JP2010200426A - 駆動制御装置 - Google Patents

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弘一 奥田
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一哉 荒川
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Abstract

【課題】インバータが故障した場合でも、操作性を高くすることができ、かつ、より長い時間電動機を使用した走行を行うことができる駆動制御装置を提供することにある。
【解決手段】電動機に供給する電力を制御し、電動機を駆動させる２つ以上のインバータと、インバータが故障しているかを検出する故障検出手段と、インバータが制御する前記電動機を選択する選択手段とを有し、選択手段は、故障検出手段によりインバータが故障していることを検出したら、車両の走行状態に基づいて、優先的に駆動させる電動機を判定し、優先度の高い電動機に正常に作動している前記インバータからの電力を供給させることで、上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、２つ以上の電動機で車両を駆動する駆動機構の駆動制御装置に関する。
近年、車両としては、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関で駆動される内燃機関型の自動車のみならず、電動機（モータジェネレータ）で駆動される電気自動車、内燃機関と電動機とを併用するハイブリッド型の自動車等も実用化されている。このような電動機に電力を供給し、電動機を回転させる車両は、電源から電動機に最適な電力を供給するためにインバータが設けられている。
例えば、特許文献１には、主動力源の出力したトルクが伝達される出力部材に、アシスト動力源が変速機構を介して連結されているハイブリッド駆動装置の制御装置が記載されている。また、アシスト動力源としては、モータジェネレータが記載されている。
ここで、モータを複数有する車両や、モータと内燃機関とで駆動させる車両では、モータや、モータの駆動を制御するインバータが故障する可能性がある。モータまたはインバータが故障し、モータを作動できなくなると、走行不能になったり、各車輪の駆動力が不均一になったり、四輪駆動ができなくなったりする。これに対して、特許文献２や、特許文献３には、モータやインバータが故障した場合でも走行可能な制御装置が提案されている。
特許文献２には、共線図上に３つ以上の入出力要素が配列される差動装置を有し、入出力要素にエンジンと少なくとも１つのモータと出力部材とを連結し、少なくともこれら３要素にて共線図のバランスをとりながら走行する走行モードを有するハイブリッド車において、差動装置のうち、エンジンが連結される入力要素以外の入出力要素をケースに固定する摩擦締結要素を設け、モータの故障を検出するモータ故障検出手段を設け、モータ故障検出手段によりモータの故障が検出されると、エンジンを駆動源とし、摩擦締結要素を締結する固定変速比モードを選択して走行するモータフェイル対応制御手段を設けた制御装置が記載されている。
また、特許文献３には、車輪を個々の駆動源で独立に駆動する車輪独立駆動式車両に用いられ、該車輪の駆動力を個々に制御する駆動力制御装置において、車輪独立駆動式車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、各駆動源の失陥を検出する駆動源失陥検出手段とを具え、駆動源失陥検出手段によりいずれかの駆動源の失陥が検出される間は、車両の走行状態が運転状態検出手段で検出される運転状態に対応した走行状態となるように、他の正常な駆動源の駆動力を制御する構成にしたことを特徴とする車輪独立駆動式車両の駆動力制御装置が記載されている。また、特許文献３には、モータを駆動するインバータが失陥した場合には、正常なインバータに接続させるモータを切り換えることも記載されている。
また、特許文献４には、インバータの信頼性をより高くするために、各々が直列接続された第１および第２のスイッチング素子を含む複数のアームと、複数のアームに対応して設けられ、各々が対応するアームに含まれる第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子との中間点に接続された複数のアーム端子と、複数のアーム端子に対応して設けられ、各々が負荷に接続された複数の負荷端子と、特定の負荷に接続された負荷端子と前記アーム端子との接続時間が前記複数のアーム端子間でほぼ等しくなるように複数のアーム端子と複数の負荷端子との接続を切換える切換手段とを備えるパワーモジュールが記載されている。
また、特許文献５には、電力変換機構に異常が生じてもできる限り通常状態の走行を実現することを目的とした、電力変換機構により供給された電力により蓄電される蓄電機構と、電力変換機構または蓄電機構から電力の供給を受ける複数の電気機器とを搭載した車両の制御装置であって、電力変換機構の異常を検知するための検知手段と、検知手段により異常が検知されると、予め定められた優先順位に従って、複数の電気機器の中から動作を抑制する電気機器を選択するための選択手段と、選択手段により選択された電気機器に動作抑制信号を出力するための出力手段とを含む、車両の制御装置が記載されている。
特開２００６−５１９３２号公報 特開２００５−３０４２２９号公報 特開２００５−１１９６４７号公報 特開２００４−２０１４０９号公報 特開２００５−２２９７０６号公報
ここで、特許文献２に記載されているように電動機が故障した場合は、その電動機を使用することはできないが、インバータが故障した場合は、特許文献３に記載されている装置のように作動させる電動機を切り換えることで車輪独立駆動を維持することができる。しかしながら、特許文献３に記載の装置では、走行を維持することは可能であるが、正常なインバータを車輪独立駆動に使用してしまうため、内燃機関からの出力を利用して適宜充電を行うことが困難になり、電力不足により走行ができなくなる可能性がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、インバータが故障した場合でも、操作性を高くすることができ、かつ、より長い時間電動機を使用した走行を行うことができる駆動制御装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、車輪を回転させる２つ以上の電動機を有する車両の駆動制御装置であって、前記電動機に供給する電力を制御し、前記電動機を駆動させる２つ以上のインバータと、前記インバータが故障しているかを検出する故障検出手段と、前記インバータが制御する前記電動機を選択する選択手段とを有し、前記選択手段は、前記故障検出手段により前記インバータが故障していることを検出したら、前記車両の走行状態に基づいて、優先的に駆動させる電動機を判定し、優先度の高い電動機に正常に作動している前記インバータからの電力を供給させることを特徴とする。
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、車輪を回転させる駆動源となる内燃機関と、車輪を回転させる２つ以上の電動機とを有する車両の駆動制御装置であって、前記電動機に供給する電力を制御し、前記電動機を駆動させる２つ以上のインバータと、前記電動機に供給する電力を蓄電する蓄電手段と、前記インバータが故障しているかを検出する故障検出手段と、前記インバータが制御する前記電動機を選択する選択手段とを有し、前記２つ以上の電動機の内の１つの電動機は、前記内燃機関で生成される出力を電力として取り出し、前記蓄電手段に蓄電させ、前記選択手段は、前記故障検出手段により前記インバータが故障していることを検出したら、前記車両の走行状態に基づいて、優先的に駆動させる電動機を判定し、優先度の高い電動機に正常に作動している前記インバータからの電力を供給させることを特徴とする。
さらに、車両が旋回しているかを検出する旋回センサを有し、前記２つ以上の電動機のうち２つの電動機は、一方の電動機が前記車両の右側の車輪を駆動させ、他方の電動機が左側の車輪を駆動させるものであり、前記選択手段は、前記旋回センサの検出結果に基づいて車両が旋回していると判定したら、前記一方の電動機及び前記他方の電動機を優先度の高い電動機に設定することが好ましい。
また、前記車両は、複数の変速段を有する変速機構を有し、前記変速機構の変速段の切り替えと、電動機の駆動力の制御により、変速比を制御する変速制御手段とを有し、前記変速制御手段は、前記一方の電動機及び前記他方の電動機が優先度の高い電動機に設定されている場合は、駆動機構の変速比を変速機構の変速段の切り替えのみで切り換えることが好ましい。
