(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機が減速機を介してドライブシャフトに連結された電動車両において、
前記回転電機のロータシャフトから前記ドライブシャフトまでのいずれかの回転軸の近傍に配置され、前記電動車両が搭載する無線装置を使用する場合に前記回転軸に接触し前記無線装置を使用しない場合に前記回転軸から離れるブラシを含むアース機構と、
前記無線装置を使用している使用時間を積算して前記ブラシの交換時期を推定する摩耗検出装置と、
を備えることを特徴とする電動車両。
【請求項２】
前記摩耗検出装置は、前記使用時間と、当該使用時間中における前記回転軸の回転速度とに基づいて前記交換時期を推定する
ことを特徴とする請求項１に記載された電動車両。
【請求項３】
前記摩耗検出装置は、前記使用時間中の微小時間における前記回転軸の回転速度に基づいて前記微小時間における微小摩耗量を算出し、前記微小摩耗量を積算することで前記使用時間中の摩耗量を算出し、前記摩耗量を前記無線装置の使用開始から累積計算することで前記交換時期を推定する
ことを特徴とする請求項２に記載された電動車両。
【請求項４】
前記アース機構は、
前記回転軸に向かって移動可能に設けられたブラシと、
前記ブラシの移動方向に沿って配置され前記ブラシに弾性部材を介して連結されたアクチュエータと、
前記無線装置の電源スイッチを前記アクチュエータに接続し、前記電源スイッチがＯＮの間は前記回転軸に前記ブラシを接触させる方向に前記アクチュエータを駆動し、前記電源スイッチがＯＦＦの間は前記回転軸から前記ブラシを離間させる方向に前記アクチュエータを駆動させる回路と、を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載された電動車両。
【請求項５】
前記ブラシが前記回転軸に接触している使用時間中の任意の時刻の微小時間Ｔ(ｎ)、当該微小時間における前記回転軸の回転速度Ｖ(ｎ)、当該微小時間における前記ブラシが前記回転軸に接触している部分の面圧Ｐ(ｎ)、実験から得られる前記回転軸に対する前記ブラシの比摩耗量Ｋとすると、前記微小時間における微小摩耗量Ｗ(ｎ)は、
Ｗ(ｎ)＝Ｋ・Ｐ(ｎ)・Ｖ(ｎ)・Ｔ(ｎ)
の関係を有し、前記微小摩耗量Ｗ(ｎ)を前記使用時間中に積算することで前記使用時間中の摩耗量を算出し、前記摩耗量を前記無線装置の使用開始から累積計算することによって前記ブラシの現在の摩耗量を基に前記ブラシの交換時期を推定する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載された電動車両。
【請求項６】
前記ブラシが前記回転軸に接触している使用時間中の任意の時刻の微小時間Ｔ(ｎ)、当該微小時間における前記回転軸の回転速度Ｖ(ｎ)、前記微小時間における微小摩耗量Ｗ(ｎ)、任意の時刻までの前記ブラシの累積摩耗量ΣＷ(ｎ−１)、前記弾性部材によって前記ブラシが前記回転軸に押し当てられる最初の力Ｆ、前記弾性部材のバネ定数ｋ、前記ブラシが前記回転軸に接触する面積Ｓ、実験から得られる前記回転軸に対する前記ブラシの比摩耗量Ｋ、とすると、前記ブラシの現在の摩耗量Ｗは、
Ｗ＝Ｗ(ｎ)＋ΣＷ(ｎ−１)
このとき、Ｗ(ｎ)＝Ｋ・[(Ｆ−ｋΣＷ(ｎ−１))／Ｓ]・Ｖ(ｎ)・Ｔ(ｎ)
の関係を有し、前記摩耗量Ｗを算出することで、前記ブラシの前記交換時期を推定する
ことを特徴とする請求項４に記載された電動車両。
【請求項７】
