JP2006197777A

JP2006197777A - 前後輪駆動装置

Info

Publication number: JP2006197777A
Application number: JP2005009293A
Authority: JP
Inventors: Munehiro Kamiya; 宗宏神谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-01-17
Filing date: 2005-01-17
Publication date: 2006-07-27

Abstract

【課題】出力制御性に優れ、かつ装置コストの低減が可能な前後輪駆動装置を提供する。
【解決手段】回転位置センサ６２は、駆動輪（前輪）を駆動するフロントモータ６０のロータの回転角度θ１を検出する。回転位置センサ７２は、従動輪（後輪）を駆動するリアモータ７０のロータの回転角度θ２を検出する。回転位置センサ６２は、相対的に高い検出精度を有し、回転位置センサ７２は、相対的に低い検出精度を有する。制御装置３０は、回転位置センサ６２からの回転角度θ１に基づいて、フロントモータ６０に対して弱め界磁制御を行なうように、インバータ１４を制御する。制御装置３０は、回転位置センサ７２からの回転角度θ２に基づいて、リアモータ７０に対して最大トルク制御を行なうように、インバータ２４を制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、前後輪駆動装置に関し、特に、４輪駆動車に搭載される前後輪駆動装置に関するものである。

最近、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）および電気自動車（Electric Vehicle）が注目されている。そして、ハイブリッド自動車は、一部実用化されている。

このハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。

このようなハイブリッド自動車または電気自動車は、モータ駆動装置を搭載する（たとえば特許文献１および２参照）。たとえば特許文献１は、加速性を重視した走行と高速性を重視した走行とを実行可能な電気自動車の駆動モータ制御装置を開示する。

これによれば、駆動モータ制御装置は、電磁コイル（ステータの磁極に相当）の磁極位置に対する永久磁石（ロータの磁極に相当）の磁極位置を検出するロータ位置検出手段と、電磁コイルを励磁する励磁手段と、駆動モータの制御モードを第１の制御モードと第２の制御モードとの間で選択を行なうためのモード選択手段と、電磁コイルを励磁するタイミングを変え、電磁コイルが発生する磁束と永久磁石が発生する磁束との鎖交率を、第１のモードが選択されたときに、第２のモードが選択されたときより大きくする励磁タイミング調整手段とを備える。

本構成において、ロータ位置検出手段として、電気自動車の４輪の各々に配設されたブラシレスＤＣモータのロータシャフトには、レゾルバの回転子が結合され、ブラシレスＤＣモータのロータの磁極の絶対位置を検出できるようになっている。

なお、ロータの磁極の絶対位置を検出する手段としては、レゾルバ以外に、たとえば光学式のロータリーエンコーダや磁気式エンコーダ（ホール素子や強磁性薄膜を用いたものなど）が適用される。
特開平５−１８４０１６号公報特開平５−２８４６１２号公報

上記のように、従来のモータ駆動装置においては、車両の４輪の各々に配設されたモータのロータの回転位置検出手段として、レゾルバ、光学式のロータリーエンコーダおよび磁気式エンコーダなどが適用される。

しかしながら、その適用の詳細については、前輪駆動用のモータと後輪駆動用のモータとに対して、同じ種類の回転位置センサが設置されるのが一般的である。すなわち、前輪駆動用モータと後輪駆動用モータとでは、求められる出力特性が異なるにもかかわらず、出力特性を制御するのに用いられる回転位置検出手段は同じとされる。このように、従来のモータ駆動装置においては、回転位置検出手段は、対応するモータに求められる出力特性を十分に考慮したものではなかった。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、出力制御性に優れ、かつ装置コストの低減が可能な前後輪駆動装置を提供することである。

この発明によれば、前後輪のいずれか一方の車輪を駆動輪とし、前後輪の他方の車輪を従動輪とする前後輪駆動装置であって、駆動輪を駆動する第１のモータと、従動輪を駆動する第２のモータと、第１のモータを駆動する第１の駆動回路と、第２のモータを駆動する第２の駆動回路と、第１のモータの回転子の回転位置を検出する第１の回転位置センサと、第２のモータの回転子の回転位置を検出する第２の回転位置センサと、第１および第２の回転位置センサにより検出された回転位置に基づいて、第１および第２の駆動回路をそれぞれ制御する制御装置とを備える。第１の回転位置センサは、相対的に高い検出精度を有し、第２の回転位置センサは、相対的に低い検出精度を有する。

好ましくは、第１のモータは、低速回転領域から高速回転領域までを出力範囲とし、第２のモータは、低速回転領域を出力範囲とする。

好ましくは、制御装置は、第１のモータの高速回転領域において、第１のモータに対して弱め界磁制御を行なうように、第１の駆動回路を制御する。

好ましくは、制御装置は、第２のモータの低速回転領域において、第２のモータに対して最大トルク制御を行なうように、第２の駆動回路を制御する。

好ましくは、第１のモータは、内燃機関からの回転力によって発電し、または内燃機関を始動する。

この発明によれば、前後輪駆動装置において、前輪および後輪をそれぞれ駆動するモータに設置される回転位置センサとしては、求められる検出精度に見合った回転位置センサが適用される。すなわち、高度の出力制御が求められる駆動輪用のモータには、相対的に高い検出精度を有する回転位置センサが設置され、高度の出力制御が求められない従動輪用のモータには、相対的に低い検出精度を有する回転位置センサが設置される。これによれば、高精度の出力制御を維持するとともに、装置コストの低減を図ることができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

図１は、この発明の実施の形態による前後輪駆動装置の概略ブロック図である。

図１を参照して、前後輪駆動装置１００は、バッテリＢと、電圧センサ１０，１３，２３と、昇圧コンバータ１２，２２と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、インバータ１４，２４と、電流センサ１８，２８と、回転位置センサ６２，７２と、制御装置３０と、フロントモータ６０と、リアモータ７０とを備える。

フロントモータ６０は、ハイブリッド自動車の駆動輪（前輪）を駆動するためのトルクを発生するための駆動モータである。また、フロントモータ６０は、エンジンにて駆動される発電機の機能を持つように、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえばエンジンを始動し得るようなモータである。

リアモータ７０は、前後輪駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車の後輪を駆動する駆動モータ、および後輪の回転力によって発電機として機能する。

なお、フロントモータ６０およびリアモータ７０は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通に接続されて構成される。

昇圧コンバータ１２は、リアクトルＬ１と、ＩＧＢＴＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬ１は、その一方端がバッテリＢの電源ラインに接続され、他方端がＩＧＢＴＱ１とＩＧＢＴＱ２との中間点、すなわち、ＩＧＢＴＱ１のエミッタとＩＧＢＴＱ２のコレクタとの間に接続される。

ＩＧＢＴＱ１，Ｑ２は、インバータ１４の電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。ＩＧＢＴＱ１は、コレクタが電源ラインに接続され、エミッタがＩＧＢＴＱ２のコレクタに接続される。ＩＧＢＴＱ２のエミッタは、アースラインに接続される。

また、ＩＧＢＴＱ１，Ｑ２のエミッタ−コレクタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流が流れるように、それぞれ、ダイオードＤ１，Ｄ２が接続されている。

インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６およびＷ相アーム１７は、電源ラインとアースラインとの間に並列に設けられる。

Ｕ相アーム１５は、直列に接続されたＩＧＢＴＱ３，Ｑ４から成り、Ｖ相アーム１６は、直列に接続されたＩＧＢＴＱ５，Ｑ６から成り、Ｗ相アーム１７は、直列に接続されたＩＧＢＴＱ７，Ｑ８から成る。また、各ＩＧＢＴＱ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。

インバータ１４の各相アームの中間点は、フロントモータ６０の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、フロントモータ６０は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通に接続されて構成される。Ｕ相コイルの他端がＩＧＢＴＱ３，Ｑ４の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＩＧＢＴＱ５，Ｑ６の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＩＧＢＴＱ７，Ｑ８の中間点にそれぞれ接続されている。

