WO2012114902A1 - 電気自動車 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an electric vehicle serving as an in-wheel motor vehicle such as a battery drive or a fuel cell drive equipped with a motor for driving a wheel.
  • IPM type motors embedded magnet type synchronous motors
  • IPM type motors embedded magnet type synchronous motors
  • neodymium magnets with high efficiency so as to improve cruising distance under limited battery capacity Is used.
  • a synchronous motor or an induction motor is generally used, and the motor is driven by converting the direct current of the battery into an alternating current by an inverter.
  • the inverter is mainly composed of a plurality of semiconductor switching elements, but generates a large amount of heat for driving a motor and generates a large amount of heat. Since the semiconductor switching element has a large characteristic change due to temperature and may be damaged by overheating, the inverter is generally provided with a cooling means.
  • ⁇ Electric vehicles always change the driving conditions of the vehicle, and the motor speed and the current flowing through the motor coil also change significantly.
  • in-wheel electric vehicles have a harsh environment as a motor, such as being constantly vibrated, because the motor is disposed below the suspension spring, that is, below the spring.
  • the motor temperature rises and there is a high possibility of deteriorating the insulation of the motor coil. Managing the temperature of the motor is important for safe driving of the vehicle.
  • the inverter of the electric vehicle is provided with the cooling means as described above, and overheating is prevented in normal operation, but it flows when it is continuously operated with high torque on a slope. Since the current increases, the characteristics may be changed or damaged due to overheating. The characteristic change or damage of the inverter causes a change in control characteristics of the motor drive or inability to drive the motor.
  • the object of the present invention is to control the temperature of the motor without abruptly impeding the operation of the vehicle, to prevent characteristic changes and damage due to overheating of the inverter, and to prevent changes in control characteristics of the motor drive and inability to drive the motor. It is an object of the present invention to provide an electric vehicle that can be prevented and can be appropriately dealt with promptly.
  • the electric vehicle according to the present invention is an electric vehicle including a motor 6 for driving the wheel 2 and a control device U1 including an inverter 31 for controlling the motor 6.
  • the motor coil 78 of the motor 6 or the inverter 31 is provided.
  • the temperature sensor Sma (Sia) for detecting the temperature Tmc of the motor coil 78 or the temperature Tic of the inverter 31 is provided, and the temperature Tmc (Tic) detected by the temperature sensor Sma (Sia) is the motor coil temperature threshold value or When the temperature sensor Sma is provided in the motor coil 78 until dTmc / dt (dTic / dt) obtained by differentiating the temperature Tmc (Tic) with respect to time t becomes 0 or less when the inverter temperature threshold is exceeded.
  • a limiting means for limiting the current command given to the inverter 31 is provided.
  • the limiting means means the motor current reducing means 95 or the inverter limiting means 102.
  • the temperature sensor Sma always detects the temperature Tmc of the motor coil 78 of the motor 6, and the temperature sensor Sia always detects the temperature Tic of the inverter 31.
  • the temperature Tmc (Tic) of the motor coil 78 and the inverter 31 increases.
  • the limiting means determines whether or not the detected temperature Tmc (Tic) exceeds a predetermined threshold value.
  • the motor current reducing means 95 performs control to reduce the current value of the motor 6 when it is determined that the temperature Tmc has exceeded the motor coil temperature threshold. After that, when the tendency of the temperature Tmc to change to zero or less is recognized, that is, when the temperature increase rate dTmc / dt becomes 0 or less, without waiting for the temperature Tmc itself to fall to a predetermined value, Since the control for reducing the motor current is released, a sudden drive limit of the motor 6 is prevented.
  • the inverter limiting means 102 determines whether or not the detected temperature Tic exceeds a predetermined inverter temperature threshold value.
  • the inverter limiting means 102 performs control to limit the current command given to the inverter 31 when it is determined that the temperature Tic has exceeded the inverter temperature threshold. Specifically, control is performed to change one or both of the duty ratio and the number of pulses. For example, the duty ratio indicating the ON time of the pulse with respect to the switching period is made smaller than the set duty ratio to lower the effective voltage value, or the switching period is set to the same period to generate unequal width pulses. Thus, it is possible to limit the current command given to the inverter 31.
  • the temperature Tic itself does not wait for the temperature Tic itself to fall to a predetermined value. Since the control for restricting the current command to the inverter 31 is released, the motor current is not reduced excessively, and sudden drive restriction of the motor 6 is prevented. Even if the temperature Tic of the inverter 31 starts to rise due to the control cancellation of the inverter limiting means 102, if the temperature Tic becomes a temperature equal to or higher than the inverter temperature threshold at that time, control is performed to limit the current command to the inverter 31 again.
  • the control device U1 is an inverter having an ECU 21 that is an electric control unit that controls the entire vehicle, a power circuit unit 28 including the inverter 31, and a motor control unit 29 that controls at least the power circuit unit 28 in accordance with the control of the ECU 21. And the inverter may convert the DC power of the battery into AC power used to drive the motor.
  • the limiting means 95 (102) is provided in the motor control unit 29, and the limiting means determines whether the temperature Tmc (Tic) detected by the temperature sensor Sma (Sia) exceeds the motor coil temperature threshold value or the inverter temperature threshold value.
  • a determination unit 39 (39A) that determines whether or not, and a control that outputs a command to the power circuit unit 28 when it is determined that the detected temperature Tmc (Tic) exceeds the motor coil temperature threshold or the inverter temperature threshold Section 40 (40A), wherein the command is a command to reduce the current value of the motor 6 when the temperature sensor Sma is provided in the motor coil 78, and the temperature sensor Sia In the control unit 40 (which is a command for limiting the current command given to the inverter 31. 0A) and it may have a.
  • the detection temperature can be determined at a site close to the motor 6, which is advantageous in terms of wiring. Compared with the case where it is provided in the ECU 21, it is possible to perform quicker control and to quickly avoid problems in vehicle travel. Further, it is possible to reduce the burden on the ECU 21 that is becoming more complicated due to higher functions.
  • the temperature sensor Sma When the temperature sensor Sma is provided in the ECU 21 when the determination unit 39 (39A) determines that the detected temperature exceeds the motor coil temperature threshold value or the inverter temperature threshold value. Outputs an abnormality report of the motor 6, and when the temperature sensor Sia is provided in the inverter 31, an abnormality report means 41 that outputs an abnormality report of the inverter 31 may be provided in the inverter device 22. Since the ECU 21 is a device that performs overall control of the vehicle, when the motor current reduction means 95 in the inverter device 22 detects an abnormality in the motor coil 78 or the inverter control means 102 detects an abnormality in the inverter 31, the ECU 21 controls the motor 21.
  • the ECU 21 can appropriately control the entire vehicle by outputting the abnormality report of the inverter 31.
  • the ECU 21 is a higher-level control unit that gives a drive command to the inverter device 22. After the emergency control by the inverter device 22, the ECU 21 can perform more appropriate control of the subsequent drive.
  • both the motor current reduction means 95 and the inverter control means 102 may be provided in the ECU 21.
  • the motor 6 may be partly or wholly disposed in the wheel 2 to constitute the in-wheel motor drive device 8 including the motor 6, the wheel bearing 4, and the speed reducer 7.
  • the wheel bearing 4, the speed reducer 7, and the motor 6 are accompanied by a reduction in the amount of materials used and a high-speed rotation of the motor 6, so that reliability is ensured. Is an important issue.
  • the current of the motor 6 can be controlled appropriately by detecting the temperature of the motor coil 78 and constantly monitoring abnormalities of the motor coil 78, such as insulation deterioration.
  • the temperature of the inverter 31 is detected, and an abnormality caused by overheating of the inverter 31, for example, thermal runaway caused by overheating of the semiconductor switching element, etc. is constantly monitored and given to the inverter 31. Control that appropriately limits the current command can be performed.
  • a reduction gear 7 that reduces the rotation of the motor 6 may be provided, and the reduction gear 7 may be a cycloid reduction gear.
  • the reduction gear 7 is a cycloid reduction gear and the reduction ratio is increased to, for example, 1/6 or more, the motor 6 can be downsized and the apparatus can be downsized.
  • the reduction ratio is increased, the motor 6 that rotates at high speed is used.
  • the characteristic change or damage of the inverter 31 can be prevented, and the change of the motor drive control characteristic or the inability to drive the motor can be prevented. be able to.
  • FIG. 1 is a block diagram of a conceptual configuration showing an electric vehicle according to a first embodiment of the present invention in a plan view. It is a block diagram of conceptual composition, such as an inverter device of the electric vehicle. It is a block diagram of the control system of the electric vehicle.
  • (A) And (B) is a characteristic view which shows the relationship between the temperature of the motor coil of the motor of the same electric vehicle, and time. It is a fracture front view of the in-wheel motor drive device in the electric vehicle. It is a longitudinal cross-sectional view of the motor part used as the VI-VI line cross section of FIG. It is a longitudinal cross-sectional view of the reduction gear part used as the VII-VII line cross section of FIG. It is a partial expanded sectional view of FIG. It is a block diagram of conceptual composition, such as ECU of an electric vehicle concerning a 2nd embodiment of this invention. It is a block diagram of conceptual composition, such as an inverter device of an electric vehicle concerning a 3rd embodiment of this invention.
  • This electric vehicle is a four-wheeled vehicle in which the wheels 2 that are the left and right rear wheels of the vehicle body 1 are driving wheels, and the wheels 3 that are the left and right front wheels are steering wheels of driven wheels.
  • Each of the wheels 2 and 3 serving as the driving wheel and the driven wheel has a tire and is supported by the vehicle body 1 via wheel bearings 4 and 5, respectively.