また、前記変速制御手段は、前記一方の電動機及び前記他方の電動機を優先度の高い電動機に設定されている場合は、通常走行時よりも低速側で変速段の切り替えを行うことが好ましい。
また、前記選択手段は、前記車両が旋回中ではないことを検出し、かつ、四輪駆動要求が入力されていることを検出したら、副駆動輪を駆動させる電動機を優先度の高い電動機に設定することが好ましい。
また、前記選択手段は、前記車両が旋回中ではないことを検出し、四輪駆動要求が入力されていないことを検出し、かつ、回生制御の要求が入力されていることを検出したら、進行方向側の車輪を駆動させる電動機を優先度の高い電動機に設定することが好ましい。
さらに、前記蓄電手段に電力を蓄電するかを判定する蓄電判定手段を有し、前記蓄電判定手段は、前記故障検出手段によりインバータが故障していることを検出したら、前記蓄電手段の蓄電を開始する電力残量の閾値をより高い閾値に切り換えることが好ましい。
また、前記電動機は、多相駆動の電動機であり、前記電動機の各相の端子に接続する前記インバータの端子を切り換える切換機構を有することが好ましい。
前記故障検出手段は、前記電動機の各相の端子に接続する前記インバータの端子を切り換えて、全ての前記電動機を駆動させた際に、ヨーレイトが目標値から乖離した場合は、切換機構の故障であると判定することが好ましい。
本発明にかかる駆動制御装置は、正常なインバータを必要な電動機の駆動に使用することができるため、操作性を高くすることができ、かつ、より長い時間電動機を使用した走行を行うことができるという効果を奏する。
図１は、駆動制御装置を有する車両の一実施形態の概略構成を示す説明図である。 図２は、図１に示すインバータユニットと電動機とを模式的に示す説明図である。 図３は、制御手段の概略構成を示すブロック図である。 図４は、駆動制御装置による制御の一例を示すフロー図である。 図５は、図２に示すインバータユニットの切換機構を切り換えた状態を模式的に示す説明図である。 図６は、インバータユニットの他の一例を模式的に示す説明図である。 図７は、インバータユニットの他の一例を模式的に示す説明図である。 図８−１は、図７に示すインバータユニットの切換部を切り替えた状態を模式的に示す説明図である。 図８−２は、図７に示す他のインバータユニットの切換部を切り換えた状態を模式的に示す説明図である。 図９は、インバータの各端子に流れる電流の振幅と時間との関係を示すグラフである。 図１０は、駆動制御装置による制御の他の一例を示すフロー図である。 図１１は、駆動制御装置による制御の他の一例を示すフロー図である。 図１２は、入力軸の回転数と速度との関係を示すグラフである。 図１３は、駆動制御装置を有する車両の他の実施形態の概略構成を示す説明図である。 図１４は、駆動制御装置による制御の一例を示すフロー図である。 図１５は、駆動制御装置を有する車両の他の実施形態の概略構成を示す説明図である。
以下に、本発明にかかる駆動制御装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
図１は、駆動制御装置を有する車両の一実施形態の概略構成を示す説明図である。また、図２は、図１に示すインバータユニットと電動機とを模式的に示す説明図であり、図３は、制御手段の概略構成を示すブロック図である。図１中の矢印Ｘ方向は車両１の進行方向を示す。車両１の進行方向は、車両１が前進する方向である。また、本実施形態において、左右の区別は、車両１が前進する方向を基準とする。すなわち、「左」とは、車両１の前進する方向に向かって左側をいい、「右」とは、車両１の前進する方向に向かって右側をいう。また、車両１が前進する方向を前とし、車両１が後進する方向、すなわち前進する方向とは反対の方向を後とする。
図１に示すように、本実施形態に係る駆動制御装置１３０は、例えば、乗用車やバス等の車両１に搭載される。また、車両１は、筐体により覆われ、駆動装置１０８と、ハイブリッド駆動装置１１０と、駆動制御装置１３０とを搭載している。また、車両１には、上記各部に加え、車両１として必要な各種構成要素も有する。
駆動装置１０８は、車両１の後輪駆動用であり、車両１の左側後輪２ＲＬ及び右側後輪２ＲＲを駆動する。また、ハイブリッド駆動装置１１０は、車両１の前輪駆動用であり、車両１の左側前輪２ＦＬ及び右側前輪２ＦＲを駆動する。このように、車両１は、左側後輪２ＲＬ、右側後輪２ＲＲ、左側前輪２ＦＬ及び右側前輪２ＦＲが駆動される、いわゆる四輪駆動の車両である。なお、駆動装置１０８を車両１の前輪駆動用とし、ハイブリッド駆動装置１１０を車両１の後輪駆動用として用いてもよい。また、駆動装置１０８のみを用いて車両１を走行させてもよい。
駆動装置１０８の左側後輪用動力伝達軸９Ｌには左側後輪制動装置１４ＲＬが取り付けられており、右側後輪用動力伝達軸９Ｒには右側後輪制動装置１４ＲＲが取り付けられている。また、ハイブリッド駆動装置１１０の左側前輪用動力伝達軸６Ｌには左側前輪制動装置１４ＦＬが取り付けられており、右側前輪用動力伝達軸６Ｒには右側前輪制動装置１４ＦＲが取り付けられている。左側後輪制動装置１４ＲＬ、右側後輪制動装置１４ＲＲ、左側前輪制動装置１４ＦＬ及び右側前輪制動装置１４ＦＲは、ＥＣＵ（Engine Control Unit）６０によって制御される制動用アクチュエータ１３によって、それぞれ独立に制動力を制御することができる。
駆動装置１０８の左側後輪２ＲＬの回転速度は、左側後輪用回転速度センサ４５ＲＬによって検出され、右側後輪２ＲＲの回転速度は、右側後輪用回転速度センサ４５ＲＲによって検出される。また、ハイブリッド駆動装置１１０の左側前輪２ＦＬの回転速度は、左側前輪用回転速度センサ４５ＦＬによって検出され、右側前輪２ＦＲの回転速度は、右側前輪用回転速度センサ４５ＦＲによって検出される。左側前輪用回転速度センサ４５ＦＬ右側前輪用回転速度センサ４５ＦＲ、左側後輪用回転速度センサ４５ＲＬ及び右側後輪用回転速度センサ４５ＲＲが検出した左側後輪２ＲＬや右側前輪２ＦＲ等の回転速度はＥＣＵ６０及び駆動制御装置１３０に取り込まれ、車両１の速度（車速）の算出や、車両１の駆動制御等に用いられる。また、ＥＣＵ６０及び駆動制御装置１３０には、アクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ４２、ブレーキペダルの入力を検出するブレーキセンサ４３、ハンドルから入力される操舵角を検出する操舵角センサ４４、ヨーレイトを検出するヨーセンサ４６、車両１に作用する加速度を検出する加速度センサ４７や、車載電源８の電力の残量を検出する電力残量センサ４８が接続されている。ＥＣＵ６０及び駆動制御装置１３０は、これらのセンサの検出値を用いて、車両１が備える駆動装置１０８や、ハイブリッド駆動装置１１０や、インバータユニット７を制御する。
駆動装置１０８は、第１の動力発生手段としての第１電動機１１と、第２の動力発生手段としての第２電動機１２とを備える。第１電動機１１が発生する動力は、第１動力伝達軸である左側後輪用動力伝達軸９Ｌを介して、第１の駆動輪である左側後輪２ＲＬに付与される。また、第２電動機１２が発生する動力は、及び第２動力伝達軸である右側後輪用動力伝達軸９Ｒを介して、第２の駆動輪である右側後輪２ＲＲへ付与される。このように、本実施形態に係る駆動装置１０８は、左側後輪２ＲＬと右側後輪２ＲＲとが駆動輪となる。また、駆動装置１０８は、第１電動機１１が左側後輪２ＲＬに動力を付与し、第２電動機１２が右側後輪２ＲＲに動力を付与することにより、左側後輪２ＲＬの駆動力と右側後輪２ＲＲの駆動力とを異ならせることができる。
第１電動機１１及び第２電動機１２は、ＥＣＵ６０、及び駆動制御装置１３０によって制御される。ＥＣＵ６０や駆動制御装置１３０は、第１電動機１１に取り付けられる第１レゾルバ４１ａ及び第２電動機１２に取り付けられる第２レゾルバ４１ｂからの情報に基づいて、第１電動機１１及び第２電動機１２の回転数や回転方向を制御する。また、ＥＣＵ６０や駆動制御装置１３０は、車両１の走行条件に基づいて、第１電動機１１及び第２電動機１２の出力を制御する。
第１電動機１１及び第２電動機１２は、駆動制御装置１３０を構成するインバータユニット７に接続されている。インバータユニット７には、例えばニッケル−水素電池や鉛蓄電池等の車載電源８が接続されており、インバータユニット７を介して車載電源８から第１電動機１１及び第２電動機１２へ電力が供給される。ここで、インバータユニット７は、ＥＣＵ６０や駆動制御装置１３０の制御手段５０によって制御される。これによって、車載電源８から第１電動機１１及び第２電動機１２へ供給される電力や周波数が制御される。なお、制御手段５０は、ＥＣＵ６０に内蔵されている。また、第１電動機１１と第２電動機１２とは独立して制御される。
