モータの診断方法
【課題】 オイルの劣化状態等を容易に計測することができ、減速機の故障を防止できるかまたはモータの冷却効果を高く維持することができ、また車両のメンテナンスを促すことができる電気自動車用駆動モータの診断装置および診断方法を提供する。
【解決手段】 車両の電源が投入されている非走行時に、オイルの汚染度合い、劣化度合い、およびオイル量の少なくともいずれか１つの検出項目の検出を行うオイル劣化等検出手段３７を設ける。オイル劣化等検出手段３７で検出される検出値が設定範囲から外れるとき、オイル供給システムの異常を出力するか、またはモータ６の回転始動を許可しない異常時制御手段４０を設けた。
【解決手段】 車両の電源が投入されている非走行時に、オイルの汚染度合い、劣化度合い、およびオイル量の少なくともいずれか１つの検出項目の検出を行うオイル劣化等検出手段３７を設ける。オイル劣化等検出手段３７で検出される検出値が設定範囲から外れるとき、オイル供給システムの異常を出力するか、またはモータ６の回転始動を許可しない異常時制御手段４０を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気自動車用駆動モータの診断装置および診断方法に関し、減速機の潤滑またはモータの冷却に用いられるオイルを供給するオイル供給システムの自己診断機能に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車では、車両駆動のためのモータおよびこれを制御するコントローラの故障は、走行性、安全性に大きく影響する。特に、電気自動車において、インホイールモータ駆動装置を用いた場合、同装置のコンパクト化を図る結果、この構成部品である車輪用軸受、減速機、およびモータは、高速回転化を伴うため、これらの信頼性確保が重要な課題となる。
従来、インホイールモータ駆動装置において、車両の走行時、信頼性確保のために、車輪用軸受、減速機、およびモータ等の温度を測定して過負荷を監視し、温度測定値に応じてモータの駆動電流の制限や、モータ回転数を低下させるものが提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１６８７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インホイールモータ型の電気自動車では、各輪独立に応答性の高いモータが取り付けられている。特に、電気自動車の駆動源であるモータの駆動トルクを、高い減速比を有する減速機を介してホイールにトルク伝達する場合、モータ制御の不安定化を原因としたモータのトルクは、拡大されてホイールにトルク伝達される。このため、このモータ、減速機の故障時には、安定した車両姿勢を保つことができるように、その状況に応じた対応が必要となる。
【０００５】
モータは、そのロータおよびステータを直接オイルで冷却し、またこのオイルで減速機の潤滑および冷却を行っている。減速機の故障を防ぐためには、前記オイルの汚染状態、劣化状態、またはオイル量を把握し、規定値から外れたとき警告を発し、車両のメンテナンスを促す必要があった。しかしながらオイルは、減速機の回転中には空気が混入し、オイルの劣化状態等を計測することが難しい。
上記のように、インホイールモータ駆動装置において、車両走行時、モータの温度を測定して過負荷を監視し、モータを駆動制限することは行われている。この場合にも、車両走行時、減速機が回転してオイルが泡立ちオイル内に空気が混入するため、オイルの劣化状態等を計測することが難しい。
【０００６】
この発明の目的は、オイルの劣化状態等を容易に計測することができ、減速機の故障を防止できるかまたはモータの冷却効果を高く維持することができ、また車両のメンテナンスを促すことができる電気自動車用駆動モータの診断装置および診断方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の電気自動車用モータの診断装置は、車輪２を駆動するモータ６と、このモータ６の回転を減速する減速機７と、これら減速機７の潤滑およびモータ６の冷却のいずれか一方または両方に用いられるオイルを供給するオイル供給システムとを備えた電気自動車の前記モータ６を診断する診断装置であって、車両の電源が投入されている非走行時に、前記オイルの汚染度合い、劣化度合い、およびオイル量の少なくともいずれか１つの検出項目の検出を行うオイル劣化等検出手段３７を設け、このオイル劣化等検出手段３７で検出される検出値が設定範囲から外れるとき、オイル供給システムの異常を出力するか、またはモータ６の回転始動を許可しない異常時制御手段４０を設けたことを特徴とする。
【０００８】
前記「車両の電源が投入されている非走行時」とは、ドライバが車両に乗った後、走行を開始するまでの間である始動時等のように、キー等で車両の全体を制御するＥＣＵ２１等の制御手段に電源が投入されているが、まだモータ６への電力供給を行っていないときや、走行停止のためにモータ６への電力供給は行っていないが、前記車両の全体を制御する手段の電源は投入状態を維持しているときを言う。
【０００９】
この構成によると、車両の電源が投入されている非走行時に、オイル劣化等検出手段３７は、オイルの汚染度合い、劣化度合い、およびオイル量の少なくともいずれか１つの検出項目を検出する。例えばキー、スタートボタン等の始動手段が、モータ６への電力供給前の「アクセサリ電源」の位置にあるとき、車両の電源が投入されている非走行時であると判断される。また前記始動手段が「オン」の位置にあるとき、電流検出手段３５からのモータ電流、または回転センサ２４から得られるタイヤ回転数の情報、車載の各センサの情報等からモータ６への電力供給は行っていないと判定されるとき、車両の電源が投入されている非走行時であると判断される。
【００１０】
このような車両の電源が投入されている非走行時には、減速機７の回転を停止させてオイルの泡立ちを低減することが可能となり、オイルの劣化状態等を容易に且つ正確に計測することができる。異常時制御手段４０は、計測された検出値が設定範囲から外れるとき、オイル供給システムの異常を出力するか、またはモータ６の回転始動を許可しない制御を行う。このように車両を走行させる前段階などで、例えば車両全体の異常チェック時の一つのチェック項目として、または走行開始後の停止時に、オイル供給システムの異常を診断することができる。オイル供給システムの異常と出力された場合、またはモータ６の回転始動が不許可となっている場合、オイル供給システム等の修理に向かうか、この車両の救援を要請することができる。
【００１１】
前記オイル劣化等検出手段３７は、オイル内の混入空気がオイル外に開放されるまでの時間以上経過した後、前記オイルの検出項目の検出を行うものであっても良い。例えば、走行開始後の停止直後においては、オイル内に空気が混入した状態となっている。このため、オイル内の混入空気がオイル外に開放されるまでの時間以上経過した後、前記オイルの検出項目を検出する。この時間は、実験等により設定される。
【００１２】
前記オイル供給システムは、オイルを貯留するタンク４６を有し、このタンク４６内にオイル劣化等検出手段３７の検出部を設けても良い。前記タンク４６は、モータ６および減速機７に一体に設けても良いし、別体に設けても良い。オイル劣化等検出手段３７の検出部をタンク４６内に設けることで、この検出部を容易に設置することができる。タンク４６内にオイルを貯留しておくことができるため、始動時、走行停止時のいずれの場合であっても、オイル供給システムの異常診断を安定して行うことができる。
【００１３】
前記オイル劣化等検出手段３７のうち、オイルの汚染度合いを検出する汚染度合い検出部３７ａは、オイル内の光透過率の測定手段を有するものであっても良い。オイル内の光透過率は、オイルの汚染度合いに比例する。これらの関係はテーブル等に記憶されている。光ファイバー４４により光源４３から出射された光をオイル内に導き、例えば、測定手段である受光部４５によりオイル内の光透過率を測定する。測定された光透過率を前記テーブル等に照らしてオイルの汚染度合いを容易に検出し得る。
【００１４】
前記オイル劣化等検出手段３７のうち、オイルの劣化度合いを検出する劣化度合い検出部３７ｂは、オイル内で間隔を空けて設けられる２枚の電極４９，４９と、これら電極４９，４９間に交流電圧を印加する検出用電源５０と、この検出用電源５０により２枚の電極４９，４９間に交流電圧を印加したときのオイルの誘電率を求める誘電率算出手段５１とを有するものであっても良い。検出用電源５０により２枚の電極４９，４９間に交流電圧を印加する。２枚の電極４９，４９の間隔および平面の面積が既知であるため、誘電率算出手段５１は、電極４９，４９間に介在するオイルの静電容量、電極４９，４９間の抵抗等からオイルの誘電率を求め得る。このオイルの誘電率に基づき、オイルの劣化度合いを検出することができる。
【００１５】
前記オイル劣化等検出手段３７は、オイルの温度を検出するオイル温度検出部４７と、このオイル温度検出部４７で検出されるオイルの温度に基づいてオイルの粘度を求める粘度検出部４８とを有するものとしても良い。粘度検出部４８にて求められるオイルの粘度が、設定範囲から外れるとき、オイルの劣化や汚染が進行していると考えられ、オイル供給システムに異常ありと推定される。
前記オイル劣化等検出手段３７で検出される検出値をローパスフィルタ３８ａを介して処理した値が、設定範囲から外れるか否かを判定する判定部３９を設けたものとしても良い。
【００１６】
前記モータ６が、駆動輪である各車輪２毎にそれぞれ設けられるものであっても良い。
前記モータ６は、一部または全体が車輪２内に配置されて前記モータ６と車輪用軸受４と減速機７とを含むインホイールモータ駆動装置８を構成するものであっても良い。インホイールモータ駆動装置８の場合、コンパクト化を図る結果、車輪用軸受４、減速機７、およびモータ６は、高速回転化を伴うため、これらの信頼性確保が重要な課題となる。車両の電源が投入されている非走行時に、オイル劣化等検出手段により前記いずれかの検出項目を検出することで、オイル供給システムの異常を検出できるため、モータおよび減速機の信頼性をより高めることが可能となる。
【００１７】
前記減速機７は、モータ６の回転を減速するサイクロイド減速機であっても良い。減速機７をサイクロイド減速機として減速比を例えば１／６以上に高くした場合、モータ６の小型化を図り、装置のコンパクト化を図ることができる。モータ６の駆動トルクを、前記のように高い減速比を有する減速機７を介してホイールにトルク伝達するとき、前記駆動トルクは拡大されてホイールにトルク伝達されるため、モータ６の発熱等に起因するモータ異常の影響、減速機７の潤滑不良の影響が大きくなるが、車両の非走行時において、オイル劣化等検出手段で検出される検出値が設定範囲から外れるとき、オイル供給システムの異常を出力するか、またはモータ６の回転始動を許可しないようにすることで、車両を走行させる前段階で異常を認識することができ、この異常への対処を早期に図ることができる。
【００１８】
この発明の電気自動車は、前記いずれかのモータ６により駆動可能に構成されるものである。
【００１９】
この発明の電気自動車用駆動モータの診断方法は、車輪２を駆動するモータ６と、このモータ６の回転を減速する減速機７と、これら減速機７の潤滑およびモータ６の冷却のいずれか一方または両方に用いられるオイルを供給するオイル供給システムとを備えた電気自動車の前記モータ６を診断する診断方法であって、車両の電源が投入されている非走行時に、前記オイルの汚染度合い、劣化度合い、およびオイル量の少なくともいずれか１つの検出項目の検出を行う検出過程と、前記検出過程で検出される検出値が設定範囲から外れるとき、オイル供給システムの異常を出力するか、またはモータ６の回転始動を許可しない異常時制御過程とを含む。
【００２０】
