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JP5439149B2 - Motor warm-up control - Google Patents
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Description

本発明は、モータの暖気制御に関するものである。   The present invention relates to motor warm-up control.

従来から、モータを駆動源とする電気自動車や燃料電池自動車が知られている。この種のモータを駆動源とする自動車においては、一般的に、モータや動力伝達手段の一部であるギアを円滑に回転運動させるために潤滑油が供給されるようになっている。   Conventionally, electric vehicles and fuel cell vehicles using a motor as a drive source are known. In an automobile using this type of motor as a drive source, generally, lubricating oil is supplied to smoothly rotate the motor and a gear that is a part of the power transmission means.

ところが、電気自動車などはモータ室(ガソリン駆動自動車のエンジンルームに相当)での発熱が少ないため、駆動開始時などは潤滑油の温度が低温になっていることがある。潤滑油の油温が低いと粘度が高くなり、この粘度を主要因とするフリクションのために、要求駆動力が余分に必要になり、電力消費量が増加するという問題がある。したがって、潤滑油の温度が低い場合に、潤滑油の温度を早く昇温させるように制御する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   However, an electric vehicle or the like generates little heat in a motor room (equivalent to an engine room of a gasoline-powered vehicle), and therefore the temperature of the lubricating oil may be low at the start of driving. When the temperature of the lubricating oil is low, the viscosity increases, and there is a problem that an extra required driving force is required due to the friction caused by this viscosity, and the power consumption increases. Therefore, a technique for controlling the temperature of the lubricating oil to be quickly raised when the temperature of the lubricating oil is low has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1は、動力伝達機構の作動油兼潤滑油の温度が予め定めた閾値以下の場合には、バッテリ充電量が所定条件範囲内であれば、モータおよびジェネレータの運転モードを変化させることによって仕事を増やし、それに伴って損失が増えることによって油温を上昇させるものである。   In Patent Document 1, when the temperature of the hydraulic oil / lubricating oil of the power transmission mechanism is equal to or lower than a predetermined threshold, if the battery charge amount is within a predetermined condition range, the operation mode of the motor and generator is changed. The oil temperature is raised by increasing work and accompanying loss.

特開2002−174328号公報JP 2002-174328 A

しかしながら、特許文献1の制御方法では、動力伝達機構、モータおよびジェネレータの仕事の配分を、本来暖気運転が終了した際における最適な配分とは異なる配分の運転モードで動作させるため、動力伝達機構、モータおよびジェネレータを総合した運転効率を低下させてしまうという問題がある。また、バッテリの蓄電量を監視する手段および蓄電量により制御を実行するか否かを判定する手段を備える必要がある。
さらに、従来は、潤滑油を昇温させる際にモータに投入する電力の上限を決めずに、潤滑油の昇温を優先していたため、潤滑油昇温のために消費する電力が過大となり、電気自動車の走行距離が減少するという問題がある。
However, in the control method of Patent Document 1, since the work distribution of the power transmission mechanism, the motor and the generator is operated in an operation mode with a distribution different from the optimal distribution when the warm-up operation is originally completed, the power transmission mechanism, There is a problem that the overall operation efficiency of the motor and the generator is lowered. In addition, it is necessary to provide means for monitoring the amount of electricity stored in the battery and means for determining whether or not to execute control based on the amount of electricity stored.
Furthermore, in the past, priority was given to the temperature rise of the lubricating oil without deciding the upper limit of the electric power to be supplied to the motor when raising the temperature of the lubricating oil, so the electric power consumed for raising the temperature of the lubricating oil became excessive, There is a problem that the travel distance of an electric vehicle is reduced.

そこで、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、モータおよび動力伝達手段の運転モードを変更することなく、かつ、潤滑油の昇温のために消費する電力を抑制することができるモータの暖気制御を提供するものである。   Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to suppress the power consumed for raising the temperature of the lubricating oil without changing the operation mode of the motor and the power transmission means. It provides warm-up control of the motor.

上記の課題を解決するために、請求項1に記載した発明は、走行用のモータ(例えば、実施形態におけるモータ23)と、該モータを収納するモータハウジング(例えば、実施形態におけるモータハウジング11)と、前記モータの駆動力を車輪に伝達するギアと、前記ギアを収納するギアハウジング(例えば、実施形態におけるギアハウジング12)と、前記モータハウジングおよび前記ギアハウジングを通流する潤滑油(例えば、実施形態における潤滑油71)と、前記モータに電力を供給する蓄電装置(例えば、実施形態におけるバッテリ8)と、該蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換するインバータ(例えば、実施形態におけるインバータ2)と、備え、前記モータの駆動力を、前記ギアを介して前記車輪に伝達して走行する車両(例えば、実施形態における電気自動車1)におけるモータの暖気制御であって、前記モータおよび前記ギアの所定の位置の温度を検出する温度検出手段(例えば、実施形態における油温センサ75)と、前記モータの回転数を検出する回転数検出手段(例えば、実施形態における回転センサ25)と、前記温度検出手段および前記回転数検出手段の検出結果に基づいて、前記ギアのフリクショントルク(例えば、実施形態におけるフリクショントルクT2)を推定するフリクショントルク推定手段と、アクセルペダル(例えば、実施形態におけるアクセルペダル61)の踏み込み量に基づいて前記モータへの踏み込みトルク(例えば、実施形態における踏み込みトルクT1)を算出する踏み込みトルク算出手段と、前記フリクショントルクおよび前記踏み込みトルクに基づいて補正トルク(例えば、実施形態における補正トルクT3)を算出する補正トルク算出手段と、前記補正トルクにより前記インバータを制御して前記補正トルクに応じた電流を前記モータに供給して、前記踏み込みトルクを確保しつつ、前記潤滑油を昇温させる潤滑油昇温手段と、を有し、該潤滑油昇温手段を実行する際に、前記潤滑油昇温手段を実行中における電力損失が最小限となるように前記補正トルクに基づいて前記蓄電装置の出力電力値の制限値(例えば、実施形態における第2電力P2)設定し、前記踏み込みトルクを発生させるために消費する電力(例えば、実施形態における消費電力P0)と、前記フリクショントルクを発生させるために消費する電力(例えば、実施形態における第1電力P1)との和を、前記蓄電装置の出力電力値の制限値として設定することを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, the invention described in claim 1 is a motor for traveling (for example, the motor 23 in the embodiment) and a motor housing for housing the motor (for example, the motor housing 11 in the embodiment). A gear that transmits the driving force of the motor to wheels, a gear housing that houses the gear (for example, the gear housing 12 in the embodiment), and lubricating oil that flows through the motor housing and the gear housing (for example, Lubricating oil 71) in the embodiment, a power storage device that supplies power to the motor (for example, the battery 8 in the embodiment), and an inverter that converts DC power from the power storage device into AC power (for example, the inverter in the embodiment) 2) and traveling by transmitting the driving force of the motor to the wheels via the gear. Temperature detection means (for example, an oil temperature sensor 75 in the embodiment) for controlling the warming of the motor in both (for example, the electric vehicle 1 in the embodiment), and detecting the temperature at a predetermined position of the motor and the gear; Based on the detection results of the rotation speed detection means (for example, the rotation sensor 25 in the embodiment) and the temperature detection means and the rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the motor, the friction torque of the gear (for example, implementation) Friction torque estimating means for estimating the friction torque T2) in the embodiment, and the depression torque to the motor (for example, the depression torque T1 in the embodiment) based on the depression amount of the accelerator pedal (for example, the accelerator pedal 61 in the embodiment). A stepping torque calculating means for calculating, and the friction torque And a correction torque calculating means for calculating a correction torque (for example, a correction torque T3 in the embodiment) based on the stepping torque and the stepping torque, and controlling the inverter with the correction torque and supplying a current corresponding to the correction torque to the motor. And a lubricating oil temperature raising means for raising the temperature of the lubricating oil while ensuring the stepping torque, and the lubricating oil temperature raising means is executed when the lubricating oil temperature raising means is executed. In order to set the limit value (for example, the second power P2 in the embodiment) of the output power value of the power storage device based on the correction torque so as to minimize the power loss in the middle and generate the stepping torque Power consumed (for example, power consumption P0 in the embodiment) and power consumed for generating the friction torque (for example, the first power in the embodiment) 1 power P1) is set as a limit value of the output power value of the power storage device .

