车辆的制作方法

1.本发明涉及具有轮内电动机(
インホイールモータ
)的车辆的技术领域。


背景技术：

2.在车辆中，提出了一种具有短路继电器的车辆，该短路继电器可以将与电动机连接的三相电动机线的连接对象从逆变器切换为互相短路(例如，参考专利文献1)。当有表示发生了碰撞的信号输入时，该车辆可以控制短路继电器将电动机线的连接对象从逆变器切换为互相短路。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2013-110838号公报


技术实现要素：

6.发明所要解决的课题
7.但是，人们还提出了一种通过轮内电动机行驶的车辆，其车轮内部具有电动机。这种车辆的车轮因碰撞等而从车身脱离时，电动机会同车轮一起从车身脱离。
8.而且，如果在脱离车身的电动机中转子一直转动的话，则电动机会产生感应电压，而这种感应电压有可能导致触电等二次伤害。因此，具有轮内电动机的车辆需要提高车轮脱离时的安全性。
9.鉴于上述情况，本发明的目的在于提高车轮脱离时的安全性。
10.解决课题的手段
11.本发明一实施方式的车辆具有：设置在车轮中的电动机；向所述电动机供给电力的逆变器；线间短路电路，其设置在所述车轮中，在非工作时使所述电动机短路，在工作时连接所述电动机和所述逆变器；工作电路，其设置在车身中，使所述线间短路电路工作；以及线束部(
ハーネス
部)，其搭设在所述车轮与所述车身之间，捆绑有电源线和工作线，所述电源线用于通过所述逆变器和所述线间短路电路向所述电动机供给电力，所述工作线连接所述线间短路电路和所述工作电路。
12.发明效果
13.通过本发明，能够提高车轮脱离时的安全性。
附图说明
14.图1是表示具有电动机的车辆的概要组成的图；
15.图2是表示车轮和电动机结构的图；
16.图3是表示车辆的电连接关系的图；
17.图4是碰撞时电动机线间电压的推移的说明图；
18.图5是表示第二实施方式中的车辆的电连接关系的图；
19.图6是表示第三实施方式中的车辆的电连接关系的图。
20.符号说明
21.1 车辆
22.2 车轮
23.3 电动机
24.4 逆变器
25.6 工作电路
26.7 线间短路电路
27.8 线束部
28.9 车身
29.l1 直流电源线
30.l2 直流电源线
31.l3 u相电源线
32.l4 v相电源线
33.l5 w相电源线
34.l7 工作线
35.l10 u相电动机线
36.l11 v相电动机线
37.l12 w相电动机线
38.l13 短路线
具体实施方式
39.《1、第一实施方式》
40.[1.1、车辆的概要组成]
[0041]
图1是表示具有电动机3的车辆1的概要组成的图。需要说明的是，图1只从车辆1的组成中主要提取了本发明相关的关键部位的组成进行表示。
[0042]
如图1所示，车辆1具有车轮2、电动机3、逆变器4、控制装置5、工作电路6、线间短路电路7、线束部8。车辆1是具有电动机3作为动力源的电动汽车。需要说明的是，车辆1也可以是具有电动机3和发动机作为动力源的混合动力汽车。
[0043]
逆变器4、控制装置5和工作电路6设置在车身9中。电动机3和线间短路电路7设置在车轮2中。而且，逆变器4和工作电路6与线间短路电路7通过线束部8连接。
[0044]
车辆1设置有4个车轮2。电动机3是分别设置在4个车轮2中的每一个车轮2中的轮内电动机。需要说明的是，电动机3也可以只针对部分车轮2设置。
[0045]
电动机3例如是三相交流电动机。当有电力从未图示的电池通过逆变器4供给时，电动机3会产生驱动力(扭矩)，通过将该驱动力传递到车轮2而使车辆1行驶。
[0046]
另外，电动机3也可以作为发电机发挥功能，通过进行再生运转来生成电力。电动机3的再生运转所生成的电力通过逆变器4向电池供给。由此，电池得到充电。
[0047]
逆变器4基于控制装置5的控制进行工作，将来自电池的电力(电流)向电动机3供给。具体地，逆变器4将电池供给的直流电流转换为三相交流电流向电动机3供给。另外，当
电动机3进行再生运转时，逆变器4将电动机3供给的交流电流转换为直流电流向电池供给。
[0048]
控制装置5是包括cpu(central processing unit，中央处理器)、rom(read only memory，只读存储器)和ram(random access memory，随机存取存储器)的处理器。控制装置5通过在ram上展开并执行rom或未图示的存储部中存储的程序，来控制整个车辆1。
