电动汽车的制作方法
【专利摘要】一种电动汽车，其具有分别驱动左右的驱动轮(2、2)的多个电动机(6、6)，其中，设置检测各电动机(6)的异常的电动机异常检测机构(37)与单侧异常时应对控制机构(38)。通过电动机异常检测机构(37)，在位于车辆的前后方向位置的同侧的左右中的任意一个车轮(2、3)的电动机(6)被检测到存在电动机停止以外的异常的场合，单侧异常时应对控制机构(38)按照与检测到异常的电动机(6)的运转状态相同的运转状态相接近的方式，对位于前后方向位置的同侧的另一个车轮(2、3)的电动机(6)进行控制。该控制为：强制地减少另一个电动机(6)的转矩；以再生制动器的方式发挥作用；另一个车轮(2、3)的制动动作等。
【专利说明】电动汽车
[0001]相关申请
[0002]本申请要求申请日为2011年3月7日、申请号为日本特愿2011—048632的优先权，通过参照其整体，将其作为本申请的一部分的内容而进行引用。
【技术领域】
[0003]本发明涉及电动汽车，其构成具有分别驱动车轮的电动机的电池驱动、燃料电池驱动等的内轮电动机车辆等。
【背景技术】
[0004]在电动汽车中，开发了一种内轮电动机驱动装置，该内轮电动机驱动装置谋求车辆的行驶稳定性的提高、车辆有效空间的确保。存在有比如，四个车轮均由内轮电动机驱动装置驱动的车辆；通过内轮电动机驱动装置驱动两个车轮，将剩余的两个车轮作为从动轮的车辆。另外，在未采用内轮电动机驱动装置的形式的电动汽车中，也具有安装有分别驱动车轮的电动机的电动汽车。
[0005]在通过内轮电动机驱动装置等的电动机而分别驱动这样的四个车轮或左右两个车轮的车辆中，在一个车轮的电动机发生故障的场合，如果制动力作用于故障的电动机，则导致车辆的自转等情况。为了保持此时的车辆的姿态稳定，在过去，会停止左右两侧的电动机。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开2008—172935号公报
【发明内容】
[0009]像上述那样，在左右的一个车轮的电动机发生故障的场合，在过去会停止左右两侧的电动机。但是，紧急的两轮停止有时会产生车辆的急停导致的问题。另外，如果电动机有轻度的故障、异常，则希望实现车辆姿态的稳定化、可行驶至修理场、路上的紧急停车带
坐寸ο
[0010]本发明的目的在于针对具有分别驱动左右的车轮的多个电动机的电动汽车，在一个车轮的电动机产生异常的场合，不停止左右两侧的电动机，谋求车辆姿态的稳定化，使车辆可以行驶。下面，针对本发明的概要，采用表示实施方式的附图中的标号而进行说明。
[0011 ] 解决课题用的技术方案
[0012]本发明的电动汽车包括:多个电动机6，该多个电动机6分别驱动车辆的左右的车轮2、3 ;电动机控制装置20，该电动机控制装置20控制这些电动机6，该电动汽车设置有:电动机异常检测机构37，该电动机异常检测机构37检测上述各电动机6的异常；单侧异常时应对控制机构38，其中，通过电动机异常检测机构37，在位于车辆的前后方向位置的同侧的左右中的任意一个车轮2、3的电动机6被检测到存在电动机停止以外的异常的场合，该单侧异常时应对控制机构38按照与检测到异常的电动机6的运转状态相同的运转状态相接近的方式，对位于前后方向位置的同侧的另一个车轮2、3的电动机6进行控制。在这里所述的“电动机的异常”包括:电动机6的故障的场合；即使电动机6本身没有发生故障，因控制系统的故障等的某种原因，电动机6没有进行正常的运转的场合。
[0013]按照该方案，在车辆左右中的一个车轮的电动机6发生故障等异常的场合，通过单侧异常时应对控制机构38的控制，按照与检测到异常的电动机6的运转状态相同的运转状态相接近的方式，对位于与电动机异常的车轮2、3的相同前后方向位置的同侧的另一个车轮2、3的电动机6进行控制。该控制一般可为减小车轮2、3的旋转速度的控制，但是如果为到某程度的轻度的异常，也可为增加旋转速度的控制。通过像这样，按照与检测到异常的电动机6的运转状态相同的运转状态相接近的方式对另一个车轮2、3的电动机6进行控制，可减轻电动机异常导致的左右车轮2、3的旋转不均衡，可保持车辆的行驶姿态的稳定。由此，在一个车轮的电动机发生异常的场合，不停止左右两个电动机，谋求车辆姿态的稳定，实现行驶，可谋求比如行驶到路上的紧急停车带等的安全场所之后停止、或向修理工场行驶等，安全地行驶到容易应对故障的场所，谋取电动机异常的应对处理。
[0014]在本发明中，上述单侧异常时应对控制机构38在通过上述电动机异常检测机构37而检测到的异常为在电动机6中发生制动力的异常的场合，可进行下述控制中的任意一种以上，该控制包括:强制地减小位于前后方向位置的同侧的另一个电动机6的转矩；以再生制动器的方式发挥作用；对通过上述另一个电动机6而驱动的车轮2、3的制动器9、10进行制动。
[0015]在一个车轮的电动机6产生制动力的场合，有导致车辆的自转等的危险，但是，单侧异常时应对控制机构38强制地减小位于前后方向位置的同侧的另一个车轮2、3的电动机6的转矩，或作为再生制动器而控制，或者使通过另一个电动机6而驱动的车轮2、3的制动器运转。如果在电动机6中产生的制动力的异常为某程度的轻度的制动力，则以再生制动器的方式控制或使制动器运转的控制不必进行到车辆停止的程度，为减速即可。像这样，进行降低另一个车轮2、3的旋转的控制，由于获得了左右的车轮2、3的驱动上的平衡，可使车辆姿态稳定地进行行驶。
