(57)【要約】【課題】トルクセンサに関する設計上の自由度及び検出精度を向上することが可能なモータユニット及び車両を提供する。【解決手段】モータユニット８０は、中空部３２０を有する出力シャフト２０４を備える駆動モータ２４と、中空部３２０内に配置されたトルクセンサ５０と、冷却機構５２とを有する。冷却機構５２は、中空部３２０内に冷媒流路５０４の一部が配置されて駆動モータ２４及びトルクセンサ５０を冷却する。車両１０は、モータユニット８０を備えることができる。駆動モータ２４は、例えば、車両１０の走行駆動力を生成する走行モータとすることができる。【選択図】図３
2019170005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空部を有する出力シャフトを備える駆動モータと、
前記中空部内に配置されたトルクセンサと、
前記中空部内に冷媒流路の一部が配置されて前記駆動モータ及び前記トルクセンサを冷却する冷却機構と
を有することを特徴とするモータユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のモータユニットにおいて、
前記冷却機構は、前記駆動モータのステータ側部品に固定されると共に前記出力シャフトの内部に配置されて冷媒を流す配管を備え、
前記トルクセンサは、
前記出力シャフトの内周面に配置された複数の磁歪層と、
前記配管に配置された複数のコイルと
を有する磁歪式トルクセンサである
ことを特徴とするモータユニット。
【請求項３】
請求項２に記載のモータユニットにおいて、
前記配管には、前記駆動モータの軸方向において、前記複数の磁歪層の間に前記冷媒を供給する貫通孔が形成されている
ことを特徴とするモータユニット。
【請求項４】
請求項２に記載のモータユニットにおいて、
前記出力シャフトは、前記駆動モータのロータに固定されたロータシャフトと、前記ロータシャフトから突出する突出シャフトとを備え、
前記磁歪層は、前記突出シャフトの内周面に形成され、
前記配管には、前記駆動モータの軸方向において、前記駆動モータのロータに重なる第１貫通孔と、前記複数の磁歪層に重なる第２貫通孔とが形成されており、
前記ロータシャフトの内周面よりも前記突出シャフトの方が前記配管に近い
ことを特徴とするモータユニット。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータユニットを備える車両であって、
前記駆動モータは、前記車両の走行駆動力を生成する走行モータ、又は前記車両の内燃機関の駆動力により発電するジェネレータである
ことを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルクセンサを備えるモータユニット及び前記モータユニットを備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、ステアリングシャフトの径方向及び軸方向に小型化された車両用操舵装置を提供することを目的としている（［０００５］、要約）。当該目的を達成するため、特許文献１（要約、図１及び図２）において、電動パワーステアリング装置に備えられた電動モータ１４は、円筒状のロータコア３０を有している。ロータコア３０は、入力軸７及び出力軸８と同軸に配置されており、その径方向Ｙ１内方には、両軸７、８を取り囲む環状の収容空間Ｓ１が形成されている。
【０００３】
操舵部材に入力された操舵トルクを検出するためのトルクセンサ１２は、両軸７、８と同軸に配置されており、収容空間Ｓ１内に収容されている。また、ロータコア３０は、電磁的なノイズの通過を阻止する鉄等の電磁シールド部材によって形成されている。収容空間Ｓ１内に配置されたトルクセンサ１２は、ロータコア３０の周囲で発生した電磁ノイズの影響を受けることなく安定した動作を行うことができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０１７５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、特許文献１（要約、図１及び図２）では、径方向Ｙ１内方には、入力軸７及び出力軸８を取り囲む環状の収容空間Ｓ１が形成される。また、収容空間Ｓ１内に収容されたトルクセンサ１２は、両軸７、８と同軸に（すなわち、両軸７、８の外周側に）配置される。しかしながら、トルクセンサ１２の配置には改善の余地がある。
【０００６】
例えば、トルクセンサ１２を入力軸７又は出力軸８の外周側に配置する場合、トルクセンサ１２の取付け位置を確保するために、軸方向について設計上の制約を受けることとなる。また、特許文献１では、検出精度を保つためのトルクセンサの冷却については検討されていない。
【０００７】
本発明は上記のような課題を考慮してなされたものであり、トルクセンサに関する設計上の自由度及び検出精度を向上することが可能なモータユニット及び車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るモータユニットは、
中空部を有する出力シャフトを備える駆動モータと、
前記中空部内に配置されたトルクセンサと、
前記中空部内に冷媒流路の一部が配置されて前記駆動モータ及び前記トルクセンサを冷却する冷却機構と
を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、出力シャフトの中空部内にトルクセンサが配置される。そのため、出力シャフトの外側にトルクセンサを配置する場合と比較して、出力シャフトと係合する別シャフトとの連結部を、軸方向において駆動モータ又はトルクセンサに近付け易くなる等、出力シャフトの外周を利用し易くなる。従って、軸方向における駆動モータ又はこれを含むモータユニットの設計自由度を向上することが可能となる。
