(57)【要約】【課題】車室外から車室内へ配線する信号線の個数を削減する。【解決手段】前輪および後輪の少なくとも一方に配置されたモータからの動力で走行する電動車両であって、前輪および後輪の少なくとも一方にモータと共に配置されたパワーコントロールユニットと、車室内に配置され、パワーコントロールユニットのインバータを制御すると共に変換されたデジタル値を用いてモータの回転速度を演算する制御装置と、を備え、レゾルバデジタルコンバータは、パワーコントロールユニットに搭載され、パワーコントロールユニットは、変換されたデジタル値を通信により制御装置へ出力する第１通信部、を有し、制御装置は、第１通信部と通信可能な第２通信部、を有し、通信を介して第２通信部に入力された変換されたデジタル値を用いてモータの回転速度を演算する。これにより、車室外から車室内へ配線する信号線の個数を削減する。【選択図】図１
2019037066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪および後輪の少なくとも一方に配置されたモータからの動力で走行する電動車両であって、
前記モータの回転軸に取り付けられたレゾルバと、
前記レゾルバと複数の信号線により接続され、前記複数の信号線から入力されたレゾルバからの信号をデジタル値に変換するレゾルバデジタルコンバータと、
前記モータを制御するためのインバータを有し、前記前輪および前記後輪の少なくとも一方に前記モータと共に配置されたパワーコントロールユニットと、
車室内に配置され、前記パワーコントロールユニットの前記インバータを制御すると共に前記変換されたデジタル値を用いて前記モータの回転速度を演算する制御装置と、
を備え、
前記レゾルバデジタルコンバータは、前記パワーコントロールユニットに搭載され、
前記パワーコントロールユニットは、前記変換されたデジタル値を通信により前記制御装置へ出力する第１通信部、を有し、
前記制御装置は、前記第１通信部と通信可能な第２通信部、を有し、通信を介して前記第２通信部に入力された前記変換されたデジタル値を用いて前記モータの回転速度を演算する、
電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両に関し、詳しくは、前輪および後輪の少なくとも一方に配置されたモータからの動力で走行する電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電動車両としては、４つのモータと、４つのインバータと、制御装置（制御回路）と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。４つのモータは、４つの車輪のそれぞれに配置されている。４つのインバータは、４つの車輪のそれぞれに配置されており、各モータを駆動する。制御装置は、４つのインバータを制御する。この電動車両では、４つのインバータに電力を供給する４つのバッテリを４つの車輪のそれぞれに配置することにより、インバータとバッテリとを接続する電力線の長さを短くしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−２２８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、モータの回転軸には、モータの回転数を検出するためのレゾルバが取り付けられており、レゾルバに励磁信号を入力すると共にレゾルバからのＳｉｎ信号とＣｏｓ信号とをデジタル値に変換するレゾルバデジタルコンバータは、制御装置に搭載される。制御装置を車室内に配置する場合、レゾルバとレゾルバデジタルコンバータとの間に３個の信号線（励磁信号，Ｓｉｎ信号，Ｃｏｓ信号）を要する。４つのモータが４つの車輪のそれぞれに配置された電動車両では、各モータの回転軸に取り付けられる４つのレゾルバと、レゾルバデジタルコンバータが搭載された車室内の制御装置との間に１２個の信号線を配線する必要があり、車室外から車室内へ配線する信号線の数が増加してしまう。車室内は、一般に、乗員が運転したり着座するスペースを確保する必要があるため、信号線を配線するスペースが限られる。そのため、車室外から車室内へ配線する信号線の個数が増加すると、配線が困難になってしまう。
【０００５】
本発明の電動車両は、車室外から車室内へ配線する信号線の個数を削減することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電動車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の電動車両は、
