JP2015119525A

JP2015119525A - 電動車両の異常検知装置

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Publication number: JP2015119525A
Application number: JP2013260113A
Authority: JP
Inventors: 岡田　浩一; Koichi Okada; 浩一岡田; 鈴木　健一; Kenichi Suzuki; 健一鈴木
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2013-12-17
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2015-06-25
Also published as: WO2015093381A1

Abstract

【課題】モータと減速機とが一体に設けられたモータ・減速機ユニットにおいて、異常が発生したことを迅速に検知し、且つ、その異常発生箇所を簡易に特定することができる電動車両の異常検知装置を提供する。
【解決手段】この異常検知装置５０は、車輪を駆動するモータ１と、モータ１と一体に設けられ、モータ１の回転を減速して車輪に伝達する減速機２とを有するモータ・減速機ユニットＧｕを備える。振動センサＳａで測定された振動情報の特定の周波数領域における値が設定された閾値よりも大きくなったとき、モータ・減速機ユニットＧｕに異常が発生したことおよびその異常発生箇所を、モータ１であるか減速機２であるかを区別して検出する異常検出手段４８を設けた。
【選択図】図３

Description

この発明は、車輪駆動用のモータおよび減速機が一体化されたモータ・減速機ユニットを備えた電動車両の異常検知装置に関する。

車輪駆動用のモータと、このモータの回転を減速して前記車輪に伝達する減速機とを有するモータ・減速機ユニットを備えた電動車両が公知である。前記減速機には、乗り心地を確保するため、例えば、車体のばね下重量を極力軽くする構成が採られる（例えば、特許文献１）。前記モータにおいても同様に、そのサイズは極力コンパクトに設計され、モータのパワー密度は大きくならざるを得ない。

特開２００６−２５８２８９号公報

このようにモータ等のコンパクト化を図る結果、減速機およびモータの信頼性確保が重要な課題となる。例えば、モータの冷却と減速機の潤滑とを兼ねる潤滑油の油温を検出してモータ・減速機ユニット全体の異常を検出することが考えられる。しかし、この場合、異常発生箇所が減速機であるかモータであるか即座に判断することができない。また潤滑油の油温の上昇を検知して異常判断する場合、油温が上昇するまで異常を判断することができず、応答性に劣る。

この発明の目的は、モータと減速機とが一体に設けられたモータ・減速機ユニットにおいて、異常が発生したことを迅速に検知し、且つ、その異常発生箇所を簡易に特定することができる電動車両の異常検知装置を提供することである。

この発明の電動車両の異常検知装置は、車輪を駆動するモータ１と、このモータ１と一体に設けられ、前記モータ１の回転を減速して前記車輪に伝達する減速機２とを有するモータ・減速機ユニットＧｕを備えた電動車両の異常検知装置５０であって、
前記モータ・減速機ユニットＧｕに振動センサＳａを設け、この振動センサＳａで測定された振動情報の特定の周波数領域における値が設定された閾値よりも大きくなったとき、前記モータ・減速機ユニットＧｕに異常が発生したことおよびその異常発生箇所を、少なくとも前記モータ１であるか前記減速機２であるかを区別して検出する異常検出手段４８を設けたことを特徴とする。
前記「振動情報の特定の周波数領域における値」は、例えば、振動センサＳａで測定された振動波形における周波数成分毎の振幅等である。
前記「閾値」は、試験やシミュレーション等により定められる。

この明細書において「電動車両」とは、電力から駆動力を得る全ての自動車を含む概念であり、例えば、インホイールモータ駆動装置やオンボードタイプ等である。
電動車両は、いわゆるエンジン車両と違い、振動や騒音が非常に少ないため、従来では検出できなかった駆動部等の振動や音の変化を検出し易く、そのため異常の発生を検知し得る。

この構成によると、モータ・減速機ユニットＧｕに例えば過負荷が生じたとき振動を発生する。この場合に、異常検出手段４８は、振動センサＳａで測定された振動情報の値が閾値よりも大きくなったとき、このモータ・減速機ユニットＧｕに異常が発生したことを検出すると共に、その異常発生箇所が少なくともモータ１であるか減速機２であるかを区別して検出する。この場合、潤滑油の油温を検出して異常を検出する従来例よりも、異常が発生したことを迅速に検知することができる。また、異常発生箇所によって周波数が異なるため、周波数領域に応じて判断することで、その異常発生箇所を簡易に特定することができる。よって、減速機２およびモータ１の信頼性を確保することができる。

