WO2013002251A1

WO2013002251A1 - モータ駆動装置

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Publication number: WO2013002251A1
Application number: PCT/JP2012/066365
Authority: WO
Inventors: 山田裕之
Original assignee: Ntn株式会社
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2013-01-03
Also published as: US20160043673A1; CN103650327B; EP2728736B1; CN103650327A; EP2728736A9; US20140111130A1; EP2728736A4; EP2728736A1; US9203332B2; US9660561B2

Abstract

　モータ角度検出器(36)に故障が生じても、モータロータの磁極位置に応じた制御が行えるモータ駆動装置(20)を提供する。モータ駆動装置(20)は、電気自動車(1)の車輪駆動用のモータ(6)に対し、モータ(6)に設けられたモータ角度検出器(36)の角度検出値に従い、磁極位置に応じた制御を行う。モータ駆動装置(20)は、モータ(6)のモータロータ(75)の角度の推測を回転センサを用いずに行う回転センサレス角度推測手段(50)と、モータ角度検出器(36)の故障を判別するセンサ故障判別手段(47a)と、センサ故障判別手段(47a)が、モータ角度検出器(36)は故障していると判別した場合に、モータ角度検出器(36)による角度検出値に代えて、回転センサレス角度推測手段(50)が出力するモータロータ角度を用いた制御を行わせるセンサ切替手段(47b)とを備える。

Description

モータ駆動装置

関連出願

　本出願は、２０１１年６月３０日出願の特願２０１１－１４５５５９、２０１１年７月６日出願の特願２０１１－１４９９４４、および２０１１年７月６日出願の特願２０１１－１４９９４５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、電気自動車における車輪駆動用のモータを制御するモータ駆動装置に関する。

　電気自動車において、モータの効率の良い駆動のために、モータロータの角度を検出する角度検出器を用い、モータロータの磁極位置に応じて制御することが行われている。この制御として、例えばベクトル制御が用いられる（特許文献１および特許文献２）。

特開平１０－１４３００号公報特開２０００－１３４７１６号公報

　上記特許文献１および特許文献２に記載のようなモータロータの磁極位置に応じた制御をするモータ駆動装置において、モータロータの角度検出器が破損したり、そのケーブルの断線等があった場合、角度検出値が正しく認識できず、モータの駆動が行えなくなる。または、所望のトルクを発生することができなくなる。
　各車輪を個別に駆動するモータを備えたインホイールモータ形式等の電気自動車では、走行中にモータ角度検出器の故障が生じると、トルクバランスが崩れ、スリップやスキッドの発生の原因となる。

　道路上で車両が停止し、そのままモータ駆動が行えなくなると、交通の障害等となるため、モータロータの角度検出器やその配線系に故障が生じても、道路脇の安全な場所まで自力で走行したり、あるいは修理工場まで自力で走行できると、故障への対応が行い易い。

　この発明の目的は、モータ角度検出器（すなわち、モータロータ角度検出器）に故障が生じても、モータロータの磁極位置に応じた制御が行えて、モータ駆動が行えるモータ駆動装置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。

　この発明のモータ駆動装置２０は、電気自動車の車輪駆動用のモータ６に対し、このモータ６に設けられたモータ角度検出器３６の角度検出値に従い、磁極位置に応じた制御をする基本駆動制御部３８を備えたモータ駆動装置２０にであって、
　前記モータロータの角度の推測を、回転検出器を用いずに行う回転センサレス角度推測手段（第１のモータ角度推測手段）５０および前記モータ６で駆動される車輪の回転速度を検出する車輪回転数検出器２４の検出信号から前記モータロータの角度を推測する車輪速度対応モータ角度推測手段（第２のモータ角度推測手段）４６のうちの少なくとも一方のモータ角度推測手段と、前記モータ角度検出器３６の故障を判別するセンサ故障判別手段４７ａと、このセンサ故障判別手段４７ａが、前記モータ角度検出器３６は故障していると判別した場合に、前記モータ角度検出器３６による角度検出値に代えて、前記一方のモータ角度推測手段５０，４６が出力するモータロータ角度を用いて、前記基本駆動制御部３８による制御を行わせるセンサ切替手段４７ｂとを備える。前記車輪回転数検出器２４は、アンチロックブレーキシステムの制御に用いられる検出器であっても良い。

　この構成によると、正常時では、モータ角度検出器３６の角度検出値に従い、磁極位置に応じた制御が前記基本駆動制御部３８により行われ、効率の良いモータ駆動が行われる。モータ角度検出器３６の故障は、センサ故障判別手段４７ａにより監視され、判別される。センサ故障判別手段４７ａによるモータ角度検出器３６の故障の判別は、モータ角度検出器３６の配線系を含めて行うようにしても、モータ角度検出器３６のみにつき行うようにしても良い。センサ故障判別手段４７ａにより、モータ角度検出器３６が故障していると判別されると、センサ切替手段４７ｂは、モータ角度検出器３６による角度検出値に代えて、前記回転センサレス角度推測手段５０または車輪速度対応モータ角度推測手段４６が出力するモータロータ角度を用いて、基本駆動制御部３８による制御を行わせる。そのため、モータ角度検出器３６に故障が生じても、基本駆動制御部３８を用いた磁極位置に応じた制御を行うことができる。

　そのため、各車輪２を個別に駆動するモータ６を備えたインホイールモータ形式等の電気自動車において、走行中にモータ角度検出器３６の故障が生じても、トルクバランスの崩れを回避し、スリップやスキッドの発生を防止することができる。回転センサレス角度推測手段５０や車輪速度対応モータ角度推測手段４６が出力するモータロータ角度は、モータ角度検出器３６による角度検出値に比べて、精度や信頼性が十分でない場合があるが、修理工場等の車両の修理場所や、道路脇の安全な退避場所等への自力走行が可能となる。

　車輪速度対応モータ角度推測手段４６は、車輪回転数検出器２４の検出信号を用いるが、車輪回転数検出器２４は、アンチロックブレーキシステムや姿勢制御システムの制御等に用いるために、一般的に車両に備えられているため、その車輪回転数検出器２４を利用すれば良く、新たにセンサ類を追加する必要がない。そのため、センサ類を追加することなく、モータ角度検出器３６に故障が生じた場合にモータ駆動が行える。

　なお、「回転検出器を用いずに」とは、回転検出器の検出値を利用しないことを意味する。ただし、モータロータの角度の推測値を正確なものとするための補正に回転検出器の検出値を利用する場合については、「回転検出器を用いずにモータロータの角度の推測を行う」ことに該当する。

　好ましい実施形態においては、前記回転センサレス角度推測手段５０と前記車輪速度対応モータ角度推測手段４６の両方を備え、前記センサ故障判別手段４７ａは、さらに、前記車輪回転数検出器２４の故障を判別し、前記センサ切替手段４７ｂは、前記センサ故障判別手段４７ａが、モータ角度検出器３６は故障していると判別した場合に、前記車輪速度対応モータ角度推測手段４６が出力するモータロータ角度を用いて、前記基本駆動制御部３８による制御を行わせ、モータ角度検出器３６および車輪回転数検出器２４の両方が故障していると判別した場合に、前記回転センサレス角度推測手段５０が出力するモータロータ角度を用いて、前記基本駆動制御部３８による制御を行わせる。

　この構成によると、モータ角度検出器３６と車輪回転数検出器２４の両方に故障が生じると、センサ切替手段４７ｂは、基本駆動制御部３８による制御を、回転センサレス角度推測手段５０による制御に切り替える。このため、モータ角度検出器３６および車輪回転数検出器２４が共に故障しても、走行を行うことができる。

　この発明において、前記センサ故障判別手段４７ａは、一定時間における前記モータ角度検出器３６の角度検出値の変化量と、前記基本駆動制御部が生成して前記モータに与える指令値Ｉqref，Ｉdref（Ｖα，Ｖβ）とモータにおける検出値Ｉｑ，Ｉｄ，（Ｉα，Ｉβ）の差とのいずれか一方または両方に基づいて、前記モータ角度検出器３６の故障を判断するものであるのが良い。

　一定時間におけるモータ角度検出器３６の角度検出値の変化量は、ある程度定まった範囲にあるため、変化量が極端に大きくなった場合は、モータ角度検出器３６の故障と考えられる。したがって、適宜の閾値等を設定し、上記変化量が閾値を超えた場合に故障と判定しても良い。前記「一定時間」は、適宜設計すれば良い。また、モータに与える指令値Ｉqref，Ｉdref，（Ｖα，Ｖβ）とモータにおける検出値Ｉｑ，Ｉｄ，（Ｉα，Ｉβ）との差は、ある程度定まった範囲にあるため、これも、適宜の閾値等を設定し、前記の差が閾値を超えた場合に、モータ角度検出器３６が故障していると判定しても良い。具体的には、トルク電流指令値Ｉqrefとトルク電流検出値Ｉｑの差、および磁束電流指令値Ｉdrefと磁束電流検出値Ｉｄの差のいずれか一方でも前記閾値を超えれば、モータ角度検出器３６が故障していると判定しても良い。なお、モータに与える指令値とモータにおける検出値は、αβ座標変換されたものであっても良く、モータ電圧の指令値Ｖα，Ｖβに相当する電流指令値のα成分およびβ成分と、モータ電流の検出値Ｉα，Ｉβのα成分およびβ成分のそれぞれの差のいずれか一方でも前記閾値を超えれば、モータ角度検出器３６が故障していると判定しても良い。この場合、アクセル動作を監視し、アクセル動作によってモータに与える指令値Ｉqref，Ｉdrefが大きく変化する場合はモータ角度検出器３６が故障していると判別してもよい。モータ角度検出器３６の検出値の変化量による故障判別と、モータに与える指令値とモータにおける検出値の差による故障判別とは、いずれを用いても行えるが、両方を用いて判別するようにすると、前記各閾値を小さく設定しても、確実な判別が行えて、早期の故障判別が行える。

