JPH10304695A - ホイールモータ搭載車輌 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ホイールモータ毎の電源部品等を共通化でき
るホイールモータ搭載車輌を提供すること。 【解決手段】 このホイールモータ搭載車輌は、車輪を
懸架するサスペンションのバネ下に車輪毎に必要に応じ
て設けられた車輪駆動用のホイールモータを複数個備え
たホイールモータ搭載車輌であって、車体に配置された
電源から複数のホイールモータに至る各電源配線の長さ
を互いに等しくしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車輪を懸架するサ
スペンションのバネ下に前記車輪毎に必要に応じて設け
られた車輪駆動用のホイールモータを複数個備えたホイ
ールモータ搭載車輌に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ホイールモータは、車輪を電気モータで
駆動する場合の駆動効率を上げるために提案されたもの
である。一般的なホイールモータは、モータの全部また
は一部が車輪のホイール内に収納されているため、モー
タロータの回転駆動力が直接的に車輪に伝達され、駆動
力伝達経路でのエネルギロスが少ない。このような利点
を有するホイールモータは、電気自動車の駆動輪として
用いたり、通常のエンジン駆動型車輌の従動輪に設け、
非常時の代替駆動力あるいは姿勢制御等のために用いる
ことが考えられている。

【０００３】特開平５−１７６４１８号公報にはこのよ
うなホイールモータを搭載した電気自動車の制御装置の
発明が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この従来技術の電気自
動車およびその制御装置では、電源からホイールモータ
に至る電源配線のインピーダンスについては何ら考察さ
れていないため、ホイールモータの微妙な制御が困難で
あった。たとえば、左右従動輪のそれぞれに同一のホイ
ールモータを設けた車輌において、制御部が左右のホイ
ールモータに対して同一の回転動力を出力させるべく電
源をコントロールしても、電源配線のインピーダンスが
左右で異なっているとその左右のホイールモータの実際
の出力に差が生じてしまうという問題があった。これを
解消するためには、電源側でホイールモータ毎の調整が
必要であり、ホイールモータ毎の電源部品の共通化が困
難であった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のホイールモータ
搭載車輌はこのような問題を解決するものであり、車輪
を懸架するサスペンションのバネ下に車輪毎に必要に応
じて設けられた車輪駆動用のホイールモータを複数個備
えたホイールモータ搭載車輌において、車体に配置され
た電源から複数のホイールモータに至る各電源配線の長
さを互いに等しくしたことを特徴とする。

【０００６】電源からホイールモータに至る電源配線の
インピーダンスが等しくなるので、電源を構成する部品
要素たとえばホイールモータ毎に設けられたインバータ
などを共通化することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態である
ホイールモータ搭載車輌の構成を示すシステム図であ
る。この車輌は前輪３、４が主たる動力源であるガソリ
ンエンジン１１で回転駆動する前輪エンジン駆動方式の
自動車であり、後輪の左右輪７、９にそれぞれホイール
モータ１５、１７が後付けで設けられている。

【０００８】エンジン１１は通常のガソリンエンジン車
に搭載されたものと同様に、スロットルバルブ１３の開
度調整等により出力制御されるものであり、スロットル
バルブ１３の開度は、アクセルペダル操作に応じた電子
制御燃料噴射装置（ＥＦＩ）の電子制御ユニット（ＥＣ
Ｕ）２７からの指令により制御される。

【０００９】ホイールモータ１５および１７の駆動力は
補助的に用いられるものであり、たとえば、登り坂走行
の際の補助動力として用いられたり、旋回時の姿勢制御
に用いられたりする。このようなホイールモータ１５お
よび１６は、サスペンションアームに取り付けられた車
輪支持体に、すなわち、車輪を懸架するサスペンション
のバネ下に、車輪７、９と共に取り付けられており、ホ
イールモータ１５および１６のそれぞれの回転軸と車輪
７、９のそれぞれのアクスルハブとが同軸で一体に回転
する。ホイールモータ１５および１７は、ホイールモー
タの電子制御ユニット（ＥＣＵ）３１からの電力供給に
より駆動し、制御される。ホイールモータＥＣＵ３１
は、車輌制御部３３およびインバータ部３５を備える。
インバータ部３５は左側のホイールモータ１５に電力を
供給する左用インバータ３９と、右側のホイールモータ
１７に電力を供給する右用インバータ４１とを備え、コ
ネクタ３６、信号配線３７Ｌ、３７Ｒおよびコネクタ３
８を介して車輌制御部３３に接続されている。

【００１０】車輌制御部３３は、ブレーキの動作を制御
するアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）の電子制
御ユニット（ＥＣＵ）２９およびＥＦＩのＥＣＵ２７と
それぞれコネクタ７３および７１を介してコネクタ結合
している。また、車輌制御部３３は、各種センサ類とコ
ネクタ６７を介してコネクタ結合している。

