JP5096636B1 - トルク配分装置、トルク配分方法、トルク配分値生成方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

トルク配分装置（１００）は、入力された全トルク指令値を取得する全トルク指令値取得部（１０１）と、搭載モータのモータ効率マップ（１０４）を取得する効率マップ取得部（１０５）と、モータを搭載する車両の車体速度を検出する車体速度検出部（１０２ａ）と、駆動輪における駆動輪回転速度を検出する駆動輪回転速度検出部（１０２ｂ）と、車体速度及び駆動輪回転速度に基づいて、駆動輪におけるスリップ率を算出するスリップ率算出部（１０３）と、スリップ率に基づいて、駆動輪回転速度とトルクの関係を示す動作線上の効率値を示す効率変化式を作成し、動作線上の効率変化式の最適効率トルク値を算出する算出部（１０６）と、全トルク指令値、および、最適効率トルク値に基づいて、各々のモータに対するトルク配分値を算出する配分部（１０７）と、算出したトルク配分値に基づいて、各々のモータへトルク配分制御する制御部（１０８）と、を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、移動体の複数の駆動輪を駆動する際のトルクを配分するトルク配分装置、トルク配分方法、トルク配分値生成方法およびプログラムに関する。ただし、この発明の利用は、上述したトルク配分装置、トルク配分方法、トルク配分値生成方法およびプログラムには限られない。

従来、移動体である電気自動車（ＥＶ）に複数のモータを設け、複数の駆動輪（車輪）を駆動するトルクを配分するトルク配分として、下記の各技術が開示されている。

一つめの技術は、モータトルクの各組み合わせについて電力消費を演算によって求め、横軸に駆動力配分をとったグラフを得て、トルク配分する構成である。この構成では、出力可能電力Ｐｏｕｔ［ｋＷ］と、トルク制限値の範囲内で過渡要求駆動力を実現するモータトルクの組み合わせを実現した場合の電力消費の最小値（以下、最小電力消費）との大小関係を比較する。出力可能電力Ｐｏｕｔ［ｋＷ］が最小電力消費以上であると判断した場合には、最小電力消費となる前後輪のモータトルクをそのままトルク指令値としている（下記特許文献１参照。）。

二つめの技術は、合計トルクを複数のモータに配分する構成であり、前部の駆動輪２個同士と、後部の駆動輪２個同士とは互いに等しいトルク配分として、システム効率が最大となるトルク配分比を示すシステム効率マップを作成して用いる構成である（下記特許文献２参照。）。

三つめの技術は、要求駆動パワーおよび車速に基づいて燃料消費量、蓄電装置の充放電電力および前後輪の駆動力配分の関係を示したマップを検索する。この後に、抽出されたマップの中で蓄電装置の充放電電力に対する燃料消費量が最小になる駆動力配分を抽出することにより、燃費向上前後駆動力配分マップを得る構成である（下記特許文献３参照。）。

四つめの技術は、駆動力配分決定部が、モータ要求駆動力に対応するモータ要求駆動トルクおよび車両速度と、モータジェネレータの各々のトルクおよび車両速度に対する効率特性とに基づいて、モータジェネレータの間での駆動トルク配分を決定する。この際、低出力域での駆動トルク配分と、高出力域での駆動トルク配分とを異なるパターンを用いて制御し、モータジェネレータ全体の効率を最も高くする構成である（下記特許文献４参照。）。

五つめの技術は、左右前車輪に要求される駆動トルクの総和と、モータジェネレータの回転速度とに基づいて、モータジェネレータ全体の駆動効率が最大となるように、右前車輪と、左前車輪との駆動トルク配分を決定する。そして、旋回方向に応じてモータジェネレータのいずれか一方のみを駆動するように右前車輪と、左前車輪との駆動トルク配分を決定する構成である（下記特許文献５参照。）。

六つめの技術は、エネルギー効率に基づいて車輪のトルク配分をおこなう制御（エネルギー効率の制御）と、各車輪の荷重配分に基づいて車輪のトルク配分をおこなう制御（荷重配分の制御）とが選択可能な構成である（下記特許文献６参照。）。

このような、４輪駆動車の前輪および後輪を、電動モータにより駆動するにあたり、要求トルクおよびエネルギー効率をパラメータとして用い、エネルギー効率が相対的に高くなるようにする制御は、たとえば、特許文献２等に開示されているように、既に知られている技術である。また、前輪および後輪における荷重の配分比は、たとえば、４輪駆動車の重心の高さ、重心から前輪までの距離、重心から後輪までの距離、前輪の車軸と後輪の車軸との間の距離（ホイールベース）、左右輪の幅（トレッド）、車両の旋回加速度（横加速度）、車両の前後方向の加速度などにより求められ、前輪と後輪との間における荷重の配分比と一致させるように、前輪および後輪におけるトルクの配分比を決定するようになっている。このパラメータを用いて、前輪および後輪の荷重配分比を求め、その荷重の配分比に応じてトルクの配分比を決定する制御については、たとえば、下記特許文献７等により既に知られている技術である。

特開２００６−１８０６５７号公報 特開２００６−３４５６７７号公報 特開２００７−３７２１７号公報 特開２００７−３１３９８２号公報 国際公開第２００７／０６４０２５号パンフレット 特開２００９−１５９６８２号公報 特開２００６−２１３１３０号公報

しかしながら、上記の特許文献１〜７に記載の技術は、モータの高効率を目的としてモータトルクを配分するという技術思想であり、モータの効率マップを活用してこのモータ効率マップ上の最適効率トルク値に基づいてトルク配分するものではない。

また、特許文献１〜３に記載の技術は、いずれも駆動輪を前部と後部の２個ずつに配分する構成であり、各駆動輪を独立して制御することを想定していない。また、特許文献４に記載の技術は、ハイブリッド車に適用され、左右後車輪だけが独立したインホイールモータに適用する構成であり、全駆動輪を独立して制御することを想定していない。このような構成では、たとえば４つの駆動輪を独立して制御することができず、複数の駆動輪に対して最適なトルク配分がおこなえない。

さらに、上記の特許文献１〜７では、いずれも駆動輪（車輪）のスリップ状態を考慮していないため、高効率化できない不十分なトルク配分制御であった。路面に対する駆動輪のスリップ状態は、移動体の速度、さらに詳細には駆動輪の回転速度等の要因によって変化する。このため、駆動輪のスリップ状態を考慮しておかないと、各駆動輪に対するトルク配分を効率化できず、駆動輪を実際に駆動したときに最適なトルク配分がおこなえず、駆動系全体の効率を最大限とする最適化ができない。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかるトルク配分装置は、駆動輪に接続された複数個のモータの各々に対して、入力された全トルク指令値を配分するトルク配分装置であって、前記入力された全トルク指令値を取得する全トルク指令値取得手段と、前記モータに対応するモータ効率マップを取得する効率マップ取得手段と、前記モータを搭載する車両の車体速度を検出する車体速度検出手段と、前記駆動輪における駆動輪回転速度を検出する駆動輪回転速度検出手段と、前記車体速度及び前記駆動輪回転速度に基づいて、前記駆動輪におけるスリップ率と摩擦係数の関係式を算出するスリップ率算出手段と、前記スリップ率と摩擦係数の関係式に基づいて、前記スリップ率を含めた駆動輪回転速度とトルクの関係を示す動作線式を作成し、前記モータ効率マップ上に前記動作線式を重ねて、前記車体速度毎に前記トルクと前記モータ効率マップの効率値を示す効率変化式を作成し、前記効率変化式の最適効率トルク値を算出する算出手段と、前記全トルク指令値、および、前記最適効率トルク値に基づいて、各々の前記モータに対するトルク配分値を算出する配分手段と、前記スリップ率が０〜０．２までの範囲において、算出した前記トルク配分値に基づいて、各々の前記モータへトルク配分制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。

また、この発明にかかるトルク配分方法は、駆動輪に接続された複数個のモータの各々に対して、入力された全トルク指令値をトルク配分装置により配分するトルク配分方法であって、前記入力された全トルク指令値を取得する全トルク指令値取得工程と、前記モータに対応するモータ効率マップを取得する効率マップ取得工程と、前記モータを搭載する車両の車体速度を検出する車体速度検出工程と、前記駆動輪における駆動輪回転速度を検出する駆動輪回転速度検出工程と、前記車体速度及び前記駆動輪回転速度に基づいて、前記駆動輪におけるスリップ率と摩擦係数の関係式を算出するスリップ率算出工程と、前記スリップ率と摩擦係数の関係式に基づいて、前記スリップ率を含めた駆動輪回転速度とトルクの関係を示す動作線式を作成し、前記モータ効率マップ上に前記動作線式を重ねて、前記車体速度毎に前記トルクと前記モータ効率マップの効率値を示す効率変化式を作成し、前記効率変化式の最適効率トルク値を算出する算出工程と、前記全トルク指令値、および、前記最適効率トルク値に基づいて、各々の前記モータに対するトルク配分値を算出する配分工程と、前記スリップ率が０〜０．２までの範囲において、算出した前記トルク配分値に基づいて、各々の前記モータへトルク配分制御する制御工程と、を含むことを特徴とする。

また、この発明にかかるトルク配分値生成方法は、駆動輪に接続された複数個のモータの各々に対して、入力された全トルク指令値を配分するためのトルク配分値をトルク配分値生成装置により生成するトルク配分値生成方法であって、前記入力された全トルク指令値を取得する全トルク指令値取得工程と、前記モータに対応するモータ効率マップを取得する効率マップ取得工程と、前記モータを搭載する車両の車体速度を検出する車体速度検出工程と、前記駆動輪における駆動輪回転速度を検出する駆動輪回転速度検出工程と、前記車体速度及び前記駆動輪回転速度に基づいて、前記駆動輪におけるスリップ率と摩擦係数の関係式を算出するスリップ率算出工程と、前記スリップ率と摩擦係数の関係式に基づいて、前記スリップ率を含めた駆動輪回転速度とトルクの関係を示す動作線式を作成し、前記モータ効率マップ上に前記動作線式を重ねて、前記車体速度毎に前記トルクと前記モータ効率マップの効率値を示す効率変化式を作成し、前記効率変化式の最適効率トルク値を算出する算出工程と、前記スリップ率が０〜０．２までの範囲において、前記全トルク指令値、および前記最適効率トルク値に基づいて、前記全トルク指令値および前記駆動輪回転速度に対応する各トルク配分値を求める配分値生成工程と、を含むことを特徴とする。

