專利名稱：電動機絕緣保護裝置以及具有電動機絕緣保護裝置的車輛的制作方法
技術領域：
本發明涉及電動機絕緣保護裝置以及具有電動機絕緣保護裝置的車輛，特別是涉
及防止在比大氣壓低的條件下由電動機放電導致電動機的絕緣劣化的電動機絕緣保護裝 置以及具有電動機絕緣保護裝置的車輛。
背景技術：
在具有發電機和電動機的混合動力電動汽車或將該混合動力汽車包括在內的電 動汽車中，一般來說對所搭載的電動機進行了絕緣處理，其中所述發電機通過發動機的驅 動和再生來進行發電，所述電動機通過來自電池的電力而運轉并對驅動輪進行驅動。
可是，在上述的混合動力電動汽車或電動汽車中，執行驅動的電動機與一般的電 動機相比電壓高，例如500V，因此當上述的混合動力電動汽車或電動汽車例如在高海拔處 (例如超過4000m的高處)行駛時，電動機附近的壓力下降，其結果是容易在空氣中發生電 子放電，從而可能會導致電動機上所實施的絕緣處理膜劣化，變得絕緣不良。另外，在逆變 器驅動的電動機中存在以下可能性在過渡階段，電壓分配不均勻，電壓集中在最接近逆變 器的第一線圈，從而變得容易放電。 以往，提出了在電動汽車中用于防止由于車輪電動機的內壓低于外部氣壓而導致 水和灰塵進入的裝置。例如，在日本專利文獻特開2005-153724號公報中提出了為防水的 目的而具有檢測電動機的浸水狀態的浸水檢測單元并根據所述浸水檢測單元的輸出對電 動機內部進行加壓的系統。在日本專利文獻特開平4-185533號公報中提出了從搭載在車 輛上的空氣罐向車輪電動機內供應壓縮空氣以使車輪電動機內壓比外部氣壓高出0. 02MPa 以上的方案。 可是，即使在涉水時對電動機內部進行加壓或者使車輪電動機內壓比外部氣 壓高出0. 02MPa以上，當在高海拔處行駛時，車輪電動機內壓有時也會低于l個大氣壓 (0. IMPa)，在此情況下，仍然會發生放電，從而存在電動機的絕緣處理膜劣化的危險。
發明內容
本發明就是鑒于上述問題而完成的，其目的在于，提供一種即使在高海拔處行駛 也通過調整到不發生放電的電動機內壓來防止電動機的絕緣劣化的電動機絕緣保護裝置 以及具有該電動機絕緣保護裝置的車輛。 為了實現上述目的，本發明的電動機絕緣保護裝置以及具有該電動機絕緣保護裝 置的車輛具有以下特點。 (1) —種電動機絕緣保護裝置，包括電動機，所述電動機被設置在電動機室內； 以及加壓單元，所述加壓單元監視所述電動機室內的內部壓力，并在預測到電動機的放電 發生時對電動機室內進行加壓。 由于檢測電動機室內的內部壓力，并只在預測到電動機的放電發生時對電動機室 內進行加壓，因此在抑制能量損失的同時，例如即使在高海拔處氣壓下降，電動機室內的內部壓力不會降到發生放電的壓力，從而能夠防止電動機的絕緣不良。
(2)如上述(1)所述的電動機絕緣保護裝置，其中，所述加壓單元包括壓力檢測
部，所述壓力檢測部檢測電動機室內的內部壓力；以及加壓部，所述加壓部在檢測出的內部
壓力低于預先設定的放電發生預測用內部壓力時，對電動機室內進行加壓。 通過在檢測出的內部壓力低于預先設定的放電發生預測用內部壓力時對電動機
室內進行加壓，能夠提高電動機的放電開始電壓的值。由此，能夠抑制放電，防止電動機的
絕緣不良。 (3)如上述(2)所述的電動機絕緣保護裝置，其中，所述加壓部包括比較部，所述 比較部對檢測出的內部壓力和預先設定的放電發生預測用內部壓力進行比較；以及加壓機 構，所述加壓機構根據來自所述比較部的輸出對電動機室內進行加壓。 通過如上構成，能夠只在預測出電動機的放電發生時對電動機室內進行加壓，從 而能夠抑制能量損失。 (4) —種電動機絕緣保護裝置，包括電動機，所述電動機被設置在電動機室內； 以及壓力控制單元，所述壓力控制單元基于向所述電動機的施加電壓來控制電動機室內的 壓力。