請求項2に記載した発明は、前記温度検出手段において検出された温度が所定値以下である場合は、前記潤滑油昇温手段を実行し、該潤滑油昇温手段を実行している間は、前記制限値をフリクションが増加することにより損失する電力分上昇させることを特徴としている。   In the invention described in claim 2, when the temperature detected by the temperature detecting means is equal to or lower than a predetermined value, the lubricating oil temperature raising means is executed, and while the lubricating oil temperature raising means is being executed, The limit value is increased by the amount of power lost due to an increase in friction.

請求項3に記載した発明は、前記フリクショントルク推定手段において推定された前記フリクショントルクが所定の第1閾値よりも大きい場合に前記潤滑油昇温手段を開始し、前記フリクショントルクが所定の第2閾値よりも小さくなったときに前記潤滑油昇温手段を終了することを特徴としている。   According to a third aspect of the present invention, when the friction torque estimated by the friction torque estimating means is larger than a predetermined first threshold value, the lubricating oil temperature raising means is started, and the friction torque is set to a predetermined second value. The lubricating oil temperature raising means is terminated when it becomes smaller than the threshold value.

請求項4に記載した発明は、前記フリクショントルク推定手段において推定された前記フリクショントルクが所定の第1閾値よりも大きい場合に前記潤滑油昇温手段を開始し、該潤滑油昇温手段を開始してから所定時間経過したときに前記潤滑油昇温手段を終了することを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, when the friction torque estimated by the friction torque estimating means is larger than a predetermined first threshold, the lubricating oil temperature raising means is started, and the lubricating oil temperature raising means is started. Then, the lubricating oil temperature raising means is terminated when a predetermined time has elapsed.

請求項5に記載した発明は、前記モータの鉄損および銅損の少なくともいずれか一方を増加させる損失増加制御をさらに行い、前記モータの軸出力を変化させずに、前記モータへの投入電力のみを増加させることを特徴としている。   The invention described in claim 5 further performs loss increase control for increasing at least one of iron loss and copper loss of the motor, and does not change the shaft output of the motor, and only the input power to the motor. It is characterized by increasing.

請求項1に記載した発明によれば、所定の位置の温度とモータの回転数とからフリクショントルクを推定し、実際に運転者が要求する踏み込みトルクにフリクショントルクを加味して補正トルクを算出して、該補正トルクをモータに供給するように構成した。このように構成することにより、踏み込みトルクを確保しつつ、潤滑油を昇温させることができる。また、補正トルクを電力変換した値を蓄電装置の出力電力値の制限値としたため、潤滑油の暖気制御中の電力損失を最小限に抑えながら暖気をすることができる。つまり、モータおよびギアの基本的な運転モードを変更することなく、かつ、潤滑油の昇温のために消費する電力を抑制しながら暖気を行うことができるため、フリクション増大分の仕事だけ増やした運転が可能となり、外部のデバイスにはモータの出力する仕事は常に一定とすることができる。したがって、暖気制御を行う際に、電力リプルを抑制することができるため、運転者や乗員にとって乗り心地が変化しないという利点がある。   According to the first aspect of the present invention, the friction torque is estimated from the temperature at the predetermined position and the rotational speed of the motor, and the correction torque is calculated by adding the friction torque to the stepping torque actually requested by the driver. Thus, the correction torque is supplied to the motor. By comprising in this way, lubricating oil can be heated up, ensuring treading torque. Further, since the value obtained by converting the correction torque into electric power is set as the limit value of the output electric power value of the power storage device, it is possible to warm up while minimizing the power loss during the warming up control of the lubricating oil. In other words, it is possible to perform warm-up without changing the basic operation mode of the motor and gear and while suppressing the power consumed to raise the temperature of the lubricating oil. Operation becomes possible, and the work output by the motor can be kept constant for external devices. Therefore, when performing warm-up control, power ripple can be suppressed, and there is an advantage that the ride comfort does not change for the driver and the occupant.