また、この発明にかかるプログラムは、上記に記載の方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。

図１は、実施の形態にかかるトルク配分装置の機能的構成を示すブロック図である。 図２は、トルク配分装置によるトルク配分処理の手順を示すフローチャートである。 図３は、移動体の構成を示す概要図である。 図４は、トルク配分装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 図５は、モータ効率マップの一例を示す図である。 図６は、スリップ率と摩擦係数の関係を示す図である。 図７は、スリップ率を考慮した回転速度とトルクの関係を示す図である。 図８は、図７に示す変化曲線をモータ効率マップに重ねた状態を示す図である。 図９−１は、車体速度毎に異なるトルクと効率との関係を示す図である（その１）。 図９−２は、車体速度毎に異なるトルクと効率との関係を示す図である（その２）。 図１０は、トルクと効率との関係を示す図である。 図１１−１は、モータに固有のトルク−効率特性を示す図である（その１）。 図１１−２は、モータに固有のトルク−効率特性を示す図である（その２）。 図１１−３は、モータに固有のトルク−効率特性を示す図である（その３）。 図１２−１は、逆Ｕ型のトルク−効率特性における各輪の特性を示す図である（その１）。 図１２−２は、逆Ｕ型のトルク−効率特性における各輪の特性を示す図である（その２）。 図１２−３は、逆Ｕ型のトルク−効率特性における各輪の特性を示す図である（その３）。 図１２−４は、逆Ｕ型のトルク−効率特性における各輪の特性を示す図である（その４）。 図１２−５は、逆Ｕ型のトルク−効率特性における各輪の特性を示す図である（その５）。 図１２−６は、逆Ｕ型のトルク−効率特性における各輪の特性を示す図である（その６）。 図１３−１は、△型のトルク−効率特性における各輪の特性を示す図である（その１）。 図１３−２は、△型のトルク−効率特性における各輪の特性を示す図である（その２）。 図１３−３は、△型のトルク−効率特性における各輪の特性を示す図である（その３）。 図１３−４は、△型のトルク−効率特性における各輪の特性を示す図である（その４）。 図１３−５は、△型のトルク−効率特性における各輪の特性を示す図である（その５）。 図１３−６は、△型のトルク−効率特性における各輪の特性を示す図である（その６）。 図１４−１は、人型のトルク−効率特性における各輪の特性を示す図である（その１）。 図１４−２は、人型のトルク−効率特性における各輪の特性を示す図である（その２）。 図１４−３は、人型のトルク−効率特性における各輪の特性を示す図である（その３）。 図１４−４は、人型のトルク−効率特性における各輪の特性を示す図である（その４）。 図１４−５は、人型のトルク−効率特性における各輪の特性を示す図である（その５）。 図１４−６は、人型のトルク−効率特性における各輪の特性を示す図である（その６）。 図１５−１は、駆動輪が４つの場合におけるトルク配分を説明するための図である（その１）。 図１５−２は、駆動輪が４つの場合におけるトルク配分を説明するための図である（その２）。 図１５−３は、駆動輪が４つの場合におけるトルク配分を説明するための図である（その３）。 図１５−４は、駆動輪が４つの場合におけるトルク配分を説明するための図である（その４）。 図１５−５は、駆動輪が４つの場合におけるトルク配分を説明するための図である（その５）。 図１６−１は、トルク−効率の特性における変化率の違いを説明する図である。 図１６−２は、トルク−効率の特性における最適効率トルク値からの離れ量を説明する図である。 図１７は、走行パターンに応じた動的トルク配分を説明する図である。 図１８は、回転速度−全トルク指令値に基づく最適駆動輪数の設定データを示す図表である。 図１９は、総合効率を説明するための図である。 図２０は、垂直抗力を一定としたときのトルク−走行効率の関係を示す図である。 図２１は、駆動輪別の垂直抗力が異なる状態を説明する図である。 図２２は、垂直抗力別のトルク−走行効率を示す図表である。 図２３は、移動体全体の総合効率を説明するための図である。 図２４は、実施例２にかかるトルク配分装置の機能的構成を示すブロック図である。 図２５−１は、総合効率の計算例を示す図である（その１）。 図２５−２は、総合効率の計算例を示す図である（その２）。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかるトルク配分装置、トルク配分方法、トルク配分値生成方法およびプログラムの好適な実施の形態を詳細に説明する。以下の説明において、「回転速度」とは「駆動輪回転速度」であることとして説明する。

（実施の形態）
（トルク配分装置の構成）
図１は、実施の形態にかかるトルク配分装置の機能的構成を示すブロック図である。実施の形態にかかるトルク配分装置１００は、モータ効率マップを用い、このモータ効率マップ上の最適効率トルク値に基づいて複数の駆動輪に対するトルク配分を制御する。

このトルク配分装置１００は、全トルク指令値取得部１０１と、車体速度検出部１０２ａと、駆動輪速度検出部１０２ｂと、スリップ率算出部１０３と、モータ効率マップ１０４と、効率マップ取得部１０５と、算出部１０６と、配分部１０７と、制御部１０８とによって構成される。

全トルク指令値取得部１０１は、移動体を駆動するための全トルク指令値を取得する。すなわち、駆動輪にそれぞれ設けられた複数個ｎのモータＭ（Ｍ１，Ｍ２，…Ｍｎ）を駆動するために入力された全トルク指令値を取得する。なお、この実施形態において、複数個のモータＭは、同じ種類のモータを使用することを前提として説明する。

車体速度検出部１０２ａは、移動体の速度を検出する。駆動輪速度検出部１０２ｂは、移動体に設けられた駆動輪速度を検出する。駆動輪速度ｖ_wは、タイヤの半径ｒ×駆動輪回転速度ωより算出される（ｖ_w＝ｒ×ω）。

スリップ率算出部１０３は、車体速度検出部１０２ａにより検出された移動体の速度と、駆動輪速度検出部１０２ｂにより検出された駆動輪速度（駆動輪回転速度、およびタイヤ半径）に基づき、後述のように各駆動輪におけるスリップ率を算出する。モータ効率マップ１０４は、後述する図５のように各モータＭにおける速度と、トルクとの関係を示すマップであり、このマップ上にはトルクと速度とに基づいて、略直線状の動作線を引くことができる。効率マップ取得部１０５は、モータＭに対応するモータ効率マップ１０４を取得する。

モータ効率マップの取得は、１．モータメーカーあるいは車メーカーがあらかじめ用意したモータ効率マップをメモリ等に保持しておく、２．移動体を走行させながらモータ効率マップを作成する、等が考えられる。

算出部１０６は、スリップ率算出部１０３により算出されたスリップ率に基づいて、回転速度とトルクの関係を示す動作線上の効率値を示す効率変化式を作成して、前記動作線上の効率変化式における最適効率トルク値を算出する。

配分部１０７は、後述のように全トルク指令値取得部１０１により取得した全トルク指令値と、算出部１０６により算出した最適効率トルク値に基づいて、各々のモータＭに対するトルク配分値を算出する。制御部１０８は、配分部１０７により算出したトルク配分値に基づいて、各々のモータＭへのトルク配分を制御する。

（トルク配分処理について）
図２は、トルク配分装置によるトルク配分処理の手順を示すフローチャートである。はじめに、全トルク指令値取得部１０１により、駆動輪にそれぞれ設けられた複数個のモータＭ（Ｍ１，Ｍ２，…Ｍｎ）を駆動するためにアクセルペダルから入力された全トルク指令値Ｔを取得する（ステップＳ２０１）。次に、車体速度検出部１０２ａにより、移動体の車体速度を検出し（ステップＳ２０２）、駆動輪速度検出部１０２ｂにより、駆動輪における車輪速度を検出する（ステップＳ２０３）。そして、スリップ率算出部１０３により、移動体速度、駆動輪速度（駆動輪回転速度とタイヤ半径）を用いて駆動輪におけるスリップ率を算出する（ステップＳ２０４）。

次に、効率マップ取得部１０５により、モータＭに対応するモータ効率マップ１０４を取得する（ステップＳ２０５）。次に、算出部１０６により、駆動輪速度検出部１０２ｂにより検出された車輪速度と、スリップ率算出部１０３によって算出されたスリップ率に基づいて、回転速度とトルクの関係を示す動作線上の効率値を示す効率変化式を作成して、前記動作線上の効率変化式における最適効率トルク値Ｔｏを算出する（ステップＳ２０６）。次に、配分部１０７により、全トルク指令値取得部１０１により取得した全トルク指令値Ｔと、算出部１０６により算出した最適効率トルク値Ｔｏに基づいて、各々のモータＭに対するトルク配分値を算出する（ステップＳ２０７）。そして、制御部１０８により、配分部１０７が算出したトルク配分値に基づいて、各々のモータＭへのトルク配分を制御する（ステップＳ２０８）。

一般にモータ効率マップ上の動作線は直線状とされているが、実際には、トルク配分を変更すると駆動輪のトルクが変化し、それに応じて駆動輪の回転速度が変化することになる。したがって、車体速度が一定の条件下では、モータ効率マップ上における動作線は直線状ではなく、後述する図５のように傾斜（厳密には所定の曲線）となる。この動作線上のトルク値に対する効率値は、トルク−効率の特性として表すことができる。このトルク−効率の特性は後述する図１０のように曲線であるから、最も効率が高くなるトルクが現れることになる。この最も効率が高くなるときのトルクを最適効率トルク値Ｔｏと称する。そして、この最適効率トルク値Ｔｏを基準として、全トルク指令値Ｔを複数個ｎのモータＭに対して所定のトルク配分で配分する。

上記の配分部１０７によるｎ個のモータＭへのトルク配分例について説明する。配分部１０７は、複数個ｎのモータのうち、いずれか一部のモータＭのトルク配分値のみに最適効率トルク値Ｔｏの全てを配分、あるいは全部または一部のモータＭに対して、それぞれのトルク配分値が最も最適効率トルク値Ｔｏに近づくように全トルク指令値Ｔを均等配分する。

ここで、車輪速度およびスリップ率と、回転速度とトルクの関係を示す動作線上の効率地を示す効率変化式は下記の手順によって求められる。
１．現在の車体速度の検出
２．現在の駆動輪速度の検出
３．スリップ率の算出
４．モータ駆動電流から現在のトルクを検出
５．動作線式を算出（後述する式（８）を用いる）
６．動作線を効率マップ上に引いて、動作線に沿って、トルク値と効率値の組合せを複数ポイント取得
７．複数ポイントのトルク値と効率値より効率変化式を作成
この時、ポイント数が多いほど、効率変化式の近似式の精度を上げることができる。

トルクＴｄは、μ・Ｎ・ｒ（μ：路面とタイヤの摩擦係数、Ｎ：垂直抗力、ｒ：タイヤ半径）であるため（後述する式（５））、トルクＴｄが変化すると摩擦係数μが変化する。摩擦係数μが変化するとスリップ率λが変化する（図６に記載）。加速や減速が大きくない場合は、回転速度ｖの変化が小さいので、スリップ率λが変化すると、回転速度ωが変化する。つまり、駆動輪に与えるトルク値に応じて、その駆動輪の回転速度が変化することになる。その関係は後述する式（８）および図７で表される。この式（８）を使用するためには、スリップ率と摩擦係数との関係（後述する式（６））を用いる。この関係については、移動体外部のサーバ等から走行路面の式（６）を取得するか、あるいは自車で作成するかいずれかとなる。