この構成によると、検出過程では、車両の電源が投入されている非走行時におけるオイルの汚染度合い、劣化度合い、およびオイル量の少なくともいずれか１つの検出項目を検出する。異常時制御過程では、検出値が設定範囲から外れるとき、オイル供給システムの異常を出力するか、またはモータ６の回転始動を許可しない。このように車両を走行させる前段階などで、例えば車両全体の異常チェック時の一つのチェック項目として、または走行開始後の停止時に、オイル供給システムの異常を診断することができる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明の電気自動車用モータの診断装置は、車輪を駆動するモータと、このモータの回転を減速する減速機と、これら減速機の潤滑およびモータの冷却のいずれか一方または両方に用いられるオイルを供給するオイル供給システムとを備えた電気自動車の前記モータを診断する診断装置において、車両の電源が投入されている非走行時に、前記オイルの汚染度合い、劣化度合い、およびオイル量の少なくともいずれか１つの検出項目を検出するオイル劣化等検出手段を設け、このオイル劣化等検出手段で検出される検出値が設定範囲から外れるとき、オイル供給システムの異常を出力するか、またはモータの回転始動を許可しない異常時制御手段を設けたため、オイルの劣化状態等を容易に計測することができ、減速機の故障を防止できるかまたはモータの冷却効果を高く維持することができ、また車両のメンテナンスを促すことができる。
【００２２】
この発明の電気自動車用モータの診断方法は、車輪を駆動するモータと、このモータの回転を減速する減速機と、これら減速機の潤滑およびモータの冷却のいずれか一方または両方に用いられるオイルを供給するオイル供給システムとを備えた電気自動車の前記モータを診断する診断方法において、車両の電源が投入されている非走行時に、前記オイルの汚染度合い、劣化度合い、およびオイル量の少なくともいずれか１つの検出項目を検出する検出過程と、前記検出過程で検出される検出値が設定範囲から外れるとき、オイル供給システムの異常を出力するか、またはモータの回転始動を許可しない異常時制御過程とを含むため、オイルの劣化状態等を容易に計測することができ、減速機の故障を防止できるかまたはモータの冷却効果を高く維持することができ、また車両のメンテナンスを促すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る電気自動車を平面図で示す概念構成のブロック図である。
【図２】同電気自動車用駆動モータの診断装置の概念構成のブロック図である。
【図３】同診断装置の汚染度合い検出部等のブロック図である。
【図４】オイルを透過する光の透過距離と透過光強度との関係を示す図である。
【図５】オイルの温度と粘度との関係を示す図である。
【図６】同診断装置の劣化度合い検出部等のブロック図である。
【図７】同診断装置の要部のブロック図である。
【図８】同電気自動車におけるインホイールモータ駆動装置の破断正面図である。
【図９】図８のIX-IX 線断面となる減速機部分の断面図である。
【図１０】図８の要部を部分的に拡大して示す部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
この発明の第１の実施形態に係る電気自動車用駆動モータの診断装置およびその診断方法を図１ないし図１０と共に説明する。この駆動モータの診断装置は、電気自動車に搭載されている。この電気自動車は、図１に示すように、車体１の左右の後輪となる車輪２が駆動輪とされ、左右の前輪となる車輪３が従動輪の操舵輪とされた４輪の自動車である。駆動輪および従動輪となる車輪２，３は、いずれもタイヤを有し、それぞれ車輪用軸受４，５を介して車体１に支持されている。車輪用軸受４，５は、図１ではハブベアリングの略称「Ｈ／Ｂ」を付してある。駆動輪となる左右の車輪２，２は、それぞれ独立の走行用のモータ６，６により駆動される。モータ６の回転は、減速機７および車輪用軸受４を介して車輪２に伝達される。これらモータ６、減速機７、および車輪用軸受４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８を構成しており、インホイールモータ駆動装置８は、一部または全体が車輪２内に配置される。インホイールモータ駆動装置８は、インホイールモータユニットとも称される。各車輪２，３には、電動式のブレーキ９，１０が設けられている。
【００２５】
左右の前輪となる操舵輪である車輪３，３は、転舵機構１１を介して転舵可能であり、操舵機構１２により操舵される。転舵機構１１は、タイロッド１１ａを左右移動させることで、車輪用軸受５を保持した左右のナックルアーム１１ｂの角度を変える機構であり、操舵機構１２の指令によりＥＰＳ（電動パワーステアリング）モータ１３を駆動させ、回転・直線運動変換機構（図示せず）を介して左右移動させられる。操舵角は操舵角センサ１５で検出し、このセンサ出力はＥＣＵ２１に出力され、その情報は左右輪の加速・減速指令等に使用される。
【００２６】
制御系を説明する。図１に示すように、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ＥＣＵ２１と、このＥＣＵ２１の指令に従って走行用のモータ６の制御を行うインバータ装置２２とを有する。前記ＥＣＵ２１と、インバータ装置２２と、ブレーキコントローラ２３とが、車体１に搭載されている。ＥＣＵ２１は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、並びに各種の電子回路等で構成される。
【００２７】
ＥＣＵ２１は、機能別に大別すると駆動制御部２１ａと一般制御部２１ｂとに分けられる。駆動制御部２１ａは、アクセル操作部１６の出力する加速指令と、ブレーキ操作部１７の出力する減速指令と、操舵角センサ１５の出力する旋回指令とから、左右輪の走行用モータ６，６に与える加速・減速指令を生成し、インバータ装置２２へ出力する。駆動制御部２１ａは、上記の他に、出力する加速・減速指令を、各車輪２，３の車輪用軸受４，５に設けられた回転センサ２４から得られるタイヤ回転数の情報や、車載の各センサの情報を用いて補正する機能を有していても良い。アクセル操作部１６は、アクセルペダルとその踏み込み量を検出して前記加速指令を出力するセンサ１６ａとでなる。ブレーキ操作部１７は、ブレーキペダルとその踏み込み量を検出して前記減速指令を出力するセンサ１７ａとでなる。
【００２８】
ＥＣＵ２１の一般制御部２１ｂは、前記ブレーキ操作部１７の出力する減速指令をブレーキコントローラ２３へ出力する機能、各種の補機システム２５を制御する機能、コンソールの操作パネル２６からの入力指令を処理する機能、表示手段２７に表示を行う機能などを有する。前記補機システム２５は、例えば、エアコン、ライト、ワイパー、ＧＰＳ、エアバッグ等であり、ここでは代表して一つのブロックとして示す。
【００２９】
ブレーキコントローラ２３は、ＥＣＵ２１から出力される減速指令に従って、各車輪２，３のブレーキ９，１０に制動指令を与える手段である。ＥＣＵ２１から出力される制動指令には、ブレーキ操作部１７の出力する減速指令によって生成される指令の他に、ＥＣＵ２１の持つ安全性向上のための手段によって生成される指令がある。ブレーキコントローラ２３は、この他にアンチロックブレーキシステムを備える。ブレーキコントローラ２３は、電子回路やマイコン等により構成される。
【００３０】
インバータ装置２２は、各モータ６に対して設けられたパワー回路部２８と、このパワー回路部２８を制御するモータコントール部２９とで構成される。モータコントール部２９は、各パワー回路部２８に対して共通して設けられていても、別々に設けられていても良いが、共通して設けられた場合であっても、各パワー回路部２８を、例えば互いにモータトルクが異なるように独立して制御可能なものとされる。モータコントール部２９は、このモータコントール部２９が持つインホイールモータ８に関する各検出値や制御値等の各情報（「ＩＷＭシステム情報」と称す）をＥＣＵ２１に出力する機能を有する。
【００３１】
図２は、この電気自動車用駆動モータの診断装置の概念構成のブロック図である。パワー回路部２８は、バッテリ１９の直流電力をモータ６の駆動に用いる３相の交流電力に変換するインバータ３１と、このインバータ３１を制御するＰＷＭドライバ３２とで構成される。モータ６は３相の同期モータ等からなる。インバータ３１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３２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。
【００３２】
モータコントール部２９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３３を有している。モータ駆動制御部３３は、上位制御手段であるＥＣＵ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、パワー回路部２８のＰＷＭドライバ３２に電流指令を与える手段である。モータ駆動制御部３３は、インバータ３１からモータ６に流すモータ電流値を電流検出手段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３３は、モータ６のロータの回転角を角度センサ３６から得て、ベクトル制御等の回転角に応じた制御を行う。
【００３３】
モータ６の診断装置について説明する。
この実施形態では、図２に示すように、上記構成のモータコントロール部２９に、次のオイル劣化等検出手段３７、ローパスフィルタ３８ａ，検出回路３８ｂ、判定部３９、異常時制御手段４０、および異常報告手段４１を設け、ＥＣＵ２１に異常表示手段４２を設けている。この実施形態におけるモータ６の診断装置は、これらオイル劣化等検出手段３７、ローパスフィルタ３８ａ，検出回路３８ｂ、判定部３９、異常時制御手段４０、異常報告手段４１、および異常表示手段４２を有する。前記電気自動車は、この例では減速機７の潤滑およびモータ６の冷却の両方に用いられるオイルを供給するオイル供給システム（図８乃至図１０と共に後述する）を備えている。
【００３４】
オイル劣化等検出手段３７は、車両の電源が投入されている非走行時に、減速機７を潤滑しモータ６を冷却するオイルの汚染度合い、劣化度合い、およびオイル量の少なくともいずれか１つの検出項目を検出する。前記「車両の電源が投入されている非走行時」とは、この電気自動車のＥＣＵ２１に電源が投入されていて、車両が完全に停止している状態を言い、例えば、（１）ドライバ等がキー、スタートボタン等の始動手段を、「オフ」からモータ６への電力供給前の「アクセサリ電源」の位置に操作してＥＣＵ２１がオンとなったときや、（２）ＥＣＵ２１がオンの状態で前記始動手段を「オン」の位置に操作しているが、ＥＣＵ２１がモータ６への加速指令を生成していない場合、および、回転センサ２４から得られるタイヤ回転数の情報、車載の各センサの情報等から車両が走行停止状態にあると判定されるときを言い、ＥＣＵ２１に微小電流が流れてオンになっているが、車両にドライバ等が乗車せずに車両のセキュリティがオンとなったロック状態にあるときは含まない。
またオイル劣化等検出手段３７は、オイル内の混入空気がオイル外に開放されるまでの時間以上経過した後、前記オイルの検出項目を検出する。例えば、走行開始後の停止直後においては、オイル内に空気が混入した状態となっている。このため、オイル内の混入空気がオイル外に開放されるまでの時間以上経過した後、前記オイルの検出項目を検出する。この時間は、実験等により設定される。
【００３５】
前記始動手段が「アクセサリ電源」または「オン」の位置にあるとき、ＥＣＵ２１がオンになっていると判定される。ＥＣＵ２１がオンと判定され、且つ、電流検出手段３５からのモータ電流、または回転センサ２４から得られるタイヤ回転数の情報、車載の各センサの情報等からモータ６への電力供給は行っていないと判定されるとき、車両の電源が投入されている非走行時であると判断される。
オイル劣化等検出手段３７は、この例では、オイルの汚染度合いを検出する汚染度合い検出部３７ａと、オイルの劣化度合いを検出する劣化度合い検出部３７ｂと、オイル量を検出するオイル量検出部３７ｃとを含む。各検出部３７ａ，３７ｂ，３７ｃにて検出される検出値が設定範囲から外れるか否かを判定する判定部３９がそれぞれ設けられている。前記異常時制御手段４０は、各判定部３９にて検出値が設定範囲から外れたと判定したとき、オイル供給システムの異常を出力すると共にモータ６の回転始動を許可しない制御を行う。