【００１０】
また、トルクセンサが出力シャフトの中空部内に配置されるため、トルクセンサは、駆動モータの周辺に配置される部品と接触し難くなる。従って、トルクセンサを当該部品との接触から保護し易くなる。
【００１１】
さらに、冷媒流路の一部が中空部内に配置された冷却機構により、駆動モータ及びトルクセンサが冷却される。そのため、駆動モータと共にトルクセンサを冷却することで、トルクセンサの温度変動を抑制することが可能となる。従って、トルクセンサの検出精度を向上することができる。
【００１２】
前記冷却機構は、前記駆動モータのステータ側部品に固定されると共に前記出力シャフトの内部に配置されて冷媒を流す配管を備えてもよい。また、前記トルクセンサは、前記出力シャフトの内周面に配置された複数の磁歪層と、前記配管に配置された複数のコイルとを有する磁歪式トルクセンサとしてもよい。これにより、冷媒用の配管を、トルクセンサのコイルの支持に兼用することが可能となる。
【００１３】
前記配管には、前記駆動モータの軸方向において、前記複数の磁歪層の間に前記冷媒を供給する貫通孔が形成されてもよい。これにより、配管の貫通孔から放出された冷媒は、駆動モータの軸方向において、複数の磁歪層の間に供給される。そのため、複数の磁歪層に対する冷媒供給の偏りを抑制することが可能となる。従って、磁歪層の温度ずれに起因する検出精度の低下を抑制することが可能となる。
【００１４】
前記出力シャフトは、前記駆動モータのロータに固定されたロータシャフトと、前記ロータシャフトから突出する突出シャフトとを備えてもよい。また、前記磁歪層は、前記突出シャフトの内周面に形成されてもよい。さらに、前記配管には、前記駆動モータの軸方向において、前記駆動モータのロータに重なる第１貫通孔と、前記複数の磁歪層に重なる第２貫通孔とが形成されてもよい。さらにまた、前記ロータシャフトの内周面よりも前記突出シャフトの方が前記配管に近く配置されてもよい。これにより、配管の第１貫通孔からロータシャフトの内周面に供給された冷媒がトルクセンサに到達し難い場合であっても、第２貫通孔からトルクセンサに冷媒を供給することで、トルクセンサの冷却効率を向上することが可能となる。
【００１５】
本発明に係る車両は、前記モータユニットを備えるものであって、
前記駆動モータは、前記車両の走行駆動力を生成する走行モータ、又は前記車両の内燃機関の駆動力により発電するジェネレータである
ことを特徴とする。
【００１６】
これにより、駆動モータのロータからの出力トルク（駆動時）又はロータへの入力トルク（回生時）を直接的に検出することで、出力トルク又は入力トルクを高精度に検出することが可能となる。従って、車両の走行駆動力又はジェネレータによる発電電力を高精度に制御することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、トルクセンサに関する設計上の自由度及び検出精度を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両の概略構成図である。
【図２】前記実施形態の駆動系の機械的な連結関係を簡略的に示す図である。
【図３】前記実施形態に係るモータユニットの第２回転電機及びトルクセンサ並びにこれらの周辺を示す断面図である。
【図４】図３の部分拡大図である。
【図５】変形例に係るモータユニットの第２回転電機及びトルクセンサ並びにこれらの周辺を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
Ａ．本実施形態
＜Ａ−１．本実施形態の構成＞
［Ａ−１−１．全体構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る車両１０の概略構成図である。車両１０は、いわゆるハイブリッド車両である。図１に示すように、車両１０は、エンジン２０と、第１回転電機２２と、第２回転電機２４と、エンジンクラッチ２６と、車輪２８と、高電圧バッテリ３０と、車速センサ３２と、ＳＯＣセンサ３４と、ＡＰ操作量センサ３６と、ＢＰ操作量センサ３８と、回転速度センサ４０ａ、４０ｂと、トルクセンサ５０と、冷却機構５２と、電子制御装置５４（以下「ＥＣＵ５４」という。）とを有する。
【００２０】
以下では、エンジン２０、第１回転電機２２、第２回転電機２４及びエンジンクラッチ２６をまとめて駆動系６０という。また、エンジン２０と車輪２８を結ぶ動力伝達経路を第１伝達経路７０という。第１伝達経路７０は、エンジン２０が発生したトルクＴｅｎｇを車輪２８に伝達する。さらに、第１伝達経路７０のうちエンジンクラッチ２６よりもエンジン２０側の第１分岐点７４と第１回転電機２２とを結ぶ動力伝達経路を第２伝達経路７２という。さらにまた、第１伝達経路７０のうちエンジンクラッチ２６よりも車輪２８側の第２分岐点７８と第２回転電機２４とを結ぶ動力伝達経路を第３伝達経路７６という。加えて、第２回転電機２４、トルクセンサ５０及び冷却機構５２をまとめてモータユニット８０ともいう。
【００２１】
図２は、本実施形態の駆動系６０の機械的な連結関係を簡略的に示す図である。図２に示すように、駆動系６０には、エンジンシャフト２００と、ジェネレータシャフト２０２と、モータシャフト２０４と、カウンタシャフト２０６と、車輪出力シャフト２０８とが含まれる。エンジン２０は、クランクシャフト２１０、ドライブプレート２１２及びダンパ２１４を介してエンジンシャフト２００に接続される。エンジンシャフト２００には、エンジンクラッチ２６、第１エンジンシャフトギア２２０及び第２エンジンシャフトギア２２２が配置される。
【００２２】