自車でスリップ率と摩擦係数との関係の式（６）を作成するには、下記の手順となる。
１．現在の車体速度と駆動輪回転速度を検出し、スリップ率λを求める。
２．現在のモータ駆動電流からトルク値を求め、Ｔｄ＝μ・Ｎ・ｒからμ値を算出する。
３．走行しながら複数ポイントのλとμ値を求めて、図６のμ-λ特性を作成し、式（６）を生成する。
なお、トルク値は、予め判っているトルク定数に駆動電流を乗じて求められる。また、この場合、通常はタイヤを空転させずに走行するため、μのピーク部を超えない範囲のλ値とμ値（図６ではλが０．２以下）が検出可能である。μのピーク部を超える範囲（図６ではλが０．２以上）のポイントは検出できないが、本発明において必要とする領域はμのピーク部を超えない範囲であるため、その領域のμ−λ特性を作成して式（６）が生成できれば問題ない。

以上説明した実施の形態にかかるトルク配分装置１００は、モータ効率マップ１０４上における最適効率トルク値Ｔｏを算出する際に、算出されたスリップ率を考慮している。路面に対する駆動輪のスリップ状態は、移動体の速度、さらに詳細には駆動輪の回転速度等の要因によって変化するが、駆動輪のスリップ状態を考慮することにより、各駆動輪に対するトルク配分を効率化できるようになり、駆動輪を実際に駆動したときに最適なトルク配分をおこない、かつ、モータ効率が高い領域で駆動できるようになるため、駆動系の効率が最大となる最適化ができるようになる。この駆動系とは、モータおよびインバータからなる移動体の駆動に関わる構成を指す。

（実施例１）
以下に、本発明の実施例１について説明する。本実施例１では、４つの駆動輪にそれぞれ組み込まれ、独立して駆動されるインホイール型のモータを搭載した車両等の移動体にトルク配分装置を適用した場合の一例について説明する。この場合、モータＭの個数は、Ｍ１〜Ｍ４の４個を用いる。モータＭとしては、三相交流モータやＤＣモータを用いることができる。以下の実施例では４つの駆動輪に同一のモータを用いる。なお、後述のように、駆動輪は、４つに限られず、２つ、３つ、或いは５つ以上にも本発明を適用することが可能である。

（移動体の構成）
図３は、移動体の構成を示す概要図である。移動体３００は、左右の前駆動輪ＦＬ，ＦＲと、左右の後駆動輪ＲＬ，ＲＲを有する４輪駆動車である。これら４つの各駆動輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲには、それぞれインホイール型のモータＭ１〜Ｍ４が設けられ、独立に駆動される。

これらモータＭ１〜Ｍ４には、それぞれモータ駆動用のインバータＩＮＶが設けられ、各インバータＩＮＶはコントローラ（ＥＣＵ）３０１の制御に基づき、モータＭ１〜Ｍ４を駆動する。このコントローラ３０１には各種情報が入力され、トルク配分された結果、各モータＭ１〜Ｍ４を駆動する。

コントローラ３０１に対する入力としては、以下がある。ハンドル３０２からは操舵角が入力される。アクセルペダル３０３からは、全トルク指令値が入力される。ブレーキペダル３０４からはブレーキ量が入力される。サイドブレーキ３０５からはサイドブレーキ量が入力される。ギヤ３０６からはＲ，Ｎ，Ｄ等のシフトポジションが入力される。

また、各駆動輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲには、それぞれ回転速度Ｖを検出するセンサ３０７ａ〜３０７ｄが設けられ、各駆動輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲの回転速度Ｖｆｌ，Ｖｆｒ，Ｖｒｌ，Ｖｒｒがコントローラ３０１に入力される。また、各駆動輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲには、それぞれタイヤが地面から受ける垂直抗力Ｎを検出するセンサ３０８ａ〜３０８ｄが設けられ、各駆動輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲの垂直抗力Ｎｆｌ、Ｎｆｒ，Ｎｒｌ，Ｎｒｒがコントローラ３０１に入力される。

また、移動体３００には、加速度センサ３０９が設けられ、検出した加速度がコントローラ３０１に入力される。また、移動体３００には、ヨーレートセンサ３１０が設けられ、検出したヨーレートがコントローラ３０１に入力される。

コントローラ３０１は、上記の入力に基づき、各駆動輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲを駆動する。駆動のための制御信号は、各駆動輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ毎に適切にトルク配分され、インバータＩＮＶを介して各モータＭ１〜Ｍ４に供給される。

バッテリ３１２は、移動体３００全体に対して電源供給する。特に、インバータＩＮＶを介して各駆動輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲのモータＭ１〜Ｍ４を駆動するための駆動源となる。このバッテリ３１２としては、ニッケル水素、リチウムイオン等の二次電池や燃料電池などが適用される。

上記のインバータＩＮＶは、移動体３００の回生時に、モータＭ１〜Ｍ４が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をバッテリ３１２へ供給することができる。この回生とは、移動体３００を運転するドライバーによるブレーキペダル３０４の操作による発電や、走行中にアクセルペダル３０３の踏み込みを緩和することによる発電を示す。

ところで、駆動効率η＝モータＭ出力／バッテリ３１２から供給する電力＝（Ｔ×ω）／（Ｖ×Ｉ）で表される。

（トルク配分装置のハードウェア構成）
次に、トルク配分装置４００のハードウェア構成について説明する。図４は、トルク配分装置のハードウェア構成を示すブロック図である。図４において、トルク配分装置４００は、ＣＰＵ４０１、ＲＯＭ４０２、ＲＡＭ４０３、通信Ｉ／Ｆ４１５、ＧＰＳユニット４１６、各種センサ４１７を備えている。各構成部４０１〜４１７は、バス４２０によってそれぞれ接続されている。

ＣＰＵ４０１は、トルク配分装置４００の全体の制御を司る。ＲＯＭ４０２は、ブートプログラム、トルク配分プログラムなどのプログラムが記録され、また、モータ効率マップなどを保持することができる。ＲＡＭ４０３は、ＣＰＵ４０１のワークエリアとして使用される。すなわち、ＣＰＵ４０１は、ＲＡＭ４０３をワークエリアとして使用しながら、ＲＯＭ４０２に記録されたプログラムを実行することによって、トルク配分装置４００の全体の制御を司る。

通信Ｉ／Ｆ４１５は、無線を介してネットワークに接続され、トルク配分装置４００およびＣＰＵ４０１のインターフェースとして機能する。ネットワークとして機能する通信網には、公衆回線網や携帯電話網、ＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｓｈｏｒｔ Ｒａｎｇｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、ＬＡＮ、ＷＡＮなどがある。通信Ｉ／Ｆ４１５は、たとえば、公衆回線用接続モジュールやＥＴＣユニット、ＦＭチューナー、ＶＩＣＳ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）／ビーコンレシーバなどである。

ＧＰＳユニット４１６は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信し、移動体の現在位置を示す情報を出力する。ＧＰＳユニット４１６の出力情報は、後述する各種センサ４１７の出力値とともに、ＣＰＵ４０１による移動体の現在位置の算出に際して利用される。現在位置を示す情報は、たとえば、緯度・経度、高度などの、地図データ上の１点を特定する情報である。

ここで、走行路面のスリップ率と摩擦係数（μ-λ）特性を移動体外部のサーバから取得する場合は、通信Ｉ／Ｆ４１５とＧＰＳユニット４１６とを用いる。各種センサ４１７については、車体速度と垂直抗力の検出に用いる。車体速度は、例えば以下の方法により検出する。
１．加速度センサの出力を積分
２．非駆動輪の回転速度から算出
３．ＧＰＳやその他の位置センサの時間あたりの移動距離から算出

また、垂直抗力を検出するためには、各タイヤにそれぞれ設けた荷重センサを用いるか、あるいは以下の方法により検出する。
１．加速度センサ出力から重心位置のずれを求めて、前輪と後輪の荷重バランスを算出
２．ヨーレートセンサ出力から重心位置のずれを求めて、右輪と左輪の荷重バランスを算出
３．傾斜センサ(ジャイロ)出力から重心位置のずれを求めて、前輪と後輪および右輪と左輪の荷重バランスを算出

図１に示したトルク配分装置１００の算出部１０６、配分部１０７、制御部１０８は、上述したトルク配分装置４００におけるＲＯＭ４０２、ＲＡＭ４０３、などに記録されたプログラムやデータを用いて、ＣＰＵ４０１が所定のプログラムを実行し、トルク配分装置４００における各部を制御することによってその機能を実現する。

（トルク配分装置によるトルク配分制御）
本実施例のトルク配分装置４００は、駆動系効率が最大となる最適化をおこなう。各駆動輪に与えるトルクをＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４とし、効率をη１，η２，η３，η４とすると、４輪分の全体の効率ηは、下記式（１）で示される。

η＝（Ｔ１・η１＋Ｔ２・η２＋Ｔ３・η３＋Ｔ４・η４）／Ｔ …（１）
（全駆動トルクＴ＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４）

図５は、モータ効率マップの一例を示す図である。横軸は回転速度、縦軸はトルクである。図５に示す、車体がある一定速度のときの直線状の動作線Ｃ上で得られる効率を用いて以下のような駆動輪選択を考える。
（１）４輪で等トルク駆動
（２）２輪で等トルク駆動
（３）１輪のみで駆動

（１）４輪で等トルク駆動の場合（４輪に１／４（０．２５）ずつトルク配分）
η１＝０．２５・０．７７＋０．２５・０．７７＋０．２５・０．７７＋０．２５・０．７７＝０．７７
（２）２輪で等トルク駆動の場合（２輪に１／２（０．５）ずつトルク配分）
η２＝０．５・０．８３＋０．５・０．８３＋０＋０＝０．８３
（３）１輪のみで駆動の場合（１輪だけに全て（１）のトルク配分）
η３＝１・０．７２＋０＋０＋０＝０．７２
上記によれば、効率の高い領域でのトルクを多くするようなトルク配分をおこなうことにより、トータルの効率はよくなることがわかる。

