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【発明の名称】 電動機の誤接続検出装置
【発明者】 【氏名】勝田 隆之

【氏名】古平 貴大
【要約】 【課題】車輪を回転させる電動機の電気系統の誤接続を検出することのできる電動機の誤接続検出装置を提供すること。

【解決手段】本発明の電動機の誤接続検出装置は、車輪７，９を回転駆動させる少なくとも二つの電動機１５，１７を有する車輌１に取り付けられ、各電動機１５，１７の電気系統の誤接続を検出するもので、各電動機１５，１７の電気系統の通電状況を検出する通電状況検出手段と、通電状況検出手段により検出された各電動機１５，１７の通電状況を組み合わせて誤接続を判定する誤接続判定手段とを有することを特徴とする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 車輪を回転駆動させる少なくとも二つの電動機を有する車輌に取り付けられ、前記各電動機の電気系統の誤接続を検出する電動機の誤接続検出装置であって、前記各電動機の前記電気系統の通電状況を検出する通電状況検出手段と、前記通電状況検出手段により検出された前記各電動機の通電状況を組み合わせて誤接続を判定する誤接続判定手段とを有することを特徴とする電動機の誤接続検出装置。
【請求項２】 前記電動機により回転駆動される前記車輪が左車輪及び右車輪として前記車輌に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動機の誤接続検出装置。
【請求項３】 前記電動機により駆動される前記車輪が左車輪及び右車輪として前記車輌に取り付けられ、前記左車輪を駆動する前記電動機と前記右車輪を駆動する前記電動機とが、互いの回生交流電圧に位相差が生じるように前記車輌に取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動機の誤接続検出装置。
【請求項４】 前記電気系統が、前記電動機を回転駆動するための交流電力を前記電動機に供給する電源線であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の電動機の誤接続検出装置。
【請求項５】 車輪を回転駆動させる少なくとも二つの電動機を有する車輌に取り付けられ、前記各電動機の電気系統の誤接続を検出する電動機の誤接続検出装置であって、前記各電動機の前記電気系統の通電状況を前記電動機により発生される回生電力を用いて検出する通電状況検出手段と、前記通電状況検出手段により検出された前記各電動機の通電状況に基づいて誤接続を判定する誤接続判定手段とを有することを特徴とする電動機の誤接続検出装置。
【請求項６】 前記電動機により回転駆動される前記車輪が左車輪及び右車輪として前記車輌に取り付けられていることを特徴とする請求項５に記載の電動機の誤接続検出装置。
【請求項７】 前記電動機により駆動される前記車輪が左車輪及び右車輪として前記車輌に取り付けられ、前記左車輪を駆動する前記電動機と前記右車輪を駆動する前記電動機とが、互いの回生交流電圧に位相差が生じるように前記車輌に取り付けられていることを特徴とする請求項５又は６に記載の電動機の誤接続検出装置。
【請求項８】 前記電気系統が、前記電動機を回転駆動するための交流電力を前記電動機に供給する電源線であることを特徴とする請求項５〜７の何れかに記載の電動機の誤接続検出装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車輪を回転駆動させる電動機の電気系統の誤接続を検出する電動機の誤接続検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電動機を有する車輌としては、特開平8-289409号公報に記載のものなどが知られている。特開平8-289409号公報には電気自動車が開示されており、この電気自動車は電動機により車輪を回転駆動するもので、この電動機には電力供給などのための電気系統が接続されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した特開平8２89409号公報には、上述した電気系統の誤配線を検出する機構については何らの開示もされていない。電動機の電気系統が誤接続されていると、電動機が正常に動作しないのは言うまでもない。このため、電動機の電気系統の誤接続を検出する機構を車輌に取り付けておく必要がある。
【０００４】また、電動機を車輌の駆動源に用いる場合に、ガソリンエンジンと併用してエンジンにより前輪（主駆動輪）を回転駆動し、電動機により後輪（副駆動輪）を回転駆動させ、この電動機を着脱可能とすることもできる。このような場合、電動機をオプションとして販売し、電動機の後輪への組み込みをディーラーなどで行うことも考えられ、また、ユーザーがこれを着脱することも可能となる。このため、電動機がディーラーで組み付けられた場合や、ユーザーにより組み付けられた場合であっても、電動機の電気系統に誤接続がないかどうかを検出する装置を車輌に搭載させておくことが望まれる。