ジェネレータシャフト２０２は、エンジンシャフト２００の第１エンジンシャフトギア２２０と係合するジェネレータシャフトギア２３０を有する。モータシャフト２０４は、カウンタシャフト２０６の第２カウンタシャフトギア２６２と係合するモータシャフトギア２５０を有する。カウンタシャフト２０６は、第１カウンタシャフトギア２６０と、第２カウンタシャフトギア２６２と、第３カウンタシャフトギア２６４とを有する。
【００２３】
第１カウンタシャフトギア２６０は、エンジンシャフト２００の第２エンジンシャフトギア２２２と係合する。第２カウンタシャフトギア２６２は、モータシャフト２０４のモータシャフトギア２５０と係合する。第３カウンタシャフトギア２６４は、車輪出力シャフト２０８の出力シャフトギア２７０と係合する。車輪出力シャフト２０８には図示しないデファレンシャル装置が設けられる。各シャフト２００、２０２、２０４、２０６、２０８は、トルクを車輪２８に伝達するトルク伝達シャフトである。
【００２４】
エンジンクラッチ２６が非接続状態でエンジン２０が作動すると、エンジントルクＴｅｎｇによりジェネレータ２２が発電する。エンジンクラッチ２６が接続状態でエンジン２０が作動すると、エンジンシャフト２００、カウンタシャフト２０６及び車輪出力シャフト２０８を介してエンジントルクＴｅｎｇが車輪２８に伝達される。エンジンクラッチ２６が接続状態である場合、ジェネレータ２２は、エンジントルクＴｅｎｇにより発電してもよいし、ジェネレータ２２自身が車両駆動用のトルクＴｇｅｎを発生させてもよい。
【００２５】
エンジンクラッチ２６が非接続状態で走行モータ２４が作動すると、モータシャフト２０４、カウンタシャフト２０６及び車輪出力シャフト２０８を介してモータトルクＴｔｒｃが車輪２８に伝達される。車両１０の減速時には、反対の経路で回生トルクＴｒｅｇがモータ２４に入力されてモータ２４が回生する。また、エンジンクラッチ２６が接続状態でエンジン２０及び走行モータ２４が作動すると、エンジントルクＴｅｎｇ及びモータトルクＴｔｒｃが車輪２８に伝達される。
【００２６】
駆動系６０の構成は、図２の構成に限らない。例えば特開２０１７−１００５９０号公報と同様の構成を駆動系６０としてもよい（例えば特開２０１７−１００５９０号公報の図２参照）。
【００２７】
［Ａ−１−２．エンジン２０］
エンジン２０（回転駆動源）は、車両１０の走行用の第１駆動源としてエンジントルクＴｅｎｇ（動力Ｆｅｎｇ）を生成して車輪２８（駆動輪）側に供給する。また、エンジン２０は、エンジントルクＴｅｎｇにより第１回転電機２２を作動させて電力を発生させる。以下では、エンジン２０に関連するパラメータに「ＥＮＧ」又は「ｅｎｇ」を付す。また、図１等では、エンジン２０を「ＥＮＧ」で示す。
【００２８】
［Ａ−１−３．第１回転電機２２］
第１回転電機２２（回転駆動源）は、３相交流ブラシレス式であり、エンジントルクＴｅｎｇ（駆動力）により発電するジェネレータとして機能する。第１回転電機２２が発電した電力Ｐｇｅｎは、図示しない第１インバータを介して高電圧バッテリ３０（以下「バッテリ３０」ともいう。）又は第２回転電機２４若しくは図示しない電動補機類に供給される。第１回転電機２２は、埋込磁石型同期モータ(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor：ＩＰＭＳＭ)である。第１回転電機２２は、図示しないステータ及びロータを有する。
【００２９】
以下では、第１回転電機２２をジェネレータ２２とも呼ぶ。第１回転電機２２は、ジェネレータとしての機能に加え又はこれに代えて、走行モータ（traction motor）として機能させてもよい。以下では、ジェネレータ２２に関連するパラメータに「ＧＥＮ」又は「ｇｅｎ」を付す。また、図１等では、ジェネレータ２２を「ＧＥＮ」で示す。ジェネレータ２２は、エンジン２０のスタータモータとして利用することができる。
【００３０】
［Ａ−１−４．第２回転電機２４］
図３は、本実施形態に係るモータユニット８０の第２回転電機２４及びトルクセンサ５０並びにこれらの周辺を示す断面図である。図４は、図３の部分拡大図である。第２回転電機２４（回転駆動源）は、３相交流ブラシレス式であり、車両１０の走行用の第２駆動源としてモータトルクＴｔｒｃ（走行駆動力）を生成して車輪２８（駆動輪）側に供給する。すなわち、第２回転電機２４は、高電圧バッテリ３０からの電力Ｐｂａｔ及びジェネレータ２２からの電力Ｐｇｅｎの一方又は両方により駆動する走行モータとして機能する。また、第２回転電機２４は、車両１０の制動時に回生を行い、図示しない第２インバータを介して回生電力Ｐｒｅｇをバッテリ３０に供給する。回生電力Ｐｒｅｇは、図示しない電動補機類に供給されてもよい。ジェネレータ２２と同様、第２回転電機２４は、埋込磁石型同期モータ(ＩＰＭＳＭ)である。
【００３１】
以下では、第２回転電機２４をモータ２４、走行モータ２４又はＴＲＣモータ２４とも呼ぶ。第２回転電機２４は、走行モータとしての機能に加え又はこれに代えて、ジェネレータとして機能させてもよい。以下では、走行モータ２４に関連するパラメータに「ＴＲＣ」又は「ｔｒｃ」を付す。また、図１等では、走行モータ２４を「ＴＲＣ」で示す。
【００３２】
図３に示すように、走行モータ２４は、モータシャフト２０４に加え、ロータ３００と、ステータ３０２とを有する。ロータ３００は、回転軸Ａｘを中心として回転する。モータシャフト２０４（以下「出力シャフト２０４」又は「モータ出力シャフト２０４」ともいう。）は、ロータ３００内に配置されるロータシャフト３１０と、ロータシャフト３１０に結合される突出シャフト３１２とを含む。本実施形態では、突出シャフト３１２は、ロータシャフト３１０に圧入される。出力シャフト２０４は中空状である。換言すると、出力シャフト２０４は中空部３２０を有する。本実施形態では、出力シャフト２０４の中空部３２０内にトルクセンサ５０と冷却機構５２の配管５１０が配置される。
