JP2017017889A - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 潤滑油温センサの異常時に潤滑油の温度を推定し、この推定温度からこのモータ駆動装置を搭載した車両が安全に修理可能な場所等まで移動することができるモータ駆動装置を提供する。【解決手段】 減速機２の潤滑油路に、潤滑油の温度を検出する潤滑油温センサＳｂを設け、電動モータ１におけるステータに、モータコイルの温度を検出するコイル温度センサＳａを設け、電動モータ１の回転速度を検出する回転速度検出センサＳｃを設ける。制御装置Ｕ１は、潤滑油温センサＳｂの異常を検出する異常検出手段４１と、この異常検出手段４１により潤滑油温センサＳｂの異常を検出したとき、コイル温度センサＳａで検出される温度および回転速度検出センサＳｃで検出される回転速度を用いた定められた関係に基づいて前記潤滑油の温度を推定する潤滑油温推定手段４２とを有する。【選択図】 図６

Description

この発明は、モータ駆動装置に関し、潤滑油温センサの異常時に潤滑油の温度を推定するフェールセーフの技術に関する。

モータ駆動装置として、減速機、モータおよび車輪用軸受を有するインホイールモータ駆動装置がある。このインホイールモータ駆動装置において、センサ出力等に基づいてモータの出力制限を行う技術（１）〜（４）が提案されている。

（１）この技術では、インホイールモータの過負荷状態を簡単に確認できる技術として、車輪用軸受、モータ、および減速機から構成されるユニットの温度として、モータステータ、モータロータ、潤滑油、モータケースのいずれかの温度を測定し、その時間微分が規定値を超えた時点でモータの出力制限を行うことが提案されている。また入口温度、出口温度、流量、比熱から発熱量または放熱量を推定し、ある基準値から外れた時点で異常と判断し、モータの出力制限を行う（特許文献１）。

（２）この技術では、減速機から流れ出る潤滑油の温度をより正確に検出する技術として、減速部から潤滑油タンクに潤滑油を排出する排出油路または潤滑油タンクに温度センサを配置し、潤滑油温がある規定値以上となったときに、モータの出力制限を行う（特許文献２）。

（３）この技術では、インホイールモータ駆動装置の潤滑油の温度を測定するセンサとモータステータのコイル温度を測定するセンサを設け、いずれかの温度測定値が第１の閾値を超え、さらに第２の閾値を超えた時点で、モータの出力制限を行う（特願２０１４−０１３２９０）。
（４）この技術では、モータコイルの異常検出を行う技術および異常検出時の対処技術として、異常が発生した側とは異なるもう一方の検出値を基準として、モータの出力制限を行う（特願２０１４−２２９４６４）。

特開２００８−１６８７９０号公報 特開２０１５−６４０４８号公報

先行技術（１），（２）および（３）では、潤滑油またはモータコイルの温度を測定し、測定値が閾値以上のときにモータの出力制限を行っているが、センサ自体に異常が発生したときの対応については記載されていない。
先行技術（４）では、異常検知したセンサとは異なるもう一方（二輪の駆動輪のうち、異常判定されていない側）の検出値を代わりの測定値として、その測定値以上の出力を入力しないように制御することが記載されている。しかし、モータコイル温度に限定しており、潤滑油については記載されていない。

このように、モータコイル温度、モータロータ温度、潤滑油温、ハウジング温度等の個別の温度を測定し、それぞれの測定温度がある閾値以上になった時点で、出力制限を行うことは種々提案されている。しかし、いずれかのセンサに異常が発生したときの対応、特に潤滑油の温度を測定する潤滑油温センサに異常が発生したときの対応について、先行技術に記載されているものはない。前記のように潤滑油温センサに異常が発生すると、減速機の過負荷領域において正確な油温検知ができず、減速機に異常が発生する可能性がある。

この発明の目的は、潤滑油温センサの異常時に潤滑油の温度を推定し、この推定温度からこのモータ駆動装置を搭載した車両が安全に修理可能な場所等まで移動することができるモータ駆動装置を提供することである。

