(57)【要約】  車両に要求される出力トルクを低下させることなく、モータの搭載性を向上させることができるインホイールモータ車を提供する。  ホイールの内部に複数の駆動用電動機を有したインホイールモータ車において、前記複数の駆動用電動機は、前記ホイールの回転軸と同軸上に設けられた第１電動機（５）と、前記ホイールの軸線方向における前記第１電動機（５）と同一の位置に配置された第２電動機（６，７，８）とを少なくとも有し、前記第１電動機（５）の出力軸と連結されたサンギヤ（９Ｓ）と、前記第２電動機（６，７，８）の動力が伝達されるリングギヤ（９Ｒ）とを有する遊星歯車機構（９）が前記ホイールの内部に設けられている。
2012131953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイールの内部に複数の駆動用電動機を有したインホイールモータ車において、
前記複数の駆動用電動機は、前記ホイールの回転軸と同軸上に設けられた第１電動機と、前記ホイールの軸線方向における前記第１電動機と同一の位置に配置された第２電動機とを少なくとも有し、
前記第１電動機の出力軸と連結されたサンギヤと、前記第２電動機の動力が伝達されるリングギヤとを有する遊星歯車機構が前記ホイールの内部に設けられていることを特徴とするインホイールモータ車。
【請求項２】
前記リングギヤに車両が前進走行する方向に前記第２電動機が駆動した場合に動力を伝達するワンウェイクラッチが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のインホイールモータ車。
【請求項３】
前記リングギヤの外周面に、前記第２電動機の出力軸に連結されたギヤと噛み合う複数の歯が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のインホイールモータ車。
【請求項４】
前記第１電動機と前記第２電動機とのそれぞれに通電する電力を制御する電子制御装置を更に備え、
該電子制御装置は、前記ホイールから出力する要求トルクに基づいて前記第１電動機と前記第２電動機との出力トルクを算出するトルク算出手段と、
該トルク算出手段によって算出された各電動機のトルクに基づいて前記各電動機の回転数を算出する回転数算出手段と
を備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のインホイールモータ車。
【請求項５】
前記回転数算出手段は、前記各電動機の状態に基づいて該各電動機のそれぞれの回転数を変更する手段を更に備えていることを特徴とする請求項４に記載のインホイールモータ車。
【請求項６】
前記各電動機の状態は、該各電動機の温度状態を含むことを特徴とする請求項５に記載のインホイールモータ車。
【請求項７】
前記各電動機の温度状態は、該各電動機の駆動を制限する温度に基づく所定温度と該各電動機の温度とを比較して判断され、
前記回転数算出手段は、前記第１電動機と前記第２電動機とのいずれか一方の温度が、前記所定温度より高い場合に、該所定温度より温度が高い電動機の回転数を動力損失が小さい回転数として、他方の電動機の回転数を前記所定温度より温度が高い電動機の回転数の低下を補うように回転させる手段を更に備えていることを特徴とする請求項６に記載のインホイールモータ車。
【請求項８】
前記各電動機のそれぞれに該各電動機に供給する電力を制御する制御装置を更に備え、
前記回転数算出手段は、前記制御装置の温度に基づいて前記各電動機の回転数を変更する手段を更に備えていることを特徴とする請求項４ないし７のいずれかに記載のインホイールモータ車。
【請求項９】
前記各電動機に電力を供給もしくは各電動機により発電された電力を充電する蓄電装置を更に備え、
前記回転数算出手段は、前記蓄電装置の充電状態に応じて各電動機の回転数を算出する手段を更に備えていることを特徴とする請求項４ないし８のいずれかにに記載のインホイールモータ車。
【請求項１０】
車両が走行する走行経路を提示するナビゲーション装置を更に備え、
前記電子制御装置は、該ナビゲーション装置によって提示された走行経路を走行した場合の各電動機の発熱量を予測する手段と、
該各電動機の予測された発熱量に基づいて前記各電動機の回転数を算出する手段と
を備えていることを特徴とする請求項４ないし９のいずれかに記載のインホイールモータ車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、駆動輪のホイールの内部にモータを設けることによって車両の駆動力を得るように構成されたインホイールモータ車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関を動力源とした車両に代えて電動機を動力源とした電気自動車などが開発されている。その電気自動車のうち、車輪毎あるいは前輪と後輪とのいずれかのホイールの内部にモータを搭載した、いわゆるインホイールモータを利用した車両が開発されている。インホイールモータは、車両の駆動力を得るために高トルクを出力することができるもの、すなわち大型のモータが要求される一方、モータを搭載するスペースがホイールの内部に限られていることから、出力することのできるトルクに限度がある。また、高トルクを出力することによって電気抵抗などを要因とする発熱量が高くなってしまい、モータの特性あるいは耐久性が低下してしまう可能性がある。【０００３】