【００３３】
また、モータ出力シャフト２０４は、磁性体で構成される。磁性体は、例えば、炭素鋼、合金鋼（クロム鋼、クロムモリブデン鋼等）である。モータ出力シャフト２０４は、ベアリング３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃ、３３０ｄにより回転可能に支持される。
【００３４】
［Ａ−１−５．エンジンクラッチ２６］
図１に示すように、エンジンクラッチ２６（第１切替装置）は、第１伝達経路７０上に配置され、エンジン２０と車輪２８との接続状態及び非接続状態を、ＥＣＵ５４からの指令に基づいて切り替える。
【００３５】
［Ａ−１−６．高電圧バッテリ３０］
高電圧バッテリ３０は、複数のバッテリセルを含み高電圧（数百ボルト）を出力可能な蓄電装置（エネルギストレージ）であり、例えば、リチウムイオン２次電池、ニッケル水素２次電池、全固体電池等を利用することができる。バッテリ３０の代わりに又はこれに加えて、キャパシタ等の蓄電装置を用いることも可能である。
【００３６】
［Ａ−１−７．各種センサ］
車速センサ３２は、車両１０の車速Ｖ［ｋｍ／ｈ］を検出してＥＣＵ５４に送信する。ＳＯＣセンサ３４は、図示しない電流センサ等により構成され、バッテリ３０の残量（ＳＯＣ：State of Charge）を検出してＥＣＵ５４に送信する。
【００３７】
ＡＰ操作量センサ３６は、図示しないアクセルペダルの原位置からの踏込み量（ＡＰ操作量θａｐ）［ｄｅｇ］又は［％］を検出し、ＥＣＵ５４に送信する。ＢＰ操作量センサ３８は、図示しないアクセルペダルの原位置からの踏込み量（ＢＰ操作量θｂｐ）［ｄｅｇ］又は［％］を検出し、ＥＣＵ５４に送信する。
【００３８】
回転速度センサ４０ａは、ジェネレータ２２の単位時間当たりの回転数としての回転速度Ｎｇｅｎ［ｒｐｍ］を検出してＥＣＵ５４に送信する。回転速度センサ４０ｂは、走行モータ２４の単位時間当たりの回転数としての回転速度Ｎｔｒｃ［ｒｐｍ］を検出してＥＣＵ５４に送信する。
【００３９】
トルクセンサ５０は、第３伝達経路７６上において走行モータ２４と第２分岐点７８の間に設けられてトルクＴｄｅｔ（以下「検出トルクＴｄｅｔ」ともいう。）を検出する。図３及び図４に示すように、トルクセンサ５０は、複数の磁歪層３５０ａ、３５０ｂと、複数のコイル３５２ａ、３５２ｂとを有する。トルクセンサ５０の詳細については、図３及び図４を参照して後述する。
【００４０】
［Ａ−１−８．冷却機構５２］
冷却機構５２は、モータ２４を内側から冷却する。図１に示すように、冷却機構５２は、冷媒を循環させるポンプ５００と、冷媒を冷却するラジエータ５０２と、冷媒流路５０４とを有する。冷媒流路５０４は、冷媒を循環させる流路である。冷却機構５２は、冷媒流路５０４の一部として、図３及び図４に示す配管５１０（支持棒）を有する。配管５１０は、モータ出力シャフト２０４と同軸にモータ出力シャフト２０４の中空部３２０の内部に配置されて冷媒を流す。より具体的には、配管５１０は、モータ出力シャフト２０４内を貫通し、両端がモータハウジング５２０（外部部品）に固定される。なお、配管５１０がモータ出力シャフト２０４内を通過するのを補助する図示しない案内棒を設けてもよい。本実施形態において、配管５１０を流れる冷媒は、図３及び図４の左側から右側に向かって流れる。或いは、図３及び図４の右側から左側に向かって冷媒を流してもよい。
【００４１】
図４に示すように、配管５１０には、モータ２４用の第１貫通孔５６０と、トルクセンサ５０用の第２貫通孔５６２とが設けられる。第１貫通孔５６０は、モータ２４の軸方向において、ロータ３００及びステータ３０２と重なる位置に配置される。従って、第１貫通孔５６０から放出された冷媒は、ロータ３００及びステータ３０２を冷却する。
【００４２】
第２貫通孔５６２は、モータ２４の軸方向において、トルクセンサ５０と重なる位置に配置される。従って、第２貫通孔５６２から放出された冷媒は、トルクセンサ５０を冷却する。特に本実施形態の第２貫通孔５６２は、図４に示すように、モータ２４の軸方向において、複数の磁歪層３５０ａ、３５０ｂの間に配置される。これにより、複数の磁歪層３５０ａ、３５０ｂの間に冷媒を供給する。図３では、第１貫通孔５６０及び第２貫通孔５６２の図示が省略されていることに留意されたい。
【００４３】
本実施形態の配管５１０は非磁性体で構成される。ここでの非磁性体としては、例えば、ステンレス、アルミニウム又はエンジニアリングプラスチックを用いることができる。
【００４４】
［Ａ−１−９．ＥＣＵ５４］
ＥＣＵ５４は、駆動系６０全体を制御する制御装置（又は制御回路）であり、図１に示すように、入出力部９０と、演算部９２と、記憶部９４とを有する。入出力部９０は、信号線９６（通信線）を介して車両１０の各部との信号の入出力を行う。入出力部９０は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する図示しないＡ／Ｄ変換回路を備える。
【００４５】
演算部９２は、中央演算装置（ＣＰＵ）を含み、記憶部９４に記憶されているプログラムを実行することにより動作する。演算部９２が実行する機能の一部は、ロジックＩＣ（Integrated Circuit）を用いて実現することもできる。前記プログラムは、図示しない無線通信装置（携帯電話機、スマートフォン等）を介して外部から供給されてもよい。演算部９２は、前記プログラムの一部をハードウェア（回路部品）で構成することもできる。
【００４６】
図１に示すように、演算部９２は、駆動方式制御部１００と、エンジン制御部１０２と、ジェネレータ制御部１０４と、走行モータ制御部１０６と、クラッチ制御部１０８と、冷却制御部１１０とを有する。
