JP4144270B2

JP4144270B2 - 車両の左右輪駆動装置

Info

Publication number: JP4144270B2
Application number: JP2002198098A
Authority: JP
Inventors: 欣高出口; 匡之初田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-07-08
Filing date: 2002-07-08
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2022-07-08
Also published as: JP2004040975A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、車両の左右の車輪を電動モータにより駆動する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平９−７９３４８号公報には、左右１対の遊星歯車機構と、１対の電動モータと、ブレーキ手段とからなる左右輪駆動装置が開示されている。各遊星歯車機構のキャリアは車両の左右従動輪に連結され、各遊星歯車機構のサンギアはそれぞれ電動モータに連結され、各遊星歯車機構のリングギアは中間軸によって互いに連結されている。ブレーキ手段は、中間軸の回転を適宜拘束できるようになっている。
【０００３】
この左右輪駆動装置において、ブレーキ手段が中間軸の回転を拘束すると、各遊星歯車機構は単なる減速機として機能する。この状態で２つの電動モータを同一方向へ回転駆動すると、左右の従動輪に前進あるいは後進方向のトルクが伝達され、車両の発進をアシストすることができる。また、中間軸の回転を許容しつつ２つの電動モータを反対方向へ回転駆動すると、左右従動輪に反対方向のトルクが伝達され、車両の旋回をアシストすることができる。
【０００４】
上記のような発進アシストおよび旋回アシストは、左右の従動輪に直接電動モータを連結することでも達成可能であるが、その場合電動モータの回転速度が車速の上昇につれて上昇するため、高車速時に効果的な旋回アシストを行うことができない。この問題は、電動モータのトルク特性（低速域では一定の最大トルクが得られ、中高速域では回転速度に反比例して最大トルクが低下する）に起因して発生するが、上記の従来装置では、中間軸の回転を許容するとモータ回転速度が車輪回転速度と無関係になり、かつその状態で２つの電動モータを反対方向へ回転駆動すると車輪ヘモータトルクを伝達することができる。従って、旋回アシストを行う場合は車速に関係なく電動モータの高トルク回転域（低速域）を使用することが可能となり、小型の電動モータを使用しても十分な旋回アシストを行うことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来文献においては、旋回アシストを行う場合のモータ制御に関し、２つの電動モータに対する通電電流値の絶対値を等しくすることが説明されている。このような制御によって２つのモータが等しいトルクを発生すればリングギアの回転速度が一定速となり、左右従動輪に発生する旋回アシストトルクを安定して制御することができる。
【０００６】
しかしながら、２つのモータのトルク特性を完全に一致させることは困難であり、通電電流値の絶対値を等しくしても発生トルクが等しくならない可能性がある。発生トルクの大きさに差があると、リングギアの回転速度が変化してしまい、旋回アシストトルクを安定して制御することができない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、車両の左右各車輪に回転トルクを伝達する第１モータ及び第２モータと、車体に回転可能に支持された共通回転要素とを有し、前記第１モータの回転トルクを車両の右側車輪に伝達する場合に当該回転トルクの反力が前記共通回転要素に作用し、前記第２モータの回転トルクを車両の左側車輪に伝達する場合に当該回転トルクの反力が前記共通回転要素に作用する車両左右輪駆動装置であることを前提とし、前記両モータを、車体に回転可能に支持された第１の回転要素と、車輪側に連結されて前記第１の回転要素に対して相対回転する第２の回転要素とを有する相反モータによって構成し、この両モータの第１の回転要素相互を連結して前記共通回転要素とし、車両の旋回アシスト時には、制御手段によって、一方のモータを制御して共通回転要素の回転速度を目標速度に管理しつつ、他方のモータに旋回アシストに要するトルクに応じたトルク指令を発するようにした。
【０００８】
【発明の効果】
この出願の発明によれば、一方のモータによって常に共通回転要素の回転速度を目標速度に維持しつつ、他方のモータに旋回アシストに要するトルクに応じたトルク指令値を付与するため、たとえ、両モータのトルク特性に相違があったとしても、その相違に関係なく旋回アシストトルクを安定して制御することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、この出願の発明の実施形態を図面に基いて説明する。
【００１０】
図２は、エンジン３５により変速機３６を介して左右の前輪３１Ｌ，３１Ｒを駆動する前輪駆動車両を示しており、各前輪３１Ｌ，３１Ｒは両端に等速ジョイント３２Ｌ，３３Ｌ，３２Ｒ，３３Ｒを有する各ドライブシャフト３４Ｌ，３４Ｒを介して変速機３６に連結されている。左右の後輪１Ｌ、１Ｒには夫々等速ジョイント２Ｌ，３Ｌ，２Ｒ，３Ｒを有する連結軸４Ｌ，４Ｒが連結され、両連結軸４Ｌ，４Ｒ間に減速歯車５Ｌ，６Ｌ，５Ｒ，６Ｒを介してこの出願の発明にかかる左右輪駆動装置２０が配置されている。