ここでトルクと回転速度との関係について説明する。
各駆動輪の運動方程式と、駆動輪の駆動力は下記式（２），（３），（４）に示される。

（Ｔｍ：モータへのトルク指令値、Ｔｄ：駆動輪の駆動トルク、Ｆｄ：駆動力、Ｊｗ：駆動輪の慣性モーメント、μ：路面とタイヤの摩擦係数、Ｎ：垂直抗力、ｒ：タイヤ半径）
ここで、駆動輪の駆動トルクとは、駆動輪に搭載しているモータのトルクを意味している。
急加速や急減速をおこなわない場合は、速度の変化が緩やかであるため、回転速度の変化が少ないので、下記式（５）のようになる。
ｄω／ｄｔ≒０ …（５）
ゆえに、モータへのトルク指令値Ｔｍと駆動輪の駆動トルクＴｄがほぼ等しくなり、
∴Ｔｍ≒Ｔｄ＝Ｆｄ・ｒ＝μ・Ｎ・ｒ
以下、車両の速度の変化が緩やかであり、モータへのトルク指令値Ｔｍと駆動輪の駆動トルクＴｄがほぼ等しい状態であるものとして説明を進める。

図６は、スリップ率と摩擦係数の関係を示す図である。横軸はスリップ率λ、縦軸は摩擦係数μである。スリップ率λと摩擦係数μは図６に示す関係にあり、下記式（６）で近似できる。図６に示す特性図において、スリップ率λが０．２において最も摩擦係数μが高い。スリップ率λが１のときには駆動輪が空転している状態に相当する。そして、スリップ率λが０〜０．２の範囲内で収まる制御をおこなうことにより、駆動輪が空転せずに走行できる。なお、図６で示した特性は、μの最大値やμが最大となるλの値がタイヤや路面状態によって変化する。その場合でも、下記式（６）のパラメータＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅの値を変更することで近似できる。ただし、一般的に、タイヤやアスファルト路面は、その物理特性が急激に変化することは少ないため、走行中のμ−λ特性の変化は緩やかなものである。

また、λ＝（ｒ・ω−ｖ）／（ｒ・ω）＝１−ｖ／（ｒ・ω） …（７）
であるから、Ｔｄは、下記式（８）となる。

Ｔｄ＝Ｆｄ・ｒ＝μ・Ｎ・ｒ
＝Ｄ・ｓｉｎ（Ｃ・ｔａｎ^-1（Ｂ・（１−Ｅ）・λ）＋（Ｅ／Ｂ）・ｔａｎ^-1（Ｂ・λ））・Ｎ・ｒ
＝Ｄ・ｓｉｎ（Ｃ・ｔａｎ^-1（Ｂ・（１−Ｅ）・（１−（ｖ／（ｒ・ω）））＋（Ｅ／Ｂ）・ｔａｎ^-1（Ｂ・（１−（ｖ／（ｒ・ω））））・Ｎ・ｒ …（８）

急加速や急減速をおこなわない場合は、速度の変化が緩やかであるため、車体速度ｖがほぼ一定と見なせ、Ｔｄとωとの関係は上記式（８）により求めることができる。

図７は、スリップ率を考慮した回転速度とトルクの関係を示す図である。上記式に基づきトルクと回転速度を計算した状態を示す。ここで、垂直抗力Ｎ：４００［ｋｇ］×９．８［ｍ／ｓ²］、タイヤ半径ｒ：０．３［ｍ］、車体速度ｖ＝２５，５０，７５，１００［ｋｍ／ｈ］とした。

したがって、トルク配分を変更することにより、駆動輪のトルクが変化すると、対応して回転速度が変化することになる。図７に示す各車体速度別の特性線は、直線状ではなく、いずれもトルクが高くなるにつれて傾きが緩やかになり、最大トルクの状態で飽和する変化曲線となる。

図８は、図７に示す変化曲線をモータ効率マップに重ねた状態を示す図である。横軸は回転速度ω、縦軸はトルクＴｄである。この実施例では、モータ効率マップは、モータＭだけの特性ではなく、駆動系に含まれるインバータＩＮＶの特性（効率）も含んだ特性を示すものとしている。

図８に示すように、ある速度（たとえば７５［ｋｍ／ｈ］）の動作線Ｃにおいて、一つの駆動輪のトルクが点ａにあったときに、その駆動輪のトルクをトルク配分の変更により、大きく変化させたときには、動作線Ｃ上で他のｂ点やｃ点に移動する。その際、動作線Ｃが傾いているから回転速度ωの値も増加していることになる。したがって、回転速度ωの変化を考慮せずに、トルク配分をおこなうと、正確な動作点がわからないため、効率の値に誤差を生じることになる。したがって、図８に示すように、モータ効率マップ上には、車体速度毎の動作線を引き、トルク−効率の関係を求めておくことにより、トルク配分を変化させた場合でも効率を正確に算出できるようになる。

図９−１および図９−２は、車体速度毎に異なるトルクと効率との関係を示す図である。図９−１は、５０［ｋｍ／ｈ］のときの動作線におけるトルク−効率特性であり、図９−２は、７５［ｋｍ／ｈ］のときの動作線における、トルク−効率特性である。

また、図９−１に対応する動作線を６次で近似した効率ηは、
η = -1.7088E-14Td⁶ + 1.8521E-11Td⁵
- 7.9786E-09Td⁴ + 1.7336E-06Td³ - 2.0447E-04Td²
+ 1.1782E-02Td + 4.4673E-01 …（９）
また、図９−２に対応する動作線を６次で近似した効率ηは、
η = 1.1253E-14Td⁶ - 1.0197E-11Td⁵
+ 3.2448E-09Td⁴ - 3.5952E-07Td³ - 2.6286E-05Td²
+ 7.8911E-03Td + 4.9954E-01 …（１０）
となる。

上記の近似式のトルクＴｄに値を代入すれば、効率ηを得ることができる。上記式（１）によれば、４輪駆動の場合、Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４＝Ｔ（全トルク指令値）の条件範囲で、Ｔ１・η１＋Ｔ２・η２＋Ｔ３・η３＋Ｔ４・η４が最大となるのが最適効率となる。

次に、上述したスリップ率の算出方法について説明する。スリップ率λは下記式（１１）で定義される。

ここで、（ｖ：移動体速度、ｖ_w：駆動輪速度、ω：駆動輪回転速度、ｒ：タイヤ半径）なお、ｖとｖ_wの大きい方が分母となるため、加速時には分母が上記のようにｖ_wとなり、減速時には、分母がｖとなる。移動体速度、駆動輪速度、および駆動輪回転速度の違いについて補足説明する。タイヤの回転速度にタイヤの半径を乗ずると、タイヤの移動速度になる。モータを駆動して走行しているときは、タイヤの速度は自動車の速度よりも速くなる。一方、モータを制動させて走行している場合は、タイヤの速度は自動車の速度よりも遅くなる。タイヤの速度と自動車の速度の関係を示したものがスリップ率であり、下記式（１２）となる。

スリップ率＝（車輪速度−車体速度）／車体速度と車輪速度の大きい方
λ＝（ｖ_w−ｖ）／Ｍａｘ（ｖ_w，ｖ） …（１２）
なお、駆動も制動もしないモータの車輪は、スリップ率がほぼゼロとなるため、この車輪の速度は車体速度とほぼ等しくなる（ｖ_w≒ｖ）。

駆動輪の回転速度は、モータＭのレゾルバや、エンコーダ、ホール素子等のパルス出力信号を用いて算出できる。移動体の速度は、１．非駆動輪のスリップ率がほぼゼロであるため、非駆動輪の速度を車体速度として検出する、２．加速度センサの出力を積分して車体速度を求める、３．車体位置をセンサで検出し時間あたりの移動距離速度を求める、等が考えられる。

（トルク配分例について）
図１０は、トルクと効率との関係を示す図である。図９−１、図９−２と同様に横軸がトルク、縦軸が効率である。この図１０に示すように、動作線上で効率ηが最も高い点を最適効率トルク値Ｔｏとする。また、動作線上で最適効率トルク値Ｔｏの２倍のトルクに対応した効率を２Ｔｏと表記する。

（モータ効率マップ上での動作線の特性について）
ここで、モータ毎に固有のトルク−効率特性に対するトルク配分について説明する。上述した図９−１、図９−２等のトルク−効率特性は、モータＭ毎に固有の特性線を有している。図１１−１〜図１１−３は、それぞれモータに固有のトルク−効率特性を示す図であり、図１１−１は逆Ｕ型、図１１−２は△型、図１１−３は人型と略称する。単純化のために、同じ特性を有するモータ搭載の駆動輪が２輪である場合のトルク配分で考える。全トルク指令値Ｔを２輪で配分するときの効率ηは、上記式（１）に基づき、
η＝（Ｔ１・η１＋Ｔ２・η２）／Ｔ …（１３）
（駆動輪１のトルク：Ｔ１，そのときの効率：η１、駆動輪２のトルク：Ｔ２，そのときの効率：η２）
となる。

たとえば、全トルク指令値Ｔが１６０［Ｎｍ］の場合は、（Ｔ１，Ｔ２）＝（１００，６０）や（８０，８０）等、多数の組み合わせがあるが、それぞれのトルク値を上記式（１３）に代入することで、効率を算出することができる。よって、効率が最大となるトルク値の組み合わせを選択できればよいことになる。具体例を下記に説明する。なお，図１２−１〜図１４−６は、図１１−１〜図１１−３に示したトルク−効率特性のモータに対し、全トルク指令値Ｔに対して駆動輪１と駆動輪２のトルク配分を変化させたときの、駆動輪１の効率η１×トルク配分比Ｔ１／Ｔ、駆動輪２の効率η２×トルク配分比Ｔ２／Ｔ、トータル効率ηの特性を示している。

図１２−１〜図１２−６は、それぞれ図１１−１に示した逆Ｕ型のトルク−効率特性を持つモータを搭載した２つの駆動輪へのトルク配分に対する特性を示す図である。図１２−１は、全トルク指令値Ｔが１００［Ｎｍ］であり、（Ｔ１，Ｔ２）＝（０，１００）、（１００，０）のときに効率ηが最大となる。なお、トータル効率は、上記式（１３）に代入して得た特性である。図１２−２は、全トルク指令値Ｔが１２０［Ｎｍ］であり、（Ｔ１，Ｔ２）＝（０，１２０），（１２０，０）のときに効率ηが最大となる。図１２−３は、全トルク指令値Ｔが１４０［Ｎｍ］であり、（Ｔ１，Ｔ２）＝（０，１４０），（１４０，０）のときに効率ηが最大となる。図１２−４は、全トルク指令値Ｔが１６０［Ｎｍ］であり、（Ｔ１，Ｔ２）＝（８０，８０）のときに効率ηが最大となる。図１２−５は、全トルク指令値Ｔが１８０［Ｎｍ］であり、（Ｔ１，Ｔ２）＝（９０，９０）のときに効率ηが最大となる。図１２−６は、全トルク指令値Ｔが２００［Ｎｍ］であり、（Ｔ１，Ｔ２）＝（１００，１００）のときに効率ηが最大となる。