前記異常検出手段４８は、前記振動情報を周波数分析して前記異常発生箇所毎に異なりかつモータ回転数に同期した周波数成分を抽出する周波数分析部４８ａと、この周波数分析部４８ａで抽出された各周波数成分が、それぞれ異常発生箇所毎に異なる閾値よりも大きいか否かを判定する判定部４８ｂとを有するものとしても良い。異常が生じた場合、その異常による振動の特性はモータの回転数に同期して生じる。この場合、周波数分析部４８ａは、振動情報を周波数分析することで、前記周波数成分として、モータ１の回転数同期成分を抽出することができる。判定部４８ｂは、周波数分析した周波数成分が、異常発生箇所毎に異なる閾値よりも大きいか否かを判定する。異常検出手段４８は、抽出された回転数同期成分の増大によって接触回転部位の異常を検出することができる。なお、フィルタで特定の周波数成分を抽出することは可能であるが、モータの回転数に同期した周波数成分を抽出することは困難である。周波数分析によると、モータ回転数が変わっても、モータの回転数に同期した周波数成分を抽出することができる。

前記振動情報を周波数分析して得られる周波数成分が、第１の閾値よりも大きいと前記判定部４８ｂで判定されたとき、車両全般を制御する電気制御ユニットであるＥＣＵ３９に前記異常発生箇所の異常報告を出力する異常報告手段４７を設けても良い。この場合、ＥＣＵ３９に異常発生箇所の異常報告を出力することで、ＥＣＵ３９により車両全体の適切な制御が行える。例えば、ＥＣＵ３９により異常発生箇所に異常が発生した旨の表示、警報等が発せられるとき、運転者は、モータ・減速機ユニットＧｕに異常が発生したことを即座に認識し、この電動車両を道路端等に避難させるか修理工場等へ移動させる等対処することができる。

前記振動情報を周波数分析して得られる周波数成分が、前記第１の閾値よりも高い第２の閾値を越えたとき、前記モータ１の回転速度を制限するモータ回転速度制限手段４９を設けても良い。この場合、モータ１の過負荷を抑制し、この電動車両に不所望な事態が生じることを回避することができる。
前記第１，第２の閾値は、それぞれ試験やシミュレーション等により設定される。
前記電動車両は前記モータ１の制御を行うインバータ装置４０を備え、このインバータ装置４０内に、前記異常検出手段４８を設けても良い。
前記モータ１の一部または全体が前記車輪内に配置されるインホイールモータ駆動装置ＩＷＭを構成するものとしても良い。この場合、いわゆるオンボードタイプの駆動モータを搭載した電動車両よりもばね下重量を低減し得る。インホイールモータ駆動装置ＩＷＭは車輪に配置するためよりコンパクト化を図る必要があり、その結果、信頼性確保を重要であるが、前記のように異常が発生したことを迅速に検知し、異常発生箇所を簡易に特定できるため、信頼性を確保し得る。

この発明の電動車両の異常検知装置は、車輪を駆動するモータと、このモータと一体に設けられ、前記モータの回転を減速して前記車輪に伝達する減速機とを有するモータ・減速機ユニットを備えた電動車両の異常検知装置であって、前記モータ・減速機ユニットに振動センサを設け、この振動センサで測定された振動情報の特定の周波数領域における値が設定された閾値よりも大きくなったとき、前記モータ・減速機ユニットに異常が発生したことおよびその異常発生箇所を、少なくとも前記モータであるか前記減速機であるかを区別して検出する異常検出手段を設けたため、モータと減速機とが一体に設けられたモータ・減速機ユニットにおいて、異常が発生したことを迅速に検知し、且つ、その異常発生箇所を簡易に特定することができる。

この発明の第１の実施形態に係る電動車両のモータ・減速機ユニット等の全体構成を示す説明図である。図１のII−II線断面となる減速機部分の断面図である。同電動車両の異常検知装置の制御系のブロック図である。同異常検知装置で検出される振動波形を周波数分析した例を簡略化して示す図である。同電動車両のモータ固有の周波数成分と閾値との関係を概略示す図である。同異常検知装置で検出される振動波形を周波数分析した例を簡略化して示す図である。同電動車両の減速機固有の周波数成分と閾値との関係を概略示す図である。同電動車両の異常検知装置の制御方法を段階的に示すフローチャートである。

