JP2006345677A - Vehicle drive unit by motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気自動車やハイブリッド電気自動車、および燃料電池自動車等の、モータを駆動力源として使用する車両の駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive device for a vehicle using a motor as a drive force source, such as an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, and a fuel cell vehicle.
電気自動車やハイブリッド電気自動車などの車両を駆動する手段としてモータが使用されている。その駆動方式において、動力伝達系でのエネルギ損失を小さくすることを目的として、インホイールモータを搭載した特許第２７９０４６２号公報の技術や、ディファレンシャルギアを廃止して左右のドライブシャフトにモータを取付ける技術が知られている。
各輪に備えられたモータやインバータをまとめてシステムとして考えると、モータやインバータのエネルギ効率が低い動作領域を使用して走行する場合に、システム全体の効率（以下、システム効率）が低下するという問題がある。例えば、図１に示すようなエネルギ効率特性をもつモータを備えた車両を２５［ｋｍ／ｈ］で走行させる場合、低駆動力の領域でモータを動作する動作点Ａではエネルギ効率が０．３、高駆動力の領域でモータを動作する動作点Ｂではエネルギ効率が０．６５となる。このように、同一の車速であっても、動作点を適切に選択しなければ、モータ毎のエネルギ効率が低くなり、システム効率も悪くなる。尚、図１におけるエネルギ効率特性は、モータ回転数とモータトルクとを、各々車速と駆動力とに換算して図示している。 Considering the motor and inverter provided on each wheel together as a system, the overall system efficiency (hereinafter referred to as system efficiency) is reduced when the vehicle is driven using an operating region where the energy efficiency of the motor or inverter is low. There's a problem. For example, when a vehicle having a motor having energy efficiency characteristics as shown in FIG. 1 is driven at 25 [km / h], the energy efficiency is 0.3 at the operating point A where the motor is operated in a low driving force region. The energy efficiency is 0.65 at the operating point B where the motor is operated in the high driving force region. As described above, even if the vehicle speed is the same, unless the operating point is appropriately selected, the energy efficiency of each motor is lowered, and the system efficiency is also deteriorated. The energy efficiency characteristics in FIG. 1 are shown by converting the motor speed and motor torque into vehicle speed and driving force, respectively.
本発明はこれらの点に鑑み、複数のモータのトルク配分を制御することによって、車両駆動装置のシステム効率を向上することを目的とする。 In view of these points, an object of the present invention is to improve system efficiency of a vehicle drive device by controlling torque distribution of a plurality of motors.
上記課題を解決するために請求項１に記載の発明は、駆動輪と、前記駆動輪に伝達されるトルクを発生する複数個のモータと、前記複数個のモータが発生するトルクの配分を制御するモータ制御手段とを備え、前記モータ制御手段が、前記複数個のモータのトルク配分を制御することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 controls drive wheels, a plurality of motors that generate torque transmitted to the drive wheels, and distribution of torques generated by the plurality of motors. Motor control means for controlling the torque distribution of the plurality of motors.
これにより、複数個のモータに均等のトルクを配分する場合に比べ、車両駆動装置の動作効率、すなわちシステム効率を向上することができる。例えば、車両の前後駆動輪それぞれに駆動モータが備えられている場合、車両前部の駆動モータをエネルギ効率が非常に良いトルク領域で使用し、車両後部の駆動モータをエネルギ効率が悪いトルク領域で使用することが可能となり、車両の全駆動モータをエネルギ効率が少し悪いトルク領域で使用する場合に比べ、車両全体の動作効率を向上することができる。 Thereby, compared with the case where equal torque is distributed to a plurality of motors, the operation efficiency of the vehicle drive device, that is, the system efficiency can be improved. For example, if each of the front and rear drive wheels of the vehicle has a drive motor, the drive motor at the front of the vehicle is used in a torque region where the energy efficiency is very good, and the drive motor at the rear of the vehicle is used in a torque region where the energy efficiency is poor. It becomes possible to use this, and the operation efficiency of the entire vehicle can be improved as compared with the case where all the drive motors of the vehicle are used in a torque region where the energy efficiency is slightly poor.
請求項２に記載の発明は、前記モータ制御手段は、前記複数個のモータの少なくとも１つに接続されたインバータを用いて前記複数個のモータのトルク配分を制御することを特徴とする。
The invention described in
これにより、モータ制御手段がインバータを用いて、複数個のモータへ駆動トルクを配分することができる。例えば、四輪それぞれにモータとインバータが備えられ、モータ制御手段がマイコンである四輪駆動車の車両駆動装置の場合、マイコンから各インバータにそれぞれのモータを駆動するためのインバータ制御信号を出力し、各インバータからモータ制御信号、例えばＰＷＭ信号を各モータに対して出力可能である。 Thereby, the motor control means can distribute drive torque to a plurality of motors using an inverter. For example, in the case of a vehicle drive device for a four-wheel drive vehicle in which a motor and an inverter are provided for each of the four wheels and the motor control means is a microcomputer, an inverter control signal for driving each motor is output from the microcomputer to each inverter. A motor control signal such as a PWM signal can be output from each inverter to each motor.
請求項３に記載の発明は、前記複数個のモータと駆動輪との間に備えられた少なくとも１つ以上のクラッチと、前記クラッチを制御するクラッチ制御手段とを備え、前記クラッチ制御手段が前記クラッチを制御することを特徴とする。
The invention according to
クラッチを切断することで、無負荷時におけるモータの機械的な損失を無くすことができるため、車両駆動装置の動作効率を請求項１の構成に比べさらに向上できる。なお、例えば、モータの無負荷状態とは、請求項１の効果によって一部のモータにトルクが発生されていない状態、すなわち一部の駆動輪が従輪となっている場合があげられる。
By disconnecting the clutch, it is possible to eliminate the mechanical loss of the motor when there is no load, so that the operation efficiency of the vehicle drive device can be further improved as compared with the configuration of the first aspect. For example, the no-load state of the motor includes a state where torque is not generated in some motors due to the effect of
請求項４に記載の発明は、前記複数個のモータと駆動輪との間に備えられた少なくとも１つ以上の変速機と、前記変速機を制御する変速機制御手段とを備え、前記変速機制御手段が前記変速機を制御することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the transmission includes at least one transmission provided between the plurality of motors and driving wheels, and transmission control means for controlling the transmission. The control means controls the transmission.
このように、変速機を備えることで、各モータをエネルギ効率が良いトルク領域で動作することができる。例えば、６個の駆動輪に６個のモータを備える車両において、６個のモータそれぞれの動作特性が異なるとする。全駆動輪は同一の回転数で回転する必要があるため、変速機を備えず６個のモータの動作特性が異なる場合には、必ずしも全モータがエネルギ効率の良いトルク領域で動作できるとは限らない。しかし、各駆動輪と各モータとの間にそれぞれ変速機を備えた構成であれば、変速機により各モータを各モータそれぞれのエネルギ効率が良いトルク領域で動作させながら、駆動輪の回転数を一定にすることができる。これにより、請求項１の構成に比べて、さらに動作効率を高めることができる、
請求項５に記載の発明は、前記モータ制御手段は、前記複数個のモータのうち少なくとも２つ以上の動作効率に基づき当該複数個のモータのトルク配分を制御することを特徴とする。
Thus, by providing the transmission, each motor can be operated in a torque region with good energy efficiency. For example, in a vehicle having six motors on six drive wheels, it is assumed that the operation characteristics of the six motors are different. Since all drive wheels need to rotate at the same number of revolutions, if there are no transmissions and the operating characteristics of the six motors are different, not all motors can always operate in an energy efficient torque range. Absent. However, if the transmission is provided with a transmission between each drive wheel and each motor, the rotational speed of the drive wheel can be adjusted while operating each motor in the torque region where each motor is energy efficient. Can be constant. Thereby, compared with the structure of
The invention according to
これにより、全モータに均一のトルク配分を行う場合に比べ、システム効率を向上可能である。 As a result, system efficiency can be improved as compared with the case where uniform torque distribution is performed for all motors.
請求項６に記載の発明は、前記モータ制御手段は、前記複数のモータ全体の動作効率に基づき、当該複数個のモータのトルク配分を制御することを特徴とする。
The invention described in
このように、システム効率を、全モータを含むシステムの効率として捉えることで、システム全体の動作効率を良好とするように、各モータへのトルクを配分することができる。 In this way, by considering the system efficiency as the efficiency of the system including all the motors, it is possible to distribute the torque to each motor so as to improve the operation efficiency of the entire system.
請求項７に記載の発明は、前記モータ制御手段は、前記複数のモータおよび前記インバータとを合計した動作効率に基づき、当該複数個のモータのトルク配分を制御することを特徴とする。 The invention according to claim 7 is characterized in that the motor control means controls the torque distribution of the plurality of motors based on the total operation efficiency of the plurality of motors and the inverter.
モータだけではなくインバータの動作効率をもシステム効率に含めることで、請求項１の構成に比べてより広い範囲の動作効率を良好とすることができる。 By including not only the motor but also the operating efficiency of the inverter in the system efficiency, the operating efficiency in a wider range can be improved as compared with the configuration of the first aspect.
請求項８に記載の発明は、前記複数のモータおよび前記インバータとを合計した動作効率に基づき、前記モータ制御手段が当該複数個のモータのトルク配分を制御する、またはおよび、前記クラッチ制御手段が前記クラッチを制御することを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, the motor control unit controls torque distribution of the plurality of motors based on an operation efficiency obtained by adding the plurality of motors and the inverter, or the clutch control unit The clutch is controlled.
これにより、無負荷のモータの機械的損失を無くすことができ、請求項７の構成に比べさらにシステム全体の動作効率を向上することができる。 Thereby, the mechanical loss of the unloaded motor can be eliminated, and the operation efficiency of the entire system can be further improved as compared with the configuration of the seventh aspect.
請求項９に記載の発明は、前記複数のモータおよび前記インバータとを合計した動作効率に基づき、前記モータ制御手段が当該複数個のモータのトルク配分を制御する、またはおよび、前記変速機制御手段が前記変速機を制御する。 According to a ninth aspect of the present invention, the motor control unit controls torque distribution of the plurality of motors based on an operating efficiency obtained by adding the plurality of motors and the inverter, or the transmission control unit. Controls the transmission.
システム効率に基づき変速機を制御することで、より広い動作領域でモータを動作することができる。例えば、変速機がＣＶＴのような無段階変速機構を備え、システム効率を最大とするようにこの変速機を制御するとしたら、各モータのエネルギ特性に合わせて、全駆動輪の回転速度を一定にしながらも、最もエネルギ効率が良いトルク領域でモータを駆動することができる。 By controlling the transmission based on the system efficiency, the motor can be operated in a wider operating range. For example, if the transmission is equipped with a continuously variable transmission mechanism such as CVT and this transmission is controlled so as to maximize the system efficiency, the rotational speeds of all the driving wheels are made constant according to the energy characteristics of each motor. However, it is possible to drive the motor in a torque region with the highest energy efficiency.
請求項１０に記載の発明は、前記モータ制御手段は、前記複数のモータ全体の動作損失に基づき、当該複数個のモータのトルク配分を制御することを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, the motor control unit controls torque distribution of the plurality of motors based on an operation loss of the plurality of motors as a whole.
請求項１１に記載の発明は、前記モータ制御手段は、前記複数のモータおよび前記インバータとを合計した動作損失に基づき、当該複数個のモータのトルク配分を制御することを特徴とする。
The invention described in
請求項１２に記載の発明は、前記複数のモータおよび前記インバータとを合計した動作損失に基づき、前記モータ制御手段が当該複数個のモータのトルク配分を制御する、またはおよび、前記クラッチ制御手段が前記クラッチを制御することを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, the motor control unit controls torque distribution of the plurality of motors based on a total operation loss of the plurality of motors and the inverter, or the clutch control unit includes: The clutch is controlled.