例えば、本実施形態の車両１は、四輪駆動であり、必要に応じて、左側後輪２ＲＬを駆動する駆動力と、右側後輪２ＲＲを駆動する駆動力とを異なる駆動力とする駆動力配分制御を行う。この駆動力配分制御を実行するにあたっては、ＥＣＵ６０がヨーセンサ４６、加速度センサ４７、左側後輪用回転速度センサ４５ＲＬ、右側後輪用回転速度センサ４５ＲＲ等から取得した情報に基づき、ＥＣＵ６０が車両１の走行条件に応じて要求される、左側後輪２ＲＬと右側後輪２ＲＲとの駆動力差を決定する。そして、決定した駆動力差を発生できるように、インバータユニット７を介して第１電動機１１及び第２電動機１２の出力を制御する。
また、ＥＣＵ６０は、旋回時においては、旋回方向における内外輪の回転数差を、左側後輪２ＲＬの回転数又は右側後輪２ＲＲの回転数の少なくとも一方を制御することで吸収する。例えば、右旋回の場合、左側後輪２ＲＬが旋回方向に対する外輪となり、右側後輪２ＲＲが旋回方向に対する内輪となる。したがって、右旋回時には、左側後輪２ＲＬの回転数が右側後輪２ＲＲの回転数よりも大きくなるように、第２電動機１２又は第１電動機１１の少なくとも一方を駆動する。
一方、左旋回の場合、左側後輪２ＲＬが旋回方向に対する内輪となり、右側後輪２ＲＲが旋回方向に対する外輪となる。したがって、左旋回時には、左側後輪２ＲＬの回転数が右側後輪２ＲＲの回転数よりも小さくなるように、第１電動機１１及び／または第２電動機１２を駆動する。このように第１電動機１１及びまたは第２電動機１２を制御し、駆動力配分を行うことで、車両１の旋回性能を向上させることができる。
また、第１電動機１１や第２電動機１２が駆動装置１０８の動力発生手段として用いられる場合、車載電源８の電力がインバータユニット７を介して供給される。また、例えば車両１の減速時には、第１電動機１１が発電機として機能して回生発電を行い、電気エネルギーの形で回収した車両１の運動エネルギーを、車載電源８に蓄えることもできる。これは、ブレーキ信号やアクセルオフ等の信号に基づいて、ＥＣＵ６０や制御手段５０がインバータユニット７を制御することにより実現される。
次に、ハイブリッド駆動装置１１０は、電動機及び発電機として機能する第３電動機３と、内燃機関５と、変速機（トランスミッション）１０とを備える。そして、このハイブリッド駆動装置１１０は、内燃機関５の出力と第３電動機３の出力とを、例えば遊星歯車装置で構成される変速機１０で合成し、左側前輪用動力伝達軸６Ｌ及び右側前輪用動力伝達軸６Ｒを介して、左側前輪２ＦＬ及び右側前輪２ＦＲに伝達する。なお、左側前輪２ＦＬ及び右側前輪２ＦＲは、車両１の駆動輪であるとともに、操舵輪も兼ねている。
このハイブリッド駆動装置１１０は、いわゆるパラレルハイブリッドの駆動装置である。ハイブリッド駆動装置１１０は、ＥＣＵ６０によって制御される。また、第３電動機３は、インバータユニット７に接続されており、駆動制御装置１３０によっても制御される。第３電動機３の回転数及び回転方向は、第３レゾルバ４１ｃによって検出されてＥＣＵ６０及び制御手段５０へ取り込まれ、ハイブリッド駆動装置１１０、第３電動機３の制御に利用される。
第３電動機３は、主としてハイブリッド駆動装置１１０の駆動源、発電機及びスタータモータとして用いられる。このときには、車載電源８によって生み出された電力等がインバータユニット７を介して第３電動機３へ供給される。また、例えば車両１の減速時には、第３電動機３が発電機として機能して回生発電を行い、これによって回収したエネルギーを車載電源８に蓄える。これは、ブレーキ信号やアクセルオフ等の信号に基づいて、ＥＣＵ６０及び／または制御手段５０が、インバータユニット７を制御することにより実現される。また、第３発電機３は、内燃機関５によって駆動されることでも、電力を生み出すことができる。
次に、駆動制御装置１３０について説明する。駆動制御装置１３０は、インバータユニット７と制御手段５０とを有し、第１電動機１１、第２電動機１２、第３電動機３への車載電源８で生み出される電力の供給を制御する。インバータユニット７は、図２に示すように、第１インバータ７０と、第２インバータ７２と、第３インバータ７４と、切換部７６とを有する。
第１インバータ７０と第２インバータ７２と第３インバータ７４とは、それぞれ車載電源８と接続されており、切換部７６を介して接続された第１電動機１１、第２電動機１２、第３電動機３と接続されている。第１インバータ７０と第２インバータ７２と第３インバータ７４とは、車載電源８から供給される電流を交流に変換し、さらに、電圧・周波数を調整し、切換部７６を介して接続されている接続された第１電動機１１、第２電動機１２または第３電動機３に供給する。
切換部７６は、第１切換素子７６ａと、第２切換素子７６ｂと、第３切換素子７６ｃと、端子７８ａ、端子７８ｂ、端子７８ｃとを有する。第１切換素子７６ａは、一方の端部が第１インバータ７０に接続され、他方の端部が端子７８ａに接続するか、端子７８ｃに接続するかを切換可能な素子である。また、第２切換素子７６ｂは、一方の端部が第２インバータ７２と接続され、他方の端部が端子７８ｂに接続するか、端子７８ａに接続するかを切換可能な素子である。また、第３切換素子７６ｃは、一方の端部が第３インバータ７４と接続され、他方の端部が端子７８ｃに接続するか、端子７８ｂに接続するかを切換可能な素子である。また、端子７８ａは、第１電動機１１と接続され、端子７８ｂは、第２電動機１２と接続され、端子７８ｃは、第３電動機３と接続されている。
切換部７６は、以上のような構成であり、第１切換素子７６ａの他方の端部が接続する端子を切り替えることで、第１インバータ７０と第１電動機１１とが接続している状態と、第１インバータ７０と第３電動機３とが接続している状態とを切り換える。また同様に、切換部７６は、第２切換素子７６ｂの他方の端部が接続する端子を切り替えることで、第２インバータ７２と第２電動機１２とが接続している状態と、第２インバータ７２と第１電動機１１とが接続している状態とを切り換える。また、切換部７６は、第３切換素子７６ｃの他方の端部が接続する端子を切り替えることで、第３インバータ７４と第３電動機３とが接続している状態と、第３インバータ７４と第２電動機１２とが接続している状態とを切り換える。具体的には、切換部７６は、インバータと接続する電動機を切り換えることで、図２中に実線で示している接続状態から、点線で示している接続状態に切り換える。
次に制御手段５０について説明する。図３は、制御手段の概略構成を示すブロック図である。図３に示すように、制御手段５０は、ＥＣＵ６０に組み込まれて構成されている。ＥＣＵ６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）６０ｐと、記憶部６０ｍと、入力ポート６５及び出力ポート６６と、入力インターフェース６７及び出力インターフェース６８とから構成される。
なお、ＥＣＵ６０とは別個に、この実施形態に係る制御手段５０を用意し、これをＥＣＵ６０に接続してもよい。そして、この実施形態に係る駆動制御を実現するにあたっては、ＥＣＵ６０が備えるインバータユニット７に対する制御機能を、前記制御手段５０が利用できるように構成してもよい。
制御手段５０は、故障検出部５２と、選択部５４と、切換制御部５６を有し、インバータユニット７の切換部７６の切換動作を制御する。この実施形態において、制御手段５０は、ＥＣＵ６０を構成するＣＰＵ６０ｐの一部として構成される。
故障検出部５２は、第１インバータ７０、第２インバータ７２、第３インバータ７４が正常に作動しているか、故障しているかを検出する。ここで、インバータが故障しているかを検出する方法としては、種々の方法を用いることができる。例えば、各インバータをそれぞれの電動機に接続して電動機を駆動させ、制御信号に従って動作しているか、具体的には、電動機が制御信号に従った回転数で回転しているか等を検出し、判定すればよい。
選択部５４は、第１インバータ７０、第２インバータ７２及び第３インバータ７４のそれぞれが、第１電動機１１、第２電動機１２及び第３電動機３のいずれと接続するかを決定する。ここで、選択部５４は、第１インバータ７０、第２インバータ７２及び第３インバータ７４のうち故障しているインバータがあるか否か、また、車両の走行状態に応じて、各インバータと接続させる電動機を選択する。
切換制御部５６は、選択部５４により選択されたインバータと電動機とを接続させるように切換部７６の制御信号を生成する。
制御手段５０の故障検出部５２と、選択部５４と、切換制御部５６とは、バス６４1、バス６４2を介して、入力ポート６５及び出力ポート６６と接続される。これにより、制御手段５０を構成する故障検出部５２と、選択部５４と、切換制御部５６とは、相互に制御データをやり取りしたり、一方に命令を出したりできるように構成される。また、ＣＰＵ６０ｐが備える制御手段５０と、記憶部６０ｍとは、バス６４3を介して接続される。これによって、制御手段５０は、ＥＣＵ６０が有する駆動制御装置１３０の運転制御データを取得し、これを利用することができる。また、制御手段５０は、この実施形態に係る駆動制御を、ＥＣＵ６０が予め備えている運転制御ルーチンに割り込ませたりすることができる。