特開２００８−４４４３４号公報には、タイロッドの車輪側の端部に連結されるボールジョイントおよびブレーキキャリパーが設けられている車輪にモータを搭載したインホイールモータが記載されている。このインホイールモータは、車輪の回転中心から径方向にオフセットしてモータを搭載し、そのモータの回転軸と車輪の回転軸とを一致させるために、モータの出力軸にカウンタギヤを設け、一端にそのカウンタギヤと噛み合うギヤが連結され他端に遊星歯車機構を構成するサンギヤが連結されたシャフトが設けられている。【０００４】
また、特開２００７−２６９２０９号公報には、車輪の回転軸と同軸上にモータを設け、そのモータから軸線方向および径方向にオフセットした位置に他のモータを設けたインホイールモータが記載されている。このインホイールモータは、モータと他のモータとを反対に回転させることによって、車体の上下動を減衰させることができるように構成されており、そのため、ショックアブソーバを設ける必要が無く設計自由度を向上させることができるものである。【０００５】
さらに、特開２０１０−２８０２９５号公報には、モータの効率が良好な運転領域でモータを駆動させるために、モータとタイヤとの間の動力伝達経路を接続および遮断することができるように、タイヤが所定回転数未満で回転するときに動力を伝達する第１遠心クラッチと、モータが所定回転数以上で回転するときに動力を伝達する第２遠心クラッチと、タイヤのトルクをモータに伝達するワンウェイクラッチとを備えたインホイールモータが記載されている。【０００６】
さらにまた、特開２００９−１５４７２３号公報および特開２００８−１２５３２９号公報には、モータに接続された蓄電装置の蓄電容量（ＳＯＣ）や蓄電装置の温度あるいはモータの温度に応じてモータの出力や回生量を制限する装置が記載されている。そして、特開２０１０−２４３３２７号公報および特開２００４−３２４６１３号公報には、ナビゲーション装置により走行予定経路を読み取り、その走行予定経路からバッテリやモータの発熱量を予測する装置が記載されており、特に特開２００４−３２４６１３号公報に記載された装置は、予測されたモータの発熱量に基づいて事前にモータの出力を制限し、もしくは冷却量を増加させるように構成されている。【０００７】
上述したようにインホイールモータは、モータやギヤトレーンをホイールの内部に搭載するので、高トルクを出力することのできる大型のモータを搭載することが困難である。そのため、特開２００８−４４４３４号公報に記載されたインホイールモータは、カウンタギヤを設けることにより車輪の回転軸とモータの回転軸とをずらすことによって、モータの径を大きくして出力トルクを増大させるように構成され、また特開２００７−２６９２０９号公報に記載されたインホイールモータは、車輪の回転軸と同一軸上にモータを設け、そのモータから軸線方向および径方向にオフセットした位置に他のモータを設けることによって、二つのモータで車両に要求される出力トルクを得るように構成されている。しかしながら、特開２００８−４４４３４号公報および特開２００７−２６９２０９号公報に記載されたようにモータを径方向にオフセットすると、回転軸をオフセットさせるためのギヤトレーンを有することとなり、その結果、そのギヤトレーンを搭載する軸線方向のスペースが必要となる。
【発明の概要】
【０００８】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、車両に要求される出力トルクを低下させることなく、モータの搭載性を向上させることができるインホイールモータ車を提供することを目的とするものである。
【０００９】
上記の目的を達成するために、この発明は、ホイールの内部に複数の駆動用電動機を有したインホイールモータ車において、前記複数の駆動用電動機は、前記ホイールの回転軸と同軸上に設けられた第１電動機と、前記ホイールの軸線方向における前記第１電動機と同一の位置に配置された第２電動機とを少なくとも有し、前記第１電動機の出力軸と連結されたサンギヤと、前記第２電動機の動力が伝達されるリングギヤとを有する遊星歯車機構が前記ホイールの内部に設けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、この発明は、上記の発明において、前記リングギヤに車両が前進走行する方向に前記第２電動機が駆動した場合に動力を伝達するワンウェイクラッチが設けられていることを特徴とするインホイールモータ車である。
【００１１】
さらに、この発明は、上記の発明において、前記リングギヤの外周面に、前記第２電動機の出力軸に連結されたギヤと噛み合う複数の歯が形成されていることを特徴とするインホイールモータ車である。
【００１２】
さらにまた、この発明は、前記第１電動機と前記第２電動機とのそれぞれに通電する電力を制御する電子制御装置を更に備え、該電子制御装置は、前記ホイールから出力する要求トルクに基づいて前記第１電動機と前記第２電動機との出力トルクを算出するトルク算出手段と、該トルク算出手段によって算出された各電動機のトルクに基づいて前記各電動機の回転数を算出する回転数算出手段とを備えていることを特徴とするインホイールモータ車である。
【００１３】
さらにまた、この発明は、上記の発明において、前記回転数算出手段は、前記各電動機の状態に基づいて該各電動機のそれぞれの回転数を変更する手段を更に備えていることを特徴とするインホイールモータ車である。
【００１４】
さらにまた、この発明は、上記の発明において、前記各電動機の状態は、該各電動機の温度状態を含むことを特徴とするインホイールモータ車である。
【００１５】