【００３６】
図３は、診断装置の汚染度合い検出部等を示すブロック図である。同図に示すように、汚染度合い検出部３７ａは、光源４３と、この光源４３から出射された光をオイル内に導き、さらに受光部４５へ導く光ファイバー４４，４４と、この光ファイバー４４，４４で導かれた光の前記オイル内の光透過率を測定する測定手段である受光部４５とを有する。光源４３として、例えば、発光ダイオード、白熱電球、半導体レーザダイオード、エレクトロルミネッセンス；略称ＥＬ、有機ＥＬ、蛍光管等を用いることができる。受光部４５として、例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ、太陽電池、光電子増倍管等を用いることができる。
【００３７】
オイルの汚染の要因として、オイル内に摩耗粉等の混入物が増えることがある。オイル内に混入物が増えると、光の透過率が変化するため、オイル内の光透過率を測定することで、オイルの汚染度合いを検出する。オイルを透過する光の強度は、透過した距離によって大きく減衰する。これら透過光強度と透過距離との間には、図４に示す関係がある。この関係は、透過光強度つまり透過光量をＩ、透過距離をｘ、オイルへの入射光量をＩｉｎとすると、αを定数として、
Ｉ＝Ｉｉｎ・ｅｘｐ（−αｘ） …（１）
となる。前記式（１）における定数αの値は、オイルの状態によって変化する。例えば、減速機７の回転に伴い摩耗粉等の異物がオイル内に混入した場合、その異物の混入量が増加するに従い前記定数αが大きくなる。また、オイルが劣化すると酸化、変色が進行するので、その劣化状態が進行するにつれて前記定数αが大きくなる。したがって試験により、光源４３からの入射光量、透過距離を適宜設定して、前記オイル供給システムにおけるオイルを交換した直後の透過光強度を記憶しておき、この基準となる透過光強度Ｉ０と、検出された透過光強度Ｉ１との比（検出された透過光強度Ｉ１／基準となる透過光強度Ｉ０）を求めることで、光透過率を測定し得る。
【００３８】
図３に示すように、オイル供給システムは、減速機７の潤滑用およびモータ６の冷却用のオイルを貯留するタンク４６を有する。このタンク４６内に、光ファイバー４４，４４の各一端を対向状に離隔し前記透過距離ｘを確保するように設けている。光ファイバー４４，４４の一端間にオイルが介在するように、光ファイバー４４，４４をタンク４６に設けている。光源４３から出射された光が一方の光ファイバー４４を通ってタンク４６内に存在する前記オイルを透過し、他方側の光ファイバー４４を経由して受光部４５で検出される。この受光部４５において、検出された透過光強度Ｉ１と基準となる透過光強度Ｉ０との比Ｉ１／Ｉ０が求められ光透過率が測定される。測定された光透過率は光電変換されて電気信号である検出値が、後述の判定部３９による判定に供される。
なお、検出対象となるオイルの両側の光ファイバー４４，４４は、それぞれ端面がライン状または平面状に並ぶように複数対向させて設けても良い。この場合、受光側において十分な受光面積を確保できるので、受光部４５で十分な受光強度を得ることができる。したがって、受光部４５にて光透過率を安定して測定することができる。
【００３９】
図３に示すように、汚染度合い検出部３７ａは、オイルの温度を検出するオイル温度検出部４７と、このオイル温度検出部４７で検出されるオイルの温度に基づいてオイルの粘度を求める粘度検出部４８とを有する。ここで図５は、オイルの温度と粘度との関係を示す図である。一般的にオイルの温度が高くなるに従って、オイルの粘度は低くなる。また、オイル交換後一定時間経過した後のオイル粘度は、オイルを交換した直後のオイル粘度よりも粘度が低くなる。オイル交換後一定時間経過した後のオイルは、オイルの劣化、汚染が進行したとみなすことができる。このため図５に示す、一定時間経過毎のオイルの温度と粘度との関係をテーブル等として記憶しておき、粘度検出部４８は、オイル温度検出部４７で検出されるオイルの温度と、検出時における経過時間とを前記テーブル等に照らしてオイル粘度を求め得る。したがって、求めたオイル粘度によって、オイルの汚染度合いを検出することができる。なおＥＣＵ２１は、水晶発振器や発振回路等のクロック源２１ｃを有し、このクロック源２１ｃはオイル交換後の経過時間を計測する。オペレータは、例えば、コンピュータ等を用いてＥＣＵ２１にアクセスして、オイル交換毎に前記経過時間をリセットすることができる。
【００４０】
オイルに例えば水分が混入することに起因してオイルが劣化すると、オイルの電気的特性のうち誘電率が大きく変化する。
図６に示すように、劣化度合い検出部３７ｂは、オイル内で間隔を空けて設けられる２枚の電極４９，４９と、これら電極４９，４９間に交流電圧を印加する検出用電源５０と、この検出用電源５０により２枚の電極４９，４９間に交流電圧を印加したときのオイルの誘電率を求める誘電率算出手段５１とを有する。ここで、２枚の電極４９，４９および電極４９，４９間に介在するオイルの等価回路として、静電容量Ｃと抵抗Ｒとが並列接続された並列回路を仮定する。前記静電容量Ｃは、電極４９，４９間に介在するオイルの静電容量値に相当する。２枚の電極４９，４９の間隔および平面の面積が既知であるため、誘電率算出手段５１は、電極４９，４９間に介在するオイルの静電容量Ｃおよび電極４９，４９間の抵抗Ｒからオイルの誘電率εを求め得る。電極４９，４９間の抵抗Ｒは、印加した交流電圧を計測する電圧センサ５２と、電極４９，４９間に交流電圧を印加したときに流れる電流を計測する電流センサ５３とにより求めることができる。
【００４１】
誘電率算出手段５１により求めたオイルの誘電率εに基づき、オイルの劣化度合いを検出することが可能となる。なお劣化度合い検出部３７ｂは、前述のオイル温度検出部４７と粘度検出部４８とを有する構成としても良い。
また図２に示すように、オイル量検出部３７ｃは、液体の水位制御に用いられる磁気式、光学式、電極式、超音波式の液面レベルセンサから成る。この液面レベルセンサがタンク４６（図６）内に設けられ、車両の電源が投入されていない非走行時に、前記タンク４６内で定められた上限値と下限値の間に液面レベルが収まっているか否かを判定部３９にて判定する。
【００４２】
図７は、この診断装置の要部のブロック図である。この診断装置は、ローパスフィルタ３８ａおよび検出回路３８ｂを有する。同図に示すように、前述の汚染度合い検出部３７ａ、劣化度合い検出部３７ｂ、およびオイル量検出部３７ｃで検出された各検出値は、前記ローパスフィルタ３８ａを介して処理され、このローパスフィルタ３８ａを通過した信号を検出回路にて検出する。ローパスフィルタ３８ａのカット周波数は、インホイールモータ駆動装置８等の構成に応じて適宜設定され、例えば数１０Ｈｚ等とされる。
【００４３】
判定部３９は、各検出値に応じて設定範囲を定める範囲設定手段３９ａと、比較手段３９ｂとを有する。比較手段３９ｂは、検出回路３８ｂの出力する検出値と設定範囲とを比較し、前記検出値が設定範囲を超えたか否かを判定する。受光部４５にて測定された光透過率が光電変換された電気信号Ｅ１は、ローパスフィルタ３８ａおよび検出回路３８ｂを介して出力される。前記比較手段３９ｂは、この出力された検出値と設定範囲とを比較する。この場合の設定範囲は、実験、シミュレーション等により適宜定める。例えば、モータ６を規定の回転数で一定時間回転させ走行停止した後、オイル温度検出部４７で検出されるオイルの温度が、所望の温度以下に低下しない場合の電気信号をローパスフィルタ３８ａおよび検出回路３８ｂを介して出力した値を、設定範囲とする。誘電率算出手段５１にて算出されたオイルの誘電率εは、ローパスフィルタ３８ａおよび検出回路３８ｂを介して出力され、この出力された検出値と設定範囲とを比較手段３９ｂで比較する。この場合の設定範囲も、前記と同様に、実験、シミュレーション等により適宜定める。例えば、モータ６を規定の回転数で一定時間回転させ走行停止した後、オイル温度検出部４７で検出されるオイルの温度が、所望の温度以下に低下しない場合の誘電率εに比例する電気信号をローパスフィルタ３８ａおよび検出回路３８ｂを介して出力した値を、設定範囲とする。オイル量やオイル粘度を比較する場合の設定範囲についても同様に定められる。
【００４４】
異常時制御手段４０は、比較手段３９ｂが設定範囲を超えたことを示す信号の出力に応答して、オイル供給システムの異常を出力するか、またはモータ６の回転始動を許可しない制御を行う。図２に示すように、異常報告手段４１は、オイル供給システムの異常を表す信号を異常時制御手段４０から受け、ＥＣＵ２１に異常発生情報を出力する。モータ駆動制御部３３は、前記信号の出力に応答して、インバータ装置２２の出力するモータトルク指令またはモータ電流を制限することで、モータ６の回転始動を不許可とする。
【００４５】
作用効果について説明する。
車両の電源が投入された非走行時、具体的には、ドライバ等がキー、スタートボタン等の始動手段を、「オフ」から、補機システム２５、例えば、ライト、ワイパー等を駆動可能な「アクセサリ電源」の位置に操作してＥＣＵ２１がオンとなったとき、オイル劣化等検出手段３７は、オイルの汚染度合い、劣化度合い、およびオイル量の少なくともいずれか１つの検出項目を検出する。このような車両の電源が投入されている非走行時には、減速機７の回転を停止させてオイルの泡立ちを低減することが可能となり、オイルの汚染度合い、劣化度合い、およびオイル粘度を容易に且つ正確に計測することができる。
【００４６】
しかも、オイル劣化等検出手段３７は、オイル内の混入空気がオイル外に開放されるまでの時間以上経過した後、前記オイルの検出項目を検出するため、例えば、走行開始後の停止直後のオイル内に空気が混入した状態での誤検出を防ぐことができる。したがって、オイルの汚染度合い、劣化度合い、およびオイル粘度をより正確に計測し得る。また、前記非走行時には、減速機７の回転を停止させると共に、オイル供給システムの回転ポンプ５４（図８）も回転停止させるため、オイルの循環が停止されてタンク４６内のオイル液面を波立たせることなく安定させることが可能となる。このため、オイル量検出部３７ｃによりタンク４６内のオイル量を正確に検出することができる。
【００４７】
異常時制御手段４０は、計測された検出値が設定範囲から外れるとき、オイル供給システムの異常を出力すると共にモータ６の回転始動を許可しない制御を行う。このように車両を走行させる前段階などで、例えば車両全体の異常チェック時の一つのチェック項目として、または走行開始後の停止時に、オイル供給システムの異常を診断することができる。オイル供給システムの異常と出力された場合、またはモータ６の回転始動が不許可となっている場合、オイル供給システム等の修理に向かうか、この車両の救援を要請することができる。
【００４８】
図３に示すように、タンク４６内に光ファイバー４４，４４の各一端を設けたり、図６に示すようにタンク４６内に電極４９，４９を設けている。このようにタンク４６内に検出部を容易に設置することができる。タンク４６内にオイルを貯留しておくことができるため、始動時、走行停止時のいずれの場合であっても、オイル供給システムの異常診断を安定して行うことができる。
【００４９】
図８は、この電気自動車におけるインホイールモータ駆動装置８の破断正面図である。同図に示すように、インホイールモータ駆動装置８は、車輪用軸受４とモータ６との間に減速機７を介在させ、車輪用軸受４で支持される駆動輪である車輪２（図２）のハブとモータ６（図８）のモータ側回転部材５４とを同軸心上で連結してある。なお、この明細書において、車両に取り付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。
【００５０】
