(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の異常監視装置であって、
前記車両は、
各々が歯車伝達機構を介して対応の電動機に連結された複数の駆動輪と、
前記車両の運転状態に基づいて、前記車両に要求される車両要求駆動力を演算する車両要求駆動力演算部と、
前記車両要求駆動力を前記複数の駆動輪に対して配分することで、各電動機で発生すべき目標トルクを決定するトルク配分部と、
前記電動機へ供給する電力を対応する前記目標トルクに従って制御する電力制御部とを備え、
前記異常監視装置は、
監視対象の前記駆動輪に対応する前記電動機の回転加速度を取得する回転加速度取得手段と、
前記回転加速度と、前記車両の重量と、すべての前記電動機についての前記目標トルクの合計値とに基づいて、前記監視対象の駆動輪における異常の有無を判断する判断手段と、
前記監視対象の駆動輪で異常発生していると判断された場合に、前記回転加速度の大きさと対応する前記目標トルクとに基づいて、異常発生部位を特定する特定手段とを備える、異常監視装置。
【請求項２】
前記歯車伝達機構は、前記電動機の出力軸から前記駆動輪までの動力伝達経路に沿って一連に噛み合わされた複数の歯車からなり、
前記特定手段は、前記複数の歯車の各々について、前記電動機の出力軸から各歯車までの動力伝達経路にある要素のイナーシャの合成値と、対応する前記目標トルクとに基づいて、動力伝達経路が各歯車までで遮断している場合の前記電動機の回転加速度の推定値である歯車空転推定値を順次演算するとともに、演算した前記歯車空転推定値と前記回転加速度の大きさとを順次比較することで前記複数の歯車の中で異常なものを特定する、請求項１に記載の異常監視装置。
【請求項３】
前記車両は、前記監視対象の電動機の出力軸に連結され、前記出力軸の回転位置を検出する回転位置検出部をさらに備え、
前記特定手段は、前記電動機の出力軸のイナーシャと、対応する前記目標トルクとに基づいて前記電動機が単体で回転する場合の前記電動機の回転加速度の推定値である電動機空転推定値を演算するとともに、演算した前記電動機空転推定値と前記回転加速度の大きさとを比較することで、前記回転位置検出部の異常の有無を判断する、請求項２に記載の異常監視装置。
【請求項４】
前記異常監視装置は、予め取得された、前記電動機の出力軸および前記複数の歯車の各々についてのイナーシャならびに前記車両の重量を格納する記憶手段をさらに備える、請求項３に記載の異常監視装置。
【請求項５】
前記異常監視装置は、前記車両に搭乗する乗員の数に応じて、前記車両の重量を補正する車重補正手段をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の異常監視装置。
【請求項６】
車両に対する異常監視方法であって、
前記車両は、
各々が歯車伝達機構を介して対応の電動機に連結された複数の駆動輪と、
前記車両の運転状態に基づいて、前記車両に要求される車両要求駆動力を演算する車両要求駆動力演算部と、
前記車両要求駆動力を前記複数の駆動輪に対して配分することで、各電動機で発生すべき目標トルクを決定するトルク配分部と、
前記電動機へ供給する電力を対応する前記目標トルクに従って制御する電力制御部とを備え、
前記異常監視方法は、
監視対象の前記駆動輪に対応する前記電動機の回転加速度を取得するステップと、
すべての前記電動機についての前記目標トルクの合計値を演算するステップと、
前記回転加速度と、前記車両の重量と、前記目標トルクの合計値とに基づいて、前記監視対象の駆動輪における異常の有無を判断するステップと、
前記監視対象の駆動輪で異常発生していると判断された場合に、前記回転加速度の大きさと対応する前記目標トルクとに基づいて、異常発生部位を特定するステップとを備える、異常監視方法。
【請求項７】
前記歯車伝達機構は、前記電動機の出力軸から前記駆動輪までの動力伝達経路に沿って一連に噛み合わされた複数の歯車からなり、
前記異常発生部位を特定するステップは、
前記複数の歯車の各々について、前記電動機の出力軸から各歯車までの動力伝達経路にある要素のイナーシャの合成値と、対応する前記目標トルクとに基づいて、動力伝達経路が各歯車までで遮断している場合の前記電動機の回転加速度の推定値を順次演算するステップと、
前記推定値と前記回転加速度の大きさとを比較することで前記複数の歯車の中で異常なものを特定するステップとを含む、請求項６に記載の異常監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の異常監視装置および異常監視方法に関し、より特定的には各駆動輪が対応する電動機で駆動される車両についての異常監視技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
低公害・低燃費を実現するために、電気自動車（Electric Vehicle）やハイブリッド車両などの電動機を駆動力発生源とする電動車両が実用化されている。このような電動車両では、エンジンのみを駆動力発生源とする従来の車両と同様に、駆動力発生源である１つの電動機からの駆動力を複数の駆動輪に分配する構成が採用されることも多いが、各駆動輪を対応の電動機によってそれぞれ駆動する構成も採用される。たとえば、前輪を左右別々の電動機で駆動するような構成である。このような構成によれば、電動機を駆動輪のホイール内に配置することも可能となるので、動力伝達経路が簡素化され、小型化が実現できる。
【０００３】
一般的に、車両走行時の駆動輪の回転数範囲は、電動機の回転数範囲に比較して低いので、駆動輪と電動機との間には減速機などの歯車伝達機構がそれぞれ配置される。
【０００４】
車両走行時には、各駆動輪の回転数およびトルクなどを適切に制御する必要があるが、このような減速機にギヤ欠けなどの異常が発生すると、正常なトルク制御を実行できなくなるおそれがある。そのため、歯車伝達機構の健全性を監視する必要がある。
【０００５】
たとえば、特開２００５−１８０９２４号公報（特許文献１）には、モータの出力軸に複数の歯車により構成された歯車伝達機構部が連結されてなる回転駆動装置における歯車の破損検出装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１８０９２４号公報
【特許文献２】特開平８−４３２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特開２００５−１８０９２４号公報（特許文献１）の歯車破損検出装置は、モータに設けられたトルクセンサおよび速度センサと、トルクセンサからのトルク値および速度センサからの回転速度を入力してトルクの変動周波数または変動周期を演算するトルク変動周波数等演算部とを備える。
【０００７】
一方、各駆動輪が対応する電動機によってそれぞれ駆動される車両では、電動機が発生するトルクを測定するためのトルクセンサを設けることは困難である。また、たとえトルクセンサを設けることが可能であるとしても、生産コストが増加するといった課題もあった。
【０００８】
さらに、特開２００５−１８０９２４号公報（特許文献１）の歯車破損検出装置では、トルクの変動周波数または変動周期を演算する必要があるため、破損検出に相対的に長い時間を要するといった課題もあった。
【０００９】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、各駆動輪が歯車伝達機構を介して対応の電動機に連結された車両において、トルクセンサを用いることなく迅速に異常の発生を監視できる異常監視装置および異常監視方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明のある局面に従えば、車両の異常監視装置であって、車両は、各々が歯車伝達機構を介して対応の電動機に連結された複数の駆動輪と、車両の運転状態に基づいて、車両に要求される車両要求駆動力を演算する車両要求駆動力演算部と、車両要求駆動力を複数の駆動輪に対して配分することで、各電動機で発生すべき目標トルクを決定するトルク配分部と、電動機へ供給する電力を対応する目標トルクに従って制御する電力制御部とを備える。異常監視装置は、監視対象の駆動輪に対応する電動機の回転加速度を取得する回転加速度取得手段と、回転加速度と、車両の重量と、すべての電動機についての目標トルクの合計値とに基づいて、監視対象の駆動輪における異常の有無を判断する判断手段と、監視対象の駆動輪で異常発生していると判断された場合に、回転加速度の大きさと対応する目標トルクとに基づいて、異常発生部位を特定する特定手段とを備える。
【００１１】