昇圧コンバータ２２は、リアクトルＬ２と、ＩＧＢＴＱ９，Ｑ１０と、ダイオードＤ９，Ｄ１０とを含む。リアクトルＬ２は、その一方端がバッテリＢの電源ラインに接続され、他方端がＩＧＢＴＱ９とＩＧＢＴＱ１０との中間点、すなわち、ＩＧＢＴＱ９のエミッタとＩＧＢＴＱ１０のコレクタとの間に接続される。

ＩＧＢＴＱ９，Ｑ１０は、インバータ２４の電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。ＩＧＢＴＱ９は、コレクタが電源ラインに接続され、エミッタがＩＧＢＴＱ１０のコレクタに接続される。ＩＧＢＴＱ１０のエミッタは、アースラインに接続される。

また、ＩＧＢＴＱ９，Ｑ１０のエミッタ−コレクタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流が流れるように、それぞれ、ダイオードＤ９，Ｄ１０が接続されている。

インバータ２４は、Ｕ相アーム２５と、Ｖ相アーム２６と、Ｗ相アーム２７とを含む。Ｕ相アーム２５、Ｖ相アーム２６およびＷ相アーム２７は、電源ラインとアースラインとの間に並列に設けられる。

Ｕ相アーム２５は、直列に接続されたＩＧＢＴＱ１１，Ｑ１２から成り、Ｖ相アーム２６は、直列に接続されたＩＧＢＴＱ１３，Ｑ１４から成り、Ｗ相アーム２７は、直列に接続されたＩＧＢＴＱ１５，Ｑ１６から成る。また、各ＩＧＢＴＱ１１〜Ｑ１６のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１１〜Ｄ１６がそれぞれ接続されている。

インバータ２４の各相アームの中間点は、リアモータ７０の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、リアモータ７０は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通に接続されて構成される。Ｕ相コイルの他端がＩＧＢＴＱ１１，Ｑ１２の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＩＧＢＴＱ１３，Ｑ１４の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＩＧＢＴＱ１５，Ｑ１６の中間点にそれぞれ接続されている。

バッテリＢは、ニッケル水素またはリチウムイオンなどの二次電池から成る。電圧センサ１０は、バッテリＢのバッテリ電圧Ｖｂを検出し、その検出したバッテリ電圧Ｖｂを制御装置３０へ出力する。

昇圧コンバータ１２および昇圧コンバータ２２は、バッテリＢに並列に接続される。そして、昇圧コンバータ１２は、バッテリＢからのバッテリ電圧Ｖｂを制御装置３０からの信号ＰＷＭＵ１によって昇圧し、その昇圧した直流電圧をコンデンサＣ１を介してインバータ１４に供給する。

また、昇圧コンバータ１２は、前後輪駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車の回生制動時、フロントモータ６０によって発電され、かつインバータ１４によって変換された直流電圧をコンデンサＣ１を介して受け、その受けた直流電圧を制御装置３０からの信号ＰＷＭＤ１に応じて降圧してバッテリＢを充電する。

コンデンサＣ１は、昇圧コンバータ１２から出力された直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ１４へ供給する。電圧センサ１３は、コンデンサＣ１の両端の電圧Ｖｍ１を検出し、その検出した電圧Ｖｍ１を制御装置３０へ出力する。

インバータ１４は、コンデンサＣ１から供給された直流電圧を制御装置３０からの信号ＰＷＭＩ１に応じて交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりフロントモータ６０を駆動する。また、インバータ１４は、前後輪駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車の回生制動時、フロントモータ６０が発電した交流電圧を制御装置３０からの信号ＰＷＭＣ１に基づいて直流電圧に変換し、変換した直流電圧をコンデンサＣ１を介して昇圧コンバータ１２に供給する。

電流センサ１８は、フロントモータ６０に流れるモータ電流ＭＣＲＴ１を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ１を制御装置３０へ出力する。

回転位置センサ６２は、フロントモータ６０の回転軸に取り付けられており、フロントモータ６０の回転子の回転角度θ１を検出して制御装置３０へ出力する。

昇圧コンバータ２２は、バッテリＢからのバッテリ電圧Ｖｂを制御装置３０からの信号ＰＷＭＵ２によって昇圧し、その昇圧した直流電圧をコンデンサＣ２を介してインバータ２４に供給する。

また、昇圧コンバータ２２は、前後輪駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車の回生制動時、リアモータ７０によって発電され、かつインバータ２４によって変換された直流電圧をコンデンサＣ２を介して受け、その受けた直流電圧を制御装置３０からの信号ＰＷＭＤ２に応じて降圧してバッテリＢを充電する。

コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ２２から出力された直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ２４へ供給する。電圧センサ２３は、コンデンサＣ２の両端の電圧Ｖｍ２を検出し、その検出した電圧Ｖｍ２を制御装置３０へ出力する。

インバータ２４は、コンデンサＣ２から供給された直流電圧を制御装置３０からの信号ＰＷＭＩ２に応じて交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりリアモータ７０を駆動する。また、インバータ２４は、前後輪駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車の回生制動時、リアモータ７０が発電した交流電圧を制御装置３０からの信号ＰＷＭＣ２に基づいて直流電圧に変換し、変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介して昇圧コンバータ２２に供給する。

電流センサ２８は、リアモータ７０に流れるモータ電流ＭＣＲＴ２を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ２を制御装置３０へ出力する。

回転位置センサ７２は、リアモータ７０の回転軸に取り付けられており、リアモータ７０の回転子の回転角度θ２を検出し、その検出した回転角度e２を制御装置３０へ出力する。

制御装置３０は、外部に設けられたＥＣＵ（Electrical Control Unit）からトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２を受ける。また、制御装置３０は、電圧センサ１０からバッテリ電圧Ｖｂを受け、電圧センサ１３から電圧Ｖｍ１を受け、電圧センサ２３から電圧Ｖｍ２を受け、電流センサ１８からモータ電流ＭＣＲＴ１を受け、電流センサ２８からモータ電流ＭＣＲＴ２を受け、回転位置センサ６２から回転角度θ１を受け、回転位置センサ７２から回転角度θ２を受ける。

そして、制御装置３０は、バッテリ電圧Ｖｂ、トルク指令値ＴＲ１、モータ電流ＭＣＲＴ１、回転角度θ１および電圧Ｖｍ１に基づいて、フロントモータ６０がトルク指令値ＴＲ１によって指定されたトルクを出力するときに昇圧コンバータ１２を駆動するための信号ＰＷＭＵ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＵ１を昇圧コンバータ１２のＩＧＢＴＱ１，Ｑ２へ出力する。

また、制御装置３０は、バッテリ電圧Ｖｂ、トルク指令値ＴＲ２、モータ電流ＭＣＲＴ２、回転角度θ２および電圧Ｖｍ２に基づいて、リアモータ７０がトルク指令値ＴＲ２によって指定されたトルクを出力するときに昇圧コンバータ２２を駆動するための信号ＰＷＭＵ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＵ２を昇圧コンバータ２２のＩＧＢＴＱ９，Ｑ１０へ出力する。

信号ＰＷＭＵ１は、バッテリＢからのバッテリ電圧Ｖｂを電圧Ｖｍ１に変換する場合に昇圧コンバータ１２を駆動するための信号である。そして、制御装置３０は、昇圧コンバータ１２がバッテリ電圧Ｖｂを電圧Ｖｍ１に変換する場合に、電圧Ｖｍ１をフィードバック制御し、電圧Ｖｍ１が指令された電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ１になるように昇圧コンバータ１２を駆動するための信号ＰＷＭＵ１を生成する。

また、信号ＰＷＭＵ２は、バッテリＢからのバッテリ電圧Ｖｂを電圧Ｖｍ２に変換する場合に昇圧コンバータ２２を駆動するための信号である。そして、制御装置３０は、昇圧コンバータ２２がバッテリ電圧Ｖｂを電圧Ｖｍ２に変換する場合に、電圧Ｖｍ２をフィードバック制御し、電圧Ｖｍ２が指令された電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ２になるように昇圧コンバータ２２を駆動するための信号ＰＷＭＵ２を生成する。