推定された前記ブラシの前記交換時期を超える前に運転者に対して注意を喚起する報知装置を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載された電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機が連結された駆動系をアースする構造を備える電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車に搭載されるモータ（回転電機）は、駆動するために電力が供給される、または、バッテリを充電するために回転力が加えられる。このとき、コイルに電流が流れることによって回転軸が誘起され、ノイズ（いわゆるラジオノイズ）が発生することが知られている。特許文献１では、このノイズを除去するために、接地された摺接部材をモータの回転軸に接触させている。この摺接部材は、グラファイト、二硫化モリブデンなどの固体潤滑剤を含む焼結金属、耐摩耗性金属などから構成された導電性部材とし、回転軸の端部の外周面に摺接するように配置され、もしくは、回転軸の端面に接するように配置され、スプリングで押し当てられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２４４１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電動車両の駆動用モータとして適用される回転電機は、インバータなどのスイッチング素子で駆動されるブラシレスモータであり、摺接部材となるブラシを設けないことによって回転抵抗が軽減され、ブラシに関するメンテナンスを不要にすることを利点としている。しかしながら、特許文献１のようにアースとなる摺接部材（ブラシ）を常に回転軸に押し当てるようにすると、たとえ耐摩耗性金属であっても摩耗する。そのため、摺接部材を定期的に交換するなどのメンテナンスの必要性が生じてしまう。
【０００５】
また、回転電機から発生するノイズが特に気になる状況は、例えばラジオ放送を受信するなど、限られた状況である。電動車両としてモータで駆動されるようになったことにより、停車中さらには走行中であっても室内の騒音が大きく軽減されている。その結果、ラジオの音質に影響するノイズが目立つようになった。
【０００６】
ノイズを除去するためにアースに用いられる摺接部材（ブラシ）が経年的に摩耗することは避けられない。ブラシを回転軸に押し当ててアースを取る場合、ラジオ受信装置を使用するときのみブラシを回転軸に接触させることで、不要なブラシの摩耗を抑制し、ブラシの耐用年数を延ばすことも考えられる。しかし、そのようにすると、ブラシの摩耗の進行は、ブラシを回転軸に接触させる時間によって異なるだけでなく、モータの回転速度や回転軸にブラシを押し付ける力などによって異なってくる。その結果、車両ごとにブラシを交換すべき時期が大きく異なってしまい、全く予想がつかなくなってしまう。したがって、ブラシの交換すべきタイミングを的確に分かるようにしたい。
【０００７】
そこで、本発明は、所定の条件において回転電機から発生するノイズを除去するアース機構を備えるとともにこのアース機構のアース部材が経年的に摩耗する量を推定することでアース部材を交換するタイミングを精度よく予測できる電動車両を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明の一実施形態による電動車両は、回転電機が減速機を介してドライブシャフトに連結された電動車両であって、アース機構と摩耗検出装置とを備える。アース機構は、回転電機のロータシャフトからドライブシャフトまでのいずれかの回転軸の近傍に配置され、電動車両が搭載する無線装置を使用する場合に回転軸に接触し無線装置を使用しない場合に回転軸から離れるブラシを含む。摩耗検出装置は、無線装置を使用している使用時間を積算してブラシの交換時期を推定する。
【０００９】
このとき、摩耗検出装置は、使用時間と、この使用時間中における回転軸の回転速度とに基づいてブラシの交換時期を推定する。さらに、摩耗検出装置は、使用時間中の微小時間における回転軸の回転速度に基づいてこの微小時間における微小摩耗量を算出し、微小摩耗量を積算することで使用時間中の摩耗量を算出し、摩耗量を無線装置の使用開始から累積計算することでブラシの交換時期を推定してもよい。
【００１０】
