JP5775605B2 - 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第１送電手段と、前記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変換器を有する第１受電手段と、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第２送電手段と、前記第２送電手段と導電性を有するコネクタにより接続され、前記第２送電手段により送電された直流電力を受電する第２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、前記第１受電手段および前記第２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、前記第１送電手段より前記第１受電手段への無線給電、および、前記第２送電手段より前記第２受電手段への前記コネクタによる給電を制御する給電制御手段と、を備え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、車両駆動装置の構成を示すブロック図である。 図３は、有線および無線の電力伝送を説明する図である。 図４は、インバータの回路例を示す図である。 図５は、双方向チョッパの回路例を示す図である。 図６−１は、コネクタの構成を示す図である（上面図）。 図６−２は、コネクタの構成を示す図である（正面図）。 図７は、バッテリ間の電力伝送の概要を示す図である。 図８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９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１０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１１は、第２バッテリの電圧検出回路の例を示す図である。 図１２は、電圧検出回路の電圧検出状態に基づく給電制御の概要を示す図である。 図１３は、実施の形態１にかか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１４は、力行時のトルク指令値を示す図表である。 図１５は、回生時のトルク指令値を示す図表である。 図１６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１７は、モータ効率マップを示す図表である。 図１８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１９−１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１９−２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２０は、実施の形態２にかか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２１は、実施の形態２にかかる電力伝送の制御手順の他の例を示すフローチャートである。

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。

（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。電力伝送は、無線（第１送電・受電手段）と有線（第２送電・受電手段）を併用して行う構成とするほか、有線と無線との組み合わせを車両の走行状況等に応じて切り替えて電力伝送する構成とすることができる。

（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。

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、電源ラインＬ１〜Ｌ４を介して無線と有線で電力を伝送可能である。

無線の電力伝送の構成を説明すると、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、無線による電力伝送の一対の電力伝送アンテナ１２２（１２２ａ〜１２２ｄ）、１２３（１２３ａ〜１２３ｄ）を用いて、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）に向けて電力を伝送（送電）することができる。

有線の電力伝送については、バッテリ１１１とモータユニットＭ１〜Ｍ４（第２バッテリ）との間が有線接続され、電力伝送する。

有線による電力伝送と、無線による電力伝送は、常時併用する構成とするほか、各種組み合わせでおこなうことができる。たとえば、通常は有線による電力伝送をおこない、車両の走行状態に応じて無線による電力伝送もおこなう方法、有線による電力伝送が困難な状況が生じたときに、無線による伝送をおこなう方法、急速充電時に有線と無線を併用して電力伝送する方法等、がある（詳細は後述する）。

（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。主にモータへの電力伝送にかかる構成を記載してある。車両駆動装置２００は、図１に記載のコントローラ１０１に設けられる送電制御部２２１と、各モータユニットＭ１〜Ｍ４に設けられる受電制御部１５１（１５１ａ〜１５１ｄ）により、第１バッテリ１１１と第２バッテリ２１２（２１２ａ〜２１２ｄ）間における電源ラインＬ１〜Ｌ４を用いた電力伝送を制御する。

なお、上述したように、回生時には、送電制御部２２１が受電を制御し、受電制御部１５１が送電を制御する。図中、各モータユニットＭ１〜Ｍ４に設けられる回転制御部２２０（２２０ａ〜２２０ｄ）は、受電制御部１５１（１５１ａ〜１５１ｄ）により受電した電力に基づくモータＭの回転を制御する。

電源ラインＬ１〜Ｌ４は、第１バッテリ１１１とモータユニットＭ１〜Ｍ４の間において、有線と無線の２系統の伝送系統を有する。すなわち、電源ラインＬ１〜Ｌ４のうち、車両１００と、各車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲとの間のホイールスペース部分は、有線と無線の２系統に分かれていずれも電力伝送可能に構成されている。

無線側は、上述した一対の電力伝送アンテナ１２２（１２２ａ〜１２２ｄ）、１２３（１２３ａ〜１２３ｄ）を有する。有線側は、一対のコネクタ２３１（２３１ａ〜２３１ｄ）を介して電力伝送される。

