电动机的控制装置制造方法
【专利摘要】在电动机(6)的电动机线圈上设置对该电动机线圈的温度(Tc)进行检测的温度传感器(Sa)。设置电动机电流限制机构(95)，其中，对于由温度传感器(Sa)所检测出的温度(Tc)设定多个阈值，在每个由各阈值区分的温度范围设定相互不同的电流限制条件，根据检测出的温度(Tc)所在的温度范围的电流限制条件而限制电动机(6)的电流值。由此，在不妨碍车辆的驾驶的状态下管理电动机的温度。
【专利说明】电动机的控制装置
[0001]关联申请
[0002]本申请要求在2011年11月24日申请的日本特愿2011-255710的优先权，通过参照其整体，将其作为构成本申请的一部分的内容而进行引用。
【技术领域】
[0003]本发明涉及电动机的控制装置，特别涉及驱动电动汽车中的车轮的电动机的控制装置，该电动汽车为电池驱动、燃料电池驱动、引擎并用的混合动力车等。
【背景技术】
[0004]在电动汽车中，驱动车辆的电动机的性能降低、故障对于行驶性、安全性会造成较大影响。特别是，在电池驱动的电动汽车驱动装置中，为了在限定的电池容量下提高续航距离，因而采用IPM型电动机(埋入磁铁型同步电动机)，该IPM型电动机使用了具有高效性能的钕系磁铁。另外，以往提出了下述方案，在内轮电动机驱动装置中，为了确保可靠性，通过测定车轮用轴承、减速器以及电动机等的温度从而对过载进行监视，根据温度测定值而限制电动机的驱动电流、降低电动机转速(例如专利文献I)。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2008-168790号公报
【发明内容】
[0008]发明想要解决的课题
[0009]关于电动汽车，例如车辆的行驶条件不间断地发生变化，电动机转速以及在电动机线圈流动的电流也大幅变化。特别是，在内轮型的电动汽车中，由于在悬挂的弹簧的下侦牝即在弹簧下配设电动机，因而对于电动机而言处于不间断振动状态等的严酷的环境下。在这样的恶劣的环境下，在坡道等中连续地在高扭矩产生状态驾驶的情况下，电动机温度升高，使电动机线圈的绝缘性能劣化的可能性也高。
[0010]为了减低电动机温度，可考虑通过水冷却将电动机进行冷却。然而，如前述那样由于电动机配设在弹簧下，因而存在有不仅不易设置冷却用的多条管路，而且整体结构复杂化、制造成本变高等问题。由此，优选尽可能地通过空气冷却将电动机冷却。总之，为了防止电动机线圈的绝缘性能的劣化，因而对电动机进行温度管理，对于车辆的安全行驶驾驶而言是重要的。如上述那样，在内轮电动机驱动装置中，测定电动机温度从而对过载进行监视，对电动机的驱动电流进行驱动限制的情况下，存在有急剧地妨碍车辆的驾驶的危险。
[0011]本发明的目的在于提供一种电动机的控制装置，其不会急剧地妨碍车辆的驾驶，对电动机进行温度管理，可迅速地进行恰当的应对。以下，关于该
【发明内容】
，使用表示实施方式的附图中的符号进行说明。
[0012]用于解决问题的方案[0013]本发明的电动机的控制装置是对具有驱动车轮2的电动机6的电动汽车的前述电动机6进行控制的控制装置，该电动机的控制装置具有:温度传感器Sa，该温度传感器设置于前述电动机6的电动机线圈78，检测该电动机线圈78的温度Tc ;电动机电流限制机构95，该电动机电流限制机构对于由前述温度传感器Sa所检测出的温度Tc设定多个阈值，在每个由各阈值所区分的温度范围设定相互不同的电流限制条件，根据所检测出的温度Tc所在的前述温度范围的前述电流限制条件而限制电动机6的电流值。又，本发明中的“电动汽车”也包括并用发动机的混合动力车。
[0014]根据此构成，温度传感器Sa不间断地检测电动机6的电动机线圈78的温度Tc。例如，在坡道等中连续地在高扭矩产生状态下驾驶电动汽车的情况下，电动机线圈78的温度Tc升高。在利用温度传感器Sa对电动机线圈78进行的温度检测中，由于响应性差，因而对于温度Tc而设定多个阈值，对于每个由各阈值区分的温度范围，设定相互不同的电流限制条件。即，在检测的温度Tc为较低温时，缓和电流限制条件，检测出的温度Tc温度越高，则越强地管制电流限制条件。电动机电流限制机构95根据检测出的温度Tc所在的前述温度范围的前述电流限制条件而限制电动机6的电流值。按照这种方式，通过限制电动机6的电流值，从而可细致地对电动机6进行温度管理，可防止电动机线圈78的绝缘性能的劣化。由此，可避免急剧地妨碍车辆的驾驶。
