JP5792430B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、複数の車輪に付与するトルクをそれぞれ個別に独立して制御可能な電動機を搭載した車両の制御装置に関するものである。

近年、電気自動車の一形態として、車輪のホイール内部もしくはその近傍に電動機を配置してその電動機により車輪を直接駆動するいわゆるインホイールモータ方式の車両（インホイールモータ車）が開発されている。このインホイールモータ車では、各駆動輪毎に設けられた電動機を個別に制御することにより、各駆動輪に付与する駆動トルクもしくは制動トルクをそれぞれ独立して制御することができる。そのため、車両の駆動力および制動力を走行状態に応じて適宜に制御することができ、旋回性や操縦安定性あるいは走破性などの車両の走行性能を向上させることができる。また、このようなインホイールモータ車は、電動機が駆動輪のホイール内部もしくはその近傍に設けられて駆動輪に直接動力を伝達するものであるから、従来の車両に設けられている変速機やデファレンシャルなどの動力伝達機構を設ける必要がなくなり、車両の構成を簡素化することができる。

上記のようなインホイールモータ車に関連する技術として、特許文献１には、インホイールモータ駆動の電気自動車において、左右どちらか一方の車輪がロックした場合に、車両の挙動を速やかに安定させることを目的とした電気自動車に関する発明が記載されている。この特許文献１に記載されたインホイールモータ車は、左右の車輪の回転数差と所定値とを比較し、回転数差が所定値よりも大きい場合に、回転数が小さい方の車輪がロックしていると判定し、回転数が大きい方の車輪の駆動力を走行時の回転方向とは逆方向に発生させ、その車輪をロックさせるように構成されている。

そして、特許文献２には、ホイールが外力を受けて変形した場合であっても、減速機への外力の作用を緩和し、減速機およびモータを確実に保護することを目的としたインホイールモータに関する発明が記載されている。この特許文献２に記載された発明は、モータと、そのモータの出力を変速する減速機と、その減速機の出力により回転するホイールと、それら減速機とホイールとを連結する連結軸とを備え、減速機がモータを中心にホイールと反対側に配置されるとともに、ホイールに所定以上の外力が作用した場合に、減速機とホイールとの間の動力伝達が遮断されるように構成されている。

なお、特許文献３には、路面の凹凸などに起因する外乱によるトルクが車輪側から変速機構に入力された場合に、伝動部分あるいは摩擦係合部分での滑りや動力伝達効率の低下などの、変速機構における不具合の発生を防止することを目的としたハイブリッド車の制御装置に関する発明が記載されている。この特許文献３に記載された発明は、入力部材に内燃機関が連結され、出力部材に電動機および駆動輪が連結された変速機構を搭載したハイブリッド車の制御装置であって、走行中に駆動輪側から前記変速機構へ入力される外乱トルクを検出し、その外乱トルクが検出された場合に、その外乱トルクを打ち消す逆トルクを電動機により出力するように構成されている。

特開２００６−１１５６３９号公報 国際公開２００５／０２３５７５号 特開２００９−４０２０１号公報

上記のようなインホイールモータ車は、例えば、凹凸が大きい悪路や障害物がある路面を走行する際に、走行路面からの過大なトルクの入力や、インホイールモータと車輪との間の駆動系統におけるギヤの噛み込みなどのフェールが生じた場合に、そのフェールが生じた車輪の回転が止められてしまう、すなわち車輪がロックされてしまう場合がある。走行中にいずれかの車輪がロックしてしまうと、車両の挙動が不安定になり、場合によってはそのロックされた車輪が起点となって車両がスピンしてしまう可能性がある。

そのようなフェールに対して、上記の特許文献１に記載されているインホイールモータ車は、左右一対の車輪のいずれか一方がロックしてしまった場合に、ロックしていない反対側の車輪もロックさせられるようになっていて、左右両輪をロック状態にするので、車両を速やかに安定させることができる、とされている。