【００１１】
左右輪駆動装置２０には、図１に示すようにアウターロータ９Ｌ，９Ｒ相互が背中合わせに直結された一対の相反モータ４１Ｒ，４１Ｌ（この出願の発明における第１モータ及び第２モータ）が備えられている。
【００１２】
相反モータ４１Ｒ，４１Ｌは、車体に固定されたケース２５に収容され、インナーロータ８Ｌ，８Ｒおよびアウターロータ９Ｌ，９Ｒがそれぞれベアリング（不図示）を介してケース２５に回転自在に支持されるとともに、インナーロータ８Ｌ，８Ｒの各先端部に、左右の各後輪１Ｌ，１Ｒに連係された前記減速歯車６Ｌ，６Ｒが取付けられている。なお、この実施形態の場合、相反モータ４１Ｌ，４１Ｒはアウターロータ９Ｌ，９Ｒが車体に回転可能に支持された第１の回転要素とされ、インナーロータ８Ｌ，８Ｒが車輪側に連結されて第１の回転要素に対して相対回転する第２の回転要素とされている。また、この実施形態の場合、両モータ４１Ｒ，４１Ｌの一体化されたアウターロータ９Ｌ，９Ｒ自体がこの出願の発明における共通回転要素となっている。
【００１３】
各相反モータ４１Ｒ，４１Ｌは、この例の場合、三相同期電動モータの構成とされている。インナーロータ８Ｌ，８Ｒは、薄板状の電磁鋼板を積層して形成した円筒形状のロータであり、外周面に複数の永久磁石（不図示）を固定支持してある。アウターロータ９Ｌ，９Ｒは、インナーロータ８Ｌ，８Ｒの外周と所定間隔を隔てて筒状に配置されており、内周面に薄板の電磁鋼板を積層して形成したリング状のコアを有し、当該コアに形成されたスロットには複数のコイルが配置されている。アウターロータ９Ｌ，９Ｒのコイルに回転磁界を発生させることにより、インナーロータ８Ｌ，８Ｒに対するトルクを発生させることができる。
【００１４】
アウターロータ９Ｌ，９Ｒのロータ軸にはスリップリング（不図示、それぞれ３本ずつ）が配置されており、本スリップリングを通じて駆動回路１０Ｌ，１０Ｒとアウターロータ９Ｌ，９Ｒのコイル間での電力の送受が可能となっている。また、駆動回路１０Ｌ、１０Ｒはバッテリ１３と電気的に接続されており、バッテリ１３の電力を用いて相反モータ４１Ｒ，４１Ｌにトルクを発生させることも、相反モータ４１Ｒ，４１Ｌでトルクを吸収することにより発生する回生電力をバッテリ１３に蓄電することも可能である。相反モータ４１Ｒ，４１Ｌに発生（吸収も含む）させるトルクの指令値は後述するコントローラ１４（制御手段）にて演算され、その演算値を受け駆動回路１０Ｌ，１０Ｒは、相反モータ４１Ｒ，４１Ｌのトルクがそれぞれの指令値に一致するように相反モータ４１Ｒ，４１Ｌへの電流を制御する。このような実施形態により、コントローラ１４にて演算するトルク指令値通りに、相反モータ４１Ｒ，４１Ｌのトルクをそれぞれ独立に調整することができる。
【００１５】
なお、バッテリ１３には、リチウム・イオン電池、ニッケル・水素電池、鉛電池などの各種電池や、電機二重層キャパシターいわゆるパワーキャパシターを用いることができる。また、ここでは相反モータ４１Ｒ，４１Ｌを三相同期電動モータとしたが、インナーロータとアウターロータがともに回転自在なモータであれば良く、ＤＣモータなどでも構わない。
【００１６】
左右輪駆動装置２０は、両アウターロータ９Ｌ，９Ｒの回転を拘束する油圧式ブレーキ手段１１を備えている。コントローラ１４からのＯＮ／ＯＦＦ指令に応じて、駆動回路１２は油圧回路を調整し、ブレーキ手段１１のＯＮ／ＯＦＦ（ＯＮ：アウターロータ９Ｌ，９Ｒの回転を拘束する。ＯＦＦ：拘束しない）を切替える。なお、ブレーキ手段１１は、油圧式のほか電磁式のブレーキによって構成することも可能である。いずれにせよ、コントローラ１４からのＯＮ／ＯＦＦ指令に応じて、アウター口ータ９Ｌ，９Ｒの回転の拘束／非拘束を切替えられる形態であればよい。
【００１７】
コントローラ１４には、ドライバが操作するアクセルの踏み込み量を検出するポテンショ式センサ４０と、ステアリングの回転角を検出するステアリング角センサ４２と、オートマティックトランスミッションの走行レンジ（Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄレンジ）を検出するスイッチからなる走行レンジセンサ４３と、車両の速度を検出する車速センサ４４、車両の起動を検出するイグニションスイッチ４５、バッテリの蓄電量を検出するＳＯＣ（ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ）センサ４６、アウターロータ９Ｌ，９Ｒの回転速度を検出するアウターロータ回転速度センサ４７、インナーロータ８Ｌの回転速度を検出する左ロータ回転速度センサ４８、インナーロータ８Ｒの回転速度を検出する右ロータ回転速度センサ４９の信号が入力されている。
【００１８】
コントローラ１４は、マイクロコンピュータのほかにＲＡＭ／ＲＯＭなどの周辺部品を備えており、前述の入力信号を受けて、ブレーキ手段１１のＯＮ／ＯＦＦを判断し、相反モータ４１Ｒ，４１Ｌへの指令トルクを演算する。ブレーキ手段１１のＯＮ／ＯＦＦ判断、および相反モータ４１Ｒ，４１Ｌへの指令トルク演算は、一定時間（例えば１０ｍｓ）ごとにフロー図４を実行することで実現する。即ち、図４のＳ４０１にてコントローラ１４に入力される信号を変数に格納し、Ｓ４０２ではブレーキ手段１１のＯＮ／ＯＦＦ判断を行なうとともにその結果をｆｌａｇ＿ｂに代入する。続いてＳ４０３では相反モータ４１Ｒ，４１Ｌへの指令トルクＴＬ，ＴＲをそれぞれ演算し、Ｓ４０４にてそれらをコントローラ１４から駆動回路１０Ｌ，１０Ｒ，１２へ出力する。