【０００５】従って、本発明の目的は、車輪を回転させる電動機の電気系統の誤接続を確実に検出することのできる電動機の誤接続検出装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の第一発明は、車輪を回転駆動させる少なくとも二つの電動機を有する車輌に取り付けられ、各電動機の電気系統の誤接続を検出する電動機の誤接続検出装置であって、各電動機の電気系統の通電状況を検出する通電状況検出手段と、通電状況検出手段により検出された各電動機の通電状況を組み合わせて誤接続を判定する誤接続判定手段とを有することを特徴としている。
【０００７】このため、請求項１に記載の発明によれば、車輌に搭載された二つ以上の電動機の電気系統に関する通電状況を組み合わせて誤接続があるか否かを判断するので、二つの電動機の間での電気系統の誤接続を検出することができる。
【０００８】また、請求項５に記載の第二発明は、車輪を回転駆動させる少なくとも二つの電動機を有する車輌に取り付けられ、各電動機の電気系統の誤接続を検出する電動機の誤接続検出装置であって、各電動機の電気系統の通電状況を電動機により発生される回生電力を用いて検出する通電状況検出手段と、通電状況検出手段により検出された各電動機の通電状況に基づいて誤接続を判定する誤接続判定手段とを有することを特徴としている。
【０００９】このため、請求項５に記載の発明によれば、電動機が回生電力を発生させる場合に、この回生電力を利用して電動機の電気系統の接続状態を検出することができ、このとき、電動機の電気系統に誤接続があるかどうかの確認を終了させた後に電動機に電力を供給するようにできる。この結果、誤接続検出があるかどうかの確認が終了する以前に電力を供給する必要がなくなるため、回路保護上好ましいものとなる。
【００１０】また、請求項２又は請求項６に記載の発明は、それぞれ請求項１又は５に記載の発明において、電動機により回転駆動される車輪が左車輪及び右車輪として車輌に取り付けられていることを特徴としている。車輌の走行時に左車輪と右車輪とは互いに逆方向に回転するので、この左車輪及び右車輪に誤接続があった場合、例えば、左車輪が右車輪と間違えられたり、右車輪が左車輪と間違えられて駆動される場合も考えられる。この場合は、車輌が予期した挙動とは全く反対の挙動を起こすように制御されることもあり得る。請求項２又は請求項６に記載の発明によれば、左右の電動機に誤接続があることを確実に検出することができるため、このようなことを確実に防止することができる。
【００１１】また、請求項３又は請求項７に記載の発明は、それぞれ請求項１若しくは２又は請求項５若しくは６に記載の発明において、電動機により駆動される車輪が左車輪及び右車輪として車輌に取り付けられ、左車輪を駆動する電動機と右車輪を駆動する電動機とが、互いの回生交流電圧に位相差が生じるように車輌に取り付けられていることを特徴としている。
【００１２】このため、電動機により回生電力が発生される場合、回生電力を回収する電源線、特に、左右の電動機についての電源線が一つに束ねられているような電源線に発生する電気脈動によるノイズの発生を抑制することができる。左右の電動機の電源線に発生する電気脈動を互いに打ち消すように位相差を設定すれば、ノイズの発生をより効果的に抑制することも可能となる。
【００１３】また、請求項４又は請求項８に記載の発明は、それぞれ請求項１〜３の何れか又は請求項５〜７の何れかに記載の発明において、電気系統が、電動機を回転駆動するための交流電力を電動機に供給する電源線であることを特徴としている。このため、電動機に電力を供給すると共に、回生電力が発生される場合に回生電力を回収する電源線の誤接続を検出することができ、電動機を正常な状態で駆動させることができる。特に、電動機の電源線は一つの電動機に複数本の電源線がある場合があり、これらの電源線は誤認識されて誤接続されやすいが、確実に誤接続を検出することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】まず、請求項１に記載された第一発明の電動機の誤接続検出装置の実施形態について説明する。
【００１５】図１は第一発明の検出装置の一実施形態が搭載された車輌１の構成を示すシステム図である。この車輌は、ガソリンエンジン１１で左右前輪３，５を駆動し、電動機であるホイールモータ１５，１７で左右後輪７，９を駆動する二種駆動方式の車輌である。ホイールモータとは、車輪を電気モータで駆動する際の駆動効率を上げるために提案されたものであり、モータの全部または一部が車輪のホイール内に収納されているため、モータロータの回転駆動力が直接的に車輪に伝達され、駆動力伝達経路でのエネルギロスが少ないという利点を有する。そして、この実施形態の車輌ではホイールモータが選択的に搭載可能となっている。以下に、この車輌１の構成について説明する。
【００１６】左右前輪３，５は、主たる動力源であるガソリンエンジン１１で回転駆動するようになっており、左右後輪７，９は、それぞれ着脱可能なホイールモータ１５，１７により回転駆動するようになっている。これにより、この車輌１は四輪駆動で走行することができる。なお、ホイールモータ１５，１７はユーザーにおいて取り外すことが可能であり、左右後輪７，９を通常の従動輪とすることにより、ガソリンエンジン１１のみによる２輪駆動で走行することも可能とされている。このように電動機であるホイールモータ１５，１７を一度取り外した後に、再度取り付けるときに、電気系統を誤接続させてしまうことも危惧される。本発明は、このような場合であっても確実に誤接続を検出することができるようにするものでもある。
