(57)【要約】【課題】インホイールモータ方式の車両が走行不能となる可能性を低減する。【解決手段】本発明に係る車両駆動装置１は、車両の車輪に設けられ、互いに電気的に分離した複数の巻線を有するインホイールモータ２を駆動するものであり、車体側に設けられ、直流電源である蓄電池３と接続された車体側ワイヤレス送電部１１と、車輪側に設けられ、車体側ワイヤレス送電部１１との間で、ワイヤレスで双方向に送電可能な車輪側ワイヤレス送電部２１，２２と、車輪側ワイヤレス送電部２１と接続されるとともに、インホイールモータ２の複数の巻線の一端に接続されたインバータ３１０と、車輪側ワイヤレス送電部２２と接続されるとともに、インホイールモータ２の複数の巻線の他端に接続されたインバータ３２０と、を備える。【選択図】図１
2018050363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車輪に設けられ、互いに電気的に分離した複数の巻線を有するインホイールモータを、車体側から車輪側にワイヤレスで送電された電力により駆動する車両駆動装置であって、
前記車体側に設けられ、直流電源と接続された車体側ワイヤレス送電部と、
前記車輪側に設けられ、前記車体側ワイヤレス送電部との間で、ワイヤレスで双方向に送電可能な第１の車輪側ワイヤレス送電部と、
前記車輪側に設けられ、前記車体側ワイヤレス送電部との間で、ワイヤレスで双方向に送電可能な第２の車輪側ワイヤレス送電部と、
前記第１の車輪側ワイヤレス送電部と接続されるとともに、前記インホイールモータの複数の巻線の一端に接続された第１のインバータと、
前記第２の車輪側ワイヤレス送電部と接続されるとともに、前記インホイールモータの複数の巻線の他端に接続された第２のインバータと、を備えることを特徴とする車両駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両駆動装置において、
前記第１の車輪側ワイヤレス送電部は、
前記車体側ワイヤレス送電部が備える車体側コイルとの間で、ワイヤレスで双方向に送電可能な第１の車輪側コイルと、
直流電力と交流電力とを双方向に変換可能であり、交流側に前記第１の車輪側コイルが接続され、直流側に前記第１のインバータが接続された第１の電力変換器とを備え、
前記第２の車輪側ワイヤレス送電部は、
前記車体側コイルとの間で、ワイヤレスで双方向に送電可能な第２の車輪側コイルと、
直流電力と交流電力とを双方向に変換可能であり、交流側に前記第２の車輪側コイルが接続され、直流側に前記第２のインバータが接続された第２の電力変換器と、を備えることを特徴とする車両駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両駆動装置において、
前記第１のインバータ、前記第２のインバータ、前記第１の電力変換器および前記第２の電力変換器はそれぞれ、複数のスイッチング素子により構成され、
前記複数のスイッチング素子の少なくとも１つのスイッチング素子の破損を検出すると、該破損したスイッチング素子が、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータのいずれかに含まれる場合には、該破損したスイッチング素子を含むインバータの出力電圧をゼロベクトルに制御し、前記破損したスイッチング素子が前記第１の電力変換器および前記第２の電力変換器のいずれかに含まれる場合には、該破損したスイッチング素子を含む電力変換器と接続されるインバータの出力電圧をゼロベクトルに制御し、前記破損したスイッチング素子を含まないインバータにより前記インホイールモータを駆動する制御部をさらに備えることを特徴とする車両駆動装置。
【請求項４】
請求項３に記載の車両駆動装置において、
前記第１の電力変換器と前記第１のインバータとの間、および、前記第２の電力変換器と前記第２のインバータとの間にはそれぞれ平滑コンデンサが設けられ、
前記第１の電力変換器および前記第２の電力変換器はそれぞれ、
直列に接続された第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子と、
直列に接続された第３のスイッチング素子および第４のスイッチング素子と、を備え、
前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子との接続点が前記車輪側コイルの一端と接続され、
前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子との接続点が前記車輪側コイルの他端と接続され、
前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とにより構成されるレグと、前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子とにより構成されるレグとが前記平滑コンデンサと並列に接続され、
前記制御部は、前記第１のスイッチング素子から前記第４のスイッチング素子のうち、いずれかのスイッチング素子をオンとし、他のスイッチング素子をオフとした状態での、前記車体側ワイヤレス送電部からの送電に応じた前記平滑コンデンサの電圧の変化の有無により、前記オンとしたスイッチング素子と同じアームのスイッチング素子の短絡破損の有無を判定することを特徴とする車両駆動装置。
【請求項５】
請求項３に記載の車両駆動装置において、
前記第１の電力変換器と前記第１のインバータとの間、および、前記第２の電力変換器と前記第２のインバータとの間にはそれぞれ平滑コンデンサが設けられ、
前記第１の電力変換器および前記第２の電力変換器はそれぞれ、
直列に接続された第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子と、
直列に接続された第３のスイッチング素子および第４のスイッチング素子と、を備え、
前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子との接続点が前記車輪側コイルの一端と接続され、
前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子との接続点が前記車輪側コイルの他端と接続され、
前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とにより構成されるレグと、前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子とにより構成されるレグとが前記平滑コンデンサと並列に接続され、
前記制御部は、前記第１のスイッチング素子から前記第４のスイッチング素子のうち、上アームおよび下アームのいずれか一方のアームのスイッチング素子をオンとし、他のアームのスイッチング素子をオフとした状態での、前記車体側ワイヤレス送電部からの送電に応じた前記平滑コンデンサの電圧の変化の有無により、前記オンとしたスイッチング素子の開放破損の有無を判定することを特徴とする車両駆動装置。
【請求項６】
請求項３に記載の車両駆動装置において、
前記インホイールモータは三相の巻線を有し、
前記第１の電力変換器と前記第１のインバータとの間、および、前記第２の電力変換器と前記第２のインバータとの間にはそれぞれ平滑コンデンサが設けられ、
前記第１のインバータおよび前記第２のインバータはそれぞれ、
直列に接続された第５のスイッチング素子および第６のスイッチング素子と、
直列に接続された第７のスイッチング素子および第８のスイッチング素子と、
直列に接続された第９のスイッチング素子および第１０のスイッチング素子と、を備え、
前記第５のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子とにより構成されるレグと、前記第７のスイッチング素子と前記第８のスイッチング素子とにより構成されるレグと、前記第９のスイッチング素子と前記第１０のスイッチング素子とにより構成されるレグとが前記平滑コンデンサと並列に接続され、
前記第５のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子との接続点と、前記第７のスイッチング素子と前記第８のスイッチング素子との接続点と、前記第９のスイッチング素子と前記第１０のスイッチング素子との接続点とがそれぞれ、前記インホイールモータの対応する相の巻線と接続され、
前記制御部は、前記第５のスイッチング素子から前記第１０のスイッチング素子のうち、いずれかのスイッチング素子をオンとし、他のスイッチング素子をオフとした状態での、前記車体側ワイヤレス送電部からの送電に応じた前記平滑コンデンサの電圧の変化の有無により、前記オンとしたスイッチング素子と同じレグのスイッチング素子の短絡破損の有無を判定することを特徴とする車両駆動装置。
【請求項７】
請求項３に記載の車両駆動装置において、
前記インホイールモータは三相の巻線を有し、
前記第１の電力変換器と前記第１のインバータとの間、および、前記第２の電力変換器と前記第２のインバータとの間にはそれぞれ平滑コンデンサが設けられ、
前記第１のインバータおよび前記第２のインバータはそれぞれ、
直列に接続された第５のスイッチング素子および第６のスイッチング素子と、
直列に接続された第７のスイッチング素子および第８のスイッチング素子と、
直列に接続された第９のスイッチング素子および第１０のスイッチング素子と、を備え、
前記第５のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子とにより構成される第１のレグと、前記第７のスイッチング素子と前記第８のスイッチング素子とにより構成される第２のレグと、前記第９のスイッチング素子と前記第１０のスイッチング素子とにより構成される第３のレグとが前記平滑コンデンサと並列に接続され、
