JP6155814B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、車両制御装置に関する。

従来から、電気自動車について、電気モータをハブと一体化して駆動輪の各々に接続するインホイールモータが提案されている。

ところで、電気自動車の走行距離は、当該電気自動車に搭載されているバッテリの容量に依存している。このため、バッテリの容量を大きくせずに、走行距離を長くするためには、走行時の消費電力を低減させることが必要となる。

インホイールモータを適用した電気自動車においては、駆動輪の各々を独立して制御可能である。このため、当該電気自動車の旋回時に、左右の両側の駆動輪に対するトルク配分により、エネルギー損失が変化する。そこで、エネルギー損失を低減させるための技術が提案されている。

特開２０１１−１８８５６１号公報 特開２００８−６８８１５号公報

しかしながら、従来技術においては、コーナリング抵抗による仕事や、ヨーモーメントによる仕事等について考慮されているが、その他の条件については、考慮されていなかった。

実施形態にかかる車両制御装置は、一例として、アクセルの操作状態に基づいて、車両の左右の駆動輪毎に設けられたモータの駆動制御に必要な合計トルクを算出するトルク算出部と、上記合計トルクと、上記モータのトルクと当該トルクで消費する消費電力との関係を示した関係情報と、から算出される、上記駆動輪毎のモータで消費される消費電力の合計値が、当該駆動輪各々にトルクを均等に割り当てる場合より小さくなる、上記駆動輪毎に設けられたモータに対するトルク配分を算出する配分算出部と、上記配分算出部で算出された上記トルク配分に従って上記合計トルクを、上記駆動輪毎に設けられた上記モータに配分して、駆動制御を行う制御部と、上記車両が旋回する場合に、当該車両の操舵角と、当該車両の車体速度と、を取得する取得部と、を備える。上記配分算出部は、さらに、上記操舵角と上記車体速度とに基づいて導き出される上記車両の進行方向のコーナリング抵抗で生じる仕事率と、上記操舵角と上記車体速度とにより算出されるヨーレートに基づいて導き出される仕事率と、上記消費電力と、の合計値が、当該駆動輪各々にトルクを均等に割り当てる場合より小さくなるように、上記駆動輪毎に設けられたモータに対するトルク配分を算出する。よって、一例としては、旋回時のエネルギー消費量を低減させることができるという効果を奏する。

また、上記車両制御装置では、一例として、上記制御部は、算出された上記トルク配分で上記合計トルクを配分した場合に、当該駆動輪各々にトルクを均等に割り当てた場合より低減した分の上記コーナリング抵抗に対応するトルクを、上記合計トルクから差し引いたトルクを、上記トルク配分に従って上記モータに配分する。よって、一例としては、運転者に対して違和感のない加速感を提供できるという効果を奏する。

また、上記車両制御装置では、一例として、上記配分算出部は、上記合計トルクと、上記モータのトルクと当該トルクで消費する消費電力との関係を示した関係情報と、から算出される、上記駆動輪毎のモータで消費される消費電力の合計値が、最も小さくなるように、上記駆動輪毎に設けられたモータに対するトルク配分を算出する。よって、一例としては、旋回時のエネルギー消費量を低減させることができるという効果を奏する。

図１は、第１の実施形態にかかる車両の駆動力伝達系統の構成例を示した図である。 図２は、車両のコーナリング抵抗を含む前後方向（進行方向）の仕事を説明した図である。 図３は、車両のヨーモーメントによる仕事を説明した図である。 図４は、駆動トルクに対応する消費電力を示した２次関数を表した図である。 図５は、第１の実施形態にかかる統合コントローラ内に実現されるソフトウェア構成を示した図である。 図６は、第１の実施形態にかかる車両の統合コントローラにおける、車両旋回時のトルクの配分処理の手順を示すフローチャートである。 図７は、消費エネルギーが最小となるトルク配分係数を表した図である。 図８は、第２の実施形態にかかる統合コントローラにおける、車両旋回時のトルクの配分処理の手順を示すフローチャートである。 図９は、第３の実施形態にかかる統合コントローラ内に実現されるソフトウェア構成を示した図である。 図１０は、第３の実施形態にかかる車両の旋回中の旋回半径を示した図である。 図１１は、第３の実施形態にかかる車両の旋回時におけるトルク配分に基づいて生じる各車輪の駆動力と、電気的損失と、を示した図である。 図１２は、第３の実施形態にかかる統合コントローラにおける、車両旋回時のトルクの配分処理の手順を示すフローチャートである。