この発明によれば、車両の重量とすべての電動機についての目標トルクの合計値とに基づいて、車両の運動方程式から表れるべき回転加速度を演算した上で、実測の回転加速度と比較して監視対象の駆動輪における異常の有無を判断する。そのため、トルクセンサを用いることなく、駆動輪における異常発生の有無を判断できる。さらに、異常発生していると判断された場合に、電動機に与えられる目標トルクから推定できる回転加速度と実測の加速度とを比較することで、異常発生部位を特定できる。
【００１２】
好ましくは、歯車伝達機構は、電動機の出力軸から駆動輪までの動力伝達経路に沿って一連に噛み合わされた複数の歯車からなり、特定手段は、複数の歯車の各々について、電動機の出力軸から各歯車までの動力伝達経路にある要素のイナーシャの合成値と、対応する目標トルクとに基づいて、動力伝達経路が各歯車までで遮断している場合の電動機の回転加速度の推定値である歯車空転推定値を順次演算するとともに、演算した歯車空転推定値と回転加速度の大きさとを順次比較することで複数の歯車の中で異常なものを特定する。
【００１３】
さらに好ましくは、車両は、監視対象の電動機の出力軸に連結され、出力軸の回転位置を検出する回転位置検出部をさらに備え、特定手段は、電動機の出力軸のイナーシャと、対応する目標トルクとに基づいて電動機が単体で回転する場合の電動機の回転加速度の推定値である電動機空転推定値を演算するとともに、演算した電動機空転推定値と回転加速度の大きさとを比較することで、回転位置検出部の異常の有無を判断する。
【００１４】
さらに好ましくは、異常監視装置は、予め取得された、電動機の出力軸および複数の歯車の各々についてのイナーシャならびに車両の重量を格納する記憶手段をさらに備える。
【００１５】
好ましくは、異常監視装置は、車両に搭乗する乗員の数に応じて、車両の重量を補正する車重補正手段をさらに備える。
【００１６】
この発明の別の局面に従えば、車両に対する異常監視方法であって、車両は、各々が歯車伝達機構を介して対応の電動機に連結された複数の駆動輪と、車両の運転状態に基づいて、車両に要求される車両要求駆動力を演算する車両要求駆動力演算部と、車両要求駆動力を複数の駆動輪に対して配分することで、各電動機で発生すべき目標トルクを決定するトルク配分部と、電動機へ供給する電力を対応する目標トルクに従って制御する電力制御部とを備える。異常監視方法は、監視対象の駆動輪に対応する電動機の回転加速度を取得するステップと、すべての電動機についての目標トルクの合計値を演算するステップと、回転加速度と、車両の重量と、目標トルクの合計値とに基づいて、監視対象の駆動輪における異常の有無を判断するステップと、監視対象の駆動輪で異常発生していると判断された場合に、回転加速度の大きさと対応する目標トルクとに基づいて、異常発生部位を特定するステップとを備える。
【００１７】
好ましくは、歯車伝達機構は、電動機の出力軸から駆動輪までの動力伝達経路に沿って一連に噛み合わされた複数の歯車からなり、異常発生部位を特定するステップは、複数の歯車の各々について、電動機の出力軸から各歯車までの動力伝達経路にある要素のイナーシャの合成値と、対応する目標トルクとに基づいて、動力伝達経路が各歯車までで遮断している場合の電動機の回転加速度の推定値を順次演算するステップと、推定値と回転加速度の大きさとを比較することで複数の歯車の中で異常なものを特定するステップとを含む。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、各駆動輪が歯車伝達機構を介して対応の電動機に連結された車両において、トルクセンサを用いることなく迅速に異常の発生を監視できる異常監視装置および異常監視方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２０】
（車両の全体構成）
図１は、本発明の実施の形態に従う異常監視装置を搭載した車両１００の全体構成を示す機能ブロック図である。図１には、代表的に、前輪ＦＬ，ＦＲおよび後輪ＲＬ，ＲＲの４つの駆動輪を有する車両１００の構成を示す。車両１００は、蓄電装置Ｂと、電源ケーブル１２と、インバータ１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲと、三相ケーブル１６ＦＬ，１６ＦＲ，１６ＲＬ，１６ＲＲと、モータジェネレータＩＷＭＦＬ，ＩＷＭＦＲ，ＩＷＭＲＬ，ＩＷＭＲＲと、減速機１８ＦＬ，１８ＦＲ，１８ＲＬ，１８ＲＲと、回転センサ２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲと、走行ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２とを備える。
【００２１】
蓄電装置Ｂは、電源ケーブル１２に接続される。インバータ１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲは、電源ケーブル１２に互いに並列に接続される。モータジェネレータＩＷＭＦＬ，ＩＷＭＦＲ，ＩＷＭＲＬ，ＩＷＭＲＲは、それぞれ三相ケーブル１６ＦＬ，１６ＦＲ，１６ＲＬ，１６ＲＲを介してインバータ１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲにそれぞれ接続される。モータジェネレータＩＷＭＦＬ，ＩＷＭＦＲの出力軸は、それぞれ減速機１８ＦＬ，１８ＦＲを介して前輪ＦＬ，ＦＲの回転軸に機械的に連結される。また、モータジェネレータＩＷＭＲＬ，ＩＷＭＲＲの出力軸は、それぞれ減速機１８ＲＬ，１８ＲＲを介して後輪ＲＬ，ＲＲの回転軸に機械的に連結される。
【００２２】
蓄電装置Ｂは、充放電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池からなる。蓄電装置Ｂは、電源ケーブル１２を介してインバータ１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲへ直流電力を供給する。また、蓄電装置Ｂは、モータジェネレータＩＷＭＦＬ，ＩＷＭＦＲ，ＩＷＭＲＬ，ＩＷＭＲＲを用いた回生制動時、それぞれインバータ１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲによって充電される。なお、蓄電装置Ｂとして、大容量のキャパシタを用いてもよい。
【００２３】
インバータ１４ＦＬは、蓄電装置Ｂから受ける直流電力を走行ＥＣＵ２からの制御信号に従って三相交流電力に変換し、その変換した三相交流電力をモータジェネレータＩＷＭＦＬへ出力する。これにより、モータジェネレータＩＷＭＦＬは、所定の目標トルクを発生するように駆動される。また、インバータ１４ＦＬは、車両の回生制動時、前輪ＦＬからの回転力を受けてモータジェネレータＩＷＭＦＬが発電する三相交流電力を走行ＥＣＵ２からの制御信号に従って直流電力に変換し、その変換した直流電力を蓄電装置Ｂへ出力する。
【００２４】
モータジェネレータＩＷＭＦＬは、代表的に三相交流電動機であり、たとえば三相交流同期電動機からなる。モータジェネレータＩＷＭＦＬは、インバータ１４ＦＬから受ける三相交流電力によって駆動輪である前輪ＦＬに駆動トルクを発生させる。また、モータジェネレータＩＷＭＦＬは、車両の回生制動時、三相交流電力を発生してインバータ１４ＦＬへ出力する。
【００２５】
減速機１８ＦＬは、モータジェネレータＩＷＭＦＬから出力されるトルクおよび回転数を一定の減速比で前輪ＦＬへ伝達する。なお、後述のように、モータジェネレータＩＷＭＦＬおよび減速機１８ＦＬは、一体化されて前輪ＦＬのホイール内に配設される。すなわち、モータジェネレータＩＷＭＦＬおよび減速機１８ＦＬは、いわゆるインホイールモータを形成する。
【００２６】
回転センサ２０ＦＬは、モータジェネレータＩＷＭＦＬの出力軸に連結され、出力軸の回転位置を示す信号を発生して走行ＥＣＵ２へ出力する。なお、回転センサ２０ＦＬは、代表的に、モータジェネレータＩＷＭＦＬに組込まれたレゾルバからなる。
【００２７】
なお、インバータ１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲ、モータジェネレータＩＷＭＦＲ，ＩＷＭＲＬ，ＩＷＭＲＲ、減速機１８ＦＲ，１８ＲＬ，１８ＲＲ、および回転センサ２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲの構成は、それぞれインバータ１４ＦＬ、モータジェネレータＩＷＭＦＬ、減速機１８ＦＬ、および回転センサ２０ＦＬと同様であるので、それらの説明は繰返さない。
【００２８】
なお、以下の説明では、前輪ＦＬ，ＦＲおよび後輪ＲＬ，ＲＲを総称して「駆動輪」とも記載し、モータジェネレータＩＷＭＦＬ，ＩＷＭＦＲ，ＩＷＭＲＬ，ＩＷＭＲＲ、減速機１８ＦＬ，１８ＦＲ，１８ＲＬ，１８ＲＲ、および回転センサ２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲをそれぞれ総称して「モータジェネレータＩＷＭ」、「減速機１８」、および「回転センサ２０」とも記載する。