しかしながら、左右一対の車輪が両方ともロックさせられることにより、上記のようなスピンの発生は回避することができるものの、今度は左右両方の車輪がロックされることにより、それらロックされた車輪が路面に対してスリップし易くなり、その結果、車両の挙動が依然として不安定な状態が続いてしまう可能性があった。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、外部からの過大な入力や車輪のロックなどの異常を速やかに検出するとともに、その後の車両の挙動を安定的に維持させることが可能な車両の制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、複数の駆動輪毎に設けられて該駆動輪の駆動軸に付与するトルクをそれぞれ個別に制御可能な電動機を備えた車両の制御装置において、前記各駆動軸の回転速度をそれぞれ検出する駆動軸回転検出手段と、前記各電動機の出力軸の回転速度をそれぞれ検出する電動機回転検出手段と、前記各駆動軸の回転速度の速度変化および前記各出力軸の回転速度の速度変化に基づいて前記各電動機から前記各駆動輪へ至る各駆動系統におけるフェールまたは外乱による過大なトルクの入力の有無を判断するフェール検出手段と、いずれかの前記駆動系統で前記フェールまたは前記外乱による過大なトルクの入力が検出された場合に、前記フェールまたは前記過大なトルクの入力が検出された駆動系統における前記各駆動軸の前記速度変化と前記各出力軸の前記速度変化との比較結果に基づいて、前記フェールまたは前記過大なトルクの入力が検出された駆動系統における前記電動機の出力を制御する出力制御手段とを備えていることを特徴とする制御装置である。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記フェール検出手段が、いずれかの前記駆動軸の前記速度変化の変化方向が前記車両を走行させる際の該駆動軸の回転方向と逆方向であり、かつ該速度変化の変化量が予め設定した閾値以上である場合に、該駆動軸を含む前記駆動系統に前記フェールまたは前記外乱による過大なトルクの入力が発生したことを検出する手段を含み、前記出力制御手段は、前記フェールまたは前記外乱による過大なトルクの入力が検出され、かつ前記フェールまたは前記外乱による過大なトルクの入力が検出された前記駆動系統における前記駆動軸の前記速度変化の変化量が該駆動系統における前記出力軸の前記速度変化の変化量よりも大きい場合に、該駆動系統における前記電動機からトルクを出力するように制御する手段を含むことを特徴とする制御装置である。

また、請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記出力制御手段が、前記フェールまたは前記外乱による過大なトルクの入力が検出された前記駆動系統における前記駆動軸の前記速度変化の変化方向と同方向のトルクを該駆動系統における前記電動機から出力するように制御する手段を含むことを特徴とする制御装置である。

また、請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記フェール検出手段が、いずれかの前記駆動軸の前記速度変化の変化方向が前記車両を走行させる際の該駆動軸の回転方向と逆方向であり、かつ該速度変化の変化量が予め設定した閾値以上である場合に、該駆動軸を含む前記駆動系統に前記フェールまたは前記外乱による過大なトルクの入力が発生したことを検出する手段を含み、前記出力制御手段は、前記フェールまたは前記外乱による過大なトルクの入力が検出され、かつ前記フェールまたは前記外乱による過大なトルクの入力が検出された前記駆動系統における前記駆動軸の前記速度変化の変化量が該駆動系統における前記出力軸の前記速度変化の変化量よりも小さい場合に、該駆動系統における前記電動機からトルクを出力しないように制御する手段を含むことを特徴とする制御装置である。

そして、請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの発明において、前記電動機が、前記各駆動輪毎のホイール内もしくはその近傍にそれぞれ設けられ、該各駆動輪にそれぞれ前記各駆動系統を介して直接動力を伝達してトルクを付与するインホイールモータを含むことを特徴とする制御装置である。

したがって、請求項１の発明によれば、車両の走行中、各駆動輪の駆動軸の回転速度、およびそれら各駆動輪を個別に直接駆動する各電動機の出力軸の回転速度がそれぞれ検出され、それら各駆動軸の回転速度の速度変化および各出力軸の回転速度の速度変化に基づいて、各駆動輪と各電動機との間の各駆動系統におけるフェールの発生を判断することができる。そして、それら各駆動軸の回転速度の速度変化と各出力軸の回転速度の速度変化とを比較した結果に応じて、各電動機の出力が適宜に制御される。そのため、例えば外乱による過大なトルクの入力やギヤの噛み込みなどのフェールの発生を速やかに検出することができ、また、そのフェールの発生状況に応じて電動機の出力を適切に制御することができる。その結果、走行中に上記のようなフェールが生じた場合であっても、車両の走行状態を安定的に維持させることができる。

また、請求項２の発明によれば、いずれかの駆動輪の駆動軸の回転速度に、車両を走行させる際の該駆動軸の回転方向と逆方向の閾値を超えるような大きな速度変化が生じた場合に、その駆動系統にフェールが発生したと判断される。すなわち、いずれかの駆動系統にその回転を妨げるようなフェールが発生した場合、そのフェールが即座に検出される。そして、そのフェールが検出された駆動系統における駆動軸の回転速度の速度変化が出力軸の回転速度の速度変化よりも大きい場合には、例えば走行路面側から過大なトルクの入力等のフェールが発生した可能性があるので、その過大なトルクを打ち消すようなトルクが電動機から出力される。そのため、駆動系統あるいは電動機に異常を生じさせるようなフェールの発生を速やかに検出することができ、また、そのフェールの発生状況に即して電動機の出力を適切に制御して、車両の走行状態を安定的に維持させることができる。

また、請求項３の発明によれば、フェールが検出された駆動系統における駆動軸の回転速度の速度変化が出力軸の回転速度の速度変化よりも大きく、その駆動系統の電動機からトルクが出力される場合には、駆動軸の回転速度の速度変化の変化方向と同じ向きのトルクが電動機から出力される。そのため、例えば走行路面側からの過大なトルクの入力などのフェールによって増大する駆動系統に掛かる荷重や電動機の負荷を速やかにかつ確実に低減することができる。