入力ポート６５には、入力インターフェース６７が接続されている。入力インターフェース６７には、インバータユニット７の駆動制御に必要な情報を取得するセンサ類が接続されている。本実施形態においては、インバータユニット７の駆動制御に必要な情報を取得するセンサ類として、アクセル開度センサ４２、ブレーキセンサ４３、操舵角センサ４４、左側前輪用回転速度センサ４５ＦＬ、右側前輪用回転速度センサ４５ＦＲ、左側後輪用回転速度センサ４５ＲＬ、右側後輪用回転速度センサ４５ＲＲ、ヨーセンサ４６、加速度センサ４７、電力残量センサ４８、が接続されている。これらのセンサ類から出力される信号は、入力インターフェース６７内のＡ／Ｄコンバータ６７ａやディジタル入力バッファ６７ｄにより、ＣＰＵ６０ｐが利用できる信号に変換されて入力ポート６５へ送られる。これにより、ＣＰＵ６０ｐは、車両１の運転制御や、インバータユニット７の駆動制御に必要な情報を取得することができる。
出力ポート６６には、出力インターフェース６８が接続されている。出力インターフェース６８には、本実施形態に係る駆動制御に必要な制御対象が接続されている。この実施形態では、制御対象として、第１電動機１１及び第２電動機１２を制御するためのインバータユニット７が、出力インターフェース６８に接続されている。
出力インターフェース６８は、制御回路６８1、６８2等を備えており、ＣＰＵ６０ｐで演算された制御信号に基づき、前記制御対象を動作させる。このような構成により、前記センサ類からの出力信号に基づき、ＥＣＵ６０のＣＰＵ６０ｐは、インバータユニット７の切換部７６の切換素子７６ａ、７６ｂ、７６ｃを制御することができる。
記憶部６０ｍには、この実施形態に係る駆動制御の処理手順を含むコンピュータプログラムや制御マップ、あるいはこの実施形態に係る駆動制御に用いるデータ等が格納されている。ここで、記憶部６０ｍは、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。
上記コンピュータプログラムは、ＣＰＵ６０ｐへ既に記録されているコンピュータプログラムと組み合わせによって、この実施形態に係る駆動制御の処理手順を実現できるものであってもよい。また、この制御手段５０は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、故障検出部５２、選択部５４、切換制御部５６の機能を実現するものであってもよい。
次に、本実施形態に係る駆動制御装置１３０の駆動制御の一例を説明する。図４は、駆動制御装置による制御の一例を示すフロー図である。また、図５は、図２に示すインバータユニットの切換機構を切り換えた状態を模式的に示す説明図である。まず、ステップＳ１０として、故障検出部５２により第１インバータ７０、第２インバータ７２、第３インバータ７４のうち故障しているインバータがあるかを判定する。故障検出部５２により、３つのインバータのうちいずれかのインバータが故障していることを検出したら、ステップＳ１２に進み、３つのインバータのいずれもインバータが故障していないことを検出したら、処理を終了する。
次に、制御手段５０の選択部５４は、ステップＳ１２として、車両１が旋回中であるかを判定する。ここで、車両１が旋回しているか否かは、操舵角センサ４４で検出されるハンドルの操舵角や、ヨーセンサ４６により検出されるヨーレイト、加速度センサ４７で検出される加速度（特に左右方向の加速度）等に基づいて判定すればよい。なお、これらの検出に用いられるセンサが旋回センサとなる。選択部５４は、ステップＳ１２で車両１が旋回中であると判定したらステップＳ１４に進み、車両１が旋回中ではないと判定したらステップＳ１６に進む。
選択部５４は、ステップＳ１４として、左右独立駆動システムを優先して駆動できるように電動機の優先度を設定する。つまり、左右独立駆動システム優先モードを選択する。本実施形態では、左右独立駆動システムに使用する第１電動機１１と第２電動機１２とを優先度の高い電動機として設定し、第１電動機１１と第２電動機１２とを正常に駆動できるように、優先的に正常なインバータと接続させる。
より具体的には、ステップＳ１０で、図５に示すように、第１インバータ７０が故障していることを検出し、ステップＳ１２で車両１が旋回中であると判定したら、ステップＳ１４で、第２インバータ７２と第１電動機１１とを接続させ、第３インバータ７４と第２電動機１２とを接続させることを選択する。選択部５４でこの選択がされたら切換制御部５６は、切換部７６の切換素子７６ｂの他方の端部を端子７８ａと接続させ、切換素子７６ｃの他方の端部を端子７８ｂと接続させる。これにより、第１電動機１１は、正常に作動している第２インバータ７２により駆動することができ、第２電動機１２は、正常に作動している第３インバータ７４により駆動させることができ、左右独立駆動システムにより、左側後輪２ＲＬと右側後輪２ＲＲとにそれぞれ異なる駆動力を与えることができ、車両１のヨーレイトを好適に制御することができ好適に旋回を行うことができる。なお、この場合、第３電動機３は、優先度の低い電動機となり電力が供給されず駆動されない。駆動制御装置１３０は、ステップＳ１４の処理が終了したら処理を終了する。
次に、選択部５４は、ステップＳ１２で車両１が旋回中ではないと判定したら、ステップＳ１６として、四輪駆動要求があるかを判定する。ここで、四輪駆動要求があるかは、操作者の操作により四輪駆動モードとなっているかを検出したり、各種センサの検出値に基づいて、より駆動力が必要な状態であるかを検出したりすることで判定する。選択部５４は、ステップＳ１６で、四輪駆動要求があると判定したらステップＳ１８に進み、四輪駆動要求がないと判定したらステップＳ２０に進む。
選択部５４は、ステップＳ１６で、四輪駆動要求があると判定したら、ステップＳ１８として、副駆動軸を優先して駆動できるように電動機の優先度を設定する。つまり、副駆動軸優先モードを選択する。本実施形態では、副駆動軸側の車輪を駆動させる第１電動機１１と第２電動機１２とを優先度の高い電動機として設定し、第１電動機１１と第２電動機１２とを正常に駆動できるように、優先的に正常なインバータと接続させる。本実施形態では、優先度の高い電動機がステップＳ１４の電動機と同様となるので、ステップＳ１４と同様の制御を行う。駆動制御装置１３０は、ステップＳ１８の処理が終了したら処理を終了する。
次に、選択部５４は、ステップＳ１６で四輪駆動要求はないと判定したら、ステップＳ２０として、回生駆動が必要であるかを判定する。ここで、回生駆動が必要であるかは、例えば、アクセル開度センサ４２や、ブレーキセンサ４３、加速度センサ４７等の検出値に基づいて車両１の状態を判定することで回生駆動が必要であるか判定することができる。選択部５４は、ステップＳ２０で、回生駆動が必要であると判定したらステップＳ２２に進み、回生駆動が必要ではないと判定したらステップＳ２４に進む。
選択部５４は、ステップＳ２０で、回生駆動の必要があると判定したら、ステップＳ２２として、フロント軸（前輪側の軸）に接続される電動機を優先して駆動できるように電動機の優先度を設定する。つまり、フロント軸側電動機優先モードを選択する。本実施形態では、フロント軸側に接続される電動機である第３電動機３を優先度の高い電動機として設定し、第３電動機３を正常に駆動できるように、優先的に正常なインバータと接続させる。駆動制御装置１３０は、ステップＳ２２の処理が終了したら処理を終了する。
次に、選択部５４は、ステップＳ２０で回生駆動の必要はないと判定したら、ステップＳ２４として、充電要求があるかを判定する。ここで、充電要求があるかは、例えば、電力残量センサ４８の検出値に基づいて車載電源８の残量を算出し、算出した残量が、充電が必要な残量まで減っているか否かで判定することができる。具体的には、算出した残量が、充電が必要な残量まで減っている場合は、充電要求ありと判定する。選択部５４は、ステップＳ２４で、充電要求があると判定したらステップＳ３０に進み、充電要求がないと判定したらステップＳ２８に進む。
また、選択部５４は、ステップＳ２４で充電要求がないと判定したら、ステップＳ２８として、内燃機関５の停止要求があるかを判定する。各種センサ等の検出値に基づいて車両１の状態を判定することで内燃機関５の停止要求があるか判定することができる。例えば、一定速度での走行が続いており、電動機で発生させる駆動力のみで走行可能であると判定した場合は、内燃機関５の停止要求があると判定する。選択部５４は、ステップＳ２８で内燃機関５の停止要求があると判定したらステップＳ３０に進み、停止要求がないと判定したら、ステップＳ３２に進む。
次に、選択部５４は、ステップＳ３０として、ハイブリッド駆動装置１１０を構成する電動機を優先して駆動できるように電動機の優先度を設定する。本実施形態では、ハイブリッド駆動装置１１０を構成する電動機である第３電動機３を優先度の高い電動機として設定し、第３電動機３を正常に駆動できるように、優先的に正常なインバータと接続させる。駆動制御装置１３０は、ステップＳ３０の処理が終了したら処理を終了する。