【００１７】エンジン１１は通常のガソリンエンジン車に搭載されたものと同様に、スロットルバルブ１３の開度調整等により出力制御されるものであり、スロットルバルブ１３の開度は、アクセルペダル操作に応じた電子制御燃料噴射装置（ＥＦＩ）の電子制御ユニット（ＥＣＵ）２７からの指令により制御される。
【００１８】ホイールモータ１５，１７の駆動力は補助的に用いられるものであり、たとえば、登り坂走行の際の補助動力として用いられたり、旋回時の姿勢制御に用いられたりする。このようなホイールモータ１５，１７は、サスペンションアームに取り付けられた車輪支持体に、左右後輪７，９と共に取り付けられている。各ホイールモータ１５，１７のロータは、左右後輪７，９の各アクスルハブと結合されている。
【００１９】ホイールモータ１５，１７は、前後輪の駆動調整を含めた車輪全体の駆動制御を行うための電子制御ユニット（ＥＣＵ）３１からの電力供給により駆動し、制御される。この車輌制御ＥＣＵ３１は、車輌制御部３３、モータ制御部３５，３７及びインバータ部３９，４１を備える。モータ制御部３５とインバータ部３９は、制御された電力を左側のホイールモータ１５に供給するものであり、モータ制御部３７とインバータ４１は、制御された電力を右側のホイールモータ１７に供給するものである。
【００２０】車輌制御部３３は、ブレーキの動作を制御するアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）の電子制御ユニット（ＥＣＵ）２９及びＥＦＩ−ＥＣＵ２７とそれぞれコネクタ７３，７１を介してコネクタ結合されている。また、車輌制御部３３は、各種センサ類とコネクタ６７を介してコネクタ結合している。
【００２１】各種センサ類としては、操舵輪である前輪の舵角を検出する舵角センサ５４、アクセルペダルの踏み込み量すなわちアクセル開度量を検出するアクセルセンサ５５、ブレーキペダルが踏まれているか否かを検出するブレーキセンサ５７、エンジン駆動系のトランスミッションのギヤシフトポジションを検出するシフトポジションスイッチ５９、車輌の旋回角速度を検出するヨーレートセンサ６１、車輌の左右方向の加速度を検出する横加速度センサ６３、車輌の前後方向の加速度を検出する前後加速度センサ６５、パーキングブレーキのオンオフ状態を検出するＰＫＢセンサ７７、前輪の速度をそれぞれ独立に検出する車輪速センサ１９，２１等がある。
【００２２】インバータ部３９，４１はコネクタ６９，７９によりＤＣ／ＤＣコンバータ４３とコネクタ結合されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３はコネクタ８１を介して１２ボルト（Ｖ）の電圧を持つバッテリー４５にコネクタ結合されている。
【００２３】車輌制御部３３は、これらセンサ類の出力に基づいて、車輌１全体の駆動制御を行う。したがって、当然のことながら、ホイールモータ１５，１７の駆動制御も行う。すなわち、予め設定されたアルゴリズムに従って車輪速センサ１９，２１や後述する回転センサ２３，２５、アクセルセンサ５５をはじめとする各種センサからの出力に基づいてインバータ部３９，４１の出力を調整してホイールモータ１５，１７の駆動を制御する。
【００２４】また、車輌制御部３３は、車輪駆動装置すなわちホイールモータ１５，１７及びエンジン１１を制御する機能の他に、ホイールモータ１５，１７による正常な車輪駆動が可能か否かの自己診断を行う機能も備えている。ホイールモータ１５，１７が必要に応じて選択的に取り付けられる着脱可能なものであることから、少なくとも走行前にホイールモータ１５，１７による車輪駆動が可能か否かを確認し、車輌１が四輪駆動可能か否かを車輌制御部３３自身が知る必要があるからである。
【００２５】ホイールモータ１５，１７をどのように駆動制御するかは、その車輌１に対する設計思想に基づいて車輌制御部３３のアルゴリズムを決めればよい。たとえば、上り坂走行の際に主たる駆動力である前輪駆動力をアシストするために用いる場合には、アクセルセンサ５５、シフトポジションスイッチ５９、車輪速センサ１９，２１等の出力から坂道走行であることを検出したときにそのときの車輪速度に応じた速度で回転させるような制御を行えばよい。また、エンジントラブルが発生した際の代替動力として用いることも可能であり、さらに、旋回走行時の姿勢制御のために利用することも可能である。
【００２６】なお、以下には、説明を簡単にするため、ホイールモータ１５，１７におけるロータの一回転が、ホイールモータ１５，１７により発生される回生電力の一周期となるようなモデルを用いて説明する。実際に車輌に取り付けられる場合のホイールモータ１５，１７の具体例を図５に示すが、これについては後述する。
【００２７】ホイールモータ１５，１７は、図２の概略斜視図に示されるように、三相交流同期モータであり、インバータ部３９，４１から三相交流電力を供給されて回転駆動される。三相交流電力は、それぞれホイールモータ１５，１７におけるステータ１５ａ，１７ａの三つのコイルに対して、Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相としてそれぞれ供給される。三相交流電力は、電源線８３Ｕ，８３Ｖ，８３Ｗ（これらの電源線をまとめて電源線８３とも言う）を介して左後輪７のホイールモータ１５に供給され、電源線８５Ｕ，８５Ｖ，８５Ｗ（これらの電源線をまとめて電源線８５とも言う）を介して右後輪９のホイールモータ１７に供給される。ホイールモータ１５，１７の各相は、その中心に対して均等となるように配置されている。