請求項１３に記載の発明は、前記複数のモータおよび前記インバータとを合計した動作損失に基づき、前記モータ制御手段が当該複数個のモータのトルク配分を制御する、またはおよび、前記変速機制御手段が前記変速機を制御することを特徴とする。 According to a thirteenth aspect of the present invention, the motor control unit controls torque distribution of the plurality of motors based on an operation loss obtained by adding the plurality of motors and the inverter, or the transmission control unit. Controls the transmission.
請求項１４に記載の発明は、前記複数個のモータの効率特性を記憶する記憶手段と、前記効率特性に基づき、前記複数個のモータの動作効率を推定する推定手段とを備え、前記モータ制御手段は、前記推定に基づいて前記複数個のモータのトルク配分を制御することを特徴とする。 The invention according to claim 14 includes storage means for storing efficiency characteristics of the plurality of motors, and estimation means for estimating operation efficiency of the plurality of motors based on the efficiency characteristics, The means controls torque distribution of the plurality of motors based on the estimation.
これにより、マイコンなどを用いたコントローラにより、車両駆動装置の動作効率を向上することができる。 Thereby, the operating efficiency of the vehicle drive device can be improved by a controller using a microcomputer or the like.
請求項１５に記載の発明は、前記複数個のモータおよび前記インバータを合わせた効率特性を記憶する記憶手段と、前記効率特性に基づき、前記複数個のモータおよび前記インバータを合わせた動作効率を推定する推定手段とを備え、前記モータ制御手段は、前記推定に基づいて前記複数個のモータのトルク配分を制御することを特徴とする。 According to a fifteenth aspect of the present invention, a storage means for storing an efficiency characteristic that combines the plurality of motors and the inverter, and an operating efficiency that combines the plurality of motors and the inverter are estimated based on the efficiency characteristics. And estimating means for controlling the torque distribution of the plurality of motors based on the estimation.
これにより、複数個のモータおよびインバータとをシステムとして捉えると、マイコンなどを用いたコントローラにより、システム全体の動作効率を最大とすることができる。 Accordingly, when a plurality of motors and inverters are regarded as a system, the operation efficiency of the entire system can be maximized by a controller using a microcomputer or the like.
請求項１６に記載の発明は、前記複数個のモータおよび前記インバータを合わせた効率特性を記憶する記憶手段と、前記効率特性に基づき、前記複数個のモータおよび前記インバータを合わせた動作効率を推定する推定手段とを備え、前記モータ制御手段が、前記推定に基づいて前記複数個のモータのトルク配分を制御するとともに、前記クラッチ制御手段が、前記推定に基づいて、前記クラッチを制御することを特徴とする。 According to a sixteenth aspect of the present invention, a storage means for storing efficiency characteristics combining the plurality of motors and the inverter, and an operating efficiency combining the plurality of motors and the inverter are estimated based on the efficiency characteristics. Estimating means for controlling the torque distribution of the plurality of motors based on the estimation, and the clutch control means controlling the clutch based on the estimation. Features.
これにより、マイコンなどを用いたコントローラにより、モータやクラッチを制御することができ、無負荷のモータの機械的損失を無くすことで、請求項１４の構成に比べさらにシステム全体の動作効率を向上することができる。 Thus, the motor and clutch can be controlled by a controller using a microcomputer or the like, and the mechanical loss of the no-load motor is eliminated, thereby further improving the operating efficiency of the entire system compared to the configuration of claim 14. be able to.
請求項１７に記載の発明は、前記複数個のモータおよび前記インバータを合わせた効率特性を記憶する記憶手段と、前記効率特性に基づき、前記複数個のモータおよび前記インバータを合わせた動作効率を推定する推定手段とを備え、前記モータ制御手段が、前記推定に基づいて前記複数個のモータのトルク配分を制御するとともに、前記変速機制御手段が、前記推定に基づいて、前記変速機を制御することを特徴とする。 According to a seventeenth aspect of the present invention, the storage means for storing the efficiency characteristics of the plurality of motors and the inverter combined, and the operating efficiency of the combination of the plurality of motors and the inverter is estimated based on the efficiency characteristics. And the motor control unit controls torque distribution of the plurality of motors based on the estimation, and the transmission control unit controls the transmission based on the estimation. It is characterized by that.
これにより、マイコンなどを用いたコントローラにより、モータや変速機を制御することができ、変速機によりモータをエネルギ特性が良いトルク領域で動作させることで、請求項１４の構成に比べさらにシステム全体の動作効率を向上することができる。 Accordingly, the motor and the transmission can be controlled by a controller using a microcomputer or the like. By operating the motor in a torque region with good energy characteristics by the transmission, the entire system can be further compared with the configuration of claim 14. The operating efficiency can be improved.
請求項１８に記載の発明は、前記複数個のモータの効率特性を記憶する記憶手段と、前記効率特性に基づき、前記複数個のモータの動作損失を推定する推定手段とを備え、前記モータ制御手段は、前記推定に基づいて前記複数個のモータのトルク配分を制御することを特徴とする。 The invention according to claim 18 comprises storage means for storing the efficiency characteristics of the plurality of motors, and estimation means for estimating operation losses of the plurality of motors based on the efficiency characteristics, The means controls torque distribution of the plurality of motors based on the estimation.
請求項１９に記載の発明は、前記複数個のモータおよび前記インバータを合わせた効率特性を記憶する記憶手段と、前記効率特性に基づき、前記複数個のモータおよび前記インバータを合わせた動作損失を推定する推定手段とを備え、前記モータ制御手段は、前記推定に基づいて前記複数個のモータのトルク配分を制御することを特徴とする。 According to a nineteenth aspect of the present invention, the storage means for storing the efficiency characteristic of the plurality of motors and the inverter combined, and the operation loss of the combination of the plurality of motors and the inverter are estimated based on the efficiency characteristic. And estimating means for controlling the torque distribution of the plurality of motors based on the estimation.
請求項２０に記載の発明は、前記複数個のモータおよび前記インバータを合わせた効率特性を記憶する記憶手段と、前記効率特性に基づき、前記複数個のモータおよび前記インバータを合わせた動作損失を推定する推定手段とを備え、前記モータ制御手段が、前記推定に基づいて前記複数個のモータのトルク配分を制御するとともに、前記クラッチ制御手段が、前記推定に基づいて、前記クラッチを制御することを特徴とする。 According to a twentieth aspect of the present invention, a storage means for storing efficiency characteristics combining the plurality of motors and the inverter, and an operating loss combining the plurality of motors and the inverter are estimated based on the efficiency characteristics. Estimating means for controlling the torque distribution of the plurality of motors based on the estimation, and the clutch control means controlling the clutch based on the estimation. Features.
請求項２１に記載の発明は、前記複数個のモータおよび前記インバータを合わせた効率特性を記憶する記憶手段と、前記効率特性に基づき、前記複数個のモータおよび前記インバータを合わせた動作損失を推定する推定手段とを備え、前記モータ制御手段が、前記推定に基づいて前記複数個のモータのトルク配分を制御するとともに、前記変速機制御手段が、前記推定に基づいて、前記変速機を制御することを特徴とする。 According to a twenty-first aspect of the present invention, a storage means for storing an efficiency characteristic that combines the plurality of motors and the inverter, and an operating loss that combines the plurality of motors and the inverter are estimated based on the efficiency characteristics. And the motor control unit controls torque distribution of the plurality of motors based on the estimation, and the transmission control unit controls the transmission based on the estimation. It is characterized by that.
請求項２２に記載の発明は、前記複数個のモータは、同じ特性を持つモータにより構成される第一グループと、前記第一グループには含まれないモータの中で、同じ特性を持つモータにより構成される第二グループとから構成されることを特徴とする。 According to a twenty-second aspect of the present invention, the plurality of motors includes a first group including motors having the same characteristics and a motor having the same characteristics among motors not included in the first group. It comprises the 2nd group comprised, It is characterized by the above-mentioned.
通常、駆動用に使用するモータは一部または全部が同一規格であることが多いため、このように同一特性を備えるモータをグループ化することで、動作効率が良好であるかどうかを判定する際の演算量を減らすことができる。 Normally, some or all of the motors used for driving are often of the same standard, so when determining whether operating efficiency is good by grouping motors with the same characteristics in this way. The amount of computation can be reduced.
請求項２３に記載の発明は、前記第一グループを構成するモータと、前記第二グループを構成するモータは互いに異なる定格出力であることを特徴とする。 The invention described in claim 23 is characterized in that the motors constituting the first group and the motors constituting the second group have different rated outputs.
このようにグループ毎の定格出力が異なったとしても、グループ毎にエネルギ効率が良いトルク領域でモータを動作させることで、全モータに均一のトルクを発生させる場合に比べシステム全体の動作効率を向上することができる。 Even if the rated output for each group differs, operating the motor in a torque region with good energy efficiency for each group improves the operating efficiency of the entire system compared to generating uniform torque for all motors. can do.
請求項２４に記載の発明は、前記第一グループを構成するモータと、前記第二グループを構成するモータは、動作効率またはおよび動作損失の特性が互いに異なることを特徴とする。 The invention described in claim 24 is characterized in that the motors constituting the first group and the motors constituting the second group are different from each other in operating efficiency or operating loss characteristics.
このようにグループ毎に動作特性が異なる場合であっても、全モータの動作効率に基づき各モータへのトルクを配分することで、システム効率を向上することができる。 As described above, even if the operation characteristics are different for each group, the system efficiency can be improved by distributing the torque to each motor based on the operation efficiency of all the motors.
請求項２５に記載の発明は、前記第一グループは車両前部の駆動輪を駆動するモータにより構成され、前記第二グループは車両後部の駆動輪を駆動するモータにより構成されることを特徴とする。 According to a twenty-fifth aspect of the present invention, the first group includes a motor that drives driving wheels at the front of the vehicle, and the second group includes a motor that drives driving wheels at the rear of the vehicle. To do.
このように車両前部および後部のモータをグループ化することで、動作効率が良好であるかどうかを判定する際の演算量を減らすことができる。例えば、前部の駆動輪２個がそれぞれに備えられた同一特性のモータにより駆動され、後部の駆動輪２個がドライブシャフトを介して１個のモータにより駆動される車両において、通常走行時は車両前部のモータ２個を駆動し、坂道発進時などにのみ前部モータに加えて車両後部のモータ１個を駆動するとする。この車両が、直進状態で坂道発進をするとき、第一クループに含まれる前部モータ２個は同一のトルクを発生する。このため、第一グループに含まれるモータそれぞれのエネルギ効率を考慮する必要はなく、前部モータ２個のうちどちらか片方のモータのエネルギ効率と、第二グループのモータのエネルギ効率のみを考慮すれば良い。これにより、３個のモータを使いながらも、２グループのモータのエネルギ効率を演算するため、演算量を削減することができる。 By grouping the motors at the front and rear of the vehicle in this way, it is possible to reduce the amount of calculation when determining whether or not the operation efficiency is good. For example, in a vehicle in which two front drive wheels are driven by motors of the same characteristics provided in each, and two rear drive wheels are driven by one motor via a drive shaft, It is assumed that two motors at the front of the vehicle are driven, and only one motor at the rear of the vehicle is driven in addition to the front motor only when starting on a slope. When this vehicle starts on a slope in a straight traveling state, the two front motors included in the first croup generate the same torque. Therefore, it is not necessary to consider the energy efficiency of each of the motors included in the first group, and only the energy efficiency of one of the two front motors and the energy efficiency of the motors of the second group should be considered. It ’s fine. As a result, while using three motors, the energy efficiency of the two groups of motors is calculated, so the amount of calculation can be reduced.