また、請求項４の発明によれば、いずれかの駆動輪の駆動軸の回転速度に、車両を走行させる際の該駆動軸の回転方向と逆方向の閾値を超えるような大きな速度変化が生じた場合に、その駆動系統にフェールが発生したと判断される。すなわち、いずれかの駆動系統にその回転を妨げるようなフェールが発生した場合、そのフェールが即座に検出される。そして、そのフェールが検出された駆動系統における駆動軸の回転速度の速度変化が出力軸の回転速度の速度変化よりも小さい場合には、例えばギヤの噛み込みなどに起因する駆動系統のロック等のフェールが発生した可能性があるので、その駆動系統の電動機からはトルクは出力されない。例えば、駆動輪や駆動系統におけるロックに対するフェールセーフとして、駆動系統内の設計的に設定した所定の部分を破断させて、駆動輪のロック状態を解消させて自由回転が可能な状態にすることができる。そのため、駆動系統あるいは電動機に異常を生じさせるようなフェールの発生を速やかに検出することができ、また、そのフェールの発生状況に即して電動機の出力を適切に制御して、車両の走行状態を安定的に維持させることができる。

そして、請求項５の発明によれば、各駆動輪のホイール内部もしくはその近傍に設置されたインホイールモータを駆動力源とする車両に対して、インホイールモータ自体や、駆動輪とインホイールモータとの間の駆動系統におけるフェールを速やかに検出することができ、インホイールモータを搭載した車両の走行状態を安定的に維持させることができる。

この発明の制御装置による制御例を説明するためのフローチャートである。 この発明の制御装置による制御を実行する際の駆動輪の駆動軸および電動機の出力軸それぞれの回転速度の速度変化を説明するためのタイムチャートである。 この発明の制御装置による制御を実行する際の駆動輪の駆動軸および電動機の出力軸それぞれの回転速度の速度変化を説明するためのタイムチャートである。 この発明の制御装置による制御を実行する際の駆動輪の駆動軸および電動機の出力軸それぞれの回転速度の速度変化を説明するためのタイムチャートである。 この発明で制御の対象とする車両の構成例を示す模式図である。 この発明で制御の対象とする車両の他の構成例を示す模式図である。 この発明で制御の対象とする車両の他の構成例を示す模式図である。

つぎに、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。先ず、この発明で制御の対象とする車両の構成および制御系統を図５に示す。この発明で対象とする車両は、複数の駆動輪に付与するトルクをそれぞれ個別に制御することが可能な駆動力源としての電動機が設けられており、この図５では、左右の前輪１，２および左右の後輪３，４に、それれら各車輪１，２，３，４のそれぞれに個別にトルクを付与する電動機５，６および電動機７，８が設けられた車両Ｖｅの構成例を示している。

具体的には、この車両Ｖｅは、車両Ｖｅの幅方向（図５での左右方向）における左右の前輪１，２および左右の後輪３，４を有している。そして、前輪１，２は、互いにもしくはそれぞれ独立してサスペンション機構（図示せず）を介して車両Ｖｅの車台に支持されている。同様に、後輪３，４も、互いにもしくはそれぞれ独立してサスペンション機構を介して車両Ｖｅの車台に支持されている。

車両Ｖｅの駆動力源として、前輪１，２のホイール内部および後輪３，４のホイール内部には、それぞれ、電動機５，６および電動機７，８が組み込まれていて、それら電動機５，６の出力軸および電動機７，８の出力軸と、前輪１，２の駆動軸および後輪３，４の駆動軸とが、それぞれ動力伝達可能に連結されている。すなわち、前輪１，２の電動機５，６および後輪３，４の電動機７，８は、いわゆるインホイールモータ５，６，７，８であり、前輪１，２および後輪３，４と共に車両Ｖｅのばね下に配置されていて、各インホイールモータ５，６，７，８からそれぞれ各車輪（すなわち駆動輪）１，２，３，４へ至る各駆動系統９，１０，１１，１２が形成されている。そして、各インホイールモータ５，６，７，８の回転をそれぞれ個別に独立して制御することにより、前輪１，２および後輪３，４の駆動トルクあるいは制動トルクを、それぞれ独立して制御することができる構成となっている。なお、ここでは図示していないが、各駆動系統９，１０，１１，１２の中には、各インホイールモータ５，６，７，８の出力をそれぞれ減速して各駆動輪１，２，３，４へ伝達させる減速機構を設けることもできる。

これらの各インホイールモータ５，６，７，８は、例えば交流同期モータにより構成されていて、インバータ１３を介してバッテリやキャパシタなどの蓄電装置１４に接続されている。したがって、各インホイールモータ５，６，７，８の駆動時には、蓄電装置１４の直流電力がインバータ１３によって交流電力に変換され、その交流電力が各インホイールモータ５，６，７，８に供給されることによりそれら各インホイールモータ５，６，７，８が力行制御されて、各駆動系統９，１０，１１，１２を介して前輪１，２および後輪３，４に駆動トルクが付与される。