[0049]
工作电路6基于控制装置5的控制进行工作，详情如后所述，使线间短路电路7工作。
[0050]
线间短路电路7借助工作电路6进行工作，详情如后所述，在非工作时使电动机3短路，在工作时连接电动机3和逆变器4。
[0051]
线束部8搭设在车轮2和车身9之间，详情如后所述，捆绑有电源线(u相电源线l3、v相电源线l4、w相电源线l5)和工作线l7(参考图3)，电源线用于通过逆变器4和线间短路电路7向电动机3供给电力，工作线l7连接工作电路6和线间短路电路7。
[0052]
[1.2、车轮2和电动机3的结构]
[0053]
图2是表示车轮2和电动机3结构的图。需要说明的是，图2在左侧表示车轮2和电动机3的正面图，在右侧表示车轮2和电动机3的剖面图。另外，图2的左侧省略了部分内容。
[0054]
如图2所示，车轮2具有轮盘(
ホイール
)10和轮胎11。轮盘10形成为轴向一端侧开口的大致圆筒形，在内部设置有电动机3和线间短路电路7。
[0055]
轮盘10的外周安装有轮胎11。
[0056]
电动机3具有外壳20、定子21、线圈22、转子23、磁体24、旋转轴25、凸缘26。
[0057]
外壳20形成为大致圆筒形，内部形成有空间。外壳20内收纳有定子21、线圈22、转子23、磁体24、旋转轴25。另外，外壳20内收纳有线间短路电路7。
[0058]
外壳20以车轮2可以转向的形式被车身9支撑。
[0059]
定子21例如层叠有电磁钢板，由此整体形成为环状。定子21向着径向内侧形成有多个齿状物，在齿状物上，三相线圈22在周向上依次卷绕。从逆变器4(参考图1)向线圈22供给交流电流。
[0060]
转子23在定子21的径向内侧，与定子21设置在同一个轴上。转子23在周向上以预定间隔配置有磁体24。磁体24配置为与定子21(线圈22)在径向上相对。即，电动机3是定子21和转子23在径向上相对的径向间隙型电动机。
[0061]
旋转轴25配置在转子23的径向内侧，与转子23一体地旋转。旋转轴25配置在外壳20内，同时延伸到车宽方向(左右方向)外侧。
[0062]
旋转轴25通过未图示的轴承被外壳20可旋转地支撑。旋转轴25的车宽方向外侧的端部固定有凸缘26。因此，凸缘26与旋转轴25一体地旋转。轮盘10通过未图示的联接部件(螺栓)固定在凸缘26。
[0063]
因此，当电动机3被驱动而旋转轴25旋转时，车轮2会随着旋转轴25的旋转而一同旋转。由此，车辆1开始行驶。
[0064]
另外，电动机3(外壳20)的内部即车身9的车宽方向内侧设置有线间短路电路7。换言之，线间短路电路7与定子21和转子23相比，位于径向内侧，配置在外壳20内的车宽方向内侧。
[0065]
另外，外壳20的车宽方向内侧连接有线束部8。组成线束部8的各条线在外壳20内分别与线间短路电路7和线圈22连接。
[0066]
[1.3、车辆1的电连接关系]
[0067]
图3是表示车辆1的电连接关系的图。
[0068]
如上所述，在车辆1中，逆变器4和工作电路6设置在车身9中，电动机3和线间短路电路7设置在车轮2中，逆变器4和工作电路6与线间短路电路7通过线束部8连接。
[0069]
如图3所示，逆变器4具有6个开关元件31～36。开关元件31～36例如为igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极晶体管)，反向并联连接有二极管。
[0070]
开关元件31和开关元件32串联连接，组成u相脚(u相
のレグ
，上下臂)。开关元件33和开关元件34串联连接，组成v相脚(上下臂)。开关元件35和开关元件36串联连接，组成w相脚(上下臂)。
[0071]
开关元件31、开关元件33和开关元件35与直流电源线l1连接。开关元件32、开关元件34和开关元件36与直流电源线l2连接。需要说明的是，直流电源线l1、直流电源线l2用于从电池向逆变器4供给电力，与电池连接。
[0072]
另外，开关元件31和开关元件32的连接点连接有u相电源线l3。开关元件33和开关元件34的连接点连接有v相电源线l4。开关元件35和开关元件36的连接点连接有w相电源线l5。直流电源线l1、直流电源线l2、u相电源线l3、v相电源线l4和w相电源线l5是用于向电动机3供给电力的电源线。
