JP5705333B2 - 車両駆動装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両のモータへ電源を供給し車両を駆動する車両駆動装置に関する。ただし、この発明の利用は、上述した車両駆動装置には限られない。

従来、移動体である電気自動車（ＥＶ）にモータを設け、車輪を駆動する構成において、モータを車輪に設けるインホイールモータ構造とし、このモータに対する電源を車両から供給するものとして、下記の各技術が開示されている。

一つ目の技術は、車体と車輪との間の電気配線に螺旋部を設け、この螺旋部を車体とアクセルとの間に設けられたリンクに支持させる構造としている。これにより、電気配線の垂れ下がりを防止し、車輪の上下ストローク等の動作に追従できるようにしたものである（たとえば、下記特許文献１参照。）。

二つ目の技術は、インホイールモータの配線構造にかかり、ターミナル基板の配線接続部にステータコイルからの配線を接続して各相ごとに電気的に集約する構成としている。これにより、コスト低減と組付作業を容易化でき、ステータの側方に設置位置が制約される結線用ユニットを用いず、インホイールモータの車幅方向の縮小化を達成している（たとえば、下記特許文献２参照。）。

三つ目の技術は、車両には、車輪（ホイール）に近い側に、インバータ、モータ、減速機を配置している。これにより、高周波電流の経路のループの大きさを小さくして高周波電流に起因する放射ノイズの発生を抑制している（たとえば、下記特許文献３参照。）。

四つ目の技術は、車体からモータへの電線をサスペンションのキングピン中心線Ｋｉを中心として渦巻き状に巻いた構成としている。これにより、ホイールの転舵時に渦巻き状に巻かれた部分がキングピン中心線を中心として巻き取られまたは巻き戻され、電線による転舵の妨げを防止して転舵性を高め、電線の耐久性を確保している（たとえば、下記特許文献４参照。）。

五つ目の技術は、車両から車輪のモータへ給電する電線（給電ケーブル）の接続にかかり、車両前進時のホイールの回転方向の下流側に接続端子箱を設けた構成としている。これにより、ホイールの内周面に異物が固着した状態で車両が前進した場合に、異物が給電ケーブルよりも先に端子箱に衝突して粉砕され、給電ケーブルの損傷を抑制している（たとえば、下記特許文献５参照。）。

六つ目の技術は、車両から車輪のモータへ給電する電線の支持構造にかかり、電線（三相高圧ケーブル）を一括してシースで内包してケーブル支持部材で支持し、このケーブル支持部材の支持部を車体の前後方向、幅方向および高さ方向等の任意の方向に移動可能となるように車体に設置した構成としている。これにより、車輪が凸凹路を転動するときや運転者により操舵されるときなど、モータと電源側との直線距離が変化しても、三相高圧ケーブルが支持部と共に車体の前後方向、幅方向および高さ方向に移動し、三相高圧ケーブルの撓み部分が変形することでインホイールモータとバッテリ側との直線距離の変化が吸収されて三相高圧ケーブルの耐久性を向上させている（たとえば、下記特許文献６参照。）。

特開２００１−３０１４７２号公報 特開２００４−１２０９０９号公報 特開２００５−２９０８６号公報 特開２００６−６２３８８号公報 特開２００９−９６４２９号公報 特開２０１０−２２１９０２号公報

しかしながら、上記の特許文献１〜６に記載の技術は、いずれも車両側のインバータと、車輪側のモータとに分離されているため、インバータと車輪の間に高電圧の大電流が流せる電源ケーブルが必要となる。

この高電圧大電流の電源ケーブルには、操舵による車輪の回転等により撓みの負荷がかかるが、径が太いためケーブルの耐久性を低下させるとともに、操舵性を高めることができない。また、車両と車輪との間のホイールスペースに太い電源ケーブルが存在するため、サスペンションと干渉しないように配線することが困難であるとともに、泥や粉塵、雨や雪等が付着しやすく、これによる劣化が生じやすいため、交換等のメンテナンスに手間がかかる。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる車両駆動装置は、外部電源より取得した直流電力を蓄える第１蓄電池と、前記第１蓄電池に接続され、前記直流電力を交流電力に変換する第１変換器と、当該交流電力を無線送電する送電アンテナを有する送電手段と、前記送電アンテナから送信された交流電力を無線受電する受電アンテナと、当該交流電力を直流電力へ変換する第２変換器を有する受電手段と、車輪のハブに装着され、当該車輪を駆動するインホイールモータと、前記車輪に設けられ、前記受電手段による受電した直流電力を蓄える第２蓄電池と、前記車輪に設けられ、前記第２蓄電池の直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記インホイールモータの回転駆動を制御する駆動制御手段と、前記送電手段より前記受電手段への無線給電を制御する給電制御手段と、を備え、前記送電アンテナの送電面と、前記受電アンテナの受電面とが、地面に対し水平に対向して配置されていることを特徴とする。

図１は、実施の形態にかかる車両駆動装置が搭載された車両の構成を示す概要図である。 図２は、実施の形態にかかる車両駆動装置の構成を示すブロック図である。 図３は、インバータの回路例を示す図である。 図４は、双方向チョッパの回路例を示す図である。 図５は、バッテリ間の電力伝送の概要を示す図である。 図６は、電力伝送にかかる全体の制御内容を示すフローチャートである。 図７は、力行トルク制御の制御内容を示すフローチャートである。 図８は、回生トルク制御の制御内容を示すフローチャートである。 図９は、実施の形態にかかる無線による電力伝送の制御手順の一例を示すフローチャートである。 図１０は、力行時のトルク指令値を示す図表である。 図１１は、回生時のトルク指令値を示す図表である。 図１２は、ペダルを離したときのトルク指令値を示す図表である。 図１３は、モータ効率マップを示す図表である。 図１４は、バッテリ残量が少なくなったときのトルクの再配分例を説明する図である。 図１５−１は、実施の形態で用いる協調ブレーキの制御特性を示す図である。 図１５−２は、実施の形態で用いる協調ブレーキのほかの制御特性を示す図である。 図１６は、車輪および電力伝送アンテナの構造例を示す図である。 図１７は、ストローク時の車輪および電力伝送アンテナの状態を示す図である。 図１８は、ローリング時の車輪および電力伝送アンテナの状態を示す図である。 図１９−１は、旋回時の車輪および電力伝送アンテナの状態を示す図である（水平型）。 図１９−２は、旋回時の車輪および電力伝送アンテナの状態を示す図である（垂直型）。 図２０は、電力伝送アンテナを構成するコイル間距離と伝送効率との関係を示す図表である。 図２１は、コイル間中心ずれと伝送効率との関係を示す図表である。 図２２は、コイル間相対角度と伝送効率との関係を示す図表である。 図２３は、無線による電力伝送の制御の概要を説明するための図表である。 図２４は、コイル間相対角度による電力伝送の制御手順の一例を示すフローチャートである。 図２５は、第２バッテリの各種パラメータを示す図である。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる車両駆動装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。以下の説明では、各車輪にモータを備えたインホイール型の構成を例に説明する。

（車両の構成）
図１は、実施の形態にかかる車両駆動装置が搭載された車両の構成を示す概要図である。車両１００は、左右の前車輪ＦＬ，ＦＲと、左右の後車輪ＲＬ，ＲＲを有する４輪駆動車である。これら四つの各車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲのハブには、それぞれインホイール型のモータユニットＭ１〜Ｍ４が設けられ、独立に駆動される。

これらモータユニットＭ１〜Ｍ４には、それぞれモータ駆動用のインバータ回路（後述する）と、第２バッテリ等が設けられ、各インバータ回路はコントローラ（ＥＣＵ）１０１の制御に基づき、モータユニットＭ１〜Ｍ４を駆動する。このコントローラ１０１には各種情報が入力され、トルク配分された結果、各モータユニットＭ１〜Ｍ４に設けられたモータ（インホイールモータ）を駆動する。

コントローラ１０１に対する入力としては、以下がある。ハンドル１０２からは操舵角が入力される。アクセルペダル１０３からは、全トルク指令値が入力される。ブレーキペダル１０４からはブレーキ量が入力される。シフトブレーキ１０５からはシフトブレーキ量が入力される。セレクタ１０６からはＲ，Ｎ，Ｄ等のセレクトポジションが入力される。