この発明の第１の実施形態に係る電動車両の異常検知装置を図１ないし図８と共に説明する。以下の説明は、電動車両の異常検知方法の説明も含む。
図１は、この発明の第１の実施形態に係る電動車両のモータ・減速機ユニット等の全体構成を示す説明図である。前記電動車両として、インホイールモータ駆動装置を搭載した電気自動車が適用される。このインホイールモータ駆動装置は、モータ・減速機ユニットＧｕと、車輪用軸受５と、給油機構Ｊｋとを有する。モータ・減速機ユニットＧｕは、車輪を駆動するモータ１と、このモータ１と一体に設けられ、モータ１の回転を減速する減速機２とを有する。モータ１の一部または全体が車輪内に配置される。モータ・減速機ユニットＧｕに、振動センサＳａ（後述する）を設けている。

車輪用軸受５は、減速機２の入力軸３（減速機入力軸３と称す）と同軸心上の出力部材４によって回転される。車輪用軸受５とモータ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、モータ１のモータ回転軸６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、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。

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ラジアルギャップ型の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、主軸であるモータ回転軸６が回転自在に支持されている。モータ回転軸６は、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、このフランジ部６ａにロータ固定部材１３を介してモータロータ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、前記カップ部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は、軸受１４ａ，１４ｂ，１１，１２により回転自在に支持されている。

よって減速機入力軸３およびモータ回転軸６は、軸受１１，１２，１４ａ，１４ｂにより一体に回転自在に支持される。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、曲線板１７，１８と、複数の外ピン１９と、運動変換機構２０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。

各外ピン１９と内ピン２２には軸受９２，９３が装着されている。外ピン１９は、軸受９２で両端支持され、各曲線板１７，１８の外周面と転接する。軸受９３の外輪（図示せず）は、各曲線板１７，１８の各貫通孔８９の内周に転接する。したがって、外ピン１９と各曲線板１７，１８の外周との接触抵抗、および内ピン２２と各貫通孔８９の内周との接触抵抗を低減し、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係合すると共に、各曲線板１７，１８が、内ピン２２と貫通孔８９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および車輪用軸受５の内方部材５ａの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。

図１に示すように、給油機構Ｊｋは、減速機２の潤滑およびモータ１の冷却の両方に用いられる潤滑油を供給する軸心給油機構である。この給油機構Ｊｋは、潤滑油流路３０と、モータ回転軸油路３２と、減速機油路３１と、オイルポンプ２８とを有する。潤滑油流路３０はモータハウジング８に設けられ、モータ回転軸油路３２は、モータ１のモータ回転軸６内の軸心に沿って設けられ、前記潤滑油流路３０に連通する。減速機油路３１は、減速機２に設けられ、モータ回転軸油路３２および潤滑油貯留部２９に連通して潤滑油を減速機２に供給する。

減速機油路３１は、入力軸油路３６と、オイル供給口３７と、オイル排出口３８とを有する。入力軸油路３６は、モータ回転軸油路３２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貯留部２９に排出するオイル排出口３８が設けられている。

オイルポンプ２８は、潤滑油貯留部２９に貯留された潤滑油を、潤滑油貯留部２９内の吸込口から吸い上げて潤滑油流路３０を経由してモータ回転軸油路３２および減速機油路３１に循環させる。このオイルポンプ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。

モータ１に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、潤滑油貯留部２９に貯留された潤滑油は、吸い上げられて前記吸入口から流入し、前記吐出口から潤滑油流路３０に圧送される。

潤滑油は、この潤滑油流路３０からモータ回転軸油路３２に導かれる。潤滑油の一部は、環状隙間δ１から、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１３ａを通ることで、モータロータ１０が冷却される。油路１３ａの油吹出し口１３ａａから、各コイルエンド７８ａの内周面に対し、モータロータ１０の遠心力とオイルポンプ２８の圧力とにより潤滑油を射出することで、コイル７８が冷却される。よってモータ全体が冷却される。この冷却に供された潤滑油は、重力によって下方に移動しモータハウジング８の下部に落ち、その後、このモータハウジング８の下部に連通する潤滑油貯留部２９に貯留される。

モータ回転軸油路３２からオイル供給口３７に導かれた潤滑油は、減速機２内を潤滑する。オイル供給口３７の外径側開口端から排出される潤滑油には、遠心力が作用することで、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から潤滑油貯留部２９に貯留される。

