(57)【要約】【課題】インホイールモータ駆動装置において、潤滑油の温度と、モータコイルの温度を同時に検出し、モータの出力範囲の全域で精度良く異常検知を行うことができるインホイールモータ駆動装置を提供する。【解決手段】このインホイールモータ駆動装置は、電動モータ１と、車輪用軸受５と、減速機２と、潤滑油供給機構と、制御装置Ｕ１とを備える。潤滑油供給機構は、供給油路と、ポンプとを有する。減速機２の潤滑油路に、油温センサＳｂを設け、モータステータに温度センサＳａを設ける。制御装置Ｕ１は、油温センサＳｂで検出される温度、および温度センサＳａで検出される温度のいずれか一方または両方が、それぞれ定められた閾値を超えたとき、電動モータ１の電流を制限するモータ出力制限手段９５を有する。【選択図】図４
2018046742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を駆動する電動モータと、前記車輪を回転支持する車輪用軸受と、前記電動モータの回転を減速して前記車輪用軸受に伝達する減速機と、この減速機に潤滑油を供給する潤滑油供給機構と、前記電動モータを制御する制御装置とを備えたインホイールモータ駆動装置において、
前記潤滑油供給機構は、前記減速機に潤滑油を供給する供給油路と、前記減速機に潤滑油を供給するポンプとを有し、
前記減速機の潤滑油路に、潤滑油の温度を検出する油温センサを設け、前記電動モータのステータに、モータコイルの温度を検出する温度センサを設け、
前記制御装置は、前記油温センサで検出される温度、および前記温度センサで検出される温度のいずれか一方または両方が、それぞれ定められた閾値を超えたとき、前記電動モータの電流を制限するモータ出力制限手段を有することを特徴とするインホイールモータ駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載のインホイールモータ駆動装置において、前記油温センサおよび前記温度センサの前記各閾値は、それぞれ第１の閾値と、この第１の閾値よりも大きい第２の閾値とを含み、
前記モータ出力制限手段は、いずれかの閾値における第１の閾値を超えたとき、前記電動モータへの出力制限を開始し、第２の閾値を超えたとき、前記電動モータの電流を零にするインホイールモータ駆動装置。
【請求項３】
請求項２記載のインホイールモータ駆動装置において、前記モータ出力制限手段は、前記第１の閾値を超えたとき、温度に対して定められた一定の割合で前記電動モータに入力するトルク指令値を減少させるインホイールモータ駆動装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３記載のインホイールモータ駆動装置において、前記モータ出力制限手段は、第１および第２の閾値を超えた後、一定時間後に第１の閾値を下回ったとき、前記電動モータへの出力制限を解除するインホイールモータ駆動装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のインホイールモータ駆動装置において、前記ポンプが、前記電動モータと前記減速機との間に同一軸心上に配置されるインホイールモータ駆動装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のインホイールモータ駆動装置において、前記電動モータと前記車輪用軸受と前記減速機とを含むインホイールモータユニットの外部に、前記ポンプが設けられるインホイールモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、インホイールモータ駆動装置に関し、コイル温度センサと油温センサとを用いてインホイールモータ駆動装置の異常検知を精度良く行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
インホイールモータ駆動装置は、減速機、モータおよび車輪用軸受を有する。このインホイールモータ駆動装置の損失は、各部の損失が合算された損失となる。減速機の損失は、軸受部の転がり抵抗、摺動部の摺動抵抗が主な損失となるが、両者共に軸受諸元や減速機内部の隙間が定めれば、回転数に依存する損失となる（図７）。
またモータの損失は、鉄損、銅損および機械損が主な損失となる。銅損はコイル電流に依存し、鉄損はコイル電流と回転数に依存し、機械損は回転数に依存している。そのため、低速高トルク領域での損失は、銅損が損失の大部分を占め、高速低トルク領域では、鉄損および減速機損失が損失の大部分を占めることになる（図８）。
【０００３】
よって、合算したユニットの損失マップは、図９に示すように、モータに起因した損失が占める領域Ａと、モータと減速機の両方に起因する損失が占める領域Ｃとに分けることができる。領域Ｂは、減速機およびモータの損失が小さく、異常検知を行う必要のない領域である。
【０００４】