  • the wheel bearings 4 and 5 are given the abbreviation “H / B” of the hub bearing in FIG.
  • the left and right wheels 2, 2 serving as driving wheels are driven by independent traveling motors 6, 6, respectively. The rotation of the motor 6 is transmitted to the wheel 2 via the speed reducer 7 and the wheel bearing 4.
  • the motor 6, the speed reducer 7, and the wheel bearing 4 constitute an in-wheel motor driving device 8 that is one assembly part, and the in-wheel motor driving device 8 is partially or entirely inside the wheel 2. Placed in.
  • the in-wheel motor drive device 8 is also referred to as an in-wheel motor unit.
  • the motor 6 may directly rotate and drive the wheels 2 without using the speed reducer 7.
  • Each wheel 2, 3 is provided with an electric brake 9, 10.
  • Wheels 3 and 3 which are steering wheels serving as left and right front wheels can be steered via a steering mechanism 11 and are steered by a steering mechanism 12.
  • the steering mechanism 11 is a mechanism that changes the angle of the left and right knuckle arms 11b that hold the wheel bearings 5 by moving the tie rod 11a to the left and right. It is driven and moved left and right via a rotation / linear motion conversion mechanism (not shown).
  • the steering angle is detected by the steering angle sensor 15, and the sensor output is output to the ECU 21, and the information is used for acceleration / deceleration commands for the left and right wheels.
  • the in-wheel motor drive device 8 has a reduction gear 7 interposed between the wheel bearing 4 and the motor 6, and the wheel 2 that is a drive wheel supported by the wheel bearing 4 (FIG. 2). ) And the rotation output shaft 74 of the motor 6 (FIG. 5) are connected coaxially.
  • the reduction gear 7 should have a reduction ratio of 1/6 or more.
  • the speed reducer 7 is a cycloid speed reducer, in which eccentric portions 82a and 82b are formed on a rotational input shaft 82 that is coaxially connected to a rotational output shaft 74 of the motor 6, and bearings 85 are provided on the eccentric portions 82a and 82b, respectively.
  • the curvilinear plates 84a and 84b are attached to the discs, and the eccentric motion of the curvilinear plates 84a and 84b is transmitted to the wheel bearing 4 as rotational motion.
  • the side closer to the outer side in the vehicle width direction of the vehicle when attached to the vehicle is referred to as the outboard side, and the side closer to the center of the vehicle is referred to as the inboard side.
  • the wheel bearing 4 includes an outer member 51 in which a double row rolling surface 53 is formed on the inner periphery, an inner member 52 in which a rolling surface 54 facing each of the rolling surfaces 53 is formed on the outer periphery, and these
  • the outer member 51 and the inner member 52 are composed of double-row rolling elements 55 interposed between the rolling surfaces 53 and 54 of the inner member 52.
  • the inner member 52 also serves as a hub for attaching the drive wheels.
  • the wheel bearing 4 is a double-row angular ball bearing, and the rolling elements 55 are made of balls and are held by a cage 56 for each row.
  • the rolling surfaces 53 and 54 have a circular arc cross section, and the rolling surfaces 53 and 54 are formed so that the contact angles are aligned with the back surface.
  • An end on the outboard side of the bearing space between the outer member 51 and the inner member 52 is sealed with a seal member 57.
  • the outer member 51 is a stationary raceway, has a flange 51a attached to the housing 83b on the outboard side of the speed reducer 7, and is formed as an integral part as a whole.
  • the flange 51a is provided with bolt insertion holes 64 at a plurality of locations in the circumferential direction.
  • the housing 83b is provided with a bolt screw hole 94 whose inner periphery is threaded at a position corresponding to the bolt insertion hole 64.
  • the outer member 51 is attached to the housing 83b by screwing the mounting bolt 65 inserted into the bolt insertion hole 94 into the bolt screwing hole 94.
  • the inner member 52 is a rotating raceway, and the outboard side member 59 having a hub flange 59a for wheel mounting and the outboard side member 59 are fitted to the inner periphery of the outboard side member 59.
  • the inboard side material 60 is integrated with the outboard side material 59 by fastening.
  • the rolling surface 54 of each row is formed in each of the outboard side material 59 and the inboard side material 60.
  • a through hole 61 is provided in the center of the inboard side member 60.
  • the hub flange 59a is provided with press-fit holes 67 for hub bolts 66 at a plurality of locations in the circumferential direction.
  • a cylindrical pilot portion 63 that guides driving wheels and braking components (not shown) protrudes toward the outboard side.
  • a cap 68 that closes the outboard side end of the through hole 61 is attached to the inner periphery of the pilot portion 63.
  • the motor 6 is a radial gap type IPM motor (that is, an embedded magnet type synchronous motor) in which a radial gap is provided between a motor stator 73 fixed to a cylindrical motor housing 72 and a motor rotor 75 attached to the rotation output shaft 74. ).
  • the rotation output shaft 74 is cantilevered by two bearings 76 on the cylindrical portion of the housing 83 a on the inboard side of the speed reducer 7.
  • FIG. 6 shows a longitudinal sectional view of the motor (cross section taken along line VI-VI in FIG. 5).
  • the rotor 75 of the motor 6 includes a core portion 79 made of a soft magnetic material and a permanent magnet 80 built in the core portion 79.
  • the permanent magnets 80 are arranged so that two adjacent permanent magnets face each other in a cross-sectional shape on the same circumference in the rotor core portion 79.
  • the permanent magnet 80 is a neodymium magnet.
  • the stator 73 includes a core part 77 and a coil 78 made of a soft magnetic material.
  • the core portion 77 has a ring shape with an outer peripheral surface having a circular cross section, and a plurality of teeth 77a protruding inward on the inner peripheral surface are formed side by side in the circumferential direction.
  • the coil 78 is wound around the teeth 77 a of the stator core portion 77.
  • the motor 6 is provided with an angle sensor 36 that detects a relative rotation angle between the motor stator 73 and the motor rotor 75.
  • the angle sensor 36 detects and outputs a signal representing a relative rotation angle between the motor stator 73 and the motor rotor 75, and an angle calculation circuit 71 that calculates an angle from the signal output from the angle sensor body 70.
  • the angle sensor main body 70 includes a detected portion 70a provided on the outer peripheral surface of the rotation output shaft 74, and a detecting portion 70b provided in the motor housing 72 and disposed in close proximity to the detected portion 70a, for example, in the radial direction. Become.
  • the detected portion 70a and the detecting portion 70b may be arranged close to each other in the axial direction.
  • the angle sensor 36 may be a resolver.
  • each phase of each wave of alternating current flowing through the coil 78 of the motor stator 73 based on the relative rotation angle between the motor stator 73 and the motor rotor 75 detected by the angle sensor 36. Is controlled by the motor drive control unit 33 of the motor control unit 29.
  • the wiring of the motor current of the in-wheel motor drive device 8 and the wiring of various sensor systems and command systems are collectively performed by a connector 99 provided in the motor housing 72 and the like.
  • the speed reducer 7 is a cycloid speed reducer as described above, and the two curved plates 84a and 84b formed by the wavy trochoid curve having a gentle outer shape as shown in FIG.
  • the shaft 82 is attached to each eccentric part 82a, 82b.
  • a plurality of outer pins 86 for guiding the eccentric movements of the curved plates 84a and 84b on the outer peripheral side are provided across the housing 83b, and a plurality of inner pins 88 attached to the inboard side member 60 of the inner member 2 are provided.
  • the curved plates 84a and 84b are engaged with a plurality of circular through holes 89 provided in the inserted state.
  • the rotation input shaft 82 is spline-coupled with the rotation output shaft 74 of the motor 6 and rotates integrally.
  • the rotary input shaft 82 is supported at both ends by two bearings 90 on the inboard side housing 83a and the inner diameter surface of the inboard side member 60 of the inner member 52.
  • the curved plates 84a and 84b attached to the rotation input shaft 82 that rotates together with the motor 6 perform an eccentric motion.
  • the eccentric motions of the curved plates 84 a and 84 b are transmitted to the inner member 52 as rotational motion by the engagement of the inner pins 88 and the through holes 89.
  • the rotation of the inner member 52 is decelerated with respect to the rotation of the rotation output shaft 74. For example, a reduction ratio of 1/10 or more can be obtained with a single-stage cycloid reducer.
  • the two curved plates 84a and 84b are attached to the eccentric portions 82a and 82b of the rotary input shaft 82 so as to cancel out the eccentric motion with each other, and are mounted on both sides of the eccentric portions 82a and 82b.
  • a counterweight 91 that is eccentric in the direction opposite to the eccentric direction of the eccentric portions 82a and 82b is mounted so as to cancel the vibration caused by the eccentric movement of the curved plates 84a and 84b.
  • bearings 92 and 93 are mounted on the outer pins 86 and the inner pins 88, and outer rings 92a and 93a of the bearings 92 and 93 are respectively connected to the curved plates 84a and 84b. It comes into rolling contact with the outer periphery and the inner periphery of each through-hole 89. Therefore, the contact resistance between the outer pin 86 and the outer periphery of each curved plate 84a, 84b and the contact resistance between the inner pin 88 and the inner periphery of each through hole 89 are reduced, and the eccentric motion of each curved plate 84a, 84b is smooth. Can be transmitted to the inner member 52 as a rotational motion.
  • the wheel bearing 4 of the in-wheel motor drive device 8 is attached to the vehicle body via a suspension device (not shown) such as a knuckle on the outer periphery of the housing 83b of the speed reducer 7 or the housing 72 of the motor 6. Fixed.