アース機構は、ブラシとアクチュエータと回路とを備える。ブラシは、回転軸に向かって移動可能に設けられる。アクチュエータは、ブラシの移動方向に沿って配置され、ブラシに弾性部材を介して連結される。回路は、無線装置の電源スイッチをアクチュエータに接続し、電源スイッチがＯＮの間は回転軸にブラシを接触させる方向にアクチュエータを駆動し、電源スイッチがＯＦＦの間は回転軸からブラシを離間させる方向にアクチュエータを駆動させる。
【００１１】
また、ブラシが回転軸に接触している使用時間中の任意の時刻の微小時間をＴ(ｎ)、当該微小時間における回転軸の回転速度Ｖ(ｎ)、当該微小時間におけるブラシが回転軸に接触している部分の面圧Ｐ(ｎ)、実験から得られる回転軸に対するブラシの比摩耗量をＫとすると、微小時間における微小摩耗量Ｗ(ｎ)は、Ｗ(ｎ)＝Ｋ・Ｐ(ｎ)・Ｖ(ｎ)・Ｔ(ｎ)の関係を有し、微小摩耗量Ｗ(ｎ)を使用時間中に積算することで摩耗量を算出し、この摩耗量を無線装置の使用開始から累積計算することによってブラシの現在の摩耗状態を推定する。
【００１２】
または、アース機構が上述のブラシとアクチュエータと回路とを備える場合、ブラシが回転軸に接触している使用時間中の任意の時刻の微小時間Ｔ(ｎ)、当該微小時間における回転軸の回転速度Ｖ(ｎ)、微小時間における微小摩耗量Ｗ(ｎ)、任意の時刻までのブラシの累積摩耗量ΣＷ(ｎ−１)、弾性部材によってブラシが回転軸に押し当てられる最初の力Ｆ、弾性部材のバネ定数ｋ、ブラシが回転軸に接触する面積Ｓ、実験から得られる回転軸に対するブラシの比摩耗量Ｋ、とすると、ブラシの摩耗量Ｗは、  
Ｗ＝Ｗ(ｎ)＋ΣＷ(ｎ−１)
このとき、Ｗ(ｎ)＝Ｋ・[(Ｆ−ｋΣＷ(ｎ−１))／Ｓ]・Ｖ(ｎ)・Ｔ(ｎ)
の関係を有し、摩耗量Ｗを算出することで、ブラシの交換時期を推定する。
【００１３】
さらに、推定されたブラシの交換時期を超える前に運転者に対して注意を喚起する報知装置を備えるとよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る電動車両によれば、回転電機のロータシャフトからドライブシャフトまでのいずれかの回転軸に対し、電動車両に搭載された無線装置を使用する間は接触し無線装置を使用しない間は離間するアース機構を備えるので、無線装置の信号に対して回転電機から発生するノイズが加わることを抑制することができる。また、摩耗検出装置によって、無線装置が使用されている使用時間を積算してブラシの交換時期を推定するので、ブラシが摩耗してしまう前に、確実に交換することができる。
【００１５】
摩耗検出装置が使用時間とこの使用時間中における回転軸の回転速度とに基づいてブラシの交換時期を推定する発明の電動車両、または、摩耗検出装置が使用時間中の微小時間における回転軸の回転速度に基づいてこの微小時間における微小摩耗量を算出し、微小摩耗量を積算することで使用時間中の摩耗量を算出し、摩耗量を無線装置の使用開始から累積計算することでブラシの交換時期を推定する発明の電動車両によれば、より正確にブラシの摩耗状況が分かるので、ブラシの交換を適切に行える。
【００１６】
アース機構がブラシとアクチュエータと回路とを備える発明の電動車両によれば、無線装置の電源スイッチがＯＮの間はアクチュエータを駆動してブラシを回転軸に接触させ、無線装置の電源スイッチがＯＦＦの間はアクチュエータを駆動してブラシを回転軸から離間させるので、無線装置を使用するときに確実に回転電機の回転軸がアースされる。したがって、回転電機から発生するノイズが無線装置の信号に加わることを防止できる。また、摩耗検出装置は、無線装置の電源スイッチの状態を検出することで、ブラシが回転軸に接している時間を正確に計測することも可能であり、ブラシの交換時期を正確に把握しやすい。
【００１７】
任意の時刻の微小時間Ｔ(ｎ)、回転速度Ｖ(ｎ)、面圧Ｐ(ｎ)、比摩耗量Ｋとするとき当該微小時間における微小摩耗量をＷ(ｎ)とするとＷ(ｎ)＝Ｋ・Ｐ(ｎ)・Ｖ(ｎ)・Ｔ(ｎ)の関係を有し、無線装置の使用開始からの微小摩耗量Ｗ(ｎ)を累積計算することでブラシの現在の摩耗状態を推定する発明の電動車両によれば、ブラシの交換時期を予測することができる。
【００１８】