領域Ａとして示す低速高トルク領域の損失は、モータに起因した銅損が大部分を占めるため、コイル温度の上昇度合いが、潤滑油の温度上昇度合いに比べて大きく、潤滑油温は、コイル温度に対して応答遅れが生じる。一方で、領域Ｃとして示す高速低トルク領域は、モータの鉄損および減速機損失が大部分を占めるため、潤滑油温の上昇度合いがコイル温度の上昇度合いと比べて大きい。
【０００５】
またコイル用温度センサは、ステータのスロット間に配置され、潤滑油が掛かり難く、潤滑油の温度を直接測定することが難しい。コイルおよびステータコアに跳ね掛けられる潤滑油によってコイルおよびステータが温度上昇し、その熱伝導および熱伝達によって上昇したコイル温度にコイル用温度センサが反応するため、コイル用温度センサの出力は、潤滑油温に対して大きく応答が遅れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１７８９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ユニットの異常検知は、検出対象として温度が考えられ、その項目はコイルや潤滑油が考えられる。コイル温度は、潤滑油の影響を避けるためにステータのスロット間に配置され、潤滑油は掛かり難い。また潤滑油温度の検出は、減速機の最下流に配置することが減速機の異常を精度良く検知するためには必須であり、モータのコイル温度を推定することは難しい。
【０００８】
従来、インホイールモータ駆動装置の減速機について、潤滑経路の最下流に、潤滑油の温度センサを配置することが提案されている（特願２０１３−１９８１３１）。油温センサのみでインホイールモータの出力領域全体の異常検知を行うことは、低速高トルク領域において、コイル温度に対して潤滑油の温度の応答遅れが大きく、精密なユニットの異常検知を行うことは難しい。応答遅れにより、コイル温度が上昇しコイルの耐熱温度を超えた場合には、モータに過負荷を生じるおそれがある。
【０００９】
他の従来例として、インホイールモータ駆動装置のモータ部について、モータコイル温度を検出し、コイル温度変化の微分値を算出してこの微分値がある閾値を超えたときに、異常と判断して出力制御をしている。コイル温度だけでは、高速低トルク領域において、コイル温度測定センサの出力が潤滑油に対して応答が遅れ、精度良くユニットの異常検知を行うことが難しい。応答遅れにより、潤滑油温度が上昇し、例えば、減速機を構成する樹脂部材の耐熱温度を超えた場合には、減速機に異常が生じるおそれがある。
【００１０】
この発明の目的は、インホイールモータ駆動装置において、潤滑油の温度と、モータコイルの温度を同時に検出し、モータの出力範囲の全域で精度良く異常検知を行うことができるインホイールモータ駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明のインホイールモータ駆動装置は、車輪を駆動する電動モータ１と、前記車輪を回転支持する車輪用軸受５と、前記電動モータ１の回転を減速して前記車輪用軸受５に伝達する減速機２と、この減速機２に潤滑油を供給する潤滑油供給機構Ｊｋと、前記電動モータ１を制御する制御装置Ｕ１とを備えたインホイールモータ駆動装置において、
前記潤滑油供給機構Ｊｋは、前記減速機２に潤滑油を供給する供給油路３０と、前記減速機２に潤滑油を供給するポンプ２８とを有し、
前記減速機２の潤滑油路２９に、潤滑油の温度を検出する油温センサＳｂを設け、前記電動モータ１のステータ９に、モータコイル７８の温度を検出する温度センサＳａを設け、
前記制御装置Ｕ１は、前記油温センサＳｂで検出される温度、および前記温度センサＳａで検出される温度のいずれか一方または両方が、それぞれ定められた閾値を超えたとき、前記電動モータ１の電流を制限するモータ出力制限手段９５を有することを特徴とする。
前記「定められた閾値」は、例えば、実験やシミュレーション等により定められる。
前記電動モータの電流を制限するとは、電動モータの電流を「零」にすることも含む。
【００１２】
この構成によると、減速機２の潤滑油路２９に設けた油温センサＳｂは、潤滑油の温度を常時にまたは定期的に検出する。ステータ９に設けた温度センサＳａは、モータコイル７８の温度を常時にまたは定期的に検出する。制御装置Ｕ１のモータ出力制限手段９５は、油温センサＳｂで検出される温度、および温度センサＳａで検出されるコイル温度のいずれか一方または両方が、それぞれ定められた閾値を超えたか否かを判定する。前記閾値を超えたとの判定で、モータ出力制限手段９５は、電動モータ１の電流を制限する。
インホイールモータ駆動装置の損失による発熱は、低速高トルク領域においては、モータに起因した銅損が大部分を占めるため、油温センサＳｂで潤滑油の温度を検出するだけでは、コイル温度に対する油温の応答遅れが生じるおそれがあるが、温度センサＳａで検出したコイル温度を用いて電動モータ１の電流を制限するため、コイル温度に対する温度の応答遅れを解消し、精密な異常検知を行うことができる。