【００４７】
駆動方式制御部１００は、車両１０の駆動方式を制御する。ここでの駆動方式には、エンジン２０を用いる駆動方式、走行モータ２４を用いる駆動方式並びにエンジン２０及び走行モータ２４を用いる駆動方式が含まれる。この際、ジェネレータ２２による発電又は走行モータ２４による回生（発電）も併せて制御される。
【００４８】
エンジン制御部１０２（以下「ＥＮＧ制御部１０２」ともいう。）は、駆動方式制御部１００からの指令に基づいてエンジン２０を制御する。ジェネレータ制御部１０４（以下「ＧＥＮ制御部１０４」ともいう。）は、駆動方式制御部１００からの指令に基づいてジェネレータ２２を制御する。走行モータ制御部１０６（以下「ＴＲＣ制御部１０６」ともいう。）は、駆動方式制御部１００からの指令に基づいて走行モータ２４を制御する。クラッチ制御部１０８は、駆動方式制御部１００からの指令に基づいてエンジンクラッチ２６を制御する。冷却制御部１１０は、図示しない温度センサで検出された走行モータ２４の温度等に基づいてポンプ５００を制御する。
【００４９】
記憶部９４は、演算部９２が用いるプログラム及びデータを記憶するものであり、ランダム・アクセス・メモリ（以下「ＲＡＭ」という。）を備える。ＲＡＭとしては、レジスタ等の揮発性メモリと、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリとを用いることができる。また、記憶部９４は、ＲＡＭに加え、リード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）を有してもよい。
【００５０】
［Ａ−１−１０．トルクセンサ５０の詳細］
上記のように、トルクセンサ５０は、第３伝達経路７６上において走行モータ２４と第２分岐点７８の間に設けられてトルクＴｄｅｔ（検出トルクＴｄｅｔ）を検出する。換言すると、トルクセンサ５０は、モータ出力シャフト２０４とカウンタシャフト２０６との連結部３６０（図２及び図３）とロータ３００との間に配置されてトルクＴｄｅｔを検出する。さらに、図３及び図４に示すように、トルクセンサ５０は、例えば、モータ出力シャフト２０４の中空部３２０内に配置された磁歪式トルクセンサである。以下では、トルクセンサ５０、モータ出力シャフト２０４（シャフト）及び配管５１０をまとめてセンサユニット６００ともいう。
【００５１】
具体的には、トルクセンサ５０は、複数の磁歪層３５０ａ、３５０ｂと、複数のコイル３５２ａ、３５２ｂと、配線３５４とを有する。磁歪層３５０ａ、３５０ｂ（磁歪膜）は、モータ出力シャフト２０４の内周面に配置される。磁歪層３５０ａ、３５０ｂは、メッキにより形成される。或いは、磁歪層３５０ａ、３５０ｂは、ナーリング加工による溝、接着剤により貼り付けた磁歪金属フィルム、又は圧入された環状磁歪金属部材で構成されてもよい。
【００５２】
コイル３５２ａ、３５２ｂは、配管５１０（支持棒）に配置される。トルクセンサ５０の磁歪層３５０ａ、３５０ｂ及びコイル３５２ａ、３５２ｂは、モータ２４の軸方向において、ベアリング３３０ｃと重なる位置に配置される（図３及び図４）。磁歪層３５０ａ、３５０ｂ及びコイル３５２ａ、３５２ｂの具体的な構成は、例えば特開２００９−２６４８１２号公報に記載された構成を適用することが可能である。なお、単一の磁歪層及び単一のコイルのみでトルクセンサ５０を構成することも可能である。
【００５３】
配線３５４は、一端がコイル３５２ａ、３５２ｂに接続されてコイル３５２ａ、３５２ｂの検出結果をＥＣＵ５４に出力する。本実施形態の配線３５４は、モータ２４から離間する方向に、より具体的にはモータ２４と反対側（図３中の右側）に引き回される。配線３５４は、図１の信号線９６の一部を構成する。
【００５４】
磁歪層３５０ａ、３５０ｂをメッキで形成する場合、例えば、以下のように形成することができる。すなわち、モータ出力シャフト２０４の内周面に、例えばニッケル鉄メッキのような正の磁歪定数を示す磁歪材を所定の膜厚（例えば３０ミクロン以下）で２ヶ所形成する。その際、出力シャフト２０４に所定のトルクを加えた状態で高周波加熱により加熱した後、室温に戻し、トルクを取り去ることによりそれぞれ逆方向の磁気異方性を磁歪層３５０ａ、３５０ｂに付与する。これにより、磁歪層３５０ａ、３５０ｂにモータトルクＴｔｒｃ（捩りトルク）が印加されていない場合でも、常に引っ張り応力がかかり、引っ張りの歪みが加わっているため、逆磁歪特性でのヒステリシスが小さくなる。
【００５５】
コイル３５２ａ、３５２ｂはそれぞれ励磁コイルと検出コイルとを含む。励磁コイルは、配線３５４を介して図示しない励磁電圧供給源に接続されている。また、検出コイルは、磁歪層３５０ａ、３５０ｂに対して所定の微少間隔を空けて配置される。
【００５６】
モータ出力シャフト２０４にモータトルクＴｔｒｃ（捩りトルク）が作用すると、磁歪層３５０ａ、３５０ｂにもモータトルクＴｔｒｃが作用し、モータトルクＴｔｒｃに応じて磁歪層３５０ａ、３５０ｂに逆磁歪効果が生じる。そのため、励磁電圧供給源から励磁コイルに高周波の交流電圧（励磁電圧）を印加したとき、モータトルクＴｔｒｃに基づく磁歪層３５０ａ、３５０ｂの逆磁歪効果による磁界の変化を検出コイルによりインピーダンス又は誘導電圧の変化として検出することができる。このとき、モータトルクＴｔｒｃ（捩りトルク）以外にも常に引っ張り応力が磁歪層３５０ａ、３５０ｂに印加された状態となっている。そのため、ヒステリシスが小さい特性が得られ、このインピーダンス又は誘導電圧の変化から出力シャフト２０４に加えられたモータトルクＴｔｒｃを検出することができる。
【００５７】