請求項２６に記載の発明は、前記第一グループは車両前部右側の駆動輪を駆動するモータと、車両後部左側の駆動輪を駆動するモータとにより構成され、
前記第二グループは車両前部左側の駆動輪を駆動するモータと、車両後部右側の駆動輪を駆動するモータとにより構成されることを特徴とする。
The invention according to claim 26 is configured such that the first group includes a motor that drives the driving wheel on the right side of the front part of the vehicle and a motor that drives the driving wheel on the left side of the rear part of the vehicle.
The second group includes a motor for driving the driving wheel on the left side of the front part of the vehicle and a motor for driving the driving wheel on the right side of the rear part of the vehicle.
このように、車両に対し対角線状の位置にあるモータをグループ化することで、車両がより旋回しやすいようにトルク配分を分配する機能を損なうことなく、動作効率が良好であるかどうかを判定する際の演算量を減らすことができる。 In this way, by grouping motors in diagonal positions with respect to the vehicle, it is determined whether the operation efficiency is good without impairing the function of distributing the torque distribution so that the vehicle can turn more easily. It is possible to reduce the amount of calculation when performing.
請求項２７に記載の発明は、前記モータの少なくとも１つはインホイールモータであることを特徴とする。 According to a twenty-seventh aspect of the present invention, at least one of the motors is an in-wheel motor.
インホイールモータを使用することで、シャフトやギアでのエネルギ効率の計測精度を上げることができる。これにより、正確なエネルギ効率に基づきモータへのトルク配分を決定することができるため、前述の各構成に比べさらにシステム効率を向上できる。 By using an in-wheel motor, the measurement accuracy of energy efficiency at the shaft and gear can be increased. As a result, torque distribution to the motor can be determined based on accurate energy efficiency, so that the system efficiency can be further improved as compared with the above-described configurations.
請求項２８に記載の発明は、第一駆動輪と、第二駆動輪と、前記第一駆動輪に駆動力を伝達する第一モータと、前記第二駆動輪に駆動力を伝達する第二モータと、モータ制御手段とを備え、前記モータ制御手段は、各駆動輪への駆動力を配分するために、前記第一モータおよび前記第二モータとによって出力されるトルクを制御することを特徴とする。 The invention according to claim 28 is a first drive wheel, a second drive wheel, a first motor for transmitting a drive force to the first drive wheel, and a second for transmitting a drive force to the second drive wheel. A motor and motor control means, wherein the motor control means controls torque output by the first motor and the second motor in order to distribute the driving force to each drive wheel. And
請求項２９に記載の発明は、複数の駆動輪と、各々の前記複数の駆動輪にトルクを伝達する複数個のモータを持ち、前記複数個のモータは、同じ特性を持つモータにより構成される第一グループと、前記第一グループには含まれないモータの中で、同じ特性を持つモータにより構成される第二グループとから構成されることを特徴とする。 The invention according to claim 29 has a plurality of drive wheels and a plurality of motors for transmitting torque to each of the plurality of drive wheels, and the plurality of motors are constituted by motors having the same characteristics. The motor is configured by a first group and a second group including motors having the same characteristics among the motors not included in the first group.
以下、実施例１から実施例６を用いて、本発明を実施するための最良の形態を述べる。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described using Examples 1 to 6.
〔実施例１〕
図２から図６を用いて実施例１について説明する。
[Example 1]
Example 1 will be described with reference to FIGS.
図２は、４個の駆動輪と、４個のモータからなる車両駆動装置の構成を示す。車両の左前部に第一駆動輪（１−ｆ１）、右前部に第二駆動輪（１−ｆ２）、左後部に第三駆動輪（１−ｒ１）、右後部に第四駆動輪（１−ｒ２）が備えられている。さらに、第一駆動輪（１−ｆ１）の車軸上の車両内部側に第一モータ（２−ｆ１）、第二駆動輪（１−ｆ２）の車軸上の車両内部側に第二モータ（２−ｆ２）、第三駆動輪（１−ｒ１）の車軸上の車両内部側に第三モータ（２−ｒ１）、第四駆動輪（１−ｒ２）の車軸上の車両内部側に第四モータ（２−ｒ２）が設置されており、各駆動輪は各々の駆動輪に備えられたモータによって四輪別々に駆動される。また、第一モータ（２−ｆ１）には車両内部に設置された第一インバータ（３−ｆ１）、第二モータ（２−ｆ２）には車両内部に設置された第二インバータ（３−ｆ２）、第三モータ（２−ｒ１）には車両内部に設置された第三インバータ（３−ｒ１）、第四モータ（２−ｒ２）には車両内部に設置された第四インバータ（３−ｒ２）が接続され、全４個のインバータは車両内部に備えられたコントローラ（４）により制御される。コントローラ（４）は、図示しない各種センサから車速、アクセル信号、ブレーキ信号を入力され、全４個のインバータへ制御指令を出力する。 FIG. 2 shows a configuration of a vehicle drive device including four drive wheels and four motors. The first driving wheel (1-f1) at the left front of the vehicle, the second driving wheel (1-f2) at the right front, the third driving wheel (1-r1) at the left rear, and the fourth driving wheel (1 -R2). Further, a first motor (2-f1) is provided on the vehicle interior side on the axle of the first drive wheel (1-f1), and a second motor (2 is provided on the vehicle interior side on the axle of the second drive wheel (1-f2). -F2), the third motor (2-r1) on the vehicle interior side on the axle of the third drive wheel (1-r1), and the fourth motor on the vehicle interior side on the axle of the fourth drive wheel (1-r2). (2-r2) is installed, and each driving wheel is driven separately by four motors by a motor provided in each driving wheel. The first motor (2-f1) has a first inverter (3-f1) installed inside the vehicle, and the second motor (2-f2) has a second inverter (3-f2) installed inside the vehicle. ), The third motor (2-r1) has a third inverter (3-r1) installed inside the vehicle, and the fourth motor (2-r2) has a fourth inverter (3-r2) installed inside the vehicle. ) Are connected, and all four inverters are controlled by a controller (4) provided inside the vehicle. The controller (4) receives vehicle speed, accelerator signal, and brake signal from various sensors (not shown) and outputs control commands to all four inverters.
図３を用いて、モータのエネルギ効率特性の一例を示す。なお、４個のモータの全てが、図３に示す特性を持つとする。 An example of the energy efficiency characteristic of the motor is shown using FIG. It is assumed that all four motors have the characteristics shown in FIG.
ここで、ある走行状態における車速と必要な駆動力とを、モータの回転数およびトルクにより表現するとＮｆ１＝Ｎｆ２＝Ｎｆ３＝Ｎｆ４＝Ｎ［ｒｐｍ］（式１）およびＴｆ１＋Ｔｆ２＋Ｔｆ３＋Ｔｆ４＝Ｔａ［Ｎｍ］（式２）と表現することができる。ただし、Ｎはモータに必要とされる回転数（以下、必要回転数）、Ｎｆ１は第一モータ（２−ｆ１）の回転数、Ｎｆ２は第二モータ（２−ｆ２）の回転数、Ｎｆ３は第三モータ（２−ｒ１）の回転数、Ｎｆ４は第四モータ（２−ｒ２）の回転数、Ｔａは全モータに必要とされるトルクの合計（以下、合計トルク）、Ｔｆ１は第一モータ（２−ｆ１）の出力トルク、Ｔｆ２は第二モータ（２−ｆ２）の出力トルク、Ｔｆ３は第三モータ（２−ｒ１）の出力トルク、Ｔｆ４は第四モータ（２−ｒ２）の出力トルクである。 Here, when the vehicle speed and the required driving force in a certain traveling state are expressed by the rotational speed and torque of the motor, Nf1 = Nf2 = Nf3 = Nf4 = N [rpm] (Equation 1) and Tf1 + Tf2 + Tf3 + Tf4 = Ta [Nm] (Equation 2). Where N is the number of rotations required for the motor (hereinafter referred to as required number of rotations), Nf1 is the number of rotations of the first motor (2-f1), Nf2 is the number of rotations of the second motor (2-f2), and Nf3 is The number of rotations of the third motor (2-r1), Nf4 is the number of rotations of the fourth motor (2-r2), Ta is the total torque required for all the motors (hereinafter referred to as total torque), and Tf1 is the first motor (2-f1) output torque, Tf2 is output torque of the second motor (2-f2), Tf3 is output torque of the third motor (2-r1), and Tf4 is output torque of the fourth motor (2-r2). It is.
必要回転数Ｎ＝４００、合計トルクＴａ＝２０とするとき、必要なトルクを４個のモータへ均等に配分する場合は、各モータのトルクはＴｆ１＝Ｔｆ２＝Ｔｆ３＝Ｔｆ４＝２０／４＝５．０［Ｎｍ］（式３）となる。これにより、４個のモータの動作点は図３の動作点Ｃとなり、エネルギ効率は０．４０であると分かる。ここで、システム効率を仕事量に応じた加重平均と定義すると、システム効率Ｅ＝（システムの合計出力）／（システムの合計入力）となる。説明の簡略化のため、前部の駆動輪２個同士と、後部の駆動輪２個同士とは互いに等しいトルク配分となるようにＴｆ１＝Ｔｆ２（式４）、およびＴｒ１＝Ｔｒ２（式５）とし、前部のモータ２個の合計出力をＰｆ、後部のモータ２個の合計出力をＰｒ、前後部のモータ４個の合計出力をＰａｌｌ、前部のモータ２個の効率をｎｆ、後部のモータ２個の効率をｎｒとおくと、システム効率はＥ＝（Ｐｆ＋Ｐｒ）／（Ｐｆ／ｎｆ＋Ｐｒ／ｎｒ）（式６）と表すことができる。さらに、式６を変形するとＥ＝Ｐａｌｌ／｛Ｄｍ×Ｐａｌｌ／ｎｆ＋（１−Ｄｍ）Ｐａｌｌ／ｎｒ｝（式７）、Ｅ＝１／｛Ｄｍ／ｎｆ ＋（１−Ｄｍ）／ｎｒ｝（式８）が得られる。この式６から式８により、必要なトルクを４個のモータへ均等に配分する場合のシステム効率はＥ＝１／｛０．５／０．４＋（１−０．５）／０．４｝＝０．４であると分かる。
When the required rotational speed N = 400 and the total torque Ta = 20, when the necessary torque is evenly distributed to the four motors, the torque of each motor is Tf1 = Tf2 = Tf3 = Tf4 = 20/4 = 5 0.0 [Nm] (Formula 3). As a result, the operating points of the four motors become the operating point C in FIG. 3, and the energy efficiency is 0.40. Here, when the system efficiency is defined as a weighted average according to the workload, the system efficiency E = (total output of the system) / (total input of the system). For simplification of description, Tf1 = Tf2 (Equation 4) and Tr1 = Tr2 (Equation 5) so that two front drive wheels and two rear drive wheels have the same torque distribution. The total output of the two front motors is Pf, the total output of the two rear motors is Pr, the total output of the four front and rear motors is Pall, the efficiency of the two front motors is nf, If the efficiency of two motors is nr, the system efficiency can be expressed as E = (Pf + Pr) / (Pf / nf + Pr / nr) (Formula 6). Further, when
一方、システム効率が最大となるように、合計トルクを４個のモータへ各々配分する、すなわち４個のモータの出力トルクが同一でない場合について説明する。図４は、必要回転数Ｎ＝４００、合計トルクＴａ＝２０、各モータへのトルク配分比ＤｍをＤｍ＝（Ｔｆ１＋Ｔｆ２）／（Ｔｆ１＋Ｔｆ２＋Ｔｒ１＋Ｔｒ２）（式９）としたときのシステム効率Ｅとトルク配分比Ｄｍの関係を表すシステム効率マップである。この図４により、０≦Ｄｍ≦１の範囲において、最大のシステム効率Ｅｍａｘが得られる配分比Ｄｍａｘは、Ｄｍａｘ＝０．２３またはＤｍａｘ＝０．７７であると判定できる。また、式６から式８を用いて、最大のシステム効率はＥｍａｘ＝１／｛０．７７／０．６０＋（１−０．７７）／０．３６｝＝０．５２と計算できる。以上により、同一の必要回転数および合計トルクが要求される場合において、モータ４個へ各々トルクを配分する方法は、モータ４個へ均等にトルクを配分する方法に比べてシステム効率が良い。
On the other hand, a case will be described in which the total torque is distributed to each of the four motors so that the system efficiency is maximized, that is, the output torques of the four motors are not the same. FIG. 4 shows the system efficiency E and the torque distribution ratio when the required rotational speed N = 400, the total torque Ta = 20, and the torque distribution ratio Dm to each motor is Dm = (Tf1 + Tf2) / (Tf1 + Tf2 + Tr1 + Tr2) (Equation 9). It is a system efficiency map showing the relationship of Dm. 4, it can be determined that the distribution ratio Dmax that provides the maximum system efficiency Emax in the range of 0 ≦ Dm ≦ 1 is Dmax = 0.23 or Dmax = 0.77. Further, using
なお、図５に示すように、システム効率マップは予め様々な走行状態（車速、アクセル、ブレーキ）における必要回転数および合計トルクの組合せ毎に作成し、システム効率マップ群としてコントローラ（４）内部のメモリに格納しておく。 As shown in FIG. 5, the system efficiency map is created in advance for each combination of required rotational speed and total torque in various driving states (vehicle speed, accelerator, brake), and the system efficiency map group includes an internal controller (4). Store in memory.