[0015]前述电动机电流限制机构95，也可在将温度Tc由时间t进行微分而得到的电动机线圈温度的时间变化dTc/dt为正时，根据区分出的各温度范围，变更电动机线圈温度的时间变化dTc/dt的允许上限。根据这样地区分得到的各温度范围，通过变更电动机线圈温度的时间变化dTc/dt的允许上限，从而可细致地对电动机6进行温度管理。例如，在检测的温度Tc为较低温时，即使温度Tc变化迅速，电动机线圈78的绝缘性能也不立即劣化，因此缓和dTc/dt的允许上限。相反地，检测出的温度Tc越为高温，则即使温度Tc变化的程度为平缓，也越容易引发电动机线圈78的绝缘性能的劣化。因此，根据区分出的各温度范围，变更电动机线圈温度的时间变化dTc/dt的允许上限，将电动机6进行温度管理，从而可防止电动机线圈78的绝缘性能的劣化。
[0016]前述电动机电流限制机构95也可在每个所检测出的温度Tc所在的各温度范围，按照从低温侧向高温侧而变小的方式设定通过将温度Tc由时间t进行微分而得到的电动机线圈温度的时间变化dTc/dt的允许上限。通过这样地设定电动机线圈温度的时间变化dTc/dt,从而可容易地且精度良好地对电动机6进行温度管理。即，在电动机线圈温度Tc低时，电动机线圈78的绝缘性能不易立即劣化，因而即使在温度检测的响应性差的情况下也可允许温度Tc迅速地升高。在电动机线圈温度Tc高时，容易引起电动机线圈78的绝缘性能的劣化，因而按照温度Tc不急剧地升高的方式较强地管制。也可将由各阈值区分的温度范围更细致地区分，将dTc/dt的允许上限向高温侧而直线性地减少。在此情况下，可更细致地对电动机6进行温度管理。
[0017]前述电动机电流限制机构95也可按照通过控制电动机6的电流值从而限制前述dTc/dt的方式制成。在处于某一电动机线圈温度Tc时，如果电动机电流限制机构95进行减低电动机6的电流值的控制，则电动机线圈温度的时间变化dTc/dt显示出稳定或者降低的倾向。认识了这样的dTc/dt的倾向时，S卩，电动机线圈温度的时间变化dTc/dt变为O以下时，则无需等待实际的温度Tc降低即可解除减低电动机电流的控制，由此防止电动机6的急剧的驱动限制。通过电动机电流限制机构95的控制解除，即使电动机线圈温度Tc开始升高，在那时，如果检测出的温度Tc为该温度Tc所在的温度范围中的阈值以上，且dTc/dt超过检测出的前述温度Tc所在的温度范围的上限值，则再次进行减低电动机6的电流值的控制。因此，在电动机线圈温度的时间变化dTc/dt变为O以下时，即使解除减低电动机电流的控制也可确实地防止过载。
[0018]前述电动机电流限制机构95也可设置异常报告机构41，前述电动机电流限制机构95具有判定部39，该判定部对由温度传感器Sa检测出的温度Tc是否超过各阈值进行判定，在判定部判定检测出的温度Tc超过了多个阈值之中规定的阈值时，异常报告机构41向作为对车辆整体进行控制的电气控制单元的ECU21中输出电动机6的异常报告。在此情况下，通过向E⑶21输出电动机6的异常报告，从而可通过E⑶21而进行车辆整体的恰当地控制。根据情况，也可以在ECU21内具有电动机电流限制机构95。
[0019]前述电动机6也可以是将前述电动汽车的车轮2各自驱动的电动机6。也可以构成内轮电动机驱动装置8,其中,在车轮2内配置前述电动机6的一部分或者整体。
[0020]前述内轮电动机驱动装置8也可以包含前述电动机6、车轮用轴承4以及减速器
7。在内轮电动机驱动装置8的情况下，作为谋求该装置的紧凑化的结果，作为其组成部件的车轮用轴承4、减速器7以及电动机6，由于伴随着材料使用量的削减、电动机6的高速旋转化，故确保它们的可靠性成为重要的课题。特别是，由于检测电动机线圈78的温度，根据检测出的温度Tc所在的温度范围的电流限制条件而限制电动机6的电流值，由此可细致地对电动机6进行温度管理，可防止电动机线圈78的绝缘性能的劣化。
[0021]具备将前述电动机6的旋转进行减速的减速器7，该减速器7也可以为具有4以上的高减速比的摆线减速器。将减速器7设为摆线减速器并且将减速比提高为例如4以上的情况下，可谋求电动机6的小型化，可谋求装置的紧凑化。提高了减速比的情况下，电动机6可使用高速旋转的电动机。
[0022]权利要求书及/或说明书及/或附图中公开的至少两个构成的任何组合都包含于本发明中。特别是，权利要求书中的各权利要求的两个以上的任何组合都包含于本发明中。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]根据将添付的附图作为参考的以下的优选实施方式的说明，可更清楚地理解本发明。但是，实施方式以及附图仅仅用于图示及说明，不应当用于确定本发明的范围。本发明的范围根据添付的权利要求书而确定。在所附附图中，多个附图中的相同的符号表示相同或者相当的部分。