高速低トルク領域においては、モータの鉄損および減速機損失が大部分を占めるため、温度センサＳａでコイル温度を検出するだけでは、そのセンサ出力が、減速機を冷却する潤滑油の温度上昇に対して応答遅れを生じ、減速機温度が上昇するおそれがあるが、油温センサＳｂで検出した油温を用いて電動モータ１の電流を制限するため、潤滑油温度に対する応答遅れを解消し、減速機２に異常が生じることを防止することができる。
このように、電動モータ１のコイル温度の上昇を抑えて電動モータ１に過負荷が生じることを防止できると共に、潤滑油の温度上昇を抑えて減速機２に異常が生じることを未然に防止することができる。したがって、電動モータ１の出力範囲のうち低速高トルク領域から高速低トルク領域にわたる全域で精度良く異常検知を行うことができる。
【００１３】
前記油温センサＳｂおよび前記温度センサＳａの前記各閾値は、それぞれ第１の閾値と、この第１の閾値よりも大きい第２の閾値とを含み、
前記モータ出力制限手段９５は、いずれかの閾値における第１の閾値を超えたとき、前記電動モータ１への出力制限を開始し、第２の閾値を超えたとき、前記電動モータ１の電流を零にしても良い。
前記第１，第２の閾値は、例えば、実験やシミュレーション等により定められる。
このように電動モータ１への出力制限を段階的に行うことで、運転者のアクセル操作に対して、運転者に急激な違和感を感じさせることなく、車両をスムースに操作することができる。
【００１４】
前記モータ出力制限手段９５は、前記第１の閾値を超えたとき、温度に対して定められた一定の割合で前記電動モータ１に入力するトルク指令値を減少させても良い。
前記定められた一定の割合は、例えば、実験やシミュレーション等により適宜に定められる。
このようにトルク指令値を一定の割合で減少させることで、アクセル操作に対するトルク指令値が急峻に変化することを防ぐことができる。
【００１５】
前記モータ出力制限手段９５は、第１および第２の閾値を超えた後、一定時間後に第１の閾値を下回ったとき、前記電動モータ１への出力制限を解除しても良い。前記一定時間は、試験やシミュレーションにより定められる。このような条件で電動モータ１への出力制限を解除する、つまりアクセル指令値を全て入力することで、モータトルクを復帰させて運転者の意に沿った運転を行うことができる。
【００１６】
前記ポンプ２８が、前記電動モータ１と前記減速機２との間に同一軸心上に配置されても良い。
前記電動モータ１と前記車輪用軸受５と前記減速機２とを含むインホイールモータユニットの外部に、前記ポンプ２８が設けられても良い。この場合、例えば、装置本体内の潤滑油タンクを省略でき、また装置本体内に設けるべき油路の低減を図れる。これにより、装置本体のコンパクト化を図れる。したがって、インホイールモータ駆動装置を種々の車両に搭載でき汎用性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明のインホイールモータ駆動装置は、車輪を駆動する電動モータと、前記車輪を回転支持する車輪用軸受と、前記電動モータの回転を減速して前記車輪用軸受に伝達する減速機と、この減速機に潤滑油を供給する潤滑油供給機構と、前記電動モータを制御する制御装置とを備えたインホイールモータ駆動装置において、
前記潤滑油供給機構は、前記減速機に潤滑油を供給する供給油路と、前記減速機に潤滑油を供給するポンプとを有し、前記減速機の潤滑油路に、潤滑油の温度を検出する油温センサを設け、前記電動モータのステータに、モータコイルの温度を検出する温度センサを設け、前記制御装置は、前記油温センサで検出される温度、および前記温度センサで検出される温度のいずれか一方または両方が、それぞれ定められた閾値を超えたとき、前記電動モータの電流を制限するモータ出力制限手段を有するため、インホイールモータ駆動装置において、潤滑油の温度と、モータコイルの温度を同時に検出し、モータの出力範囲の全域で精度良く異常検知を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の第１の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の断面図である。
【図２】図１のII−II線断面となる減速機部分の断面図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】同インホイールモータ駆動装置の制御系のブロック図である。
【図５】温度の閾値とモータ入力との関係を示す図である。
【図６】この発明の他の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の断面図である。
【図７】減速機の損失マップの代表例を示す図である。
【図８】モータの損失マップの代表例を示す図である。