図６のフローチャートを用いて、コントローラ（４）が行う前述の説明に基づいた内部処理について説明する。ステップＳ６１では、コントローラ（４）へ入力された車速およびアクセル信号とブレーキ信号とから、運転者が要求している駆動力または制動力、すなわち必要回転数Ｎと合計トルクＴａを求める。ステップＳ６１より続くステップＳ６２では、図５に示したシステム効率マップ群から、必要回転数Ｎと合計トルクＴａに最も適合するシステム効率マップを抽出する。ステップＳ６２より続くステップＳ６３では、前段のステップＳ６２にて抽出したシステム効率マップを用いて、最大のシステム効率Ｅｍａｘとなる配分比Ｄｍａｘを演算し、各モータの出力トルクを決定する。ステップＳ６３より続くステップＳ６４では、前段のステップＳ６３で決定した出力トルクを各モータが出力できるように各モータを制御する各インバータへ制御指令を出力する。 The internal processing based on the above description performed by the controller (4) will be described using the flowchart of FIG. In step S61, the driving force or braking force requested by the driver, that is, the required rotational speed N and the total torque Ta are obtained from the vehicle speed, the accelerator signal and the brake signal input to the controller (4). In step S62 following step S61, a system efficiency map that best matches the required rotational speed N and the total torque Ta is extracted from the system efficiency map group shown in FIG. In step S63 following step S62, the distribution ratio Dmax that provides the maximum system efficiency Emax is calculated using the system efficiency map extracted in step S62 in the preceding stage, and the output torque of each motor is determined. In step S64 following step S63, a control command is output to each inverter that controls each motor so that each motor can output the output torque determined in step S63 in the preceding stage.
図３および図４を用いて示したように、必要とされる合計トルクを４個のモータへ均等に配分する場合（Ｄｍ＝０．５０）と比較して、各々のモータのエネルギ効率を考慮して、各々別々にトルクを配分する方法は車両駆動装置のシステム効率を向上することができる。 As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the energy efficiency of each motor is considered compared to the case where the required total torque is evenly distributed to the four motors (Dm = 0.50). Thus, the method of distributing the torque separately can improve the system efficiency of the vehicle drive device.
〔実施例２〕
図７および図８を用いて実施例２について説明する。この実施例２における前述の実施例１との構成上の相違点は、本実施例ではモータとインバータとからなるシステム損失が最小となるようにトルクを配分している点であり、実施例１ではシステム効率が最大となるようにトルクを配分していた点で異なる。なお、前述の実施例１と同等の構成については、実施例１と同様の符号を付し、本実施例２における説明を省略する。
[Example 2]
A second embodiment will be described with reference to FIGS. The difference in configuration of the second embodiment from the first embodiment is that in this embodiment, torque is distributed so that the system loss composed of the motor and the inverter is minimized. The difference is that torque was distributed to maximize system efficiency. In addition, about the structure equivalent to above-mentioned Example 1, the code | symbol similar to Example 1 is attached | subjected and description in this Example 2 is abbreviate | omitted.
図７に、モータとインバータのエネルギ損失特性（モータ１個の損失とインバータ１個の損失の和）の一例を示す。なお、本実施例で使用する４個のモータおよび４個のインバータは、全てが図７の特性を持つ。 FIG. 7 shows an example of the energy loss characteristics of the motor and the inverter (the sum of the loss of one motor and the loss of one inverter). Note that the four motors and the four inverters used in this embodiment all have the characteristics shown in FIG.
ある走行状態において、必要回転数Ｎ＝２１００［ｒｐｍ］、合計トルクＴａ＝３２［Ｎｍ］であったとする。 It is assumed that the required rotational speed N = 2100 [rpm] and the total torque Ta = 32 [Nm] in a certain running state.
このとき、必要なトルクを４個のモータへ均等に配分する場合は、各モータのトルクはＴｆ１＝Ｔｆ２＝Ｔｆ３＝Ｔｆ４＝３２／４＝８．０［Ｎｍ］（式３）となる。これにより、４種類のモータの動作点は図７の動作点Ｄとなる。 At this time, when the necessary torque is evenly distributed to the four motors, the torque of each motor is Tf1 = Tf2 = Tf3 = Tf4 = 32/4 = 8.0 [Nm] (Equation 3). As a result, the operating points of the four types of motors become the operating point D in FIG.
一方、システム損失が最小となるように、合計トルクを４個のモータへ各々配分する、すなわち４個のモータの出力トルクが同一でない場合について説明する。また、説明の簡略化のため、前部の駆動輪２個同士と、後部の駆動輪２個同士とは互いに等しいトルク配分とする。 On the other hand, a case will be described in which the total torque is distributed to each of the four motors so that the system loss is minimized, that is, the output torques of the four motors are not the same. In addition, for simplification of description, the two front drive wheels and the two rear drive wheels have the same torque distribution.
各モータへのトルク配分比ＤｍをＤｍ＝（Ｔｆ１＋Ｔｆ２）／（Ｔｆ１＋Ｔｆ２＋Ｔｒ１＋Ｔｒ２）（式９）としたとき、４個のモータと４個のインバータ全体でのシステム損失Ｌとトルク配分比Ｄｍの関係をシステム損失マップとして図８に示す。システム損失Ｌは、４個のモータ全ての出力トルクが均等である場合の配分比Ｄｍ＝０．５０におけるシステム損失Ｌ０をＬ０＝１．０とした場合の相対値で表されている。０≦Ｄｍ≦１の範囲において、Ｄｍ＝０．０またはＤｍ＝１．０の時に、システム損失Ｌは最小値Ｌｍｉｎとなる。これにより、必要とされる合計トルクを４個のモータへ均等に配分する場合（Ｄｍ＝０．５０）と比較して、各々のモータに別々にトルクを配分する方法はシステム損失が少ない。 When the torque distribution ratio Dm to each motor is Dm = (Tf1 + Tf2) / (Tf1 + Tf2 + Tr1 + Tr2) (Equation 9), the relationship between the system loss L and the torque distribution ratio Dm in the four motors and the four inverters as a whole A loss map is shown in FIG. The system loss L is expressed as a relative value when the system loss L0 is L0 = 1.0 at the distribution ratio Dm = 0.50 when the output torques of all four motors are equal. In the range of 0 ≦ Dm ≦ 1, the system loss L becomes the minimum value Lmin when Dm = 0.0 or Dm = 1.0. Thereby, compared with the case where the total torque required is equally distributed to the four motors (Dm = 0.50), the method of distributing the torque separately to each motor has less system loss.
なお、実施例１と同様に、システム損失マップは予め様々な走行状態（車速、アクセル、ブレーキ）における必要回転数および合計トルクの組合せ毎に作成し、システム損失マップ群としてコントローラ（４）内部のメモリに格納しておく。 As in the first embodiment, the system loss map is created in advance for each combination of the required rotational speed and total torque in various driving states (vehicle speed, accelerator, brake), and the system loss map group includes an internal part of the controller (4). Store in memory.
コントローラ（４）の内部処理は、システム損失Ｌが少ないトルク配分比を演算するため、実施例１で用いた図６のフローチャートにおけるステップＳ６２およびステップＳ６３の処理が異なる。本実施例の場合、ステップＳ６１は実施例１と同様の処理であり、ステップＳ６２においては、前段のステップＳ６１で演算した必要回転数と合計トルクとから、使用するシステム損失マップを抽出する。ステップＳ６３では、前段のステップＳ６２にて抽出したシステム損失マップから、最小のシステム損失Ｌｍｉｎとなる配分比Ｄｍｉｎを演算し、各モータの出力トルクを決定する。ステップＳ６３より続くステップＳ６４では、前段のステップＳ６３で決定した出力トルクを各モータが出力できるように各モータを制御する各インバータへ制御指令を出力する。 Since the internal processing of the controller (4) calculates a torque distribution ratio with a small system loss L, the processing of step S62 and step S63 in the flowchart of FIG. In the case of the present embodiment, step S61 is the same process as that of the first embodiment, and in step S62, a system loss map to be used is extracted from the necessary rotational speed and the total torque calculated in the preceding step S61. In step S63, the distribution ratio Dmin that provides the minimum system loss Lmin is calculated from the system loss map extracted in step S62 in the preceding stage, and the output torque of each motor is determined. In step S64 following step S63, a control command is output to each inverter that controls each motor so that each motor can output the output torque determined in step S63 in the preceding stage.
このように、各モータへのトルク配分を変化させることで、複数のモータと複数のインバータのシステム損失Ｌを最小にすることができ、すなわちシステム効率を最大とすることができる。 Thus, by changing the torque distribution to each motor, the system loss L of the plurality of motors and the plurality of inverters can be minimized, that is, the system efficiency can be maximized.
また、システム効率およびエネルギ効率ではなく、システム損失およびエネルギ損失を使用するメリットについて説明する。４個のモータと４個のインバータ全体でのシステム効率はＥ＝（Ｐｆ１＿ｏｕｔ＋Ｐｆ２＿ｏｕｔ＋Ｐｒ１＿ｏｕｔ＋Ｐｒ２＿ｏｕｔ）／（Ｐｆ１＿ｉｎ＋Ｐｆ２＿ｉｎ＋Ｐｒ１＿ｉｎ＋Ｐｒ２＿ｉｎ）（式１０）で表すことができる。ただし、Ｐｆ１＿ｏｕｔは第１モータの出力、Ｐｆ２＿ｏｕｔは第２モータの出力、Ｐｒ１＿ｏｕｔは第３モータの出力、Ｐｒ２＿ｏｕｔは第４モータの出力、Ｐｆ１＿ｉｎは第１インバータへの入力、Ｐｆ２＿ｉｎは第２インバータへの入力、Ｐｒ１＿ｉｎは第３インバータへの入力、Ｐｒ２＿ｉｎは第４インバータへの入力とする。 Also, the merit of using system loss and energy loss instead of system efficiency and energy efficiency will be described. The system efficiency of the four motors and the four inverters as a whole can be expressed as E = (Pf1_out + Pf2_out + Pr1_out + Pr2_out) / (Pf1_in + Pf2_in + Pr1_in + Pr2_in) (Equation 10). Where Pf1_out is the output of the first motor, Pf2_out is the output of the second motor, Pr1_out is the output of the third motor, Pr2_out is the output of the fourth motor, Pf1_in is the input to the first inverter, and Pf2_in is the input to the second inverter Input, Pr1_in is an input to the third inverter, and Pr2_in is an input to the fourth inverter.
