(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気自動車を駆動するモータのコントローラ装置において、前記モータは自動車のホイールに内蔵されるモータであり、このモータの駆動電流を出力するパワー回路部、および上位の制御手段から与えられるモータ駆動指令に応答して前記パワー回路部の制御を行う弱電回路の制御回路部を有するコントローラを複数備え、定められた規則により使用中のコントローラの異常を判定して切替信号を生成する異常判定手段と、この異常判定手段の出力する切替信号に応答して、前記モータに対して機能する状態にあるコントローラを切り替える切替手段を設け、前記複数のコントローラの前記制御回路部は、常に電源を投入しかつ前記モータ駆動指令を入力してスタンバイ状態にしておき、前記異常判定手段が、使用中のコントローラが異常であると判定して前記切替信号を出力したときに、前記切替手段が別のコントローラをモータに対して機能する状態とすることを特徴とする電気自動車用コントローラ装置。
【請求項２】
電気自動車を駆動するモータのコントローラ装置において、前記モータは自動車のホイールに内蔵されるモータであり、このモータの駆動電流を出力するパワー回路部、および上位の制御手段から与えられるモータ駆動指令に応答して前記パワー回路の制御を行う弱電回路の制御回路部を有するコントローラを備え、前記コントローラは、前記制御回路部として、同じパワー回路部に対して選択的に使用される複数の制御回路部を有し、定められた規則により使用中の制御回路部の異常を判定して切替信号を生成する異常判定手段と、この異常判定手段の出力する切替信号に応答して、前記パワー回路部に対して機能する状態にある制御回路部を切り替える切替手段を設け、前記複数の制御回路部には常に電源を投入してスタンバイ状態にしておき、前記異常判定手段が、使用中の制御回路部が異常であると判定して切替信号を出力したときに、前記切替手段が別の制御回路部をモータに対して機能する状態とすることを特徴とする電気自動車用コントローラ装置。
【請求項３】
請求項２において、複数個の制御回路部のうち、異常時に使用される前記別の制御回路部は、電磁ノイズに耐性を有するアナログ回路を主とする回路構成とした電気自動車用コントローラ装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記モータは、８以上の減速比を有する減速機を介して自動車のホイールにトルク伝達するものである電気自動車用コントローラ装置。
【請求項５】
請求項４において、前記減速機はサイクロイド減速機である電気自動車用コントローラ装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５において、前記減速機とモータと車輪用軸受とが互いに結合されたアセンブル部品であるインホイールモータ駆動装置を構成し、前記減速機の一部がホイール内に位置する電気自動車用コントローラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気自動車におけるモータ駆動用のコントローラ装置に関し、コントローラまたは内蔵される構成要素を複数個持つことで冗長性を図った電気自動車用コントローラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車として、モータのみで駆動され、またはモータと内燃機関とを併用するハイブリッド形式のものなど、各種のものがある。電気自動車におけるモータの設置形式としては、個々の車輪毎にモータを設けるインホイールモータ形式や、車体に搭載したモータを、ディファレンシャルを介して分配する形式のものなどがある。いずれの形式においても、そのコントローラには、ハンドルやアクセル等の情報からモータ駆動指令を生成する上位制御手段の他に、制御回路部およびパワー回路部を有するコントローラが設けられる。
【０００３】
図１６は、従来のインホイールモータ駆動装置の例を示す。ホイールＷを回転自在に支持する車輪用軸受Ａと、モータＢと、このモータＢの回転を減速して車輪用軸受Ａの回転輪である内方部材２に伝達する減速機Ｃとが互いに結合され、アセンブル部品であるインホイールモータ駆動装置を構成している。モータＢは、電気制御ユニット（ＥＣＵ）等から出力されるモータ駆動指令ａにより、コントローラ５３を介して制御される。コントローラ５３は、弱電回路である制御回路部５４と、強電回路であるパワー回路部５５とでなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１６８７９０号公報
【特許文献２】特開２００８−１７２９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電気自動車では車両駆動のためのモータＢおよびこれを制御するコントローラ５３の故障は致命的である。特に電気自動車では、モータＢの駆動トルクが大きくモータ自身からの電磁ノイズは大きい。さらに、電気自動車走行時には、外部から多くの電磁ノイズや静電ノイズを受ける可能性が高い。しかも、そのコントローラ５３は車載のため、常に加振された過酷な環境下で使用される。