【００１９】
ここで、ｆｌａｇ＿ｂはブレーキＯＮ判断時に１、ＯＦＦ判断時に０と演算する。また、指令トルクＴＬ，ＴＲは、ブレーキ手段１１をＯＮした状況において、車両を前に駆動する向きを正にとり、車両を後ろに駆動する向きを負にとるものとする。また、これらの値は、イグニッションスイッチＯＮ時に図３のフローを起動し実行することで初期化しておく。
【００２０】
以下、ブレーキ手段１１のＯＮ／ＯＦＦ判断を行なうＳ４０２と相反モータ４１Ｒ，４１Ｌへの指令トルクを演算するＳ４０３について順に説明する。
【００２１】
ブレーキ手段１１のＯＮ／ＯＦＦ判定フラグｆｌａｇ＿ｂは、車速Ｖｓｐをもとにフロー図５に従って決定する。まずＳ５０１にてｆｌａｇ＿ｂが１か否かを判断し、１であればＳ５０２へ進む。また、１でなく０である場合には、Ｓ５０４に進む。
【００２２】
Ｓ５０２では、車速ＶｓｐがＶ１以上か否かを判断し、Ｖ１以上であればｆｌａｇ＿ｂを０とし、Ｖ１以上でなければそのままルーチンを終了する。
【００２３】
Ｓ５０４では、車速ＶｓｐがＶ０以下か否かを判断し、Ｖ０以下であればｆｌａｇ＿ｂを１とし、Ｖ０以下でなければそのままルーチンを終了する。ここで、Ｖ０としては例えば２６［ｋｍ／ｈ］、Ｖ１としては３０［ｋｍ／ｈ］のようにＶ１＞Ｖ０となるように設定しておく。
【００２４】
本フローにより、車速ＶｓｐがひとたびＶ１以上になったらブレーキ手段１１をＯＮからＯＦＦに切り替え、車速ＶｓｐがひとたびＶ０（＜Ｖ１）以下になったらブレーキ手段１１をＯＦＦからＯＮに切替える動作を実現する。
【００２５】
続いて、相反モータ４１Ｒ，４１Ｌへの指令トルクＴＲ，ＴＬを演算する方法をフロー図６に従って説明する。
【００２６】
まず、Ｓ６０１にて走行レンジがＤレンジ（前進走行レンジ）であるかを判定する。ここでＤレンジでなければ、つまり、Ｐレンジ（パーキングレンジ）またはＲレンジ（後退走行レンジ）またはＮレンジ（ニュートラルレンジ）のいずれかであればＳ６０２へ進み、Ｓ６０２にてＴＲ＝０，ＴＬ＝０として本ルーチンを終了する。この場合、クラッチモータ４１Ｌ，４１Ｒは共にトルクを発生せず、車両の運動特性に何ら影響を与えない。走行レンジがＤレンジであれば、Ｓ６１０へ進む。
【００２７】
Ｓ６１０では、車速ＶｓｐがＶ１以上か否かを判定し、Ｖ１以上であればＳ６１１へ進み、Ｖ１未満であればＳ６２０へ進む。
【００２８】
Ｓ６１１へ進んだ場合には、アウターロータ９Ｌ，９Ｒの目標回転速度ｔＲｏｕｔを設定する。ｔＲｏｕｔは、車速Ｖｓｐに応じて予め関連付けられたテーブルＴＢＬ＿ｔＲｏｕｔ（図９（Ｂ））を表引きすることで設定する。テーブルＴＢＬ＿ｔＲｏｕｔの設定については、後で詳述する。
【００２９】
Ｓ６１２では、相反モータ４１Ｌのトルク指令値ＴＬを演算する。演算は、アウターロータ９Ｌ，９Ｒの実際の回転速度Ｒｏｕｔとアウターロータ９Ｌ，９Ｒの目標回転速度ｔＲｏｕｔとの回転速度が一致するように行なう。例えば、次式で示すように、回転速度Ｒｏｕｔと目標回転速度ｔＲｏｕｔとの差が０となるようにフィードバック制御（ＰＩ制御）をする方法がある。
【００３０】
【数１】
ＴＬ＝Ｋｐ＊（Ｒｏｕｔ−ｔＲｏｕｔ）十∫Ｋｉ＊（Ｒｏｕｔ−ｔＲｏｕｔ）ｄｔ…（１）
ここで、この式（１）の中の最も右の項は時間積分項であり、また、Ｋｐ（比例ゲイン）およびＫｉ（積分ゲイン）は予めフィードバック系が所望のレギュレーション特性を有するように決定されている正の固定値である。また、アウターロータ９Ｌ，９Ｒの回転速度Ｒｏｕｔと、左右のインナーロータ８Ｌ，８Ｒの回転速度ＲＬｉｎおよびＲＲｉｎは、それぞれ車両が前進しているときのインナーロータ８Ｌ，８Ｒの回転の向きを正にとるものとする。
【００３１】
このようにすることで、アウターロータ９Ｌ，９Ｒの回転速度Ｒｏｕｔは目標回転速度ｔＲｏｕｔと一致するようにフィードバック制御される。
【００３２】
Ｓ６１３では、相反モータ４１Ｒへのトルク指令値ＴＲをマップＭＡＰ＿ＴＹ１の表引きにより演算する。マップＭＡＰ＿ＴＹ１は、予め車速Ｖｓｐとステアリング角Ｓｔｒに応じて対応付けられてＲＯＭに格納されているデータであり、例えば図７に示すように設定しておく。このマップＭＡＰ＿ＴＹ１には、ステアリングが左に切られている（車両挙動は左旋回）状況において、左旋回へのヨーモーメントを発生させるように、すなわち、車輪１Ｒに車両を駆動させる向きのトルクが発生するように、正の値を割り付けておく。逆にステアリングが右に切られている（車両挙動は右旋回）状況において、車輪１Ｒに車両を制動させる向きのトルクが発生するように、負の値を割り付けておく。
【００３３】
ここで、相反モータ４１Ｌ，４１Ｒの作用とその作用による車両挙動について補足しておく。理解を容易にするため、車両がほぼ直進している状況、つまり、相反モータ４１Ｌ，４１Ｒのインナーロータ８Ｌと８Ｒがほぼ同一回転速度の状況を用いて補足する。
【００３４】
相反モータ４１Ｒに正のトルクＴＲを発生させると、車輪１Ｒからの反力によりアウターロータ９Ｒ，９Ｌには回転速度Ｒｏｕｔを減速させる反作用（トルクの大きさはＴＲに等しい）が生じる。一方相反モータ４１Ｌは、アウターロータ９Ｒ，９Ｌの回転速度Ｒｏｕｔを車速に応じた目標回転速度に維持すべくフィードバック制御を行なっているので、アウターロータ９Ｒ，９Ｌの回転速度Ｒｏｕｔを加速させるように作用する。このとき、相反モータ４１Ｌのトルクは−ＴＲ（負値）となる。相反モータ４１Ｌのトルク−ＴＲは車輪１Ｌに対して車両を制動させる向きに車輪１Ｌにトルクを発生させる。
【００３５】