（有線および無線の電力伝送の構成）
図３は、有線および無線の電力伝送を説明する図である。図には、車両１００と、モータユニットＭ１間の電源ラインＬ１上の構成について記載してある。

車両１００側の第１バッテリ１１１は、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。

また、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の後段との間がケーブル等で有線接続され、車両１００と車輪との間のホイールスペース部分には、それぞれコネクタ２３１（２３１ａ）が設けられる。コネクタ２３１ａを介して電力が有線伝送できる。

モータユニットＭ１側において、電力伝送アンテナ１２３ａ、あるいはコネクタ２３１ａを介して受電した電力は、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から無線および有線の電力伝送により、ＤＣ−ＡＣ変換部１２１ａを介して第１バッテリ１１１に至る経路（電源ラインＬ１）で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、上記の送電制御部（給電制御手段）２２１と、車輪の回転駆動を制御するトルク制御部（駆動制御手段）２２２とを有している。送電制御部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、送電制御部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、送電制御部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，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，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４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５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５０１と、二次側ハーフブリッジ回路５０２と、リアクトル５０３とを備えている。一次側ハーフブリッジ回路５０１は、ＡＣ−ＤＣ変換部２０１ａに接続されるスイッチング素子５０４と、ダイオード５０５を有している。二次側ハーフブリッジ回路５０２は、第２バッテリ２１２ａに接続されるスイッチング素子５０６と、ダイオード５０７とを有している。リアクトル５０３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５０４，５０６の制御により、リアクトル５０３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Ｍ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。モータＭには、インバータ２０３ａを介して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。

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。このため、車両１００と、車輪のモータユニットＭ１間を電力伝送アンテナ１２２ａ，１２３ａを用いて、非接触な無線による電力伝送を行うことができる。また、有線による電力伝送についても、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り、細線を用いることができる。このように、車両１００と車輪との間のケーブルを設ける場合、このケーブルとして細線を用いることができる。

（コネクタの構成）
図６−１および図６−２は、それぞれコネクタの構成を示す図である。図６−１は車両１００の上面から見た図、図６−２は、車両１００の前面から見た図である。これらの図に示すように、電源ラインＬ１〜Ｌ４上における有線の電力伝送の系統において、車輪６０１内部にはモータＭが設けられ、モータＭ側と車両１００側は、車輪６０１の中心軸に配置されたコネクタ２３１を介して電力が伝送される。

図６−１の（ａ）に示すように、コネクタ２３１は、具体的には、車輪６０１側に設けられるモータ側接点６１１と、車両１００側から地面に対しほぼ水平に突出する接触棒６１２によって構成されている。接触棒６１２の先端には車両側接点６１３が形成され、モータ側接点６１１に導通接触する。接触棒６１２は、車両１００側に設けられたばね部材６１４によりモータ側接点６１１の方向に常時付勢されている。

そして、モータ側接点６１１は、車両側接点６１３の中心に向けて全方向に所定の曲率を有する半球状に形成されている。したがって、図６−１の（ｂ）に示すように、ハンドル操作に基づき、タイロッド６２０を介して車輪６０１が転舵（旋回）したとき、車輪が上下したときにおいても、接触棒６１２の先端の車両側接点６１３は、車輪の左右あるいは上下の動作に追従してモータ側接点６１１に導通接触した状態を保つことができる。

また、図６−２の（ａ）に示すように、車輪６０１は、サスペンション６３０により車両１００に対し上下動自在に支持されており、たとえば、（ｂ）に示すように、車両１００に対して車輪６０１が上がった場合においても、接触棒６１２の先端の車両側接点６１３は、モータ側接点６１１に導通接触した状態を保つことができる。なお、接触棒６１２は、ばね部材６１４により車両側接点６１３がモータ側接点６１１に付勢されているが、車両１００の振動や、車輪６０１の旋回の角度等によっては、車両側接点６１３がモータ側接点６１１から離れることがある。