また、各車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲのモータユニットＭ１〜Ｍ４には、それぞれ回転速度Ｖを検出するセンサが設けられており、各車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲの回転速度Ｖｆｌ，Ｖｆｒ，Ｖｒｌ，Ｖｒｒがコントローラ１０１に入力される。

このほか、車両１００には、加速度センサ、ヨーレートセンサ、ジャイロセンサ等（不図示）が設けられ、各検出値がコントローラ１０１に入力される。

コントローラ１０１は、上記の入力に基づき、各車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲを駆動する。駆動のための制御信号Ｓ１〜Ｓ４は、各車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲごとに適切にトルク配分され、各モータユニットＭ１〜Ｍ４に供給される。

また、車両１００には、バッテリが搭載され、車両１００全体に対して電源供給する。バッテリは、車両側に設けられ、車両外部の外部電源より取得した直流電力を蓄える第１蓄電池（第１バッテリ）１１１と、モータユニットＭ１〜Ｍ４内部に設けられ、第１バッテリ１１１との間で電力伝送される第２蓄電池（第２バッテリ）とからなる。各車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲのモータユニットＭ１〜Ｍ４は、第２バッテリに蓄電された電力により駆動される。これらバッテリとしては、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。また、バッテリの代わりに電気二重層キャパシタを用いても良い。図中Ｌ１〜Ｌ４が電源ラインである。

なお、回生時には、モータへの電源供給（力行）のときとは逆に、モータユニットＭ１〜Ｍ４によって発生した電源をバッテリ側に供給する。この回生とは、車両１００を運転するドライバによるブレーキペダル１０４の操作や、走行中にアクセルペダル１０３の踏み込みを緩和することによって、モータに発生する逆起電力を用いた発電を示す。

車両側および車輪側（モータユニットＭ１〜Ｍ４）の電源ラインＬ１〜Ｌ４上には、それぞれ電圧変換部が設けられる。この電圧変換部は、車両側に設けられる第１変換器（ＤＣ−ＡＣ変換部）１２１（１２１ａ〜１２１ｄ）と、車輪側各モータユニットＭ１〜Ｍ４内部に設けられるＡＣ−ＤＣ変換部（後述する）によって構成される。車両側と車輪側には、電力を無線送電するための電力伝送アンテナ１２２（１２２ａ〜１２２ｄ）、１２３（１２３ａ〜１２３ｄ）が設けられる。

そして、コントローラ１０１は、車両側の第１バッテリ１１１から供給可能な電源ラインＬ１〜Ｌ４の各電源を、制御信号Ｓ１１〜Ｓ１４により、車輪別のモータユニットＭ１〜Ｍ４に供給制御する。この際、電源ラインＬ１〜Ｌ４の電源は、車両側のＤＣ−ＡＣ変換部１２１（１２１ａ〜１２１ｄ）により直流電力が交流電力に変換される。そして、一対の電力伝送アンテナ１２２（１２２ａ〜１２２ｄ）、１２３（１２３ａ〜１２３ｄ）により、車輪側のモータユニットＭ１〜Ｍ４に無線送電される。

そして、車輪側のモータユニットＭ１〜Ｍ４に設けられるＡＣ−ＤＣ変換部により交流電力が直流電力に変換された後、第２バッテリに供給される。第２バッテリに蓄電された電力を用いて、後述するインバータ２０３（２０３ａ〜２０３ｄ）は、モータユニットＭ１〜Ｍ４のモータを駆動する。

なお、上記モータユニットＭ１〜Ｍ４のモータの回生時には、車輪側のモータユニットＭ１〜Ｍ４から車両側（第１バッテリ１１１）に向けて電力を無線送電することができる。

（車両駆動装置の構成）
図２は、実施の形態にかかる車両駆動装置の構成を示すブロック図である。車両駆動装置２００は、モータへ電源を供給してモータを駆動する。また、車両１００の走行状態等により、第１バッテリ１１１と第２バッテリ２１２ａ間での電力伝送を制御する。

以下、車両１００と、モータユニットＭ１間の電源ラインＬ１上の構成について説明することとし、図中添え字「ａ」は、電源ラインＬ１およびモータユニットＭ１に対応していることを示す。なお、他の電源ラインＬ２〜Ｌ４についても同様の構成であり、説明は省略する。

はじめに、電源ラインＬ１について、車両１００から車輪側のモータユニットＭ１側への電源を供給する各構成について説明する。車両１００側には、第１バッテリ１１１が設けられ、電源ラインＬ１を介してＤＣ−ＡＣ変換部１２１ａに接続されている。ＤＣ−ＡＣ変換部１２１ａは、直流電力を交流電力に変換し、電力伝送アンテナ（送電アンテナ）１２２ａに出力する。

車輪側のモータユニットＭ１には、電力伝送アンテナ１２２ａと対の電力伝送アンテナ（受電アンテナ）１２３ａが設けられる。この電力伝送アンテナ１２３ａは、車両側の電力伝送アンテナ１２２ａから送電された電力を受電する。これら電力伝送アンテナ１２２ａ，１２３ａには、たとえば、巻回されたコイルを用いることができ、車両１００と車輪のモータユニットＭ１との間を非接触で電力伝送できる。

電力伝送アンテナ１２３ａで受電した電力は、第２変換器（ＡＣ−ＤＣ変換部）２０１ａにより交流電力が直流電力に変換され、双方向チョッパ２０２ａに出力される。双方向チョッパ２０２ａは、双方向（正方向あるいは逆方向）への電力伝送を行うための回路である。

双方向チョッパ２０２ａの出力は、第２バッテリ２１２ａに出力される。これにより、車両側の第１バッテリ１１１の電源を車輪側の第２バッテリ２１２ａに供給し（正方向）、第２バッテリ２１２ａに蓄電されるとともに、インバータ２０３ａを介してモータユニットＭ１内のモータＭに供給され、モータＭを駆動させる。

モータＭの回生時には、モータＭで発生した電力がインバータ２０３ａを介して第２バッテリ２１２ａに供給されるとともに、双方向チョッパ２０２ａ〜ＡＣ−ＤＣ変換部２０１ａ〜電力伝送アンテナ１２３ａ〜電力伝送アンテナ１２２ａ〜ＤＣ−ＡＣ変換部１２１ａ〜第１バッテリ１１１の経路（電源ラインＬ１）を介して電力伝送することができる（逆方向）。これにより、第２バッテリ２１２ａを介して第１バッテリ１１１への蓄電を行うことができる。なお、２０１ａと１２１ａは共に双方向であるため、この場合は、２０１ａはＤＣ−ＡＣ変換となり、１２１ａはＡＣ−ＤＣ変換となる。また、１２３ａは送電アンテナとなり、１２２ａは受電アンテナとなる。

車両１００に設けられるコントローラ１０１は、受電手段への給電を制御する給電制御手段（残量制御部）２２１と、車輪の回転駆動を制御する駆動制御手段（トルク制御部）２２２とを有している。残量制御部２２１は、第２バッテリ２１２ａに対する電源供給を制御する。第１バッテリ１１１および第２バッテリ２１２ａのバッテリ量（バッテリ残量）は、残量制御部２２１が検出しており、たとえば、第２バッテリ２１２ａのバッテリ残量が少なくなったときには、ＤＣ−ＡＣ変換部１２１ａ、ＡＣ−ＤＣ変換部２０１ａに対し、車両１００から車輪のモータユニットＭ１に対する電力伝送を制御信号Ｓ１１を介して行う。この際、制御信号Ｓ１１により双方向チョッパ２０２ａは、車両１００からモータユニットＭ１へ向う正方向の電力伝送を行う。

一方、残量制御部２２１は、モータＭの回生時に、モータユニットＭ１から車両側へ向う逆方向の電力伝送を行う場合についても、制御信号Ｓ１１を用いて行う。この場合、双方向チョッパ２０２ａに対しては、伝送の有無を制御する。伝送を行わない制御時には、第２バッテリ２１２ａから第１バッテリ方向への電力伝送は行わない。伝送を行う制御時には、電力伝送の方向を第２バッテリ２１２ａから第１バッテリ１１１の方向に切り替える。