さらに、任意の時刻までのブラシの累積磨耗量ΣＷ(ｎ−１)、弾性部材によってブラシが回転軸に押し当てられる最初の力Ｆ、バネ定数ｋ、ブラシが回転軸に接触する面積Ｓとするとき、ブラシの現在の摩耗量Ｗは、Ｗ＝Ｗ(ｎ)＋ΣＷ(ｎ＋１)、このときＷ(ｎ)＝Ｋ・[(Ｆ−ｋΣＷ(ｎ−１))／Ｓ]・Ｖ(ｎ)・Ｔ(ｎ)の関係を有し、摩耗量Ｗを算出することで、ブラシの交換時期を推定する発明の電動車両によれば、回転軸に対するブラシの押し付け力が当該微小時間Ｔ(ｎ)の直前までの累積摩耗量ΣＷ(ｎ−１)に基づいているので、実際の摩耗量に対して推定値の方が大きく、ブラシの交換時期は安全側に見積もられる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の電動車両を示す模式図。
【図２】図１の回転電機からドライブシャフトまでのギア機構を示す模式図。
【図３】図２の回転電機のロータシャフトに取り付けられたアース機構の模式図。
【図４】図３のアース機構のブラシがロータシャフトから離間した状態の模式図。
【図５】図３のアース機構のブラシがロータシャフトに接触した状態の模式図。
【図６】図１の摩耗検出装置によってブラシの摩耗量を推定するフローチャート。
【図７】本発明に係る第２の実施形態の電動車両のアース機構の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係る第１の実施形態の電動車両１について、図１から図６を参照して説明する。図１に示す電動車両１は、内燃機関２と回転電機３の両方を搭載する、いわゆるハイブリッド車両である。本実施形態の場合、前輪１０１及び後輪１０２のそれぞれのドライブシャフト４に対して回転電機３を備えている。回転電機３とドライブシャフト４の間には、減速機５が組み込まれている。前輪１０１のドライブシャフト４に連結される回転電機３は、クラッチ６を介して内燃機関２に接続される。
【００２１】
以下、本発明の実施形態を説明する便宜上、電動車両１の進行方向を基準に「前」、「後ろ」及び「車幅方向」を定義する。また、電動車両１の運転席から見て右側を「右」、左側を「左」と呼ぶことも有る。また、車両によっては減速機の代わりに変速機であってもよい。
【００２２】
電動車両１は、図１及び図２に示すように、回転電機３が減速機５を介してドライブシャフト４に連結された電動車両であって、回転電機３のロータシャフト３１からドライブシャフト４までのいずれかの回転軸に配置されてこの回転軸に接触させるブラシ７０を有したアース機構７と、ブラシ７０の交換時期を推定する摩耗検出装置９とを備える。図１に示すようにアース機構７は、前輪１０１の駆動系及び後輪１０２の駆動系のそれぞれに設けられる。本実施形態の場合、前輪１０１用及び後輪１０２用の回転電機３のロータシャフト３１の端部３１１にそれぞれアース機構７が配置されている。
【００２３】
この電動車両１は、無線装置８を搭載しており、回転電機３のロータシャフト３１に発生するノイズをアース機構７によって除去することで、無線装置８の通信波にノイズが入らないようにしている。アース機構７はロータシャフト３１をアースするために、ロータシャフト３１に導電部材のブラシ７０を接触させる。このとき、ブラシ７０が経年的に摩耗していくので、この電動車両１は、ブラシの交換時期を推定する摩耗検出装置９を備える。この摩耗検出装置９は、各アース機構７及び回転電機３と、無線装置８とに少なくとも接続され、各アース機構７のブラシ７０の摩耗状態を監視する。摩耗検出装置９は、電動車両１のＥＣＵや、回転電機３を制御するインバータなどに組み込まれていてもよい。
【００２４】
図２は、後輪１０２のドライブシャフト４に接続された回転電機３及び減速機５とともにアース機構７を拡大して示す。前輪１０１のドライブシャフト４に接続される回転電機３、減速機５及びアース機構７は、内燃機関２に接続されるクラッチ６が加わるなどいくつかの違いを除いて図２に示した構成とほぼ同じであるので、以下、図２に示す後輪１０２側の機構を用いて説明する。図２に示すように、回転電機３のロータシャフト３１は、減速機５の複数のギア５１を介してドライブシャフト４に連結されている。回転電機３のロータシャフト３１、減速機５のギア５１が取り付けられたギアシャフト５２、及びドライブシャフト４は、本発明における回転軸に含まれる。図２に示す減速機５のギア５１及びギアシャフト５２の組み合わせは、本発明を実施するための一例であって、既存の様々な減速機の機構に置き換えてもよい。