[0016]也可在本发明中，上述电动机异常检测机构37可将下述任意一个参数分别与作为检测对象的电动机6中的电动机电流、电动机转数、输入电动机驱动用变频装置22的转矩指令值以及荷载检测值进行比较，由此进行异常的检测，该参数为:对与检测对象的电动机6所驱动的车轮2、3的前后和左右中的任意一个邻接的车轮2、3进行驱动的电动机6的电动机电流、电动机转数、输入电动机驱动用的变频装置22的转矩指令值以及安装于车轮用轴承4上的检测轮胎和路面之间的作用荷载的荷载传感器41的荷载检测值。
[0017]前后邻接的车轮2、3通常情况下具有基本相同的旋转速度。左右邻接的车轮2、3在直线行驶时具有相同的旋转速度，即使在曲线道路行驶的情况下，仍具有和旋转半径等相对应的旋转速度的关系。另外，车轮2、3的驱动力出现在上述荷载传感器4的荷载检测值中。由此，如果将电动机电流、电动机转数、转矩指令值、荷载传感器的荷载检测值中的任意一个与下述参数相比，则可检测电动机异常，该参数为:检测对象的电动机6的电动机电流、电动机转数、转矩指令值、荷载检测值等的方面中，对作为检测对象的电动机6的值和驱动邻接的车轮2、3的电动机的值。[0018]在本发明中，电动机异常检测机构37也可在下述场合判定为异常，该场合为:已检测的电动机电流相当于输入至电动机驱动用的变频装置22的转矩指令值的电动机电流值的设定倍数以上。如果电动机6正常，则电动机电流、与相当于转矩指令值的电动机电流值保持在某范围。由此，即使通过检测到电动机电流值在设定倍数以上的情况，仍可判断电动机异常。另外，上述“设定倍数”既可在I以上，也可小于1，可对应于控制目的等而适当确定。此外，在小于I的场合，在本说明书中，越接近于零，倍率越高。
[0019]在本发明中，在电动机电流值与相当于输入至电动机驱动用的变频装置22的转矩指令值的电动机电流值基本一致的场合，在作为异常检测对象的电动机出)的转数到达下述情况下，上述电动机异常检测机构37判定出异常，该情况为:通过该电动机6而驱动的车轮的前后或左右处邻接的车轮2、3的电动机的转数的设定倍数以上。上述“基本一致的场合”指通常产生的转矩指令值和电动机电流值的差在范围内，对于是否是基本一致的判断，设定适当的范围，如果在该范围内具有电流值的差，则可判定为基本一致。即使在电动机电流值与转矩指令值一致的情况下，也会有电动机6的转数在某范围等内较大地改变的情况，但是于前后或左右而邻接的车轮2、3的电动机之间，如果在正常情况下，电动机转数则在某程度的确定的范围内。于是，在于前后或左右而邻接的车轮2、3的电动机的转数为设定倍数以上时，判断为异常，由此，可进行恰当的电动机异常的判断。
[0020]在本发明中，在电动机电流值与相当于发送至电动机驱动用的变频装置22的转矩指令值的电动机电流值基本一致的场合，在与作为异常检测对象的电动机6连接的车轮用轴承4上安装且用于检测轮胎和路面之间的作用荷载的荷载传感器41得到的车轮行进方向的检测荷载Fx相对下述检测荷载Fx为设定倍数时，电动机异常检测机构判断为异常也可，该检测荷载Fx为与作为异常检测对象的电动机6而驱动的车轮2、3的前后或左右邻接的车轮2、3的车轮用轴承上安装且用于检测轮胎和路面之间的作用荷载的荷载传感器41得到的车辆行进方向的检测荷载Fx。安装于车轮用轴承4上的检测轮胎和路面之间的作用荷载的荷载传感器41得到的车辆行进方向的检测荷载Fx为与电动机转矩相对应的值。由此，即使在前后或左右的车轮2、3之间对荷载传感器41的车辆行进方向的检测荷载Fx进行比较，仍可检测电动机6的异常。
[0021]在本发明中，进一步包括E⑶21，该E⑶21为对车辆整体进行控制的电子控制单元；变频装置22，该变频装置22具有电源电路部28和电动机控制部29，该电源电路部28具有将直流电转换为交流电的变频器31，该电动机控制部29按照从上述ECU提供的转矩指令，对上述电源电路部进行控制，其中，上述变频装置22针对每个电动机而设置，通过该E⑶21和变频装置22构成上述电动机控制装置20，在上述变频装置22中的上述电动机控制部29中，也可设置有上述电动机异常检测机构37和单侧异常时应对控制机构38。在该场合，还可在每个变频装置22中设置上述电动机异常检测机构37和上述单侧异常时应对控制机构38。另外，还可在上述变频装置22的上述电动机控制部29中设置上述电动机异常检测机构37，在上述E⑶21中设置上述单侧异常时应对控制机构38。
[0022]电动汽车的控制系统一般由主E⑶21和每个电动机6的变频装置22构成。在该普通的形式的控制系统中，在采用本发明的场合，像上述那样，变频装置22中设置有电动机异常检测机构37、单侧异常时应对控制机构38，这一点可减轻因高功能化而变得复杂的ECU21的负担，另外，容易将ECU21的设计和变频装置22的设计进行分离。比如，技术人员可设定内轮电动机驱动装置的电动机6和变频装置22，进行制造销售，可独自地进行开发。单侧异常时应对控制机构38，由于对通过变频装置22而控制的电动机6以外的电动机6造成影响，故与设置于变频装置22中的场合相比较，在设置于ECU21中的场合具有控制系统可简化的情况。
[0023]在本发明中，上述电动机6还可构成内轮电动机驱动装置8，该内轮电动机驱动装置8具有车轮用轴承4与夹设于该车轮用轴承4和电动机6之间的减速器7。由于内轮电动机驱动装置8可独立地对各车轮进行转矩控制，故在实现更加细微的车辆控制的方面优良，但是由于形成左右的车轮2、3的各自的驱动，故产生左右的车轮2、3的仅仅一个电动机异常导致的问题。通过本发明，可有效地消除该问题。
[0024]上述内轮电动机驱动装置8中的减速器7也可为摆线减速器。在摆线减速器中，通过平滑的运转可获得高减速比。在经由具有高减速比的减速器7，将转矩传递给车轮2、3的场合，因电动机异常而产生的转矩放大，传递给车轮2、3。由此，本发明的使左右的车轮