【００２９】
車両１００は、さらに、ステアリングホイール８と、ステアリングホイールの操舵角θｓを検出する操舵角センサ１０と、アクセルペダルポジションＡＰを検出するアクセルポジションセンサ２２と、ブレーキペダルポジションＢＰを検出するブレーキペダルポジションセンサ２４と、シフトポジションＳＰを検出するシフトポジションセンサ２６とを備える。これらのセンサで検出された信号は、走行ＥＣＵ２へ与えられる。
【００３０】
走行ＥＣＵ２は、回転センサ２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲからの回転位置を示す信号に基づいて、モータジェネレータＩＷＭＦＬ，ＩＷＭＦＲ，ＩＷＭＲＬ，ＩＷＭＲＲの回転速度をそれぞれ演算する。そして、走行ＥＣＵ２は、モータジェネレータＩＷＭＦＬ，ＩＷＭＦＲ，ＩＷＭＲＬ，ＩＷＭＲＲの回転速度、ステアリングホイールの操舵角θｓ、アクセルペダルポジションＡＰ、ブレーキペダルポジションＢＰ、シフトポジションＳＰなどにから得られる運転状態に基づいて、車両１００に要求される車両要求駆動力を演算する。なお、本明細書において「駆動力」とはトルクと回転数との積（ワット：Ｗ）を意味するものとする。さらに、走行ＥＣＵ２は、この車両要求駆動力を前輪ＦＬ，ＦＲおよび後輪ＲＬ，ＲＲに対して配分することで、各駆動輪で発生すべき目標トルクを決定し、この目標トルクに従って、モータジェネレータＩＷＭＦＬ，ＩＷＭＦＲ，ＩＷＭＲＬ，ＩＷＭＲＲへ供給する電力を制御する。すなわち、走行ＥＣＵ２は、各駆動輪で発生すべき目標トルクに従って、インバータ１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲを駆動するための制御信号をそれぞれ生成する。
【００３１】
特に本実施の形態に従う車両１００は、前輪ＦＬ，ＦＲおよび後輪ＲＬ，ＲＲのうち対象とする駆動輪における異常の有無を監視する監視ＥＣＵ４をさらに備える。監視ＥＣＵ４は、走行ＥＣＵ２と通信線６を介して接続されており、回転センサ２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲからの回転位置を示す信号、演算された車両要求駆動力および各駆動輪で発生すべき目標トルクなどを走行ＥＣＵ２から取得して、各駆動輪における異常の有無を監視する。さらに、監視ＥＣＵ４は、いずれかの駆動輪において異常発生していると判断した場合に、異常発生部位を特定することが可能である。監視ＥＣＵ４における異常監視および異常発生部位の特定に係る処理については、後述する。なお、監視ＥＣＵ４は、走行ＥＣＵ２内にその処理を一元化することも可能である。この場合には、通信線６および関連する通信機能の省略化と、通信処理による処理遅れを低減できる。
【００３２】
図１に示す本発明の実施の形態と本願発明との対応関係については、減速機１８ＦＬ，１８ＦＲ，１８ＲＬ，１８ＲＲが「歯車伝達機構」に対応し、モータジェネレータＩＷＭＦＬ，ＩＷＭＦＲ，ＩＷＭＲＬ，ＩＷＭＲＲが「電動機」に対応し、前輪ＦＬ，ＦＲおよび後輪ＲＬ，ＲＲが「駆動輪」に対応し、回転センサ２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲが「回転位置検出部」に対応する。
【００３３】
（駆動輪の全体構成）
図２は、図１に示したモータジェネレータＩＷＭがインホイールモータとして組込まれた駆動輪の断面図である。なお、前輪ＦＬ，ＦＲおよび後輪ＲＬ，ＲＲのいずれについても同様の構成であるので、この図２では代表的な構成を示す。
【００３４】
図２を参照して、各駆動輪は、モータジェネレータＩＷＭと、回転センサ２０と、出力軸３４と、減速機１８と、シャフト４２と、ホイールハブ４４と、ホイールディスク４６と、タイヤ４８とを含む。
【００３５】
モータジェネレータＩＷＭ、出力軸３４、減速機１８、および回転センサ２０は、ケースに収納される。モータジェネレータＩＷＭのステータ３２はケースに固設され、出力軸３４と一体化されたロータ３０がステータ３２の内周に回転自在に設けられる。なお、ロータ３０の表面または内部には、図示しない複数の永久磁石が設けられている。
【００３６】
減速機１８は、モータジェネレータＩＷＭの出力軸３４に連結された第１ギヤ３６と、この第１ギヤ３６に噛合する第２ギヤ３８と、この第２ギヤ３８に噛合する第３ギヤ４０とを備えている。そして、第３ギヤ４０には、シャフト４２とホイールハブ４４とを介して、ホイールディスク４６が連結されている。すなわち、減速機１８は、モータジェネレータＩＷＭの出力軸３４から駆動輪までの動力伝達経路に沿って一連に噛み合わされた複数の歯車からなる。
【００３７】
このような動力伝達経路に沿って、モータジェネレータＩＷＭからの駆動力はホイールディスク４６に伝達される。また、ホイールディスク４６の外周側にはタイヤ４８が設けられており、このタイヤ４８の摩擦力によってモータジェネレータＩＷＭからの駆動力が地面に伝達されることで、車両１００が走行する。なお、上記のような減速機１８に代えて、プラネタリギヤを減速機として採用してもよい。
【００３８】
（異常監視処理および異常発生部位の特定処理）
本実施の形態に従う監視ＥＣＵ４は、図２に示すような動力伝達経路における異常の有無を判断するとともに、異常発生していると判断された場合に異常部位ＦＰ１〜ＦＰ５を特定する。このような処理を実現するための基本的な考え方を以下に説明する。
【００３９】
まず、車両１００の運動方程式について考える。車両１００は、４つの駆動輪（前輪ＦＬ，ＦＲおよび後輪ＲＬ，ＲＲ）で発生する駆動力によって走行するため、これらの駆動力がすべて車両１００の加速に使用されているとした場合の運動方程式は（１）式のようになる。
【００４０】
【数１】
0004835528.tif 000002
【００４１】
ここで、＜ｍ＞は車両１００の重量であり、＜ｄｖ／ｄｔ＞は車両１００の加速度であり、＜ΣＴｍ＊＞は各モータジェネレータＩＷＭに対する目標トルクの合計値である。また、＜Ａ＞および＜Ｃ＞は、減速機１８を構成するギヤ間のギヤ比についての関係式「第１ギヤ３６：第２ギヤ３８：第３ギヤ４０＝Ａ：Ｂ：Ｃ」から得られる値である。また、＜Ｒ＞は、タイヤ４８の外径値である。
【００４２】
また、回転センサ２０によって検出されるモータジェネレータＩＷＭの出力軸３４（ロータ３０）の回転位置を＜ｐ（ｔ）＞とすると、（２）式のような関係が成立する。
【００４３】
【数２】
0004835528.tif 000003
【００４４】
ここで、＜ｄ２ｐ／ｄｔ２＞は、回転センサ２０から出力される回転位置ｐ（ｔ）の出力軸３４（ロータ３０）の回転加速度に相当する。
【００４５】
上述の（１）式と（２）式とを整理して、回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２についてまとめると、（３）式のような関係式が導出できる。
【００４６】
【数３】
0004835528.tif 000004
【００４７】
すなわち、（３）式は各モータジェネレータＩＷＭで発生するトルクがすべて車両１００の走行（加速）に使用される場合に成立する関係式である。
【００４８】
したがって、この（３）式に基づいて、各モータジェネレータＩＷＭで発生するトルクが車両１００の走行（加速）に使用されているか否かを判断できる。すなわち、出力軸３４の回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２と、車両１００の重量ｍと、各モータジェネレータＩＷＭに対する目標トルクの合計値ΣＴｍ＊とに基づいて、監視対象の駆動輪における異常の有無を判断することができる。
【００４９】
一方、何らかの理由によって駆動輪が空転する場合の運動方程式は（４）式のようになる。この場合には、モータジェネレータで発生するトルクが車両１００の加速には関与しないので、各駆動輪の動力伝達経路に着目して考えることができる。なお、（４）式は、対応する１つの駆動輪についての運動方程式である。
【００５０】
【数４】
0004835528.tif 000005
【００５１】
ここで、＜Ｔｍ＊＞は、対応するモータジェネレータＩＷＭに対する目標トルクであり、車両要求駆動力を各駆動輪に配分することで決定される。また、＜Ｊｒ＞は、出力軸３４を含むロータ３０のイナーシャ（慣性）であり、＜Ｊ１＞、＜Ｊ２＞、＜Ｊ３＞は、それぞれ第１ギヤ３６、第２ギヤ３８、第３ギヤ４０のイナーシャであり、＜Ｊｈｔ＞は、ホイールディスク４６およびタイヤ４８を一括したイナーシャである。