また、各インホイールモータ５，６，７，８は前輪１，２および後輪３，４の回転エネルギを利用して回生制御することも可能である。すなわち、各インホイールモータ５，６，７，８の回生・発電時には、前輪１，２および後輪３，４の回転（運動）エネルギが各インホイールモータ５，６，７，８によって電気エネルギに変換され、その際に生じる電力がインバータ１３を介して蓄電装置１４に蓄電される。このとき、前輪１，２および後輪３，４には回生・発電力に基づく制動トルクが付与される。

そして、上記のインバータ１３は、各インホイールモータ５，６，７，８の回転状態を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）１５に、それぞれ接続されている。この電子制御装置１５には、例えば、各駆動輪１，２，３，４の駆動軸の回転速度（車輪速度）をそれぞれ検出する車輪速センサ１６，１７，１８，１９や各インホイールモータ５，６，７，８の出力軸の回転角度あるいは回転速度をそれぞれ検出するレゾルバ２０，２１，２２，２３などの各種センサ類からの検出信号、およびインバータ９からの情報信号などが入力されるように構成されている。

このうち、インバータ１３からこの電子制御装置１５に入力される信号に基づいて、各インホイールモータ５，６，７，８の出力トルク（モータトルク）がそれぞれ演算されて求められる。例えば、インバータ１３からの入力信号によって各インホイールモータ５，６，７，８が力行制御されていることを検出した場合に、その際に各インホイールモータ５，６，７，８へ供給される電力量あるいは電流値を検出し、それに基づいて各インホイールモータ５，６，７，８のモータトルクをそれぞれ算出することができる。また、各インホイールモータ５，６，７，８の回転を制御する際の電流値を基に、各インホイールモータ５，６，７，８の回転数をそれぞれ算出することもできる。

一方、電子制御装置１５からは、インバータ１３を介して各インホイールモータ５，６，７，８の回転をそれぞれ制御する信号が出力されるように構成されている。すなわち、各インホイールモータ５，６，７，８の回転（力行・回生）を制御するために、各インホイールモータ５，６，７，８へ供給する、もしくは各インホイールモータ５，６，７，８から回収する電流を制御するための制御信号が、電子制御装置１５からインバータ１３へ出力されるようになっている。

なお、上記の図５では、左右の前輪１，２および左右の後輪３，４の両方に、駆動力源として、インホイールモータ５，６，７，８がそれぞれ設けられた４輪駆動方式の車両Ｖｅの構成例を示しているが、この発明における車両Ｖｅは、例えば図６，図７に示すように、インホイールモータが左右の前輪１，２もしくは左右の後輪３，４のいずれか一方に設けられた構成であってもよい。

すなわち、この発明における車両Ｖｅは、例えば図６の（ａ）に示すように、左右の後輪３，４のみにインホイールモータ７，８がそれぞれ設けられるとともに、前輪１，２を駆動するための電動機（モータ・ジェネレータ）２０およびトランスアクスル２１が車台に配置された４輪駆動方式の車両Ｖｅであってもよい。あるいは、この発明における車両Ｖｅは、例えば図６の（ｂ）に示すように、左右の後輪３，４のみにインホイールモータ７，８がそれぞれ設けられるとともに、前輪１，２を駆動するためのエンジンおよび電動機（モータ・ジェネレータ）ならびにトランスミッションなどから構成されるハイブリッドユニット２２が車台に配置された４輪駆動方式のハイブリッド車両Ｖｅであってもよい。あるいは、この発明における車両Ｖｅは、例えば図６の（ｃ）に示すように、左右の前輪１，２のみにインホイールモータ５，６がそれぞれ設けられるとともに、後輪３，４を駆動するためのエンジンおよびトランスミッションならびにデファレンシャルなどから構成される駆動ユニット２３が車台に配置された４輪駆動方式のハイブリッド車両Ｖｅであってもよい。要は、この発明で対象とする車両Ｖｅは、そのうち少なくとも左右一対の車輪を含む少なくとも３つの車輪が、例えば上記の各インホイールモータ５，６，７，８のように、車輪を独立して直接駆動することが可能な構成であればよい。

さらに、この発明における車両Ｖｅは、例えば図７の（ａ）に示すように、左右の後輪３，４のみにインホイールモータ７，８がそれぞれ設けられた後輪駆動方式の車両Ｖｅであってもよい。あるいは、この発明における車両Ｖｅは、例えば図７の（ｂ）に示すように、左右の前輪１，２のみにインホイールモータ５，６がそれぞれ設けられた前輪駆動方式の車両Ｖｅであってもよい。要は、この発明で対象とする車両Ｖｅは、少なくとも３つの車輪を備え、そのうち少なくとも左右一対の車輪が、例えば上記の各インホイールモータ５，６，７，８のように、車輪を独立して直接駆動することが可能な構成であればよい。

