電動駆動システム
【課題】潤滑油の量を少なくしつつ差動装置の焼き付きを防止する。
【解決手段】モータ軸３４の回転数を検出するレゾルバ３８と、第１出力軸５８の回転数を検出するＭＲセンサ６３と、レゾルバ３８からのモータ回転数ＭｎとＭＲセンサ６３からの第１出力軸回転数Ｒｎとに基づき、各出力軸５８，５９の回転数差を算出する回転数差算出部７４ａと、回転数差が回転数差閾値以上のときに、モータ軸３４の駆動力を制御して回転数差の増大を抑える駆動力制御部７４ｂとを設けた。よって、各出力軸５８，５９の回転数差が回転数差閾値以上に大きくなるような差動装置５０の高速動作を抑制することができ、モータ軸３４と各出力軸５８，５９とを同軸上に設けた配置構造を採用しつつ、潤滑油の量を少なくしたとしても差動装置５０の焼き付きを防止することができる。
【解決手段】モータ軸３４の回転数を検出するレゾルバ３８と、第１出力軸５８の回転数を検出するＭＲセンサ６３と、レゾルバ３８からのモータ回転数ＭｎとＭＲセンサ６３からの第１出力軸回転数Ｒｎとに基づき、各出力軸５８，５９の回転数差を算出する回転数差算出部７４ａと、回転数差が回転数差閾値以上のときに、モータ軸３４の駆動力を制御して回転数差の増大を抑える駆動力制御部７４ｂとを設けた。よって、各出力軸５８，５９の回転数差が回転数差閾値以上に大きくなるような差動装置５０の高速動作を抑制することができ、モータ軸３４と各出力軸５８，５９とを同軸上に設けた配置構造を採用しつつ、潤滑油の量を少なくしたとしても差動装置５０の焼き付きを防止することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車等に搭載され、特に電動モータと差動装置とを備えた駆動ユニットを有する電動駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車等に搭載される電動駆動システムとしては、電動モータと差動装置とを備えた駆動ユニットを有するものが知られている。電動モータの駆動力は差動装置を介して車両の左右側に設けられた各駆動輪に伝達され、差動装置は、車両のコーナリング時等における左右側の各駆動輪間で生じる速度差（内輪差）を吸収するようになっている。
【０００３】
駆動ユニットは各駆動輪の間に設けられ、電動モータおよび差動装置は、車両側の配置スペース等に応じてレイアウトされる。例えば、特許文献１に記載された技術においては、電動モータのモータ軸と差動装置に連結される左右側の出力軸とを、それぞれ平行となるよう別軸上に設けた配置構造を採用している（タイプＡ）。また、特許文献２，３に記載された技術においては、電動モータのモータ軸と差動装置に連結される左右側の出力軸とを、それぞれ同軸上に設けた配置構造を採用している（タイプＢ）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１７５４５５号公報（図３）
【特許文献２】特開平０８−０４８１６４号公報（図１）
【特許文献３】特開２００５−１２５９２０号公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
配置構造をタイプＡ（特許文献１）とした場合には、電動モータおよび差動装置を車両の上下方向に互いに離間させて配置し、差動装置のみを潤滑油に浸かるようにすることができ、これにより差動装置の焼き付きを防止することができる。その反面、車両の上下方向に比較的大きな配置スペースが必要となるため、車両のデザイン性が低下する等の問題が生じ得る。
【０００６】
配置構造をタイプＢ（特許文献２，３）とした場合には、車両の上下方向への配置スペースを小さくして車両のデザイン性を向上させることができる。その反面、電動モータおよび差動装置が車両の上下方向に対して同じ高さ位置に配置されるため、差動装置および電動モータの双方が潤滑油に浸かるようになる。電動モータを潤滑油雰囲気で使用すると、潤滑油の攪拌抵抗による電動モータの回転抵抗の増大や、油温上昇による潤滑油の早期劣化等の問題が生じ得る。
【０００７】
そこで、タイプＢの配置構造において潤滑油の量を少なくして、電動モータを潤滑油に浸からないようにすることも考えられる。しかしながらこの場合には、差動装置も潤滑油に浸からなくなるため、車両の停車中等において差動装置から潤滑油が滴下して、差動装置に保持させておくべき潤滑油の量が不足した状態となる。このような潤滑油不足の状態のもとで、差動装置を高速動作、つまり左右の出力軸の回転数差が大きくなるよう動作させると、差動装置の焼き付きが発生する虞がある。
【０００８】
本発明の目的は、潤滑油の量を少なくしつつ差動装置の焼き付きを防止することができる電動駆動システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電動駆動システムは、ステータおよびロータを有する電動モータと、前記ロータに一体に設けられるモータ軸と、前記モータ軸と同軸上に設けられる一対の出力軸と、前記モータ軸の駆動力を前記各出力軸に配分する差動装置とを備えた駆動ユニットと、前記駆動ユニットを制御するコントローラとを備えた電動駆動システムであって、前記モータ軸の回転数を検出する第１回転数検出手段と、前記各出力軸のうちの何れか一方の回転数を検出する第２回転数検出手段と、前記コントローラに設けられ、前記第１回転数検出手段の検出回転数と前記第２回転数検出手段の検出回転数とに基づき、前記各出力軸の回転数差を算出する回転数差算出手段と、前記コントローラに設けられ、前記回転数差が所定値以上のときに、前記モータ軸の駆動力を制御して前記回転数差の増大を抑える駆動力制御手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の電動駆動システムは、前記差動装置は、前記モータ軸の駆動力が伝達されるケーシングと、前記ケーシング内に設けられて前記モータ軸と直交する歯車軸と、前記歯車軸に回動自在に設けられる第１歯車と、前記各出力軸に設けられて前記第１歯車と噛合する一対の第２歯車とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の電動駆動システムは、前記モータ軸を中空構造とし、前記各出力軸のうちの何れか一方を前記モータ軸の中空部に貫通させて設け、前記第２回転数検出手段は、前記モータ軸を貫通する前記出力軸の回転数を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電動駆動システムによれば、モータ軸の回転数を検出する第１回転数検出手段と、各出力軸のうちの何れか一方の回転数を検出する第２回転数検出手段と、第１回転数検出手段の検出回転数と第２回転数検出手段の検出回転数とに基づき、各出力軸の回転数差を算出する回転数差算出手段と、回転数差が所定値以上のときに、モータ軸の駆動力を制御して回転数差の増大を抑える駆動力制御手段とを有する。
【００１３】
したがって、各出力軸の回転数差が所定値以上に大きくなるような差動装置の高速動作を抑制することができ、モータ軸と各出力軸とを同軸上に設けた配置構造を採用しつつ潤滑油の量を少なくしたとしても差動装置の焼き付きを防止することができる。これにより駆動ユニットの小型化および耐久性の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る電動駆動システムを搭載した電気自動車の模式図である。
【図２】図１の駆動ユニットの詳細構造を示す断面図である。
【図３】図２の駆動ユニットの下部側を拡大して示す部分拡大断面図である。
【図４】電動駆動システムの制御内容を示すフローチャートである。