　この発明において、前記一方のモータ角度推測手段が前記回転センサレス角度推測手段５０である場合、前記回転センサレス角度推測手段５０は、前記モータ角度検出器３６が検出した角度検出値を用いて前記基本駆動制御部３８が前記モータに対して磁極位置に応じた制御をしている間は、常に、モータロータの角度を推測し、この推測したモータロータの角度の推測値を前記モータ角度検出器３６による角度検出値と比較して、前記推測値と前記検出値の差が最小になるように、補正処理を行っても良い。
　モータ角度検出器３６が正常な間に、その角度検出値で、回転センサレス角度推測手段５０の角度の推測値を補正しておくことで、回転センサレス角度推測を精度良く行うことができる。この補正は、例えば、推測に用いられる電流値等の検出値やモータコイルの抵抗値、インダクタンスといった予め設定したパラメータ値を用いてモータロータ角度を計算する式における係数を補正することなどで行う。上記の「常に…補正する」とは、必ずしも絶えず比較および補正を行わなくても良く、定期的に補正を行うようにしても良い。

　前記一方のモータ角度推測手段が前記回転センサレス角度推測手段５０である場合、前記回転センサレス角度推測手段５０は、例えば、前記モータ角度検出器が検出した角度検出値を用いて前記基本駆動制御部３８が前記モータに対して磁極位置に応じた制御をしている間は、常に、モータロータの角度を推測する位相推測部５０ａと、この位相推測部５０ａが推測した推測値を前記モータ角度検出器３６による角度検出値と比較する第１の比較部５０ｂと、この比較結果を最小にする、モータの各パラメータの調整値またはモータ角度推測値にオフセットを付加するためのオフセット値を決定し、その調整値またはオフセット値（補正値）を記憶する補正値記憶補正部５０ｃとを有するものとする。この記憶した調整値またはオフセット値（補正値）に基づいて、車輪回転数検出器２４または回転数演算部１０１から得られる回転数と前記基本駆動制御部３８が生成する電流指令値のいずれか一方または両方から、補正処理を決定し補正を行う補正値記憶補正部５０ｃとを有するものとする。
　これら位相推測部５０ａ、第１の比較部５０ｂ、および補正値記憶補正部５０ｃにより、より一層精度の良いセンサレス角度推測を行うことができる。

　この発明において、さらに、前記センサ故障判別手段４７ａによって前記モータ角度検出器３６が故障していると判別された状態で、モータ停止後にモータ６を始動するときに、モータ６の逆起電圧からモータロータの角度を割り出し、その割り出した角度で前記基本駆動制御部３８による制御を行わせる始動時ロータ角度割出手段１０２を設けても良い。
　前記基本駆動制御部３８は、角度検出値に従って磁極位置に応じた制御をするため、角度が不明であるとモータ６を回転させることができない。特に、前記一方のモータ角度推測手段が車輪速度対応モータ角度推測手段４６である場合、車輪回転数検出器２４の出力信号が相対角度からなるため、この相対角度と磁極位置の関係を記憶していなければ、停止後の起動時にモータロータの角度を把握できない。また、回転センサレス角度推測手段５０でも、モータロータの角度を把握できない。そのため、停止後の起動時には、磁極位置に応じた制御に必要なモータロータの角度が不明となる。そのため、停止した場合、直ぐにはモータ６を起動できないが、２つ以上のモータ６を有する電気自動車では、健在なモータ６を用いて一応の走行が行える。走行させると、センサ故障の生じたモータ６が車輪２の回転につられて回転する。この時のモータ６の逆起電力を検出することで、磁極位置を検出することができる。電気角の１周期で磁極位置を検出できるため、例えば、タイヤ２ａが数分の１回転した時点で、逆起電力による角度検出が可能となり、モータ６を駆動させることができる。このため、片輪駆動による直進性の障害が生じるまでにモータ６を駆動させることができる。

　この発明において、前記一方のモータ角度推測手段が前記車輪速度対応モータ角度推測手段４６である場合、前記車輪回転数検出器２４が、車輪の回転に応じて発生したパルスの間隔を演算して車輪の回転速度を検出する、相対的な角度変化のみ検出可能なものであって、前記車輪速度対応モータ角度推測手段４６は、モータ回転時にモータ角度検出器３６の角度検出値に基づいて、前記車輪回転数検出器２４の検出信号に対するモータロータの磁極位置を割り出し、前記センサ切替手段４７ｂによって車輪速度対応モータ角度推測手段４６が出力するモータロータ角度を用いるように切替えられると、前記車輪回転数検出器２４の検出信号から前記モータロータの角度を推測するようにしても良い。
　車輪回転数検出器２４の出力信号が相対角度出力の場合、正常時のモータ角度検出器３６の信号を基に、ロータ磁極位置を割り出しておけば、走行中のモータ角度検出器３６の故障時に切り替えて車輪回転数検出器２４の出力信号をモータロータ角度の推測に用いることができる。

　この場合に、前記車輪速度対応モータ角度推測手段４６は、モータ角度検出器３６は正常であると前記センサ故障判別手段４７ａが判別している間に、モータ角度検出器３６の角度検出値を基に、車輪回転数検出器２４の検出信号に対する磁極位置を割り出してこれら車輪回転数と磁極位置の相関を記憶する磁極位置関係記憶部４６ａを有するものとしても良い。
　前記モータ６が同期モータ等である場合、モータロータの角度が検出できないと回転を開始させることができないが、磁極位置関係記憶部４６ａで車輪回転数検出器２４の検出信号に対する磁極位置の相関、つまり磁極位置関係を記憶しておくことで、電源再投入後でも始動することができる。また、磁極位置関係記憶部４６ａを有した構成では、電源がオフの状態で外的要因によって車輪が回転させられた場合においても磁極位置を把握できるように車輪回転数検出器２４と車輪速度対応モータ角度推測手段４６は、電源オフ時でも車輪の回転を感知すると動作を開始する構成が望ましい。

　この発明において、前記一方のモータ角度推測手段が前記車輪速度対応モータ角度推測手段４６である場合、前記車輪回転数検出器２４が、車輪の回転に応じて発生したパルスの間隔を演算して車輪の回転速度を検出するものであって、前記車輪速度対応モータ角度推測手段４６は、前記車輪回転数検出器２４が出力するパルスを逓倍してモータロータの角度を推測するものとしても良い。
　車輪回転数検出器２４は、アンチロックブレーキシステム等に使用されるものであるため、一般的に高い分解能は必要でなく、モータ角度検出器３６に比べて分解能が低いものが使用される。しかし、車輪回転数検出器２４が、パルスの間隔を演算して車輪の回転速度を検出するものである場合、パルスを逓倍することで、検出角度の分解能を向上させることができ、例えばレゾルバ等からなるモータ角度検出器３６と同等の分解能とすることができる。

　この発明において、前記一方のモータ角度推測手段が前記車輪速度対応モータ角度推測手段４６である場合、前記車輪回転数検出器２４が、車輪の回転に応じて発生したパルスの間隔を演算して車輪の回転速度を検出するものであって、前記車輪速度対応モータ角度推測手段４６は、前記車輪回転数検出器２４が出力するパルス間の時間を計測してモータロータの角度を推測するものであっても良い。
　パルスの逓倍の代わりに、パルス間を時間計測しておき、ベクトル制御演算等の、磁極位置に応じた制御をする演算に必要なタイミングにおいて、基準からのパルス数とパルス間時間から、角度を演算することができる。この場合も、パルスを逓倍した場合と同様に精度良くモータロータ角度を演算することができる。

　この発明において、前記車輪回転数検出器２４が、車輪の回転に応じて発生したパルスの間隔を演算して車輪の回転速度を検出する、相対的な角度変化のみ検出可能なものであって、前記センサ切替手段４７ｂによって前記車輪速度対応モータ角度推測手段４６が出力するモータロータ角度を用いる制御の切り替わった後、前記回転センサレス角度推測手段５０がモータロータの磁極位置の割り出しを行い、前記車輪速度対応モータ角度推測手段４６によって推測されるモータロータ角度を、前記割り出されたモータロータの磁極位置に基づいて補正するモータロータ角度補正部４６ｄを設けても良い。
　車輪回転数検出器が回転に応じたパルスの間隔を測定するものでは、パルスのカウント値から角度を演算する。つまり、電気角３６０度のパルス数は既知であり、一旦、磁極位置が分かれば、パルス数からモータロータの回転角が分かる。しかし、ノイズの影響や検出能力が低いことによってずれが生じても、車輪回転数検出器は判別できない。そのため、定期的に回転センサレス角度推測手段５０によって磁極位置を補正することで、信頼性を高めることができる。

　この発明において、前記モータ６は、各モータ６がそれぞれ一つの車輪２を駆動する電気自動車におけるモータ６であっても良い。この場合に、前記モータ６は、車輪２に近接して取付けられるインホイールモータ装置８を構成するモータ６であっても良い。
　個別にモータ駆動される車輪２が複数ある場合、走行中にモータ角度検出器３６の故障が生じると、トルクバランスが崩れ、スリップやスキッドの発生の原因となる。そのため、車輪速度対応モータ角度推測手段４６または回転センサレス角度推測手段５０の角度推測値による制御に切り替えることが、より一層効果的となる。また、複数のモータ６を有する電気自動車の場合、上記のモータ逆起電力を用いる始動時ロータ角度割出手段１０２の利用が容易となる。

　前記インホイールモータ装置８は、車輪用軸受４と、前記モータ６と、このモータ６と車輪用軸受４の間に介在した減速機７とを有するものであっても良い。減速機７を介在させるインホイールモータ装置８では、モータ６が高速回転となるため、車輪速度対応モータ角度推測手段４６または回転センサレス角度推測手段５０によるモータロータ角度推測値を用いて制御することが、より効果的となる。

　前記減速機７はサイクロイド減速機であっても良い。サイクロイド減速機は円滑な動作で高減速比が得られるが、高減速比のため、モータ６がより高速回転となる。そのため、車輪速度対応モータ角度推測手段４６または回転センサレス角度推測手段５０によるモータロータ角度推測値を用いて制御することが、より効果的となる。

　この発明の電気自動車は、この発明の上記いずれかの構成のモータ駆動装置２０を搭載した電気自動車である。この電気自動車によると、この発明のモータ駆動装置２０の回転センサレス角度推測手段５０または車輪速度対応モータ角度推測手段４６のモータロータ角度推測値を用いる制御により、モータ角度検出器３６に故障が生じても走行を行うことができる。