請求項2に記載した発明によれば、蓄電装置の出力電圧値の制限値をフリクションが増加することにより損失する電力分上昇させることにより、踏み込みトルクを確保しつつ、潤滑油を昇温させることができる。つまり、モータおよびギアの基本的な運転モードを変更することなく、かつ、潤滑油の昇温を行うことができる。   According to the second aspect of the present invention, by raising the limit value of the output voltage value of the power storage device by the amount of electric power lost due to an increase in friction, the temperature of the lubricating oil is increased while securing the depression torque. Can do. That is, the temperature of the lubricating oil can be raised without changing the basic operation mode of the motor and gear.

請求項3に記載した発明によれば、潤滑油昇温手段を実行するか否かの決定、および潤滑油昇温手段の開始後に終了するか否かの決定をフリクショントルクの値に応じて決定するように構成したため、簡易な構成で潤滑油の昇温制御を制限することができる。   According to the third aspect of the present invention, the determination as to whether or not to execute the lubricating oil temperature raising means and the determination as to whether or not to end the lubricating oil temperature raising means after the start are determined according to the value of the friction torque. Therefore, the temperature rise control of the lubricating oil can be limited with a simple configuration.

請求項4に記載した発明によれば、潤滑油昇温手段を実行するか否かの決定をフリクショントルクの値に応じて決定するように構成するとともに、潤滑油昇温手段の開始後に終了するか否かの決定を予め設定した時間で決定するように構成したため、簡易な構成で潤滑油の昇温制御を制限することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, the determination as to whether or not to execute the lubricating oil temperature raising means is made in accordance with the value of the friction torque, and ends after the start of the lubricating oil temperature raising means. Whether or not is determined at a preset time, the temperature rise control of the lubricating oil can be limited with a simple configuration.

請求項5に記載した発明によれば、潤滑油昇温手段を実行する際に、さらに積極的に昇温効果の大きい損失増加制御を実行するように構成したため、単に潤滑油昇温手段だけを実行する場合より、潤滑油を昇温させる時間を短縮することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, when the lubricating oil temperature raising means is executed, the loss increasing control having a larger temperature raising effect is more actively executed. The time for raising the temperature of the lubricating oil can be shortened compared with the case where it is executed.

本発明の実施形態における電気自動車の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the electric vehicle in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における電気自動車の冷却系システムを示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the cooling system system of the electric vehicle in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるモータユニットの概略構成断面図である。It is a schematic structure sectional view of a motor unit in an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態におけるロータの正面図である。It is a front view of the rotor in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における制御部の概略構成ブロック図である。It is a schematic block diagram of the control part in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるフリクショントルクを求めるマップである。It is a map which calculates | requires the friction torque in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるフリクションパワーを求めるマップである。It is a map which calculates | requires friction power in embodiment of this invention.

次に、本発明の実施形態を図1〜図7に基づいて説明する。なお、本実施形態では電気自動車に採用したモータユニットについて説明する。   Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, a motor unit employed in an electric vehicle will be described.

(電気自動車)
図1は電気自動車の概略構成図である。図1に示すように、電気自動車1は、モータ23やギアなどの動力伝達部を収容したモータユニット10と、モータ23を駆動させるためのインバータ2およびVCU(コンバータ)3と、インバータ2およびVCU3を冷却する冷媒を循環させるためのポンプ4と、冷媒を冷却するためのラジエータ5と、駆動系から出力される電圧を降圧してバッテリ8に供給するためのダウンバータ(コンバータ)6と、バッテリ8に対してプラグインで充電する際に電圧変換器として使用されるチャージャ7と、車両の床下一面に配されたバッテリ8と、を備えている。
(Electric car)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electric vehicle. As shown in FIG. 1, an electric vehicle 1 includes a motor unit 10 that houses a power transmission unit such as a motor 23 and gears, an inverter 2 and a VCU (converter) 3 for driving the motor 23, an inverter 2 and a VCU 3 A pump 4 for circulating a refrigerant for cooling the refrigerant, a radiator 5 for cooling the refrigerant, a downverter (converter) 6 for reducing the voltage output from the drive system and supplying it to the battery 8, and a battery 8 is provided with a charger 7 used as a voltage converter when charging with a plug-in, and a battery 8 arranged on the entire surface under the floor of the vehicle.

図2は電気自動車の冷却系システムを示す概略構成図である。図2に示すように、電気自動車1が走行する際には、各所が発熱して高温になるため、適宜冷却システムにより冷却している。具体的には、インバータ2およびVCU3を冷却するための第1冷却系統51と、モータユニット10内の各所を冷却するための第2冷却系統52と、を備えている。第1冷却系統51は、ポンプ4により冷却配管53内の冷媒を所望の流速で循環させ、インバータ2やVCU3の直近を通過する際に熱を吸収し、ラジエータ5で吸収した熱を放熱するように構成されている。第2冷却系統52は、後に詳述する。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a cooling system of an electric vehicle. As shown in FIG. 2, when the electric vehicle 1 travels, each part generates heat and becomes high temperature, and therefore is appropriately cooled by a cooling system. Specifically, a first cooling system 51 for cooling the inverter 2 and the VCU 3 and a second cooling system 52 for cooling various parts in the motor unit 10 are provided. The first cooling system 51 circulates the refrigerant in the cooling pipe 53 at a desired flow rate by the pump 4, absorbs heat when passing through the immediate vicinity of the inverter 2 and the VCU 3, and dissipates the heat absorbed by the radiator 5. It is configured. The second cooling system 52 will be described in detail later.

(車両用駆動モータユニット)
図3は車両用モータユニットの概略構成断面図である。図3に示すように、車両用モータユニット(以下、モータユニットという。)10は、コイル20が巻き回されたステータ21および永久磁石30が配されたロータ22を備えたモータ23を収容するモータハウジング11と、モータハウジング11の一方側に締結され、モータ23のシャフト24からの動力を伝達するギアなどで構成された動力伝達部(不図示)を収容するギアハウジング12と、モータハウジング11の他方側に締結され、モータ23の回転センサ25を収容するセンサハウジング13と、を備えている。
(Vehicle drive motor unit)
FIG. 3 is a schematic sectional view of the vehicle motor unit. As shown in FIG. 3, a vehicle motor unit (hereinafter referred to as a motor unit) 10 is a motor that houses a motor 23 having a stator 21 around which a coil 20 is wound and a rotor 22 in which a permanent magnet 30 is disposed. A housing 11, a gear housing 12 that is fastened to one side of the motor housing 11, and that houses a power transmission unit (not shown) composed of a gear that transmits power from the shaft 24 of the motor 23, and the motor housing 11 And a sensor housing 13 that is fastened to the other side and accommodates the rotation sensor 25 of the motor 23.