さらにまた、この発明は、上記の発明において、前記各電動機の温度状態は、該各電動機の駆動を制限する温度に基づく所定温度と該各電動機の温度とを比較して判断され、前記回転数算出手段は、前記第１電動機と前記第２電動機とのいずれか一方の温度が、前記所定温度より高い場合に、該所定温度より温度が高い電動機の回転数を動力損失が小さい回転数として、他方の電動機の回転数を前記所定温度より温度が高い電動機の回転数の低下を補うように回転させる手段を更に備えていることを特徴とするインホイールモータ車である。
【００１６】
さらにまた、この発明は、上記の発明において、前記各電動機のそれぞれに該各電動機に供給する電力を制御する制御装置を更に備え、前記回転数算出手段は、前記制御装置の温度に基づいて前記各電動機の回転数を変更する手段を更に備えていることを特徴とするインホイールモータ車である。
【００１７】
さらにまた、この発明は、上記の発明において、前記各電動機に電力を供給もしくは各電動機により発電された電力を充電する蓄電装置を更に備え、前記回転数算出手段は、前記蓄電装置の充電状態に応じて各電動機の回転数を算出する手段を更に備えていることを特徴とするインホイールモータ車である。
【００１８】
さらにまた、この発明は、上記の発明において、車両が走行する走行経路を提示するナビゲーション装置を更に備え、前記電子制御装置は、該ナビゲーション装置によって提示された走行経路を走行した場合の各電動機の発熱量を予測する手段と、該各電動機の予測された発熱量に基づいて前記各電動機の回転数を算出する手段とを備えていることを特徴とするインホイールモータ車である。
【００１９】
この発明によれば、ホイールの内部に、ホイールの回転軸と同軸上に設けられた第１電動機と、ホイールの軸線方向における第１電動機と同一の位置に配置された第２電動機との少なくとも双方の電動機が設けられ、第１電動機と連結されたサンギヤと第２電動機と連結されたリングギヤとを有する遊星歯車機構がホイールの内部に設けられている。そのため、ホイールの軸線方向において、電動機とホイールの回転軸とを合わせるためのギヤなどを設けることなく、各電動機を配置することができる。その結果、電動機を複数設けることができ、かつそれぞれの電動機の動力を遊星歯車機構に入力することによって駆動することができるので、複数の電動機の全体としての熱容量を増大させることができる。
【００２０】
また、この発明によれば、車両が走行する方向に第２電動機が駆動した場合に動力を伝達するワンウェイクラッチがリングギヤに設けられている。したがって、第１電動機のトルクを第２電動機でアシストする際に利用することができる。また、第２電動機を過剰に駆動させずに走行できるので、第２電動機を駆動させることによる電気的なもしくは機械的なエネルギ損失を低下させることができる。
【００２１】
さらに、この発明によれば、リングギヤの外周面に、第２電動機の出力軸に連結されたギヤと噛み合う複数の歯が形成されている。したがって、第２電動機からリングギヤに動力を伝達するためのギヤを遊星歯車機構と軸線方向において同一位置に配置することができる。そのため、軸線方向において電動機を配置する箇所を確保することができるので、複数の電動機を設けることができ、かつそれぞれの電動機を軸線方向に大きくすることができる。その結果、電動機全体としての体積を大きくすることができるとともに、熱容量を増大させることができる。
【００２２】
さらにまた、この発明によれば、上記の構成に加え、第１電動機と第２電動機とを制御する電子制御装置が備えられている。また、その電子制御装置は、ホイールから出力する要求トルクに基づいて各電動機の出力トルクを算出するトルク算出手段と、そのトルク算出手段によって算出された各電動機のトルクに基づいて各電動機の回転数を算出する回転数算出手段とを備えている。したがって、ホイールから出力する要求トルクに基づいて各電動機のトルクおよび回転数を算出することができる。
【００２３】
さらにまた、この発明によれば、回転数算出手段は、各電動機の状態に基づいて各電動機のそれぞれの回転数を変更する手段を更に備えている。したがって、電動機の状態が悪化している電動機の回転数を負荷が小さくするように変更することができる。
【００２４】
さらにまた、この発明によれば、各電動機の状態は、各電動機の温度状態を含むので、各電動機のいずれかの温度が高い場合などにその電動機の回転数を変更することで、電動機の温度上昇を抑制もしくは防止することができる。
【００２５】
さらにまた、この発明によれば、各電動機の温度状態は、各電動機の駆動を制限する温度に基づく所定温度とその各電動機の温度を比較して判断され、回転数算出手段は、第１電動機と第２電動機とのいずれか一方の温度が、所定温度より高い場合に、所定温度より温度が高い電動機の回転数を動力損失が小さい回転数として、他方の電動機の回転数を所定温度より温度が高い電動機の回転数の低下を補うように回転させる手段を更に備えている。そのため、車両の出力回転数を維持しつつ、所定温度より温度の高い電動機の温度上昇を抑制もしくは防止することができる。
【００２６】
さらにまた、この発明によれば、各電動機のそれぞれに各電動機に供給する電力を制御する制御装置を更に備え、回転数算出手段は、制御装置の温度に基づいて各電動機の回転数を変更する手段を更に備えているので、各制御装置のいずれかの温度が高い場合などにその制御装置から電力が供給される電動機の回転数を変更することで、制御装置の温度上昇を抑制もしくは防止することができる。
【００２７】