【００２５】
また、内燃機関２に連結されて発電に寄与するジェネレータを回転電機３とは別に備えていてもよい。その際、前輪１０１に連結される回転電機３及び後輪１０２に連結される回転電機３と異なる動力伝達経路にジェネレータが連結される場合、ジェネレータにも回転電機３と同様のアース機構７を取り付ける。
【００２６】
アース機構７は、少なくともブラシ７０を含む。本実施形態の場合、図２及び図３に示すように、アース機構７は、ブラシ７０と、アクチュエータ７１と、回路７２と、弾性部材７３とを備える。ブラシ７０は、電動車両１に搭載される無線装置８を使用する場合に回転軸であるロータシャフト３１に接触し、無線装置８を使用しない場合にロータシャフト３１から離間する。摩耗検出装置９は、例えば、無線装置８を使用している時間を積算してブラシ７０の交換時期を推定する。なお、本実施形態において無線装置８は、少なくともＡＭ波ラジオ受信装置を含む。無線装置８は、ＡＭ波ラジオ受信装置に限らず、ＦＭ波ラジオ、テレビチューナー、アマチュア無線送受信機等を含んでいてもよい。
【００２７】
ブラシ７０は、図３から図５に示すように、回転軸であるロータシャフト３１に向かって移動可能に設けられている。本実施形態の場合、ブラシ７０は、ロータシャフト３１の外周面に接触する状態と、ロータシャフト３１の外周面から離間した状態とに、ロータシャフト３１の半径方向に移動可能に配置される。アクチュエータ７１は、弾性部材７３を介してブラシ７０に連結されている。弾性部材７３は、ロータシャフト３１の半径方向に伸縮する圧縮コイルバネである。
【００２８】
本実施形態の場合、図３に示すように、回転電機３のロータシャフト３１は、軸線方向に端部３１１を延長するロッド３１２が取り付けられている。回転電機３のハウジング３２は、ロッド３１２に遊嵌する端部カバー３２１を有している。端部カバー３２１は、ロッド３１２が貫通する幕壁３２２と、ロッド３１２の外周面にほぼ同心に形成される周壁３２３と、ロッド３１２の端部に相当する位置で径外方向へ拡がる棚部３２４とを有している。アース機構７のブラシ７０は、周壁３２３とロッド３１２の間に配置されており、幕壁３２２から軸線方向に平行に延びた支持片３２５によってロータシャフト３１の半径方向に移動可能に保持されている。なお、ブラシ７０を保持する機構は、図３に示す支持片３２５に限らず図４や図５に示すように周壁３２３から延びた支持片３２５であってもよい。周壁３２３は、ブラシ７０の移動方向の延長線上に当たる位置に貫通孔３２６を有しており、弾性部材７３が通されている。したがって、アクチュエータ７１は、ロータシャフト３１の半径方向にブラシ７０に対して周壁３２３を隔てた外側に配置され、棚部３２４に固定される。ブラシ７０は、ハウジング３２にリード線７６で設置されている。
【００２９】
アクチュエータ７１は、図３に示すように、可動鉄心７１１とコイル７１２とで構成されるいわゆるソレノイドである。ブラシ７０は、弾性部材７３によって可動鉄心７１１に連結されている。アクチュエータ７１は、可動鉄心７１１と端部カバー３２１の周壁３２３との間に、弾性部材７３及び貫通孔３２６の外径よりも内径が大きい圧縮コイルバネである戻しバネ７１３を有している。アクチュエータ７１の可動鉄心７１１のストロークＭは、回転軸であるロータシャフト３１のロッド３１２からブラシ７０が離間している距離Ｄよりも大きい。
【００３０】