モータ６は、筒状のモータハウジング５５に固定したモータステータ５６と、モータ側回転部材５４に取り付けたモータロータ５７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（すなわち埋込磁石型同期モータ）である。ロータ５７は、ロータ部５７ａと、円筒状の中空部５７ｂとを有する。ロータ５７の内側には、このロータ５７に連結されて同ロータ５７と一体回転するモータ側回転部材５４が設けられている。このモータ側回転部材５４はモータ６の駆動力を減速機７に伝達するものである。モータハウジング５５には、軸方向に離隔して軸受５８ａ，５８ｂが設けられ、これら軸受５８ａ，５８ｂに前記中空部５７ｂが嵌合されている。これによりロータ５７は、モータハウジング５５に回転自在に支持される。
【００５１】
モータ側回転部材５４は、モータ６から減速機７にわたって配置され、減速機７内に偏心部５９ａ，５９ｂを有する。モータ側回転部材５４は、モータ６側の一端がロータ５７の中空部５７ｂに嵌合され、減速機７側の他端が軸受５８ｃによって支持される。偏心部５９ａ，５９ｂ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。
【００５２】
減速機７は、減速比が１／６以上のものであるのが良い。この減速機７は、曲線板６０ａ，６０ｂと、複数の外ピン６１と、運動変換機構と、カウンタウェイト６２，６２とを有する。曲線板６０ａ，６０ｂは、前記偏心部５９ａ，５９ｂにそれぞれ回転自在に設けられる。モータハウジング５５には、複数の外ピン６１が支持され、曲線板６０ａ，６０ｂの外周に転接するようになっている。前記運動変換機構は、曲線板６０ａ，６０ｂの自転運動をインボード側材６３に伝達する機構である。つまり運動変換機構は、図８および図９に示すように、インボード側材６３に設けられた複数の内ピン６４と、曲線板６０ａ，６０ｂに設けられた貫通孔６５とを有する。内ピン６４は、インボード側材６３の回転軸心を中心として円周方向に等間隔に配設されている。各内ピン６４の軸方向一端部がインボード側材６３に螺着されて固定されている。モータ側回転部材５４における、偏心部５９ａ，５９ｂに隣接する軸方向位置に、それぞれカウンタウェイト６２，６２が設けられている。
【００５３】
車輪用軸受４は、内周に複列の転走面６６を形成した外方部材６７と、これら各転走面６６に対向する転走面６８を外周に形成した内方部材６９と、これら外方部材６７および内方部材６９の転走面６６，６８間に介在した複列の転動体７０とで構成される。内方部材６９は、駆動輪を取り付けるハブを兼用する。この車輪用軸受４は、複列のアンギュラ玉軸受とされていて、転動体７０はボールからなり、各列毎に保持器７１で保持されている。上記転走面６６，６８は断面円弧状であり、各転走面６６，６８は接触角が背面合わせとなるように形成されている。外方部材６７と内方部材６９との間の軸受空間のアウトボード側端は、シール部材７２でシールされている。
【００５４】
外方部材６７は静止側軌道輪となるものであって、減速機７のアウトボード側のハウジングに取り付けるフランジ６７ａを有し、全体が一体の部品とされている。フランジ６７ａには、周方向の複数箇所にボルト挿通孔が設けられている。また、前記ハウジングには，ボルト挿通孔に対応する位置に、内周にねじが切られたボルト螺着孔が設けられている。ボルト挿通孔に挿通した取付ボルトをボルト螺着孔に螺着させることにより、外方部材６７が前記ハウジングに取り付けられる。
【００５５】
内方部材６９は回転側軌道輪となるものであって、車輪取付用のハブフランジ７３ａを有するアウトボード側材７３と、このアウトボード側材７３の内周にアウトボード側が嵌合して加締めによってアウトボード側材７３に一体化されたインボード側材６３とでなる。これらアウトボード側材７３およびインボード側材６３に、前記各列の転走面６８が形成されている。インボード側材６３の中心には貫通孔６３ａが設けられている。ハブフランジ７３ａには、周方向複数箇所にハブボルト７４の圧入孔が設けられている。アウトボード側材７３のハブフランジ７３ａの根元部付近には、駆動輪および制動部品（図示せず）を案内する円筒状のパイロット部がアウトボード側に突出している。このパイロット部の内周には、前記貫通孔６３ａのアウトボード側端を塞ぐキャップ７５が取り付けられている。
【００５６】
オイル供給システムについて説明する。
図８および図１０に示すように、オイル供給システムは、油路７６と、オイル供給口７７と、オイル排出口７８と、タンク４６と、回転ポンプ５４と、循環油路７９と、冷却手段８０とを有する。油路７６は、モータ側回転部材５４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７７は、図１０に示すように、油路７６のうち偏心部５９ａ，５９ｂが設けられる軸方向位置から、モータ側回転部材５４の外径面に向かってそれぞれ半径方向外方に延びている。
【００５７】
図９に示すように、モータハウジング５５のうち減速機７が設けられる軸方向位置には、オイル排出口７８が少なくとも一箇所設けられている。このオイル排出口７８は、減速機内部のオイルを排出するものである。図８に示すように、前記循環油路７９は、オイル排出口７８から排出されたオイルを油路７６に還流させる油路である。
前記回転ポンプ５４は、オイル排出口７８と循環油路７９との間の油路途中に設けられ、オイルを強制的に循環させている。回転ポンプ５４は、例えば、インボード側材６３の回転により回転するインナーロータ５４ａと、このインナーロータ５４ａの回転に伴って従動回転するアウターロータ５４ｂと、図示外のポンプ室と、オイル排出口７８に連通する吸入口と、循環油路７９に連通する吐出口とを有するサイクロイドポンプである。
【００５８】
インナーロータ５４ａがインボード側材６３の回転により回転すると、アウターロータ５４ｂは従動回転する。このときインナーロータ５４ａおよびアウターロータ５４ｂ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、前記吸入口から流入したオイルが前記吐出口から循環油路７９に圧送される。
【００５９】
オイル排出口７８と回転ポンプ５４との間の油路途中に、オイルを一時的に貯留するタンク４６が設けられている。高速回転時において、回転ポンプ５４によって排出しきれないオイルを、前記タンク４６に貯留しておくことで、減速機７のトルク損失の増加を防止し得る。低速回転時においては、オイル排出口７８に到達するオイルが少なくなっても、タンク４６に貯留されているオイルを、油路７９に還流するため、減速機７に安定してオイルを供給し得る。モータハウジング５５のうち減速機７が設けられる軸方向位置に、タンク４６が取り付けられている。減速機７内部を潤滑するオイルは、遠心力および重力によって径方向外方で且つ下方に移動する。したがってタンク４６は、この例では、インホイールモータ駆動装置８の下部に位置するように取り付けられている。
冷却手段８０は、循環油路７９を通過するオイルおよびモータ６を冷却する手段であり、モータハウジング５５に形成された冷却水路８０ａと、モータハウジング５５に取り付けられたヒートシンク８０ｂとを含む。
【００６０】
他の実施形態について説明する。
図２に示す異常時制御手段４０は、異常報告手段４１への異常出力と共に、モータ６の回転始動を許可しない制御を行っているが、いずれか一方のみを行うようにしても良い。
図２に示すオイル劣化等検出手段３７は、汚染度合い検出部３７ａと、劣化度合い検出部３７ｂと、オイル量検出部３７ｃとを含む構成となっているが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。汚染度合い検出部３７ａ、劣化度合い検出部３７ｂ、およびオイル量検出部３７ｃの３つの構成要素のうちいずれか１つを含む構成としても良いし、いずれか２つの構成要素を含む構成としても良い。
図８に示すオイル供給システムのタンク４６を、モータハウジング５５と別体に配管接続して設けても良い。
図８のオイル供給システムを、減速機７の潤滑のみに用いるようにしても良いし、モータ６の冷却のみに用いるようにすることも可能である。
【符号の説明】
【００６１】
２…車輪
６…モータ
７…減速機
８…インホイールモータ駆動装置
２１…ＥＣＵ
２４…回転センサ
３５…電流検出手段
３７…オイル劣化等検出手段
３７ａ…汚染度合い検出部
３７ｂ…劣化度合い検出部
３８ａ…ローパスフィルタ
３９…判定部
４０…異常時制御手段
４３…光源
４４…光ファイバー
４５…受光部
４６…タンク
４７…オイル温度検出部
４８…粘度検出部
４９…電極
５０…検出用電源
５１…誘電率算出手段
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気自動車用駆動モータの診断装置および診断方法に関し、減速機の潤滑またはモータの冷却に用いられるオイルを供給するオイル供給システムの自己診断機能に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車では、車両駆動のためのモータおよびこれを制御するコントローラの故障は、走行性、安全性に大きく影響する。特に、電気自動車において、インホイールモータ駆動装置を用いた場合、同装置のコンパクト化を図る結果、この構成部品である車輪用軸受、減速機、およびモータは、高速回転化を伴うため、これらの信頼性確保が重要な課題となる。
従来、インホイールモータ駆動装置において、車両の走行時、信頼性確保のために、車輪用軸受、減速機、およびモータ等の温度を測定して過負荷を監視し、温度測定値に応じてモータの駆動電流の制限や、モータ回転数を低下させるものが提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１６８７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インホイールモータ型の電気自動車では、各輪独立に応答性の高いモータが取り付けられている。特に、電気自動車の駆動源であるモータの駆動トルクを、高い減速比を有する減速機を介してホイールにトルク伝達する場合、モータ制御の不安定化を原因としたモータのトルクは、拡大されてホイールにトルク伝達される。このため、このモータ、減速機の故障時には、安定した車両姿勢を保つことができるように、その状況に応じた対応が必要となる。
【０００５】
モータは、そのロータおよびステータを直接オイルで冷却し、またこのオイルで減速機の潤滑および冷却を行っている。減速機の故障を防ぐためには、前記オイルの汚染状態、劣化状態、またはオイル量を把握し、規定値から外れたとき警告を発し、車両のメンテナンスを促す必要があった。しかしながらオイルは、減速機の回転中には空気が混入し、オイルの劣化状態等を計測することが難しい。
上記のように、インホイールモータ駆動装置において、車両走行時、モータの温度を測定して過負荷を監視し、モータを駆動制限することは行われている。この場合にも、車両走行時、減速機が回転してオイルが泡立ちオイル内に空気が混入するため、オイルの劣化状態等を計測することが難しい。
【０００６】
この発明の目的は、オイルの劣化状態等を容易に計測することができ、減速機の故障を防止できるかまたはモータの冷却効果を高く維持することができ、また車両のメンテナンスを促すことができる電気自動車用駆動モータの診断装置および診断方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の電気自動車用モータの診断装置は、車輪２を駆動するモータ６と、このモータ６の回転を減速する減速機７と、これら減速機７の潤滑およびモータ６の冷却のいずれか一方または両方に用いられるオイルを供給するオイル供給システムとを備えた電気自動車の前記モータ６を診断する診断装置であって、車両の電源が投入されている非走行時に、前記オイルの汚染度合い、劣化度合い、およびオイル量の少なくともいずれか１つの検出項目の検出を行うオイル劣化等検出手段３７を設け、このオイル劣化等検出手段３７で検出される検出値が設定範囲から外れるとき、オイル供給システムの異常を出力するか、またはモータ６の回転始動を許可しない異常時制御手段４０を設けたことを特徴とする。
【０００８】
前記「車両の電源が投入されている非走行時」とは、ドライバが車両に乗った後、走行を開始するまでの間である始動時等のように、キー等で車両の全体を制御するＥＣＵ２１等の制御手段に電源が投入されているが、まだモータ６への電力供給を行っていないときや、走行停止のためにモータ６への電力供給は行っていないが、前記車両の全体を制御する手段の電源は投入状態を維持しているときを言う。