さらにまた、この発明によれば、各電動機に電力を供給もしくは各電動機により発電された電力を充電する蓄電装置を更に備え、回転数算出手段は、蓄電装置の充電状態に応じて各電動機の回転数を算出する手段を更に備えているので、蓄電装置が過充電となることを抑制もしくは防止することができる。
【００２８】
さらにまた、この発明によれば、車両が走行する走行経路を提示するナビゲーションシステムを更に備え、電子制御装置は、そのナビゲーションシステムによって提示された走行経路を走行した場合の各電動機の発熱量を予測する手段と、その各電動機の予測された発熱量に基づいて各電動機の回転数を算出する手段とを備えているので、提示された走行経路を走行する場合に、予測された発熱量の許容される範囲内で、各電動機の回転数を動力損失が低い回転数とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明に係るインホイールモータの構成例を説明するための模式図である。
【図２】図１におけるII-II断面図である。
【図３】各モータとキャリアとの回転数の関係を示す共線図である。
【図４】図１の構成のインホイールモータの制御例を説明するためのフローチャートである。
【図５】第１モータの効率マップである。
【図６】第２モータの効率マップである。
【図７】第１モータおよび第２モータの出力トルクと効率との関係を示すグラフである。
【図８】各モータの回転数を決定する制御例を説明するためのフローチャートである。
【図９】この発明に係るインホイールモータの他の構成例を説明するための模式図である。
【図１０】この発明に係るインホイールモータの更に他の構成例を説明するための模式図である。
【図１１】そのインホイールモータにおける各モータとキャリアとの回転数の関係を示す共線図である。
【図１２】第２モータがトルクアシストとして機能することを説明するための共線図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
つぎにこの発明について具体的に説明する。図１および図２はこの発明に係るインホイールモータの構成例を説明するための模式図である。図に示すインホイールモータ１は、操舵輪に設けられたものであり、車両側からホイール２側に向けて配置されたタイロッドの端部と連結されるボールジョイント３とブレーキキャリパ４とが設けられている。そのため、これらの部材３，４が配置されている箇所を避けるように複数のモータ５，６，７，８と遊星歯車機構９が設けられている。具体的にその構成について説明すると、まず、ホイール２の回転軸と同一軸上に第１モータ・ジェネレータ（以下、単に第１モータ５と記す。）が設けられている。この第１モータ５は、従来知られた同期モータや誘導モータなどの交流モータであって、電動機としての機能と発電機としての機能とを有するものである。そして、第１モータ５の出力軸１０には遊星歯車機構９が連結されている。
【００３１】
ここで遊星歯車機構９の構成について簡単に説明すると、遊星歯車機構９の入力軸、すなわち第１モータ５の出力軸１０と一体に連結されたサンギヤ９Ｓと、そのサンギヤ９Ｓに噛み合って自転しつつ入力軸を回転中心として公転する複数のピニオンギヤ９Ｐと、それらのピニオンギヤ９Ｐ，９Ｐを回転自在に保持して、ピニオンギヤ９Ｐが公転することによって遊星歯車機構９から動力を出力するキャリア９Ｃと、各ピニオンギヤ９Ｐ，９Ｐと噛み合う内歯車を備えたリングギヤ９Ｒとによって遊星歯車機構９が構成されている。
【００３２】
また、ホイール２の軸線方向における第１モータ５と同一の位置で第１モータ５の外周側に第１モータ５と同様の構成の複数のモータ・ジェネレータ（以下、単に複数のモータ６，７，８と記す。）が配置されている。そして、それら複数のモータ６，７，８のそれぞれの出力軸に設けられたギヤ１１と遊星歯車機構９におけるリングギヤ９Ｒとが連結されている。つまり、リングギヤ９Ｒの外周側には、複数のモータ６，７，８のそれぞれの出力軸に設けられたギヤ１１と噛み合う複数の歯が形成されている。
【００３３】
したがって、上述した構成のインホイールモータ１は、遊星歯車機構９やギヤ１１をホイール２の軸線方向で同一位置とすることができ、その結果、第１モータ５と複数のモータ６，７，８とを設け、かつ各モータ５，６，７，８の軸線方向の大きさを大きくすることができる。そのため、車両の駆動力を得るためのモータ５，６，７，８の全体としての体積を大きくすることができるので、各モータ５，６，７，８の全体としての熱容量を増大させることができる。
【００３４】
また、上述した各モータ５，６，７，８は、通電される電力に応じて駆動するものであって、各モータ５，６，７，８のそれぞれにはインバータ１２，１３，１４，１５が連結され、それらのインバータ１２，１３，１４，１５に蓄電装置１６が連結されている。さらに、インバータ１２，１３，１４，１５には、電子制御装置１７が連結されている。電子制御装置１７は、予め実験などで定められた種々のマップや演算式などが記憶されており、その電子制御装置１７に入力された信号に基づいて各インバータ１２，１３，１４，１５に供給する電力を制御するように構成されている。ここで、電子制御装置１７に接続されて信号を入力するセンサの例を挙げると、運転者の操作により変化するアクセルの踏み込み量を検知するアクセル開度センサ、各モータ５，６，７，８の温度を検出する温度センサ１８，１９，２０，２１、各モータ１２，１３，１４，１５の回転数を検出する回転数センサ２２，２３，２４，２５、キャリア９Ｃの回転数を検出する車速センサ２６、各インバータの温度を検出する温度センサ２７，２８，２９，３０、蓄電装置１６の温度を検出するセンサ３１、蓄電装置１６の充電量（ＳＯＣ：State of Charge ）を検出するセンサ３２などがある。そのため、各センサから入力された信号から各モータ５，６，７，８から出力するトルクあるいは回転数などを定めて、そのトルクや回転数となるようにインバータ１２，１３，１４，１５を制御することができる。