アース機構７の回路７２は、図３から図５に模式的に示すように、無線装置８の電源スイッチ８１をアクチュエータ７１のコイル７１２に接続している。この回路７２は、無線装置８と同じく電動車両１のバッテリから電力を供給されている。無線装置８を使用するために電源スイッチ８１がＯＮである間、回路７２に電流が流れ、可動鉄心７１１は、ロータシャフト３１の中心線に向かってコイル７１２から押し出される。電源スイッチ８１がＯＦＦである間、回路７２には電流が流れないので、可動鉄心７１１は、戻しばね７１３によって、ロータシャフトの中心から離れる方向へ、つまりコイル７１２内へ戻される。
【００３１】
以上のように構成されたアース機構７は、無線装置８が使用されていない場合すなわち電源スイッチ８１がＯＦＦである間、図４に示すように可動鉄心７１１がコイル７１２内に保持され、ブラシ７０はロータシャフト３１のロッド３１２から離間した状態である。また、無線装置８を使用するために電源スイッチ８１がＯＮにされると、コイル７１２に電流が流れ、図５に示すように、コイル７１２から可動鉄心７１１がロッド３１２に向かって押し出される。これにより可動鉄心７１１に弾性部材７３で連結されたブラシ７０は、ロッド３１２の外周面に押し当てられる。そして無線装置８を使用するために電源スイッチ８１がＯＮである間、ブラシ７０はロッド３１２を介してロータシャフト３１を接地させた状態を維持する。
【００３２】
ブラシ７０は、無線装置８を使用している間、回転するロータシャフト３１の端部３１１に配置されたロッド３１２の外周面に押し当てられていることによって、経年的に摩耗する。摩耗検出装置９は、ブラシ７０が最初にロッド３１２に接触するときから累積的にこの摩耗量を計測し続ける。つまり摩耗検出装置９は、無線装置８を使用している使用時間、すなわち電源スイッチ８１がＯＮにされている時間を積算し、ブラシ７０の交換時期を推定する。具体的には、摩耗検出装置９は、使用時間と、この使用時間中におけるロータシャフト３１の回転速度（回転数×ロッド３１２の外周長／時間）に基づいて、ブラシ７０の摩耗量を推定し、ブラシ７０の交換時期を推定する。
【００３３】
摩耗量Ｗは、比摩耗量Ｋ［mm/(Ｎ/mm２・m/s・sec)］、面圧Ｐ［Ｎ/mm２］、回転速度Ｖ［m/s］、時間Ｔ［sec］とすると、次の（式１）で推定できる。  
Ｗ＝Ｋ・Ｐ・Ｖ・Ｔ        …（式１）
これを電動車両１のアース機構７のブラシ７０の摩耗量を推定するために適用する場合、回転速度Ｖは、運転条件によって変動する変数であり、面圧Ｐもまた、ブラシ７０の摩耗が進行して弾性部材７３が延びることで変化する変数である。比摩耗量Ｋは互いに擦れ合う材料どうしによって実験で求められる値である。
【００３４】
そこで、回転電機３のロータシャフト３１のロッド３１２にブラシ７０が最初に接触させられてから任意の時間が経過したときすなわち時刻ｔｎにおける微小時間Ｔ(ｎ)の間に生じる微小摩耗量Ｗ(ｎ)について検討する。
【００３５】
面圧Ｐの初期値は、ブラシ７０が摩耗ゼロの状態であるのでそのばね力Ｆ、バネ定数ｋ、任意の時刻ｔｎまでの間にブラシ７０が摩耗したことによって弾性部材７３が伸びた伸び量ｘ、ブラシ７０がロータシャフト３１のロッド３１２の外周面と接触している面積Ｓとすると、任意の時刻ｔｎにおける面圧Ｐ(ｎ)は、次の（式２）で表される。  
Ｐ(ｎ)＝(Ｆ−ｋｘ)／Ｓ      …（式２）  
そこで、微小時間Ｔ(ｎ)の間に生じる微小摩耗量Ｗ(ｎ)、微小時間Ｔ(ｎ)の間の平均回転数Ｖ(ｎ)とし、面圧Ｐ(ｎ)は（式２）であるので、微小摩耗量Ｗ(ｎ)は、次の（式３）で表される。  
Ｗ(ｎ)＝Ｋ・[(Ｆ−ｋｘ)／Ｓ]・Ｖ(ｎ)・Ｔ(ｎ)      …（式３）
このとき、微小時間Ｔ(ｎ)の間に生じる微小摩耗量Ｗ(ｎ)に対して、その直前の微小時間Ｔ(ｎ−１)における微小摩耗量Ｗ(ｎ−１)すると、任意の時刻ｔｎまでの間にブラシ７０が摩耗した量は、累積摩耗量ΣＷ(ｎ−１)と表すことができる。この累積摩耗量ΣＷ(ｎ−１)は、時刻ｔｎにおける弾性部材７３の伸び量ｘである。
【００３６】
微小時間Ｔ(ｎ)の間の摩耗によって弾性部材７３の伸びｘがほぼ変化しないとした場合に時刻ｔｎにおける弾性部材７３の伸び量ｘを累積摩耗量ΣＷ(ｎ−１)で置き換えると、さらに次の（式４）となる。  