　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～第７実施形態に係るモータ駆動装置を搭載した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の概念構成を示すブロック図である。同インバータ装置の回路図である。同インバータ装置の出力波形の説明図である。この発明の第１実施形態に係るモータ駆動装置の概念構成のブロック図である。この発明の第１～第７実施形態に係るモータ駆動装置における基本駆動制御部の概念構成のブロック図である。この発明の第１，第２，第５～第７実施形態に係るモータ駆動装置の回転センサレス角度推測手段使用時の動作状態を示す概念構成のブロック図である。（Ａ）～（Ｃ）は、この発明の第１および第２実施形態に係るモータ駆動装置におけるモータロータ角度の回転センサレス角度推測への切替えの様子を示す説明図である。この発明の第２実施形態に係るモータ駆動装置の概念構成のブロック図である。この発明の第３実施形態に係るモータ駆動装置の概念構成のブロック図である。（Ａ）は、この発明の第３～第７実施形態に係るモータ駆動装置における車輪回転数検出器の出力であるパルスを示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の出力を逓倍したパルスを示す図であり、（Ｃ）は、（Ａ）の出力に対するベクトル演算のタイミングを示す図である。（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の第３および第４実施形態に係るモータ駆動装置におけるモータロータ角度の推測への切替え形態の説明図である。この発明の第４実施形態に係るモータ駆動装置の概念構成のブロック図である。この発明の第５実施形態に係るモータ駆動装置の概念構成のブロック図である。（Ａ）～（Ｃ）は、この発明の第５～第７実施形態に係るモータ駆動装置におけるモータロータ角度の推測の切替え形態の説明図である。この発明の第６実施形態に係るモータ駆動装置の概念構成のブロック図である。この発明の第７実施形態に係るモータ駆動装置の概念構成のブロック図である。この発明の第１～第７実施形態に係るモータ駆動装置を備えた電気自動車のインホイールモータ装置の一例を示す断面である。図１８のＸＩＸ－ＸＩＸ線断面図である。図１９の部分拡大断面図である。この発明の第１～第７実施形態に係るモータ駆動装置を備えた電気自動車における回転センサの一例の断面図である。

　この発明の第１実施形態に係るモータ駆動装置を図１ないし図８（Ａ）～（Ｃ）と共に説明する。図１は、この実施形態のモータ駆動装置を装備した電気自動車の概念構成を示す平面図である。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が従動輪とされた４輪の自動車である。前輪となる車輪３は操舵輪とされている。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装置８を構成している。インホイールモータ装置８は、モータ６が車輪２に近接して設置されており、一部または全体が車輪２内に配置される。各車輪２，３には、電動式等の機械式のブレーキ（図示せず）がそれぞれ設けられている。なお、ここで言う「機械式」とは、回生ブレーキと区別のための用語であり、油圧ブレーキも含まれる。

　電気自動車の制御系について説明する。自動車全般の統括制御を行う電気制御ユニットであるメインのＥＣＵ２１と、このＥＣＵ２１の指令に従って各走行用のモータ６の制御をそれぞれ行う複数（図示の例では２つ）のインバータ装置２２とが、車体１に搭載されている。ＥＣＵ２１と複数のインバータ装置２２，２２とで、モータ駆動装置２０が構成される。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。なお、ＥＣＵ２１と各インバータ装置２２の弱電系とは、互いに共通のコンピュータや共通の基板上の電子回路で構成されていても良い。

　ＥＣＵ２１は、トルク配分手段４８を有していて、トルク配分手段４８は、アクセル操作部１６の出力するアクセル開度の信号と、ブレーキ操作部１７の出力する減速指令と、操舵手段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・減速指令をトルク指令値として生成し、各インバータ装置２２へ出力する。また、トルク配分手段４８は、ブレーキ操作部１７の出力する減速指令があったときに、モータ６を回生ブレーキとして機能させる制動トルク指令値と、機械式のブレーキ（図示せず）を動作させる制動トルク指令値とに配分する機能を持つ。回生ブレーキとして機能させる制動トルク指令値は、各走行用のモータ６，６に与える加速・減速指令のトルク指令値に反映させる。アクセル操作部１６およびブレーキ操作部１７は、それぞれアクセルペダルおよびブレーキペダル等のペダルと、そのペダルの動作量を検出するペダルセンサとでなる。操舵手段１５は、ステアリングホイールとその回転角度を検出する操舵角センサとでなる。車体１には、また、バッテリ１９が搭載され、このバッテリ１９は、モータ６，６の駆動、および車両全体の電気系統の電源として用いられる。

　図２に示すように、インバータ装置２２は、各モータ６に対して設けられた電力変換回路部であるパワー回路部２８と、このパワー回路部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、このモータコントロール部２９に対応するインホイールモータ装置８（図１）に関する各検出値や制御値等の情報をＥＣＵ２１に出力する機能を有する。
　パワー回路部２８は、バッテリ１９（図１）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を制御する手段であるＰＷＭドライバ３２とで構成される。

　図３において、モータ６は、３相の同期モータ、例えばＩＰＭ型（埋込磁石型）同期モータ等からなる。インバータ３１は、半導体スイッチング素子である複数の駆動素子３１ａで構成され、モータ６の３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）の各相の駆動電流をパルス波形で出力する。ＰＷＭドライバ３２は、入力された電流指令をパルス幅変調し、前記各駆動素子３１ａにオンオフ指令を与える。上記パルス幅変調は、例えば図４に示すように正弦波駆動する電流出力が得られるように行う。図３において、パワー回路部２８の弱電回路部であるＰＷＭドライバ３２と前記モータコントロール部２９とで、インバータ装置２２における弱電回路部分である演算部３３が構成される。演算部３３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る。インバータ装置２２には、この他に、バッテリ１９とインバータ３１間に並列に介在させた平滑コンデンサによる平滑部３３が設けられている。

　モータ６には、モータロータ７５の角度を検出するモータ角度検出器３６が設けられている。モータ角度検出器３６は、レゾルバ等の高精度の検出器が用いられる。また、図２に示すように、車輪用軸受４またはこの車輪用軸受４を支持するナックル（図示せず）等の支持部材に、車輪２の回転を検出する車輪回転数検出器２４が設けられている。車輪回転数検出器２４は、アンチロックブレーキシステム（図示せず）に用いられるため、ＡＢＳセンサと呼ぶ場合がある。車輪回転数検出器２４は、モータ角度検出器３６に比べて分解能の低い検出器である。

　図２，図３におけるインバータ装置２２のモータコントロール部２９は、図５に示す構成とされている。モータコントロール部２９は、モータ６に設けられたモータ角度検出器３６の角度検出値に従い、磁極位置に応じた制御を行う基本駆動制御部３８を有しており、モータコントロール部２９はベクトル制御を行う。ベクトル制御は、トルク電流と磁束電流とに分け、各々を独立に制御することで、高速応答および高精度制御を実現する制御方式である。図６は、図５に示す構成のうち、基本駆動制御部３８に焦点を当て、説明に不要な構成要素を省略した図である。

　図６において、基本駆動制御部３８は、電流指令演算部３９、トルク電流制御部４０、磁束電流制御部４１、αβ座標変換部４２、２相／３相座標変換部４３、検出側の３相／２相座標変換部４４、および回転座標変換部４５を有する。

　電流指令演算部３９は、同図中に内部構成をブロックで示すように、トルク電流指令部３９ａおよび磁束電流設定部３９ｂを有する。トルク電流指令部３９ａは、上位制御手段から与えられたトルク指令値に従い、トルク電流の指令値Ｉqrefを出力する手段である。上位制御手段は、図１のＥＣＵ２１であり、図示のようにＥＣＵ２１がトルク配分手段４８を有する場合は、図６のようにトルク配分手段４８である。この上位制御手段から与えられるトルク指令は、アクセル開度およびブレーキの制動指令等により演算される、トルク電流の指令値Ｉqrefである。磁束電流設定部３９ｂは、磁束電流の定められた指令値Ｉdrefを出力する手段である。磁束電流の指令値Ｉdrefは、モータ６の特性等に応じて適宜設定されるが、通常は「０」とされる。トルク電流は、以下「ｑ軸電流」と称す。また、磁束電流は、以下「ｄ軸電流」と称す。電圧についても、トルク電圧は「ｑ軸電圧」と、磁束電圧は「ｄ軸電圧」と称す。なお、ｑ軸とはモータ回転方向の軸であり、ｄ軸はｑ軸に直交する方向の軸である。磁束電流は励磁電流とも呼ばれる。

　トルク電流制御部４０は、電流指令演算部３９のトルク電流指令部３９ａから与えられるｑ軸電流指令値Ｉqrefに対して、ｑ軸電流検出値Ｉｑが追随するように制御する手段である。ｑ軸電流検出値Ｉｑは、モータ６の駆動電流（後述するように、２相または３相の電流）を検出する電流検出手段３５の検出値から、３相／２相座標変換部４４および回転座標変換部４５を介して得られる。トルク電流制御部４０は、ｑ軸電圧指令値Ｖｑを出力する。
　トルク電流制御部４０は、ｑ軸電流指令値Ｉqrefからｑ軸電流検出値Ｉｑを減算する減算部４０ｂと、減算部４０ｂの出力に対して定められた演算処理を行う演算処理部４０ａとでなる。演算処理部４０ａは、この例では比例積分処理を行う。

　磁束電流制御部４１は、電流指令演算部３９の磁束電流設定部３９ｂから与えられるｄ軸電流指令値Ｉdrefに対して、ｄ軸電流検出値Ｉｄが追随するように制御する手段である。ｄ軸電流検出値Ｉｄは、モータ６の駆動電流（後述するように、２相または３相の電流）を検出する電流検出手段３５の検出値から、３相／２相座標変換部４４および回転座標変換部４５を介して得られる。磁束電流制御部４１は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄを出力する。
　磁束電流制御部４１ａは、ｄ軸電流指令値Ｉdrefからｄ軸電流検出値Ｉｄを減算する減算部４１ｂと、減算部４１ｂの出力に対して定められた演算処理を行う演算処理部４１ａとなる。演算処理部４１ａは、この例では比例積分処理を行う。