【００５２】
再度図２を参照して、（４）式は、モータジェネレータＩＷＭで発生するトルクが、ロータ３０、出力軸３４、減速機１８、シャフト４２、ホイールハブ４４、およびタイヤ４８の回転駆動に使用される場合を示す。ここで、モータジェネレータＩＷＭからタイヤ４８までの動力伝達経路のいずれかの位置で動力伝達が行なわれなくなると、当該動力伝達が遮断された箇所より下流側にある要素のイナーシャはゼロとなる。すなわち、（４）式に含まれる項のうち、当該動力伝達が遮断された位置より下流側にある要素に対応する項がゼロとなる。
【００５３】
たとえば、シャフト４２が破損（異常部位ＦＰ５）して、第３ギヤ４０とホイールハブ４４との間で動力伝達が遮断されると、（４）式の左辺のカッコ内の第５項はゼロとなる。そのため、目標トルクＴｍ＊が不変であるとすると、出力軸３４の回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２はより大きくなる。
【００５４】
また、第２ギヤ３８または第３ギヤ４０においてギヤ欠けが発生（異常部位ＦＰ４）して、第２ギヤ３８と第３ギヤ４０との間で動力伝達が遮断されると、（４）式の左辺のカッコ内の第４および５項はゼロとなる。同様にして、第１ギヤ３６または第２ギヤ３８においてギヤ欠けが発生（異常部位ＦＰ３）すると、（４）式の左辺のカッコ内の第３〜５項はゼロとなり、出力軸３４が破損（異常部位ＦＰ２）すると、（４）式の左辺のカッコ内の第２〜５項はゼロとなる。
【００５５】
したがって、上述の（３）式が成立しない、すなわち監視対象の駆動輪で異常発生していると判断された場合には、対応する目標トルクＴｍ＊と動力伝達経路にある要素のイナーシャの合成値とから得られるべき回転加速度の推定値を演算した上で、この演算された推定値と実測の回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２との大小関係から異常発生部位を特定することができる。なお、モータジェネレータＩＷＭが回転している限りにおいて、（４）式の左辺のカッコ内の第１項がゼロとなることはないので、出力軸３４の回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２が過大な値となる場合には、回転センサ２０自体の異常（異常部位ＦＰ１）と特定することもできる。
【００５６】
（制御構造）
次に、図３〜図６を参照して、本実施の形態に従う異常監視装置を搭載した車両１００の制御構造について説明する。
【００５７】
図３は、走行ＥＣＵ２および監視ＥＣＵ４によって実現される機能の概略を示す機能ブロック図である。なお、走行ＥＣＵ２および監視ＥＣＵ４の各々は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算処理部と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリ部とを含んで構成される電子制御装置であり、ＣＰＵがＲＯＭなどに予め記憶されたプログラムをＲＡＭ上に読出して、当該プログラムを実行することで、図３〜図６に示す機能を実現する。
【００５８】
図３を参照して、走行ＥＣＵ２は、インバータ制御部２００と通信部２５０とをその機能として含み、監視ＥＣＵ４は、監視部４００と通信部４５０とをその機能として含む。
【００５９】
インバータ制御部２００は、車両１００の運転状態に基づいて車両に要求される車両要求駆動力を演算するとともに、当該車両要求駆動力を各駆動輪に対して配分することで、各駆動輪で発生すべき目標トルクを決定する。さらに、インバータ制御部２００は、対応する目標トルクに従って、各インバータ１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲに対してそれぞれ制御指令ＰＷＭＦＬ，ＰＷＭＦＲ，ＰＷＭＲＬ，ＰＷＭＲＲを与える。
【００６０】
図４は、図３に示すインバータ制御部２００のより詳細な機能構成を示す機能ブロック図である。
【００６１】
図４を参照して、インバータ制御部２００は、車両要求駆動力演算部２０２と、トルク配分部２０４と、電流指令変換部２０６ＦＬ，２０６ＦＲ，２０６ＲＬ，２０６ＲＲと、電流制御部２０８ＦＬ，２０８ＦＲ，２０８ＲＬ，２０８ＲＲと、ＰＷＭ生成部２１０ＦＬ，２１０ＦＲ，２１０ＲＬ，２１０ＲＲとを含む。
【００６２】
車両要求駆動力演算部２０２は、車両速度、アクセルペダルポジションＡＰ、ブレーキペダルポジションＢＰ、およびシフトポジションＳＰに基づいて、車両１００を駆動させるために要求される車両要求駆動力Ｐｍを演算する。なお、車両速度の演算には、それぞれ回転センサ２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲで検出されるモータジェネレータＩＭＷＦＬ，ＩＭＷＦＲ，ＩＭＷＲＬ，ＩＭＷＲＲの回転位置ｐＦＬ（ｔ），ｐＦＲ（ｔ），ｐＲＬ（ｔ），ｐＲＲ（ｔ）をそれぞれ時間的に微分した値の平均値が用いられる。このように、車両要求駆動力演算部２０２は、運転者の運転操作に応じた車両１００の運転状態に基づいて車両要求駆動力Ｐｍを演算する。
【００６３】
また、車両要求駆動力演算部２０２は、監視部４００がいずれかの駆動輪での異常発生と判断した場合に発せられる異常信号ＦＡＬに応答して、車両要求駆動力Ｐｍをゼロに変更して、車両１００を安全な状態に保つ。
【００６４】
トルク配分部２０４は、車両要求駆動力演算部２０２から車両要求駆動力Ｐｍを受けるとともに、車両要求駆動力Ｐｍを各駆動輪に対して配分することで、各モータジェネレータで発生すべき目標トルクＴｍＦＬ＊，ＴｍＦＲ＊，ＴｍＲＬ＊，ＴｍＲＲ＊を決定する。代表的に、トルク配分部２０４は、車両１００の走行状況（加速中・減速中・定常走行中）や、ステアリングホイールの操舵角θｓに基づく操舵状況などに応じて、車両要求駆動力Ｐｍを配分する。なお、トルク配分部２０４は、各駆動輪に配分された車両要求駆動力から目標トルクを演算する際に、モータジェネレータＩＭＷＦＬ，ＩＭＷＦＲ，ＩＭＷＲＬ，ＩＭＷＲＲの回転位置ｐＦＬ（ｔ），ｐＦＲ（ｔ），ｐＲＬ（ｔ），ｐＲＲ（ｔ）から演算される各モータジェネレータの回転速度を用いる。
【００６５】
電流指令変換部２０６ＦＬは、トルク配分部２０４で決定された目標トルクＴｍＦＬ＊と、モータジェネレータＩＭＷＦＬの回転位置ｐＦＬ（ｔ）とに基づいて、モータジェネレータＩＷＭＦＬに供給すべき三相電流目標値ＩｕＦＬ＊，ＩｖＦＬ＊，ＩｗＦＬ＊を出力する。
【００６６】
電流制御部２０８ＦＬは、電流センサ（図示しない）で検出される三相ケーブル１６ＦＬ（図１）を流れる三相電流実績値ＩｕＦＬ，ＩｖＦＬ，ＩｗＦＬ＊と、電流指令変換部２０６ＦＬからの三相電流目標値ＩｕＦＬ＊，ＩｖＦＬ＊，ＩｗＦＬ＊とを比較し、三相電圧目標値ＶｕＦＬ＊，ＶｖＦＬ＊，ＶｗＦＬ＊を出力する。より具体的には、電流制御部２０８ＦＬは、三相分の電流フィードバックループを含んでおり、各相における電流目標値に対する電流実績値の偏差に応じて、対応の電圧目標値を出力する。
【００６７】
ＰＷＭ生成部２１０ＦＬは、電流制御部２０８ＦＬから出力される三相電圧目標値ＶｕＦＬ＊，ＶｖＦＬ＊，ＶｗＦＬ＊を所定のキャリア周波数をもつ発振器（図示しない）の出力と比較し、インバータ１４ＦＬ（図３）におけるスイッチング動作を制御するための制御指令ＰＷＭＦＬを生成して出力する。なお、制御指令ＰＷＭＦＬとしては、代表的にパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）方式が採用される。
【００６８】
そして、インバータ１４ＦＬは、この制御指令ＰＷＭＦＬに従ってモータジェネレータＩＷＭＦＬへ所定の三相交流電力を供給する。
【００６９】
このように、電流指令変換部２０６ＦＬ、電流制御部２０８ＦＬおよびＰＷＭ生成部２１０ＦＬは、モータジェネレータＩＷＭＦＬへ供給する電力を対応する目標トルクＴｍＦＬ＊に従って制御する。
【００７０】
同様にして、電流指令変換部２０６ＦＲ、電流制御部２０８ＦＲおよびＰＷＭ生成部２１０ＦＲの組合せ、電流指令変換部２０６ＲＬ、電流制御部２０８ＲＬおよびＰＷＭ生成部２１０ＲＬの組合せ、電流指令変換部２０６ＲＲ、電流制御部２０８ＲＲおよびＰＷＭ生成部２１０ＲＲの組合せについても、それぞれモータジェネレータＩＷＭＦＲ，ＩＷＭＲＬ，ＩＷＭＲＲへ供給する電力を対応する目標トルクＴｍＦＲ＊，ＴｍＲＬ＊，ＴｍＲＲ＊に従って制御する。
【００７１】
再度、図３を参照して、通信部２５０および４５０は、通信線６を介して相互にデータを送受信する。これにより、走行ＥＣＵ２と監視ＥＣＵ４とは、入出力データを共有できる。
【００７２】
