JP6838478B2 - 駆動力制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、複数の駆動輪のそれぞれにモータが連結された車両の駆動力を制御する装置に関するものである。

特許文献１および特許文献２には、複数の駆動輪のそれぞれにモータが連結された車両の駆動力制御装置が記載されている。特許文献１に記載された駆動力制御装置は、一対の前輪のそれぞれに連結されたモータを力行制御するとともに、一対の後輪のそれぞれに連結されたモータを回生制御するように構成されている。また、前輪で生じる駆動力と後輪で生じる駆動力（制動力）との合算値が車両に要求される駆動力となるように各モータを制御するように構成されている。

特許文献２に記載された車両は、左側の駆動輪と右側の駆動輪とのそれぞれにモータが連結されており、それらモータ同士のトルクの伝達を可能にする摩擦クラッチを備えている。その摩擦クラッチのトルクの伝達容量は、道路状況に応じて制御される。また、各モータを制御する駆動力制御装置は、道路状況および車速に応じて、一つのモータのみから動力を出力して走行するか、二つのモータから動力を出力して走行するかを定めるとともに、それぞれのモータを力行制御するか回生制御するかを定めている。具体的には、郊外道路状況でかつ低車速時には、一つのモータのみから動力を出力して走行し、郊外道路状況でかつ中高車速時には、二つのモータから動力を出力して走行するように構成されている。

特開２０１１-１８８５５７号公報 特開２０１６−５９２６９号公報

特許文献１に記載された車両の駆動力制御装置のように前輪と後輪との一方から駆動力を出力し、他方から制動力を出力する場合には、前輪と後輪とのいずれか一方の駆動輪と路面とのスリップ量が大きくなるため、その駆動輪の耐久性が低下する可能性がある。また、そのようにスリップ量が大きくなると、駆動輪と路面との間での動力損失が大きくなるため、モータの効率が良い運転点で稼働することができたとしても、モータの出力に対する車両の加速度が小さくなる可能性がある。すなわち、車両全体としての動力損失が大きくなる可能性がある。

また、車両の駆動力源として設けられるモータは、一般的に、所定のトルクまではトルクが増大するに連れて効率が良好になる。したがって、特許文献２に記載された車両の駆動力制御装置のように低車速で走行している場合に、一つのモータの動力で走行すれば、そのモータから出力するトルクが大きくなるため、二つのモータの動力で走行する場合と比較して、効率が良好な運転点でモータを稼働することができる。一方、上記のように構成されたモータは、所定のトルク以上のトルクを出力する場合には、トルクの増大に応じて効率が悪化するため、車両に要求される駆動力が大きい場合には、一つのモータで走行すると、二つのモータで走行する場合と比較して効率が悪化する可能性がある。また、所定のトルクよりも小さいトルクを出力する場合であっても、一方のモータを力行制御し、他方のモータを回生制御するなどによって二つのモータを稼働して走行した方が効率が良好となる可能性がある。したがって、特許文献２に記載された駆動力制御装置のように、道路状況に応じて稼働させるモータを一律に定め、またクラッチの伝達トルク容量を一律に定めると、車両全体としての効率が良好な走行を行うことができない可能性がある。

この発明は上記のような技術的課題に着目して考え出されたものであり、駆動輪のそれぞれに設けられた複数のモータを適切に制御することにより、走行時における車両全体としての効率を良好にできる駆動力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、この発明は、車両の右側の駆動輪に連結された第１モータと、前記車両の左側の駆動輪に連結された第２モータと、前記第１モータと前記第２モータとの間でトルクの伝達を可能にすることができるとともに、伝達トルク容量を変更可能なクラッチとを有する駆動装置と、前記第１モータおよび前記第２モータに電力を供給する電源とを備えた駆動力制御装置において、前記第１モータと前記第２モータとの出力トルク、および前記クラッチの伝達トルク容量を制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記駆動装置に要求されるトータルトルクを求め、前記第１モータの出力トルクと前記第２モータの出力トルクとの合計値が、前記トータルトルクとなる前記第１モータの暫定トルクと前記第２モータの暫定トルクとの複数の組み合わせを求め、前記求められた複数の組み合わせのうちの、前記電源の出力電力量が最少となる前記第１モータの暫定トルクと、前記第２モータの暫定トルクとの組み合わせを選択し、前記選択された組み合わせの前記第１モータの暫定トルクに基づいて前記第１モータからトルクを出力するとともに、前記選択された組み合わせの前記第２モータの暫定トルクに基づいて前記第２モータからトルクを出力し、前記右側の駆動輪に要求される第１要求トルクと、前記左側の駆動輪に要求される第２要求トルクとをそれぞれ求め、前記第１要求トルクと前記第２要求トルクとが異なる場合には、前記右側の駆動輪と前記左側の駆動輪とのうちの要求されるトルクが大きい第１駆動輪に要求されるトルクを、前記第１モータと前記第２モータとのうちの前記第１駆動輪に連結された一方の第１制御モータの前記選択された組み合わせの暫定トルクから減算して前記クラッチの伝達トルク容量を求め、前記求められた伝達トルク容量に基づいて前記クラッチの伝達トルク容量を制御するように構成されている
ことを特徴とするものである。

この発明によれば、右側の駆動輪に連結された第１モータと、左側の駆動輪に連結された第２モータとが、クラッチを介してトルクを伝達することができる。また、各モータの出力トルクの合計値が、駆動装置に要求されるトータルトルクとなる第１モータの暫定トルクと第２暫定トルクとの複数の組み合わせを求め、その求められた複数の組み合わせのうちの、電源の出力電力量が最少となる組み合わせを選択し、その選択された組み合わせの暫定トルクに基づいて各モータからトルクを出力する。すなわち、駆動装置に要求されるトルクを基準として各モータの出力トルクが制御される。そのため、駆動装置から過度なトルクが出力されることを抑制することができ、いずれかの駆動輪のスリップ量が増加することを抑制することができる。その結果、各駆動輪の耐久性の低下を抑制することができるとともに、駆動輪と路面との間で生じる動力損失が増大することを抑制することができる。言い換えると、車両全体としての効率を向上させることができる。