(5) —種電動機絕緣保護裝置，包括電動機，所述電動機被設置在電動機室內；
逆變器，所述逆變器供應用于驅動所述電動機的逆變器電壓；以及加壓單元，所述加壓單元
監視所述逆變器電壓，并在預測到電動機的放電發生時對電動機室內進行加壓。 由于監視逆變器的逆變器電壓，并只在預測出電動機的放電發生時對電動機室內
進行加壓，因此在抑制能量損失的同時，例如即使在高海拔處氣壓下降，電動機室內的內部
壓力也不會降到發生放電的壓力，從而能夠防止電動機的絕緣不良。
(6)如上述(5)所述的電動機絕緣保護裝置，其中，所述加壓單元包括電壓檢測
部，所述電壓檢測部檢測逆變器的逆變器電壓；以及加壓部，所述加壓部在檢測出的逆變器
電壓高于預先設定的放電發生預測用逆變器電壓時，對電動機室內進行加壓。 當檢測出的逆變器電壓高于預先設定的放電發生預測用逆變器電壓時電動機內
的線圈電壓上升，當電動機室內壓低時存在變為易發生放電的狀態的危險。因此，通過對電
動機室內進行加壓以提高電動機的放電開始(線圈)電壓的值，能夠抑制放電，防止電動機
的絕緣不良。
(7)如上述(6)所述的電動機絕緣保護裝置，其中，所述加壓部包括比較部，所述
比較部對檢測出的逆變器電壓和預先設定的放電發生預測用逆變器電壓進行比較；以及加
壓機構，所述加壓機構根據來自所述比較部的輸出對電動機室內進行加壓。 通過如上構成，能夠只在預測出電動機的放電發生時對電動機室內進行加壓，從
而能夠抑制能量損失。 (8) —種電動機絕緣保護裝置，包括電動機，所述電動機被設置在電動機室內； 逆變器，所述逆變器供應用于驅動所述電動機的逆變器電壓；以及加壓單元，所述加壓單元 監視所述電動機室內的內部壓力和所述逆變器的逆變器電壓，并在預測到電動機的放電發 生時對電動機室內進行加壓。 例如，即使電動機室內的內部壓力低，如果逆變器電壓低，由于電動機的線圈電壓 也低，因此也難以放電。從而，通過監視電動機室內的內部壓力和逆變器的逆變器電壓這兩者，提高可電動機的放電發生的預測精度。并且只在預測出放電發生時對電動機室內進行 加壓，因此能夠將能量損失抑制到最小，并且例如即使在高海拔處氣壓下降，電動機室內的 內部壓力也不會降至發生放電的壓力，從而能夠防止電動機的絕緣不良。 (9)如上述(8)所述的電動機絕緣保護裝置，其中，所述加壓單元包括壓力檢測 部，所述壓力檢測部檢測電動機室內的內部壓力；電壓檢測部，所述電壓檢測部檢測逆變器 的逆變器電壓；以及加壓部，所述加壓部在檢測出的內部壓力低于預先設定的放電發生預 測用內部壓力、并且檢測出的逆變器電壓高于預先設定的放電發生預測用逆變器電壓時， 對電動機室內進行加壓。 當檢測出的內部壓力低于預先設定的放電發生預測用內部壓力、并且檢測出的逆
變器電壓高于預先設定的放電發生預測用逆變器電壓時，電動機發生放電的可能性高，因
此只在形成了該條件時，對電動機室內進行加壓，由此在抑制能量損失的同時，提高電動機
的放電開始(線圈)電壓的值來抑制放電，從而能夠防止電動機的絕緣不良。
(10)如上述(9)所述的電動機絕緣保護裝置，其中，所述加壓部包括壓力比較
部，所述壓力比較部對檢測出的內部壓力和預先設定的放電發生預測用內部壓力進行比
較；電壓比較部，所述電壓比較部對檢測出的逆變器電壓和預先設定的放電發生預測用逆
變器電壓進行比較；以及加壓機構，所述加壓機構根據來自所述壓力比較部和所述電壓比
較部的輸出對電動機室內進行加壓。 通過如上構成，能夠只在預測出電動機的放電發生時對電動機室內進行加壓，從 而能夠抑制能量損失。 (11)如上述的(1)至(10)中任一項所述的電動機絕緣保護裝置，其中，還在電動 機室中設置了安全閥。 當電動機室內的內部壓力變得異常時打開安全閥，從而能夠恰當地保持電動機室內壓。