【００２８】インバータ部３９，４１とホイールモータ１５，１７との間の電源線８３，８５の経路上には、図１に示されるように、リレー８４，８６が取り付けられている。リレー８４，８６のオンオフは、モータ制御部３５，３７によりそれぞれ制御され、リレー８４，８６をオフとすることで、ホイールモータ１５，１７への電力の供給を遮断させることができる。
【００２９】また、ホイールモータ１５，１７の電源線８３，８５に関しては、リレー８４，８６とインバータ部３９，４１との間において、電圧センサ５０，５１を用いて電圧監視を行っており、この結果がモータ制御部３５，３７に送られている。なお、通電状況の検出は、ここで行っているように、電圧を監視することにより行っても良いし、電圧に代えて電流を監視するようにしても良い。
【００３０】さらに、ホイールモータ１５，１７には、図１及び図２に示されるように、レゾルバと呼ばれる回転センサ２３，２５がそれぞれ取り付けられている。回転センサ２３，２５は、内部にコイルが内蔵されており、このコイルを利用してホイールモータ１５，１７のロータ（図示せず）の位置を高精度に検出することができる。この回転センサ２３，２５によれば、ロータの位置のみならず、一定時間内における位置の変化量からローターの回転速度、即ち、後輪回転速度を検出することもできる。
【００３１】ホイールモータ１５，１７が上述したように車体に取り付けられるときには、図２に示されるように、互いの回生交流電圧に位相差が生じるように車輌１に取り付けられている。即ち、左後輪７を回転駆動させるホイールモータ１５のステータ１５ａは、そのＵ相のコイルが鉛直上方に対して＋θの角度を持つように車輌１のサスペンションメンバー１８に取り付けられている。一方、右後輪９を回転駆動させるホイールモータ１７のステータ１７ａは、そのＵ相のコイルが鉛直上方に対して−θの角度を持つように車輌１のサスペンションメンバー１８に取り付けられている。
【００３２】ホイールモータ１５，１７に電力を供給し、ホイールモータ１５，１７により発生された回生電力を回収する電源線８３，８５は、図２に示されるように、束ねられて車輌制御ＥＣＵ３１に対してコネクタ６９により接続されており、このように制御部に対して接続されるのが一般的である。
【００３３】ここで、ホイールモータ１５，１７により発生される回生電力の電圧は、図３に示されるような正確なサインカーブとはならなく、正確なサインカーブに対して僅かな変動がある。このため、二つのホイールモータ１５，１７のうちの一方の三相の電圧を合成すると、常にゼロとはならず電圧脈動が発生する。このとき、電源線８３，８５が束ねられていると、二つのホイールモータ１５，１７が互いの回生電力の位相が一致するように車輌１に取り付けられていると、互いの電圧脈動を助長し合ってノイズ発生の原因となる。束ねられた電源線８３，８５の周囲には、各種ＥＣＵなどの電気的ノイズの影響を受けるユニットが搭載されることも多いため、このようなノイズの発生を抑制しておきたい。
【００３４】ここでは、ホイールモータ１５，１７が上述したように互いの回生交流電圧に位相差が生じるように車輌１に取り付けてあるので、図３に示すように、ホイールモータ１５，１７により発生された回生電圧による電圧脈動が助長し合うことはなくなり、ノイズの発生を抑制することができる。図２に示された場合の位相差は、２θとなる。特に、左右のホイールモータ１５，１７が、回生電力により発生する電気脈動を相殺するような位相差をもって車輌に取り付けられれば、より一層ノイズの発生を抑制することも可能である。
【００３５】なお、回生電力の回収に関してではなく、駆動時に左右のホイールモータ１５，１７に対して駆動用交流電圧を供給する際には、車輌制御ＥＣＵ３１により左右のホイールモータ１５，１７間で駆動用交流電圧に位相差が生じるように供給することで対処可能である。
【００３６】図４は、図１に示す車輌におけるホイールモータ１５，１７の電気系統の誤接続検出制御を示すフローチャートである。
【００３７】ここでは、ホイールモータ１５，１７の電気系統の誤接続として、以下のレベル１〜５の事象を検出する。
レベル１：回転センサ２３，２５の信号線２４，２６の未接続レベル２：ホイールモータ１５，１７の電源線８３，８５の未接続レベル３：ホイールモータ１５，１７の電源線８３，８５の左右混同誤接続レベル４：回転センサ２３，２５の信号線２４，２６の左右逆接続レベル５：ホイールモータ１５，１７の電源線８３，８５の各輪における相混同誤接続【００３８】このように、ホイールモータ１５，１７の電気系統の誤接続を、その事象を分けて判別できるようにしておけば、誤接続が発生した場合であっても対応が容易になる。
【００３９】実際の誤接続検出時の制御であるが、まず、イグニッションスイッチ７５がオンにされた直後に、シフトロックを実施するなどして車輌１を走行不許可状態とする（ステップ１００）。このとき、リレー８４，８６はオフにされており、ホイールモータ１５，１７へは電力が供給されない。