さらに、各インバータへの入力は、各モータの出力と、各モータと各インバータのエネルギ効率（Ｅｆ１，Ｅｆ２，Ｅｆ３，Ｅｆ４）とを用いて、Ｐｆ１＿ｉｎ＝Ｐｆ１＿ｏｕｔ／Ｅｆ１（式１１）、Ｐｆ２＿ｉｎ＝Ｐｆ２＿ｏｕｔ／Ｅｆ２（式１２）、Ｐｒ１＿ｉｎ＝Ｐｒ１＿ｏｕｔ／Ｅｒ１（式１３）、Ｐｒ２＿ｉｎ＝Ｐｒ２＿ｏｕｔ／Ｅｒ２（式１４）と表すことができる。 Furthermore, the input to each inverter is Pf1_in = Pf1_out / Ef1 (Equation 11), Pf2_in = Pf2_out using the output of each motor and the energy efficiency (Ef1, Ef2, Ef3, Ef4) of each motor and each inverter. / Ef2 (Formula 12), Pr1_in = Pr1_out / Er1 (Formula 13), Pr2_in = Pr2_out / Er2 (Formula 14).
ところが、モータの回転数が０［ｍｉｎ-1］の場合または、モータのトルクが０［Ｎｍ］の場合には、エネルギ効率が０となるため、（式１１）から（式１４）の右辺の分母が０となってしまい、インバータへの入力を計算することができない。従って、各モータおよび各インバータとからなるシステム全体のシステム効率Ｅも求めることができない。 However, when the rotational speed of the motor is 0 [min −1 ] or when the motor torque is 0 [Nm], the energy efficiency is 0, and therefore the right side of (Expression 11) to (Expression 14) The denominator becomes 0, and the input to the inverter cannot be calculated. Therefore, the system efficiency E of the entire system including each motor and each inverter cannot be obtained.
これに対して、エネルギ損失を使用すると、インバータへの入力は、モータの出力と、モータとインバータとのエネルギ損失とを用いて、Ｐｆ１＿ｉｎ＝Ｐｆ１＿ｏｕｔ＋Ｌｆ１（式１５）、Ｐｆ２＿ｉｎ＝Ｐｆ２＿ｏｕｔ＋Ｌｆ２（式１６）、Ｐｒ１＿ｉｎ＝Ｐｒ１＿ｏｕｔ＋Ｌｒ１（式１７）、Ｐｒ２＿ｉｎ＝Ｐｒ２＿ｏｕｔ＋Ｌｒ２（式１８）と表すことができる。（式１５）から（式１８）に示すように、モータの回転数が０［ｍｉｎ-1］またはモータのトルクが０［Ｎｍ］である場合においても、インバータへの入力を計算することが可能であり、各モータおよび各インバータとからなるシステム全体のシステム損失Ｌも求めることができる。 On the other hand, when energy loss is used, the input to the inverter is Pf1_in = Pf1_out + Lf1 (Equation 15), Pf2_in = Pf2_out + Lf2 (Equation 16) using the motor output and the energy loss between the motor and the inverter. Pr1_in = Pr1_out + Lr1 (Expression 17), Pr2_in = Pr2_out + Lr2 (Expression 18). As shown in (Equation 15) to (Equation 18), the input to the inverter can be calculated even when the motor rotation speed is 0 [min −1 ] or the motor torque is 0 [Nm]. Thus, the system loss L of the entire system including the motors and the inverters can also be obtained.
〔実施例３〕
図９から図１１を用いて実施例３について説明する。この実施例３における前述の実施例１との構成上の相違点は、本実施例では各モータと各駆動輪との間にクラッチを追加し、コントローラ（４）に各クラッチの制御機能を追加した点である。なお、前述の各実施例と同等の構成については、各実施例と同様の符号を付し、本実施例３における説明を省略する。
Example 3
図９に、本発明の実施例３における構成を示す。第一モータ（２−ｆ１）と第一駆動輪（１−ｆ１）との間には第一クラッチ（５−ｆ１）が追加される。第二モータ（２−ｆ２）と第二駆動輪（１−ｆ２）との間には第二クラッチ（５−ｆ２）が追加される。第三モータ（２−ｒ１）と第三駆動輪（１−ｒ１）との間には第三クラッチ（５−ｒ１）が追加される。第四モータ（２−ｒ２）と第四駆動輪（１−ｒ２）との間には第四クラッチ（５−ｒ２）が追加される。これらのクラッチにはアクチュエータが備えられ、コントローラ（４）が出力する接続・切断指令によりアクチュエータがクラッチ板を接続または切断する。また、各モータは、図７に示したモータとインバータのエネルギ損失特性（モータ損失とインバータ損失の和）を持つ。 FIG. 9 shows a configuration according to the third embodiment of the present invention. A first clutch (5-f1) is added between the first motor (2-f1) and the first drive wheel (1-f1). A second clutch (5-f2) is added between the second motor (2-f2) and the second drive wheel (1-f2). A third clutch (5-r1) is added between the third motor (2-r1) and the third drive wheel (1-r1). A fourth clutch (5-r2) is added between the fourth motor (2-r2) and the fourth drive wheel (1-r2). These clutches are provided with actuators, and the actuators connect or disconnect the clutch plates according to connection / disconnection commands output from the controller (4). Each motor has the energy loss characteristics (sum of motor loss and inverter loss) of the motor and inverter shown in FIG.
ある走行状態において、必要回転数Ｎ＝２１００［ｒｐｍ］、合計トルクＴａ＝３２［Ｎｍ］であったとする。 It is assumed that the required rotational speed N = 2100 [rpm] and the total torque Ta = 32 [Nm] in a certain running state.
このとき、クラッチが無く、必要なトルクを４個のモータへ均等に配分する場合は、各モータのトルクはＴｆ１＝Ｔｆ２＝Ｔｆ３＝Ｔｆ４＝３２／４＝８．０［Ｎｍ］（式３）となる。これにより、４種類のモータの動作点は図７の動作点Ｄとなる。 At this time, when there is no clutch and the necessary torque is evenly distributed to the four motors, the torque of each motor is Tf1 = Tf2 = Tf3 = Tf4 = 32/4 = 8.0 [Nm] (Formula 3) It becomes. As a result, the operating points of the four types of motors become the operating point D in FIG.
一方、システム損失が最小となるように、各クラッチのアクチュエータにより各クラッチを接続もしくは切断し、合計トルクを４個のモータへ各々配分する場合、すなわち４個のモータの出力トルクが同一でない場合について説明する。以下では、説明の簡略化のため前部の駆動輪２個同士と、後部の駆動輪２個同士とは互いに等しいトルク配分であり、前部の駆動輪とモータ間のクラッチ２個は互いに同じ状態（接続または切断）、後部の駆動輪とモータ間のクラッチ２個も互いに同じ状態（接続または切断）とする。 On the other hand, when each clutch is connected or disconnected by the actuator of each clutch so that system loss is minimized, and the total torque is distributed to each of the four motors, that is, when the output torques of the four motors are not the same. explain. In the following, for simplification of description, the two front drive wheels and the two rear drive wheels have the same torque distribution, and the two clutches between the front drive wheel and the motor are the same. The state (connected or disconnected) and the two clutches between the rear drive wheel and the motor are also in the same state (connected or disconnected).
図１０に、各モータへのトルク配分比ＤｍをＤｍ＝（Ｔｆ１＋Ｔｆ２）／（Ｔｆ１＋Ｔｆ２＋Ｔｒ１＋Ｔｒ２）（式９）としたとき、システム損失Ｌとトルク配分比Ｄｍの関係を示す。なお、図１０の４個のモータと４個のインバータ全体でのシステム損失Ｌは、クラッチが無く４輪に均等のトルクが配分されている場合（Ｄｍ＝０．５０）を１．０として相対値で表している。この図１０より、全クラッチを接続した場合、０≦Ｄｍ≦１の範囲において、Ｄｍ＝０．０またはＤｍ＝１．０の時に、エネルギ損失ＬはＬ１で最小となることが分かる。 FIG. 10 shows the relationship between the system loss L and the torque distribution ratio Dm when the torque distribution ratio Dm to each motor is Dm = (Tf1 + Tf2) / (Tf1 + Tf2 + Tr1 + Tr2) (Equation 9). Note that the system loss L of the four motors and the four inverters in FIG. 10 is relative to 1.0 when 1.0 is 1.0 when there is no clutch and an equal torque is distributed to the four wheels (Dm = 0.50). Represented by value. As can be seen from FIG. 10, when all the clutches are connected, the energy loss L is minimum at L1 when Dm = 0.0 or Dm = 1.0 in the range of 0 ≦ Dm ≦ 1.
一方、前輪側の２個のクラッチを接続し後輪側の２個のクラッチを切断した場合、または、前輪側の２個のクラッチを切断し後輪側の２個のクラッチを接続した場合、システム損失ＬはＬ２で最小となる。図１０に示すようにエネルギ損失Ｌ２はシステム損失Ｌ１よりも、さらに損失が少ない。これにより、必要とされる合計トルクを４個のモータへ均等に配分する場合（Ｄｍ＝０．５０）と比較して、クラッチを用いて各々のモータに別々にトルクを配分する方法はシステム損失が少ない。 On the other hand, when the front wheel side two clutches are connected and the rear wheel side two clutches are disconnected, or when the front wheel side two clutches are disconnected and the rear wheel side two clutches are connected, The system loss L is minimum at L2. As shown in FIG. 10, the energy loss L2 is smaller than the system loss L1. As a result, compared with the case where the total required torque is evenly distributed to the four motors (Dm = 0.50), the method of distributing the torque separately to each motor using the clutch is a system loss. Less is.
図１１に、コントローラ（４）の処理手順を示す。ステップＳ１１１では、コントローラ（４）へ入力された車速およびアクセル信号とブレーキ信号から、運転者が要求している駆動力または制動力、すなわち必要回転数Ｎと合計トルクＴａを求める。ステップＳ１１１より続くステップＳ１１２では、図１０で用いたシステム損失マップを用いて、４個のモータへのトルク配分を変化させ、同時に４個のクラッチの状態を変化させた場合における、４個のモータと４個のインバータ全体でのシステム損失Ｌを推定する。トルク配分の種類を３種類であるとすると、推定するエネルギ損失の種類は、トルク配分の種類（３通り）×クラッチ状態（２４通り）＝７２種類となる。ステップＳ１１２より続くステップＳ１１３では、前段のステップＳ１１２にて演算した配分比Ｄｍとクラッチ状態の組合せを実行した場合における最小のシステム損失Ｌｍｉｎとなる配分比Ｄｍｉｎおよび４輪のクラッチ状態を演算し、各モータの出力トルクを決定する。ステップＳ１１３より続くステップＳ１１４では、前段のステップＳ１１３で決定した出力トルクを各モータが出力できるように各モータを制御する各インバータへ制御指令を出力すると共に、各クラッチのアクチュエータへ接続・切断指令を出力する。 FIG. 11 shows a processing procedure of the controller (4). In step S111, the driving force or braking force requested by the driver, that is, the required rotational speed N and the total torque Ta are obtained from the vehicle speed, the accelerator signal and the brake signal input to the controller (4). In step S112 following step S111, four motors when the torque distribution to the four motors is changed and the states of the four clutches are changed at the same time using the system loss map used in FIG. And the system loss L of the four inverters as a whole is estimated. Assuming that there are three types of torque distribution, the types of energy loss to be estimated are torque distribution types (3 types) × clutch state (24 types) = 72 types. In step S113 following step S112, the distribution ratio Dmin and the four-wheel clutch state that are the minimum system loss Lmin when the combination of the distribution ratio Dm calculated in the previous step S112 and the clutch state is executed are calculated. Determine the output torque of the motor. In step S114 following step S113, a control command is output to each inverter that controls each motor so that each motor can output the output torque determined in the previous step S113, and a connection / disconnection command is issued to the actuator of each clutch. Output.