図１３−１〜図１３−６は、それぞれ図１１−２に示した△型のトルク−効率特性を持つモータを搭載した２つの駆動輪へのトルク配分に対する特性を示す図である。図１３−１は、全トルク指令値Ｔが１００［Ｎｍ］であり、（Ｔ１，Ｔ２）＝（０，１００）、（１００，０）のときに効率ηが最大となる。図１３−２は、全トルク指令値Ｔが１２０［Ｎｍ］であり、（Ｔ１，Ｔ２）＝（０，１２０）、（１２０，０）のときに効率ηが最大となる。図１３−３は、全トルク指令値Ｔが１４０［Ｎｍ］であり、（Ｔ１，Ｔ２）＝（４０，１００）、（１００，４０）のときに効率ηが最大となる。図１３−４は、全トルク指令値Ｔが１６０［Ｎｍ］であり、（Ｔ１，Ｔ２）＝（６０，１００）、（１００，６０）のときに効率ηが最大となる。図１３−５は、全トルク指令値Ｔが１８０［Ｎｍ］であり、（Ｔ１，Ｔ２）＝（８０，１００）、（１００，８０）のときに効率ηが最大となる。図１３−６は、全トルク指令値Ｔが２００［Ｎｍ］であり、（Ｔ１，Ｔ２）＝（１００，１００）のときに効率ηが最大となる。

図１４−１〜図１４−６は、それぞれ図１１−３に示した人型のトルク−効率特性を持つモータを搭載した２つの駆動輪へのトルク配分に対する特性を示す図である。図１４−１は、全トルク指令値Ｔが１００［Ｎｍ］であり、（Ｔ１，Ｔ２）＝（０，１００）、（１００，０）のときに効率ηが最大となる。図１４−２は、全トルク指令値Ｔが１２０［Ｎｍ］であり、（Ｔ１，Ｔ２）＝（２０，１００）、（１００，２０）のときに効率ηが最大となる。図１４−３は、全トルク指令値Ｔが１４０［Ｎｍ］であり、（Ｔ１，Ｔ２）＝（４０，１００）、（１００，４０）のときに効率ηが最大となる。図１４−４は、全トルク指令値Ｔが１６０［Ｎｍ］であり、（Ｔ１，Ｔ２）＝（６０，１００）、（１００，６０）のときに効率ηが最大となる。図１４−５は、全トルク指令値Ｔが１８０［Ｎｍ］であり、（Ｔ１，Ｔ２）＝（８０，１００）、（１００，８０）のときに効率ηが最大となる。図１４−６は、全トルク指令値Ｔが２００［Ｎｍ］であり、（Ｔ１，Ｔ２）＝（１００，１００）のときに効率ηが最大となる。

以上のことから、効率ηが最大となる組み合わせは、以下のいずれかとなる。
（Ｔ１，Ｔ２）＝（０，Ｔ）、（Ｔ，０）、（Ｔｏ，Ｔ−Ｔｏ）、（Ｔ−Ｔｏ，Ｔｏ）、（Ｔ／２，Ｔ／２） …（１４）
（Ｔｏ：最適効率トルク値）
ゆえに、トルク−効率特性の曲線形状が図１１−１〜図１１−３のいずれのタイプであったとしても、上記（１４）の組合せの中に、効率ηが最大となる組合せが存在することに着目した。

つまり、トルク−効率特性の曲線形状が明確でない場合でも、上記（１４）に示す組み合わせを計算した結果が最大となる組み合わせが、効率ηを最大にするトルク配分の組み合わせとなる。トルク−効率特性が複雑な曲線形状である場合は、上記（１４）の組み合わせ以外が最大効率になることも考えられるが、変極点の多い複雑な特性以外であれば上記（１４）に示した組み合わせ中に最大効率をとるものがある。すなわち、トルク配分の組み合わせは無数に存在するが、上記（１４）に示した組み合わせを計算するだけで、最適なトルク配分値を求めることが可能となる。なお、上記例では２輪に対するトルク配分を例に説明したが、４輪等の複数の駆動輪に対するトルク配分についても同様である。

これにより、以下に説明する図１５−１〜図１５−５に示す配分の中にηが最大になる組合せがある。また、逆Ｕ型のトルク−効率特性を示すモータ効率マップが多いため、後述する図１６−１と図１６−２で説明するトルク配分の簡略化が可能となる。

モータＭの個数をｎ個（ｎは自然数）とすると、配分部１０７は、
（１）全トルク指令値Ｔが最適効率トルク値Ｔｏ未満の場合には、一のモータＭのトルク配分値に全トルク指令値Ｔを配分する。

（２）全トルク指令値Ｔが、最適効率トルク値Ｔｏ以上、かつ、最適効率トルク値Ｔｏのｎ倍未満の場合には、下記（ａ）〜（ｃ）のいずれかでトルク配分する。この際、（ａ）〜（ｃ）のいずれかのうち、最適な駆動系効率を有するものを選択する。
（ａ）一部のモータＭのそれぞれのトルク配分値に最適効率トルク値Ｔｏを配分し、さらに全トルク指令値Ｔを最適効率トルク値Ｔｏで割った余りを１個、あるいはｎ個のモータＭのいずれかに均等に割って配分する。
（ｂ）一部のモータＭのそれぞれのトルク配分値に最適効率トルク値Ｔｏを配分し、さらに他のモータＭのそれぞれのトルク配分値に一部のモータＭに配分した残りを均等に割って配分する。
（ｃ）全てのモータＭのそれぞれに全トルク指令値Ｔを均等に割って配分する。

（３）全トルク指令値Ｔが最適効率トルク値Ｔｏのｎ倍以上の場合には、ｎ個のモータＭのそれぞれのトルク配分値に最適効率トルク値Ｔｏを配分し、さらに全トルク指令値Ｔを最適効率トルク値Ｔｏで割った余りを１個、あるいはｎ個のモータＭのいずれかに均等に割って配分したうち、最適な駆動系効率を有する組み合わせを選択する。

図１５−１〜図１５−５は、それぞれ駆動輪が４つの場合におけるトルク配分を説明するための図である。配分部１０７により、ｎ＝４の各モータＭに配分する配分例を説明する。

（Ｔ＜Ｔｏのとき）
図１５−１に示すように、全トルク指令値Ｔが最適効率トルク値Ｔｏ未満の場合には、一のモータのトルク配分値に前記全トルク指令値Ｔを配分する。

（Ｔｏ≦Ｔ＜２Ｔｏのとき）
また、図１５−２に示すように、全トルク指令値Ｔが最適効率トルク値Ｔｏ以上、かつ最適効率トルク値Ｔｏの２倍未満の場合には、（ａ）〜（ｃ）のいずれかのうち、最適な駆動系効率を有する組み合わせを選択する。
（ａ）いずれか一のモータのトルク配分値に全トルク指令値Ｔを配分する。
（ｂ）いずれか一のモータのトルク配分値に最適効率トルク値Ｔｏを配分し、別の一のモータのトルク配分値に残りのトルク値を配分する。
（ｃ）いずれか２個のモータのそれぞれのトルク配分値に前記全トルク指令値Ｔの１／２を配分する。

（２Ｔｏ≦Ｔ＜３Ｔｏのとき）
また、図１５−３に示すように、全トルク指令値Ｔが最適効率トルク値Ｔｏの２倍以上、かつ最適効率トルク値Ｔｏの３倍未満の場合には、（ａ）〜（ｅ）のいずれかのうち、最適な駆動系効率を有する組み合わせを選択する。
（ａ）いずれか一のモータのトルク配分値に最適効率トルク値Ｔｏを配分し、別の一のモータのトルク配分値に残りのトルク値を配分する。
（ｂ）いずれか２個のモータのそれぞれのトルク配分値に全トルク指令値Ｔの１／２を配分する。
（ｃ）いずれか２個のモータのそれぞれのトルク配分値に最適効率トルク値Ｔｏを配分し、別の一のモータのトルク配分値に残りのトルク値を配分する。
（ｄ）いずれか一のモータのトルク配分値に最適効率トルク値Ｔｏを配分し、残りの２個のモータのそれぞれのトルク配分値に残りのトルク値の１／２を配分する。
（ｅ）いずれか３個のモータのそれぞれのトルク配分値に全トルク指令値Ｔの１／３を配分する。

（３Ｔｏ≦Ｔ＜４Ｔｏのとき）
また、図１５−４に示すように、全トルク指令値Ｔが最適効率トルク値Ｔｏの３倍以上、かつ最適効率トルク値Ｔｏの４倍未満の場合には、（ａ）〜（ｇ）のいずれかのうち、最適な駆動系効率を有する組み合わせを選択する。
（ａ）いずれか２個のモータのそれぞれのトルク配分値に最適効率トルク値Ｔｏを配分し、残りのうち一のモータのトルク配分値に残りのトルク値を配分する。
（ｂ）いずれか一のモータのトルク配分値に最適効率トルク値Ｔｏを配分し、残りの２個のモータのそれぞれのトルク配分値に残りのトルク値の１／２を配分する。
（ｃ）いずれか３個のモータのそれぞれのトルク配分値に、全トルク指令値Ｔの１／３を配分する。
（ｄ）いずれか３個のモータのそれぞれのトルク配分値に最適効率トルク値Ｔｏを配分し、残りのモータのトルク配分値に残りのトルク値を配分する。
（ｅ）いずれか２個のモータのトルク配分値に最適効率トルク値Ｔｏを配分し、残りの２個のモータのそれぞれのトルク配分値に残りのトルク値の１／２を配分する。
（ｆ）いずれか一のモータのトルク配分値に最適効率トルク値Ｔｏを配分し、残りの３個のモータのそれぞれのトルク配分値に残りのトルク値の１／３を配分する。
（ｇ）４個のモータのそれぞれのトルク配分値に、全トルク指令値Ｔの１／４を配分する。

（４Ｔｏ≦Ｔのとき）
また、図１５−５に示すように、全トルク指令値Ｔが最適効率トルク値Ｔｏのｎ（４）倍以上の場合には、（ａ）〜（ｄ）のうち、最適な駆動系効率を有する組み合わせを選択する。
（ａ）いずれか３個のモータのそれぞれのトルク配分値に最適効率トルク値Ｔｏを配分し、残りの一のモータのトルク配分値に残りのトルク値を配分する。
（ｂ）いずれか２個のモータのトルク配分値に最適効率トルク値Ｔｏを配分し、残りの２個のモータのそれぞれのトルク配分値に残りのトルク値の１／２を配分する。
（ｃ）いずれか一のモータのトルク配分値に最適効率トルク値Ｔｏを配分し、残りの３個のモータのそれぞれのトルク配分値に残りのトルク値の１／３を配分する。
（ｄ）４個のモータのそれぞれのトルク配分値に、全トルク指令値Ｔの１／４を配分する。