（バッテリ間の電力伝送の概要）
図７は、バッテリ間の電力伝送の概要を示す図である。この図には、複数のモータユニットＭ１〜Ｍ４のうち、モータユニットＭ１に設けられている各部を示している。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に設ける第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の送電制御部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。また、目標残量値ＢＳと充電上限値ＢＵとの間に、電圧設定値１を設定し、目標残量値ＢＳと充電下限値ＢＬとの間に、電圧設定値２を設定する。電圧設定値１は、充電上限値ＢＵに近いか同じでもよい。電圧設定値２は、充電下限値ＢＬに近いか同じでも良い。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（送電制御部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８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Ｓ８０１）。

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Ｓ８０２）。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Ｓ８０３）。制御形態が力行制御のときには（ステップＳ８０３：力行）、力行トルク制御を行い（ステップＳ８０４）、ステップＳ８０６に移行する。制御形態が回生制御のときには（ステップＳ８０３：回生）、回生トルク制御を行い（ステップＳ８０５）、ステップＳ８０６に移行する。制御形態が惰行の場合には（ステップＳ８０３：惰行）、特に制御を行わず、ステップＳ８０６に移行する。

つぎに、ステップＳ８０６では、電力伝送制御を行い（ステップＳ８０６）、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９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のステップＳ８０４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Ｓ９０１）。

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Ｓ９０２）。

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、
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Ｓ９０３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Ｓ９０４）。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Ｓ９０４：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Ｓ９０４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、力行トルク制御を行い（ステップＳ９０６）、処理を終了する。

（回生トルク制御について）
図１０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８のステップＳ８０５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Ｓ１００１）。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Ｓ１００２）。

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Ｓ１００３）。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Ｓ１００３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Ｓ１００４）。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Ｓ１００４：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Ｓ１００５）。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Ｓ１００４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Ｓ１００４：Ｎｏ）、ステップＳ１００５の処理を行わず、ステップＳ１００６に移行する。

そして、ステップＳ１００６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Ｓ１００６）、処理を終了する。

（電力伝送の制御）
図１１は、第２バッテリの電圧検出回路の例を示す図である。各モータユニットＭ１〜Ｍ２に設けられる第２バッテリ２１２（２１２ａ〜２１２ｄ）は、それぞれ電圧検出回路１１００により電圧検出され、コントローラ１０１に信号Ｓ１ｂとして出力される。

電圧検出回路１１００は、２つのコンパレータ１１０１，１１０２を有しており、コンパレータ１１０１には上限側比較用の電圧設定値１が設定され、コンパレータ１１０２には下限側比較用の電圧設定値２が設定されている。そして、第２バッテリ２１２（２１２ａ〜２１２ｄ）がそれぞれのコンパレータ１１０１，１１０２に接続されている。コンパレータ１１０１は、上限側の電圧設定値１を閾値として第２バッテリ２１２（２１２ａ〜２１２ｄ）の電圧変化を検出し、閾値を跨いだときに出力を変化させる。コンパレータ１１０２は、下限側の電圧設定値２を閾値として第２バッテリ２１２（２１２ａ〜２１２ｄ）の電圧変化を検出し、閾値を跨いだときに出力を変化させる。

図１２は、電圧検出回路の電圧検出状態に基づく給電制御の概要を示す図である。（ａ）に示すように、第２バッテリ２１２が残量変化とともに電圧値（現在値Ｂ１）が変化する。この際、（ｂ）に示すように、コンパレータ１１０１は、現在値Ｂ１が上限側の電圧設定値１より低い場合ＯＮ電圧を出力し、現在値Ｂ１が電圧設定値１を超えた場合ＯＦＦ電圧を出力する。また、コンパレータ１１０２は、現在値Ｂ１が下限側の電圧設定値２より低い場合ＯＮ電圧を出力し、現在値Ｂ１が電圧設定値２を超えた場合ＯＦＦ電圧を出力する。