【図５】ギヤ機構収容室内での潤滑油の流れを説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明に係る電動駆動システムを搭載した電気自動車の模式図を、図２は図１の駆動ユニットの詳細構造を示す断面図を、図３は図２の駆動ユニットの下部側を拡大して示す部分拡大断面図をそれぞれ表している。
【００１７】
図１に示すように、電気自動車１０には電動駆動システム１１が搭載され、電動駆動システム１１は駆動ユニット２０を備えている。駆動ユニット２０は、電気自動車１０の車体前方に設けられ、駆動輪としての右側前輪１２ａと左側前輪１２ｂとの間に配置されている。このように本実施の形態に係る電気自動車１０は、駆動ユニット２０により各前輪１２ａ，１２ｂを駆動する前輪駆動方式を採用している。
【００１８】
右側前輪１２ａには、右側ドライブシャフト１３ａの一端側がユニバーサルジョイント（図示せず）を介して一体回転可能に連結され、左側前輪１２ｂには、左側ドライブシャフト（他方の出力軸）１３ｂの他端側がユニバーサルジョイントを介して一体回転可能に連結されている。各ドライブシャフト１３ａ，１３ｂはそれぞれ同軸上に配置され、駆動ユニット２０には、右側ドライブシャフト１３ａの他端側および左側ドライブシャフト１３ｂの一端側が連結されている。
【００１９】
駆動ユニット２０は、図２に示すように電動モータ３０とギヤ機構４０とを備え、電動モータ３０およびギヤ機構４０は、何れも共通のユニットケース２１内に収容されている。ユニットケース２１は、右側ドライブシャフト１３ａ側に設けられる第１壁部２２と、左側ドライブシャフト１３ｂ側に設けられる第２壁部２３と、第１壁部２２と第２壁部２３との間に設けられる中央壁部２４とを備えている。中央壁部２４は、ユニットケース２１内を、電動モータ収容室２１ａとギヤ機構収容室２１ｂとに画成している。
【００２０】
電動モータ収容室２１ａには、複数の鋼板（図示せず）を積層して略円筒状に形成されたステータ（固定子）３１が設けられ、ステータ３１には所定の巻き数および巻き方でコイル３２が巻装されている。ステータ３１の内側には、所定の隙間を介して鋼材等よりなるロータ（可動子）３３が回転自在に設けられ、ロータ３３の回転中心には、中空構造のモータ軸３４が一体に設けられている。モータ軸３４の一端側（図中右側）は、第１壁部２２のボス部２２ａに装着されたラジアル軸受３５に回動自在に支持され、モータ軸３４の他端側（図中左側）は、中央壁部２４のボス部２４ａに装着されたラジアル軸受３６に回動自在に支持されている。
【００２１】
モータ軸３４の他端部には小径ギヤ３７が一体に設けられ、小径ギヤ３７には、ギヤ部材４１の第１ギヤ４２が噛み合わされている。モータ軸３４の小径ギヤ３７とロータ３３との間には、モータ軸３４（ロータ３３）の回転数を検出するレゾルバ（第１回転数検出手段）３８が設けられ、レゾルバ３８は、通電線３８ａを介してインバータ７２（図１参照）に電気的に接続されている。
【００２２】
ギヤ機構収容室２１ｂには、第１ギヤ４２と第２ギヤ４３とを備えたギヤ部材４１が回動自在に設けられている。ギヤ部材４１は、モータ軸３４から所定距離オフセットして車体上方に配置され、ギヤ部材４１の一端側は、中央壁部２４に装着されたラジアル軸受４４に回動自在に支持され、ギヤ部材４１の他端側は、第２壁部２３に装着されたラジアル軸受４５に回動自在に支持されている。なお、第２ギヤ４３の直径寸法は、第１ギヤ４２の直径寸法よりも小径に設定され、さらにモータ軸３４の小径ギヤ３７の直径寸法と略同じ直径寸法に設定されている。
【００２３】
ギヤ機構収容室２１ｂには、ギヤ部材４１に加えて差動装置５０が回動自在に収容され、差動装置５０は、モータ軸３４の駆動力を第１出力軸５８および第２出力軸５９に配分するようになっている。差動装置５０は略球状に形成されたケーシング５１を備え、ケーシング５１には、当該ケーシング５１の内外を連通する複数のケース窓（図示せず）が設けられている。ケーシング５１の一端側は、中央壁部２４のボス部２４ａに装着されたラジアル軸受５２に回動自在に支持され、ケーシング５１の他端側は、第２壁部２３のボス部２３ａに装着されたラジアル軸受５３に回動自在に支持されている。
【００２４】
ケーシング５１の一端側には、ギヤ部材４１の第２ギヤ４３に噛み合う差動ギヤ５４が固定され、これによりケーシング５１には、小径ギヤ３７，ギヤ部材４１および差動ギヤ５４を介してモータ軸３４の駆動力が伝達される。差動ギヤ５４の直径寸法は、ギヤ部材４１の第１ギヤ４２の直径寸法と略同じ直径寸法に設定され、モータ軸３４の回転は、小径ギヤ３７，第１ギヤ４２，第２ギヤ４３および差動ギヤ５４により減速されて高トルク化される。つまり、小径ギヤ３７，第１ギヤ４２，第２ギヤ４３および差動ギヤ５４は減速機構を形成している。
【００２５】
ケーシング５１内には、モータ軸３４の軸方向と直交する方向に延びる円筒状の歯車軸５５が設けられている。歯車軸５５の両端側には、一対の第１傘歯車（第１歯車）５６が回動自在に設けられ、各第１傘歯車５６の歯部はそれぞれ略４５°の傾斜角度を持ってケーシング５１内に向けられている。各第１傘歯車５６の背面には、所定の曲率半径を有する球面部５６ａが設けられ、各球面部５６ａは、ケーシング５１の各球面部５６ａと対向する箇所に設けられた球面部５１ａに摺動自在に支持されている。なお、各球面部５１ａの曲率半径は各球面部５６ａの曲率半径と同じ曲率半径に設定されている。
【００２６】
ケーシング５１内には、歯車軸５５を挟むようにして一対の第２傘歯車（第２歯車）５７が設けられている。各第２傘歯車５７の歯部は、それぞれ略４５°の傾斜角度を持ってケーシング５１内に向けられて、各第１傘歯車５６の歯部に噛み合わされている。各第２傘歯車５７の回転中心には、モータ軸３４と同軸上に設けられる第１出力軸（出力軸）５８の他端部および第２出力軸（出力軸）５９の一端部が、それぞれ一体回転可能に連結されている。
【００２７】
第１出力軸５８の長さ寸法は、第２出力軸５９の長さ寸法よりも長い長さ寸法に設定され、第１出力軸５８はモータ軸３４の中空部３４ａを貫通している。第１出力軸５８の一端側は、第１壁部２２のボス部２２ａを介してユニットケース２１外に延出され、第１出力軸５８の一端側には右側ドライブシャフト１３ａ（図１参照）が連結される。第１出力軸５８とボス部２２ａとの間には、電動モータ収容室２１ａと外部との間を密封するシール部材６０が設けられ、モータ軸３４の中空部３４ａと第１出力軸５８との間には、モータ軸３４と第１出力軸５８との相対回転を滑らかにするラジアル軸受６１が設けられている。
【００２８】
第２出力軸５９の他端側は、第２壁部２３のボス部２３ａを介してユニットケース２１外に延出され、第２出力軸５９の他端側には左側ドライブシャフト１３ｂ（図１参照）が連結される。第２出力軸５９とボス部２３ａとの間には、ギヤ機構収容室２１ｂと外部との間を密封するシール部材６２が設けられている。
【００２９】
ユニットケース２１の第１壁部２２には、第１出力軸５８の回転数を検出するＭＲセンサ（第２回転数検出手段）６３が設けられ、ＭＲセンサ６３は、通電線６３ａを介してＥＶＣＵ７４（図１参照）に電気的に接続されている。ＭＲセンサ６３は、ステータ３１に巻装されたコイル３２の内側に入り込んで設けられ、これにより駆動ユニット２０の長さ寸法を詰めている。第１出力軸５８のＭＲセンサ６３と対向する箇所には、第１出力軸５８の周方向に沿って多極着磁された多極着磁部５８ａが一体に設けられ、これによりＭＲセンサ６３は第１出力軸５８の回転に伴って矩形パルスを発生する。
【００３０】