コイル３５２ａの検出コイルでは、モータトルクＴｔｒｃが負から正になるにつれてインピーダンス又は誘導電圧が増加する。モータトルクＴｔｒｃが正の特定値Ｔ１のときインピーダンス又は誘導電圧がピーク値Ｐ１０をとり、モータトルクＴｔｒｃが特定値Ｔ１を超えると減少する。また、逆にモータトルクＴｔｒｃが大きい状態から、モータトルクＴｔｒｃを減少させていき、モータトルクＴｔｒｃがゼロになったときも引っ張り応力がかかっている。そのため、磁歪層３５０ａの磁化状態は安定しており、モータトルクＴｔｒｃに対する磁気特性の変化も安定している。従って、ヒステリシスは小さくなる。
【００５８】
また、コイル３５２ｂの検出コイルは、モータトルクＴｔｒｃが正から負になるにつれてインピーダンス又は誘導電圧は増加する。モータトルクＴｔｒｃが負の特定値−Ｔ１のときインピーダンス又は誘導電圧がピーク値Ｐ１０をとり、さらにモータトルクＴｔｒｃを負の方向に増加すると減少する。また、モータトルクＴｔｒｃが小さい状態（すなわち負の方向で増加した状態）から、モータトルクＴｔｒｃを減少させるとき、磁歪層３５０ｂ内の磁区の方向は変化する。そのとき、モータトルクＴｔｒｃがゼロになっても引っ張り応力がかかっている。そのため、磁歪層３５０ｂの磁化状態は安定しており、モータトルクＴｔｒｃに対する磁気特性の変化も安定している。従って、ヒステリシスは少なくなる。
【００５９】
コイル３５２ａ、３５２ｂの検出コイルで得られる、モータトルクＴｔｒｃとインピーダンス（又は誘導電圧）との特性（トルク−インピーダンス特性）は、ヒステリシスの小さな、略凸形状を示す。また、上記のように、磁歪層３５０ａ、３５０ｂにそれぞれ逆方向となる磁気異方性を付与している。そのため、コイル３５２ａ、３５２ｂの検出コイルそれぞれのトルク−インピーダンス特性は、モータトルクＴｔｒｃがゼロの軸に対して略線対称となる。
【００６０】
次に、トルクセンサ５０の製造方法について説明する。モータ出力シャフト２０４に磁歪層３５０ａ、３５０ｂ（メッキによる磁歪膜）を形成した後、出力シャフト２０４に所定の捩りトルクを加えた状態で熱処理を行い、磁歪層３５０ａ、３５０ｂに所定方向の磁気異方性をつける。このときの熱処理は高周波加熱によって所定時間加熱する。また、磁歪層３５０ａ、３５０ｂは、主成分が鉄ニッケルからなることが好ましい。
【００６１】
トルクセンサ５０の製造方法では、磁歪膜形成工程と、トルク印加高周波加熱工程と、トルク解放工程と、コイル配置工程とを含む。磁歪膜形成工程では、出力シャフト２０４にメッキで磁歪層３５０ａ、３５０ｂ（磁歪膜）を設ける。
【００６２】
トルク印加高周波加熱工程では、出力シャフト２０４に所定の捩りトルクを加えた状態で高周波加熱によって所定時間加熱する。具体的には、磁歪層３５０ａ、３５０ｂを形成した出力シャフト２０４に所定の捩りトルクを加えた状態で、磁歪層３５０ａ、３５０ｂの周囲を作業用第１コイル及び作業用第２コイルで囲む。そして、これらの作業用コイルに高周波の電流を流し、磁歪層３５０ａ、３５０ｂを加熱する。
【００６３】
トルク解放工程では、捩りトルクを解放することによって磁歪膜に磁気異方性を設ける。具体的には、トルク印加高周波加熱工程で加熱された磁歪層３５０ａ、３５０ｂを自然冷却した後に、捩りトルクを取り除く。これにより、磁歪層３５０ａ、３５０ｂに磁気異方性が付与される。
【００６４】
コイル配置工程では、磁歪層３５０ａ、３５０ｂの周囲に磁歪特性の変化を検出する多重巻きのコイル３５２ａ、３５２ｂ（励磁コイル及び検出コイル）を配置する。以上の工程により、磁歪式のトルクセンサ５０が形成される。
【００６５】
トルク印加高周波加熱工程については、さらなる詳細を以下で説明する。出力シャフト２０４の材質は、例えばクロムモリブデン鋼鋼材（ＪＩＳ−Ｇ−４１０５、記号：ＳＣＭ）である。磁歪層３５０ａ、３５０ｂ（磁歪膜）は、出力シャフト２０４の外周面にメッキしたＮｉ−Ｆｅ系の合金膜である。この合金膜の厚みは好ましくは３０ミクロン程度である。
【００６６】
磁歪層３５０ａ（磁歪膜）を熱処理する際は、出力シャフト２０４に特定方向（第１方向）に第１所定トルクを加えながら作業用第１コイル（誘導子）に高周波（例えば５００ｋＨｚ〜２ＭＨｚ）の電流を所定時間（例えば１〜１０秒）の間流すことで磁歪層３５０ａを加熱する。また、磁歪層３５０ｂ（磁歪膜）を熱処理する際は、出力シャフト２０４に第１方向とは反対方向（第２方向）に、第１所定トルクと同じ大きさの第２所定トルクを加えながら作業用第２コイル（誘導子）に前記高周波の電流を前記所定時間の間流すことで磁歪層３５０ｂを加熱する。
【００６７】
なお、磁歪式トルクセンサの検出原理、基本構成及び製造方法は、例えば、特開２００４−３４０７４４号公報に記載のものを用いてもよい。
【００６８】
＜Ａ−２．走行モード＞
本実施形態では、ＭＯＴ走行モードと、ハイブリッド走行モードと、ＥＮＧ走行モードと、回生モードとを用いる。ＭＯＴ走行モードは、主として高電圧バッテリ３０の電力により、走行モータ２４が車両１０を駆動するモードである。ハイブリッド走行モードは、エンジン２０のトルクＴｅｎｇによりジェネレータ２２で発電をしつつ、その発電された電力を用いて走行モータ２４が車両１０を駆動するモードである。ＥＮＧ走行モードは、エンジン２０を主たる駆動源として走行するモードである。
【００６９】
ＭＯＴ走行モード、ハイブリッド走行モード及びＥＮＧ走行モードは、主として、車速Ｖ及び車両１０の走行駆動力Ｆｄに応じて選択される。各モードの選択は、例えば、特開２０１７−１００５９０号公報に記載の基準で行うことができる。ＭＯＴ走行モードの場合、例えば、低速・中速走行時、低速加速時に用いられる。また、ハイブリッド走行モードは、例えば、中速加速時、高速急加速時に用いられる。
【００７０】