コントローラ１０１の送電制御部２２１は、これらコンパレータ１１０１，１１０２が出力する信号Ｓ１ｂの状態に基づき、第１バッテリ１１１から第２バッテリ２１２（２１２ａ〜２１２ｄ）に対する給電状態を制御する。たとえば、（ｃ）に示すように、コンパレータ１１０１がＯＦＦ電圧を出力し、コンパレータ１１０２がＯＦＦ電圧出力時には、給電をおこなわない（給電なし）。コンパレータ１１０１がＯＮ電圧を出力し、コンパレータ１１０２がＯＦＦ電圧出力時には、通常給電をおこなう。コンパレータ１１０１，１１０２ともにＯＮ電圧を出力するときには、急速給電をおこなう。送電制御部２２１は、上述した急速給電の要否を判断する急速給電要否判別手段を備える。

図１３は、実施の形態１にかか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８のステップＳ８０６の処理内容を示す。図１３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。以下の処理は、コントローラ１０１の送電制御部２２１がおこなう。

はじめに、コントローラ１０１の送電制御部２２１は、第２バッテリ２１２ａの電圧（現在値Ｂ１）を検出し、この電圧が電圧設定値１以下であるか判断する（ステップＳ１３０１）。第２バッテリ２１２ａの電圧が電圧設定値１以下であれば（ステップＳ１３０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１３０２に移行するが、電圧設定値１より高ければ（ステップＳ１３０１：Ｎｏのループ）、以降の送電制御はおこなわずに待機する（給電なしに相当）。

つぎに、ステップＳ１３０２では、回生動作中であるか判断し、回生動作中であれば（ステップＳ１３０２：Ｙｅｓ）、以降の送電処理はおこなわず、処理を終了する。回生動作中でなければ（ステップＳ１３０２：Ｎｏ）、つぎに、第２バッテリ２１２ａの急速充電が必要か判断する（ステップＳ１３０３）。第２バッテリ２１２ａの電圧が電圧設定値２以下であれば（ステップＳ１３０３：Ｙｅｓ）、急速充電が必要と判断し、ステップＳ１３０４以下の処理を実行する。第２バッテリ２１２ａの電圧が電圧設定値２より高ければ（ステップＳ１３０３：Ｎｏ）、急速給電は不要であり、通常給電が必要と判断し、ステップＳ１３０９以下の処理を実行する。

ステップＳ１３０４では、急速給電をおこなうため、有線と無線による電力伝送をおこなう。上述したように、有線の電力伝送については、コネクタ２３１を介してバッテリ１１１の電力を第２バッテリ２１２ａに給電開始し（ステップＳ１３０４）、無線の電力伝送については、電力伝送アンテナ１２２ａ，１２２ｂを介して、有線と併用してバッテリ１１１の電力を第２バッテリ２１２ａに給電開始する（ステップＳ１３０５）。

この後、第２バッテリ２１２ａが充電済みであるか判断する（ステップＳ１３０６）。第２バッテリ２１２ａの電圧が目標残量値ＢＳより低ければ（ステップＳ１３０６：Ｎｏのループ）、ステップＳ１３０４，１３０６による有線および無線の給電を継続する。第２バッテリ２１２ａの電圧が目標残量値ＢＳ以上となれば（ステップＳ１３０６：Ｙｅｓ）、有線によるコネクタ２３１を介しての給電を終了し（ステップＳ１３０７）、無線による電力伝送アンテナ１２２ａ，１２２ｂを介しての給電についても終了し（ステップＳ１３０８）、以上の送電制御を終了する。

ステップＳ１３０９では、通常給電をおこなうため、有線のコネクタ２３１を介してバッテリ１１１の電力を第２バッテリ２１２ａに給電開始する（ステップＳ１３０９）。この後、第２バッテリ２１２ａが充電済みであるか判断する（ステップＳ１３１０）。第２バッテリ２１２ａの電圧が目標残量値ＢＳより低ければ（ステップＳ１３１０：Ｎｏのループ）、ステップＳ１３０９による有線の給電を継続する。第２バッテリ２１２ａの電圧が目標残量値ＢＳ以上となれば（ステップＳ１３１０：Ｙｅｓ）、有線によるコネクタ２３１を介しての給電を終了し（ステップＳ１３１１）、以上の送電制御を終了する。