【０００９】
この構成によると、車両の電源が投入されている非走行時に、オイル劣化等検出手段３７は、オイルの汚染度合い、劣化度合い、およびオイル量の少なくともいずれか１つの検出項目を検出する。例えばキー、スタートボタン等の始動手段が、モータ６への電力供給前の「アクセサリ電源」の位置にあるとき、車両の電源が投入されている非走行時であると判断される。また前記始動手段が「オン」の位置にあるとき、電流検出手段３５からのモータ電流、または回転センサ２４から得られるタイヤ回転数の情報、車載の各センサの情報等からモータ６への電力供給は行っていないと判定されるとき、車両の電源が投入されている非走行時であると判断される。
【００１０】
このような車両の電源が投入されている非走行時には、減速機７の回転を停止させてオイルの泡立ちを低減することが可能となり、オイルの劣化状態等を容易に且つ正確に計測することができる。異常時制御手段４０は、計測された検出値が設定範囲から外れるとき、オイル供給システムの異常を出力するか、またはモータ６の回転始動を許可しない制御を行う。このように車両を走行させる前段階などで、例えば車両全体の異常チェック時の一つのチェック項目として、または走行開始後の停止時に、オイル供給システムの異常を診断することができる。オイル供給システムの異常と出力された場合、またはモータ６の回転始動が不許可となっている場合、オイル供給システム等の修理に向かうか、この車両の救援を要請することができる。
【００１１】
前記オイル劣化等検出手段３７は、オイル内の混入空気がオイル外に開放されるまでの時間以上経過した後、前記オイルの検出項目の検出を行うものであっても良い。例えば、走行開始後の停止直後においては、オイル内に空気が混入した状態となっている。このため、オイル内の混入空気がオイル外に開放されるまでの時間以上経過した後、前記オイルの検出項目を検出する。この時間は、実験等により設定される。
【００１２】
前記オイル供給システムは、オイルを貯留するタンク４６を有し、このタンク４６内にオイル劣化等検出手段３７の検出部を設けても良い。前記タンク４６は、モータ６および減速機７に一体に設けても良いし、別体に設けても良い。オイル劣化等検出手段３７の検出部をタンク４６内に設けることで、この検出部を容易に設置することができる。タンク４６内にオイルを貯留しておくことができるため、始動時、走行停止時のいずれの場合であっても、オイル供給システムの異常診断を安定して行うことができる。
【００１３】
前記オイル劣化等検出手段３７のうち、オイルの汚染度合いを検出する汚染度合い検出部３７ａは、オイル内の光透過率の測定手段を有するものであっても良い。オイル内の光透過率は、オイルの汚染度合いに比例する。これらの関係はテーブル等に記憶されている。光ファイバー４４により光源４３から出射された光をオイル内に導き、例えば、測定手段である受光部４５によりオイル内の光透過率を測定する。測定された光透過率を前記テーブル等に照らしてオイルの汚染度合いを容易に検出し得る。
【００１４】
前記オイル劣化等検出手段３７のうち、オイルの劣化度合いを検出する劣化度合い検出部３７ｂは、オイル内で間隔を空けて設けられる２枚の電極４９，４９と、これら電極４９，４９間に交流電圧を印加する検出用電源５０と、この検出用電源５０により２枚の電極４９，４９間に交流電圧を印加したときのオイルの誘電率を求める誘電率算出手段５１とを有するものであっても良い。検出用電源５０により２枚の電極４９，４９間に交流電圧を印加する。２枚の電極４９，４９の間隔および平面の面積が既知であるため、誘電率算出手段５１は、電極４９，４９間に介在するオイルの静電容量、電極４９，４９間の抵抗等からオイルの誘電率を求め得る。このオイルの誘電率に基づき、オイルの劣化度合いを検出することができる。
【００１５】
前記オイル劣化等検出手段３７は、オイルの温度を検出するオイル温度検出部４７と、このオイル温度検出部４７で検出されるオイルの温度に基づいてオイルの粘度を求める粘度検出部４８とを有するものとしても良い。粘度検出部４８にて求められるオイルの粘度が、設定範囲から外れるとき、オイルの劣化や汚染が進行していると考えられ、オイル供給システムに異常ありと推定される。
前記オイル劣化等検出手段３７で検出される検出値をローパスフィルタ３８ａを介して処理した値が、設定範囲から外れるか否かを判定する判定部３９を設けたものとしても良い。
【００１６】
前記モータ６が、駆動輪である各車輪２毎にそれぞれ設けられるものであっても良い。
前記モータ６は、一部または全体が車輪２内に配置されて前記モータ６と車輪用軸受４と減速機７とを含むインホイールモータ駆動装置８を構成するものであっても良い。インホイールモータ駆動装置８の場合、コンパクト化を図る結果、車輪用軸受４、減速機７、およびモータ６は、高速回転化を伴うため、これらの信頼性確保が重要な課題となる。車両の電源が投入されている非走行時に、オイル劣化等検出手段により前記いずれかの検出項目を検出することで、オイル供給システムの異常を検出できるため、モータおよび減速機の信頼性をより高めることが可能となる。
【００１７】
前記減速機７は、モータ６の回転を減速するサイクロイド減速機であっても良い。減速機７をサイクロイド減速機として減速比を例えば１／６以上に高くした場合、モータ６の小型化を図り、装置のコンパクト化を図ることができる。モータ６の駆動トルクを、前記のように高い減速比を有する減速機７を介してホイールにトルク伝達するとき、前記駆動トルクは拡大されてホイールにトルク伝達されるため、モータ６の発熱等に起因するモータ異常の影響、減速機７の潤滑不良の影響が大きくなるが、車両の非走行時において、オイル劣化等検出手段で検出される検出値が設定範囲から外れるとき、オイル供給システムの異常を出力するか、またはモータ６の回転始動を許可しないようにすることで、車両を走行させる前段階で異常を認識することができ、この異常への対処を早期に図ることができる。
【００１８】
この発明の電気自動車は、前記いずれかのモータ６により駆動可能に構成されるものである。
【００１９】
この発明の電気自動車用駆動モータの診断方法は、車輪２を駆動するモータ６と、このモータ６の回転を減速する減速機７と、これら減速機７の潤滑およびモータ６の冷却のいずれか一方または両方に用いられるオイルを供給するオイル供給システムとを備えた電気自動車の前記モータ６を診断する診断方法であって、車両の電源が投入されている非走行時に、前記オイルの汚染度合い、劣化度合い、およびオイル量の少なくともいずれか１つの検出項目の検出を行う検出過程と、前記検出過程で検出される検出値が設定範囲から外れるとき、オイル供給システムの異常を出力するか、またはモータ６の回転始動を許可しない異常時制御過程とを含む。
【００２０】
この構成によると、検出過程では、車両の電源が投入されている非走行時におけるオイルの汚染度合い、劣化度合い、およびオイル量の少なくともいずれか１つの検出項目を検出する。異常時制御過程では、検出値が設定範囲から外れるとき、オイル供給システムの異常を出力するか、またはモータ６の回転始動を許可しない。このように車両を走行させる前段階などで、例えば車両全体の異常チェック時の一つのチェック項目として、または走行開始後の停止時に、オイル供給システムの異常を診断することができる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明の電気自動車用モータの診断装置は、車輪を駆動するモータと、このモータの回転を減速する減速機と、これら減速機の潤滑およびモータの冷却のいずれか一方または両方に用いられるオイルを供給するオイル供給システムとを備えた電気自動車の前記モータを診断する診断装置において、車両の電源が投入されている非走行時に、前記オイルの汚染度合い、劣化度合い、およびオイル量の少なくともいずれか１つの検出項目を検出するオイル劣化等検出手段を設け、このオイル劣化等検出手段で検出される検出値が設定範囲から外れるとき、オイル供給システムの異常を出力するか、またはモータの回転始動を許可しない異常時制御手段を設けたため、オイルの劣化状態等を容易に計測することができ、減速機の故障を防止できるかまたはモータの冷却効果を高く維持することができ、また車両のメンテナンスを促すことができる。
【００２２】
この発明の電気自動車用モータの診断方法は、車輪を駆動するモータと、このモータの回転を減速する減速機と、これら減速機の潤滑およびモータの冷却のいずれか一方または両方に用いられるオイルを供給するオイル供給システムとを備えた電気自動車の前記モータを診断する診断方法において、車両の電源が投入されている非走行時に、前記オイルの汚染度合い、劣化度合い、およびオイル量の少なくともいずれか１つの検出項目を検出する検出過程と、前記検出過程で検出される検出値が設定範囲から外れるとき、オイル供給システムの異常を出力するか、またはモータの回転始動を許可しない異常時制御過程とを含むため、オイルの劣化状態等を容易に計測することができ、減速機の故障を防止できるかまたはモータの冷却効果を高く維持することができ、また車両のメンテナンスを促すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る電気自動車を平面図で示す概念構成のブロック図である。
【図２】同電気自動車用駆動モータの診断装置の概念構成のブロック図である。
【図３】同診断装置の汚染度合い検出部等のブロック図である。
【図４】オイルを透過する光の透過距離と透過光強度との関係を示す図である。
【図５】オイルの温度と粘度との関係を示す図である。
【図６】同診断装置の劣化度合い検出部等のブロック図である。
【図７】同診断装置の要部のブロック図である。
【図８】同電気自動車におけるインホイールモータ駆動装置の破断正面図である。
【図９】図８のIX-IX 線断面となる減速機部分の断面図である。
【図１０】図８の要部を部分的に拡大して示す部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
この発明の第１の実施形態に係る電気自動車用駆動モータの診断装置およびその診断方法を図１ないし図１０と共に説明する。この駆動モータの診断装置は、電気自動車に搭載されている。この電気自動車は、図１に示すように、車体１の左右の後輪となる車輪２が駆動輪とされ、左右の前輪となる車輪３が従動輪の操舵輪とされた４輪の自動車である。駆動輪および従動輪となる車輪２，３は、いずれもタイヤを有し、それぞれ車輪用軸受４，５を介して車体１に支持されている。車輪用軸受４，５は、図１ではハブベアリングの略称「Ｈ／Ｂ」を付してある。駆動輪となる左右の車輪２，２は、それぞれ独立の走行用のモータ６，６により駆動される。モータ６の回転は、減速機７および車輪用軸受４を介して車輪２に伝達される。これらモータ６、減速機７、および車輪用軸受４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８を構成しており、インホイールモータ駆動装置８は、一部または全体が車輪２内に配置される。インホイールモータ駆動装置８は、インホイールモータユニットとも称される。各車輪２，３には、電動式のブレーキ９，１０が設けられている。
【００２５】
左右の前輪となる操舵輪である車輪３，３は、転舵機構１１を介して転舵可能であり、操舵機構１２により操舵される。転舵機構１１は、タイロッド１１ａを左右移動させることで、車輪用軸受５を保持した左右のナックルアーム１１ｂの角度を変える機構であり、操舵機構１２の指令によりＥＰＳ（電動パワーステアリング）モータ１３を駆動させ、回転・直線運動変換機構（図示せず）を介して左右移動させられる。操舵角は操舵角センサ１５で検出し、このセンサ出力はＥＣＵ２１に出力され、その情報は左右輪の加速・減速指令等に使用される。
【００２６】