　前記３相／２相座標変換部４４は、モータ６のＵ相，Ｖ相，Ｗ相を流れる電流のうち、２つ、または３つの相の電流、例えばＵ相の電流Ｉｕと、Ｖ相の電流Ｉｖの検出値を、静止直交２相座標成分の実電流（α軸上の実電流、およびβ軸上の実電流）の検出値Ｉα，Ｉβに変換する手段である。
　回転座標変換部４５は、モータ角度検出器３６で検出されたモータロータ角度θに基づき、前記静止直交２相座標成分の実電流の検出値Ｉα，Ｉβを、ｑ，ｄ軸上の検出値Ｉq，Ｉdに変換する手段である。

　αβ座標変換部４２は、ｑ軸電圧指令値Ｖqおよびｄ軸電圧指令値Ｖdを、モータ角度検出器３６で検出されたモータロータ角度θ、つまりモータロータ位相に基づき、固定２相座標成分の実電圧の指令値Ｖα，Ｖβに変換する手段である。
　２相／３相変換部４３は、αβ座標変換部４２の出力する実電圧の指令値Ｖα，Ｖβを、モータ６のＵ相，Ｖ相，Ｗ相を制御する３相交流の電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換する手段である。

　パワー回路部２８は、上記のようにして基本駆動制御部３８の２相／３相変換部４３から出力される電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを電力変換してモータ駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを出力する。

　この第１実施形態に係るモータ駆動装置２０は、上記構成の基本駆動制御部３８を備え、さらに、図５のように、回転センサレス角度推測手段（第１のモータ角度推測手段）５０と、センサ故障判別センサ切替部４７とを設けたものである。回転センサレス角度推測手段５０は、モータロータの角度の推測を回転検出器を用いずに行う手段であり、位相推測部５０ａと、第１の比較部５０ｂと、補正値記憶補正部５０ｃとでなる。センサ故障判別センサ切替部４７は、モータ角度検出器３６の故障を判別するセンサ故障判別手段４７ａと、このセンサ故障判別手段４７ａが、モータ角度検出器３６は故障していると判別した場合に、モータ角度検出器３６による角度検出値に代えて、回転センサレス角度推測手段５０が出力するモータロータ角度の推測値を用いて、前記基本駆動制御部３８による制御を行わせるセンサ切替手段４７ｂとでなる。

　なお、図７は、回転センサレス角度推測手段５０が出力するモータロータ角度を用いて制御を行う様子を示しており、分かり易くするために、図５の構成要素のうち、回転センサレス角度推測手段５０が出力するモータロータ角度を用いて制御する場合に使用される各手段のみを図示し、他の手段を省いてある。

　図５において、センサ故障判別手段４７ａは、例えば、一定時間におけるモータ角度検出器３６の角度検出値θの変化量から、故障か否かを判断するものとされる。一定時間におけるモータ角度検出器３６の角度検出値θの変化量は、ある程度定まった範囲にあるため、変化量が極端に大きくなった場合は、モータ角度検出器３６の故障と考えられる。したがって、適宜の閾値や範囲を設定し、上記変化量が閾値や範囲を超えた場合に故障と判定しても良い。前記「一定時間」は、適宜設計すれば良い。

　センサ故障判別手段４７ａは、この他に、モータに与える指令値とモータにおける検出値との差から、異常か否かを判断するものであっても良い。比較される指令値は、例えば電流指令演算部３９から出力されるモータ電流指令Ｉqref，Ｉdrefであっても良い。また、比較される検出値は、モータ電流指令と同じｑ軸電流およびｄ軸電流に座標変換した値であっても良い。すなわち、モータに与える指令値であるトルク電流指令値Ｉqrefとモータにおける検出値であるトルク電流検出値Ｉｑとの差、またはモータに与える指令値である磁束電流指令値Ｉdrefとモータにおける検出値である磁束電流検出値Ｉｄとの差から、異常か否かを判断してもよい。モータ電流指令値と実際に流れた電流であるモータ電流検出値との差、すなわち、トルク電流指令値Ｉqrefとトルク電流検出値Ｉｑとの差も、磁束電流指令値Ｉdrefと磁束電流検出値Ｉｄとの差も、ある程度定まった範囲にあるため、これらの差に、それぞれ適宜の閾値等を設定し、前記の差のいずれか一方が閾値を超えた場合に故障と判定しても良い。この場合、アクセル動作を監視し、アクセル動作によってモータ電流指令値が大きく変化する場合、すなわちトルク電流指令値Ｉqrefと磁束電流指令値Ｉdrefのいずれか一方が大きく変化する場合を判別してもよい。なお、モータに与える指令値とモータにおける検出値は、αβ座標変換部４２によってαβ座標変換されたものであっても良く、モータ電圧の指令値Ｖα，Ｖβに相当する電流指令値と、モータ電流の検出値Ｉα，Ｉβとのα成分およびβ成分のそれぞれの差のいずれか一方から、異常か否かを判断してもよい。

　センサ故障判別手段４７ａは、さらに、上記角度検出値θの変化量と、モータに与える指令値Ｖα，Ｖβ（Ｉqref，Ｉdref）とモータにおける検出値Ｉα，Ｉβ（Ｉｑ，Ｉｄ）の差との両方から判断するものであっても良い。両方を用いて判別するようにすると、前記各閾値を小さく設定しても、確実な故障判別が行えて、早期の故障判別が行える。

　センサ切替手段４７ｂは、モータ角度検出器３６が故障しているとセンサ故障判別手段４７ａが判別した場合に、モータ角度検出器３６の検出値θに代えて、回転センサレス角度推測手段５０の位相推測部５０ａから出力されるモータロータ角度の推測値θestを、電流指令演算部３９、αβ座標変換部４２および回転座標変換部４５に入力する。

　回転センサレス角度推測手段５０は、基本駆動制御部３８でモータロータの角度検出値θを用いながらモータが駆動されている間は、常に、モータロータの角度の推測の動作を行い、モータロータの角度の推測値がモータ角度検出器３６の角度検出値に一致または近づくように補正する。この第１実施形態では、回転センサレス角度推測手段５０を、位相推測部５０ａと、第１の比較部５０ｂと、補正値記憶補正部５０ｃとで構成する。

　位相推測部５０ａは、例えばモータ等価回路方程式

となり、上式からモータロータの角度（位相）の推定を行う。

ここで、Ｒは電気子巻線抵抗値、Ｌ_ｄはｄ軸インダクタンス、Ｌ_ｑはｑ軸インダクタンス、Ｋ_Ｅは誘起電圧定数を示し、Ｒ、Ｌ_ｄ、Ｌ_ｑ、Ｋ_Ｅは既知、Ｉα、Ｉβは検出値、Ｖα、Ｖβはベクトル制御時の演算値であり位置推定時は既知であるため、モータロータの角度（位相）の推定が可能である。

　また、ｄ-ｑ座標系のモータ等価回路方程式で演算し、速度を求め、速度を積分することでモータロータの角度（位相）を推定してもよい。位相推測部５０ａは、基本駆動制御部３８がモータロータの角度の検出値θを用いて制御することによってモータ６が駆動されている間は、常にモータロータの角度の推測の動作を行う。

　第１の比較部５０ｂは、前記位相推測部５０ａが出力するモータロータ角度の推測値θestと、モータ角度検出器３６の角度検出値θと比較し、その比較結果となる差θerrを出力する。

　補正値記憶補正部５０ｃは、第１の比較部５０ｂの出力となる誤差θerrを最小にするように、モータの各パラメータの調整値、または、直接モータ角度推測値にオフセットを付加するためのオフセット値を決定して記憶する。なお、これらパラメータ調整値およびオフセット値は補正値である。モータ角度検出器３６から得られる回転数と、基本駆動制御部３８が生成するモータ電流指令値（トルク電流指令値Ｉqrefおよび／または磁束電流指令値Ｉdref）とのいずれか一方または両方を記憶し、この値に対する、前記補正値を記憶する。この記憶した補正値に基づいて、車輪回転数検出器２４（図２）または、後述する回転数演算部１０１から得られる回転数と、基本駆動制御部３８が生成するモータ電流指令値（トルク電流指令値Ｉqrefおよび／または磁束電流指令値Ｉdref）とのいずれか一方または両方から、定められた規則に従って補正処理（補正される関係式）を決定し、位相推測部５０ａが出力するモータロータ角度θestの補正を行う。具体的には、モータロータ角度の推測を行うために位相推測部５０ａで記憶しておくモータ電流の検出値Ｉα，Ｉβ（静止直交２相座標成分の実電流の検出値ＩαおよびＩβ）とモータロータの角度の関係、またはモータ電流の検出値Ｉα，Ｉβとモータ電圧の指令値Ｖα，Ｖβ（固定２相座標成分の実電圧の指令値Ｖα，Ｖβ）の比較結果とモータロータの角度との関係を補正する。

　なお、モータコントロール部２９には、上記の各手段の他に、位相推測部５０ａが出力するモータロータ角度の推測値θestから、モータの回転数を演算して出力する回転数演算部１０１が設けられている。
　車輪回転数検出器２４の出力、または回転数演算部１０１の出力によって補正値記憶補正部５０ｃに記憶される補正値を決定する。特に車輪回転数検出器２４が無い場合は、回転数演算部１０１の演算結果を使用する。回転センサを用いない場合、絶対角度の推測において誤差が発生する可能性があるものの、回転数の推測の精度は高く、回転センサを用いない回転数演算出力を使用することに問題はない。

　第１実施形態に係るモータ駆動装置２０によると、モータ角度検出器３６が正常な状態では、図６に示すように、モータ角度検出器３６の角度検出値に従い、磁極位置に応じた制御が基本駆動制御部３８により行われ、効率の良いモータ駆動が行われる。モータ角度検出器３６の故障は、図５のセンサ故障判別手段４７ａにより監視され、判別される。センサ故障判別手段４７ａによる故障の判別は、モータ角度検出器３６の配線系を含めて行うようにしても、モータ角度検出器３６のみにつき行うようにしても良い。