ユニットケース２１の車体下方には、図３に示すように所定量の潤滑油ＬＯが入っており、潤滑油ＬＯとしては、一般的に用いられるオートマチックトランスミッションフルード（ＡＴＦ）と略同じ組成のものを用いている。潤滑油ＬＯは、中央壁部２４の車体下方に設けられた連通孔２４ｂを介して、電動モータ収容室２１ａとギヤ機構収容室２１ｂとの間を行き来できるようになっている。
【００３１】
ユニットケース２１に入れる潤滑油ＬＯの量（図中破線矢印Ａ）としては、本実施の形態においては、直径寸法ｄ１に設定した差動ギヤ５４の歯先に潤滑油ＬＯが触れて、かつ直径寸法ｄ２に設定したロータ３３に潤滑油ＬＯが触れない量としている（ｄ１＞ｄ２）。このように潤滑油ＬＯの量を設定することで、潤滑油ＬＯの攪拌抵抗によりロータ３３の回転抵抗の増大を抑制している。また、ステータ３１の車体下方を潤滑油ＬＯ内に浸かるようにして、ステータ３１およびコイル３２を部分的に冷却（油冷）できるようにしている。ただし、潤滑油ＬＯの量としては上記に限らず、ロータ３３の回転抵抗の増大に影響を与えない範囲でロータ３３の一部が触れる量とすることもできる。
【００３２】
図１に示すように、電動駆動システム１１は、駆動ユニット２０に加えて、高電圧バッテリ７０，ＢＣＵ（バッテリコントロールユニット）７１，インバータ７２，ＤＣ／ＤＣコンバータ７３およびＥＶＣＵ（電気自動車コントロールユニット）７４を備えている。ＢＣＵ７１，インバータ７２，ＤＣ／ＤＣコンバータ７３およびＥＶＣＵ７４は、電気自動車１０に設けられたＣＡＮ等の通信ネットワーク７５にそれぞれ電気的に接続され、これにより相互間で種々の信号（走行状態信号等）を通信できるようにしている。
【００３３】
高電圧バッテリ７０は、例えば、４００Ｖのリチウムイオン二次電池により形成され、右側後輪１４ａと左側後輪１４ｂとの間に位置するよう電気自動車１０の車体後方に設けられている。このように高電圧バッテリ７０を車体後方に配置することで、特に車体前方の重量が嵩む前輪駆動方式の電気自動車１０において前後重量配分を最適なものとしている。また、ＢＣＵ７１は高電圧バッテリ７０の近傍に設けられ、高電圧バッテリ７０の充放電を制御するようになっている。
【００３４】
インバータ７２は、通電線７６，７７を介して高電圧バッテリ７０に電気的に接続されている。インバータ７２は、電動モータ３０を電動機として駆動する際に、高電圧バッテリ７０からの直流電流を交流電流に変換し、当該交流電流を電動モータ３０に供給する。一方、インバータ７２は、電動モータ３０を発電機として駆動する際に、電動モータ３０からの交流電流を直流電流に変換し、当該直流電流を高電圧バッテリ７０に供給する。また、インバータ７２は、レゾルバ３８からのモータ軸３４の回転数信号に基づき、交流電流の電流値や周波数を制御して電動モータ３０の駆動力や回転数を制御する。なお、通電線７６，７７の途中には、一対のメインリレー７８が設けられている。
【００３５】
高電圧バッテリ７０には、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３を介して低電圧バッテリ７９が電気的に接続されている。低電圧バッテリ７９としては、例えば、１２Ｖの鉛蓄電池を用いている。低電圧バッテリ７９は、インバータ７２，ＤＣ／ＤＣコンバータ７３，ＢＣＵ７１およびＥＶＣＵ７４等を駆動するための電源として用いられ、その他の空調機器やヘッドライト等（何れも図示せず）を駆動するための電源としても用いられる。
【００３６】
ＥＶＣＵ７４には、アクセルペダル１５の操作量を検出するアクセルセンサ１５ａおよびＭＲセンサ６３が電気的に接続されている。ＥＶＣＵ７４には、この他にブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサや車速を検出する車速センサ等（何れも図示せず）、電気自動車１０の走行状態を検出し得る複数のセンサが電気的に接続されている。これによりＥＶＣＵ７４は、駆動ユニット２０を含む電気自動車１０を統括的に制御するようになっている。ここで、ＥＶＣＵ７４は本発明におけるコントローラを構成している。
【００３７】
ＥＶＣＵ７４には、回転数差算出部（回転数差算出手段）７４ａと駆動力制御部（駆動力制御手段）７４ｂとが設けられている。
【００３８】
回転数差算出部７４ａには、インバータ７２，通信ネットワーク７５を介してレゾルバ３８からモータ回転数Ｍｎ（検出回転数）が入力されるとともに、ＭＲセンサ６３から第１出力軸回転数Ｒｎ（検出回転数）が入力される。回転数差算出部７４ａは、モータ回転数Ｍｎと第１出力軸回転数Ｒｎとに基づいて、第１出力軸５８と第２出力軸５９との回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜を算出するようになっている。ここで、Ｌｎは第２出力軸回転数を示し、当該第２出力軸回転数Ｌｎは、モータ回転数Ｍｎ，第１出力軸回転数Ｒｎ，小径ギヤ３７，第１ギヤ４２，第２ギヤ４３，差動ギヤ５４および第１，第２傘歯車５６，５７（図２参照）のギヤ比等から求めることができる。回転数差算出部７４ａには、上記ギヤ比のデータが予め格納されている。
【００３９】
駆動力制御部７４ｂには、回転数差算出部７４ａにより算出された回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜が入力され、駆動力制御部７４ｂは、入力された回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜と、予め格納された回転数差閾値（所定値）Ｎとを比較するようになっている。そして駆動力制御部７４ｂは、回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜が回転数差閾値Ｎ以上のときに、モータ軸３４の駆動力を制御して回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜の増大を抑えるようになっている。
【００４０】
次に、以上のように構成した電動駆動システム１１の動作について図面を用いて詳細に説明する。図４は電動駆動システムの制御内容を示すフローチャートを、図５はギヤ機構収容室内での潤滑油の流れを説明する説明図をそれぞれ表している。
【００４１】
図４に示すように、ステップＳ１では、イグニッションスイッチのオン操作等をトリガとして電動駆動システム１１の制御が開始される。ここで、ステップＳ１を開始するためのトリガとしては、イグニッションスイッチのオン操作の他に、アクセルペダル１５の操作量が大きい場合（アクセルセンサ１５ａからの出力が急激に立ち上がる場合）等であっても良い。
【００４２】
ステップＳ２では、レゾルバ３８によりモータ回転数Ｍｎを検出するとともに、ＭＲセンサ６３により第１出力軸回転数Ｒｎを検出する。その後、検出されたモータ回転数Ｍｎおよび第１出力軸回転数Ｒｎは、それぞれ回転数差算出部７４ａに入力される。
【００４３】
ステップＳ３では、回転数差算出部７４ａにより、所定の演算式に基づいて入力されたモータ回転数Ｍｎおよび第１出力軸回転数Ｒｎから第２出力軸回転数Ｌｎを算出する。また、第１出力軸回転数Ｒｎと第２出力軸回転数Ｌｎとの差分値である回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜を算出し、その後、回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜は駆動力制御部７４ｂに入力される。
【００４４】