監視部４００は、本実施の形態に従う異常監視処理および異常発生部位の特定処理を実行する部位である。より具体的には、監視部４００は、走行ＥＣＵ２のインバータ制御部２００で逐次演算される目標トルクや、回転センサ２０で検出されるモータジェネレータの回転位置などに基づいて、異常監視処理および異常発生部位の特定処理を実行する。そして、監視部４００は、いずれかの駆動輪において異常発生と判断すると、異常信号ＦＡＬを他のＥＣＵなどへ通知する。この異常信号ＦＡＬに応答して、車両１００の走行制御を司る各ＥＣＵは、車両１００を安全な状態に維持するような制御を実行する。また、監視部４００は、インパネ部に設けられた故障インジケータ２８を点灯して運転者に異常発生を通知するとともに、保守内容を示すダイアグ信号を出力する。このダイアグ出力によって、運転者から依頼を受けた保守員は、故障診断テスタなどを用いて該当の異常部位を知ることができる。なお、このダイアグ出力には、特定した異常発生部位を示す情報を含んでいてもよい。
【００７３】
また、監視部４００は、異常監視処理および異常発生部位の特定処理に使用される各種パラメータを格納する記憶部４００ａを含んで構成される。より具体的には、記憶部４００ａには、少なくとも、予め取得されたイナーシャＪｒ，Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊｈｔ、車両１００の重量ｍ、および減速機１８を構成するギヤ間のギヤ比が格納される。なお、これらの各定数は、設計上の数値計算や実測によって予め取得することができる。
【００７４】
図５は、図３に示す監視部４００のより詳細な機能構成を示す機能ブロック図である。
図５を参照して、監視部４００は、総和部４０５と、異常判断部４１０ＦＬ，４１０ＦＲ，４１０ＲＬ，４１０ＲＲとを含む。
【００７５】
総和部４０５は、走行ＥＣＵ２のトルク配分部２０４（図２）から目標トルクＴｍＦＬ＊，ＴｍＦＲ＊，ＴｍＲＬ＊，ＴｍＲＲ＊取得し、それらの合計値ΣＴｍ＊を演算するとともに、異常判断部４１０ＦＬ，４１０ＦＲ，４１０ＲＬ，４１０ＲＲの各々へ合計値ΣＴｍ＊を出力する。
【００７６】
異常判断部４１０ＦＬは、対応のモータジェネレータＩＷＭＦＬの回転位置ｐＦＬ（ｔ）と、対応のモータジェネレータＩＷＭＦＬに対する目標トルクＴｍＦＬ＊とに基づいて、監視対象の駆動輪である前輪ＦＬにおける異常の有無を判断するとともに、異常発生していると判断された場合に異常発生部位を特定する。そして、異常判断部４１０ＦＬは、異常発生を判断すると、異常信号ＦＡＬＦＬを出力する。
【００７７】
同様に、異常判断部４１０ＦＲ，異常判断部４１０ＲＬ，異常判断部４１０ＲＲについても、それぞれ前輪ＦＲ、後輪ＲＬ、後輪ＲＲにおける異常の有無を判断するとともに、異常発生していると判断された場合に異常発生部位を特定する。また、異常発生を判断すると、異常信号ＦＡＬＦＲ，ＦＡＬＲＬ，ＦＡＬＲＲが出力される。
【００７８】
なお、本実施の形態では、４つの駆動輪のすべてを監視対象とする構成について例示するが、異常判断部４１０ＦＬ，４１０ＦＲ，４１０ＲＬ，４１０ＲＲにおける処理は互いに独立して実行されるため、駆動輪の一部だけを監視対象とするように構成してもよい。また、たとえば１つの異常判断部が監視対象とする駆動輪を時間的に切換えるようにしてもよい。
【００７９】
図６は、図５に示す各異常判断部における機能構成を示す機能ブロック図である。なお、異常判断部４１０ＦＬ，４１０ＦＲ，４１０ＲＬ，４１０ＲＲ（以下、異常判断部４１０とも総称する）の各々では、それぞれ独立に処理が実行されるので、図６には代表的に１つの異常判断部４１０における機能構成を示す。
【００８０】
図２および図６を参照して、異常判断部４１０は、２階微分部４２０と、掛算部４２２，４２４，４２６，４２８，４３０，４３２と、比較部４３４，４３６，４３８，４４０，４４２，４４４とを機能として含む。
【００８１】
なお、モータジェネレータＩＭＷＦＬ，ＩＭＷＦＲ，ＩＭＷＲＬ，ＩＭＷＲＲの回転位置ｐＦＬ（ｔ），ｐＦＲ（ｔ），ｐＲＬ（ｔ），ｐＲＲ（ｔ）をｐ（ｔ）とも総称する。
【００８２】
まず、２階微分部４２０は、対応するモータジェネレータＩＷＭの回転位置ｐ（ｔ）を時間的に２階微分することで、対応するモータジェネレータの回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２を演算する。
【００８３】
掛算部４２２および比較部４３４は、上述の（１）式が成立するか否かに基づいて、監視対象の駆動輪における異常の有無を判断する。具体的には、掛算部４２２は、総和部４０５（図５）から取得した目標トルクの合計値ΣＴｍ＊と、定数値「（Ｃ／Ａ）２×１／２πｍ」とを乗じた値を演算する。そして、比較部４３４は、回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２と、掛算部４２２で演算された標準値「ΣＴｍ＊×（Ｃ／Ａ）２×１／２πｍ」とを比較し、その偏差が予め定められた許容値ε以内であるか否かを判断する。この許容値ε以内は、回転センサ２０の検出誤差などに応じてその値が定められる。そして、偏差が許容値ε以内である場合には、比較部４３４は、監視対象の駆動輪が「正常」を出力する。言い換えれば、｜ｄ２ｐ／ｄｔ２−ΣＴｍ＊×（Ｃ／Ａ）２×１／２πｍ｜≦εであれば、「正常」であると判断される。
【００８４】
これに対して、両者の偏差が予め定められた許容値εを超える場合には、比較部４３４は、対象の駆動輪が「正常」ではないと判断するとともに、比較部４３６を活性化する。すなわち、上述の（１）式が成立しない場合には、駆動輪のいずれかの部位において空転が生じていることとなる。
【００８５】
このように、掛算部４２２および比較部４３４は、モータジェネレータの回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２と、車両１００の重量ｍと、目標トルクの合計値ΣＴｍ＊とに基づいて、監視対象の駆動輪における異常の有無を判断する。
【００８６】
掛算部４２４および比較部４３６は、比較部４３４が監視対象の駆動輪が「正常」ではないと判断した場合に、回転センサ２０自体の異常（異常部位ＦＰ１）の有無を判断する。すなわち、掛算部４２４は、トルク配分部２０４（図４）から取得した対応の目標トルクＴｍ＊と、出力軸３４を含むロータ３０のイナーシャの逆数である定数値「Ｊｒ−１」とを乗じた値を演算する。そして、比較部４３６は、回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２と、掛算部４２４で演算されたモータジェネレータ空転推定値「Ｊｒ−１×Ｔｍ＊」との大小関係を比較する。そして、比較部４３４は、回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２がモータジェネレータ空転推定値「Ｊｒ−１×Ｔｍ＊」より大きい場合に、「回転センサ異常」を出力する。すなわち、掛算部４２４は、対応のモータジェネレータが単体で回転する場合の回転加速度の推定値であるモータジェネレータ空転推定値を演算し、比較部４３６は、このモータジェネレータ空転推定値と実測の回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２とを比較して、回転センサ２０の異常の有無を判断する。なお、モータジェネレータ空転推定値は、上述した（４）式において左辺のカッコ内にある第１項以外の全ての値をゼロにした場合に算出される回転加速度に相当する。
【００８７】
これに対して、回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２がモータジェネレータ空転推定値「Ｊｒ−１×Ｔｍ＊」以下の場合には、比較部４３６は、回転センサ２０を「正常」と判断するとともに、比較部４３８を活性化する。
【００８８】
次に、掛算部４２６および比較部４３８は、比較部４３６が回転センサ２０を「正常」と判断した場合に、出力軸３４と第１ギヤ３６との間の動力伝達経路の健全性（異常部位ＦＰ２）を判断する。すなわち、掛算部４２６は、トルク配分部２０４（図４）から取得した対応の目標トルクＴｍ＊と、出力軸３４から第１ギヤ３６までに存在する要素についてのイナーシャ合成値の逆数である定数値「（Ｊｒ＋Ｊ１）−１」とを乗じた値を演算する。そして、比較部４３８は、回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２と、掛算部４２６で演算された出力軸空転推定値「（Ｊｒ＋Ｊ１）−１×Ｔｍ＊」との大小関係を比較する。そして、比較部４３８は、回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２が出力軸空転推定値「（Ｊｒ＋Ｊ１）−１×Ｔｍ＊」より大きい場合に、「出力軸３４と第１ギヤ３６との間の動力伝達経路異常」を出力する。