【００３５】
上述したように構成されたインホイールモータ１は、第１モータ５と複数のモータ６，７，８とに連結された遊星歯車機構９から車両の出力トルクが出力される。つまり、第１モータ５および複数のモータ６，７，８の回転数に応じて出力される回転数を定めることができる。以下の説明において、便宜上、第１モータ５の外周側に第２モータ６のみが設けられた構成を例に挙げて説明する。図３は、第１モータ５と遊星歯車機構９におけるキャリア９Ｃと第２モータ６との回転数の関係を示す共線図であって、図における縦軸の左側から第１モータ５、キャリア９Ｃ、第２モータ６の回転数を示している。図における横軸は、回転数が０（ゼロ）であることを示し、この横軸より上側が車両を前進走行させるときの回転方向を示し、下側が後進走行するときの回転方向を示しおり、横軸から離れるにつれて回転数が増加していることを示す。なお、縦軸同士の間隔は、第１モータ５とキャリア９Ｃとの変速比ａ、キャリア９Ｃと第２モータ６との変速比ｂを示している。
【００３６】
図３に示す共線図のようにキャリア９Ｃの回転数は、第１モータ５と第２モータ６との回転数の関係により定まる。したがって、第１モータ５の回転数と第２モータ６との回転数とが図に示すＩの状態、すなわち第１モータ５が低回転数で第２モータ６が高回転数である場合であっても、図に示すIIの状態、すなわち第１モータ５が高回転数で第２モータ６が低回転数である場合であってもキャリア９Ｃの回転数を同一とすることができる。つまり、キャリア９Ｃの回転数を一定として、第１モータ５と第２モータ６との回転数を変更することができる。
【００３７】
つぎに上述した構成のインホイールモータ１の制御について図４に示すフローチャートを参照しつつ説明する。まず、アクセル開度センサによって検出されたアクセル開度に基づいて車両に要求されている出力トルク（以下、単に要求トルクと記す。）を算出し、その要求トルクに応じて各モータ５，６の出力トルクを算出する（ステップＳ１）。具体的には、式１に表されているように要求トルクは、第１モータ５の出力トルクと第２モータ６の出力トルクとを合算したものであり、式２に示すように各モータ５，６の出力トルクに各モータ５，６とキャリア９Ｃとの変速比を積算した値が同一の値となるので、式１と式２とから各モータ５，６の出力トルクを算出することができる。つまり、第１モータ５のトルクが式３により算出され、第２モータ６のトルクが式４により算出される。
Ｔａｌｌ＝ＴｍｇＡ＋ＴｍｇＢ      …（１）
ＴｍｇＡ＊ａ＝ＴｍｇＢ＊ｂ        …（２）
ＴｍｇＡ＝Ｔａｌｌ＊ｂ／（ａ＋ｂ）…（３）
ＴｍｇＢ＝Ｔａｌｌ＊ａ／（ａ＋ｂ）…（４）
【００３８】
ついで、ステップＳ１で算出された各モータ５，６の出力トルクと車速センサ２６で検出された車速とから、各モータ５，６の回転数と効率との関係を示すグラフを算出する（ステップＳ２）。具体的には、予め実験やシミュレーションなどによって用意されたモータの効率マップとステップＳ１で算出されたモータの出力トルクとから、モータの回転数と効率との関係を示すグラフを算出する。図５および図６は、各モータ５，６の効率マップの例を示したものであり、図に太線で示すトルクにおいて、図の右側が高効率であって、左側になるにつれて効率が低下することを示している。また、図７は、図に太線で示したトルクを出力する場合での出力トルクと効率との関係を示すグラフである。なお、第１モータ５と第２モータ６との回転数の関係は、車速からキャリア９Ｃの回転数Ｎｃが算出され、そのキャリア９Ｃの回転数Ｎｃと各変速比とから算出することができる。式５は、第１モータ５と第２モータ６との回転数の関係を算出するための式である。
ＮｍｇＢ＝（ａ＋ｂ）／ａ＊（Ｎｃ−ＮｍｇＡ）＋ＮｍｇＡ…（５）
【００３９】
式５から求められた第１モータ５と第２モータ６との回転数の関係となるように図７に示す第１モータ５と第２モータ６との横軸を合わせることによって、各モータ５，６の合計損失を図中で算出することができる。
【００４０】
そして、ステップＳ２で算出された出力トルクと効率との関係を示すグラフから、各モータ５，６の回転数を決定する（ステップＳ３）。通常、モータの回転数を決定する上では、第１モータ５と第２モータ６とのそれぞれの損失が小さい回転数、すなわち効率の良い回転数を定めるが、各モータ５，６の状態を考慮しての回転数を定めることが好ましい。そのため、ここでは、各モータ５，６の温度を検出してその温度状態に応じて各モータ５，６の回転数を決定する制御例について説明する。図８は、その制御例を説明するためのフローチャートであって、まず、第１モータ５の温度が所定温度以下か否かを算出する（ステップＳ３１）。ここでの所定温度とは、第１モータ５の制限温度に余裕代、例えば０．９を積算した温度である。つまり、モータは、トルクを出力することによる銅損などによって発熱するので、算出されたトルクを出力して駆動した場合に、第１モータ５の温度が制限温度とならないように所定温度を定めている。
【００４１】
