JPH07163003A

JPH07163003A - 電気自動車

Info

Publication number: JPH07163003A
Application number: JP5302990A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Takagi; 邦彦高城; Kazunari Yamakoshi; 一成山越
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1993-12-02
Filing date: 1993-12-02
Publication date: 1995-06-23

Abstract

(57)【要約】【構成】ブラシレスＤＣモータを動力源とする電気自
動車において、変速比信号とブラシレスＤＣモータがモ
ータ駆動回路に発信する回転子位置信号との入力より車
軸回転数信号を出力する車軸回転数検出装置を備え、検
出した車軸回転よりスピードメータとトリップメータと
オドメータとを駆動する。【効果】駆動源のブラシレスＤＣモータがモータ回転数
を検出するセンサー機能を兼ねるので、車体を軽量化す
ることができる。また、車軸回転数を非接触で検出する
ため動力損失をなくすことができる。その結果、スピー
ドメータとトリップメータとオドメータを装備しながら
一充電走行距離をのばした電気自動車を得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ブラシレスＤＣモータ
を動力源とする電気自動車に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車は、ガソリンに比べエネルギ
ー密度の低い蓄電池をエネルギー源とするためエネルギ
ーを動力に変換する効率に敏感な自動車である。そのた
め、電気自動車は、なるべく車体重量や動力損失を減ら
すように設計する必要がある。しかしながら、電気自動
車だからといって車両の履歴情報や運転中の車両状態を
表す情報を削除できないため、電気自動車にもスピード
メータやオドメータやトリップメータが付けられている
ことが多い。これらのメータを表示するには車軸の回転
数を検出する必要がある。

【０００３】従来の電気自動車の車軸回転数検出装置
は、車軸に歯車を取付け車軸の回転をフレキシブルシャ
フトに伝える構造になっていた。そしてスピードメータ
は、フレキシブルシャフトの回転を電気的なパルスに変
換し、そのパルスでステッピングモータを駆動しメータ
指針を動かすようになっていた。また、トリップメータ
やオドメータは、前記フレキシブルシャフトの回転を減
速し、ドラム形のメータを駆動するようになっていた。
その際、フレキシブルシャフトの一回転で進む車両の距
離とメータが表示する数値とが合うように、減速比が設
計してあった。

【０００４】その他に、車軸の回転数を検出する車軸回
転数検出装置に、直流発電機を使う方法もあった。直流
発電機は、回転軸が歯車などで車軸と同期して回転する
よう構成され、車軸の回転数に応じた直流電流を発電す
るようになっていた。そしてスピードメータは、コイル
式の電磁メータを使用し発電された直流電流により指針
を動かすようになっていた。また、トリップメータやオ
ドメータは、直流モータと歯車を使用し、ドラム型カウ
ンタを駆動するようになっていた。その際、車軸の一回
転で進む車両の距離とメータが表示する数値とが合うよ
うに、歯車の減速比が設計してあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の電気自動車で
は、車軸の回転数を検出するために車軸に歯車を取り付
けフレキシブルシャフトや発電機を回転させるため、そ
の部分で動力損失を起こし一充電走行距離が短くなると
いう課題があった。また、車軸に歯車を取り付けたり発
電機やフレキシブルシャフトを搭載するので部品点数が
多くなり車体が重くなり、一充電走行距離が短くなると
いう課題があった。

【０００６】そこで、本発明は、ブラシレスＤＣモータ
を動力源とする電気自動車において、動力損失を少なく
し、車体を軽量化することにより、一充電走行距離を延
長した電気自動車を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、ブラシレスＤＣモータを動力源とする
電気自動車において、変速比信号とブラシレスＤＣモー
タがモータ駆動回路に発信する回転子位置信号との入力
より車軸回転数信号を出力する車軸回転数検出装置と、
前記車軸回転数信号の入力より車両スピードを表示する
スピードメータと、前記車軸回転数信号の入力より車両
走行距離を表示するトリップメータとオドメータとを備
えたことを特徴とする。