また、ステップＳ１３０９において、有線のコネクタ２３１による給電が実施不可能なときには、無線による給電を開始する（ステップＳ１３１２）。有線側の電力伝送を構成する接触棒６１２の車両側接点６１３は、車両１００の振動や車輪６０１の旋回等によって、モータ側接点６１１から離れることがある。このような場合、無線による給電をおこなう。たとえば、有線給電時をおこなっているものの、伝送される電力の量が遮断されたことを検出したり、第２バッテリ２１２ａの容量や電圧が変化しないことを検出する等により、送電制御部２２１が有線のコネクタ２３１による給電が実施不可能な状態であるか否かを判断する。

そして、第２バッテリ２１２ａが充電済みであるか判断する（ステップＳ１３１３）。第２バッテリ２１２ａの電圧が目標残量値ＢＳより低ければ（ステップＳ１３１３：Ｎｏのループ）、ステップＳ１３１４による無線の給電を継続する。第２バッテリ２１２ａの電圧が目標残量値ＢＳ以上となれば（ステップＳ１３１３：Ｙｅｓ）、無線による給電を終了し（ステップＳ１３１４）、以上の送電制御を終了する。

（力行トルク指令値について）
図１４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１５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１６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１７は、モータ効率マップを示す図表である。効率マップ１７００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１７００を予め格納しておく。

効率マップ１７００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１７００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１７００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１７００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１７００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１７００を生成する。

このほか、予め取得した効率マップ１７００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１７００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１８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１８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１８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１８（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１９−１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１９−２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、車両と車輪の間を有線および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。

そして、第２バッテリの残量に応じて急速給電と通常給電とを切り替え、残量が少ないときには、急速給電時には、有線と無線の電力伝送により、伝送する電力量を増大させ、できるだけ短時間で第２バッテリを目標残量値に達することができるようになる。また、残量が多いときには、有線による通常充電をおこなうが、車両の振動や車輪の旋回角度が大きいとき等、コネクタが離れて有線による電力伝送が困難な状況の場合には、無線による電力伝送に切り替えて電力の伝送を継続するようにしたので、車両の走行状況等の影響を受けずにできるだけ早く第２バッテリの容量不足を解消できるようになる。

（実施の形態２）
実施の形態２では、有線による電力伝送の遮断後に再度、有線による電力伝送を開始するときの突入電流を少なくできるよう制御する構成について説明する。有線によるコネクタ２３１（２３１ａ〜２３１ｄ）を用いた給電では、実施の形態１で説明したように、車輪６０１の旋回角度が大きいときには、車両側接点６１３がモータ側接点６１１から離れ、給電できない状態が生じる。

この後、車輪６０１の旋回状態が復帰して、再度、車両側接点６１３がモータ側接点６１１に接触することにより、コネクタ２３１を用いた有線による給電を再開することができる。ただし、給電を再開する際には、コネクタ２３１を構成する車両側接点６１３がモータ側接点６１１に接触した際に、大きな突入電流が生じるおそれがある。この突入電流は、第２バッテリ２１２（２１２ａ〜２１２ｄ）を構成する二次電池やキャパシタに悪影響を及ぼす。

このため、実施の形態２では、送電制御部２２１は、ハンドル１０２の操作角度、あるいは車輪６０１の旋回角度、あるいはタイロッド６２０の移動状態を検出するセンサ等の検出出力に基づいて、コネクタ２３１（車両側接点６１３とモータ側接点６１１）の接触の有無を判断する。この際、検出した角度等から車輪６０１の旋回角度を求め、この旋回角度が所定角度以上のとき、コネクタ２３１（車両側接点６１３とモータ側接点６１１）の接触が離れていると判断する。この場合、実施の形態１同様に、有線による給電が行えない状態となる。