トルク制御部２２２は、全トルク指令値を走行状態に応じて各車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲごとにトルク配分する。図示の右前輪ＦＲのモータユニットＭ１に対しては、インバータ２０３ａに対するトルク配分値を制御信号Ｓ１で出力することにより行う。

また、モータユニットＭ１は、第２バッテリ２１２ａの電流値および電圧値を信号Ｓ２としてコントローラ１０１に出力し、モータＭの回転速度を信号Ｓ３としてコントローラ１０１に出力する。

これら制御信号Ｓ１〜Ｓ３と、Ｓ１１は、車両１００と車輪側のモータユニットＭ１との間で有線接続された制御線を介して伝送させる。これら制御信号Ｓ１〜Ｓ３と、Ｓ１１については、データ送信できればよいため、制御線に細線を用いることができ、大容量の電力伝送を行うような太線を用いる必要はないため、車輪の操舵性を低下させることがない。

図３は、インバータの回路例を示す図である。インバータ２０３ａは、第２バッテリ２１２ａから供給される直流電力をモータＭの３相交流電力に変換する。Ｕ，Ｖ，Ｗの各相±にそれぞれダイオード３０１と、駆動トランジスタ３０２とを設け、ＰＷＭ変調により、電圧と周波数を制御した正弦波を生成してモータＭの各相に供給してモータＭを回転駆動する。

図４は、双方向チョッパの回路例を示す図である。双方向チョッパ２０２ａは、一次側ハーフブリッジ回路４０１と、二次側ハーフブリッジ回路４０２と、リアクトル４０３とを備えている。一次側ハーフブリッジ回路４０１は、ＡＣ−ＤＣ変換部２０１ａに接続されるスイッチング素子４０４と、ダイオード４０５を有している。二次側ハーフブリッジ回路４０２は、第２バッテリ２１２ａに接続されるスイッチング素子４０６と、ダイオード４０７とを有している。リアクトル４０３は、一次側と二次側との間に接続されている。そして、スイッチング素子４０４，４０６の制御により、リアクトル４０３を介して一次側から二次側への正方向の電力伝送、あるいは二次側から一次側への逆方向の電力伝送を行うことができる。

上記構成により、車両１００側に第１バッテリ１１１を設け、インバータ２０３ａと第２バッテリ２１２ａをモータユニットＭ１に内蔵して設けているため、ＤＣの電源を車両１００側から供給することにより、モータＭを駆動することができる。この際、車両１００と車輪のモータユニットＭ１との間におけるＤＣ電力の供給は、大電流を必要としない。これは、モータの駆動には、第２バッテリ２１２ａに蓄電されている電力を用いるためであり、大きなトルクを出力する際に必要な電力量を多少の余裕を持って第２バッテリに蓄電しておけば良い。したがって、第１バッテリと第２バッテリの間の電力伝送を連続的に行うようにしておけば、大電流を流さなくても済むのである。このため、車両１００と、車輪のモータユニットＭ１にそれぞれ電力伝送アンテナ１２２ａ，１２３ａを設け、非接触な無線による電力伝送を行うことができる。

（バッテリ間の電力伝送の概要）
図５は、バッテリ間の電力伝送の概要を示す図である。４輪駆動の場合、四つのモータユニットＭ１〜Ｍ４を有し、第１バッテリ１１１は、これら四つのモータユニットＭ１〜Ｍ４のモータＭを駆動する比較的大きな容量を有するものを用いる。一方、モータユニットＭ１（およびＭ２〜Ｍ４）にそれぞれ設ける第２バッテリ２１２ａは、単一のモータＭを駆動すればよく、比較的小容量のものを用いることができ、重量を軽量化できる。

第１バッテリ１１１と、第２バッテリ２１２ａとの間における電力伝送は、モータユニットＭ１内の第２バッテリ２１２ａの残量（現在値Ｂ１）が、常に目標残量値ＢＳ（Ｓｅｔ）に近づくように制御する。この制御は、上記コントローラ１０１の残量制御部２２１が行う。目標残量値ＢＳは、充電上限値ＢＵ（Ｕｐｐｅｒ）と充電下限値ＢＬ（Ｌｏｗｅｒ）との間の所定値に設定される。図中ＲＬ（Ｌｏｗｅｒ）は、現在値Ｂ１と充電下限値ＢＬとの差分であり、第２バッテリ２１２ａで使用可能な容量である。

電力の伝送方向は、上述したように双方向、すなわち正方向と逆方向がある。正方向は、第１バッテリ１１１→第２バッテリ２１２ａの方向である。逆方向は、第２バッテリ２１２ａ→第１バッテリ１１１の方向である。

コントローラ１０１は、基本的には、
１．正方向への電力伝送は、力行制御時に行う。力行制御は、たとえば、アクセルペダル１０３の踏み込みを検出したときに行う。
２．逆方向への電力伝送は、回生制御時に行う。回生制御は、たとえば、ブレーキペダル１０４の踏み込みを検出したときに行う。

そして、コントローラ１０１（残量制御部２２１およびトルク制御部２２２）は、充電の現在値Ｂ１が第２バッテリ２１２ａの充電上限値ＢＵを超えないように、回生時の回生電力を制御する。また、充電の現在値Ｂ１が第２バッテリ２１２ａの充電下限値ＢＬを下回らないように、力行時の力行電力を制御する。

（電力伝送の制御内容）
図６は、電力伝送にかかる全体の制御内容を示すフローチャートである。コントローラ１０１が行う電力伝送とトルク制御の処理について示している。はじめに、コントローラ１０１は、モータユニットＭ１〜Ｍ４のセンサにより、現在の走行速度を検出する。また、アクセルペダル１０３とブレーキペダル１０４の踏み込みを検出する（ステップＳ７０１）。

そして、現在の走行状態と制御形態の組み合わせを特定する（ステップＳ７０２）。上記のように、
１．アクセルペダル１０３の踏み込みを検出したときには、力行制御と特定する。
２．ブレーキペダル１０４の踏み込みを検出したときには、回生制御と特定する。このほか、
３．アクセルペダル１０３およびブレーキペダル１０４の踏み込みを検出せず、かつ、車両１００の速度が遅い場合には、力行制御と特定する。この場合、後述する擬似クリープトルクの制御を行う。
４．アクセルペダル１０３およびブレーキペダル１０４の踏み込みを検出せず、かつ、車両１００の速度が速い場合には、回生制御と特定する。この場合、後述する擬似エンジンブレーキの制御を行う。
５．アクセルペダル１０３およびブレーキペダル１０４の踏み込みを検出せず、かつ、車両１００の速度が中程度（速くなく、また遅くない速度）の場合には、制御なし（惰行運転）と特定する。

つぎに、制御形態がいずれであるかを判断する（ステップＳ７０３）。制御形態が力行制御のときには（ステップＳ７０３：力行）、力行トルク制御を行い（ステップＳ７０４）、ステップＳ７０６に移行する。制御形態が回生制御のときには（ステップＳ７０３：回生）、回生トルク制御を行い（ステップＳ７０５）、ステップＳ７０６に移行する。制御形態が惰行の場合には（ステップＳ７０３：惰行）、特に制御を行わず、ステップＳ７０６に移行する。

つぎに、ステップＳ７０６では、上述した無線による電力伝送制御を行い（ステップＳ７０６）、処理を終了する。コントローラ１０１は、上記の各処理を経時的に連続して行う。

（力行トルク制御について）
図７は、力行トルク制御の制御内容を示すフローチャートである。図６のステップＳ７０４に示した力行トルク制御の詳細な制御内容を示している。はじめに、コントローラ１０１は、モータユニットＭ１〜Ｍ４にそれぞれ設けられる第２バッテリ２１２（２１２ａ〜２１２ｄ：ただし２１２ｂ〜２１２ｄはモータユニットＭ２〜Ｍ４の第２バッテリを指し不図示）の各値を検出する（ステップＳ８０１）。