この発明のモータ駆動装置は、電動モータ１と、この電動モータ１の回転を減速して車輪に伝達する減速機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とを備えたモータ駆動装置において、
前記減速機２の潤滑油路２９に、潤滑油の温度を検出する潤滑油温センサＳｂを設け、前記電動モータ１におけるステータ９に、モータコイル７８の温度を検出するコイル温度センサＳａを設け、前記電動モータ１の回転速度を検出する回転速度検出センサＳｃを設け、
前記制御装置Ｕ１は、
前記潤滑油温センサＳｂの異常を検出する異常検出手段４１と、
この異常検出手段４１により前記潤滑油温センサＳｂの異常を検出したとき、前記コイル温度センサＳａで検出される温度、および前記回転速度検出センサＳｃで検出される回転速度を用いた定められた関係に基づいて前記潤滑油の温度を推定する潤滑油温推定手段４２と、
を有することを特徴とする。
前記定められた関係は、試験やシミュレーション等の結果により定められる。
なお、この明細書において「回転速度」とは、単位時間当たりの回転数と同義である。以後、単位時間当たりの回転数を、単に「回転数」という場合がある。

この構成によると、潤滑油温センサＳｂは、この潤滑油温センサＳｂの正常時において、減速機２の潤滑油路２９に存在する潤滑油の温度を検出する。ここで、潤滑油温センサＳｂを設ける目的は、減速機２の温度状態を把握することにより、減速機２の過負荷運転を防止することである。異常検出手段４１は潤滑油温センサＳｂの異常を検出する。潤滑油温推定手段４２は、潤滑油温センサＳｂの異常時において、コイル温度センサＳａで検出される温度および回転速度検出センサＳｃで検出される回転速度を用いた定められた関係に基づいて前記潤滑油の温度を推定する。この推定温度は、正常時に潤滑油温センサＳｂで検出される温度よりも検出精度が劣るものの、減速機２の温度状態を把握するには必要十分である。潤滑油温センサＳｂに異常が生じた場合においても、潤滑油温推定手段４２で推定された温度で減速機２の温度状態を把握することにより、減速機２の過負荷運転を防止することができる。したがって、このモータ駆動装置を搭載した車両が安全に修理可能な場所等まで移動することができる。

前記異常検出手段４１は、前記潤滑油温センサＳｂで検出される潤滑油の温度が定められた温度の上下限値から外れたとき、前記潤滑油温センサＳｂの異常と判定しても良い。
前記上下限値は、上限値および下限値を含む。前記定められた温度の上下限値は、試験やシミュレーション等の結果により定められる。

潤滑油温センサＳｂには、例えば、抵抗を利用したセンサが用いられる。このセンサは、抵抗にある一定の電流を流したときの抵抗の温度変化を電圧値で検知している。センサの機械的な異常の代表例である断線に対する異常検知は、定められた温度の上限値に対して大きいまたは下限値よりも小さいときに、センサに断線があると判断される。

前記潤滑油温推定手段４２は、前記回転速度検出センサＳｃで検出される電動モータ１の回転速度が定められた回転速度以上のとき、前記潤滑油の温度を推定しても良い。
前記定められた回転速度は、試験やシミュレーション等の結果により定められる。

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２の損失は、例えば、軸受部の転がり抵抗、摺動部の摺動抵抗が主な損失であり、両者共に軸受諸元や減速機内部の隙間が定まれば、回転数に依存した損失となる。また電動モータ１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、低回転高トルク領域での損失は、銅損が損失の大部分を占め、高回転低トルク領域では、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。これより、減速機が過負荷状態となり熱的に不利な状況になるのは、高速域全般である。
したがって、減速機２が熱的に不利な状況にあると考えられる定められた回転速度以上のとき、潤滑油の温度を推定することで、減速機２の温度状態を木目細かく把握することができる。これにより、減速機２の過負荷運転を防止することができる。

前記潤滑油温推定手段４２は、前記コイル温度センサＳａで検出されるモータコイル７８の温度に、前記回転速度検出センサＳｃで検出される回転速度に応じた補正値を乗じて前記潤滑油の温度を推定しても良い。
前記補正値は、試験やシミュレーション等の結果により定められる。
前記潤滑油温推定手段４２は、前記回転速度検出センサＳｃで検出される回転速度に応じた補正値を定めた補正マップを有し、前記コイル温度センサＳａで検出されるモータコイル７８の温度に、前記補正マップの補正値を付加して前記潤滑油の温度を推定しても良い。
前記補正値は、試験やシミュレーション等の結果により定められる。

前記制御装置Ｕ１は、前記潤滑油温推定手段４２で推定された潤滑油の温度が閾値を超えたとき、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４９を有するものとしても良い。
前記閾値は、試験やシミュレーション等の結果により定められる。
この場合、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。

