JP5739548B2 - 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、劣化しやすいため、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、前記第１蓄電池の直流電力を送電する送電手段と、前記送電手段により送電された直流電力を受電する受電手段と、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、前記受電手段により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給電を制御する給電制御手段と、を備え、前記送電手段は、送電する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し、前記受電手段は、前記交流電力を無線受電する受電アンテナと、受電する前記交流電力を前記直流電力へ変換する第２変換器を有し、前記給電制御手段は、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ことを特徴とする。

図１は、実施の形態１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１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１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、実施の形態２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１７は、実施の形態２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１８は、実施の形態３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１９は、実施の形態３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２０は、実施の形態３によるバッテリ間の電力伝送の概要を示す図である。 図２１は、実施の形態３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２２は、車両の走行パターンと走行エネルギの一例を示す図表である。 図２３は、消費エネルギとバッテリ間伝送電力の一例を示す図表である。 図２４−１は、バッテリ間の伝送電力の違いによるバッテリ残量の推移を示す図表である（その１）。 図２４−２は、バッテリ間の伝送電力の違いによるバッテリ残量の推移を示す図表である（その２）。 図２４−３は、バッテリ間の伝送電力の違いによるバッテリ残量の推移を示す図表である（その３）。 図２４−４は、バッテリ間の伝送電力の違いによるバッテリ残量の推移を示す図表である（その４）。 図２５−１は、伝送電力が少ない場合のバッテリ過放電状態を示す図表である（その１）。 図２５−２は、伝送電力が少ない場合のバッテリ過放電状態を示す図表である（その２）。 図２６−１は、有線と無線による電力伝送を組み合わせた場合のバッテリ状態残量の推移を示す図表である（ハイブリッド伝送制御１その１）。 図２６−２は、有線と無線による電力伝送を組み合わせた場合のバッテリ状態残量の推移を示す図表である（ハイブリッド伝送制御１その２）。 図２７−１は、有線と無線による電力伝送を組み合わせた場合のバッテリ状態残量の推移を示す図表である（ハイブリッド伝送制御２その１）。 図２７−２は、有線と無線による電力伝送を組み合わせた場合のバッテリ状態残量の推移を示す図表である（ハイブリッド伝送制御２その２）。

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。

（実施の形態１）
実施の形態１では、モータ駆動の電力を無線により非接触に車両から車輪に電力伝送する構成である。

（車両の構成）
図１は、実施の形態１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、加速度センサとヨーレートセンサ（不図示）が設けられ、検出した加速度およびヨーレートがコントローラ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、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、ＡＣ−ＤＣ変換部２０１ａとＤＣ−ＡＣ変換部１２１ａは共に双方向であるため、この場合は、ＡＣ−ＤＣ変換部２０１ａはＤＣ−ＡＣ変換をおこない、ＤＣ−ＡＣ変換部１２１ａはＡＣ−ＤＣ変換をおこなう。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Ｓ１ａ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Ｓ１ｂ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Ｓ１ｃとしてコントローラ１０１に出力する。

これら制御信号Ｓ１ａ〜Ｓ１ｃ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Ｓ１ａ〜Ｓ１ｃ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２１２ａに蓄電しておけば良い。したがって、第１バッテリ１１１と第２バッテリ２１２ａ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１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）、伝送したい電力Ｄが正の場合、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。また、伝送したい電力Ｄが負の場合、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。

以上説明した実施の形態１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に近づくよう制御する。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。

さらに、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。

（実施の形態２）
実施の形態２では、モータ駆動の電力を有線により車両から車輪に電力伝送する構成である。また、この構成において、車輪側に第２バッテリと、インバータを設ける。

図１６は、実施の形態２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。実施の形態１と同様の構成には同一の符号を付してある。実施の形態２では、第１バッテリ１１１から各車輪のモータユニットＭ１〜Ｍ４にそれぞれ設けられる第２バッテリに対して、有線で電力を伝送する。このため、図１６に示す電源ラインＬ１〜Ｌ４上には、実施の形態１で示したＤＣ−ＡＣ変換部１２１（１２１ａ〜１２１ｄ）、電力伝送アンテナ１２２（１２２ａ〜１２２ｄ），１２３（１２３ａ〜１２３ｄ）、ＡＣ−ＤＣ変換部２０１（２０１ａ〜２０１ｄ）を設ける必要がない。

