JP2014212614A - 車輪制御装置、車両、車輪制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の車輪をそれぞれ独立して駆動可能な複数のモータを備えた車両において、旋回走行に必要なエネルギーを低減するのに有効な技術を提供する。
【解決手段】 本発明に係る車輪制御装置としての制御ユニット３０は、車両１０の走行状態を検出する検出部３０ａと、複数の車輪をそれぞれ独立して駆動可能な複数のモータを制御する制御部４０と、を備え、制御部４０は、車両１０が旋回走行中であることを検出部３０ａが検出した場合に、複数の車輪に作用する旋回走行抵抗に基づいて複数のモータの駆動トルク配分を設定する旋回走行制御モードを含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両に設けられた複数の車輪を制御する技術に関する。

下記の特許文献１には、電動車両の制御装置が開示されている。この制御装置は、左右輪に対して独立して駆動力を制御可能な複数のモータの制御に関し、車両の速度、ドライバからの要求駆動力、左右の駆動トルク差に基づいて、モータの損失エネルギーの合計値が最小となるように駆動トルク配分を決定し、決定したこの駆動トルク配分で複数のモータを制御する。

特開２００５−１５１６９１号公報

ところで、車両の旋回走行時に複数の車輪に駆動トルクを不等配分すると、この駆動トルク配分に応じて旋回走行抵抗が変化する。その結果、車両の一定速度の旋回状態を維持するために必要な駆動力も変化する。ここで、上記特許文献１に開示のモータ制御を用いた場合、モータの電気的損失が考慮されているものの、旋回走行時に車輪に作用する旋回走行抵抗は考慮されていないため、ドライバからの要求駆動力を実現できないという問題がある。この場合、モータの電気的損失のみに着目した制御では、車両全体として旋回走行に必要なエネルギー、即ち最終的に複数のモータに投入するエネルギーを必ずしも最小にすることはできず、例えばモータの電気的損失の影響よりも旋回走行抵抗の影響の方が大きい場合には、モータの電気的損失を抑えるように駆動トルク配分を行っても、複数のモータに投入するエネルギー全体が増えることも想定される。

そこで、本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、複数の車輪をそれぞれ独立して駆動可能な複数のモータを備えた車両において、旋回走行に必要なエネルギーを低減するのに有効な技術を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係る車輪制御装置は、車両に設けられた複数の車輪を制御するための装置であり、少なくとも車両の走行状態を検出する検出部と制御部とを備える。この制御部は、複数の車輪をそれぞれ独立して駆動可能な複数のモータを制御する機能を果たす。この場合、車輪の数とモータの数は互いに一致しても相違してもよい。制御部は、少なくとも旋回走行制御モードを含む。この旋回走行制御モードでは、制御部は車両の旋回走行時に複数の車輪に作用する旋回走行抵抗（「コーナリング抵抗」ともいう）に基づいて複数のモータの駆動トルク配分を設定する。この旋回走行抵抗は、車両の旋回走行時に複数の車輪に駆動トルクを不等配分した場合に当該複数の車輪が受ける物理的（機械的）な抵抗であり、この旋回走行抵抗を抑えるように複数のモータの駆動トルク配分を行うことによって車輪を構成するタイヤの摩耗を抑制でき、或いは、この旋回走行抵抗の変化を抑制するように複数のモータの駆動トルク配分を行うことによって複数のモータの電気的損失を抑えることができる。その結果、旋回走行に必要なエネルギーを低減することが可能になる。

また本発明に係る前記の車輪制御装置では、制御部は、旋回走行制御モードにおいて、旋回走行抵抗と車両の旋回走行時に複数のモータに生じる電気的損失との双方に基づいて定まる旋回走行消費エネルギー（即ち、車両の旋回走行に係るエネルギーの損失分）に応じて複数のモータの駆動トルク配分を設定するのが好ましい。この場合、旋回走行消費エネルギーは、車両の旋回走行によって消費されるエネルギーであり、この旋回走行消費エネルギーを下げるように複数のモータの駆動トルク配分を設定することができる。このとき、旋回走行消費エネルギーが最小となるまで当該旋回走行消費エネルギーを下げてもよいし、或いは予め設定された目標値となるように旋回走行消費エネルギーを下げてもよい。その結果、車両の旋回走行のために複数のモータに投入されるエネルギーを所望のレベルに抑制することができる。