(12) —種具有上述的(1)至(11)中任一項所述的電動機絕緣保護裝置的車輛。
能夠提供搭載了抑制電動機的絕緣劣化并且耐久性優異的電動機的車輛。
圖1是用于說明搭載本發明的電動機絕緣保護裝置的車輛的概要結構的一例的 結構圖； 圖2是表示本發明實施方式的電動機絕緣保護裝置的概要結構的結構圖； 圖3是本發明實施方式的電動機絕緣保護裝置的控制塊圖； 圖4是用于說明本發明第一實施方式的電動機絕緣保護裝置的加壓控制動作的 流程圖； 圖5是用于說明本發明第二實施方式的電動機絕緣保護裝置的加壓控制動作的 流程圖； 圖6是用于說明本發明第三實施方式的電動機絕緣保護裝置的加壓控制動作的 流程圖。
具體實施例方式
下面，基于附圖來說明本發明的實施方式。
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圖1示出了本實施方式中的混合動力電動汽車或電動汽車的結構的一例。如圖1 所示，在混合動力電動汽車或電動汽車的車身100上設置有多個行駛用車輪10、安裝有分 別驅動各行駛用車輪10使其旋轉的電動機的多個電動機室14、向所述多個電動機室14內 的電動機供應電力的發電機18、驅動發電機18的發動機20、改變來自發電機18的交流電 力的頻率并將改變頻率后的電力供應給各電動機室14內的電動機的逆變器16。并且，在電 動機室14內的電動機軸的一部分上連接有帶制動器的減速器12，電動機軸的旋轉通過帶 制動器的減速器12減速后被傳遞給行駛用車輪10。 下面，使用圖2至圖6對搭載到混合動力電動汽車或電動汽車上的本實施方式的 電動機絕緣保護裝置進行說明。 如圖2所示，在本實施方式的電動機絕緣保護裝置200中，驅動圖1的行駛用車輪 10的車軸48貫穿設置在密閉結構的電動機室14的電動機40上，轉子46固定在車軸48上， 另外以與轉子46相對的方式形成有定子42和線圈44。這里，關于電動機室14的密封，例 如在電動機40的轉子46或電動機40的車軸48與軸承之間的間隙實施了油封。油封由合 成橡膠、金屬環、彈簧這三個部分構成。 另外，在本實施方式的電動機絕緣保護裝置200中，作為加壓單元包括檢測電動 機室14的室內壓的壓力檢測部50、檢測逆變器16的逆變器電壓的電壓檢測部、根據來自壓 力檢測部50和/或電壓檢測部的輸出對電動機室14的室內壓進行加壓的加壓部。這里， 壓力檢測部50例如可使用壓力傳感器。另外，電壓檢測部被設置在后述的控制部60內。
夕卜，如圖2所示，上述加壓部包括加壓機構70、以及根據來自壓力檢測部50的輸 出而控制向電動機室14內導入的來自加壓機構70的壓縮空氣量的控制部60。這里，加壓 機構70例如可使用空氣導入機、即壓縮機，并且加壓機構70與電動機室14通過管道72連 結。另外，也可以在管道72中設置根據控制部60的輸出而開閉的壓力閥。另外，如圖2所 示，在電動機室14中設置有在室內壓變得異常時可釋放內壓的安全閥82。本實施方式在電 動機室14中設置了安全閥，但也可以在管道72中設置安全閥。 另夕卜，通過來自控制部60的驅動信號來控制從逆變器16向電動機40供應的逆變 器電壓，另一方面基于從逆變器16供應過來的逆變器電壓的值的信號被發送給控制部60， 從而通過控制部60來識別供應到電動機40上的逆變器電壓的值。 在控制部60還設置有設定值存儲部和比較部，在設定值存儲部中預先設置并存 儲用于與檢測出的內部壓力進行比較的"放電發生預測用內部壓力"(以下也稱為"設定 電動機室內壓")、以及用于與檢測出的逆變器電壓進行比較的"放電發生預測用逆變器電 壓"(以下也稱為"設定逆變器電壓")，比較部包括對檢測出的內部壓力和預先設定的放電 產生預測用內部壓力進行比較的壓力比較部、以及對檢測出的逆變器電壓和預先設定的放 電產生預測用逆變器電壓進行比較的電壓比較部。 