この発明のモータ駆動装置は、電動モータと、この電動モータの回転を減速して車輪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モータ駆動装置において、前記減速機の潤滑油路に、潤滑油の温度を検出する潤滑油温センサを設け、前記電動モータにおけるステータに、モータコイルの温度を検出するコイル温度センサを設け、前記電動モータの回転速度を検出する回転速度検出センサを設け、前記制御装置は、前記潤滑油温センサの異常を検出する異常検出手段と、この異常検出手段により前記潤滑油温センサの異常を検出したとき、前記コイル温度センサで検出される温度、および前記回転速度検出センサで検出される回転速度を用いた定められた関係に基づいて前記潤滑油の温度を推定する潤滑油温推定手段とを有する。このため、潤滑油温センサの異常時に潤滑油の温度を推定し、この推定温度からこのモータ駆動装置を搭載した車両が安全に修理可能な場所等まで移動することができる。

この発明の実施形態に係るモータ駆動装置の断面図である。 図１のII-II線断面となる減速機部分の断面図である。 図２の部分拡大図である。 図１のIV−IV線断面となるモータ部分の断面図である。 図４のＡ部を拡大して示す部分拡大図である。 同モータ駆動装置の制御系のブロック図である。 同モータ駆動装置の潤滑油温センサの異常判定例を示す図である。 同モータ駆動装置の潤滑油温の推定例を示すフローチャートである。 同モータ駆動装置を搭載した車両の概略構成を示す図である。 この発明の他の実施形態に係るモータ駆動装置を搭載した車両の概略構成を示す図である。

この発明の実施形態に係るモータ駆動装置を図１ないし図９と共に説明する。図１に示すように、このモータ駆動装置は、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とを備える。これら電動モータ１、減速機２、および車輪用軸受５は、互いに一つの組立部品であるインホイールモータ駆動装置を構成しており、インホイールモータ駆動装置は一部または全部が車輪内に配置される。このインホイールモータ駆動装置であるモータ駆動装置は、さらに潤滑油供給機構Ｊｋと、制御装置Ｕ１（図６）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。
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、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、車両の車幅方向中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。

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。

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が設けられる。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。

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、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およびモータ回転軸６の一体軸は、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。

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。

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。なお、針状ころ軸受９２の外輪９３ａは外ピンハウジングIｈに嵌合固定している。

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。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。これと共に、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。

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内の油路であり、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。

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油路である。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。

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。

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７８ａ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、モータコイル７８が冷却される。

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。

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る。ポンプ２８は、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。

電動モータ１により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。

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およびモータコイル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。

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。

センサ類について説明する。
このモータ駆動装置には、潤滑油温センサＳｂ、コイル温度センサＳａ、および、回転速度検出センサＳｃが設けられている。潤滑油温センサＳｂは、減速機２の潤滑油路２９に存在する潤滑油の温度を検出するセンサであって、この例では、潤滑油タンク２９ａ内に設けられる。潤滑油温センサＳｂを設ける目的は、減速機２の温度状態を把握することにより、減速機２の過負荷運転を防止することである。潤滑油温センサＳｂおよび後述のコイル温度センサＳａには、抵抗を利用したセンサとして例えばサーミスタが用いられる。具体的には、抵抗の温度変化をある一定の電流を流したときの電圧値で検知している。

電動モータ１のモータステータ９には、モータコイル７８の温度を検出するコイル温度センサＳａが設けられている。このコイル温度センサＳａは、モータコイル７８が耐熱温度を超えないように監視をしている。
図４は、図１のIV-IV線断面となるモータ部分の断面図である。
電動モータ１のモータロータ１０は、例えば、軟質磁性材料からなるコア部（図示せず）と、このコア部に内蔵される永久磁石（図示せず）とを有する。この永久磁石には例えばネオジウム系磁石が用いられている。

電動モータ１のモータステータ９は、例えば、軟質磁性材料からなるステータコア部７７と、モータコイル７８と、絶縁部材７９とを有する。ステータコア部７７は、外周面が断面円形とされたリング状で、その内周面に内径側に突出する複数のティース７７ａが円周方向に並んで形成されている。モータコイル７８は、ステータコア部７７の各ティース７７ａに巻回される。各ティース７７ａにそれぞれ巻回されたモータコイル７８のうち、ステータコア部７７の幅よりもインボード側およびアウトボード側に突出するコイルエンド７８ａ（図１）に、潤滑油供給機構Ｊｋ（図１）から潤滑油が射出され噴きかけられるようになっている。