図１７は、実施の形態２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１７に示すように、電源ラインＬ１上において、車両１００と車輪側のモータユニットＭ１との間は、有線のケーブル１８００によって接続されている。そして、このモータユニットＭ１には、第２バッテリ２１２ａと、インバータ２０３ａが設けられている。

このように、車輪のモータユニットＭ１には、第２バッテリ２１２ａが設けられ、インバータ２０３ａを介してモータＭ駆動に必要な高電圧で大電流の電力を供給することができる。したがって、第１バッテリ１１１と第２バッテリ２１２ａとの間の電源ラインＬ１は、これらの間をＤＣ低電流で電力伝送させることができればよい構成としたので、たとえば、従来のような太く本数が多い３相大電流ケーブルは不要であるため、ケーブル１８００に細線を用いることができる。また、ケーブル１８００内部の導体はＤＣ±用の２本でよく、ケーブル１８００の導体数を少なくすることができる。このように、車両１００と車輪との間に設けるケーブル１８００として細線を用いることができるため、車輪の回転にあわせてケーブル１８００が容易に撓み、車輪の操舵性に影響を及ぼさない。

実施の形態２におけるバッテリ間の電力伝送にかかる制御は、実施の形態１（たとえば図５〜図９）で説明した内容と同じであり、電力伝送を有線のケーブル１８００を用いている点だけが異なる。なお、電力伝送の制御において、実施の形態１では、電源ラインＬ１上の無線の電流許容値Ａｍａｘに基づき、電力伝送可能な上限値を設定する構成としたが（図９参照）、この実施の形態２では、電源ラインＬ１上での有線（ケーブル１８００）の電流許容値に基づき、電力伝送可能な上限値を設定する構成とすればよい。

有線のケーブル１８００は、ケーブルの種類や断面積等により、流せる電流許容値が異なるため、実際に用いるケーブル１８００に基づき電流許容値を設定し、電力伝送可能な上限値を設定する。

以上説明した実施の形態２によれば、車両と車輪にそれぞれバッテリを設け、車輪側に設けたバッテリで直接車輪のモータを駆動する構成とした。車両と車輪の間は有線ではあるが、バッテリ間を低電流で電力伝送できる。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に近づくよう制御する。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。

（実施の形態３）
実施の形態３では、モータ駆動の電力を無線および有線により車両から車輪に電力伝送（ハイブリッド伝送）する構成である。そして、電力伝送を常に無線と有線により行う構成（ハイブリッド伝送制御１）とするほか、通常時は有線で行い、必要時に無線による電力伝送を行う構成（ハイブリッド伝送制御２）とすることができる。すなわち、無線伝送は、有線伝送に比して電力伝送の損失が大きいため、ハイブリッド伝送制御２では、必要最低限の電力分だけ、無線による電力伝送を行う。

図１８は、実施の形態３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。実施の形態１と同様の構成には同一の符号を付してある。実施の形態３では、第１バッテリ１１１から各車輪のモータユニットＭ１〜Ｍ４にそれぞれ設けられる第２バッテリに対して、無線と有線で電力を伝送可能である。

このため、図１８に示す電源ラインＬ１〜Ｌ４上には、実施の形態１と同様にＤＣ−ＡＣ変換部１２１（１２１ａ〜１２１ｄ）、電力伝送アンテナ１２２（１２２ａ〜１２２ｄ），１２３（１２３ａ〜１２３ｄ）、ＡＣ−ＤＣ変換部２０１（２０１ａ〜２０１ｄ）を設ける。これに加えて、バッテリ１１１とモータユニットＭ１〜Ｍ４（第２バッテリ）との間にも有線接続のケーブルを配線する。

図１９は、実施の形態３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１９に示すように、電源ラインＬ１は、車両１００と車輪側のモータユニットＭ１との間において、無線の伝送系にかかる構成と、有線の伝送系にかかる構成が並列接続されている。