第２バッテリ２１２（２１２ａ〜２１２ｄ）の充電下限値はＢＬとし、現在値（残量）はＢ１〜Ｂ４とし、現在の電圧はＶ１〜Ｖ４とする。モータユニットＭ１〜Ｍ４の第２バッテリ２１２ａ〜２１２ｄは、モータＭの駆動状態に対応してそれぞれ現在値Ｂ１〜Ｂ４が異なり常に変動する。

つぎに、アクセルペダル１０３の踏み込み量と、所定のトルク配分値により、各車輪（各モータユニットＭ１〜Ｍ４）へのトルク配分値Ｔ１〜Ｔ４を決定し、後述するモータ効率マップを用いた電力推定方法により、必要な力行電力Ｗ１〜Ｗ４を算出する（ステップＳ８０２）。

つぎに、第２バッテリ２１２の電力使用可能な容量ＲＬを算出する（ステップＳ８０３）。具体的には、モータユニットＭ１〜Ｍ４にそれぞれ設けられる第２バッテリ２１２（２１２ａ〜２１２ｄ）について、
使用可能な容量ＲＬ１〜ＲＬ４＝現在値Ｂ１〜Ｂ４−充電下限値ＢＬ
により算出する。

つぎに、各モータユニットＭ１〜Ｍ４で必要な力行電力Ｗ１〜Ｗ４と、ステップＳ８０３で算出した第２バッテリ２１２（２１２ａ〜２１２ｄ）で使用可能な容量ＲＬ１〜ＲＬ４とを比較する（ステップＳ８０４）。この結果、各モータユニットＭ１〜Ｍ４で必要な力行電力Ｗ１〜Ｗ４が対応する第２バッテリ２１２（２１２ａ〜２１２ｄ）で使用可能な容量ＲＬ１〜ＲＬ４を超えた場合には（ステップＳ８０４：Ｙｅｓ）、力行電力が使用可能な容量ＲＬ１〜ＲＬ４以下となるように、各車輪のトルク配分値を再計算する（ステップＳ８０５）。すなわち、全トルク指令値をトルク配分する際に、残量が少ない第２バッテリ２１２のモータユニットへのトルク配分値を少なくし、その割合で、他のモータユニットのトルク配分値も少なくする。

一方、ステップＳ８０４で各モータユニットＭ１〜Ｍ４で必要な力行電力Ｗ１〜Ｗ４が対応する第２バッテリ２１２（２１２ａ〜２１２ｄ）で使用可能な容量ＲＬ１〜ＲＬ４に収まっていれば（ステップＳ８０４：Ｎｏ）、ステップＳ８０５の処理を行わず、ステップＳ８０６に移行する。

そして、ステップＳ８０６では、各モータユニットＭ１〜Ｍ４に対するトルク配分値を用いて、力行トルク制御を行い（ステップＳ８０６）、処理を終了する。

（回生トルク制御について）
図８は、回生トルク制御の制御内容を示すフローチャートである。図６のステップＳ７０５に示した回生トルク制御の詳細な制御内容を示している。回生時には、モータＭが電力を発生する。はじめに、コントローラ１０１は、モータユニットＭ１〜Ｍ４にそれぞれ設けられる第２バッテリ２１２（２１２ａ〜２１２ｄ）の各値を検出する（ステップＳ９０１）。第２バッテリ２１２の充電上限値はＢＵとし、現在値（残量）はＢ１〜Ｂ４とし、現在の電圧はＶ１〜Ｖ４とする。

つぎに、ブレーキペダル１０４の踏み込み量と、所定のトルク配分値により、各車輪（各モータユニットＭ１〜Ｍ４）へのトルク配分値Ｔ１〜Ｔ４を決定し、後述するモータ効率マップを用いた電力推定方法により、回生電力Ｗ１〜Ｗ４を算出する（ステップＳ９０２）。

つぎに、第２バッテリ２１２の電力回生可能な容量ＲＵを算出する（ステップＳ９０３）。具体的には、モータユニットＭ１〜Ｍ４にそれぞれ設けられる第２バッテリ２１２（２１２ａ〜２１２ｄ）について、
回生可能な容量ＲＵ１〜ＲＵ４＝充電上限値ＢＵ−現在値Ｂ１〜Ｂ４
により算出する。

つぎに、各モータユニットＭ１〜Ｍ４での回生電力Ｗ１〜Ｗ４と、ステップＳ９０３で算出した第２バッテリ２１２（２１２ａ〜２１２ｄ）で回生可能な容量ＲＵとを比較する（ステップＳ９０４）。この結果、各モータユニットＭ１〜Ｍ４の回生電力Ｗ１〜Ｗ４が対応する第２バッテリ２１２（２１２ａ〜２１２ｄ）で回生可能な容量ＲＵ１〜ＲＵ４を超えた場合には（ステップＳ９０４：Ｙｅｓ）、回生電力が回生可能な容量ＲＵ１〜ＲＵ４以下となるように、各車輪のトルク配分値を再計算する（ステップＳ９０５）。すなわち、全トルク指令値をトルク配分する際に、残量が多い第２バッテリ２１２のモータユニットへのトルク配分値を少なくし、その割合で、他のモータユニットのトルク配分値も少なくする。

一方、ステップＳ９０４で各モータユニットＭ１〜Ｍ４の回生電力Ｗ１〜Ｗ４が対応する第２バッテリ２１２（２１２ａ〜２１２ｄ）で回生可能な容量ＲＵ１〜ＲＵ４に収まっていれば（ステップＳ９０４：Ｎｏ）、ステップＳ９０５の処理を行わず、ステップＳ９０６に移行する。

そして、ステップＳ９０６では、各モータユニットＭ１〜Ｍ４に対するトルク配分値を用いて、回生トルク制御を行い（ステップＳ９０６）、処理を終了する。

（電力伝送の制御手順）
つぎに、上述した無線による電力伝送の制御手順について説明する。図９は、実施の形態にかかる無線による電力伝送の制御手順の一例を示すフローチャートである。図９の説明では、モータユニットＭ１に設けられる第２バッテリ２１２ａに対する電力伝送を例に説明するが、他のモータユニットＭ２〜Ｍ４に設けられる第２バッテリ２１２ｂ〜２１２ｄについても同様の処理を行えばよい。

はじめに、コントローラ１０１は、第２バッテリ２１２ａの各値を検出する（ステップＳ１００１）。第２バッテリ２１２ａの目標残量値はＢＳとし、現在値（残量）はＢ１とし、現在の電圧はＶ１とする。また、モータユニットＭに対する無線の電源ラインＬ１の最大電流をＡｍａｘとする。この最大電流Ａｍａｘは、電源ラインＬ１上に設けられる無線伝送にかかる電力伝送アンテナ１２２ａ，１２３ａのコイルや、ドライバＩＣ等によって許容値（電流許容値）が異なる。

つぎに、電力伝送可能な上限値Ｃｍａｘと、伝送したい電力Ｄとを下記式により算出する（ステップＳ１００２）。
電力伝送可能な上限値Ｃｍａｘ＝電源ラインＬ１の最大電流Ａｍａｘ×現在の電圧Ｖ１
伝送したい電力Ｄ＝ＢＳ−Ｂ１

上記の伝送したい電力Ｄとは、電源ラインＬ１上の第１バッテリ１１１と第２バッテリ２１２ａとの間で電力伝送したい電力である。たとえば、力行時には、割り当てられたトルク配分値に対応して、第１バッテリ１１１から第２バッテリ２１２ａへの正方向に向けてモータＭを駆動するために必要な電力である。回生時には、回線電力を第１バッテリ１１１に伝送しようとする電力に相当する。

つぎに、電力伝送の電力値を決定する（ステップＳ１００３）。電力伝送の電力値は、伝送したい電力Ｄの絶対値｜Ｄ｜と、電力伝送可能な上限値Ｃｍａｘとのうち、小さい方の電力値を用いて行う。このため、伝送したい電力Ｄの絶対値が電力伝送可能な上限値Ｃｍａｘを超えていれば（ステップＳ１００３：Ｙｅｓ）、電力伝送可能な上限値Ｃｍａｘを伝送する電力Ｄとして決定する（ステップＳ１００４）。