[0073]
开关元件31～36基于控制装置5的控制进行工作。具体地，来自控制装置5的控制信号通过信号线l6输入到栅极，由此使开关元件31～36工作，将预定的频率和电压的交流电流分别输出到u相电源线l3、v相电源线l4和w相电源线l5。
[0074]
工作电路6具有开关元件41和开关元件42。开关元件41和开关元件42例如为igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极晶体管)，反向并联连接有二极管。
[0075]
开关元件41和开关元件42串联连接，通过直流电源线l8供给有预定的直流电流。另外，开关元件41和开关元件42之间设置有工作线l7。
[0076]
开关元件41和开关元件42基于控制装置5的控制进行工作。具体地，来自控制装置5的控制信号通过信号线l9输入到栅极，由此使开关元件41和开关元件42工作，在向继电器51～53的线圈51b～53b供给直流电流和停止向继电器51～53的线圈51b～53b供给直流电流之间进行切换。
[0077]
线束部8搭设在车轮2和车身9之间，捆绑有u相电源线l3、v相电源线l4、w相电源线l5、工作线l7。
[0078]
而且，由于u相电源线l3、v相电源线l4和w相电源线l5中有相对较大的电流流过，因此形成有比工作线l7大的直径。例如，u相电源线l3、v相电源线l4和w相电源线l5的直径约为10mm，工作线l7的直径约为1mm。因此可以说，工作线l7形成为比u相电源线l3、v相电源线l4和w相电源线l5更容易切断。
[0079]
线间短路电路7具有继电器51～53。继电器51具有接点部51a和线圈51b。继电器52具有接点部52a和线圈52b。继电器53具有接点部53a和线圈53b。
[0080]
接点部51a中，com(common，公共)端子与u相电动机线l10连接，nc(normally closed，常闭)端子与短路线l13连接，no(normally open，常开)端子与u相电源线l3连接。
[0081]
接点部52a中，com端子与v相电动机线l11连接，nc端子与短路线l13连接，no端子与v相电源线l4连接。
[0082]
接点部53a中，com端子与w相电动机线l12连接，nc端子与短路线l13连接，no端子与w相电源线l5连接。
[0083]
需要说明的是，下文中未对u相电动机线l10、v相电动机线l11、w相电动机线l12做区别说明时，统一记作电动机线。
[0084]
u相电动机线l10与电动机3的u相线圈22连接。v相电动机线l11与电动机3的v相线圈22连接。w相电动机线l12与电动机3的w相线圈22连接。即，u相电动机线l10、v相电动机线l11、w相电动机线l12是与电动机3直接连接的电动机线。需要说明的是，u相、v相、w相的线圈22组成桥接电路。
[0085]
短路线l13将继电器51～53的接点部51a～53a的nc端子相互连接。
[0086]
在如此组成的车辆1中，当用于启动电动机3的启动开关关闭时，不会向任何部件供给电力(没有电流流动)。在该状态下，没有直流电流向直流电源线l8供给，且工作线l7会因为工作电路6的开关元件41、42从直流电源线l8切断。
[0087]
因此，由于直流电流不会流向设置在工作线l7途中的线圈51b～53b，故接点部51a～53a分别将com端子和nc端子连接。
[0088]
此时，u相电动机线l10、v相电动机线l11、w相电动机线l12通过接点部51a～53a成为相互连接的状态。由此，电动机3(各相线圈22)通过u相电动机线l10、v相电动机线l11、w相电动机线l12、短路线l13、接点部51a～53a成为相互短路的状态。
[0089]
而且，当启动开关开启时，控制装置5启动并有电力(电流)向各部供给。具体地，直流电流从电池向直流电源线l1供给，预定的直流电流向直流电源线l8供给。
[0090]
另外，控制装置5通过信号线l9，输出用于使开关元件41、42工作的控制信号。由此，直流电源线l8和工作线l7电连接，直流电流通过直流电源线l8和工作线l7流向线圈51b～53b，接点部51a～53a中com端子和no端子连接。
[0091]
