JPH0698590A - 車両用駆動電動機の温度保護装置 - Google Patents

車両用駆動電動機の温度保護装置

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JPH0698590A
JPH0698590A JP4246154A JP24615492A JPH0698590A JP H0698590 A JPH0698590 A JP H0698590A JP 4246154 A JP4246154 A JP 4246154A JP 24615492 A JP24615492 A JP 24615492A JP H0698590 A JPH0698590 A JP H0698590A
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JP
Japan
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electric motor
vehicle
temperature
motor
value
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JP4246154A
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English (en)
Inventor
Fumio Tajima
文男 田島
Shoichi Kawamata
昭一 川又
Osamu Koizumi
小泉  修
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
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    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】小形軽量の駆動電動機を達成できる車両用特に
電気自動車用駆動電動機の温度保護装置を提供する。 【構成】電動機の温度を測定する温度測定手段と、温度
の変動の累積,履歴,サイクル等の値を記録する記録手
段と、前記の値を基準値と比較する比較手段と、上記比
較した結果に基づいて電動機の性能を制限する電動機性
能制限手段とを備える。 【効果】電動機を小型軽量とすることができる。生産性
の悪い、高価な絶縁材料の使用無しで高温の運転が可能
となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は車両用駆動電動機の温度
保護装置に係り、特に電気自動車駆動用電動機として好
適な電気自動車用駆動電動機の温度保護装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電気自動車の駆動電動機は小型軽量特に
小型軽量であることが求められる。このことは逆に同一
体格での出力向上が求められる。電動機の出力を制限す
るものは磁気的設計から決まるものと冷却から決まるも
のがあり、現状では特に冷却による熱的な限界によって
その小型軽量化が決まっているのが実情である。
【0003】一方、電動機は一般産業用と同じ設計によ
って製作されているが、電気自動車としての使用時間は
一般産業用に比較してはるかに短いものである。この点
から、電気自動車としては特有の熱的な取扱をする必要
が有り、これによって、小型軽量の電気自動車用電動機
を提供することができる。一般に従来の電気自動車用電
動機は特公昭61−48359 号公報に示されているように電
動機に温度センサを備え、この温度検出値の値によって
内蔵ファンをオン,オフすることで電動機のシステム全
体の効率向上を図ると共に電動機を小型軽量化してい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来方
式では単に温度検出値の値によって内蔵ファンをオン,
オフすることのみで電動機の使用時間のサイクルにあわ
せた熱的な限界設計までは行っておらず、従って、電動
機の体格をいたずらに大きくしてしまう欠点が有った。
また、高温に耐えうる絶縁材料を使用することによって
いたずらに、電動機の生産性の低下,価格の上昇を来す
欠点が有った。
【0005】本発明の目的は、小型軽量で、電気自動車
として最適な車両用駆動電動機を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、車輪と機械的に接続して車両を駆動する車両用駆
動電動機とその電動機の駆動力を制御する制御装置とを
備えた車両駆動装置で、電動機の温度を測定する温度測
定手段と、温度の累積,サイクル等の値を記録する記録
手段と、前記の値を基準値と比較する比較手段と、上記
比較した結果に基づいて電動機の性能を制限する電動機
性能制限手段もしくは表示手段とを備える。
【0007】あるいは、車輪と機械的に接続して車両を
駆動する車両用駆動電動機とその電動機の駆動力を制御
する制御装置とを備えた車両駆動装置で、電動機の温度
を測定する温度測定手段と、前記温度測定値を基準値と
比較する比較手段と、上記比較した結果に基づいて電動
機の性能を制限する電動機性能制限手段とを備え、かつ
前記基準値を駆動用電動機に使用した絶縁材料の等級で
規定される値より大きく選定する。
【0008】
【作用】電動機の使用絶縁材料は使用状況のヒートサイ
クルによって劣化の程度が決まる。これを、車両用駆動
電動機としての全期間で管理し、その能力に応じた電動
機特性を出させることによって、電動機を小型軽量とす