本実施形態では、車両は、電動機を駆動するのに必要な種々の装置（システム、部品等）を搭載することができる。また、車両における車輪の駆動に関わる装置の方式や、数、レイアウト等は、種々に設定することができる。

図１は、実施形態にかかる車両１００の駆動力伝達系統の構成例を示した図である。図１に示されるように、車両１００は、右側の前輪１ＦＲ、左側の前輪１ＦＬ、右側の後輪１ＲＲ、及び左側の後輪１ＲＬを備えた４輪車の場合について説明するが、４輪車に制限するものではない。

また、車両１００は、右側の後輪１ＲＲを駆動させるための動力源として、右輪側駆動モータ２Ｒと、左側の後輪１ＲＬを駆動させるための動力源として、左輪側駆動モータ２Ｌと、を備える。つまり、本実施形態にかかる車両１００は、車両１００の後側の駆動輪の左右それぞれに駆動モータ（右輪側駆動モータ２Ｒ、左輪側駆動モータ２Ｌ）を接続した、いわゆるインホイールモータを駆動源として用いた自動車とする。

本実施形態にかかる右輪側駆動モータ２Ｒ、左輪側駆動モータ２Ｌは、インホイールモータとして、後輪１ＲＲ、１ＲＬのハブ内部に設けられたものとするが、このような構成に制限するものではなく、ハブと一体化して同軸で接続されていれば良い。

本実施形態においては、車両１００に設けられた各構成を制御するために統合コントローラ（ＥＣＵ）５０を備えている。なお、本実施形態は、各構成を制御するために、１つの統合コントローラ（ＥＣＵ）５０で制御する例について説明するが、複数のコントローラで制御しても良い。

本実施形態にかかる車両１００は、操舵角センサ１１と、アクセルストロークセンサ１２と、ブレーキストロークセンサ１３と、左側の車輪速センサ１４Ｌと、右側の車輪側センサ１４Ｒと、車速センサ１５と、を備える。

操舵角センサ１１は、車両１００に設けられた、ステアリングホイール（ハンドル）４からの操舵角を検出する。そして、統合コントローラ５０が、操舵角センサ１１により検出された操舵角に応じて、前輪１ＦＲ、１ＦＬに転舵力を付与することにより、これらの車輪を転舵させる。

アクセルストロークセンサ１２は、車両１００に設けられたアクセルペダルの操作状態を検出する。なお、アクセルの操作状態とは、例えば、アクセルペダルの踏み込み量とするが、アクセルペダルの踏み込み量に制限するものではなく、アクセルに関する操作の度合いであればよい。ブレーキストロークセンサ１３は、車両１００に設けられたブレーキペダルの操作状態を検出する。

左側の車輪速センサ１４Ｌは、左側の後輪１ＲＬの回転数(ｒｐｍ)を検出する。右側の車輪速センサ１４Ｒは、右側の後輪１ＲＲの回転数(ｒｐｍ)を検出する。車速センサ１５は、車両１００の速度を検出する。

そして、操舵角センサ１１、アクセルストロークセンサ１２、ブレーキストロークセンサ１３、左側の車輪速センサ１４Ｌ、右側の車輪速センサ１４Ｒ、及び車速センサ１５は、接続されている統合コントローラ５０に対して、各センサの検出結果となる信号を送信する。

シフト操作受付部１６は、車両１００の（図示しない）シフトレバーに対する操作を受け付け、当該操作結果を、統合コントローラ５０に送信する。

本実施形態では、前輪側の減速機３Ｆならびに後輪の両側の減速機３ＲＬ、３ＲＲ（これらを総称する場合には減速機３と称す）は、対応する各輪１ＦＬ、１ＦＲ、１ＲＬ、１ＲＲに制動力を付与する。減速機３は、ブレーキストロークセンサ１３が受け付けた、運転者によるブレーキペダルの踏み込みに応じて作動する。減速機３の構成はどのような構成でも良いが、例えば、減速機３ＲＬ、３ＲＲは、各輪１ＲＬ、１ＲＲと同軸回転するディスクロータと、当該ディスクロータに接触可能に設けられたブレーキパッドと、当該ブレーキパッドに押圧力を付与するピストンと、図示しないブレーキブースターにより増圧されたブレーキペダル踏力をピストンに伝達する油圧回路などにより構成する。