前述したように、この発明で対象としている車両Ｖｅは、複数の駆動輪に付与するトルクをそれぞれ個別に制御することが可能なように、具体的には、上記のように各車輪１，２，３，４のホイール内部に組み込まれて各車輪１，２，３，４をそれぞれ直接駆動するインホイールモータ５，６，７，８を搭載したインホイールモータ車として構成されている。そのため、走行状態や走行環境に応じて各駆動輪１，２，３，４を個別に制御することにより、旋回性や操安性などの車両Ｖｅの走行性能を向上させることができる。その一方で、例えば、駆動系統におけるギヤ部でギヤの噛み込み等により駆動輪がロックしてしまった場合や、あるいは、いずれかの駆動輪に路面側から過大なトルクが入力された場合などを想定して、上記のように駆動輪がロックしてしまった場合の対応や、あるいは、過大な入力に起因する駆動系統およびインホイールモータ自体の損傷を防止するためのフェールセーフ機能を確立させておく必要がある。

各駆動輪１，２，３，４のロックに対応するフェールセーフとしては、例えば各駆動輪１，２，３，４と各インホイールモータ５，６，７，８との間の各駆動系統９，１０，１１，１２の途中にいわゆるトルクヒューズとして機能する構成を設け、すなわち各駆動系統９，１０，１１，１２にトルクヒューズとして設計的に強度を低下させた部位を形成しておく設計を採用することができる。例えばギヤの噛み込み時や過大トルクの入力などに対して上記のように構成したトルクヒューズの部分を破断させることにより、動力伝達を遮断して各駆動輪１，２，３，４の回転をフリーにして、各駆動輪１，２，３，４のロックを回避させることができる。

一方、外部からの過大な入力に対する各駆動系統９，１０，１１，１２および各インホイールモータ５，６，７，８自体の損傷を防止するためには、各駆動輪１，２，３，４側から入力した過大トルクに対してそれを打ち消すようなトルクを各インホイールモータ５，６，７，８から出力することによって、各駆動系統９，１０，１１，１２や各インホイールモータ５，６，７，８自体の損傷を防止することが考えられる。すなわち、走行中の外乱などに即応して各インホイールモータ５，６，７，８の出力を適宜に制御することにより、上記のような外乱に対応するフェールセーフ機能を確立させることができる。

このようなフェールセーフの考え方のもと、この発明における車両Ｖｅの制御装置では、各駆動輪１，２，３，４の各駆動軸の回転速度および各インホイールモータ５，６，７，８の各出力軸の回転速度を検出し、それら各駆動輪１，２，３，４の各駆動軸の回転速度および各インホイールモータ５，６，７，８の各出力軸の回転速度のそれぞれの速度変化に基づいて各インホイールモータ５，６，７，８から各駆動輪１，２，３，４へ至る各駆動系統９，１０，１１，１２におけるフェールの有無を判定し、そのフェールが検出された場合に、前記の各駆動輪１，２，３，４の各駆動軸の速度変化と各インホイールモータ５，６，７，８の各出力軸の速度変化との比較結果に基づいて各インホイールモータ５，６，７，８の出力を制御するように構成されている。

図１は、その制御の一例を説明するためのフローチャートであって、このフローチャートで示されるルーチンは、所定の短時間毎に繰り返し実行される。図１において、先ず、いずれかの車輪に車両が走行する際の回転方向とは逆方向でかつ閾値α以上の車輪速の変位があるか否かが判断される（ステップＳ１）。これは、例えば車両Ｖｅが凹凸の大きな悪路や障害物のある路面を走行する際にいずれかの車輪に過大なトルクが入力されるような状況、あるいはいずれかの駆動系統においてギヤの噛み込みなどによって駆動輪がロックしてしまうような状況などのフェールを速やかに検知するためのステップである。

具体的には、各車輪１，２，３，４毎に設けられている車輪速センサ１２，１３，１４，１５により各車輪１，２，３，４の駆動軸の回転速度（車輪速）、および各インホイールモータ５，６，７，８毎に設けられているレゾルバ２０，２１，２２，２３の検出値を基に各インホイールモータ５，６，７，８の出力軸の回転速度がそれぞれ検出され、いずれかの駆動軸の回転速度（車輪速）の速度変化量（変位）が、車両Ｖｅの進行方向とは逆方向に異常に掛け離れていないか否か、言い換えると、いずれかの車輪に、その車輪の回転方向とは逆方向でありかつ閾値αとして予め設定した所定値を超える車輪速の変化が生じたか否かが判断される。

より具体的には、いずれかの車輪に、その回転方向とは逆方向の車輪速変化があり、なおかつ、そのいずれかの車輪の車輪速変化の変化量が閾値α以上であるか否かが判断される。なお、この場合のいずれかの車輪とは、例えば各車輪１，２，３，４のうちのいずれか１輪のみであってもよく、あるいは、各車輪１，２，３，４のうちの２もしくは３輪であってもよく、あるいは、各車輪１，２，３，４の全輪であってもよい。

車両Ｖｅは、正常な状態で走行している場合においては、各車輪１，２，３，４の車輪速度は、通常は連続的に滑らかに増減し、車両Ｖｅの進行方向と逆方向の回転方向に急変することはない。すなわち、車両Ｖｅの進行方向に対応する回転方向で回転していた各車輪１，２，３，４の回転速度が、それまでとは逆方向に急増することはない。したがって、通常の走行状態で生じ得る車輪速度の変化量以上の値に閾値αを設定しておき、その閾値αを超えるような車輪速度の速度差がいずれかの車輪に発生した場合に、その車輪に何らかのフェールが発生したと判断することができる。