無線の伝送系にかかる構成は、ＤＣ−ＡＣ変換部１２１（１２１ａ〜１２１ｄ）、電力伝送アンテナ１２２（１２２ａ〜１２２ｄ），１２３（１２３ａ〜１２３ｄ）、ＡＣ−ＤＣ変換部２０１（２０１ａ〜２０１ｄ）からなる。

有線の伝送系にかかる構成は、有線のケーブル１８００であり、第１バッテリ１１１のＤＣ出力を直接、第２バッテリ２１２ａに接続するために、ＤＣ−ＡＣ変換部１２１ａの前段と、ＡＣ−ＤＣ変換部２０１ａの後段との間を、このケーブル１８００で接続している。

そして、第１バッテリ１１１と第２バッテリ２１２ａとの間の電源ラインＬ１は、これらの間をＤＣ低電流で電力伝送させることができればよい構成としたので、高電圧大電流ケーブルを不要とし、ケーブル１８００に細線を用いることができる。このように、車両１００と車輪との間に設けるケーブル１８００として細線を用いることができるため、車輪の回転にあわせてケーブル１８００が容易に撓み、車輪の操舵性に影響を及ぼさない。

図２０は、実施の形態３によるバッテリ間の電力伝送の概要を示す図である。実施の形態３では、実施の形態１（図５参照）において説明した、第２バッテリ２１２ａのバッテリ量についての各項目に二つの項目を加えている。これらは、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）であり、コントローラ１０１（残量制御部２２１）が下記に説明するハイブリッド伝送制御２による制御に用いる項目である。

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。

ハイブリッド伝送制御１では、実施の形態１（たとえば図６〜図９）で説明した制御内容と同じ制御に基づき、電力伝送を無線および有線の伝送系を常に併用して行えばよい。

また、ハイブリッド伝送制御２においても、実施の形態１（たとえば図６〜図８）で説明した制御内容と同じ制御に基づき、電力伝送を行う。ただし、このハイブリッド伝送制御２では、有線の伝送系を主に用い、必要時に無線の伝送系を用いる構成であるため、無線の伝送系の使用の有無を判断する処理が加わっている。具体的には、実施の形態１（図９）で説明した電力伝送の制御手順が一部異なっている。

図２１は、実施の形態３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。ハイブリッド伝送制御２の無線による電力伝送の制御内容について説明する。ハイブリッド伝送制御２では、有線による電力伝送を常に行っていることを前提とし、必要時にのみ無線による電力伝送を加える形で制御している。

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Ｓ２２０１）。図２０に示したように、第２バッテリ２１２ａの目標残量は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。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−とを用いる。

つぎに、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−未満であるか判断する（ステップＳ２２０２）。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−未満であれば（ステップＳ２２０２：Ｙｅｓ）、下限側の無線充電実施判断値ＢＪ−から現在値Ｂ１を引いた値を伝送したい電力Ｄとする（ステップＳ２２０３）。

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−を超えていれば（ステップＳ２２０２：Ｎｏ）、第２バッテリ２１２ａの現在値Ｂ１が上限側の無線放電実施判断値ＢＪ＋を超えているか判断する（ステップＳ２２０４）。第２バッテリ２１２ａの現在値Ｂ１が上限側の無線放電実施判断値ＢＪ＋を超えていれば（ステップＳ２２０４：Ｙｅｓ）、上限側の無線放電実施判断値ＢＪ＋から現在値Ｂ１を引いた値を伝送したい電力Ｄとする（ステップＳ２２０５）。第２バッテリ２１２ａの現在値Ｂ１が上限側の無線放電実施判断値ＢＪ＋未満であれば（ステップＳ２２０４：Ｎｏ）、処理を終了する。

上記の処理により、第２バッテリ２１２ａの現在値が、上限側の無線放電実施判断値よりも大きい場合、あるいは下限の無線充電実施判断値よりも小さい場合は、現在値との差分のみの電力を無線により電力伝送させるようにする。

上記ステップＳ２２０３，ステップＳ２２０５の処理後、電力伝送可能な上限値Ｃｍａｘを下記式により算出する（ステップＳ２２０６）。
電力伝送可能な上限値Ｃｍａｘ＝無線により電力伝送できる最大電流Ａｍａｘ×現在の電圧Ｖ１