  • the control device U ⁇ b> 1 includes an ECU 21 that is an electric control unit that controls the entire automobile, and an inverter device 22 that controls the traveling motor 6 in accordance with a command from the ECU 21.
  • the ECU 21, the inverter device 22, and the brake controller 23 are mounted on the vehicle body 1.
  • the ECU 21 includes a computer, a program executed by the computer, various electronic circuits, and the like.
  • the ECU 21 is roughly divided into a drive control unit 21a and a general control unit 21b when classified roughly by function.
  • the drive control unit 21a gives the left and right wheel motors 6 and 6 the acceleration command output from the accelerator operation unit 16, the deceleration command output from the brake operation unit 17, and the turning command output from the steering angle sensor 15.
  • the given acceleration / deceleration command is generated and output to the inverter device 22.
  • the drive control unit 21a outputs an acceleration / deceleration command to be output, information on the tire rotation speed obtained from the rotation sensor 24 provided on the wheel bearings 4 and 5 of the wheels 2 and 3, You may have the function to correct
  • the accelerator operation unit 16 includes an accelerator pedal and a sensor 16a that detects the amount of depression and outputs the acceleration command.
  • the brake operation unit 17 includes a brake pedal and a sensor 17a that detects the amount of depression and outputs the deceleration command.
  • the general control unit 21b of the ECU 21 processes a function of outputting a deceleration command output from the brake operation unit 17 to the brake controller 23, a function of controlling various auxiliary machine systems 25, and an input command from the console operation panel 26.
  • the auxiliary machine system 25 is, for example, an air conditioner, a light, a wiper, a GPS, an air bag, and the like, and is shown here as a representative block.
  • the brake controller 23 is means for giving a braking command to the brakes 9 and 10 of the wheels 2 and 3 according to the deceleration command output from the ECU 21.
  • the braking command output from the ECU 21 includes a command generated by means for improving the safety of the ECU 21.
  • the brake controller 23 includes an antilock brake system.
  • the brake controller 23 is configured by an electronic circuit, a microcomputer, or the like.
  • the inverter device 22 includes a power circuit unit 28 provided for each motor 6 and a motor control unit 29 that controls the power circuit unit 28.
  • the motor control unit 29 may be provided in common for each power circuit unit 28 or may be provided separately, but even if provided in common, each power circuit unit 28. For example, can be controlled independently so that the motor torque is different from each other.
  • the motor control unit 29 has a function of outputting information (referred to as “IWM system information”) such as detection values and control values related to the in-wheel motor 8 of the motor control unit 29 to the ECU.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a conceptual configuration of the inverter device 22 and the like.
  • the power circuit unit 28 includes an inverter 31 that converts the DC power of the battery 19 into three-phase AC power that is used to drive the motor 6, and a PWM driver 32 that controls the inverter 31.
  • the motor 6 is composed of a three-phase synchronous motor or the like.
  • the inverter 31 is composed of a plurality of semiconductor switching elements (not shown), and the PWM driver 32 performs pulse width modulation on the input current command and gives an on / off command to each of the semiconductor switching elements.
  • the motor control unit 29 includes a computer, a program executed on the computer, and an electronic circuit, and has a motor drive control unit 33 as a basic control unit.
  • the motor drive control unit 33 is a unit that converts the current command into a current command in accordance with an acceleration / deceleration command by a torque command or the like given from the ECU that is the host control unit, and gives the current command to the PWM driver 32 of the power circuit unit 28.
  • the motor drive control unit 33 obtains a motor current value to be passed from the inverter 31 to the motor 6 from the current detection unit 35 and performs current feedback control.
  • the motor drive control unit 33 obtains the rotation angle of the rotor of the motor 6 from the angle sensor 36 and performs vector control.
  • the motor control unit 29 having the above-described configuration is provided with the following motor current reduction means 95 and abnormality report means 41, and the ECU 21 is provided with abnormality display means 42.
  • the motor 6 is provided with a temperature sensor Sma that detects the temperature Tmc of the motor coil 78 (FIG. 5).
  • the motor current reducing means 95 is for reducing the current value of the motor 6.
  • the motor current reducing means 95 has a dTmc / dt obtained by differentiating the temperature Tmc with respect to time t. The current value of the motor 6 is reduced until it becomes below.
  • the motor current reducing unit 95 includes a determination unit 39 and a control unit 40.
  • a thermistor is used as the temperature sensor Sma.
  • the temperature Tmc of the motor coil 78 can be detected.
  • the detection value detected by the thermistor is amplified by the amplifier Ap, and this amplification value is determined by the determination unit 39.
  • the determination unit 39 always determines whether or not the temperature Tmc detected by the temperature sensor Sma exceeds a predetermined motor coil temperature threshold value.
  • the threshold is appropriately determined based on the relationship between the temperature and time of the motor coil 78 that causes insulation in the motor coil, for example, through experiments and simulations. Whether or not insulation has occurred in the motor coil 78 can be determined by comparing the motor current value with respect to the motor applied voltage applied to the motor 6 with a reference value in which insulation has not occurred.
  • the motor applied voltage is obtained by a voltage sensor (not shown) provided at a subsequent stage or the like of the current detection means 35, and the motor current value is obtained by the current detection means 35.
  • the obtained motor coil temperature threshold value is stored as a table in a rewritable storage means (not shown).
  • the control unit 40 When it is determined that the detected temperature Tmc of the motor coil 78 has exceeded a predetermined motor coil temperature threshold, the control unit 40 is configured to reduce the current value of the motor 6 via the motor drive control unit 33.
  • the power circuit unit 28 is commanded.
  • the motor current may be reduced at a predetermined rate (for example, 90%) with respect to the current current, or may be reduced by a predetermined value.
  • a sign that the degree of change in temperature Tmc is less than or equal to zero is recognized, that is, when dTmc / dt, which is the rate of temperature increase, is less than or equal to 0, without waiting for temperature Tmc itself to fall to a predetermined value, Release control to reduce motor current. For this reason, sudden drive restriction of the motor 6 is prevented.
  • the dTmc / dt being 0 or less is synonymous with the fact that the gradient of the temperature Tmc in an arbitrary minute time is 0 or less.
  • the temperature of the motor coil 78 does not drop suddenly, and if the motor current is reduced until the temperature drops to some extent, the driving of the vehicle may be hindered due to the sudden drive restriction of the motor 6, but the temperature drop as described above. By detecting the signs and releasing the current limit, problems due to the sudden drive limit of the motor 6 can be avoided.
  • FIGS. 4A and 4B are characteristic diagrams showing the relationship between the temperature Tmc of the motor coil 78 of the motor 6 of the electric vehicle and the time t, respectively.
  • the determination unit 39 determines that the temperature Tmc of the motor coil 78 has exceeded the motor coil temperature threshold Ema.
  • the control unit 40 receives the determination result and instructs the power circuit unit 28 via the motor drive control unit 33 to reduce the current value of the motor 6.
  • the motor drive control unit 33 gives a current command to the PWM driver 32 of the power circuit unit 28 in accordance with a command given from the control unit 40.
  • the power circuit unit 28 reduces the current supplied to the motor 6.
  • the control unit 40 receives the determination result by the determination unit 39 and reduces the current value of the motor 6 via the motor drive control unit 33. Command to 28.
  • the control unit 40 Performs control to reduce the current value of the motor 6 again.
  • the temperature increase rate becomes 0 or less, the control for reducing the motor current is canceled, so that overload can be reliably prevented.
  • the abnormality reporting unit 41 is a unit that outputs abnormality occurrence information to the ECU 21 when the determination unit 39 determines that the temperature Tmc has exceeded the motor coil temperature threshold.
  • the abnormality display means 42 provided in the ECU 21 is means for receiving the abnormality occurrence information of the motor 6 output from the abnormality report means 41 and causing the display device 27 in the driver's seat to perform a display notifying the abnormality.
  • the display on the display device 27 is a display using characters or symbols, for example, an icon.
  • the temperature sensor Sma constantly detects the temperature Tmc of the motor coil 78. For example, when the electric vehicle is driven in a state where high torque is generated continuously on a slope or the like, the temperature Tmc of the motor coil 78 increases.
  • the determination unit 39 determines whether or not the detected temperature Tmc exceeds a predetermined motor coil temperature threshold, and when it is determined that the detected temperature Tmc has exceeded, the control unit 40 reduces the current value of the motor 6 so as to reduce the current value.
  • the unit 28 is commanded.
  • the motor does not wait for the temperature Tmc itself to decrease to a predetermined value. Since the control for reducing the current is released, the rapid drive limitation of the motor 6 is prevented.
  • the motor current reducing means 95 is provided in the motor control unit 29 of the inverter device 22 so that the detected temperature can be determined at a location close to the motor 6, it is advantageous in terms of wiring, and quicker control than in the case where it is provided in the ECU 21. It is possible to quickly avoid problems in running the vehicle. Further, it is possible to reduce the burden on the ECU 21 that is becoming more complicated due to higher functions.
  • the ECU 21 is a device that controls the vehicle in general, when the motor current reduction means 95 in the inverter device 22 detects an abnormality in the motor coil 78, the ECU 21 outputs an abnormality report of the motor 6 to the ECU 21.
  • the ECU 21 can appropriately control the entire vehicle.
  • the ECU 21 is a higher-level control unit that gives a drive command to the inverter device 22. After the emergency control by the inverter device 22, the ECU 21 can perform more appropriate control of the subsequent drive.
  • the wheel bearing 4, the speed reducer 7, and the motor 6 are accompanied by a reduction in the amount of material used and a high-speed rotation of the motor 6. Ensuring safety is an important issue.