また、選択部５４は、ステップＳ３２としては、故障インバータの切り離しを行う。具体的には、切換部７６による切換動作は行わず、そのままの接続状態で、車両を走行させる。選択部５４は、ステップＳ３２で故障インバータを切り離したら処理を終了する。
駆動制御装置１３０は、車両１の走行状態に応じて、必要な電動機を算出し優先度を設定することで、走行に必要な電動機を正常に駆動させることができる。これにより、一部のインバータが故障した場合も、走行性能を極力低減させることなく走行することができる。また、駆動制御装置１３０は、一部のインバータが故障している場合も、走行状態によっては優先的に車載電源８の充電を行うこともできるため、より長時間、走行性能を極力低減させることなく走行することができる。また、図４に示すように、優先度の選択にも優先順位を付けることで、走行性能の低下をより低減することができ、操作性や、ドライバビリティも高く維持することができる。
なお、制御手段５０は、処理が終了した後も、上記処理を一定時間毎、または走行時に断続的に行ことが好ましい。上記処理を繰り返すことで、車両１の走行状態が変化した場合も、その走行状態に応じて、必要な電動機を算出し優先度を設定、走行に必要な電動機を正常に駆動させることができる。これにより、一部のインバータが故障した場合も、走行性能を極力低減させることなく走行することができる。
また、上記実施形態では、図２に示すように各インバータに接続された切換素子がそれぞれ２つの電動機と接続可能な構成としたが、本発明はこれに限定されない。図６は、駆動制御装置のインバータユニットの他の一例の概略構成を示す説明図である。ここで、図６に示す駆動制御装置１５０のインバータユニット１５２は、切換部１５４の構成を除いて他の構成は、図２に示すインバータユニット７と同様であるので、同様の構成要素には同一の符号を付しその詳細な説明は簡略化し、以下、インバータユニット１５２に特有の点を説明する。インバータユニット１５２は、第１インバータ７０と、第２インバータ７２と、第３インバータ７４と、切換部１５４とを有する。第１インバータ７０と第２インバータ７２と第３インバータ７４は、上述した図２に示す各インバータと同様の構成である。
切換部１５４は、第１切換素子１５４ａと、第２切換素子１５４ｂと、第３切換素子１５４ｃと、端子７８ａ、端子７８ｂ、端子７８ｃとを有する。ここで、端子７８ａは、第１電動機１１と接続され、端子７８ｂは、第２電動機１２と接続され、端子７８ｃは、第３電動機３と接続されている。第１切換素子１５４ａは、一方の端部が第１インバータ７０に接続され、他方の端部が端子７８ａに接続するか、端子７８ｂに接続するか、端子７８ｃに接続するかを切換可能な素子である。また、第２切換素子１５４ｂは、一方の端部が第２インバータ７２と接続され、他方の端部が端子７８ａに接続するか、端子７８ｂに接続するか、端子７８ｃに接続するかを切換可能な素子である。また、第３切換素子１５４ｃは、一方の端部が第３インバータ７４と接続され、他方の端部が端子７８ａに接続するか、端子７８ｂに接続するか、端子７８ｃに接続するかを切換可能な素子である。つまり、切換部１５４の各切換素子は、他方の端部が３つの端子７８ａ、７８ｂ、７８ｃのいずれとも接続できる構成であり、一方の端部に接続されているインバータを、第１電動機１１、第２電動機１２、第３電動機３のいずれとも接続させることができる。このように、切換部１５４により各インバータがそれぞれ全ての電動機と接続できるようにすることで、より簡単な切換動作で正常に動作しているインバータと電動機とを接続させることができる。
また、上記実施形態では、１つのインバータと１つのモータとを切換部により切り換える単位としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、モータに３相の交流電流を供給する場合は、その１相を接続の単位として、各相で接続を切り換えるようにしてもよい。図７は、駆動制御装置のインバータユニットの他の一例を模式的に示す説明図である。ここで、図７に示す駆動制御装置１６０のインバータユニット１６２も、切換部１６４の構成を除いて他の構成は、図２に示すインバータユニット７と同様であるので、同様の構成要素には同一の符号を付しその詳細な説明は簡略化し、以下、インバータユニット１６２に特有の点を説明する。なお、図７に示す例は、インバータと電動機とにそれぞれ３つの配線が示されているのに対して、図２に示す例は、インバータと電動機とにそれぞれ１つの配線が示されているのみである点で異なる。この点に関しては、図７に示す例では、１つのインバータから電動機に供給する電力を相ごとに示しているのに対し、図２に示す例では、３つの配線をまとめて１つの配線と示している。したがって、インバータ自体と電動機自体は、図２に示す例も図７に示す例も同様のものである。
インバータユニット１６２は、第１インバータ７０と、第２インバータ７２と、第３インバータ７４と、切換部１６４とを有する。第１インバータ７０と第２インバータ７２と第３インバータ７４は、上述した図２に示す各インバータと同様の構成である。なお、第１インバータ７０、第２インバータ７２、第３インバータ７４の各インバータは、電動機を駆動させるための３相の電流を出力するための３つの端子を有する。
切換部１６４は、第１切換素子１６４ａと、第２切換素子１６４ｂと、第３切換素子１６４ｃ、第４切換素子１６４ｄと、第５切換素子１６４ｅと、第６切換素子１６４ｆと、第７切換素子１６４ｇと、第８切換素子１６４ｈと、第９切換素子１６４ｉと、第１端子ユニット１６６と、第２端子ユニット１６８と、第３端子ユニット１７０とを有する。
まず、第１端子ユニット１６６と、第２端子ユニット１６８と、第３端子ユニット１７０について説明する。第１端子ユニット１６６は、第１電動機１１にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の電流をそれぞれ入力する３つの入力部とそれぞれ接続されているＵ相端子１６６ａ、Ｖ相端子１６６ｂ、Ｗ相端子１６６ｃとで構成されている。また、第２端子ユニット１６８は、第２電動機１２にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の電流をそれぞれ入力する３つの入力部とそれぞれ接続されているＵ相端子１６８ａ、Ｖ相端子１６８ｂ、Ｗ相端子１６８ｃとで構成されている。第３端子ユニット１７０は、第３電動機３にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の電流をそれぞれ入力する３つの入力部とそれぞれ接続されているＵ相端子１７０ａ、Ｖ相端子１７０ｂ、Ｗ相端子１７０ｃとで構成されている。なお、以下では、各電動機の各相と接続されている端子を、電動機の端子という。例えば、第１電動機１１のＵ相と接続されているＵ相端子１６６ａは、第１電動機１１のＵ相端子１６６ａという。
第１切換素子１６４ａは、一方の端部が第１インバータ７０の１つの端子に接続され、他方の端部が第１電動機１１のＵ相端子１６６ａに接続するか、Ｖ相端子１６６ｂに接続するかを切換可能な素子である。第２切換素子１６４ｂは、一方の端部が第１インバータ７０の１つの端子に接続され、他方の端部が第１電動機１１のＶ相端子１６６ｂに接続するか、Ｗ相端子１６６ｃに接続するかを切換可能な素子である。第３切換素子１６４ｃは、一方の端部が第１インバータ７０の１つの端子に接続され、他方の端部が第１電動機１１のＷ相端子１６６ｃに接続するか、第２電動機１２のＵ相端子１６８ａに接続するかを切換可能な素子である。なお、第１切換素子１６４ａ、第２切換素子１６４ｂ、第３切換素子１６４ｃの一方の端部は、第１インバータ７０の別々の端子と接続されている。
第４切換素子１６４ｄは、一方の端部が第２インバータ７２の１つの端子に接続され、他方の端部が第２電動機１２のＵ相端子１６８ａに接続するか、Ｖ相端子１６８ｂに接続するかを切換可能な素子である。第５切換素子１６４ｅは、一方の端部が第２インバータ７２の１つの端子に接続され、他方の端部が第２電動機１２のＶ相端子１６８ｂに接続するか、Ｗ相端子１６８ｃに接続するかを切換可能な素子である。第６切換素子１６４ｆは、一方の端部が第２インバータ７２の１つの端子に接続され、他方の端部が第２電動機１２のＷ相端子１６８ｃに接続するか、第３電動機３のＵ相端子１７０ａに接続するかを切換可能な素子である。なお、第４切換素子１６４ｄ、第５切換素子１６４ｅ、第６切換素子１６４ｆの一方の端部は、第２インバータ７２の別々の端子と接続されている。