一対の前輪にそれぞれ連結されたモータと、モータ同士のトルクの伝達を可能にするクラッチとを備えた第１駆動装置の一例を説明するための断面図である。 この発明で対象とすることができる車両の一例を説明するための模式図である。 第１ＥＣＵの構成を説明するためのブロック図である。 第２ＥＣＵの構成を説明するためのブロック図である。 第１駆動装置の要求トルクを充足することができる各モータの運転点の関係を説明するための模式図である。 直進走行用のマップの一例を説明するための図である。 旋回走行用のマップの一例を説明するための図である。 この発明の実施形態における駆動力制御装置の制御の一例を説明するためのフローチャートである。

この発明で対象とすることができる車両は、前輪と後輪との少なくともいずれか一方の一対の駆動輪にそれぞれ駆動用モータ（以下、単にモータと記す）が連結されるとともに、それらのモータ同士のトルクの伝達を可能にするクラッチを備えている。それらモータとクラッチとを備えた駆動装置の一例を図１に模式的に示している。図１に示す駆動装置１は、車幅方向における中央部分を挟んで両側がほぼ対象の形状に構成されている。したがって、以下の説明では、一方側（図における右側）の構成について説明し、他方側の構成は、一方側と構成が異なる部分のみについて説明し、他の部分の構成についてはその説明を省略する。なお、一方側と他方側とが同一の構成については、図中において一方側の部材の参照符号に「Ｒ」を付し、他方側の部材の参照符号に「Ｌ」を付すとともに、以下の説明において一方側の部材と他方側の部材との区別をつけて説明する必要がある場合には、一方側の部材の名称に「第１」を付し、他方側の部材の名称に「第２」を付す。

この駆動装置１は、駆動力源としてのモータ２を備えている。このモータ２は、従来知られているハイブリッド車両や電気自動車の駆動力源として設けられたモータと同様に、発電機能のあるモータであって、その一例として永久磁石形の同期モータで構成されている。

このモータ２の出力軸３は、車幅方向に延出しており、車幅方向における中央側に延出した部分に出力ギヤ４が連結されている。また、出力軸３と平行にカウンタシャフト５が設けられており、そのカウンタシャフト５の一方の端部に、出力ギヤ４よりも大径のカウンタドリブンギヤ６が連結され、他方の端部に、カウンタドリブンギヤ６よりも小径のピニオンギヤ７が連結されている。さらに、ピニオンギヤ７には、ピニオンギヤ７よりも大径の終減速ギヤ８が連結されている。

この終減速ギヤ８の回転中心には、車幅方向における外側に向けて突出するとともに、その端部が開口した円筒軸９が連結されている。そして、円筒軸９にドライブシャフト１０の一方の端部がスプライン係合し、ドライブシャフト１０の他方の端部に駆動輪１１が連結されている。なお、以下の説明では、便宜上、モータ２から駆動輪１１に至るトルクの伝達経路のギヤ比を「１」とする。

また、出力軸３のうち車幅方向における外側に延出した端部には、円盤状のブレーキロータ１２が連結されている。このブレーキロータ１２は、磁性材料により構成されている。このブレーキロータ１２と対向して環状のブレーキステータ１３が設けられている。このブレーキステータ１３は、ブレーキロータ１２に向けて接近することができるとともに、回転することができないようにケースＣにスプライン係合している。さらに、ブレーキステータ１３には、コイル１４が設けられており、そのコイル１４に通電することにより生じる電磁力によってブレーキステータ１３とブレーキロータ１２とが接触するように構成されている。

このようにブレーキステータ１３とブレーキロータ１２とが接触することにより、その摩擦力に応じて制動トルクがブレーキロータ１２に作用する。すなわち、ブレーキステータ１３とブレーキロータ１２とコイル１４とにより、摩擦ブレーキ１５を構成している。

さらに、第１出力軸３Ｒにおける第１出力ギヤ４Ｒが連結されている箇所よりも車幅方向における中央側の先端には、ハット状の延長軸１６が連結され、その延長軸１６に環状のクラッチディスク１７が一体回転可能に連結されている。

また、第２出力軸３Ｌにおける第２出力ギヤ４Ｌが連結されている箇所よりも車幅方向における中央側の先端には、有底円筒状に形成されるとともに、中空部にクラッチディスク１７を収容するカバー軸１８が連結されている。

カバー軸１８の底面とクラッチディスク１７との間には、環状のプレッシャープレート１９が設けられている。このプレッシャープレート１９は、磁性材料により構成されており、またカバー軸１８と一体に回転するとともに、カバー軸１８の回転軸線方向に移動することができるように、カバー軸１８にスプライン係合している。

さらに、カバー軸１８の底面とプレッシャープレート１９との間には、プレッシャープレート１９をクラッチディスク１７に向けて押圧するスプリング２０が設けられている。

また、上記のカバー軸１８の外側には、コイル２１が設けられており、このコイル２１は、通電することによりプレッシャープレート１９をクラッチディスク１７から離隔させる方向、すなわちスプリング２０のバネ力に抗する方向に電磁力が発生するように構成されている。

上記のクラッチディスク１７とプレッシャープレート１９とスプリング２０とコイル２１とにより電磁クラッチ（以下、単にクラッチと記す）２２を構成しており、コイル２１に通電していない場合には、スプリング２０のバネ力によりクラッチディスク１７とプレッシャープレート１９とが接触して一体回転し、コイル２１に通電した場合には、その電力に応じてクラッチディスク１７とプレッシャープレート１９との伝達トルク容量が設定される。