  • the current of the motor 6 can be controlled appropriately by detecting the temperature of the motor coil 78 and constantly monitoring abnormalities of the motor coil 78, such as insulation deterioration.
  • the reduction gear 7 in the in-wheel motor drive device 8 is a cycloid reduction gear and the reduction ratio is increased to, for example, 1/6 or more, the motor 6 can be downsized and the device can be made compact.
  • the reduction ratio is increased, the motor 6 that rotates at high speed is used.
  • the motor 6 is in a high-speed rotation state, abnormalities such as insulation deterioration of the motor coil 78 of the motor 6 can be detected at an early stage, and appropriate measures can be quickly taken.
  • the predetermined ratio for reducing the motor current may be reduced by, for example, several percent of the total motor current value for each elapsed time, or the motor current for each elapsed time. You may make it increase the ratio which reduces a value for a while.
  • the motor current reducing means 95 may be provided in the ECU 21 that is an electric control unit that controls the entire vehicle.
  • the motor control unit 29 is provided with the next inverter limiting means 102 and the abnormality report means 41, and the ECU 21 is provided with the abnormality display means 42.
  • the inverter 31 is provided with a temperature sensor Sia that detects the temperature Tic of the inverter 31.
  • the inverter limiting unit 102 limits the current command given to the inverter 31.
  • the inverter limiting unit 102 includes a determination unit 39A and a control unit 40A.
  • a thermistor is used as the temperature sensor Sia. By fixing this thermistor to a substrate on which a plurality of semiconductor switching elements are mounted, the temperature Tic of the inverter 31 can be detected.
  • the thermistor may be fixed to the semiconductor switching element itself.
  • the detection value detected by the thermistor is amplified by the amplifier Ap, and this amplification value is determined by the determination unit 39A.
  • the determination unit 39A always determines whether or not the temperature Tic detected by the temperature sensor Sia exceeds a predetermined inverter temperature threshold.
  • the threshold value may be a guaranteed operating temperature of the semiconductor switching element to be used, or may be appropriately determined based on the relationship between the temperature and time of the inverter 31 that causes a change in the characteristics of the inverter 31 through experiments, simulations, and the like.
  • the obtained inverter temperature threshold value is stored in a rewritable storage means as a table.
  • the control unit 40A When it is determined that the detected temperature Tic of the inverter 31 has exceeded a predetermined inverter temperature threshold value, the control unit 40A is configured to limit the current command given to the inverter 31 via the motor drive control unit 33.
  • the power circuit unit 28 is commanded.
  • the motor drive control unit 33 converts the current command into a current command in accordance with an acceleration / deceleration command from the ECU 21 and gives the current command to the PWM driver 32. However, the motor drive control unit 33 receives the command from the control unit 40A and limits the current command. .
  • control unit 40A performs control to change either or both of the duty ratio and the number of pulses. For example, the duty ratio indicating the ON time of the pulse with respect to the switching period is lowered by several tens of percent from the set duty ratio to lower the effective voltage value, or the switching period is set to the same period and the unequal width pulse Can generate a restriction on the current command given to the inverter 31.
  • the temperature of the inverter 31 does not drop suddenly, and if the current command to the inverter 31 is limited until the temperature drops to some extent and the motor current is reduced, the driving of the vehicle may be hindered due to the sudden drive limitation of the motor 6.
  • the restriction on the motor current flowing to the motor 6 is released by releasing the control for restricting the current command to the inverter 31 by detecting the sign of the temperature drop as described above, the drive restriction of the motor 6 is rapidly reduced. The problem due to is also avoided.
  • FIGS. 12A and 12B are characteristic diagrams showing the relationship between the temperature Tic of the inverter 31 of this electric vehicle and the time t, respectively.
  • the determination unit 39A determines that the temperature Tic of the inverter 31 has exceeded the inverter temperature threshold value Eia.
  • the control unit 40A commands the power circuit unit 28 via the motor drive control unit 33 so as to limit the current command to the inverter 31.
  • the motor drive control unit 33 gives a current command to the PWM driver 32 of the power circuit unit 28 in accordance with the command given from the control unit 40A.
  • the power circuit unit 28 reduces the current supplied to the motor 6.
  • the control unit 40A releases the control for limiting the current command to the inverter 31.
  • temperature Tic is equal to or higher than inverter temperature threshold value Eia
  • temperature Tic itself is the inverter temperature threshold value.
  • the control unit 40A continues to release the control that limits the current command without waiting for a drop to Eia.