【図９】ユニットの損失マップの代表例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
この発明の第１の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置を図１ないし図５と共に説明する。図１に示すように、このインホイールモータ駆動装置は、車輪を駆動する電動モータ１と、この電動モータ１の回転を減速する減速機２と、この減速機２の入力軸３（減速機入力軸３と称す）と同軸の出力部材４によって回転される車輪用軸受５と、潤滑油供給機構Ｊｋと、制御装置Ｕ１（図４）とを有する。車輪用軸受５と電動モータ１との間に減速機２を介在させ、車輪用軸受５で支持される駆動輪である車輪のハブと、電動モータ１のモータ回転軸６と減速機入力軸３と出力部材４とを同軸心上で連結してある。
【００２０】
減速機２を収納する減速機ハウジング７には、車両における図示外のサスペンションが連結される。なお、この明細書において、インホイールモータ駆動装置を車両に設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。
【００２１】
電動モータ１は、モータハウジング８に固定したモータステータ９と、モータ回転軸６に取り付けたモータロータ１０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ＩＰＭモータ（いわゆる埋込み磁石型同期モータ）である。モータハウジング８には、軸方向に離隔して軸受１１，１２が設けられ、これら軸受１１，１２に、モータ回転軸６が回転自在に支持されている。
【００２２】
モータ回転軸６は、電動モータ１の駆動力を減速機２に伝達するものである。モータ回転軸６の軸方向中間付近部には、径方向外方に延びるフランジ部６ａが設けられ、このフランジ部６ａにロータ固定部材１３が設けられ、ロータ固定部材１３にモータロータ１０が取付けられている。
電動モータ１のモータステータ９には、モータコイル７８の温度を検出する温度センサＳａが設けられている。温度センサＳａとしては、例えば、サーミスタが適用される。この温度センサＳａで検出される温度は、後述するように、電動モータ１の電流を制限する制御に用いられる。
【００２３】
減速機入力軸３は、軸方向一端がモータ回転軸６内に延びて、モータ回転軸６とスプライン嵌合されている。出力部材４のカップ部４ａ内に軸受１４ａが嵌合され、前記カップ部４ａに内ピン２２を介して連結される筒状の連結部材２６内に軸受１４ｂが嵌合されている。減速機入力軸３は、軸受１４ａ，１４ｂ，１１，１２により回転自在に支持されている。減速機ハウジング７内における、減速機入力軸３の外周面には、偏心部１５，１６が設けられる。これら偏心部１５，１６は、偏心運動による遠心力が互いに打ち消されるように１８０°位相をずらして設けられている。
【００２４】
減速機２は、外ピンハウジングＩｈと、減速機入力軸３と、曲線板１７，１８と、複数の外ピン１９と、内ピン２２と、カウンタウェイト２１とを有するサイクロイド減速機である。
図２は、図１のII−II線断面となる減速機部分の断面図である。減速機２は、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１７，１８が、それぞれ軸受８５を介して、各偏心部１５，１６に装着してある。これら各曲線板１７，１８の偏心運動を外周側で案内する複数の外ピン１９を、それぞれ減速機ハウジング７の内側の外ピンハウジングＩｈに設け、カップ部４ａ（図１）に取り付けた複数の内ピン２２を、各曲線板１７，１８の内部に設けられた複数の円形の貫通孔８９に挿入状態に係合させてある。
【００２５】
図３に拡大して示すように、各外ピン１９と各内ピン２２には針状ころ軸受９２，９３が装着される。各外ピン１９は、それぞれ針状ころ軸受９２で両端支持されて各曲線板１７，１８の外周面と転接する。また各内ピン２２は、針状ころ軸受９３の外輪９３ａが、それぞれ各曲線板１７，１８の各貫通孔８９の内周に転接する。したがって、外ピン１９と各曲線板１７，１８の外周との接触抵抗、および各内ピン２２と各貫通孔８９の内周との接触抵抗を低減する。
【００２６】
よって、図１に示すように、各曲線板１７，１８の偏心運動をスムーズに車輪用軸受５の内方部材５ａに回転運動として伝達し得る。すなわちモータ回転軸６が回転すると、このモータ回転軸６と一体回転する減速機入力軸３に設けられた各曲線板１７，１８が偏心運動を行う。このとき外ピン１９が偏心運動する各曲線板１７，１８の外周面と転がり接触するように係合すると共に、各曲線板１７，１８が、内ピン２２と貫通孔８９（図３）との係合によって、各曲線板１７，１８の自転運動のみが出力部材４および内方部材５ａに回転運動として伝達される。モータ回転軸６の回転に対して内方部材５ａの回転は減速されたものとなる。