即ち相反モータ４１Ｒに正のトルクを指令すると、車両を駆動させる向きのトルクが車輪１Ｒに加わると同時に、同じ大きさの車両を制動させる向きのトルクが車輪１Ｌに加わり、両者のトルク差により車両に左旋回のヨーモーメントを発生させ、左旋回の性能を向上させる効果を実現する。逆に相反モータ４１Ｒへ負のトルクを指令すると、車両を制動させる向きのトルクが車輪１Ｒに加わると同時に、同じ大きさの車両を駆動させる向きのトルクが車輪１Ｌに加わり、両者のトルク差により車両に右旋回のヨーモーメントを発生させ、右旋回の性能を向上させる効果を実現する。
【００３６】
なお、以上のＳ６１２とＳ６１３の説明においては、図１０のブロック図で示す処理を行う実施形態について述べたが（（１）式の出力値は、図１０中のフィードバックコントローラＣＲの出力値に相当）、図１１から図１３のブロック図で示す実施形態（第２〜第４の実施形態）とするとなお良い。
【００３７】
図１１に示す第２の実施形態の場合には、Ｓ６１３で演算したトルク指令値ＴＲに対して変化率制限を付加した値（例えば車輪軸周り換算で、５００Ｎｍ／ｓの変化率制限）を出力する形態とする（請求項２に対応の実施形態）。
【００３８】
図１２に示す第３の実施形態の場合には、（１）式で求めた値に対して、Ｓ６１３で求めたマップＭＡＰ＿ＴＹ１表引き値を差し引いたものをＴＬとすることで実現できる（請求項３に対応の実施形態）。
【００３９】
図１３に示す第４の実施形態の場合には、（１）式で求めた値に対して、Ｓ６１３で求めたマップＭＡＰ＿ＴＹ１表引き値を差し引いたものをＴＬとし、マップＭＡＰ＿ＴＹ１表引き値に（１）式で求めた値を足すことで実現できる（請求項４に対応の実施形態）。
【００４０】
さて続いて、Ｓ６１１で表引きするテーブルＴＢＬ＿ｔＲｏｕｔの設定方法について図７と図９を用いて説明する。前述したように左右輪１Ｌと１Ｒとに駆動トルク差を発生させるためのトルクは、図７のＭＡＰ＿ＴＹ１で設定しているものとする。以下、特に図７における車両速度Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の点に注目して説明する。
【００４１】
車両速度がＶ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３のときには、図７のＭＡＰ＿ＴＹ１の最大値はそれぞれＴ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３（それぞれＰ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の点）である。これらのトルクを瞬時に出せるためには、相反モータ４１Ｌ，４１Ｒの回転速度（インナーロータ回転速度からアウターロータ回転速度を引いたもの）は、それぞれ、図９（Ａ）中のＮ０，Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３以下であればよい。ところで、相反モータ４１Ｌ，４１Ｒのインナーロータ回転速度は、車輪に対して固定ギア比で連結されているため、図９（Ｂ）に示すように車両速度に比例した回転速度になる。したがって、各車両速度にてトルクＴ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を瞬時に出力できるためには、アウターロータ回転速度のインナーロータ回転速度に対する回転速度差がそれぞれＮ０，Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３以内であればよい。特に、できるだけアウターロータ回転速度が小さいほどアウターロータ９Ｌ，９Ｒを回転させるためのエネルギーが少なくて済み好都合であるため、図９（Ｂ）に示すように、インナーロータ回転速度に対して、車速に応じてＮ０，Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３を差し引いた回転速度をアウトーロータ９Ｌ，９Ｒの目標回転速度とするとよい。ただし、インナーロータ回転速度に対して、車速に応じてＮ０，Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３を差し引いた回転速度が負の値をとる場合には、アウターロータ９Ｌ，９Ｒの目標回転速度を０とする。特に車両速度Ｖ０における目標回転速度を０にしておけば、ブレーキ１１締結時の締結ショックを抑制することができ、なお好都合である（請求項５対応）。このような考え方に基づいた目標回転速度を予め演算しておき、テーブルＴＢＬ＿ｔＲｏｕｔにしておくとよい。本例の場合には、車両速度Ｖ０以上の範囲でＭＡＰ＿ＴＹ１の最大値は単調減少であり、そのため、目標回転速度ｔＲｏｕｔについては、車速が高いほどインナーロータ回転速度よりもより低い値に設定することになる（Ｎ０’＜Ｎ１＜Ｎ２＜Ｎ３）。
【００４２】
さて、Ｓ６１０にてｎｏと判断した場合には、Ｓ６２０へ進む。
【００４３】
Ｓ６２０では、車速ＶｓｐがＶ０以下か否かを判定し、Ｖ０以下であればＳ６２１ヘ進み、Ｖ０以下でなければＳ６２０へ進む。
【００４４】
Ｓ６２１では、車両制駆動分のトルク指令値の基本値ｔｍｐをマップＭＡＰ＿ＴＤから表引きにて求める。マップＭＡＰ＿ＴＤは、予め車速Ｖｓｐとアクセル踏み込み量Ａｐｓに対応付けられてＲＯＭに格納されているデータであり、例えば図８の特性である。ここでは車速がＶ０以下にて０以外の値を持つように値を設定してある。また、アクセルの踏み込み量が大きいほど、相反モータ４１Ｒ、および、４１Ｌによる駆動力が大きくなるように、アクセルの踏み込み量Ａｐｓが大きいほど大きな値に設定してある。特にアクセルの踏み込み量Ａｐｓが０のとき、相反モータ４１Ｒ、および、４１Ｌが回生動作を行なうように負の値に設定するとよい。