【００８９】
すなわち、掛算部４２６は、動力伝達経路が出力軸３４までで遮断している場合の回転加速度の推定値である出力軸空転推定値を演算し、比較部４３８は、この出力軸空転推定値と実測の回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２とを比較して、出力軸３４と第１ギヤ３６との間の動力伝達経路の健全性を判断する。なお、出力軸空転推定値は、上述した（４）式において左辺のカッコ内にある第１および２項以外の全ての値をゼロにした場合に算出される回転加速度に相当する。
【００９０】
なお、この出力軸３４と第１ギヤ３６との間の動力伝達経路が異常の場合には、出力軸３４の破損や出力軸３４と第１ギヤ３６との間の連結外れなどの不具合が考えられる。
【００９１】
これに対して、回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２が出力軸空転推定値「（Ｊｒ＋Ｊ１）−１×Ｔｍ＊」以下の場合には、比較部４３８は、第１ギヤ３６までの動力伝達経路が「正常」と判断するとともに、比較部４４０を活性化する。
【００９２】
次に、掛算部４２８および比較部４４０は、比較部４３８が第１ギヤ３６までの動力伝達経路を「正常」と判断した場合に、第１ギヤ３６と第２ギヤ３８との間の動力伝達経路の健全性（異常部位ＦＰ３）を判断する。すなわち、掛算部４２８は、トルク配分部２０４（図４）から取得した対応の目標トルクＴｍ＊と、出力軸３４から第２ギヤ３８までに存在する要素についてのイナーシャ合成値の逆数である定数値「（Ｊｒ＋Ｊ１＋Ｊ２×Ａ／Ｂ）−１」とを乗じた値を演算する。なお、（Ａ／Ｂ）は、第１ギヤ３６と第２ギヤ３８との間のギヤ比である。そして、比較部４４０は、回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２と、掛算部４２８で演算された第１ギヤ空転推定値「（Ｊｒ＋Ｊ１＋Ｊ２×Ａ／Ｂ）−１×Ｔｍ＊」との大小関係を比較する。そして、比較部４４０は、回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２が第１ギヤ空転推定値「（Ｊｒ＋Ｊ１＋Ｊ２×Ａ／Ｂ）−１×Ｔｍ＊」より大きい場合に、「第１ギヤ３６と第２ギヤ３８との間の動力伝達経路異常」を出力する。
【００９３】
すなわち、掛算部４２８は、動力伝達経路が第１ギヤ３６までで遮断している場合の回転加速度の推定値である第１ギヤ空転推定値を演算し、比較部４４０は、この第１ギヤ空転推定値と実測の回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２とを比較して、第１ギヤ３６と第２ギヤ３８との間の動力伝達経路の健全性を判断する。なお、第１ギヤ空転推定値は、上述した（４）式において左辺のカッコ内にある第１〜３項以外の全ての値をゼロにした場合に算出される回転加速度に相当する。
【００９４】
なお、この第１ギヤ３６と第２ギヤ３８との間の動力伝達経路が異常の場合には、第１ギヤ３６および第２ギヤ３８の少なくとも一方のギヤ欠けなどの不具合が考えられる。
【００９５】
これに対して、回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２が第１ギヤ空転推定値「（Ｊｒ＋Ｊ１＋Ｊ２×Ａ／Ｂ）−１×Ｔｍ＊」以下の場合には、比較部４４０は、第２ギヤ３８までの動力伝達経路が「正常」と判断するとともに、比較部４４２を活性化する。
【００９６】
次に、掛算部４３０および比較部４４２は、比較部４４０が第２ギヤ３８までの動力伝達経路を「正常」と判断した場合に、第２ギヤ３８と第３ギヤ４０との間の動力伝達経路の健全性（異常部位ＦＰ４）を判断する。すなわち、掛算部４３０は、トルク配分部２０４（図４）から取得した対応の目標トルクＴｍ＊と、出力軸３４から第３ギヤ４０までに存在する要素についてのイナーシャ合成値の逆数である定数値「（Ｊｒ＋Ｊ１＋Ｊ２×Ａ／Ｂ＋Ｊ３×Ａ／Ｃ）」−１」とを乗じた値を演算する。なお、（Ａ／Ｂ）は、第１ギヤ３６と第２ギヤ３８との間のギヤ比であり、（Ａ／Ｃ）は、第１ギヤ３６と第３ギヤ４０との間のギヤ比である。そして、比較部４４２は、回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２と、掛算部４３０で演算された第２ギヤ空転推定値「（Ｊｒ＋Ｊ１＋Ｊ２×Ａ／Ｂ＋Ｊ３×Ａ／Ｃ）−１×Ｔｍ＊」との大小関係を比較する。そして、比較部４４０は、回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２が第２ギヤ空転推定値「（Ｊｒ＋Ｊ１＋Ｊ２×Ａ／Ｂ＋Ｊ３×Ａ／Ｃ）−１×Ｔｍ＊」より大きい場合に、「第２ギヤ３８と第３ギヤ４０との間の動力伝達経路異常」を出力する。
【００９７】
すなわち、掛算部４３０は、動力伝達経路が第２ギヤ３８までで遮断している場合の回転加速度の推定値である第２ギヤ空転推定値を演算し、比較部４４２は、この第２ギヤ空転推定値と実測の回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２とを比較して、第２ギヤ３８と第３ギヤ４０との間の動力伝達経路の健全性を判断する。なお、第２ギヤ空転推定値は、上述した（４）式において左辺のカッコ内にある第５項の値をゼロにした場合に算出される回転加速度に相当する。
【００９８】
なお、この第２ギヤ３８と第３ギヤ４０との間の動力伝達経路が異常の場合には、第２ギヤ３８および第３ギヤ４０の少なくとも一方のギヤ欠けなどの不具合が考えられる。
【００９９】
これに対して、回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２が第２ギヤ空転推定値「（Ｊｒ＋Ｊ１＋Ｊ２×Ａ／Ｂ＋Ｊ３×Ａ／Ｃ）−１×Ｔｍ＊」以下の場合には、比較部４４２は、第３ギヤ４０までの動力伝達経路が「正常」と判断するとともに、比較部４４４を活性化する。
【０１００】
最後に、掛算部４３２および比較部４４４は、比較部４４２が第３ギヤ４０までの動力伝達経路を「正常」と判断した場合に、第３ギヤ４０とホイールディスク４６との間の動力伝達経路の健全性（異常部位ＦＰ５）を判断する。すなわち、掛算部４３２は、トルク配分部２０４（図４）から取得した対応の目標トルクＴｍ＊と、出力軸３４からホイールディスク４６までに存在する要素についてのイナーシャ合成値の逆数である定数値「（Ｊｒ＋Ｊ１＋Ｊ２×Ａ／Ｂ＋Ｊ３×Ａ／Ｃ＋Ｊｈｔ×Ａ／Ｃ）」−１」とを乗じた値を演算する。なお、（Ａ／Ｂ）は、第１ギヤ３６と第２ギヤ３８との間のギヤ比であり、（Ａ／Ｃ）は、第１ギヤ３６と第３ギヤ４０との間のギヤ比である。そして、比較部４４４は、回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２と、掛算部４３２で演算された第３ギヤ空転推定値「（Ｊｒ＋Ｊ１＋Ｊ２×Ａ／Ｂ＋Ｊ３×Ａ／Ｃ＋Ｊｈｔ×Ａ／Ｃ）−１×Ｔｍ＊」との大小関係を比較する。そして、比較部４４２は、回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２が第３ギヤ空転推定値「（Ｊｒ＋Ｊ１＋Ｊ２×Ａ／Ｂ＋Ｊ３×Ａ／Ｃ＋Ｊｈｔ×Ａ／Ｃ）−１×Ｔｍ＊」より大きい場合に、「第３ギヤ４０とホイールディスク４６との間の動力伝達経路異常」を出力する。
【０１０１】
すなわち、掛算部４３２は、動力伝達経路が第３ギヤ４０までで遮断している場合の回転加速度の推定値である第３ギヤ空転推定値を演算し、比較部４４４は、この第３ギヤ空転推定値と実測の回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２とを比較して、第３ギヤ４０とホイールディスク４６との間の動力伝達経路の健全性を判断する。なお、第３ギヤ空転推定値は、上述した（４）式によって算出される回転加速度に相当する。
【０１０２】
なお、この第３ギヤ４０とホイールディスク４６との間の動力伝達経路が異常の場合には、第３ギヤ４０のギヤ欠けや、シャフト４２の破損などの不具合が考えられる。
【０１０３】
これに対して、回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２が第３ギヤ空転推定値「（Ｊｒ＋Ｊ１＋Ｊ２×Ａ／Ｂ＋Ｊ３×Ａ／Ｃ＋Ｊｈｔ×Ａ／Ｃ）−１×Ｔｍ＊」以下の場合には、比較部４４２は、ホイールディスク４６までの動力伝達経路が「正常」と判断する。
【０１０４】