[0024]图1表示本发明的第I实施方式的电动汽车由俯视图表示的概念构成的方框图。
[0025]图2表示该电动汽车的驱动电动机的控制装置等的概念结构的方框图。
[0026]图3表示该电动汽车的控制系的方框图。
[0027]图4A表示电动机线圈温度与dTc/dt的上限值的关系的图。
[0028]图4B表示在更细致地区分由各阈值区分的温度范围的情况下的电动机线圈温度与dTc/dt的上限值的关系的图。
[0029]图5A表不该电动汽车的电动机的电动机线圈的温度与时间的关系的一个例子的图。[0030]图5B表不该电动汽车的电动机的电动机线圈的温度与时间的关系的其它例子的图。
[0031]图6表示该电动汽车中的内轮电动机驱动装置的断面主视图。
[0032]图7表示图6的VI1-VII线剖面的电动机部分的剖视图。
[0033]图8表示图6的VII1-VIII线剖面的减速器部分的剖视图。
[0034]图9表示图8的部分放大剖视图。
[0035]图10表示本发明的第2实施方式的电动汽车的ECU等的概念构成的方框图。【具体实施方式】
[0036]与图1至图9 一同说明本发明的第I实施方式。该实施方式的电动机的控制装置搭载于电动汽车。该电动汽车是四轮汽车，其中，作为车体I的左右后轮的车轮2为驱动轮，作为左右前轮的车轮3作为从动轮的操舵轮。成为驱动轮以及从动轮的车轮2、3的任一个都具有轮胎，分别通过车轮用轴承4、5而支承于车体I。车轮用轴承4、5在图1中带有轮毂轴承的略称“H/B”。成为驱动轮的左右车轮2、2分别通过独立的行驶用的电动机6、6而驱动。电动机6的旋转通过减速器7以及车轮用轴承4而传输到车轮2。这些电动机6、减速器7以及车轮用轴承4相互地构成了作为一个装配部件的内轮电动机驱动装置8，内轮电动机驱动装置8的一部分或者整体配置于车轮2内。内轮电动机驱动装置8也称为内轮电动机单元。电动机6也可以不经由减速器7而直接地旋转驱动车轮2。各车轮2、3中设置有电动式的刹车9、10。
[0037]作为左右前轮的操舵轮的车轮3、3可通过转向机构11而转舵，通过操舵机构12而操舵。转向机构11是通过将转向系杆Ila进行左右移动从而将保持了车轮用轴承5的左右的转向节臂Ilb的角度进行改变的机构，根据操舵机构12的指令而驱动EPS (电动助力转向)电动机13，通过旋转与直线运动转换机构(未图示)而左右移动。操舵角由操舵角传感器15检测，该传感器的输出被输出到ECU21，该信息使用于左右轮的加速和减速指令等。
[0038]对控制系进行说明。如图1所示那样，控制装置Ul具有E⑶21，该E⑶21作为对汽车整体进行控制的电气控制单元；变频装置22，该变频装置22按照该ECU21的指令而对行驶用的电动机6进行控制。前述ECU21、变频装置22、以及刹车控制器23搭载于车体I。ECU21由电子计算机和在其中运行的程序以及各种电子电路等构成。
[0039]将ECU21按功能分类时，大致分为驱动控制部21a和一般控制部21b。关于驱动控制部21a，根据加速操作部16所输出的加速指令、刹车操作部17所输出的减速指令、操舵角传感器15所输出的旋转指令生成施加于左右轮的行驶用电动机6、6的加速和减速指令，向变频装置22输出。关于驱动控制部21a，在上述之外还可具有如下功能:通过使用由设置于各车轮2、3的车轮用轴承4、5的旋转传感器24获得的轮胎转速的信息、车载的各传感器的信息，从而对输出的加速和减速指令进行修正。加速操作部16由加速踏板以及检测其踏入量而输出前述加速指令的传感器16a形成。刹车操作部17由刹车踏板以及检测其踏入量而输出前述减速指令的传感器17a形成。
[0040]ECU21的一般控制部21b具有:将前述刹车操作部17所输出的减速指令向刹车控制器23输出的功能、对各种辅机系统25进行控制的功能、将源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进行显示的功能等。前述辅机系统25例如是空调、灯、车窗刮水器、GPS、气囊等，此处代表性地以一个方框的形式表示。
[0041] 刹车控制器23是按照从E⑶21输出的减速指令向各车轮2、3的刹车9、10施加制动指令的机构。在从ECU21输出的制动指令中，除了具有根据刹车操作部17所输出的减速指令而生成的指令之外，还具有利用用于提高ECU21所具有的安全性的机构而生成的指令。刹车控制器23还具备防抱死刹车系统。刹车控制器23由电子电路、微型计算机等构成。