図３は、この電気自動車の異常検知装置の制御系のブロック図である。この電気自動車に搭載される制御装置は、自動車全般の制御を行う電気制御ユニットであるＥＣＵ３９と、このＥＣＵ３９の指令に従って走行用のモータ１の制御を行うインバータ装置４０とを有する。インバータ装置４０は、各モータ１に対して設けられたパワー回路部４１と、このパワー回路部４１を制御するモータコントロール部４２とを有する。モータコントロール部４２は、このモータコントロール部４２が持つインホイールモータ駆動装置ＩＷＭに関する各検出値や制御値等の各情報をＥＣＵ３９に出力する機能を有する。

パワー回路部４１は、バッテリ４３の直流電力をモータ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４４と、このインバータ４４を制御するＰＷＭドライバ４５とを有する。インバータ４４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４５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４２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ＥＣＵ３９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４５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４４からモータ１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、電動モータ１のモータロータの回転角を回転角度センサ４６から得て、ベクトル制御を行う。

前記モータコントロール部４２に、次の異常報告手段４７、異常検出手段４８、およびモータ回転速度制限手段４９を設けている。この電気自動車の異常検知装置５０は、振動センサＳａと、異常検出手段４８と、モータ回転速度制限手段４９と、異常報告手段４７とを有する。振動センサＳａは、この例では、モータハウジング８と減速機ハウジング７との境界付近で、モータハウジング８の表面におけるアウトボード側端に設置され、モータ・減速機ユニットＧｕの振動を検出する。

振動センサＳａとして、例えば、圧電効果によって加速度を検出する圧電型加速度計を用いたセンサや、加速度を外力と平衡させて測るサーボ型加速度センサを用いたセンサ等が適用される。なお振動センサＳａは、これら圧電型加速度計を用いたセンサ、サーボ型加速度センサに限定されるものではない。また振動センサＳａの設置場所は、前述の位置に限定されるものではない。例えば、振動センサＳａを減速機ハウジング７に設置しても良い。

異常検出手段４８は、振動センサＳａで測定された振動情報の特定の周波数領域における値が設定された閾値よりも大きくなったとき、モータ・減速機ユニットＧｕに異常が発生したことおよびその異常発生箇所を、モータ１であるか減速機２であるかを区別して検出する。異常検出手段４８は周波数分析部４８ａと判定部４８ｂとを有する。周波数分析部４８ａは、前記振動情報を周波数分析して前記異常発生箇所毎に異なる周波数成分を抽出する。

判定部４８ｂは、測定された振動波形における周波数成分毎の振幅と、設定された閾値とにより、モータ・減速機ユニットＧｕに異常が発生したか否かを判定する。この場合に判定部４８ｂは、周波数分析部４８ａで抽出された各周波数成分が、それぞれ異常発生箇所毎に異なる閾値よりも大きいか否かを判定する。モータコントロール部４２には、例えば、ＥＥＰＲＯＭ等の記憶手段５１が設けられ、この記憶手段５１に、各閾値が書換え可能に記憶される。

図４は、この異常検知装置で検出される振動波形を周波数分析した例を簡略化して示す図である。以下、図３も適宜参照しつつ説明する。モータ・減速機ユニットＧｕの運転時において、モータ固有のモータ回転数に同期した周波数成分における振幅が第１の閾値以下であると判定部４８ｂで判定されると、モータ１は正常であると判定される。前記周波数成分は、現在のモータ回転数に同期したモータ固有の一定範囲における周波数であり、モータ回転数に応じて時々刻々と変化する。
モータ・減速機ユニットＧｕの運転時に、前記周波数成分における振幅が第１の閾値より大きいと判定部４８ｂで判定されると、判定部４８ｂはモータ１に異常が発生したと判定する。

モータ・減速機ユニットＧｕの運転時において、周波数分析部４８ａは、一箇所に設置された振動センサＳａで測定された振動情報を周波数分析して異常発生箇所毎に異なる周波数成分を抽出する。図５は、例えば、この電動車両が一定速度で走行しているときのモータ固有の周波数成分と閾値との関係を概略示す図である。モータ１が正常なとき、例えば、同図５の実線で示すように、一定周期で一定振幅の振動波形を繰り返す。

周波数分析部４８ａで周波数分析して抽出されたモータ固有の周波数成分における振幅が第１の閾値よりも大きいと判定部４８ｂで判定されたとき、異常報告手段４７は、ＥＣＵ３９に対しモータ１に異常が発生した旨の異常発生情報を出力する。例えば、モータ１内の軸受１１，１２の異常に起因して、これら軸受１１，１２の回転精度が定められた範囲から外れること等により、モータ固有の周波数成分が第１の閾値よりも大きくなる。ＥＣＵ３９は、異常報告手段４７から出力されたモータ１の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る表示装置５２に、モータ１の異常を知らせる表示を行わせる。