【０００６】
電気自動車のモータ制御は、通常、マイコンを使って行う方式を採るが、万が一、このマイコンに上述した電磁ノイズもしくは静電ノイズが影響を及ぼした場合には、モータコントローラ５３自体が正常に動作できないばかりでなく、モータＢを動かせなくなる可能性がある。特に、電気自動車の駆動源であるモータＢを、高い減速比を有する減速機Ｃを介してホイールＷにトルク伝達する場合、モータ制御の不安定化を原因としたモータＢのトルク変動は拡大されてタイヤのホイールＷのトルク変動を引き起こすため、このモータＢのコントローラ５３の信頼性は重要となる。
【０００７】
この発明の目的は、コントローラに冗長性を持たせ、コントローラの故障などの異常発生時にも、モータの制御が適切に行えて、安全性を高めることのできる電気自動車用コントローラ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の第１の構成にかかる電気自動車用コントローラ装置は、電気自動車を駆動するモータのコントローラ装置において、前記モータは自動車のホイールに内蔵されるモータであり、このモータの駆動電流を出力するパワー回路部、および上位の制御手段から与えられるモータ駆動指令に応答して前記パワー回路部の制御を行う弱電回路の制御回路部を有するコントローラを複数備え、定められた規則により使用中のコントローラの異常を判定して切替信号を生成する異常判定手段と、この異常判定手段の出力する切替信号に応答して、モータに対して機能する状態にあるコントローラを切り替える切替手段を設け、前記複数のコントローラの前記制御回路部は、常に電源を投入しかつ前記モータ駆動指令を入力してスタンバイ状態にしておき、前記異常判定手段が、使用中のコントローラが異常であると判定して前記切替信号を出力したときに、前記切替手段が別のコントローラをモータに対して機能する状態とすることを特徴とする。なお、モータに対して機能する状態にあるコントローラを切り替えるという機能は、前記切替信号に応答してモータに対し接続状態にあるコントローラを切り替える機能としても、能動状態、つまり電源が投入されて動作可能な状態にあるコントローラを前記切替信号に応答して切り替える機能であっても、その両方であっても良い。
【０００９】
この構成によると、それぞれパワー回路部および制御回路部を有し選択的に使用されるコントローラを複数備え、使用中のコントローラが故障等の異常であると判定されたときに、使用中のコントローラが別のコントローラに切替えられる。そのため、安全性が高められる。電気自動車では車両駆動のためのモータおよびこれを制御するコントローラの故障は致命的であり、しかも電磁ノイズや静電ノイズや振動等の作用する故障要因の多い環境化で使用されるが、上記のようにコントローラを複数備える冗長構成により、安全性が確保できる。
【００１０】
第１の電気自動車用コントローラ装置において、前記複数のコントローラの前記制御回路部は、常に電源を投入しかつ前記モータ駆動指令を入力してスタンバイ状態にしておき、前記異常判定手段が、使用中のコントローラが異常であると判定して切替信号を出力したときに、切替手段が別のコントローラをモータに対して機能する状態とする。なお、この明細書で言う「スタンバイ状態」は、切替えられると瞬時に動作可能となる状態を言う。
このように予備のコントローラの制御回路部を常にスタンバイ状態にしておくことで、異常発生時に即座に切替えてモータ制御ができて、モータが制御不能または駆動停止状態となるタイムラグをできるだけ無くして切り替えることができる。
【００１１】
この発明における第２の電気自動車用コントローラ装置は、電気自動車を駆動するモータのコントローラ装置において、前記モータは自動車のホイールに内蔵されるモータであり、このモータの駆動電流を出力するパワー回路部、および上位の制御手段から与えられるモータ駆動指令に応答して前記パワー回路の制御を行う弱電回路の制御回路部を有するコントローラを備え、前記コントローラは、前記制御回路部として、同じパワー回路部に対して選択的に使用される複数の制御回路部を有し、定められた規則により使用中の制御回路部の異常を判定して切替信号を生成する異常判定手段と、この異常判定手段の出力する切替信号に応答して、前記パワー回路部に対して機能する状態にある制御回路部を切り替える切替手段を設け、前記複数の制御回路部には常に電源を投入してスタンバイ状態にしておき、前記異常判定手段が、使用中の制御回路部が異常であると判定して切替信号を出力したときに、前記切替手段が別の制御回路部をモータに対して機能する状態とすることを特徴とする。なお、この場合も、前記パワー回路部に対して機能する状態にある制御回路部を切り替えるという機能は、前記切替信号に応答してパワー回路部に対して接続状態にある制御回路部を切り替える機能としても、能動状態にある制御回路部前記切替信号に応答して切り替える機能であっても、その両方であっても良い。