モータハウジング11の内部はモータ室36として、ギアハウジング12の内部はギア室37として、センサハウジング13の内部はセンサ室38として、それぞれ構成されている。   The motor housing 11 is configured as a motor chamber 36, the gear housing 12 is configured as a gear chamber 37, and the sensor housing 13 is configured as a sensor chamber 38.

モータハウジング11は、モータ23全体を覆うような略円筒形状で形成されている。本実施形態におけるモータハウジング11は、ステータ21と略同一の軸方向長さで形成されたステータハウジング15と、ステータハウジング15の軸方向両側に連接された渡りハウジング16,17と、を備えている。   The motor housing 11 is formed in a substantially cylindrical shape so as to cover the entire motor 23. The motor housing 11 in the present embodiment includes a stator housing 15 formed with substantially the same axial length as the stator 21, and transition housings 16 and 17 connected to both sides of the stator housing 15 in the axial direction. .

渡りハウジング16には、モータ室36とギア室37とを仕切る仕切壁41が形成されている。この仕切壁41の径方向中央部には、仕切壁41の厚さ方向に貫通する貫通孔40が形成されている。この貫通孔40には、モータ23のシャフト24の一端側を回転自在に支持するベアリング26が設けられている。   A partition wall 41 that partitions the motor chamber 36 and the gear chamber 37 is formed in the transition housing 16. A through hole 40 penetrating in the thickness direction of the partition wall 41 is formed at a central portion in the radial direction of the partition wall 41. The through hole 40 is provided with a bearing 26 that rotatably supports one end side of the shaft 24 of the motor 23.

また、渡りハウジング17とセンサハウジング13との境界部のセンサハウジング13側には、モータ23のシャフト24の他端を回転自在に支持するベアリング27が設けられている。また、シャフト24に連接されたロータ22の外周縁には永久磁石30が取り付けられている。さらに、シャフト24の一端側の端部には、ギアハウジング12内でギアと噛合するヘリカルギア(斜歯歯車)29が形成されている。   A bearing 27 that rotatably supports the other end of the shaft 24 of the motor 23 is provided on the sensor housing 13 side of the boundary between the transition housing 17 and the sensor housing 13. A permanent magnet 30 is attached to the outer peripheral edge of the rotor 22 connected to the shaft 24. Furthermore, a helical gear (oblique gear) 29 that meshes with the gear in the gear housing 12 is formed at an end portion on one end side of the shaft 24.

ステータハウジング15の内周面には円環形状の薄板を積層して形成されたステータコア18が圧入固定されている。このステータコア18にはコイル20が巻き回されており、このステータコア18およびコイル20でステータ21が構成されている。なお、コイル20は、例えば分布巻きでステータコア18に巻き回されている。   A stator core 18 formed by stacking annular thin plates is press-fitted and fixed to the inner peripheral surface of the stator housing 15. A coil 20 is wound around the stator core 18, and the stator core 18 and the coil 20 constitute a stator 21. The coil 20 is wound around the stator core 18 by distributed winding, for example.

図4は軸方向から見たロータ22の正面図である。図4に示すように、ロータ22は、磁性板材33が積層された略円筒状のロータコア44を備えている。ロータコア44の径方向中央部に形成された貫通孔42には、シャフト24が固定されている。ロータコア44の径方向外側端部近傍には、ロータコア44を軸方向に貫通する複数の収容孔43が形成されている。各収容孔43の内部には、ネオジウムなどの希土類からなる永久磁石30が収容されている。つまり、本実施形態のモータ23は、ロータコア44に永久磁石30が埋め込まれた、所謂IPM(Interior Permanent Magnet)モータである。   FIG. 4 is a front view of the rotor 22 as viewed from the axial direction. As shown in FIG. 4, the rotor 22 includes a substantially cylindrical rotor core 44 on which magnetic plate materials 33 are stacked. The shaft 24 is fixed to the through hole 42 formed at the radial center of the rotor core 44. In the vicinity of the radially outer end of the rotor core 44, a plurality of accommodation holes 43 that penetrate the rotor core 44 in the axial direction are formed. A permanent magnet 30 made of a rare earth such as neodymium is housed in each housing hole 43. That is, the motor 23 of the present embodiment is a so-called IPM (Interior Permanent Magnet) motor in which the permanent magnet 30 is embedded in the rotor core 44.

永久磁石30は、ロータコア44の径方向に磁化されている。また、永久磁石30はロータコア44の周方向に沿って略等間隔に配置され、周方向に隣接する永久磁石30は交互に逆方向に着磁されている。さらに、ロータコア44には、軽量化を図るために肉抜孔45が複数形成されている。肉抜孔45は、貫通孔42と収容孔43との間に周方向に略等間隔に複数(本実施形態では8個)形成されている。   The permanent magnet 30 is magnetized in the radial direction of the rotor core 44. The permanent magnets 30 are arranged at substantially equal intervals along the circumferential direction of the rotor core 44, and the permanent magnets 30 adjacent in the circumferential direction are alternately magnetized in the opposite direction. Further, the rotor core 44 is formed with a plurality of lightening holes 45 in order to reduce the weight. A plurality (eight in this embodiment) of the lightening holes 45 are formed between the through holes 42 and the accommodation holes 43 at substantially equal intervals in the circumferential direction.

図3に戻り、渡りハウジング16内では、コイル20の3つの相の巻線の一端に接続された端子28(28u,28v,28w)が上方に配され、各相の巻線の他端を束ねたうえで結束金具により加締めてなる中性点31が、モータユニット10の下方に対応した位置で、中性線32の先端に設けられている。   Returning to FIG. 3, in the transition housing 16, the terminals 28 (28 u, 28 v, 28 w) connected to one end of the three-phase windings of the coil 20 are arranged upward, and the other ends of the windings of the respective phases are connected. A neutral point 31, which is bundled and swaged with a bundling fitting, is provided at the tip of the neutral wire 32 at a position corresponding to the lower side of the motor unit 10.