＜Ａ−３．本実施形態の効果＞
本実施形態によれば、走行モータ２４（駆動モータ）の出力シャフト２０４の中空部３２０内にトルクセンサ５０が配置される（図３及び図４）。そのため、出力シャフト２０４の外側にトルクセンサ５０を配置する場合と比較して、出力シャフト２０４と係合するカウンタシャフト２０６（別シャフト）の連結部３６０を、出力シャフト２０４の方向において走行モータ２４又はトルクセンサ５０に近付け易くなる等、出力シャフト２０４の外周を利用し易くなる。従って、軸方向における走行モータ２４又はこれを含むモータユニット８０の設計自由度を向上することが可能となる。
【００７１】
また、トルクセンサ５０が出力シャフト２０４の中空部３２０内に配置されるため、トルクセンサ５０は、モータ２４の周辺に配置される部品（例えばカウンタシャフト２０６）と接触し難くなる。従って、トルクセンサ５０を当該部品との接触から保護し易くなる。
【００７２】
さらに、冷媒流路５０４の一部としての配管５１０が中空部３２０内に配置された冷却機構５２により、走行モータ２４及びトルクセンサ５０が冷却される（図３及び図４）。そのため、走行モータ２４と共にトルクセンサ５０を冷却することで、トルクセンサ５０の温度変動を抑制することが可能となる。従って、トルクセンサ５０の検出精度を向上することができる。
【００７３】
本実施形態において、冷却機構５２は、走行モータ２４（駆動モータ）のモータハウジング５２０（ステータ側部品）に固定されると共にモータ出力シャフト２０４の内部に配置されて冷媒を流す配管５１０を備える（図３及び図４）。また、トルクセンサ５０は、出力シャフト２０４の内周面に配置された複数の磁歪層３５０ａ、３５０ｂと、配管５１０に配置された複数のコイル３５２ａ、３５２ｂとを有する磁歪式トルクセンサである（図３及び図４）。これにより、冷媒用の配管５１０を、トルクセンサ５０のコイル３５２ａ、３５２ｂの支持に兼用することが可能となる。
【００７４】
本実施形態において、配管５１０には、走行モータ２４（駆動モータ）の軸方向において、複数の磁歪層３５０ａ、３５０ｂの間に冷媒を供給する第２貫通孔５６２（貫通孔）が形成されている（図４）。これにより、配管５１０の第２貫通孔５６２から放出された冷媒は、走行モータ２４の軸方向において、複数の磁歪層３５０ａ、３５０ｂの間に供給される。そのため、複数の磁歪層３５０ａ、３５０ｂに対する冷媒供給の偏りを抑制することが可能となる。従って、磁歪層３５０ａ、３５０ｂの温度ずれに起因する検出精度の低下を抑制することが可能となる。
【００７５】
本実施形態において、配管５１０には、走行モータ２４（駆動モータ）の軸方向において、ロータ３００に重なる第１貫通孔５６０と、複数の磁歪層３５０ａ、３５０ｂに重なる第２貫通孔５６２とが形成される（図４）。また、モータ出力シャフト２０４は、ロータ３００に固定されたロータシャフト３１０と、ロータシャフト３１０から突出する突出シャフト３１２とを備える。さらに、磁歪層３５０ａ、３５０ｂが形成される突出シャフト３１２の内周面の方が、ロータシャフト３１０の内周面よりも配管５１０（又は回転軸Ａｘ）に近い（図３）。換言すると、図３では、突出シャフト３１２の内周面と、ロータシャフト３１０の内周面とは階段状になっている。
【００７６】
そのため、ロータシャフト３１０に放出された冷媒は、磁歪層３５０ａ、３５０ｂに到達し難い。そこで、配管５１０の第２貫通孔５６２から突出シャフト３１２の内周面に直接冷媒を供給することで、磁歪層３５０ａ、３５０ｂの冷却効率を向上することが可能となる。
【００７７】
本実施形態において、車両１０は、モータユニット８０を備える（図１）。また、モータ２４（駆動モータ）は、車両１０の走行駆動力を生成する走行モータ２４である（図１及び図２）。これにより、走行モータ２４のロータ３００からのモータトルクＴｔｒｃ（駆動時）又はロータ３００への回生トルクＴｒｅｇ（発電時）を直接的に検出することで、モータトルクＴｔｒｃ（出力トルク）又は回生トルクＴｒｅｇ（入力トルク）を高精度に検出することが可能となる。従って、車両１０の走行駆動力を高精度に制御することができる。
【００７８】
Ｂ．変形例
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
【００７９】
＜Ｂ−１．適用対象＞
上記実施形態の車両１０は、エンジン２０、ジェネレータ２２及び走行モータ２４を有した（図１）。しかしながら、例えば、モータ出力シャフト２０４の中空部３２０内にトルクセンサ５０を配置させる観点からすれば、これに限らない。例えば、車両１０は、特開２０１７−１００５９０号公報の図１０に示すように、エンジン２０と１つの回転電機を有する構成としてもよい。或いは、車両１０は、エンジン２０と３つの回転電機を有する構成とすることも可能である。或いは、車両１０は、エンジン２０を有さない電動車両としてもよい。左右の車輪２８（駆動輪）それぞれに回転電機（駆動モータ）を設ける場合、これらの回転電機は、インホイールモータとして構成してもよい。或いは、特許文献１のような操舵装置に本発明を適用してもよい。
【００８０】
＜Ｂ−２．回転電機＞
上記実施形態の第１回転電機２２及び第２回転電機２４は、いずれも３相交流ブラシレス式とした。しかしながら、例えば、モータ出力シャフト２０４の中空部３２０内にトルクセンサ５０を配置させる観点からすれば、これに限らない。第１回転電機２２及び第２回転電機２４は、直流式又はブラシ式としてもよい。
【００８１】