【００２７】
潤滑油供給機構Ｊｋは、減速機２の潤滑および電動モータ１の冷却の両方に用いられる潤滑油をモータ回転軸６の内部から供給する軸心給油機構である。この潤滑油供給機構Ｊｋは、潤滑油路２９と、供給油路３０と、排出油路３８と、ポンプ２８とを有する。潤滑油路２９は、減速機２における減速機ハウジング７内の潤滑油路２９であり、この潤滑油路２９は潤滑油タンク２９ａを含む。潤滑油タンク２９ａは、減速機ハウジング７の下部に設けられ潤滑油を貯留し、モータハウジング８の下部に連通する。
【００２８】
供給油路３０は、潤滑油タンク２９ａから、電動モータ１および減速機２に潤滑油を供給する。この供給油路３０は、吸込側油路３０ａ、吐出側油路３０ｂ、ハウジング外周側油路３０ｃ、連通路３０ｄ、モータ回転軸油路３０ｅ、および減速機油路３０ｆを含む。吸込側油路３０ａは、潤滑油タンク２９ａ内の吸込口とポンプ２８の吸入口とにわたって連通し、減速機ハウジング７の下部とモータハウジング８の下部とで構成される。吐出側油路３０ｂは、ポンプ２８の吐出口に連通し、モータハウジング８内における径方向外方に略沿って延びる。
【００２９】
ハウジング外周側油路３０ｃは、吐出側油路３０ｂに連通し、モータハウジング８内におけるアウトボード側からインボード側に軸方向に沿って延びる。連通路３０ｄは、モータハウジング８のインボード側端に形成され、この連通路３０ｄの流入口がハウジング外周側油路３０ｃに連通し、この連通路３０ｄの流出口がモータ回転軸油路３０ｅに連通する。
【００３０】
モータ回転軸油路３０ｅは、モータ回転軸６内の軸心に沿って設けられる。連通路３０ｄからモータ回転軸油路３０ｅに導かれた潤滑油の一部は、モータ回転軸６およびフランジ部６ａの半径方向外方に延びる貫通孔を経由して、ロータ固定部材１３内部に形成された半径方向外方に延びる油路を通ることで、モータロータ１０が冷却される。さらに前記油路の油吹出し口から、各コイルエンドの内周面に対し、モータロータ１０の遠心力とポンプ２８の圧力とにより潤滑油を射出することで、コイル７８が冷却される。
【００３１】
減速機油路３０ｆは、減速機２に設けられ、潤滑油を減速機２に供給する。この減速機油路３０ｆは、入力軸油路３６と、オイル供給口３７とを有する。入力軸油路３６は、モータ回転軸油路３０ｅに連通し、減速機入力軸３の内部におけるインボード側端からアウトボード側に軸方向に延びる。オイル供給口３７は、入力軸油路３６のうち偏心部１５，１６が設けられる軸方向位置から、半径方向外方に延びている。
減速機ハウジング７には、減速機２の潤滑に供された潤滑油を潤滑油タンク２９ａに排出する排出油路３８が設けられている。
【００３２】
ポンプ２８は、潤滑油タンク２９ａに貯留された潤滑油を、潤滑油タンク２９ａ内の吸込口から吸込側油路３０ａを経由させて吸い上げて順次、吐出側油路３０ｂ、ハウジング外周側油路３０ｃ、連通路３０ｄを経由してモータ回転軸油路３０ｅおよび減速機油路３０ｆに循環させる。このポンプ２８は、電動モータ１と減速機２との間に同一軸心上に配置され、例えば、出力部材４の回転により回転する図示外のインナーロータと、このインナーロータの回転に伴って従動回転するアウターロータと、ポンプ室と、吸入口と、吐出口（いずれも図示せず）とを有するサイクロイドポンプである。
【００３３】
電動モータ１に駆動される出力部材４の回転により前記インナーロータが回転すると、前記アウターロータは従動回転する。このときインナーロータおよびアウターロータはそれぞれ異なる回転中心を中心として回転することで、前記ポンプ室の容積が連続的に変化する。これにより、潤滑油タンク２９ａに貯留された潤滑油は、吸込口から吸込側油路３０ａを経由して吸い上げられて前記吸入口から流入し、前記吐出口から吐出側油路３０ｂ、ハウジング外周側油路３０ｃ、連通路３０ｄに順次圧送される。
【００３４】
潤滑油は、連通路３０ｄからモータ回転軸油路３０ｅに導かれる。潤滑油の一部は、前述のようにモータロータ１０およびコイル７８を冷却した後、重力によってモータハウジング８の下方に移動し、このモータハウジング８の下部に連通する潤滑油タンク２９ａに流れ込む。
【００３５】
モータ回転軸油路３０ｅから入力軸油路３６を経由してオイル供給口３７に導かれた潤滑油は、このオイル供給口３７の外径側開口端から排出される。この潤滑油には、遠心力とポンプ２８の圧力とが作用することで、潤滑油は減速機２内の各部を潤滑しながら減速機ハウジング７内で半径方向外方に移動する。その後、潤滑油は、重力によって下方に移動し、オイル排出口３８から潤滑油タンク２９ａに貯留される。潤滑油タンク２９ａには、潤滑油の温度を検出する油温センサＳｂが設けられる。油温センサＳｂとしては、例えば、サーミスタが適用される。この油温センサＳｂで検出される温度は、後述するように、電動モータ１の電流を制限する制御に用いられる。
【００３６】
制御系について説明する。