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Ｓ２２０７）。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Ｓ２２０７：Ｙｅｓ）、伝送したい電力Ｄが正の場合、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。また、伝送したい電力Ｄが負の場合、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Ｓ２２０８）。

一方、ステップＳ２２０７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Ｓ２２０７：Ｎｏ）、ステップＳ２２０８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Ｓ２２０９に移行する。

そして、ステップＳ２２０９では、差分容量Ｄを第１バッテリ１１１から第２バッテリ２１２ａに無線により電力伝送する。Ｄの値が負の場合には、第２バッテリ２１２ａから第１バッテリ１１１に無線により電力伝送する（ステップＳ２２０９）。

有線に限らず無線による電力伝送を併用するのは、下記理由による。高速道路では、車輪（ステアリング）の切れ角は小さくタイヤの向きは真直ぐに近いことが多いため、一対の電力伝送アンテナ１２２における無線による非接触充電の効率は高い。一般道路では、タイヤの向きが曲がることが多いため、有線のケーブル１８００での充電が主となるが、高出力が連続することはないので問題ない。

そして、有線のケーブル１８００による第２バッテリ２１２（２１２ａ〜２１２ｄ）の充電量の制御を実施中、現在値が目標残量値と異なる場合は、無線による電力伝送を行って、目標残量値に近づけるようにする。これにより、現在値を充電上限値や充電下限値から離した残量にできるため、過充電や過放電を防止するための力行トルクや回生トルク制限をしなくても済む。

そして、上記の無線による電力伝送の制御処理（ハイブリッド伝送制御２）によれば、無線による電力損失が無視できない場合、現在値が無線充電実行判断値を超えたときのみ、非接触充電による電力伝送を追加で実施している。これにより、無線による電力伝送量は、現在値が無線充電実施判断値あるいは無線放電実施判断値に近づくようにする。これにより、充電上限値と充電下限値に近づきにくくできるため、過充電や過放電を防止するための力行トルクや回生トルク制限の必要性が少なくなる。

つぎに、上記各実施の形態による実施例について説明する。はじめに、車両１００の走行パターンと、走行エネルギについて説明する。

図２２は、車両の走行パターンと走行エネルギの一例を示す図表である。たとえば、車重が１６００ｋｇ、空気抵抗係数が０．２、転がり抵抗係数が０．０１の４輪駆動のインホイールモータＭの車両が、（ａ）に示すような（１０−１５モード）による走行を行ったとする。図中横軸は時間、縦軸は速度である。この場合の各車輪の走行抵抗（空気抵抗、加速抵抗、転がり抵抗）と走行エネルギを（ｂ）に示す。横軸は時間、縦軸は走行抵抗、および走行エネルギである。

図２３は、消費エネルギとバッテリ間伝送電力の一例を示す図表である。横軸は時間、縦軸は電力量である。（ａ）は、消費エネルギであり、図２２（ｂ）の走行エネルギに相当する。この（ａ）に示す例では、有線の細線のケーブル１８００、あるいは無線による電力伝送の上限を１ｋＷとしている。（ｂ）には、積算した消費エネルギ量と、バッテリ間の積算した伝送電力量とを示している。このように、消費エネルギに対して、伝送電力が追従できていない。

つぎに、バッテリ間の伝送電力の違いによるバッテリ残量の推移について説明する。図２４−１〜図２４−４は、バッテリ間の伝送電力の違いによるバッテリ残量の推移を示す図表である。横軸は時間、縦軸は電力量である。それぞれバッテリの目標残量値ＢＳ（初期値）は４０Ｗｈとしている。

図２４−１は、伝送電力の上限が１ｋＷ、図２４−２は、伝送電力の上限が１．５ｋＷ、図２４−３は、伝送電力の上限が２ｋＷ、図２４−４は、伝送電力の上限が２．５ｋＷとしている。これらの図に示すように、伝送電力の上限が小さいほど、第２バッテリ２１２の残量は、目標残量値ＢＳ（４０Ｗｈ）からの開きが大きくなる。一方、伝送電力の上限が大きいほど、第２バッテリ２１２の残量は、目標残量値ＢＳからの開きが小さくなる。この第２バッテリ２１２の残量は、消費エネルギと伝送電力の差分である。