したがって、いずれの車輪にも閾値αを超えるような車輪速度の変化が生じていないことにより、このステップＳ１で否定的に判断された場合は、以降の制御は行わずに、このルーチンを一旦終了する。これに対して、いずれかの車輪に車両Ｖｅの進行方向に対応する回転方向とは逆方向でかつ閾値α以上の車輪速度の変化が生じた、すなわち、例えば図２に示すように、いずれかの車輪にそれまでの回転方向とは逆方向の車輪速変化があり、なおかつ、そのいずれかの車輪の車輪速度の速度変化の変化量が閾値α以上となったことにより、ステップＳ１で肯定的に判断された場合には、ステップＳ２へ進み、そのいずれかの車輪（ここでは仮に車輪４とする）の車輪速度の変化量（変位）が、その車輪４に連結するインホイールモータ８の出力軸（モータ軸）の回転速度の変化量（変位）よりも大きいか否かが判断される。

なお、各インホイールモータ５，６，７，８と各車輪１，２，３，４との間に、すなわち各駆動系統９，１０，１１，１２に前述したような減速機構が設けられている場合には、その減速機構による減速比を考慮した上で、車輪４の車輪速度の変化量とインホイールモータ８の回転速度の変化量とが比較される。すなわち、インホイールモータ８の回転速度の変化量と、減速機構の減速比で除算した車輪４の車輪速度の変化量とが比較される。

いずれかの車輪４の車輪速度の変位がその車輪４に連結するインホイールモータ８のモータ軸の回転速度の変位よりも小さいことにより、このステップＳ２で否定的に判断された場合は、以降の制御は行わず、このルーチンを一旦終了する。すなわち、このフェールセーフのためにインホイールモータ８からトルクは出力しないように、インホイールモータ８の回転が制御される。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。

車輪４に車両Ｖｅの進行方向に対応する回転方向とは逆方向でかつ閾値α以上の車輪速度の変化が生じ、なおかつ車輪４の車輪速度の変位がその車輪４に連結するインホイールモータ８のモータ軸の回転速度の変位よりも小さい場合は、例えば図３に示すような状態であり、これは、例えば車輪４とインホイールモータ８との間の駆動系統１２においてギヤの噛み込みなどが発生して車輪４がロックした状態もしくはロックしそうな状態が想定される。この状態では、インホイールモータ８の出力を増減させても車輪４のロック状態を解消させることは困難である。そのため、この場合は、走行中に車輪４側から入力されるトルクによって駆動系統１２内に設計的に予め設定して形成された所定の部位を破断させることにより、車輪４をフリーにしてそのロック状態を回避するように構成されている。

したがって、上記のステップＳ２で車輪４の車輪速度の変位がインホイールモータ８のモータ軸の回転速度の変位よりも小さいと判断された場合は、インホイールモータ８に対して特段の制御は行われない、言い換えると、インホイールモータ８がトルクを出力しないように制御される。

これに対して、車輪４の車輪速度の変位がその車輪４に連結するインホイールモータ８のモータ軸の回転速度の変位よりも大きいことにより、ステップＳ２で肯定的に判断された場合には、ステップＳ３へ進み、車輪４の車輪速度変化の方向が正方向であるか否かが判断される。

車輪速度変化の方向が正方向であるとは、車両Ｖｅの前進方向のことであり、車輪速度変化の方向が負方向であるとは、車両Ｖｅの後進方向のことである。例えば、図４には、いずれかの車輪に正方向の大きな車輪速度変化が生じた状態を示してある。すなわち、図４に示す状態は、車両Ｖｅの後進時に、いずれかの車輪に正方向の大きな車輪速度変化が生じた状態であって、後進方向の駆動トルクが作用していた車輪に、例えば外乱による前進方向のトルクが作用した結果、すなわち後進方向に回転していた車輪の回転を停止させようとする方向のトルクが作用した結果、正方向に大きな車輪速度の変化が生じた状態である。

一方、前述の図２，図３は、いずれかの車輪に負方向の大きな車輪速度変化が生じた状態を示している。すなわち、図２，図３に示す状態は、車両Ｖｅの前進時に、いずれかの車輪に負方向の大きな車輪速度変化が生じた状態であって、前進方向の駆動トルクが作用していた車輪に、例えば外乱やギヤの噛み込みなどによる後進方向のトルクが作用した結果、すなわち前進方向に回転していた車輪の回転を停止させようとする方向のトルクが作用した結果、負方向に大きな車輪速度の変化が生じた状態である。