図４は、このインホイールモータ駆動装置の制御系のブロック図である。
前記制御装置Ｕ１は、自動車全般の制御を行う電気制御ユニットであるＥＣＵ４３と、このＥＣＵ４３に指令に従って走行用の電動モータ１の制御を行うインバータ装置４４とを有する。インバータ装置４４は、各電動モータ１に対して設けられたパワー回路部４５と、このパワー回路部４５を制御するモータコントロール部４６とを有する。モータコントロール部４６は、このモータコントロール部４６が持つインホイールモータ駆動装置に関する各検出値や制御値等の各情報をＥＣＵ４３に出力する機能を有する。
【００３７】
パワー回路部４５は、バッテリ４７の直流電力を電動モータ１の駆動に用いる３相の交流電力に変換するインバータ４５ａと、このインバータ４５ａを制御するＰＷＭドライバ４５ｂとを有する。インバータ４５ａは、複数の半導体スイッチング素子（図示せず）で構成され、ＰＷＭドライバ４５ｂは、入力された電流指令をパルス幅変調し、前記各半導体スイッチング素子にオンオフ指令を与える。
【００３８】
モータコントロール部４６は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、および電子回路により構成され、その基本となる制御部としてモータ駆動制御部４８を有している。モータ駆動制御部４８は、上位制御手段であるＥＣＵ４３から与えられるトルク指令等による加速・減速指令に従い、電流指令に変換して、ＰＷＭドライバ４５ｂに電流指令を与える手段である。モータ駆動制御部４８は、インバータ４５ａから電動モータ１に流すモータ電流を電流検出手段３５から得て、電流フィードバック制御を行う。また、モータ駆動制御部４８は、電動モータ１のモータロータの回転角を角度センサ４９から得て、ベクトル制御を行う。
【００３９】
前記モータコントロール部４６に、モータ出力制限手段９５、異常報告手段４１、および記憶手段５０を設けている。モータ出力制限手段９５は、油温センサＳｂで検出される温度（「油温」と称す）、およびモータコイルの温度（「コイル温度」と称す）を検出する温度センサＳａで検出されるコイル温度のいずれか一方または両方が、それぞれ定められた閾値を超えたとき、電動モータ１の電流を制限する。このモータ出力制限手段９５は判定部３９と制御部４０とを有する。
【００４０】
判定部３９は、油温およびコイル温度が、それぞれ定められた閾値を超えたか否かを常時に判定する。油温の閾値は、実験やシミュレーションにより、例えば、油温とその潤滑油の粘度との関係、および、潤滑油の粘度と電動モータ１の回転抵抗との関係等に基づき定められる。コイル温度の閾値は、実験やシミュレーションにより、例えば、モータコイルに絶縁を生じさせる、コイル温度および時間の関係に基づいて適宜に求められる。
【００４１】
各閾値は、それぞれ記憶手段５０に書換え可能に記憶される。またこの例では、油温センサＳｂおよび温度センサＳａの各閾値は、それぞれ第１の閾値と、この第１の閾値よりも大きい第２の閾値とを含む。
検出される油温およびコイル温度のいずれか一方が、それぞれ定められた閾値を超えたと判定されると、制御部４０は、電動モータ１の電流を低減するように、モータ駆動制御部４８を介してパワー回路部４５に指令する。
【００４２】
図５は、コイル温度の閾値とモータ入力との関係を示す図である。なお図示しないが、油温の閾値とモータ入力との関係も図５と同様の関係を有する。図４も参照しつつ説明する。制御部４０は、いずれかの閾値における第１の閾値を超えたとき、電動モータ１への出力制限を開始する。具体的には、制御部４０は、いずれかの閾値における第１の閾値を超えたとき、温度に対して定められた一定の割合（一定の傾き）で電動モータ１に入力するトルク指令値を減少させるように、モータ駆動制御部４８を介してパワー回路部４５に指令する。
【００４３】
制御部４０は、いずれかの閾値における第２の閾値を超えたとき、電動モータ１の電流を零にするように、モータ駆動制御部４８を介してパワー回路部４５に指令する。また制御部４０は、第１および第２の閾値を超えた後、一定時間後に第１の閾値を下回ったとき、電動モータ１への出力制限を解除する。
【００４４】
図４に示すように、異常報告手段４１は、判定部３９によりいずれかの閾値における第１の閾値を超えたと判定したときに、ＥＣＵ４３に異常発生情報を出力する。ＥＣＵ４３に設けられた異常表示手段４２は、異常報告手段４１から出力された異常発生情報を受けて、例えば、車両のコンソールパネル等の表示装置２７に、異常を知らせる表示を行わせる。
【００４５】
作用効果について説明する。
モータ出力制限手段９５における判定部３９は、検出される油温およびコイル温度のいずれか一方または両方が、それぞれ定められた閾値を超えたか否かを判定する。前記閾値を超えたとの判定で、制御部４０は、電動モータ１に入力するトルク指令値を減少させるように、モータ駆動制御部４８を介してパワー回路部４５に指令する。