前輪および後輪の少なくとも一方に配置されたモータからの動力で走行する電動車両であって、
前記モータの回転軸に取り付けられたレゾルバと、
前記レゾルバと複数の信号線により接続され、前記複数の信号線から入力されたレゾルバからの信号をデジタル値に変換するレゾルバデジタルコンバータと、
前記モータを制御するためのインバータを有し、前記前輪および前記後輪の少なくとも一方に前記モータと共に配置されたパワーコントロールユニットと、
車室内に配置され、前記パワーコントロールユニットの前記インバータを制御すると共に前記変換されたデジタル値を用いて前記モータの回転速度を演算する制御装置と、
を備え、
前記レゾルバデジタルコンバータは、前記パワーコントロールユニットに搭載され、
前記パワーコントロールユニットは、前記変換されたデジタル値を通信により前記制御装置へ出力する第１通信部、を有し、
前記制御装置は、前記第１通信部と通信可能な第２通信部、を有し、通信を介して前記第２通信部に入力された前記変換されたデジタル値を用いて前記モータの回転速度を演算する、
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明の電動車両では、レゾルバと複数の信号線により接続されるレゾルバデジタルコンバータは、パワーコントロールユニット内に搭載される。パワーコントロールユニットは、変換されたデジタル値を通信により制御装置へ出力する第１通信部、を有する。制御装置は、第１通信部と通信可能な第２通信部、を有し、通信を介して第２通信部に入力された変換されたデジタル値を用いてモータの回転速度を演算する。レゾルバデジタルコンバータをパワーコントロールユニットに搭載するから、レゾルバに接続される複数の信号線は、パワーコントロールユニットへ配線される。これらの信号線を車室内の制御装置へ配線する必要がないから、車室外から車室内の制御装置へ配線する信号線の個数を削減することができる。ここで、「通信」としては、有線による通信でもよいし、無線による通信でもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例としての電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明の一実施例としての電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車２０は、図示するように、前輪用モータ２２ａ，２２ｂと、後輪用モータ２２ｃ，２２ｄと、レゾルバ２６ａ〜２６ｄと、ＰＣＵ３０ａ〜３０ｄと、バッテリ４０と、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）６０と、備える。
【００１２】
前輪用モータ２２ａ，２２ｂおよび後輪用モータ２２ｃ，２２ｄは、それぞれ、車室外の前輪２４ａ，２４ｂ，後輪２４ｃ，２４ｄの近くに配置されている。前輪用モータ２２ａ，２２ｂおよび後輪用モータ２２ｃ，２２ｄは、永久磁石が埋め込まれた回転子と三相コイルが巻回された固定子とを有する同期発電電動機（いわゆるインホイールモータ）として構成されており、前輪２４ａ，２４ｂ，後輪２４ｃ，２４ｄに動力を出力する。
【００１３】
レゾルバ２６ａ〜２６ｄは、それぞれ、前輪用モータ２２ａ，２２ｂ，後輪用モータ２２ｃ，２２ｄの回転軸に取り付けられている。レゾルバ２６ａ〜２６ｄは、前輪用モータ２２ａ，２２ｂ，後輪用モータ２２ｃ，２２ｄの回転子（回転軸）と一体で回転する磁性体としてのロータと、ＰＣＵ３０ａ〜３０ｄのＲＤＣ３４ａ〜３４ｄに搭載された図示しない発振回路からアナログ信号である励磁信号（一定周波数の交流電流）が印加される励磁コイルや電気的に９０度ずれて（位相差が９０度となるよう）配置された出力コイルを内蔵する磁性体としてステータと、を備える。出力コイルの出力信号は、楕円形状のロータの回転によって生じるロータとステータとの間隙の変化に伴って発生するアナログ信号であり、ピーク値を補完したときにそれぞれ正弦波状，余弦波状となるＳｉｎ信号，Ｃｏｓ信号である。
【００１４】
ＰＣＵ３０ａ〜３０ｄは、インバータ３２ａ〜３２ｄと、レゾルバデジタルコンバータ（以下、「ＲＤＣ」という）３４ａ〜３４ｄと、通信部３６ａ〜３６ｄと、を備えている。
【００１５】
インバータ３２ａ〜３２ｄは、それぞれ、前輪用モータ２２ａ，２２ｂ，後輪用モータ２２ｃ，２２ｄを駆動する。インバータ３２ａ〜３２ｄは、電力ラインを介してバッテリ４０と接続されている。前輪用モータ２２ａ，２２ｂ，後輪用モータ２２ｃ，２２ｄは、ＥＣＵ６０によって、インバータ３２ａ〜３２ｄの図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。