さらに、制御装置３０は、前後輪駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車の回生制動時、信号ＰＷＭＤ１，ＰＷＭＤ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＤ１，ＰＷＭＤ２をそれぞれ昇圧コンバータ１２，２２へ出力する。

さらに、制御装置３０は、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲ１と、電圧センサ１３からの電圧Ｖｍ１と、電流センサ１８からのモータ電流ＭＣＲＴ１と、回転位置センサ６２からの回転角度θ１とに基づいて、インバータ１４を駆動するための信号ＰＷＭＩ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１をインバータ１４のＩＧＢＴＱ３〜Ｑ８へ出力する。

さらに、制御装置３０は、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲ２と、電圧センサ２３からの電圧Ｖｍ２と、電流センサ２８からのモータ電流ＭＣＲＴ２と、回転位置センサ７２からの回転角度θ２とに基づいて、インバータ２４を駆動するための信号ＰＷＭＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ２をインバータ２４のＩＧＢＴＱ１１〜Ｑ１６へ出力する。

さらに、制御装置３０は、前後輪駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車の回生制動時、外部ＥＣＵからの信号ＲＧＥに応じて信号ＰＷＭＣ１，ＰＷＭＣ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＣ１，ＰＷＭＣ２をインバータ１４，２４へ出力する。

図２は、図１に示す制御装置３０の機能ブロック図である。

図２を参照して、制御装置３０は、モータトルク制御手段３０１と、電圧変換制御手段３０２とを含む。

モータトルク制御手段３０１は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２を受け、電圧センサ１０からバッテリ電圧Ｖｂを受け、電圧センサ１３から電圧Ｖｍ１を受け、電圧センサ２３から電圧Ｖｍ２を受け、電流センサ１８からモータ電流ＭＣＲＴ１を受け、電流センサ２８からモータ電流ＭＣＲＴ２を受け、回転位置センサ６２から回転角度θ１を受け、回転位置センサ７２から回転角度θ２を受ける。

そして、モータトルク制御手段３０１は、トルク指令値ＴＲ１、回転角度θ１、バッテリ電圧Ｖｂおよび電圧Ｖｍ１（昇圧コンバータ１２の出力電圧およびインバータ１４の入力電圧に相当する。以下、同じ）に基づいて信号ＰＷＭＵ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＵ１を昇圧コンバータ１２のＩＧＢＴＱ１，Ｑ２へ出力する。

また、モータトルク制御手段３０１は、トルク指令値ＴＲ２、回転角度θ２、バッテリ電圧Ｖｂおよび電圧Ｖｍ２（昇圧コンバータ２２の出力電圧およびインバータ２４の入力電圧に相当する。以下、同じ）に基づいて信号ＰＷＭＵ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＵ２を昇圧コンバータ２２のＩＧＢＴＱ９，Ｑ１０へ出力する。

さらに、モータトルク制御手段３０１は、トルク指令値ＴＲ１、回転角度θ１およびモータ電流ＭＣＲＴ１に基づいて信号ＰＷＭＩ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１をインバータ１４のＩＧＢＴＱ３〜Ｑ８へ出力する。

また、モータトルク制御手段３０１は、トルク指令値ＴＲ２、回転角度θ２およびモータ電流ＭＣＲＴ２に基づいて信号ＰＷＭＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ２をインバータ２４のＩＧＢＴＱ１１〜Ｑ１６へ出力する。

電圧変換制御手段３０２は、前後輪駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車の回生制動時、外部ＥＣＵからの信号ＲＧＥに応じて信号ＰＷＭＤ１，ＰＷＭＤ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＤ１，ＰＷＭＤ２をそれぞれ昇圧コンバータ１２，２２へ出力する。

図３は、図２に示すモータトルク制御手段３０１の機能ブロック図である。

図３を参照して、モータトルク制御手段３０１は、モータ制御用相電圧演算部４０と、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２と、インバータ入力電圧指令演算部５０と、コンバータ用デューティー比演算部５２と、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４と、モータ回転数検出部５６とを含む。

モータ回転数検出部５６は、回転位置センサ６２から回転角度θ１を受け、その受けた回転角度θ１に基づいてモータ回転数ＭＲＮ１を検出する、そして、モータ回転数検出部５６は、その検出したモータ回転数ＭＲＮ１をモータ制御用相電圧演算部４０およびインバータ入力電圧指令演算部５０へ出力する。

また、モータ回転数検出部５６は、回転位置センサ７２から回転角度θ２を受け、その受けた回転角度θ２に基づいてモータ回転数ＭＲＮ２を検出する、そして、モータ回転数検出部５６は、その検出したモータ回転数ＭＲＮ２をモータ制御用相電圧演算部４０およびインバータ入力電圧指令演算部５０へ出力する。

モータ制御用相電圧演算部４０は、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍ１、すなわちインバータ１４の入力電圧を電圧センサ１３から受け、フロントモータ６０の各相に流れるモータ電流ＭＣＲＴ１を電流センサ１８から受け、フロントモータ６０の回転角度θ１を回転位置センサ６２から受け、モータ回転数ＭＲＮ１をモータ回転数検出部５６から受け、トルク指令値ＴＲ１を外部ＥＣＵから受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部４０は、これらの入力される信号に基づいて、フロントモータ６０の３相コイルの各々に印加する電圧Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１を計算し、その計算した結果ＲＥＴ１をインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２へ供給する。

また、モータ制御用相電圧演算部４０は、昇圧コンバータ２２の出力電圧Ｖｍ２、すなわちインバータ２４の入力電圧を電圧センサ２３から受け、リアモータ７０の各相に流れるモータ電流ＭＣＲＴ２を電流センサ２８から受け、リアモータ７０の回転角度θ２を回転位置センサ７２から受け、モータ回転数ＭＲＮ２をモータ回転数検出部５６から受け、トルク指令値ＴＲ２を外部ＥＣＵから受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部４０は、これらの入力される信号に基づいて、リアモータ７０の３相コイルの各々に印加する電圧Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２を計算し、その計算した結果ＲＥＴ２をインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２へ供給する。なお、モータ制御用相電圧演算部４０における各モータ６０，７０の各相コイルに印加する電圧の計算方法については、後述する。

インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、モータ制御用相電圧演算部４０から受けた計算結果ＲＥＴ１に基づいて、実際にインバータ１４の各ＩＧＢＴＱ３〜Ｑ８をオン／オフする信号ＰＷＭＩ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１をインバータ１４の各ＩＧＢＴＱ３〜Ｑ８へ出力する。

これにより、各ＩＧＢＴＱ３〜Ｑ８は、スイッチング制御され、フロントモータ６０が指定されたトルクを出力するようにフロントモータ６０の各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制御され、トルク指令値ＴＲ１に応じたモータトルクが出力される。

また、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、モータ制御用相電圧演算部４０から受けた計算結果ＲＥＴ２に基づいて、実際にインバータ２４の各ＩＧＢＴＱ１１〜Ｑ１６をオン／オフする信号ＰＷＭＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ２をインバータ２４の各ＩＧＢＴＱ１１〜Ｑ１６へ出力する。

これにより、各ＩＧＢＴＱ１１〜Ｑ１６は、スイッチング制御され、リアモータ７０が指定されたトルクを出力するようにリアモータ７０の各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制御され、トルク指令値ＴＲ２に応じたモータトルクが出力される。

一方、インバータ入力電圧指令演算部５０は、トルク指令値ＴＲ１およびモータ回転数ＭＲＮ１に基づいてインバータ入力電圧Ｖｍ１の最適値（目標値）、すなわち、電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ１を演算し、その演算した電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ１をコンバータ用デューティー比演算部５２へ出力する。