この構成の場合、使用中のコントローラの制御回路部が故障等の異常であると判定されたときに、使用中の制御回路部が別の制御回路部に切替えられる。そのため、安全性が高められる。この構成の場合、冗長構成とするのは弱電回路である制御回路部のみであるため、コントローラの全体を複数持つ場合と比べて、低コストで安全性を高める冗長構成とできる。
【００１２】
この構成の場合に、複数個の制御回路部のうち、異常時に使用される前記別の制御回路部は、電磁ノイズに耐性を有するアナログ回路を主とする回路構成としても良い。電磁ノイズに耐性を有するアナログ回路を主とする回路構成であると、車両が電磁ノイズの大きな環境で走行していて制御回路部の異常が発生した場合に、切替え後に同様な異常を再発することが抑制され、安全性がより一層高められる。
【００１３】
制御回路部を複数持つ冗長構成とする場合に、前記複数の制御回路部には常に電源を投入してスタンバイ状態にしておき、前記異常判定手段が、使用中の制御回路部が異常であると判定して切替信号を出力したときに、切替手段が別の制御回路部をモータに接続状態とする。この場合も、異常発生時に即座に切替えてモータ制御ができて、モータが制御不能または駆動停止状態となるタイムラグをできるだけ無くして切り替えることができる。
【００１４】
参考提案例に係る第３の構成に係る電気自動車用コントローラ装置は、電気自動車を駆動するモータのコントローラ装置において、モータの駆動電流を出力するパワー回路部、および上位の制御手段から与えられるモータ駆動指令に応答して前記パワー回路部の制御を行う弱電回路の制御回路部を有するコントローラを備え、前記コントローラは、前記パワー回路部として、同じ制御回路部により制御されて選択的に使用される複数のパワー回路部を有し、定められた規則により使用中のパワー回路部の異常を判定して切替信号を生成する異常判定手段と、この異常判定手段の出力する切替信号に応答して、前記前記モータに対し機能するする状態にあるパワー回路部を切り替える切替手段を設けたことを特徴とする。なお、この場合も、前記モータに対して機能する状態にあるパワー回路部を切り替えるという機能は、前記切替信号に応答してモータに対して接続状態にあるパワー回路部を切り替える機能としても、能動状態にあるパワー回路部を前記切替信号に応答して切り替える機能であっても、その両方であっても良い。
この構成の場合、使用中コントローラのパワー回路部が故障等の異常であると判定されたときに、使用中のパワー回路部が別のパワー回路部に切替えられる。そのため、安全性が高められる。この構成の場合、冗長構成とするのはパワー回路部のみであるため、コントローラの全体を複数持つ場合と比べて、低コストで冗長構成とできる。
【００１５】
この発明の上記いずれかの構成において、前記モータは、８以上の減速比を有する減速機を介して自動車のホイールにトルク伝達するものであっても良い。前記減速機はサイクロイド減速機であっても良い。高い減速比を有する減速機を介してホイールにトルク伝達する場合、モータ制御の不安定化を原因としたモータのトルク変動は拡大されてタイヤのホイールのトルク変動を引き起こすため、モータのコントローラの信頼性は重要となる。そのため、この発明の冗長構成が効果的に発揮される。
【００１６】
前記モータが、８以上の減速比を有する減速機を介して自動車のホイールにトルク伝達するものである場合に、前記減速機とモータと車輪用軸受とが互いに結合されたアセンブル部品であるインホイールモータ駆動装置を構成し、前記減速機の一部がホイール内に位置するものであっても良い。
【発明の効果】
【００１８】
この発明の第１の構成にかかる電気自動車用コントローラ装置は、電気自動車を駆動するモータのコントローラ装置において、前記モータは自動車のホイールに内蔵されるモータであり、このモータの駆動電流を出力するパワー回路部、および上位の制御手段から与えられるモータ駆動指令に応答して前記パワー回路部の制御を行う弱電回路の制御回路部を有するコントローラを複数備え、定められた規則により使用中のコントローラの異常を判定して切替信号を生成する異常判定手段と、この異常判定手段の出力する切替信号に応答して、モータに対して機能する状態にあるコントローラを切り替える切替手段を設け、前記複数のコントローラの前記制御回路部は、常に電源を投入しかつ前記モータ駆動指令を入力してスタンバイ状態にしておき、前記異常判定手段が、使用中のコントローラが異常であると判定して前記切替信号を出力したときに、前記切替手段が別のコントローラをモータに対して機能する状態とするため、コントローラの冗長性により、コントローラの故障など異常発生時にも、モータの制御が適切に行えて、安全性を高めることができる。
【００１９】