さらにモータ回転数に同期したモータ固有の周波数成分における振幅が、第１の閾値よりも高い第２の閾値を越えたと判定部４８ｂで判定されたとき、モータ回転速度制限手段４９は、モータ１の回転速度を制限するように、モータ駆動制御部３３を介してパワー回路部４１に指令する。モータ１の回転速度は、定められた回転速度以下に制限しても良いし、現在の回転速度に対して定められた割合（例えば９０％）で制限しても良い。

図６に示すように、モータ・減速機ユニットＧｕの運転時において、減速機固有の周波数成分における振幅が第１の閾値以下であると判定部４８ｂで判定されると、減速機２は正常であると判定される。図７は、例えば、この電動車両が一定速度で走行しているときの減速機固有の周波数成分と閾値との関係を概略示す図である。減速機２が正常なとき、例えば、同図７の実線で示すように、一定周期で一定振幅の振動波形を繰り返す。周波数分析部４８ａで周波数分析して抽出された減速機固有の周波数成分が第１の閾値よりも大きいと判定部４８ｂで判定されたとき、異常報告手段４７は、ＥＣＵ３９に対し減速機２に異常が発生した旨の異常発生情報を出力する。例えば、減速機２内の軸受９２，９３の異常に起因して、これら軸受９２，９３の回転精度が定められた範囲から外れること等により、減速機固有の周波数成分が第１の閾値よりも大きくなる。ＥＣＵ３９は、前記異常発生情報を受けて、表示装置５２に減速機２の異常を知らせる表示を行わせる。さらに減速機固有の周波数成分が、前記第１の閾値よりも高い第２の閾値を越えたと判定部４８ｂで判定されたとき、前記と同様にモータ回転速度制限手段４９は、モータ１の回転速度を制限するように、モータ駆動制御部３３を介してパワー回路部４１に指令する。

図８は、この電動車両の異常検知装置の制御方法を段階的に示すフローチャートである。例えば、車両の電源をオンする条件で本処理が開始し、振動センサＳａがこのモータ・減速機ユニットＧｕの振動を検出する（ステップＳ１）。次に、周波数分析部４８ａによる周波数分析を行い（ステップＳ２）、例えば、モータ回転数に同期したモータ固有の周波数成分を抽出する（ステップＳ３）。

ステップＳ３にて抽出されたモータ固有の周波数成分が第１の閾値よりも大きいと判定部４８ｂで判定されたとき（ステップＳ４：ＹＥＳ）、異常報告手段４７はＥＣＵ３９に異常発生情報を出力する（ステップＳ５）。次に、モータ固有の周波数成分が第２の閾値よりも大きいと判定部４８ｂで判定されたとき（ステップＳ６：ＹＥＳ）、モータ回転速度制限手段４９によりモータ回転速度を制限する（ステップＳ７）。

その後、周波数分析部４８ａが減速機固有の周波数成分を抽出する（ステップＳ８）。ステップＳ３にて抽出されたモータ固有の周波数成分が第１の閾値以下であると判定部４８ｂで判定されたとき（ステップＳ４：ＮＯ）、ステップＳ８に移行する。またステップＳ６において、モータ固有の周波数成分が第２の閾値以下であると判定部４８ｂで判定されたとき（ステップＳ６：ＮＯ）、ステップＳ８に移行する。

ステップＳ８で抽出されたモータ回転数に同期した減速機固有の周波数成分が第１の閾値よりも大きいと判定部４８ｂで判定されたとき（ステップＳ９：ＹＥＳ）、異常報告手段４７はＥＣＵ３９に異常発生情報を出力する（ステップＳ１０）。抽出された減速機固有の周波数成分が第１の閾値以下であると判定部４８ｂで判定されたとき（ステップＳ９：ＮＯ）、ステップＳ１に戻る。ステップＳ１０の後、減速機固有の周波数成分が第２の閾値よりも大きいと判定部４８ｂで判定されたとき（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、モータ回転速度制限手段４９によりモータ回転速度を制限する（ステップＳ１２）。