ステップＳ４では、駆動力制御部７４ｂにより、回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜が回転数差閾値Ｎよりも大きいか否かを判定する。回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜が回転数差閾値Ｎ以下である場合（ｎｏ判定）には、ステップＳ６に進んでステップＳ２に戻るリターン処理が実行される。一方、回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜が回転数差閾値Ｎよりも大きい場合（ｙｅｓ判定）にはステップＳ５に進む。
【００４５】
ステップＳ５では、差動装置５０が高速動作し、第１出力軸５８と第２出力軸５９との回転数差が大きいとして、モータ軸３４の駆動力Ｍｏｕｔを抑えるよう制御（制限制御）する。ここで、ステップＳ５におけるモータ軸３４の制御について具体的に説明する。
【００４６】
図５の矢印（１），（２）に示すように、第１出力軸５８と第２出力軸５９との回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜が回転数差閾値Ｎを超えると、各第１傘歯車５６は歯車軸５５を中心にそれぞれ高速回転するようになる。例えば、電気自動車１０を停車状態から発進状態とする場合、球面部５６ａと球面部５１ａとの間の潤滑油ＬＯが不足しているため、各球面部５６ａ，５１ａ間の摺接部分ＣＰ（図中黒丸部分）が摩擦熱で焼き付く場合がある。そこで、ステップＳ５においては、モータ軸３４の駆動力Ｍｏｕｔを抑えるよう、電動モータ３０への供給電流をゼロとする制御や、モータ軸３４に逆回転の駆動力を発生させる制御等を実行する。これにより、差動装置５０の高速動作を抑制して回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜の増大が抑えられる。したがって、各第１傘歯車５６のケーシング５１内での高速回転を抑制して、摺接部分ＣＰの焼き付きを防止することができる。
【００４７】
回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜が小さくなる直進走行時等においては、差動ギヤ５４に付着した潤滑油ＬＯが、差動ギヤ５４の回転に伴う遠心力によりギヤ機構収容室２１ｂ内のギヤ部材４１側に汲み上げられ散布される。その後、図中二点鎖線矢印に示すように、潤滑油ＬＯは、第２ギヤ４３と差動ギヤ５４との噛み合い部分や第１ギヤ４２と小径ギヤ３７との噛み合い部分等に行き渡る。また、潤滑油ＬＯは、図中二点鎖線矢印に示すように、ケーシング５１に設けられた複数のケース窓（図示せず）を介してケーシング５１内に入り込み、各球面部５６ａ，５１ａ間の摺接部分ＣＰや、各第１傘歯車５６と各第２傘歯車５７との噛み合い部分等に行き渡る。
【００４８】
以上詳述したように、本実施の形態に係る電動駆動システム１１によれば、モータ軸３４の回転数を検出するレゾルバ３８と、第１出力軸５８の回転数を検出するＭＲセンサ６３と、レゾルバ３８からのモータ回転数ＭｎとＭＲセンサ６３からの第１出力軸回転数Ｒｎとに基づき、各出力軸５８，５９の回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜を算出する回転数差算出部７４ａと、回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜が回転数差閾値Ｎ以上のときに、モータ軸３４の駆動力Ｍｏｕｔを制御して回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜の増大を抑える駆動力制御部７４ｂとを備えている。
【００４９】
したがって、各出力軸５８，５９の回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜が回転数差閾値Ｎ以上に大きくなるような差動装置５０の高速動作を抑制することができ、モータ軸３４と各出力軸５８，５９とを同軸上に設けた配置構造を採用しつつ、潤滑油ＬＯの量を少なくしたとしても差動装置５０の焼き付きを防止することができる。これにより駆動ユニット２０の小型化および耐久性の向上を実現することができる。
【００５０】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記実施の形態においては、電気自動車１０の各前輪１２ａ，１２ｂを駆動する電動駆動システム１１を示したが、本発明はこれに限らず、電気自動車１０の各後輪１４ａ，１４ｂを駆動する後輪駆動方式の電気自動車にも適用することができる。
【００５１】
また、上記実施の形態においては、電動駆動システム１１を、各前輪１２ａ，１２ｂを駆動する電気自動車１０に適用したものを示したが、本発明はこれに限らず、例えば、各後輪１４ａ，１４ｂを電動駆動システム１１により駆動させ、各前輪１２ａ，１２ｂを内燃機関（エンジン）により駆動させる、所謂ハイブリッド車両にも適用することができる。
【００５２】
さらに、上記実施の形態においては、第２回転数検出手段としてのＭＲセンサ６３を、第１出力軸５８側に設けたものを示したが、本発明はこれに限らず、車両への配置スペース等に応じて第２出力軸５９側に設けることもできる。
【００５３】
また、上記実施の形態においては、第１回転数検出手段としてレゾルバ３８を、第２回転数検出手段としてＭＲセンサ６３をそれぞれ用いたものを示したが、本発明はこれに限らず、モータ軸３４および第１出力軸５８の回転数を検出し得る回転センサであれば、他の方式の回転センサ（光学式のエンコーダやホールセンサ式のエンコーダ等）を用いることもできる。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 電気自動車
１１ 電動駆動システム
２０ 駆動ユニット
３０ 電動モータ
３１ ステータ
３３ ロータ
３４ モータ軸
３４ａ 中空部
３８ レゾルバ（第１回転数検出手段）
５０ 差動装置
５１ ケーシング
５５ 歯車軸
５６ 第１傘歯車（第１歯車）
５７ 第２傘歯車（第２歯車）
５８ 第１出力軸（出力軸）
５９ 第２出力軸（出力軸）
６３ ＭＲセンサ（第２回転数検出センサ）
７４ ＥＶＣＵ（コントローラ）
７４ａ 回転数差算出部（回転数差算出手段）
７４ｂ 駆動力制御部（駆動力制御手段）
ＬＯ 潤滑油
Ｍｎ モータ回転数（検出回転数）
Ｒｎ 第１出力軸回転数（検出回転数）
Ｎ 回転数差閾値（所定値）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車等に搭載され、特に電動モータと差動装置とを備えた駆動ユニットを有する電動駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車等に搭載される電動駆動システムとしては、電動モータと差動装置とを備えた駆動ユニットを有するものが知られている。電動モータの駆動力は差動装置を介して車両の左右側に設けられた各駆動輪に伝達され、差動装置は、車両のコーナリング時等における左右側の各駆動輪間で生じる速度差（内輪差）を吸収するようになっている。
【０００３】
駆動ユニットは各駆動輪の間に設けられ、電動モータおよび差動装置は、車両側の配置スペース等に応じてレイアウトされる。例えば、特許文献１に記載された技術においては、電動モータのモータ軸と差動装置に連結される左右側の出力軸とを、それぞれ平行となるよう別軸上に設けた配置構造を採用している（タイプＡ）。また、特許文献２，３に記載された技術においては、電動モータのモータ軸と差動装置に連結される左右側の出力軸とを、それぞれ同軸上に設けた配置構造を採用している（タイプＢ）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１７５４５５号公報（図３）
