高放射率の表面処理は、黒色アルマイト加工処理に限定されず、白色アルマイト加工処理などの他のアルマイト加工処理、絶縁電着塗装、またはポリイミド系放熱電着塗装などを採用してもよい。

従来、インホイールモータ１０はホイールハウス１６内に存在するため、車両Ｖｅのボデー（図示せず）が風を遮断するため、インホイールモータ１０から空気への熱伝達が少ない。また、ケース１５がアルミ合金からなるため、放射率が低く、熱放射による冷却効果が小さい。そのため、インホイールモータ１０や減速ギヤ機構１１などからの放熱量が十分に得られず、インホイールモータ１０の負荷が高くなると、発熱量が大きくなって温度が上昇することによって過熱が生じる可能性がある。

これに対し、上述した一実施形態によれば、インホイールモータ１０の出力が大きい場合、ロータ１０ｂおよびステータ１０ｃから構成されるモータや、減速ギヤ機構１１などの減速機において発生する熱が大きくなるため、ケース１５の内部の温度が上昇する。ケース１５の内部の温度の上昇によってケース１５自体の温度が上昇すると、塗装面においては放射率が高くなることから、温度の低いホイールハウス１６やサスペンションアーム１９ａに対して、放射による熱の移動が生じる。これにより、インホイールモータ１０の過熱を抑制できる。

（変形例）
なお、上述した一実施形態の変形例として、ケース１５の表面に対向するホイールリム１４ａの内周面の少なくとも一部に、さらに黒色アルマイト加工処理を施してもよい。この際、ケース１５におけるブレーキディスク１３との対向面、およびホイールリム１４ａの内周面におけるブレーキディスク１３の外周面と対向する部分には、黒色アルマイト加工処理を施さない。

これに対し、変形例によればさらに、ケース１５の熱は、黒色アルマイト加工処理を施した部分からの放射によってホイールリム１４ａに伝達するため、車両Ｖｅのボデーによって風が遮断されても放熱量を向上できる。ケース１５の熱が伝熱するホイールリム１４ａは、ケース１５に比して表面積が大きく熱容量も大きいことから、放熱を安定して行うことができる。また、ホイールリム１４ａの内周面におけるブレーキディスク１３の外周面と対向する部分に黒色アルマイト加工処理を施していないため、ブレーキディスク１３からの伝熱が少なくなる。これにより、ホイールリム１４ａにおける温度の上昇が小さいため、インホイールモータ１０が発熱する熱を多く吸収できる。

インホイールモータ１０の出力が大きい場合、ロータ１０ｂやステータ１０ｃなどの構成部品や、減速ギヤ機構１１などの減速機において発生する熱が大きくなって、ケース１５の内部の温度が上昇してケース１５自体の温度も上昇する。これに対し、黒色アルマイト加工処理を施した高放射率塗料１７の塗布面は放射率が高いことから、温度の低いホイール１４に向かって放射による熱の移動が発生し、インホイールモータ１０の過熱を抑制できる。

また、ブレーキをかけるとブレーキディスク１３の温度が上昇するが、ダストカバー１８によってインホイールモータ１０への放射伝熱を遮断できる。この際、ダストカバー１８の温度は上昇するが、ケース１５のダストカバー１８との対向面は、黒色アルマイト加工処理が施されていないことから放射率が低くなり、ダストカバー１８からの放射によるケース１５への伝熱を低減できる。さらに、ホイールリム１４ａの内周面における、ブレーキディスク１３の外周面と対向する部分には、黒色アルマイト加工処理を施していないため、ブレーキディスク１３の外周面に対抗するホイールリム１４ａの内周面の部分は、ブレーキディスク１３からの伝熱が少なく、温度の上昇も低くなる。これにより、ホイールリム１４ａによって、インホイールモータ１０から放射される熱を多く吸収できる。

以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。

上述した一実施形態においては、インホイールモータ１０を４つの車輪２１に設けているが、駆動輪となる車輪２１にのみ設けるようにしてもよい。

１０ インホイールモータ
１０ａ ロータ軸
１０ｂ ロータ
１０ｃ ステータ
１０ｄ ギヤ
１１ 減速ギヤ機構
１２ ハブ
１３ ブレーキディスク
１４ ホイール
１４ａ ホイールリム
１５ ケース
１６ ホイールハウス
１７ 高放射率塗料
１８ ダストカバー
１９ａ サスペンションアーム
２０ ブレーキキャリパ
２１ 車輪

Claims (5)

1. 車輪に駆動力を出力するモータ、および前記モータを収容して表面の少なくとも一部に高放射率の表面処理が施されたケースを有するインホイールモータと、
   前記インホイールモータが設置されたホイールと、
   前記ホイールを囲うホイールハウスと、を備えたインホイールモータ搭載車両であって、
   前記ケースにおける前記ホイールハウスとの対向面の少なくとも一部、および前記ホイールハウスにおける前記ケースとの対向面の少なくとも一部に前記表面処理が施されている
   ことを特徴するインホイールモータ搭載車両。
2. 前記車輪は、サスペンション機構を介して車体に懸架され、
   前記サスペンション機構が備えるサスペンションアームの前記ケースとの対向面の少なくとも一部に前記表面処理が施されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のインホイールモータ搭載車両。
3. 前記ホイールの外周部のホイールリムにおける前記ケースの表面に対向する内周面の少なくとも一部に、前記表面処理が施されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のインホイールモータ搭載車両。
4. 前記車輪に、ブレーキディスクを有するブレーキ機構が設けられ、
   前記ケースの表面および前記ホイールリムの内周面における、前記ブレーキディスクの外周面と対向する部分には、前記表面処理が施されていない
   ことを特徴とする請求項３に記載のインホイールモータ搭載車両。
5. 前記表面処理は、アルマイト加工処理、絶縁電着塗装、またはポリイミド系放熱電着塗装である
   ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のインホイールモータ搭載車両。
   

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