一方、ステップＳ１００４において、伝送したい電力Ｄの絶対値が電力伝送可能な上限値Ｃｍａｘを超えていなければ（ステップＳ１００３：Ｎｏ）、ステップＳ１００４の処理を行わず、伝送したい電力Ｄをそのまま用い、ステップＳ１００５に移行する。

そして、ステップＳ１００５では、差分容量Ｄを第１バッテリ１１１から第２バッテリ２１２ａに無線の電源ラインＬ１を介して電力伝送する。Ｄの値が負の場合には、回生時であるため、第２バッテリ２１２ａから第１バッテリ１１１に無線の電源ラインＬ１を介して電力伝送する（ステップＳ１００５）。

（力行トルク指令値について）
図１０は、力行時のトルク指令値を示す図表である。アクセルペダル１０３の踏み込み量（横軸）に対する力行トルク指令値（縦軸）の関係を示している。コントローラ１０１のトルク制御部２２２は、図示のように、これらアクセルペダル１０３の踏み込み量と、力行時の全トルク指令値とは、比例する直線関係で制御するのではなく、アクセルペダル１０３の踏み込み量に対してはじめはなだらかに変化する曲線を有して力行トルク指令値を出力する。また、車両１００の前進時に比べて後退時の力行トルク指令値は、さらになだらかとなるよう設定している。

（回生トルク指令値について）
図１１は、回生時のトルク指令値を示す図表である。ブレーキペダル１０４の踏み込み量（横軸）に対する回生トルク指令値（縦軸）の関係を示している。コントローラ１０１は、図示のように、ブレーキペダル１０４の踏み込み量に対し、回生トルク指令値は、ほぼ直線関係となるよう制御している。また、車両の前進時に比べて後退時の回生トルク指令値は、なだらかに変化するよう設定している。

（擬似クリープトルクと擬似エンジンブレーキについて）
図１２は、ペダルを離したときのトルク指令値を示す図表である。コントローラ１０１は、アクセルペダル１０３もブレーキペダル１０４も踏まれない場合、図示のように、車速に応じてトルク指令値を変えている。

そして、車速が遅い場合は、プラス（＋）のトルクとして擬似クリープトルクを生成する。車速が速い場合は、マイナス（−）のトルクとして擬似エンジンブレーキを生成する。図示の例では、車速が４０ｋｍ／ｈ程度以上で擬似エンジンブレーキをかけ、６０ｋｍ／ｈ程度が最も大きなトルク値をかけるようになっている。６０ｋｍ／ｈ程度以上の速度では、次第に小さなトルク値をかけるようになっている。車速が中程度の場合は（図中Ｎの速度領域）、トルク指令値をゼロにして惰行運転する。

また、通常モードとエコモードとを切り替えるように構成した場合、切り替えたモード別に、車速に対するトルク指令値の特性を変えてもよい。図示の例では、通常モードに比べてエコモード時には、擬似クリープトルク値を少なくし、擬似エンジンブレーキは、マイナスの大きなトルク値としている。

（モータ効率マップを用いたモータの電力推定）
つぎに、モータ効率マップを用いたモータＭの消費電力（回生電力）推定について説明する。図１３は、モータ効率マップを示す図表である。効率マップ１４００は、モータＭの回転速度−トルク特性を示すものであり、横軸は回転速度、縦軸はトルクである。コントローラ１０１の記憶部には、図示の４象限の効率マップ１４００を予め格納しておく。

効率マップ１４００の第１〜第４象限は、それぞれ、
１．正転力行：前進中にアクセルペダルを踏んでいる状態
２．逆転力行：後退中にアクセルペダルを踏んでいる状態
３．逆転回生：後退中にブレーキペダルを踏んでいる状態
４．正転回生：前進中にブレーキペダルを踏んでいる状態
である。

コントローラ１０１のトルク制御部２２２は、アクセルペダル１０３やブレーキペダル１０４の踏み込み量から、全トルク指令量を算出する。そして、この全トルク値を所定のトルク配分によって、各車輪のモータＭごとのトルク配分値Ｔに配分する。

また、コントローラ１０１は、車両１００の走行中、各モータユニットＭ１〜Ｍ４のセンサにより回転速度Ｖｆｌ，Ｖｆｒ，Ｖｒｌ，Ｖｒｒを検出する。ここでは、回転速度をωとして説明する。そして、コントローラ１０１は、モータＭについて、効率マップ１４００を参照し、トルクＴと回転速度ωから効率ηを得る。

そして、コントローラ１０１は、以下の式から、力行時の消費電力と、回生時の回生電力をそれぞれ推定する。
・力行時
効率η＝（Ｔ・ω）／（Ｖ・Ｉ）
・回生時
効率η＝（Ｖ・Ｉ）／（Ｔ・ω）
（Ｖ，Ｉは、モータＭの電圧と電流、あるいはインバータ２０３の電圧と電流）

上記の（Ｖ・Ｉ）がモータＭの力行時の消費電力、および回生時の回生電力Ｗに相当する。コントローラ１０１は、上述したように、第２バッテリ２１２（２１２ａ〜２１２ｄ）について、現在値と、使用可能あるいは回生可能な電力量を求める。そして、使用可能あるいは回生可能な電力量と、算出した上記消費電力（回生電力）とを比較し、範囲内に収まるように、モータＭに対するトルク配分値を修正する。

そして、効率マップ１４００を用いることにより、より正確にモータＭの消費電力（回生電力）を判断できるようになる。これにより、電力伝送時における必要な電力量（伝送したい電力Ｄ）を精度よく推定することができ、電力伝送時の電力量を正確に算出でき、効率的な電力伝送を行うことができるようになる。

効率マップ１４００は、予め取得しておくに限らない。たとえば、車両１００の走行中に効率マップ１４００を作成してもよい。コントローラ１０１は、効率マップ生成部を備え、走行時にモータＭの消費電力と、回転数とを取得して、上記の効率マップ１４００を生成する。

このほか、予め取得した効率マップ１４００を更新する構成とすることもできる。この際、
・モータＭに流れる電流Ｉからトルク値を検出
・レゾルバ等の回転位置センサにより車輪の回転速度を検出
・第２バッテリ２１２ａとインバータ２０３ａ間に設けた電流センサおよび電圧センサにより電流と電圧を検出し、電力を算出
コントローラ１０１は、上記の検出および算出によって、車両１００の走行時に、記憶部に格納した効率マップ１４００を随時更新していくことができる。

（トルク配分例）
つぎに、各車輪のモータＭに対するトルク配分値の再配分例について説明する。図１４は、バッテリ残量が少なくなったときのトルクの再配分例を説明する図である。コントローラ１０１に対し、たとえば、アクセルペダル１０３の踏み込みにより、全トルク指令値が１００［Ｎｍ］として入力された場合を例に説明する。

図１４中の（ａ）に示すように、仮に、コントローラ１０１のトルク制御部２２２が、トルク配分値として、左右の前輪を２０［Ｎｍ］、左右の後輪を３０［Ｎｍ］にトルク配分としたとする。

ここで、図１４の（ｂ）に示すように、左前輪ＦＬのモータユニットＭ２に設けられた第２バッテリ２１２（２１２ｂに相当）のバッテリ残量が少なくなり、左前輪ＦＬのモータＭで１６［Ｎｍ］しか出力できなくなったとする。これに対応して単に左前輪ＦＬだけのトルクを下げてしまうと、左右の前輪の駆動力がアンバランスになり、車両１００の進行の向きが変わるという影響が生じる。

このため、コントローラ１０１のトルク制御部２２２は、図１４（ｃ）に示すように、トルクの再配分を行う。すなわち、左右の前輪に対し、同じトルク１６［Ｎｍ］となるようトルク配分する。また、前輪のトルクを２０［Ｎｍ］から１６［Ｎｍ］に変更した割合（４／５）に対応して左右の後輪についても、同じ割合にするため、３０［Ｎｍ］から２４［Ｎｍ］にトルクを変更する。この場合、全トルク値は、１００［Ｎｍ］から８０［Ｎｍ］に変更されることになる。