また本発明に係る前記の車輪制御装置では、制御部は、旋回走行制御モードにおいて、旋回走行消費エネルギーが最小となるときのヨーモーメントを導出し、導出した当該ヨーモーメントに応じて複数のモータの駆動トルク配分を設定するのが好ましい。これにより、旋回走行消費エネルギーを最小にすることができ、その結果、車両の旋回走行のために複数のモータに投入されるエネルギーを最小に抑えることができる。

本発明に係る車両は、複数の車輪と、これら複数の車輪のそれぞれを独立して駆動可能な複数のモータと、これら複数のモータを制御するモータ制御装置と、を含み、このモータ制御装置が前記の車輪制御装置によって構成されている。これにより、旋回走行に必要なエネルギーを低減することが可能な車両を実現することができる。

本発明に係る車輪制御方法は、車両に設けられた複数の車輪を制御するための方法であり、複数の車輪をそれぞれ独立して駆動可能な複数のモータのトルク制御につき、車両の旋回走行時に複数の車輪に作用する旋回走行抵抗に基づいて複数のモータの駆動トルク配分を設定する。これにより、旋回走行抵抗を抑えるように複数のモータの駆動トルク配分を行うことによって車輪を構成するタイヤの摩耗を抑制でき、或いは、この旋回走行抵抗の変化を抑制するように複数のモータの駆動トルク配分を行うことによって複数のモータの電気的損失を抑えることができる。その結果、旋回走行に必要なエネルギーを低減することが可能になる。

また本発明に係る前記の車輪制御方法では、旋回走行抵抗と車両の旋回走行時に複数のモータに生じる電気的損失の双方に基づいて定まる旋回走行消費エネルギーに応じて複数のモータの駆動トルク配分を設定するのが好ましい。これにより、車両の旋回走行のために複数のモータに投入されるエネルギーを抑制することができる。

また本発明に係る前記の車輪制御方法では、旋回走行消費エネルギーが最小となるときのヨーモーメントを導出し、導出した当該ヨーモーメントに応じて複数のモータの駆動トルク配分を設定するのが好ましい。これにより、車両の旋回走行のために複数のモータに投入されるエネルギーを最小限に抑えることができる。

以上のように、本発明によれば、複数の車輪をそれぞれ独立して駆動可能な複数のモータを備えた車両において、旋回走行に必要なエネルギーを低減することが可能になった。

図１は、本発明に係る車両１０の駆動機構の概略構成を示す図である。 図２は、図１中の制御ユニット３０の概略構成を示す図である。 図３は、モータトルク制御の処理フローを示す図である。 図４は、車両１０の旋回走行時のヨーモーメントＭ_ｚと旋回走行抵抗Ｆ_ｃｒとの間の相関式ｆ１を示す図である。 図５は、モータの駆動トルクＴと電気的損失ΔＩとの間の相関曲線ｆ３を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１には車両１０の駆動機構の概略構成が示されている。この車両１０は、本発明の「車両」に相当するものであり、車輪としての左右前輪１１，１２及び左右後輪１３，１４を備えている。左右前輪１１，１２は、互いに又はそれぞれ独立してサスペンション機構１５，１６を介して車両１０のバネ上としての車体１０ａに支持されている。また、左右後輪１３，１４は、互いに又はそれぞれ独立してサスペンション機構１７，１８を介して車両１０の車体１０ａに支持されている。この図１において、矢印Ｄｆは車両１０の前進方向を示し、矢印Ｄｒは車両１０の後進方向を示している。また、矢印Ｄ１は車両１０の左右方向を示し、矢印Ｄ２は車両１０の前後方向を示している。

左右前輪１１，１２は、それぞれ電動のモータ１９，２０により駆動される。同様に、左右後輪１３，１４は、それぞれ電動のモータ２１，２２により駆動される。上記のモータ１９〜２２は当該モータが対応する車輪１１〜１４の内部に取り付けられる場合には、所謂、インホイールモータとよばれ、左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４とともに車両１０のバネ下に配置されている。また、モータ１９〜２２はバネ上に搭載されていてもよく、その場合はドライブシャフト（図示省略）を介して対応する車輪１１〜１４を駆動する。そして、各モータ１９〜２２をそれぞれ独立して制御することにより、左右前輪１１，１２及び左右後輪１３，１４のそれぞれを駆動方向（「力行方向」ともいう）又は制動方向（「回生方向」ともいう）に駆動するための駆動トルクが制御される。