另外，逆變器電壓是根據車輛的行駛速度來設定的，控制部60也可以除實際的逆 變器電壓V以外還識別根據行駛速度而預先設定的逆變器電壓Vs。 接著，本實施方式的電動機絕緣保護裝置200如圖3所示那樣還根據三種具體方 式對電動機室內壓進行加壓以進行放電控制。下面，使用圖3至圖6來說明所述三種具體 方式。(第一實施方式)
在本實施方式中，對基于電動機室14內的內部壓力來預測電動機的放電發生并 對電動機室14內進行加壓的電動機絕緣保護裝置。如圖3所示，通過電動機室內的壓力檢 測部50檢測電動機室14內的內部壓力，在控制部60內的比較部34中對檢測出的內部壓 力和預先設定的放電發生預測用內部壓力進行比較，并在檢測出的內部壓力低于預先設定 的放電發生預測用內部壓力時，使用電動機的加壓機構70對電動機室內進行加壓。
使用圖4來說明動作的一例。當控制部60確定了所輸入的由壓力檢測部50測 定的測定壓力P低于設定電動機室內壓(即，"預先設定的放電發生預測用內部壓力")時 (S110)，控制部60使加壓機構70驅動以向電動機室14內供應壓縮空氣(S112)。接著， 控制部60在所輸入的由壓力檢測部50測定的測定壓力P達到設定電動機室內壓以上時 (S110)，使加壓機構70停止驅動。由此，能夠將電動機室14內保持為不發生放電的電動機 室內壓。 另一方面，假如壓力檢測部50檢測出電動機室14的室內壓達到比電動機室的密 封強度高的壓力，則打開圖2所示的安全閥82，將電動機室14內部的一部分氣體釋放到外 部。安全閥82的打開動作被發送給控制部60，并在達到預定的室內壓后安全閥82被關閉。 由此，能夠將電動機室內壓調節為不發生放電的合適的室內壓。
(第二實施方式) 在本實施方式中，對基于向電動機的施加電壓來控制電動機室內的壓力的方式。 這里，作為基于施加電壓進行壓力控制的一例，舉出進行加壓的方式，例如對基于逆變器16 的逆變器電壓來預測電動機的放電發生并對電動機室內進行加壓的電動機絕緣保護裝置。 如圖3所示，通過控制部16內的逆變器電壓檢測部30檢測逆變器16的逆變器電壓V，在控 制部60內的比較部34中對檢測出的逆變器電壓V和預先設定的放電發生預測用逆變器電 壓進行比較，并在檢測出的逆變器電壓V高于預先設定的放電發生預測用逆變器電壓時， 使用電動機的加壓機構70對電動機室內進行加壓。 在圖3中，直接檢測逆變器16的逆變器電壓V并通過比較部34進行了比較，但不 限于此。例如，根據車輛的行駛速度預先設定了用于控制的逆變器電壓Vs，并以映射圖的形 式已存儲在控制部60中。因此也可以如下執行參考存儲在控制部60中的行駛速度-控 制用逆變器電壓Vs，基于實際的車輛行駛速度求出當前的控制用逆變器電壓Vs，對該逆變 器電壓Vs和預先設定的放電發生預測用逆變器電壓進行比較，并在檢測出的逆變器電壓V 高于預先設定的放電發生預測用逆變器電壓時，使用電動機的加壓機構70對電動機室內 進行加壓。 另外使用圖5來說明動作的一例。當控制部60確定了檢測出的逆變器電壓V或 基于上述行駛速度所設定的逆變器電壓Vs高于設定逆變器電壓(即，"預先設定的放電發 生預測用逆變器電壓")時(S120)，控制部60使加壓機構70驅動以向電動機室14內供應 壓縮空氣(S122)。接著，控制部60在所輸入的由壓力檢測部50測定的測定壓力P高于設 定電動機室內壓時(S124)，使加壓機構70停止驅動。由此，能夠將電動機室14內保持在不 發生放電的電動機室內壓。 另一方面，假如壓力檢測部50檢測出電動機室14的室內壓達到比電動機室的密 封強度高的壓力，則與第一實施方式一樣，打開圖2所示的安全閥82，將電動機室14內部的 一部分氣體釋放到外部。安全閥82的打開動作被發送給控制部60，并在達到預定的室內壓后安全閥82被關閉。由此，能夠將電動機室內壓調節為不發生放電的合適的室內壓。