この後、再度、ハンドル１０２の操作角度等により、送電制御部２２１は、コネクタ２３１（車両側接点６１３とモータ側接点６１１）が再度接触している可能性が高いと判断し、給電を再開できる状態となったときには、一端弱い電流（微少電流）を流す。そして、微少電流が流れていることを確認した後にはじめて必要な電流量での電力伝送をおこなう。送電制御部２２１は、微少電流が流れているかに基づきコネクタ２３１を介した給電が可能であるか判別するコネクタ給電可能判別手段を備える。

図２０は、実施の形態２による電力伝送制御手順の一例を示すフローチャートである。車両１００側に設けられる送電制御部２２１がおこなう処理について説明する。図２０には、コネクタ２３１（車両側接点６１３とモータ側接点６１１）が離れ、有線による電力伝送が給電不能な状態になった以降の処理について記載してある。この処理では、送電制御部２２１は、車両１００側の電源ラインＬ１に流れる電流値を検出する。

はじめに、送電制御部２２１は、ハンドル１０２の操作角度、あるいは車両１００に対する車輪６０１の旋回角度を検出する（ステップＳ２００１）。あらかじめ送電制御部２２１は、車輪の旋回角度に対する給電可能な角度範囲を図示しない記憶部に記憶してある。また、ハンドル１０２の操作角度を検出する場合には、この操作角度を車輪６０１の旋回角度に変換する。

つぎに、送電制御部２２１は、検出された車輪６０１の旋回角度が給電可能範囲内であるか判断する（ステップＳ２００２）。給電可能範囲内でなければ（ステップＳ２００２：Ｎｏ）、ステップＳ２００１に戻り、車輪６０１の旋回角度が給電可能範囲内に入るまで待つ。給電可能範囲内に入ったことが検出されれば（ステップＳ２００２：Ｙｅｓ）、第２バッテリ２１２ａに対する給電を開始する（ステップＳ２００３）。この給電開始時には、微少電流を流すことにより、突入電流を回避する。

つぎに、送電制御部２２１は、電源ラインＬ１上で微少電流が流れているか確認する（ステップＳ２００４）。微少電流が流れていることを検出できなければ（ステップＳ２００４：Ｎｏ）、ステップＳ２００１に戻る。微少電流が流れていることを検出できれば（ステップＳ２００４：Ｙｅｓ）、送電制御部２２１は、第２バッテリ２１２ａに対する給電電流をあらかじめ設定した所定値まで徐々に増加させる（ステップＳ２００５）。

この後、送電制御部２２１は、給電電流が所定値まで増加した後に、本来伝送しようとした定常時の電流値で給電を開始させる（ステップＳ２００５）。そして、第２バッテリ２１２ａが目標残量値ＢＳに達したか判断し（ステップＳ２００６）、達していなければ（ステップＳ２００６：Ｎｏ）、給電を続け、達すれば（ステップＳ２００６：Ｙｅｓ）、処理を終了する。

図２１は、実施の形態２による電力伝送制御手順の他の例を示すフローチャートである。この処理では、車輪６０１（モータユニットＭ１）側では、電源ラインＬ１に流れる電流値を検出し、上記の信号Ｓ１ｂを介して送電制御部２２１に出力する。

はじめに、送電制御部２２１は、第２バッテリ２１２ａに対する給電を開始する（ステップＳ２１０１）。この給電開始時には、微少電流を流すことにより、突入電流を回避する。

つぎに、車輪６０１のモータユニットＭ１側で電源ラインＬ１上で微少電流が流れていることを検出できたか確認する（ステップＳ２１０２）。送電制御部２２１は、モータユニットＭ１からの信号Ｓ１ｂにより、微少電流が流れているか否かを確認できる。微少電流が流れていることを検出できなければ（ステップＳ２１０２：Ｎｏ）、検出できるまで待機する。微少電流が流れていることを検出できれば（ステップＳ２１０２：Ｙｅｓ）、送電制御部２２１は、第２バッテリ２１２ａに対する給電電流をあらかじめ設定した所定値まで徐徐に増加させる（ステップＳ２１０３）。