2、3的驱动一致的控制更进一步有效。
[0025]权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少两个方案中的任意的组合均包含在本发明中。特别是，权利要求书中的各项权利要求的两个以上的任意的组合也包含在本发明中。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]根据参照附图的以下优选的实施形式的说明，会更清楚地理解本发明。但是，实施形式和附图单纯用于图示和说明，不应用于确定本发明的范围。本发明的范围由添付的权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一或相当的部分。
[0027]图1为通过俯视图而表示本发明的第I实施方式的电动汽车的构思方案的方框图；
[0028]图2为表示该电动汽车的内轮电动机单元的构思方案的方框图；
[0029]图3为表示该电动汽车中的ECU、各变频装置以及其电动机误运转检查和控制机构的构思方案的方框图；
[0030]图4为表示该电动汽车中的电动机故障的车轮和其它的车轮之间的关系的说明图；
[0031]图5为表示本发明的第2实施方式的电动汽车的控制系统的构思方案的方框图；
[0032]图6为上述各实施方式的电动汽车中的内轮电动机驱动装置的剖面主视图；
[0033]图7为沿图6中的VII—VII线的剖视图；
[0034]图8为图7的部分放大剖视图；
[0035]图9为将上述电动汽车中的车轮用轴承和外方部件的侧视图和荷载检测用的信号处理单元进行组合的图；
[0036]图10为该电动汽车中的传感单元的放大俯视图；
[0037]图11为该传感单元的纵向剖视图；
[0038]图12为该电动汽车中的旋转传感器的一个例子的剖视图。
【具体实施方式】[0039]根据图1?图4，对本发明的第I实施方式进行说明。该电动汽车为四个车轮驱动的汽车，其中，图1所示的构成车身I的左右后轮的车轮2和构成左右前轮的车轮3均为驱动轮。构成前轮的车轮3为操舵轮。各车轮2、3均具有轮胎，分别经由车轮用轴承4支承于车身I上。对于车轮用轴承4，在图1中，标注轮毂轴承的简称“Η/B”。各车轮2、3分别通过独立的行驶用的电动机6而驱动。电动机6的旋转经由减速器7和车轮用轴承4传递给驱动轮2。该电动机6、减速器7与车轮用轴承4相互构成作为一个组成部件的内轮电动机驱动装置8。
[0040]像图2所示的那样，内轮电动机驱动装置8的一部分或全部设置于车轮2的内部，电动机6也可不经由减速器7，而直接旋转驱动车轮2。各内轮电动机驱动装置8与图1所示的后述的变频装置22 —起，构成内轮电动机单元30。在各车轮2、3上分别设置作为电动式等的摩擦制动器的机械式的制动器9、10。另外，“机械式”为用于与再生制动器区分的术语，还包括液压制动器。
[0041]构成左右前轮的操舵轮的车轮3、3可经由转向机构11进行转向，通过操舵机构12而操舵。转向机构11为通过左右移动系杆Ila改变转向节臂Ilb的角度的机构，该转向节臂Ilb保持车轮用轴承4，通过操舵机构12的指令驱动EPS(电动助力转向)电动机13，经由旋转和直线运动变换机构(图中未示出)左右移动。转向角由转向角传感器15检测，该传感器的输出输出给ECU21，该信息用于左右轮的加速和减速指令等。
[0042]对控制系统进行说明。车身I上装载有作为进行汽车整体的控制的电子控制单元的ECU21 ;多个变频装置22，该多个变频装置22按照该ECU21的指令，分别进行各行驶用的电动机6的控制(在图示的例子中为四个)；制动控制器23。通过上述E⑶21和变频装置22构成电动机控制装置20。ECU21由计算机、在其中运行的程序以及各种的电子电路等构成。另外，ECU21和其它的各计算机为比如微型计算机。
[0043]如果从功能类别而分类，ECU21分为进行涉及驱动的控制的驱动控制部21a和进行其它的控制的普通控制部21b。驱动控制部21a具有转矩分配机构48，该转矩分配机构48根据加速踏板操作部16所输出的加速指令、制动操作部17所输出的减速指令以及转向角传感器15所输出的转弯指令，将提供给左右轮的行驶用电动机6、6的加速和减速指令形成转矩指令值，将其输出给变频装置22。转矩分配机构48具有下述的功能，即，在得到制动操作部17所输出的减速指令时，将其分配成将电动机6以再生制动器的方式发挥作用的制动转矩指令值、与使机械式的制动器9、10运转的制动转矩指令值。以再生制动器的方式发挥作用的制动转矩指令值在转矩指令值中反映提供给各行驶用电动机6、6的加速和减速指令。使机械式的制动器9、10运转的制动转矩指令值输出给制动控制器23。
[0044]转矩分配机构48不但具有上述功能，还可具有下述的功能，即，采用从旋转传感器24获得的轮胎转数的信息、车载的各传感器的信息，对所输出的加速和减速指令进行补偿，该旋转传感器24设置于各车轮2、3的车轮用轴承4上。加速踏板操作部16由加速踏板和检测其踏入量并输出上述加速指令的传感器16a构成。制动操作部17由制动踏板和检测其踏入量并输出上述减速指令的传感器17a构成。