Ｗ(ｎ)＝Ｋ・[(Ｆ−ｋΣＷ(ｎ−1))／Ｓ]・Ｖ(ｎ)・Ｔ(ｎ)      …（式４）  
そして、任意の時刻ｔｎにおける摩耗量Ｗは、（式５）となる。  
Ｗ＝Ｗ(ｎ)＋ΣＷ(ｎ−1)      …（式５）
本発明に係る電動車両１において摩耗検出装置９が上述の（式４）及び（式５）に基づいて摩耗量を積算し、ブラシ７０の交換時期を推定することについて、図６に示すフローチャートを参照して説明する。摩耗検出装置９は、電動車両１が走行可能な状態であるか確認（Ｓ１）する。電動車両１のイグニッションスイッチがＯＮになっていることによって確認される。次に、ブラシ７０がロータシャフト３１のロッド３１２に接触される条件となる無線装置８の電源スイッチ８１がＯＮになったか判断（Ｓ２）する。無線装置８の電源スイッチ８１がＯＮになるまで、繰り返し走行可能状態であるか確認（Ｓ１）する。
【００３７】
無線装置８の電源スイッチ８１がＯＮになると、時刻ｔｎのカウントｎを加算して（Ｓ３）、これまでの累積摩耗量ΣＷ(ｎ−１)に微小時間Ｔ(ｎ)の間の微小摩耗量Ｗ(ｎ)を積算して現在の摩耗量Ｗを算出（Ｓ４）する。現在の摩耗量Ｗがブラシ７０の摩耗限界、すなわち引き続き使用できる閾値を越えていないか判断（Ｓ５）する。摩耗限界を超えていない場合は、（Ｓ１）の前に戻ってフローを繰り返す。
【００３８】
摩耗限界を超えている場合、ブラシ７０の交換時期が近いことを示す警告灯９１（図１）をコンソールパネルに表示するなどして、運転者に報知（Ｓ６）する。警告灯９１は、点灯したままでもよいし、明滅させてもよい。またブラシ７０が摩耗限界を超えたことを運転者に報知するための手段は、警告灯９１のみによらず、警告音や音声ガイダンスを伴ってもよい。この警告灯９１は、ブラシ７０の交換時期を運転者に注意喚起する報知装置の一例であって、車両の走行に影響のあることを警告するものではないので、イグニッションスイッチをＯＮ又はＯＦＦしたときに通知されるだけでもよい。警告灯９１を表示させたのちブラシ７０が交換されるか確認（Ｓ７）し、ブラシ７０が交換されるまで警告灯９１は表示させ続ける。また、ブラシ７０が交換されるまで、無線装置８の電源スイッチ８１がＯＮであってもブラシ７０をロッド３１２から離して接触させないようにしてもよい。ブラシ７０が交換されると、摩耗量Ｗ及び時刻ｔｎのカウントｎを初期化（Ｓ８）する。
【００３９】
以上のように構成された電動車両１によれば、無線装置８を使用しているときにアース機構７を作動させてノイズを除去するとともに、このアース機構７のブラシ７０の経年的な摩耗を累積計算することでブラシ７０の交換時期を推定して運転者に放置することができる。ブラシ７０の交換時期を推定するために摩耗量Ｗを累積計算するので、定期検査などのメンテナンスの際に、アース機構７を分解することなく、例えば摩耗量Ｗが記憶されているメモリにアクセスして状態を確認するだけで済ませることができる。
【００４０】
本発明に係る第２の実施形態の電動車両１について、図７を参照して説明する。第２の実施形態の電動車両１は、第１の実施形態の電動車両１と比較してアース機構７の配置が異なっている。第２の実施形態のそれ以外の点は、第１の実施形態と同じであるので、第１の実施形態を参酌することとし、ここでの記載を省略する。また、第１の実施形態と同じ機能を有する第２の実施形態の構成には、第１の実施形態における符号と同じ符号を付し、詳細な説明は、第１の実施形態の対応する記載を参酌することとする。
【００４１】
図７に示すように、第２の実施形態の電動車両１のアース機構７は、回転軸のひとつであるロータシャフト３１の端部３１１を延長するロッド３１２の端面にブラシ７０を対面させて設置される。ブラシ７０は、回転軸であるロータシャフト３１の軸線方向に移動可能に配置される。したがって、アクチュエータ７１は、ロータシャフト３１の軸線上に保持されるように、ロータシャフト３１の延長線上を横切って端部カバー３２１に取り付けられるプレート３２７に固定される。プレート３２７は、中央部に貫通孔３２６を有している。ブラシ７０は、プレート３２７とロッド３１２の端面との間に配置され、弾性部材７３は、貫通孔３２６に通される。アクチュエータ７１は、プレート３２７を隔ててブラシ７０と反対側に配置されている。