如此一来，u相电源线l3和u相电动机线l10电连接，v相电源线l4和v相电动机线l11电连接，w相电源线l5和w相电动机线l12电连接。
[0092]
之后，控制装置5通过信号线l6输出控制信号，使逆变器4的开关元件31～36工作。由此，交流电流向电动机3的各相线圈22供给，车辆1得以行驶。
[0093]
[1.4、车轮2脱落时的动作]
[0094]
假设车辆1因小重叠碰撞等而从外部受到冲击，导致车轮2从车身9脱离。这种情况下，电动机3会和车轮2一同从车身9脱离。
[0095]
而且，即使在行驶中车轮2从车身9脱离，电动机3的转子23有时也会保持旋转。这种情况下，转子23的旋转会使电动机3(电动机线间)产生感应电压。而且，如果没有像本实施方式那样设置工作电路6和线间短路电路7，则电动机线会暴露在外，产生的感应电压有可能导致触电等伤害。
[0096]
对此，本实施方式的车辆1设置有工作电路6和线间短路电路7。而且，在车辆1因小重叠碰撞等而从外部受到冲击，导致车轮2从车身9脱离时，线束部8会被切断。此时，由于工作线l7设置为比u相电源线l3、v相电源线l4和w相电源线l5更容易切断，因此工作线l7会先于该u相电源线l3、v相电源线l4和w相电源线l5切断。
[0097]
而且，当工作线l7切断时，直流电流不再流向继电器51～53的线圈51b～53b，因此接点部51a～53a中com端子和nc端子会连接。由此，u相电动机线l10、v相电动机线l11、w相
电动机线l12通过接点部51a～53a成为相互连接的状态，电动机3(各相线圈22)成为相互短路的状态。
[0098]
由此，当车轮2在行驶中从车身9脱离时，即使转子23保持旋转，由于三相线圈22通过短路线l13相互短路，因此电动机3(电动机线间)也不会产生感应电压。故能够抑制触电等伤害。
[0099]
另外，由于三相线圈22中有循环电流流动，使转子23停止旋转的洛伦兹力会发挥作用，因此能够提前使转子23停止，从而可以进一步抑制伤害。
[0100]
此外，由于即使线束部8被切断，电动机线也不会暴露在外，因此能够进一步抑制触电等伤害。
[0101]
[1.5、碰撞时的情形]
[0102]
下面利用图4，对车辆1发生小重叠碰撞时电动机线间电压的推移进行说明。
[0103]
图4是碰撞时电动机线间电压的推移的说明图。需要说明的是，图4的上段表示碰撞时的车速；图4的中段表示碰撞时的电动机线间电压；图4的下段表示碰撞时的线间短路电路7的工作状态。
[0104]
如图4所示，假设车辆1在时刻t0发生小重叠碰撞，在时刻t1车轮2从车身9脱离。这种情况下，从时刻t0到时刻t1车速下降，同时电动机线间电压也持续下降。
[0105]
而且，当在时刻t1车轮2从车身9脱离，线束部8被切断时，至时刻t2，线间短路电路7变为非工作(off)，三相线圈22通过短路线l13相互短路。之后，三相线圈22中有循环电流流动，使转子23停止旋转的洛伦兹力会发挥作用，因此在时刻t3转子23停止。
[0106]
另一方面，在没有设置工作电路6和线间短路电路7的情况下，三相线圈22不会相互短路，使转子23停止旋转的洛伦兹力不会发挥作用，因此会像图4中段虚线所示那样，转子23在比时刻t3更长的时刻t4停止。
[0107]
《2、第二实施方式》
[0108]
图5是表示第二实施方式中的车辆100的电连接关系的图。需要说明的是，对于与第一实施方式中的车辆1相同的组成，会附加相同符号并省略其说明。
[0109]
如图5所示，第二实施方式中的车辆100与第一实施方式中的车辆1相比，区别在于逆变器104设置在车轮2中。
[0110]
车辆100中，由于逆变器104设置在车轮2中，因此线束部108捆绑有直流电源线l1、直流电源线l2、信号线l6和工作线l7。
[0111]
而且，当车辆100因小重叠碰撞等而从外部受到冲击，导致车轮2从车身9脱离时，线束部108会被切断。此时，工作线l7形成为至少比直流电源线l1和直流电源线l2更容易切断，使得工作线l7先于直流电源线l1和直流电源线l2被切断。
[0112]
而且，当工作线l7切断时，直流电流不再流向继电器51～53的线圈51b～53b，因此接点部51a～53a中com端子和nc端子会连接。由此，u相电动机线l10、v相电动机线l11、w相电动机线l12通过接点部51a～53a成为相互连接的状态，电动机3(各相线圈22)成为相互短路的状态。