[0045]ECU21的普通控制部21b具有控制各种的辅助系统25的功能；对来自控制台的操作面板26的输入指令进行处理的功能；在显示机构27中进行显示的功能等。该辅助系统25为比如空调、灯、雨刷器、GPS、安全气囊等，在这里，作为代表以一个方块表示。[0046]制动控制器23为按照从ECU21所输出的制动指令，将制动指令提供给各车轮2、3的机械式的制动器9、10的机构，制动控制器23由构成制动专用的ECU的电子电路、微型计算机等构成。在从主要的ECU21输出的制动指令中，包括通过制动操作部17所输出的减速指令而生成的指令以及通过ECU21所具有的用于提高安全性的机构而生成的指令。此外，制动控制器23包括防抱死系统。
[0047]变频装置22由对各电动机6设置的电源电路部28、控制该电源电路部28的电动机控制部29构成。电动机控制部29具有下述的功能，即，将该电动机控制部29所具有的关于内轮电动机驱动装置8的各检测值、控制值等的各信息(称为“I丽系统信息”)输出给 ECU21。
[0048]图2为表示内轮电动机单元30的构思方案的方框图。变频装置22的电源电路部28由变频器31与PWM驱动器32构成，变频器31将电池19(图1)的直流电转换为用于电动机6的驱动的3相的交流电，该PWM驱动器32控制该变频器31。该电动机6由3相的同步电动机，比如IPM型(埋入磁铁型)同步电动机等构成。变频器31由多个半导体开关元件(图中未示出)构成，PWM驱动器32对已输入的电流指令进行脉冲幅度调制，将开关指令提供给上述各半导体开关元件。
[0049]电动机控制部29由计算机、在其中运行的程序以及电子电路构成，电动机控制部29按照从作为上级控制机构的ECU21提供的转矩指令等得到的加速和减速指令，变换为电流指令，将电流指令提供给电源电路部28的PWM驱动器32。另外，电动机控制部29从电流传感器35获得从变频器31流过电动机6的电动机电流值，进行电流反馈控制。在该电流控制中，电动机控制部29从角度传感器36获得电动机6的转子的转角，进行矢量控制等的与转角相对应的控制。
[0050]在本实施方式中，在电动机控制部29上设置电动机误运转检查和控制机构34、异常报告机构47，该电动机误运转检查和控制机构34由下述的电动机异常检测机构37和单侧异常时应对控制机构38构成。电动机异常检测机构37检测:设置有电动机异常检测机构37的变频装置22所驱动的电动机6的异常。另外，在这里所述的“电动机的异常”包括:电动机6故障的场合；以及即使电动机6本身没有故障的情况下，由于控制系统的故障等的某些原因，电动机6无法进行正常的运转的场合。
[0051]单侧异常时应对控制机构38为下述的机构，在通过电动机异常检测机构37检测到存在电动机停止以外的电动机6的异常的场合，即，在位于车辆的前后方向位置的同侧的左右中的任意一个车轮2、3的电动机6中，检测到存在电动机停止以外的异常的场合，该单侧异常时应对控制机构38按照与检测到异常的电动机6的运转状态相同的运转状态相接近的方式，对位于该前后方向位置的同侧的另一车轮2、3的电动机6进行控制。单侧异常时应对控制机构38在比如检测到图4所示的后轮中的右侧的车轮2R的电动机6的异常的场合，按照与检测到异常的电动机6的运转状态相同的运转状态相接近的方式，对该后轮中的左侧的车轮2L的电动机6进行控制。
[0052]通过像这样，按照与被检测到异常的电动机6的运转状态相同的运转状态相接近的方式，对左右中的另一车轮2、3的电动机6进行控制，由此，可减轻电动机异常造成的左右的车轮2、3的旋转不均衡，可保持车辆的行驶姿态的稳定。由此，在一个车轮的电动机6发生异常的场合，不停止左右两者的电动机6，可谋求车辆姿态的稳定，实现行驶，可谋求比如行驶到路上的紧急停车带等的安全场所之后停止，或向修理工场行驶等，安全地行驶到容易应对故障的场所，谋取对电动机异常的应对处理。接近上述相同运转状态的控制可为减小车轮2、3的旋转速度的控制，但是如果为某程度的轻度的异常，则也可为加速的控制。上述的是否为“某程度的轻度的异常”的判断通过在单侧异常时应对控制机构38中适当地设定值而进行。
[0053]对于单侧异常时应对控制机构38，在通过电动机异常检测机构37检测的异常为电动机6中产生制动力的异常的场合，可进行下述控制中的任意一种以上，该控制包括--强制地减小位于前后方向位置的同侧的另一个电动机6的转矩；以再生制动器的方式发挥作用；使通过上述另一个电动机6而驱动的车轮2、3的制动器9、10运转。在进行强制地减少另一个电动机6的转矩的控制或者以再生制动器的方式发挥作用的控制的场合，既可经由ECU21的转矩分配机构48进行控制，还可在变频装置22之间提供直接的控制指令。在进行使制动器9、10运转的控制的场合，经由制动控制器23而进行。
[0054]在左右的一侧的一个车轮的电动机6上产生制动力的场合，有导致车辆发生旋转等的危险，但是通过单侧异常时应对控制机构38可强制地减小位于前后方向位置的同侧的另一个车轮2、3的电动机6的转矩，或作为再生制动器而作用，或使通过另一个电动机6而驱动的车轮2、3的制动器运转，获得左右的车轮2、3的驱动的平衡，由此，使车辆姿态稳定，实现行驶。如果电动机6中产生制动力的异常为某程度的轻度的制动力的发生，则作为再生制动器而作用的控制、以及产生制动的控制不必进行到车辆停止为止，仅减速即可。像这样，进行降低另一车轮2、3的旋转的控制，获得左右的车轮2、3的驱动的平衡，由此，使车辆姿态稳定，实现行驶。对于是否为“某程度的轻度的制动力”，可通过适当设定进行判断。
[0055]另外，在将单侧异常时应对控制机构38设置于各变频装置22中，不经由E⑶21，在各变频装置22之间直接进行异常应对的控制的场合，在各变频装置22的电动机控制部29中，具有与设置于另一变频装置22中的单侧异常时应对控制机构38所输出的指令相对应地进行电动机控制的功能。.