【０００８】

【実施例】本発明は、動力源のブラシレスＤＣモータに
深く関わっているため、まず本発明で使用したブラシレ
スＤＣモータについて説明する。

【０００９】図２はブラシレスＤＣモータの縦断面図で
ある。ブラシレスＤＣモータ１は、ボルト２２によって
締結された一対のハウジング部材２３、２４を有し、こ
のハウジング部材２３、２４は軸受け２５、２６によっ
てシャフト２７を回転自在に支承している。シャフト２
７には回転子２８が焼きばめされ、非磁性体でできた永
久磁石脱落防止の円盤３４、３５が、回転子２８の両側
に圧入で固定されている。回転子２８の周りには電機子
２９が配置され、この電機子２９はハウジング部材２
３、２４によって挟持されている。そして、回転子位置
信号発生器３６が、回転子２８の端面と対向し所定の距
離だけ離れて、ハウジング部材２３に固着されている。

【００１０】電機子２９は、電機子コア３０に、絶縁紙
等で電気絶縁を施した後、Ｕ、Ｖ、Ｗの３相のコイル３
１を巻装し、各相の一端をスター結線してできている。
また、電機子コア３０は、厚さ０．５ｍｍのケイ素鋼板
を、回転子を内包する円形の穴とコイルを巻装するスロ
ットをもつ形状に打ち抜き、それを所定の長さまで積層
してできている。

【００１１】回転子２８は、回転子コア３２に永久磁石
３３を挿入してできている。回転子コア３２の形状を図
３で説明する。図３は回転子２８の端面部を示してい
る。回転子コア３２は、厚さ０．５ｍｍのケイ素鋼板
を、中心にシャフト２７を通すための穴と、互いに９０
°の角度をなして半径方向外方に突出した磁極片３２ａ
と、その基部に矩形状のスロットとを持つ形状に打ち抜
き、それを所定の長さまで積層してできている。永久磁
石３３は、平板形状の希土類磁石で、回転子コア３２の
スロット内に、隣合う磁極でＮＳが反転するように挿入
されている。

【００１２】再び図２に戻り、回転子位置信号発生器３
６の説明をする。まず、ブラシレスＤＣモータに回転子
位置信号発生器が必要な理由を説明する。回転子は、コ
イルに通電した電流により電機子に発生した磁極と、回
転子の永久磁石による磁極との間の引力と反発力により
回る。この回転を持続させるには、回転子にトルクが常
に働くよう、回転子の位置に合わせてコイルの通電相を
切り替え電機子の磁極を回転させなくてはならない。ブ
ラシレスＤＣモータは、この通電相の切り替えを、モー
タ駆動回路にあるパワートランジスタのＯＮ／ＯＦＦで
行っている。そこで、回転子の磁極の位置を常にモータ
駆動回路に発信するために、回転子位置信号発生器が必
要になる。

【００１３】本実施例の回転子位置信号発生器３６は、
６０°間隔に配置された３個の磁気センサー３７と、そ
の磁気センサー３７が検出した信号を外部に送る電気信
号用導線からなる。磁気センサーには具体的にはホール
ＩＣを使用した。ホールＩＣとは、Ｎ極を検出すると＋
５ｖ、Ｓ極を検出すると０ｖを出力する磁気センサーで
ある。そして磁気センサー３７は、その上面が回転子端
面に対し約３ｍｍ離れて対向している。従って、回転子
２８が回ると、磁気センサー３７は回転子２８の端面に
対して相対的に移動することになる。その軌道を、図３
の仮想線Ａ、Ａ’で示す。