前記第５のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子との接続点と、前記第７のスイッチング素子と前記第８のスイッチング素子との接続点と、前記第９のスイッチング素子と前記第１０のスイッチング素子との接続点とがそれぞれ、前記インホイールモータの対応する相の巻線と接続され、
前記制御部は、前記第１のレグから前記第３のレグのうち、いずれかのレグを構成するスイッチング素子をオンとし、他のレグを構成するスイッチング素子をオフとした状態での、前記車体側ワイヤレス送電部からの送電に応じた前記平滑コンデンサの電圧の変化の有無により、前記オンとしたスイッチング素子の開放破損の有無を判定することを特徴とする車両駆動装置。
【請求項８】
請求項７に記載の車両駆動装置において、
前記制御部は、前記第１のインバータあるいは前記第２のインバータに開放破損したスイッチング素子が含まれると判定した場合、前記第５から第１０のスイッチング素子のうち、上アームおよび下アームのいずれか一方のアームのスイッチング素子をオンとし、他のアームのスイッチング素子をオフとした状態での、前記インホイールモータに流れる電流により、前記開放破損したスイッチング素子を特定することを特徴とする車両駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪内部に設けられたインホイールモータにより電気自動車などの車両を駆動する車両駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車などの車両の駆動方式の１つとして、車輪内部にモータ（インホイールモータ）を設置し、インホイールモータにより直接、車輪を駆動するインホイールモータ方式がある。インホイールモータ方式は、モータの駆動力をギアやドライブシャフトなどを介して車輪に伝達する方式と比べて、駆動力のロスが少ないというメリットがある。しかしながら、インホイールモータ方式には、車体と車輪との間の配線が操舵や車体の上下振動による湾曲により劣化することで、配線の破損リスクへの懸念があった。
【０００３】
そこで、車体および車輪それぞれにコイルを設置し、車体側コイルと車輪側コイルとの間で、ワイヤレスで電力伝送を行う技術が検討されている。この技術では、車体側の蓄電池に蓄えられた直流電力を交流電力に変換して車体側コイルに供給し、磁界を介して、車体側コイルから車輪側コイルに送電する。そして、車輪側コイルで受電された電力を直流電力に変換し、直流電力をインバータにより交流電力に変換してインホイールモータを駆動する。この技術によれば、車体と車輪との間の配線が不要であるため、配線の破損リスクを無くすことができる。
【０００４】
特許文献１には、車輪側に蓄電池を設け、車輪側コイルで受電した電力を車輪側の蓄電池で蓄電し、蓄電池に蓄えられた電力によりインホイールモータを駆動する技術が開示されている。この技術によれば、サスペンションの動きによる車輪側コイルの位置ずれにより給電電力が低下しても、車輪側の蓄電池に蓄えられた電力により安定してインホイールモータを駆動することができる。
【０００５】
また、特許文献２には、電磁共振結合方式あるいは磁界共振結合方式と呼ばれるワイヤレス送電方式を利用して、車体側コイルと車輪側コイルとの間で送電を行う技術が開示されている。このワイヤレス送電方式は、コイルの位置ずれに強く、給電電力が低下しにくいため、安定してインホイールモータを駆動することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５８２２９４６号
【特許文献２】国際公開第２０１５／１３３３０１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１，２に記載の技術では、１つのモータで２輪あるいは４輪を駆動するワンモータ電気自動車や、インホイールモータに車体からケーブルを介して電力供給を行うインホイール電気自動車と比べて、インバータや電力変換器などの装置が多数必要となる。例えば、ワンモータ電気自動車は、モータを駆動するインバータは１つであるが、４輪駆動のインホイールモータ電気自動車は、インバータが４つ必要となる。また、各車輪のインホイールモータにワイヤレス給電を行うために、２つの電力変換器と２つのコイルを１組としたワイヤレス給電装置が４組必要となる。
【０００８】
電気自動車と同様に、インバータとモータとを組み合わせたシステムで駆動する鉄道車両においては、故障個所の３割はインバータや電力変換器を構成するスイッチング素子やゲート駆動回路のようなパワー半導体部であるとの報告がある。通常、電気自動車においても、インバータや電力変換器を構成するスイッチング素子などが故障すると、継続して走行することができなくなる。
【０００９】
上述したように、電気自動車のインホイールモータを駆動するために必要なインバータや電力変換器などの装置が増えると、これらの装置が故障して走行不能となるリスクが増加する。装置の劣化を予め検出し、故障が生じる前に修理などの対策を講じることも考えられるが、電力変換器などは特別な工夫をしない限り劣化が見えないこと、故障の予兆が無い場合が多いことから、故障を予め検知することが難しい。そのため、インホイールモータを駆動するために必要な装置の増加に対する故障対策として、故障が発生した場合にも、電気自動車が走行不能となる可能性を低減することが重要となる。
【００１０】
本発明の目的は、上述した課題を解決し、インホイールモータ方式の車両が走行不能となる可能性を低減できる車両駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明に係る車両駆動装置は、車両の車輪に設けられ、互いに電気的に分離した複数の巻線を有するインホイールモータを、車体側から車輪側にワイヤレスで送電された電力により駆動する車両駆動装置であって、前記車体側に設けられ、直流電源と接続された車体側ワイヤレス送電部と、前記車輪側に設けられ、前記車体側ワイヤレス送電部との間で、ワイヤレスで双方向に送電可能な第１の車輪側ワイヤレス送電部と、前記車輪側に設けられ、前記車体側ワイヤレス送電部との間で、ワイヤレスで双方向に送電可能な第２の車輪側ワイヤレス送電部と、前記第１の車輪側ワイヤレス送電部と接続されるとともに、前記インホイールモータの複数の巻線の一端に接続された第１のインバータと、前記第２の車輪側ワイヤレス送電部と接続されるとともに、前記インホイールモータの複数の巻線の他端に接続された第２のインバータと、を備える。
【００１２】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る車両駆動装置において、前記第１の車輪側ワイヤレス送電部は、前記車体側ワイヤレス送電部が備える車体側コイルとの間で、ワイヤレスで双方向に送電可能な第１の車輪側コイルと、直流電力と交流電力とを双方向に変換可能であり、交流側に前記第１の車輪側コイルが接続され、直流側に前記第１のインバータが接続された第１の電力変換器とを備え、前記第２の車輪側ワイヤレス送電部は、前記車体側コイルとの間で、ワイヤレスで双方向に送電可能な第２の車輪側コイルと、直流電力と交流電力とを双方向に変換可能であり、交流側に前記第２の車輪側コイルが接続され、直流側に前記第２のインバータが接続された第２の電力変換器と、を備えることが望ましい。
【００１３】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る車両駆動装置において、前記第１のインバータ、前記第２のインバータ、前記第１の電力変換器および前記第２の電力変換器はそれぞれ、複数のスイッチング素子により構成され、前記複数のスイッチング素子の少なくとも１つのスイッチング素子の破損を検出すると、該破損したスイッチング素子が、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータのいずれかに含まれる場合には、該破損したスイッチング素子を含むインバータの出力電圧をゼロベクトルに制御し、前記破損したスイッチング素子が前記第１の電力変換器および前記第２の電力変換器のいずれかに含まれる場合には、該破損したスイッチング素子を含む電力変換器と接続されるインバータの出力電圧をゼロベクトルに制御し、前記破損したスイッチング素子を含まないインバータにより前記インホイールモータを駆動する制御部をさらに備えることが望ましい。
【００１４】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る車両駆動装置において、前記第１の電力変換器と前記第１のインバータとの間、および、前記第２の電力変換器と前記第２のインバータとの間にはそれぞれ平滑コンデンサが設けられ、前記第１の電力変換器および前記第２の電力変換器はそれぞれ、直列に接続された第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子と、直列に接続された第３のスイッチング素子および第４のスイッチング素子と、を備え、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子との接続点が前記車輪側コイルの一端と接続され、前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子との接続点が前記車輪側コイルの他端と接続され、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とにより構成されるレグと、前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子とにより構成されるレグとが前記平滑コンデンサと並列に接続され、前記制御部は、前記第１のスイッチング素子から前記第４のスイッチング素子のうち、いずれかのスイッチング素子をオンとし、他のスイッチング素子をオフとした状態での、前記車体側ワイヤレス送電部からの送電に応じた前記平滑コンデンサの電圧の変化の有無により、前記オンとしたスイッチング素子と同じアームのスイッチング素子の短絡破損の有無を判定することが望ましい。