【００４０】次に、回転センサ２３，２５の導通があるかどうかを、回転センサ２３，２５内のコイルに対して試験的に通電させて判断する（ステップ１０１）。通電状態の検出は、信号線２４，２６の経路上において行われ、電圧値や電流値に基づいて判断する。回転センサ２３，２５の何れか一方又は双方が通電しておらず、ステップ１０１が否定されたときは、回転センサ２３，２５の信号線２４，２６が未接続である（レベル１）として、ホイールモータ１５，１７の制御を禁止する（ステップ１０２）。
【００４１】ステップ１０１において回転センサ２３，２５の信号線２４，２６が接続されていると判断された場合は、車輪速センサ１９，２１により前輪速度がゼロであるかどうかを判断する（ステップ１０３）。以降の制御を行う前に車輌１が停止状態であることを確認するためである。ここで、車輌１を一旦確実に停止させないと次のステップへは進めない。
【００４２】次に、ステップ１０３において、前輪速度がゼロ、即ち、車輌１が停止状態であると判断された場合は、リレー８４，８６をオンにし（ステップ１０４）、左右後輪７，９の各相のコイルに対して順番に一定時間試験通電を行う（ステップ１０５）。停止状態を確認してからリレー８４，８６をオンにするのは、電源線８３，８５に大電流が流れるのを防止するためである。
【００４３】ステップ１０５に続いて、各輪毎にある相のコイルに通電した後に他の二相のコイルにも通電があるかどうかを判断する（ステップ１０６）。各輪毎にある相のコイルに通電した後に他の二相のコイルに通電がなく、ステップ１０６が否定されたときは、まず、発生電圧がない相に関する電源線８３，８５が接続されていない（レベル２）として、ホイールモータ１５，１７の制御を禁止する（ステップ１０７）。
【００４４】ステップ１０７に続いて、他の二相のコイルに通電がない場合に、その通電が他方の車輪の何れかの相のコイルで検出されるかどうかを判断する（ステップ１０８）。他方の車輪においても通電が検出されておらず、ステップ１０８が否定されたときは、上述したレベル２の判定のまま、リレー８４，８６をオフにする（ステップ１１０）。この場合は、電源線８３，８５の何れかが未接続である。
【００４５】一方、ステップ１０８において、他方の車輪の何れかの相で通電が検出されたときは、上述したレベル２の判断に代えて、電源線８３，８５は接続されているが左右のホイールモータ１５，１７間で誤接続されている（レベル３）として、ホイールモータ１５，１７の制御を禁止する（ステップ１０９）。この場合も、リレー８４，８６をオフにする（ステップ１１０）。上述したように、レベル１〜３であると判断された場合は、走行不許可のままとなる。
【００４６】このように、ステップ１０８においては、二つのホイールモータ１５，１７の通電状況を組み合わせて判断することにより、誤接続の状況がレベル２であるかレベル３であるかを判別している。このように、二つのホイールモータ１５，１７の通電状況を組み合わせて判断すれば、単に誤接続の有無を検出するだけでなく、その誤接続の状況がどのようなものであるのかまでをも容易に判別することができるようになる。
【００４７】一方、ステップ１０６において、各輪毎にある相のコイルに通電した後に他の二相のコイルにも通電があると判断された場合は、両輪ともチェックが終了したかどうかを判断する（ステップ１１１）。両輪ともチェックが正常に終了していると判断される場合は、ホイールモータ１５，１７の制御を許可する（ステップ１１２）。ステップ１１１において、左右後輪７，９のうちの一方のみしかチェックが終了していないと判断される場合、即ち、ステップ１１１が否定された場合はステップ１０５に戻って、残りの一方について判断する。
【００４８】次いで、ブレーキランプとパーキングブレーキランプが点灯しているか、即ち、ブレーキセンサ５７及びＰＫＢセンサ７７によりブレーキが解除状態にあるかどうかを判断する（ステップ１１３）。ここで、ブレーキを解除状態にしないと、次のステップへは進めない。左右後輪７，９がロックされていると、これ以降のステップで誤接続を正しく検出できないためである。
【００４９】ここで、各輪毎にｄ軸電流制御を試験的に行う（ステップ１１４）が、以下に、ｄ軸電流制御について簡単に述べておく。
【００５０】三相交流電圧の電圧指令は、周知のように、二相回転磁束座標系のベクトル制御に対して座標変換等の処理を施すことにより得られる。二相回転磁束座標系においては、ｄ軸電流とｑ軸電流により交流電圧を制御する。ｄ軸電流はトルクの大きさには関係ない電流成分であり、磁化電流とも言われる。一方、ｑ軸電流は、その大きさに比例したトルクが出力される電流成分であり、トルク電流とも言われる。これらのｄ，ｑ軸電流が合成されてモータへの供給電流が生成される。
【００５１】即ち、電源線８３，８５が正常に接続されていれば、ｄ軸電流制御のみを行ってもホイールモータ１５，１７がトルクを出力することはない。逆に、電源線８３，８５が正常に接続されていない場合は、ｄ軸電流制御のみを行っただけで、車輌１を動かす程ではないが、ホイールモータ１５，１７がトルクを出力してしまう。このとき、ホイールモータ１５，１７のロータに僅かではあるが位置変化、即ち、回転数変化が生じる。回転センサ２３，２５は、この僅かな回転数変化も検出できる。