上記の各配分例を数式で示すと下記のようになる。
（Ｔ＜Ｔｏのとき）
Ｔ１＝Ｔ，Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ４＝０

（Ｔｏ≦Ｔ＜２Ｔｏのとき）
以下の（ａ）〜（ｃ）の３通りで効率を計算し、最適な効率となる組み合わせを選択する。
（ａ）Ｔ１＝Ｔｏ＋（Ｔ−Ｔｏ），Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ４＝０
（ｂ）Ｔ１＝Ｔｏ，Ｔ２＝Ｔｏ−（２Ｔｏ−Ｔ），Ｔ３＝Ｔ４＝０
（ｃ）Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔｏ−（２Ｔｏ−Ｔ）／２，Ｔ３＝Ｔ４＝０

（２Ｔｏ≦Ｔ＜３Ｔｏのとき）
以下の（ａ）〜（ｅ）の５通りで効率を計算し、最適な効率となる組み合わせを選択する。
（ａ）Ｔ１＝Ｔｏ＋（Ｔ−２Ｔｏ），Ｔ２＝Ｔｏ，Ｔ３＝Ｔ４＝０
（ｂ）Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔｏ＋（Ｔ−２Ｔｏ）／２，Ｔ３＝Ｔ４＝０
（ｃ）Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔｏ，Ｔ３＝Ｔｏ−（３Ｔｏ−Ｔ），Ｔ４＝０
（ｄ）Ｔ１＝Ｔｏ，Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔｏ−（３Ｔｏ−Ｔ）／２，Ｔ４＝０
（ｅ）Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔｏ−（３Ｔｏ−Ｔ）／３，Ｔ４＝０

（３Ｔｏ≦Ｔ＜４Ｔｏのとき）
以下の（ａ）〜（ｇ）の７通りで効率を計算し、最適な効率となる組み合わせを選択する。
（ａ）Ｔ１＝Ｔｏ＋（Ｔ−３Ｔｏ），Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔｏ，Ｔ４＝０
（ｂ）Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔｏ＋（Ｔ−３Ｔｏ）／２，Ｔ３＝Ｔｏ，Ｔ４＝０
（ｃ）Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔｏ＋（Ｔ−３Ｔｏ）／３，Ｔ４＝０
（ｄ）Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔｏ，Ｔ４＝Ｔｏ−（４Ｔｏ−Ｔ）
（ｅ）Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔｏ，Ｔ３＝Ｔ４＝Ｔｏ−（４Ｔｏ−Ｔ）／２
（ｆ）Ｔ１＝Ｔｏ，Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ４＝Ｔｏ−（４Ｔｏ−Ｔ）／３
（ｇ）Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ４＝Ｔｏ−（４Ｔｏ−Ｔ）／４

（４Ｔｏ≦Ｔのとき）
以下の（ａ）〜（ｄ）の４通りで効率を計算し、最適な効率となる組み合わせを選択する。
（ａ）Ｔ１＝Ｔｏ＋（Ｔ−４Ｔｏ），Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ４＝Ｔｏ
（ｂ）Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔｏ＋（Ｔ−４Ｔｏ）／２，Ｔ３＝Ｔ４＝Ｔｏ
（ｃ）Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔｏ＋（Ｔ−４Ｔｏ）／３，Ｔ４＝Ｔｏ
（ｄ）Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ４＝Ｔｏ＋（Ｔ−４Ｔｏ）／４

次に、ｎ個のモータＭを用いた駆動時におけるトルク配分の一般式を示す。
（Ｔ＜ｋ・Ｔｏのとき（ｋ＝１））
Ｔ１＝Ｔ，Ｔ２＝Ｔ３＝…＝Ｔ_n＝０

（（ｋ−１）・Ｔｏ≦Ｔ＜ｋ・Ｔｏのとき、以下の（２ｋ−１）通りで効率を計算し、最適な効率となる組み合わせを選択する（ｋ＝２〜ｎ））
Ｔ１＝Ｔｏ＋（Ｔ−（ｋ−１）・Ｔｏ）／１，Ｔ２＝Ｔ３＝…＝Ｔ_k-1＝Ｔｏ，Ｔ_k＝Ｔ_k+1＝…＝Ｔ_n＝０
Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔｏ＋（Ｔ−（ｋ−１）・Ｔｏ）／２，Ｔ３＝Ｔ４＝…＝Ｔ_k-1＝Ｔｏ，Ｔ_k＝Ｔ_k+1＝…＝Ｔ_n＝０
…
Ｔ１＝Ｔ２＝…＝Ｔ_k-2＝Ｔｏ＋（Ｔ−（ｋ−１）・Ｔｏ）／（ｋ−２），Ｔ_k-1＝Ｔｏ，Ｔ_k＝Ｔ_k+1＝…＝Ｔ_n＝０
Ｔ１＝Ｔ２＝…＝Ｔ_k-1＝Ｔｏ＋（Ｔ−（ｋ−１）・Ｔｏ）／（ｋ−１），Ｔ_k＝Ｔ_k+1＝…＝Ｔ_n＝０
以上でｋ−１通り。

Ｔ１＝Ｔ２＝…＝Ｔ_k-1＝Ｔｏ，Ｔ_k＝Ｔｏ−（ｋ・Ｔｏ−Ｔ）／１，Ｔ_k+1＝…＝Ｔ_n＝０
Ｔ１＝Ｔ２＝…＝Ｔ_k-2＝Ｔｏ，Ｔ_k-1＝Ｔ_k＝Ｔｏ−（ｋ・Ｔｏ−Ｔ）／２，Ｔ_k+1＝…＝Ｔ_n＝０
…
Ｔ１＝Ｔｏ，Ｔ２＝…＝Ｔ_k-1＝Ｔ_k＝Ｔｏ−（ｋ・Ｔｏ−Ｔ）／（ｋ−１），Ｔ_k+1＝…＝Ｔ_n＝０
Ｔ１＝Ｔ２＝…＝Ｔ_k-1＝Ｔ_k＝Ｔｏ−（ｋ・Ｔｏ−Ｔ）／ｋ，Ｔ_k+1＝…＝Ｔ_n＝０
以上でｋ通り。
上記のｋ−１通りと合わせて２ｋ−１通りとなる。

（ｎ・Ｔｏ≦Ｔのとき、以下のｎ通りで効率を計算し、最適な効率となる組み合わせを選択する）
Ｔ１＝Ｔｏ＋（Ｔ−ｎ・Ｔｏ）／１，Ｔ２＝Ｔ３＝…＝Ｔ_n-1＝Ｔ_n＝Ｔｏ
Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔｏ＋（Ｔ−ｎ・Ｔｏ）／２，Ｔ３＝Ｔ４＝…＝Ｔ_n-1＝Ｔ_n＝Ｔｏ
…
Ｔ１＝Ｔ２＝…＝Ｔ_n-1＝Ｔｏ＋（Ｔ−ｎ・Ｔｏ）／（ｎ−１），Ｔ_n＝Ｔｏ
Ｔ１＝Ｔ２＝…＝Ｔ_n-1＝Ｔ_n＝Ｔｏ＋（Ｔ−ｎ・Ｔｏ）／ｎ
以上でｎ通り。

上記によれば、４輪駆動に限らず、６輪駆動や８輪駆動などの移動体におけるトルク配分に適用することができる。

（４輪駆動におけるトルク配分の簡易化）
一般的に、図１１−１のような逆Ｕ型のトルク−効率特性を示すモータ効率マップが多いため、トルク配分の簡略化が可能となる。ある速度におけるトルクに対する効率の関係は、最適効率を得るトルク値Ｔｏより離れるほど、効率の劣化が大きい。よって、各駆動輪のトルクが最適効率トルク値Ｔｏに近くなるように等配分する。トルク−効率の特性図における効率曲線が最適効率トルク値Ｔｏを中心として、非対称の場合があるため、最適効率トルク値Ｔｏよりトルクが小さい側の効率変化と、最適効率トルク値Ｔｏよりトルクが大きい側の効率変化に違いがある。よって、最適効率トルク値Ｔｏより低トルク側と、最適効率トルク値Ｔｏより高トルク側の効率変化率の比を用いて、指令された全トルク指令値Ｔと最適効率トルク値Ｔｏとの関係により、簡易的トルク配分をおこなうことができる。

図１６−１は、トルク−効率の特性における変化率の違いを説明する図である。図に示す最適効率トルク値Ｔｏを中心として高トルク側の変化率に対して、低トルク側の変化率は２倍である。このような場合、駆動輪が４輪である場合における簡易的トルク配分は下記（１）〜（４）のようにおこなう。なお、図１６−１において、１５０［Ｎｍ］と７５［Ｎｍ］は同じ効率、１２８．６［Ｎｍ］と８５．７［Ｎｍ］は同じ効率、１２０［Ｎｍ］と９０［Ｎｍ］は同じ効率である。

（１）Ｔ＜Ｔｏ＋２Ｔｏ／４のとき（図１６−１に示す例ではＴ＜１５０［Ｎｍ］のとき）
Ｔ１＝Ｔ，Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ４＝０
（２）２（Ｔｏ−Ｔｏ／４）≦Ｔ＜２（Ｔｏ＋２Ｔｏ／７）のとき（図１６−１に示す例では７５［Ｎｍ］・２≦Ｔ＜１２８．６［Ｎｍ］・２のとき）
Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ／２，Ｔ３＝Ｔ４＝０
（３）３（Ｔｏ−Ｔｏ／７）≦Ｔ＜３（Ｔｏ＋２Ｔｏ／１０）のとき（図１６−１に示す例では８５．７［Ｎｍ］・３≦Ｔ＜１２０［Ｎｍ］・３のとき）
Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ／３，Ｔ４＝０
（４）４（Ｔｏ−Ｔｏ／１０）≦のとき（図１６−１に示す例では９０［Ｎｍ］・４≦Ｔのとき）
Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ４＝Ｔ／４
なお、図１６−１のトルク−効率特性は、逆Ｕ型のトルク−効率特性のトルク配分を説明した図１１−１と同じ特性を用いている。上記の場合分けの式のＴに１００〜２００［Ｎｍ］の値を代入してみると、Ｔ＜１５０［Ｎｍ］のときは、（Ｔ１，Ｔ２）＝（Ｔ，０）が最適効率配分であり、１５０［Ｎｍ］≦Ｔ＜２５７．２［Ｎｍ］のときは、（Ｔ１，Ｔ２）＝（Ｔ／２，Ｔ／２）が最適効率配分となるため、逆Ｕ型のトルク−効率特性のトルク配分を説明した図１２−１〜図１２−６の結果と一致することが確認できる。
ゆえに、トルク−効率特性が逆Ｕ型であることがわかっていれば、このような簡易的なトルク配分によって最適トルク配分が可能となる。