したがって、コイル２１に通電せずに、プレッシャープレート１９とクラッチディスク１７とを摩擦係合させることにより、第１モータ２Ｒと第２モータ２Ｌとを一体に回転させることや、第１モータ２Ｒと第２モータ２Ｌとの間でトルクを伝達することができる。また、コイル２１に通電することにより、プレッシャープレート１９とクラッチディスク１７との伝達トルク容量を低下させることができ、第１モータ２Ｒと第２モータ２Ｌとを相対回転させるとともに、第１モータ２Ｒと第２モータ２Ｌとで伝達するトルクを低下させることができる。

また、図１に示す駆動装置１は、更に、車両の電源がオフされている場合に各駆動輪１１Ｒ，１１Ｌに制動トルクを作用させることができるパーキングロック機構２３を備えている。このパーキングロック機構２３は、車両の電源がオフされた状態であっても第１ブレーキロータ１２Ｒと第１ブレーキステータ１３Ｒとの接触圧を維持できるように構成されている。具体的には、パーキングロック機構２３は、ブレーキステータ１３Ｒを挟んで第１ブレーキロータ１２Ｒとは反対側に設けられた環状の可動プレート２４と、送りねじ機構２５と、送りねじ機構２５を作動させる制動用モータ２６とを備えている。

送りねじ機構２５は、制動用モータ２６が出力するトルクによる回転運動を直線運動に変換し、可動プレート２４を第１ブレーキステータ１３Ｒ側へ押圧する作動装置である。パーキングロック機構２３は、制動用モータ２６によって送りねじ機構２５に所定の回転方向（正転方向とする）のトルクを付与することにより、可動プレート２４および第１ブレーキステータ１３Ｒを第１ブレーキロータ１２Ｒ側に押圧して、第１ブレーキロータ１２Ｒと第１ブレーキステータ１３Ｒとを摩擦係合させて第１出力軸３Ｒを制動する。なお、制動用モータ２６によって送りねじ機構２５に逆転方向のトルクを付与することにより、このパーキングロック機構２３による第１出力軸３Ｒの制動を解除することができる。

また、パーキングロック機構２３における送りねじ機構２５は、直線運動を回転運動に変換する場合の送りねじの逆効率が、回転運動を直線運動に変換する場合の送りねじの正効率よりも低く設定されている。したがって、送りねじ機構２５で可動プレート２４および第１ブレーキステータ１３Ｒを、第１ブレーキロータ１２Ｒ側に押圧して第１出力軸３Ｒを制動した状態を維持することができる。そのため、制動用モータ２６によって送りねじ機構２５を作動させ、第１出力軸３Ｒを制動した状態で、前述の第１コイル１４Ｒや制動用モータ２６に対する通電が止められた場合であっても、パーキングロック機構２３による第１出力軸３Ｒの制動状態を維持することができる。したがって、この送りねじ機構２５は、回転運動を直線運動に変換して第１出力軸３Ｒを制動するための推力を発生するとともに、推力を発生して第１出力軸３Ｒを制動した状態を保持することが可能な推力発生機構である。

上述した駆動装置１は、電源がオフされている場合には、コイル２１への電力の供給が停止されるので、クラッチ２２は係合した状態となる。そのため、パーキングロック機構２３で第１出力軸３Ｒの回転を停止させることにより、第２出力軸３Ｌの回転も停止される。つまり、各駆動輪１１Ｒ，１１Ｌに制動トルクを作用させた状態を維持することができる。なお、パーキングロック機構２３は、第２出力軸３Ｌの回転を禁止するように設けられていてもよく、また、第１出力軸３Ｒに限らず、例えば、第１カウンタシャフト５Ｒの回転を禁止するように設けられていてもよい。

上述した駆動装置１は、クラッチ２２を完全に係合して、左右の駆動輪１１Ｒ，１１Ｌを一体に回転させ、または左右の駆動輪１１Ｒ，１１Ｌに同一のトルクを伝達して走行する場合には、第１モータ２Ｒと第２モータ２Ｌとの少なくともいずれか一方のモータ２Ｒ（２Ｌ）からトルクを出力して走行することや、第１モータ２Ｒと第２モータ２Ｌとの一方のモータ２Ｒ（２Ｌ）から駆動トルクを出力するとともに、第１モータ２Ｒと第２モータ２Ｌとの他方のモータ２Ｌ（２Ｒ）が、上記駆動トルクのうちの一部を回生して走行することができ、または第１モータ２Ｒと第２モータ２Ｌとの一方のモータ２Ｒ（２Ｌ）から大きなトルクを出力するとともに、他方のモータ２Ｌ（２Ｒ）が不足するトルクを出力することなど、それぞれのモータ２Ｒ，２Ｌから出力するトルクを適宜設定することができる。

また、旋回時など左右の駆動輪１１Ｒ，１１Ｌを相対回転させる場合、あるいは左右の駆動輪１１Ｒ，１１Ｌに伝達するトルクを異ならせる場合には、クラッチ２２をスリップさせて、各モータ２Ｒ，２Ｌは、上記と同様に少なくともいずれか一方のモータ２Ｒ（２Ｌ）からトルクを出力して走行することや、一方のモータ２Ｒ（２Ｌ）から駆動トルクを出力して他方のモータ２Ｌ（２Ｒ）が駆動トルクの一部を回生して走行することができ、それぞれのモータ２Ｒ，２Ｌから出力するトルクを適宜設定することができる。