また、インバータ入力電圧指令演算部５０は、トルク指令値ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ２に基づいてインバータ入力電圧Ｖｍ２の最適値（目標値）、すなわち、電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ２を演算し、その演算した電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ２をコンバータ用デューティー比演算部５２へ出力する。

コンバータ用デューティー比演算部５２は、電圧センサ１０からのバッテリ電圧Ｖｂに基づいて、電圧センサ１３からの出力電圧Ｖｍ１をインバータ入力電圧指令演算部５０からの電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ１に設定するためのデューティー比を演算し、その演算したデューティー比をコンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４へ出力する。

また、コンバータ用デューティー比演算部５２は、電圧センサ１０からのバッテリ電圧Ｖｂに基づいて、電圧センサ２３からの出力電圧Ｖｍ２をインバータ入力電圧指令演算部５０からの電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ２に設定するためのデューティー比を演算し、その演算したデューティー比をコンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４へ出力する。

コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４は、コンバータ用デューティー比演算部５２からのデューティー比に基づいて昇圧コンバータ１２のＩＧＢＴＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＭＵ１を生成する。

また、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４は、コンバータ用デューティー比演算部５２からのデューティー比に基づいて昇圧コンバータ２２のＩＧＢＴＱ９，Ｑ１０をオン／オフするための信号ＰＷＭＵ２を生成する。そして、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４は、生成した信号ＰＷＭＵ１を昇圧コンバータ１２のＩＧＢＴＱ１，Ｑ２へ出力し、生成した信号ＰＷＭＵ２を昇圧コンバータ２２のＩＧＢＴＱ９，Ｑ１０へ出力する。

なお、昇圧コンバータ１２（または昇圧コンバータ２２）の下側のＩＧＢＴＱ２（またはＩＧＢＴＱ１０）のオンデューティーを大きくすることによりリアクトルＬ１（またはリアクトルＬ２）における電力蓄積が大きくなるため、より高電圧の出力を得ることができる。一方、上側のＩＧＢＴＱ１（またはＩＧＢＴＱ９）のオンデューティーを大きくすることにより電源ラインの電圧が下がる。そこで、ＩＧＢＴＱ１，Ｑ２（またはＩＧＢＴＱ９，Ｑ１０）のデューティー比を制御することで、電源ラインの電圧をバッテリＢの出力電圧以上の任意の電圧に制御可能である。

再び図１を参照して、前後輪駆動装置１００の全体動作について説明する。一連の動作が開始されると、電圧センサ１０は、バッテリ電圧Ｖｂを検出して制御装置３０へ出力し、電圧センサ１３は、電圧Ｖｍ１を検出して制御装置３０へ出力し、電圧センサ２３は、電圧Ｖｍ２を検出して制御装置３０へ出力する。また、電流センサ１８は、モータ電流ＭＣＲＴ１を検出して制御装置３０へ出力し、電流センサ２８は、モータ電流ＭＣＲＴ２を検出して制御装置３０へ出力する。また、回転位置センサ６２は、回転角度θ１を検出して制御装置３０へ出力する。そして、制御装置３０は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２を受ける。

そうすると、制御装置３０は、バッテリ電圧Ｖｂ、電圧Ｖｍ１、回転角度θ１およびトルク指令値ＴＲ１に基づいて、上述した方法により信号ＰＷＭＵ１を生成して昇圧コンバータ１２へ出力し、トルク指令値ＴＲ１、モータ電流ＭＣＲＴ１、回転角度θ１および電圧Ｖｍ１に基づいて、上述した方法により信号ＰＷＭＩ１を生成してインバータ１４へ出力する。

昇圧コンバータ１２は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＵ１に応じて、バッテリＢからのバッテリ電圧Ｖｂを昇圧して電圧Ｖｍ１をコンデンサＣ１を介してインバータ１４に供給する。インバータ１４は、コンデンサＣ１を介して供給された入力電圧Ｖｍ１を信号ＰＷＭＩ１によって交流電圧に変換してフロントモータ６０を駆動する。

また、制御装置３０は、バッテリ電圧Ｖｂ、電圧Ｖｍ２、回転角度θ２およびトルク指令値ＴＲ２に基づいて、上述した方法により信号ＰＷＭＵ２を生成して昇圧コンバータ２２へ出力し、トルク指令値ＴＲ２、モータ電流ＭＣＲＴ２、回転角度θ２および電圧Ｖｍ２に基づいて、上述した方法により信号ＰＷＭＩ２を生成してインバータ２４へ出力する。

昇圧コンバータ２２は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＵ２に応じて、バッテリＢからのバッテリ電圧Ｖｂを昇圧して電圧Ｖｍ２をコンデンサＣ２を介してインバータ２４に供給する。インバータ２４は、コンデンサＣ２を介して供給された入力電圧Ｖｍ２を信号ＰＷＭＩ２によって交流電圧に変換してリアモータ７０を駆動する。

前後輪駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車の回生制動時、制御装置３０は、外部ＥＣＵから信号ＲＧＥを受け、その受けた信号ＲＧＥに応じて信号ＰＷＭＣ１，ＰＷＭＤ１を生成してそれぞれインバータ１４および昇圧コンバータ１２へ出力し、信号ＰＷＭＣ２，ＰＷＭＤ２を生成してそれぞれインバータ２４および昇圧コンバータ２２へ出力する。

インバータ１４は、フロントモータ６０が発電した交流電圧を信号ＰＷＭＣ１によって直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ１を介して昇圧コンバータ１２へ供給する。昇圧コンバータ１２は、インバータ１４から供給された直流電圧を信号ＰＷＭＤ１によって降圧してバッテリＢを充電する。

また、インバータ２４は、リアモータ７０が発電した交流電圧を信号ＰＷＭＣ２によって直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介して昇圧コンバータ２２へ供給する。昇圧コンバータ２２は、インバータ２４から供給された直流電圧を信号ＰＷＭＤ２によって降圧してバッテリＢを充電する。

図４は、前後輪駆動装置１００をハイブリッド自動車に搭載した場合の前後輪駆動装置１００の各構成要素の配置を示す平面図である。

図４を参照して、バッテリＢおよび制御装置３０は、前輪１と後輪２との間に配置される。昇圧コンバータ１２およびインバータ１４は、フロントモータ６０の近くに配置される。昇圧コンバータ２２およびインバータ２４は、リアモータ７０の近くに配置される。

バッテリＢは、ケーブル９０によって昇圧コンバータ１２および２２に接続される。インバータ１４は、ケーブル９１によってフロントモータ６０に接続される。インバータ２４は、ケーブル９２によってリアモータ７０に接続される。そして、制御装置３０は、上述したように、昇圧コンバータ１２，２２およびインバータ１４，２４を制御する。

なお、ケーブル９０は、（＋，−）を有する高圧直流電源線である。また、ケーブル９１，９２は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相を有するモータ駆動線である。

図４に示すように、前後輪駆動装置１００の各構成要素が配置される場合、昇圧コンバータ１２およびインバータ１４は、１つのＰＣＵ（ＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）に収納され、昇圧コンバータ２２およびインバータ２４は、もう１つのＰＣＵに収納される。

前後輪駆動装置１００を適用したハイブリッド自動車の起動時、発進時、軽負荷走行モード、中速低負荷走行モード、加速・急加速モード、低μ路走行モードおよび減速・制動モードにおける前後輪駆動装置１００の動作について説明する。

最初に、ハイブリッド自動車のエンジン始動時における前後輪駆動装置１００の動作について説明する。

まず、ハイブリッド自動車のエンジン始動時における前後輪駆動装置１００の動作について説明する。一連の動作が開始されると、制御装置３０は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲ１を受ける。そして、制御装置３０は、電圧センサ１０からのバッテリ電圧Ｖｂと、電圧センサ１３からの出力電圧Ｖｍ１と、回転位置センサ６２からの回転角度θ１と、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲ１とに基づいて、上述した方法によって信号ＰＷＭＵ１１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＵ１１を昇圧コンバータ１２へ出力する。また、制御装置３０は、電圧センサ１３からの出力電圧Ｖｍ１と、電流センサ１８からのモータ電流ＭＣＲＴ１と、回転位置センサ６２からの回転角度θ１と、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲ１１とに基づいて、上述した方法によって信号ＰＷＭＩ１１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１１をインバータ１４へ出力する。