【００５２】そこで、ステップ１１４においてｄ軸電流制御を試験的に行った結果、回転センサ２３，２５によりホイールモータ１５，１７のロータの状態を検出し、各輪に回転数変化が現れていないかどうかを判断する（ステップ１１５）。なお、ステップ１１５に先だって、車輪速センサ１９，２１により前輪速度がゼロ、即ち、車輌１が停止状態であることを確認しておく。ステップ１１５において、左右後輪７，９のうちの少なくとも一方に回転数変化が現れた場合、即ち、ステップ１１５が否定された場合は、電源線８３，８５が正常に接続されていないとして、リレー８４，８６をオフにする（ステップ１１６）。
【００５３】ステップ１１６に続いて、その誤接続のレベルを確定させるのであるが、まず、車輪速センサ１９，２１により前輪速度を検出し、前輪速度が予め設定された設定値以上であるかどうかを判断する（ステップ１１７）。即ち、リレー８４，８６はオフであるので、運転者によりエンジン１１を用いて車輌１が走行され、その車速が設定値以上となるのを監視する。ここで、前輪車速が設定値以上にならないと次のステップへは進めない。
【００５４】ステップ１１７において前輪車速が設定値以上であると判断された場合は、車輪速センサ１９，２１により検出された前輪速度符号と、回転センサ２３，２５により検出された後輪速度符号とが一致するかどうかを判断する（ステップ１１８）。両者の符号が異なる場合、即ち、ステップ１１８が否定された場合は、回転センサ２３，２５が、左右逆に接続されている（レベル４）として、ホイールモータ１５，１７の制御を禁止する（ステップ１２０）。
【００５５】逆に、前輪速度符号と後輪速度符号とが一致する場合は、信号線２３，２５は正しく接続されているのであるから、電源線８３Ｕ，８３Ｖ，８３Ｗが左側のホイールモータ１５に対して、取り付けられるべき相を取り違えて誤接続されている（レベル５）。あるいは、電源線８５Ｕ，８５Ｖ，８５Ｗが右側のホイールモータ１７に対して、取り付けられるべき相を取り違えて誤接続されている（レベル５）。この場合は、レベル５であると判断し、ホイールモータ１５，１７の制御を禁止する（ステップ１１９）。
【００５６】また、ステップ１１５において左右後輪７，９毎に判断し、両輪ともチェックが終了したかどうかを判断する（ステップ１２１）。両輪ともチェックが正常に終了していると判断される場合は、ホイールモータ１５，１７の制御を許可する（ステップ１２２）。ステップ１２１において、左右後輪７，９のうちの一方のみしかチェックが終了していないと判断される場合、即ち、ステップ１２１が否定された場合はステップ１１５に戻って、残りの一方について判断する。
【００５７】なお、上述した検出制御においては、誤接続のレベルがレベル４又は５の場合、走行は許可される（ステップ１１２）がリレー８４，８６がオフにされる（ステップ１１６）ので、ホイールモータ１５，１７の制御は行われない。このため、ホイールモータ１５，１７が回転駆動されることはなく、走行中の左右後輪７，９は単なる従動輪として用いられる。
【００５８】なお、上述した実施形態では、ホイールモータ１５，１７におけるロータの一回転が、ホイールモータ１５，１７により発生される回生電力の一周期となるようなモデルを用いて説明した。次に、実際に車輌に取り付けられる場合のホイールモータ１５，１７の具体例について、図５を参照しつつ説明する。
【００５９】図５(a)には、このようなホイールモータ１５の内部が示されている。図示されているホイールモータ１５は、八極九コイルのアウターロータ型のホイールモータで、十六個の永久磁石１５０と十八個のコイル１５１とを有している。永久磁石１５０は、ステータ１５ａ側が交互にＳ極・Ｎ極となるように、リング状のロータ１５ｂの内周に均等に取り付けられている。一方、ステータ１５ａは、鋼板を積層させて形成された放射状のティースにコイル１５１が取り付けられたものである。このモータでは、ホイールモータ１５におけるロータ１５ｂの1/8回転が、ホイールモータ１５により発生される回生電力の一周期となる。
【００６０】図５(b)には、各コイル１５１の電気的接続状況が模式的に示されている。図５(b)中、「正」「逆」の文字は、そのコイル１５１が正巻であるか逆巻であるかを示している。コイル１５１は、三個一組とされて一つの相を形成し、各相が二つずつ配置されている。例えば、Ｕ相は、三個一組で「正・逆・正」とされており、これがホイールモータ１５の中心に対して対向する位置にもう一組に配置されており、両者は電気的に接続されている。Ｖ相、Ｗ相に関しても同様である。
【００６１】図５に示されるようなホイールモータ１５を車輌に取り付ける際には、基準となるコイル１５１を一つ決め、これに対して図２に示す位相差±θを設ければよい。例えば、図５に示されるホイールモータ１５であれば、図５におけるＵ相の一つ目のコイル１５１の中心軸Ｘを基準とすればよい。なお、他方のホイールモータ１７についても同様である。
【００６２】この実施形態においては、車輌に搭載された二つ以上の電動機（ホイールモータ１５，１７）の電気系統に関する通電状況を組み合わせて誤接続があるか否かを判断するので、どのように誤接続されているかをも容易に判別することができる。即ち、二つ以上の電動機がある場合、単に導通の有無だけを見て検出するだけでは、電気系統の未接続状態は検出できるが、電気系統が接続されているが二つ以上の電動機間で誤って接続されているような状態を確実に検出し得ないことも考えられる。このように、二つ以上の電動機の電気系統に関する通電状況を組み合わせて誤接続があるか否かを判断すれば、このような状態を確実に検出することができるだけでなく、どのように誤接続されているかをも容易に判別することができる。