また、モータユニット10の内部には、ベアリング26,27、モータ23や動力伝達部などを冷却したり潤滑性能を確保したりするための油冷機構(第2冷却系統)52が設けられている。油冷機構52は、潤滑油71と、潤滑油71を循環させるオイルポンプ72と、潤滑油71が通流する油路73と、を備えている。潤滑油71はモータ室36およびギア室37の下部に貯留されており、ギア室37に設けられたオイルポンプ72により潤滑油71が汲み上げられ、油路73を通ってモータユニット10内を循環するように構成されている。   In addition, an oil cooling mechanism (second cooling system) 52 for cooling the bearings 26 and 27, the motor 23, the power transmission unit, and the like and ensuring lubrication performance is provided inside the motor unit 10. . The oil cooling mechanism 52 includes a lubricating oil 71, an oil pump 72 that circulates the lubricating oil 71, and an oil passage 73 through which the lubricating oil 71 flows. Lubricating oil 71 is stored below the motor chamber 36 and the gear chamber 37, and the lubricating oil 71 is pumped up by an oil pump 72 provided in the gear chamber 37, and circulates in the motor unit 10 through the oil passage 73. It is configured as follows.

潤滑油71の油面74は、モータユニット10が水平に保持された状態で、シャフト24の下方でステータ21とロータ22との境界部近傍に設定されている。つまり、ステータ21は油中に浸漬されているが、ロータ22は油中に浸漬していない。   The oil surface 74 of the lubricating oil 71 is set near the boundary between the stator 21 and the rotor 22 below the shaft 24 in a state where the motor unit 10 is held horizontally. That is, the stator 21 is immersed in oil, but the rotor 22 is not immersed in oil.

さらに、ギア室37の下部に貯留された潤滑油71の油面74は、ギア室37内に設けられたギアの一部が浸漬する高さに設定されている。つまり、潤滑油71は、ギア室37内に設けられたギアにより掻き上げられ、ギア室37上部に配された別のギアに潤滑油71を供給して、潤滑性能を確保することができるように構成されている。そして、ギア室37における油面74より下方には、潤滑油71の温度を検出する油温センサ75が設けられている。   Further, the oil surface 74 of the lubricating oil 71 stored in the lower portion of the gear chamber 37 is set to a height at which a part of the gear provided in the gear chamber 37 is immersed. That is, the lubricating oil 71 is scraped up by the gear provided in the gear chamber 37, and the lubricating oil 71 can be supplied to another gear disposed on the upper portion of the gear chamber 37 to ensure the lubricating performance. It is configured. An oil temperature sensor 75 that detects the temperature of the lubricating oil 71 is provided below the oil surface 74 in the gear chamber 37.

次に、電気自動車1の走行開始時(モータ駆動開始時)の制御について説明する。
図5は、電気自動車の走行開始時の制御を説明する概略ブロック部である。図5に示すように、電気自動車1の制御部60は、電気自動車1のアクセルペダル61の踏み込み量によってモータ23に対して与える踏み込みトルクT1を算出する踏み込みトルク算出部62と、油温センサ75により検出された潤滑油71の温度および回転センサ25により検出されたシャフト24(モータ23)の回転数からフリクショントルクT2を算出するフリクショントルク算出部63と、トルク算出部62で算出された踏み込みトルクT1およびフリクショントルク算出部63で算出されたフリクショントルクT2からモータ23に対して実際に与える補正トルクT3を算出する補正トルク算出部64と、を備えている。なお、フリクショントルクT2は、潤滑油71の油温が低いほど高くなる。また、回転数が大きいと、フリクショントルクT2は高くなる。
Next, control at the start of traveling of the electric vehicle 1 (at the start of motor driving) will be described.
FIG. 5 is a schematic block diagram illustrating control at the start of running of the electric vehicle. As shown in FIG. 5, the control unit 60 of the electric vehicle 1 includes a stepping torque calculation unit 62 that calculates a stepping torque T <b> 1 that is applied to the motor 23 according to the stepping amount of the accelerator pedal 61 of the electric vehicle 1, and an oil temperature sensor 75. The friction torque calculating unit 63 that calculates the friction torque T2 from the temperature of the lubricating oil 71 detected by the rotation sensor 25 and the rotational speed of the shaft 24 (motor 23) detected by the rotation sensor 25, and the stepping torque calculated by the torque calculating unit 62 And a correction torque calculation unit 64 that calculates a correction torque T3 that is actually applied to the motor 23 from the friction torque T2 calculated by the T1 and friction torque calculation unit 63. The friction torque T2 increases as the oil temperature of the lubricating oil 71 decreases. Further, if the rotational speed is large, the friction torque T2 becomes high.

フリクショントルク算出部63では、油温センサ75により検出された潤滑油71の温度および回転センサ25により検出されたシャフト24(モータ23)の回転数が入力され、これらの温度および回転数を図6に示すような予め記憶されたマップによりフリクショントルクT2が求められるようになっている。   In the friction torque calculation unit 63, the temperature of the lubricating oil 71 detected by the oil temperature sensor 75 and the rotation speed of the shaft 24 (motor 23) detected by the rotation sensor 25 are input, and these temperatures and rotation speeds are shown in FIG. The friction torque T2 is obtained from a map stored in advance as shown in FIG.

補正トルク算出部64では、踏み込みトルクT1を確保しつつフリクショントルクT2を相殺する大きさのトルクを補正トルクT3として算出している。フリクショントルクT2は負の値になるため、補正トルクT3=踏み込みトルクT1−フリクショントルクT2、とすることで、補正トルクT3を算出している。   The correction torque calculation unit 64 calculates a torque having a magnitude that cancels the friction torque T2 while ensuring the depression torque T1 as the correction torque T3. Since the friction torque T2 has a negative value, the correction torque T3 is calculated by setting the correction torque T3 = the depression torque T1−the friction torque T2.