[0056]对电动机异常的检测进行说明。电动机异常检测机构37将下述任意一个参数分别与作为检测对像的电动机6中的电动机电流、电动机转数、输入至电动机驱动用变频装置22的转矩指令值以及荷载检测值进行比较，由此，进行电动机异常的检测，该参数从下述中选出，即，驱动车轮的电动机的电动机电流，该车轮为作为检测对象的电动机6而驱动的车轮2、3的前后和左右中的任意一个邻接的车轮2、3 ;电动机转数；发送至电动机驱动用的变频装置22的转矩指令值Tr ;以及安装于车轮用轴承4上的检测轮胎和路面之间的作用荷载的荷载传感器41的荷载检测值。
[0057]在电动机异常检测机构37中，电动机6的电动机电流的检测值采用上述电流传感器35的检测值。电动机转数根据角度传感器36而获得。发送至电动机驱动用的变频装置22的转矩指令值Tr为通过转矩分配机构48分配而得到的指令值。关于荷载传感器41，在后面通过图9?图11对具体例子进行说明。
[0058]前后邻接的车轮2、3通常具有相同的旋转速度。左右邻接的车轮2、3 (即，两个后轮、两个前轮)在直线行驶时有相同的旋转速度，即使在弯曲道路上行驶的情况下，仍具有与旋转半径等相对应的旋转速度的关系。另外，车轮2、3的驱动力出现在上述荷载传感器4的荷载检测值中。由此，如果针对电动机电流、电动机转数、转矩指令值、荷载传感器的荷载检测值的任意一个，比较检测对象的电动机6和驱动邻接的车轮2、3的电动机6的值，则可检测出电动机异常。
[0059]电动机异常检测机构37也可在下述场合判定出异常，该场合为:电动机电流相当于发送至电动机驱动用的变频装置22的转矩指令值Tr的电动机电流值的设定倍数以上。如果电动机6正常，则电动机电流与相当于转矩指令值的电动机电流值保持在某范围。由此，即使通过检测到电动机电流值在设定倍数以上的情况，就可判断电动机异常。另外，上述“设定倍数”既可在I以上，也可小于1，可对应于控制目的等而适当确定。
[0060]此外，在电动机电流值与相当于输入至电动机驱动用的变频装置22的转矩指令值Tr的电动机电流值基本一致的场合，在作为异常检测对象的电动机6的转数为相对该电动机6的驱动车轮的于前后或左右邻接的车轮2、3的电动机的转数的设定倍数以上时，电动机异常检测机构37也可判定出异常。上述的“基本一致的场合”指在通常产生的转矩指令值和电动机电流值的差的范围内，对于是否基本一致的判断，如果设定适当的判断，在该范围内具有电流值的差，则可判定为基本一致。
[0061]即使在相对转矩指令值而电动机电流值一致的情况下，有时电动机6的转数在某范围内较大地变化，但是，在于前后或左右而邻接的车轮2、3的电动机之间，如果正常，则电动机转数在某程度的确定的范围内。于是，在于前后或左右而邻接的车轮2、3的电动机的转数为设定倍数以上时，判定出异常，由此，进行恰当的电动机异常的判断。
[0062]另外，在电动机电流值与相当于发送至电动机驱动用的变频装置22的转矩指令值的电动机电流值基本一致的场合，在与作为异常检测对象的电动机6连接的车轮用轴承4上安装且用于检测轮胎和路面之间的作用荷载的荷载传感器41得到的车轮行进方向的检测荷载Fx相对下述检测荷载Fx为设定倍数时，电动机异常检测机构37也可判断出异常。该检测荷载Fx为通过作为异常检测对象的电动机6而驱动的车轮2、3的前后或左右而邻接的车轮2、3的车轮用轴承上安装且用于检测轮胎和路面之间的作用荷载的荷载传感器41得到的车辆行进方向的检测荷载Fx。安装于车轮用轴承4上的检测轮胎和路面之间的作用荷载的荷载传感器41的车辆行进方向的检测荷载Fx为与电动机转矩相对应的值。由此，即使在于前后或左右的车轮2、3之间比较荷载传感器41的车轮行进方向的检测荷载Fx，仍可检测电动机6的异常。
[0063]报告机构47在通过电动机异常检测机构37而检测到异常的场合，或在通过单侧异常时应对控制机构38而进行对电动机异常的处理的场合，或在该两者的场合，将构成该异常检测、异常对应的处理的报告的信号发送给ECU21。ECU21设置有接收该报告机构47的报告，进行相应的控制的机构；在控制台的显示机构27中进行让驾驶者知晓的显示的机构(将这两个机构集中而作为ECU内对应控制部49而示于图2中)。
[0064]比如，在单侧异常时应对控制机构38进行与电动机异常相对应的控制的场合，报告机构47将与该异常相对应的控制内容报告给ECU21的场合，ECU21接收该报告，按照进行车辆整体的协调控制的方式，进行恰当的既定控制，并且在控制台的显示机构27中，进行让驾驶员知晓电动机6发生异常、进行了相对应的控制为主旨的显示。异常发生的显示也可按照对通过电动机异常检测机构37而检测到异常的信号作出响应的方式进行。
[0065]按照该电动汽车，在像这样，一侧的电动机6发生异常的场合，由于按照与检测到异常的电动机6的运转状态相同的运转状态相接近的方式对另一个车轮2、3的电动机6进行控制，故可减轻电动机异常造成的左右的车轮2、3的旋转不均衡等，可保持车辆的行驶姿态的稳定。
[0066]在本实施方式中，由于电动机6采用内轮电动机驱动装置8，故在紧凑化方面优良，由于形成车轮2、3各自的驱动，故产生左右轮的仅仅一侧的电动机异常的问题。像上述那样，可有效地消除该问题。由于内轮电动机驱动装置8中的减速器7为摆线减速器，故以平滑的运转获得高减速比。但是，在经由具有高减速比的减速器7将转矩传递给车轮2、3的场合，因电动机异常的原因而造成的转矩被放大，传递给车轮2、3。由此，使本实施方式的左右的驱动一致的控制变得更加有效。
[0067]由于电动机异常检测机构37和单侧异常时应对控制机构38设置于变频装置22中，故可减轻因高功能化导致的变得复杂化的ECU21的负担，另外容易将ECU21的设计和变频装置22的设计分离。比如，技术人员可设定内轮电动机驱动装置的电动机6和变频装置22，进行制造销售，可独自地进行开发。