作用効果について説明する。
モータ・減速機ユニットＧｕに例えば過負荷が生じたとき振動を発生する。この場合に、異常検出手段４８は、振動センサＳａで測定された振動波形における周波数成分毎の振幅が閾値よりも大きくなったとき、このモータ・減速機ユニットＧｕに異常が発生したことを検出すると共に、その異常発生箇所がモータ１であるか減速機２であるかを区別して検出する。この場合に、周波数分析部４８ａは、振動センサＳａで測定された振動情報を周波数分析してモータ１、減速機２毎に異なる周波数成分を抽出する。

判定部４８ｂは、周波数分析部４８ａで抽出された各周波数成分が、それぞれモータ１、減速機２毎に異なる閾値よりも大きいか否かを判定する。各周波数成分と閾値を比較して異常発生箇所がモータ１であるか減速機２であるかを区別して検出し得る。この場合、潤滑油の油温を検出して異常を検出する従来例よりも、異常が発生したことを迅速に検知することができる。また異常発生箇所によって周波数が異なるため、周波数領域に応じて判断することで、その異常発生箇所を簡易に特定することができる。よって、減速機２およびモータ１の信頼性を確保することができる。なお、フィルタで特定の周波数成分を抽出することは可能であるが、モータの回転数に同期した周波数成分を抽出することは困難である。周波数分析によると、モータ回転数が変わっても、モータの回転数に同期した周波数成分を抽出することができる。

他の実施形態について説明する。
先ず、振動センサで測定された振動情報の値が閾値を越えたか否かをモータ・減速機ユニット全体で判断し、前記閾値を越えたと判断した場合にのみ、前記振動情報を周波数分析して前記異常発生箇所毎に異なりかつモータ回転数に同期した周波数成分を抽出するようにしても良い。このように二段階に分けて異常検知を行うことで、演算処理負荷を軽減し得る。
第１の実施形態では、インホイールモータ駆動装置を採用しているが、これに限定されるものではない。他の実施形態として、車体に搭載した１個のモータ・減速機ユニットからの回転駆動力をディファレンシャルを介して左右の車輪に伝達するオンボードタイプであっても良い。減速機は、サイクロイド式の減速機に限らず、例えば、遊星減速機、２軸並行減速機、その他の減速機を適用可能である。

１…モータ
２…減速機
４０…インバータ装置
４７…異常報告手段
４８…異常検出手段
４８ａ…周波数分析部
４８ｂ…判定部
４９…モータ回転速度制限手段
ＩＷＭ…インホイールモータ駆動装置
Ｇｕ…モータ・減速機ユニット
Ｓａ…振動センサ

Claims

車輪を駆動するモータと、このモータと一体に設けられ、前記モータの回転を減速して前記車輪に伝達する減速機とを有するモータ・減速機ユニットを備えた電動車両の異常検知装置であって、
前記モータ・減速機ユニットに振動センサを設け、この振動センサで測定された振動情報の特定の周波数領域における値が設定された閾値よりも大きくなったとき、前記モータ・減速機ユニットに異常が発生したことおよびその異常発生箇所を、少なくとも前記モータであるか前記減速機であるかを区別して検出する異常検出手段を設けたことを特徴とする電動車両の異常検知装置。
請求項１記載の電動車両の異常検知装置において、前記異常検出手段は、前記振動情報を周波数分析して前記異常発生箇所毎に異なりかつモータ回転数に同期した周波数成分を抽出する周波数分析部と、この周波数分析部で抽出された各周波数成分が、それぞれ異常発生箇所毎に異なる閾値よりも大きいか否かを判定する判定部とを有する電動車両の異常検知装置。
請求項２記載の電動車両の異常検知装置において、前記振動情報を周波数分析して得られる周波数成分が、第１の閾値よりも大きいと前記判定部で判定されたとき、車両全般を制御する電気制御ユニットであるＥＣＵに前記異常発生箇所の異常報告を出力する異常報告手段を設けた電動車両の異常検知装置。
請求項３記載の電動車両の異常検知装置において、前記振動情報を周波数分析して得られる周波数成分が、前記第１の閾値よりも高い第２の閾値を越えたとき、前記モータの回転速度を制限するモータ回転速度制限手段を設けた電動車両の異常検知装置。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電動車両の異常検知装置において、前記電動車両は前記モータの制御を行うインバータ装置を備え、このインバータ装置内に、前記異常検出手段を設けた電動車両の異常検知装置。
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電動車両の異常検知装置において、前記モータの一部または全体が前記車輪内に配置されるインホイールモータ駆動装置を構成する電動車両の異常検知装置。