【特許文献２】特開平０８−０４８１６４号公報（図１）
【特許文献３】特開２００５−１２５９２０号公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
配置構造をタイプＡ（特許文献１）とした場合には、電動モータおよび差動装置を車両の上下方向に互いに離間させて配置し、差動装置のみを潤滑油に浸かるようにすることができ、これにより差動装置の焼き付きを防止することができる。その反面、車両の上下方向に比較的大きな配置スペースが必要となるため、車両のデザイン性が低下する等の問題が生じ得る。
【０００６】
配置構造をタイプＢ（特許文献２，３）とした場合には、車両の上下方向への配置スペースを小さくして車両のデザイン性を向上させることができる。その反面、電動モータおよび差動装置が車両の上下方向に対して同じ高さ位置に配置されるため、差動装置および電動モータの双方が潤滑油に浸かるようになる。電動モータを潤滑油雰囲気で使用すると、潤滑油の攪拌抵抗による電動モータの回転抵抗の増大や、油温上昇による潤滑油の早期劣化等の問題が生じ得る。
【０００７】
そこで、タイプＢの配置構造において潤滑油の量を少なくして、電動モータを潤滑油に浸からないようにすることも考えられる。しかしながらこの場合には、差動装置も潤滑油に浸からなくなるため、車両の停車中等において差動装置から潤滑油が滴下して、差動装置に保持させておくべき潤滑油の量が不足した状態となる。このような潤滑油不足の状態のもとで、差動装置を高速動作、つまり左右の出力軸の回転数差が大きくなるよう動作させると、差動装置の焼き付きが発生する虞がある。
【０００８】
本発明の目的は、潤滑油の量を少なくしつつ差動装置の焼き付きを防止することができる電動駆動システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電動駆動システムは、ステータおよびロータを有する電動モータと、前記ロータに一体に設けられるモータ軸と、前記モータ軸と同軸上に設けられる一対の出力軸と、前記モータ軸の駆動力を前記各出力軸に配分する差動装置とを備えた駆動ユニットと、前記駆動ユニットを制御するコントローラとを備えた電動駆動システムであって、前記モータ軸の回転数を検出する第１回転数検出手段と、前記各出力軸のうちの何れか一方の回転数を検出する第２回転数検出手段と、前記コントローラに設けられ、前記第１回転数検出手段の検出回転数と前記第２回転数検出手段の検出回転数とに基づき、前記各出力軸の回転数差を算出する回転数差算出手段と、前記コントローラに設けられ、前記回転数差が所定値以上のときに、前記モータ軸の駆動力を制御して前記回転数差の増大を抑える駆動力制御手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の電動駆動システムは、前記差動装置は、前記モータ軸の駆動力が伝達されるケーシングと、前記ケーシング内に設けられて前記モータ軸と直交する歯車軸と、前記歯車軸に回動自在に設けられる第１歯車と、前記各出力軸に設けられて前記第１歯車と噛合する一対の第２歯車とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の電動駆動システムは、前記モータ軸を中空構造とし、前記各出力軸のうちの何れか一方を前記モータ軸の中空部に貫通させて設け、前記第２回転数検出手段は、前記モータ軸を貫通する前記出力軸の回転数を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電動駆動システムによれば、モータ軸の回転数を検出する第１回転数検出手段と、各出力軸のうちの何れか一方の回転数を検出する第２回転数検出手段と、第１回転数検出手段の検出回転数と第２回転数検出手段の検出回転数とに基づき、各出力軸の回転数差を算出する回転数差算出手段と、回転数差が所定値以上のときに、モータ軸の駆動力を制御して回転数差の増大を抑える駆動力制御手段とを有する。
【００１３】
したがって、各出力軸の回転数差が所定値以上に大きくなるような差動装置の高速動作を抑制することができ、モータ軸と各出力軸とを同軸上に設けた配置構造を採用しつつ潤滑油の量を少なくしたとしても差動装置の焼き付きを防止することができる。これにより駆動ユニットの小型化および耐久性の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る電動駆動システムを搭載した電気自動車の模式図である。
【図２】図１の駆動ユニットの詳細構造を示す断面図である。
【図３】図２の駆動ユニットの下部側を拡大して示す部分拡大断面図である。
【図４】電動駆動システムの制御内容を示すフローチャートである。
【図５】ギヤ機構収容室内での潤滑油の流れを説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明に係る電動駆動システムを搭載した電気自動車の模式図を、図２は図１の駆動ユニットの詳細構造を示す断面図を、図３は図２の駆動ユニットの下部側を拡大して示す部分拡大断面図をそれぞれ表している。
【００１７】
図１に示すように、電気自動車１０には電動駆動システム１１が搭載され、電動駆動システム１１は駆動ユニット２０を備えている。駆動ユニット２０は、電気自動車１０の車体前方に設けられ、駆動輪としての右側前輪１２ａと左側前輪１２ｂとの間に配置されている。このように本実施の形態に係る電気自動車１０は、駆動ユニット２０により各前輪１２ａ，１２ｂを駆動する前輪駆動方式を採用している。
【００１８】
右側前輪１２ａには、右側ドライブシャフト１３ａの一端側がユニバーサルジョイント（図示せず）を介して一体回転可能に連結され、左側前輪１２ｂには、左側ドライブシャフト（他方の出力軸）１３ｂの他端側がユニバーサルジョイントを介して一体回転可能に連結されている。各ドライブシャフト１３ａ，１３ｂはそれぞれ同軸上に配置され、駆動ユニット２０には、右側ドライブシャフト１３ａの他端側および左側ドライブシャフト１３ｂの一端側が連結されている。
【００１９】
駆動ユニット２０は、図２に示すように電動モータ３０とギヤ機構４０とを備え、電動モータ３０およびギヤ機構４０は、何れも共通のユニットケース２１内に収容されている。ユニットケース２１は、右側ドライブシャフト１３ａ側に設けられる第１壁部２２と、左側ドライブシャフト１３ｂ側に設けられる第２壁部２３と、第１壁部２２と第２壁部２３との間に設けられる中央壁部２４とを備えている。中央壁部２４は、ユニットケース２１内を、電動モータ収容室２１ａとギヤ機構収容室２１ｂとに画成している。
【００２０】
電動モータ収容室２１ａには、複数の鋼板（図示せず）を積層して略円筒状に形成されたステータ（固定子）３１が設けられ、ステータ３１には所定の巻き数および巻き方でコイル３２が巻装されている。ステータ３１の内側には、所定の隙間を介して鋼材等よりなるロータ（可動子）３３が回転自在に設けられ、ロータ３３の回転中心には、中空構造のモータ軸３４が一体に設けられている。モータ軸３４の一端側（図中右側）は、第１壁部２２のボス部２２ａに装着されたラジアル軸受３５に回動自在に支持され、モータ軸３４の他端側（図中左側）は、中央壁部２４のボス部２４ａに装着されたラジアル軸受３６に回動自在に支持されている。
【００２１】
モータ軸３４の他端部には小径ギヤ３７が一体に設けられ、小径ギヤ３７には、ギヤ部材４１の第１ギヤ４２が噛み合わされている。モータ軸３４の小径ギヤ３７とロータ３３との間には、モータ軸３４（ロータ３３）の回転数を検出するレゾルバ（第１回転数検出手段）３８が設けられ、レゾルバ３８は、通電線３８ａを介してインバータ７２（図１参照）に電気的に接続されている。