これらモータ１９〜２２はいずれも、例えば交流同期モータとして構成されている。この場合、インバータ２３を介して、駆動源として車両１０に搭載された蓄電装置２４（バッテリやキャパシタなどの）の直流電力が交流電力に変換され、その交流電力が各モータに供給されることにより各モータが駆動されて、左右前輪１１，１２及び左右後輪１３，１４に駆動方向又は制動方向の駆動トルクが付与される。また、これらのモータ１９〜２２を、左右前輪１１，１２及び左右後輪１３，１４の回転エネルギーを利用して回生制御することも可能である。なお、４つのモータ１９〜２２はそれぞれが対応する車輪と直結された構造であってもよいし、或いは対応する車輪との間に減速機が介装された構成であってもよい。または、モータ１９〜２２は車両１０に取り付けられていて、対応する車輪１１〜１４をドライブシャフトを介して駆動する構造であってもよい。

４つの車輪１１〜１４のそれぞれと、対応する４つのモータ１９〜２２のそれぞれとの間には、ブレーキ機構２５，２６，２７，２８がそれぞれ設けられている。ブレーキ機構２５〜２８はいずれも、例えばディスクブレーキやドラムブレーキなどの公知の制動装置として構成される。これらブレーキ機構２５〜２８は、例えばマスタシリンダ（図示省略）からの油圧により、４つの車輪１１〜１４に制動力を生じさせるブレーキキャリパのピストンや、ブレーキシュー（ともに図示省略）などを作動させるブレーキアクチュエータ２９に接続されている。上記インバータ２３及びブレーキアクチュエータ２９はそれぞれ、制御ユニット３０にそれぞれ接続されている。

なお、上記の車両１０では、４つの車輪１１〜１４のそれぞれを４つのモータ１９〜２２のそれぞれによって駆動する構成（即ち、四輪モータ車）以外に、２つの左右前輪１１，１２のそれぞれを２つのモータ１９，２０のそれぞれによって駆動する構成（即ち、前輪駆動の二輪モータ車）や、２つの左右後輪１３，１４のそれぞれを２つのモータ２１，２２のそれぞれによって駆動する構成（即ち、後輪駆動の二輪モータ車）を採用することもできる。

制御ユニット３０は、互いに接続された検出部３０ａ及び制御部４０を含む。検出部３０ａは、第１検出センサ３１、第２検出センサ３２及び第３検出センサ３３によって構成されており、これら第１〜第３検出センサ３１〜３３を含む各種センサからの出力信号が制御部４０に入力される。第１検出センサ３１は、車両１０の運転のために運転者によって操作された操作状態を検出するための検出センサ（操作状態検出手段）として構成される。第２検出センサ３２は、車両１０の走行状態として、特に走行時に車両１０の車体１０ａ（バネ上）に発生した運動状態を検出するための検出センサ（運動状態検出手段）として構成される。第３検出センサ３３は、走行時に車両１０に作用する外乱を検出するための検出センサ（外乱検出手段）として構成される。

第１検出センサ３１として、例えば車両操舵用のステアリングホイール（図示省略）に対する運転者の操作量（操舵角）を検出する操舵角センサや、アクセルペダル（図示省略）に対する運転者による操作量（踏み込み量や、角度、圧力など）を検出するアクセルセンサ、エンジン（図示省略）に設けられてアクセルペダルの操作に応じて作動するスロットルの開度を検出するスロットルセンサ、ブレーキペダル（図示省略）に対する運転者による操作量（踏み込み量や、角度、圧力など）を検出するブレーキセンサ、パーキングブレーキ（図示省略）のオン−オフ状態を検出するパーキングブレーキセンサ、イグニッション（図示省略）のオン−オフ状態を検出するイグニッションセンサ、蓄電装置２４の充電状態を検出する蓄電センサなどが挙げられる。