そして、車輪速度変化の方向が正方向であることにより、このステップＳ３で肯定的に判断された場合は、ステップＳ４へ進み、大きな車輪速度変化があった車輪４に設けられているインホイールモータ８が、速度変化の変化方向と同方向すなわち正方向のトルクを出力するように制御される。例えば図４に示す状態においては、車輪４に設けられているインホイールモータ８が、正方向すなわち車両Ｖｅを前進させる方向のトルクを出力するように制御される。すなわち、車両Ｖｅの後進時に、車両Ｖｅを後進させる方向のトルクに対抗して、外乱による後進方向（負方向）の回転を停止させる方向（正方向）、すなわち車両Ｖｅの後進を妨げる方向の過大なトルクが作用した駆動系統１２に対して、その駆動系統１２におけるインホイールモータ８の回転が制御されて車両Ｖｅを前進させる方向のトルクが出力される。

その結果、車両Ｖｅを前進させるためのインホイールモータ８の出力トルクと、外乱により車輪４側から入力された過大なトルクとが互いに対抗することにより、車輪４とインホイールモータ８との間の駆動系統１２に生じていた捻りモーメントやインホイールモータ８に掛かっていた負荷が低減されることになる。そのため、異常な外乱の影響によって車輪４とインホイールモータ８との間の駆動系統１２およびインホイールモータ８が損傷してしまうような事態を未然に防止することができる。

そして、上記のようにしてステップＳ４で外乱による過大なトルクを打ち消すようにインホイールモータ８の回転が制御されると、その後、このルーチンを一旦終了する。

これに対して、車輪速度変化の方向が負方向であることにより、ステップＳ３で否定的に判断された場合は、ステップＳ５へ進み、大きな車輪速度変化があった車輪４に設けられているインホイールモータ８が、速度変化の変化方向と同方向すなわち負方向のトルクを出力するように制御される。例えば図２に示す状態においては、車輪４に設けられているインホイールモータ８が、負方向すなわち車両Ｖｅを後進させる方向のトルクを出力するように制御される。すなわち、車両Ｖｅの前進時に、車両Ｖｅを前進させる方向のトルクに対抗して、外乱による前進方向（正方向）の回転を停止させる方向（負方向）、すなわち車両Ｖｅの前進を妨げる方向の過大なトルクが作用した駆動系統１２に対して、その駆動系統１２におけるインホイールモータ８の回転が制御されて車両Ｖｅを後進させる方向のトルクが出力される。

その結果、車両Ｖｅを前進させるためのインホイールモータ８の出力トルクと、外乱により車輪４側から入力された過大なトルクとが互いに対抗することにより、車輪４とインホイールモータ８との間の駆動系統に生じていた捻りモーメントやインホイールモータ８に掛かっていた負荷が低減されることになる。そのため、異常な外乱の影響によって車輪４とインホイールモータ８との間の駆動系統およびインホイールモータ８が損傷してしまうような事態を未然に防止することができる。

そして、上記のように、ステップＳ５で外乱による過大なトルクを打ち消すようにインホイールモータの回転が制御されると、その後、このルーチンを一旦終了する。

以上のように、この発明に係る車両Ｖｅの制御装置によれば、車両Ｖｅの走行中、各駆動輪１，２，３，４の駆動軸の回転速度、およびそれら各駆動輪１，２，３，４を個別に直接駆動する各インホイールモータ５，６，７，８の出力軸の回転速度がそれぞれ検出され、それら各駆動軸の回転速度の速度変化および各出力軸の回転速度の速度変化に基づいて、各駆動輪１，２，３，４と各インホイールモータ５，６，７，８との間の各駆動系統９，１０，１１，１２におけるフェールの発生を判断することができる。

そして、それら各駆動輪１，２，３，４の駆動軸の回転速度の速度変化と、各インホイールモータ５，６，７，８の出力軸の回転速度の速度変化とを比較した結果に応じて、インホイールモータ５，６，７，８の出力が適宜に制御される。具体的には、いずれかの駆動輪の駆動軸の回転速度に、車両Ｖｅの走行方向と逆方向の閾値αを超えるような大きな速度変化が生じた場合に、その駆動系統にフェールが発生したと判断される。すなわち、いずれかの駆動系統にその回転を妨げるようなフェールが発生した場合、そのフェールが即座に検出される。

その際、そのフェールが検出された駆動系統における駆動輪の駆動軸の回転速度の速度変化が、インホイールモータの出力軸の回転速度の速度変化よりも小さい場合には、例えばギヤの噛み込みなどに起因する駆動系統のロックが発生した可能性があるので、その駆動系統のインホイールモータからはトルクは出力されない。そのため、例えば各駆動輪１，２，３，４や各駆動系統９，１０，１１，１２におけるロックに対するフェールセーフとして、各駆動系統９，１０，１１，１２内の設計的に設定した所定の部分を破断させて、各駆動輪１，２，３，４のロック状態を解消させて自由回転が可能な状態にすることができる。

したがって、いずれかの駆動系統あるいはインホイールモータに異常を生じさせるようなフェールの発生を速やかに検出することができるとともに、そのフェールの発生状況に即してインホイールモータの出力を適切に制御することができ、その結果、車両Ｖｅの走行状態を安定的に維持させることができる