そうすると、昇圧コンバータ１２のＩＧＢＴＱ１、Ｑ２は、信号ＰＷＭＵ１１によってオン／オフされ、昇圧コンバータ１２は、ＩＧＢＴＱ２がオンされた期間に応じてバッテリ電圧Ｖｂを昇圧して出力電圧Ｖｍ１をコンデンサＣ１を介してインバータ１４へ供給する。インバータ１４は、昇圧コンバータ１２からの直流電圧を信号ＰＷＭＩ１に応じて交流電圧に変換し、トルク指令値ＴＲ１によって指定されたトルクを出力するようにフロントモータ６０を駆動する。そして、エンジンのクランクシャフトはフロントモータ６０によって回転され、エンジンが始動する。これにより、ハイブリッド自動車のエンジン始動時における前後輪駆動装置１００の動作が終了する。

次に、ハイブリッド自動車の発進時における前後輪駆動装置１００の動作について説明する。一連の動作が開始されると、制御装置３０は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲ１およびＴＲ２を受ける。そして、制御装置３０は、電圧センサ１０からのバッテリ電圧Ｖｂと、電圧センサ１３からの出力電圧Ｖｍ１と、回転位置センサ６２からの回転角度θ１と、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲ１とに基づいて、上述した方法によって信号ＰＷＭＵ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＵ１を昇圧コンバータ１２へ出力する。また、制御装置３０は、電圧センサ１３からの出力電圧Ｖｍ１と、電流センサ１８からのモータ電流ＭＣＲＴ１と、回転位置センサ６２からの回転角度θ１と、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲ１とに基づいて、上述した方法によって信号ＰＷＭＩ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１をインバータ１４へ出力する。

さらに、制御装置３０は、電圧センサ１０からのバッテリ電圧Ｖｂと、電圧センサ２３からの出力電圧Ｖｍ２と、回転位置センサ７２からの回転角度θ２と、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲ２とに基づいて、上述した方法によって信号ＰＷＭＵ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＵ２を昇圧コンバータ２２へ出力する。さらに、制御装置３０は、電圧センサ１０からのバッテリ電圧Ｖｂと、電流センサ２８からのモータ電流ＭＣＲＴ２と、回転位置センサ７２の回転角度θ２と、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲ２１とに基づいて、上述した方法によって信号ＰＷＭＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ２をインバータ２４へ出力する。

そうすると、昇圧コンバータ１２のＩＧＢＴＱ１、Ｑ２は、信号ＰＷＭＵ１によってオン／オフされ、昇圧コンバータ１２は、ＩＧＢＴＱ２がオンされた期間に応じてバッテリ電圧Ｖｂを昇圧して出力電圧Ｖｍ１をコンデンサＣ１を介してインバータ１４へ供給する。インバータ１４は、昇圧コンバータ１２からの直流電圧を信号ＰＷＭＩ１に応じて交流電圧に変換し、トルク指令値ＴＲ１によって指定されたトルクを出力するようにフロントモータ６０を駆動する。

また、昇圧コンバータ２２のＩＧＢＴＱ９，Ｑ１０は、信号ＰＷＭＵ２によってオン／オフされ、昇圧コンバータ２２は、ＩＧＢＴＱ１０がオンされた期間に応じてバッテリ電圧Ｖｂを昇圧して出力電圧Ｖｍ２をコンデンサＣ２を介してインバータ２４へ供給する。インバータ２４は、昇圧コンバータ２２からの直流電圧を信号ＰＷＭＩ２に応じて交流電圧に変換し、トルク指令値ＴＲ２によって指定されたトルクを出力するようにリアモータ７０を駆動する。

そして、ハイブリッド自動車の前輪１はフロントモータ６０によって回転され、後輪２はリアモータ７０によって回転され、ハイブリッド自動車は発進する。これにより、ハイブリッド自動車の発進時における前後輪駆動装置１００の動作が終了する。このように、前後輪駆動装置１００を搭載したハイブリッド自動車は、４輪駆動により発進する。

次に、ハイブリッド自動車が軽負荷走行モードにある場合の前後輪駆動装置１００の動作について説明する。一連の動作が開始されると、制御装置３０は、トルク指令値ＴＲ１３を外部ＥＣＵから受ける。

制御装置３０は、電圧センサ１０からのバッテリ電圧Ｖｂと、電圧センサ１３からの出力電圧Ｖｍ１と、回転位置センサ６２からの回転角度θ１と、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲ１とに基づいて、上述した方法によって信号ＰＷＭＵ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＵ１を昇圧コンバータ１２へ出力する。また、制御装置３０は、電圧センサ１３からの出力電圧Ｖｍ１と、電流センサ１８からのモータ電流ＭＣＲＴ１と、回転位置センサ６２からの回転角度θ１と、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲ１とに基づいて、上述した方法によって信号ＰＷＭＩ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１をインバータ１４へ出力する。

そうすると、昇圧コンバータ１２のＩＧＢＴＱ１、Ｑ２は、信号ＰＷＭＵ１によってオン／オフされ、昇圧コンバータ１２は、ＩＧＢＴＱ２がオンされた期間に応じてバッテリ電圧Ｖｂを昇圧して出力電圧Ｖｍ１をコンデンサＣ１を介してインバータ１４へ供給する。インバータ１４は、昇圧コンバータ１２からの直流電圧を信号ＰＷＭＩ１に応じて交流電圧に変換し、トルク指令値ＴＲ１によって指定されたトルクを出力するようにフロントモータ６０を駆動する。そして、ハイブリッド自動車の前輪１はフロントモータ６０によって駆動され、ハイブリッド自動車は、フロントモータ６０によって軽負荷走行を行なう。これにより、ハイブリッド自動車が軽負荷走行モードにある場合の前後輪駆動装置１００の動作が終了する。

次に、ハイブリッド自動車が中速低負荷走行モードにある場合の前後輪駆動装置１００の動作について説明する。この場合の前後輪駆動装置１００の動作は、上述したハイブリッド自動車のエンジン始動時における前後輪駆動装置１００の動作と同じである。

次に、ハイブリッド自動車が加速・急加速モードにある場合の前後輪駆動装置１００の動作について説明する。一連の動作が開始されると、制御装置３０は、トルク指令値ＴＲ１およびＴＲ２を外部ＥＣＵから受ける。

さらに、制御装置３０は、電圧センサ１０からのバッテリ電圧Ｖｂと、電圧センサ２３からの出力電圧Ｖｍ２と、回転位置センサ７２からの回転角度θ２と、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲ２とに基づいて、上述した方法によって信号ＰＷＭＵ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＵ２を昇圧コンバータ２２へ出力する。さらに、制御装置３０は、電圧センサ２３からの出力電圧Ｖｍ２と、電流センサ２８からのモータ電流ＭＣＲＴ２と、回転位置センサ７２からの回転角度θ２と、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲ２とに基づいて、上述した方法によって信号ＰＷＭＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ２をインバータ２４へ出力する。

そして、ハイブリッド自動車の前輪１はフロントモータ６０によって回転され、後輪２はリアモータ７０によって回転され、ハイブリッド自動車は加速または急加速する。これにより、ハイブリッド自動車の加速・急加速時における前後輪駆動装置１００の動作が終了する。

次に、ハイブリッド自動車が低μ路走行モードにある場合の前後輪駆動装置１００の動作について説明する。一連の動作が開始されると、制御装置３０は、信号ＲＧＥおよびトルク指令値ＴＲ２を外部ＥＣＵから受ける。