[0042]变频装置22由相对于各电动机6而设置的电源电路部28、以及对该电源电路部28进行控制的电动机控制部29构成。电动机控制部29可以相对于各电源电路部28而共通地设置，也可分别地设置，但是即使在共通地设置的情况下，也可例如按照电动机扭矩相互不同的方式独立地控制各电源电路部28。电动机控制部29具有将该电动机控制部29所具有的内轮电动机8相关的各检测值、控制值等各信息(称为“I丽系统信息”)输出到ECU的功能。
[0043]图2表示该电动汽车的驱动电动机的控制装置等的概念结构的方框图。电源电路部28由变频器31和PWM驱动器32构成，该变频器31将电池19的直流电力转换为用于驱动电动机6的三相的交流电力，该PWM驱动器32对该变频器31进行控制。电动机6由三相的同步电动机等形成。变频器31由多个半导体开关元件(未图示)构成，PWM驱动器32将所输入的电流指令进行脉冲宽度调制，向前述各半导体开关元件施加开关指令。
[0044]电动机控制部29由电子计算机、在其中运行的程序以及电子电路构成，作为成为其基础的控制部，具有电动机驱动控制部33。电动机驱动控制部33按照作为上位控制机构的ECU所产生的扭矩指令等而得到的加速和减速指令，转换为电流指令，向电源电路部28的P丽驱动器32施加电流指令机构。关于电动机驱动控制部33，由电流检测机构35获得从变频器31流动在电动机6的电动机电流值，从而进行电流反馈控制。另外，关于电动机驱动控制部33，由角度传感器36获得电动机6的转子的旋转角，从而进行矢量控制。
[0045]该实施方式中，在上述结构的电动机控制部29中，设置有下面的电动机电流限制机构95以及异常报告机构41，在E⑶21中设置有异常显示机构42。另外，在电动机6的电动机线圈78(图6)中，设置有检测该电动机线圈78的温度Tc的温度传感器Sa。
[0046]如图2所示那样，电动机电流限制机构95是将电动机6的电流值进行限制的机构，具有后述的判定部39、电流控制部40。如图4A所示的那样，相对于由温度传感器Sa所检测出的温度Tc而设定多个阈值(此例子中Tl、T2, T3、T4)，对于由各阈值T1~T4区分的温度范围Arl~Ar4中的每个，设定了相互不同的电流限制条件。电动机电流限制机构95的电流控制部40，根据检测出的温度Tc所在的前述温度范围Arl~Ar4的前述电流限制条件，限制电动机6的电流值。关于该例子的前述电流限制条件，在将温度Tc由时间t进行微分而得到的电动机线圈温度的时间变化dTc/dt方面设置上限值(允许上限)。作为电流限制条件，对于区分的温度范围Arl~Ar4中的每个，设定了 dTc/dt的允许上限。由温度传感器Sa所检测出的检测值由增幅器Ap增幅。电流控制部40对基于电动机线圈温度的随时间变化dTc/dt的电流的限制通过如下进行:根据从前述增幅器Ap输入的值而不间断地监测dTc/dt。
[0047]具体而言，在检测出T1以下的温度Tc的阶段，阈值设定为低温侧的阈值!\。设定了包含该检测出的前述温度Tc的温度范围Arl中的dTc/dt的上限值。在检测出大于T1并且为T2以下的温度Tc的阶段，设定为大于阈值T1并且小于阈值T3的阈值T2。关于包含该检测出的前述温度Tc的温度范围Ar2中的dTc/dt的上限值，小于温度范围Arl的dTc/dt的上限值地进行设定。这样地，关于电动机电流限制机构95，在电动机线圈温度的时间变化dTc/dt为正时，对应于区分的温度范围Arl?Ar4，将dTc/dt的允许上限进行变更。
[0048]在图4A的例子中，电动机电流限制机构95，对于检测出的温度Tc所在的各温度范围Arl?Ar4中的每个，按照从低温侧向高温侧阶段性地变小的方式，将电动机线圈温度的时间变化dTc/dt的上限值进行设定。又，如图4B所示那样，更细致地区分由各阈值所区分的温度范围，也可如由该图的曲线LI表示的那样，将dTc/dt的上限值以凸的二次函数曲线状地向高温侧而减少，也可如由曲线L2表示的那样，将dTc/dt的上限值以凹的二次函数曲线状地减少。另外，也可如由直线L3表示的那样，将dTc/dt的上限值向高温侧而直线状地减少。这些情况下，可将电动机6的温度管理比图4A的情况更加细致地进行。如果像实线的曲线LI那样设定dTc/dt的上限值时，则由于能容易地允许电动机线圈温度Tc快速地升高至高温侧的温度Tc，因而电流控制部40容易进行对驾驶没有妨碍的电流控制。
[0049]作为前述温度传感器Sa使用例如热敏电阻。通过将该热敏电阻接触固定于电动机线圈78，由此可检测电动机线圈78的温度Tc。在该例子中，如图2和图3所示那样，由热敏电阻检测出的检测值由增幅器Ap增幅，该增幅值利用判定部39进行判定。