以上の構成により、４個のモータと４個のインバータとからなるシステム全体のシステム損失特性に基づき、システム損失が最小となるようにクラッチを接続または切断し各モータへトルクを配分することで、全モータへ均等にトルクを配分する方法に比べてシステム効率を向上することができる。そして、本実施例の構成は、実施例２のようなクラッチを有さない構成に比べ、さらにシステム効率を向上することができる。 With the above configuration, based on the system loss characteristics of the entire system consisting of four motors and four inverters, the clutch is connected or disconnected to minimize the system loss, and the torque is distributed to each motor. System efficiency can be improved as compared with a method in which torque is evenly distributed to all motors. And the structure of a present Example can improve system efficiency further compared with the structure which does not have a clutch like Example 2. FIG.
また、前述の構成に加えて、モータが駆動力を発生しない時にはクラッチを切断する機能を用いれば、モータによる摩擦等の損失を低減し、さらにシステム効率を向上することができる。 Further, in addition to the above-described configuration, if a function of disconnecting the clutch when the motor does not generate a driving force is used, loss such as friction caused by the motor can be reduced, and system efficiency can be further improved.
〔実施例４〕
図１２から図１４を用いて実施例４について説明する。この実施例４における前述の実施例１との構成上の相違点は、本実施例では各モータと各駆動輪との間に変速機を追加し、コントローラ（４）に各変速機の制御機能を追加した点である。なお、前述の各実施例と同等の構成については、各実施例と同様の符号を付し、本実施例４における説明を省略する。
Example 4
Embodiment 4 will be described with reference to FIGS. The difference in the configuration of the fourth embodiment from the first embodiment is that a transmission is added between each motor and each driving wheel in this embodiment, and the control function of each transmission is added to the controller (4). This is the point that was added. In addition, about the structure equivalent to each above-mentioned Example, the code | symbol similar to each Example is attached | subjected, and the description in this Example 4 is abbreviate | omitted.
図１２に、本実施例４の構成を示す。第一モータ（２−ｆ１）と第一駆動輪（１−ｆ１）との間には第一変速機（６−ｆ１）が追加される。第二モータ（２−ｆ２）と第二駆動輪（１−ｆ２）との間には第二変速機（６−ｆ２）が追加される。第三モータ（２−ｒ１）と第三駆動輪（１−ｒ１）との間には第三変速機（６−ｒ１）が追加される。第四モータ（２−ｒ２）と第四駆動輪（１−ｒ２）との間には第四変速機（６−ｒ２）が追加される。これらの変速機は、コントローラ（４）により出力される変速指令により制御され、減速比が大きいＬｏギア、減速比が小さいＨｉギアの２段階変速である。また、各モータおよび各インバータは、図７に示したモータとインバータのエネルギ損失特性（モータ損失とインバータ損失の和）を持つ。 FIG. 12 shows the configuration of the fourth embodiment. A first transmission (6-f1) is added between the first motor (2-f1) and the first drive wheel (1-f1). A second transmission (6-f2) is added between the second motor (2-f2) and the second drive wheel (1-f2). A third transmission (6-r1) is added between the third motor (2-r1) and the third drive wheel (1-r1). A fourth transmission (6-r2) is added between the fourth motor (2-r2) and the fourth drive wheel (1-r2). These transmissions are controlled by a shift command output by the controller (4), and are two-stage shifts of a Lo gear with a large reduction ratio and a Hi gear with a small reduction ratio. Each motor and each inverter has the energy loss characteristics (sum of motor loss and inverter loss) of the motor and inverter shown in FIG.
ある走行状態において、必要回転数Ｎ＝２１００［ｒｐｍ］、合計トルクＴａ＝３２［Ｎｍ］であったとする。 It is assumed that the required rotational speed N = 2100 [rpm] and the total torque Ta = 32 [Nm] in a certain running state.
このとき、変速機が無く、必要なトルクを４個のモータへ均等に配分する場合は、各モータのトルクはＴｆ１＝Ｔｆ２＝Ｔｆ３＝Ｔｆ４＝３２／４＝８．０［Ｎｍ］（式３）となる。これにより、４種類のモータの動作点は図７の動作点Ｄとなる。 At this time, when there is no transmission and the necessary torque is evenly distributed to the four motors, the torque of each motor is Tf1 = Tf2 = Tf3 = Tf4 = 32/4 = 8.0 [Nm] (Formula 3 ) As a result, the operating points of the four types of motors become the operating point D in FIG.
一方、システム損失が最小となるように、変速機の減速比を決定し、合計トルクを４個のモータへ各々配分する、すなわち４個のモータの出力トルクが同一でない場合について説明する。ここでは、説明の簡略化のため、前部の駆動輪２個同士と、後部の駆動輪２個同士とは互いに等しいトルク配分であるとし、前部の駆動輪とモータ間の変速機２個は互いに同じ状態（Ｈｉ、もしくはＬｏ）、後部の駆動輪とモータ間の変速機２個は互いに同じ状態（Ｈｉ、もしくはＬｏ）とする。 On the other hand, a case will be described in which the reduction ratio of the transmission is determined so as to minimize the system loss, and the total torque is allocated to each of the four motors, that is, the output torques of the four motors are not the same. Here, for simplification of explanation, it is assumed that the two front drive wheels and the two rear drive wheels have the same torque distribution, and two transmissions between the front drive wheels and the motor. Are in the same state (Hi or Lo), and the two transmissions between the rear drive wheels and the motor are in the same state (Hi or Lo).
図１３は、各モータへのトルク配分比ＤｍをＤｍ＝（Ｔｆ１＋Ｔｆ２）／（Ｔｆ１＋Ｔｆ２＋Ｔｒ１＋Ｔｒ２）（式９）としたときのシステム損失Ｌとトルク配分比Ｄｍの関係を表すシステム損失マップである。なお、図１３のシステム損失Ｌは、変速機が無く４輪に均等のトルクが配分されている場合（Ｄｍ＝０．５０）のシステム損失を１．０として相対値で表している。 FIG. 13 is a system loss map showing the relationship between the system loss L and the torque distribution ratio Dm when the torque distribution ratio Dm to each motor is Dm = (Tf1 + Tf2) / (Tf1 + Tf2 + Tr1 + Tr2) (formula 9). The system loss L in FIG. 13 is expressed as a relative value when the system loss is 1.0 when there is no transmission and equal torque is distributed to the four wheels (Dm = 0.50).
全変速機の減速比がＬｏである場合、０≦Ｄｍ≦１の範囲において、Ｄｍ＝０．０またはＤｍ＝１．０の時に、システム損失ＬはＬ４で最小となる。また、全変速機の減速比がＨｉである場合、０≦Ｄｍ≦１の範囲において、Ｄｍ＝０．０またはＤｍ＝１．０の時に、システム損失ＬはＬ５で最小となる。 When the reduction ratio of all the transmissions is Lo, the system loss L is minimum at L4 when Dm = 0.0 or Dm = 1.0 in the range of 0 ≦ Dm ≦ 1. Further, when the reduction ratio of all the transmissions is Hi, the system loss L is minimum at L5 when Dm = 0.0 or Dm = 1.0 in the range of 0 ≦ Dm ≦ 1.
一方、前輪側の変速機２個の減速比をＬｏとし後輪側の変速機２個の減速比をＨｉとした場合、および、前輪側の変速機２個の減速比をＨｉとし後輪側の変速機２個の減速比をＬｏとした場合は、システム損失ＬはＬ６で最小となる。なお、図１３に示すように、変速機がなく全ての減速比がＬｏであった場合に比べて、変速機を備えた構成は変速をすることでシステム損失を少なくできる。 On the other hand, when the reduction ratio of the two transmissions on the front wheel side is Lo and the reduction ratio of the two transmissions on the rear wheel side is Hi, and the reduction ratio of the two transmissions on the front wheel side is Hi and the rear wheel side When the reduction ratio of the two transmissions is Lo, the system loss L is minimum at L6. In addition, as shown in FIG. 13, compared with the case where there is no transmission and all the reduction ratios are Lo, the structure provided with the transmission can reduce the system loss by shifting.
図１４のフローチャートを用いて、コントローラ（４）の内部処理について説明する。ステップＳ１４１では、コントローラ（４）へ入力された車速およびアクセル信号とブレーキ信号とから、運転者が要求している駆動力または制動力、すなわち必要回転数Ｎと合計トルクＴａを求める。ステップＳ１４１より続くステップＳ１４２では、図１３で用いたシステム損失マップを用いて、４個のモータへのトルク配分および４個の変速機の減速比（ＨｉまたはＬｏ）を変化させた場合におけるシステム損失Ｌを推定する。ステップＳ１４２より続くステップＳ１４３では、前段のステップＳ１４２にて演算した配分比Ｄｍおよび変速機の減速比でモータを駆動した場合における最小のシステム損失Ｌｍｉｎとなる配分比Ｄｍｉｎを演算し、各モータの出力トルクおよび各変速機の減速比を決定する。ステップＳ１４３より続くステップＳ１４４では、前段のステップＳ１４３で決定した出力トルクを各モータが出力できるように各モータを制御する各インバータへ制御指令を出力すると共に、各変速機へ変速指令を出力する。 The internal processing of the controller (4) will be described using the flowchart of FIG. In step S141, the driving force or braking force requested by the driver, that is, the necessary rotational speed N and the total torque Ta are obtained from the vehicle speed, the accelerator signal and the brake signal input to the controller (4). In step S142 subsequent to step S141, the system loss when the torque distribution to the four motors and the reduction ratios (Hi or Lo) of the four transmissions are changed using the system loss map used in FIG. Estimate L. In step S143 following step S142, a distribution ratio Dmin that is the minimum system loss Lmin when the motor is driven with the distribution ratio Dm calculated in the previous step S142 and the transmission reduction ratio is calculated, and the output of each motor is calculated. Determine the torque and reduction ratio of each transmission. In step S144 following step S143, a control command is output to each inverter that controls each motor so that each motor can output the output torque determined in step S143, and a shift command is output to each transmission.
以上の構成により、４個のモータと４個のインバータからなるシステムのシステム損失特性に基づき、システム損失が最小となるような減速比を組合せて各モータへトルクを配分することで、実施例１よりもさらにシステム効率を向上できる。 With the above configuration, the first embodiment is configured by distributing torque to each motor in combination with a reduction ratio that minimizes system loss based on the system loss characteristics of a system including four motors and four inverters. System efficiency can be further improved.