【００１４】この回転子２８には、永久磁石３３のＮ極
から放出され、回転子端面で回転子の外側に漏れた後、
再び永久磁石３３のＳ極へ吸収される磁束が存在する。
そこで、磁気センサーの軌道Ａ、Ａ’を、一部が磁極片
３２ａの外側かつ永久磁石３３からあまり離れないよう
に設定すると、軌道上の漏れ磁束が作る回転子端面に対
して法線方向の磁界の分布を、正弦波にすることができ
る。回転子中心から永久磁石までの最短距離を１７．３
ｍｍ、永久磁石の厚みを２．６ｍｍ、磁気センサーの軌
道半径を２３ｍｍとし、その磁界分布をホール素子で測
定した結果を、図４（ａ）に示す。ホールＩＣ３７がこ
の磁界を検出して出力する回転子位置信号は、１８０°
（電気角）おきに＋５ｖ、０ｖを繰り返す方形波で、図
４（ｂ）に示す。方形波が１２０°（電気角）の位相差
で３個あるのは、前述した通りホールＩＣが３個あるた
めである。また、本実施例のブラシレスＤＣモータは回
転子の磁極数が４なので、回転子の１回転は、ホールＩ
Ｃ出力の２周期に相当する。

【００１５】本実施例で動力源にしたブラシレスＤＣモ
ータは、ホールＩＣが、回転子の端面で回転子の外側に
漏れた磁束を検出し、回転子位置信号を発生すること
で、従来シャフトに取り付けていた回転子位置検出用の
永久磁石を削除してある。また、一般にブラシレスＤＣ
モータは、コイル磁界により回転子磁束が回転方向に曲
げられ転流タイミングがずれるため、モータ効率が悪化
するが、本実施例のモータは、ホールＩＣが回転子端面
で回転子の外側に漏れた磁束を検出するので、回転子端
面で回転方向に曲げられた後の磁束を検出することがで
き、転流タイミングのずれがなく出力範囲全域で効率が
向上している。

【００１６】では次に本発明の電気自動車について説明
する。本発明の電気自動車が装備した車軸回転数検出装
置の構成図を、図１に示す。まず、ブラシレスＤＣモー
タ１がモータ駆動回路に発信している回転子位置信号１
１の１つと、変速比信号１２を車軸回転数検出装置２に
入力する。車軸回転数検出装置２は、周波数カウンター
５と演算装置６とで構成され、回転子位置信号１１は周
波数カウンター５に入力され、変速比信号１２は演算装
置６に入力される。

【００１７】周波数カウンター５は、一定時間に回転子
位置信号の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジの
数をカウントし、回転子位置信号１１の周波数を測定す
る。前述したように、ブラシレスＤＣモータの回転数
は、回転子位置信号の周波数の磁極対数倍になるので、
回転子位置信号の周波数を磁極対数で除算すると、ブラ
シレスＤＣモータの回転数がわかる。

【００１８】演算装置６はマイクロコンピュータを使用
した。マイクロコンピュータでは、周波数カウンターで
測定したブラシレスＤＣモータの回転数と、変速比信号
１２から受けとる変速比とを受け取り、ブラシレスＤＣ
モータの回転数を変速比で除算して車軸回転数を求め、
その結果を車軸回転数信号１３として出力する。

【００１９】スピードメータ３は、車軸回転数信号１３
を入力すると車両速度を表示する装置である。スピード
メータ３は、速度演算装置７と速度表示装置８で構成さ
れる。速度演算装置７は、演算装置６と同じマイクロコ
ンピュータを使用した。マイクロコンピュータでは入力
した車軸回転数信号１３に、タイヤの周長を掛け合わせ
て車両の時速を演算し、出力する。速度表示装置８は、
速度演算装置７の出力で液晶パネルを駆動し速度に応じ
た数字を表示する。その他、速度表示装置８について
は、速度演算装置７の出力でＬＥＤを駆動しＬＥＤの指
示値で速度を表示する装置にしたり、速度演算装置７の
出力を電流値に変換し、電磁式アナログメータで車両速
度を表示する装置にすることもできる。