さらに、左右の駆動輪１１Ｒ，１１Ｌの回転数差が所定値以上大きい場合、あるいは左右の駆動輪１１Ｒ，１１Ｌに伝達するトルク差が所定値以上大きい場合には、クラッチ２２を完全に解放して、左右の駆動輪１１Ｒ，１１Ｌの出力を適宜定めることができる。その際には、例えば、外輪に連結されたモータ２Ｒ（２Ｌ）を力行し、内輪に連結されたモータ２Ｌ（２Ｒ）を回生してもよく、外輪に連結されたモータ２Ｒ（２Ｌ）のみがトルクを出力してもよい。

つぎに、上述した駆動装置１を備えた車両Ｖｅの制御システムＳの構成例について説明する。図２は、システム構成の一例を説明するための模式図である。図２に示す例では、上述した駆動装置１が、車幅方向における中央部に、かつ車両Ｖｅの前方および後方にそれぞれ設けられている。すなわち、図２に示す車両Ｖｅは、四輪駆動車である。なお、車両Ｖｅの前方に設けられた駆動装置（以下、第１駆動装置と記す）１と車両Ｖｅの後方に設けられた駆動装置（以下、第２駆動装置と記す）１’とは、車両Ｖｅの前後方向における中央部分を挟んで対象の形状に形成されている。以下の説明では、第２駆動装置１’のうち第１駆動装置１における第１モータ２Ｒと右側の駆動輪１１Ｒとの間のトルク伝達経路内に設けれられた部材（第１モータ２Ｒを含む）と同一の構成には、その名称に「第３」を付し、第１駆動装置１における第２モータ２Ｌと左側の駆動輪１１Ｌとの間のトルク伝達経路内に設けれられた部材（第２モータ２Ｌを含む）と同一の構成には、その名称に「第４」を付し、さらに、第２駆動装置１’に設けられたクラッチおよびパーキングロック機構、およびそれらの構成する部材の名称に、「第２」を付す。また、第２駆動装置１’を構成する部材と、第１駆動装置１に設けられた部材とを区別するために、参照符号に「’」を付す。

上述した第１モータ２Ｒ、第２モータ２Ｌ、各コイル１４Ｒ，１４Ｌ，２１には、従来知られたハイブリッド車両や電気自動車に搭載された蓄電装置と同様に、バッテリーやキャパシタなどにより構成された高電圧の蓄電装置２７から電力が供給されるように構成されている。なお、第２駆動装置１’に内蔵されている各モータ２Ｒ’，２Ｌ’や各コイル１４Ｒ’，１４Ｌ’，２１’にも同様に、蓄電装置２７から電力が供給される。また、蓄電装置２７には、各モータ２Ｒ，２Ｌ，２Ｒ’，２Ｌ’により発電された電力が供給されるように構成されている。この蓄電装置２７が、この発明の実施形態における「電源」に相当する。

この蓄電装置２７と各モータ２Ｒ，２Ｌとの間には、直流電流と交流電流とを切替えるとともに、各モータ２Ｒ，２Ｌに供給される電流値やその周波数を制御することができる第１インバータ２８が設けられている。同様に、第２駆動装置１’に供給される電流値やその周波数を制御することができる第２インバータ２９が設けられている。

上述した第１駆動装置１に設けられた各モータ２Ｒ，２Ｌおよび各コイル１４Ｒ，１４Ｌ，２１、第２駆動装置１’に設けられた各モータ２Ｒ’，２Ｌ’および各コイル１４Ｒ’，１４Ｌ’，２１’を、一括して制御するための第１電子制御装置（以下、第１ＥＣＵと記す）３０が設けられている。この第１ＥＣＵ３０は、この発明の実施形態における「コントローラ」に相当し、従来知られている車両に搭載された電子制御装置と同様にマイクロコンピュータを主体として構成されている。その第１ＥＣＵ３０の構成を説明するためのブロック図を図３に示している。

この第１ＥＣＵ３０には、車両Ｖｅの姿勢に関連するデータや、運転者による操作部の操作状態などの信号が入力され、その入力される信号、および予め記憶されている演算式またはマップなどに基づいて、第１インバータ２８や、第２インバータ２９に制御信号を出力するように構成されている。なお、第１ＥＣＵ３０から第１インバータ２８や第２インバータ２９に出力する制御信号を求める際には、従来知られたアンチロックシステム（ＡＢＳ）、トラクションコントロール（ＴＲＣ）、エレクトロニックスラビリティコントロール（ＥＳＣ）、ダイナミックヨーレートコントロール（ＤＹＣ）などを考慮して求めている。

上記第１ＥＣＵ３０に入力される操作状態の信号の一例としては、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサ３１、ブレーキペダルの踏み込み力を検出する第１ブレーキペダルセンサ３２、ブレーキペダルの踏み込み量を検出する第２ブレーキペダルセンサ３３、ステアリングの操舵角を検出する操舵角センサ３４、ステアリングの操舵トルクを検出するトルクセンサ３５からの信号であり、車両Ｖｅの姿勢に関連するデータの信号の一例としては、車両Ｖｅの前後加速度を検出する第１Ｇセンサ３６、車両Ｖｅの横加速度を検出する第２Ｇセンサ３７、車両Ｖｅのヨーレートを検出するヨーレートセンサ３８、右前輪１１Ｒ、左前輪１１Ｌ、右後輪３９Ｒ、左後輪３９Ｌのそれぞれの周速を検出する車輪速センサ４０，４１，４２，４３からの信号である。

なお、第１ＥＣＵ３０を作動させるためや、第１インバータ２８に搭載されている図示しないトランジスタを制御するための電力を供給するために、第１補機バッテリ４４が設けられている。この第１補機バッテリ４４は、蓄電装置２７よりも低電圧である。