第１モータ５の温度が所定温度より低くステップＳ３１で肯定的に判断された場合は、第２モータ６の温度が所定温度以下か否かを判断する（ステップＳ３２）。ここでの所定温度とは、ステップＳ３１での所定温度と同様に第２モータ６の制限温度に余裕代、例えば０．９を積算した温度である。そして、ステップＳ３２で肯定的に判断された場合、すなわち各モータ５，６の温度がそれぞれ所定温度以下である場合には、第１モータ５と第２モータ６との合計の損失が最小となる回転数で各モータ５，６を駆動させる（ステップＳ３３）。つまり、図８に示すように各モータ５，６の損失を示す曲線同士が交わる回転数（以下、単に動作点Ｘと記す。）で各モータ５，６を回転させる。
【００４２】
それとは反対にステップＳ３２で否定的に判断された場合は、第２モータ６の温度が高いので、第２モータ６の効率を優先して、すなわち第２モータ６の効率が良好となる回転数で各モータ５，６を駆動させる（ステップＳ３４）。具体的には、第２モータ６の効率が良好でかつ第１モータ５の損失が増加する部分、すなわち図７に示す動作点Ｘより左側のＹ領域で、かつ第２モータ６の温度に応じた回転数で各モータ５，６を駆動させる。
【００４３】
一方、ステップＳ３１で否定的に判断された場合、すなわち第１モータ５の温度が所定温度より高い場合には、第２モータ６の温度が所定温度以下か否かを判断する（ステップＳ３５）。このステップＳ３５の判断は上記のステップＳ３２と同様である。そして、ステップＳ３５で肯定的に判断された場合、すなわち第２モータ６の温度が所定温度以下の場合は、第１モータ５の温度が高いので、第１モータ５の効率を優先して、すなわち第１モータ５の効率が良好となる回転数で各モータ５，６を駆動させる（ステップＳ３６）。具体的には、第１モータ５の効率が良好でかつ第２モータ６の損失が増加する部分、すなわち図７に示す動作点Ｘより右側のＺ領域で、かつ第１モータ５の温度に応じた回転数で各モータ５，６を駆動させる。
【００４４】
それとは反対に、ステップＳ３５で否定的に判断された場合は、各モータ５，６が所定温度以上であるので、要求トルクを出力することができない。そのため、各モータ５，６の出力トルクを低下させて、つまり車両の出力トルクに制限を設けて、各モータ５，６が出力することができる範囲内のトルクを出力する。その場合には、各モータ５，６の温度が高温であるので、第１モータ５と第２モータ６との合計損失が最小となる回転数で各モータ５，６を駆動させる。つまり、各モータ５，６が出力することができるトルクに基づいて算出された第１モータおよび第２モータの出力トルクと効率との関係を示すグラフ上での動作点Ｘ相当の回転数で各モータ５，６を駆動させる。
【００４５】
上述した制御例は、要は、各モータ５，６のそれぞれが所定温度以下である場合には、第１モータ５と第２モータ６との合計損失が最小となる回転数で各モータ５，６を駆動させ、いずれかのモータ５（６）の温度が所定温度より高い場合には、温度が高い側のモータ５（６）を効率の良好な回転数で駆動させることによって温度上昇を抑制しつつ、温度が低く制限温度まで余裕がある方のモータ６（５）でその不足分を補うように駆動させるように構成されている。したがって、上述した構成のインホイールモータ１は、各モータ５，６の回転数を変更することができるので、双方のモータ５，６を高効率の回転数とすることができ、また、温度が高い側の回転数を効率が良い回転数とすることによって温度上昇を抑制もしくは防止することができる。
【００４６】
さらに、上述した構成のインホイールモータ１にナビゲーションシステム３３を備えた構成について説明する。図９はその構成を説明するための図であり、電子制御装置１６には、ナビゲーションシステム３３が連結されている。つまり、ナビゲーションシステム３３により提示された走行予定経路やその路面状況あるいは渋滞情報などの信号が電子制御装置１６に入力される。そして、電子制御装置１６は、走行予定経路や路面状況、すなわち今後走行する経路が登坂路であるか下り坂であるかなどの情報に基づいて各モータ５，６の回転数を定めることができる。
【００４７】
したがって、ナビゲーションシステム３３から入力された情報から、走行予定経路が登坂路でなくモータ５，６に掛かる負荷あるいはモータ５，６から出力するトルクが低く過剰な温度上昇がないと判断される場合には、上記の制御例で示す余裕代を小さくしてモータ５，６の効率が良い回転数で回転させることができる。つまり、一方のモータ５（６）の温度が高く、上記の制御例におけるステップＳ３１やステップＳ３２で否定的に判断された場合であっても、余裕代を小さくすることによって所定温度以下となって動作点Ｘで駆動させることができたり、一方のモータ５（６）が損失の大きい領域で駆動している中でも、損失の小さい側の回転数で駆動させることができたりする場合がある。したがって、過剰にモータ５，６の損失を大きくすることなく各モータ５，６を回転させることができるので、モータ５，６を駆動させるための動力損失を低下させることができる。
【００４８】
また、上述した構成のインホイールモータ１が回生制動する場合には、通常、各モータ５，６の合計損失が低い回転数で回生することが好ましいが、蓄電装置１２，１３に充電された電力量が高い場合には、過充電となってしまう。そのため、この発明に係るインホイールモータ１は、蓄電装置１２，１３に充電された電力量が低い場合には、各モータ５，６の回転数を合計損失が低い回転数として、充電された電力量が高い場合には、各モータ５，６の合計損失が大きい回転数で回生するように構成されている。そのように構成することによって、回生エネルギは各モータ５，６によって熱エネルギに変更されるので、過充電を抑制もしくは防止することができる。
【００４９】