　センサ故障判別手段４７ａにより故障と判別されると、センサ切替手段４７ｂは、基本駆動制御部３８による制御を、モータ角度検出器３６による角度検出値に代えて、図７，図８（Ａ）のように回転センサレス角度推測手段５０が出力するモータロータ角度（モータロータ角度の推測値θest）を用いて行わせる。すなわち、回転センサレス角度推測手段５０の位相推測部５０ａが推測したモータロータ角度の推測値θestを、電流指令演算部３９、αβ座標変換部４２、および回転座標変換部４５に入力する。そのため、モータ角度検出器３６に故障が生じても、基本駆動制御部３８を用いた磁極位置に応じた制御を行うことができる。

　これより、走行中にモータ角度検出器３６の故障が生じても、走行を続行することができる。そして、各車輪２を個別に駆動するモータ６を備えたインホイールモータ形式等の電気自動車の場合、走行中にモータ角度検出器３６の故障が生じても、トルクバランスの崩れを回避し、スリップやスキッドの発生を防止することができる。回転センサレス角度推測手段５０の出力するモータロータ角度は、モータ角度検出器３６による角度検出値に比べて、精度や信頼性が十分でない場合があるが、修理工場等の車両の修理場所や、道路脇の安全な退避場所等への自力走行が可能となる。

　この第１実施形態に係るモータ駆動装置２０が駆動する前記モータ６は、図１のように減速機７を有するインホイールモータ装置８を構成しているが、減速機７を介在させる場合、モータ６が高速回転となるため、回転センサレス角度推測手段５０によるモータロータ角度の推測値を用いて制御することが、より効果的となる。また、前記減速機７がサイクロイド減速機である場合、円滑な動作で高減速比が得られるが、高減速比のため、モータ６がより高速回転となる。そのため、回転センサレス角度推測手段５０によるモータロータ角度の推測値を用いて制御することが、より効果的となる。

　図５の回転センサレス角度推測手段５０は、基本駆動制御部３８でモータ角度検出器３６の角度検出値θを用いながらモータが駆動されている間は、図８（Ｂ）に示すように、常に、モータロータの角度の推測の動作を行い、モータロータの角度の推測値を前記モータ角度検出器３６の角度検出値と比較して補正する。このように、モータ角度検出器３６が正常な間に、その角度検出値で、回転センサレス角度推測手段５０（図５）の角度の推測値を補正しておくことで、回転センサレス角度推測を精度良く行うことができる。上記の「常に…補正する」とは、必ずしも絶えず比較および補正を行わなくても良く、定期的に補正を行うようにしても良い。

　図５の前記回転センサレス角度推測手段５０は、上記のように、位相推測部５０ａと、この位相推測部５０ａが出力する推測値を前記モータ角度検出器３６の角度検出値θと比較する第１の比較部５０ｂと、補正値記憶補正部５０ｃとを有する。補正値記憶補正部５０ｃは、第１の比較部５０ｂの比較結果から誤差θerrを最小にする、モータの各パラメータの調整値またはモータ角度にオフセットを付加するオフセット値を求めて記憶しておき（図８（Ｃ））、推測したモータロータの角度を、記憶された補正値（パラメータの調整値および／またはオフセット値）を用いて補正し、モータ角度検出器３６の故障時には基本駆動制御部３８の駆動に用いる。詳しくは、前記の記憶した補正値を基に、車輪回転数検出器２４または、回転数演算部１０１から得られる回転数と前記基本駆動制御部３８の生成する電流指令のいずれか一方または両方から、補正処理を決定し補正を行う。このため、精度の良いセンサレス角度推測を行うことができる。

　図９は、この発明の第２実施形態に係るモータ駆動装置２０におけるモータコントロール部２９およびそれに関連した構成要素を示す。この第２実施形態は、図１～図８（Ａ）～（Ｃ）に示した第１実施形態に係るモータ駆動装置に、さらに、始動時ロータ角度割出手段１０２を設けたものである。始動時ロータ角度割出手段１０２は、センサ故障判別手段４７ａで故障と判別された状態で、モータ停止後にモータ６を始動するときに、モータ６の逆起電圧からモータロータの角度を割り出し、その割り出した角度で基本駆動制御部３８による制御を行わせる手段である。モータ６の逆起電圧は、インバータ３１とモータ６間の配線に設けた電圧検出手段１０３により検出する。始動時ロータ角度割出手段１０２が割り出したモータロータの角度は、回転センサレス角度推測手段５０が推測した出力およびモータ角度検出器３６の検出値に代えて、電流指令演算部３９、αβ座標変換部４２および回転座標変換部４５に入力される。

　なお、始動時ロータ角度割出手段１０２の割り出した角度で基本駆動制御部３８を制御するのは、始動時の定められた時間またモータの電気角１周期分の回転角度までとし、それ以降は回転センサレス角度推測手段５０が推測した出力を用いる。また、ＥＣＵ２１には、センサ故障判別手段４７ａで故障と判別された状態で、走行停止した後であっても、トルク配分手段４８（図１）等から、各モータ６のインバータ装置２２へトルク指令を与えるようにする。

　この第２実施形態に係るモータ駆動装置では、次の利点が得られる。基本駆動制御部３８は、角度検出値に従って磁極位置に応じた制御をするため、角度が不明であるとモータ６を始動させることができない。回転センサレス角度推測手段５０も、停止後の起動時には用いることができない。そのため、停止した場合、直ぐにはモータ６を起動できないが、２つ以上のモータ６を有する電気自動車では、健在なモータ６を用いて一応の走行が行える。走行させると、センサ故障の生じたモータ６が車輪２の回転につられて回転する。この時のモータ６の逆起電力を検出することで、磁極位置を検出することができる。電気角の１回転で磁極位置を検出できるため、例えば、タイヤ２ａが数分の１回転した時点で、逆起電力による角度検出が可能となり、モータ６を駆動させることができる。この第２実施形態におけるその他の構成効果は、第１実施形態と同様である。

　図１０に、この発明の第３実施形態に係るモータ駆動装置２０におけるモータコントロール部２９Ａおよびそれに関連した構成要素を示す。この第３実施形態に係るモータ駆動装置２０は、モータコントロール部２９Ａ以外は第１実施形態に係るモータ駆動装置２０と同一の構成を有し、図１～図４を参照して説明した構成がそのまま適用される。本実施形態の説明において、第１または第２実施形態に係るモータ駆動装置と同一または相当する部分には、同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。

　図１０に示す、この第３実施形態に係るモータ駆動装置２０のモータコントロール部２９Ａは、第１および第２実施形態に係るモータ駆動装置２０のモータコントロール部２９と同一構成の基本駆動制御部３８を備える。一方、この第３実施形態に係るモータ駆動装置２０のモータコントロール部２９Ａは、第１および第２実施形態に係るモータ駆動装置２０の回転センサレス角度推測手段５０（第１のモータ角度推測手段）（図５，図９）は備えず、その代わりに、車輪速度対応モータ角度推測手段（第２のモータ角度推測手段）４６を備える。モータコントロール部２９Ａは、また、第１および第２実施形態と同様に、センサ故障判別センサ切替部４７を備える。

　車輪速度対応モータ角度推測手段４６は、モータ６で駆動される車輪の回転速度を検出する車輪回転数検出器２４の検出信号から、モータロータの角度を推測する手段である。
　センサ故障判別センサ切替部４７は、第１実施形態に関連して説明したとおりである。この第３実施形態に係るモータ駆動装置２０では、センサ切替手段４７ｂは、センサ故障判別手段４７ａが、モータ角度検出器３６は故障していると判別した場合に、モータ角度検出器３６による角度検出値に代えて、車輪速度対応モータ角度推測手段４６が出力するモータロータ角度を用いて、前記基本駆動制御部３８による制御を行わせる。すなわち、センサ切替手段４７ｂは、センサ故障判別手段４７ａがモータ角度検出器３６の故障を判別した場合に、モータ角度検出器３６の検出値θに代えて、車輪速度対応モータ角度推測手段４６から出力されるモータロータ角度の推測値を、電流指令演算部３９、αβ座標変換部４２および回転座標変換部４５に入力する。

　車輪速度対応モータ角度推測手段４６は、具体的には、例えば次の構成とされる。車輪回転数検出器２４が、車輪の回転に応じて発生したパルスの間隔を演算して車輪の回転速度を検出するものである場合、つまり相対的な角度変化のみ検出可能なものである場合を説明する。この場合、車輪速度対応モータ角度推測手段４６は、モータ回転時（モータ角度検出器３６が正常な間）にモータ角度検出器３６の角度検出値θと車輪回転数検出器２４の検出信号との関係を求めて、車輪回転数検出器２４の検出信号に対するモータロータの磁極位置を割り出し、センサ切替手段４７ｂにより車輪速度対応モータ角度推測手段４６の出力するモータロータ角度を用いるように切替えられると、車輪回転数検出器２４の検出信号からモータロータの角度を推測する。

　より具体的には、車輪速度対応モータ角度推測手段４６は、センサ故障判別手段４７ａが、モータ角度検出器３６は正常と判別している間に、モータ角度検出器３６の角度検出値を基に、車輪回転数検出器２４の検出信号に対する磁極位置を割り出してこれら車輪回転数と磁極位置の相関、つまり位置関係を記憶する磁極位置関係記憶部４６ａを有する。この磁極位置関係記憶部４６ａは、電源がオフ状態でも記憶を維持できるものとする。また、磁極位置関係記憶部４６ａを有した構成では、電源がオフの状態で外的要因によって車輪が回転させられた場合においても磁極位置を把握できるように、車輪回転数検出器２４と車輪速度対応モータ角度推測手段４６は、電源オフ時でも車輪の回転を感知すると動作を開始する構成が望ましい。

　車輪速度対応モータ角度推測手段４６は、第２の比較部４６ｃを有していて（図では車輪速度対応モータ角度推測手段４６とは別にブロックで示してある）、センサ故障判別手段４７ａが、モータ角度検出器３６は正常であると判別している間に、車輪速度対応モータ角度推測手段４６の推測したモータロータ角度推測値は、モータ角度検出器３６のモータロータ３６の検出値θと第２の比較部１５２によって比較される。車輪速度対応モータ角度推測手段４６は、上記の比較結果によって、車輪回転数検出器２４の検出する車輪回転数と磁極位置の相関を補正し、その補正した相関を、磁極位置関係記憶部４６ａに記憶する。