一方、フェールが検出された駆動系統における駆動輪の駆動軸の回転速度の速度変化が、インホイールモータの出力軸の回転速度の速度変化よりも大きい場合には、例えば走行路面側からの過大なトルクの入力等のフェールが発生した可能性があるので、その過大なトルクを打ち消すようなトルクがインホイールモータから出力される。具体的には、駆動輪の駆動軸の回転速度の速度変化の変化方向と同じ向きのトルクが、インホイールモータから出力される。そのため、例えば走行路面側からの過大なトルクの入力などのフェールによって増大する駆動系統に掛かる荷重やインホイールモータの負荷を速やかにかつ確実に低減することができる。

そして、上記のように、走行中の外乱に起因する各インホイールモータ５，６，７，８や駆動系統９，１０，１１，１２の損傷を未然に防止するフェールセーフ機能が確立されることにより、各インホイールモータ５，６，７，８や各駆動系統９，１０，１１，１２の負担を軽減させることができ、その結果、各インホイールモータ５，６，７，８および各駆動系統９，１０，１１，１２の小型・軽量化や簡素化、あるいはコストダウンを図ることができる。

ここで、上述した具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、車両Ｖｅの構成例における各車輪速センサ１６，１７，１８，１９および各レゾルバ２０，２１，２２，２３、ならびに図１のフローチャートで示す制御例のステップＳ１を実行する機能的手段が、この発明における「駆動軸回転検出手段」および「電動機回転検出手段」ならびに「フェール検出手段」に相当する。そして、ステップＳ２ないしＳ５を実行する機能的手段が、この発明における「出力制御手段」に相当する。

１，２…前輪（駆動輪）、 ３，４…後輪（駆動輪）、 ５，６，７，８…インホイールモータ（電動機）、 ９，１０，１１，１２…駆動系統、 １５…電子制御装置（ＥＣＵ）、 １６，１７，１８，１９…車輪速センサ（駆動軸回転検出手段）、 ２０，２１，２２，２３…レゾルバ（電動機回転検出手段）、 Ｖｅ…車両。

Claims (5)

1. 複数の駆動輪毎に設けられて該駆動輪の駆動軸に付与するトルクをそれぞれ個別に制御可能な電動機を備えた車両の制御装置において、
   前記各駆動軸の回転速度をそれぞれ検出する駆動軸回転検出手段と、
   前記各電動機の出力軸の回転速度をそれぞれ検出する電動機回転検出手段と、
   前記各駆動軸の回転速度の速度変化および前記各出力軸の回転速度の速度変化に基づいて前記各電動機から前記各駆動輪へ至る各駆動系統におけるフェールまたは外乱による過大なトルクの入力の有無を判断するフェール検出手段と、
   いずれかの前記駆動系統で前記フェールまたは前記外乱による過大なトルクの入力が検出された場合に、前記フェールまたは前記過大なトルクの入力が検出された駆動系統における前記各駆動軸の前記速度変化と前記各出力軸の前記速度変化との比較結果に基づいて、前記フェールまたは前記過大なトルクの入力が検出された駆動系統における前記電動機の出力を制御する出力制御手段と
   を備えていることを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記フェール検出手段は、いずれかの前記駆動軸の前記速度変化の変化方向が前記車両
   を走行させる際の該駆動軸の回転方向と逆方向であり、かつ該速度変化の変化量が予め設定した閾値以上である場合に、該駆動軸を含む前記駆動系統に前記フェールまたは前記外乱による過大なトルクの入力が発生したことを検出する手段を含み、
   前記出力制御手段は、前記フェールまたは前記外乱による過大なトルクの入力が検出され、かつ前記フェールまたは前記外乱による過大なトルクの入力が検出された前記駆動系統における前記駆動軸の前記速度変化の変化量が該駆動系統における前記出力軸の前記速度変化の変化量よりも大きい場合に、該駆動系統における前記電動機からトルクを出力するように制御する手段を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記出力制御手段は、前記フェールまたは前記外乱による過大なトルクの入力が検出された前記駆動系統における前記駆動軸の前記速度変化の変化方向と同方向のトルクを該駆動系統における前記電動機から出力するように制御する手段を含むことを特徴とする請求項２に記載の車両の制御装置。
4. 前記フェール検出手段は、いずれかの前記駆動軸の前記速度変化の変化方向が前記車両
   を走行させる際の該駆動軸の回転方向と逆方向であり、かつ該速度変化の変化量が予め設定した閾値以上である場合に、該駆動軸を含む前記駆動系統に前記フェールまたは前記外乱による過大なトルクの入力が発生したことを検出する手段を含み、
   前記出力制御手段は、前記フェールまたは前記外乱による過大なトルクの入力が検出され、かつ前記フェールまたは前記外乱による過大なトルクの入力が検出された前記駆動系統における前記駆動軸の前記速度変化の変化量が該駆動系統における前記出力軸の前記速度変化の変化量よりも小さい場合に、該駆動系統における前記電動機からトルクを出力しないように制御する手段を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
5. 前記電動機は、前記各駆動輪毎のホイール内もしくはその近傍にそれぞれ設けられ、該各駆動輪にそれぞれ前記各駆動系統を介して直接動力を伝達してトルクを付与するインホイールモータを含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の車両の制御装置。

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