第２検出センサ３２として、例えば、車体１０ａ（バネ上）の上下方向における上下加速度を検出するバネ上上下加速度センサ、車体１０ａに発生した左右方向の加速度を検出する左右加速度センサ（「横Ｇセンサ」ともいう）、車両１０の車速を検出する車速センサ、車両１０に発生したヨーレートを検出するヨーレートセンサ、車両１０に発生したピッチレートを検出するピッチレートセンサ、車両１０に発生したロールレートを検出するロールレートセンサなどが挙げられる。

第３検出センサ３３として、例えばサスペンション機構１５〜１８のそれぞれのストローク量を検出するストロークセンサや、４つの車輪１１〜１４を含む車両１０のバネ下の上下方向における上下加速度を検出するバネ下上下加速度センサなどが挙げられる。

制御部４０は、第１〜第３検出センサ３１〜３３を含む各種センサからの出力信号に基づいて、インバータ２３にモータ１９〜２２を制御するための制御信号を出力するとともに、ブレーキアクチュエータ２９にブレーキ機構２５〜２８を制御するための制御信号を出力する機能を果たす。その結果、制御部４０は、車両１０の走行状態および車体１０ａの挙動を把握して制御することができる。この制御部４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするものであり、各種プログラムを実行するものである。この制御部４０を含む制御ユニット３０は、車両１０に設けられた４つの車輪１１〜１４を制御する車輪制御装置を構築し、且つ４つのモータ１９〜２２を制御するものであり、本発明の「車輪制御装置」及び「モータ制御装置」を構成する。

具体的には、車両１０の走行状態の制御に関し、制御部４０は、第１検出センサ３１から出力された出力信号に基づいて、例えば運転者がアクセルペダルを操作しているときには、この操作に伴うアクセル操作量に応じた要求駆動トルク（要求駆動力）、即ち車両１０を走行させるためにモータ１９〜２２のそれぞれが発生すべき駆動トルク（駆動力）を演算することができる。また、制御部４０は、第１検出センサ３１から出力された出力信号に基づいて、例えば運転者がブレーキペダルを操作しているときには、この操作に伴うブレーキ操作量に応じた要求制動トルク（要求制動力）、即ち車両１０を減速させるためにモータ１９〜２２及びブレーキ機構２５〜２８が協調して発生すべき要求制動トルク（制動力）を演算することができる。そして、制御部４０は、インバータ２３から入力される信号、具体的には力行制御時にモータ１９〜２２のそれぞれに供給される電力量や電流値を表す信号や、回生制御時にモータ１９〜２２のそれぞれから回生される電力量や電流値を表す信号に基づいて、モータ１９〜２２のそれぞれの出力トルクが所望の要求制動トルク又は要求制動トルクに追従するようにモータ制御する。

制御部４０は、４つの車輪１１〜１４をそれぞれ独立して駆動可能なモータ１９〜２２を制御する機能を果たす。特に、この制御部４０は、特に各モータ１９〜２２が発生するトルクの配分を適切に制御することにより、車両１０を走行させるとともに車体１０ａ（バネ上）に発生した挙動としてのロール運動、ピッチング運動及びヨー運動を制御する。このため、制御部４０は、図２に示すように、入力手段としての入力部４１、車体挙動制御値演算手段としての車体挙動制御指令値演算部４２、駆動力配分演算手段としての駆動力配分演算部４３、トルク演算手段としてのトルク演算部４４および出力部４５を備えている。この制御部４０が本発明の「制御部」に相当する。

入力部４１には、第１検出センサ３１、第２検出センサ３２及び第３検出センサ３３のそれぞれから信号が入力される。そして、入力部４１は、第１検出センサ３１からの入力信号に基づいて、例えば、運転者による操舵ハンドルの操舵角や、アクセルペダルの操作に伴うアクセル操作量およびスロットル開度、ブレーキペダルの操作に伴うブレーキ操作量、イグニッションのオン−オフ状態、蓄電装置２４の充電状態などを取得する。また、入力部４１は、第２検出センサ３２からの入力信号に基づいて、例えば、車両１０の車速や、車体１０ａにおけるロールレート、ピッチレート及びヨーレートなどを取得する。さらに、入力部４１は、第３検出センサ３３からの入力信号に基づいて、例えば、車両１０が走行している路面の凹凸の大きさや車両１０に対する横風の影響の大きさなどを取得する。このように、入力部４１は、取得した各種検出値を車体挙動制御指令値演算部４２に出力する。