[0113]
由此，能够和第一实施方式的车辆1一样，抑制触电等伤害。
[0114]
《3、第三实施方式》
[0115]
图6是表示第三实施方式中的车辆200的电连接关系的图。需要说明的是，对于与
第一实施方式中的车辆1相同的组成，会附加相同符号并省略其说明。另外，图6中只示出了车辆200的电连接关系中的线束部208的周围。
[0116]
如图6所示，第三实施方式中的车辆200与第一实施方式中的车辆1相比，u相电源线l3、v相电源线l4和w相电源线l5分别通过独立的线束部208，搭设在车轮2和车身9之间。
[0117]
另外，工作线l7从车身9侧到车轮2侧，和u相电源线l3被同一线束部208捆绑；之后，从车轮2侧到车身9侧，和v相电源线l4被同一线束部208捆绑；接着，从车身9侧到车轮2侧，和w相电源线l5被同一线束部208捆绑。
[0118]
也就是说，通过线束部208，使一根工作线l7在车轮2和车身9之间交替穿行，与不同的u相电源线l3、v相电源线l4和w相电源线l5捆绑。即，通过线束部208将工作线l7分别与电源线(u相电源线l3、v相电源线l4和w相电源线l5)捆绑。
[0119]
由此，当车辆200因小重叠碰撞等而从外部受到冲击，导致车轮2从车身9脱离时，如果任意一个线束部208被切断，则工作线l7会被切断，直流电流不再流向继电器51～53的线圈51b～53b。因此，接点部51a～53a中com端子和nc端子会连接。所以，u相电动机线l10、v相电动机线l11、w相电动机线l12通过接点部51a～53a成为相互连接的状态，电动机3(各相线圈22)成为相互短路的状态。
[0120]
由此，能够和第一实施方式的车辆1一样，抑制触电等伤害。
[0121]
《4、实施方式的总结》
[0122]
上述实施方式的车辆1具有：设置在车轮2中的电动机3；向电动机3供给电力的逆变器4；线间短路电路7，其设置在车轮2中，在非工作时使电动机3短路，在工作时连接电动机3和逆变器4；工作电路6，其设置在车身9中，使线间短路电路7工作；以及线束部8，其搭设在车轮2与车身9之间，捆绑有电源线(直流电源线l1、直流电源线l2、u相电源线l3、v相电源线l4、w相电源线l5)和工作线l7，该电源线用于通过逆变器4和线间短路电路7向电动机3供给电力，该工作线l7连接线间短路电路7和工作电路6。
[0123]
由此，在车辆1中，当车轮2从车身9脱离时，线束部8会被切断。此时工作线l7被切断，工作电路6将线间短路电路7设为非工作，因此线间短路电路7会使电动机3变为短路状态。
[0124]
因此，车辆1的电动机3不会产生感应电压，从而能够提高车轮脱离时的安全性。
[0125]
另外，考虑有，工作线l7形成为比电源线(直流电源线l1、直流电源线l2、u相电源线l3、v相电源线l4、w相电源线l5)更容易切断。
[0126]
由此，当车辆1的车轮2从车身9脱离时，工作线l7会先于电源线切断。
[0127]
因此，车辆1能够在电源线切断前变成电动机3短路的状态，从而能够进一步提高车轮脱离时的安全性。
[0128]
另外，考虑有，逆变器4设置在车身9中，电源线(u相电源线l3、v相电源线l4、w相电源线l5)设置有多条，线束部8在每条电源线上捆绑有工作线l7。
[0129]
由此，当车辆1的车轮2从车身9脱离时，工作线l7会在任意一条电源线被切断前先行切断。
[0130]
因此，车辆1能够在任意一条电源线切断前变为电动机3短路的状态，从而能够进一步提高车轮脱离时的安全性。
[0131]
另外，考虑有，逆变器4设置在车轮2中，电源线(直流电源线l1、l2)用于向逆变器4
供给电力。
[0132]
由此，当车辆1的车轮2从车身9脱离时，工作线l7会先于向逆变器4供给电力的电源线切断。
[0133]
因此，车辆1能够在电源线切断前变成电动机3短路的状态，从而能够进一步提高车轮脱离时的安全性。
[0134]
另外，考虑有，线间短路电路7配置在电动机3的内部。
[0135]
由此，当碰撞时来自外部的冲击传递到车轮2时，不易发生线间短路电路7破损而无法使电动机3短路的事态。
[0136]
《5、变形例》
[0137]
以上对本发明的相关实施方式进行了说明，但本发明不限于上述具体示例，可以采用多种组成。
[0138]
例如，电动机3虽然是径向间隙型电动机，但也可以是轴向间隙型电动机。