制御系を説明する。図１に示すように、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ＥＣＵ２１と、このＥＣＵ２１の指令に従って走行用のモータ６の制御を行うインバータ装置２２とを有する。前記ＥＣＵ２１と、インバータ装置２２と、ブレーキコントローラ２３とが、車体１に搭載されている。ＥＣＵ２１は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、並びに各種の電子回路等で構成される。
【００２７】
ＥＣＵ２１は、機能別に大別すると駆動制御部２１ａと一般制御部２１ｂとに分けられる。駆動制御部２１ａは、アクセル操作部１６の出力する加速指令と、ブレーキ操作部１７の出力する減速指令と、操舵角センサ１５の出力する旋回指令とから、左右輪の走行用モータ６，６に与える加速・減速指令を生成し、インバータ装置２２へ出力する。駆動制御部２１ａは、上記の他に、出力する加速・減速指令を、各車輪２，３の車輪用軸受４，５に設けられた回転センサ２４から得られるタイヤ回転数の情報や、車載の各センサの情報を用いて補正する機能を有していても良い。アクセル操作部１６は、アクセルペダルとその踏み込み量を検出して前記加速指令を出力するセンサ１６ａとでなる。ブレーキ操作部１７は、ブレーキペダルとその踏み込み量を検出して前記減速指令を出力するセンサ１７ａとでなる。
【００２８】
ＥＣＵ２１の一般制御部２１ｂは、前記ブレーキ操作部１７の出力する減速指令をブレーキコントローラ２３へ出力する機能、各種の補機システム２５を制御する機能、コンソールの操作パネル２６からの入力指令を処理する機能、表示手段２７に表示を行う機能などを有する。前記補機システム２５は、例えば、エアコン、ライト、ワイパー、ＧＰＳ、エアバッグ等であり、ここでは代表して一つのブロックとして示す。
【００２９】
ブレーキコントローラ２３は、ＥＣＵ２１から出力される減速指令に従って、各車輪２，３のブレーキ９，１０に制動指令を与える手段である。ＥＣＵ２１から出力される制動指令には、ブレーキ操作部１７の出力する減速指令によって生成される指令の他に、ＥＣＵ２１の持つ安全性向上のための手段によって生成される指令がある。ブレーキコントローラ２３は、この他にアンチロックブレーキシステムを備える。ブレーキコントローラ２３は、電子回路やマイコン等により構成される。
【００３０】
インバータ装置２２は、各モータ６に対して設けられたパワー回路部２８と、このパワー回路部２８を制御するモータコントール部２９とで構成される。モータコントール部２９は、各パワー回路部２８に対して共通して設けられていても、別々に設けられていても良いが、共通して設けられた場合であっても、各パワー回路部２８を、例えば互いにモータトルクが異なるように独立して制御可能なものとされる。モータコントール部２９は、このモータコントール部２９が持つインホイールモータ８に関する各検出値や制御値等の各情報（「ＩＷＭシステム情報」と称す）をＥＣＵ２１に出力する機能を有する。
【００３１】
図２は、この電気自動車用駆動モータの診断装置の概念構成のブロック図である。パワー回路部２８は、バッテリ１９の直流電力をモータ６の駆動に用いる３相の交流電力に変換するインバータ３１と、このインバータ３１を制御するＰＷＭドライバ３２とで構成される。モータ６は３相の同期モータ等からなる。インバータ３１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３２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。
【００３２】
モータコントール部２９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３３を有している。モータ駆動制御部３３は、上位制御手段であるＥＣＵ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、パワー回路部２８のＰＷＭドライバ３２に電流指令を与える手段である。モータ駆動制御部３３は、インバータ３１からモータ６に流すモータ電流値を電流検出手段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３３は、モータ６のロータの回転角を角度センサ３６から得て、ベクトル制御等の回転角に応じた制御を行う。
【００３３】
モータ６の診断装置について説明する。
この実施形態では、図２に示すように、上記構成のモータコントロール部２９に、次のオイル劣化等検出手段３７、ローパスフィルタ３８ａ，検出回路３８ｂ、判定部３９、異常時制御手段４０、および異常報告手段４１を設け、ＥＣＵ２１に異常表示手段４２を設けている。この実施形態におけるモータ６の診断装置は、これらオイル劣化等検出手段３７、ローパスフィルタ３８ａ，検出回路３８ｂ、判定部３９、異常時制御手段４０、異常報告手段４１、および異常表示手段４２を有する。前記電気自動車は、この例では減速機７の潤滑およびモータ６の冷却の両方に用いられるオイルを供給するオイル供給システム（図８乃至図１０と共に後述する）を備えている。
【００３４】
オイル劣化等検出手段３７は、車両の電源が投入されている非走行時に、減速機７を潤滑しモータ６を冷却するオイルの汚染度合い、劣化度合い、およびオイル量の少なくともいずれか１つの検出項目を検出する。前記「車両の電源が投入されている非走行時」とは、この電気自動車のＥＣＵ２１に電源が投入されていて、車両が完全に停止している状態を言い、例えば、（１）ドライバ等がキー、スタートボタン等の始動手段を、「オフ」からモータ６への電力供給前の「アクセサリ電源」の位置に操作してＥＣＵ２１がオンとなったときや、（２）ＥＣＵ２１がオンの状態で前記始動手段を「オン」の位置に操作しているが、ＥＣＵ２１がモータ６への加速指令を生成していない場合、および、回転センサ２４から得られるタイヤ回転数の情報、車載の各センサの情報等から車両が走行停止状態にあると判定されるときを言い、ＥＣＵ２１に微小電流が流れてオンになっているが、車両にドライバ等が乗車せずに車両のセキュリティがオンとなったロック状態にあるときは含まない。
またオイル劣化等検出手段３７は、オイル内の混入空気がオイル外に開放されるまでの時間以上経過した後、前記オイルの検出項目を検出する。例えば、走行開始後の停止直後においては、オイル内に空気が混入した状態となっている。このため、オイル内の混入空気がオイル外に開放されるまでの時間以上経過した後、前記オイルの検出項目を検出する。この時間は、実験等により設定される。
【００３５】
前記始動手段が「アクセサリ電源」または「オン」の位置にあるとき、ＥＣＵ２１がオンになっていると判定される。ＥＣＵ２１がオンと判定され、且つ、電流検出手段３５からのモータ電流、または回転センサ２４から得られるタイヤ回転数の情報、車載の各センサの情報等からモータ６への電力供給は行っていないと判定されるとき、車両の電源が投入されている非走行時であると判断される。
オイル劣化等検出手段３７は、この例では、オイルの汚染度合いを検出する汚染度合い検出部３７ａと、オイルの劣化度合いを検出する劣化度合い検出部３７ｂと、オイル量を検出するオイル量検出部３７ｃとを含む。各検出部３７ａ，３７ｂ，３７ｃにて検出される検出値が設定範囲から外れるか否かを判定する判定部３９がそれぞれ設けられている。前記異常時制御手段４０は、各判定部３９にて検出値が設定範囲から外れたと判定したとき、オイル供給システムの異常を出力すると共にモータ６の回転始動を許可しない制御を行う。
【００３６】
図３は、診断装置の汚染度合い検出部等を示すブロック図である。同図に示すように、汚染度合い検出部３７ａは、光源４３と、この光源４３から出射された光をオイル内に導き、さらに受光部４５へ導く光ファイバー４４，４４と、この光ファイバー４４，４４で導かれた光の前記オイル内の光透過率を測定する測定手段である受光部４５とを有する。光源４３として、例えば、発光ダイオード、白熱電球、半導体レーザダイオード、エレクトロルミネッセンス；略称ＥＬ、有機ＥＬ、蛍光管等を用いることができる。受光部４５として、例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ、太陽電池、光電子増倍管等を用いることができる。
【００３７】
オイルの汚染の要因として、オイル内に摩耗粉等の混入物が増えることがある。オイル内に混入物が増えると、光の透過率が変化するため、オイル内の光透過率を測定することで、オイルの汚染度合いを検出する。オイルを透過する光の強度は、透過した距離によって大きく減衰する。これら透過光強度と透過距離との間には、図４に示す関係がある。この関係は、透過光強度つまり透過光量をＩ、透過距離をｘ、オイルへの入射光量をＩｉｎとすると、αを定数として、
Ｉ＝Ｉｉｎ・ｅｘｐ（−αｘ） …（１）
となる。前記式（１）における定数αの値は、オイルの状態によって変化する。例えば、減速機７の回転に伴い摩耗粉等の異物がオイル内に混入した場合、その異物の混入量が増加するに従い前記定数αが大きくなる。また、オイルが劣化すると酸化、変色が進行するので、その劣化状態が進行するにつれて前記定数αが大きくなる。したがって試験により、光源４３からの入射光量、透過距離を適宜設定して、前記オイル供給システムにおけるオイルを交換した直後の透過光強度を記憶しておき、この基準となる透過光強度Ｉ０と、検出された透過光強度Ｉ１との比（検出された透過光強度Ｉ１／基準となる透過光強度Ｉ０）を求めることで、光透過率を測定し得る。
【００３８】
図３に示すように、オイル供給システムは、減速機７の潤滑用およびモータ６の冷却用のオイルを貯留するタンク４６を有する。このタンク４６内に、光ファイバー４４，４４の各一端を対向状に離隔し前記透過距離ｘを確保するように設けている。光ファイバー４４，４４の一端間にオイルが介在するように、光ファイバー４４，４４をタンク４６に設けている。光源４３から出射された光が一方の光ファイバー４４を通ってタンク４６内に存在する前記オイルを透過し、他方側の光ファイバー４４を経由して受光部４５で検出される。この受光部４５において、検出された透過光強度Ｉ１と基準となる透過光強度Ｉ０との比Ｉ１／Ｉ０が求められ光透過率が測定される。測定された光透過率は光電変換されて電気信号である検出値が、後述の判定部３９による判定に供される。
なお、検出対象となるオイルの両側の光ファイバー４４，４４は、それぞれ端面がライン状または平面状に並ぶように複数対向させて設けても良い。この場合、受光側において十分な受光面積を確保できるので、受光部４５で十分な受光強度を得ることができる。したがって、受光部４５にて光透過率を安定して測定することができる。
【００３９】
図３に示すように、汚染度合い検出部３７ａは、オイルの温度を検出するオイル温度検出部４７と、このオイル温度検出部４７で検出されるオイルの温度に基づいてオイルの粘度を求める粘度検出部４８とを有する。ここで図５は、オイルの温度と粘度との関係を示す図である。一般的にオイルの温度が高くなるに従って、オイルの粘度は低くなる。また、オイル交換後一定時間経過した後のオイル粘度は、オイルを交換した直後のオイル粘度よりも粘度が低くなる。オイル交換後一定時間経過した後のオイルは、オイルの劣化、汚染が進行したとみなすことができる。このため図５に示す、一定時間経過毎のオイルの温度と粘度との関係をテーブル等として記憶しておき、粘度検出部４８は、オイル温度検出部４７で検出されるオイルの温度と、検出時における経過時間とを前記テーブル等に照らしてオイル粘度を求め得る。したがって、求めたオイル粘度によって、オイルの汚染度合いを検出することができる。なおＥＣＵ２１は、水晶発振器や発振回路等のクロック源２１ｃを有し、このクロック源２１ｃはオイル交換後の経過時間を計測する。オペレータは、例えば、コンピュータ等を用いてＥＣＵ２１にアクセスして、オイル交換毎に前記経過時間をリセットすることができる。
【００４０】
オイルに例えば水分が混入することに起因してオイルが劣化すると、オイルの電気的特性のうち誘電率が大きく変化する。