車体挙動制御指令値演算部４２は、入力部４１からの前記各種検出値を用いて、車両１０を走行させるための制御指令値として目標前後駆動力を演算するとともに、車体１０ａに発生した挙動を制御するための制御指令値（目標ロールモーメント、目標ピッチモーメント及び目標ヨーモーメント）を演算する機能を果たす。この車体挙動制御指令値演算部４２は、演算した目標前後駆動力、目標ロールモーメント、目標ピッチモーメント及び目標ヨーモーメントを表す各指令値を駆動力配分演算部４３に出力する。

駆動力配分演算部４３は、車体挙動制御指令値演算部４２からの指令値に基づいて、目標前後駆動力、目標ロールモーメント、目標ピッチモーメント及び目標ヨーモーメントを各車輪１１〜１４に配分して発生させる各駆動力を演算する機能を果たす。この駆動力配分演算部４３は、演算した各駆動力をトルク演算部４４に出力する。

トルク演算部４４は、駆動力配分演算部４３によって演算された各駆動力に対応して各モータ１９〜２２が発生すべきトルクを演算する機能を果たす。例えば、このトルク演算部４４では、第１検出センサ３１からの入力信号、例えば運転者による入力操作に関する第１の情報に応じて４つのモータ１９〜２２のそれぞれについて同一の基準トルク（後述の基準トルクＴ_０）が設定される。この場合、この基準トルクの４倍が４つのモータ１９〜２２全体に要求されるトルクに合致する。更に、このトルク演算部４４では、第２検出センサ３２からの入力信号、例えば車両１０の運動状態（ロール運動、ピッチ運動及びヨー運動）に関する第２の情報に応じて基準トルクに配分トルク（後述の配分トルクΔＴ）が配分されたトルクが演算される。そして、トルク演算部４４は、演算したトルクを出力部４５に出力する。

出力部４５は、トルク演算部４４によって演算されたトルクに対応する駆動信号をインバータ２３に出力する。これにより、インバータ２３は、各モータ１９〜２２に対して供給する駆動電力（駆動電流）を制御して各モータ１９〜２２を駆動させる。これにより、各車輪１１〜１４に駆動トルクが発生する。その結果、車両１０を運転者による操作状態に応じて適切に走行させることができるとともに、車体１０ａにおけるロール運動、ピッチ運動及びヨー運動を適正に制御することができる。

ところで、車両１０の旋回走行時に車輪に駆動トルクを不等配分すると、この駆動トルク配分に応じて旋回走行抵抗（「コーナリング抵抗」ともいう）が変化する。この旋回走行抵抗は、車両１０の旋回走行時に複数の車輪に駆動トルクを不等配分した場合に当該複数の車輪が受ける物理的（機械的）な抵抗である。その結果、車両１０の一定速度の旋回状態を維持するために必要な駆動力も変化する。そこで、本実施の形態では、旋回走行時に車輪に作用する旋回走行抵抗を考慮し、旋回走行に必要なエネルギーの適正化を図るべく図３に示すモータトルク制御（制御部４０による旋回走行制御モード）を採用している。このモータトルク制御では、特に車両１０の左右前輪１１，１２に対応する２つのモータ１９，２０のそれぞれが発生すべき駆動トルクが上記のトルク演算部４４で演算される。このモータトルク制御は、２つのモータ１９，２０のそれぞれについて適正なトルクを発生させるための制御であり、図３中のステップＳ１０１からステップＳ１０４までの処理を含む。このモータトルク制御は、実質的にトルク演算部４４を含む制御部４０によって実行される。このモータトルク制御が本発明の「車輪制御方法」に相当する。

ステップＳ１０１の処理では、車両１０が旋回走行中であるか否かを判定する。この判定に際し、典型的には検出部３０ａの第２検出センサ３２のうち、例えば左右加速度センサやヨーレートセンサを用いることができる。従って、この検出部３０ａの第２検出センサ３２が本発明の「検出部」に相当する。車両１０が旋回走行中であると判定した場合（ステップＳ１０１のＹｅｓの場合）には、ステップＳ１０２にすすむ。一方で、車両１０が旋回走行中でないと判定した場合（ステップＳ１０１のＮｏの場合）には、そのまま当該モータトルク制御を終了する。