上述したようにパーキングロック機構２３は、各コイル１４Ｒ，１４Ｌ，２１へ電力の供給が不能になるなどの上記第１ＥＣＵ３０と第１補機バッテリ４４との間の電気系統にフェールが生じた場合、または蓄電装置２７と第１インバータ２８との間の電気系統にフェールが生じた場合などにも制御することができることが好ましい。したがって、図２に示す例では、第１ＥＣＵ３０とは別に他の電子制御装置（以下、第２ＥＣＵと記す）４５が設けられている。なお、第２ＥＣＵ４５は、各パーキングロック機構２３，２３’（具体的には、各制動用モータ２６，２６’）にも電気的に接続されている。この第２ＥＣＵ４５も第１ＥＣＵ３０と同様にマイクロコンピュータを主体として構成されている。この第２ＥＣＵ４５の構成を説明するためのブロック図を図４に示している。

第２ＥＣＵ４５には、車両Ｖｅの姿勢に関連するデータや、運転者による操作部の操作状態などの信号が入力され、その入力される信号、および予め記憶されている演算式またはマップなどに基づいて各パーキングロック機構２３，２３’を作動させることを許可するか否かを判断するとともに、各パーキングロック機構２３，２３’の制御量を演算などにより定め、その定められた制御量に基づいて、各パーキングロック機構２３，２３’に制御信号を出力するように構成されている。

上記第２ＥＣＵ４５に入力される操作状態の信号の一例としては、第１ブレーキペダルセンサ３２、第２ブレーキペダルセンサ３３、各摩擦ブレーキ１５Ｒ，１５Ｌ，１５Ｒ’，１５Ｌ’に通電されている電流値を検出する図示しないセンサからの信号であり、車両Ｖｅの姿勢に関連するデータの信号の一例としては、車輪速センサ４０，４１，４２，４３からの信号である。また、各パーキングロック機構２３，２３’を作動させることの許可は、所定の時間以上停車していること、各制動用モータ２６，２６’を作動させるためのスイッチが運転者などによりオンされていること、停車中でかつイグニッションがオフされていること、少なくともいずれかの摩擦ブレーキ１５Ｒ，１５Ｌ，１５Ｒ’，１５Ｌ’が作動することができないことなどのいずれか一つが成立していることで判定することができる。

さらに、ブレーキペダルの踏み込み力や踏み込み量と、各駆動輪１１Ｒ，１１Ｌ，３９Ｒ，３９Ｌの車輪速とから各パーキングロック機構２３，２３’による制動トルクを定め、その制動トルクを得られるように、各制動用モータ２６，２６’へ電流を出力するように構成されている。そして、第２ＥＣＵ４５を作動させるためや、各パーキングロック機構２３，２３’を制御するための電力を供給するために、第２補機バッテリ４６が設けられている。なお、第１ＥＣＵ３０の信号を第２ＥＣＵ４５が受けることができ、第１ＥＣＵ３０がフェールした場合などには、第２ＥＣＵ４５が作動することを許可するように構成することができる。

上記の第１駆動装置１は、各車輪１１Ｒ，１１Ｌに要求されるトルクを充足することができる第１モータ２Ｒと第２モータ２Ｌとの運転点（トルク）の組み合わせは複数存在する。同様に、第２駆動装置１’は、各車輪３９Ｒ，３９Ｌに要求されるトルクを充足することができる第２駆動装置１’に搭載された各モータ２Ｒ’，２Ｌ’の運転点の組み合わせは複数存在する。以下の説明では、便宜上、第１駆動装置１を対象として各モータ２Ｒ，２Ｌの運転点を定める方法について説明するが、第２駆動装置１’に搭載された各モータ２Ｒ’，２Ｌ’の運転点も同様に定めることができる。

上記の第１モータ２Ｒと第２モータ２Ｌとの運転点の組み合わせについて説明すると、直進走行時に第１駆動装置１に所定トルクＴ_reqが要求されている場合に、第１モータ２Ｒと第２モータ２Ｌとから同一のトルク（所定トルクＴ_reqを均等に振り分けたトルク）を出力して走行する（以下、第１走行と記す）ことや、一方のモータ（例えば、第１モータ２Ｒ）から所定トルクＴ_reqを出力するとともに他方のモータ（例えば、第２モータ２Ｌ）からはトルクを出力しないで走行する（以下、第２走行と記す）こと、あるいは一方のモータ（例えば、第１モータ２Ｒ）から所定トルクＴ_req未満でかつ所定トルクＴ_reqの二分の一のトルクＴ_req／２より大きなトルクを出力して、不足するトルクを他方のモータ（例えば、第２モータ２Ｌ）から出力して走行する（以下、第３走行と記す）こと、もしくは一方のモータ（例えば、第１モータ２Ｒ）から所定トルクＴ_reqよりも大きいトルクを出力して、他方のモータ（例えば、第２モータ２Ｌ）が余剰のトルクを回生して走行する（以下、第４走行と記す）ことができる。さらに、上記の第３走行や第４走行のうちでも、更に一方のモータ２Ｒから出力するトルクの大きさは適宜選択することができる。

上記の各モータ２Ｒ，２Ｌの運転点（トルク）の関係を図５に模式的に示している。図５における実線は第１モータ２Ｒのトルクを示し、破線は第２モータ２Ｌのトルクを示しており、Ａ１を付した線のように第１モータ２Ｒのトルクを、所定トルクＴ_reqから次第に低下させるに連れて、Ａ２を付した線のように第２モータ２Ｌのトルクは、所定トルクＴ_reqまで次第に増大する。このＡ１およびＡ２を付した線のように第１モータ２Ｒと第２モータ２Ｌとのトルクの関係で各モータ２Ｒ，２Ｌを制御する場合が、上記第３走行に相当する。また、Ｃ１を付した線のように第１モータ２Ｒのトルクを、所定トルクＴ_reqから次第に増大させるに連れて、Ｃ２を付した線のように第２モータ２Ｌのトルクは、回生量が増大するように次第に低下する。このＣ１およびＣ２を付した線のように第１モータ２Ｒと第２モータ２Ｌとのトルクの関係で各モータ２Ｒ，２Ｌを制御する場合が、上記第４走行に相当する。なお、Ａ１とＡ２との交点で各モータ２Ｒ，２Ｌを制御する場合が、上記第２走行に相当し、第２モータ２Ｌのトルクが「０」となるように第１モータ２Ｒを制御する場合が、上記第１走行に相当する。