第７切換素子１６４ｇは、一方の端部が第３インバータ７４の１つの端子に接続され、他方の端部が第３電動機３のＵ相端子１７０ａに接続するか、Ｖ相端子１７０ｂに接続するかを切換可能な素子である。第８切換素子１６４ｈは、一方の端部が第３インバータ７４の１つの端子に接続され、他方の端部が第３電動機３のＶ相端子１７０ｂに接続するか、Ｗ相端子１７０ｃに接続するかを切換可能な素子である。第９切換素子１６４ｉは、一方の端部が第３インバータ７４の１つの端子に接続され、他方の端部が第３電動機３のＷ相端子１７０ｃに接続するか、第１電動機１１のＵ相端子１６６ａに接続するかを切換可能な素子である。なお、第７切換素子１６４ｇ、第８切換素子１６４ｈ、第９切換素子１６４ｉの一方の端部は、第３インバータ７４の別々の端子と接続されている。
切換部１６６は、以上のような構成であり、各端子ユニットの切換素子を切り換えることでインバータと電動機との接続を電動機の相ごと、つまり、電動機のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれに接続されるインバータの端子を別々に切り換える。以下、図８−１及び図８−２を用いて切換動作について詳細に説明する。ここで、図８−１及び図８−２は、それぞれ図７に示すインバータユニットの切換部を切り替えた状態を模式的に示す説明図である。
例えば、切換部１６４がインバータと電動機を図８−１に示すように接続させている場合、具体的には、第１切換素子１６４ａ、第２切換素子１６４ｂ、第３切換素子１６４ｃが第１インバータ７０と第１電動機１１とを接続させ、第４切換素子１６４ｄ、第５切換素子１６４ｅ、第６切換素子１６４ｆが、第２インバータ７２と第２電動機１２とを接続させ、第７切換素子１６４ｇ、第８切換素子１６４ｈ、第９切換素子１６４ｉが第２インバータ７２と第３電動機３とを接続させている場合、第１インバータ７０のうち第１切換素子１６４ａが接続している部分が故障しているとする。この場合は、第１インバータ７０から第１切換素子１６４ａ及びＵ相端子１６８ａを介して、第１電動機１１に電力が供給されなくなるため、第１電動機１１は、正常に駆動されなくなる。
この時、駆動制御装置１５０の制御手段５０により左右独立駆動モードが選択されたら、つまり、第１電動機１１及び第２電動機１２の優先度が高くなったら、図８−２に示すように、第９切換素子１６４ｉを、第３インバータ７４と第３電動機３のＷ相端子１７０ｃとを接続させている状態から、第３インバータ７４と第１電動機１１のＵ相端子１６４ａとを接続させている状態に切り換える。これにより、第１電動機１１のＵ相には、第３インバータ７４から電力が供給され、第１電動機１１を正常に駆動させることができる。なお、このとき、第３電動機３は、正常に駆動できなくなる。
このように駆動制御装置１５０のように、各電動機の相ごとに接続を切り換えるようにすることで、インバータの故障発生時に接続を切り換える端子を少なくすることができる。また、インバータと電動機とを対応させて切り換える場合よりも配線を簡単にすることができる。つまり、インバータと電動機とを対応させる場合は、１つのインバータと２つの電動機との間で、それぞれ３つの相を接続する配線と切換装置が必要となるが、図７に示す例では、１つの端子が隣接する２つの相との接続を切り換えればよいため、配線が簡単になる。また、このような場合でも、切換素子を順次切り換えることで、いずれのインバータが故障した場合も他のインバータで電動機を正常に作動させることができる。
ここで、このようにインバータ及び電動機の端子単位で切り換える場合は、接続を切り換える切換素子が接続されているインバータと電動機との接続を一度遮断し、接続を切り換えるインバータを、切換後に接続される電動機のインバータ制御と同期させてから切換素子を切り換えるようにすること好ましい。つまり、切り替え前に、動作を停止させる電動機の動作を停止させ、インバータを、新たに電力を供給する電動機の動作に同期させた後に、切換を行うことが好ましい。このようにインバータの同期制御をしてから切換を行うことで、優先される電動機とシームレスな接続を行うことができ、優先される電動機をより好適に動作させることができる。
また、駆動制御装置は、切り換える切換素子が接続しているインバータの端子から出力される電流の電流値が０、または実質的に０となるタイミングで、切り換えることが好ましい。図９は、インバータの各端子に流れる電流の振幅と時間との関係を示すグラフである。インバータでは、図９に示すように３つの端子からそれぞれ位相が１２０度異なる電流が生成され、出力されている。ここで、インバータの３種類の端子のうち、図９中点線で示す電流を出力する端子と接続されている切換素子の接続を切り換える場合は、図９中矢印で示したタイミングで切換素子と、電動機の各相の端子との接続を切り換えることが好ましい。このように電流値が０となるタイミングで接続を切り換えることで、切換素子及び電動機への負荷を少なくすることができ、切換素子の切換により故障が発生することを抑制できる。
また、駆動制御装置は、インバータの各素子に加わる逆起電力を検出する逆起電力検出センサを設け、閾値以上の逆起電力が発生したら、切換部の切換素子を電動機側の端子と接触していない状態に切り替えるようにすることが好ましい。このように、切換素子が電動機側の端子と接触していない状態とすることで、逆起電力で発生する電圧を降下させ、インバータに故障が発生することを抑制することができる。
また、インバータの故障を判定する場合は、切換部が故障しているかも判定するようにすることが好ましい。ここで、切換部が故障しているかは、切換素子を切り換え、その切り替えた後に測定されるヨーレイトと、切り換えた状態から算出されるヨーレイトの目標値とを比較し、両者の値の差分に基づいて、切換部の切換素子が故障しているかを判定する。このように、実際に切り換えて算出される結果に基づいて、判定することで、別途回路や、インバータを監視するセンサを設けることなく、故障原因を特定することができる。
また、駆動制御装置は、故障インバータがあることを検出したら車載電源８の充電を判定する電力残量の閾値、例えば、充電開始の電力残量、充電終了の電力残量を切り換えることが好ましい。具体的には、通常時は、充電開始の閾値を電力残量が満充電の３０％としているのに対して、故障インバータがある場合は、充電開始の閾値を電力残量が満充電の５０％とすることが好ましい。また、充電開始電力は、通常時よりも故障インバータがある場合の方が高い残量とし、充電終了の閾値は、通常時よりも故障インバータがある場合の方が高い残量とし、また、適正な電力残量と判定する電力残量も通常時よりも故障インバータがある場合の方が高い残量とする。このように、故障インバータが発生した場合は、車載電源８の充電を判定する電力残量の閾値を切り換え、より車載電源８の電池残量が多い状態を維持するようにすることが好ましい。予め車載電源の残量を多く、充電率が高い状態を維持することで、故障インバータがあり、電動機の発電機としての機能が低下した場合でも、長時間の走行が可能となる。また、通常期と故障インバータの発生時とで切り換えることで、車載電源が過充電になることも抑制でき、車載電源の寿命が短縮することも抑制できる。
以下、故障インバータがあることを検出したら車載電源８の充電を判定する電力残量の閾値を切り換える制御の一例を説明する。ここで、図１０は、駆動制御装置による制御の他の一例を示すフロー図である。まず、駆動制御装置は、ステップＳ４０として、故障インバータがないかを判定する。駆動制御装置は、ステップＳ４０で、故障インバータがない（Ｙｅｓ）と判定した場合は、ステップＳ４２に進み、充電閾値を通常値、つまり、通常時の閾値に設定して、処理を終了する。他方、駆動制御装置は、故障インバータがある（Ｎｏ）と判定したら、ステップＳ４４に進み、充電閾値を高充電率側に切り換えて、つまり、故障インバータ発生時の閾値に切り換えて、処理を終了する。このように、故障インバータの有無で、充電の閾値を切り換えることで、上記効果を得ることができる。
また、駆動制御装置は、故障インバータあることを検出した場合に、変速中であったり、変速の可能性が大きかったりするときは、ハイブリッド駆動装置１１０に使用している電動機を優先度の高い電動機とすることが好ましい。以下、具体的な制御例とともに説明する。図１１は、駆動制御装置による制御の他の一例を示すフロー図である。まず、駆動制御装置は、ステップＳ５０として、故障インバータがあるかを判定する。駆動制御装置は、ステップＳ５０で、故障インバータがある（Ｙｅｓ）と判定したら、ステップＳ５２に進み、故障インバータがない（Ｎｏ）と判定した場合は、ステップＳ５６に進む。
次に、駆動制御装置は、ステップＳ５０で、故障インバータがある（Ｙｅｓ）と判定したら、ステップＳ５２として、変速中、または、変速の可能性が高いかを判定する。ここで、変速中、または、変速の可能性が高いかは、加速度や、アクセルペダルの入力、変速比、内燃機関の回転数等に基づいて判定する。駆動制御装置は、ステップＳ５２で、変速中、または、変速の可能性が高いと判定したらステップＳ５４に進み、変速中ではなく、変速の可能性が低いと判定したらステップＳ５６に進む。