【００６３】次に、請求項６に記載された第二発明の電動機の誤接続検出装置の実施形態について説明する。
【００６４】図６は第二発明の検出装置の一実施形態が搭載された車輌１の構成を示すシステム図である。この車輌１のシステムは、ホイールモータ１５，１７の電源線８３，８５の通電状態を検出する位置のみが、図１に示される車輌のシステムと異なっている。このため、図１に示されるシステムと、同一の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６５】図６に示される車輌１においては、ホイールモータ１５，１７の電源線８３，８５に関しては、ホイールモータ１５，１７とリレー８４，８６との間において、電圧センサ５２，５３により電圧監視を行っており、この結果がモータ制御部３５，３７に送られている。
【００６６】図７は、図６に示す車輌におけるホイールモータ１５，１７の電気系統の誤接続検出制御を示すフローチャートである。この検出制御においても、ホイールモータ１５，１７の電気系統の誤接続として、上述したレベル１〜５の事象を検出する。
【００６７】実際の誤接続検出時の制御であるが、まず、イグニッションスイッチ７５がオンにされた直後に、車輌１を走行不許可状態とする（ステップ２００）。このとき、ホイールモータ１５，１７の電源線８３，８５上のリレー８４，８６はオフにされており、ホイールモータ１５，１７へは電力が供給されない。
【００６８】次に、回転センサ２３，２５の導通があるかどうかを、回転センサ２３，２５内のコイルに対して試験的に通電させて判断する（ステップ２０１）。通電状態の検出は、信号線２４，２６の経路上において行われ、電圧値や電流値に基づいて判断する。回転センサ２３，２５の何れか一方又は双方が通電しておらず、ステップ２０１が否定されたときは、回転センサ２３，２５の信号線２４，２６が未接続である（レベル１）として、ホイールモータ１５，１７の制御を禁止する（ステップ２０２）。この場合、回転センサ２３，２５により左右後輪７，９の車輪速を検出することはできなく、走行不許可のままとなる。
【００６９】ステップ２０１において回転センサ２３，２５の信号線２４，２６が接続されていると判断された場合は、車輪速センサ１９，２１により前輪速度がゼロであるかどうかを判断する（ステップ２０３）。ここで、車輌１を一旦確実に停止させないと次のステップへは進めない。ここまでは、上述した図４に示す検出制御の場合と全く同様である。
【００７０】ステップ２０３において、前輪速度がゼロ、即ち、車輌１が停止状態であると判断された場合は、シフトロックなどによる走行不許可状態が解除され、走行が許可される（ステップ２０４）。このときも、電源線８３，８５上のリレー８４，８６はオンにされていないので、ホイールモータ１５，１７へは電力が供給されない。走行する場合は、エンジン１１により走行することになる。
【００７１】次に、ブレーキランプとパーキングブレーキランプが点灯しているか、即ち、ブレーキセンサ５７及びＰＫＢセンサ７７によりブレーキが解除状態にあるかどうかを判断する（ステップ２０５）。ここで、ブレーキを解除状態にしないと次のステップへは進めない。次に、運転者により車輌１が走行され、その前輪速度が設定値以上となるのを監視する（ステップ２０６）。車輪速センサ１９，２１により検出された前輪速度が設定値以上にならないと、次のステップには移行しない。
【００７２】前輪速度が設定値以上となったところで、車輪速センサ１９，２１により検出された前輪速度符号（＋であれば前進、−であれば後進）と、回転センサ２３，２５により検出された後輪速度符号とが一致するかどうかを判断する（ステップ２０７）。両者の符号が異なる場合、即ち、ステップ２０７が否定された場合は、回転センサ２３，２５が、左右逆に接続されている（レベル４）として、ホイールモータ１５，１７の制御を禁止する（ステップ２０８）。
【００７３】車輌１の外側から見ると、左右後輪７，９は互いに逆回転をすることになるため、回転センサ２３，２５が左右逆接続されていると、回転センサ２３，２５により検出された速度符号は、車輪速センサ１９，２１により検出される左右前輪３，５の速度符号（＝車輌１の実際の進行方向）とは逆になるからである。
【００７４】また、車輪が走行することによって、左右後輪７，９が回転し、ホイールモータ１５，１７により回生電力を発生させることができる。ここで、この回生電力による電圧が、左右後輪７，９の各三相、計六相の全てに発生しているかどうかを判断する（ステップ２０９）。六相のうちの一相でも発生電圧がなく、ステップ２０９が否定されたときは、発生電圧がない相に関する電源線８３，８５が接続されていない（レベル２）として、ホイールモータ１５，１７の制御を禁止する（ステップ２１０）。
【００７５】ステップ２０９において、六相とも電源線８３，８５が接続されていると判断された場合は、続いて左後輪７及び右後輪９の各輪毎に予想した相に発生電圧があるかどうかを判断する（ステップ２１１）。どの相に回生電力による電圧が発生するかは、回転センサ２３，２５によりホイールモータ１５，１７のロータ位置を検出することによって予測できる。左右後輪７，９の何れかで、予想した相に発生電圧がなく、ステップ２０９が否定されたときは、まず、電源線８３，８５が左右のホイールモータ１５，１７間で誤接続されている（レベル３）として、ホイールモータ１５，１７の制御を禁止する（ステップ２１２）。