そして、補正トルク算出部64で算出された補正トルクT3に基づいてインバータ2において電流変換し、モータ23に所望の電流を供給するように構成されている。このようにして電流をモータ23に供給することにより、運転者が要求する踏み込みトルクT1を確保しつつ、潤滑油71を所望の温度へ昇温させることができる。   The inverter 2 converts the current based on the correction torque T3 calculated by the correction torque calculation unit 64 and supplies a desired current to the motor 23. By supplying current to the motor 23 in this way, the lubricating oil 71 can be raised to a desired temperature while ensuring the stepping torque T1 required by the driver.

ここで、潤滑油71を昇温させるために用いる暖気電力の上限を決めずに潤滑油71の昇温を優先しすぎると、バッテリ8の消費電力が過大となり、電気自動車1としての走行距離が減少してしまう虞がある。このため、本実施形態では、潤滑油71の昇温制御中の電力損失を最小限に抑えながら潤滑油71の昇温を行うことができるように構成した。   Here, if priority is given to the temperature rise of the lubricating oil 71 without determining the upper limit of the warm air power used to raise the temperature of the lubricating oil 71, the power consumption of the battery 8 becomes excessive, and the travel distance of the electric vehicle 1 becomes long. There is a risk of reduction. For this reason, in the present embodiment, the temperature of the lubricating oil 71 can be increased while minimizing the power loss during the temperature increase control of the lubricating oil 71.

具体的には、潤滑油71の油温が低下することによりフリクションが増加するが、このフリクション増加によるパワー(第1電力)P1は、P1(W)=回転数(rpm)×フリクショントルクT2(N・m)×2×円周率/60で求められる。なお、フリクショントルクT2は上述した図6を用いて求めればよい。   Specifically, the friction increases as the oil temperature of the lubricating oil 71 decreases. The power (first electric power) P1 due to the increase in friction is P1 (W) = rotational speed (rpm) × friction torque T2 ( N · m) × 2 × circumferential ratio / 60. The friction torque T2 may be obtained using FIG. 6 described above.

そして、実際に潤滑油71を所望の温度まで昇温する際に余分に消費するバッテリ消費電力(第2電力)P2(W)は、インバータ2での電力損失やモータ23での電力損失などがあるため、P1よりも大きくなる。   The battery power consumption (second power) P2 (W) that is excessively consumed when the temperature of the lubricating oil 71 is actually raised to a desired temperature is due to power loss in the inverter 2, power loss in the motor 23, and the like. Therefore, it becomes larger than P1.

そこで、本実施形態では、踏み込みトルクT1によるパワー(消費電力)をP0とすると、P2≦P0+P1となるようにP2の値、つまりバッテリ8の出力電力値を制限して運用するように構成した。このようにP2に制限値を設けることにより、潤滑油71の昇温制御中にバッテリ8の電力損失を最小限に抑えつつ、潤滑油71の昇温を行うことができる。   Therefore, in this embodiment, when the power (power consumption) by the stepping torque T1 is P0, the value of P2, that is, the output power value of the battery 8 is limited and operated so that P2 ≦ P0 + P1. Thus, by providing the limit value for P2, the temperature of the lubricating oil 71 can be raised while minimizing the power loss of the battery 8 during the temperature rise control of the lubricating oil 71.

なお、上述した潤滑油71を昇温させる制御を実行するか否かの決定は、フリクショントルクT2が予め設定された第1閾値より大きい場合に制御を実行するように構成し、潤滑油71の昇温制御の開始後に終了するか否かの決定は、フリクショントルクT2が予め設定された第2閾値より小さくなった場合に制御を終了するように構成されている。また、潤滑油71を昇温させる昇温通電を実行しない場合には、フリクショントルクT2を考慮しない通常通電によりモータ23へ通電するように構成されている。   It should be noted that the determination as to whether or not to perform the control for raising the temperature of the lubricating oil 71 described above is configured such that the control is executed when the friction torque T2 is greater than a preset first threshold value. The determination as to whether or not to end after the start of the temperature raising control is configured to end the control when the friction torque T2 becomes smaller than a preset second threshold value. Further, when the temperature raising energization for raising the temperature of the lubricating oil 71 is not executed, the motor 23 is energized by normal energization not considering the friction torque T2.

また、上述した潤滑油71の昇温制御をする際に、モータ23の運転効率を一時的に最大値限定しながら低下させ、モータ23の軸出力を変化させずにモータ23への投入電力のみを増加させる損失増加制御を実行することで、潤滑油71を短時間に昇温させる制御をさらに実行してもよい。   Further, when the temperature rise control of the lubricating oil 71 described above is performed, the operating efficiency of the motor 23 is temporarily reduced while limiting the maximum value, and only the input power to the motor 23 without changing the shaft output of the motor 23. By executing the loss increase control for increasing the temperature, the control for raising the temperature of the lubricating oil 71 in a short time may be further executed.

具体的には、PWM周波数を低下させる方法、モータ23のd軸電流(界磁弱め電流)を増加させる方法、モータ23の高調波電流を印加または増加させる方法、またはVCU3の出力電圧を上昇させる方法などがある。   Specifically, a method of decreasing the PWM frequency, a method of increasing the d-axis current (field weakening current) of the motor 23, a method of applying or increasing the harmonic current of the motor 23, or increasing the output voltage of the VCU 3 There are methods.

まず、PWM周波数を低下させると、モータ23に流れる相電流のリプルが増加するため、モータ23の鉄損が増加してステータ21が熱を持ち、潤滑油71を昇温させることができる。   First, when the PWM frequency is lowered, the ripple of the phase current flowing through the motor 23 increases, so the iron loss of the motor 23 increases, the stator 21 has heat, and the lubricating oil 71 can be heated.

また、モータ23のd軸電流を増加させると、モータ23に流れる相電流が増加するため、モータ23の銅損が増加してコイル20が熱を持ち、潤滑油71を昇温させることができる。   Further, when the d-axis current of the motor 23 is increased, the phase current flowing through the motor 23 is increased, so that the copper loss of the motor 23 is increased, the coil 20 has heat, and the lubricating oil 71 can be heated. .