【００１６】
ＲＤＣ３４ａ〜３４ｄは、レゾルバ２６ａ〜２６ｄのそれぞれに３個ずつ、合計１２個のアナログ信号線Ｌａ１〜Ｌａ１２により接続されている。ＲＤＣ３４ａ〜３４ｄは、レゾルバ２６ａ〜２６ｄの励磁コイルに印加する励磁信号をアナログ信号線Ｌａ１，Ｌａ４，Ｌａ７，Ｌａ１０を介して出力している。ＲＤＣ３４ａ〜３４ｄは、レゾルバ２６ａ〜２６ｄからの出力信号（Ｓｉｎ信号，Ｃｏｓ信号）をアナログ信号線Ｌａ２，Ｌａ３，Ｌａ５，Ｌａ６，Ｌａ８，Ｌａ９，Ｌａ１１，Ｌａ１２を介して入力し、入力したＳｉｎ信号とＣｏｓ信号をデジタル値に変換し、これらのデジタル値を通信部３６ａ〜３６ｄに出力する。
【００１７】
通信部３６ａ〜３６ｄは、ＥＣＵ６０と４本のデジタル信号線Ｌｄ１〜Ｌｄ４により接続されており、デジタル信号線Ｌｄ１〜Ｌｄ４を介して高速なデジタル通信により車室７０内のＥＣＵ６０と各種信号をやりとりしている。ここで、「デジタル通信」は、シリアル通信であってもいいし、パラレル通信であってもよい。
【００１８】
バッテリ４０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、インバータ３２ａ〜３２ｄを介して前輪用モータ２２ａ，２２ｂ，後輪用モータ２２ｃ，２２ｄと電力をやりとりする。
【００１９】
ＥＣＵ６０は、車室７０内に配置されており、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，通信部３６ａ〜３６ｄとデジタル通信を行なう通信部６２，入出力ポートを備える。ＥＣＵ６０からは、インバータ３２ａ〜３２ｄを制御するための制御信号が出力ポートから出力されている。
【００２０】
ＥＣＵ６０からは、前輪用モータ２２ａ，２２ｂ，後輪用モータ２２ｃ，２２ｄの制御に必要な各種制御信号が出力ポートを介して出力している。
【００２１】
通信部６２は、デジタル信号線Ｌｄ１〜Ｌｄ４を介してＰＣＵ３０ａ〜３０ｄの通信部３６ａ〜３６ｄと各種データや信号をやりとりしている。通信部６２には、ＲＤＣ３４ａ〜３４ｄからのＳｉｎ信号，Ｃｏｓ信号のデジタル値や、前輪用モータ２２ａ，２２ｂ，後輪用モータ２２ｃ，２２ｄの各相の電流を検出するセンサからのセンサ値など、前輪用モータ２２ａ，２２ｂ，後輪用モータ２２ｃ，２２ｄのモータの制御に必要なデータが通信部３６ａ〜３６ｄを介して入力される。
【００２２】
こうして構成された電気自動車２０では、ＥＣＵ６０は、ＲＤＣ３４ａ〜３４ｄから通信部６２を介して入力したＳｉｎ信号とＣｏｓ信号のデジタル値を用いて、前輪用モータ２２ａ，２２ｂ，後輪用モータ２２ｃ，２２ｄの回転速度を演算している。演算した前輪用モータ２２ａ，２２ｂ，後輪用モータ２２ｃ，２２ｄの回転速度や入力される各種センサ値とを用いて、前輪用モータ２２ａ，２２ｂ，後輪用モータ２２ｃ，２２ｄがそれぞれの駆動力指令Ｆｍａ＊〜Ｆｍｄ＊で駆動されるようにインバータ３２ａ〜３２ｄの複数のスイッチング素子をスイッチング制御する。これにより、前輪用モータ２２ａ，２２ｂ，後輪用モータ２２ｃ，２２ｄで前輪２４ａ，２４ｂ，後輪２４ｃ，２４ｄを駆動して走行する。
【００２３】
実施例の電気自動車２０では、ＥＣＵ６０は、ＲＤＣ３４ａ〜３４ｄから通信部６２を介して入力したＳｉｎ信号とＣｏｓ信号のデジタル値を用いて、前輪用モータ２２ａ，２２ｂ，後輪用モータ２２ｃ，２２ｄの回転速度を演算している。
【００２４】
実施例の電気自動車２０では、レゾルバ２６ａ〜２６ｄとＲＤＣ３４ａ〜３４ｄとの間を１２個のアナログ信号線Ｌａ１〜Ｌａ１２で接続している。仮に、ＲＤＣ３４ａ〜３４ｄを車室７０内のＥＣＵ６０に配置すると、１２個のアナログ信号線Ｌａ１〜Ｌａ１２をレゾルバ２６ａ〜２６ｄから車室７０内へ配線することになる。実施例では、ＲＤＣ３４ａ〜３４ｄをＰＣＵ３０ａ〜３０ｄに配置することにより、１２個のアナログ信号線Ｌａ１〜Ｌａ１２をレゾルバ２６ａ〜２６ｄから車室へ配線する必要はなく、ＰＣＵ３０ａの通信部３６ａ〜３６ｄとＥＣＵ６０の通信部６２との間を４個のデジタル信号線Ｌｄ１〜Ｌｄ４で接続すればよい。したがって、ＲＤＣ３４ａ〜３４ｄをＥＣＵ６０に配置するものに比して、車室７０外から車室７０内へ配線する信号線の個数を削減することができる。
【００２５】
また、レゾルバ２６ａ〜２６ｄとＲＤＣ３４ａ〜３４ｄとの間を１２個のアナログ信号線Ｌａ１〜Ｌａ１２で接続するから、ＲＤＣ３４ａ〜３４ｄをＥＣＵ６０に搭載しレゾルバ２６ａ〜２６ｄとＥＣＵ６０との間を１２個のアナログ信号線Ｌａ１〜Ｌａ１２で接続するものに比して、アナログ信号線Ｌａ１〜Ｌａ１２の配線長をより短くすることができる。これにより、レゾルバ２６ａ〜２６ｄとＲＤＣ３４ａ〜３４ｄとの間に配線遅延を削減することができる。