〔実施例５〕
図１５および図１６を用いて実施例５について説明する。この実施例５における前述の実施例１との構成上の相違点は、本実施例では第一モータ（２−ｆ１）と第二モータ（２−ｆ２）からなる前部モータ群と第一インバータ（３−ｆ１）と第二インバータ（３−ｆ２）からなる前部インバータ群とをあわせたエネルギ効率特性と、第三モータ（２−ｒ１）と第四モータ（２−ｒ２）からなる後部モータ群と第三インバータ（３−ｒ１）と第四インバータ（３−ｒ２）からなる後部インバータ群とをあわせたエネルギ効率特性が異なるが、実施例１では全てのモータおよびインバータが同一のエネルギ効率特性を持っていた点で異なる。なお、前述の各実施例と同等の構成については、各実施例と同様の符号を付し、本実施例５における説明を省略する。
Example 5
Example 5 will be described with reference to FIGS. 15 and 16. The difference in configuration of the fifth embodiment from the first embodiment is that in this embodiment, the front motor group consisting of the first motor (2-f1) and the second motor (2-f2) and the first inverter. Energy efficiency characteristics combining the front inverter group consisting of (3-f1) and the second inverter (3-f2), and the rear motor consisting of the third motor (2-r1) and the fourth motor (2-r2) The energy efficiency characteristics of the rear inverter group consisting of the group, the third inverter (3-r1) and the fourth inverter (3-r2) are different, but in Example 1, all the motors and inverters have the same energy efficiency characteristics. It differs in having had. In addition, about the structure equivalent to each above-mentioned Example, the code | symbol similar to each Example is attached | subjected and description in this Example 5 is abbreviate | omitted.
本実施例の構成は、実施例１において用いた図２と同様の構成である。ただし、前部モータ群および前部インバータ群は、図３に示したモータとインバータのエネルギ効率特性を持つ。また、後部モータ群および後部インバータ群は、図１５に示すモータとインバータのエネルギ効率特性を持つ。すなわち、前部と後部で、モータとインバータとを合計した特性が異なる。 The configuration of this embodiment is the same as that of FIG. 2 used in the first embodiment. However, the front motor group and the front inverter group have the energy efficiency characteristics of the motor and the inverter shown in FIG. Further, the rear motor group and the rear inverter group have the energy efficiency characteristics of the motor and the inverter shown in FIG. That is, the total characteristics of the motor and the inverter are different between the front part and the rear part.
ある走行状態において、必要回転数Ｎ＝３５００［ｒｐｍ］、合計トルクＴａ＝１００［Ｎｍ］であったとする。 It is assumed that the required rotational speed N = 3500 [rpm] and the total torque Ta = 100 [Nm] in a certain running state.
このとき、４個のモータ全体に必要とされるトルクは、Ｔｆ１＋Ｔｆ２＋Ｔｆ３＋Ｔｆ４＝１００［Ｎｍ］（式１７）となる。これにより、前部モータ群の第一モータ（２−ｆ１）および第二モータ（２−ｆ２）は図３に示した動作線Ｐ上で、後部モータ群の第三モータ（２−ｒ１）および第四モータ（２−ｒ２）は図１５に示した動作線Ｑ上で、（式１７）の条件を満たす動作点で動作する。なお、後部モータ群は、前部モータ群に比べ高回転領域でエネルギ効率が良い特性を持つとする。 At this time, the torque required for the entire four motors is Tf1 + Tf2 + Tf3 + Tf4 = 100 [Nm] (Equation 17). Thereby, the first motor (2-f1) and the second motor (2-f2) of the front motor group are connected to the third motor (2-r1) of the rear motor group and the operation line P shown in FIG. The fourth motor (2-r2) operates on the operating line Q shown in FIG. 15 at an operating point that satisfies the condition of (Equation 17). It is assumed that the rear motor group has a characteristic that energy efficiency is better in a high rotation region than the front motor group.
図１６に、必要なトルクを４個のモータへ均等に配分した場合のシステム効率を基準（１．０）とし、前部モータ群と後部モータ群でトルク配分を変えた場合におけるシステム効率をシステム効率マップとして表す。この図１６によれば、０≦Ｄｍ≦１の範囲において、Ｄｍ＝０．８の時に、システム効率Ｅは最大となる。 FIG. 16 shows the system efficiency when the torque distribution is changed between the front motor group and the rear motor group based on the system efficiency when the required torque is evenly distributed to the four motors (1.0). Expressed as an efficiency map. According to FIG. 16, in the range of 0 ≦ Dm ≦ 1, the system efficiency E is maximum when Dm = 0.8.
このように、エネルギ特性が異なるモータを組合せたシステムであっても、各モータのエネルギ特性からシステム全体のシステム効率マップを作成し、このシステム効率マップに基づき、４個のモータへトルクを配分することで、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。 Thus, even in a system in which motors having different energy characteristics are combined, a system efficiency map of the entire system is created from the energy characteristics of each motor, and torque is distributed to four motors based on this system efficiency map. Thus, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
〔実施例６〕
実施例６における前述の各実施例との構成上の相違点は、本実施例では各モータがインホイール式のモータであり、各モータの駆動トルクは直接タイヤへ伝達される点で異なる。なお、前述の各実施例と同等の構成については、各実施例と同様の符号を付し、本実施例６における説明を省略する。
Example 6
The difference in configuration of the sixth embodiment from the above-described embodiments is that in the present embodiment, each motor is an in-wheel motor, and the driving torque of each motor is directly transmitted to the tire. In addition, about the structure equivalent to each above-mentioned Example, the code | symbol similar to each Example is attached | subjected, and description in this Example 6 is abbreviate | omitted.
本実施例におけるインホイール式のモータは、シャフトやギアを介して伝達する方式と比較して、コントローラ（４）で行う演算において、シャフトやギアのエネルギ伝達効率や回転エネルギへ変換される分のエネルギを考慮する必要が無くなる。特に、シャフトやギアでのエネルギ伝達効率は、その回転数や伝達トルクによって大きく異なり、更には個体差のばらつきもあるため、正確に推定することが困難である。従って、インホイール式はこれらの誤差要因が減ることで制御性が向上し、その結果としてシステム効率の向上効果が大きくなる。 The in-wheel type motor in this embodiment is converted into energy transmission efficiency or rotational energy of the shaft or gear in the calculation performed by the controller (4), compared to the method of transmitting via the shaft or gear. There is no need to consider energy. In particular, the energy transmission efficiency of the shaft and gear varies greatly depending on the number of rotations and the transmission torque, and furthermore, there are variations in individual differences, making it difficult to estimate accurately. Therefore, the in-wheel type is improved in controllability by reducing these error factors, and as a result, the effect of improving the system efficiency is increased.
〔その他の実施例〕
前述の実施例５では、前部モータ群に比べ高回転領域でエネルギ効率が良いモータにより後部モータ群を構成したが、後部モータ群に比べ高トルク領域でエネルギ効率が良いモータにより前部モータ群を構成するなどしても実施例５と同様の作用効果を奏することができる。
[Other Examples]
In the above-described fifth embodiment, the rear motor group is configured by motors having high energy efficiency in the high rotation region as compared with the front motor group. However, the front motor group is configured by motors having high energy efficiency in the high torque region as compared with the rear motor group. Even if it comprises, the effect similar to Example 5 can be show | played.
前述の実施例５では、第一モータ（２−ｆ１）と第二モータ（２−ｆ２）が同一の特性、第三モータ（２−ｒ１）と第四モータ（２−ｒ２）が同一の特性を持つとしたが、前部のモータまたは後部のモータが同一の特性を持っている必要はない。例えば、４個ともが別々の特性を持つモータにより構成されても良いし、第一モータ（２−ｆ１）および第三モータ（２−ｒ１）が同一の特性、第二モータ（２−ｆ２）および第四モータ（２−ｒ２）が同一の特性を持つなどしても良い。 In the fifth embodiment, the first motor (2-f1) and the second motor (2-f2) have the same characteristics, and the third motor (2-r1) and the fourth motor (2-r2) have the same characteristics. However, it is not necessary for the front motor or the rear motor to have the same characteristics. For example, all four motors may have different characteristics, and the first motor (2-f1) and the third motor (2-r1) have the same characteristics, and the second motor (2-f2). The fourth motor (2-r2) may have the same characteristics.
前述の実施例５では、エネルギ効率およびシステム効率を用いて、各モータへのトルクを配分したが、前述の実施例２のようにエネルギ損失およびシステム損失を用いても実施例５と同様の作用効果を得ることができる。 In the above-described fifth embodiment, the torque is distributed to each motor using the energy efficiency and the system efficiency. However, even if the energy loss and the system loss are used as in the above-described second embodiment, the same effect as in the fifth embodiment is achieved. An effect can be obtained.
前述の各実施例では、モータおよびインバータの数を４個としたが、モータおよびインバータの数はこれに限定されない。例えば、車体後部の２輪を従輪として、前部２輪にモータを備えても良い。同様に、クラッチおよび変速機も前述の実施例で用いた数に限定されない。また、モータとインバータ、モータとクラッチ、モータと変速機の数は同数でなくても良い。例えば、１個のモータの動力をドライブシャフトにより左右車輪に伝達する構成において、左右車輪とドライブシャフトの間に左右別々にクラッチを備えても実施可能である。 In each of the foregoing embodiments, the number of motors and inverters is four, but the number of motors and inverters is not limited to this. For example, two wheels at the rear of the vehicle body may be used as slave wheels and motors may be provided at the two front wheels. Similarly, the number of clutches and transmissions is not limited to the numbers used in the above-described embodiments. The number of motors and inverters, motors and clutches, and motors and transmissions may not be the same. For example, in a configuration in which the power of one motor is transmitted to the left and right wheels by the drive shaft, the present invention can be implemented even if a left and right wheel and a drive shaft are provided with separate clutches.
前述の実施例４では、変速機の段数を２段階としたが、段数はこれに限定されない。例えば、図１３に示した２段階変速のシステム効率マップは４本の曲線により各ギアの組合せによるシステム損失が表されていたが、３段階変速となった場合には９本の曲線により各ギアの組合せによるシステム損失を表すことができるため、システム損失の最小値を演算することができ、実施可能である。 In the above-described fourth embodiment, the number of transmission stages is two, but the number of stages is not limited to this. For example, in the system efficiency map of the two-stage shift shown in FIG. 13, the system loss due to the combination of each gear is represented by four curves, but when the three-stage shift is achieved, each gear is represented by nine curves. Therefore, the system loss can be calculated and can be implemented.
前述の実施例１および実施例２では、モータ、または、モータおよびインバータのエネルギ効率またはエネルギ損失を用いて、全モータ、または、全モータおよび全インバータを含むシステムのシステム効率またはシステム損失を最大または最小とするようなトルク配分を演算していたが、使用するエネルギ効率またはエネルギ損失はモータおよびインバータのみに限定されない。例えば、モータと変速機のエネルギ効率またはエネルギ損失に基づいて、全モータおよび全変速機をシステムとし、システム効率またはシステム損失からトルク配分を決定しても良い。 In the first embodiment and the second embodiment, the energy efficiency or energy loss of the motor or the motor and the inverter is used to maximize the system efficiency or the system loss of the whole motor or the system including the whole motor and the whole inverter. The torque distribution that minimizes the calculation has been calculated, but the energy efficiency or energy loss to be used is not limited to the motor and the inverter. For example, based on the energy efficiency or energy loss of the motor and transmission, all motors and all transmissions may be used as a system, and torque distribution may be determined from the system efficiency or system loss.