【００４５】
Ｓ６２２では、バッテリのＳＯＣ値Ｂａｔが、予め設定されているＳＯＣ許容下限値ＢＡＴ＿Ｌ（例えば４０％）以下か否かを判定し、ＢＡＴ＿Ｌ以下ならＳ６２３へ進み、ＢＡＴ＿Ｌ以下でないならＳ６２４へ進む。
【００４６】
Ｓ６２３では、トルク指令値の基本値ｔｍｐの値としてｔｍｐと０との小さいほうを新たなｔｍｐ値として代入する。このように、Ｓ６２２にてバッテリの蓄電量が少ないと判定した場合には、トルク指令値の基本値ｔｍｐを０または負値に限定することで、車両を駆動するために使用するバッテリ電力を抑制する機能を実現する。
【００４７】
Ｓ６２４では、バッテリのＳＯＣ値Ｂａｔが、予め設定されているＳＯＣ許容上限値ＢＡＴ＿Ｈ（例えば７０％）以下か否かを判定し、ＢＡＴ＿Ｈ以上ならＳ６２５へ進み、ＢＡＴ＿Ｈ以上でないならＳ６２６へ進む。
【００４８】
Ｓ６２５では、トルク指令値の基本値ｔｍｐの値としてｔｍｐと０との大きいほうを新たなｔｍｐ値として代入する。このように、Ｓ６２４にてバッテリの蓄電量が多いと判定した場合には、トルク指令値の基本値ｔｍｐを０または正値に限定することで、回生によるバッテリ充電を抑制する機能を実現する。
【００４９】
Ｓ６２６では、相反モータ４１Ｒ、および、４１Ｌのトルク指令値ＴＲおよびＴＬを演算する。演算は、トルク指令値の基本値ｔｍｐに対して、マップＭＡＰ＿ＴＹ１の表引き値を次のように足し引きすることで行なう。
【００５０】
【数２】
ＴＲ＝ｔｍｐ＋ＭＡＰ＿ＴＹ１（Ｖｓｐ、Ｓｔｒ）…（２）
【００５１】
【数３】
ＴＬ＝ｔｍｐ−ＭＡＰ＿ＴＹ１（Ｖｓｐ，Ｓｔｒ）…（３）
ここで、マップＭＡＰ＿ＴＹ１の表引き値は、車輪１Ｒと車輪１Ｌの駆動トルク差となって現れる値である。ステアリングが左に切られているときには、車輪１Ｌに制動の向きのトルクが、車輪１Ｒに駆動の向きのトルクが夫々上乗せされるように正の値に設定されており、したがって左旋回の旋回性能を向上させる効果をもたらす。逆に、ステアリングが右に切られているときには、車輪１Ｌに駆動の向きのトルクが、車輪１Ｒに制動の向きのトルクが上乗せされるように負の値に設定されており、したがって右旋回の旋回性能を向上させる効果をもたらす。
【００５２】
さて、Ｓ６２０にて車速ＶｓｐがＶ０以下で無いと判定された場合には、Ｓ６３０に進む。
【００５３】
Ｓ６３０にて、ｆｌａｇ＿ｂが１であるかを判定し、ｙｅｓであればＳ６３１に、ｎｏであればＳ６４１に進む。
【００５４】
Ｓ６３１に進んだ場合には、ｔｍｐ＝０とした後、Ｓ６２６に進み、（２）式および（３）式を実行することで車輪１Ｒと車輪１Ｌの駆動トルク差分をＴＲおよびＴＬに指令し、本ルーチンを終了する。
【００５５】
Ｓ６４１に進んだ場合には、Ｓ６４１・Ｓ６４２・Ｓ６４３の順に実行し、本ルーチンを終了する。Ｓ６４１はＳ６１１と同一であり、Ｓ６４２はＳ６１２と、Ｓ６４３はＳ６１３と夫々同一であるため説明は省略する。
【００５６】
以上でコントローラ１４による処理の流れを説明したが、制御手段を成すこのコントローラ１４は、左右輪の旋回アシストを行うべく主な機能実現手段として、車速の検出結果に応じて共通回転要素（アウターロータ９Ｌ，９Ｒ）の目標回転速度を演算して決定する目標回転速度決定手段と、共通回転要素（アウターロータ９Ｌ，９Ｒ）の実回転速度Ｒｏｕｔと目標回転速度ｔＲｏｕｔを比較して実回転速度Ｒｏｕｔを目標回転速度ｔＲｏｕｔと一致させるべくトルク指令を一方のモータ（相反モータ４１Ｌ）に出力する第１の指令出力手段と、車速とステアリング角の検出結果に応じた旋回アシストのためのトルク指令を他方のモータ（相反モータ４１Ｒ）に出力する第２の指令出力手段と、を備えている。
【００５７】
ここで、以上説明した実施形態の走行レンジがＤレンジのときに実現される機能をまとめると以下の通りである。
【００５８】
１）車速とステアリング切れ角に応じた駆動トルク差を、左右輪１Ｌと１Ｒに発生させることで旋回性能を向上させることができる。
【００５９】
２）車速がＶ０以下の場合：アクセル踏み込み量に応じて車両を制駆動動作させることができると共に、ステアリング角に応じて左右輪１Ｌと１Ｒとに駆動トルク差をつけることで旋回性能を向上させることもできる。その際、バッテリの蓄電状態に応じてバッテリの放電−充電を制限する機能も有する。
【００６０】
３）ブレーキ手段１１の締結直前（ブレーキＯＦＦかつ車速がＶ０以下に低下する直前）には、アウターロータ回転速度が０に保たれるので、ブレーキ締結時のショックは抑制される。
【００６１】
４）アウターロータ回転速度は、左右輪１Ｌと１Ｒに発生させるべきトルク差の最大値を瞬時に発生させることができる回転速度範囲の中で、最も低い回転速度となるように車速に応じて変更される。したがって、旋回性能の向上を犠牲にしない範囲でアウターロータ９Ｌ，９Ｒの回転エネルギーを抑制することができる。また、相反モータ４１Ｌ，４１Ｒに対する通電部であるスリップリングの回転速度を抑えることになるので、スリップリングとそれに接触するブラシの磨耗を抑制し、それらの耐久性を向上させることができる。相反モータ４１Ｌ，４１のスリップリングおよびブラシの大きさは、それらの磨耗を考慮して設計されるが、磨耗を抑制できることによって相反モータ４１Ｌ，４１Ｒをより小型にできるという効果ももたらされる。
【００６２】