このステップＳ１０２の処理では、予め制御部４０に記憶している相関式ｆ１に、そのときの車両１０の旋回に関する諸元を反映させる。旋回走行抵抗を表す相関式ｆ１として、例えば以下の式（１）を用いることができる。

ここで、Ｆ_ｃｒは旋回走行抵抗、Ｍ_ｚはダイレクトヨーモーメント、ｍは車両質量、Ａ_ｙは横加速度、ｌはホイールベース、ｌ_ｆは重心から前軸までの距離、ｌ_ｒは重心から後軸までの距離、Ｒは旋回半径、Ｋ_ｆは前輪のタイヤコーナリングパワー、Ｋ_ｒは後輪のタイヤコーナリングパワーを示している。

または、旋回走行抵抗に要する機械仕事率を表す相関式ｆ２として、例えば以下の式（２）を用いることができる。

ここで、Ｐ_ｓｙは機械仕事率、Ｖは車速を示している。機械仕事率の算出については、式（２）に加えて、各輪の前後スリップの影響を考慮してもよい。

これらの相関式ｆ１または相関式ｆ２では、横加速度を第２検出センサ３２のうちの左右加速度センサによる検出値によって推定し、また旋回半径を第２検出センサ３２のうちの車速センサ及びヨーレートセンサによる検出値によって推定することができる。その結果、例えば図４が参照されるように、ヨーモーメントＭ_ｚの変化によって旋回走行抵抗Ｆ_ｃｒまたは機械仕事率Ｐ_ｓｙが如何に変化するかを示す式、すなわち車両１０の旋回に関する諸元が反映された式が導出される。

ステップＳ１０２に引き続いてステップＳ１０３の処理では、車両１０の旋回走行消費エネルギー（即ち、旋回中のエネルギー損失量）を最小にするためのヨーモーメントＭ_ｚを導出する。この場合、旋回走行消費エネルギーは、前述の旋回走行抵抗Ｆ_ｃｒまたは機械仕事率Ｐ_ｓｙと、車両１０の旋回時に２つのモータ１９，２０に生じる電気的損失との双方に基づいて定まる。

これらモータ１９，２０には、おおよそ電流に比例したトルクが発生する一方で、当該モータでの電気的損失は、インバータ損とモータ損失からなり、例えば、それぞれ電流に比例する特性、電流の二乗に比例する特性として近似できる。従って、モータの駆動トルク（電流に比例）と電気的損失との関係については、図５に示す先鋭状の凸部を有する相関曲線ｆ３が参照される。この相関曲線ｆ３を参照した場合、例えば左前輪１１のモータ１９のトルクを基準トルクＴ_０からΔＴ分増加させ、且つ前輪１２のモータ２０トルクを基準トルクＴ_０からΔＴ分減少させた場合、これらのモータ１９，２０の基準トルクＴ_０に対して配分トルクΔＴが不等配分され、このときの電気的損失Ｐ_ｌｏｓｓは、以下の式（３）及び（４）を用いて示される。

ここで、ａ，ｃはシステム固有の定数、Ｉ_０は左右輪の平均電流値、ΔＴは配分トルク、ΔＩ^２は駆動トルクの不等配分に係る電流値を示している。

上記の式（３）では、前述の旋回走行抵抗Ｆ_ｃｒが変化することによってモータ１９，２０の平均電流値が変化する。具体的には、前述の旋回走行抵抗Ｆ_ｃｒの変化量（旋回に必要な総駆動力の変化量）ΔＦ_ｃｒに応じた１輪あたりの電流値の変化量がΔＩ_ｃｒである場合、式（３）中の平均電流値がＩ_０から（Ｉ_０＋ΔＩ_ｃｒ）に変化する。この場合、モータ１９，２０に生じる電気的損失に更に旋回走行抵抗Ｆ_ｃｒの影響を考慮した場合の電気的損失Ｐ_ｌｏｓｓ’は、旋回走行抵抗Ｆ_ｃｒの影響が考慮されていない式（３）を変更することによって、以下の式（５）〜（７）を用いて示される。