制御装置３０は、外部ＥＣＵからの信号ＲＧＥに応じて信号ＰＷＭＣ１および信号ＰＷＭＤ１を生成してそれぞれインバータ１４および昇圧コンバータ１２へ出力する。

また、制御装置３０は、電圧センサ１０からのバッテリ電圧Ｖｂと、電圧センサ２３からの出力電圧Ｖｍ２と、回転位置センサ７２からの回転角度θ２と、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲ２とに基づいて、上述した方法によって信号ＰＷＭＵ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＵ２を昇圧コンバータ２２へ出力する。さらに、制御装置３０は、電圧センサ２３からの出力電圧Ｖｍ２と、電流センサ２８からのモータ電流ＭＣＲＴ２と、回転位置センサ７２からの回転角度θ２と、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲ２とに基づいて、上述した方法によって信号ＰＷＭＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ２をインバータ２４へ出力する。

そうすると、インバータ１４は、信号ＰＷＭＣ１に応じて、フロントモータ６０を回生モードで駆動し、フロントモータ６０が発電した交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２へ供給する。昇圧コンバータ１２は、インバータ１４からの直流電圧を信号ＰＷＭＤ１によって降圧してバッテリＢ側に供給する。

一方、昇圧コンバータ２２は、フロントモータ６０によって回生された直流電圧を受ける。そして、ＩＧＢＴＱ９，Ｑ１０は、信号ＰＷＭＵ２によってオン／オフされ、昇圧コンバータ２２は、昇圧コンバータ１２から受けた直流電圧を昇圧して出力電圧Ｖｍ２をコンデンサＣ２を介してインバータ２４に供給する。

インバータ２４は、コンデンサＣ２を介して供給された直流電圧を信号ＰＷＭＩ２によって交流電圧に変換してリアモータ７０を駆動する。そして、リアモータ７０は、ハイブリッド自動車の後輪２を駆動する。これにより、ハイブリッド自動車は、フロントモータ６０が発電した電力によって後輪２を駆動し、安定して低μ路走行を行なう。そして、ハイブリッド自動車の低μ路走行時における前後輪駆動装置１００の動作が終了する。

最後に、ハイブリッド自動車が減速・制動モードにある場合の前後輪駆動装置１００の動作について説明する。一連の動作が開始されると、制御装置３０は、外部ＥＣＵから信号ＲＧＥを受ける。そして、制御装置３０は、信号ＲＧＥに応じて、信号ＰＷＭＣ１，ＰＷＭＤ１および／または信号ＰＷＭＣ２，ＰＷＭＤ２を生成する。制御装置３０は、生成した信号ＰＷＭＣ１，ＰＷＭＤ１をそれぞれインバータ１４および昇圧コンバータ１２へ出力し、生成した信号ＰＷＭＣ２，ＰＷＭＤ２をそれぞれインバータ２４および昇圧コンバータ２２へ出力する。

そうすると、インバータ１４は、信号ＰＷＭＣ１に応じて、フロントモータ６０を回生モードで駆動し、フロントモータ６０が発電した交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２へ供給する。昇圧コンバータ１２は、インバータ１４からの直流電圧を信号ＰＷＭＤ１に応じて降圧してバッテリＢを充電する。

また、インバータ２４は、信号ＰＷＭＣ２に応じて、リアモータ７０を回生モードで駆動し、リアモータ７０が発電した交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ２２へ供給する。昇圧コンバータ２２は、インバータ２４からの直流電圧を信号ＰＷＭＤ２に応じて降圧してバッテリＢを充電する。

このように、ハイブリッド自動車が減速・制動モードにあるとき、フロントモータ６０およびリアモータ７０の少なくとも一方が回生ブレーキとして使用される。そして、ハイブリッド自動車の減速・制動時における前後輪駆動装置１００の動作が終了する。

このように、この発明による前後輪駆動装置１００をハイブリッド自動車に適用した場合、フロントモータ６０およびリアモータ７０は、モータトルク制御手段３０１および電圧変換制御手段３０２によって、車両の各走行状態に必要なトルクを発生するように駆動される。

詳細には、図３のモータトルク制御手段３０１において示したように、モータ制御用相電圧演算部４０は、フロントモータ６０から出力されるトルクがトルク指令値ＴＲ１となるように、フロントモータ６０の各相コイルに印加する電圧Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１を演算する。また、モータ制御用相電圧演算部４０は、リアモータ７０から出力されるトルクがトルク指令値ＴＲ２となるように、リアモータ７０の各相コイルに印加する電圧Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２を演算する。

ここで、この発明において、モータ制御用相電圧演算部４０は、以下に述べるベクトル制御方法を用いて、各モータ６０，７０の各相コイルに印加する電圧を演算する。

図５は、図３に示すモータ相電圧演算部４０の機能ブロック図である。

図５を参照して、モータ制御用相電圧演算部４０は、電流指令生成部４０１と、電流変換部４０２と、減算器４０３と、ＰＩ制御部４０４と、加算器４０５と、変換部４０６と、回転速度演算部４０８と、速度起電力予測演算部４１０とを含む。

電流指令生成部４０１は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲ１を受け、モータ回転数検出部５６（図示せず）からモータ回転数ＭＲＮ１を受け、電圧センサ１３から電圧Ｖｍ１を受ける。そして、電流指令生成部４０１は、トルク指令値ＴＲ１、モータ回転数ＭＲＮ１および電圧Ｖｍ１に基づいて、トルク指令値ＴＲ１に指定されたトルクを出力するための電流指令値Ｉｄ１＊，Ｉｑ１＊を生成し、その生成した電流指令値Ｉｄ１＊，Ｉｑ１＊を減算器４０３へ出力する。

また、電流指令生成部４０１は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲ２を受け、モータ回転数検出部５６からモータ回転数ＭＲＮ２を受け、電圧センサ２３から電圧Ｖｍ２を受ける。そして、電流指令生成部４０１は、トルク指令値ＴＲ２、モータ回転数ＭＲＮ２および電圧Ｖｍ２に基づいて、トルク指令値ＴＲ２に指定されたトルクを出力するための電流指令値Ｉｄ２＊，Ｉｑ２＊を生成し、その生成した電流指令値Ｉｄ２＊，Ｉｑ２＊を減算器４０３へ出力する。

電流変換部４０２は、電流センサ１８が検出したモータ電流ＭＣＲＴ１を、回転位置センサ６２から出力された回転角度θ１を用いて三相二相変換する。つまり、電流変換部４０２は、フロントモータ６０の各相を流れる３相のモータ電流ＭＣＲＴ１を、回転角度θ１を用いてｄ軸およびｑ軸に流れる電流値Ｉｄ１，Ｉｑ１に変換して減算器４０３へ出力する。

また、電流変換部４０２は、電流センサ２８が検出したモータ電流ＭＣＲＴ２を、回転位置センサ７２から出力された回転角度θ２を用いて三相二相変換する。つまり、電流変換部４０２は、リアモータ７０の各相を流れる３相のモータ電流ＭＣＲＴ２を、回転角度θ２を用いてｄ軸およびｑ軸に流れる電流値Ｉｄ２，Ｉｑ２に変換して減算器４０３へ出力する。

減算器４０３は、電流指令値Ｉｄ１＊，Ｉｑ１＊から、電流変換部４０２からの電流値Ｉｄ１，Ｉｑ１を減算して偏差ΔＩｄ１，ΔＩｑ１を演算する。そして、ＰＩ制御部４０４は、偏差ΔＩｄ１，ΔＩｑ１に対してＰＩゲインを用いてモータ電流調整用の操作量を演算する。

また、減算器４０３は、電流指令値Ｉｄ２＊，Ｉｑ２＊から、電流変換部４０２からの電流値Ｉｄ２，Ｉｑ２を減算して偏差ΔＩｄ２，ΔＩｑ２を演算する。そして、ＰＩ制御部４０４は、偏差ΔＩｄ２，ΔＩｑ２に対してＰＩゲインを用いてモータ電流調整用の操作量を演算する。