【００２２】
ギヤ機構収容室２１ｂには、第１ギヤ４２と第２ギヤ４３とを備えたギヤ部材４１が回動自在に設けられている。ギヤ部材４１は、モータ軸３４から所定距離オフセットして車体上方に配置され、ギヤ部材４１の一端側は、中央壁部２４に装着されたラジアル軸受４４に回動自在に支持され、ギヤ部材４１の他端側は、第２壁部２３に装着されたラジアル軸受４５に回動自在に支持されている。なお、第２ギヤ４３の直径寸法は、第１ギヤ４２の直径寸法よりも小径に設定され、さらにモータ軸３４の小径ギヤ３７の直径寸法と略同じ直径寸法に設定されている。
【００２３】
ギヤ機構収容室２１ｂには、ギヤ部材４１に加えて差動装置５０が回動自在に収容され、差動装置５０は、モータ軸３４の駆動力を第１出力軸５８および第２出力軸５９に配分するようになっている。差動装置５０は略球状に形成されたケーシング５１を備え、ケーシング５１には、当該ケーシング５１の内外を連通する複数のケース窓（図示せず）が設けられている。ケーシング５１の一端側は、中央壁部２４のボス部２４ａに装着されたラジアル軸受５２に回動自在に支持され、ケーシング５１の他端側は、第２壁部２３のボス部２３ａに装着されたラジアル軸受５３に回動自在に支持されている。
【００２４】
ケーシング５１の一端側には、ギヤ部材４１の第２ギヤ４３に噛み合う差動ギヤ５４が固定され、これによりケーシング５１には、小径ギヤ３７，ギヤ部材４１および差動ギヤ５４を介してモータ軸３４の駆動力が伝達される。差動ギヤ５４の直径寸法は、ギヤ部材４１の第１ギヤ４２の直径寸法と略同じ直径寸法に設定され、モータ軸３４の回転は、小径ギヤ３７，第１ギヤ４２，第２ギヤ４３および差動ギヤ５４により減速されて高トルク化される。つまり、小径ギヤ３７，第１ギヤ４２，第２ギヤ４３および差動ギヤ５４は減速機構を形成している。
【００２５】
ケーシング５１内には、モータ軸３４の軸方向と直交する方向に延びる円筒状の歯車軸５５が設けられている。歯車軸５５の両端側には、一対の第１傘歯車（第１歯車）５６が回動自在に設けられ、各第１傘歯車５６の歯部はそれぞれ略４５°の傾斜角度を持ってケーシング５１内に向けられている。各第１傘歯車５６の背面には、所定の曲率半径を有する球面部５６ａが設けられ、各球面部５６ａは、ケーシング５１の各球面部５６ａと対向する箇所に設けられた球面部５１ａに摺動自在に支持されている。なお、各球面部５１ａの曲率半径は各球面部５６ａの曲率半径と同じ曲率半径に設定されている。
【００２６】
ケーシング５１内には、歯車軸５５を挟むようにして一対の第２傘歯車（第２歯車）５７が設けられている。各第２傘歯車５７の歯部は、それぞれ略４５°の傾斜角度を持ってケーシング５１内に向けられて、各第１傘歯車５６の歯部に噛み合わされている。各第２傘歯車５７の回転中心には、モータ軸３４と同軸上に設けられる第１出力軸（出力軸）５８の他端部および第２出力軸（出力軸）５９の一端部が、それぞれ一体回転可能に連結されている。
【００２７】
第１出力軸５８の長さ寸法は、第２出力軸５９の長さ寸法よりも長い長さ寸法に設定され、第１出力軸５８はモータ軸３４の中空部３４ａを貫通している。第１出力軸５８の一端側は、第１壁部２２のボス部２２ａを介してユニットケース２１外に延出され、第１出力軸５８の一端側には右側ドライブシャフト１３ａ（図１参照）が連結される。第１出力軸５８とボス部２２ａとの間には、電動モータ収容室２１ａと外部との間を密封するシール部材６０が設けられ、モータ軸３４の中空部３４ａと第１出力軸５８との間には、モータ軸３４と第１出力軸５８との相対回転を滑らかにするラジアル軸受６１が設けられている。
【００２８】
第２出力軸５９の他端側は、第２壁部２３のボス部２３ａを介してユニットケース２１外に延出され、第２出力軸５９の他端側には左側ドライブシャフト１３ｂ（図１参照）が連結される。第２出力軸５９とボス部２３ａとの間には、ギヤ機構収容室２１ｂと外部との間を密封するシール部材６２が設けられている。
【００２９】
ユニットケース２１の第１壁部２２には、第１出力軸５８の回転数を検出するＭＲセンサ（第２回転数検出手段）６３が設けられ、ＭＲセンサ６３は、通電線６３ａを介してＥＶＣＵ７４（図１参照）に電気的に接続されている。ＭＲセンサ６３は、ステータ３１に巻装されたコイル３２の内側に入り込んで設けられ、これにより駆動ユニット２０の長さ寸法を詰めている。第１出力軸５８のＭＲセンサ６３と対向する箇所には、第１出力軸５８の周方向に沿って多極着磁された多極着磁部５８ａが一体に設けられ、これによりＭＲセンサ６３は第１出力軸５８の回転に伴って矩形パルスを発生する。
【００３０】
ユニットケース２１の車体下方には、図３に示すように所定量の潤滑油ＬＯが入っており、潤滑油ＬＯとしては、一般的に用いられるオートマチックトランスミッションフルード（ＡＴＦ）と略同じ組成のものを用いている。潤滑油ＬＯは、中央壁部２４の車体下方に設けられた連通孔２４ｂを介して、電動モータ収容室２１ａとギヤ機構収容室２１ｂとの間を行き来できるようになっている。
【００３１】
ユニットケース２１に入れる潤滑油ＬＯの量（図中破線矢印Ａ）としては、本実施の形態においては、直径寸法ｄ１に設定した差動ギヤ５４の歯先に潤滑油ＬＯが触れて、かつ直径寸法ｄ２に設定したロータ３３に潤滑油ＬＯが触れない量としている（ｄ１＞ｄ２）。このように潤滑油ＬＯの量を設定することで、潤滑油ＬＯの攪拌抵抗によりロータ３３の回転抵抗の増大を抑制している。また、ステータ３１の車体下方を潤滑油ＬＯ内に浸かるようにして、ステータ３１およびコイル３２を部分的に冷却（油冷）できるようにしている。ただし、潤滑油ＬＯの量としては上記に限らず、ロータ３３の回転抵抗の増大に影響を与えない範囲でロータ３３の一部が触れる量とすることもできる。
【００３２】
図１に示すように、電動駆動システム１１は、駆動ユニット２０に加えて、高電圧バッテリ７０，ＢＣＵ（バッテリコントロールユニット）７１，インバータ７２，ＤＣ／ＤＣコンバータ７３およびＥＶＣＵ（電気自動車コントロールユニット）７４を備えている。ＢＣＵ７１，インバータ７２，ＤＣ／ＤＣコンバータ７３およびＥＶＣＵ７４は、電気自動車１０に設けられたＣＡＮ等の通信ネットワーク７５にそれぞれ電気的に接続され、これにより相互間で種々の信号（走行状態信号等）を通信できるようにしている。
【００３３】
高電圧バッテリ７０は、例えば、４００Ｖのリチウムイオン二次電池により形成され、右側後輪１４ａと左側後輪１４ｂとの間に位置するよう電気自動車１０の車体後方に設けられている。このように高電圧バッテリ７０を車体後方に配置することで、特に車体前方の重量が嵩む前輪駆動方式の電気自動車１０において前後重量配分を最適なものとしている。また、ＢＣＵ７１は高電圧バッテリ７０の近傍に設けられ、高電圧バッテリ７０の充放電を制御するようになっている。
【００３４】
インバータ７２は、通電線７６，７７を介して高電圧バッテリ７０に電気的に接続されている。インバータ７２は、電動モータ３０を電動機として駆動する際に、高電圧バッテリ７０からの直流電流を交流電流に変換し、当該交流電流を電動モータ３０に供給する。一方、インバータ７２は、電動モータ３０を発電機として駆動する際に、電動モータ３０からの交流電流を直流電流に変換し、当該直流電流を高電圧バッテリ７０に供給する。また、インバータ７２は、レゾルバ３８からのモータ軸３４の回転数信号に基づき、交流電流の電流値や周波数を制御して電動モータ３０の駆動力や回転数を制御する。なお、通電線７６，７７の途中には、一対のメインリレー７８が設けられている。