【００４２】
以上のように構成されたアース機構７を備える電動車両１は、第１の実施形態と同様に、無線装置８を使用しない間、すなわち無線装置の電源スイッチ８１がＯＦＦである間、ブラシ７０はロータシャフト３１のロッド３１２の端面から離間している。また、無線装置８を使用する間、すなわち無線装置８の電源スイッチ８１がＯＮである間、ブラシ７０はアクチュエータ７１の可動鉄心７１１によって移動され、ロータシャフト３１のロッド３１２の端面に接触する。
【００４３】
回転電機３に電流が流れる間、ロータシャフト３１に励起される誘導電流によってノイズが発生するが、無線装置８を使用する間、アース機構７のブラシ７０がロータシャフト３１に接触するので、ノイズが除去される。したがって、無線装置８の信号にノイズが入らなくなるので、ＡＭ波ラジオ受信装置などの音質が良くなる。また、無線装置８を使用しない間は、ブラシ７０がロータシャフト３１から離間しているので、経年的なブラシ７０の摩耗を軽減することができる。また、ブラシ７０の摩耗量Ｗを推定する方法は、第１の実施形態で説明した通りである。
【００４４】
第１の実施形態及び第２の実施形態では、回転電機３のロータシャフト３１を延長するロッド３１２にアース機構７を設置した。回転電機のロータシャフト３１からドライブシャフト４までのいずれかの回転軸にアース機構７が設置されればよいので、減速機５のギアシャフト５２やドライブシャフト４にアース機構７が設置されていてもよい。
【００４５】
また、無線装置８を使用する間で、かつ、回転電機３によって発生するノイズの出力が大きくなるときにアース機構７が回転軸に接触するようにしてもよい。回転電機３から発生するノイズの出力が大きくなる条件として、電動車両１が加速する際に回転電機３に流れる電流がある一定の値よりも大きい場合、または電動車両１が減速する際に回生制御され回転電機に流れる電流がある一定の値よりも大きい場合が含まれる。回転電機３に流れる電流値を検出して一定の値を超えた場合に無線装置８の電源スイッチ８１がＯＮであれば、ブラシ７０を回転軸に接触させるように回路７２で制御する。回転電機３に流れる電流量の増減を検出する代わりにトルク要求などに基づいてアース機構７のアクチュエータ７１を制御して、ブラシ７０を回転軸に接触させてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１…電動車両、３…回転電機、３１…ロータシャフト（回転軸）、３１１…（回転軸の）端部、３１２…ロッド（回転軸）。４…ドライブシャフト（回転軸）、５…減速機、５２…ギアシャフト（回転軸）、７…アース機構、７０…ブラシ（アース部材）、７１…アクチュエータ、７２…回路、７３…弾性部材（圧縮コイルばね）、８…無線装置（ＡＭ波受信装置）、８１…電源スイッチ、９…摩耗検出装置、ｔｎ…任意の時刻、Ｔ(ｎ)…微小時間、Ｋ…比摩耗量、Ｐ…面圧、Ｐ(ｎ)…（微小時間の間の）面圧、Ｖ…回転速度、Ｖ(ｎ)…（微小時間の間の）回転速度、Ｆ…(摩耗していないブラシが回転軸に押し当てられる最初の)力、ｋ…（弾性部材の）バネ定数、Ｓ…（ブラシが回転軸に接触する）面積、Ｗ…摩耗量、Ｗ(ｎ)…（微小時間の間の）微小摩耗量、ΣＷ(ｎ−1)…（任意の時刻までの）累積摩耗量。
【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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【図６】
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【図７】
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