インホイールモータ駆動装置の損失による発熱は、低速高トルク領域においては、モータに起因した銅損が大部分を占めるため、油温センサＳｂで潤滑油の温度を検出するだけでは、コイル温度に対する油温の応答遅れが生じるおそれがあるが、温度センサＳａで検出したコイル温度を用いて電動モータ１の電流を制限するため、コイル温度に対する温度の応答遅れを解消し、精密な異常検知を行うことができる。
高速低トルク領域においては、モータの鉄損および減速機損失が大部分を占めるため、温度センサＳａでコイル温度を検出するだけでは、そのセンサ出力が、減速機を冷却する潤滑油の温度上昇に対して応答遅れを生じ、減速機温度が上昇するおそれがあるが、油温センサＳｂで検出した油温を用いて電動モータ１の電流を制限するため、潤滑油温度に対する応答遅れを解消し、減速機２に異常が生じることを防止することができる。
このように電動モータ１の電流を制限することにより、電動モータ１のコイル温度の上昇を抑えて電動モータ１に過負荷が生じることを防止できると共に、潤滑油の温度上昇を抑えて減速機２に異常が生じることを未然に防止することができる。したがって、電動モータ１の出力範囲のうち低速高トルク領域から高速低トルク領域にわたる全域で精度良く異常検知を行うことができる。
【００４６】
モータ出力制限手段９５は、いずれかの閾値における第１の閾値を超えたとき、電動モータ１への出力制限を開始し、第２の閾値を越えたとき、電動モータ１への電流を零にする。このように電動モータ１への出力制限を段階的に行うことで、運転者のアクセル操作に対して、運転者に急激な違和感を感じさせることなく、車両をスムースに操作することができる。またモータ出力制限手段９５は、第１の閾値を越えたとき、トルク指令値を一定の割合で減少させることで、アクセル操作に対するトルク指令値が急峻に変化することを防ぐことができる。
【００４７】
他の実施形態について説明する。
以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００４８】
図６に示すように、電動モータ１と車輪用軸受５と減速機２とを含むインホイールモータユニットの外部に、ポンプ２８を設け、このポンプ２８をこのインホイールモータ駆動装置とは別の駆動源により駆動しても良い。この場合、減速機ハウジング７の潤滑油タンクを省略でき、またモータハウジング８に設けるべき油路の低減を図れる。これにより、装置本体のコンパクト化を図れる。したがって、インホイールモータ駆動装置を種々の車両に搭載でき汎用性を高めることができる。
【００４９】
モータ出力制限手段は、第１の閾値を超えたとき、現在のモータ電流に対して定められた割合（例えば、９０％）でモータ電流を制限しても良いし、定められた値低下させても良い。
モータ出力制限手段は、第１の閾値を超えたとき、一定の傾きでモータ電流を低下させ、第２の閾値を越えたとき、前記一定の傾きよりも急峻な傾きでモータ電流を低下させるようにしても良い。なおモータ電流の傾きは、直線状でなく例えば二次曲線等を描くような傾きでも良い。
【００５０】
減速機の潤滑油路のうち、潤滑油タンク以外の潤滑油路に油温センサを設けても良い。
この実施形態では、サイクロイド式の減速機を採用した例を示したが、これに限ることなく、遊星減速機、２軸並行減速機、その他の減速機を適用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１…電動モータ
２…減速機
５…車輪用軸受
２８…ポンプ
２９…潤滑油路
３０…供給油路
３８…排出油路
９５…モータ出力制限手段
Ｊｋ…潤滑油供給機構
Ｕ１…制御装置
Ｓａ…温度センサ
Ｓｂ…油温センサ
【図１】
2018046742.tif 000003
【図２】
2018046742.tif 000004
【図３】
2018046742.tif 000005
【図４】
2018046742.tif 000006
【図５】
2018046742.tif 000007
【図６】
2018046742.tif 000008
【図７】
2018046742.tif 000009
【図８】
2018046742.tif 000010
【図９】
2018046742.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月25日(2018.1.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を駆動する電動モータと、前記車輪を回転支持する車輪用軸受と、前記電動モータの回転を減速して前記車輪用軸受に伝達する減速機と、この減速機に潤滑油を供給する潤滑油供給機構と、前記電動モータを制御する制御装置とを備えたインホイールモータ駆動装置において、
前記潤滑油供給機構は、前記減速機に潤滑油を供給する供給油路と、前記減速機に潤滑油を供給するポンプとを有し、