  • the control unit 40A receives the determination result by the determination unit 39A and limits the current command to the inverter 31 via the motor drive control unit 33.
  • the unit 28 is commanded.
  • the control unit 40A again Control to limit the current command to the inverter 31 is performed.
  • the control for restricting the current command to the inverter 31 is released, so that overload can be reliably prevented.
  • the temperature sensor Sia always detects the temperature Tic of the inverter 31. For example, when an electric vehicle is operated in a state where high torque is continuously generated on a slope or the like, the temperature Tic of the inverter 31 rises and the temperature of the motor coil 78 rises.
  • the determination unit 39A determines whether or not the detected temperature Tic exceeds a predetermined inverter temperature threshold, and when it is determined that the detected temperature Tic has exceeded the control unit 40A, the power is applied so as to limit the current command given to the inverter 31.
  • the circuit unit 28 is commanded.
  • the inverter does not wait for the temperature Tic itself to decrease to a predetermined value. Since the control that restricts the current command to 31 is released, the motor current is not reduced excessively, and sudden drive restriction of the motor 6 is prevented.
  • the inverter limiting means 102 is provided in the motor control unit 29 of the inverter device 22 so that the detected temperature can be determined at a location close to the motor 6, it is advantageous in terms of wiring, and quicker control than in the case where it is provided in the ECU 21 can be performed. In this way, problems in running the vehicle can be avoided quickly. Further, it is possible to reduce the burden on the ECU 21 that is becoming more complicated due to higher functions.
  • the ECU 21 is a device that performs overall control of the vehicle, when the temperature limitation of the inverter 31 is detected by the inverter limiting means 102 in the inverter device 22, the ECU 21 outputs an abnormality report of the inverter 31 to the ECU 21. Thus, appropriate control of the entire vehicle can be performed.
  • the ECU 21 is a higher-level control unit that gives a drive command to the inverter device 22. After the emergency control by the inverter device 22, the ECU 21 can perform more appropriate control of the subsequent drive.
  • control for appropriately limiting the current command given to the inverter 31 is performed. It can be carried out.
  • the characteristic change or damage of the inverter 31 can be prevented, and the change in the motor drive control characteristic or the inability to drive the motor can be prevented. It can be avoided.
  • the inverter limiting means 102 may be provided in the ECU 21 that is an electric control unit for controlling the entire vehicle.

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Abstract

　車両の運転を急激に妨げることなく、モータを温度管理し、適切な対処が迅速に行える電気自動車を提供する。この電気自動車は、車輪(2)を駆動するモータ(6)と、このモータ(6)を制御するインバータ(31)を含む制御装置とを備えている。このモータ(6)のモータコイル(78)の温度Tmc またはインバータ(31)の温度Tic を検出する温度センサ(Sma(Sia))を設け、この温度センサ(Sma(Sia))で検出される温度Tmc(Tic)がモータコイル温度閾値またはインバータ温度閾値を超えたとき、この温度Tmc(Tic)を時間ｔで微分したdTmc/dt(dTic/dt)が０以下になるまで、モータ(6)の電流値を低減するかまたはインバータ(31) に与える電流指令に制限を加えるかする制限手段(95(102))を設けた。

Description

電気自動車 関連出願
　本出願は、２０１１年２月２５日出願の特願２０１１－０３９８５４、２０１１年２月２５日出願の特願２０１１－０３９８５５の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
　この発明は、車輪を駆動するモータを備えたバッテリ駆動、燃料電池駆動等のインホイールモータ車両等となる電気自動車に関する。
　電気自動車では、車両駆動のためのモータの性能低下や故障は、走行性、安全性に大きく影響する。そのために、バッテリ駆動の電気自動車駆動装置では、限られたバッテリ容量下で航続距離を向上させるように、高効率性能を有するネオジウム系磁石を使ったＩＰＭ型のモータ（埋込磁石型同期モータ）が利用される。
　また、電気自動車では、一般的に同期型のモータや誘導型のモータが用いられ、バッテリの直流電流をインバータで交流電流に変換してモータの駆動が行われる。インバータは、主に複数の半導体スイッチング素子で構成されるが、モータ駆動のための大電流を流すため、発熱が大きい。半導体スイッチング素子は、温度による特性変化が大きく、また、過熱により損傷することがあるため、インバータには一般的に冷却手段が設けられている。
　なお、従来、インホイールモータ駆動装置において、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）。
特開２００８－１６８７９０号公報
　電気自動車は常時車両の走行条件が変わり、モータ回転数もモータコイルに流れる電流も大幅に変化する。特に、インホイール型の電気自動車では、サスペンションのばねよりも下側、つまりばね下にモータが配設されるため、常時加振状態にあるなどモータとしては過酷な環境下にある。このような劣悪な環境下で坂道等において連続して高トルク発生状態で運転した場合、モータ温度が上昇し、モータコイルの絶縁を劣化させる可能性も高い。モータを温度管理することは、車両の安全走行運転のためには重要となる。
　また、電気自動車のインバータは、前記のように冷却手段が設けられていて、通常の運転では過昇温が防止されるが、坂道等において、連続して高トルク発生状態で運転した場合、流れる電流が大きくなるため、過熱により特性が変化したり、損傷したりする恐れがある。インバータの特性変化や損傷は、モータ駆動の制御特性の変化や、モータ駆動の不能を招く。
　上記のように、インホイールモータ駆動装置において、モータ温度またはインバータ温度を測定して過負荷を監視し、モータの駆動電流を駆動制限する場合、車両の運転が急激に妨げられるおそれがある。
　この発明の目的は、車両の運転を急激に妨げることなく、モータを温度管理し、また、インバータの過熱による特性変化および損傷を防止し、モータ駆動の制御特性の変化や、モータ駆動の不能を防止することができ、適切な対処が迅速に行える電気自動車を提供することである。以下、この発明の概要について、実施形態を示す図面中の符号を用いて説明する。
　この発明の電気自動車は、車輪２を駆動するモータ６と、このモータ６を制御するインバータ３１を含む制御装置Ｕ1とを備えた電気自動車であって、前記モータ６のモータコイル７８または前記インバータ３１に、前記モータコイル７８の温度Ｔｍｃまたは前記インバータ３１の温度Ｔｉｃを検出する温度センサＳｍａ（Ｓｉａ）を設け、この温度センサＳｍａ（Ｓｉａ）で検出される温度Ｔｍｃ（Ｔｉｃ）がモータコイル温度閾値またはインバータ温度閾値を超えたとき、この温度Ｔｍｃ（Ｔｉｃ）を時間ｔで微分したｄＴｍｃ／ｄｔ（ｄＴｉｃ／ｄｔ）が０以下になるまで、前記温度センサＳｍａが前記モータコイル７８に設けられている場合は前記モータ６の電流値を低減し、前記温度センサＳｉａが前記インバータ３１に設けられている場合は前記インバータ３１に与える電流指令に制限を加える、制限手段を設けたものである。ここで、前記制限手段とは、モータ電流低減手段９５またはインバータ制限手段１０２を意味する。
　この構成によると、温度センサＳｍａはモータ６のモータコイル７８の温度Ｔｍｃ、温度センサＳｉａはインバータ３１の温度Ｔｉｃを常時検出する。例えば、坂道等において連続して高トルク発生状態で電気自動車を運転した場合、モータコイル７８およびインバータ３１の温度Ｔｍｃ（Ｔｉｃ）が上昇する。制限手段は、検出される温度Ｔｍｃ（Ｔｉｃ）が定められた閾値を超えるか否かを判定する。
　制限手段がモータ電流低減手段９５である場合には、モータ電流低減手段９５は温度Ｔｍｃがモータコイル温度閾値を超えたと判定したときに、モータ６の電流値を低減する制御を行う。その後、温度Ｔｍｃが変化する度合いがゼロ以下になる傾向が認識されたとき、つまり温度上昇率であるｄＴｍｃ／ｄｔが０以下になると、温度Ｔｍｃ自体が所定の値まで下がるのを待つことなく、モータ電流を低減する制御を解除するので、モータ６の急激な駆動制限が防止される。
　モータ電流低減手段９５の制御解除によって、モータコイル７８の温度Ｔｍｃが上がり始めても、その際に温度Ｔｍｃがモータコイル温度閾値以上の温度になれば、再度モータ６の電流値を低減する制御を行う。そして、温度上昇率が０以下になると、モータ電流を低減する制御を解除するため、過負荷の確実な防止が行える。