以上のように、加算部４２４，４２６，４２８，４３０，４３２および比較部４３６，４３８，４４０，４４２，４４４は、減速機１８を構成する複数のギヤ３６，３８，４０の各々について、モータジェネレータＩＷＭの出力軸３４から各歯車までの動力伝達経路にある要素のイナーシャの合成値と、対応する目標トルクＴｍ＊とに基づいて、動力伝達経路が各歯車までで遮断している場合におけるモータジェネレータの回転加速度の推定値を順次演算するとともに、演算した推定値と実測の回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２とを順次比較することで異常な部位を特定する。
【０１０５】
なお、本実施の形態では、一例として、本願発明を一連に噛み合わされた３つのギヤからなる減速機１８に適用する構成について説明したが、上述と同様の方法によって３つより多いギヤ、または３つより少ないギヤからなる歯車伝達機構に対して適用できることは自明である。
【０１０６】
図２〜図６に示す本発明の実施の形態と本願発明との対応関係については、２階微分部４２０が「回転加速度取得手段」に対応し、掛算部４２２および比較部４３４が「判断手段」に対応し、加算部４２４，４２６，４２８，４３０，４３２および比較部４３６，４３８，４４０，４４２，４４４が「特定手段」に対応する。
【０１０７】
（処理フロー）
次に、図７を参照して、本実施の形態に従う処理手順について説明する。
【０１０８】
図７は、本実施の形態に従う処理手順を示すフローチャートである。なお、図７に示す処理フローは、主として監視ＥＣＵ４が予め格納されたプログラムを実行することによって実現される。なお、図７に示す処理フローは、代表的にサブルーチンとして構成され、所定周期（たとえば、１００ｍｓｅｃ）で周期的に実行される。
【０１０９】
図５〜図７を参照して、まず、２階微分部４２０として機能する監視ＥＣＵ４が、回転センサ２０から監視対象のモータジェネレータＩＷＭの回転位置ｐ（ｔ）を取得する（ステップＳ１００）。そして、２階微分部４２０として機能する監視ＥＣＵ４が、取得した回転位置ｐ（ｔ）を時間的に２階微分して回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２を演算する（ステップＳ１０２）。なお、回転位置ｐ（ｔ）を時間的に２階微分できるように、ステップＳ１００では、所定期間にわたって回転位置ｐ（ｔ）を取得することが好ましい。
【０１１０】
次に、総和部４０５として機能する監視ＥＣＵ４は、走行ＥＣＵ２から各モータジェネレータに対する目標トルクを取得して目標トルクの合計値ΣＴｍ＊を演算する（ステップＳ１０４）。なお、演算した目標トルクの合計値ΣＴｍ＊は一時的にＲＡＭなどに格納される。
【０１１１】
そして、掛算部４２２として機能する監視ＥＣＵ４は、ステップＳ１０４で演算された目標トルクの合計値ΣＴｍ＊と、予め記憶部４００ａに記憶されたパラメータとに基づいて、標準値「ΣＴｍ＊×（Ｃ／Ａ）２×１／２πｍ」を演算する（ステップＳ１０６）。続いて、比較部４３４として機能する監視ＥＣＵ４は、ステップＳ１０２で演算された回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２と、ステップＳ１０４で演算された標準値「ΣＴｍ＊×（Ｃ／Ａ）２×１／２πｍ」との偏差が許容値ε以内であるか否かを判断する（ステップＳ１０８）。
【０１１２】
回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２と標準値「ΣＴｍ＊×（Ｃ／Ａ）２×１／２πｍ」との偏差が許容値ε以内である場合（ステップＳ１０８においてＹＥＳの場合）には、比較部４３４として機能する監視ＥＣＵ４は、監視対象の駆動輪が「正常」であると出力する（ステップＳ１１０）。そして、処理は最初に戻る。
【０１１３】
これに対して、回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２と標準値「ΣＴｍ＊×（Ｃ／Ａ）２×１／２πｍ」との偏差が許容値εより大きい場合（ステップＳ１０８においてＮＯの場合）には、掛算部４２４として機能する監視ＥＣＵ４は、ステップＳ１０４で演算された目標トルクの合計値ΣＴｍ＊と、予め記憶部４００ａに記憶されたパラメータとに基づいて、モータジェネレータ空転推定値「Ｊｒ−１×Ｔｍ＊」を演算する（ステップＳ１１２）。続いて、比較部４３６として機能する監視ＥＣＵ４は、ステップＳ１０２で演算された回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２が、ステップＳ１１２で演算されたモータジェネレータ空転推定値「Ｊｒ−１×Ｔｍ＊」より大きいか否かを判断する（ステップＳ１１４）。
【０１１４】
回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２がモータジェネレータ空転推定値「Ｊｒ−１×Ｔｍ＊」より大きい場合（ステップＳ１１４においてＹＥＳの場合）には、比較部４３６として機能する監視ＥＣＵ４は、「回転センサ異常」を出力する（ステップＳ１１６）。そして、処理は最初に戻る。
【０１１５】
これに対して、回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２がモータジェネレータ空転推定値「Ｊｒ−１×Ｔｍ＊」以下である場合（ステップＳ１１４においてＮＯの場合）には、掛算部４２６として機能する監視ＥＣＵ４は、ステップＳ１０４で演算された目標トルクの合計値ΣＴｍ＊と、予め記憶部４００ａに記憶されたパラメータとに基づいて、出力軸空転推定値「（Ｊｒ＋Ｊ１）−１×Ｔｍ＊」を演算する（ステップＳ１１８）。続いて、比較部４３８として機能する監視ＥＣＵ４は、ステップＳ１０２で演算された回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２が、ステップＳ１１８で演算された出力軸空転推定値「（Ｊｒ＋Ｊ１）−１×Ｔｍ＊」より大きいか否かを判断する（ステップＳ１２０）。
【０１１６】
回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２が出力軸空転推定値「（Ｊｒ＋Ｊ１）−１×Ｔｍ＊」より大きい場合（ステップＳ１２０においてＹＥＳの場合）には、比較部４３８として機能する監視ＥＣＵ４は、「出力軸と第１ギヤとの間の動力伝達経路異常」を出力する（ステップＳ１２２）。そして、処理は最初に戻る。
【０１１７】
これに対して、回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２が出力軸空転推定値「（Ｊｒ＋Ｊ１）−１×Ｔｍ＊」以下である場合（ステップＳ１２０においてＮＯの場合）には、掛算部４２８として機能する監視ＥＣＵ４は、ステップＳ１０４で演算された目標トルクの合計値ΣＴｍ＊と、予め記憶部４００ａに記憶されたパラメータとに基づいて、第１ギヤ空転推定値「（Ｊｒ＋Ｊ１＋Ｊ２×Ａ／Ｂ）−１×Ｔｍ＊」を演算する（ステップＳ１２４）。続いて、比較部４４０として機能する監視ＥＣＵ４は、ステップＳ１０２で演算された回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２が、ステップＳ１２４で演算された第１ギヤ空転推定値「（Ｊｒ＋Ｊ１＋Ｊ２×Ａ／Ｂ）−１×Ｔｍ＊」より大きいか否かを判断する（ステップＳ１２６）。
【０１１８】
回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２が第１ギヤ空転推定値「（Ｊｒ＋Ｊ１＋Ｊ２×Ａ／Ｂ）−１×Ｔｍ＊」より大きい場合（ステップＳ１２６においてＹＥＳの場合）には、比較部４４０として機能する監視ＥＣＵ４は、「第１ギヤと第２ギヤとの間の動力伝達経路異常」を出力する（ステップＳ１２８）。そして、処理は最初に戻る。
【０１１９】
これに対して、回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２が第１ギヤ空転推定値「（Ｊｒ＋Ｊ１＋Ｊ２×Ａ／Ｂ）−１×Ｔｍ＊」以下である場合（ステップＳ１２６においてＮＯの場合）には、掛算部４３０として機能する監視ＥＣＵ４は、ステップＳ１０４で演算された目標トルクの合計値ΣＴｍ＊と、予め記憶部４００ａに記憶されたパラメータとに基づいて、第２ギヤ空転推定値「（Ｊｒ＋Ｊ１＋Ｊ２×Ａ／Ｂ＋Ｊ３×Ａ／Ｃ）−１×Ｔｍ＊」を演算する（ステップＳ１３０）。続いて、比較部４４２として機能する監視ＥＣＵ４は、ステップＳ１０２で演算された回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２が、ステップＳ１３０で演算された第２ギヤ空転推定値「（Ｊｒ＋Ｊ１＋Ｊ２×Ａ／Ｂ＋Ｊ３×Ａ／Ｃ）−１×Ｔｍ＊」より大きいか否かを判断する（ステップＳ１３２）。