【００１１】各種センサ類としては、操舵輪である前輪
の舵角を検出する舵角センサ５３、アクセルペダルの踏
み込み量を検出するアクセルセンサ５５、ブレーキペダ
ルが踏まれているか否かを検出するブレーキセンサ５
７、エンジン駆動系のトランスミッションのギヤシフト
ポジションを検出するシフトポジションスイッチ５９、
車輌の旋回角速度を検出するヨーレートセンサ６１、車
輌の左右方向の加速度を検出する横加速度センサ６３、
車輌の前後方向の加速度を検出する前後加速度センサ６
５、パーキングブレーキのオンオフ状態を検出するＰＫ
Ｂセンサ７７、前後左右の４つの車輪の速度をそれぞれ
独立に検出する車輪速度センサ１９、２１、２３、２４
等がある。

【００１２】インバータ部３５はコネクタ６９および７
９によりＤＣ／ＤＣコンバータ４３とコネクタ結合して
おり、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３はコネクタ８１を介し
て１２ボルト（Ｖ）の電圧を持つバッテリー４５にコネ
クタ結合している。また、インバータ部３５はコネクタ
６９および給電線８３および８５を介してホイールモー
タ１５および１７にコネクタ結合している。

【００１３】ここで、図２を用いてホイールモータ１５
および１７の電源系統を説明する。ホイールモータ１５
および１７は、１２Ｖのバッテリ４５からの電力供給に
より駆動されるのであるが、途中にＤＣ／ＤＣコンバー
タ４３およびインバータ３９および４１が介在してい
る。ＤＣ／ＤＣコンバータ４３は１２Ｖの直流電圧を２
００Ｖの直流電圧に昇圧する昇圧型チョッパ回路であ
り、チョークコイル９５、高速半導体スイッチを備えた
チョップ部９３およびコンデンサ９１を備えている。

【００１４】ＤＣ／ＤＣコンバータ４３の出力側には、
コネクタ７９を介して２つのインバータ３９および４１
が並列に接続されている。インバータ３９および４１
は、２００Ｖの電圧の単相直流電力を半導体素子のスイ
ッチング作用を利用して３相交流電力に変換する回路で
あり、ホイールモータ１５および１７に出力される３相
交流電力の周波数や電流値等は、車輌制御部３３から信
号配線３７Ｌ、３７Ｒを介してそれぞれ対応するインバ
ータ３９、４１に与えられる制御信号に基づいて制御さ
れる。なお、リレー９７はバッテリー４５をＤＣ／ＤＣ
コンバータ４３に接続する際の安全性を確保するために
設けられている。

【００１５】車輌制御部３３は、予め設定されたアルゴ
リズムに従って車輪速度センサ２３、２５やアクセルセ
ンサ５５をはじめとする各種センサからの出力に基づい
てインバータ３９、４１の出力を調整してホイールモー
タ１５および１７の駆動を制御する。

【００１６】ホイールモータ１５および１７をどのよう
に駆動制御するかは、その車輌に対する設計思想に基づ
いて車輌制御部３３のアルゴリズムを決めればよい。た
とえば、上り坂走行の際に主たる駆動力である前輪駆動
力をアシストするために用いる場合には、アクセルセン
サ５５、シフトポジションスイッチ５９、車輪速度セン
サ１９、２１、２３、２５等の出力から坂道走行である
ことを検出したときにそのときの車輪速度に応じた速度
で回転させるような制御を行えばよい。

【００１７】また、エンジントラブルが発生した際の代
替動力として用いることも可能であり、さらに、旋回走
行時の姿勢制御のために利用することも可能である。

【００１８】このように構成された本実施形態のホイー
ルモータ搭載車輌は、つぎのような優れた構造上の特徴
を有する。

【００１９】図３は図１の中のホイールモータ１５およ
び１７とインバータ部３５との接続およびこれらのアー
ス線接続を示す図である。ホイールモータ１５および１
７からみればインバータ部３５は電源となり、ホイール
モータ１５とインバータ３９を結ぶ電源配線８３と、ホ
イールモータ１７とインバータ４１を結ぶ電源配線８５
とは互いに長さが等しい。このようにすると、左右の電
源配線８３および８５のインピーダンスが等しくなり、
左右のインバータ３９と４１に同じものを用いることが
できる。換言すると、電源配線８３と８５の長さに差が
ある場合には、それに伴うインピーダンスの差を考慮し
て左右のインバータ３９と４１を調整する必要があり、
インバータ３９および４１の交換に煩雑な処理を要する
ことになる。特に、本実施形態のホイールモータＥＣＵ
３１は、インバータ部３５と車輌制御部３３とがコネク
タ結合しており、この点でも相互に独立して交換容易が
構造となっているため、左右インバータの調整が不要な
ことによる交換容易性は一層有効である。また、ホイー
ルモータとインバータとを結ぶ電源配線８３、８５自体
を左右で共通化することができ、製造コストの低減に有
効である。