　車輪速度対応モータ角度推測手段４６は、より具体的には逓倍処理部４６ｂを有し、これにより、車輪回転数検出器２４の出力するパルス（図１１（Ａ））を逓倍して、逓倍パルス（図１１（Ｂ））を生成し、モータロータの角度の推測を行うものとされる。なお、車輪回転数検出器２４は、前述のように車輪の回転に応じて発生したパルスの間隔を演算して車輪の回転速度を検出するものである。

　車輪回転数検出器２４が、車輪の回転に応じて発生したパルスの間隔を演算して車輪の回転速度を検出するものである場合は、車輪速度対応モータ角度推測手段４６は、逓倍処理部４６ｂを設ける代わりに、車輪回転数検出器２４が出力するパルス間の時間を計測してモータロータの角度の推測を行うものとし、精度良くモータロータ角度を検出するものとしても良い。

　この第３実施形態に係るモータ駆動装置２０も、第１実施形態に係るモータ駆動装置２０と同様に、モータ角度検出器３６が正常な状態では、図６に示したように、モータ角度検出器３６の角度検出値に従い、磁極位置に応じた制御が基本駆動制御部３８により行われる（図１２（Ａ））。モータ角度検出器３６の故障は、センサ故障判別手段４７ａにより監視される。

　センサ故障判別手段４７ａにより故障と判別されると、センサ切替手段４７ｂは、モータ角度検出器３６による角度検出値に代えて、車輪速度対応モータ角度推測手段４６が出力するモータロータ角度を用いて、基本駆動制御部３８による制御を行わせる（図１２（Ｂ））。すなわち、図１０において、車輪速度対応モータ角度推測手段４６が推測したモータロータ角度を、電流指令演算部３９、αβ座標変換部４２および回転座標変換部４５に入力する。

　車輪速度対応モータ角度推測手段４６の出力するモータロータ角度は、モータ角度検出器３６による角度検出値に比べて、精度や信頼性が十分でない場合があるが、修理工場等の車両の修理場所や、道路脇の安全な退避場所等への自力走行が可能となる。

　車輪速度対応モータ角度推測手段４６は、車輪回転数検出器２４の検出信号を用いるが、車輪回転数検出器２４は、アンチロックブレーキシステムや姿勢制御システムの制御等に用いるために、一般的に車両に備えられているため、その車輪回転数検出器２４を利用すれば良く、新たにセンサ類を追加する必要がない。そのため、センサ類を追加することなく、モータ角度検出器３６に故障が生じた場合のモータ駆動が行える。

　また、車輪速度対応モータ角度推測手段４６は、車輪回転数検出器２４の出力信号が相対角度出力の場合、正常時のモータ角度検出器３６の信号を基に、ロータ磁極位置（すなわち磁極基準位置）を割り出しておくようにしたため（図１２（Ｂ））、走行中において、モータ角度検出器３６の故障時に切り替えて車輪回転数検出器２４の出力信号をモータロータ角度の推測に用いることができる。

　また、車輪速度対応モータ角度推測手段４６は、センサ故障判別手段４７ａが、モータ角度検出器３６は正常であると判別している間に、モータ角度検出器３６の角度検出値を基に、車輪回転数検出器２４の検出信号に対する磁極位置を割り出してこれら車輪回転数と磁極位置の相関を記憶する磁極位置関係記憶部４６ａを有するため、電源再投入後でも始動することができる。すなわち、モータ６が同期モータ等である場合、モータロータの角度が検出できないと回転を開始させることができないが、磁極位置関係記憶部４６ａで車輪回転数検出器２４の検出信号に対する磁極位置の相関、つまり位置関係を記憶しておくことで、電源再投入後でも始動することができる。また、磁極位置関係記憶部４６ａを有した構成では、電源がオフの状態で外的要因によって車輪が回転させられた場合においても磁極位置を把握できるようにモータ角度検出器３６と車輪速度対応モータ角度推測手段４６は、電源オフ時でも車輪の回転を感知すると動作を開始する構成が望ましい。

　この第３実施形態に係るモータ駆動装置２０は、逓倍処理部４６ｂを有していて、車輪速度対応モータ角度推測手段４６は、車輪回転数検出器２４の出力するパルスを逓倍してモータロータの角度の推測を行うものとしているため、車輪速度対応モータ角度推測手段４６によっても高い分解能が得られる。車輪回転数検出器２４は、アンチロックブレーキシステム等に使用されるものであるため、一般的に高い分解能は必要でなく、モータ角度検出器３６に比べて分解能が低いものが使用される。しかし、車輪回転数検出器２４が、パルスの間隔を演算して車輪の回転速度を検出するものである場合、パルスを逓倍することで、検出角度の分解能を向上させることができ、例えばレゾルバ等からなるモータ角度検出器３６と同等の分解能とすることができる。

　車輪回転数検出器２４が、車輪の回転に応じて発生したパルスの間隔を演算して車輪の回転速度を検出するものである場合は、車輪速度対応モータ角度推測手段４６は、逓倍処理部４６ｂを設ける代わりに、車輪回転数検出器２４の出力するパルス間の時間を計測してモータロータの角度の推測を行うものとし、これにより精度良く角度を演算するようにしても良い。図１１（Ｃ）はその様子の一例を示しており、ベクトル演算のタイミング毎にパルス立ち下がりからの時間ΔＴを計測することで、角度を精度よく演算することができる。なお、ベクトル演算のタイミングはパルス間に数十から数百回ある。例えば、１回前のパルス間隔から角速度を推測しておけば、パルスのエッジからの時間を測定することで、パルス間のロータ絶対角度を推測できる。ベクトル演算タイミングは、点線のタイミングである。

　図１３は、この発明の第４実施形態に係るモータ駆動装置２０におけるモータコントロール部２９Ａおよびそれに関連した構成要素を示す。この第４実施形態に係るモータ駆動装置２０は、図１０に示した第３実施形態に係るモータ駆動装置に、さらに、図９を参照して説明した第２実施形態に係るモータ駆動装置２０が有する始動時ロータ角度割出手段１０２を設けたものである。本実施形態の説明において、第１～３実施形態のいずれかに係るモータ駆動装置と同一または相当する部分には、同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。

　始動時ロータ角度割出手段１０２が割り出したモータロータの角度は、車輪速度対応モータ角度推測手段４６が推測した出力およびモータ角度検出器３６の検出値に代えて、電流指令演算部３９、αβ座標変換部４２および回転座標変換部４５に入力される。同時に、始動時ロータ角度割出手段１０２が割り出したモータロータの角度を車輪速度対応モータ角度推測手段４６に入力し、車輪回転数検出器２４と磁極位置の相関を決定する。

　なお、始動時ロータ角度割出手段１０２の割り出した角度で基本駆動制御部３８を制御するのは、始動時の定められた時間またモータ回転角度までとし、それ以降は車輪速度対応モータ角度推測手段４６が推測した出力を用いる。
　また、車輪速度対応モータ角度推測手段４６に前記磁極位置関係記憶部４６ａ（図１０）を設けた場合は、始動が可能であるため、この第４実施形態は、車輪速度対応モータ角度推測手段４６が、第３実施形態における磁極位置関係記憶部４６ａ（図１０）を有しない構成とした場合に適用される。

　第４実施形態に係るモータ駆動装置では、始動時ロータ角度割出手段１０２を備えているため、第２実施形態に関連した述べた利点が得られる。すなわち、停止後の起動時に車輪速度対応モータ角度推測手段４６を用いることができないが、２つ以上のモータ６を有する電気自動車では、健在なモータ６を用いた一応の走行によって、センサ故障の生じたモータ６が車輪２の回転につられて回転してこの時のモータ６の逆起電力を検出することで、磁極位置を検出することができる。

　図１４に、この発明の第５実施形態に係るモータ駆動装置２０におけるモータコントロール部２９Ｂおよびそれに関連した構成要素を示す。この第５実施形態に係るモータ駆動装置２０は、モータコントロール部２９Ｂ以外は第１実施形態に係るモータ駆動装置２０と同一の構成を有し、図１～図４を参照して説明した構成がそのまま適用される。本実施形態の説明において、第１～４実施形態に係るモータ駆動装置と同一または相当する部分には、同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。

　図１４に示す、この第５実施形態に係るモータ駆動装置２０のモータコントロール部２９Ｂは、第１～第４実施形態に係るモータ駆動装置２０のモータコントロール部２９（２９Ａ）と同一構成の基本駆動制御部３８を備える。一方、この第５実施形態に係るモータ駆動装置２０のモータコントロール部２９Ｂは、第１および第２実施形態に係るモータ駆動装置２０のモータコントロール部２９の回転センサレス角度推測手段（第１のモータ角度推測手段）５０（図５，図９）に加えて、第３および第４実施形態に係るモータ駆動装置２０のモータコントロール部２９Ａの車輪速度対応モータ角度推測手段（第１のモータ角度推測手段）４６（図１０，図１３）を備える。

　この第５実施形態に係るモータ駆動装置２０のモータコントロール部２９Ｂのセンサ故障判別センサ切替部４７Ａは、モータ角度検出器３６および車輪回転数検出器２４の故障を判別するセンサ故障判別手段４７Ａａと、センサ切替手段４７Ａｂとでなる。センサ切替手段４７Ａｂは、センサ故障判別手段４７Ａａが、モータ角度検出器３６は故障していると判別した場合に、モータ角度検出器３６による角度検出値に代えて、車輪速度対応モータ角度推測手段４６が出力するモータロータ角度を用いて、前記基本駆動制御部３８による制御を行わせ（図１５（Ａ））、一方、センサ故障判別手段４７Ａａが、車輪回転数検出器２４は故障していると判別した場合に、モータ角度検出器３６による角度検出値に代えて、回転センサレス角度推測手段５０が出力するモータロータ角度を用いて、前記基本駆動制御部３８による制御を行わせる（図１５（Ａ））。