図５は、図４のＡ部を拡大して示す部分拡大図である。図４および図５に示すように、円周方向に互いに隣り合うティース７７ａ，７７ａ間における、円周方向に互いに隣り合うモータコイル７８の間の隙間δに、モータコイル７８の温度を検出するコイル温度センサＳａを配置している。このコイル温度センサＳａは、モータコイル７８に近接して配置され、且つ、モータ回転軸６（図１）の中心Ｌ１より上部に配置される。互いに隣り合うモータコイル７８，７８は、コイル温度センサＳａと共に絶縁性材料から成る絶縁部材７９で覆われている。

図１に示すように、潤滑油供給機構Ｊｋにより、モータ軸心から半径方向外方に供給された潤滑油は、モータロータ１０から放射状に噴出し、コイルエンド７８ａに噴きかかる構造である。このため、低回転域では潤滑油が噴出する流速が小さいが、高回転域では潤滑油が噴出する流速が大きく、潤滑油はコイルエンド７８ａに噴きかかった後、隔壁や周辺に飛び散る。加熱した潤滑油がコイルエンド７８ａに噴きかかった場合には、その潤滑油によりモータコイル７８が加熱される。

このモータコイル７８の熱伝導により、コイル温度センサＳａ付近の温度も上昇し、コイル温度センサＳａは潤滑油の温度上昇に追随して温度上昇する。そのときのコイル温度と潤滑油との温度差は、数度（例えば１〜２０℃程度）の温度差をもって推移する。潤滑油の影響を受けにくくするために、スロット間にコイル温度センサＳａを配置した場合でも、熱伝導により、コイル温度は一定の温度差をもって潤滑油の温度上昇に追随する。

回転速度検出センサＳｃは、モータハウジング８内に設けられ、電動モータ１の回転速度を検出する。後述するモータ駆動制御部４８（図６）は、モータロータ１０の回転角度を回転速度検出センサＳｃから得てベクトル制御を行う。この回転速度検出センサＳｃとしては、例えば、レゾルバやＧＭＲセンサ等を適用可能である。

制御系について説明する。
図６は、このモータ駆動装置の制御系のブロック図である。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の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。

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）で構成される。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。

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。また前述のように、モータ駆動制御部４８は、モータロータ１０（図１）の回転角度を回転速度検出センサＳｃから得てベクトル制御を行う。

モータコントロール部４６に、異常検出手段４１、潤滑油温推定手段４２、モータ出力制限手段４９、異常報告手段５０、および記憶手段５１を設けている。異常検出手段４１は潤滑油温センサＳｂの異常を検出する。

図７は、このモータ駆動装置の潤滑油温センサの異常判定例を示す図である。図６も参照しつつ説明する。異常検出手段４１は、潤滑油温センサＳｂで検出される潤滑油の温度（油温）が定められた温度の上限値（「油温設計上限値」とも言う）よりも大きい、または油温が定められた温度の下限値（「油温設計下限値」とも言う）よりも小さいとき、潤滑油温センサＳｂに異常有りと判定する。センサの機械的な異常の代表例である断線に対する異常検知は、定められた温度の上限値に対して大きいまたは下限値よりも小さいときに、センサに断線があると判断される。これら上限値、下限値は、試験やシミュレーション等の結果により定められ、記憶手段５１に書き換え可能に記憶される。

異常検出手段４１は、潤滑油温センサＳｂの異常有りと判定すると、その異常発生情報を異常報告手段５０および潤滑油温推定手段４２にそれぞれ送る。潤滑油温推定手段４２は、コイル温度センサ異常判定部４２ａと、油温推定部４２ｂとを有する。コイル温度センサ異常判定部４２ａは、異常検出手段４１から異常発生情報を与えられると、コイル温度センサＳａの異常の有無を判定する。

コイル温度センサ異常判定部４２ａは、前述の潤滑油温センサＳｂの異常判定例と同様に、コイル温度センサＳａで検出されるモータコイル７８（図１）の温度（コイル温度）が定められたコイル温度の上限値（「コイル温度設計上限値」とも言う）よりも大きいまたは下限値（「コイル温度設計下限値」とも言う）よりも小さいときに、コイル温度センサＳａに異常有りと判定する。コイル温度センサ異常判定部４２ａは、コイル温度センサＳａに異常有りと判定すると、その異常発生情報を異常報告手段５０に送る。