この発明の第２の構成にかかる電気自動車用コントローラ装置は、電気自動車を駆動するモータのコントローラ装置において、前記モータは自動車のホイールに内蔵されるモータであり、このモータの駆動電流を出力するパワー回路部、および上位の制御手段から与えられるモータ駆動指令に応答して前記パワー回路の制御を行う弱電回路の制御回路部を有するコントローラを備え、前記コントローラは、前記制御回路部として、同じパワー回路部に対して選択的に使用される複数の制御回路部を有し、定められた規則により使用中の制御回路部の異常を判定して切替信号を生成する異常判定手段と、この異常判定手段の出力する切替信号に応答して、前記パワー回路部に対して機能する状態にある制御回路部を切り替える切替手段を設け、前記複数の制御回路部には常に電源を投入してスタンバイ状態にしておき、前記異常判定手段が、使用中の制御回路部が異常であると判定して切替信号を出力したときに、前記切替手段が別の制御回路部をモータに対して機能する状態とするため、コントローラの冗長性により、制御回路部の故障などの異常発生時にも、モータの制御が適切に行えて、安全性を高めることができる。また、コントローラの全体を複数持つ場合に比べて、複数設けるのは制御回路部だけであるため、低コストで安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る電気自動車用コントローラ装置の概念構成と、モータ、減速機、車輪用軸受、およびホイールを示す説明図である。
【図２】この発明の他の実施形態に係る電気自動車用コントローラ装置の概念構成を示すブロック図である。
【図３】この発明のさらに他の実施形態に係る電気自動車用コントローラ装置の概念構成を示すブロック図である。
【図４】この発明のさらに他の実施形態に係る電気自動車用コントローラ装置の概念構成を示すブロック図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態に係る電気自動車用コントローラ装置の概念構成を示すブロック図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態に係る電気自動車用コントローラ装置の概念構成を示すブロック図である。
【図７】この発明のさらに他の実施形態に係る電気自動車用コントローラ装置の概念構成を示すブロック図である。
【図８】この発明のさらに他の実施形態に係る電気自動車用コントローラ装置の概念構成を示すブロック図である。
【図９】参考提案例に係る電気自動車用コントローラ装置の概念構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明のさらに他の実施形態に係る電気自動車用コントローラ装置の概念構成を示すブロック図である。
【図１１】他の参考提案例に係る電気自動車用コントローラ装置の概念構成を示すブロック図である。
【図１２】この発明のさらに他の実施形態に係る電気自動車用コントローラ装置の概念構成を示すブロック図である。
【図１３】上記各実施形態の電気自動車用コントローラ装置が使用されるモータ、減速機、および車輪用軸受のアセンブリ部品を示す断面図である。
【図１４】同減速機の部分横断面図である。
【図１５】図１４の一部拡大図である。
【図１６】従来の電気自動車用コントローラ装置の概念構成と、モータ、減速機、車輪用軸受、およびホイールを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
この発明の第１の実施形態を図１と共に説明する。図１は電気自動車の一つのホイールの周辺を示す。ホイールＷを回転自在に支持する車輪用軸受Ａと、モータＢと、このモータＢの回転を減速して車輪用軸受Ａの回転輪である内方部材２に伝達する減速機Ｃとが、互いに結合されたアセンブル部品であるインホイールモータ駆動装置を構成している。ホイールＷはタイヤＴが嵌められている。車輪用軸受Ａの内方部材２には、ホイールＷと共にブレーキ４９のブレーキディスク４９ａが取付けてある。上記インホイールモータ駆動装置のモータＢが、電気自動車用コントローラ装置５１により駆動される。モータＢは、３相電流で駆動される同期モータ等からなる。インホイールモータ駆動装置の具体例は、後に図１３〜図１５と共に説明する。
【００２３】
この電気自動車用コントローラ装置５１は、上位の制御手段となる電気制御ユニット（ＥＣＵ）５２から与えられるモータ駆動指令ａに応じてモータＢを制御する装置であり、この実施形態では、互いに選択的に使用状態とされる複数（図示の例では２つ）のコントローラ５３を有している。電気制御ユニット５２は、自動車のアクセル（図示せず）の操作量に応じて前記モータ駆動指令ａを出力する機能を備える。電気制御ユニット５２は、アンチロックブレーキシステム、姿勢制御システム等により、前記アクセルの操作量を補正して前記モータ駆動指令ａを出力するものであっても良い。
【００２４】