ところで、以上では共通回転要素であるアウターロータ９Ｌ，９Ｒの絶対回転速度をコントローラ１４によって制御する実施形態について説明したが、インナーロータ８Ｌまたは８Ｒに対するアウターロータ９Ｌ，９Ｒの回転速度差（相対回転速度）、つまり、相反モータ４１Ｌまたは４１Ｒの回転速度をコントローラ１４によって制御するようにしてもよい。この第５の実施形態の場合には、例えば、相反モータ４１Ｌの目標回転速度ｔＲｏｕｔ（インナーロータ８Ｌの回転速度からアウターロータ９Ｌの回転速度を差し引いた値の目標値）を、前述した図９（Ｂ）と同様の考えに基いて図１４に示すように設定すればよい。このとき、コントローラ１４の制御は、図６のフローを次のように変更すればよい。
【００６３】
１）Ｓ６１１とＳ６４１にて演算するアウターロータ９Ｌ，９Ｒの目標回転速度ｔＲｏｕｔを相反モータ４１Ｌの目標回転速度（回転速度差）ｔＲｄｉｆに置換え、図１６に従って車両速度に応じた表引き値を演算する。
【００６４】
２）Ｓ６１２とＳ６４２における、トルク指令値ＴＬ演算方法（１）式を次の（４）式に置き換える。
【００６５】
【数４】
ＴＬ＝Ｋｐ＊（ｔＲｄｉｆ一（ＲＬｉｎ−Ｒｏｕｔ））十∫Ｋｉ＊（ｔＲｄｉｆ一（ＲＬｉｎ−Ｒｏｕｔ））ｄｔ…（４）
ただし、（４）式中の最も右の項は時間積分項である。
【００６６】
このようにした場合においても、図１１から１３の変形は、ブロックＣＬの出力を（４）式の値とすることで同様に実現できるので、その実施形態の詳細説明は省略する。
【００６７】
なお、ここまでは相反モータ４１Ｌと４１Ｒとが一体成形されている実施形態について説明したが、図１５に示すように、各相反モータ４１Ｌ，４１Ｒを車輪１Ｌ，１Ｒの近傍に配置し、アウターロータ９Ｌ，９Ｒ同士を別体の回転軸５０Ｒ，５０Ｌを介して機械的に連結するようにしてもよい。図１５においては、図１に示した部分と共通部分に同一符号を付しており、これらの共通部分の詳細な説明は省略するものとする。
【００６８】
また、相反モータ４１Ｌと４１Ｒはそれぞれアウターロータ９Ｌ，９Ｒ同士を機械的に連結しインナーロータ８Ｌ，８Ｒをそれぞれ左右輪１Ｌ，１Ｒに連結する実施形態を示したが、インナーロータ１Ｌ，１Ｒ同士を機械的に連結しアウターロータ９Ｌ，９Ｒをそれぞれ左右輪１Ｌ，１Ｒに連結するようにしてもちろん構わない。この他にも、一方の相反モータ４１Ｌのアウターロータ９Ｌと他方の相反モータ４１Ｒのインナーロータ８Ｒを機械的に連結し、一方の相反モータ４１Ｌのインナーロータ８Ｌと他方の相反モータ４１Ｒのアウターロータ９Ｒをそれぞれ左右輪１Ｌ，１Ｒに連結するようにしてもちろん構わないし、その逆の形態でももちろん構わない。
【００６９】
即ち、アウターロータとインナーロータが共に回転可能となっている相反モータ４１Ｌと４１Ｒを有し、一方の相反モータ４１Ｌのアウターロータ９Ｌあるいはインナーロータ８Ｌと他方の相反モータ４１Ｒのアウターロータ９Ｒあるいはインナーロータ８Ｒとが機械的に連結されており、一方の相反モータ４１Ｌに連結されていない他方の相反モータ４１Ｒのアウターロータ９Ｒあるいはインナーロータ８Ｒが車両右側の車輪１Ｒに連結され、他方の相反モータ４１Ｒに連結されていない一方の相反モータ４１Ｌのアウターロータ９Ｌあるいはインナーロータ８Ｌが車両左側の車輪１Ｌに連結された構成であれば良い。
【００７０】
したがって、図１５に示すように相反モータ４１Ｌ，４１Ｒが車輸１Ｌ，１Ｒ寄りに配置されている実施形態でも、さらにいえば車輸１Ｌ、１Ｒのホイール内に配置されている形態でも前述の実施形態と同様の機能を実現することができる。また、ブレーキ手段１１についても、図１，図１５に示すように車両の左右の真中に必ずしも配置する必要はなく、左右のいずれかに偏った位置に配置するようにしてもよい。
【００７１】
また、以上では車両の前輪をエンジンにて駆動し、後輪側にこの出願の発明にかかる左右輪駆動装置を配置した実施形態について説明したが、エンジンに代えてモータなどを前輪側の駆動源としてもよい。もちろん、後輪をそのような駆動源にて駆動し、前輪側にこの出願の発明にかかる左右輪駆動装置を配置するようにしてもよい。
【００７２】
さらに、以上では旋回アシスト用の第１，第２モータとして相反モータを適用した左右輪駆動装置の実施形態について説明したが、モータ本体部を車体に固定設置する通常のモータを適用する場合には、例えば、図１６や図１７に示す装置構造を採用すれば良い。
【００７３】
これらの左右輪駆動装置の参考例について簡単に説明すると、図１６に示すものは、左右の車輪１Ｌ，１Ｒに対応させて一対の遊星歯車機構６０Ｌ，６０Ｒを設け、これらの各遊星歯車機構６０Ｌ，６０Ｒのキャリア６１、リングギヤ６２、サンギヤ６３の三つの回転要素のうちの、一つの回転要素（キャリヤ６１）を対応する車輪１Ｌ，１Ｒに連結する一方で、他の一つの回転要素（リングギヤ６２）を他方の遊星歯車機構の対応する回転要素（リングギヤ６２）に連結し、残余の回転要素（サンギヤ６３）を減速ギヤ６４を介して車体側固定設置の各モータ１４１Ｌ，１４１Ｒの出力軸に連係させた概略構成となっている。尚、この参考例の場合、左右のリングギヤ６２，６２を連結する連結軸５０の中央部に共通回転要素の回転を制動するためのブレーキ手段１１が配置されている。また、同図中４７は、共通回転要素（連結軸５０）の回転速度を検出するための速度センサであり、１４は、速度センサ４７を含む各種センサ等から入力信号を受けてモータ１４１Ｌ，１４１Ｒを制御するコントローラである。
【００７４】
また、図１７に示すものは、図１６に示す参考例の遊星歯車機構６０Ｌ，６０Ｒに代えて周知のベベルギヤ式の差動歯車装置７０Ｌ，７０Ｒを適用したものであり、基本的な構成や機能は図１６に示したものと同様となっている。したがって、ここでは図１６に示すものと同一部分に同一符号を付し、詳細については説明を省略するものとする。