【００３５】
高電圧バッテリ７０には、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３を介して低電圧バッテリ７９が電気的に接続されている。低電圧バッテリ７９としては、例えば、１２Ｖの鉛蓄電池を用いている。低電圧バッテリ７９は、インバータ７２，ＤＣ／ＤＣコンバータ７３，ＢＣＵ７１およびＥＶＣＵ７４等を駆動するための電源として用いられ、その他の空調機器やヘッドライト等（何れも図示せず）を駆動するための電源としても用いられる。
【００３６】
ＥＶＣＵ７４には、アクセルペダル１５の操作量を検出するアクセルセンサ１５ａおよびＭＲセンサ６３が電気的に接続されている。ＥＶＣＵ７４には、この他にブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサや車速を検出する車速センサ等（何れも図示せず）、電気自動車１０の走行状態を検出し得る複数のセンサが電気的に接続されている。これによりＥＶＣＵ７４は、駆動ユニット２０を含む電気自動車１０を統括的に制御するようになっている。ここで、ＥＶＣＵ７４は本発明におけるコントローラを構成している。
【００３７】
ＥＶＣＵ７４には、回転数差算出部（回転数差算出手段）７４ａと駆動力制御部（駆動力制御手段）７４ｂとが設けられている。
【００３８】
回転数差算出部７４ａには、インバータ７２，通信ネットワーク７５を介してレゾルバ３８からモータ回転数Ｍｎ（検出回転数）が入力されるとともに、ＭＲセンサ６３から第１出力軸回転数Ｒｎ（検出回転数）が入力される。回転数差算出部７４ａは、モータ回転数Ｍｎと第１出力軸回転数Ｒｎとに基づいて、第１出力軸５８と第２出力軸５９との回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜を算出するようになっている。ここで、Ｌｎは第２出力軸回転数を示し、当該第２出力軸回転数Ｌｎは、モータ回転数Ｍｎ，第１出力軸回転数Ｒｎ，小径ギヤ３７，第１ギヤ４２，第２ギヤ４３，差動ギヤ５４および第１，第２傘歯車５６，５７（図２参照）のギヤ比等から求めることができる。回転数差算出部７４ａには、上記ギヤ比のデータが予め格納されている。
【００３９】
駆動力制御部７４ｂには、回転数差算出部７４ａにより算出された回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜が入力され、駆動力制御部７４ｂは、入力された回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜と、予め格納された回転数差閾値（所定値）Ｎとを比較するようになっている。そして駆動力制御部７４ｂは、回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜が回転数差閾値Ｎ以上のときに、モータ軸３４の駆動力を制御して回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜の増大を抑えるようになっている。
【００４０】
次に、以上のように構成した電動駆動システム１１の動作について図面を用いて詳細に説明する。図４は電動駆動システムの制御内容を示すフローチャートを、図５はギヤ機構収容室内での潤滑油の流れを説明する説明図をそれぞれ表している。
【００４１】
図４に示すように、ステップＳ１では、イグニッションスイッチのオン操作等をトリガとして電動駆動システム１１の制御が開始される。ここで、ステップＳ１を開始するためのトリガとしては、イグニッションスイッチのオン操作の他に、アクセルペダル１５の操作量が大きい場合（アクセルセンサ１５ａからの出力が急激に立ち上がる場合）等であっても良い。
【００４２】
ステップＳ２では、レゾルバ３８によりモータ回転数Ｍｎを検出するとともに、ＭＲセンサ６３により第１出力軸回転数Ｒｎを検出する。その後、検出されたモータ回転数Ｍｎおよび第１出力軸回転数Ｒｎは、それぞれ回転数差算出部７４ａに入力される。
【００４３】
ステップＳ３では、回転数差算出部７４ａにより、所定の演算式に基づいて入力されたモータ回転数Ｍｎおよび第１出力軸回転数Ｒｎから第２出力軸回転数Ｌｎを算出する。また、第１出力軸回転数Ｒｎと第２出力軸回転数Ｌｎとの差分値である回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜を算出し、その後、回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜は駆動力制御部７４ｂに入力される。
【００４４】
ステップＳ４では、駆動力制御部７４ｂにより、回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜が回転数差閾値Ｎよりも大きいか否かを判定する。回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜が回転数差閾値Ｎ以下である場合（ｎｏ判定）には、ステップＳ６に進んでステップＳ２に戻るリターン処理が実行される。一方、回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜が回転数差閾値Ｎよりも大きい場合（ｙｅｓ判定）にはステップＳ５に進む。
【００４５】
ステップＳ５では、差動装置５０が高速動作し、第１出力軸５８と第２出力軸５９との回転数差が大きいとして、モータ軸３４の駆動力Ｍｏｕｔを抑えるよう制御（制限制御）する。ここで、ステップＳ５におけるモータ軸３４の制御について具体的に説明する。
【００４６】
図５の矢印（１），（２）に示すように、第１出力軸５８と第２出力軸５９との回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜が回転数差閾値Ｎを超えると、各第１傘歯車５６は歯車軸５５を中心にそれぞれ高速回転するようになる。例えば、電気自動車１０を停車状態から発進状態とする場合、球面部５６ａと球面部５１ａとの間の潤滑油ＬＯが不足しているため、各球面部５６ａ，５１ａ間の摺接部分ＣＰ（図中黒丸部分）が摩擦熱で焼き付く場合がある。そこで、ステップＳ５においては、モータ軸３４の駆動力Ｍｏｕｔを抑えるよう、電動モータ３０への供給電流をゼロとする制御や、モータ軸３４に逆回転の駆動力を発生させる制御等を実行する。これにより、差動装置５０の高速動作を抑制して回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜の増大が抑えられる。したがって、各第１傘歯車５６のケーシング５１内での高速回転を抑制して、摺接部分ＣＰの焼き付きを防止することができる。
【００４７】
回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜が小さくなる直進走行時等においては、差動ギヤ５４に付着した潤滑油ＬＯが、差動ギヤ５４の回転に伴う遠心力によりギヤ機構収容室２１ｂ内のギヤ部材４１側に汲み上げられ散布される。その後、図中二点鎖線矢印に示すように、潤滑油ＬＯは、第２ギヤ４３と差動ギヤ５４との噛み合い部分や第１ギヤ４２と小径ギヤ３７との噛み合い部分等に行き渡る。また、潤滑油ＬＯは、図中二点鎖線矢印に示すように、ケーシング５１に設けられた複数のケース窓（図示せず）を介してケーシング５１内に入り込み、各球面部５６ａ，５１ａ間の摺接部分ＣＰや、各第１傘歯車５６と各第２傘歯車５７との噛み合い部分等に行き渡る。
【００４８】