【００１５】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る車両駆動装置において、前記第１の電力変換器と前記第１のインバータとの間、および、前記第２の電力変換器と前記第２のインバータとの間にはそれぞれ平滑コンデンサが設けられ、前記第１の電力変換器および前記第２の電力変換器はそれぞれ、直列に接続された第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子と、直列に接続された第３のスイッチング素子および第４のスイッチング素子と、を備え、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子との接続点が前記車輪側コイルの一端と接続され、前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子との接続点が前記車輪側コイルの他端と接続され、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とにより構成されるレグと、前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子とにより構成されるレグとが前記平滑コンデンサと並列に接続され、前記制御部は、前記第１のスイッチング素子から前記第４のスイッチング素子のうち、上アームおよび下アームのいずれか一方のアームのスイッチング素子をオンとし、他のアームのスイッチング素子をオフとした状態での、前記車体側ワイヤレス送電部からの送電に応じた前記平滑コンデンサの電圧の変化の有無により、前記オンとしたスイッチング素子の開放破損の有無を判定することが望ましい。
【００１６】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る車両駆動装置において、前記インホイールモータは三相の巻線を有し、前記第１の電力変換器と前記第１のインバータとの間、および、前記第２の電力変換器と前記第２のインバータとの間にはそれぞれ平滑コンデンサが設けられ、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータはそれぞれ、直列に接続された第５のスイッチング素子および第６のスイッチング素子と、直列に接続された第７のスイッチング素子および第８のスイッチング素子と、直列に接続された第９のスイッチング素子および第１０のスイッチング素子と、を備え、前記第５のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子とにより構成されるレグと、前記第７のスイッチング素子と前記第８のスイッチング素子とにより構成されるレグと、前記第９のスイッチング素子と前記第１０のスイッチング素子とにより構成されるレグとが前記平滑コンデンサと並列に接続され、前記第５のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子との接続点と、前記第７のスイッチング素子と前記第８のスイッチング素子との接続点と、前記第９のスイッチング素子と前記第１０のスイッチング素子との接続点とがそれぞれ、前記インホイールモータの対応する相の巻線と接続され、前記制御部は、前記第５のスイッチング素子から前記第１０のスイッチング素子のうち、いずれかのスイッチング素子をオンとし、他のスイッチング素子をオフとした状態での、前記車体側ワイヤレス送電部からの送電に応じた前記平滑コンデンサの電圧の変化の有無により、前記オンとしたスイッチング素子と同じレグのスイッチング素子の短絡破損の有無を判定することが望ましい。
【００１７】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る車両駆動装置において、前記インホイールモータは三相の巻線を有し、前記第１の電力変換器と前記第１のインバータとの間、および、前記第２の電力変換器と前記第２のインバータとの間にはそれぞれ平滑コンデンサが設けられ、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータはそれぞれ、直列に接続された第５のスイッチング素子および第６のスイッチング素子と、直列に接続された第７のスイッチング素子および第８のスイッチング素子と、直列に接続された第９のスイッチング素子および第１０のスイッチング素子と、を備え、前記第５のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子とにより構成される第１のレグと、前記第７のスイッチング素子と前記第８のスイッチング素子とにより構成される第２のレグと、前記第９のスイッチング素子と前記第１０のスイッチング素子とにより構成される第３のレグとが前記平滑コンデンサと並列に接続され、前記第５のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子との接続点と、前記第７のスイッチング素子と前記第８のスイッチング素子との接続点と、前記第９のスイッチング素子と前記第１０のスイッチング素子との接続点とがそれぞれ、前記インホイールモータの対応する相の巻線と接続され、前記制御部は、前記第１のレグから前記第３のレグのうち、いずれかのレグを構成するスイッチング素子をオンとし、他のレグを構成するスイッチング素子をオフとした状態での、前記車体側ワイヤレス送電部からの送電に応じた前記平滑コンデンサの電圧の変化の有無により、前記オンとしたスイッチング素子の開放破損の有無を判定することが望ましい。
【００１８】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る車両駆動装置において、前記制御部は、前記第１のインバータあるいは前記第２のインバータに開放破損したスイッチング素子が含まれると判定した場合、前記第５から第１０のスイッチング素子のうち、上アームおよび下アームのいずれか一方のアームのスイッチング素子をオンとし、他のアームのスイッチング素子をオフとした状態での、前記インホイールモータに流れる電流により、前記開放破損したスイッチング素子を特定することが望ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る電気車駆動装置によれば、インホイールモータ方式の車両が走行不能となる可能性を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両駆動装置の概略構成例を示す図である。
【図２】図１に示す車両駆動装置の車体側の構成例を示す図である。
【図３】図１に示す車両駆動装置の車輪側の構成例を示す図である。
【図４Ａ】図１に示す車輪側の電力変換器を構成するスイッチング素子の短絡破損の有無の判定方法について説明するための図である。
【図４Ｂ】図１に示す車輪側の電力変換器を構成するスイッチング素子の短絡破損の有無の判定方法について説明するための図である。
【図５Ａ】図１に示す車輪側の電力変換器を構成するスイッチング素子の開放破損の有無の判定方法について説明するための図である。
【図５Ｂ】図１に示す車輪側の電力変換器を構成するスイッチング素子の開放破損の有無の判定方法について説明するための図である。
【図６Ａ】図１に示すインバータを構成するスイッチング素子の短絡破損の有無の判定方法について説明するための図である。
【図６Ｂ】図１に示すインバータを構成するスイッチング素子の短絡破損の有無の判定方法について説明するための図である。
【図７Ａ】図１に示すインバータを構成するスイッチング素子の開放破損の有無の判定方法について説明するための図である。
【図７Ｂ】図１に示すインバータを構成するスイッチング素子の開放破損の有無の判定方法について説明するための図である。
【図８Ａ】図１に示すインバータにおける開放破損したスイッチング素子の特定方法について説明するための図である。
【図８Ｂ】図１に示すインバータにおける開放破損したスイッチング素子の特定方法について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に係る車両駆動装置１の概略構成を示す図である。本実施形態に係る車両駆動装置１は、インホイールモータ方式の車両を駆動するものであり、車輪内部に設けられたインホイールモータ２それぞれに対して設けられる。車両が２輪駆動なら車両駆動装置１が２つ設けられ、車両が４輪駆動なら車両駆動装置１が４つ設けられる。車両駆動装置１は、上位コントローラ（ＰＣＵ：Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）から、車両のアクセルやブレーキなどの操作量に基づき演算された各車輪に対するトルク指令が入力され、インホイールモータ２のトルクを入力されたトルク指令に従い制御する。
【００２３】
車体には、車両外部から供給されたエネルギーを蓄え、車両駆動装置１を含む車両全体への電力供給を行う蓄電池３が搭載されている。蓄電池３としては、リチウムイオン電池のような二次電池の他、燃料電池などが用いられる。また、回生電力を回収するために電気二重層キャパシタなどを組み合わせてもよい。蓄電池３の端子電圧は、蓄電池３の充電状態や出力電力によって変化する。そのため、蓄電池３の電圧を安定した電圧に変換する昇圧チョッパを介して蓄電池３と車両駆動装置１とを接続してもよい。
【００２４】