上記説明では、第２バッテリ２１２の残量が少なくなることに基づくトルクの再配分について説明したが、バッテリ２１２が満充電に近い場合に、車両１００の制動時（ブレーキ時）についても、同様に行う。ただし、この場合、制動力としてモータＭの回生ブレーキだけでは足りなくなるため、この不足分の制動力は機械式ブレーキを併用する必要がある。

（協調ブレーキについて）
協調ブレーキとは、モータＭによる回生ブレーキと、油圧制御による機械式ブレーキとを組み合わせて、必要な制動力を生成するブレーキである。回生ブレーキと機械式ブレーキの組み合わせについては、各種方法がある。

たとえば、常に、回生ブレーキと機械式ブレーキとを所定の比率でいずれも使用する方法、所定の制動量までは回生ブレーキを使用し、所定の制動量以上となると機械式ブレーキを加えて用いる方法、所定の制動量までは機械式ブレーキを使用し、所定の制動量以上となると回生ブレーキを加えて用いる方法、等がある。

図１５−１は、実施の形態で用いる協調ブレーキの制御特性を示す図である。横軸は速度、縦軸は制動トルクである。モータＭは、速度が低いとき回転数が小さい。したがって、図示のように、このような速度が低いときには逆起電力も小さくなるため、大きな回生ブレーキを得ることができない。

したがって、実施の形態のコントローラ１０１では、モータＭの回生ブレーキだけではなく、回生ブレーキでは得られない不足分の制動トルクを機械式ブレーキにより得る協調ブレーキ制御を行うようにしている。図示の例では、機械式ブレーキの制動トルクは、回生ブレーキと逆の特性を有し、速度が低いほど大きく、速度が高くなるにつれて減少させている。これにより、ブレーキペダル１０４の踏み込み量に対応した制動トルク値を、回生ブレーキと機械式ブレーキ双方の制動力により得る。

また、第２バッテリ２１２の現在値が満充電に近くなって大きな回生ブレーキをかけることができない場合、コントローラ１０１は、低速時と同じように、回生ブレーキの制動トルクの割合を小さくし、機械式ブレーキによる制動トルクの割合を大きくして、必要な制動トルクを得るよう協調ブレーキ制御を行う。

図１５−２は、実施の形態で用いる協調ブレーキのほかの制御特性を示す図である。図示の例では、回生ブレーキによって発生する電力が充電できなくなった時点で、次第に回生ブレーキによる制動トルクの割合を小さくし、逆に機械式ブレーキによる割合を大きくさせている。

以上説明したように、制動トルクをモータＭによる回生ブレーキだけではなく、機械式ブレーキを併用する協調ブレーキ制御により、広範囲な速度に渡り必要な制動トルクを発生させることができ、車両１００の走行を安全に行うことができるようになる。そして、第２バッテリ２１２の充電容量の変化により、第２バッテリ２１２に充電できないような状態が生じたときであっても、必要な制動トルクを得ることができるようになる。

（車輪および電力伝送アンテナの構造例）
図１６は、車輪および電力伝送アンテナの構造例を示す図である。図１６の（ａ）は斜視図、（ｂ）は前面図、（ｃ）は上面図である。車輪１７００は、ホイール１７０１にタイヤ１７０２が装着されてなる。ホイール１７０１内部には、モータ（インホイールモータ）Ｍが設けられ、このモータＭは、中心に設けられ車軸１７１０に固定されたステータ１７１１と、ステータ１７１１の外周に環状に設けられ、駆動時にホイール１７０１を回転させるロータ１７１２とからなる。

車軸１７１０は、ナックル１７２１上部のアッパーアーム１７２２と、下部のローワーアーム１７２３を介して車両１００のホイールスペース１５０部分に上下動自在に軸支される。アッパーアーム１７２２と車両１００との間には、上下方向にサスペンション１７３０が設けられている。

また、ナックル１７２１には、タイロッド１７３１の端部が接続され、このタイロッド１７３１は、ハンドル１０２の操作に応じて進退し、ナックル１７２１を介して車輪１７００を図中Ｒ方向に旋回動作させる。

そして、ホイールスペース１５０には、車両１００と、車輪１７００には、対向する形で一対の電力伝送アンテナ１２２，１２３が設けられる。この一対の電力伝送アンテナ１２２，ｌ２３は、送電面と受電面の一対のコイルが地面に対し平行（水平）に設けられている。車両１００側には、ＤＣ−ＡＣ変換部１２１ａが設けられる。また、車輪１７００側には、ＡＣ−ＤＣ変換部２０１ａ、双方向チョッパ２０２ａ、および第２バッテリ２１２ａが設けられる。

図１７は、ストローク時の車輪および電力伝送アンテナの状態を示す図である。図１７には前面図を記載してある。（ａ）には、車両１００に対し車輪１７００が持ち上がった状態、（ｂ）には、車輪１７００に対し車両１００が持ち上がった状態を示している。

車両１００に対し車輪１７００は、路面状況等に応じて上下方向に移動するが、このようなストローク時において、車輪１７００は一対のアッパーアーム１７２２、およびローワーアーム１７２３により常に地面に垂直に移動する。この際、一対の電力伝送アンテナ１２２，１２３は、互いの中心軸に大きなずれが生じず、互いに平行に対面する状態を保持することができ、電力の伝送効率を大きく劣化させることはない。

図１８は、ローリング時の車輪および電力伝送アンテナの状態を示す図である。図１８には前面図を記載してある。（ａ）には、地面に対し垂直な車輪１７００に対し、車両１００が一方に傾いた状態、（ｂ）には、車両１００が他方に傾いた状態を示している。

車両１００に対し車輪１７００は、旋回時の遠心力によって生じる車両のローリングに応じて一対の電力伝送アンテナ１２２，１２３は互いに傾きが生じる。傾きの角度が大きいと電力の伝送効率を劣化させることになる。

図１９−１は、旋回時の車輪および電力伝送アンテナの状態を示す図である。地面に対して水平な水平型の上面図を記載してある。（ａ）は、ハンドル１０２の操作により車輪１７００を一方に向きを変えた状態、（ｂ）は、車輪１７００を他方に向きを変えた状態を示している。もし、図１９−２に示す垂直型のように送電面と受電面のコイルが地面に対し垂直に設けられていると、旋回時のハンドル１０２の回転に伴って車輪の向きが変わるので、一対の電力伝送アンテナ１２２，１２３の傾きが大きくなってしまう。

このような旋回時に、一対の電力伝送アンテナ１２２，１２３は、車輪１７００と車両１００との間に設けられているため、互いの中心軸のずれは少ない。できるだけ一対の電力伝送アンテナ１２２，１２３の中心軸のずれをなくすためには、一対の電力伝送アンテナ１２２，１２３を車輪１７００旋回時の回転中心に配置すればよい。なお、この旋回時において、一対の電力伝送アンテナ１２２，１２３は、水平方向の間隔を一定に保つことができる。

（電力伝送アンテナの伝送効率について）
つぎに、電力伝送アンテナ１２２，１２３の伝送効率の変化について説明する。図２０は、電力伝送アンテナを構成するコイル間距離と伝送効率との関係を示す図表である。横軸は、コイル間距離、縦軸は伝送効率である。コイルの位置が動く場合は、コイル同士の接触を回避するために、所定の距離を隔てた位置で電力伝送効率が高くなるように設計される。したがって、一般的には図示のように、一対の電力伝送アンテナ１２２，１２３の距離（コイル間距離）は、近すぎても遠くても伝送効率が低下する。この例では、３０ｃｍの距離が最も伝送効率がよい。また、図示のように、最も伝送効率がよいコイル間距離の付近では、多少コイル間距離が変化しても伝送効率は大幅に低下することはない。一対の電力伝送アンテナ１２２，１２３の距離は、この効率がよい伝送距離の長さで設ける。そして、上述したストローク時においては、多少コイル間距離が変化するが、伝送効率は大幅に低下することはない。

図２１は、コイル間中心ずれと伝送効率との関係を示す図表である。図示のように、一対の電力伝送アンテナ１２２，１２３を構成するコイルの中心ずれがない（０ｃｍ）状態が最も伝送効率が高く、中心ずれが生じるにつれ伝送効率は低下する。そして、上述したローリング時においては、多少中心ずれが生じるが、伝送効率は大幅に低下することはない。