回転速度演算部４０８は、回転位置センサ６２から受けた回転角度θ１に基づいてフロントモータ６０の回転速度を演算し、その演算した回転速度を速度起電力予測演算部４１０へ出力する。速度起電力予測演算部４１０は、回転速度演算部４０８からのフロントモータ６０の回転速度に基づいて、速度起電力の予測値を演算する。

また、回転速度演算部４０８は、回転位置センサ７２から受けた回転角度θ２に基づいてリアモータ７０の回転速度を演算し、その演算した回転速度を速度起電力予測演算部４１０へ出力する。速度起電力予測演算部４１０は、回転速度演算部４０８からのリアモータ７０の回転速度に基づいて、速度起電力の予測値を演算する。

加算器４０５は、ＰＩ制御部４０４からのモータ電流調整用の操作量と、速度起電力予測演算部４１０からの速度起電力の予測値とを加算して、ｄ軸およびｑ軸に印加する電圧の操作量Ｖｄ１，Ｖｑ１を演算する。

また、加算器４０５は、ＰＩ制御部４０４からのモータ電流調整用の操作量と、速度起電力予測演算部４１０からの速度起電力の予測値とを加算して、ｄ軸およびｑ軸に印加する電圧の操作量Ｖｄ２，Ｖｑ２を演算する。

変換部４０６は、ｄ軸およびｑ軸に印加する電圧の操作量Ｖｄ１，Ｖｑ１を、回転角度θ１を用いてフロントモータ６０の３相コイルに印加する電圧の操作量Ｖｕ１，Ｖｖ２，Ｖｗ３に変換する。そして、変換部４０６は、その変換した電圧の操作量Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ３を計算結果ＲＥＴ１として、インバータ用ＰＷＭ信号生成部４２へ出力する。

また、変換部４０６は、ｄ軸およびｑ軸に印加する電圧の操作量Ｖｄ２，Ｖｑ２を、回転角度θ２を用いてリアモータ７０の３相コイルに印加する電圧の操作量Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２に変換する。そして、変換部４０６は、その変換した電圧の操作量Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２を計算結果ＲＥＴ２として、インバータ用ＰＷＭ信号生成部４２へ出力する。

インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、電圧操作量Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１と、電圧センサ１３からの電圧Ｖｍ１とに基づいて信号ＰＷＭＩ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１をインバータ１４へ出力する。

また、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、電圧操作量Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２と、電圧センサ２３からの電圧Ｖｍ２とに基づいて信号ＰＷＭＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ２をインバータ２４へ出力する。

以上のように、ベクトル制御方法においては、直交座標（ｄ，ｑ座標）上での電圧、電流を制御することによって、各モータから出力されるトルクを制御する。ｄ−ｑ変換を用いて永久磁石モータ（フロントモータ６０およびリアモータ７０）を制御する場合、直交座標上でのトルク式および電圧方程式は、次式のようになる。

Ｔ＝Ｐｍφａｉｑ＋Ｐｎ（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄｉｑ・・・（１）
Ｖｄ＝ｒｉｄ−ωＬｑｉｑ・・・（２）
Ｖｑ＝ωφａ＋ωＬｄｉｄ＋ｒｉｑ・・・（３）
ただし、Ｔ：トルク、Ｖｄ，Ｖｑ：電機子電圧のｄ−ｑ軸成分、ω：回転角速度、φａ：永久磁石による電機子鎖交磁束、Ｌｄ，Ｌｑ：ｄ−ｑ軸のインダクタンス、ｒ：電機子抵抗、Ｉｄ：電機子電流のｄ軸成分、Ｉｑ：電機子電流のｑ軸成分、Ｐｎ：極対数
図６は、式（２），（３）により示される定常時の永久磁石モータのベクトル図である。

図６を参照して、高速運転時などモータ端子間電圧Ｖａ（＝（Ｖｄ^２＋Ｖｑ^２）^１／２）を抑えたいときには、磁束φａを弱める制御が有効であるが、永久磁石モータでは、永久磁石で界磁を作ることから界磁を調整することができない。

そこで、永久磁石モータでは、ｄ軸電流ｉｄを永久磁石の磁束φａを打ち消すように流して弱め界磁制御を実現する。実際にステータのコイルに鎖交する磁束φ_０を制御している。そのため、ｉｄは、弱め界磁電流と呼ばれる。

さらに、電機子電流のｄ軸成分ｉｄおよびｑ軸成分を、電機子電流の振幅ｉａと、電流位相βとで表わすと、それぞれ式（４），（５）となる。

ｉｄ＝−ｉａ・ｓｉｎβ ・・・（４）
ｉｑ＝ｉａ・ｃｏｓβ ・・・（５）
この式（４），（５）を式（１）〜（３）に代入して、電流位相βに対するトルクＴとモータ端子電圧Ｖａとを表わすと、図７および図８に示す関係となる。ここで、インバータ１４，２４から出力できる電圧および電流は有限であるため、その制限の中で効果的に出力を得ることが望まれる。そこで、永久磁石モータでは、図７および図８の関係を利用して出力領域を拡大する制御を行なっている。

詳細には、図７を参照して、トルクＴは、電流位相βが略４５度（ｄｅｇ）付近で最大となることが分かる。したがって、低トルク領域では、電流位相βを０度から進めて永久磁石モータを運転する。このような制御は、最大トルク制御とも称される。

次に、回転角速度ωが増加すると、ロータの回転によって発生する逆起電力の上昇によって、モータ端子間電圧Ｖａが上昇し、電源電圧の制限を越えると、永久磁石モータは出力不可能となる。そこで、最大トルク制御で電圧制限に達した後は、電流位相βを大きくしていくことで、電機子電流のｄ軸成分ｉｄ、すなわち弱め界磁電流を増加させる。この弱め界磁電流により永久磁石の磁束φａを打消し、コイルへの磁束鎖交数を減少させることで、モータ端子間電圧Ｖａが電源電圧による制限を越えないように制御する。このような制御は、弱め界磁制御とも称される。

ここで、前後輪駆動装置１００を搭載したハイブリッド自動車において、駆動輪（前輪１）を駆動するためのトルクを発生するフロントモータ６０には、高速回転まで出力可能であって、かつ、中高速回転では等出力で運転できる出力特性が要求される。これには、高速回転時において、フロントモータ６０の電機子電流ｉａの電流位相βを制御する弱め界磁制御を行なうことが必須となる。

図９は、フロントモータ６０の出力範囲を示す図である。

図９を参照して、電機子電流ｉａの電流位相βをトルクが最大となるβ＝４５°付近に制御する最大トルク制御を行なうことによって、領域ＲＧＮ１に示す出力特性が得られる。これにより、フロントモータ６０は、ハイブリッド自動車のエンジン始動時や発進時において必要な大きなトルクを得ることができる。

さらに、図７の矢印で示すように、電流位相βを最大トルク発生位相から大きくしていく弱め界磁制御を行なうことによって、フロントモータ６０の出力特性は、領域ＲＧＮ２に示すように、高速回転領域にまで出力範囲が拡大される。これにより、ハイブリッド自動車は、軽負荷走行モードおよび中速低負荷走行モードにおいては、一定の出力で走行を行なうことができる。

フロントモータ６０において、かかる出力領域の制御を行なうためには、常に適切な電流位相βに電機子電流ｉａを流す必要が生じる。そのため、フロントモータ６０のロータの回転位置検出する回転位置センサ６２としては、高い検出精度を備えることが重要とされる。高い検出精度を有する回転位置センサとしては、たとえばレゾルバが適用される。

図１０は、フロントモータ６０における回転位置センサ６２の配置例を示す図である。

図１０を参照して、フロントモータ６０は、ロータ６０２と、永久磁石６０４と、ステータ６０６と、コイル６０８と、シャフト６１０と、軸受６１２，６１４と、回転位置センサ６２とを備える。

ロータ６０２は、シャフト６１０に固定され、シャフト６１０が軸受６１２，６１４に指示されることによって回転自在な回転子である。

ステータ６０６は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の３相コイルからなる固定電機子であって、電機子電流ｉａが流れることによって、ロータ６０２に作用する回転磁界が発生する。