[0068]另外，单侧异常时应对控制机构38也可像图5所示的第2实施方式那样设置于ECU21中。由于单侧异常时应对控制机构38的控制对于通过设置有该单侧异常时应对控制机构38的变频装置22而控制的电动机6以外的电动机6造成影响，故与设置于变频装置22中相比较，设置于ECU21中的场合还具有使控制系统简化的情况。此外，电动机异常检测机构37和单侧异常时应对控制机构38还可同时设置于ECU21中。
[0069]下面结合图6?图8给出上述内轮电动机驱动装置8的具体例子。在内轮电动机驱动装置8中，减速器7夹设于车轮用轴承4和电动机6之间，将通过车轮用轴承4支承的驱动轮2的轮毂和电动机6的旋转输出轴74连接于同轴心上。该减速器7为摆线减速器，其为下述的结构，在同轴地连接于电动机6的旋转输出轴74上的旋转输入轴82上形成偏心部82a、82b，分别在偏心部82a、82b上，经由轴承85安装曲线板84a、84b，将曲线板84a、84b的偏心运动以旋转运动，传递给车轮用轴承4。另外，在本说明书中，将在安装于车辆上的状态，靠近车辆的车宽方向的外侧的一侧称为外侧，将靠近车辆的中间处的一侧称为内侧。
[0070]车轮用轴承4由外方部件51、内方部件52和多排滚动体55构成，在外方部件51的内周上形成多排的滚动面53，在内方部件52的外周上形成与该滚动面53面对的滚动面54，该多排滚动体55夹设于该外方部件51和内方部件52的滚动面53、54之间。内方部件52兼作安装驱动轮的轮毂。该车轮用轴承4为多排的角接触球轴承型，滚动体55由滚珠形成，在每排通过球笼56保持。上述滚动面53、54的截面呈圆弧状，各滚动面53、54按照滚珠接触角在背面对准的方式形成。外方部件51和内方部件52之间的轴承空间的外侧端通过一对密封件57密封。
[0071]外方部件51为静止侧轨道圈，具有法兰51a，该法兰51a安装于减速器7的外侧的外壳83b上，是整体为一体的部件。在法兰51a上的周向的多个部位开设有螺栓插孔64。另外，在外壳83b中的与螺栓插孔64相对应的位置，开设有于内周车有螺纹的螺栓螺接孔94。穿过螺栓插孔64的安装螺栓65螺接于螺栓螺接孔94中，由此将外方部件51安装于外壳83b上。
[0072]内方部件52为旋转侧轨道圈，由外侧件59和内侧件60构成，该外侧件59具有车辆安装用的轮毂法兰59a，该内侧件60的外侧嵌合于该外侧件59的内周，通过敛缝与外侧件59形成一体。在该外侧件59和内侧件60上，形成上述各排的滚动面54。在内侧件60的中心开设有通孔61。在轮毂法兰59a上的周向的多个部位，开设有轮毂螺栓66的压配合孔67。在外侧件59的轮毂法兰59a的根部附近，对驱动轮和制动部件(图中未示出)进行导向的圆筒状的导向部63向外侧突出。在该导向部63的内周，安装将上述通孔61的外侧端封闭的盖68。
[0073]减速器7像上述那样为摆线减速器，像图8那样，由外形呈坡度小的波状的次摆线曲线形成的两个曲线板84a、84b分别经由轴承85，安装于旋转输入轴82的各偏心部82a、82b上。在外周侧对各曲线板84a、84b的偏心运动进行导向的多个外销86分别跨接而设置于外壳83b上，安装于内方部件52的内侧件60上的多个内销88在插入状态而卡合设置于各曲线板84a、84b的内部的多个圆形的通孔89中。旋转输入轴82通过花键而与电动机6的旋转输出轴74连接，成一体地旋转。又，旋转输入轴82通过两个轴承90，使其两端支承于内侧的外壳83a和内方部件52的内侧件60的内径面上。
[0074]如果电动机6的旋转输出轴74旋转，则安装于与其成一体地旋转的旋转输入轴82上的各曲线板84a、84b进行偏心运动。该各曲线板84a、84b的偏心运动通过内销88和通孔89的卡合，以旋转运动而传递给内方部件52。相对旋转输出轴74的旋转，内方部件52的旋转减速。比如，通过I级的摆线减速器可获得1/10以上的减速比。
[0075]上述两个曲线板84a、84b按照偏心运动相互抵消的方式，以180°的相位差而安装于旋转输入轴82的各偏心部82a、82b上，在各偏心部82a、82b的两侧，为了抵消各曲线板84a、84b的偏心运动造成的振动，安装与各偏心部82a、82b的偏心方向相反的方向偏心的平衡块91。
[0076]像图8以放大方式所示的那样，在上述各外销86和内销88上安装有轴承92、93，该轴承92、93的外圈92a、93a分别与各曲线板84a、84b的外周和各通孔89的内周滚动接触。于是，可降低外销86和各曲线板84a、84b的外周的接触阻力以及内销88和各通孔89的内周的接触阻力，将各曲线板84a、84b的偏心运动顺利地以旋转运动传递给内方部件52。
[0077]在图6中，电动机6为径向间隙型的IPM电动机，在该电动机中的电动机定子73和电动机转子75之间设置径向间隙,该电动机定子73固定于圆筒状的电动机外壳72上，该电动机转子75安装于旋转输出轴74上。旋转输出轴74通过悬臂方式，借助两个轴承76而支承于减速器7的内侧的外壳83a的筒部上。
[0078]电动机定子73由通过软质磁性体形成的定子铁芯部77和线圈78构成。定子铁芯部77的外周面嵌合于电动机外壳72的内周面,保持于电动机外壳72。电动机转子75由转子铁芯部79和多个永久磁铁80构成，该转子铁芯部79按照与电动机定子73同心的方式，夕卜嵌于旋转输出轴74上,该多个永久磁铁80内置于该电动机铁芯部79中。