さらに、車両１００は、駆動モータ２Ｌ，２Ｒを駆動させる構成として、左輪側駆動回路２０Ｌと、右輪側駆動回路２０Ｒと、バッテリ２５と、を備えている。

そして、統合コントローラ５０は、バッテリ２５から通知される、バッテリ２５に関する情報（例えば、ＳＯＣ(State Of Charge))、放電許容電力、電圧等）に基づいて、バッテリ２５を制御する。

本実施形態にかかる左輪側駆動回路２０Ｌ、右輪側駆動回路２０Ｒは、バッテリ２５と接続され、ＩＧ信号を受け取る。そして、左輪側駆動回路２０Ｌは、統合コントローラ５０から指示に従って、左輪側駆動モータ２Ｌを制御する。右輪側駆動回路２０Ｒは、統合コントローラ５０から指示に従って、右輪側駆動モータ２Ｒを制御する。そして、バッテリ２５が、車両１００全体に対して電力を供給する。特に、バッテリ２５は、左輪側駆動モータ２Ｌ及び左輪側駆動モータ２Ｒに対して電力を供給することで、後輪１ＲＬ、１ＲＲの駆動を実現する。

上述したように、統合コントローラ５０は、操舵角センサ１１が検出した操舵角に応じて、前輪１ＦＲ、１ＦＬを転舵させられることで、車両１００の走行が行われる。

本実施形態では、当該車両１００の旋回中に消費するエネルギーを、コーナリング抵抗を含む前後方向の仕事率、ヨーモーメントによる仕事率、及び左輪側駆動モータ２Ｌと右輪側駆動モータ２Ｒとによる電気的損失の合計と定義する。そして、本実施形態にかかる統合コントローラ５０は、旋回中に消費するエネルギーが最小になるように、左輪側駆動モータ２Ｌと右輪側駆動モータ２Ｒとに対するトルク配分を決定する。まずは、コーナリング抵抗を含む前後方向の仕事から説明する。

図２は、車両１００のコーナリング抵抗を含む前後方向（進行方向）の仕事を説明した図である。図２に示す例では、説明を容易にするために、車両１００の左右幅を考慮しなくてよい２輪モデルで前後方向の仕事率を説明する。図２に示す例では、前輪１ＦＲ、１ＦＬを仮想的にまとめた仮想的な前輪２０１と、後輪１ＲＬ、１ＲＲを仮想的にまとめた仮想的な後輪２０２とする。そして、仮想的な前輪２０１の進行方向Ｄ_fは、車両１００の車体の前方向から、操舵角δと前輪のスリップ角β_fとの合計角だけ傾いている。

そして、仮想的な２輪モデルにおいて、車重ｍ、車速Ｖ、路面に加わる駆動力Ｆ_u、前輪側のコーナリング抵抗力Ｆ_cff、後輪側のコーナリング抵抗力Ｆ_cfr、転がり抵抗力且つ空気抵抗力Ｆ_disとした場合に、運動方程式を式（１）で表すことができる。なお、スリップ角βは、β≒sinβが成り立つ程度に小さいものとする。

ｍ（ｄＶ／ｄｔ）＝Ｆ_u−Ｆ_dis−Ｆ_cff−Ｆ_cfr…（１）

そして、仮想的な前輪２０１のスリップ角β_fと、進行方向Ｄ_fから垂直方向に生じる前輪２０１のコーナーリングフォースＦ_fyと、により、Ｆ_cff＝２Ｆ_fysinβ_fが成り立つ。同様に、仮想的な後輪２０２のスリップ角β_rと、後輪２０２のコーナーリングフォースＦ_frと、により、Ｆ_cfr＝２Ｆ_rysinβ_rが成り立つ。

そして車両１００が定常円旋回の場合、（ｄＶ／ｄｔ）＝０となる。従って、式（１）は、定常円旋回の場合に、以下に示す式（２）を導き出せる。

Ｆ_u＝Ｆ_dis＋２Ｆ_fysinβ_f＋２Ｆ_rysinβ_r…（２）

よって駆動力Ｆ_uが進行方向にする仕事率Ｆ_u・Ｖは、以下に示す式（３）で表すことができる。

Ｆ_u・Ｖ＝（Ｆ_dis＋２Ｆ_fysinβ_f＋２Ｆ_rysinβ_r）…（３）

そして、トルク配分では、転がり抵抗力且つ空気抵抗力Ｆ_disを調整することはできないため、本実施形態では、トルク配分で調整可能な、旋回中における進行方向の仕事率Ｐｃを以下に示す式（４）で表すことができる。なお、式（４）において、前輪２０１のコーナーリングスティフネスＫ_f、後輪２０２のコーナーリングスティフネスＫ_r、車両１００の重心から前輪軸までの長さｌ_f、車両１００の重心から後輪軸までの長さｌ_r、及び（車両１００のｚ軸周りの角速度である）ヨーレートγとする。本実施形態では、進行方向にかかる力の係数をコーナーリングスティフネスＫ_f、Ｋ_rとする。具体的にはコーナーリングスティフネスＫ_f、Ｋ_rは、タイヤの状態等に基づいて導き出されるパラメータとする。