一方、第１モータ２Ｒや第２モータ２Ｌは、回転数とトルクとで定まる運転点に応じて効率が変化する。なお、この効率は、モータの出力（動力）を、モータに入力される電力で除算したものである。したがって、例えば、一方のモータ２Ｒ（２Ｌ）の効率が良好な運転点で駆動した場合であっても、他方のモータ２Ｌ（２Ｒ）の効率が悪化するなどにより、第１駆動装置１全体としての効率Ｘが良好とならない可能性がある。言い換えると、第１電源２７から出力される電力に対して第１駆動装置１から出力される動力が低下する可能性がある。

そのため、この発明の実施形態における駆動力制御装置は、第１駆動装置１に要求されるトルクを充足することができ、かつ第１駆動装置１の効率Ｘが良好となる各モータ２Ｒ，２Ｌのトルクを定めるように構成されている。

まず、第１駆動装置１の要求トルクを実現可能な第１モータ２Ｒと第２モータ２Ｌとの組み合わせを選択する。具体的には、第１モータ２Ｒのトルクを最少トルク（例えば、-200Ｎｍ）から最大トルク（例えば、200Ｎｍ）まで、所定トルク（例えば、1Ｎｍ）ずつ変化させて、複数の第１暫定トルクＴ１_prを定める。なお、ここで、第１モータ２Ｒのトルクを最少トルクから所定トルクずつ変化させるのは、各モータ２Ｒ，２Ｌの特性が異なっている場合に対応するためである。

ついで、第１駆動装置１の要求トルクＴ_reqを充足するように第２モータ２Ｌのトルクを所定トルクずつ変化させて、複数の第２暫定トルクＴ２_prを定める。具体的に例を挙げて説明すると、第１駆動装置１の要求トルクＴ_reqが、100Ｎｍの場合には、第１暫定トルクＴ１_prが0Ｎｍであれば、第２暫定トルクＴ２_prを100Ｎｍとして定め、第１暫定トルクＴ１_prが80Ｎｍであれば、第２暫定トルクＴ２_prを20Ｎｍとして定め、第１暫定トルクＴ１_prが170Ｎｍであれば、第２暫定トルクＴ２_prを、-70Ｎｍとして定める。つまり、第１駆動装置１の要求トルクＴ_reqを充足することができる第１モータ２Ｒのトルクと第２モータ２Ｌのトルクとの複数の組み合わせを求める。なお、上記第１駆動装置１の要求トルクＴ_reqが、この発明の実施形態における「トータルトルク」に相当する。

そして、それぞれの組み合わせ毎に、第１駆動装置１の効率Ｘを算出する。この第１駆動装置１の効率Ｘは、以下の式で算出することができる。
Ｘ＝（Ｔ_req×Ｎ_am）／（（Ｔ１_pr／η１）×Ｎ１_ｍ＋（Ｔ２_pr／η２）×Ｎ２_ｍ）
なお、上式におけるＮ１_ｍは第１モータ２Ｒの回転数であり、Ｎ２_ｍは第２モータ２Ｌの回転数であり、Ｎ_amは各モータ２Ｒ，２Ｌの回転数Ｎ１_ｍ，Ｎ２_ｍの平均値である。これらは、各モータ２Ｒ，２Ｌの回転数を検出するセンサ、または車輪速センサ４０，４１の信号に基づいて算出することができる。また、上記におけるη１は第１モータ２Ｒの運転点に応じた効率であり、η２は第２モータ２Ｌの運転点に応じた効率である。これらの効率η１，η２は、各モータ２Ｒ，２Ｌの運転点毎に予め第１ＥＣＵ３０に記憶されている。すなわち、上式は、第１駆動装置１の出力を、第１駆動装置１の要求トルクＴ_reqを充足するために必要なエネルギー量、つまり第１電源２７から出力するべき電力量で除算している。

具体的に例を挙げて説明すると、第１駆動装置１の要求トルクＴ_reqが100Ｎｍ、各モータ２Ｒ，２Ｌの回転数Ｎ１_ｍ，Ｎ２_ｍがそれぞれ2000ｒｐｍ（すなわち、直進走行時）、第１暫定トルクＴ１_prが120Ｎｍ、第２暫定トルクＴ２_prが-20Ｎｍ、第１モータ２Ｒが2000ｒｐｍで回転する際に120Ｎｍを出力する場合の効率が0.98％、第２モータ２Ｌが2000ｒｐｍで回転する際に-20Ｎｍを出力する場合の効率が0.94％とした場合における第１駆動装置１の効率Ｘは、
Ｘ＝（100×2000）／（（120／0.98）×2000＋（-20／0.94）×2000）
となる。その結果、第１駆動装置１の効率Ｘを、0.988％と求めることができる。

また、旋回走行時などの左右の駆動輪１１Ｒ，１１Ｌに要求されるトルクが異なる場合には、要求トルクが大きい一方の駆動輪（例えば、右前輪１１Ｒ）に連結された一方のモータ（例えば、第１モータ２Ｒ）の暫定トルクＴ１_prを、一方の駆動輪１１Ｒに要求されるトルク以上の範囲で定めて、第１駆動装置１の効率Ｘを算出する。これは、クラッチ２２を介してトルクを伝達する際には、出力トルクが大きい方の一方のモータ２Ｒ（２Ｌ）から、出力トルクが小さい方の他方のモータ２Ｌ（２Ｒ）に連結された駆動輪１１Ｌ（１１Ｒ））にトルクが伝達されるため、一方のモータ２Ｒ（２Ｌ）の暫定トルクＴ１_prが、一方の駆動輪１１Ｒに要求されるトルク以上であることを条件としている。なお、旋回走行時には、外輪が、上記一方の駆動輪１１Ｒとなる。以下の説明では、便宜上、旋回走行時を例に挙げて説明する。