　センサ故障判別手段４７Ａａによる、モータ角度検出器３６の故障の判別については、第１～第４実施形態に関連して説明したとおりである。

　センサ切替手段４７Ａｂは、センサ故障判別手段４７Ａａが、モータ角度検出器３６が故障であると判別した場合に、モータ角度検出器３６の検出値に代えて、車輪速度対応モータ角度推測手段４６が出力するモータロータ角度の推測値を、電流指令演算部３９、αβ座標変換部４２および回転座標変換部４５に入力する。なお、モータ角度検出器３６の故障の判別は、第１～４実施形態に関して説明したように行われる。
　また、センサ切替手段４７Ａｂは、センサ故障判別手段４７Ａａが、車輪回転数検出器２４についても故障であると判別した場合は、回転センサレス角度推測手段５０の位相推測部５０ａが出力するモータロータ角度の推測値を、電流指令演算部３９、αβ座標変換部４２および回転座標変換部４５に入力する。

　センサ故障判別手段４７Ａａは、例えば、車輪回転数検出器２４が、想定し得ない程高速の車輪回転数や、想定し得ない程急激な車輪回転数の変化を呈した場合に、車輪回転数検出器２４が故障していると判別する。モータ６の定格出力や車体重量などから、車輪回転数検出器２４が取り得る車輪回転数やその変化率は定まっているため、これら車輪回転数やその変化率に対して適宜の閾値や範囲を設定し、上記の車輪回転数やその変化量が閾値や範囲を超えた場合には車輪回転数検出器２４が故障していると判別できる。センサ故障判別手段４７Ａａによる前記車輪回転数検出器２４の故障の判別は、この他に、モータ角度検出器３６の角度検出値と車輪回転数検出器２４の検出した車輪回転数との比などの関係が、予め定められた範囲を超える場合に故障と判別するようにしても良い。ただし、この場合、モータ角度検出器３６は故障していないことが条件となる。その他、インホイールモータ車のようにモータが２個以上搭載されている場合、正常な側のモータ角度検出器３６と比較するようにしてもよい。

　図１６は、この発明の第６実施形態に係るモータ駆動装置２０におけるモータコントロール部２９Ｂおよびそれに関連した構成要素を示す。この第６実施形態に係るモータ駆動装置２０は、図１４に示した第５実施形態に係るモータ駆動装置２０の車輪速度対応モータ角度推測手段４６に変形を加えた、車輪速度対応モータ角度推測手段４６Ａを有する。具体的には、車輪速度対応モータ角度推測手段４６Ａは、第２および第３実施形態に関連して説明した、磁極位置関係記憶部４６ａ，逓倍処理部４６ｂおよび第２の比較部４６ｃに加えて、モータロータ角度補正部４６ｄを有する。このモータロータ角度補正部４６ｄは、センサ切替手段４７ｂによって、前記車輪速度対応モータ角度推測手段４６Ａが出力するモータロータ角度を用いる制御に基本駆動制御部３８の制御が切り替わった後（つまり、モータ角度検出器３６の故障が検出された後）、前記回転センサレス角度推測手段５０によってモータロータの磁極位置の割り出しを行わせるが、その割り出された磁極位置を用いて、前記車輪速度対応モータ角度推測手段４６Ａによるモータロータ角度の演算結果を補正する。

　ただし、このモータロータ角度補正部４６ｄは、前記車輪回転数検出器２４が、車輪の回転に応じて発生したパルスの間隔を演算して車輪の回転速度を検出する、相対的な角度変化のみ検出可能なものである場合に効果的となる。車輪回転数検出器２４が回転に応じたパルスの間隔を測定するものでは、パルスのカウント値から角度を演算することができる。つまり、電気角３６０度のパルス数は既知であり、一旦、磁極位置が分かれば、パルス数からモータロータの角度が分かる。しかし、ノイズの影響や検出能力が低いことによってずれが生じている場合、この事態を車輪回転数検出器２４の出力からは判別できない。そのため、定期的に回転センサレス角度推測手段５０が割り出した磁極位置を用いてモータロータの角度を補正することで、信頼性を高めることができる。なお、図１６の実施形態におけるその他の構成、効果は、図１４と共に説明した第５実施形態と同様である。

　これら第５および第６実施形態に係るモータ駆動装置２０によると、モータ角度検出器３６と車輪回転数検出器２４のいずれもが正常な状態では、第１実施形態に係るモータ駆動装置２０と同様に、図６に示したように、モータ角度検出器３６の角度検出値に従い、磁極位置に応じた制御が基本駆動制御部３８により行われる。モータ角度検出器３６の故障および車輪回転数検出器２４の故障は、センサ故障判別手段４７Ａａにより監視され、判別される。センサ故障判別手段４７Ａａによるこれら故障の判別は、モータ角度検出器３６や車輪回転数検出器２４の配線系を含めて行うようにしても、モータ角度検出器３６、車輪回転数検出器２４のみにつき行うようにしても良い。

　センサ故障判別手段４７Ａａによりモータ角度検出器３６が故障と判別されると、センサ切替手段４７Ａｂは、モータ角度検出器３６による角度検出値に代えて、車輪速度対応モータ角度推測手段４６（４６Ａ）が出力するモータロータ角度を用いて、基本駆動制御部３８による制御を行わせる。すなわち、車輪速度対応モータ角度推測手段４６（４６Ａ）が推測したモータロータ角度を、電流指令演算部３９、αβ座標変換部４２および回転座標変換部４５に入力する。

　図１６に示す第６実施形態の場合は、次のように、回転センサレス角度推測手段５０の機能を、車輪速度対応モータ角度推測手段４６Ａの信頼性向上に用いることができるが、これについては後に説明する。

　モータ角度検出器３６の故障により、車輪回転数検出器２４の検出信号に対するモータロータの磁極位置を用いて走行しているときに、車輪回転数検出器２４がセンサ故障判別手段４７ａにより故障と判別されると、センサ切替手段４７Ａｂは、車輪速度対応モータ角度推測手段４６Ａが出力する角度（磁極位置）に代えて、図７を参照して説明した第１実施形態のように、回転センサレス角度推測手段５０が出力するモータロータ角度を用いて、基本駆動制御部３８による制御を行わせる。すなわち、回転センサレス角度推測手段５０の位相推測部５０ａが推測したモータロータ角度を、電流指令演算部３９、αβ座標変換部４２および回転座標変換部４５に入力する。そのため、モータ角度検出器３６と車輪回転数検出器２４の両方に故障が生じても、基本駆動制御部３８を用いた磁極位置に応じた制御を行うことができる。

　次に、回転センサレス角度推測手段５０の機能を用いて、車輪速度対応モータ角度推測手段４６の信頼性向上に用いる動作を説明する。図１５（Ｂ），（Ｃ）は、その様子を示す。回転センサレス角度推測手段５０は、上記のようにモータ角度検出器３６の角度検出値を用いて基本駆動制御部３８（図１６）でモータが駆動されている間は、常に、モータロータの角度の推測の動作を行い、モータロータの角度の推測値を前記モータ角度検出器３６の角度検出値と比較して補正する。図１５（Ｂ）において、その動作の信号経路を実線で示す。

　モータ角度検出器３６（図１６）の故障により、車輪回転数検出器２４（図１６）、車輪速度対応モータ角度推測手段４６Ａ（図１６）のモータ角度推測値を用いて制御するときは、回転センサレス角度推測手段５０がモータロータの磁極位置の割り出しを行い、この割り出された磁極位置に基づいて、車輪速度対応モータ角度推測手段４６Ａ（図１６）によるモータロータ角度の演算結果をモータロータ角度補正部４６ｄにより補正する（図１５（Ｂ）に破線で示す処理を行う）。
　これは次の理由による。車輪回転数検出器２４が回転に応じたパルスの間隔を測定するものでは、パルスのカウント値から角度を演算する。つまり電気角３６０度のパルス数は既知であり、一旦、磁極位置が分かれば、パルス数からモータロータの角度が分かる。しかし、ノイズの影響や検出能力が低いことによってずれが生じている場合、この事態を車輪回転数検出器２４の出力からは判別できない。そのため、定期的に回転センサレス角度推測手段５０（図１６）が割り出した磁極位置に基づいてモータロータ角度を補正することで、車輪速度対応モータ角度推測手段４６Ａ（図１６）による制御の信頼性を高めることができる。

　車輪回転数検出器２４が故障したときは、図１５（Ａ）～（Ｃ）のように、回転センサレス角度推測手段５０が推測した出力を用いた基本駆動制御部３８による制御に切り替えて制御を行う。

　図１７は、この発明の第７実施形態に係るモータ駆動装置２０におけるモータコントロール部２９Ｂのおよびそれに関連した構成要素を示す。この第６実施形態に係るモータ駆動装置２０は、図１４に示した第５実施形態に係るモータ駆動装置に、さらに、図９を参照して説明した第２実施形態に係るモータ駆動装置２０が有する始動時ロータ角度割出手段１０２を設けたものである。本実施形態の説明において、第１～５実施形態のいずれかに係るモータ駆動装置と同一または相当する部分には、同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。

　始動時ロータ角度割出手段１０２は、センサ故障判別手段４７ａでモータ角度検出器３６および車輪回転数検出器２４が故障と判別された状態で、モータ停止後にモータ６を始動するときに、モータ６の逆起電圧からモータロータの角度を割り出し、その割り出した角度で基本駆動制御部３８による制御を行わせる手段である。始動時ロータ角度割出手段１０２が割り出したモータロータの角度は、車輪速度対応モータ角度推測手段４６の推測した出力およびモータ角度検出器３６の検出値に代えて、電流指令演算部３９、αβ座標変換部４２および回転座標変換部４５に入力される。同時に、始動時ロータ角度割出手段１０２が割り出したモータロータの角度を車輪速度対応モータ角度推測手段４６に入力し、車輪回転数検出器２４と磁極位置の相関を決定する。また、車輪回転数検出器２４の故障が判別された状態では、始動時ロータ角度割出手段１０２の割り出したモータロータの角度を基に駆動した後、回転センサレス角度推測手段５０によって駆動する。

　なお、始動時ロータ角度割出手段１０２の割り出した角度で基本駆動制御部３８を制御するのは、始動時の定められた時間またモータの電気角１周期分の回転角度までとし、それ以降は車輪速度対応モータ角度推測手段４６の推測した出力、または回転センサレス角度推測手段５０の推測した出力を用いる。