　制限手段がインバータ制限手段１０２である場合には、インバータ制限手段１０２は、検出される温度Ｔｉｃが定められたインバータ温度閾値を超えるか否かを判定する。インバータ制限手段１０２は、温度Ｔｉｃがインバータ温度閾値を超えたと判定したときに、インバータ３１に与える電流指令に制限を加える制御を行う。具体的には、デューティ比とパルス数のいずれか一方または両方を変更する制御を行う。例えば、スイッチング周期に対するパルスのＯＮ時間を表す前記デューティ比を、設定されたデューティ比よりも小さくして電圧実効値を低くしたり、スイッチング周期を同一周期にしておいて不等幅パルスを発生させることで、インバータ３１に与える電流指令に制限を加え得る。
　その後、温度Ｔｉｃが変化する度合いがゼロ以下になる傾向が認識されたとき、つまり温度上昇率であるｄＴｉｃ／ｄｔが０以下になると、温度Ｔｉｃ自体が所定の値まで下がるのを待つことなく、インバータ３１への電流指令を制限する制御を解除するので、モータ電流を低減し過ぎることがなくモータ６の急激な駆動制限が防止される。インバータ制限手段１０２の制御解除によって、インバータ３１の温度Ｔｉｃが上がり始めても、その際に温度Ｔｉｃがインバータ温度閾値以上の温度になれば、再度インバータ３１への電流指令を制限する制御を行う。そして、温度上昇率が０以下になると、インバータ３１への電流指令を制限する制御を解除するため、過負荷の確実な防止が行える。したがって、インバータ３１の過熱による特性変化および損傷を防止し、モータ駆動の制御特性の変化や、モータ駆動の不能を防止することができる。
　前記制御装置Ｕ１は、車両全般を制御する電気制御ユニットであるＥＣＵ２１と、前記インバータ３１を含むパワー回路部２８および前記ＥＣＵ２１の制御に従って少なくとも前記パワー回路部２８を制御するモータコントロール部２９を有するインバータ装置２２とを有し、前記インバータは、バッテリの直流電力を前記モータの駆動に用いる交流電力に変換するものであるあっても良い。
　前記制限手段９５（１０２）は前記モータコントロール部２９に設けられ、この制限手段は、前記温度センサＳｍａ（Ｓｉａ）で検出される温度Ｔｍｃ（Ｔｉｃ）がモータコイル温度閾値またはインバータ温度閾値を超えるか否かを判定する判定部３９（３９Ａ）と、検出される温度Ｔｍｃ（Ｔｉｃ）が前記モータコイル温度閾値または前記インバータ温度閾値を超えたと判定したときに、パワー回路部２８に指令を出力する制御部４０（４０Ａ）であって、前記指令は、前記温度センサＳｍａが前記モータコイル７８に設けられている場合は前記モータ６の電流値を低減する指令であり、前記温度センサＳｉａが前記インバータ３１に設けられている場合は前記インバータ３１に与える電流指令に制限を加える指令である、制御部４０（４０Ａ）とを有するものであっても良い。
　前記制限手段であるモータ電流低減手段９５またはインバータ制限手段１０２を、インバータ装置２２のモータコントロール部２９に設けた場合、モータ６に近い部位で検出温度の判定等を行えるため、配線上有利であり、ＥＣＵ２１に設ける場合に比べて迅速な制御が行え、車両走行上の問題を迅速に回避することができる。また高機能化により煩雑化が進むＥＣＵ２１の負担を軽減することができる。
　前記検出される温度が前記モータコイル温度閾値または前記インバータ温度閾値を超えたと判定部３９（３９Ａ）で判定されたとき、前記ＥＣＵ２１に、前記温度センサＳｍａが前記モータコイル７８に設けられている場合はモータ６の異常報告を出力し、前記温度センサＳｉａが前記インバータ３１に設けられている場合はインバータ３１の異常報告を出力する異常報告手段４１を前記インバータ装置２２に設けても良い。ＥＣＵ２１は、車両全般を統括して制御する装置であるため、インバータ装置２２におけるモータ電流低減手段９５によりモータコイル７８の異常またはインバータ制御手段１０２によりインバータ３１の異常を検出したとき、ＥＣＵ２１にモータ６またはインバータ３１の異常報告を出力することで、ＥＣＵ２１により車両全体の適切な制御が行える。また、ＥＣＵ２１はインバータ装置２２に駆動の指令を与える上位制御手段であり、インバータ装置２２による応急的な制御の後、ＥＣＵ２１により、その後の駆動のより適切な制御を行うことも可能となる。場合によっては、モータ電流低減手段９５もインバータ制御手段１０２も前記ＥＣＵ２１内に設けられても良い。
　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、材料使用量の削減、モータ６の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。特に、モータコイル７８の温度を検出し、モータコイル７８の異常、例えば絶縁劣化等を常時監視することで、モータ６の電流値を適切に低減する制御を行うことができる。これに加えて、またはこの代わりにインバータ３１の温度を検出し、インバータ３１の過熱による異常、例えば、半導体スイッチング素子が過熱することに起因する熱暴走等を常時監視することで、インバータ３１に与える電流指令を適切に制限する制御を行うことができる。
　前記モータ６の回転を減速する減速機７を備え、前記減速機７は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。減速比を高くした場合、モータ６は高速回転するものが用いられる。モータ６が高速回転状態のとき、インバータ３１の特性変化や損傷を防止し、モータ駆動の制御特性の変化や、モータ駆動の不能を防止できるため、車両が急激に走行不能に陥ることを回避することができる。
　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、本発明に含まれる。
　この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。
この発明の第１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。 同電気自動車のインバータ装置等の概念構成のブロック図である。 同電気自動車の制御系のブロック図である。 （Ａ）および（Ｂ）は同電気自動車のモータのモータコイルの温度と時間との関係を示す特性図である。 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５のVI-VI線断面となるモータ部分の縦断面図である。 図５のVII-VII線断面となる減速機部分の縦断面図である。 図７の部分拡大断面図である。 この発明の第２実施形態に係る電気自動車のＥＣＵ等の概念構成のブロック図である。 この発明の第３実施形態に係る電気自動車のインバータ装置等の概念構成のブロック図である。 同電気自動車の制御系のブロック図である。 （Ａ）および（Ｂ）は同電気自動車のインバータの温度と時間との関係を示す特性図である。 この発明の第４実施形態に係る電気自動車のＥＣＵ等の概念構成のブロック図である。
　この発明の第１実施形態に係る電気自動車を図１ないし図８と共に説明する。この電気自動車は、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。モータ６は、減速機７を介さずに直接に車輪２を回転駆動するものであっても良い。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。
　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。
　図５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５）の回転出力軸７４とを同軸心上で連結してある。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、サイクロイド減速機であって、モータ６の回転出力軸７４に同軸に連結される回転入力軸８２に偏心部８２ａ，８２ｂを形成し、偏心部８２ａ，８２ｂにそれぞれ軸受８５を介して曲線板８４ａ，８４ｂを装着し、曲線板８４ａ，８４ｂの偏心運動を車輪用軸受４へ回転運動として伝達する構成である。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。
　車輪用軸受４は、内周に複列の転走面５３を形成した外方部材５１と、これら各転走面５３に対向する転走面５４を外周に形成した内方部材５２と、これら外方部材５１および内方部材５２の転走面５３，５４間に介在した複列の転動体５５とで構成される。内方部材５２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５５はボールからなり、各列毎に保持器５６で保持されている。上記転走面５３，５４は断面円弧状であり、各転走面５３，５４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５１と内方部材５２との間の軸受空間のアウトボード側端は、シール部材５７でシールされている。
　外方部材５１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８３ｂに取り付けるフランジ５１ａを有し、全体が一体の部品とされている。フランジ５１ａには、周方向の複数箇所にボルト挿通孔６４が設けられている。また、ハウジング８３ｂには，ボルト挿通孔６４に対応する位置に、内周にねじが切られたボルト螺着孔９４が設けられている。ボルト挿通孔９４に挿通した取付ボルト６５をボルト螺着孔９４に螺着させることにより、外方部材５１がハウジング８３ｂに取り付けられる。
　内方部材５２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５９ａを有するアウトボード側材５９と、このアウトボード側材５９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５９に一体化されたインボード側材６０とでなる。これらアウトボード側材５９およびインボード側材６０に、前記各列の転走面５４が形成されている。インボード側材６０の中心には貫通孔６１が設けられている。ハブフランジ５９ａには、周方向複数箇所にハブボルト６６の圧入孔６７が設けられている。アウトボード側材５９のハブフランジ５９ａ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６３がアウトボード側に突出している。このパイロット部６３の内周には、前記貫通孔６１のアウトボード側端を塞ぐキャップ６８が取り付けられている。
　モータ６は、円筒状のモータハウジング７２に固定したモータステータ７３と、回転出力軸７４に取り付けたモータロータ７５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。回転出力軸７４は、減速機７のインボード側のハウジング８３ａの筒部に２つの軸受７６で片持ち支持されている。
　図６は、モータの縦断面図（図５のVI-VI線断面）を示す。モータ６のロータ７５は、軟質磁性材料からなるコア部７９と、このコア部７９に内蔵される永久磁石８０から構成される。永久磁石８０は、隣り合う２つの永久磁石がロータコア部７９内の同一円周上で断面ハ字状に向き合うように配列される。永久磁石８０にはネオジウム系磁石が用いられている。ステータ７３は軟質磁性材料からなるコア部７７とコイル７８で構成される。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。コイル７８は、ステータコア部７７の前記各ティース７７ａに巻回されている。
　図５に示すように、モータ６には、モータステータ７３とモータロータ７５の間の相対回転角度を検出する角度センサ３６が設けられる。角度センサ３６は、モータステータ７３とモータロータ７５の間の相対回転角度を表す信号を検出して出力する角度センサ本体７０と、この角度センサ本体７０の出力する信号から角度を演算する角度演算回路７１とを有する。角度センサ本体７０は、回転出力軸７４の外周面に設けられる被検出部７０ａと、モータハウジング７２に設けられ前記被検出部７０ａに例えば径方向に対向して近接配置される検出部７０ｂとでなる。被検出部７０ａと検出部７０ｂは軸方向に対向して近接配置されるものであっても良い。角度センサ３６はレゾルバであっても良い。このモータ６では、その効率を最大にするため、角度センサ３６の検出するモータステータ７３とモータロータ７５の間の相対回転角度に基づき、モータステータ７３のコイル７８へ流す交流電流の各波の各相の印加タイミングを、モータコントロール部２９のモータ駆動制御部３３によってコントロールするようにされている。