【００２０】オドメータとトリップメータ４は、車軸回
転数信号１３を入力すると走行距離を表示する装置であ
る。トリップメータにはリセットボタンが付いており、
運転者がそのボタンを押すことで、自由に表示を０に戻
すことができる。オドメータとトリップメータ４は、走
行距離演算装置９と走行距離表示装置１０で構成され
る。走行距離演算装置７は、演算装置６と同じマイクロ
コンピュータを使用した。マイクロコンピュータでは入
力した車軸回転数信号１３にタイヤの周長を掛け合わ
せ、車両の走行距離を演算し出力する。走行距離表示装
置１０は、走行距離演算装置９の出力でステッピングモ
ータを駆動しドラム型カウンタを動かして表示する。

【００２１】最後に、本発明の電気自動車は、４輪車に
限らず２輪車や３輪車等の自動車も含むことを記してお
く。

【００２２】以上のように、ブラシレスＤＣモータを動
力源とする電気自動車は、変速比信号とブラシレスＤＣ
モータがモータ駆動回路に発信する回転子位置信号との
入力より車軸回転数信号を出力する車軸回転数検出装置
を備えることで、駆動源のブラシレスＤＣモータがモー
タ回転数を検出するセンサー機能を兼ね、車体を軽量化
することができる。また車軸回転数を非接触で検出する
ため動力損失をなくすことができる。その結果、一充電
走行距離をのばした電気自動車を得ることができる。

【００２３】また、前記車軸回転数信号の入力より車両
スピードを表示するスピードメータを備えることで、運
転者が車両スピードを知ることができる。

【００２４】また、前記車軸回転数信号の入力より車両
走行距離を表示するトリップメータとオドメータとを備
えることで、運転者が車両の走行距離と積算走行距離と
を知ることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上本発明のように、ブラシレスＤＣモ
ータを動力源とする電気自動車が、変速比信号とブラシ
レスＤＣモータがモータ駆動回路に発信する回転子位置
信号との入力より車軸回転数信号を出力する車軸回転数
検出装置を備えると、駆動源のブラシレスＤＣモータが
モータ回転数を検出するセンサー機能を兼ね、車体を軽
量化することができる。また車軸回転数を非接触で検出
するため動力損失をなくすことができる。その結果、一
充電走行距離をのばした電気自動車を得ることができ
る。

【００２６】また、前記車軸回転数信号の入力より車両
スピード表示するスピードメータを備えることで、運転
者が車両スピードを知ることができる。

【００２７】また、車軸回転数信号の入力より車両走行
距離を表示するトリップメータとオドメータとを備える
ことで、運転者が車両の走行距離と積算走行距離とを知
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で装備した車軸回転数検出装置の構成
図。

【図２】本発明で駆動源にしたブラシレスＤＣモータの
縦断面図。

【図３】本発明で駆動源にしたブラシレスＤＣモータの
回転子端面図。

【図４】本発明で駆動源にしたブラシレスＤＣモータの
回転子位置信号図。

【符号の説明】

１ブラシレスＤＣモータ２車軸回転数検出装置３スピードメータ４オドメータ、トリップメータ５周波数カウンター１１回転子位置信号１２変速比信号１３車軸回転数信号２８回転子３３永久磁石３７磁気センサー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ブラシレスＤＣモータを動力源とする電
気自動車において、変速比信号とブラシレスＤＣモータ
がモータ駆動回路に発信する回転子位置信号との入力よ
り車軸回転数信号を出力する車軸回転数検出装置を備え
たことを特徴とする電気自動車。
【請求項２】車軸回転数信号の入力より車両スピード
を表示するスピードメータを備えたことを特徴とする、
請求項１記載の電気自動車。
【請求項３】車軸回転数信号の入力より車両走行距離
を表示するトリップメータとオドメータとを備えたこと
を特徴とする、請求項１記載の電気自動車。