各コントローラ５３は、弱電回路の制御回路部５４と主に強電回路からなるパワー回路部５５とで構成される。パワー回路部５５は、バッテリ（図示せず）から給電される直流電流を、制御回路部５４の指令に従い、モータＢの回転磁界を発生させるための各相のモータコイル（図示せず）のモータ駆動電流に変換してモータＢに印加するインバータ回路であり、スイッチングトランジスタ等のパワー回路素子によって主に構成される。パワー回路部５４は、内部のトランジスタを効率良く駆動するＰＷＭドライバ（図示せず）を有し、このＰＷＭドライバによりチョッピングされたモータ駆動電流がモータＢに印加される。
【００２５】
制御回路部５４は、上位の制御手段となる電気制御ユニット（ＥＣＵ）５２から与えられるモータ駆動指令ａに応答してパワー回路部５５の制御を行う弱電回路である。制御回路部５４は、電気制御ユニット（ＥＣＵ）５２の指令に対応して、モータに流すべき電流値やそのタイミング等を計算し、パワー回路部５５に対し指令を与える役目を担っていて、回転速度のフィードバック制御を行うなどの各種の制御を行う手段である。なお、上記のＰＷＭドライバは、パワー回路部５５に設ける代わりに、制御回路部５４に設けても良い。
【００２６】
この電気自動車用コントローラ装置５１は、上記のような機能を有するコントローラ５３を複数備え、かつ定められた規則により使用中のコントローラ５３の異常を判定して切替信号ｃを生成する異常判定手段５６と、この異常判定手段５６の出力する切替信号ｃに応答して、モータＢに対して機能する状態にあるコントローラを切り替える外部側および内部側の切替手段５７，５８が設けられている。外部側の切替手段５７は、コントローラ５３の外部の出力側に設けられたものであって、前記切替信号ｃに応答して、モータＢに対して接続状態にあるコントローラを切り替える。内部側の切替手段５８は、コントローラ５３の内部に設けられたものであって、コントローラ５３を、前記切替信号ｃに応答して能動状態、つまり電源が投入されて動作可能な状態と、停止状態、例えば電源が遮断されて動作不能な状態とに切り替える手段である。
【００２７】
異常判定手段５６は、制御回路部５４およびパワー回路部５５の異常判定を行う手段であり、制御回路部５４およびパワー回路部５５のいずれかに異常があると判定すると、切替信号ｃを出力する。異常判定は、故障の判定の他に、故障にまでは達していない軽度の異常に対しても、異常であると判定を行うものとしても良い。この異常判定は、例えば、制御回路部５４については、制御回路部５４の入力とモータＢの回転速度またはモータ電流の検出値などとを比較し、定められた範囲内にない場合を異常として判定する。上記の定められた範囲は、任意に定めれば良い。パワー回路部５５の異常判定は、このパワー回路部５５の入力とモータＢの回転速度またはモータ電流の検出値などとを比較し、定められた範囲内にない場合を異常として判定する。
【００２８】
外部側の切替手段５７は、切替信号ｃに応答し、複数のコントローラ５３の間で、パワー回路部５５の出力端子とモータＢの各入力端子との接続を切り換えるスイッチング回路等からなる。すなわち、外部側の切替手段５７は、入力側の２つの接点ＳＡ，ＳＢに対して出力側の一つの接点ＳＣの接続を切り替えるスイッチング手段である。
内部側の切替手段５８は、例えば、各コントローラ５３のうち、使用するコントローラ５３のみに制御回路部５４用の電源やパワー回路部５５の電源となるモータ駆動用バッテリを接続状態とし、前記切替信号ｃでその電源接続状態とするコントローラ５３を切り替えるものとされる。
なお、内部側の切替手段５８を設けず、各コントローラ５３の制御回路部５４は、常に電源（図示せず）を接続して投入し、かつ常に電気制御ユニット５２の出力するモータ駆動指令ａを入力してスタンバイ状態にしておくようにしても良い。また、パワー回路部５５についても、常に、入力端子をバッテリに接続してあるが、出力端子が切替手段５７で切り離された状態である間は、電流を出力しないものとしても良い。
【００２９】
この構成の電気自動車用コントローラ装置５１によると、それぞれパワー回路部５５および制御回路部５４を有し選択的に使用されるコントローラ５３を複数備え、使用中のコントローラ５３が故障等の異常であると判定されたときに、使用中のコントローラ５３が別のコントローラ５３に切替えられる。そのため、安全性が高められる。電気自動車では車両駆動のためのモータおよびこれを制御するコントローラの故障は致命的であり、しかも電磁ノイズや静電ノイズや振動等の作用する故障要因の多い環境化で使用されるが、上記のようにコントローラを複数備える冗長構成により、安全性が確保できる。
また、前記複数のコントローラ５３の制御回路部５４につき、常に電源を投入しかつモータ駆動指令ａを入力してスタンバイ状態にした場合は、異常発生時に即座に切替えてモータ制御ができて、モータが制御不能または駆動停止状態となるタイムラグをできるだけ無くして切り替えることができる。
【００３０】
図２〜図１２は、それぞれ他の実施形態に係る電気自動車用コントローラ装置５１を示す。これらの各実施形態において、特に説明した事項の他は図１に示す例と同様である。      
【００３１】