図２２は、コイル間相対角度と伝送効率との関係を示す図表である。そして、図示のように、一対の電力伝送アンテナ１２２，１２３を構成するコイル間の相対角度がない（０ｄｅｇ）状態が最も伝送効率が高く、相対的に角度が生じるにつれ伝送効率は低下する。

なお、図には、初期状態（デフォルト）の特性、および経年変化等で生じる２つの特性を記載してある。すなわち、コイル間相対角度に対する伝送効率は、経年変化や温度変化、異物付着等によって変化する。よって、同じコイル間相対角度であっても電力伝送時の効率が異なってくる。

そして、地面に水平な方向で電力伝送アンテナ１２２，１２３を設ける構成とした場合、２つのコイルの相対位置関係としては、ハンドル１０２の操作による車輪１７００の旋回時には、コイル間角度の変化はほとんどなく、ローリング時にのみコイル間角度が変化する。もし、図１９−２のように送電面と受電面のコイルが地面に対し垂直に設けられていると、ハンドル１０２の操作に伴って車輪の向きが変わることによるコイル間角度の変化も加わってしまうが、本発明では送電面と受電面のコイルが地面に対し水平に設けられているため、コイル間相対角度の変化はローリングによるものだけとなる。

このため、電力伝送アンテナ１２２，１２３を用いた無線による電力伝送の実施時には、コイル間相対角度と伝送効率値を取得し、コイル間相対角度に対する伝送効率の特性を随時更新するようにする。これにより、無線による電力伝送を実施するか否かを判断する際に、目標とする効率値が得られるコイル間相対角度を正確に求めることができる。そして、コイル間角度に応じて無線による電力伝送の実施を制御することで、損失を極力抑えることができる。

（コイル間相対角度による電力伝送の制御の概要）
図２３は、無線による電力伝送の制御の概要を説明するための図表である。図２３には、図２２と同様のコイル間相対角度と伝送効率との関係を示してある。そして、コントローラ１０１の記憶部には、図２３に示す効率の特性データと、２つの効率値の判断基準を設定しておく。コントローラ１０１は、この効率の特性を読み出して、コイル間角度、バッテリ残量に応じて、無線電力伝送の実施の有無を判断する。

たとえば、図２３に示すように、２つの判断基準としてη１＝８５％、η２＝８０％の２つの許容値（閾値に相当）を設ける。そして、コントローラ１０１は、
１．伝送効率が８５％以上に対応するコイル間相対角度が角度θ１以下の場合、無線による電力伝送を実施する。

２．伝送効率が８０％〜８５％に対応するコイル間相対角度が角度θ１〜θ２の場合、第２バッテリ２１２ａの残量レベルによって、無線による電力伝送の実施を判断する。すなわち、旋回時は車両１００がローリングし、コイル間相対角度に応じて充電効率が低下するため、無線による電力伝送の実施の有無を判断する必要がある。たとえば、ジャイロセンサにより車両１００のローリング角度を検出し、充電効率が高い角度の場合のみ充電を行う。さらには、旋回が多いと、第２バッテリ２１２ａのバッテリ残量が減ってしまうため、バッテリ残量を監視し、バッテリが少なくなってきた場合は、充電実施の判断の許容角度を緩くして、効率が多少悪くても充電するようにしてもよい。

３．伝送効率が８０％以下に対応するコイル間相対角度が角度θ２以上の場合、第２バッテリ２１２ａの残量レベルや、車両１００に搭載したナビゲーションシステムによる走行ルート情報等によって、無線による電力伝送の実施を判断する。たとえば、ナビゲーションシステムから今後の経路上でのカーブ情報を受け取り、直進が続いてローリングが発生しない走行状態の予測を行う。そして、コイル間角度が小さく効率の良い電力伝送が期待できるエリアと、第２バッテリ２１２ａのバッテリ残量から、充電実施の判断の許容角度を調整する。

（コイル間相対角度による電力伝送の制御手順）
以下の処理は、上述した無線による電力伝送の制御手順（図９）に代わって実施することになる。図２４は、コイル間相対角度による電力伝送の制御手順の一例を示すフローチャート、図２５は、第２バッテリの各種パラメータを示す図である。以下の処理では、一対の２つのコイル間の相対角度が小さく電力の伝送効率が良い状態を、車両１００のローリング角度に基づき検出する。そして、ローリングの角度から算出したコイル間相対角度が所定角度未満の場合に、前記送電手段より前記受電手段への無線給電を行う。

図２５には、上述した第２バッテリ２１２ａの残量（現在値Ｂ１）と、目標残量値ＢＳ（Ｓｅｔ）と、充電上限値ＢＵ（Ｕｐｐｅｒ）と、充電下限値ＢＬ（Ｌｏｗｅｒ）のほかに、無線放電実施判断値ＢＪ＋（プラス）と、無線充電実施判断値ＢＪ−（マイナス）を設ける。無線放電実施判断値ＢＪ＋は、第２バッテリ２１２ａの目標残量値ＢＳと充電上限値ＢＵとの間に設定する。また、無線充電実施判断値ＢＪ−は、目標残量値ＢＳと充電下限値ＢＬとの間に設定する。

コントローラ１０１は、無線による電力伝送の伝送効率について項目をあらかじめ設定しておき各値を検出する（ステップＳ２５０１）。具体的には、上述した第２バッテリ２１２ａに第１許容値η１と、第２許容値η２を設定しておく（図２３参照）。また、上限側の無線放電実施判断値ＢＪ＋と、下限側の無線充電実施判断値ＢＪ−とを設定しておく。そして、コントローラ１０１は、第２バッテリ２１２ａの現在値（残量）Ｂ１を検出する。

つぎに、コントローラ１０１は、一対の２つのコイル間の相対角度θｃに対する電力の伝送効率ηの関係から、第１許容値η１と、第２許容値η２に対応するコイル間相対角度θ１とθ２を算出する（ステップＳ２５０２）。この算出は、図２３の特性を示す式、表、グラフ等を用いて行う。

つぎに、コントローラ１０１は、ジャイロセンサで車両１００のローリング角度を検出し、車両１００と車輪１７００間の角度θｃを算出する（ステップＳ２５０３）。なお、ジャイロセンサを用いずに、ハンドル１０２の回転角度と車両１００の速度から遠心力を計算し、車両１００にかかる重力と遠心力の比からローリング角度を推定してもよい。

つぎに、コントローラ１０１は、２つのコイル間の相対角度θｃをコイル間相対角度θ１と比較判断する（ステップＳ２５０４）。２つのコイル間の相対角度θｃがコイル間相対角度θ１より小さい場合には（ステップＳ２５０４：Ｙｅｓ）、効率ηが第１許容値η１より高い状態のため、ステップＳ２５０９に移行し、無線による電力伝送を実施する。一方、２つのコイル間の相対角度θｃがコイル間相対角度θ１より大きい場合には（ステップＳ２５０４：Ｎｏ）、つぎに、ステップＳ２５０５の判断処理を行う。

ステップＳ２５０５では、第２バッテリ２１２ａの現在値Ｂ１を、下限側の無線充電実施判断値ＢＪ−と、上限側の無線放電実施判断値ＢＪ＋との範囲内であるか判断する（ステップＳ２５０５）。第２バッテリ２１２ａの現在値Ｂ１が、下限側の無線充電実施判断値ＢＪ−と、上限側の無線放電実施判断値ＢＪ＋との範囲内であれば（ステップＳ２５０５：Ｙｅｓ）、第２バッテリ２１２ａの現在値Ｂ１が目標残量値ＢＳに近いため、無線による電力伝送を行わず、処理を終了する。もし、無線電力伝送を行っている最中であった場合は、無線電力伝送処理を終了する（ステップＳ２５１１）。

一方、第２バッテリ２１２ａの現在値Ｂ１が、下限側の無線充電実施判断値ＢＪ−以下、あるいは上限側の無線放電実施判断値ＢＪ＋以上であれば（ステップＳ２５０５：Ｎｏ）、つぎにステップＳ２５０６の判断処理を行う。