さらに、モータ23の高調波電流を印加または増加させると、モータ23に流れる高調波電流が増加するため、モータ23の銅損が増加してコイル20が熱を持ち、潤滑油71を昇温させることができる。また、同時に、モータ23に流れる相電流のリプルが増加するため、モータ23の鉄損が増加してステータ21が熱を持ち、潤滑油71を昇温させることができる。   Further, when the harmonic current of the motor 23 is applied or increased, the harmonic current flowing through the motor 23 increases, so that the copper loss of the motor 23 increases, the coil 20 has heat, and the lubricating oil 71 is heated. be able to. At the same time, since the ripple of the phase current flowing through the motor 23 increases, the iron loss of the motor 23 increases, the stator 21 has heat, and the lubricating oil 71 can be heated.

そして、VCU3の出力電圧を上昇させると、モータ23に流れる相電流のリプルが増加するため、モータ23の鉄損が増加してステータ21が熱を持ち、潤滑油71を昇温させることができる。   When the output voltage of the VCU 3 is increased, the ripple of the phase current flowing through the motor 23 increases, so the iron loss of the motor 23 increases, the stator 21 has heat, and the temperature of the lubricating oil 71 can be raised. .

本実施形態によれば、油温センサ75で検出した潤滑油71の油温と回転センサ25で検出したモータ23の回転数とからフリクショントルクT2を推定し、実際に運転者が要求する踏み込みトルクT1にフリクショントルクT2を加味して補正トルクT3を算出して、該補正トルクをモータ23に供給するように構成した。このように構成することにより、踏み込みトルクT1を確保しつつ、潤滑油71を昇温させることができる。なお、フリクショントルクT2は潤滑油71の昇温制御中に相殺される。   According to the present embodiment, the friction torque T2 is estimated from the oil temperature of the lubricating oil 71 detected by the oil temperature sensor 75 and the rotational speed of the motor 23 detected by the rotation sensor 25, and the stepping torque actually requested by the driver. The correction torque T3 is calculated by adding the friction torque T2 to T1, and the correction torque is supplied to the motor 23. By configuring in this way, it is possible to raise the temperature of the lubricating oil 71 while ensuring the depression torque T1. The friction torque T2 is canceled during the temperature rise control of the lubricating oil 71.

また、補正トルクT3を電力変換した値(第1電力P1)をバッテリ8の出力電力値の制限値としたため、潤滑油71の昇温(暖気)制御中の電力損失を最小限に抑えながら昇温(暖気)をすることができる。つまり、モータ23および動力伝達部の基本的な運転モードを変更することなく、かつ、潤滑油71の昇温のために消費する電力を抑制しながら暖気を行うことができるため、フリクション増大分の仕事だけ増やした運転が可能となり、外部のデバイスにはモータ23の出力する仕事は常に一定とすることができる。したがって、昇温(暖気)制御を行う際に、電力リプルを抑制することができるため、運転者や乗員にとって乗り心地を変化させることなく制御することができる。   Further, since the value obtained by converting the correction torque T3 into power (first power P1) is set as the limit value of the output power value of the battery 8, the power loss during the temperature rise (warming up) control of the lubricating oil 71 is suppressed to a minimum. Can be warm (warm). That is, since the warm-up can be performed without changing the basic operation mode of the motor 23 and the power transmission unit and suppressing the electric power consumed for the temperature rise of the lubricating oil 71, Operation with increased work is possible, and the work output from the motor 23 can always be constant for external devices. Therefore, when performing temperature rise (warm up) control, electric power ripple can be suppressed, and therefore control can be performed without changing the ride comfort for the driver and the occupant.

また、潤滑油71の昇温制御を実行するか否かの決定、および潤滑油71の昇温制御を終了するか否かの決定をフリクショントルクT2の値に応じて決定するように構成したため、簡易な構成で潤滑油71の昇温制御を制限することができる。   Further, since it is configured to determine whether to execute the temperature rise control of the lubricating oil 71 and to determine whether to end the temperature increase control of the lubricating oil 71 according to the value of the friction torque T2, The temperature rise control of the lubricating oil 71 can be limited with a simple configuration.

さらに、潤滑油71の昇温制御を実行する際に、さらに積極的に昇温効果の大きい損失増加制御を実行するように構成したため、単に潤滑油71の昇温制御だけを実行する場合より、潤滑油71を昇温させる時間を短縮することができる。   Furthermore, when performing the temperature rise control of the lubricating oil 71, since it is configured to more actively perform the loss increase control with a large temperature rise effect, than when performing only the temperature rise control of the lubricating oil 71, The time for raising the temperature of the lubricating oil 71 can be shortened.

なお、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な構造や形状などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention. That is, the specific structure and shape described in the embodiment are merely examples, and can be changed as appropriate.

例えば、本実施形態では、フリクション増加によるパワー(第1電力)P1を求める際に、フリクショントルクは図6のマップから呼び出し、その後数式を用いて計算して求めた場合の説明をしたが、図7に示すような油温と回転数とから直接第1電力P1を求めることができるマップを予め制御部60に記憶させておいてもよい。   For example, in the present embodiment, when the power (first power) P1 due to the increase in friction is obtained, the friction torque is called from the map of FIG. 6 and then calculated using a mathematical formula. A map that allows the first electric power P1 to be obtained directly from the oil temperature and the rotational speed as shown in FIG. 7 may be stored in the control unit 60 in advance.

また、本実施形態では、潤滑油71の油温を温度センサ75にて検出してフリクショントルクT2を求めるように構成したが、温度検知する場所としてギアハウジング12、モータハウジング11の温度や、第1冷却系統51の冷媒温度やバッテリ8の温度などを検出してフリクショントルクT2を求めるように構成してもよい。   In the present embodiment, the temperature of the lubricating oil 71 is detected by the temperature sensor 75 and the friction torque T2 is obtained. However, as the temperature detection location, the temperature of the gear housing 12 and the motor housing 11, The configuration may be such that the friction torque T2 is obtained by detecting the refrigerant temperature of the one cooling system 51, the temperature of the battery 8, and the like.