次にヨーモーメントによる仕事について説明する。図３は、車両１００のヨーモーメントによる仕事を説明した図である。図３に示す例でも、２輪モデルとした場合の仮想的な前輪２０１と、仮想的な後輪２０２と、を示しておく。また、図３に示す例では、車両１００の後ろ側のトレッド（車両における左右の車輪の中心間距離）ｔrとし、左側の後輪１ＲＬに割り当てられるトルク配分係数α（ただし、０≦α≦１とする）とし、右側の後輪１ＲＲに割り当てられるトルク配分１―αとする。

車両１００全体の駆動力Ｆ_uの場合、左側の後輪１ＲＬの駆動力Ｆ_uα、右側の後輪１ＲＲの駆動力Ｆ_u（１−α）とする。これにより、図３のヨーレートγ方向の駆動力として、（２α―１）Ｆ_uを導出できる。

この場合ヨーレートγ方向の仕事率Ｐ_yを以下に示す式（５）から導き出すことができる。

Ｐ_y＝（２α―１）Ｆ_u・（ｔr／２）・γ…（５）

次に、トルク配分による駆動モータ２Ｌ、２Ｒの電気的損失について説明する。図４は、駆動トルクＴに対応する消費電力を示した２次関数を表した図である。図４に示されるように、後輪の各々の駆動トルクに基づいて、消費電力を導き出すことができる。なお、図４に示されるトルク−消費電力の関係を表した２次方程式“ｙ＝ａｘ^２＋ｂｘ＋ｃ”の係数ａ、ｂ、ｃは、駆動モータの種類、回転数に応じて異なるものとする。なお、駆動トルクＴは、駆動輪の車輪半径ｒ_rear及び駆動力Ｆの間で、Ｔ＝Ｆ・ｒ_rearの関係が成り立っている。

本実施形態にかかる車両１００では、トルク配分に応じて左車輪側駆動モータ２Ｌ、及び右輪側駆動モータ２Ｒの消費電力が決定される。そして、左車輪側駆動モータ２Ｌ、及び右輪側駆動モータ２Ｒの電気損失の合計Ｐ_mは以下に示す式（６）から導き出すことができる。

Ｐ_m＝ｙ（αＴ_u）＋ｙ（（１―α）Ｔ_u）
＝ａ（αＴ_u）^２＋ｂ（αＴ_u）＋ｃ＋ａ（（１−α）Ｔ_u）^２＋ｂ（（１−α）Ｔ_u）＋ｃ…（６）

なお、上述したように、係数ａ、ｂ、ｃは、駆動モータの種類、回転数に応じて特定される変数である。そして、本実施形態では、統合コントローラ５０内の記憶部に予め記憶されたトルク−消費電力変換マップから導き出される変数（パラメータ）とする。

そして、本実施形態にかかる統合コントローラ５０は、上述したＰ_c＋Ｐ_y＋Ｐ_mの合計値が最も少なくなるようなトルク配分係数αを導出し、当該トルク配分係数αに従って駆動モータ２Ｌ、２Ｒを制御する。

図５は、本実施形態にかかる統合コントローラ５０内に実現されるソフトウェア構成を示した図である。図５に示す統合コントローラ５０内の各構成は、統合コントローラ５０内の（図示しない）ＣＰＵが、（図示しない）ＲＯＭ内に格納されたソフトウェアを実行することで実現される。

統合コントローラ５０は、ＲＯＭ内に格納されたソフトウェアを実行することで、取得部５０１と、トルク算出部５０２と、配分算出部５０３と、制御部５０４と、を実現する。また、ＲＯＭ内にトルク−消費電力変換マップ記憶部５０５が格納されている。