さらに、上述した構成例にインホイールモータ１にワンウェイクラッチ３４を設けた構成例について説明する。図１０は、上述した構成例におけるインホイールモータ１にワンウェイクラッチ３４を設けた他の構成例である。図に示すようにワンウェイクラッチ３４は遊星歯車機構９におけるリングギヤ９Ｒに設けられている。このワンウェイクラッチ３４は、第２モータ６がホイール２を駆動させる方向へ回転することを許容し、その反対方向の回転、すなわち第２モータ６が回生する方向へ回転することを抑制するように構成されたものである。そのため、図１１に示す共線図で示すように第２モータ６を駆動させない場合には、第１モータ５の回転数に応じてキャリア９Ｒの回転数、すなわちホイール２の回転数が定まる。
【００５０】
一方、第１モータ５の回転数が高回転となる場合や、第１モータ５の温度が高く回転数を制限されるような場合には、図１２に示すように第２モータ６を駆動側に回転させることによって、キャリア９Ｃの回転数を一定に保ちつつ第１モータ５の回転数を低下させることができる。つまり、第２モータ６が第１モータ５のトルクアシストとして機能することができる。さらに、リングギヤ９Ｒの外周側に第２モータ６の他に第３モータを設けると、第２モータ６の温度が上昇した場合に第３モータを駆動させてトルクをアシストするように構成することができ、その結果、第１モータ５および第２モータ６の温度上昇を抑制することができる。
【００５１】
この発明は、上述した構成に限定されず、例えば、遊星歯車機構がサンギヤと噛み合う第１ピニオンギヤとその第１ピニオンギヤと噛み合って自転しつつサンギヤを回転中心として公転し、リングギヤと噛み合う第２ピニオンギヤを備えた、いわゆるダブルピニオンギヤであっても良い。その場合には、ホイールを駆動させるための第２モータの回転方向を上述した構成例とは反対にすればよい。さらに、上述した制御例では、モータの温度を考慮した制御例を示したが、例えば、インバータの温度を検出して制御してもよい。
【００５２】
さらにワンウェイクラッチ３４を設けた構成例では、第１モータ５を主に駆動させるように構成しているが、例えば、ワンウェイクラッチ３４をサンギヤ９Ｓに設けて、第１モータ５が第２モータ６のトルクをアシストするように構成しても良い。
【図１】
2012131953.tif 000003
【図２】
2012131953.tif 000004
【図３】
2012131953.tif 000005
【図４】
2012131953.tif 000006
【図５】
2012131953.tif 000007
【図６】
2012131953.tif 000008
【図７】
2012131953.tif 000009
【図８】
2012131953.tif 000010
【図９】
2012131953.tif 000011
【図１０】
2012131953.tif 000012
【図１１】
2012131953.tif 000013
【図１２】
2012131953.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成24年7月12日(2012.7.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイールの内部に複数の駆動用電動機を有したインホイールモータ車において、
前記複数の駆動用電動機は、前記ホイールの回転軸と同軸上に設けられた第１電動機と、前記ホイールの軸線方向における前記第１電動機と同一の位置に配置された第２電動機との少なくとも二つの電動機を有し、
前記第１電動機の出力軸と連結されたサンギヤと、前記第２電動機の動力が伝達されるリングギヤとを有する遊星歯車機構が前記ホイールの内部に設けられ、
前記各電動機のそれぞれに供給する電力を制御する電子制御装置と、
前記各電動機に電力を供給もしくは各電動機により発電された電力を充電する蓄電装置と
を更に備え、
前記電子制御装置は、前記ホイールから出力する要求トルクに基づいて前記各電動機の出力トルクを算出するトルク算出手段と、該トルク算出手段によって算出された前記各電動機のトルクに基づいて前記各電動機の回転数を算出する回転数算出手段とを備え、
該回転数算出手段は、前記蓄電装置の充電量が高い場合は、前記各電動機の損失を合計した合計損失が大きくなるように前記各電動機の回転数を算出する手段を含む
ことを特徴とするインホイールモータ車。
【請求項２】
車両が前進走行する方向に前記第２電動機が駆動した場合に、前記リングギヤに第２電動機の動力を伝達するワンウェイクラッチが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のインホイールモータ車。
【請求項３】
前記リングギヤの外周面に、前記第２電動機の出力軸に連結されたギヤと噛み合う複数の歯が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のインホイールモータ車。
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
前記回転数算出手段は、前記各電動機の状態に基づいて該各電動機のそれぞれの回転数を変更する手段を更に備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のインホイールモータ車。
【請求項６】
前記各電動機の状態は、該各電動機の温度状態を含むことを特徴とする請求項５に記載のインホイールモータ車。
【請求項７】
前記各電動機の温度状態は、該各電動機の駆動を制限する温度に基づく所定温度と該各電動機の温度とを比較して判断され、