ることができる。また、電動機の性能を制限する電動機
性能制限手段の動作レベルとして、駆動用電動機に使用
した絶縁材料の等級で規定される値より大きく選定する
ことで、生産性の悪い、高価な絶縁材料の使用無しで高
温の運転が可能となり、電動機を小型軽量とすることが
できる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【0010】図1は本発明にかかわる車両用駆動電動機
の温度保護装置を示す。
【0011】図において、本発明は、車輪1と機械的に
接続して車両(図示せず)を駆動する車両駆動用電動機
Mと、車両駆動用電動機Mに取り付けられた回転センサ
Sや必要によっては電流センサ(図示せず)からの信号
によって車両駆動用電動機Mの駆動力を制御する制御装
置6と、車両駆動用電動機Mに取り付けらた温度測定手
段TS、この温度データから温度の累積,サイクル等の
値としてデータを記録する記録手段2と、これを基準値
3とを比較する比較手段4と、この比較した結果に基づ
いて電動機の性能を制限する電動機性能制限手段5とを
備えた構成である。
【0012】ここで、車両用駆動電動機は直流機でも交
流機でも良く、また交流機の中で同期機でも誘導電動機
でも良いが、最も温度の高いところを検出できることか
ら交流機が特に効果的である。したがって、車両駆動用
電動機Mの駆動力を制御する制御装置6としては、交流
機の場合にはインバータが、直流機の場合にはチョッパ
が使用される。一方、車両駆動用電動機Mに取り付けら
た温度測定手段TSとしては、一般には熱電対が最も扱
いやすく、特にAD(アナログ−デジタル)変換器によ
って制御装置6の一部を構成するマイクロコンピュータ
内に取り込む方式とする。ここで、熱電対は最も温度上
昇の高い電機子巻線(図示せず)の近くに置く構成が望
ましく、車両駆動用電動機Mの電機子巻線と一緒に車両
駆動用電動機Mの固定子鉄心のスロット内に収納するの
が最適である。また、温度データから温度の累積,サイ
クル等の値としてデータを記録する記録手段2と、これ
を基準値3とを比較する比較手段4と、この比較した結
果に基づいて電動機の性能を制限する電動機性能制限手
段5とは制御装置6の一部を構成するマイクロコンピュ
ータのソフトの処理でできる。
【0013】図2は本発明の動作説明図を示す。
【0014】車両駆動用電動機Mの電機子巻線を固定子
鉄心のスロット内に収納する時に絶縁材料によって電機
子巻線を固定子鉄心と絶縁する。電動機Mの最高使用温
度によってY種(最高使用温度90度),A種(同10
5度),E種(同120度),B種(同130度),F種
(同155度),H種(同180度),C種(同180度
以上)と分類され、これによって使用する絶縁材料も異
なっている。
【0015】また電機子巻線自体もエナメル線を使用す
る場合には電動機Mの使用温度の範囲によって絶縁被覆
が変わり、E種以下ではPEW線、それ以上ではIMW
やAIW等が使用される。
【0016】図2は、これらの絶縁材料の使用温度と寿
命の関係を示したもので縦軸はログスケール、横軸はリ
ニヤスケールで一般に表示でき、これは絶縁材料によっ
て異なるものであり、次式で表わせる。
【0017】 Log(L)=a/T−b …(1) ここで、L:寿命(時間)、T:使用温度、a,b:材
料によって決まる定数車両用駆動電動機が一般の産業用
電動機と異なる点は自動車用ではその使用時間が極端に
短い点に有る。例えば電気自動車の走行距離を10万K
m,平均時速を40Km/hとすると約2500時間と
非常に短い時間となる。従って、この絶縁材料の熱寿命
を管理することによって電動機を小型軽量とし、電気自
動車の一充電走行距離の増加させ、あるいはよりやすい
絶縁材料の使用によって安価な駆動電動機を提供でき、
電気自動車の普及が加速できると考える。
【0018】図において、車両用駆動電動機Mの最も熱
的に弱い絶縁材料の特性を取上げ、その基準の温度をT
Sとするとその時の寿命は図よりTSと計算できる。
【0019】一般の運転状態は常にTsの温度では無い
ために運転状態の温度の寿命を基準の温度の寿命に換算
して用いる方式を取る。
【0020】図3には本発明の車両用電動機の温度保護
装置として、温度データから温度の変動の累積,サイク
ル等の値としてデータを記録する記録手段2と、これを
基準値3とを比較する比較手段4と、この比較した結果
に基づいて電動機の性能を制限する電動機性能制限手段
5とを制御装置6の一部を構成するマイクロコンピュー
タのソフトの処理で行った例について示す。
【0021】ここで、は車両駆動用電動機Mに取り付
けらた温度測定手段TSによって電動機の温度をマイク
ロコンピュータに取り込むステップを示す。では温度
上昇値が一定値以下であればこの温度保護装置の処理を
バイパスさせるためのものである。は経過時間の積算
を行うところで、ここでは標準温度のTsにおける寿命
に換算して経過時間の積算する。この値より残りの寿命
が算出できる。ではこの残りの寿命がこれまでの走行
距離に対して十分であるかどうか、基準値と比較する。
この値が基準値以下であれば車両の性能を下げる機構を
働かせる必要は無い。はこの値が基準値以上である場
合の処理で温度のリミッタ値を下げる。これによって、
例えば電動機の電流リミッタ値を下げることにより、温
度の上昇を抑える。このことは必然的に車両の走行性能
を下げることになる。
【0022】上記は本発明の一例を示したもので、ここ
で、の経過時間の積算は上記の方法の他に例えば温度