ここで、ΔＩ_ｃｒは１輪あたりの電流変化量、ΔＴ_ｃｒはモータの総トルク変化量、ｎはモータ数、ｒはタイヤの半径、ｇｒはギヤ比を示している。

最終的に、車両１０の旋回中の走行消費エネルギーＰ_ｅ（旋回走行消費エネルギー）、例えば以下の式（８）を用いて示される。

ここで、Ｐ_ｒｒは転がり抵抗損失、Ｐ_ａｒは空気抵抗損失を示している。なお、旋回中の走行消費エネルギーＰ_ｅに減速機の損失やタイヤ前後スリップによる損失を考慮してもよい。

上記の式（８）によれば、車両１０の旋回中の走行消費エネルギーＰ_ｅは、前述の旋回走行抵抗Ｆ_ｃｒとモータ１９，２０に生じる電気的損失との双方に基づいて定まる。この場合、旋回走行時の１輪あたりの電流変化量ΔＩ_ｃｒと電気的損失ΔＩはいずれも、ヨーモーメントＭ_ｚを用いて示される。従って、ヨーモーメントＭ_ｚを種々変更しつつ旋回中の走行消費エネルギーＰ_ｅを算出することによって、この旋回中の走行消費エネルギーＰ_ｅを最小にするためのヨーモーメントＭ_ｚを導出することができる。なお、詳細な説明は省略するが、上記の式（１）〜（８）のような数式を用いる代わりに、制御部４０に予め記憶された特性マップを用い、この特性マップから旋回中の走行消費エネルギーＰ_ｅを最小にするヨーモーメントＭ_ｚを反復法等によって導出する手法を採用することもできる。また、旋回中の走行消費エネルギーＰ_ｅ以外の指標として、旋回走行抵抗Ｆ_ｃｒ、あるいは機械仕事率Ｐ_ｓｙ、あるいは機械仕事率Ｐ_ｓｙにタイヤ前後スリップ損失を加味したものを最小化するモーメントＭ_ｚを選択することもできる。これらの場合についても、数式を用いる代わりに、制御部４０に予め記憶された特性マップを用いて各種指標を最小にするヨーモーメントＭ_ｚを反復法などによって導出する手法を採用することもできる。

ステップＳ１０４の処理では、ステップＳ１０３で導出したヨーモーメントＭ_ｚを目標ヨーモーメントとして、当該目標ヨーモーメントに基づいて２つのモータ１９，２０の駆動トルク配分を設定して当該モータトルク制御を終了する。この場合、適正な駆動トルク配分がなされたトルクで２つのモータ１９，２０が制御され、その結果、車両１０の旋回走行時の旋回中の走行消費エネルギーＰ_ｅを最小にすることができる。このとき、モータ１９，２０の駆動トルク配分の設定前後で２つの車輪１１，１２の合計での駆動トルクが変化しないように制御されるのが好ましい。これにより、車両１０の旋回に必要な駆動力を確保しつつ旋回走行に係るエネルギー損失を抑制することができ、且つ車両の乗員に違和感を与えるのを防止できる。

なお、図３のモータトルク制御の場合、駆動トルク配分の変更によって車両運動に影響を及ぼすことになるが、例えば式（１）が参照されるように、通常走行時のように車両１０の旋回半径Ｒが大きい場合には旋回走行抵抗Ｆ_ｃｒの変化量は小さく車両運動に及ぼす影響が小さいため問題ない。また、このモータトルク制御は、等価的にアンダーステアを強める方向の制御であるが、一般的な車両のアンダーステアに関する設計思想の方向性に合致しているため車両運動に対しても好ましい制御である。

上記のように、本実施の形態によれば、車両１０の旋回走行時に車輪に作用する旋回走行抵抗に基づいてモータ１９，２０の駆動トルク配分を設定することによって、旋回走行に必要なエネルギーを低減する（特に、旋回走行に関する旋回中の走行消費エネルギーを最小化する）ことが可能になる。その結果、車両１０の旋回走行のためにモータ１９，２０に投入されるエネルギーを最小に抑えることができる。また、旋回走行に必要なエネルギーを低減することが可能な車両１０を実現することができる。

本発明は、上記の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。

上記実施の形態では、旋回中の走行消費エネルギーを最小化するようにモータ１９，２０の駆動トルク配分を設定する場合について記載したが、本発明では、旋回中の走行消費エネルギーが予め設定された目標値となるようにモータ１９，２０の駆動トルク配分を設定することもできる。これにより、車両１０の旋回走行のためにモータ１９，２０に投入されるエネルギーを所望のレベルに抑制することができる。