図１に示すように、車両駆動装置１は、車体側に、電力変換器１１０および車体側コイル１２０などにより構成される車体側ワイヤレス送電部１１と、車体側の各部を制御する車体側コントローラ１４０とを備える。また、車両駆動装置１は、車輪側に、車輪側コイル２１０（第１の車輪側コイル）および電力変換器２５０（第１の電力変換器）などにより構成される車輪側ワイヤレス送電部２１（第１の車輪側ワイヤレス送電部）と、車輪側コイル２２０（第２の車輪側コイル）および電力変換器２６０（第２の電力変換器）などにより構成される車輪側ワイヤレス送電部２２（第２の車輪側ワイヤレス送電部）と、インバータ３１０（第１のインバータ）およびインバータ３２０（第２のインバータ）などにより構成されるモータ駆動部２３と、車体側の各部を制御する車輪側コントローラ３４０（制御部）とを備える。
【００２５】
車体側ワイヤレス送電部１１は、直流電源である蓄電池３と接続される。蓄電池３から供給された直流電力は、電力変換器１１０により交流電力に変換され、車体側コイル１２０に出力される。車体側コイル１２０への交流電力の供給に応じて、磁界を介して、車輪側コイル２１０，２２０に交流電力が送電される。
【００２６】
車輪側ワイヤレス送電部２１では、車輪側コイル２１０により受電された交流電力が電力変換器２５０により直流電力に変換され、インバータ３１０に出力される。
【００２７】
また、車輪側ワイヤレス送電部２２では、車輪側コイル２２０により受電された交流電力が電力変換器２６０により直流電力に変換され、インバータ３２０に出力される。
【００２８】
モータ駆動部２３では、電力変換器２５０から出力された直流電力がインバータ３１０により三相交流電力に変換され、インホイールモータ２に出力される。また、電力変換器２６０から出力された直流電力がインバータ３２０により三相交流電力に変換され、インホイールモータ２に出力される。
【００２９】
インホイールモータ２は、互いに電気的に分離した複数相（本実施形態においては、三相）の巻線を有する、いわゆる、オープン巻線モータである。インホイールモータ２は、複数の巻線それぞれの一端にインバータ３１０が接続され、複数の巻線それぞれの他端にインバータ３２０が接続され、インバータ３１０，３２０それぞれから電力が供給されて動作する。
【００３０】
車体側コントローラ１４０は、各部の電流電圧情報とトルク指令とに基づき、車体側に設けられた各部の動作を制御する。車輪側コントローラ３４０は、各部の電流電圧情報とトルク指令とに基づき、車輪側に設けられた各部の動作を制御する。
【００３１】
なお、車体側ワイヤレス送電部１１（車体側コイル１２０）と車輪側ワイヤレス送電部２１，２２（車輪側コイル２１０，２２０）との間では、双方向に送電が可能である。また、インホイールモータ２は、力行および回生駆動が可能である。回生駆動時には、インホイールモータ２によって発電された回生電力がモータ駆動部２３により直流電力に変換され、その直流電力が車輪側ワイヤレス送電部２１，２２により交流電力に変換され、車体側ワイヤレス送電部１１に送電される。車体側ワイヤレス送電部１１で受電された電力は直流電力に変換され、蓄電池３に蓄電される。なお、以下では主に、力行駆動時について説明する。
【００３２】
次に、車両駆動装置１の構成について、図１〜３を参照してより詳細に説明する。まず、車体側の構成について、図１，２を参照して説明する。
【００３３】
図１，２に示すように、車両駆動装置１は、電力変換器１１０と、車体側コイル１２０と、電流センサ１３０と、車体側コントローラ１４０とを車体側に備える。なお、図２においては、車体側コントローラ１４０については記載を省略している。
【００３４】
電力変換器１１０は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの半導体スイッチ素子とダイオードとが逆並列接続されたスイッチング素子１１１〜１１４により構成されるフルブリッジコンバータである。
【００３５】
スイッチング素子１１１とスイッチング素子１１２とが直列に接続される。また、スイッチング素子１１３とスイッチング素子１１４とが直列に接続される。スイッチング素子１１１とスイッチング素子１１２とにより構成されるレグと、スイッチング素子１１３とスイッチング素子１１４とにより構成されるレグとが蓄電池３に並列に接続される。スイッチング素子１１１とスイッチング素子１１２との接続点が車体側コイル１２０の一端に接続され、スイッチング素子１１３とスイッチング素子１１４との接続点が車体側コイル１２０の他端に接続される。このような構成の電力変換器１１０によれば、スイッチング素子１１１〜１１４のオン、オフを制御することで、蓄電池３の直流電力を高周波の交流電力に変換して、車体側コイル１２０に出力することができる。車体側コイル１２０に高周波の交流電力が流れることで、磁界を介して、車輪側コイル２１０，２２０に交流電力が送電される。
【００３６】
電流センサ１３０は、車体側コイル１２０に流れる電流を検出し、検出結果を車体側コントローラ１４０に出力する。
【００３７】
次に、車輪側の構成について、図１，３を参照して説明する。
【００３８】
図１，３に示すように、車両駆動装置１は、車輪側コイル２１０，２２０と、電流センサ２３０，２４０，３３０と、電力変換器２５０，２６０と、平滑コンデンサ２７０，２８０と、電圧センサ２９０，３００と、インバータ３１０，３２０と、車輪側コントローラ３４０とを車輪側に備える。
【００３９】
車輪側コイル２１０は、車体側コイル１２０と電磁的に結合可能に設けられており、車体側コイル１２０から電力（交流電力）を受電し、電力変換器２５０に出力する。車輪側コイル２２０は、車体側コイル１２０と電磁的に結合可能に設けられており、車体側コイル１２０から電力（交流電力）を受電し、電力変換器２６０に出力する。
【００４０】
なお、車体側コイル１２０および車輪側コイル２１０，２２０としては、高周波電流による表皮効果の影響を抑えるために、リッツ線を巻いたコイルを用いるのが好ましい。また、コイルの位置ずれに強い電磁界共振方式のワイヤレス給電を行う場合には、各コイルと直列にコンデンサを接続することが好ましい。
【００４１】
電流センサ２３０は、車輪側コイル２１０に流れる電流を検出し、検出結果を車輪側コントローラ３４０に出力する。電流センサ２４０は、車輪側コイル２２０に流れる電流を検出し、検出結果を車輪側コントローラ３４０に出力する。
【００４２】
電力変換器２５０は、車輪側コイル２１０から出力された交流電力を直流電力に変換し、平滑コンデンサ２７０を介してインバータ３１０に出力する。電力変換器２５０は、ＩＧＢＴなどの半導体スイッチ素子とダイオードとが逆並列接続されたスイッチング素子２５１〜２５４により構成される。
【００４３】
スイッチング素子２５１（第１のスイッチング素子）とスイッチング素子２５２（第２のスイッチング素子）とが直列に接続される。スイッチング素子２５３（第３のスイッチング素子）とスイッチング素子２５４（第４のスイッチング素子）とが直列に接続される。スイッチング素子２５１とスイッチング素子２５２との接続点が車輪側コイル２１０の一端と接続され、スイッチング素子２５３とスイッチング素子２５４との接続点が車輪側コイル２１０の他端と接続される。スイッチング素子２５１とスイッチング素子２５２とにより構成されるレグと、スイッチング素子２５３とスイッチング素子２５４とにより構成されるレグとが平滑コンデンサ２７０に並列に接続される。このような構成の電力変換器２５０によれば、スイッチング素子２５１〜２５４のオン、オフを制御することで、車輪側コイル２１０から出力された交流電力を直流電力に変換し、平滑コンデンサ２７０を介してインバータ３１０に出力することができる。
【００４４】
このように、電力変換器２５０は、交流側に車輪側コイル２１０が接続され、直流側にインバータ３１０が接続され、車輪側コイル２１０から出力された交流電力を直流電力に変換して、インバータ３１０に出力する。また、電力変換器２５０は、後述するように、インバータ３１０から出力された直流電力を交流電力に変換して、車輪側コイル２１０に出力する。すなわち、電力変換器２５０は、車輪側コイル２１０とインバータ３１０との間で、直流電力と交流電力とを双方向に変換可能である。
【００４５】
電力変換器２６０は、車輪側コイル２２０から出力された交流電力を直流電力に変換し、平滑コンデンサ２８０を介してインバータ３２０に出力する。電力変換器２６０は、ＩＧＢＴなどの半導体スイッチ素子とダイオードとが逆並列接続されたスイッチング素子２６１〜２６４により構成される。
【００４６】
スイッチング素子２６１（第１のスイッチング素子）とスイッチング素子２６２（第２のスイッチング素子）とが直列に接続される。スイッチング素子２６３（第３のスイッチング素子）とスイッチング素子２６４（第４のスイッチング素子）とが直列に接続される。スイッチング素子２６１とスイッチング素子２６２との接続点が車輪側コイル２２０の一端と接続され、スイッチング素子２６３とスイッチング素子２６４との接続点が車輪側コイル２２０の他端と接続される。スイッチング素子２６１とスイッチング素子２６２とにより構成されるレグと、スイッチング素子２６３とスイッチング素子２６４とにより構成されるレグとが平滑コンデンサ２８０に並列に接続される。このような構成の電力変換器２６０によれば、スイッチング素子２６１〜２６４のオン、オフを制御することで、車輪側コイル２２０から出力された交流電力を直流電力に変換し、平滑コンデンサ２８０を介してインバータ３２０に出力することができる。
【００４７】
このように、電力変換器２６０は、交流側に車輪側コイル２２０が接続され、直流側にインバータ３２０が接続され、車輪側コイル２２０から出力された交流電力を直流電力に変換して、インバータ３２０に出力する。また、電力変換器２６０は、後述するように、インバータ３２０から出力された直流電力を交流電力に変換して、車輪側コイル２２０に出力する。すなわち、電力変換器２６０は、車輪側コイル２２０とインバータ３２０との間で、直流電力と交流電力とを双方向に変換可能である。