（ｎ輪駆動の場合の一般系でみたトルク配分の簡易化）
図１６−２は、トルク−効率の特性における最適効率トルク値からの離れ量を説明する図である。ここで、ｋ：駆動輪数、Ｘ：低トルク側の最適効率トルク値Ｔｏからの離れ量、Ｙ：高トルク側の最適効率トルク値Ｔｏからの離れ量、ａ：（高トルク側の変化率）／（低トルク側の変化率）とすると、トルク配分の場合分けは、下記の（１）〜（３）となる。
（１）Ｔ＜ｋ・（Ｔｏ＋（ａ・Ｔｏ）／（ａ・ｋ＋ｋ＋１））のとき、（ｋ＝１）
Ｔ１＝Ｔ，Ｔ２＝…＝Ｔ_n＝０
（２）ｋ・（Ｔｏ−（Ｔｏ）／（ａ・（ｋ−１）＋（ｋ−１）＋１））≦Ｔ＜ｋ・（Ｔｏ＋（ａ・Ｔｏ）／（ａ・ｋ＋ｋ＋１））のとき、（ｋ＝２〜ｎ−１）
Ｔ１＝Ｔ２＝…＝Ｔ_k＝Ｔ／ｋ，Ｔ_k+1＝…＝Ｔ_n＝０
（３）ｎ・（Ｔｏ−（Ｔｏ）／（ａ・（ｎ−１）＋（ｎ−１）＋１））≦Ｔのとき、（ｋ＝ｎ）
Ｔ１＝Ｔ２＝…＝Ｔ_n-1＝Ｔ_n＝Ｔ／ｎ
となる。

なお、ｋ輪で駆動した場合と、ｋ＋１輪で駆動した場合で同じ効率となるトルク値が上記（１）〜（３）の場合分けの境界値となる。これを式で表すと、
（ｋ＋１）・（Ｔｏ−Ｘ）＝ｋ・（Ｔｏ＋Ｙ） …（１５）
Ｙ＝ａ・Ｘ …（１６）
となる。上記式（１５）、（１６）を解いてＸ，Ｙを求めると以下となる。
Ｘ＝Ｔｏ／（ａ・ｋ＋ｋ＋１） …（１７）
Ｙ＝（ａ・Ｔｏ）／（ａ・ｋ＋ｋ＋１） …（１８）
これらの式（１７）、（１８）を用いてｎ輪駆動時における場合分けが可能となる。

（動的トルク配分について）
次に、移動体（駆動輪）の速度によって最適効率トルク値Ｔｏが異なるため、速度の変化に応じて動的なトルク配分をおこなう例について説明する。図１７は、走行パターンに応じた動的トルク配分を説明する図である。横軸が回転速度、縦軸がトルクのモータ効率マップ上に移動体の走行パターンを記載してある。

図１７の走行パターンのときには、加速してＡ点に至るまでの間は、Ｔ１＝Ｔ，Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ４＝０のトルク配分とする。また、Ａ点〜Ｂ点の間では、Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ／２，Ｔ３＝Ｔ４＝０とする。Ｂ点〜Ｃ点の間では、Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ／３，Ｔ４＝０とする。Ｃ点〜Ｄ点の間では、Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ／２，Ｔ３＝Ｔ４＝０とする。Ｄ点以降では、Ｔ１＝Ｔ，Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ４＝０とする。このように、時々刻々と変化する速度や負荷トルクに対して、常に最適トルク配分をおこなうため、広帯域な制御による動的なトルク配分をおこなうことができる。

図１８は、回転速度−全トルク指令値に基づく最適駆動輪数の設定データを示す図表である。移動体（駆動輪）の速度と全トルク指令値Ｔに応じて、総合的な効率が最もよくなる駆動輪数を求めるための表、あるいは算出式を作成しておくことにより、走行中にリアルタイムに最適トルク配分をおこなうことができる。

たとえば、図１８に示す走行パターンの場合の動的トルク配分について説明する。Ａ点に至るまでの間は、Ｔ１＝Ｔ，Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ４＝０のトルク配分であり、１輪駆動となる。また、Ａ点〜Ｂ点の間では、Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ／２，Ｔ３＝Ｔ４＝０であり、２輪駆動となる。Ｂ点〜Ｃ点の間では、Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ／３，Ｔ４＝０であり、３輪駆動となる。Ｃ点〜Ｄ点の間では、Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ４＝Ｔ／４であり、４輪駆動となる。Ｄ点〜Ｅ点の間では、Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ／３，Ｔ４＝０であり、３輪駆動となる。Ｅ点以降では、Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ／２，Ｔ３＝Ｔ４＝０であり、２輪駆動となる。

上記説明したトルク配分のアルゴリズムの結果、すなわち、モータ効率マップをメモリに保持せず、入力が速度およびトルクのときにおける出力である駆動輪数および各駆動輪のトルク値を、図１８に示す表、あるいは算出式としてメモリに保持しておけばよい。

以上説明した実施例１によれば、モータ効率マップ上でスリップ率を考慮した傾きのある動作線を引くことにより、回転速度とトルクの動作点を正確に検出することができる。これにより、トルク配分による効率計算を精度よくおこなうことができるようになる。また、各駆動輪に対して最適なトルク配分をおこなえるようになる。なお、左側駆動輪の合計トルクと右側駆動輪の合計トルクが異なるトルク値で走行している際、ハンドル３０２の角度とヨーレートセンサ３１０による車体の角度を検出し、その差異が大きいと判断した場合は、左右のトルク差を少なくするようにトルク配分量を調節して走行安定性を確保すればよい。

（実施例２）
（総合効率の向上のための構成）
実施例２では、総合効率の向上のための構成について説明する。図１９は、総合効率を説明するための図である。移動体は、バッテリ３１２から供給された電源によりモータＭを駆動して走行する。このモータＭは、コイルの抵抗分による銅損や、渦電流や磁気ヒステリシスによる鉄損等によるロスが発生する。電源からモータＭ出力までの効率は、駆動系の効率である。このモータＭの駆動力により走行する移動体１９００は、実際には、モータＭの出力を受けてタイヤの回転駆動により走行する走行系１９０１を有する。この走行系１９０１においても、タイヤと路面間のスリップによるロスが発生する。モータＭの出力から走行パワーとして出力されるまでの効率が走行系の効率である。移動体の総合効率は、これら駆動系の効率×走行系の効率で示される。

駆動効率ηｄ＝モータＭ出力／バッテリ３１２から供給する電力＝（Ｔ×ω）／（Ｖ×Ｉ）で表される。

上述した実施例１で説明したトルク配分は、駆動効率に関与するものである。実施例２では、走行系の効率を向上させることにより、全体の総合効率を最大にする構成について説明する。

駆動輪あたりの駆動力Ｆｄは次式で示される。
Ｆｄ＝μ・Ｎ …（１９）
（μ：摩擦係数、Ｎ：垂直抗力）
よって、Ｔｄ＝Ｆｄ・ｒ＝μ・Ｎ・ｒ …（２０）
（ｒ：タイヤ半径）

走行系の効率ηλは、
ηλ＝走行パワー／モータ出力＝（Ｆｄ・ｖ）／（Ｔｄ・ω）＝（Ｆｄ・ｖ）／（Ｆｄ・ｒ・ω）＝ｖ／（ｒ・ω）＝ｖ／ｖ_w …（２１）
（ｖ：車体速度［ｍ／ｓ］、ｖ_w：車輪速度［ｍ／ｓ］）
また、スリップ率λは、上記式（１１）で示される。したがって、走行系の効率ηλは、スリップ率λを用いて表すことができる。
∴ηλ＝１−λ …（２２）

上述した図６のスリップ率と摩擦係数の特性より、スリップ率λを摩擦係数μの関数とみなし、λ＝ｆ（μ）と表すと、走行系の効率ηλは、以下のように表せる。
ηλ＝１−λ＝１−ｆ（μ）＝１−ｆ（Ｔｄ／（Ｎ・ｒ）） …（２３）
∵μ＝Ｔｄ／（Ｎ・ｒ） …（２４）

式（２０）より、Ｎが一定のときは、Ｔｄが大きくなるとμが大きくなる。図６の関係より、λが０．２以下の領域では、μが大きくなるとλが大きくなる。ゆえに、１−λが小さくなる。

図２０は、垂直抗力を一定としたときのトルク−走行効率の関係を示す図である。この場合、図示のように、トルクＴｄが大きくなると、走行効率ηλは低下し、その低下度合いは、トルクＴｄが大きくなるほど大きく現れる。すなわち、駆動輪のトルクＴｄを大きくすると、走行効率ηλが低下し、駆動輪のトルクＴｄを小さくすると、走行効率ηλが増加する。このように、実施例１で説明したトルク配分をおこなう際に、総合効率を向上させるためには、駆動効率だけでなく走行効率も考慮する必要がある。走行効率ηλは、上述したように、あらかじめ作成したスリップ率λ−摩擦係数μの特性マップをメモリ等に保持して用いる構成とするに限らない。他の構成としては、たとえば、移動体を走行させながら、その際の車体速度をセンサ（あるいは推定算出）で検出し、また、駆動輪の速度をセンサで検出してスリップ率λを近似計算し、走行効率ηλのパラメータとして用いることも考えられる。

（荷重変化による走行効率の変化について）
トルクを示す上記式（２０）を変形すると、下記式となる。
μ＝Ｔｄ／（Ｎ・ｒ） …（２５）

図２１は、駆動輪別の垂直抗力が異なる状態を説明する図である。上記式（２５）により、ある駆動輪に一定のトルク指令値が与えられている場合、そのタイヤへの路面からの垂直抗力Ｎの変化に応じて摩擦係数μが変化する。図２１に示すように、移動体が登坂、傾斜、加速、カーブを走行する場合等には、移動体の荷重バランスが変わり、ある駆動輪の垂直抗力Ｎが減少すると、摩擦係数μが大きくなり、スリップ率λも大きくなる。結果として、上記式（２２）に示す１−λが小さくなり、走行系の効率ηλが低下することになる。

図２２は、垂直抗力別のトルク−走行効率を示す図表である。上記式（２３）により、垂直抗力Ｎが大きいほど走行系の効率ηλは大きく、トルクＴｄの増加に伴う走行系の効率ηλの低下度合いも緩くなる。よって、各駆動輪の垂直抗力Ｎが変化した場合、垂直抗力Ｎの大きい駆動輪は、走行系の効率ηλが増加し、垂直抗力Ｎの小さい駆動輪は走行系の効率ηλが低下する。これにより、荷重の大きい駆動輪のトルクを増やし、荷重の小さい駆動輪のトルクを少なくすることにより、走行効率を向上させることができるようになる。

（総合効率について）
図２３は、移動体全体の総合効率を説明するための図である。移動体３００の各駆動輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲに全トルク指令値ＴをＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４で分配する。そして、移動体３００の総合効率は、各駆動輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲのトルク分配比×駆動効率η_d×走行効率ηλの総和により得ることができる。