上記実施形態の第１回転電機２２及び第２回転電機２４は、いずれも埋込磁石型同期モータ(ＩＰＭＳＭ)とした。しかしながら、例えば、モータ出力シャフト２０４の中空部３２０内にトルクセンサ５０を配置させる観点からすれば、これに限らない。第１回転電機２２及び第２回転電機２４は、その他の方式の回転電機としてもよい。その他の方式としては、例えば、表面磁石型同期モータ（ＳＰＭＳＭ）、誘導モータ（ＩＭ）、スイッチドリラクタンスモータ（ＳＲＭ）又は同期リラクタンスモータ（ＳｙｎＲＭ）を用いることができる。
【００８２】
＜Ｂ−３．トルクセンサ５０＞
上記実施形態では、トルクセンサ５０を磁歪式とした。しかしながら、例えば、モータ出力シャフト２０４の中空部３２０内にトルクセンサ５０を配置させる観点からすれば、これに限らない。例えば、トルクセンサ５０は、その他の検出方式とすることが可能である。
【００８３】
上記実施形態において、モータ出力シャフト２０４のうち突出シャフト３１２に対応する位置にトルクセンサ５０を設けた（図３及び図４）。換言すると、上記実施形態では、走行モータ２４の軸方向において、トルクセンサ５０は、ロータ３００とずれた位置に配置された。しかしながら、例えば、出力シャフト２０４の中空部３２０内にトルクセンサ５０を設ける観点からすれば、これに限らない。
【００８４】
図５は、変形例に係るモータユニット８０ａの第２回転電機２４及びトルクセンサ５０並びにこれらの周辺を示す断面図である。モータユニット８０ａにおいて、トルクセンサ５０は、走行モータ２４（駆動モータ）の軸方向において、ロータ３００と重なる位置に配置される。これにより、トルクセンサ５０は、ロータ３００からのモータトルクＴｔｒｃ（駆動時）又はロータ３００への回生トルクＴｒｅｇ（発電時）を直接的に検出することで、モータトルクＴｔｒｃ（出力トルク）又は回生トルクＴｒｅｇ（入力トルク）を高精度に検出することが可能となる。
【００８５】
上記実施形態では、モータ出力シャフト２０４にトルクセンサ５０を配置した（図３）。しかしながら、例えば、走行モータ２４と車輪２８を結ぶトルク伝達経路（図１の第３伝達経路７６全体と第１伝達経路７０の一部）におけるトルクを検出する観点からすれば、これに限らない。
【００８６】
例えば、カウンタシャフト２０６又は出力シャフト２０４に中空部を設け、この中空部内にトルクセンサ５０を設けてもよい。或いは、駆動モータ（又は回転電機）の出力シャフトの中空部内にトルクセンサ５０を配置させる観点からすれば、ジェネレータシャフト２０２に中空部を設け、この中空部内にトルクセンサ５０を設けてもよい。或いは、回転駆動源の出力シャフトの中空部内にトルクセンサ５０を配置させる観点からすれば、エンジンシャフト２００に中空部を設け、この中空部内にトルクセンサ５０を配置してもよい。トルクセンサ５０の配置を上記のように変更する場合、配管５１０の位置も合わせて変更してもよい。或いは、トルクセンサ５０が中空部内に配置されて、シャフトにかかる捩りトルクをシャフトの内側から検出する観点からすれば、トルクセンサ５０（又はセンサユニット６００）は、車両１０以外の用途で用いることも可能である。
【００８７】
＜Ｂ−４．配管５１０（支持棒）＞
上記実施形態では、配管５１０をモータハウジング５２０に固定支持させた（図３）。しかしながら、例えば、配管５１０（又は支持棒）を支持する観点からすれば、これに限らず、モータハウジング５２０以外の外部部品（ロータ３００側ではなくステータ３０２側の部品、換言すると、ロータ３００の回転によっては回転しない部品）に支持させてもよい。
【００８８】
上記実施形態では、配管５１０の両側をモータハウジング５２０に固定支持させた（図３）。しかしながら、例えば、モータ出力シャフト２０４の中空部３２０内にトルクセンサ５０を配置させる観点からすれば、これに限らない。例えば、配管５１０の一端をモータ出力シャフト２０４内に配置し、その後の冷媒流路５０４を出力シャフト２０４等により構成する場合、配管５１０を片持ち梁式にモータハウジング５２０で支持してもよい。
【００８９】
上記実施形態では、冷却機構５２の配管５１０を、トルクセンサ５０のコイル３５２ａ、３５２ｂの支持部材（支持棒）とした（図３及び図４）。しかしながら、例えば、モータ出力シャフト２０４の中空部３２０内にトルクセンサ５０を配置させる観点からすれば、これに限らない。例えば、配管５１０とは異なる支持棒を設けて、コイル３５２ａ、３５２ｂを支持させてもよい。
【００９０】
上記実施形態では、モータシャフト２０４と冷却機構５２（配管５１０）とを別々に設けた（図３）。しかしながら、例えば、走行モータ２４を冷却する観点からすれば、これに限らない。例えば、モータシャフト２０４の中空部３２０を冷媒流路５０４として用いることも可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１０…車両                            ２０…エンジン（内燃機関）
２２…ジェネレータ（駆動モータ）      ２４…走行モータ（駆動モータ）
５０…トルクセンサ                    ５２…冷却機構
８０、８０ａ…モータユニット
２０４…モータシャフト（出力シャフト）
３００…ロータ                        ３１０…ロータシャフト
３１２…突出シャフト                  ３２０…中空部
３５０ａ、３５０ｂ…磁歪層            ３５２ａ、３５２ｂ…コイル
５０４…冷媒流路                      ５１０…配管
５２０…モータハウジング（ステータ側部品）
５６０…第１貫通孔                    ５６２…第２貫通孔（貫通孔）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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