【００４８】
平滑コンデンサ２７０は、電力変換器２５０から出力された直流電力を平滑化して、インバータ３１０に出力する。平滑コンデンサ２８０は、電力変換器２６０から出力された直流電力を平滑化して、インバータ３２０に出力する。
【００４９】
電圧センサ２９０は、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１（直流電圧）を検出し、検出結果を車輪側コントローラ３４０に出力する。電圧センサ３００は、平滑コンデンサ２８０の電圧Ｖ２（直流電圧）を検出し、検出結果を車輪側コントローラ３４０に出力する。
【００５０】
インバータ３１０は、平滑コンデンサ２７０を介して電力変換器２５０から出力された直流電力を三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）交流電力に変換し、インホイールモータ２に出力する。インバータ３１０は、ＩＧＢＴなどの半導体スイッチ素子とダイオードとが逆並列接続されたスイッチング素子３１１〜３１６により構成された、三相電圧型ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）インバータである。
【００５１】
スイッチング素子３１１（第５のスイッチング素子）とスイッチング素子３１２（第６のスイッチング素子）とが直列に接続される。スイッチング素子３１３（第７のスイッチング素子）とスイッチング素子３１４（第８のスイッチング素子）とが直列に接続される。スイッチング素子３１５（第９のスイッチング素子）とスイッチング素子３１６（第１０のスイッチング素子）とが直列に接続される。スイッチング素子３１１とスイッチング素子３１２とにより構成されるレグ（第１のレグ）と、スイッチング素子３１３とスイッチング素子３１４とにより構成されるレグ（第２のレグ）と、スイッチング素子３１５とスイッチング素子３１６とにより構成されるレグ（第３のレグ）とが平滑コンデンサ２７０に並列に接続される。
【００５２】
上述したように、インホイールモータ２は、互いに電気的に分離した複数相の巻線を有するオープン巻線モータである。すなわち、インホイールモータ２は、各相の巻線が互いに結線されておらず、各相の巻線の両端がモータ外部に引き出された構造を有する。電気自動車では、永久磁石同期モータのステータ巻線両端をモータ外部に引き出したものが用いられるが、このようなモータを本実施形態におけるインホイールモータ２として用いることができる。また、誘導モータのステータ巻線両端をモータ外部に引き出したものを本実施形態におけるインホイールモータ２として用いることもできる。
【００５３】
スイッチング素子３１１とスイッチング素子３１２との接続点Ｕ１がインホイールモータ２のＵ相巻線の一端と接続される。スイッチング素子３１３とスイッチング素子３１４との接続点Ｖ１がインホイールモータ２のＶ相巻線の一端と接続される。スイッチング素子３１５とスイッチング素子３１６との接続点Ｗ１がインホイールモータ２のＷ相巻線の一端と接続される。このような構成のインバータ３１０によれば、スイッチング素子３１１〜３１６のオン、オフを制御することで、電力変換器２５０から出力された直流電力を三相交流電力に変換して、インホイールモータ２に出力することができる。
【００５４】
インバータ３２０は、平滑コンデンサ２８０を介して電力変換器２６０から出力された直流電力を三相交流電力に変換し、インホイールモータ２に出力する。インバータ３２０は、ＩＧＢＴなどの半導体スイッチ素子とダイオードとが逆並列接続されたスイッチング素子３２１〜３２６により構成された、三相電圧型ＰＷＭインバータである。
【００５５】
スイッチング素子３２１（第５のスイッチング素子）とスイッチング素子３２２（第６のスイッチング素子）とが直列に接続される。スイッチング素子３２３（第７のスイッチング素子）とスイッチング素子３２４（第８のスイッチング素子）とが直列に接続される。スイッチング素子３２５（第９のスイッチング素子）とスイッチング素子３２６（第１０のスイッチング素子）とが直列に接続される。スイッチング素子３２１とスイッチング素子３２２とにより構成されるレグ（第１のレグ）と、スイッチング素子３２３とスイッチング素子３２４とにより構成されるレグ（第２のレグ）と、スイッチング素子３２５とスイッチング素子３２６とにより構成されるレグ（第３のレグ）とが平滑コンデンサ２８０に並列に接続される。
【００５６】
スイッチング素子３２１とスイッチング素子３２２との接続点Ｗ２がインホイールモータ２のＷ相巻線の他端と接続される。スイッチング素子３２３とスイッチング素子３２４との接続点Ｖ２がインホイールモータ２のＶ相巻線の他端と接続される。スイッチング素子３２５とスイッチング素子３２６との接続点Ｕ２がインホイールモータ２のＵ相巻線の他端と接続される。このような構成のインバータ３２０によれば、スイッチング素子３２１〜３２６のオン、オフを制御することで、電力変換器２６０から出力された直流電力を三相交流電力に変換して、インホイールモータ２に出力することができる。
【００５７】
なお、インホイールモータ２の回生時には、インバータ３１０は、インホイールモータ２から出力された三相交流電力を直流電力に変換して、電力変換器２５０に出力し、インバータ３２０は、インホイールモータ２から出力された三相交流電力を直流電力に変換して、電力変換器２６０に出力する。電力変換器２５０は、インバータ３１０から出力された直流電力を交流電力に変換して、車輪側コイル２１０に出力し、電力変換器２６０は、インバータ３２０から出力された直流電力を交流電力に変換して、車輪側コイル２２０に出力する。
【００５８】
電流センサ３３０は、インホイールモータ２に流れるＵ相電流ｉu、Ｖ相電流ｉvおよびＷ相電流ｉwを検出し、検出結果を車輪側コントローラ３４０に出力する。
【００５９】
次に、車体側コントローラ１４０および車輪側コントローラ３４０に動作について説明する。なお、車体側コントローラ１４０と車輪側コントローラ３４０とは、無線または有線による通信が可能であり、トルク指令、車体速度、各部の電流・電圧の検出結果の情報などを互いに送受信する。また、車体側コントローラ１４０は、上位コントローラ（ＰＣＵ）と有線による通信が可能である。なお、上位コントローラと車体側コントローラ１４０とは１つのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）により構成されていてもよい。
【００６０】
車体側コントローラ１４０は、上位コントローラから受信したトルク指令や車体速度などの情報に基づき、車輪側へ送電する電力を計算する。そして、車体側コントローラ１４０は、送電する電力に応じて、電力変換器１１０の出力電圧をフィードフォワードで制御し、電力変換器１１０の出力電圧に応じて電力変換器１１０のスイッチング素子１１１〜１１４のＤｕｔｙ比を決定する。
【００６１】
車輪側コントローラ３４０は、車体側コントローラ１４０から受信したトルク指令に基づき、インホイールモータ２に流れる電流を指示する電流指令を生成する。そして、車輪側コントローラ３４０は、電流センサ３３０により検出された各相の電流が電流指令に追従するようにフィードバック制御を行い、インホイールモータ２に出力する電圧を指示する電圧指令ベクトルを生成する。
【００６２】
上述したように、インホイールモータ２の各相の巻線の一端にインバータ３１０が接続され、各相の巻線の他端にインバータ３２０が接続されている。したがって、インホイールモータ２に印加される電圧は、インバータ３１０の電圧ベクトルとインバータ３２０の電圧ベクトルとの差となる。そのため、車輪側コントローラ３４０は、インホイールモータ２の電圧指令ベクトルを１／２にした電圧ベクトルをインバータ３１０の出力電圧指令ベクトルとし、インバータ３１０の出力電圧指令ベクトルと逆方向で同じ大きさの電圧ベクトルをインバータ３２０の出力電圧指令ベクトルとする。そして、車輪側コントローラ３４０は、インバータ３１０，３２０それぞれの出力電圧指令ベクトルをＵ相Ｖ相Ｗ相の電圧指令へ変換して三角波と比較することで、インバータ３１０のスイッチング素子３１１〜３１６およびインバータ３２０のスイッチング素子３２１〜３２６のオン、オフを制御するＰＷＭ信号を生成する。車輪側コントローラ３４０は、生成したＰＷＭ信号に従い、インバータ３１０，３２０それぞれのスイッチング素子をオン、オフさせる。
【００６３】
また、車輪側コントローラ３４０は、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１が指令値となるように、電力変換器２５０のスイッチング素子２５１〜２５４のオン、オフを制御する。また、車輪側コントローラ３４０は、平滑コンデンサ２８０の電圧Ｖ２が指令値となるように、電力変換器２６０のスイッチング素子２６１〜２６４のオン、オフを制御する。
【００６４】
このように、本実施形態に係る車両駆動装置１では、インホイールモータ２に２台のインバータ３１０，３２０を接続し、インバータ３１０，３２０によりインホイールモータ２を駆動している。そのため、１台のインバータで駆動する場合と比べて、インバータの出力電圧が同等であるとすれば、２倍の電圧をインホイールモータ２に印加することができる。つまり、２台のインバータ３１０，３２０によりインホイールモータ２を駆動する場合、インバータ３１０，３２０それぞれがインホイールモータ２に供給する直流電圧は、１台のインバータでインホイールモータ２を駆動する場合と比べて、半分でよい。
【００６５】