図６に示すように、劣化度合い検出部３７ｂは、オイル内で間隔を空けて設けられる２枚の電極４９，４９と、これら電極４９，４９間に交流電圧を印加する検出用電源５０と、この検出用電源５０により２枚の電極４９，４９間に交流電圧を印加したときのオイルの誘電率を求める誘電率算出手段５１とを有する。ここで、２枚の電極４９，４９および電極４９，４９間に介在するオイルの等価回路として、静電容量Ｃと抵抗Ｒとが並列接続された並列回路を仮定する。前記静電容量Ｃは、電極４９，４９間に介在するオイルの静電容量値に相当する。２枚の電極４９，４９の間隔および平面の面積が既知であるため、誘電率算出手段５１は、電極４９，４９間に介在するオイルの静電容量Ｃおよび電極４９，４９間の抵抗Ｒからオイルの誘電率εを求め得る。電極４９，４９間の抵抗Ｒは、印加した交流電圧を計測する電圧センサ５２と、電極４９，４９間に交流電圧を印加したときに流れる電流を計測する電流センサ５３とにより求めることができる。
【００４１】
誘電率算出手段５１により求めたオイルの誘電率εに基づき、オイルの劣化度合いを検出することが可能となる。なお劣化度合い検出部３７ｂは、前述のオイル温度検出部４７と粘度検出部４８とを有する構成としても良い。
また図２に示すように、オイル量検出部３７ｃは、液体の水位制御に用いられる磁気式、光学式、電極式、超音波式の液面レベルセンサから成る。この液面レベルセンサがタンク４６（図６）内に設けられ、車両の電源が投入されていない非走行時に、前記タンク４６内で定められた上限値と下限値の間に液面レベルが収まっているか否かを判定部３９にて判定する。
【００４２】
図７は、この診断装置の要部のブロック図である。この診断装置は、ローパスフィルタ３８ａおよび検出回路３８ｂを有する。同図に示すように、前述の汚染度合い検出部３７ａ、劣化度合い検出部３７ｂ、およびオイル量検出部３７ｃで検出された各検出値は、前記ローパスフィルタ３８ａを介して処理され、このローパスフィルタ３８ａを通過した信号を検出回路にて検出する。ローパスフィルタ３８ａのカット周波数は、インホイールモータ駆動装置８等の構成に応じて適宜設定され、例えば数１０Ｈｚ等とされる。
【００４３】
判定部３９は、各検出値に応じて設定範囲を定める範囲設定手段３９ａと、比較手段３９ｂとを有する。比較手段３９ｂは、検出回路３８ｂの出力する検出値と設定範囲とを比較し、前記検出値が設定範囲を超えたか否かを判定する。受光部４５にて測定された光透過率が光電変換された電気信号Ｅ１は、ローパスフィルタ３８ａおよび検出回路３８ｂを介して出力される。前記比較手段３９ｂは、この出力された検出値と設定範囲とを比較する。この場合の設定範囲は、実験、シミュレーション等により適宜定める。例えば、モータ６を規定の回転数で一定時間回転させ走行停止した後、オイル温度検出部４７で検出されるオイルの温度が、所望の温度以下に低下しない場合の電気信号をローパスフィルタ３８ａおよび検出回路３８ｂを介して出力した値を、設定範囲とする。誘電率算出手段５１にて算出されたオイルの誘電率εは、ローパスフィルタ３８ａおよび検出回路３８ｂを介して出力され、この出力された検出値と設定範囲とを比較手段３９ｂで比較する。この場合の設定範囲も、前記と同様に、実験、シミュレーション等により適宜定める。例えば、モータ６を規定の回転数で一定時間回転させ走行停止した後、オイル温度検出部４７で検出されるオイルの温度が、所望の温度以下に低下しない場合の誘電率εに比例する電気信号をローパスフィルタ３８ａおよび検出回路３８ｂを介して出力した値を、設定範囲とする。オイル量やオイル粘度を比較する場合の設定範囲についても同様に定められる。
【００４４】
異常時制御手段４０は、比較手段３９ｂが設定範囲を超えたことを示す信号の出力に応答して、オイル供給システムの異常を出力するか、またはモータ６の回転始動を許可しない制御を行う。図２に示すように、異常報告手段４１は、オイル供給システムの異常を表す信号を異常時制御手段４０から受け、ＥＣＵ２１に異常発生情報を出力する。モータ駆動制御部３３は、前記信号の出力に応答して、インバータ装置２２の出力するモータトルク指令またはモータ電流を制限することで、モータ６の回転始動を不許可とする。
【００４５】
作用効果について説明する。
車両の電源が投入された非走行時、具体的には、ドライバ等がキー、スタートボタン等の始動手段を、「オフ」から、補機システム２５、例えば、ライト、ワイパー等を駆動可能な「アクセサリ電源」の位置に操作してＥＣＵ２１がオンとなったとき、オイル劣化等検出手段３７は、オイルの汚染度合い、劣化度合い、およびオイル量の少なくともいずれか１つの検出項目を検出する。このような車両の電源が投入されている非走行時には、減速機７の回転を停止させてオイルの泡立ちを低減することが可能となり、オイルの汚染度合い、劣化度合い、およびオイル粘度を容易に且つ正確に計測することができる。
【００４６】
しかも、オイル劣化等検出手段３７は、オイル内の混入空気がオイル外に開放されるまでの時間以上経過した後、前記オイルの検出項目を検出するため、例えば、走行開始後の停止直後のオイル内に空気が混入した状態での誤検出を防ぐことができる。したがって、オイルの汚染度合い、劣化度合い、およびオイル粘度をより正確に計測し得る。また、前記非走行時には、減速機７の回転を停止させると共に、オイル供給システムの回転ポンプ５４（図８）も回転停止させるため、オイルの循環が停止されてタンク４６内のオイル液面を波立たせることなく安定させることが可能となる。このため、オイル量検出部３７ｃによりタンク４６内のオイル量を正確に検出することができる。
【００４７】
異常時制御手段４０は、計測された検出値が設定範囲から外れるとき、オイル供給システムの異常を出力すると共にモータ６の回転始動を許可しない制御を行う。このように車両を走行させる前段階などで、例えば車両全体の異常チェック時の一つのチェック項目として、または走行開始後の停止時に、オイル供給システムの異常を診断することができる。オイル供給システムの異常と出力された場合、またはモータ６の回転始動が不許可となっている場合、オイル供給システム等の修理に向かうか、この車両の救援を要請することができる。
【００４８】
図３に示すように、タンク４６内に光ファイバー４４，４４の各一端を設けたり、図６に示すようにタンク４６内に電極４９，４９を設けている。このようにタンク４６内に検出部を容易に設置することができる。タンク４６内にオイルを貯留しておくことができるため、始動時、走行停止時のいずれの場合であっても、オイル供給システムの異常診断を安定して行うことができる。
【００４９】
図８は、この電気自動車におけるインホイールモータ駆動装置８の破断正面図である。同図に示すように、インホイールモータ駆動装置８は、車輪用軸受４とモータ６との間に減速機７を介在させ、車輪用軸受４で支持される駆動輪である車輪２（図２）のハブとモータ６（図８）のモータ側回転部材５４とを同軸心上で連結してある。なお、この明細書において、車両に取り付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。
【００５０】
モータ６は、筒状のモータハウジング５５に固定したモータステータ５６と、モータ側回転部材５４に取り付けたモータロータ５７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（すなわち埋込磁石型同期モータ）である。ロータ５７は、ロータ部５７ａと、円筒状の中空部５７ｂとを有する。ロータ５７の内側には、このロータ５７に連結されて同ロータ５７と一体回転するモータ側回転部材５４が設けられている。このモータ側回転部材５４はモータ６の駆動力を減速機７に伝達するものである。モータハウジング５５には、軸方向に離隔して軸受５８ａ，５８ｂが設けられ、これら軸受５８ａ，５８ｂに前記中空部５７ｂが嵌合されている。これによりロータ５７は、モータハウジング５５に回転自在に支持される。
【００５１】
モータ側回転部材５４は、モータ６から減速機７にわたって配置され、減速機７内に偏心部５９ａ，５９ｂを有する。モータ側回転部材５４は、モータ６側の一端がロータ５７の中空部５７ｂに嵌合され、減速機７側の他端が軸受５８ｃによって支持される。偏心部５９ａ，５９ｂ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。
【００５２】
減速機７は、減速比が１／６以上のものであるのが良い。この減速機７は、曲線板６０ａ，６０ｂと、複数の外ピン６１と、運動変換機構と、カウンタウェイト６２，６２とを有する。曲線板６０ａ，６０ｂは、前記偏心部５９ａ，５９ｂにそれぞれ回転自在に設けられる。モータハウジング５５には、複数の外ピン６１が支持され、曲線板６０ａ，６０ｂの外周に転接するようになっている。前記運動変換機構は、曲線板６０ａ，６０ｂの自転運動をインボード側材６３に伝達する機構である。つまり運動変換機構は、図８および図９に示すように、インボード側材６３に設けられた複数の内ピン６４と、曲線板６０ａ，６０ｂに設けられた貫通孔６５とを有する。内ピン６４は、インボード側材６３の回転軸心を中心として円周方向に等間隔に配設されている。各内ピン６４の軸方向一端部がインボード側材６３に螺着されて固定されている。モータ側回転部材５４における、偏心部５９ａ，５９ｂに隣接する軸方向位置に、それぞれカウンタウェイト６２，６２が設けられている。
【００５３】
車輪用軸受４は、内周に複列の転走面６６を形成した外方部材６７と、これら各転走面６６に対向する転走面６８を外周に形成した内方部材６９と、これら外方部材６７および内方部材６９の転走面６６，６８間に介在した複列の転動体７０とで構成される。内方部材６９は、駆動輪を取り付けるハブを兼用する。この車輪用軸受４は、複列のアンギュラ玉軸受とされていて、転動体７０はボールからなり、各列毎に保持器７１で保持されている。上記転走面６６，６８は断面円弧状であり、各転走面６６，６８は接触角が背面合わせとなるように形成されている。外方部材６７と内方部材６９との間の軸受空間のアウトボード側端は、シール部材７２でシールされている。
【００５４】
外方部材６７は静止側軌道輪となるものであって、減速機７のアウトボード側のハウジングに取り付けるフランジ６７ａを有し、全体が一体の部品とされている。フランジ６７ａには、周方向の複数箇所にボルト挿通孔が設けられている。また、前記ハウジングには，ボルト挿通孔に対応する位置に、内周にねじが切られたボルト螺着孔が設けられている。ボルト挿通孔に挿通した取付ボルトをボルト螺着孔に螺着させることにより、外方部材６７が前記ハウジングに取り付けられる。
【００５５】
内方部材６９は回転側軌道輪となるものであって、車輪取付用のハブフランジ７３ａを有するアウトボード側材７３と、このアウトボード側材７３の内周にアウトボード側が嵌合して加締めによってアウトボード側材７３に一体化されたインボード側材６３とでなる。これらアウトボード側材７３およびインボード側材６３に、前記各列の転走面６８が形成されている。インボード側材６３の中心には貫通孔６３ａが設けられている。ハブフランジ７３ａには、周方向複数箇所にハブボルト７４の圧入孔が設けられている。アウトボード側材７３のハブフランジ７３ａの根元部付近には、駆動輪および制動部品（図示せず）を案内する円筒状のパイロット部がアウトボード側に突出している。このパイロット部の内周には、前記貫通孔６３ａのアウトボード側端を塞ぐキャップ７５が取り付けられている。
【００５６】
オイル供給システムについて説明する。
図８および図１０に示すように、オイル供給システムは、油路７６と、オイル供給口７７と、オイル排出口７８と、タンク４６と、回転ポンプ５４と、循環油路７９と、冷却手段８０とを有する。油路７６は、モータ側回転部材５４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７７は、図１０に示すように、油路７６のうち偏心部５９ａ，５９ｂが設けられる軸方向位置から、モータ側回転部材５４の外径面に向かってそれぞれ半径方向外方に延びている。
【００５７】
図９に示すように、モータハウジング５５のうち減速機７が設けられる軸方向位置には、オイル排出口７８が少なくとも一箇所設けられている。このオイル排出口７８は、減速機内部のオイルを排出するものである。図８に示すように、前記循環油路７９は、オイル排出口７８から排出されたオイルを油路７６に還流させる油路である。