[0079]在电动机6中设置角度传感器36，该角度传感器36检测电动机定子73和电动机转子75之间的相对旋转角度。角度传感器36包括角度传感器主体70，该角度传感器主体70检测并输出表示电动机定子73和电动机转子75之间的相对旋转角度的信号；角度运算电路71，该角度运算电路71根据该角度传感器主体70所输出的信号，对角度进行运算。角度传感器主体70由被检测部70a和检测部70b构成，该被检测部70a设置于旋转输出轴74的外周面上，该检测部70b设置于电动机外壳72上，按照比如在径向面对的方式接近设置于上述被检测部70a。被检测部70a和检测部70b也可在轴向面对而接近地设置。在这里，各角度传感器36采用磁性编码器或旋转变压器。电动机6的旋转控制通过上述电动机控制部29(图1、图2)而进行。在该电动机6中，为了使其效率最大化，根据角度传感器36所检测的电动机定子73和电动机转子75之间的相对旋转角度，通过电动机控制部29的电动机驱动控制部33，对流向电动机定子73的线圈78的交流电流的各波的各相的外加时刻进行控制。
[0080]另外，内轮电动机驱动装置8的电动机电流的布线、各种传感器系统的布线、指令系统的布线通过设置于电动机外壳72等的连接器99集中实施。
[0081]图2所示的上述荷载传感器24由比如图9所示的多个传感单元120与信号处理单元130构成，该信号处理单元130对这些传感单元120的输出信号进行处理。传感单元120设置于车轮用轴承4中的作为静止侧轨道圈的外方部件51的外径面的四个部位。图8表示从外侧观察外方部件I的主视图。在这里，这些传感单元120设置于相对轮胎触地面的上下位置和左右位置的外方部件51中的外径面的顶面部、底面部、右面部以及左面部上。信号处理单元130既可设置于外方部件51上，也可设置于变频装置22的电动机控制部29上。
[0082]信号处理单元130对上述四个部位的传感单元120的输出进行比较，按照已确定的运算式，对作用于车轮用轴承4上的各荷载，具体来说在车轮2的路面和轮胎之间构成作用荷载的垂直方向荷载Fz ;构成驱动力、制动力的车辆行进方向荷载Fx ;以及轴向荷载Fy进行运算，将其输出。由于设置四个上述的传感单元120，各传感单元120按照圆周方向90度的相位差，均等设置于位于轮胎触地面的上下位置和左右位置的外方部件51的外径面的顶面部、底面部、右面部以及左面部上，故可以良好的精度推算出作用于车轮用轴承4上的垂直方向荷载Fz、车辆行进方向荷载Fx、轴向荷载Fy。垂直方向荷载Fz通过对上下两个传感单元120的输出进行比较而获得，车辆行进方向荷载Fx通过对前后两个传感单元120的输出进行比较而获得。轴向荷载Fy通过对四个传感单元120的输出进行比较而获得。信号处理单元130的上述各荷载Fx、Fy, Fz的运算根据试验、模拟而求出的值预先设定运算式、参数，以良好的精度进行。
[0083]另外，更具体地说，在上述运算中进行各种的补偿，省略对于补偿的说明。
[0084]上述各传感单元120按照比如图10和11的放大俯视图和放大剖视图所示的那样，由形变发生部件121与形变传感器122构成，形变传感器122安装于形变发生部件121上，检测形变发生部件121的形变。形变发生部件121由钢材等可弹性形变的金属制的厚度为3mm以下的薄板件构成，平面大致形状为在全长的范围内呈均匀的宽度的带状，在中间的两侧边部具有缺口部121b。另外，形变发生部件121在两端部具有两个接触固定部121a，该两个接触固定部121a经由间隔件123，接触固定于外圈I的外径面上。形变传感器122贴于相对形变发生部件121的各方向的荷载，形变变大的部位。在这里，该部位选择在形变发生部件121的外面侧，由2侧边部的缺口部121b夹持的中间部位，形变传感器122检测缺口部121b的周边的周向的形变。
[0085]上述传感单元120按照下述方式设置，该方式为:该形变发生部件121的两个接触固定部121a在外圈I的轴向上到达相同尺寸的位置，并且两个接触固定部121a按照在圆周方向相互离开的位置的方式设置，这些接触固定部121a分别经由间隔件123，由螺栓124固定于外圈I的外径面上。上述各螺栓124分别从开设于接触固定部121a中的在径向贯通的螺栓插孔125，穿过间隔件123的螺栓插孔126，与开设于外方部件51的外周部上的螺纹孔127螺合。
[0086]通过像这样，经由间隔件123，将接触固定部121a固定于外方部件51的外径面上，由此，薄板状的形变发生部件121中的具有缺口部121b的中间部位处于与外圈I的外径面相离开的状态，缺口部121b周边的形变容易。设置有接触固定部121a的轴向位置在这里，选择位于外方部件51的外侧排的滚动面53的周边的轴向位置。在这里所述的外侧排的滚动面53的周边指从内侧排和外侧排的滚动面53的中间位置，到外侧排的滚动面53的形成部的范围。在外方部件51的外径面中的接触固定有上述间隔件123的部位，形成平坦部Ib0
[0087]形变传感器122可采用各种类型。比如，可通过金属箔应变仪构成形变传感器122。在该场合，通常，进行相对形变发生部件121的以粘接的方式的固定。另外，可通过厚膜电阻，在形变发生部件121上形成形变传感器122。
[0088]图12表示图1、图2的旋转传感器24的一个例子。该旋转传感器24由磁性编码器24a与磁性传感器24b构成，该磁性编码器24a设置于车轮用轴承4中的内方部件52的外周，该磁性传感器24b面对该磁性编码器24a而设置于外方部件51上。磁性编码器24a为环状的部件，在该环状的部件中，沿圆周方向，交替地对磁极N、S磁化。在该例子中，磁性传感器24设置于2排的滚动体55、55之间，但是，也可设置于车轮用轴承4的端部。
[0089]另外，在上述实施方式中，像图1、图2所示的那样，E⑶21和变频装置22分开地设置，但是E⑶21和变频装置22也可由同一个计算机而构成。另外，上述实施方式以四个车轮均为电动机驱动的电动汽车进行了说明，但是，本发明也可用于比如，前后任意两个车轮为从动轮的四个车轮的电动汽车。
[0090]如上所述，参照附图，对优选的实施形式进行了说明，但是，如果是本领域的技术人员，在阅读本申请说明书后，会在显然的范围内容易地想到各种变更和修改方式。于是，对于这样的变更和修改方式，应被解释为根据权利要求书而确定的发明的范围内。