図２の実施形態では、切替信号ｃによって動作する切替手段として、外部側の切替手段となる入力側の切替手段５９と出力側の切替手段５７とが設けられている。入力側切替手段５９は、切替信号ｃに応答して、２つのコントローラ５３に対して制御回路部５４の入力端子へのモータ駆動電流ａの入力を切り替えるスイッチング回路からなる。出力側切替手段５７は、切替信号ｃに応答して、２つのコントローラ５３に対してモータＢに接続するパワー回路部５５の出力端子を切り替えるスイッチング回路からなる。また、各コントローラ５３に前記内部側の切替手段５８が設けられている。その他の構成は図１の実施形態と同様である。
このように入力側と出力側の両方に切替手段５９，５７を設けた場合は、使用状態にないコントローラ５３が入力と出力から完全に切り離され、動作がより確実となる。
【００３２】
図３の実施形態では、切替信号ｃによって動作する切替手段として、入力側切替手段５９と、前記内部側の切替手段５８とを設けている。入力側切替手段５９は、切替信号ｃに応答して、２つのコントローラ５３に対して制御回路部５４の入力端子へのモータ駆動電流ａの入力を切り替えるスイッチング回路からなる。内部側の切替手段５８は前述の機能を持つ手段である。その他の構成は図１の実施形態と同様である。
この構成の場合、異常検出による切替信号ｃが出力されると、入力側切替手段５９を切り替えることで、モータＢに対して機能する状態にあるコントローラ５３が切り替えられる。
【００３３】
図４の実施形態では、切替信号ｃによって動作する切替手段として、前記内部側の切替手段５８のみを設けている。その他の構成は図１の実施形態と同様である。この構成の場合、異常検出による切替信号ｃが出力されると、内部側の切替手段５８の機能により、電源と接続されて能動状態にあるコントローラ５３が切り替わる。これにより、モータＢを制御するコントローラ５３が切り替わることになる。
【００３４】
図５の実施形態では、コントローラ５３を一つとし、このコントローラ５３におけるパワー回路部５５を制御する制御回路部５４を、選択的に使用可能に２個設けている。また、切替信号ｃによって動作する切替手段として、入力側の切替手段５９と中間側の切替手段６０とが設けられている。入力側の切替手段５９は、切替信号ｃに応答して、コントローラ５３の２つの制御回路部５４に対してモータ駆動電流ａの入力を切り替えるスイッチング回路からなる。中間側の切替手段６０は、切替信号ｃに応答して、２つの制御回路部５４の出力端子を、パワー回路部５５の入力端子に対して切り替えるスイッチング回路からなる。また、コントローラ５３に内部側の切替手段５８Ａが設けられている。なお、複数個の制御回路部５４のうち、異常時に使用される制御回路部５４は、電磁ノイズに耐性を有するアナログ回路を主とする回路構成とするのが良い。この実施形態におけるその他の構成は図１の実施形態と同様である。
【００３５】
この構成の場合、切替信号ｃに応答して、入力側の切替手段５９が切り替わることで、モータ駆動指令ａが入力される制御回路部５４が切り替わる。また、切替信号ｃに応答して中間側の切替手段６０の入力側の接点ＳＡ，ＳＢが切り替わり、前記モータ駆動指令ａが入力される制御回路部５４がパワー回路部５５に接続されることになる。内部側の切替手段５８Ａは、切替信号ｃに応答して、能動状態とする制御回路部５４、例えば電源をオンにする制御回路部５４を切り替える。
【００３６】
図６の実施形態は、図５の実施形態に対して、入力側の切替手段５９を省略し、モータ駆動指令ａが常に両方の制御回路部５４に入力されるようにしたものである。その他の構成は図５の実施形態と同様である。図５の実施形態は、動作のより一層の確実化を図って各種の切替手段５９，６０，５８Ａを設けているが、図６のように一部の切替手段を省いた構成の場合も、切替信号ｃに応答し、制御回路部５４を切替えて制御することが可能である。
【００３７】
図７の実施形態は、図５の実施形態に対して、中間側の切替手段６０を省略し、２つの制御回路部５４の出力端が常にパワー回路部５５に接続された状態としてある。その他の構成は図５の実施形態と同様である。この構成の場合も、切替信号ｃに応答してモータ駆動指令ａが入力される制御回路部５４が切り替わるため、異常時に使用される制御回路部５４を変えることができる。
【００３８】
図８の実施形態は、図５の実施形態に対して、入力側および中間側の切替手段５９，６０を省略し、内部側の切替手段５８Ａのみを設けたものである。その他の構成は図５の実施形態と同様である。切替手段５８Ａは各制御回路部５４に設けている。この構成の場合、切替信号ｃに応答して、能動状態、つまり電源がオン状態となる制御回路部５４を切り替えることで、使用される制御回路部５４を切り替える。
【００３９】