また上記実施の形態では、車輪に作用する旋回走行抵抗とモータの電気的損失との双方に基づいて定まる旋回中の走行消費エネルギーに応じてモータ１９，２０の駆動トルク配分を設定する場合について記載したが、本発明では、車輪に作用する旋回走行抵抗のみに着目し、この旋回走行抵抗を抑えるようにモータ１９，２０の駆動トルク配分を行うこともできる。この場合、車輪を構成するタイヤの摩耗を抑制でき、その結果、旋回走行に必要なエネルギーを低減することが可能になる。

また上記実施の形態では、４つのモータ１９〜２２のうち２つの左右前輪１１，１２に係る２つのモータ１９，２０のみについて前述の旋回走行制御モードに係る制御を実行する場合について記載したが、本発明では４つのモータ１９〜２２のうちの少なくとも２つのモータについて前述の旋回走行制御モードに係る制御を実行することができる。この場合、車両の乗員に違和感を与えることがないように、４つの車輪１１〜１４の合計での駆動トルクが制御前後で変化しないように設定されるのが好ましい。

本発明では、車両に設けられる車輪の数や当該車輪を独立して駆動する複数のモータの数については限定されるものではなく、設計の要請等に応じて適宜に変更可能である。この場合、複数のモータの全部又は一部について前述の旋回走行制御モードに係る制御を実行することができる。

１０…車両、１０ａ…車体、１１…左前輪、１２…右前輪、１３…左後輪、１４…右後輪、１５，１６，１７，１８…サスペンション機構、１９，２０，２１，２２…モータ、２３…インバータ、２４…蓄電装置、２５，２６，２７，２８…ブレーキ機構、２９…ブレーキアクチュエータ、３０…制御ユニット、３０ａ…検出部、３１…第１検出センサ、３２…第２検出センサ、３３…第３検出センサ、４０…制御部、４１…入力部、４２…車体挙動制御指令値演算部、４３…駆動力配分演算部、４４…トルク演算部、４５…出力部

Claims (7)

1. 車両に設けられた複数の車輪を制御するための車輪制御装置であって、
   前記車両の走行状態を検出する検出部と、前記複数の車輪をそれぞれ独立して駆動可能な複数のモータを制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記車両が旋回走行中であることを前記検出部が検出した場合に、複数の車輪に作用する旋回走行抵抗に基づいて複数のモータの駆動トルク配分を設定する旋回走行制御モードを含む、車輪制御装置。
2. 請求項１に記載の車輪制御装置であって、
   前記制御部は、前記旋回走行制御モードにおいて、前記旋回走行抵抗と前記車両の旋回走行時に前記複数のモータに生じる電気的損失との双方に基づいて定まる旋回走行消費エネルギーに応じて前記複数のモータの駆動トルク配分を設定する、車輪制御装置。
3. 請求項２に記載の車輪制御装置であって、
   前記制御部は、前記旋回走行制御モードにおいて、前記旋回走行消費エネルギーが最小となるときのヨーモーメントを導出し、導出した当該ヨーモーメントに応じて前記複数のモータの駆動トルク配分を設定する、車輪制御装置。
4. 複数の車輪と、
   前記複数の車輪のそれぞれを独立して駆動可能な複数のモータと、
   前記複数のモータを制御するモータ制御装置と、
   を含み、
   前記モータ制御装置は、請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の車輪制御装置によって構成されている車両。
5. 車両に設けられた複数の車輪を制御するための車輪制御方法であって、
   前記複数の車輪をそれぞれ独立して駆動可能な複数のモータの制御につき、前記車両の旋回走行時に複数の車輪に作用する旋回走行抵抗に基づいて複数のモータの駆動トルク配分を設定する、車輪制御方法。
6. 請求項５に記載の車輪制御方法であって、
   前記旋回走行抵抗と前記車両の旋回走行時に前記複数のモータに生じる電気的損失との双方に基づいて定まる旋回走行消費エネルギーに応じて前記複数のモータの駆動トルク配分を設定する、車輪制御方法。
7. 請求項６に記載の車輪制御方法であって、
   前記旋回走行消費エネルギーが最小となるときのヨーモーメントを導出し、導出した当該ヨーモーメントに応じて前記複数のモータの駆動トルク配分を設定する、車輪制御方法。

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