　なお、インホイールモータ駆動装置８のモータ電流の配線や各種センサ系，指令系の配線は、モータハウジング７２等に設けられたコネクタ９９により纏めて行われる。
　減速機７は、上記したようにサイクロイド減速機であり、図７のように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８４ａ，８４ｂが、それぞれ軸受８５を介して回転入力軸８２の各偏心部８２ａ，８２ｂに装着してある。これら各曲線板８４ａ，８４ｂの偏心運動を外周側で案内する複数の外ピン８６を、それぞれハウジング８３ｂに差し渡して設け、内方部材２のインボード側材６０に取り付けた複数の内ピン８８を、各曲線板８４ａ，８４ｂ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。回転入力軸８２は、モータ６の回転出力軸７４とスプライン結合されて一体に回転する。なお、回転入力軸８２はインボード側のハウジング８３ａと内方部材５２のインボード側材６０の内径面とに２つの軸受９０で両持ち支持されている。
　モータ６の回転出力軸７４が回転すると、これと一体回転する回転入力軸８２に取り付けられた各曲線板８４ａ，８４ｂが偏心運動を行う。この各曲線板８４ａ，８４ｂの偏心運動が、内ピン８８と貫通孔８９との係合によって、内方部材５２に回転運動として伝達される。回転出力軸７４の回転に対して内方部材５２の回転は減速されたものとなる。例えば、１段のサイクロイド減速機で１／１０以上の減速比を得ることができる。
　前記２枚の曲線板８４ａ，８４ｂは、互いに偏心運動が打ち消されるように１８０°位相をずらして回転入力軸８２の各偏心部８２ａ，８２ｂに装着され、各偏心部８２ａ，８２ｂの両側には、各曲線板８４ａ，８４ｂの偏心運動による振動を打ち消すように、各偏心部８２ａ，８２ｂの偏心方向と逆方向へ偏心させたカウンターウエイト９１が装着されている。
　図８に拡大して示すように、前記各外ピン８６と内ピン８８には軸受９２，９３が装着され、これらの軸受９２，９３の外輪９２ａ，９３ａが、それぞれ各曲線板８４ａ，８４ｂの外周と各貫通孔８９の内周とに転接するようになっている。したがって、外ピン８６と各曲線板８４ａ，８４ｂの外周との接触抵抗、および内ピン８８と各貫通孔８９の内周との接触抵抗を低減し、各曲線板８４ａ，８４ｂの偏心運動をスムーズに内方部材５２に回転運動として伝達することができる。
　図５において、このインホイールモータ駆動装置８の車輪用軸受４は、減速機７のハウジング８３ｂまたはモータ６のハウジング７２の外周部で、ナックル等の懸架装置（図示せず）を介して車体に固定される。
　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。
　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。
　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、アエバッグ等であり、ここでは代表して一つのブロックとして示す。
　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。
　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、これらパワー回路部２８を制御するモータコントロール部２９とで構成される。モータコントロール部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。モータコントロール部２９は、このモータコントロール部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ＥＣＵに出力する機能を有する。
　図２は、インバータ装置２２等の概念構成を示すブロック図である。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。
　モータコントロール部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、ベクトル制御を行う。
　この実施形態では、上記構成のモータコントロール部２９に、次のモータ電流低減手段９５、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。また、モータ６に、このモータコイル７８（図５）の温度Ｔｍｃを検出する温度センサＳｍａを設けている。
　モータ電流低減手段９５は、モータ６の電流値を低減するものである。このモータ電流低減手段９５は、前記温度センサＳｍａで検出されるモータコイル７８の温度Ｔｍｃが、定められたモータコイル温度閾値を超えたとき、この温度Ｔｍｃを時間ｔで微分したｄＴｍｃ／ｄｔが０以下になるまでモータ６の電流値を低減する。具体的には、モータ電流低減手段９５は、判定部３９と、制御部４０とを有する。
　前記温度センサＳｍａとして例えばサーミスタが使用される。このサーミスタを、モータコイル７８に接触固定することで、モータコイル７８の温度Ｔｍｃを検出し得る。この例では、図２および図３に示すように、サーミスタで検出された検出値はアンプＡｐで増幅され、この増幅値が判定部３９にて判定される。
　判定部３９は、温度センサＳｍａで検出される温度Ｔｍｃが定められたモータコイル温度閾値を超えるか否かを常時判定する。前記閾値は、例えば、実験、シミュレーション等により、モータコイルに絶縁を生じさせる、モータコイル７８の温度および時間の関係に基づいて適宜に求められる。モータコイル７８に絶縁が生じたか否かは、モータ６に印加するモータ印加電圧に対するモータ電流値を、絶縁が生じていない基準値と比較することで判断し得る。なおモータ印加電圧は、電流検出手段３５の後段等に設けられる図示しない電圧センサにより得られ、モータ電流値は、電流検出手段３５により得られる。求められたモータコイル温度閾値は、テーブルとして図示しない記憶手段に書換え可能に記憶されている。
　制御部４０は、検出されるモータコイル７８の温度Ｔｍｃが、定められたモータコイル温度閾値を超えたと判定したときに、モータ６の電流値を低減するように、モータ駆動制御部３３を介してパワー回路部２８に指令する。モータ電流の低減は、現在の電流に対して定められた割合（例えば、９０％）で低下させても良いし、また定められた値だけ低下させても良い。その後、温度Ｔｍｃが変化する度合いがゼロ以下になる兆候が認識されたとき、つまり温度上昇率であるｄＴｍｃ／ｄｔが０以下になると、温度Ｔｍｃ自体が所定の値まで下がるのを待つことなく、モータ電流を低減する制御を解除する。このため、モータ６の急激な駆動制限が防止される。前記ｄＴｍｃ／ｄｔが０以下になるとは、任意の微小時間における温度Ｔｍｃの傾きが０以下になることと同義である。モータコイル７８の温度は、急には下がらず、温度がある程度下がるまでモータ電流を低減すると、モータ６の急激な駆動制限によって車両の運転が妨げられることがあるが、上記のように温度低下の兆候をとらえて電流制限を解除することで、モータ６の急減な駆動制限による問題が回避される。
　モータ電流低減手段９５の制御解除によって、モータコイル７８の温度Ｔｍｃが上がり始めても、その際に温度Ｔｍｃがモータコイル温度閾値以上の温度であれば、再度モータ６の電流値を低減する制御を行う。そのため、温度上昇率が０以下になったときに、モータ電流を低減する制御を解除しても過負荷の確実な防止が行える。具体的には、図４（Ａ）および(Ｂ)は、それぞれこの電気自動車のモータ６のモータコイル７８の温度Ｔｍｃと時間ｔとの関係を示す特性図である。
　図４（Ａ）では、モータコイル７８の温度Ｔｍｃが上昇し時間ｔ１のとき、判定部３９は、モータコイル７８の温度Ｔｍｃがモータコイル温度閾値Ｅｍａを超えたと判定する。制御部４０は、この判定結果を受けて、モータ６の電流値を低減するように、モータ駆動制御部３３を介してパワー回路部２８に指令する。モータ駆動制御部３３は、制御部４０から与えられる指令に従い、パワー回路部２８のＰＷＭドライバ３２に電流指令を与える。パワー回路部２８は、モータ６へ供給する電流を低減させる。
　時間ｔ２において温度上昇率ｄＴｍｃ／ｄｔが「０」（温度Ｔｍｃが一定）となることで、制御部４０は、モータ６の電流値を低減させる制御を解除する。この図４（Ａ）の例では、時間ｔ２以後ｄＴｍｃ／ｄｔがマイナスとなる（温度Ｔｍｃが低下する）ため、モータ温度Ｔｍｃがモータコイル温度閾値Ｅｍａ以上であっても、温度Ｔｍｃ自体がモータコイル温度閾値Ｅｍａまで下がるのを待つことなく制御部４０は、モータ電流を低減する制御の解除を続行する。
　図４（Ｂ）においても、時間ｔ１のとき、制御部４０は、判定部３９による判定結果を受けて、モータ６の電流値を低減するように、モータ駆動制御部３３を介してパワー回路部２８に指令する。時間ｔ２以後、モータ電流低減手段９５からの制御解除によって、モータコイル７８の温度Ｔｍｃが上がり始めても、時間ｔ３で温度Ｔｍｃがモータコイル温度閾値以上の温度であると判定されると、制御部４０は、再度モータ６の電流値を低減する制御を行う。そして、温度上昇率が０以下になると、モータ電流を低減する制御を解除するため、過負荷の確実な防止が行える。
　図２に示すように、異常報告手段４１は、判定部３９により温度Ｔｍｃがモータコイル温度閾値を超えたと判定したときに、ＥＣＵ２１に異常発生情報を出力する手段である。
　ＥＣＵ２１に設けられた異常表示手段４２は、異常報告手段４１から出力されたモータ６の異常発生情報を受けて、運転席の表示装置２７に、異常を知らせる表示を行わせる手段である。表示装置２７における表示は、文字や記号による表示、例えばアイコンによる表示とされる。
　作用効果について説明する。この構成によると、温度センサＳｍａは、モータコイル７８の温度Ｔｍｃを常時検出する。例えば、坂道等において連続して高トルク発生状態で電気自動車を運転した場合、モータコイル７８の温度Ｔｍｃが上昇する。判定部３９は、検出される温度Ｔｍｃが定められたモータコイル温度閾値を超えるか否かを判定し、超えたと判定したときに制御部４０は、モータ６の電流値を低減するようにパワー回路部２８に指令する。その後、温度Ｔｍｃが下がる度合いがゼロ以下になる傾向が認識されたとき、つまり温度上昇率であるｄＴｍｃ／ｄｔが０以下になると、温度Ｔｍｃ自体が所定の値まで下がるのを待つことなく、モータ電流を低減する制御を解除するので、モータ６の急激な駆動制限が防止される。
　モータ電流低減手段９５の制御解除によって、モータコイル７８の温度Ｔｍｃが上がり始めても、その際に温度Ｔｍｃがモータコイル温度閾値以上の温度になれば、再度モータ６の電流値を低減する制御を行う。そして、温度上昇率が０以下になると、モータ電流を低減する制御を解除するため、過負荷の確実な防止が行える。
　モータ電流低減手段９５を、インバータ装置２２のモータコントロール部２９に設け、モータ６に近い部位で検出温度の判定等を行えるため、配線上有利であり、ＥＣＵ２１に設ける場合に比べて迅速な制御が行え、車両走行上の問題を迅速に回避することができる。また高機能化により煩雑化が進むＥＣＵ２１の負担を軽減することができる。
　ＥＣＵ２１は、車両全般を統括して制御する装置であるため、インバータ装置２２におけるモータ電流低減手段９５により、モータコイル７８の異常を検出したとき、ＥＣＵ２１にモータ６の異常報告を出力することで、ＥＣＵ２１により車両全体の適切な制御が行える。また、ＥＣＵ２１はインバータ装置２２に駆動の指令を与える上位制御手段であり、インバータ装置２２による応急的な制御の後、ＥＣＵ２１により、その後の駆動のより適切な制御を行うことも可能となる。
　また、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、材料使用量の削減、モータ６の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。特に、モータコイル７８の温度を検出し、モータコイル７８の異常、例えば絶縁劣化等を常時監視することで、モータ６の電流値を適切に低減する制御を行うことができる。
　インホイールモータ駆動装置８における減速機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。減速比を高くした場合、モータ６は高速回転するものが用いられる。モータ６が高速回転状態のとき、モータ６のモータコイル７８の絶縁劣化等の異常を早期に検知し、適切な対処が迅速に行える。
　モータ６の電流を低減させる際、モータ電流を低減させる定められた割合は、例えば、経過時間毎にモータ電流値の全体の数％ずつ低減させるようにしても良いし、経過時間毎にモータ電流値を低減させる割合を暫時増やすようにしても良い。図９に示す第２実施形態に係る電気自動車のように、モータ電流低減手段９５を、車両全般を制御する電気制御ユニットであるＥＣＵ２１に設けても良い。