図９の実施形態では、コントローラ５３を一つとし、このコントローラ５３におけるパワー回路部５５を、選択的に使用可能に２個設けている。また、切替信号ｃによって動作する切替手段として、中間側の切替手段６０と出力側の切替手段５７と内部側の切替手段５８Ａが設けられている。中間側の切替手段６０は、切替信号ｃに応答して、制御回路部５４の出力端子を、２つのパワー回路部５５の入力端子に対して切り替えるスイッチング回路からなる。出力側の切替手段５７は、切替信号ｃに応答し、複数のパワー回路部５５の出力端子とモータＢの入力端子との接続を切り換えるスイッチング回路等からなる。この実施形態の内部側の切替手段５８Ａは、切替信号ｃに応答して、バッテリと接続されるパワー回路部５５を切り替える。
この構成の場合、切替信号ｃに応答して、中間側の切替手段６０が切り替わることで、パワー回路部５５に接続される制御回路部５４が切り替わる。また、切替信号ｃに応答して出力側の切替手段５７は、モータＢに接続するパワー回路部５５を切り替える。内部側の切替手段５８Ａは、切替信号ｃに応答して、バッテリと接続するパワー回路部５５を切り替える。これにより、使用中のパワー回路部５５に故障等の異常が生じたときに、別のパワー回路部５５を使用して正常なモータ駆動を続けることができる。
【００４０】
図１０の実施形態は、図９の実施形態に対して、中間側の切替手段６０を省略し、２つの制御回路部５４の出力端が常にパワー回路部５５に接続された状態としてある。その他の構成は図９の実施形態と同様である。この構成の場合も、切替信号ｃに応答して、出力側の切替手段５７により、モータＢと接続されるパワー回路部５５が切り替わる。これにより、使用中のパワー回路部５５に故障等の異常が生じたときに、別のパワー回路部５５を使用して正常なモータ駆動を続けることができる。
【００４１】
図１１の実施形態は、図９の実施形態に対して、出力側の切替手段５７を省略し、２つのパワー回路部５５の出力端が常にモータＢに接続された状態としてある。その他の構成は図９の実施形態と同様である。
この構成の場合も、切替信号ｃに応答して、中間の切替手段６０により、制御回路部５４が接続されるパワー回路部５５が切替えられる。そのため、その切り替えられたパワー回路部５５でモータＢが駆動されることになる。これにより、使用中のパワー回路部５５に故障等の異常が生じたときに、別のパワー回路部５５を使用して正常なモータ駆動を続けることができる。
【００４２】
図１２の実施形態は、図１の実施形態において、切替手段として内部側の切替手段５８のみを設けたものである。その他の構成は、図１の実施形態と同様である。この構成の場合、切替信号ｃに応答して、電源が投入される制御回路部５４、およびバッテリと接続状態となるパワー回路部５５が切り替わる。そのため、使用中のコントローラ５３に故障等の異常が生じたときに、別のコントローラ５３を使用して正常なモータ駆動を続けることができる。
【００４３】
次に、図１３〜図１５と共に、インホイールモータ駆動装置の具体例を説明する。図１３において、車両の車輪用軸受ＡとモータＢとの間に減速機Ｃを介在させ、車輪用軸受Ａで支持されるハブとモータＢの出力軸２４とを同軸心上で連結したインホイールモータ駆動装置を示す。これら車輪用軸受Ａ、モータＢ、および減速機Ｃは、互いに一つの組立部品としてユニット化されたインホイールモータユニットＵを構成する。車輪用軸受Ａは、減速機Ｃのハウジング３３ｂまたはモータＢのハウジング２２の外周部で、ナックル等の懸架装置（図示せず）を介して車体に固定される。上記モータＢが、前記電気自動車用コントローラ装置５１によって駆動される。
【００４４】
減速機Ｃは、５倍以上の減速比を有するものであり、８倍以上の減速比を持つものとすることが好ましい。この例では、減速機Ｃは、サイクロイド減速機であって、モータＢの出力軸２４に同軸に連結される入力軸３２に偏心部３２ａ，３２ｂを形成し、偏心部３２ａ，３２ｂにそれぞれ軸受３５を介して曲線板３４ａ，３４ｂを装着し、曲線板３４ａ，３４ｂの偏心運動を車輪軸受Ａへ回転運動として伝達する構成である。
【００４５】
すなわち、減速機Ｃにつき、モータＢの回転を曲線板３４ａ，３４ｂの偏心運動とし、この偏心運動を回転運動としてハブに伝達するサイクロイド減速機とすることにより、コンパクトで大きな減速比が得られる減速機Ｃとこの減速機Ｃのコンパクトな配置構造を有くコンパクトに設計でき、１段で１／１０以上の大きな減速比を得ることができる。
【００４６】
このインホイールモータ駆動装置の機械部分の具体的構成例を説明する。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。車輪用軸受Ａは、軸受の転走面を形成した内方部材２がハブを構成する第３世代型の内輪回転タイプのハブベアリングとされている。
【００４７】
この車輪用軸受Ａは、内周に複列の転走面３を形成した外方部材１と、これら各転走面３に対向する転走面４を形成した内方部材２と、これら外方部材１および内方部材２の転走面３，４間に介在した複列の転動体５とで構成される。内方部材２は、車両の車輪を取付けるハブを兼用する。この車輪用軸受Ａは、複列のアンギュラ玉軸受型とされていて、転動体５はボールからなり、各列毎に保持器６で保持されている。上記転走面３，４は断面円弧状であり、各転走面３，４は接触角が外向きとなるように形成されている。外方部材１とハブ２との間の軸受空間のアウトボード側端は、シール部材７でシールされている。