【００７５】
図１６，図１７に示したこの各参考例のものは、コントローラ１４による制御によって第１の実施形態のものとほぼ同様に各モータ１４１Ｌ，１４１Ｒを制御することにより、安定した旋回アシスト制御を実現することができる。
【００７６】
以下、上述した各実施形態から把握し得る技術思想について、その効果とともに列記する。
【００７７】
（ａ）一対のモータと共通回転要素を有し、車両の旋回アシスト時には、制御手段が、一方のモータに共通回転要素の回転速度を目標回転速度に一致させるためのトルク指令を与えるとともに、他方のモータに旋回アシストに要するトルクに応じたトルク指令を与えることを特徴とする車両の左右輪駆動装置。
【００７８】
この場合、共通回転要素の回転速度を目標速度に安定させつつ、他方のモータによって旋回アシストトルクを付与するため、両モータのトルク特性の相違に拘らず常時安定した旋回アシストを行うことができる。
【００７９】
（ｂ）前記（ａ）を前提とする装置において、制御手段は、前記他方のモータに対するトルク指令値に対し、前記一方のモータによる共通回転要素の回転速度制御が可能な範囲内になるように他方のモータの出力変化率を制限すべく補正を行うことを特徴する車両の左右輪駆動装置。
【００８０】
この場合、他方のモータの出力が急激に変化することによって共通回転要素の回転速度制御が不安定になる不具合を無くすことができ、その結果として、車両の旋回性能をより向上させることが可能となる。
【００８１】
（ｃ）前記（ａ）または（ｂ）を前提とする装置において、制御手段は、共通回転要素の回転速度を目標回転速度に一致させるべくトルク指令値と、前記他方のモータによる反力を共通回転要素上で打ち消すべくトルク指令値との和を前記一方のモータに出力することを特徴とする車両の左右輪駆動装置。
【００８２】
この場合、他方のモータによるトルクの反力を、共通回転要素上で一方のモータの出力成分によって常に正確に相殺することができるため、一方のモータによる共通回転要素の回転速度制御を常に正確、かつ、迅速に行うことができる。したがって、車両の旋回性能をさらに向上させることができる。
【００８３】
（ｄ）前記（ａ）〜（ｃ）のいずれかを前提とする装置において、制御手段は、旋回アシストに要するトルクに応じた指令値と、共通回転要素の回転速度を目標回転速度に一致させるべくトルク指令値との和を前記他方のモータに出力することを特徴とする車両の左右輪駆動装置。
【００８４】
この場合、共通回転要素の回転速度を目標回転速度に一致させる制御を一方のモータと他方のモータで行うことができるため、共通回転要素の回転速度を目標回転速度に迅速に追従させることが可能になるとともに、共通回転要素の回転制御系に加わる外乱に対して頑強なシステムとすることが可能となる。
【００８５】
（ｅ）前記（ａ）〜（ｄ）のいずれかを前提とする装置において、共通回転要素の目標回転速度は、前記各モータの回転がロックしていると仮定したときの、車速に応じた共通回転要素の回転速度よりも低い速度に設定したことを特徴とする車両の左右輪駆動装置。
【００８６】
この場合、モータを作動させないときに比較して共通回転要素の回転速度が低く制御されるため、モータによるエネルギーロスをより少なくすることができる。さらに、走行状態に応じて共通回転要素の回転をブレーキ手段によって制動する場合にも、共通回転要素の回転速度が低いことから、制動時間を短縮することができる。
【００８７】
（ｆ）前記両モータを、車体に回転可能に支持された第１の回転要素と、車輪側に連結されて前記第１の回転要素に対して相対回転する第２の回転要素とを有する相反モータによって構成し、この両モータの第１の回転要素相互を連結して前記共通回転要素とした前記（ｅ）を前提とする装置であって、前記共通回転要素の目標回転速度を、必要トルクを発生可能な第２の回転要素と第１の回転要素の回転速度差の範囲になるように、車両の走行速度に応じて設定したことを特徴車両の左右輪駆動装置。
【００８８】
この場合、前記（ｅ）の構成に従って共通回転要素の回転速度を、モータの第１の回転要素の回転速度が車輪側の第２の回転要素の速度よりも低い速度になるように制御するが、共通回転要素の目標回転速度を、車両の走行速度に応じ、しかも、第２の回転要素と第１の回転要素の回転速度差が必要回転トルクを発生し得る範囲となるように設定しているため、常に車両の速度に適した必要回転トルクを不足なく相反モータで発生することができる。
【００８９】
即ち、車両に発生するヨーモーメントの最大値は車両の速度に応じて変更することが望ましいため、左右の車輪で発生するトルク差も車両の速度に応じて変更する必要があるが、車速の変化に対して共通回転速度の回転速度が一定であった場合には、車速が速くなるにつれて第２の回転要素と第１の回転要素の回転速度差が次第に大きくなり、高速域においては相反モータによる必要回転トルクを瞬時に発生できなくなってしまう。これに対し、この装置においては、前記回転速度差が相反モータで必要回転トルクを発生し得る範囲となるように、共通回転要素の目標回転速度を車速に応じて設定しているため、車速に応じたトルクを相反モータで確実に発生することができる。また、共通回転要素はほぼ全車速域において回転速度を不具合無く低く維持することができるため、共通回転要素の回転によるエネルギーロスをより低く抑えつつ、車両の旋回性能の向上を図ることができる。さらに、共通回転要素をブレーキ手段によって制動する場合には、制動時間をより短縮することもできる。
【００９０】