　第７実施形態に係るモータ駆動装置では、始動時ロータ角度割出手段１０２を備えているため、第２実施形態に述べた利点が得られる。すなわち、停止後の起動時に車輪速度対応モータ角度推測手段４６および回転センサレス角度推測手段５０を用いることができないが、２つ以上のモータ６を有する電気自動車では、健在なモータ６を用いた一応の走行によって、センサ故障の生じたモータ６が車輪２の回転につられて回転してこの時のモータ６の逆起電力を検出することで、磁極位置を検出することができる。

　なお、上記第５～第７実施形態では、センサ切替手段４７Ａｂは、車輪回転数検出器２４の故障時に回転センサレス角度推測手段５０の出力を用いた制御に切り替えるようにしたが、必ずしも回転センサレス角度推測手段５０の出力による制御に切り替なくても良い。

　なお、上記第１～第６実施形態において、センサ故障判別手段４７ａ（４７Ａａ）により、モータ角度検出器３６が故障であると判別された場合、または、モータ角度検出器３６および車輪回転数検出器２４が故障であると判別された場合、その旨をＥＣＵ２１に報告する手段（図示せず）を設けることが好ましい。また、ＥＣＵ２１は、モータ角度検出器３６が故障して回転センサレス角度推測手段５０（図５の第１実施形態および図９の第２実施形態の場合）または車輪速度対応モータ角度推測手段４６（図１０の第３実施形態および図１３の第４実施形態の場合））を用いている旨、または、モータ角度検出器３６および車輪回転数検出器２４が故障して回転センサレス角度推測手段５０（図１４の第５実施形態、図１６の第６実施形態および図１７の第７実施形態の場合）を用いている旨を運転手に知らせる情報を、コンソールの液晶表示装置やランプ（図示せず）等で知らせるようにすることが好ましい。

　次に、図１８～図２０と共に、前記各実施形態におけるインホイールモータ装置８の具体例を示す。このインホイールモータ装置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２のハブとモータ６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、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。

　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１９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２０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１８において、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。

　モータステータ７３は、軟質磁性体からなるステータコア部７７とコイル７８とでなる。ステータコア部７７は、その外周面がモータハウジング７２の内周面に嵌合して、モータハウジング７２に保持されている。モータロータ７５は、モータステータ７３と同心に回転出力軸７４に外嵌するロータコア部７９と、このロータコア部７９に内蔵される複数の永久磁石８０とでなる。

　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。ここでは、各角度センサ３６として、磁気エンコーダまたはレゾルバが用いられる。モータ６の回転制御は上記モータコントロール部２９（２９Ａ，２９Ｂ）（図２）により行われる。なお、インホイールモータ装置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。

　図２１は、図２の車輪回転数検出器２４の一例を示す。この車輪回転数検出器２４は、車輪用軸受４における内方部材５２の外周に設けられた磁気エンコーダ２４ａと、この磁気エンコーダ２４ａに対向して外方部材５１に設けられた磁気センサ２４ｂとでなる。磁気エンコーダ２４ａは、円周方向に磁極Ｎ，Ｓを交互に着磁したリング状の部材である。この例では、回転センサ２４は両列の転動体５５，５５間に配置しているが、車輪用軸受４の端部に設置しても良い。

　なお、上記各実施形態では、後輪の２輪を個別にモータ駆動する駆動輪とした４輪の電気自動車に適用した場合につき説明したが、この発明のモータ駆動装置を適用する電気自動車は、前輪の２輪をそれぞれ個別にモータ駆動するものや、４輪とも個別にモータ駆動するもの、あるいは１台のモータで駆動する電気自動車にも適用することができる。

　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。

２０…モータ駆動装置
２４…車輪回転数検出器
２９，２９Ａ，２９Ｂ…モータコントロール部
３６…モータ角度検出器
３８…基本駆動制御部
４７…センサ故障判別センサ切替部
４７ａ…センサ故障判別手段
４７ｂ…センサ切替手段
４６…車輪速度対応モータ角度推測手段
５０…回転センサレス角度推測手段

Claims

　電気自動車の車輪駆動用のモータに対し、このモータに設けられたモータ角度検出器の角度検出値に従い、磁極位置に応じた制御をする基本駆動制御部を備えたモータ駆動装置であって、
　前記モータのモータロータの角度の推測を、回転検出器を用いずに行う第１のモータ角度推測手段および前記モータで駆動される車輪の回転速度を検出する車輪回転数検出器の検出信号から前記モータロータの角度を推測する第２のモータ角度推測手段のうちの少なくとも一方のモータ角度推測手段と、
　前記モータ角度検出器の故障を判別するセンサ故障判別手段と、
　このセンサ故障判別手段が、前記モータ角度検出器は故障していると判別した場合に、前記モータ角度検出器による角度検出値に代えて、前記一方のモータ角度推測手段が出力するモータロータ角度の推測値を用いて、前記基本駆動制御部による制御を行わせるセンサ切替手段とを備えたモータ駆動装置。
　請求項１において、前記第１のモータ角度推測手段と前記第２のモータ角度推測手段の両方を備え、
　前記センサ故障判別手段は、さらに、前記車輪回転数検出器の故障を判別し、
　前記センサ切替手段は、前記センサ故障判別手段が、前記モータ角度検出器は故障していると判別した場合に、前記第２のモータ角度推測手段が出力するモータロータ角度の推測値を用いて、前記基本駆動制御部による制御を行わせ、前記モータ角度検出器および前記車輪回転数検出器の両方が故障していると判別した場合に、前記第１のモータ角度推測手段が出力するモータロータ角度の推測値を用いて、前記基本駆動制御部による制御を行わせるモータ駆動装置。
　請求項１において、前記センサ故障判別手段は、一定時間における前記モータ角度検出器の角度検出値の変化量と、前記基本駆動制御部が生成して前記モータに与える指令値と前記モータにおける検出値の差とのいずれか一方または両方に基づいて、前記モータ角度検出器の故障を判断するモータ駆動装置。
　請求項１において、前記一方のモータ角度推測手段が前記第１のモータ角度推測手段である場合、
　前記第１のモータ角度推測手段は、前記モータ角度検出器が検出した角度検出値を用いて前記基本駆動制御部が前記モータに対して磁極位置に応じた制御をしている間は、常に、前記モータロータの角度を推測し、この推測したモータロータの角度の推測値を前記モータ角度検出器による角度検出値と比較して、前記推測値と前記検出値の差が最小となるように、補正処理を行うモータ駆動装置。
　請求項４において、前記一方のモータ角度推測手段が前記第１のモータ角度推測手段である場合、
　前記第１のモータ角度推測手段は、前記モータ角度検出器が検出した角度検出値を用いて前記基本駆動制御部が前記モータに対して磁極位置に応じた制御をしている間は、常に、モータロータの角度を推測する位相推測部と、この位相推測部が推測した推測値を前記モータ角度検出器による角度検出値と比較する第１の比較部と、この比較結果である前記推測値と前記検出値の差を最小にする補正値を記憶し、この記憶した補正値に基づいて、車輪回転数検出器または回転数演算部から得られる回転数と前記基本駆動制御部が生成して前記モータに与える指令値のいずれか一方または両方から、前記補正処理を決定し補正を行う補正値記憶補正部とを有するモータ駆動装置。
　請求項１において、さらに、前記センサ故障判別手段によって前記モータ角度検出器が故障していると判別された状態で、モータ停止後にモータを始動するときに、モータの逆起電圧からモータロータの角度を割り出し、その割り出した角度で前記基本駆動制御部による制御を行わせる始動時ロータ角度割出手段を備えたモータ駆動装置。
　請求項１において、前記一方のモータ角度推測手段が前記第２のモータ角度推測手段である場合、
　前記車輪回転数検出器が、車輪の回転に応じて発生したパルスの間隔を演算して車輪の回転速度を検出する、相対的な角度変化のみ検出可能なものであって、前記第２のモータ角度推測手段は、モータ回転時にモータ角度検出器の角度検出値に基づいて、前記車輪回転数検出器の検出信号に対するモータロータの磁極位置を割り出し、前記センサ切替手段によって前記第２のモータ角度推測手段が出力するモータロータ角度の推測値を用いるように切替えられると、前記車輪回転数検出器の検出信号から前記モータロータの角度を推測するモータ駆動装置。
　請求項７において、前記第２のモータ角度推測手段は、前記モータ角度検出器は正常であると前記センサ故障判別手段が判別している間に、前記モータ角度検出器の角度検出値を基に、前記車輪回転数検出器の検出信号に対する磁極位置を割り出してこれら車輪回転数と磁極位置の相関を記憶する磁極位置関係記憶部を有するモータ駆動装置。
　請求項１において、前記一方のモータ角度推測手段が前記第２のモータ角度推測手段である場合、
　前記車輪回転数検出器が、車輪の回転に応じて発生したパルスの間隔を演算して車輪の回転速度を検出するものであって、前記第２のモータ角度推測手段は、前記車輪回転数検出器が出力するパルスを逓倍してモータロータの角度を推測するモータ駆動装置。
　請求項１において、前記一方のモータ角度推測手段が前記第２のモータ角度推測手段である場合、
　前記車輪回転数検出器が、車輪の回転に応じて発生したパルスの間隔を演算して車輪の回転速度を検出するものであって、前記第２の角度推測手段は、前記車輪回転数検出器が出力するパルス間の時間を計測してモータロータの角度を推測するモータ駆動装置。
　請求項２において、前記第２のモータ角度推測手段が出力するモータロータ角度を用いる制御に前記センサ切替手段が切り替えると、前記第１のモータ角度推測手段はモータロータの磁極位置の割り出しを行い、
　さらに、前記第２のモータ角度推測手段によって推測されるモータロータ角度を、前記割り出されたモータロータの磁極位置に基づいて補正するモータロータ角度補正部を備えたモータ駆動装置。
　請求項１において、前記モータは、各モータがそれぞれ一つの車輪を駆動する電気自動車におけるモータであるモータ駆動装置。
　請求項１２において、前記モータは、車輪に近接して取付けられるインホイールモータ装置を構成するモータであるモータ駆動装置。
　請求項１に記載のモータ駆動装置を搭載した電気自動車。