前記回転ポンプ５４は、オイル排出口７８と循環油路７９との間の油路途中に設けられ、オイルを強制的に循環させている。回転ポンプ５４は、例えば、インボード側材６３の回転により回転するインナーロータ５４ａと、このインナーロータ５４ａの回転に伴って従動回転するアウターロータ５４ｂと、図示外のポンプ室と、オイル排出口７８に連通する吸入口と、循環油路７９に連通する吐出口とを有するサイクロイドポンプである。
【００５８】
インナーロータ５４ａがインボード側材６３の回転により回転すると、アウターロータ５４ｂは従動回転する。このときインナーロータ５４ａおよびアウターロータ５４ｂ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、前記吸入口から流入したオイルが前記吐出口から循環油路７９に圧送される。
【００５９】
オイル排出口７８と回転ポンプ５４との間の油路途中に、オイルを一時的に貯留するタンク４６が設けられている。高速回転時において、回転ポンプ５４によって排出しきれないオイルを、前記タンク４６に貯留しておくことで、減速機７のトルク損失の増加を防止し得る。低速回転時においては、オイル排出口７８に到達するオイルが少なくなっても、タンク４６に貯留されているオイルを、油路７９に還流するため、減速機７に安定してオイルを供給し得る。モータハウジング５５のうち減速機７が設けられる軸方向位置に、タンク４６が取り付けられている。減速機７内部を潤滑するオイルは、遠心力および重力によって径方向外方で且つ下方に移動する。したがってタンク４６は、この例では、インホイールモータ駆動装置８の下部に位置するように取り付けられている。
冷却手段８０は、循環油路７９を通過するオイルおよびモータ６を冷却する手段であり、モータハウジング５５に形成された冷却水路８０ａと、モータハウジング５５に取り付けられたヒートシンク８０ｂとを含む。
【００６０】
他の実施形態について説明する。
図２に示す異常時制御手段４０は、異常報告手段４１への異常出力と共に、モータ６の回転始動を許可しない制御を行っているが、いずれか一方のみを行うようにしても良い。
図２に示すオイル劣化等検出手段３７は、汚染度合い検出部３７ａと、劣化度合い検出部３７ｂと、オイル量検出部３７ｃとを含む構成となっているが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。汚染度合い検出部３７ａ、劣化度合い検出部３７ｂ、およびオイル量検出部３７ｃの３つの構成要素のうちいずれか１つを含む構成としても良いし、いずれか２つの構成要素を含む構成としても良い。
図８に示すオイル供給システムのタンク４６を、モータハウジング５５と別体に配管接続して設けても良い。
図８のオイル供給システムを、減速機７の潤滑のみに用いるようにしても良いし、モータ６の冷却のみに用いるようにすることも可能である。
【符号の説明】
【００６１】
２…車輪
６…モータ
７…減速機
８…インホイールモータ駆動装置
２１…ＥＣＵ
２４…回転センサ
３５…電流検出手段
３７…オイル劣化等検出手段
３７ａ…汚染度合い検出部
３７ｂ…劣化度合い検出部
３８ａ…ローパスフィルタ
３９…判定部
４０…異常時制御手段
４３…光源
４４…光ファイバー
４５…受光部
４６…タンク
４７…オイル温度検出部
４８…粘度検出部
４９…電極
５０…検出用電源
５１…誘電率算出手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を駆動するモータと、このモータの回転を減速する減速機と、これら減速機の潤滑およびモータの冷却のいずれか一方または両方に用いられるオイルを供給するオイル供給システムとを備えた電気自動車の前記モータを診断する診断装置であって、
車両の電源が投入されている非走行時に、前記オイルの「汚染度合い」、「劣化度合い」、および「オイル量」の少なくともいずれか１つの検出項目の検出を行うオイル劣化等検出手段を設け、このオイル劣化等検出手段で検出される検出値が設定範囲から外れるとき、オイル供給システムの異常を出力するか、またはモータの回転始動を許可しない異常時制御手段を設けたことを特徴とする電気自動車用モータの診断装置。
【請求項２】
請求項１において、前記オイル劣化等検出手段は、オイル内の混入空気がオイル外に開放されるまでの時間以上経過した後、前記オイルの検出項目の検出を行うものである電気自動車用モータの診断装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記オイル供給システムは、オイルを貯留するタンクを有し、このタンク内にオイル劣化等検出手段の検出部を設けた電気自動車用モータの診断装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記オイル劣化等検出手段のうち、オイルの汚染度合いを検出する汚染度合い検出部は、オイル内の光透過率の測定手段を有する電気自動車用モータの診断装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記オイル劣化等検出手段のうち、オイルの劣化度合いを検出する劣化度合い検出部は、オイル内で間隔を空けて設けられる２枚の電極と、これら電極間に交流電圧を印加する検出用電源と、この検出用電源により２枚の電極間に交流電圧を印加したときのオイルの誘電率を求める誘電率算出手段とを有する電気自動車用モータの診断装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記オイル劣化等検出手段は、オイルの温度を検出するオイル温度検出部と、このオイル温度検出部で検出されるオイルの温度に基づいてオイルの粘度を求める粘度検出部とを有する電気自動車用モータの診断装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記オイル劣化等検出手段で検出される検出値をローパスフィルタを介して処理した値が、設定範囲から外れるか否かを判定する判定部を設けた電気自動車用モータの診断装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記モータが、駆動輪である各車輪毎にそれぞれ設けられる電気自動車用駆動モータの診断装置。
【請求項９】
請求項８において、前記モータは、一部または全体が車輪内に配置されて前記モータと車輪用軸受と減速機とを含むインホイールモータ駆動装置を構成する電気自動車用駆動モータの診断装置。
【請求項１０】
請求項９において、前記減速機は、モータの回転を減速するサイクロイド減速機である電気自動車用駆動モータの診断装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項のモータにより駆動可能に構成される電気自動車。
【請求項１２】
車輪を駆動するモータと、このモータの回転を減速する減速機と、これら減速機の潤滑およびモータの冷却のいずれか一方または両方に用いられるオイルを供給するオイル供給システムとを備えた電気自動車の前記モータを診断する診断方法であって、
車両の電源が投入されている非走行時に、前記オイルの汚染度合い、劣化度合い、およびオイル量の少なくともいずれか１つの検出項目を検出する検出過程と、
前記検出過程で検出される検出値が設定範囲から外れるとき、オイル供給システムの異常を出力するか、またはモータの回転始動を許可しない異常時制御過程とを含む電気自動車用モータの診断方法。
【請求項１】
車輪を駆動するモータと、このモータの回転を減速する減速機と、これら減速機の潤滑およびモータの冷却のいずれか一方または両方に用いられるオイルを供給するオイル供給システムとを備えた電気自動車の前記モータを診断する診断装置であって、
車両の電源が投入されている非走行時に、前記オイルの「汚染度合い」、「劣化度合い」、および「オイル量」の少なくともいずれか１つの検出項目の検出を行うオイル劣化等検出手段を設け、このオイル劣化等検出手段で検出される検出値が設定範囲から外れるとき、オイル供給システムの異常を出力するか、またはモータの回転始動を許可しない異常時制御手段を設けたことを特徴とする電気自動車用モータの診断装置。
【請求項２】
請求項１において、前記オイル劣化等検出手段は、オイル内の混入空気がオイル外に開放されるまでの時間以上経過した後、前記オイルの検出項目の検出を行うものである電気自動車用モータの診断装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記オイル供給システムは、オイルを貯留するタンクを有し、このタンク内にオイル劣化等検出手段の検出部を設けた電気自動車用モータの診断装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記オイル劣化等検出手段のうち、オイルの汚染度合いを検出する汚染度合い検出部は、オイル内の光透過率の測定手段を有する電気自動車用モータの診断装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記オイル劣化等検出手段のうち、オイルの劣化度合いを検出する劣化度合い検出部は、オイル内で間隔を空けて設けられる２枚の電極と、これら電極間に交流電圧を印加する検出用電源と、この検出用電源により２枚の電極間に交流電圧を印加したときのオイルの誘電率を求める誘電率算出手段とを有する電気自動車用モータの診断装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記オイル劣化等検出手段は、オイルの温度を検出するオイル温度検出部と、このオイル温度検出部で検出されるオイルの温度に基づいてオイルの粘度を求める粘度検出部とを有する電気自動車用モータの診断装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記オイル劣化等検出手段で検出される検出値をローパスフィルタを介して処理した値が、設定範囲から外れるか否かを判定する判定部を設けた電気自動車用モータの診断装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記モータが、駆動輪である各車輪毎にそれぞれ設けられる電気自動車用駆動モータの診断装置。
【請求項９】
請求項８において、前記モータは、一部または全体が車輪内に配置されて前記モータと車輪用軸受と減速機とを含むインホイールモータ駆動装置を構成する電気自動車用駆動モータの診断装置。
【請求項１０】
請求項９において、前記減速機は、モータの回転を減速するサイクロイド減速機である電気自動車用駆動モータの診断装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項のモータにより駆動可能に構成される電気自動車。
【請求項１２】
車輪を駆動するモータと、このモータの回転を減速する減速機と、これら減速機の潤滑およびモータの冷却のいずれか一方または両方に用いられるオイルを供給するオイル供給システムとを備えた電気自動車の前記モータを診断する診断方法であって、
車両の電源が投入されている非走行時に、前記オイルの汚染度合い、劣化度合い、およびオイル量の少なくともいずれか１つの検出項目を検出する検出過程と、
前記検出過程で検出される検出値が設定範囲から外れるとき、オイル供給システムの異常を出力するか、またはモータの回転始動を許可しない異常時制御過程とを含む電気自動車用モータの診断方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１８９０９５（Ｐ２０１２−１８９０９５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１３８３（Ｐ２０１１−５１３８３）
【出願日】平成２３年３月９日（２０１１．３．９）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月９日（２０１１．３．９）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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