前記回転数算出手段は、前記第１電動機と前記第２電動機とのいずれか一方の温度が、前記所定温度より高い場合に、該所定温度より温度が高い電動機の回転数を動力損失が小さい回転数として、他方の電動機の回転数を前記所定温度より温度が高い電動機の回転数の低下を補うように回転させる手段を更に備えていることを特徴とする請求項６に記載のインホイールモータ車。
【請求項８】
前記各電動機のそれぞれに供給する電力を制御する制御装置を更に備え、
前記回転数算出手段は、前記制御装置の温度に基づいて前記各電動機の回転数を変更する手段を更に備えている
ことを特徴とする請求項４ないし７のいずれかに記載のインホイールモータ車。
【請求項９】
（削除）
【請求項１０】
車両が走行する走行経路を提示するナビゲーション装置を更に備え、
前記電子制御装置は、該ナビゲーション装置によって提示された走行経路を走行した場合の各電動機の発熱量を予測する手段と、該各電動機の予測された発熱量に基づいて前記各電動機の回転数を算出する手段と
を備えている
ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のインホイールモータ車。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
モータを設けることによって、二つのモータで車両に要求される出力トルクを得るように構成されている。しかしながら、特開２００８−４４４３４号公報および特開２００７−２６９２０９号公報に記載されたようにモータを径方向にオフセットすると、回転軸をオフセットさせるためのギヤトレーンを有することとなり、その結果、そのギヤトレーンを搭載する軸線方向のスペースが必要となる。
発明の概要
［０００８］
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、車両に要求される出力トルクを低下させることなく、モータの搭載性を向上させることができるインホイールモータ車を提供することを目的とするものである。
［０００９］
上記の目的を達成するために、この発明は、ホイールの内部に複数の駆動用電動機を有したインホイールモータ車において、前記複数の駆動用電動機は、前記ホイールの回転軸と同軸上に設けられた第１電動機と、前記ホイールの軸線方向における前記第１電動機と同一の位置に配置された第２電動機との少なくとも二つの電動機を有し、前記第１電動機の出力軸と連結されたサンギヤと、前記第２電動機の動力が伝達されるリングギヤとを有する遊星歯車機構が前記ホイールの内部に設けられ、前記各電動機のそれぞれに供給する電力を制御する電子制御装置と、前記各電動機に電力を供給もしくは各電動機により発電された電力を充電する蓄電装置とを更に備え、前記電子制御装置は、前記ホイールから出力する要求トルクに基づいて前記各電動機の出力トルクを算出するトルク算出手段と、該トルク算出手段によって算出された前記各電動機のトルクに基づいて前記各電動機の回転数を算出する回転数算出手段とを備え、該回転数算出手段は、前記蓄電装置の充電量が高い場合は、前記各電動機の損失を合計した合計損失が大きくなるように前記各電動機の回転数を算出する手段を含むことを特徴とするものである。
［００１０］
また、この発明は、上記の発明において、車両が前進走行する方向に前記第２電動機が駆動した場合に、前記リングギヤに第２電動機の動力を伝達するワンウェイクラッチが設けられていることを特徴とするインホイールモータ車である。
［００１１］
さらに、この発明は、上記の発明において、前記リングギヤの外周面に、前記第２電動機の出力軸に連結されたギヤと噛み合う複数の歯が形成されていることを特徴とするインホイールモータ車である。
［００１２］
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
［００１３］
さらにまた、この発明は、上記の発明において、前記回転数算出手段は、前記各電動機の状態に基づいて該各電動機のそれぞれの回転数を変更する手段を更に備えていることを特徴とするインホイールモータ車である。
［００１４］
さらにまた、この発明は、上記の発明において、前記各電動機の状態は、該各電動機の温度状態を含むことを特徴とするインホイールモータ車である。
［００１５］
さらにまた、この発明は、上記の発明において、前記各電動機の温度状態は、該各電動機の駆動を制限する温度に基づく所定温度と該各電動機の温度とを比較して判断され、前記回転数算出手段は、前記第１電動機と前記第２電動機とのいずれか一方の温度が、前記所定温度より高い場合に、該所定温度より温度が高い電動機の回転数を動力損失が小さい回転数として、他方の電動機の回転数を前記所定温度より温度が高い電動機の回転数の低下を補うように回転させる手段を更に備えていることを特徴とするインホイールモータ車である。
［００１６］
さらにまた、この発明は、上記の発明において、前記各電動機のそれぞれに供給する電力を制御する制御装置を更に備え、前記回転数算出手段は、前記制御装置の温度に基づいて前記各電動機の回転数を変更する手段を更に備えていることを特徴とするインホイールモータ車である。
［００１７］
［００１８］
さらにまた、この発明は、上記の発明において、車両が走行する走行経路を提示するナビゲーション装置を更に備え、前記電子制御装置は、該ナビゲーション装置によって提示された走行経路を走行した場合の各電動機の発熱
【国際調査報告】
2012131953.tif 000015
2012131953.tif 000016
2012131953.tif 000017
2012131953.tif 000018