また、２台のインバータ３１０，３２０によりインホイールモータ２を駆動することにより、電力変換器２５０およびインバータ３１０からなる系統および電力変換器２６０およびインバータ３２０からなる系統の何れかにおいて、各系統を構成する装置のスイッチング素子が破損した場合においても、車両の駆動が可能である。以下では、スイッチング素子が破損した場合の車両駆動装置１の動作について説明する。
【００６６】
スイッチング素子の破損には、短絡破損と開放破損とがある。開放破壊はスイッチング素子に電流が流れなくなるため、他のスイッチング素子への影響は小さい、短絡破損は、スイッチング素子が常に短絡状態となるため、過電流によって他のスイッチング素子に影響を与えるおそれがある。そのため、スイッチング素子が破損したら、スイッチング素子の破損を直ちに検知し、安全な状態へ移行する必要がある。スイッチング素子が破損に至ると、コントローラ（車体側コントローラ１４０および車輪側コントローラ３４０）は、スイッチング素子を正常にオン、オフできなくなり、電圧や電流を制御することができなくなる。そのため、電流センサ２３０，２４０，３３０により過電流が検出されたり、電圧センサ２９０，３００により過電圧や異常な低電圧が検出されたりする。車体側コントローラ１４０または車輪側コントローラ３４０は、各部の電流電圧の検出結果から電流や電圧の異常状態を検知すると、保護動作により、全てのスイッチング素子をオフにし、安全なモードに移行する。そして、異常が検知された旨が車両の運転者に対して警告表示などで通知され、その通知に応じて、車両の機械ブレーキなどを用いて、車両が停止される。この状態で、スイッチング素子の破損の有無が判定される。
【００６７】
まず、放電操作により、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１および平滑コンデンサ２８０の電圧Ｖ２がゼロにされる。平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１をゼロにする方法としては、電力変換器２５０を用いる方法と、インバータ３１０を用いる方法とがある。また、同様に、平滑コンデンサ２８０の電圧Ｖ２をゼロにする方法としては、電力変換器２６０を用いる方法と、インバータ３２０を用いる方法とがある。
【００６８】
例えば、電流センサ２３０が過電流を検出した場合には、電力変換器２５０が故障した可能性があるため、インバータ３１０，３２０を用いて、インホイールモータ２の巻線を介して、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１および平滑コンデンサ２８０の電圧Ｖ２を放電する。電流センサ２４０が過電流を検出した場合には、電力変換器２６０が故障した可能性があるため、インバータ３１０，３２０を用いて、インホイールモータ２の巻線を介して、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１および平滑コンデンサ２８０の電圧Ｖ２を放電する。
【００６９】
また、電流センサ３３０が過電流を検出した場合には、インバータ３１０あるいはインバータ３２０が故障した可能性があるため、電力変換器２５０を用いて車輪側コイル２１０を介して平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１を放電し、電力変換器２６０を用いて車輪側コイル２２０を介して平滑コンデンサ２８０の電圧Ｖ２を放電する。
【００７０】
次に、車輪側コントローラ３４０は、故障した装置（スイッチング素子に破損が生じている装置）を特定するために、各装置を構成するスイッチング素子をオン、オフして、電圧センサ２９０，３００の検出結果を監視する。車輪側コントローラ３４０は、決められたスイッチング素子を短期間だけオンとし、他のスイッチング素子をオフとする。そして、車輪側コントローラ３４０は、電圧センサ２９０，３００により検出された平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１および平滑コンデンサ２８０の電圧Ｖ２の変化に基づき、各装置について、スイッチング素子の破損の有無を判定する。車輪側コントローラ３４０は、このような処理を決められた組み合わせ分だけ行い、故障部分（スイッチング素子が破損した装置）を特定する。なお、故障部分を特定する方法の詳細については後述する。
【００７１】
電力変換器２５０あるいはインバータ３１０が故障した場合には、車輪側コントローラ３４０は、インバータ３１０の破損していないスイッチング素子のオン、オフを制御して、インバータ３１０の出力がゼロベクトルとなるようにするとともに、電力変換器２５０の破損していないスイッチング素子のオン、オフを制御して、電力変換器２５０の出力電圧がゼロとなるようにする。また、車輪側コントローラ３４０は、電力変換器２６０およびインバータ３２０を用いて、インホイールモータ２を駆動する。
【００７２】
一方、電力変換器２６０あるいはインバータ３２０が故障した場合には、車輪側コントローラ３４０は、インバータ３２０の破損していないスイッチング素子のオン、オフを制御して、インバータ３２０の出力がゼロベクトルとなるようにするとともに、電力変換器２６０の破損していないスイッチング素子のオン、オフを制御して、電力変換器２６０の出力電圧がゼロとなるようにする。また、車輪側コントローラ３４０は、電力変換器２５０およびインバータ３１０を用いて、インホイールモータ２を駆動する。
【００７３】
このように、車輪側コントローラ３４０は、故障したインバータあるいは故障した電力変換器と接続されたインバータの出力をゼロベクトルとし、他方のインバータおよびそのインバータに接続された電力変換器を用いて、インホイールモータ２を駆動する。そのため、一系統の電力変換器あるいはインバータが故障した場合にも、他系統の電力変換器およびインバータを用いてインホイールモータ２を駆動することができるので、車両が走行不能になる可能性を低減することができる。
【００７４】
次に、電力変換器２５０，２６０およびインバータ３１０，３２０の各装置を構成するスイッチング素子の破損の有無の判定方法について説明する。なお、以下では、電力変換器２５０およびインバータ３１０を構成するスイッチング素子の破損の有無を判定する方法について説明するが、電力変換器２６０およびインバータ３２０を構成するスイッチング素子についても同様にして、破損の有無を判定することができる。また、以下では、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１は、放電操作により予めゼロとされているとする。
【００７５】
まず、電力変換器２５０を構成するスイッチング素子の短絡破損の有無の判定方法について、図４Ａ，４Ｂを参照して説明する。
【００７６】
車輪側コントローラ３４０は、電力変換器２５０を構成するスイッチング素子の短絡破損の有無を判定するために、図４Ａに示すように、電力変換器２５０を構成する４つのスイッチング素子のうち、１つのスイッチング素子をオンとし、他のスイッチング素子をオフとする。オンとするスイッチング素子は、短絡破損の有無の判定対象のスイッチング素子と同じアームのスイッチング素子である。図４Ａにおいては、スイッチング素子２５１をオンとし、他のスイッチング素子２５２〜２５４をオフとしている。この場合、スイッチング素子２５１は上アームのスイッチング素子であるため、もう１つの上アームのスイッチング素子であるスイッチング素子２５３が、短絡破損の有無の判定対象となる。
【００７７】
図４Ａに示す状態で、車体側から車輪側に送電する。
【００７８】
判定対象のスイッチング素子２５３が短絡破損していない場合には、車体側から電力を受電すると、図４Ａにおいて破線矢印で示すように、車輪側コイル２１０から、スイッチング素子２５１、平滑コンデンサ２７０、スイッチング素子２５４のダイオードを経て車輪側コイル２１０に戻る電流が流れる。この場合、平滑コンデンサ２７０に電流が流れることで、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１は上昇する。
【００７９】
一方、判定対象のスイッチング素子２５３が短絡破損している場合には、車体側から電力を受電すると、図４Ｂにおいて破線矢印で示すように、車輪側コイル２１０から、スイッチング素子２５１、スイッチング素子２５３を経て車輪側コイル２１０に戻る電流が流れる。この場合、平滑コンデンサ２７０には電流が流れないので、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１は上昇しない。
【００８０】
したがって、車輪側コントローラ３４０は、電圧センサ２９０の検出結果に基づき、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１が上昇した場合には、判定対象のスイッチング素子２５３が短絡破損していないと判定し、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１が上昇しない場合には、判定対象のスイッチング素子２５３が短絡破損していると判定する。
【００８１】
判定後、車体側からの送電が停止され、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１が上昇している場合には、放電操作により、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１がゼロとされる。
【００８２】
車輪側コントローラ３４０は、オンとするスイッチング素子を順次切り替えながら上述した処理を繰り返す。こうすることで、電力変換器２５０を構成するスイッチング素子の短絡破損の有無を判定することができる。
【００８３】
次に、電力変換器２５０を構成するスイッチング素子の開放破損の有無の判定方法について、図５Ａ，５Ｂを参照して説明する。