さらに、本実施形態では、潤滑油71の昇温制御の開始・終了を予め設定された第1閾値および第2閾値に基づいて行うようにしたが、昇温制御を開始した後、所定時間の間だけ昇温制御を行うように構成してもよい。   Further, in the present embodiment, the start / end of the temperature rise control of the lubricating oil 71 is performed based on the first threshold value and the second threshold value that are set in advance. You may comprise so that temperature rising control may be performed only for the period.

1…電気自動車(車両) 23…モータ 25…回転センサ(回転数検出手段) 61…アクセルペダル 71…潤滑油 75…油温センサ(温度検出手段) P1…第1電力 P2…第2電力 T1…踏み込みトルク T2…フリクショントルク T3…補正トルク   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric vehicle (vehicle) 23 ... Motor 25 ... Rotation sensor (rotation number detection means) 61 ... Accelerator pedal 71 ... Lubricating oil 75 ... Oil temperature sensor (temperature detection means) P1 ... 1st electric power P2 ... 2nd electric power T1 ... Depression torque T2 ... Friction torque T3 ... Correction torque

Claims (5)

走行用のモータと、
該モータを収納するモータハウジングと、
前記モータの駆動力を車輪に伝達するギアと、
前記ギアを収納するギアハウジングと、
前記モータハウジングおよび前記ギアハウジングを通流する潤滑油と、
前記モータに電力を供給する蓄電装置と、
該蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換するインバータと、備え、
前記モータの駆動力を、前記ギアを介して前記車輪に伝達して走行する車両におけるモータの暖気制御であって、
前記モータおよび前記ギアの所定の位置の温度を検出する温度検出手段と、
前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記温度検出手段および前記回転数検出手段の検出結果に基づいて、前記ギアのフリクショントルクを推定するフリクショントルク推定手段と、
アクセルペダルの踏み込み量に基づいて前記モータへの踏み込みトルクを算出する踏み込みトルク算出手段と、
前記フリクショントルクおよび前記踏み込みトルクに基づいて補正トルクを算出する補正トルク算出手段と、
前記補正トルクにより前記インバータを制御して前記補正トルクに応じた電流を前記モータに供給して、前記踏み込みトルクを確保しつつ、前記潤滑油を昇温させる潤滑油昇温手段と、を有し、
該潤滑油昇温手段を実行する際に、前記潤滑油昇温手段を実行中における電力損失が最小限となるように前記補正トルクに基づいて前記蓄電装置の出力電力値の制限値設定し、
前記踏み込みトルクを発生させるために消費する電力と、前記フリクショントルクを発生させるために消費する電力との和を、前記蓄電装置の出力電力値の制限値として設定することを特徴とするモータの暖気制御。
A motor for traveling,
A motor housing that houses the motor;
A gear for transmitting the driving force of the motor to the wheels;
A gear housing that houses the gear;
Lubricating oil flowing through the motor housing and the gear housing;
A power storage device for supplying power to the motor;
An inverter for converting DC power from the power storage device into AC power, and
The warm-up control of the motor in a vehicle that travels by transmitting the driving force of the motor to the wheels via the gear,
Temperature detecting means for detecting temperatures at predetermined positions of the motor and the gear;
A rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the motor;
Friction torque estimation means for estimating the friction torque of the gear based on detection results of the temperature detection means and the rotation speed detection means;
A stepping torque calculating means for calculating a stepping torque to the motor based on a depression amount of an accelerator pedal;
Correction torque calculating means for calculating a correction torque based on the friction torque and the depression torque;
Lubricating oil temperature raising means for controlling the inverter with the correction torque and supplying a current corresponding to the correction torque to the motor to increase the temperature of the lubricating oil while ensuring the stepping torque. ,
In performing the lubricating AburaNoboru raising means sets the limit value of the output power value of the electric storage device based on the corrected torque to the power loss is minimized during the execution of the lubricating AburaNoboru raising means ,
The sum of the electric power consumed to generate the stepping torque and the electric power consumed to generate the friction torque is set as a limit value of the output electric power value of the power storage device. control.
前記温度検出手段において検出された温度が所定値以下である場合は、前記潤滑油昇温手段を実行し、
該潤滑油昇温手段を実行している間は、前記制限値をフリクションが増加することにより損失する電力分上昇させることを特徴とする請求項1に記載のモータの暖気制御。
If the temperature detected by the temperature detection means is below a predetermined value, execute the lubricating oil temperature rise means,
2. The motor warm-up control according to claim 1, wherein the limit value is increased by an amount of electric power lost due to an increase in friction while the lubricating oil temperature raising means is being executed.
前記フリクショントルク推定手段において推定された前記フリクショントルクが所定の第1閾値よりも大きい場合に前記潤滑油昇温手段を開始し、
前記フリクショントルクが所定の第2閾値よりも小さくなったときに前記潤滑油昇温手段を終了することを特徴とする請求項1または2に記載のモータの暖気制御。
Starting the lubricating oil temperature raising means when the friction torque estimated by the friction torque estimating means is larger than a predetermined first threshold;
3. The motor warm-up control according to claim 1, wherein when the friction torque becomes smaller than a predetermined second threshold, the lubricating oil temperature raising unit is terminated.
前記フリクショントルク推定手段において推定された前記フリクショントルクが所定の第1閾値よりも大きい場合に前記潤滑油昇温手段を開始し、
該潤滑油昇温手段を開始してから所定時間経過したときに前記潤滑油昇温手段を終了することを特徴とする請求項1または2に記載のモータの暖気制御。
Starting the lubricating oil temperature raising means when the friction torque estimated by the friction torque estimating means is larger than a predetermined first threshold;
3. The motor warm-up control according to claim 1, wherein the lubricating oil temperature raising means is terminated when a predetermined time has elapsed since the start of the lubricating oil temperature raising means.
前記モータの鉄損および銅損の少なくともいずれか一方を増加させる損失増加制御をさらに行い、前記モータの軸出力を変化させずに、前記モータへの投入電力のみを増加させることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のモータの暖気制御。   The loss increase control for increasing at least one of the iron loss and the copper loss of the motor is further performed, and only the input power to the motor is increased without changing the shaft output of the motor. Item 5. The warm-up control of the motor according to any one of Items 1 to 4.
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