次に、駆動制御装置は、ステップＳ５２で、変速中、または、変速の可能性が高いと判定したら、ステップＳ５４として、ハイブリッドシステムを優先する。つまり、ハイブリッド駆動装置１１０に使用している電動機を優先度の高い電動機とする。図１に示す車両１では、第３電動機３を優先度の高い電動機として設定する。駆動制御装置は、ステップＳ５４の処理が終了したら、処理を終了する。
また、駆動制御装置は、ステップＳ５０で故障インバータがない（Ｎｏ）と判定したら、または、ステップＳ５２で変速中ではなく、変速の可能性が低いと判定したら、ステップＳ５６として、通常制御とし、処理を終了する。ここで、通常制御とは、現状の優先度を維持したままの制御である。
このように、変速中や、変速の可能性が大きい場合は、ハイブリッド駆動装置１１０に使用している電動機を正常に駆動させ、電動機により補助をしつつ変速を行うことで、無段変速を実施することができ、変速段を切り替える際に発生する衝撃を低減することができる。
なお、図１１では、変速中または変速の可能性が大きいかのみの判定を示したが、この判定を上述した図４に示す制御に組み合わせるようにしてもよい。この場合は、ステップＳ２０とステップＳ２４との間に組み込むようにすることが好ましい。
また、駆動制御装置は、ハイブリッド駆動装置１１０に使用している電動機の優先度が高くない状態で、変速する場合、例えば、旋回時や四輪駆動の要求がある場合等は、固定段変速とすることが好ましい。
また、駆動制御装置は、故障インバータがあると判定した場合は、通常時よりも内燃機関の回転数が低い時に変速を行うように、変速のタイミングを切り換えることが好ましい。ここで、図１２は、入力軸の回転数と速度との関係を示すグラフである。ここで、図１２は、横軸がＳＰＤであり、縦軸がインプット回転数、つまり、内燃機関の回転数である。図１２に示すように、故障インバータがある場合は、通常時よりも、内燃機関の回転数が低いとき、つまり低速で走行している場合に変速を行うことが好ましい。言い換えれば、故障インバータがある場合は、通常時よりも変速を行う基準回転数を低く設定することが好ましい。
このように、内燃機関の回転数が低いとき変速を行うことで、変速の時に発生するか回転数差を小さくすることができ、電動機により変速の補助ができず固定段変速を行う場合も、クラッチ等の摩擦材の負担を軽減することができる。また、変速時の挙動変化も小さくすることができ、ドライバビリティの低下を抑制することができる。
また、駆動制御装置は、故障インバータがあると判定した場合は、坂道に居ると検出した場合を除いて、通常よりも１段高速側の変速段、例えば２速で発進させることが好ましい。このように、通常よりも１段高速側で発進させることで、変速回数を低減することができ、固定段変速を行う回数も低減することができる。これにより、変速機にかかる負担を小さくすることができる。また、このような発進時は、主駆動軸、副駆動軸のいずれかで通常時よりも大きな駆動力で発進の補助を行うことで、高速側の変速段を使用してもスムーズに発進させることができる。
また、ハイブリッド駆動装置１１０が変速時に電動機を利用し、かつ、変速部にロック機構を有する変速機構である場合は、故障インバータ発生時は、ロック機構を利用して、原動機を発生させる反力を発生させるようにすることが好ましい。このように、ロック機構で反力を発生させることで、電動機を用いることなく変速でき、変速に用いる電動機に電力を供給しているインバータを他の電動機への電力の供給に使用することができる。
また、図１に示す実施形態では、ハイブリッドシステムをパラレルハイブリットの駆動装置としたが、これに限定されず、いわゆるシリーズ・パラレルハイブリッドの駆動装置としてもよい。図１３は、駆動制御装置を有する車両の他の実施形態の概略構成を示す説明図である。なお、図１３に示す車両２００は、基本的に、ハイブリッド駆動装置２０２の構成を除いて、他の構成は図１に示す車両１と同様である。以下では、車両１と同様の構成の部分の説明は簡略化または省略し、車両２００に特有の点を重点的に説明する。車両２００は、筐体により覆われ、駆動装置１０８と、ハイブリッド駆動装置２０２と、駆動制御装置１３０とを搭載している。
ハイブリッド駆動装置２０２は、電動機及び発電機として機能する第３電動機２０３及び第４電動機２０４と、内燃機関５と、変速機１０とを備える。そして、このハイブリッド駆動装置２０２は、内燃機関５の出力と第３電動機２０３の出力とを、例えば遊星歯車装置で構成される変速機１０で合成し、左側前輪用動力伝達軸６Ｌ及び右側前輪用動力伝達軸６Ｒを介して、左側前輪２ＦＬ及び右側前輪２ＦＲに伝達する。なお、左側前輪２ＦＬ及び右側前輪２ＦＲは、車両１の駆動輪であるとともに、操舵輪も兼ねている。また、第３電動機２０３の回転数及び回転方向は、第３レゾルバ４１ｃによって検出され、第４電動機２０４の回転数及び回転方向は、第４レゾルバ４１ｄによって検出されてＥＣＵ６０及び制御手段５０へ取り込まれ、ハイブリッド駆動装置２０２、第３電動機２０３、第４電動機２０４の制御に利用される。
このハイブリッド駆動装置２０２は、いわゆるシリーズ・パラレルハイブリッドの駆動装置である。ハイブリッド駆動装置２０２は、ＥＣＵ６０によって制御される。第３電動機２０３は、インバータユニット７に接続されている。
第３電動機２０３は、主としてハイブリッド駆動装置２０２の駆動源として用いられる。このときには、車載電源８や、第４電動機２０４によって生み出された電力等がインバータユニット７を介して第３電動機２０３へ供給される。また、例えば車両２００の減速時には、第３電動機２０３が発電機として機能して回生発電を行い、これによって回収したエネルギーを車載電源８に蓄える。これは、ブレーキ信号やアクセルオフ等の信号に基づいて、ＥＣＵ６０がインバータユニット７を制御することにより実現される。
第４電動機２０４は、主として発電機として機能するが、内燃機関５の始動時には、スタータモータとして機能する。第４電動機２０４が発電機として機能するときには、第４電動機２０４が内燃機関５によって駆動される。また、車両１の走行中においては、第４電動機２０４が内燃機関５の駆動反力を受けることにより、左側前輪２ＦＬ及び右側前輪２ＦＲに駆動力を発生させる。第４電動機２０４で生み出される電力は第３電動機２０３の駆動に用いられる他、車載電源８の充電にも用いられる。
また、駆動制御装置１３０のインバータユニット７は、４つのインバータを有し、各電動機に電力を供給させる。また、車両２００では、インバータが４つに増加したが、車両の状態に応じて電動機の優先度を設定し、その優先度が高い電動機に優先的に正常なインバータからの電力を供給するのは、上述の実施例と同様である。本実施形態では、第３電動機２０３は、フロント軸側の電動機、ハイブリッド駆動装置２０２の電動機となり、第４電動機２０４は、ハイブリッド駆動装置２０２の電動機となる。このように１つの車両に４つの電動機を用いる場合も駆動制御装置１３０により制御を行うことで、上述と同様の効果をえることができる。
また、本実施形態のように、ハイブリッド駆動装置２０２として第３電動機２０３と第４電動機２０４を用いる場合は動力循環を行うことができる。図１４を用いて、動力循環ができる場合の駆動制御装置１３０の制御の一例について説明する。ここで、図１４は、駆動制御装置による制御の一例を示すフロー図である。なお、図１４に示す制御は、ステップＳ２４とステップＳ２８との間にステップＳ２６を追加した点を除いて、図４に示す制御と同様であるので、以下、ステップＳ２４からステップＳ２８までの処理のみを説明する。
選択部５４は、ステップＳ２０で回生駆動の必要はない（Ｎｏ）と判定したら、ステップＳ２４として、充電要求があるかを判定する。ここで、充電要求があるかは、例えば、電力残量検出センサ４８の検出値に基づいて車載電源８の残量を算出し、算出した残量が、充電が必要な残量まで減っているか否かで判定することができる。具体的には、算出した残量が、充電が必要な残量まで減っている場合は、充電要求ありと判定する。選択部５４は、ステップＳ２４で充電要求がある（Ｙｅｓ）と判定したらステップＳ３０に進み、充電要求がない（Ｎｏ）と判定したらステップＳ２６に進む。
選択部５４は、ステップＳ２４で充電要求がない（Ｎｏ）と判定したら、ステップＳ２６として、動力循環の要求があるかを判定する。ここで、動力循環の要求があるかは、各種センサ等の検出値に基づいて車両１の状態を判定することで判定することができる。選択部５４は、ステップＳ２６で、動力循環の要求がある（Ｙｅｓ）と判定したらステップＳ３０に進み、動力循環の要求がない（Ｎｏ）と判定したらステップＳ２８に進む。