前述の各実施例では、駆動輪に接続される全モータを含めたシステム効率またはシステム損失からトルク配分を決定したが、全モータを含めたシステム効率またはシステム損失を用いなくとも良い。例えば、４輪毎にモータが備えられ、これらのモータのトルクは別々に制御可能であるが、通常走行時には前部のモータ２個を使用し、坂道発進などの場合にのみ前部のモータ２個に加えて後部のモータ２個を使用する車両があるとする。後部のモータ２個は、殆ど使用されないため、前部２個のモータのトルク配分のみを調整しても十分にシステム効率の向上を実現可能である。
In each of the above-described embodiments, the torque distribution is determined from the system efficiency or system loss including all motors connected to the drive wheels. However, the system efficiency or system loss including all motors may not be used. For example, a motor is provided for each of the four wheels, and the torque of these motors can be controlled separately. However, the two front motors are used during normal driving, and the
前述の各実施例では、駆動輪の数を４個としたが、モータの数が２個以上であれば本発明を適用できるため、駆動輪の数はこれに限定されない。 In each of the embodiments described above, the number of drive wheels is four, but the number of drive wheels is not limited to this because the present invention can be applied if the number of motors is two or more.
前述の各実施例では、システム効率を最大、または、システム損失を最小とするように駆動力を配分したが、システム効率が良好、または、システム損失が少ないように配分すれば良い。例えば、システム効率を最大とするように駆動力を配分すると各部品に機械的な負担が大きくかかる場合を考える。この時、機械的な負担が掛かり過ぎることを防止するため、システム効率が最大値よりは若干少なくなるように駆動力を配分しても良い。 In each of the above-described embodiments, the driving force is allocated so that the system efficiency is maximized or the system loss is minimized. However, it is only necessary to allocate the driving efficiency so that the system efficiency is good or the system loss is small. For example, consider a case where a mechanical burden is placed on each component when the driving force is distributed so as to maximize the system efficiency. At this time, in order to prevent an excessive mechanical burden, the driving force may be distributed so that the system efficiency is slightly less than the maximum value.
１−ｆ１ 第一駆動輪
１−ｆ２ 第二駆動輪
１−ｒ１ 第三駆動輪
１−ｒ２ 第四駆動輪
２−ｆ１ 第一モータ
２−ｆ２ 第二モータ
２−ｒ１ 第三モータ
２−ｒ２ 第四モータ
３−ｆ１ 第一インバータ
３−ｆ２ 第二インバータ
３−ｒ１ 第三インバータ
３−ｒ２ 第四インバータ
４ コントローラ
５−ｆ１ 第一クラッチ
５−ｆ２ 第二クラッチ
５−ｒ１ 第三クラッチ
５−ｒ２ 第四クラッチ
６−ｆ１ 第一変速機
６−ｆ２ 第二変速機
６−ｒ１ 第三変速機
６−ｒ２ 第四変速機
1-f1 1st drive wheel 1-f2 2nd drive wheel 1-r1 3rd drive wheel 1-r2 4th drive wheel 2-f1 1st motor 2-f2 2nd motor 2-r1 3rd motor 2-r2 1st 4-motor 3-f1 first inverter 3-f2 second inverter 3-r1 third inverter 3-r2 fourth inverter 4 controller 5-f1 first clutch 5-f2 second clutch 5-r1 third clutch 5-r2 first 4 clutch 6-f1 1st transmission 6-f2 2nd transmission 6-r1 3rd transmission 6-r2 4th transmission
Claims (29)
各々の前記複数の駆動輪にトルクを伝達する複数個のモータと、
前記駆動輪の各々の駆動力を制御するために前記複数個のモータを制御するモータ制御手段とを備えることを特徴とする車両駆動装置。 A plurality of drive wheels;
A plurality of motors for transmitting torque to each of the plurality of drive wheels;
A vehicle drive device comprising: motor control means for controlling the plurality of motors in order to control the drive force of each of the drive wheels.
前記クラッチを制御するクラッチ制御手段とを備え、
前記クラッチ制御手段が前記クラッチを制御することを特徴とする請求項２に記載の車両駆動装置。 At least one clutch provided between the plurality of motors and drive wheels;
Clutch control means for controlling the clutch,
The vehicle drive apparatus according to claim 2, wherein the clutch control unit controls the clutch.
前記変速機を制御する変速機制御手段とを備え、
前記変速機制御手段が前記変速機を制御することを特徴とする請求項２から請求項３に記載の車両駆動装置。 At least one transmission provided between the plurality of motors and drive wheels;
Transmission control means for controlling the transmission,
The vehicle drive apparatus according to claim 2, wherein the transmission control unit controls the transmission.
前記効率特性に基づき、前記複数個のモータの動作効率を推定する推定手段とを備え、
前記モータ制御手段は、前記推定に基づいて前記複数個のモータのトルク配分を制御することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の車両駆動装置。 Storage means for storing efficiency characteristics of the plurality of motors;
An estimation means for estimating the operation efficiency of the plurality of motors based on the efficiency characteristics;
The vehicle drive device according to claim 5, wherein the motor control unit controls torque distribution of the plurality of motors based on the estimation.
前記効率特性に基づき、前記複数個のモータおよび前記インバータを合わせた動作効率を推定する推定手段とを備え、
前記モータ制御手段は、前記推定に基づいて前記複数個のモータのトルク配分を制御することを特徴とする請求項２または請求項７に記載の車両駆動装置。 Storage means for storing efficiency characteristics combining the plurality of motors and the inverter;
An estimation means for estimating an operation efficiency of the plurality of motors and the inverter based on the efficiency characteristics;
8. The vehicle drive apparatus according to claim 2, wherein the motor control unit controls torque distribution of the plurality of motors based on the estimation.
前記効率特性に基づき、前記複数個のモータおよび前記インバータを合わせた動作効率を推定する推定手段とを備え、
前記モータ制御手段が、前記推定に基づいて前記複数個のモータのトルク配分を制御するとともに、
前記クラッチ制御手段が、前記推定に基づいて、前記クラッチを制御することを特徴とする請求項８に記載の車両駆動装置。 Storage means for storing efficiency characteristics combining the plurality of motors and the inverter;
An estimation means for estimating an operation efficiency of the plurality of motors and the inverter based on the efficiency characteristics;
The motor control means controls torque distribution of the plurality of motors based on the estimation,
9. The vehicle drive device according to claim 8, wherein the clutch control means controls the clutch based on the estimation.
前記効率特性に基づき、前記複数個のモータおよび前記インバータを合わせた動作効率を推定する推定手段とを備え、
前記モータ制御手段が、前記推定に基づいて前記複数個のモータのトルク配分を制御するとともに、
前記変速機制御手段が、前記推定に基づいて、前記変速機を制御することを特徴とする請求項９に記載の車両駆動装置。 Storage means for storing efficiency characteristics combining the plurality of motors and the inverter;
An estimation means for estimating an operation efficiency of the plurality of motors and the inverter based on the efficiency characteristics;
The motor control means controls torque distribution of the plurality of motors based on the estimation,
The vehicle drive apparatus according to claim 9, wherein the transmission control unit controls the transmission based on the estimation.
前記効率特性に基づき、前記複数個のモータの動作損失を推定する推定手段とを備え、
前記モータ制御手段は、前記推定に基づいて前記複数個のモータのトルク配分を制御することを特徴とする請求項５または請求項１０に記載の車両駆動装置。 Storage means for storing efficiency characteristics of the plurality of motors;
An estimation means for estimating an operating loss of the plurality of motors based on the efficiency characteristics;
11. The vehicle drive device according to claim 5, wherein the motor control unit controls torque distribution of the plurality of motors based on the estimation.
前記効率特性に基づき、前記複数個のモータおよび前記インバータを合わせた動作損失を推定する推定手段とを備え、
前記モータ制御手段は、前記推定に基づいて前記複数個のモータのトルク配分を制御することを特徴とする請求項２または請求項１１に記載の車両駆動装置。 Storage means for storing efficiency characteristics combining the plurality of motors and the inverter;
An estimation means for estimating an operation loss of the plurality of motors and the inverter based on the efficiency characteristics;
The vehicle drive device according to claim 2, wherein the motor control unit controls torque distribution of the plurality of motors based on the estimation.
前記効率特性に基づき、前記複数個のモータおよび前記インバータを合わせた動作損失を推定する推定手段とを備え、
前記モータ制御手段が、前記推定に基づいて前記複数個のモータのトルク配分を制御するとともに、
前記クラッチ制御手段が、前記推定に基づいて、前記クラッチを制御することを特徴とする請求項１２に記載の車両駆動装置。 Storage means for storing efficiency characteristics combining the plurality of motors and the inverter;
An estimation means for estimating an operation loss of the plurality of motors and the inverter based on the efficiency characteristics;
The motor control means controls torque distribution of the plurality of motors based on the estimation,
The vehicle drive device according to claim 12, wherein the clutch control means controls the clutch based on the estimation.
前記効率特性に基づき、前記複数個のモータおよび前記インバータを合わせた動作損失を推定する推定手段とを備え、
前記モータ制御手段が、前記推定に基づいて前記複数個のモータのトルク配分を制御するとともに、
前記変速機制御手段が、前記推定に基づいて、前記変速機を制御することを特徴とする請求項１３に記載の車両駆動装置。 Storage means for storing efficiency characteristics combining the plurality of motors and the inverter;
An estimation means for estimating an operation loss of the plurality of motors and the inverter based on the efficiency characteristics;
The motor control means controls torque distribution of the plurality of motors based on the estimation,
The vehicle drive device according to claim 13, wherein the transmission control unit controls the transmission based on the estimation.
前記第一グループには含まれないモータの中で、同じ特性を持つモータにより構成される第二グループとから構成されることを特徴とする請求項１から請求項２１のいずれかに記載の車両駆動装置。 The plurality of motors includes a first group including motors having the same characteristics;
The vehicle according to any one of claims 1 to 21, wherein the vehicle includes a second group including motors having the same characteristics among motors not included in the first group. Drive device.
前記第二グループは車両後部の駆動輪を駆動するモータにより構成されることを特徴とする請求項２２から請求項２４のいずれかに記載の車両駆動装置。 The first group is composed of motors that drive driving wheels at the front of the vehicle,
The vehicle drive apparatus according to any one of claims 22 to 24, wherein the second group includes a motor that drives drive wheels at a rear portion of the vehicle.
前記第二グループは車両前部左側の駆動輪を駆動するモータと、車両後部右側の駆動輪を駆動するモータとにより構成されることを特徴とする請求項２２から請求項２４のいずれかに記載の車両駆動装置。 The first group includes a motor that drives a drive wheel on the right side of the front part of the vehicle and a motor that drives a drive wheel on the left side of the rear part of the vehicle.
The said 2nd group is comprised by the motor which drives the driving wheel of the vehicle front left side, and the motor which drives the driving wheel of the vehicle rear right side, The one of Claim 22 to 24 characterized by the above-mentioned. Vehicle drive device.
第二駆動輪と、
前記第一駆動輪に駆動力を伝達する第一モータと、
前記第二駆動輪に駆動力を伝達する第二モータと、
モータ制御手段とを備え、
前記モータ制御手段は、各駆動輪への駆動力を配分するために、前記第一モータおよび前記第二モータとによって出力されるトルクを制御することを特徴とする車両駆動装置。 A first drive wheel;
A second drive wheel,
A first motor for transmitting a driving force to the first driving wheel;
A second motor for transmitting a driving force to the second driving wheel;
Motor control means,
The motor control unit controls a torque output by the first motor and the second motor in order to distribute a driving force to each driving wheel.
各々の前記複数の駆動輪にトルクを伝達する複数個のモータを持ち、
前記複数個のモータは、同じ特性を持つモータにより構成される第一グループと、
前記第一グループには含まれないモータの中で、同じ特性を持つモータにより構成される第二グループとから構成されることを特徴とする車両駆動装置。 A plurality of drive wheels;
Having a plurality of motors for transmitting torque to each of the plurality of drive wheels;
The plurality of motors includes a first group including motors having the same characteristics;
A vehicle drive device comprising a second group composed of motors having the same characteristics among motors not included in the first group.
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