　以下に、この発明の第３および第４実施形態に係る電気自動車について説明する。以下の説明においては、各実施形態で先行する実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。
　まず、図１０に示すブロック図により、この発明の第３実施形態に係る電気自動車のインバータ装置等の概念構成を説明する。この実施形態では、モータコントロール部２９に、次のインバータ制限手段１０２、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。また、インバータ３１に、このインバータ３１の温度Ｔｉｃを検出する温度センサＳｉａを設けている。インバータ制限手段１０２は、インバータ３１に与える電流指令に制限を加えるものである。このインバータ制限手段１０２は、前記温度センサＳｉａで検出されるインバータ３１の温度Ｔｉｃが、定められたインバータ温度閾値を超えたとき、この温度Ｔｉｃを時間ｔで微分したｄＴｉｃ／ｄｔが０以下になるまでインバータ３１に与える電流指令に制限を加える。具体的には、インバータ制限手段１０２は、判定部３９Ａと、制御部４０Ａとを有する。
　前記温度センサＳｉａとして例えばサーミスタが使用される。このサーミスタを、複数の半導体スイッチング素子が実装される基板に固着することで、インバータ３１の温度Ｔｉｃを検出し得る。なおサーミスタを半導体スイッチング素子自体に固着しても良い。この例では、図１０および図１１に示すように、サーミスタで検出された検出値はアンプＡｐで増幅され、この増幅値が判定部３９Ａにて判定される。
　判定部３９Ａは、温度センサＳｉａで検出される温度Ｔｉｃが定められたインバータ温度閾値を超えるか否かを常時判定する。前記閾値は、使用する半導体スイッチング素子の動作保証温度としても良いし、例えば、実験、シミュレーション等により、インバータ３１の特性変化を生じさせる、インバータ３１の温度および時間の関係に基づいて適宜に求められる。求められたインバータ温度閾値は、テーブルとして図示しない記憶手段に書換え可能に記憶されている。
　制御部４０Ａは、検出されるインバータ３１の温度Ｔｉｃが、定められたインバータ温度閾値を超えたと判定したときに、インバータ３１に与える電流指令に制限を与えるように、モータ駆動制御部３３を介してパワー回路部２８に指令する。前記モータ駆動制御部３３は、ＥＣＵ２１からの加速・減速指令に従い、電流指令に変換してＰＷＭドライバ３２に電流指令を与えるが、前記制御部４０Ａからの指令を受けて前記電流指令に制限を与える。
　具体的には、制御部４０Ａはデューティ比とパルス数のいずれか一方または両方を変更する制御を行う。例えば、スイッチング周期に対するパルスのＯＮ時間を表す前記デューティ比を、設定されたデューティ比よりも数１０％低くして電圧実効値を低くしたり、スイッチング周期を同一周期にしておいて不等幅パルスを発生させることで、インバータ３１に与える電流指令に制限を加え得る。
　その後、温度Ｔｉｃが変化する度合いがゼロ以下になる兆候が認識されたとき、つまり温度上昇率であるｄＴｉｃ／ｄｔが０以下になると、温度Ｔｉｃ自体が所定の値まで下がるのを待つことなく、インバータ３１への電流指令を制限する制御を解除するので、モータ電流を低減し過ぎることがなくモータ６の急激な駆動制限が防止される。前記ｄＴｉｃ／ｄｔが０以下になるとは、任意の微小時間における温度Ｔｉｃの傾きが０以下になることと同義である。
　インバータ３１の温度は、急には下がらず、温度がある程度下がるまでインバータ３１への電流指令を制限し、モータ電流を低減すると、モータ６の急激な駆動制限によって車両の運転が妨げられることがあるが、上記のように温度低下の兆候をとらえてインバータ３１への電流指令を制限する制御を解除することで、モータ６に流すモータ電流の制限が解除されるため、モータ６の急減な駆動制限による問題も回避される。
　インバータ制限手段１０２の制御解除によって、インバータ３１の温度Ｔｉｃが上がり始めても、その際に温度Ｔｉｃがインバータ温度閾値以上の温度になれば、再度インバータ３１への電流指令を制限する制御を行う。そして、温度上昇率が０以下になると、インバータ３１への電流指令を制限する制御を解除するため、過負荷の確実な防止が行える。したがって、インバータ３１の過熱による特性変化および損傷を防止し、モータ駆動の制御特性の変化や、モータ駆動の不能を防止することができる。具体的に、図１２（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれこの電気自動車のインバータ３１の温度Ｔｉｃと時間ｔとの関係を示す特性図である。
　図１２（Ａ）では、インバータ３１の温度Ｔｉｃが上昇し時間ｔ１のとき、判定部３９Ａは、インバータ３１の温度Ｔｉｃがインバータ温度閾値Ｅｉａを超えたと判定する。制御部４０Ａは、この判定結果を受けて、インバータ３１への電流指令を制限するように、モータ駆動制御部３３を介してパワー回路部２８に指令する。モータ駆動制御部３３は、制御部４０Ａから与えられる指令に従い、パワー回路部２８のＰＷＭドライバ３２に電流指令を与える。パワー回路部２８は、モータ６へ供給する電流を低減させる。
　時間ｔ２において温度上昇率ｄＴｉｃ／ｄｔが「０」（温度Ｔｉｃが一定）となることで、制御部４０Ａは、インバータ３１への電流指令を制限する制御を解除する。この図４（Ａ）の例では、時間ｔ２以後ｄＴｉｃ／ｄｔがマイナスとなる（温度Ｔｉｃが低下する）ため、インバータ温度Ｔｉｃがインバータ温度閾値Ｅｉａ以上であっても、温度Ｔｉｃ自体がインバータ温度閾値Ｅｉａまで下がるのを待つことなく制御部４０Ａは、電流指令を制限する制御の解除を続行する。
　図１２（Ｂ）においても、時間ｔ１のとき、制御部４０Ａは、判定部３９Ａによる判定結果を受けて、インバータ３１への電流指令を制限するように、モータ駆動制御部３３を介してパワー回路部２８に指令する。時間ｔ２以後、インバータ制限手段１０２からの制御解除によって、インバータ３１の温度Ｔｉｃが上がり始めても、時間ｔ３で温度Ｔｉｃがインバータ温度閾値以上の温度であると判定されると、制御部４０Ａは、再度インバータ３１への電流指令を制限する制御を行う。そして、温度上昇率が０以下になると、インバータ３１への電流指令を制限する制御を解除するため、過負荷の確実な防止が行える。
　作用効果について説明する。この構成によると、温度センサＳｉａは、インバータ３１の温度Ｔｉｃを常時検出する。例えば、坂道等において連続して高トルク発生状態で電気自動車を運転した場合、インバータ３１の温度Ｔｉｃが上昇すると共に、モータコイル７８の温度が上昇する。判定部３９Ａは、検出される温度Ｔｉｃが定められたインバータ温度閾値を超えるか否かを判定し、超えたと判定したときに制御部４０Ａは、インバータ３１に与える電流指令に制限を加えるようにパワー回路部２８に指令する。その後、温度Ｔｉｃが下がる度合いがゼロ以下になる傾向が認識されたとき、つまり温度上昇率であるｄＴｉｃ／ｄｔが０以下になると、温度Ｔｉｃ自体が所定の値まで下がるのを待つことなく、インバータ３１への電流指令を制限する制御を解除するので、モータ電流を低減し過ぎることがなくモータ６の急激な駆動制限が防止される。
　インバータ制限手段１０２の制御解除によって、インバータ３１の温度Ｔｉｃが上がり始めても、その際に温度Ｔｉｃがインバータ温度閾値以上の温度になれば、再度インバータ３１への電流指令を制限する制御を行う。そして、温度上昇率が０以下になると、インバータ３１への電流指令を制限する制御を解除するため、過負荷の確実な防止が行える。したがって、インバータ３１の過熱による特性変化および損傷を防止し、モータ駆動の制御特性の変化や、モータ駆動の不能を防止することができる。
　インバータ制限手段１０２を、インバータ装置２２のモータコントロール部２９に設け、モータ６に近い部位で検出温度の判定等を行えるため、配線上有利であり、ＥＣＵ２１に設ける場合に比べて迅速な制御が行え、車両走行上の問題を迅速に回避することができる。また高機能化により煩雑化が進むＥＣＵ２１の負担を軽減することができる。
　ＥＣＵ２１は、車両全般を統括して制御する装置であるため、インバータ装置２２におけるインバータ制限手段１０２により、インバータ３１の温度異常を検出したとき、ＥＣＵ２１にインバータ３１の異常報告を出力することで、ＥＣＵ２１により車両全体の適切な制御が行える。また、ＥＣＵ２１はインバータ装置２２に駆動の指令を与える上位制御手段であり、インバータ装置２２による応急的な制御の後、ＥＣＵ２１により、その後の駆動のより適切な制御を行うことも可能となる。
　また、インバータ３１の温度を検出し、インバータ３１の異常、例えば、半導体スイッチング素子が過熱することに起因する熱暴走等を常時監視することで、インバータ３１に与える電流指令を適切に制限する制御を行うことができる。
　さらに、モータ６が高速回転状態のとき、インバータ３１の特性変化や損傷を防止し、モータ駆動の制御特性の変化や、モータ駆動の不能を防止できるため、車両が急激に走行不能に陥ることを回避することができる。
　図９に対応する図１３に示す第４実施形態に係る電気自動車のように、インバータ制限手段１０２を、車両全般を制御する電気制御ユニットであるＥＣＵ２１に設けても良い。
　以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。
２…車輪
４…車輪用軸受
６…モータ
７…減速機
８…インホイールモータ駆動装置
１９…バッテリ
２１…ＥＣＵ
２２…インバータ装置
２８…パワー回路部
２９…モータコントロール部
３１…インバータ
３９…モータ電流低減手段の判定部
３９Ａ…インバータ制限手段の判定部
４０…モータ電流低減手段の制御部
４０Ａ…インバータ制限手段の制御部
４１…異常報告手段
７８…モータコイル
９５…モータ電流低減手段
１０２…インバータ制限手段
Ｓｍａ…モータの温度を検出する温度センサ
Ｓｉａ…インバータの温度を検出する温度センサ
Ｕ１…制御装置

Claims (6)

  1. 　車輪を駆動するモータと、
    　このモータを制御するインバータを含む制御装置とを備えた電気自動車であって、
    　前記モータのモータコイルまたは前記インバータに、前記モータコイルの温度Ｔｍｃまたは前記インバータの温度Ｔｉｃを検出する温度センサを設け、この温度センサで検出される温度ＴｍｃまたはＴｉｃがモータコイル温度閾値またはインバータ温度閾値を超えたとき、この温度ＴｍｃまたはＴｉｃを時間ｔで微分したｄＴｍｃ／ｄｔまたはｄＴｉｃ／ｄｔが０以下になるまで、前記温度センサが前記モータコイルに設けられている場合は前記モータの電流値を低減し、前記温度センサが前記インバータに設けられている場合は前記インバータに与える電流指令に制限を加える、制限手段を設けた、電気自動車。
  2. 　請求項１において、前記制御装置は、車両全般を制御する電気制御ユニットであるＥＣＵと、前記インバータを含むパワー回路部および前記ＥＣＵの制御に従って少なくとも前記パワー回路部を制御するモータコントロール部を有するインバータ装置とを有し、前記インバータは、バッテリの直流電力を前記モータの駆動に用いる交流電力に変換するものである、電気自動車。
  3. 　請求項２において、前記制限手段は前記モータコントロール部に設けられ、この制限手段は、前記温度センサで検出される温度がモータコイル温度閾値またはインバータ温度閾値を超えるか否かを判定する判定部と、検出される温度が前記モータコイル温度閾値または前記インバータ温度閾値を超えたと判定したときに、パワー回路部に指令を出力する制御部であって、前記指令は、前記温度センサが前記モータコイルに設けられている場合は前記モータの電流値を低減する指令であり、前記温度センサが前記インバータに設けられている場合は前記インバータに与える電流指令に制限を加える指令である、制御部とを有する電気自動車。
  4. 　請求項３において、前記検出される温度が前記モータコイル温度閾値または前記インバータ温度閾値を超えたと判定部で判定されたとき、前記ＥＣＵに、前記温度センサが前記モータコイルに設けられている場合はモータの異常報告を出力し、前記温度センサが前記インバータに設けられている場合はインバータの異常報告を出力する異常報告手段を前記インバータ装置に設けた電気自動車。
  5. 　請求項１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。
  6. 　請求項１において、前記モータの回転を減速する減速機を備え、前記減速機はサイクロイド減速機である電気自動車。
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