シャフト６１０は、軸受６１２，６１４によって支持された回転軸である。軸受６１２，６１４は、シャフト６１０を回転自在に固定する。

回転位置センサ６２は、たとえばレゾルバからなる。レゾルバは、周知のように、楕円形のロータと、３つのコイルが内蔵されたステータとからなる。励磁用のコイルに交流電流を流すことにより、電気的に９０度ずれて配置された出力コイルには、レゾルバのロータ位置に応じた出力がそれぞれ発生し、この出力の差からロータ６０２の絶対位置（回転角度θ１）を検出することができる。

なお、フロントモータ６０に設置される回転位置センサ６２としては、弱め界磁制御を正確に行なうのに十分な検出精度を有していれば良く、必ずしもレゾルバに限定されないことは明らかである。

一方、前後輪駆動装置１００を搭載したハイブリッド自動車において、後輪２を駆動するリアモータ７０は、先述のように、ハイブリッド自動車の発進時や低μ路走行モードなどにおいて駆動される。一方、軽負荷走行モードや中速低負荷走行モードなどにおいては、専らフロントモータ６０が駆動され、リアモータ７０は駆動されない。これによれば、リアモータ７０は、低速回転領域において大きなトルクを出力することが求められ、高速回転領域にまで一定のトルクを出力することは必要とされていないことが分かる。

図１１は、リアモータ７０の出力範囲を示す図である。

図１１を参照して、リアモータ７０の出力特性は、電流位相βを略４５度となるように制御する最大トルク制御を行なうことで、領域ＲＧＮ３で示される低速回転領域での高出力が実現される。

一方、高速回転領域では、上述のように、専らフロントモータ６０が駆動されることから、リアモータ７０においては、フロントモータ６０のような等出力特性は要求されない。すなわち、リアモータ７０は、領域ＲＧＮ３に示す低速回転領域を出力範囲とすれば十分とされる。

リアモータ７０において、このような出力範囲を実現するためには、電流位相βを４５度付近に制御する最大トルク制御を行なう必要がある。ここで、図７から明らかなように、電流位相βが４５度となる付近では、トルクＴは、波形が緩やかであって、電流位相βの依存性が小さいことが分かる。そのため、リアモータ６０においては、比較的精度の低い位相制御で所望の出力特性を得ることができる。したがって、リアモータ７０に設置される回転位置センサ７２としても、その検出精度は、回転位置センサ６２と同等レベルの高精度である必要はなく、相対的に低いもので十分であるといえる。

これによれば、回転位置センサ７２は、回転位置センサ６２に対して、構成が簡易で、かつ廉価なもので構成することができる。このような回転位置センサ７２としては、たとえばホール素子や磁気抵抗素子などの磁気センサが適用可能である。

図１２は、リアモータ７０における回転位置センサ７２の配置例を示す図である。

図１２を参照して、リアモータ７０は、ロータ７０２と、永久磁石７０４と、ステータ７０６と、コイル７０８と、シャフト７１０と、軸受７１２，７１４と、回転位置センサ７２とを備える。なお、リアモータ７０は、図１０に示すフロントモータ６０と基本的な構成が同じであることから、その詳細な説明は繰り返さない。

回転位置センサ７２は、たとえばホール素子からなり、ロータ７０２の回転軸方向端面付近に設置される。回転位置センサ７２は、磁束を検出可能な磁気検出素子であって、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相に対応した３つのセンサを含む。ホール素子は、周知のように、ロータ７０２が回転することによってロータ７０２の周囲に発生する磁界の変化を感知することによって、ロータ７０２の回転角度θ２を検出する。

以上のように、この発明の実施の形態によれば、前後輪駆動装置において、前輪および後輪をそれぞれ駆動するモータに設置される回転位置センサとしては、求められる検出精度に見合った回転位置センサが適用される。すなわち、高度のトルク制御が求められる前輪駆動用のモータには相対的に高い検出精度を有する回転位置センサが設置され、高度のトルク制御が求められない後輪駆動用のモータには相対的に低い検出精度を有する回転位置センサが設置される。これによれば、高精度の出力制御を維持するとともに、装置コストの低減を図ることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、４輪駆動車に搭載される前後輪駆動装置に利用することができる。

図１は、この発明の実施の形態による前後輪駆動装置の概略ブロック図である。図１に示す制御装置の機能ブロック図である。図２に示すモータトルク制御手段の機能ブロック図である。図１の前後輪駆動装置をハイブリッド自動車に搭載した場合の前後輪駆動装置の各構成要素の配置を示す平面図である。図３に示すモータ相電圧演算部の機能ブロック図である。定常時の永久磁石モータのベクトル図である。永久磁石モータから出力されるトルクＴと電流位相βとの関係を示す図である。モータ端子電圧Ｖａと電流位相βとの関係を示す図である。フロントモータの出力範囲を示す図である。フロントモータにおける回転位置センサの配置例を示す図である。リアモータの出力範囲を示す図である。リアモータにおける回転位置センサの配置例を示す図である。

符号の説明

１前輪、２後輪、１０，１３，２３電圧センサ、１２，２２昇圧コンバータ、１３電圧センサ、１４，２４インバータ、１５，２５Ｕ相アーム、１６，２６Ｖ相アーム、１７，２７Ｗ相アーム、１８，２８電流センサ、３０制御装置、４０モータ制御用相電圧演算部、４２インバータ用ＰＷＭ信号変換部、５０インバータ入力電圧指令演算部、５２コンバータ用デューティー比演算部、５４コンバータ用ＰＷＭ信号変換部、５６モータ回転数検出部、６０フロントモータ、６２回転位置センサ、７０リアモータ、７２回転位置センサ、９０，９１，９２ケーブル、１００前後輪駆動装置、３０１モータトルク制御手段、３０２電圧変換制御手段、４０１電流指令生成部、４０２電流変換部、４０３減算器、４０４ＰＩ制御部、４０５加算器、４０６変換部、４０８回転速度演算部、４１０速度起電力予測演算部、６０２，７０２ロータ、６０４，７０４永久磁石、６０６，７０６ステータ、６０８，７０８コイル、６１０，７１０シャフト、６１２，６１４，７１２，７１４軸受、Ｂバッテリ、Ｃ１，Ｃ２コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ１６ダイオード、Ｑ１〜Ｑ１６ＩＧＢＴ、Ｌ１，Ｌ２リアクトル。

Claims

前後輪のいずれか一方の車輪を駆動輪とし、前記前後輪の他方の車輪を従動輪とする前後輪駆動装置であって、
前記駆動輪を駆動する第１のモータと、
前記従動輪を駆動する第２のモータと、
前記第１のモータを駆動する第１の駆動回路と、
前記第２のモータを駆動する第２の駆動回路と、
前記第１のモータの回転子の回転位置を検出する第１の回転位置センサと、
前記第２のモータの回転子の回転位置を検出する第２の回転位置センサと、
前記第１および第２の回転位置センサにより検出された前記回転位置に基づいて、前記第１および第２の駆動回路をそれぞれ制御する制御装置とを備え、
前記第１の回転位置センサは、相対的に高い検出精度を有し、前記第２の回転位置センサは、相対的に低い検出精度を有する、前後輪駆動装置。
前記第１のモータは、低速回転領域から高速回転領域までを出力範囲とし、前記第２のモータは、前記低速回転領域を出力範囲とする、請求項１に記載の前後輪駆動装置。
前記制御装置は、前記第１のモータの前記高速回転領域において、前記第１のモータに対して弱め界磁制御を行なうように、前記第１の駆動回路を制御する、請求項２に記載の前後輪駆動装置。
前記制御回路は、前記第２のモータの低速回転領域において、前記第２のモータに対して最大トルク制御を行なうように、前記第２の駆動回路を制御する、請求項３に記載の前後輪駆動装置。
前記第１のモータは、内燃機関からの回転力によって発電し、または前記内燃機関を始動する、請求項４に記載の前後輪駆動装置。