（ｇ）前記（ｆ）を前提とした装置において、共通回転要素の目標回転速度を、必要トルクを発生可能な第２の回転要素と第１の回転要素の回転速度差の範囲において、車速の増加とともに前記回転速度差が大きくなるように設定したことを特徴とする車両の左右輪駆動装置。
【００９１】
この場合、車両の左右輪に発生させる回転トルク差の最大値を車速に応じて小さく設定するときに、共通回転軸で消費するエネルギーをより低く抑えることができる。また、共通回転要素をブレーキ手段によって制動する場合には、制動時間をさらに短縮することもできる。
【００９２】
（ｈ）前記共通回転要素をロック可能なブレーキ手段を有し、このブレーキ手段をオン作動して前記各モータを制御する第１の動作モードと、前記ブレーキ手段をオフ作動させて前記各モータを制御する第２の動作モードを備えた前記（ａ）〜（ｇ）のいずれかを前提とした装置であって、前記第２の動作モードから第１の動作モードに移行する際における共通回転要素の目標回転速度を０に設定したことを特徴とする車両の左右輪駆動装置。
【００９３】
この場合、ブレーキ手段を作動させるときの共通回転要素の回転速度をほぼ０にすることができるため、ブレーキ手段の作動に伴う摩擦熱の発生やブレーキ手段の耐久性の低下を抑えることができるとともに、ブレーキ手段の作動に伴う異音や振動の発生も防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の第１の実施形態を示す概略構成図。
【図２】同実施形態の全体構成を示す概略構成図。
【図３】同実施形態の制御の流れを示すフローチャート。
【図４】同実施形態の制御の流れを示すフローチャート。
【図５】同実施形態の制御の流れを示すフローチャート。
【図６】同実施形態の制御の流れを示すフローチャート。
【図７】同実施形態を示すものであり、車速とステアリング角に関連付けされたトルク指令値のマップ。
【図８】同実施形態を示すものであり、車速とアクセル踏み込み量に関連付けされたトルク指令値のマップ。
【図９】同実施形態を示すものであり、モータの回転速度（インナーロータとアウターロータの回転速度差）と最大トルクの関係を示す特性図（Ａ）と、車速とアウターロータの目標回転速度の関係を示す線図（Ｂ）。
【図１０】同実施形態におけるトルク指令値の演算処理を示すブロック図。
【図１１】この出願の発明の第２の実施形態におけるトルク指令値の演算処理を示すブロック図。
【図１２】この出願の発明の第３の実施形態におけるトルク指令値の演算処理を示すブロック図。
【図１３】この出願の発明の第４の実施形態におけるトルク指令値の演算処理を示すブロック図。
【図１４】この出願の発明の第５の実施形態を示すものであり、車速とモータの目標回転速度（インナロータとアウターロータの回転速度差）の関係を示す線図。
【図１５】この出願の発明の第６の実施形態を示す概略構成図。
【図１６】この出願の参考例を示す模式図。
【図１７】この出願の参考例を示す模式図。
【符号の説明】
１Ｌ，１Ｒ…車輪
９Ｌ，９Ｒ…アウターロータ（共通回転要素）
１１…ブレーキ手段
１４…コントローラ（制御手段）
２０…左右輪駆動装置
４１Ｌ…相反モータ（第１モータ，一方のモータ）
４１Ｒ…相反モータ（第２モータ，他方のモータ）

Claims

車両の左右各車輪に回転トルクを伝達する第１モータ及び第２モータと、車体に回転可能に支持された共通回転要素とを有し、前記第１モータの回転トルクを車両の右側車輪に伝達する場合に当該回転トルクの反力が前記共通回転要素に作用し、前記第２モータの回転トルクを車両の左側車輪に伝達する場合に当該回転トルクの反力が前記共通回転要素に作用する車両の左右輪駆動装置において、
前記両モータを、車体に回転可能に支持された第１の回転要素と、車輪側に連結されて前記第１の回転要素に対して相対回転する第２の回転要素とを有する相反モータによって構成し、この両モータの第１の回転要素相互を連結して前記共通回転要素とし、
右側車輪と左側車輪に逆向きのトルクを発生させて車両の旋回をアシストする際に、前記共通回転要素の回転速度を目標回転速度に一致させるためのトルク指令を前記第１モータと第２モータの一方のモータに与えるとともに、旋回アシストに要するトルクに応じたトルク指令を前記第１モータと第２モータの他方のモータに与える制御手段を備えたことを特徴とする車両左右輪駆動装置。
前記制御手段は、前記他方のモータに対するトルク指令値に対し、前記一方のモータによる共通回転要素の回転速度制御が可能な範囲内になるように他方のモータの出力変化率を制限すべく補正を行うことを特徴する請求項１に記載の車両の左右輪駆動装置。
前記制御手段は、共通回転要素の回転速度を目標回転速度に一致させるトルク指令値と、前記他方のモータによる反力を共通回転要素上で打ち消すトルク指令値との和を前記一方のモータに出力することを特徴とする請求項１または２に記載の車両の左右輪駆動装置。
前記制御手段は、旋回アシストに要するトルクに応じたトルク指令値と、共通回転要素の回転速度を目標回転速度に一致させるトルク指令値との和を前記他方のモータに出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両の左右輪駆動装置。
前記共通回転要素をロック可能なブレーキ手段を有し、このブレーキ手段をオン作動して前記各モータを制御する第１の動作モードと、前記ブレーキ手段をオフ作動させて前記各モータを制御する第２の動作モードを備えた請求項１〜４のいずれかに記載の車両の左右輪駆動装置であって、
前記第２の動作モードから第１の動作モードに移行する際における共通回転要素の目標回転速度を０に設定したことを特徴とする車両の左右輪駆動装置。