(第三實施方式) 在本實施方式中，對基于電動機室14內的內部壓力和逆變器16的逆變器電壓來 預測電動機的放電發生并對電動機室進行加壓的電動機絕緣保護裝置。如圖3所示，通過 電動機室14內的壓力檢測部50檢測電動機室14內的內部壓力，在控制部60內的比較部 34中對檢測出的內部壓力和預先設定的放電發生預測用內部壓力進行比較，并且通過控制 部60內的逆變器電壓檢測部30檢測逆變器16的逆變器電壓V，在控制部60內的比較部 34中對檢測出的逆變器電壓V或基于行駛速度所設定的逆變器電壓Vs和預先設定的放電 發生預測用逆變器電壓進行比較，當在比較部34中確定了檢測出的內部壓力低于預先設 定的放電發生預測用內部壓力、并且檢測出的逆變器電壓V高于預先設定的放電發生預測 用逆變器電壓時，使用電動機的加壓機構70對電動機室內進行加壓。 另外，使用圖6來說明動作的一例。當控制部60確定了所輸入的由壓力檢測部50 測定的測定壓力P低于設定電動機室內壓(即，"預先設定的放電發生預測用內部壓力") 時(S130)，控制部60進一步對檢測出的逆變器電壓V或基于行駛速度所設定的逆變器電壓 Vs和預先設定的放電發生預測用逆變器電壓進行比較，并在檢測出的逆變器電壓V或上述 基于行駛速度所設定的逆變器電壓Vs高于設定逆變器電壓(即，預先設定的放電發生預測 用逆變器電壓)時(S132)，控制部60使加壓機構70驅動以向電動機室14內供應壓縮空氣 (S134)。接著，控制部60在所輸入的由壓力檢測部50測定的測定壓力P高于設定電動機 室內壓時(S136)，使加壓機構70停止驅動。由此，能夠將電動機室14內保持為不發生放電 的電動機室內壓。 另一方面，假如壓力檢測部50檢測出電動機室14的室內壓達到比電動機室的密 封強度高的壓力，則打開圖2所示的安全閥82，將電動機室14內部的一部分氣體釋放到外 部。安全閥82的打開動作被發送給控制部60，并在達到預定的室內壓后安全閥82被關閉。 由此，能夠將電動機室內壓調節為不發生放電的合適的室內壓。 根據本發明，能夠提供防止電動機的絕緣劣化并且耐久性優異的電動機以及具有 該電動機的車輛。 以上對本發明進行了詳細的說明，但本發明的范圍不受上述記載內容的限定。
另外，2007年5月28日申請的日本專利申請特愿2007-140458號中公開的說明 書、權利要求書、附圖以及說明書摘要的所有記載的內容都將被編入在本申請中。
產業上的可利用性 本發明的電動機絕緣保護裝置對于搭載在混合動力電動汽車或電動汽車上的電 動機有效，但也適用于在低壓環境下以高電壓使用的電動機。
權利要求
一種電動機絕緣保護裝置，包括電動機，所述電動機被設置在電動機室內；以及加壓單元，所述加壓單元監視所述電動機室內的內部壓力，并在預測到電動機的放電發生時對電動機室內進行加壓。
2. 如權利要求l所述的電動機絕緣保護裝置，其中，所述加壓單元包括壓力檢測部，所述壓力檢測部檢測電動機室內的內部壓力；以及加壓部，所述加壓部在檢測出的內部壓力低于預先設定的放電發生預測用內部壓力時，對電動機室內進行加壓。
3. 如權利要求2所述的電動機絕緣保護裝置，其中，所述加壓部包括比較部，所述比較部對檢測出的內部壓力和預先設定的放電發生預測用內部壓力進行比較；以及加壓機構，所述加壓機構根據來自所述比較部的輸出對電動機室內進行加壓。