図２５−１および図２５−２は、伝送電力が少ない場合のバッテリ過放電状態を示す図表である。横軸は時間、縦軸は電力量である。図２５−１には、消費エネルギとバッテリ間伝送電力の一例を示している。この例では、有線の細線のケーブル１８００による電力伝送の上限を５００Ｗとしている。

この場合、図２５−２のバッテリ残量の推移に示すように、時期２６００では、第２バッテリ２１２の充電下限値ＢＬを下回る程度まで放電され過放電状態になる。このように、電力伝送の上限値が小さい場合には、有線と無線を併用した電力伝送を行う必要がある。

図２６−１および図２６−２は、有線と無線による電力伝送を組み合わせた場合のバッテリ状態残量の推移を示す図表である。横軸は時間、縦軸は電力量である。この例では、有線の細線のケーブル１８００による電力伝送の上限を５００Ｗとし、無線による電力伝送の上限を１ｋＷとし、また、有線および無線による電力伝送を常に併用する、上記ハイブリッド伝送制御１の場合を示している。図２６−２に示す例によれば、第２バッテリ２１２の過放電を防止することができる。

図２７−１および図２７−２は、有線と無線による電力伝送を組み合わせた場合のバッテリ状態残量の推移を示す図表である。横軸は時間、縦軸は電力量である。この例では、有線の細線のケーブル１８００による電力伝送の上限を５００Ｗとし、無線による電力伝送の上限を１ｋＷとしている。そして、通常は、有線による電力伝送を行い、バッテリ残量が低下したときのみ無線による電力伝送を併用する、上記ハイブリッド伝送制御２の場合を示している。

図２７−２に示す例では、下限側の無線充電実施判断値ＢＪ−として、第２バッテリ２１２のバッテリ残量を２０Ｗｈに設定している。したがって、時期２８００において、第２バッテリ２１２のバッテリ残量が２０Ｗｈを下回ったときに、無線による電力伝送を実施する。残量は２０Ｗｈを下回るものの、図２５−２の時期２６００ほどは低下させないで済む。これにより、第２バッテリ２１２の過放電を防止することができる。

以上説明した実施例のように、有線あるいは無線によって伝送可能な電力が判っているとき、これらを適宜に組み合わせることにより、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、有線での電力伝送を行うとともに、必要時にのみ無線による電力伝送を行うとき、この無線による電力伝送の期間を第２バッテリ２１２の充電上限値および充電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。

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
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 (4)

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、前記第１蓄電池の直流電力を送電する送電手段と、
   前記送電手段により送電された直流電力を受電する受電手段と、
   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、前記受電手段により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給電を制御する給電制御手段と、
   を備え、
   前記送電手段は、送電する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し、
   前記受電手段は、前記交流電力を無線受電する受電アンテナと、受電する前記交流電力を前記直流電力へ変換する第２変換器を有し、
   前記給電制御手段は、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ことを特徴とする車両駆動装置。
2. 前記第１蓄電池に接続され、前記第１蓄電池の直流電力を送電する第２の送電手段と、
   前記第２の送電手段にケーブルで接続され、前記第２の送電手段により送電された直流電力を受電し、前記第２蓄電池へ送電する第２の受電手段と、をさらに備え、
   前記給電制御手段は、前記送電手段より前記受電手段への無線給電、および前記第２の送電手段より前記第２の受電手段への前記ケーブルによる給電を制御すること
   を特徴とする請求項１に記載の車両駆動装置。
3. 前記給電制御手段は、
   前記第２の送電手段より前記第２の受電手段に対し通常は、前記ケーブルによる給電を行い、
   前記第２蓄電池が過放電あるいは過充電になると判断した場合には、前記送電手段より前記受電手段への無線給電を併用して行うこと
   を特徴とする請求項２に記載の車両駆動装置。
4. 前記第２蓄電池の直流電力を前記第１蓄電池へ送電する逆送電手段と、
   前記逆送電手段の給電を制御する逆給電制御手段と、をさらに備えること
   を特徴とする請求項１に記載の車両駆動装置。

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