【００８４】
車輪側コントローラ３４０は、電力変換器２５０を構成するスイッチング素子の開放破損の有無を判定するために、図５Ａに示すように、上アームおよび下アームのいずれか一方のアームのスイッチング素子をオンとし、他方のアームのスイッチング素子をオフとする。オンとするスイッチング素子は、開放破損の有無の判定対象のスイッチング素子である。図５Ａにおいては、上アームのスイッチング素子（スイッチング素子２５１，２５３）をオンとし、下アームのスイッチング素子（スイッチング素子２５２，２５４をオフ）をオフとしている。この場合、上アームのスイッチング素子が、開放破損の有無の判定対象となる。
【００８５】
図５Ａに示す状態で、車体側から車輪側に送電する。
【００８６】
判定対象のスイッチング素子２５１，２５３が開放破損していない場合には、車体側から電力を受電すると、図５Ａにおいて破線矢印で示すように、車輪側コイル２１０から、スイッチング素子２５１およびスイッチング素子２５３を経て車輪側コイル２１０に戻る電流が流れる。この場合、平滑コンデンサ２７０には電流が流れないので、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１は上昇しない。
【００８７】
一方、判定対象のスイッチング素子２５１，２５３が開放破損している（スイッチング素子２５１が開放破損している）場合には、車体側から電力を受電すると、図５Ｂにおいて破線矢印で示すように、車輪側コイル２１０から、スイッチング素子２５３、平滑コンデンサ２７０およびスイッチング素子２５２のダイオードを経て車輪側コイル２１０に戻る電流が流れる。この場合、平滑コンデンサ２７０に電流が流れることで、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１は上昇する。なお、図５Ｂにおいては、スイッチング素子２５１が開放破損している例を示しているが、スイッチング素子２５３が開放破損した場合にも同様に、平滑コンデンサ２７０に電流が流れる。
【００８８】
したがって、車輪側コントローラ３４０は、電圧センサ２９０の検出値に基づき、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１が上昇した場合には、判定対象のスイッチング素子２５１，２５３が開放破損していると判定し、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１が上昇しない場合には、判定対象のスイッチング素子２５１，２５３が開放破損していないと判定する。
【００８９】
判定後、車体側からの送電が停止され、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１が上昇している場合には、放電操作により、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１がゼロとされる。
【００９０】
車輪側コントローラ３４０は、上アーム、下アームそれぞれについて、上述した処理を繰り返す。こうすることで、電力変換器２５０を構成するスイッチング素子の開放破損の有無を判定することができる。
【００９１】
電力変換器２５０が故障していない場合（電力変換器２５０を構成するスイッチング素子が破損していない場合）、車輪側コントローラ３４０は、インバータ３１０の故障の有無（インバータ３１０を構成するスイッチング素子の破損の有無）を判定する。この場合も、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１は放電操作により、ゼロにされている。
【００９２】
まず、インバータ３１０を構成するスイッチング素子の短絡破損の有無の判定方法について、図６Ａ，６Ｂを参照して説明する。
【００９３】
車輪側コントローラ３４０は、インバータ３１０を構成するスイッチング素子の短絡破損の有無を判定するために、図６Ａに示すように、インバータ３１０を構成する６つのスイッチング素子のうち、１つのスイッチング素子をオンとし、他のスイッチング素子をオフとする。オンとするスイッチング素子は、短絡破損の有無の判定対象のスイッチング素子と同相のスイッチング素子（同じレグのスイッチング素子）である。図６Ａにおいては、スイッチング素子３１１をオンとし、他のスイッチング素子３１２〜３１６をオフとしている。この場合、スイッチング素子３１１と同じレグのスイッチング素子３１２が、短絡破損の有無の判定対象となる。
【００９４】
次に、車体側から車輪側に送電する。車輪側コントローラ３４０は、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１が上昇するように、電力変換器２５０を制御する。
【００９５】
判定対象のスイッチング素子３１２が短絡破損していない場合には、オンしたスイッチング素子３１１には電流が流れない。この場合、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１は上昇する。
【００９６】
一方、判定対象のスイッチング素子３１２が短絡破損している場合には、図６Ｂにおいて破線矢印で示すように、スイッチング素子３１１、スイッチング素子３１２および平滑コンデンサ２７０を巡る経路で電流が流れる。この場合、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１は上昇しない。
【００９７】
したがって、車輪側コントローラ３４０は、電圧センサ２９０の検出値に基づき、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１が上昇した場合には、判定対象のスイッチング素子２５２が短絡破損していないと判定し、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１が上昇しない場合には、判定対象のスイッチング素子２５３が短絡破損していると判定する。
【００９８】
判定後、車体側からの送電が停止され、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１が上昇している場合には、放電操作により、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１がゼロとされる。
【００９９】
車輪側コントローラ３４０は、オンとするスイッチング素子を順次切り替えながら上述した処理を繰り返す。こうすることで、インバータ３１０を構成するスイッチング素子の短絡破損の有無を判定することができる。
【０１００】
次に、インバータ３１０を構成するスイッチング素子の開放破損の有無の判定方法について、図７Ａ，７Ｂを参照して説明する。
【０１０１】
車輪側コントローラ３４０は、インバータ３１０を構成するスイッチング素子の開放破損の有無を判定するために、図７Ａに示すように、インバータ３１０を構成する６つのスイッチング素子のうち、いずれかの相のスイッチング素子をオンとし、他のスイッチング素子をオフとする。オンとするスイッチング素子は、開放破損の有無の判定対象のスイッチング素子である。図７Ａにおいては、Ｕ相のスイッチング素子（スイッチング素子３１１，３１２）をオンとし、他のスイッチング素子３１３〜３１６をオフとしている。この場合、Ｕ相の上アームおよび下アームのスイッチング素子３１１，３１２が、開放破損の有無の判定対象となる。
【０１０２】
次に、車体側から車輪側に送電する。車輪側コントローラ３４０は、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１が上昇するように、電力変換器２５０を制御する。
【０１０３】
判定対象のスイッチング素子３１１，３１２が開放破損していない場合には、図７Ａにおいて破線矢印で示すように、スイッチング素子３１１、スイッチング素子３１２および平滑コンデンサ２７０を巡る経路で電流が流れる。この場合、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１は上昇しない。
【０１０４】
一方、判定対象のスイッチング素子３１１，３１２が開放破損している（スイッチング素子３１２が開放破損している）場合には、図７Ｂに示すように、電流が流れない。この場合、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１は上昇する。なお、図７Ｂにおいては、スイッチング素子３１２が開放破損している例を示しているが、スイッチング素子３１１が開放破損した場合にも同様に、電流が流れない。
【０１０５】
したがって、車輪側コントローラ３４０は、電圧センサ２９０の検出値に基づき、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１が上昇した場合には、判定対象のスイッチング素子３１１，３１２が開放破損していると判定し、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１が上昇しない場合には、判定対象のスイッチング素子３１１，３１２が開放破損していないと判定する。
【０１０６】
判定後、車体側からの送電が停止され、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１が上昇している場合には、放電操作により、平滑コンデンサ２７０の電圧Ｖ１がゼロとされる。
【０１０７】
車輪側コントローラ３４０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれについて、上述した処理を繰り返す。こうすることで、インバータ３１０を構成するスイッチング素子の開放破損の有無を判定することができる。
【０１０８】