コイル温度センサＳａに異常が無いと判定されると、油温推定部４２ｂは、コイル温度センサＳａで検出される温度および回転速度検出センサＳｃで検出される回転速度を用いた定められた関係に基づいて、潤滑油の温度を推定する。この推定温度は、潤滑油温センサＳｂの正常時に同潤滑油温センサＳｂで検出される温度よりも検出精度が劣るものの、減速機２の温度状態を把握するには必要十分である。具体的には、油温推定部４２ｂは、回転速度検出センサＳｃで検出される電動モータ１の回転速度が定められた回転速度以上のとき、コイル温度センサＳａで検出されるコイル温度に、回転速度センサＳｃで検出される回転速度に応じた補正値を乗じて前記潤滑油の温度を推定する。

ところで、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２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であり、両者共に軸受諸元や減速機内部の隙間が定まれば、回転数に依存した損失となる。また電動モータ１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、低回転高トルク領域での損失は、銅損が損失の大部分を占め、高回転低トルク領域では、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。これより、減速機２が過負荷状態となり熱的に不利な状況になるのは、高速域全般である。

したがって、減速機２が熱的に不利な状況にあると考えられる定められた回転速度以上のとき、油温推定部４２ｂは、コイル温度センサＳａで検出されるコイル温度に、回転速度センサＳｃで検出される回転速度に応じた補正値を乗じて前記潤滑油の温度を推定することで、減速機２の温度状態を木目細かく把握し得る。

モータ出力制限手段４９は、判定部３９と制御部４０とを有する。判定部３９は、油温推定部４２ｂで推定された潤滑油の温度が閾値を超えたか否かを判定する。油温の閾値は、試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。この閾値は、記憶手段５１に書き換え可能に記憶される。

推定された油温が閾値を超えたと判定部３９で判定されると、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。この場合に制御部４０は、現在のモータ電流に対して定められた割合でモータ電流を低減しても良いし、定められた値低下させても良い。制御部４０は、例えば、前記閾値を超えた後、一定時間後に前記閾値以下になると、電動モータ１への出力制限を解除する。

異常報告手段５０は、潤滑油温センサＳｂまたはコイル温度センサＳａの異常発生情報を与えられたとき、また推定された油温が閾値を超えたと判定部３９で判定されたとき、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５２は、異常報告手段５０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に設けられた表示装置２７に、異常を知らせる表示を行わせる。

図８は、このモータ駆動装置の潤滑油温の推定例を示すフローチャートである。図６も参照しつつ説明する。本処理開始後、潤滑油温センサＳｂにより潤滑油の温度を検出し、コイル温度センサＳａによりコイル温度を検出する（ステップＳ１）。次に、異常検出手段４１は潤滑油温センサＳｂで検出される油温の閾値判定を行い、コイル温度センサ異常判定部４２ａはコイル温度センサＳａで検出されるコイル温度の閾値判定を行う（ステップＳ２）。

異常検出手段４１は、潤滑油温センサＳｂで検出される油温が、油温設計下限値以上で油温設計上限値以下であるかを判定する。コイル温度センサ異常判定部４２ａは、コイル温度センサＳａで検出されるコイル温度が、コイル温度設計下限値以上でコイル温度設計上限値以下であるかを判定する。これら潤滑油温センサＳｂおよびコイル温度センサＳａでそれぞれ検出される温度が定められた下限値以上上限値以下（正常測定領域：図７参照）と判定されると（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１に戻る。

いずれか一方のセンサＳｂ，Ｓａで検出される温度が上限値よりも大きいまたは下限値よりも小さいとき（ステップＳ２：Ｎｏ）、異常報告手段５０はＥＣＵ４３に異常発生情報を出力し、異常表示手段５２は表示装置２７に異常を知らせる表示を行わせる（ステップＳ３）。次に、異常検出手段４１が潤滑油温センサＳｂに異常有りと判定し、且つ、コイル温度センサ異常判定部４２ａがコイル温度センサＳａを正常であると判定すると（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、油温推定部４２ｂは、コイル温度センサＳａおよび回転速度検出センサＳｃを用いて潤滑油の油温を推定する（ステップＳ５）。その後本処理を終了する。コイル温度センサ異常判定部４２ａがコイル温度センサＳａも異常であると判定すると（ステップＳ４：Ｎｏ）、異常表示手段５２はその異常発生情報を受けて表示装置２７に異常（修理依頼）を知らせる表示を行わせる（ステップＳ６）。その後本処理を終了する。