[0091]标号的说明:
[0092]标号I表不车身；
[0093]标号2、3表不车轮；
[0094]标号4表不车轮用轴承；
[0095]标号6表不电动机；
[0096]标号7表不减速器；
[0097]标号8表示内轮电动机驱动装置；
[0098]标号9、10表不机械式的制动器；
[0099]标号20表示电动机控制装置；
[0100]标号21表不ECU ；
[0101]标号22表不变频装直；
[0102]标号24表不旋转传感器；
[0103]标号28表示电源电路部；
[0104]标号29表示电动机控制部；
[0105]标号30表示内轮电动机单元；[0106]标号31表不变频器；
[0107]标号32表示PWM驱动器；
[0108]标号33表示电动机驱动控制部；
[0109]标号34表示电动机误运转检查和控制机构；
[0110]标号35表不电流传感器；
[0111]标号36表不角度传感器；
[0112]标号37表不电动机异常检测机构；
[0113]标号38表不单侧异常时应对控制机构；
[0114]标号47表不异常报告机构。
【权利要求】
1.一种电动汽车,该电动汽车包括:多个电动机，该多个电动机分别驱动车辆的左右的车轮；电动机控制装置，该电动机控制装置对这些电动机进行控制，其特征在于， 该电动汽车设置有:电动机异常检测机构，该电动机异常检测机构检测上述各电动机的异常；单侧异常时应对控制机构，其中，通过该电动机异常检测机构，在位于车辆的前后方向位置的同侧的左右中的任意一个车轮的电动机被检测到存在电动机停止以外的异常的场合，该单侧异常时应对控制机构按照与检测到异常的电动机的运转状态相同的运转状态相接近的方式，对位于前后方向位置的同侧的另一个车轮的电动机进行控制。
2.根据权利要求1所述的电动汽车，其中，上述单侧异常时应对控制机构在通过上述电动机异常检测机构而检测到的异常为在电动机中发生制动力的异常的场合，可进行下述控制中的任意一种以上，该控制包括:强制地减小位于前后方向位置的同侧的另一个电动机的转矩；以再生制动器的方式发挥作用；对通过上述另一个电动机而驱动的车轮的制动器进行制动。
3.根据权利要求1所述的电动汽车，上述电动机异常检测机构可将下述任意一个参数分别与作为检测对象的电动机中的电动机电流、电动机转数、输入电动机驱动用变频装置的转矩指令值以及荷载检测值进行比较，由此进行异常的检测，其中，该任意一个参数分别从下述中选出:驱动车轮的电动机的电动机电流，该车轮为与作为检测对象的电动机而驱动的车轮的前后和左右中的任意一个邻接的车轮；电动机转数；输入电动机驱动用的变频装置的转矩指令值以及安装于车轮用轴承上的检测轮胎和路面之间的作用荷载的荷载传感器的荷载检测值。
4.根据权利要求1所述的电动汽车，其中，上述电动机异常检测机构在下述场合判定为异常，该场合为:已检测的电动机电流相当于输入至电动机驱动用的变频装置的转矩指令值的电动机电流值的设定倍数以上。
5.根据权利要求1所述的电动汽车，其中，在电动机电流值与相当于输入至电动机驱动用的变频装置的转矩指令值的电动机电流值基本一致的场合，在作为异常检测对象的电动机的转数到达与该电动机而.驱动的车轮的前后或左右处邻接的车轮的电动机的转数的设定倍数以上的情况下，上述电动机异常检测机构判定为异常。
6.根据权利要求1所述的电动汽车，其中，在电动机电流值与相当于发送至电动机驱动用的变频装置的转矩指令值的电动机电流值基本一致的场合，在与作为异常检测对象的电动机连接的车轮用轴承上安装且用于检测轮胎和路面之间的作用荷载的荷载传感器得到的车轮行进方向的检测荷载Fx相对下述检测荷载Fx为设定倍数时，电动机异常检测机构判断为异常，该检测荷载Fx为与作为异常检测对象的电动机而驱动的车轮的前后或左右邻接的车轮的车轮用轴承上安装且用于检测轮胎和路面之间的作用荷载的荷载传感器得到的车辆行进方向的检测荷载Fx。
7.根据权利要求1所述的电动汽车，其中，包括:ECU，该ECU为对车辆整体进行控制的电子控制单元；变频装置，该变频装置具有电源电路部和电动机控制部，该电源电路部具有将直流电转换为交流电的变频器，该电动机控制部按照从上述ECU提供的转矩指令，对上述电源电路部进行控制，其特征在于， 上述变频装置针对每个电动机而设置，通过该ECU和变频装置构成上述电动机控制装置，在上述变频装置中的上述电动机控制部中，设置有上述电动机异常检测机构和单侧异常时应对控制机构。
8.根据权利要求7所述的电动汽车，其中，在每个变频装置中，设置有上述电动机异常检测机构和上述单侧异常时应对控制机构。
9.根据权利要求1所述的电动汽车，其中，包括:ECU，该ECU为对车辆整体进行控制的电子控制单元；变频装置，该变频装置具有电源电路部和电动机控制部，该电源电路部具有将直流电转换为交流电的变频器，该电动机控制部按照从上述ECU提供的转矩指令，对上述电源电路部进行控制，其特征在于， 上述变频装置针对每个电动机而设置，通过该ECU和变频装置构成上述电动机控制装置，在上述变频装置中的上述电动机控制部中，设置有上述电动机异常检测机构，在上述ECU中设置有上述单侧异常时应对控制机构。
10.根据权利要求1所述的电动汽车，其中，上述电动机构成内轮电动机驱动装置，该内轮电动机驱动装置具有车轮用轴承与夹设于该车轮用轴承和电动机之间的减速器。
11.根据 权利要求10所述的电动汽车，其中，上述减速器为摆线减速器。
【文档编号】B60K17/356GK103442930SQ201280012030
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2012年3月5日 优先权日:2011年3月7日
【发明者】尾崎孝美 申请人:Ntn株式会社