[0050]判定部39不间断地判定由温度传感器Sa所检测出的温度Tc是否超过各阈值T1?T4，该阈值已经在包含该检测的温度Tc的温度范围中被规定。同时，判定部39也不间断地判定电动机线圈温度的时间变化dTc/dt是否超过了包含检测出的温度Tc的温度范围的上限值。前述各阈值T1?T4，例如通过实验、模拟等，根据在电动机线圈78中发生绝缘性能的劣化的电动机线圈78的温度和时间的关系，而被适当地求出。关于在电动机线圈78中是否生成了绝缘，可通过将相对于施加于电动机6的电动机施加电压的电动机电流值与没有生成绝缘的基准值进行比较从而判断。又，电动机施加电压通过利用设置于电流检测机构35的后段等的图中未示出的电压传感器而获得，电动机电流值通过电流检测机构35而获得。关于所求出的阈值，可以以表格的方式能改写地存储于未图示的存储机构。
[0051]如图2、图3所示那样，由判定部39判定出:检测出的电动机线圈78的温度Tc超过了各阈值，该阈值已经在包含检测出的温度Tc的温度范围中被规定，且，判定为dTc/dt超过了:包含检测出的温度Tc的温度范围的上限值时，电流控制部40按照减低电动机6的电流值的方式，通过电动机驱动控制部33向电源电路部28发出指令。关于电动机电流的减低，相对于目前的电流而言，可以以规定了的比例(例如90%)降低，另外也可降低至规定了的值。由此，电动机线圈温度显示出稳定或者降低的倾向。
[0052]在认识了这样的dTc/dt的倾向时，即，如果电动机线圈温度的时间变化dTc/dt变为O以下时，则无需等待实际的温度Tc降低，即可解除减低电动机电流的控制。由此，防止电动机6的急剧的驱动限制。dTc/dt成为O以下是指，与任意的微小时间的温度Tc的斜率成为O以下是同样定义的。电动机线圈78的温度如果不急剧地下降，将电动机电流减低至:温度以某种程度下降为止时，则有时会因电动机6的急剧的驱动限制而妨碍车辆的驾驶，但是如上述那样通过捕捉温度降低的征兆而解除电流限制，则可避免由电动机6的急剧的驱动限制导致的问题。[0053]通过电动机电流限制机构95的控制解除，即使电动机线圈78的温度Tc开始升高，在那时，如果温度Tc为在其温度范围中规定了的阈值以上的温度并且dTc/dt超过包含检测出的前述温度Tc的温度范围的上限值，则电流控制部40再次进行减低电动机6的电流值的控制。因此，在温度升高速率变为O以下时，即使解除减低电动机电流的控制也可确实地防止过载。具体而言，图5A、图5B分别是表示该电动汽车的电动机6的电动机线圈78的温度Tc与时间t的关系的图。
[0054]在图5A中，电动机线圈78的温度Tc升高，在时刻tl判定部39判定:电动机线圈78的温度Tc超过阈值T1，且dTc/dt超过了上限值。电流控制部40接受该判定结果，为了减低电动机6的电流值，通过电动机驱动控制部33向电源电路部28发出指令。电动机驱动控制部33按照从电流控制部40给予的指令，向电源电路部28的PWM驱动器32施加电流指令。电源电路部28减低供给向电动机6的电流。
[0055]在时刻t2，由于dTc/dt成为“O”(温度Tc为稳定)，因此电流控制部40解除减低电动机6的电流值的控制。在该图5A的例子中，时刻t2以后dTc/dt成为负(温度Tc降低)，因而即使电动机温度Tc是阈值T1以上，也无需等待实际的温度Tc降低，电流控制部40继续进行减低电动机电流的控制的解除。
[0056]在图5B的例子中，在时刻tl，电流控制部40接受判定部39的判定结果，为了减低电动机6的电流值，通过电动机驱动控制部33向电源电路部28发出指令。时刻t2以后，因电动机电流限制机构95的控制解除，使得电动机线圈78的温度Tc再次升高，在时刻t3，判定部39判定:电动机线圈78的温度Tc超过阈值T2,且dTc/dt超过了上限值。电流控制部40接受该判定结果，与前述同样地为了减低电动机6的电流值，通过电动机驱动控制部33向电源电路部28发出指令。在时刻t4，dTc/dt成为“O”(温度Tc为一定)，因而电流控制部40解除减低电动机6的电流值的控制。
[0057]在该图5B的例子中，由于时刻t4以后dTc/dt成为“0”，因而即使温度Tc超过阈值T2，也无需等待实际的温度Tc降低，电流控制部40继续进行减低电动机6的电流值的控制的解除。又，因电动机电流限制机构95的控制解除而使得电动机线圈78的温度Tc再次开始升高的情况下，根据基于下一个阈值T3的判定、以及基于dTc/dt的判定结果，使得电流控制部40进行减低电动机6的电流值的控制。