上記のような条件を含めて、第１駆動装置１の効率Ｘを求め、ついで、外輪に連結されたモータ２Ｒの暫定トルクＴ１_prと、外輪に要求されるトルクとの差に基づいてクラッチ２２の伝達トルク容量ＴＣ_trを求める。つまり、外輪に伝達されるトルクを減少させるとともに、内輪に伝達されるトルクを加算するようにクラッチ２２の伝達トルク容量ＴＣ_trを求める。

具体的に例を挙げて説明すると、第１駆動装置１に要求されるトルクＴ_reqが100Ｎｍであり、かつ右前輪１１Ｒに要求されるトルクが70Ｎｍである場合に、上記に従って求められた第１駆動装置１の効率Ｘが最大となる第１暫定トルクＴ１_prが120Ｎｍで、第２暫定トルクＴ２_prが-20Ｎｍとなる場合には、クラッチ２２の伝達トルク容量ＴＣ_trは50（=120-70）Ｎｍとなる。

上記のように第１駆動装置１の要求トルクＴ_reqを充足できる、第１暫定トルクＴ１_prと第２暫定トルクＴ２_prとの複数の組み合わせ毎に第１駆動装置１の効率Ｘを算出して、第１駆動装置１の効率Ｘが最も良好となる、つまり第１電源２７から出力する電力量が最少となる組み合わせを選択して、その組み合わせの第１暫定トルクＴ１_prと第２暫定トルクＴ２_prとを、各モータ２Ｒ，２Ｌの目標トルクＴ１_ta，Ｔ２_taとして定め、旋回走行時などの左右輪１１Ｒ，１１Ｌに要求されるトルクが異なるときには、外輪に連結されたモータ２Ｒ（２Ｌ）の暫定トルクＴ１_pr（Ｔ２_pr）から外輪に要求されるトルクを減算して、クラッチ２２の伝達トルク容量ＴＣ_trを定める。

なお、上記の各モータ２Ｒ，２Ｌの目標トルクＴ１_ta，Ｔ２_taやクラッチ２２の伝達トルク容量ＴＣ_trは、常時、演算して求めてもよく、第１駆動装置１の要求トルクＴ_req毎に予め算出し、それらの目標トルクＴ１_ta，Ｔ２_taや伝達トルク容量ＴＣ_trを、第１駆動装置１の要求量（要求トルクＴ_reqと回転数Ｎ_am）や外輪の要求トルクに対応させたマップに記憶させておいてもよい。

図６に直進走行用のマップの一例を示し、図７に旋回走行用のマップの一例を示している。図６に示す例では、第１駆動装置１の要求トルクＴ_reqを行に採り、回転数Ｎ_amを列に採っている。また、旋回走行用のマップは、第１駆動装置１の要求トルクＴ_req毎にそれぞれ用意されており、それらのマップは、外輪の要求トルクを行に採り、回転数Ｎ_amを列に採っている。なお、図７には、要求トルクＴ_reqが100Ｎｍの場合の一例を示している。

この発明の実施形態における駆動力制御装置の制御の一例を図８に示している。図８に示す例では、まず、運転者によるアクセル操作量や車速などから車両Ｖｅに要求されるトルクを算出する（ステップＳ１）。なお、運転者がアクセル操作などを行うことなく走行可能な、いわゆる自動運転車両の場合には、車両Ｖｅに搭載されたレーダーなどの種々のセンサに基づいて車両Ｖｅに要求されるトルクを算出してもよい。

ついで、ステップＳ１で算出された車両Ｖｅの要求トルクに基づいて、旋回走行時などによる走行安定性を考慮した左側の車輪に要求されるトルク（左前輪１１Ｌと左後輪３９Ｌとに要求されるトルクの合算値）と、右側の車輪に要求されるトルク（右前輪１１Ｒと右後輪３９Ｒとに要求されるトルクの合算値）とを算出する（ステップＳ２）。このステップＳ２は、従来知られているスタビリティファクタなどに基づいて算出することができるため、その算出方法の詳細については省略する。

ステップＳ２についで、左前輪２Ｌと右前輪２Ｒとに要求されるトルクを算出する（ステップＳ３）。このステップＳ３では、例えば、ステップＳ２で算出された左側の車輪に要求されるトルクの三割を左前輪２Ｌに要求されるトルクとして算出し、ステップＳ２で算出された右側の車輪に要求されるトルクの三割を右前輪２Ｒに要求されるトルクとして算出することができる。これは、加速時には、前輪の設置荷重が低下して、後輪の設置荷重が増加することにより、前輪で出力するトルクの割合を低く設定し、後輪で出力するトルクの割合を高く設定するためである。なお、それぞれの駆動輪１１Ｒ，１１Ｌに要求されるトルクを求める詳細な制御内容は、例えば、特願２０１５−２５３２５４号に記載されている。

そして、ステップＳ３で算出された左前輪２Ｌと右前輪２Ｒとに要求されるトルクを加算して、第１駆動装置１に要求されるトルクＴ_reqを算出する（ステップＳ４）。

ついで、上記の第１駆動装置１に要求されるトルクＴ_reqや左前輪２Ｌあるいは右前輪２Ｒに要求されるトルクに基づいて、第１モータ２Ｒの目標トルクＴ１_taおよび第２モータ２Ｌの目標トルクＴ２_taあるいはクラッチ２２の伝達トルク容量ＴＣ_trを算出する（ステップＳ５）。このステップＳ５は、上述したように演算して求めてもよく、予め用意されたマップから求めてもよい。