以上詳述したように、本実施の形態に係る電動駆動システム１１によれば、モータ軸３４の回転数を検出するレゾルバ３８と、第１出力軸５８の回転数を検出するＭＲセンサ６３と、レゾルバ３８からのモータ回転数ＭｎとＭＲセンサ６３からの第１出力軸回転数Ｒｎとに基づき、各出力軸５８，５９の回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜を算出する回転数差算出部７４ａと、回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜が回転数差閾値Ｎ以上のときに、モータ軸３４の駆動力Ｍｏｕｔを制御して回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜の増大を抑える駆動力制御部７４ｂとを備えている。
【００４９】
したがって、各出力軸５８，５９の回転数差｜Ｒｎ−Ｌｎ｜が回転数差閾値Ｎ以上に大きくなるような差動装置５０の高速動作を抑制することができ、モータ軸３４と各出力軸５８，５９とを同軸上に設けた配置構造を採用しつつ、潤滑油ＬＯの量を少なくしたとしても差動装置５０の焼き付きを防止することができる。これにより駆動ユニット２０の小型化および耐久性の向上を実現することができる。
【００５０】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記実施の形態においては、電気自動車１０の各前輪１２ａ，１２ｂを駆動する電動駆動システム１１を示したが、本発明はこれに限らず、電気自動車１０の各後輪１４ａ，１４ｂを駆動する後輪駆動方式の電気自動車にも適用することができる。
【００５１】
また、上記実施の形態においては、電動駆動システム１１を、各前輪１２ａ，１２ｂを駆動する電気自動車１０に適用したものを示したが、本発明はこれに限らず、例えば、各後輪１４ａ，１４ｂを電動駆動システム１１により駆動させ、各前輪１２ａ，１２ｂを内燃機関（エンジン）により駆動させる、所謂ハイブリッド車両にも適用することができる。
【００５２】
さらに、上記実施の形態においては、第２回転数検出手段としてのＭＲセンサ６３を、第１出力軸５８側に設けたものを示したが、本発明はこれに限らず、車両への配置スペース等に応じて第２出力軸５９側に設けることもできる。
【００５３】
また、上記実施の形態においては、第１回転数検出手段としてレゾルバ３８を、第２回転数検出手段としてＭＲセンサ６３をそれぞれ用いたものを示したが、本発明はこれに限らず、モータ軸３４および第１出力軸５８の回転数を検出し得る回転センサであれば、他の方式の回転センサ（光学式のエンコーダやホールセンサ式のエンコーダ等）を用いることもできる。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 電気自動車
１１ 電動駆動システム
２０ 駆動ユニット
３０ 電動モータ
３１ ステータ
３３ ロータ
３４ モータ軸
３４ａ 中空部
３８ レゾルバ（第１回転数検出手段）
５０ 差動装置
５１ ケーシング
５５ 歯車軸
５６ 第１傘歯車（第１歯車）
５７ 第２傘歯車（第２歯車）
５８ 第１出力軸（出力軸）
５９ 第２出力軸（出力軸）
６３ ＭＲセンサ（第２回転数検出センサ）
７４ ＥＶＣＵ（コントローラ）
７４ａ 回転数差算出部（回転数差算出手段）
７４ｂ 駆動力制御部（駆動力制御手段）
ＬＯ 潤滑油
Ｍｎ モータ回転数（検出回転数）
Ｒｎ 第１出力軸回転数（検出回転数）
Ｎ 回転数差閾値（所定値）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータおよびロータを有する電動モータと、前記ロータに一体に設けられるモータ軸と、前記モータ軸と同軸上に設けられる一対の出力軸と、前記モータ軸の駆動力を前記各出力軸に配分する差動装置とを備えた駆動ユニットと、前記駆動ユニットを制御するコントローラとを備えた電動駆動システムであって、
前記モータ軸の回転数を検出する第１回転数検出手段と、
前記各出力軸のうちの何れか一方の回転数を検出する第２回転数検出手段と、
前記コントローラに設けられ、前記第１回転数検出手段の検出回転数と前記第２回転数検出手段の検出回転数とに基づき、前記各出力軸の回転数差を算出する回転数差算出手段と、
前記コントローラに設けられ、前記回転数差が所定値以上のときに、前記モータ軸の駆動力を制御して前記回転数差の増大を抑える駆動力制御手段とを有することを特徴とする電動駆動システム。
【請求項２】
請求項１記載の電動駆動システムにおいて、前記差動装置は、前記モータ軸の駆動力が伝達されるケーシングと、前記ケーシング内に設けられて前記モータ軸と直交する歯車軸と、前記歯車軸に回動自在に設けられる第１歯車と、前記各出力軸に設けられて前記第１歯車と噛合する一対の第２歯車とを備えることを特徴とする電動駆動システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の電動駆動システムにおいて、前記モータ軸を中空構造とし、前記各出力軸のうちの何れか一方を前記モータ軸の中空部に貫通させて設け、前記第２回転数検出手段は、前記モータ軸を貫通する前記出力軸の回転数を検出することを特徴とする電動駆動システム。
【請求項１】
ステータおよびロータを有する電動モータと、前記ロータに一体に設けられるモータ軸と、前記モータ軸と同軸上に設けられる一対の出力軸と、前記モータ軸の駆動力を前記各出力軸に配分する差動装置とを備えた駆動ユニットと、前記駆動ユニットを制御するコントローラとを備えた電動駆動システムであって、
前記モータ軸の回転数を検出する第１回転数検出手段と、
前記各出力軸のうちの何れか一方の回転数を検出する第２回転数検出手段と、
前記コントローラに設けられ、前記第１回転数検出手段の検出回転数と前記第２回転数検出手段の検出回転数とに基づき、前記各出力軸の回転数差を算出する回転数差算出手段と、
前記コントローラに設けられ、前記回転数差が所定値以上のときに、前記モータ軸の駆動力を制御して前記回転数差の増大を抑える駆動力制御手段とを有することを特徴とする電動駆動システム。
【請求項２】
請求項１記載の電動駆動システムにおいて、前記差動装置は、前記モータ軸の駆動力が伝達されるケーシングと、前記ケーシング内に設けられて前記モータ軸と直交する歯車軸と、前記歯車軸に回動自在に設けられる第１歯車と、前記各出力軸に設けられて前記第１歯車と噛合する一対の第２歯車とを備えることを特徴とする電動駆動システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の電動駆動システムにおいて、前記モータ軸を中空構造とし、前記各出力軸のうちの何れか一方を前記モータ軸の中空部に貫通させて設け、前記第２回転数検出手段は、前記モータ軸を貫通する前記出力軸の回転数を検出することを特徴とする電動駆動システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２４６１８０（Ｐ２０１０−２４６１８０Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８８９０８（Ｐ２００９−８８９０８）
【出願日】平成２１年４月１日（２００９．４．１）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１日（２００９．４．１）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
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