[0058]在图5A、图5B的任一种情况下，如果在电动机电流限制机构95进行减低电动机6的电流值的控制，则电动机线圈温度Tc的时间变化dTc/dt显示出一定或者降低的倾向。了解了这样的dTc/dt的倾向时，S卩，电动机线圈温度Tc的时间变化dTc/dt变为O以下时，则无需等待实际的温度Tc降低，即可解除减低电动机电流的控制，由此防止电动机6的急剧的驱动限制。
[0059]通过电动机电流限制机构95的控制解除，即使电动机线圈温度Tc开始升高，在那时，如果检测出的温度Tc为包含该温度Tc的温度范围中的阈值以上，且dTc/dt超过包含检测出的前述温度Tc的温度范围的上限值，则再次进行减低电动机6的电流值的控制。因此，在电动机线圈温度Tc的时间变化dTc/dt变为O以下时，即使解除减低电动机电流的控制也可确实地防止过载。
[0060]如图2所示那样，异常报告机构41是下述机构，其在通过判定部39判定为温度Tc超过了多个阈值之中规定了的阈值(例如T2)时，向E⑶21输出异常产生信息。设置于ECU21的异常显示机构42是下述机构，其接受从异常报告机构41输出了的电动机6的异常产生信息，并向驾驶席的显示装置27进行通知异常的显示。显示装置27中的显示是基于文字、记号而进行的显示，例如基于微型计算机而进行的显示。
[0061]一边参照图2 —边对作用效果进行说明。根据此构成，温度传感器Sa不间断地检测电动机线圈78(图6)的温度Tc。例如，在坡道等时连续地在高扭矩产生状态下驾驶电动汽车的情况下，电动机线圈78 (图6)的温度Tc升高。由温度传感器Sa进行的电动机线圈78 (图6)的温度检测，由于响应性差，因而对于温度Tc而设定了多个阈值，在每个由各阈值区分的温度范围设定了相互不同的电流限制条件。即，在检测的温度Tc为较低温时，缓和电流限制条件，即提高dTc/dt的上限值，检测出的温度Tc温度越高，则越管制电流限制条件，即限制dTc/dt的上限值。电动机电流限制机构95根据检测出的温度Tc所在的前述温度范围的前述电流限制条件，限制电动机6的电流值。这样地限制电动机6的电流值，从而可细致地对电动机6进行温度管理，可防止电动机线圈78(图6)的绝缘性能的劣化。由此，可避免急剧地妨碍车辆的驾驶。
[0062]关于电动机电流限制机构95，在将温度Tc由时间t进行微分而得到的电动机线圈温度的时间变化dTc/dt为正时，根据区分出的各温度范围，将电动机线圈温度的时间变化dTc/dt的允许上限进行变更。根据这样地区分出的各温度范围，变更电动机线圈温度的时间变化dTc/dt的允许上限，从而可细致地对电动机6进行温度管理。例如，在检测的温度Tc为较低温时，即使温度Tc变化的较快，电动机线圈78(图6)的绝缘性能也不立即劣化，因此缓和dTc/dt的允许上限。相反地，检测出的温度Tc越为高温，则即使温度Tc变化的较平缓，也引发电动机线圈78 (图6)的绝缘性能的劣化。因此，根据区分出的各温度范围，将电动机线圈温度的时间变化dTc/dt的允许上限进行变更，将电动机6进行温度管理，从而可防止电动机线圈78(图6)的绝缘性能的劣化。另外，对于每个包含检测出的温度Tc的各温度范围，按照从低温侧向高温侧而变小的方式设定dTc/dt的允许上限，从而可容易地对电动机6进行温度管理。
[0063]将电动机电流限制机构95设置于变频装置22的电动机控制部29中，由于可在接近电动机6的部位进行检测温度的判定等，因而在配线方面有利，与设置于E⑶21中的情况下相比可进行迅速的控制，可迅速地避免车辆行驶上的问题。另外，可减轻因高功能化而变得繁杂化的ECU21的负担。
[0064]由于E⑶21是将车辆整体一起进行控制的装置，因而通过变频装置22中的电动机电流限制机构95，在检测出电动机线圈78(图6)的异常时，向ECU21输出电动机6的异常报告，由此可利用E⑶21对车辆整体进行恰当的控制。另外，E⑶21是向变频装置22施加驱动指令的上位控制机构，也可在基于变频装置22的应急性控制之后，通过ECU21也可进行在其之后的对驱动进行更加恰当的控制。
[0065]像图6中表示的一个例子那样，内轮电动机驱动装置8在车轮用轴承4与电动机6之间夹设有减速器7，并将由车轮用轴承4支承的作为驱动轮的车轮2(图2)的轮毂与电动机6(图6)的旋转输出轴74在同轴上连结。减速器7优选减速比为4以上的减速器。该减速器7是摆线减速器，并且具有下述结构:与电动机6的旋转输出轴74同轴地连结的旋转输入轴82上形成偏心部82a、82b，在偏心部82a、82b上分别经由轴承85而安装曲线板84a、84b，将曲线板84a、84b的偏心运动以旋转运动的方式传递给车轮用轴承4。又，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。