前記減速機の潤滑油路に、潤滑油の温度を検出する油温センサを備え、前記電動モータのステータに、モータコイルの温度を検出する温度センサを備え、
前記制御装置は、低速高トルク領域においては前記温度センサで検出したコイル温度がこのコイル温度に対して定められた閾値を超えたときに、高速低トルク領域においては前記油温センサで検出した油温がこの油温に対して定められた閾値を超えたときに、それぞれ前記電動モータの電流を制限するモータ出力制限手段を有することを特徴とするインホイールモータ駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載のインホイールモータ駆動装置において、前記油温センサおよび前記温度センサの前記各閾値は、それぞれ第１の閾値と、この第１の閾値よりも大きい第２の閾値とを含み、
前記モータ出力制限手段は、いずれかの閾値における第１の閾値を超えたとき、前記電動モータへの出力制限を開始し、第２の閾値を超えたとき、前記電動モータの電流を零にするインホイールモータ駆動装置。
【請求項３】
請求項２記載のインホイールモータ駆動装置において、前記モータ出力制限手段は、前記第１の閾値を超えたとき、温度に対して定められた一定の割合で前記電動モータに入力するトルク指令値を減少させるインホイールモータ駆動装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３記載のインホイールモータ駆動装置において、前記モータ出力制限手段は、第１および第２の閾値を超えた後、一定時間後に第１の閾値を下回ったとき、前記電動モータへの出力制限を解除するインホイールモータ駆動装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のインホイールモータ駆動装置において、前記ポンプが、前記電動モータと前記減速機との間に同一軸心上に配置されるインホイールモータ駆動装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のインホイールモータ駆動装置において、前記電動モータと前記車輪用軸受と前記減速機とを含むインホイールモータユニットの外部に、前記ポンプが設けられるインホイールモータ駆動装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
この発明のインホイールモータ駆動装置は、車輪を駆動する電動モータ１と、前記車輪を回転支持する車輪用軸受５と、前記電動モータ１の回転を減速して前記車輪用軸受５に伝達する減速機２と、この減速機２に潤滑油を供給する潤滑油供給機構Ｊｋと、前記電動モータ１を制御する制御装置Ｕ１とを備えたインホイールモータ駆動装置において、
前記潤滑油供給機構Ｊｋは、前記減速機２に潤滑油を供給する供給油路３０と、前記減速機２に潤滑油を供給するポンプ２８とを有し、
前記減速機２の潤滑油路２９に、潤滑油の温度を検出する油温センサＳｂを備え、前記電動モータ１のステータ９に、モータコイル７８の温度を検出する温度センサＳａを備え、
前記制御装置Ｕ１は、、低速高トルク領域においては前記温度センサＳａで検出したコイル温度がこのコイル温度に対して定められた閾値を超えたときに、高速低トルク領域においては前記油温センサＳｂで検出した油温がこの油温に対して定められた閾値を超えたとき、前記電動モータ１の電流を制限するモータ出力制限手段９５を有することを特徴とする。
前記各「定められた閾値」は、例えば、実験やシミュレーション等により定められる。
前記電動モータの電流を制限するとは、電動モータの電流を「零」にすることも含む。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
この発明のインホイールモータ駆動装置は、車輪を駆動する電動モータと、前記車輪を回転支持する車輪用軸受と、前記電動モータの回転を減速して前記車輪用軸受に伝達する減速機と、この減速機に潤滑油を供給する潤滑油供給機構と、前記電動モータを制御する制御装置とを備えたインホイールモータ駆動装置において、
前記潤滑油供給機構は、前記減速機に潤滑油を供給する供給油路と、前記減速機に潤滑油を供給するポンプとを有し、前記減速機の潤滑油路に、潤滑油の温度を検出する油温センサを備え、前記電動モータのステータに、モータコイルの温度を検出する温度センサを備え、前記制御装置は、低速高トルク領域においては前記温度センサで検出したコイル温度がこのコイル温度に対して定められた閾値を超えたときに、高速低トルク領域においては前記油温センサで検出した油温がこの油温に対して定められた閾値を超えたときに、それぞれ前記電動モータの電流を制限するモータ出力制限手段を有するため、インホイールモータ駆動装置において、潤滑油の温度と、モータコイルの温度を同時に検出し、モータの出力範囲の全域で精度良く異常検知を行うことができる。