【０１２０】
回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２が第２ギヤ空転推定値「（Ｊｒ＋Ｊ１＋Ｊ２×Ａ／Ｂ＋Ｊ３×Ａ／Ｃ）−１×Ｔｍ＊」より大きい場合（ステップＳ１３２においてＹＥＳの場合）には、比較部４４２として機能する監視ＥＣＵ４は、「第２ギヤと第３ギヤとの間の動力伝達経路異常」を出力する（ステップＳ１３４）。そして、処理は最初に戻る。
【０１２１】
これに対して、回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２が第２ギヤ空転推定値「（Ｊｒ＋Ｊ１＋Ｊ２×Ａ／Ｂ＋Ｊ３×Ａ／Ｃ）−１×Ｔｍ＊」以下である場合（ステップＳ１３２においてＮＯの場合）には、掛算部４３２として機能する監視ＥＣＵ４は、ステップＳ１０４で演算された目標トルクの合計値ΣＴｍ＊と、予め記憶部４００ａに記憶されたパラメータとに基づいて、第３ギヤ空転推定値「（Ｊｒ＋Ｊ１＋Ｊ２×Ａ／Ｂ＋Ｊ３×Ａ／Ｃ＋Ｊｈｔ×Ａ／Ｃ）−１×Ｔｍ＊」を演算する（ステップＳ１３６）。続いて、比較部４４４として機能する監視ＥＣＵ４は、ステップＳ１０２で演算された回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２が、ステップＳ１３６で演算された第３ギヤ空転推定値「（Ｊｒ＋Ｊ１＋Ｊ２×Ａ／Ｂ＋Ｊ３×Ａ／Ｃ＋Ｊｈｔ×Ａ／Ｃ）−１×Ｔｍ＊」より大きいか否かを判断する（ステップＳ１３８）。
【０１２２】
回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２が第３ギヤ空転推定値「（Ｊｒ＋Ｊ１＋Ｊ２×Ａ／Ｂ＋Ｊ３×Ａ／Ｃ＋Ｊｈｔ×Ａ／Ｃ）−１×Ｔｍ＊」より大きい場合（ステップＳ１３８においてＹＥＳの場合）には、比較部４４４として機能する監視ＥＣＵ４は、「第３ギヤとホイールディスクとの間の動力伝達経路異常」を出力する（ステップＳ１４０）。そして、処理は最初に戻る。
【０１２３】
これに対して、回転加速度ｄ２ｐ／ｄｔ２が第３ギヤ空転推定値「（Ｊｒ＋Ｊ１＋Ｊ２×Ａ／Ｂ＋Ｊ３×Ａ／Ｃ＋Ｊｈｔ×Ａ／Ｃ）−１×Ｔｍ＊」以下の場合（ステップＳ１３８においてＮＯの場合）には、駆動輪の空転とみなすことができるので、何らの出力をすることなく処理は最初に戻る。
【０１２４】
（変形例）
なお、上述の（１）式では、車両１００の重量ｍを予め定められた値としていたが、この重量ｍを車両１００に搭乗する乗員の数に応じて補正するようにしてもよい。
【０１２５】
図８は、本発明の実施の形態の変形例に従う制御構造を示す機能ブロック図である。本発明の実施の形態の変形例は、図３〜図６に示す制御構造に加えて図８に示すような制御構造を含む。
【０１２６】
図８を参照して、車両１００のシート９８の座面には、乗員の搭乗を検知する着座センサ９６が設けられている。そして、車重補正部４７０は、予め定められた基準重量％ｍに、この着座センサ９６の検知信号に応じた補正重量を加算した上で、重量ｍとして出力する。なお、図８には、説明の便宜上、１つのシート９８だけを示すが、車両１００に配置されるシートのそれぞれについて着座センサ９６を設けた上で、重量を補正することが好ましい。なお、図８に示す車重補正部４７０は、監視ＥＣＵ４がプログラムを実行することで実現される。
【０１２７】
また、上記の実施の形態においては、各駆動輪がインホイールモータによって駆動される構成について説明したが、本願発明の適用範囲は、必ずしもインホイールモータ駆動方式に限定されるものではない。すなわち、本願発明は、前輪を各駆動輪を別々の電動機（モータジェネレータ）で駆動する車両に適用可能であり、インホイールモータ駆動方式は好適ではあるが、各駆動輪を駆動する電動機が車体側に搭載されたオンボードタイプであってもよい。
【０１２８】
なお、本願発明に係る車両には、内燃機関も動力源として搭載するハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）も含まれる。また、蓄電装置Ｂの代わりに、または蓄電装置Ｂとともに、燃料電池（Fuel Cell）を直流電源として搭載した燃料電池車であってもよい。
【０１２９】
この発明の実施の形態によれば、まず、車両の重量と、すべてのモータジェネレータについての目標トルクの合計値とに基づいて、車両の運動方程式に従って生じるべき回転加速度を演算した上で、当該演算した回転加速度と実測の回転加速度とを比較して監視対象の駆動輪における異常の有無を判断する。さらに、監視対象の駆動輪において異常発生していると判断された場合に、モータジェネレータに与えられる対応の目標トルクから推定できる推定値と実際の加速度とを比較することで、異常発生部位を特定する。
【０１３０】
このように異常有無の判断に目標トルクを使用するので、トルクセンサを用いる必要がない。また、各監視タイミングにおいて演算された推定値と実測の回転加速度とを比較すればよいので、先行技術のようなトルクの変動周波数や変動周期を演算する構成に比較して処理を迅速化できる。
【０１３１】
また、この発明の実施の形態によれば、異常判断および異常部位の特定を迅速に実行できるので、ギヤが完全に欠けた末期的な状態に加えて、その一部だけが欠けた状態のような初期的な状態についても監視することができる。
【０１３２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明の実施の形態に従う異常監視装置を搭載した車両の全体構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図１に示したモータジェネレータがインホイールモータとして組込まれた駆動輪の断面図である。
【図３】走行ＥＣＵおよび監視ＥＣＵによって実現される機能の概略を示す機能ブロック図である。
【図４】図３に示すインバータ制御部のより詳細な機能構成を示す機能ブロック図である。
【図５】図３に示す監視部のより詳細な機能構成を示す機能ブロック図である。
【図６】図５に示す各異常判断部における機能構成を示す機能ブロック図である。
【図７】本実施の形態に従う処理手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態の変形例に従う制御構造を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【０１３４】
２  走行ＥＣＵ、４  監視ＥＣＵ、６  通信線、８  ステアリングホイール、１０  操舵角センサ、１２  電源ケーブル、１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲ  インバータ、１６ＦＬ，１６ＦＲ，１６ＲＬ，１６ＲＲ  三相ケーブル、１８，１８ＦＬ，１８ＦＲ，１８ＲＬ，１８ＲＲ  減速機、２０，２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲ  回転センサ、２２  アクセルポジションセンサ、２４  ブレーキペダルポジションセンサ、２６  シフトポジションセンサ、２８  故障インジケータ、３０  ロータ、３２  ステータ、３４  出力軸、３６  第１ギヤ、３８  第２ギヤ、４０  第３ギヤ、４２  シャフト、４４  ホイールハブ、４６  ホイールディスク、４８  タイヤ、９６  着座センサ、９８  シート、１００  車両、２００  インバータ制御部、２０２  車両要求駆動力演算部、２０４  トルク配分部、２０６ＦＬ，２０６ＦＲ，２０６ＲＬ，２０６ＲＲ  電流指令変換部、２０８ＦＬ，２０８ＦＲ，２０８ＲＬ，２０８ＲＲ  電流制御部、２１０ＦＬ，２１０ＦＲ，２１０ＲＬ，２１０ＲＲ  生成部、２５０，４５０  通信部、４００  監視部、４００ａ  記憶部、４０５  総和部、４１０，４１０ＦＬ，４１０ＦＲ，４１０ＲＬ，４１０ＲＲ  異常判断部、４２０  ２階微分部、４２２，４２４，４２６，４２８，４３０，４３２  掛算部、４３４，４３６，４３８，４４０，４４２，４４４  比較部、４７０  車重補正部、Ｂ  蓄電装置、ＦＬ，ＦＲ  前輪、ＩＷＭ，ＩＭＷＦＬ，ＩＭＷＦＲ，ＩＭＷＲＬ，ＩＭＷＲＲ  モータジェネレータ、ＲＬ，ＲＲ  後輪。
【図１】
0004835528.tif 000006
【図２】
0004835528.tif 000007
【図３】
0004835528.tif 000008
【図４】
0004835528.tif 000009
【図５】
0004835528.tif 000010
【図６】
0004835528.tif 000011
【図７】
0004835528.tif 000012
【図８】
0004835528.tif 000013