が一定値以上に上昇した回数をカウントすることでも良
く、寿命に換算しない温度の積算値でも良いことは言う
までもないことである。また、前述の基準値は単に走行
距離×寿命時間/標準走行距離で出した値で良い。ここ
で、標準走行距離は車両が新車から廃車になるまでの走
行距離をさす。
【0023】また、は経過時間の積算を行うところ
で、この値の格納は不揮発性のメモリを使用することが
望ましい。例えば車両の車検,修理等によってバッテリ
を外した場合にもその値を記憶しておく必要が有るから
である。ここで電動機性能制限手段は表示のみでも良
く、この場合には、表示によって修理工場で電流リミッ
タの制限等適切な処理を行えば良い。
【0024】図4は本発明の他の実施例を示す。
【0025】図において、本発明は、車輪1と機械的に
接続して車両を駆動する車両駆動用電動機Mと、車両駆
動用電動機Mに取り付けられた回転センサSや必要によ
っては電流センサからの信号によって車両駆動用電動機
Mの駆動力を制御する制御装置6と、車両駆動用電動機
Mに取り付けらた温度測定手段TSと、これを基準値3
とを比較する比較手段4と、この比較した結果に基づい
て電動機の性能を制限する電動機性能制限手段5とを備
えた構成をもち、かつ前記基準値3を車両駆動用電動機
に使用した絶縁材料の等級で規定される値より大きく選
定したことに特徴がある。とくに、前記した絶縁材料の
等級よりも約10%以上おおきく設定することによって
電動機の小型軽量化,生産性の向上に大きく寄与でき
る。
【0026】例えば、電動機としてF種(最高使用温度
155度)の絶縁を施し、温度のリミッタとしては例え
ば250度等に設定する。これによって電動機の出力の
大きいところでの運転が可能となる。このことは逆に電
動機を小型化できることを示している。この場合、トリ
ップ回数のカウントする機構を設け、それによって温度
レベルを下げることをすれば電動機の故障を防ぐことが
できる。なお、ここで前述のように温度による絶縁材料
の寿命を計算しながら、上記の標準値の設定を変えてい
くことによってより本発明の効果がさらに発揮できる。
【0027】
【発明の効果】車輪と機械的に接続して車両を駆動する
車両用駆動電動機とその電動機の駆動力を制御する制御
装置とを備えた車両駆動装置で、電動機の温度を測定す
る温度測定手段と、温度の変動の累積,サイクル等の値
を記録する記録手段と、前記の値を基準値と比較する比
較手段と、上記比較した結果に基づいて電動機の性能を
制限する電動機性能制限手段あるいは表示手段とを備え
る、あるいは、車輪と機械的に接続して車両を駆動する
車両用駆動電動機とその電動機の駆動力を制御する制御
装置とを備えた車両駆動装置で、電動機の温度を測定す
る温度測定手段と、前記温度測定値を基準値と比較する
比較手段と、上記比較した結果に基づいて電動機の性能
を制限する電動機性能制限手段とを備え、かつ前記基準
値を駆動用電動機に使用した絶縁材料の等級で規定され
る値より大きく選定する。
【0028】以上の構成により、熱的な履歴を車両用駆
動電動機としての全期間で管理し、その能力に応じた電
動機特性を制限することによって、電動機を小型軽量と
することができる。また、電動機の性能を制限する電動
機性能制限手段の動作レベルとして、駆動用電動機に使
用した絶縁材料の等級で規定される値より大きく選定す
ることで、生産性の悪い、高価な絶縁材料の使用無しで
高温の運転が可能となり、電動機を小型軽量とすること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の車両用駆動電動機の温度保護装置の概
念図。
【図2】本発明に用いられる絶縁材料の寿命特性図。
【図3】本発明の温度保護装置のフローチャート。
【図4】本発明の他の実施例における車両用駆動電動機
の温度保護装置の概念図。
【符号の説明】
1…車輪、2…温度データ記録手段、3…基準値、4…
比較手段、5…電動機の性能制限手段、6…インバー
タ、M…電動機、S…回転センサ、TS…温度測定手
段。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車輪と機械的に連結されて車両を駆動する
    車両用駆動電動機と、その電動機の駆動力を制御する制
    御装置とを備えた車両駆動装置において、前記電動機の
    温度を測定する温度測定手段と、該温度の累積値、サイ
    クル等の値を記録する記録手段と、前記値を基準値と比
    較する比較手段と、上記比較した結果に基づいて電動機
    の性能を制限する電動機性能制限手段を備えたことを特
    徴とする車両用駆動電動機の温度保護装置。
  2. 【請求項2】車輪と機械的に連結されて車両を駆動する
    車両用駆動電動機と、その電動機の駆動力を制御する制
    御装置とを備えた車両駆動装置において、前記電動機の
    温度を測定する温度測定手段と、前記温度測定値を基準
    値と比較する比較手段と、上記比較した結果に基づいて
    電動機の性能を制限する電動機性能制限手段とを備え、
    かつ前記基準値を駆動用電動機に使用した絶縁材料の等
    級で規定される値より大きく選定したことを特徴とする
    車両用駆動電動機の温度保護装置。
JP4246154A 1992-09-16 1992-09-16 車両用駆動電動機の温度保護装置 Pending JPH0698590A (ja)

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