4. 一種電動機絕緣保護裝置，包括電動機，所述電動機被設置在電動機室內；以及壓力控制單元，所述壓力控制單元基于向所述電動機的施加電壓來控制電動機室內的壓力。
5. —種電動機絕緣保護裝置，包括電動機，所述電動機被設置在電動機室內；逆變器，所述逆變器供應用于驅動所述電動機的逆變器電壓；以及加壓單元，所述加壓單元監視所述逆變器電壓，并在預測到電動機的放電發生時對電動機室內進行加壓。
6. 如權利要求5所述的電動機絕緣保護裝置，其中，所述加壓單元包括電壓檢測部，所述電壓檢測部檢測逆變器的逆變器電壓；以及加壓部，所述加壓部在檢測出的逆變器電壓高于預先設定的放電發生預測用逆變器電壓時，對電動機室內進行加壓。
7. 如權利要求6所述的電動機絕緣保護裝置，其中，所述加壓部包括比較部，所述比較部對檢測出的逆變器電壓和預先設定的放電發生預測用逆變器電壓進行比較；以及加壓機構，所述加壓機構根據來自所述比較部的輸出對電動機室內進行加壓。
8. —種電動機絕緣保護裝置，包括電動機，所述電動機被設置在電動機室內；逆變器，所述逆變器供應用于驅動所述電動機的逆變器電壓；以及加壓單元，所述加壓單元監視所述電動機室內的內部壓力和所述逆變器的逆變器電壓，并在預測到電動機的放電發生時對電動機室內進行加壓。
9. 如權利要求8所述的電動機絕緣保護裝置，其中，所述加壓單元包括壓力檢測部，所述壓力檢測部檢測電動機室內的內部壓力；電壓檢測部，所述電壓檢測部檢測逆變器的逆變器電壓；以及加壓部，所述加壓部在檢測出的內部壓力低于預先設定的放電發生預測用內部壓力、并且檢測出的逆變器電壓高于預先設定的放電發生預測用逆變器電壓時，對電動機室內進行加壓。
10. 如權利要求9所述的電動機絕緣保護裝置，其中，所述加壓部包括壓力比較部，所述壓力比較部對檢測出的內部壓力和預先設定的放電發生預測用內部壓力進行比較；電壓比較部，所述電壓比較部對檢測出的逆變器電壓和預先設定的放電發生預測用逆變器電壓進行比較；以及加壓機構，所述加壓機構根據來自所述壓力比較部和所述電壓比較部的輸出對電動機室內進行加壓。
11. 如權利要求1所述的電動機絕緣保護裝置，其中，還在電動機室中設置了安全閥。
12. 如權利要求4所述的電動機絕緣保護裝置，其中，還在電動機室中設置了安全閥。
13. 如權利要求5所述的電動機絕緣保護裝置，其中，還在電動機室中設置了安全閥。
14. 如權利要求8所述的電動機絕緣保護裝置，其中，還在電動機室中設置了安全閥。
15. —種具有權利要求1所述的電動機絕緣保護裝置的車輛。
16. —種具有權利要求4所述的電動機絕緣保護裝置的車輛。
17. —種具有權利要求5所述的電動機絕緣保護裝置的車輛。
18. —種具有權利要求8所述的電動機絕緣保護裝置的車輛。
全文摘要
電動機絕緣保護裝置(200)包括設置在電動機室(14)內的電動機(40)；提供用于驅動電動機(40)的逆變器電壓的逆變器(16)；監視電動機室內的內部壓力和逆變器(16)的逆變器電壓、并在預測出電動機的放電發生時對電動機室內進行加壓的加壓單元；加壓單元包括檢測電動機室(14)內的內部壓力的壓力檢測部(50)；檢測控制部(60)中設置的逆變器(16)的逆變器電壓的電壓檢測部；以及加壓機構(70)，當檢測出的內部壓力低于預先設定的放電發生預測用內部壓力、并且檢測出的逆變器電壓高于預先設定的放電發生預測用逆變器電壓時，加壓機構(70)根據來自控制部(60)的輸出對電動機室(14)內進行加壓。
文檔編號H02K5/08GK101720523SQ20088001596
公開日2010年6月2日 申請日期2008年5月20日 優先權日2007年5月28日
發明者菊田大悟, 高松直義 申請人:豐田自動車株式會社