【００７６】ステップ２１２に続いて、左後輪７及び右後輪９の各輪毎に、Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相の三相が、予想した順番通りに120°周期で電圧を発生させているかどうかを判断する（ステップ２１３）。左右後輪７，９の何れかで、発生電圧が予想した順番で120°周期に発生しておらず、ステップ２１３が否定されたときは、電源線８３Ｕ，８３Ｖ，８３Ｗが左側のホイールモータ１５に対して、取り付けられるべき相を取り違えて誤接続されている（レベル５）。あるいは、電源線８５Ｕ，８５Ｖ，８５Ｗが右側のホイールモータ１７に対して、取り付けられるべき相を取り違えて誤接続されている（レベル５）。この場合、上述したレベル３の判断に代えてレベル５であると判断し、ホイールモータ１５，１７の制御を禁止する（ステップ２１４）。
【００７７】ここで、左右のホイールモータ１５，１７が、互いの回生交流電圧に位相差を持つように取り付けられているため、例えば、左側のホイールモータ１５のＵ相の電源線８３Ｕと右側のホイールモータ１７のＵ相の電源線８５Ｕとが誤接続されるような、左右同相の誤接続時にも発生電圧に位相差が発生するため確実に検出することができる。図２に示されるようにホイールモータ１５，１７を取り付けた場合、左側のホイールモータ１５のＶ相の電源線８３Ｖと右側のホイールモータ１７のＷ相の電源線８５Ｗとが誤接続されたときや、左側のホイールモータ１５のＷ相の電源線８３Ｗと右側のホイールモータ１７のＶ相の電源線８５Ｖとが誤接続されたときであっても、位相差が生じるため確実に誤接続を検出することができる。
【００７８】また、ステップ２１１において左右後輪７，９毎に判断し、両輪ともチェックが終了したかどうかを判断する（ステップ２１５）。両輪ともチェックが正常に終了していると判断される場合は、ホイールモータ１５，１７の制御を許可する（ステップ２１６）。ステップ２１５において、左右後輪７，９のうちの一方のみしかチェックが終了していないと判断される場合、即ち、ステップ２１５が否定された場合はステップ２１１に戻って、残りの一方について判断する。
【００７９】ステップ２１６において制御許可が下りた後は、車輪速センサ２３，２５により前輪速度を監視し（ステップ２１７）、前輪速度がゼロとなったときにリレー８４，８６をオンにする（ステップ２１８）。リレー８４，８６がオンにされてから以降は、電源線８３，８５を介して、ホイールモータ１５，１７に対して電力が供給されて左右後輪７，９が回転駆動され、ホイールモータ１５，１７により回生電力を発生させた場合は回生電力を回収する。
【００８０】前輪速度が一旦ゼロになるまでリレー８４，８６をオンにしないのは、走行中にリレー８４，８６をオンにすると、電源線８３，８５に急激に大電流が流れ、回路に損傷を与えることがあるからである。このため、回路保護を考慮して、前輪速度が一旦ゼロになるまで、即ち、車輌１が一旦停止状態となるまでリレー８４，８６をオンとしないようにしている。
【００８１】上述した検出制御の場合、回生電力の電圧をホイールモータ１５，１７とリレー８４，８６との間で検出するので、ホイールモータ１５，１７への電気系統が完全に正常に接続されていると判断されるまでは、リレー８４，８６がオンにされない。このため、誤接続がある場合はホイールモータ１５，１７に電力が供給されないので、駆動回路を確実に保護することができる。
【００８２】なお、上述した検出制御においては、誤接続のレベルがレベル２〜５の場合、走行は許可される（ステップ２０４）が、リレー８４，８６がオンにされずにホイールモータ１５，１７の制御許可（ステップ２１６）が下りない。このため、ホイールモータ１５，１７により左右後輪７，９が回転駆動されることはなく、走行中の左右後輪７，９は単なる従動輪として用いられる。
【００８３】本発明の電動機の誤接続検出装置は、上述した実施形態のものに限定されない。例えば、ハイブリッド自動車や、エンジンを有しない電気自動車のモーターシステムにおける電気系統の誤接続を検出する場合も本発明を適用することができる。
【００８４】
【発明の効果】本発明の電動機の誤接続検出装置によれば、車輌に搭載された二つ以上の電動機の電気系統に関する通電状況を組み合わせて誤接続があるかどうかを判断するため、二つの電動機の間での電気系統の誤接続を確実に検出することができる。ここで、電動機が左右の車輪をそれぞれ駆動するように取り付けられていれば、左右輪の誤接続を確実に検出することができる。
【出願人】 【識別番号】０００００３２０７
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
【出願日】 平成１０年７月８日（１９９８．７．８）
【代理人】 【識別番号】１０００８８１５５
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹 （外１名）
【公開番号】 特開２０００−３２６１６（Ｐ２０００−３２６１６Ａ）
【公開日】 平成１２年１月２８日（２０００．１．２８）
【出願番号】 特願平１０−１９３０３３