【００２６】
さらに、ＰＣＵ３０ａ〜３０ｄのＲＤＣ３４ａ〜３４ｄで演算されるデジタル値を前輪用モータ２２ａ，２２ｂ，後輪用モータ２２ｃ，２２ｄの各相の電流を検出するセンサなどからのセンサ値と共にデジタル信号線Ｌｄ１〜Ｌｄ４を介して高速なデジタル通信でＥＣＵ６０の通信部６２に出力するから、デジタル通信において、通信フレームエラーなどによる再送などで通信遅延時間が生じたときでも、ＰＤＣ３４ａ〜３４ｄで演算されるデジタル値の取得タイミングと前輪用モータ２２ａ，２２ｂ，後輪用モータ２２ｃ，２２ｄの各相の電流を検出するセンサなどからのセンサ値の取得タイミングと大きくずれることが抑制されるから、デジタル通信で通信遅延時間が生じたときにでも、前輪用モータ２２ａ，２２ｂ，後輪用モータ２２ｃ，２２ｄの制御性の低下を抑制することができる。
【００２７】
以上説明した実施例の電気自動車２０によれば、ＲＤＣ３４ａ〜３４ｄをＰＣＵ３０ａ〜３０ｄに搭載し、ＰＣＵ３０ａ〜３０ｄに、通信部３６ａ〜３６ｄを設け、ＥＣＵ６０に、通信部３６ａ〜３６ｄと通信可能な通信部６２、を設け、ＥＣＵ６０で通信を介して通信部６２に入力された変換されたデジタル値を用いてモータの回転速度を演算することより、車室７０外から車室７０内へ配線する信号線の個数を削減することができる。
【００２８】
実施例の電気自動車２０では、通信部３６ａ〜３６ｄと通信部６２との間を有線（デジタル信号線Ｌｄ１〜Ｌｄ４）で接続しているが、デジタル信号線Ｌｄ１〜Ｌｄ４を有していないものとして、通信部３６ａ〜３６ｄと通信部６２との間で無線通信でデータや信号をやりとりさせてもよい。
【００２９】
実施例の電気自動車２０では、通信部３６ａ〜３６ｄと通信部６２との間で通信を行なっているが、ＥＣＵ６０に４つの通信部６２を設け、４つそれぞれと通信部６２とが個別に通信を行なうものとしても構わない。
【００３０】
実施例の電気自動車２０では、前輪２４ａ，２４ｂ，後輪２４ｃ，２４ｄに前輪用モータ２２ａ，２２ｂおよび後輪用モータ２２ｃ，２２ｄを取り付け、前輪用モータ２２ａ，２２ｂ，後輪用モータ２２ｃ，２２ｄから前輪２４ａ，２４ｂ，後輪２４ｃ，２４ｄに動力を出力して走行する。しかしながら、前輪２４ａ，２４ｂまたは後輪２４ｃ，２４ｄのいずれかのみに２つのモータを取り付けて、２つのモータから前輪２４ａ，２４ｂまたは後輪２４ｃ，２４ｄに動力を出力して走行するものに適用しても構わない。
【００３１】
実施例の電気自動車２０では、前輪２４ａ，２４ｂ，後輪２４ｃ，２４ｄの４つの車輪を備えているものとしているが、車輪の個数は４つに限定されるものではなく、例えば、３輪の自動車に適用しても構わない。例えば、前輪を１つ、後輪を２つとした場合には、前輪のみにモータとレゾルバを配置し、ＲＤＣを搭載したＰＣＵを前輪のみに配置すればよい。
【００３２】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、前輪用モータ２２ａが「モータ」に相当し、レゾルバ２６ａが「レゾルバ」に相当し、レゾルバデジタルコンバータ３４ａが「ＲＤＣ」に相当し、ＰＣＵ３０ａが「パワーコントロールユニット」に相当し、ＥＣＵ６０が「制御装置」に相当する。
【００３３】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００３４】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、電動車両の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
２０  電気自動車、２２ａ，２２ｂ  前輪用モータ、２２ｃ，２２ｄ  後輪用モータ、２４ａ，２４ｂ  前輪、２４ｃ，２４ｄ  後輪、２６ａ〜２６ｄ  レゾルバ、３０ａ〜３０ｄ  パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）、３２ａ〜３２ｄ  インバータ、３４ａ〜３４ｄ  レゾルバデジタルコンバータ（ＲＤＣ）、３６ａ〜３６ｄ  通信部、４０  バッテリ、６０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）、６２  通信部、７０  車室、Ｌａ１〜Ｌａ１２  アナログ信号線、Ｌｄ１〜Ｌｄ４  デジタル信号線。
【図１】
2019037066.tif 000003