図９は、このモータ駆動装置を搭載した車両の概略構成を示す図である。この車両では、左右の後輪５３，５３がそれぞれ独立の電動モータ１により駆動される。各電動モータ１はインホイールモータ駆動装置を構成する。この実施形態のインホイールモータ駆動装置においては、後輪駆動を示したが、前輪駆動でも四輪駆動としても良い。

以上説明したモータ駆動装置によると、潤滑油温推定手段４２は、潤滑油温センサＳｂの異常時において、コイル温度センサＳａで検出されるコイル温度および回転速度検出センサＳｃで検出される回転速度を用いた定められた関係に基づいて前記潤滑油の温度を推定する。この推定温度は、正常時に潤滑油温センサＳｂで検出される温度よりも検出精度が劣るものの、減速機２の温度状態を把握するには必要十分である。潤滑油温センサＳｂに異常が生じた場合においても、潤滑油温推定手段４２で推定された温度で減速機２の温度状態を把握することにより、減速機２の過負荷運転を防止することができる。

したがって、このモータ駆動装置を搭載した車両が安全に修理可能な場所等まで移動することができる。特に減速機２が熱的に不利な状況にあると考えられる定められた回転速度以上のとき、潤滑油の温度を推定することで、減速機２の温度状態を木目細かく把握することができる。これにより、減速機２の過負荷運転を防止することができる。

図１０に示すように、車体に二台の電動モータ１，１および各電動モータ１に対応する減速機（図示せず）を設け、これら電動モータ１，１により左右の車輪５３，５３を駆動する二モータオンボードタイプの電気自動車にこのモータ駆動装置を適用しても良い。この例では後輪駆動を示したが、前輪駆動でも四輪駆動としても良い。

図示しないが、車体に一台の電動モータおよび減速機を設け、前記一台の電動モータにより左右の車輪を駆動する一モータタイプの電気自動車に、このモータ駆動装置を適用しても良い。
モータ駆動装置の減速機として、サイクロイド式の減速機を適用したが、遊星減速機、平行２軸減速機、その他の減速機を適用可能である。

潤滑油温推定手段は、回転速度検出センサで検出される回転速度に応じた補正値を定めた補正マップを有し、コイル温度センサで検出されるモータコイルの温度に、補正マップの補正値を付加して前記潤滑油の温度を推定しても良い。補正マップは、例えば、前記記憶手段に記憶される。

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、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。この発明の範囲は上記した説明ではなくて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。

１…電動モータ
２…減速機
９…モータステータ
２９…潤滑油路
４１…異常検出手段
４２…潤滑油温推定手段
４９…モータ出力制限手段
７８…モータコイル
Ｊｋ…潤滑油供給機構
Ｕ１…制御装置
Ｓａ…コイル温度センサ
Ｓｂ…潤滑油温センサ
Ｓｃ…回転速度検出センサ

Claims (5)

1. 電動モータと、この電動モータの回転を減速して車輪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モータ駆動装置において、
   前記減速機の潤滑油路に、潤滑油の温度を検出する潤滑油温センサを設け、前記電動モータにおけるステータに、モータコイルの温度を検出するコイル温度センサを設け、前記電動モータの回転速度を検出する回転速度検出センサを設け、
   前記制御装置は、
   前記潤滑油温センサの異常を検出する異常検出手段と、
   この異常検出手段により前記潤滑油温センサの異常を検出したとき、前記コイル温度センサで検出される温度、および前記回転速度検出センサで検出される回転速度を用いた定められた関係に基づいて前記潤滑油の温度を推定する潤滑油温推定手段と、
   を有することを特徴とするモータ駆動装置。
2. 請求項１に記載のモータ駆動装置において、前記異常検出手段は、前記潤滑油温センサで検出される潤滑油の温度が定められた温度の上下限値から外れたとき、前記潤滑油温センサの異常と判定するモータ駆動装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のモータ駆動装置において、前記潤滑油温推定手段は、前記回転速度検出センサで検出される電動モータの回転速度が定められた回転速度以上のとき、前記潤滑油の温度を推定するモータ駆動装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のモータ駆動装置において、前記潤滑油温推定手段は、前記コイル温度センサで検出されるモータコイルの温度に、前記回転速度検出センサで検出される回転速度に応じた補正値を乗じて前記潤滑油の温度を推定するモータ駆動装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のモータ駆動装置において、前記制御装置は、前記潤滑油温推定手段で推定された潤滑油の温度が閾値を超えたとき、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モータ駆動装置。

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