[0066]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的外周上形成了与各滚动面53面对的滚动面54，该多排的滚动体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，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密封构件57密封。
[0067]外方部件51为静止侧轨道圈，具有安装于减速器7的车外侧的外壳83b上的法兰51a，为整体是一体的部件。在法兰51a上的周向的多个部位开设有螺栓插通孔64。另外，在外壳83b中的与螺栓插通孔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，由此将外方部件51安装于外壳83b。
[0068]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的压入孔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。
[0069]电动机6为径向间隙型的IPM电动机(即，埋入磁铁型同步电动机)，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。
[0070]图7表示为电动机的剖视图(图6的VI1-VII剖面)。电动机6的转子75由通过软质磁性材料形成的芯部79和永久磁铁80构成，该永久磁铁80内置于该芯部79。在永久磁铁80中，邻接的两个永久磁铁按照其截面呈八字状对合的方式排列于转子芯部79内的同一圆周。永久磁铁80采用钕类磁铁。定子73由通过软质磁性材料形成的芯部77和线圈78构成。芯部77的外周面呈截面为圆形的环状，在其内周面上向内径侧突出的多个齿77a在圆周方向并列形成。线圈78卷绕于定子芯部77的上述各齿77a上。
[0071]如图6所示，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，并将其输出；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，该检测部70b设置于电动机外壳72，例如以在径向面对而接近设置于上述被检测部70a的方式设置。被检测部70a与检测部70b也可以在轴方向上面对地接近配置。角度传感器36也可以为旋转变压器。在该电动机6中，为了使其效率为最大，根据角度传感器36所检测出的电动机定子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，对流动向电动机定子73的电动机线圈78的交流电流的各波的各相的施加时机进行控制。又，关于内轮电动机驱动装置8的电动机电流的配线、各种传感器系统、指令系统的配线，通过设置于电动机壳体72等的连接器99而汇总地进行。
[0072]减速器7为如上述那样的摆线减速器，如图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而安装于旋转输入轴82的各偏心部82a、82b。在外周侧对上述各曲线板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，安装于内方部件52的内侧件60上的多个内销88在插入状态下卡扣于设置在各曲线板84a、84b的内部的多个圆形的通孔89。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，并成一体旋转。另外，旋转输入轴82通过两个轴承90，在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。
[0073]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10以上的减速比。
[0074]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。
[0075]按照图9中放大显示的那样，在前述各外销86和内销88上安装轴承92、93，这些轴承92、93的外轮92a、93a分别转接于各曲线板84a、84b的外周与各贯通孔89的内周。因此，可减低外销86与各曲线板84a、84b的外周的接触阻力、以及内销88与各贯通孔89的内周的接触阻力，可将各曲线板84a、84b的偏心运动顺利地以旋转运动的方式传输于内方部件52。