上述した判定処理の結果、電力変換器２５０，２６０およびインバータ３１０，３２０を構成する各スイッチング素子に破損が無いことが確認されると、車両駆動装置１は、通常モードで動作する。すなわち、車両駆動装置１は、インバータ３１０，３２０から電力を供給してインホイールモータ２を駆動する。
【０１０９】
一方、電力変換器２５０およびインバータ３１０から構成される系統および電力変換器２６０およびインバータ３２０から構成される系統のうち、いずれか一方の系統に破損したスイッチング素子が含まれ、他方の系統には破損したスイッチング素子が含まれない場合には、車両駆動装置１は、故障モードで動作する。故障モードでは、車両駆動装置１は、破損したスイッチング素子を含む系統のインバータの出力をゼロベクトルとし、破損したスイッチング素子を含む系統の電力変換器の出力電圧をゼロとする。そして、車両駆動装置１は、もう一方の系統の電力変換器およびインバータを用いてインホイールモータ２を駆動する。
【０１１０】
また、両方の系統とも破損したスイッチング素子を含む場合には、車両駆動装置１は、全てのスイッチング素子をオフにし、所定の通知方法により車両の運転者に異常を通知する。
【０１１１】
次に、故障モードについて説明する。
【０１１２】
故障モードでは、車輪側コントローラ３４０は、一方のインバータの出力をゼロベクトルとし（ゼロベクトル動作させ）、他方のインバータの出力を、通常モードで出力する電圧の２倍の電圧を出力させる。こうすることで、インホイールモータ２には、正常な電圧が印加されるため、車両は継続して走行することができる。なお、故障モードでは、インホイールモータ２に印加することができる最大電圧は正常時の半分となるため、車両の最大速度は正常時に比べて半分程度になるが、走行は可能であるため、適切な処置が可能な場所（退避場所、修理工場など）まで車両が自走することができる。
【０１１３】
故障モード時、破損したスイッチング素子が電力変換器２５０または電力変換器２６０の上アームのスイッチング素子である場合には、車輪側コントローラ３４０は、故障したスイッチング素子を含む電力変換器の下アームの２つのスイッチング素子をオンとする。一方、破損したスイッチング素子が電力変換器２５０または電力変換器２６０の下アームのスイッチング素子である場合には、車輪側コントローラ３４０は、故障したスイッチング素子を含む電力変換器の上アームの２つのスイッチング素子をオンとする。こうすることで、破損したスイッチング素子を含む電力変換器の出力電圧はゼロとなる。また、車輪側コントローラ３４０は、故障したスイッチング素子を含む電力変換器と接続されるインバータの上アームまたは下アームの全てのスイッチング素子をオンとする。こうすることで、故障したスイッチング素子を含む電力変換器と接続されるインバータの出力はセロベクトルとなる（ゼロベクトル動作する）。
【０１１４】
破損したスイッチング素子がインバータ３１０またはインバータ３２０のスイッチング素子である場合には、車輪側コントローラ３４０は、故障したインバータを構成するスイッチング素子のうち、正常なスイッチング素子を用いて故障したインバータをゼロベクトル動作させる。この時、スイッチング素子が開放破損した場合には、図７Ａ，７Ｂを参照して説明したように、破損したスイッチング素子が上アームのスイッチング素子であるか、下アームのスイッチング素子であるかが確定していない。
【０１１５】
以下では、インバータ３１０，３２０のスイッチング素子が開放破損した場合に、開放破損したスイッチング素子の特定方法について、図８Ａ，８Ｂを参照して説明する。
【０１１６】
車輪側コントローラ３４０は、インバータ３１０またはインバータ３２０のスイッチング素子が開放破損した場合には、破損したスイッチング素子を含むインバータ（図８Ａではインバータ３１０）の上アームの全てのスイッチング素子（スイッチング素子３１１，３１３，３１５）をオンとし、ゼロベクトルを除く任意の電圧ベクトルを、破損したスイッチング素子を含むインバータに出力させる。この時、上アームの全てのスイッチング素子が破損していなければ、図８Ａにおいては破線矢印で示すように、Ｕ相電流ｉu、Ｖ相電流ｉvおよびＷ相電流ｉwが流れる。
【０１１７】
一方、オンとした上アームのスイッチング素子に開放破損したスイッチング素子（図８Ｂでは、スイッチング素子３１３）が含まれる場合には、図８Ｂにおいて破線矢印で示すように、破損したスイッチング素子に対応する相の電流（図８Ｂにおいては、Ｖ相電流ｉv）が流れない。
【０１１８】
したがって、車輪側コントローラ３４０は、電流センサ３３０の検出値に基づき、インホイールモータ２の巻線全てに電流が流れる場合には、オンとした上アームの全てのスイッチング素子が開放破損していないと判定し、電流が流れない巻線がある場合には、オンとした上アームのスイッチング素子のうち、電流が流れない巻線の相に対応するスイッチング素子が開放破損していると判定する。
【０１１９】
車輪側コントローラ３４０は、上アーム、下アームそれぞれについて、上述した処理を繰り返す。こうすることで、故障したインバータを構成するスイッチング素子の中から、開放破損したスイッチング素子を特定することができる。
【０１２０】
なお、この方法では、インホイールモータ２に電流が流れて、トルクが発生する可能性がある。そのため、インバータが電圧ベクトルを出力する時間は短期間とし、ブレーキなどで車体が固定されていることが望ましい。
【０１２１】
車輪側コントローラ３４０は、故障したインバータを構成するスイッチング素子の中から、開放破損したスイッチング素子を特定すると、正常なスイッチング素子を制御して、故障したインバータをゼロベクトル動作させる。また、車輪側コントローラ３４０は、故障したインバータと接続する電力変換器の上アームまたは下アームの全てのスイッチング素子をオンとして、その電力変換器の出力電圧をゼロとする。
【０１２２】
このように本実施形態に係る車両駆動装置１は、車体側に設けられた直流電源と接続された車体側ワイヤレス送電部１１と、車輪側に設けられ、車体側ワイヤレス送電部１１との間で、ワイヤレスで双方向に送電可能な車輪側ワイヤレス送電部２１と、車輪側に設けられ、車体側ワイヤレス送電部１１との間で、ワイヤレスで双方向に送電可能な車輪側ワイヤレス送電部２２と、車輪側ワイヤレス送電部２１と接続されるとともに、インホイールモータ２の複数の巻線の一端に接続されたインバータ３１０と、車輪側ワイヤレス送電部２２と接続されるとともに、インホイールモータ２の複数の巻線の他端に接続されたインバータ３２０と、を備える。
【０１２３】
互いに電気的に分離した複数の巻線を有するインホイールモータ２の複数の巻線の一端と他端とにそれぞれインバータが接続されることで、一方のインバータが故障した場合、あるいは、一方のインバータと接続された電力変換器が故障した場合にも、他方のインバータおよび他方のインバータと接続された電力変換器を用いてインホイールモータ２を駆動することができるので、電気自動車が走行不能となる可能性を低減することができる。
【０１２４】
なお、本実施形態に係る車両駆動装置１においては、１つの車体側ワイヤレス送電部１１に対して、２つの車輪側ワイヤレス送電部２１，２２および２つのインバータ３１０，３２０が設けられるため、従来技術と比べて、スイッチング素子の数は増加している。しかしながら、上述したように、装置が出力する電圧は、１台のインバータでインホイールモータ２を駆動する場合と比べて、半分でよい。すなわち、インバータや電力変換器を構成するスイッチング素子の耐圧は低くてよい。一般に、スイッチング素子やコンデンサは耐圧が低い程、小型である。また、従来技術に比べて、回路上の電圧が低いため、絶縁距離も小さくすることができる。このことから、スイッチング素子の増加によるシステムの巨大化の影響は小さい。
【０１２５】
本発明を図面および実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形または修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各ブロックなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数のブロックを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【符号の説明】
【０１２６】
１    車両駆動装置
２    インホイールモータ
３    蓄電池
１１    車体側ワイヤレス送電部
２１，２２    車輪側ワイヤレス送電部
２３    モータ駆動部
１１０，２５０，２６０    電力変換器
１１１〜１１４，２５１〜２５４，２６１〜２６４，３１１〜３１６，３２１〜３２６    スイッチング素子
１２０    車体側コイル
１３０，２３０，２４０，３３０    電流センサ
１４０    車体側コントローラ
２１０，２２０    車輪側コイル
２７０，２８０    平滑コンデンサ
２９０，３００    電圧センサ
３１０，３２０    インバータ
３４０    車輪側コントローラ
【図１】
2018050363.tif 000003
【図２】
2018050363.tif 000004
【図３】
2018050363.tif 000005
【図４Ａ】
2018050363.tif 000006
【図４Ｂ】
2018050363.tif 000007
【図５Ａ】
2018050363.tif 000008
【図５Ｂ】
2018050363.tif 000009
【図６Ａ】
2018050363.tif 000010
【図６Ｂ】
2018050363.tif 000011
【図７Ａ】
2018050363.tif 000012
【図７Ｂ】
2018050363.tif 000013
【図８Ａ】
2018050363.tif 000014
【図８Ｂ】
2018050363.tif 000015