【００２０】つぎに、ホイールモータ１５および１７と
インバータ部３５とのアース線接続について説明する。
ノイズ対策の観点から、ホイールモータ１５および１７
の筐体とインバータ部３５の筐体とを等電位にしてフレ
ームグランドを強化する必要がある。インバータ部３５
は車体１に配置されているためその筐体のアース線は他
の一般的な電装部品と同様に車体１に接続される。一
方、ホイールモータ１５および１７は、それぞれサスペ
ンションアーム１０１および１０３の先に取り付けられ
ている。サスペンションアーム１０１および１０３は車
体１に対してブッシュと呼ばれる防振ゴムを備えた部品
を介して連結されているため、車体１とは電気的に絶縁
されている。そこで、この実施形態の車輌では、サスペ
ンションアーム１０１および１０３と車体１とを配線１
０５および１０７によって電気的に接続し、ホイールモ
ータ１５および１７の筐体とインバータ部３５の筐体と
を同電位にしている。これにより、ノイズの発生を防止
できる。

【００２１】図１に示すように、車輌制御部３３とイン
バータ３９および４１とを接続する信号配線３７Ｌおよ
び３７Ｒは、それぞれ二重接続となっている。すなわ
ち、車輌制御部３３側の端子とインバータ３９および４
１側の端子とがそれぞれ２本の信号線で接続されてい
る。そのため、各端子間において、２本の信号線のいず
れか一方に断線が発生しても他方の信号線によって正常
動作が可能である。なお、信号配線３７Ｌおよび３７Ｒ
の断線を検出できるようにしておき、断線検出時に異常
表示をすることが望ましい。

【００２２】また、インバータ部３５には冷却用のダク
トを設けることが望ましい。水冷式の冷却装置と比較す
ると、冷却水供給ポンプ、ラジエター、冷却水供給ホー
ス等が不要であり、これらの部品要素のためのスペース
を確保する必要がない。

【００２３】車輌制御部３３、インバータ部３５、ＤＣ
／ＤＣコンバータ４３は、それぞれの単位でユニット化
してあり、上述したように各ユニット間をコネクタ結合
してあるので、異常が発生した場合にはその部位のユニ
ットのみを交換でき、保守が容易である。

【００２４】ＤＣ／ＤＣコンバータ４３には、その入力
側にチョークコイル９５が設けられているので、ＤＣ／
ＤＣコンバータ４３とバッテリー４５を接続する瞬間に
おいても大電流がＤＣ／ＤＣコンバータ４３に流れ込む
ことがない。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のホイール
モータ搭載車輌によれば、車体に配置された電源から複
数のホイールモータに至る各電源配線の長さを互いに等
しくしたので、電源からホイールモータに至る電源配線
のインピーダンスが等しくなる。そのため、電源を構成
する部品要素たとえば各ホイールモータ毎に対応して設
けられたインバータなどを共通化することができ、イン
バータの交換作業等が容易となる。また、電源配線自身
も共通化できるため、コスト低減にも有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるホイールモータ搭載
車輌の構成を示すシステム図。

【図２】ホイールモータ１５および１７の電源系統を示
す配線図。

【図３】図１の中のホイールモータ１５および１７とイ
ンバータ部３５との接続およびアース線接続を示した構
成図。

【符号の説明】

１…車体、３、５、７、９…車輪、１５、１７…ホイー
ルモータ、３１…ホイールモータＥＣＵ、３３…車輌制
御部、３５…インバータ部、３９、４１…インバータ、
３６、６７、６９、７１、７３…コネクタ、３７Ｌ、３
７Ｒ…信号配線、４３…ＤＣ／ＤＣコンバータ、４５…
バッテリ、８３、８５…電源配線、１０１、１０３…サ
スペンションアーム、１０５、１０７…配線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 勝田 隆之 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車輪を懸架するサスペンションのバネ下
   に前記車輪毎に必要に応じて設けられた車輪駆動用のホ
   イールモータを複数個備えたホイールモータ搭載車輌に
   おいて、 車体に配置された電源から前記複数のホイールモータに
   至る各電源配線の長さを互いに等しくしたことを特徴と
   するホイールモータ搭載車輌。
2. 【請求項２】 前記電源のアース線を車体に接続すると
   共に、前記ホイールモータのアース線を前記サスペンシ
   ョンのアームに接続し、前記車体と前記アームを電気的
   に導通させたことを特徴とする請求項１に記載のホイー
   ルモータ搭載車輌。