この後、送電制御部２２１は、給電電流が所定値まで増加した後に、本来伝送しようとした定常時の電流値で給電を開始させる（ステップＳ２１０４）。そして、第２バッテリ２１２ａが目標残量値ＢＳに達したか判断し（ステップＳ２１０５）、達していなければ（ステップＳ２１０５：Ｎｏ）、給電を続け、達すれば（ステップＳ２１０５：Ｙｅｓ）、処理を終了する。

この実施の形態２によれば、車輪の旋回角度によりコネクタが離れ有線による給電が遮断された後において、再度給電を開始するときには、微少電流を流した後に電流量を増大させる構成としたので、給電再開時における突入電流を回避でき、第２バッテリや、コネクタ（車両側接点、およびモータ側接点）の損傷を防止でき、また、突入電流を起因とする電源ノイズの発生を防止することができる。

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 送電制御部
２２２ トルク制御部
２３１（２３１ａ〜２３１ｄ） コネクタ
６１１ モータ側接点
６１３ 車両側接点
１１００ 電圧検出回路
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 (7)

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第１送電手段と、
   前記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変換器を有する第１受電手段と、
   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第２送電手段と、
   前記第２送電手段と導電性を有するコネクタにより接続され、前記第２送電手段により送電された直流電力を受電する第２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、前記第１受電手段および前記第２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、
   前記第１送電手段より前記第１受電手段への無線給電、および、前記第２送電手段より前記第２受電手段への前記コネクタによる給電を制御する給電制御手段と、
   を備えること
   を特徴とする車両駆動装置。
2. 前記給電制御手段は、前記第２送電手段より前記第２受電手段へ送電される電力量と、前記第２蓄電池の容量と、当該第２蓄電池の電圧とのうち少なくとも一つに基づき、前記コネクタによる給電が可能かを判別するコネクタ給電可能判断手段を備え、
   前記給電制御手段は、前記コネクタ給電可能判別手段により前記コネクタによる給電が可能でない場合に前記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１に記載の車両駆動装置。
3. 前記給電制御手段は、前記第１蓄電池より前記第２蓄電池への急速給電を行うか否かを判別する急速給電要否判別手段を備え、
   前記給電制御手段は、前記急速給電要否判別手段により急速給電を行う場合に、前記無線給電及び前記コネクタによる給電を併用する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。
4. 前記コネクタは、前記車輪の中心軸に配置された車両側と前記車輪側の一対の接点からなり、当該コネクタは、地面に対しほぼ水平にばね部材で保持されており、前記車輪の左右あるいは上下の動作に追従すること
   を特徴とする請求項１に記載の車両駆動装置。
5. 前記コネクタは半球面形状で形成され、かつ前記車輪の中心軸に配置された車両側と前記車輪側の一対の接点からなり、当該コネクタは、地面に対しほぼ水平方向にばね部材で保持されており、
   一方のコネクタの接点は、半球面形状とされ、
   他方のコネクタの接点は、前記一方のコネクタの半球面上を移動することにより、前記車輪の左右あるいは上下の動作に追従すること
   を特徴とする請求項１に記載の車両駆動装置。
6. 前記第２送電手段より前記第２受電手段へ所定値未満の直流電流を送電することにより、前記コネクタによる給電が可能かを判別するコネクタ給電可能判別手段をさらに備え、
   前記給電制御手段は、前記コネクタ給電可能判別手段により前記コネクタによる給電が可能な場合に、前記第２送電手段より前記第２受電手段へ前記所定値以上の直流電流を送電させること
   を特徴とする請求項１に記載の車両駆動装置。
7. 前記車輪の旋回角度を検出する検出手段をさらに備え、
   前記給電制御手段は、前記車輪の旋回角度が所定角度未満の場合、かつ、前記コネクタ給電可能判別手段により前記コネクタによる給電が可能な場合に、前記第２送電手段より前記第２受電手段へ前記所定値以上の直流電流を送電すること
   を特徴とする請求項６に記載の車両駆動装置。

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