図２３の駆動輪ＦＬを例に説明すると、モータ効率マップ２３０１を用いて、駆動輪ＦＬに配分されたトルクＴ１と、回転速度ω１に基づき、駆動効率η_d１を得る。また、トルク−走行効率特性２３０２に基づいて、駆動輪ＦＬに配分されたトルクＴ１から走行効率ηλ１を得る。同様に、他の駆動輪ＦＲ，ＲＬ，ＲＲについても、それぞれ駆動効率η_d２，η_d３，η_d４と、走行効率ηλ２，ηλ３，ηλ４を得る。

総合効率ηtotalは、下記式により得られる。
ηtotal＝（Ｔ１／Ｔ）・η_d１・ηλ１＋（Ｔ２／Ｔ）・η_d２・ηλ２＋（Ｔ３／Ｔ）・η_d３・ηλ３＋（Ｔ４／Ｔ）・η_d４・ηλ４ …（２６）

そして、各駆動輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲの垂直抗力を検出、あるいは推定し、この垂直抗力に応じて上記式（２６）の値が最大になるようにトルク配分をおこなうことにより、走行効率を向上させることができる。

図２４は、実施例２にかかるトルク配分装置の機能的構成を示すブロック図である。図１と同様の構成部には同一の符号を付してある。そして、配分部１０７には、各駆動輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲの垂直抗力Ｎｆｌ、Ｎｆｒ，Ｎｒｌ，Ｎｒｒがセンサ３０８ａ〜３０８ｄ（図３参照）から入力され、配分部１０７は、各駆動輪の垂直抗力に基づき、垂直抗力Ｎ（荷重）が大きい駆動輪に対するトルク配分比を大きくし、垂直抗力Ｎ（荷重）が小さい駆動輪に対するトルク配分比を小さくする。

（総合効率の計算例）
図２５−１、図２５−２は、それぞれ総合効率の計算例を示す図である。いずれも移動体３００の車体重量は、１６００［ｋｇ］、全トルク指令値Ｔが８００［Ｎｍ］であり、登坂あるいは加速によって荷重バランスが後方に移動し、前輪荷重が各３００［ｋｇ］、後輪荷重が各５００［ｋｇ］であるとする。

図２５−１に示す例では、各駆動輪のトルク配分を２００［Ｎｍ］で４輪駆動した場合である。モータ効率マップ２５０１を用いて、前輪ＦＬ，ＦＲに配分されたトルクＴｄ＝２００［Ｎｍ］と、回転速度ω＝８０［ｒａｄ／ｓ］に基づき、駆動効率η_d＝０．８２を得る。また、トルク−走行効率特性２５０２に基づいて、駆動輪ＦＬに配分されたトルクＴｄ＝２００［Ｎｍ］から走行効率ηλ＝０．９７６を得る。同様に、後輪ＲＬ，ＲＲについては、駆動効率η_d＝０．８２と、走行効率ηλ＝０．９８６を得る。この結果、総合効率ηtotalは、上記式（２６）に基づき、
ηtotal＝（（２００／８００）・０．８２・０．９７６）・２＋（（２００／８００）・０．８２・０．９８６）・２＝０．８０４４２
となる。

図２５−２に示す例では、後輪のトルク配分を４００［Ｎｍ］で２輪駆動した場合である。モータ効率マップ２５０１を用いて、前輪ＦＬ，ＦＲに配分されたトルクＴｄ＝０［Ｎｍ］と、回転速度ω＝８０［ｒａｄ／ｓ］に基づき、駆動効率η_d＝０．６９を得る。また、トルク−走行効率特性２５０２に基づいて、駆動輪ＦＬに配分されたトルクＴｄ＝４００［Ｎｍ］から走行効率ηλ＝１を得る。同様に、後輪ＲＬ，ＲＲについては、駆動効率η_d＝０．９３と、走行効率ηλ＝０．９７１を得る。この結果、総合効率ηtotalは、上記式（２６）に基づき、
ηtotal＝（（０／８００）・０．６９・１）・２＋（（４００／８００）・０．９３・０．９７１）・２＝０．９０３０３
となる。

上記計算例に限らず、駆動輪に対する垂直抗力が各々異なる場合であっても、各駆動輪毎に駆動効率と走行効率を算出することができるため、これら駆動効率と走行効率に基づいて総合効率を算出することができる。なお、実施例１のトルク配分アルゴリズムが最適な駆動系効率を有する組み合わせを選択するのに対して、実施例２のトルク配分アルゴリズムは、最適な総合効率を有する組み合わせを選択している。

以上説明した実施例２によれば、上述した実施例１同様に、モータ効率マップ上でスリップ率を考慮した傾きのある動作線を引くことにより、回転速度とトルクの動作点を正確に検出することができる。これにより、トルク配分による効率計算を精度よくおこなうことができるようになる。また、各駆動輪に対して最適なトルク配分をおこなえるようになる。加えて、実施例２では、各駆動輪に対する垂直抗力（荷重）を考慮しているから、走行系の効率を正確に検出でき、総合効率を向上できるようになる。また、各駆動輪に対して総合効率を向上させる最適なトルク配分をおこなえるようになる。なお、上述した実施例１同様に、左側駆動輪の合計トルクと右側駆動輪の合計トルクが異なるトルク値で走行している際、ハンドル３０２の角度とヨーレートセンサ３１０による車体の角度を検出し、その差異が大きいと判断した場合は、左右のトルク差を少なくするようにトルク配分量を調節して走行安定性を確保すればよい。

なお、本実施の形態で説明したトルクの配分にかかる方法は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。

１００，４００ トルク配分装置
１０１ 全トルク指令値取得部
１０２ａ 車体速度検出部
１０２ｂ 駆動輪速度検出部
１０３ スリップ率算出部
１０４ モータ効率マップ
１０５ 効率マップ取得部
１０６ 算出部
１０７ 配分部
１０８ 制御部
３００ 移動体
３０１ コントローラ
３０７ａ〜３０７ｄ （回転速度）センサ
３０８ａ〜３０８ｄ （垂直抗力）センサ
３０９ 加速度センサ
３１０ ヨーレートセンサ
３１２ バッテリ
ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ 駆動輪
Ｍ（Ｍ１〜Ｍ４） モータ
ＩＮＶ インバータ

Claims (6)

1. 駆動輪に接続された複数個のモータの各々に対して、入力された全トルク指令値を配分するトルク配分装置であって、
   前記入力された全トルク指令値を取得する全トルク指令値取得手段と、
   前記モータに対応するモータ効率マップを取得する効率マップ取得手段と、
   前記モータを搭載する車両の車体速度を検出する車体速度検出手段と、
   前記駆動輪における駆動輪回転速度を検出する駆動輪回転速度検出手段と、
   前記車体速度及び前記駆動輪回転速度に基づいて、前記駆動輪におけるスリップ率と摩擦係数の関係式を算出するスリップ率算出手段と、
   前記スリップ率と摩擦係数の関係式に基づいて、前記スリップ率を含めた駆動輪回転速度とトルクの関係を示す動作線式を作成し、前記モータ効率マップ上に前記動作線式を重ねて、前記車体速度毎に前記トルクと前記モータ効率マップの効率値を示す効率変化式を作成し、前記効率変化式の最適効率トルク値を算出する算出手段と、
   前記全トルク指令値、および、前記最適効率トルク値に基づいて、各々の前記モータに対するトルク配分値を算出する配分手段と、
   前記スリップ率が０〜０．２までの範囲において、算出した前記トルク配分値に基づいて、各々の前記モータへトルク配分制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とするトルク配分装置。
2. 前記モータは、前記駆動輪に接続されたインホイールモータであり、
   前記制御手段は各々の前記インホイールモータへトルク配分制御することを特徴とする請求項１に記載のトルク配分装置。
3. 前記モータ効率マップは前記モータに接続されるインバータも含んだ効率マップであることを特徴とする請求項１に記載のトルク配分装置。
4. 駆動輪に接続された複数個のモータの各々に対して、入力された全トルク指令値をトルク配分装置により配分するトルク配分方法であって、
   前記入力された全トルク指令値を取得する全トルク指令値取得工程と、
   前記モータに対応するモータ効率マップを取得する効率マップ取得工程と、
   前記モータを搭載する車両の車体速度を検出する車体速度検出工程と、
   前記駆動輪における駆動輪回転速度を検出する駆動輪回転速度検出工程と、
   前記車体速度及び前記駆動輪回転速度に基づいて、前記駆動輪におけるスリップ率と摩擦係数の関係式を算出するスリップ率算出工程と、
   前記スリップ率と摩擦係数の関係式に基づいて、前記スリップ率を含めた駆動輪回転速度とトルクの関係を示す動作線式を作成し、前記モータ効率マップ上に前記動作線式を重ねて、前記車体速度毎に前記トルクと前記モータ効率マップの効率値を示す効率変化式を作成し、前記効率変化式の最適効率トルク値を算出する算出工程と、
   前記全トルク指令値、および、前記最適効率トルク値に基づいて、各々の前記モータに対するトルク配分値を算出する配分工程と、
   前記スリップ率が０〜０．２までの範囲において、算出した前記トルク配分値に基づいて、各々の前記モータへトルク配分制御する制御工程と、
   を含むことを特徴とするトルク配分方法。
5. 駆動輪に接続された複数個のモータの各々に対して、入力された全トルク指令値を配分するためのトルク配分値をトルク配分値生成装置により生成するトルク配分値生成方法であって、
   前記入力された全トルク指令値を取得する全トルク指令値取得工程と、
   前記モータに対応するモータ効率マップを取得する効率マップ取得工程と、
   前記モータを搭載する車両の車体速度を検出する車体速度検出工程と、
   前記駆動輪における駆動輪回転速度を検出する駆動輪回転速度検出工程と、
   前記車体速度及び前記駆動輪回転速度に基づいて、前記駆動輪におけるスリップ率と摩擦係数の関係式を算出するスリップ率算出工程と、
   前記スリップ率と摩擦係数の関係式に基づいて、前記スリップ率を含めた駆動輪回転速度とトルクの関係を示す動作線式を作成し、前記モータ効率マップ上に前記動作線式を重ねて、前記車体速度毎に前記トルクと前記モータ効率マップの効率値を示す効率変化式を作成し、前記効率変化式の最適効率トルク値を算出する算出工程と、
   前記スリップ率が０〜０．２までの範囲において、前記全トルク指令値、および前記最適効率トルク値に基づいて、前記全トルク指令値および前記駆動輪回転速度に対応する各トルク配分値を求める配分値生成工程と、
   を含むことを特徴とするトルク配分値生成方法。
6. 請求項４または５に記載の方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

Images