そして、ステップＳ５で算出された第１モータ２Ｒの目標トルクＴ１_taおよび第２モータ２Ｌの目標トルクＴ２_taあるいはクラッチ２２の伝達トルク容量ＴＣ_trの信号を各モータ２Ｒ，２Ｌやクラッチ２２に出力して（ステップＳ６）、このルーチンを一旦終了する。

上述したように第１駆動装置１の要求トルクＴ_reqを充足可能な、第１モータ２Ｒと第２モータ２Ｌとの暫定トルクＴ１_pr，Ｔ２_prの組み合わせを複数選択して、それらの組み合わせのうちの第１駆動装置１の効率Ｘが最も良好となる第１モータ２Ｒと第２モータ２Ｌとの暫定トルクＴ１_pr，Ｔ２_prを、第１モータ２Ｒと第２モータ２Ｌとの目標トルクＴ１_ta，Ｔ２_taとして定めることにより、第１駆動装置１から過度なトルクが出力されることを抑制することができる。すなわち、図２に示す四輪駆動車の場合であっても、前輪１１Ｒ，１１Ｌに要求されるトルクを基準として各モータ２Ｒ，２Ｌの目標トルクＴ１_ta，Ｔ２_taが設定されるため、前輪１１Ｒ，１１Ｌと後輪３９Ｒ，３９Ｌとから出力されるトルクの向きが反対方向になるなどの事態を抑制することができる。すなわち、いずれかの駆動輪１１Ｒ，１１Ｌ，３９Ｒ，３９Ｌのスリップ量が増加することを抑制することができる。その結果、各駆動輪１１Ｒ，１１Ｌ，３９Ｒ，３９Ｌの耐久性の低下を抑制することができるとともに、駆動輪と路面との間で生じる動力損失が増大することを抑制することができる。言い換えると、車両Ｖｅ全体としての効率を向上させることができる。

また、左右の駆動輪１１Ｒ，１１Ｌに要求されるトルクが異なる場合に、要求トルクが大きい一方の駆動輪に連結されたモータの暫定トルクを、その駆動輪に要求されるトルク以上の範囲で定めるとともに、その駆動輪に連結されたモータの目標トルクと、その駆動輪の要求トルクとの差から、クラッチ２２の伝達トルク容量ＴＣ_trを定めることにより、左右輪１１Ｒ，１１Ｌの要求トルクと同一のトルクを出力することができるとともに、第１駆動装置１の効率を向上させることができる。すなわち、左右の駆動輪１１Ｒ，１１Ｌに要求されるトルクが異なるとしても、車両Ｖｅ全体としての効率を向上させることができる。

なお、上述した第１モータ２Ｒと第２モータ２Ｌとは特性の異なるモータであっても同様に制御することにより、第１駆動装置１の効率を向上させることができる。また、上記のクラッチ２２の伝達トルク容量ＴＣ_trを定める際に、クラッチ２２がスリップすることによる動力損失を考慮して、第１駆動装置１の要求トルクＴ_reqを補正した後に、第１モータ２Ｒや第２モータ２Ｌの目標トルクＴ１_ta，Ｔ２_ta、およびクラッチ２２の伝達トルク容量ＴＣ_trを定めるように構成してもよい。

１，１’…駆動装置、 ２Ｒ，２Ｌ…駆動用モータ（モータ）、 １１Ｒ…右前輪、 １１Ｌ…左前輪、 ２２…クラッチ、 ２７…蓄電装置、 ３０，４５…電子制御装置（ＥＣＵ）、 ３９Ｒ…右後輪、 ３９Ｌ…左後輪、 Ｖｅ…車両。

Claims (1)

1. 車両の右側の駆動輪に連結された第１モータと、前記車両の左側の駆動輪に連結された第２モータと、前記第１モータと前記第２モータとの間でトルクの伝達を可能にすることができるとともに、伝達トルク容量を変更可能なクラッチとを有する駆動装置と、前記第１モータおよび前記第２モータに電力を供給する電源とを備えた駆動力制御装置において、
   前記第１モータと前記第２モータとの出力トルク、および前記クラッチの伝達トルク容量を制御するコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記駆動装置に要求されるトータルトルクを求め、
   前記第１モータの出力トルクと前記第２モータの出力トルクとの合計値が、前記トータルトルクとなる前記第１モータの暫定トルクと前記第２モータの暫定トルクとの複数の組み合わせを求め、
   前記求められた複数の組み合わせのうちの、前記電源の出力電力量が最少となる前記第１モータの暫定トルクと、前記第２モータの暫定トルクとの組み合わせを選択し、
   前記選択された組み合わせの前記第１モータの暫定トルクに基づいて前記第１モータからトルクを出力するとともに、前記選択された組み合わせの前記第２モータの暫定トルクに基づいて前記第２モータからトルクを出力し、
   前記右側の駆動輪に要求される第１要求トルクと、前記左側の駆動輪に要求される第２要求トルクとをそれぞれ求め、
   前記第１要求トルクと前記第２要求トルクとが異なる場合には、前記右側の駆動輪と前記左側の駆動輪とのうちの要求されるトルクが大きい第１駆動輪に要求されるトルクを、前記第１モータと前記第２モータとのうちの前記第１駆動輪に連結された一方の第１制御モータの前記選択された組み合わせの暫定トルクから減算して前記クラッチの伝達トルク容量を求め、
   前記求められた伝達トルク容量に基づいて前記クラッチの伝達トルク容量を制御するように構成されている
   ことを特徴とする駆動力制御装置。

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