選択部５４は、ステップＳ２６で動力循環の要求がない（Ｎｏ）と判定したら、ステップＳ２８として、内燃機関５の停止要求があるかを判定する。各種センサ等の検出値に基づいて車両１の状態を判定することで内燃機関５の停止要求があるか判定することができる。例えば、一定速度での走行が続いており、電動機で発生させる駆動力のみで走行可能であると判定した場合は、内燃機関５の停止要求があると判定する。選択部５４は、ステップＳ２８で内燃機関５の停止要求がある（Ｙｅｓ）と判定したらステップＳ３０に進み、停止要求がない（Ｎｏ）と判定したら、ステップＳ３２に進む。このように、車両２００では、動力循環の要求があるか否かによっても、電動機の優先度を判定するようにすることが好ましい。
また、車両２００では、駆動装置１０８を車両２００の後輪駆動用とし、ハイブリッド駆動装置２０２を車両２００の前輪駆動用として用いたが、駆動装置１０８を車両の前輪駆動用とし、ハイブリッド駆動装置２０２を車両１の後輪駆動用として用いてもよい。以下、図１５とともに説明する。ここで、図１５は、駆動制御装置を有する車両の他の実施形態の概略構成を示す説明図である。図１５に示す車両３００は、駆動装置の配置をのぞいて他の点は、図１３に示す車両２００と同様であるので、以下、車両３００に特徴的な点を重点的に説明する。
車両３００は、筐体により覆われ、駆動装置３０２と、ハイブリッド駆動装置３０４と、駆動制御装置１３０とを搭載している。駆動装置３０２は、車両３００の前輪駆動用であり、車両３００の左側前輪２ＦＬ及び右側前輪２ＦＲを駆動する。また、ハイブリッド駆動装置３０４は、車両３００の後輪駆動用であり、車両３００の左側後輪２ＲＬ及び右側後輪２ＲＲを駆動する。このように、車両３００は、左側後輪２ＲＬ、右側後輪２ＲＲ、左側前輪２ＦＬ及び右側前輪２ＦＲが駆動される、いわゆる四輪駆動の車両である。駆動装置３０２と、ハイブリッド駆動装置３０４との各部の構成は、車両２００の各部と同様である。
また、本実施形態では、第１電動機１１及び第２電動機１２は、左右独立駆動に用いる電動機、副駆動軸側の電動機、フロント軸側の電動機となり、第３電動機２０３及び第４電動機２０４は、ハイブリッド駆動装置３０４の電動機となる。駆動制御装置１３０は、故障インバータがある場合は、車両状態に応じて、各電動機の優先度を設定し、電動機に電力を供給する。このように、ハイブリッド駆動装置で後輪を駆動させる場合も車両１と同様の制御を行うことができ、同様の効果を得ることができる。
また、上記実施形態では、左右の駆動輪に別々の電動機を接続させ、左右独立駆動をおこなったが、これに限定されず、１つの電動機と動力分配機構とを設け、１つの電動機から出力される駆動力を動力分配機構により分配して、左右の駆動輪に異なる駆動力を伝達するようにしてもよい。
なお、上記実施形態では、ハイブリッド駆動装置を有する車両として説明したが、車両としては、複数のモータを複数のインバータにより駆動する車両であればよく、例えば、電気自動車にも用いることができる。
以上のように、本発明にかかる駆動制御装置は、２つ以上のモータと２つ以上のインバータを有する車両の駆動力制御に有用であり、特に、インバータに故障が発生しても車両を走行させることに適している。
１、２００、３００ 車両
２ＦＬ 左側前輪
２ＦＲ 右側前輪
２ＲＬ 左側後輪
２ＲＲ 右側後輪
３ 第３電動機
５ 内燃機関
６Ｒ、６Ｌ、９Ｌ、９Ｒ 動力伝達軸
７、１５２、１６２ インバータユニット
８ 車載電源
１０ 変速機
１１ 第１電動機
１２ 第２電動機
１３ 制動用アクチュエータ
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ レゾルバ
４２ アクセル開度センサ
４３ ブレーキセンサ
４４ 操舵角センサ
４５ＦＬ、４５ＦＲ、４５ＲＬ、４５ＲＲ 回転速度センサ
４６ ヨーセンサ
４７ 加速度センサ
４８ 電力残量センサ
５０ 制御手段
５２ 故障検出部
５４ 選択部
５６ 切換制御部
６０ ＥＣＵ
７０ 第１インバータ
７２ 第２インバータ
７４ 第３インバータ
７６、１５４、１６４ 切換部
７６ａ〜７６ｃ、１５４ａ〜１５４ｃ、１６４ａ〜１６４ｉ 切換素子
７８ａ、７８ｂ、７８ｃ 端子
１０８ 駆動装置
１１０ ハイブリッド駆動装置
１３０、１５０、１６０ 駆動制御装置
２０４ 第４電動機

Claims (10)

  1. 車輪を回転させる２つ以上の電動機を有する車両の駆動制御装置であって、
    前記電動機に供給する電力を制御し、前記電動機を駆動させる２つ以上のインバータと、
    前記インバータが故障しているかを検出する故障検出手段と、
    前記インバータが制御する前記電動機を選択する選択手段とを有し、
    前記選択手段は、前記故障検出手段により前記インバータが故障していることを検出したら、前記車両の走行状態に基づいて、優先的に駆動させる電動機を判定し、優先度の高い電動機に正常に作動している前記インバータからの電力を供給させることを特徴とする駆動制御装置。
  2. 車輪を回転させる駆動源となる内燃機関と、車輪を回転させる２つ以上の電動機とを有する車両の駆動制御装置であって、
    前記電動機に供給する電力を制御し、前記電動機を駆動させる２つ以上のインバータと、
    前記電動機に供給する電力を蓄電する蓄電手段と、
    前記インバータが故障しているかを検出する故障検出手段と、
    前記インバータが制御する前記電動機を選択する選択手段とを有し、
    前記２つ以上の電動機の内の１つの電動機は、前記内燃機関で生成される出力を電力として取り出し、前記蓄電手段に蓄電させ、
    前記選択手段は、前記故障検出手段により前記インバータが故障していることを検出したら、前記車両の走行状態に基づいて、優先的に駆動させる電動機を判定し、優先度の高い電動機に正常に作動している前記インバータからの電力を供給させることを特徴とする駆動制御装置。
  3. さらに、車両が旋回しているかを検出する旋回センサを有し、
    前記２つ以上の電動機のうち２つの電動機は、一方の電動機が前記車両の右側の車輪を駆動させ、他方の電動機が左側の車輪を駆動させるものであり、
    前記選択手段は、前記旋回センサの検出結果に基づいて車両が旋回していると判定したら、前記一方の電動機及び前記他方の電動機を優先度の高い電動機に設定することを特徴とする請求項１または２に記載の駆動制御装置。
  4. 前記車両は、複数の変速段を有する変速機構を有し、
    前記変速機構の変速段の切り替えと、電動機の駆動力の制御により、変速比を制御する変速制御手段とを有し、
    前記変速制御手段は、前記一方の電動機及び前記他方の電動機を優先度の高い電動機に設定されている場合は、駆動機構の変速比を変速機構の変速段の切り替えのみで切り換えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
  5. 前記変速制御手段は、前記一方の電動機及び前記他方の電動機が優先度の高い電動機に設定されている場合は、通常走行時よりも低速側で変速段の切り替えを行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
  6. 前記選択手段は、前記車両が旋回中ではないことを検出し、かつ、四輪駆動要求が入力されていることを検出したら、副駆動輪を駆動させる電動機を優先度の高い電動機に設定することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
  7. 前記選択手段は、前記車両が旋回中ではないことを検出し、四輪駆動要求が入力されていないことを検出し、かつ、回生制御の要求が入力されていることを検出したら、進行方向側の車輪を駆動させる電動機を優先度の高い電動機に設定することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
  8. さらに、前記蓄電手段に電力を蓄電するかを判定する蓄電判定手段を有し、
    前記蓄電判定手段は、前記故障検出手段によりインバータが故障していることを検出したら、前記蓄電手段の蓄電を開始する電力残量の閾値をより高い閾値に切り換えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
  9. 前記電動機は、多相駆動の電動機であり、
    前記電動機の各相の端子に接続する前記インバータの端子を切り換える切換機構を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
  10. 前記故障検出手段は、前記電動機の各相の端子に接続する前記インバータの端子を切り換えて、全ての前記電動機を駆動させた際に、ヨーレイトが目標値から乖離した場合は、切換機構の故障であると判定することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
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