[0076]在图6中，关于该内轮电动机驱动装置8的车轮用轴承4，在减速器7的外壳83b或者电动机6的壳体72的外周部，通过转向节臂等悬架装置(未图示)而固定于车体。
[0077]在内轮电动机驱动装置8的情况下，作为谋求该装置的紧凑化的结果，作为其组成部件的车轮用轴承4、减速器7以及电动机6由于伴随着材料使用量的削减、电动机6的高速旋转化，故确保它们的可靠性成为重要的课题。特别是，通过检测电动机线圈78的温度，对应于检测出的温度Tc而限制电动机6的电流值，从而可对电动机细致地进行温度管理，可防止电动机线圈78的绝缘性能的劣化。
[0078]将内轮电动机驱动装置8中的减速器7设为摆线减速器并且将减速比提高为例如4以上的情况下，可谋求电动机6的小型化、装置的紧凑化。在提高了减速比的情况下，电动机6可使用高速旋转的电动机。在电动机6为高速旋转状态时，可将电动机6的电动机线圈78的绝缘劣化等异常在早期检知，可迅速地进行恰当的应对。
[0079]减低电动机6的电流时，关于减低电动机电流的规定了的比例，例如可以按照在每个时间段以电动机电流值整体的数％逐渐减低的方式设定，也可按照在每个时间段将减低电动机电流值的比例暂时增加的方式设定。如图10所示那样，也可将电动机电流限制机构95设置于作为对车辆整体进行控制的电气控制单元的ECU21。[0080]如以上所示，一边参照附图一边说明了优选实施方式以及应用方式，但是本领域技术人员通过阅读本件说明书，容易在不言自明的范围内设想各种的变更及修正。因此，这样的变更及修正可解释为属于由权利要求书确定的发明的范围内。
[0081]附图标记说明:
[0082]标号2表不车轮；
[0083]标号4表不车轮用轴承；
[0084]标号6表不电动机；
[0085]标号7表示减速器；
[0086]标号8表示内轮电动机驱动装置；
[0087]标号2I表不ECU ；
[0088]标号39表不判定部；
[0089]标号40表示电流控制部；
[0090]标号41表不异常报告机构；
[0091]标号78表电动机线圈；
[0092]标号95表示电动机电流限制机构；
[0093]标号Sa表不温度传感器；
[0094]标号Ul表示控制装置。
【权利要求】
1.一种电动机的控制装置，其对具有驱动车轮的电动机的电动汽车的上述电动机进行控制，该电动机的控制装置具有: 温度传感器，该温度传感器设置于所述电动机的电动机线圈，检测该电动机线圈的温度Tc ； 电动机电流限制机构，该电动机电流限制机构对于由所述温度传感器所检测出的温度Tc设定多个阈值，在每个由各阈值所区分的温度范围设定相互不同的电流限制条件，根据所检测出的温度Tc所在的所述温度范围的所述电流限制条件而限制电动机的电流值。
2.根据权利要求1所述的电动机的控制装置，其中，所述电动机电流限制机构在将温度Tc由时间t进行微分而得到的电动机线圈温度的时间变化dTc/dt为正时，根据区分出的各温度范围，变更电动机线圈温度的时间变化dTc/dt的允许上限。
3.根据权利要求2所述的电动机的控制装置，其中，所述电动机电流限制机构，在每个所检测出的温度Tc所在的各温度范围，按照从低温侧向高温侧而变小的方式设定通过将温度Tc由时间t进行微分而得到的电动机线圈温度的时间变化dTc/dt的允许上限。
4.根据权利要求2所述的电动机的控制装置，其中，所述电动机电流限制机构通过控制电动机的电流值而限制所述dTc/dt。
5.根据权利要求1所述的电动机的控制装置，其中，设置有异常报告机构，所述电动机电流限制机构设置有判定部，该判定部对由温度传感器检测出的温度Tc是否超过各阈值进行判定，在判定部判定检测出的温度Tc超过了多个阈值之中的规定的阈值时，该异常报告机构向作为对车辆整体进行控制的电气控制单元的ECU中输出电动机的异常报告。
6.根据权利要求1所述的电动机的控制装置，其中，所述电动机是将所述电动汽车的车轮各自驱动的电动机。
7.根据权利要求6所述的电动机的控制装置，其中，所述电动机的一部分或者整体配置于车轮内，构成内轮电动机驱动装置。
8.根据权利要求7所述的电动机的控制装置，其中，所述内轮电动机驱动装置包含所述电动机、车轮用轴承以及减速器。
9.根据权利要求1所述的电动机的控制装置，其具有将所述电动机的旋转进行减速的减速器，该减速器是具有4以上的高减速比的摆线减速器。
【文档编号】H02P6/12GK103947103SQ201280057378
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2012年11月22日 优先权日:2011年11月24日
【发明者】尾崎孝美 申请人:Ntn株式会社