ステップＳ２５０６では、コントローラ１０１は、２つのコイル間の相対角度θｃをコイル間相対角度θ２と比較判断する（ステップＳ２５０６）。２つのコイル間の相対角度θｃがコイル間相対角度θ２より小さい場合には（ステップＳ２５０６：Ｙｅｓ）、第２バッテリ２１２ａの現在値Ｂ１が目標残量値ＢＳから大きく異なっているが、効率ηが第２許容値η２より良いため、ステップＳ２５０９に移行し、無線による電力伝送を実施する。

一方、２つのコイル間の相対角度θｃがコイル間相対角度θ２より大きい場合には（ステップＳ２５０６：Ｎｏ）、第２バッテリ２１２ａの現在値Ｂ１が目標残量値ＢＳより大きく異なっており、効率ηが第２許容値η２より悪いため、つぎに、ステップＳ２５０７の処理を行うことにより、これから走行する経路上での２つのコイル間の相対角度θｃを予測して無線による電力伝送を実施するか否かを判断するようにしている。

このため、ステップＳ２５０７では、コントローラ１０１は、ナビゲーション装置より、車両１００が走行する走行ルートの情報（ナビゲーション情報）を取得する（ステップＳ２５０７）。そして、今後走行する走行ルート前方の位置における道路の曲がりや傾斜の情報およびその地点を走行している車両の平均速度をナビゲーション装置から取得する。そして、取得した道路の曲がりや傾斜の情報とその地点の走行速度情報に基づいて遠心力を算出し、車両１００にかかる重力と遠心力の比からローリング角度を推定して、２つのコイル間の相対角度θｃを予測する（ステップＳ２５０７）。

この際、ナビゲーション装置は、走行ルート前方の位置として、車両１００の現在位置から進行方向前方の所定距離、あるいは所定時間の範囲内の情報を出力する。あるいは、コントローラ１０１によって、車両１００の現在位置から進行方向前方の所定距離、あるいは所定時間の範囲内の情報を取得するようにする。

そして、コントローラ１０１は、直ぐ先（上記所定距離範囲内等）の走行ルートで２つのコイル間の相対角度θｃがコイル間相対角度θ２より小さくなるか判断する（ステップＳ２５０８）。直ぐ先での２つのコイル間の相対角度θｃがコイル間相対角度θ２より小さくなると推定された場合には（ステップＳ２５０８：Ｙｅｓ）、現在の処理時点での無線による電力伝送は行わず、処理を終了する。もし、無線電力伝送を行っている最中であった場合は、無線電力伝送処理を終了する（ステップＳ２５１１）。一方、直ぐ先での２つのコイル間の相対角度θｃがコイル間相対角度θ２より大きいと推定された場合には（ステップＳ２５０８：Ｎｏ）、現在の時点で無線による電力伝送を実施するためにステップＳ２５０９に移行する。

ステップＳ２５０９では、コントローラ１０１は、以上の今回の処理での無線による電力伝送を実施し（ステップＳ２５０９）、２つのコイル（電力伝送アンテナ）の受信電力と送信電力をそれぞれ計算して伝送効率ηを求める。そして、新たに求められた２つのコイル間の相対角度θｃと効率ηの関係（上記記憶部に設定する効率の特性データ）を更新し（ステップＳ２５１０）、処理を終了する。以上の処理は、定期的に繰り返し実行される。

上記の処理例では、第２バッテリ２１２ａの現在値Ｂ１が目標残量値ＢＳに厳密に一致するよう無線による電力伝送を行う構成としたが、目標残量値ＢＳを中心として多少の幅を持たせれば、現在値Ｂ１が目標残量値ＢＳに厳密に一致せずとも、目標残量値ＢＳに近づけば伝送の処理を終了させることができる。

以上説明した実施の形態によれば、車両と車輪にそれぞれバッテリを設け、車両と車輪の間を非接触な無線により電力伝送する構成とした。これにより、車両と車輪との間に大容量の電力伝送ケーブルを設ける必要がなく、ケーブルの損傷や交換を不要にできる。また、相互のバッテリ間での電力伝送は、車輪側の第２バッテリの容量が常に目標残量値となるよう制御する。これにより、常時モータに対して安定な電力を供給できるようになる。

また、電力伝送を車両の走行状態にあわせて、力行時と回生時、および各モータに対するトルク配分、および制動トルクの変化に対応して制御するため、運転の安全性を確保できるとともに、電力伝送を効率的に行えるようになる。

さらに、無線による電力伝送の期間を第２バッテリ２１２の上限値および下限値に基づいて実施することにより、第２バッテリ２１２の過放電、および過充電を防止することができるようになる。

そして、上記のように、一対の電力伝送アンテナ（２つのコイル）を地面に水平に設けた場合、無線による電力伝送の効率は、車両のローリングにより変化するため、車両のローリング角度に対応した２つのコイルの相対角度によって電力伝送の時期を制御することにより、伝送効率がよい状態で電力伝送できるようになる。これに限らず、バッテリの現在値が目標残量値より大きく離れているときにも電力伝送する構成とすることもできる。

また、第２バッテリ２１２の残量が目標残量値からのずれ量が大きく、できるだけ早く電力伝送を実施すべきと判断した場合は、旋回時のローリング角度の増加に伴う伝送効率悪化を防ぐために、運転手に走行速度を下げるような案内を行い、伝送効率を高くするような運転を促すことも可能である。

なお、本実施の形態で説明した方法は、予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 車両
１０１ コントローラ
１０２ ハンドル
１０３ アクセルペダル
１０４ ブレーキペダル
１０５ シフトブレーキ
１０６ セレクタ
１１１ 第１バッテリ
１２１（１２１ａ） 第１変換器（ＤＣ−ＡＣ変換部）
１２２（１２２ａ），１２３（１２３ａ） 電力伝送アンテナ
２０１（２０１ａ） 第２変換器（ＡＣ−ＤＣ変換部）
２０２ａ 双方向チョッパ
２０３ａ インバータ
２１２（２１２ａ） 第２バッテリ
２２１ 残量制御部
２２２ トルク制御部
１７１１ ステータ
１７１２ ロータ
１７２１ ナックル
１７２２ アッパーアーム
１７２３ ローワーアーム
１７３０ サスペンション
１７３１ タイロッド
Ｍ１〜Ｍ４ モータユニット
Ｍ モータ（インホイールモータ）
Ｌ１〜Ｌ４ 電源ライン

Claims (3)

1. 外部電源より取得した直流電力を蓄える第１蓄電池と、
   前記第１蓄電池に接続され、前記直流電力を交流電力に変換する第１変換器と、当該交流電力を無線送電する送電アンテナを有する送電手段と、
   前記送電アンテナから送信された交流電力を無線受電する受電アンテナと、当該交流電力を直流電力へ変換する第２変換器を有する受電手段と、
   車輪のハブに装着され、当該車輪を駆動するインホイールモータと、
   前記車輪に設けられ、前記受電手段による受電した直流電力を蓄える第２蓄電池と、
   前記車輪に設けられ、前記第２蓄電池の直流電力を交流電力に変換するインバータと、
   前記インホイールモータの回転駆動を制御する駆動制御手段と、
   前記送電手段より前記受電手段への無線給電を制御する給電制御手段と、を備え、
   前記送電アンテナの送電面と、前記受電アンテナの受電面とが、地面に対し水平に対向して配置されていること
   を特徴とする車両駆動装置。
2. 前記車両のローリング角度を検出するローリング角度検出手段と、
   前記ローリング角度に基づいて前記送電アンテナの送電面と前記受電アンテナの受電面の相対角度を算出する相対角度算出手段と、をさらに備え、
   前記給電制御手段は、前記相対角度が所定角度以上の場合に無線給電を行わないように制御すること
   を特徴とする請求項１に記載の車両駆動装置。
3. 前記第２蓄電池の蓄電残量を検出する残量検出手段をさらに備え、
   前記給電制御手段は、前記相対角度が所定角度以上、かつ、前記蓄電残量が所定値未満の場合には無線給電を行うように制御すること
   を特徴とする請求項２に記載の車両駆動装置。

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