【００４８】
外方部材１は静止側軌道輪となるものであって、減速機Ｃのハウジング３３のうちのアウトボード側のハウジング３３ｂに取付けるフランジ１ａを外周に有し、全体が一体の部品とされている。フランジ１ａには、周方向の複数箇所にボルト挿通孔１４が設けられている。また、ハウジング３３ｂには、ボルト挿通孔１４に対応する位置に、内周にねじが切られたボルト螺着孔４４が設けられている。ボルト挿通孔１４に挿通した取付ボルト１５をボルト螺着孔４４に螺着させることにより、外方部材１がハウジング３３ｂに取付けられる。
【００４９】
内方部材２は、車輪（図示せず）の取付用のハブフランジ９ａを有するアウトボード側材９と、このアウトボード側材９の内周にアウトボード側が嵌合して加締めによってアウトボード側材９に一体化されたインボード側材１０とでなる。これらアウトボード側材９およびインボード側材１０に、前記各列の転走面４が形成されている。インボード側材１０の中心には貫通孔１１が設けられている。ハブフランジ９ａには、周方向複数箇所にハブボルト１６の挿入孔１７が設けられている。アウトボード側材９のハブフランジ９ａの根元部付近には、ホイールおよび制動部品（図示せず）を案内する円筒状のパイロット部１３がアウトボード側に突出している。このパイロット部１３の内周には、前記貫通孔１１のアウトボード側端を塞ぐキャップ１８が取付けられている。
【００５０】
モータＢは、筒状のハウジング２２に固定したステータ２３と出力軸２４に取付けたロータ２５との間にラジアルギャップを設けたラジアルギャップ型のものである。出力軸２４は、減速機Ｃのインボード側のハウジング３３ａの筒部に２つの軸受２６で片持ち支持されている。出力軸２４とハウジング３３ａ間の隙間のインボード側端は、シール部材（図示せず）でシールされている。ハウジング２２の周壁部には冷却媒体流路４５が全周に渡り設けられている。冷却媒体流路４５には、ポンプ等の供給駆動源（図示せず）により、油または水溶性の冷却剤等からなる冷却媒体が、循環させられる。
【００５１】
減速機Ｃは、上記のようにサイクロイド減速機であり、図２のように外形がなだらかな波状のトロコイド曲線で形成された２枚の曲線板３４ａ，３４ｂが、それぞれ軸受３５を介して入力軸３２の各偏心部３２ａ，３２ｂに装着してある。これら各曲線板３４ａ，３４ｂの偏心運動を外周側で案内する複数の外ピン３６を、それぞれハウジング３３ｂに差し渡して設け、内方部材２のインボード側材１０に取付けた複数の内ピン３８を、各曲線板３４ａ，３４ｂの内部に設けられた複数の円形の貫通孔３９に挿入状態に係合させてある。入力軸３２は、モータＢの出力軸２４とスプライン結合されて一体に回転する。なお、入力軸３２はインボード側のハウジング３３ａと内方部材２のインボード側材１０の内径面とに２つの軸受４０で両持ち支持されている。
【００５２】
モータＢの出力軸２４が回転すると、これと一体回転する入力軸３２に取付けられた各曲線板３４ａ，３４ｂが偏心運動を行う。この各曲線板３４ａ，３４ｂの偏心運動が、内ピン３８と貫通孔３９との係合によって、内方部材２に回転運動として伝達される。出力軸２４の回転に対して内方部材２の回転は減速されたものとなる。
【００５３】
前記２枚の曲線板３４ａ，３４ｂは、互いに偏心運動による振動が打ち消されるように１８０°位相をずらして入力軸３２の各偏心部３２ａ，３２ｂに装着され、各偏心部３２ａ，３２ｂの両側には、各曲線板３４ａ，３４ｂの偏心運動によって発生する回転軸に直交する軸回りの慣性偶力よる振動を打ち消すように、各偏心部３２ａ，３２ｂの偏心方向と逆方向へ偏心させたカウンターウエイト４１が装着されている。
【００５４】
図１５に拡大して示すように、前記各外ピン３６と内ピン３８には軸受４２，４３が装着され、これらの軸受４２，４３の外輪４２ａ，４３ａが、それぞれ各曲線板３４ａ，３４ｂの外周と各貫通孔３９の内周とに転接する。したがって、外ピン３６と各曲線板３４ａ，３４ｂの外周との接触抵抗、および内ピン３８と各貫通孔３９の内周との接触抵抗を低減し、各曲線板３４ａ，３４ｂの偏心運動をスムーズに内方部材２に回転運動として伝達することができる。
【符号の説明】
【００５５】
５１…電気自動車用コントローラ装置
５２…電気制御ユニット
５３…コントローラ
５４…制御回路部
５５…パワー回路部
５６…異常判定手段
５７…出力側の切替手段
５８…内部側の切替手段
５８Ａ…内部側の切替手段
５９…入力側の切替手段
６０…中間側の切替手段
Ａ…車輪用軸受
Ｂ…モータ
Ｃ…減速機
【図２】
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【図１０】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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