取得部５０１は、統合コントローラ５０に接続されている各種センサ（操舵角センサ１１、アクセルストロークセンサ１２、ブレーキストロークセンサ１３、車輪速センサ１４Ｒ、１４Ｌ）から、検出結果を取得する。これにより、本実施形態にかかる取得部５０１は、車両１００の操舵角と、車両１００の車体速度と、左右の後輪１ＲＬ、１ＲＲの回転数（ｒｐｍ）と、を取得する。

本実施形態にかかる取得部５０１が取得する操舵角により、車両１００が旋回しているか否かを判断できる。そして、本実施形態にかかる取得部５０１が取得した操舵角により車両１００が旋回していると判断できる場合に、取得した車両１００の操舵角、及び車両１００の車体速度を用いて、後述する処理を行う。

トルク算出部５０２は、アクセルストロークセンサ１２が検出したアクセルの操作状態に基づいて、車両の左右の駆動輪毎に設けられたモータの駆動制御に必要な合計トルクを算出する。

配分算出部５０３が、トルク算出部５０２で算出された合計トルクを、上述したコーナリング抵抗を含む前後方向の仕事率、ヨーモーメントによる仕事率、及び左輪側駆動モータ２Ｌと右輪側駆動モータ２Ｒとよる電気的損失を考慮して、左輪側駆動モータ２Ｌと右輪側駆動モータ２Ｒとに対するトルク配分を算出する。

制御部５０４は、配分算出部５０３に算出されたトルク配分に従って、トルク算出部５０２で算出された合計トルクを配分して、左輪側駆動回路２０Ｌ及び右輪側駆動回路２０Ｒを介して、左輪側駆動モータ２Ｌと右輪側駆動モータ２Ｒとを制御する。

次に、本実施形態にかかる車両１００の統合コントローラ５０における、車両１００旋回時のトルクの配分処理について説明する。図６は、本実施形態にかかる統合コントローラ５０における上述した処理の手順を示すフローチャートである。

まず、取得部５０１が、各種センサ（操舵角センサ１１、アクセルストロークセンサ１２、ブレーキストロークセンサ１３、及び車輪速センサ１４Ｒ、１４Ｌ）から、操舵角、車速、駆動モータ２Ｌ、２Ｒの回転数、アクセルの操作状態等を取得する（ステップＳ６０１）。

次に、トルク算出部５０２が、アクセルの操作状態に基づいて、車両１００の左右の後輪１ＲＬ、１ＲＲの各々に設けられた駆動モータ２Ｌ、２Ｒの駆動制御に必要な合計トルク（ドライバ要求トルクＴ_ｕ）を算出する（ステップＳ６０２）。

その後、配分算出部５０３が、操舵角δ、速度Ｖに基づいて、旋回時の車両１００のスリップ角β（α）、ヨーレートγ（α）を算出する（ステップＳ６０３）。

そこで、スリップ角β（α）、及びヨーレートγ（α）の算出手法について説明する。
まず、車両１００を仮想的に２輪モデルにした場合の、横方向に関する運動方程式を式（７）に示す。

ｍＶ（ｄβ／ｄｔ）＋２（Ｋ_f＋Ｋ_r）β＋｛ｍＶ＋２／Ｖ（ｌ_fＫ_f―ｌ_rＫ_r）｝γ＝２Ｋ_fδ…（７）
なお、各変数は、車重ｍ、車速Ｖ、スリップ角β、前輪のコーナーリングスティフネスＫ_f、後輪のコーナーリングスティフネスＫ_r、車両１００の重心から前輪軸までの長さｌ_f、車両１００の重心から後輪軸までの長さｌ_rとする。

次に、車両１００を仮想的に２輪モデルにした場合の、ヨー方向に関する運動方程式を式（８）に示す。

なお、操舵角δ、要求駆動力Ｆ_uとする。なお、要求駆動力Ｆ_uは、要求駆動力Ｆ_u＝（要求トルクＴ_u／車輪半径ｒ_rear）から算出される。

本実施形態は定常円旋回の場合について説明するため、（ｄβ／ｄｔ）＝０、（ｄγ／ｄｔ）＝０とする。

このため、定常円旋回の場合の横方向の運動方程式として式（９）を導き出すことができる。

２（Ｋ_f＋Ｋ_r）β＋｛ｍＶ＋２／Ｖ（ｌ_fＫ_f―ｌ_rＫ_r）｝γ＝２Ｋ_fδ…（９）

さらに、定常円旋回の場合のヨー方向の運動方程式として式（１０）を導き出すことができる。

そして、この式（９）及び式（１０）からヨーレートγを消去することで、以下の式（１１）を導き出せる。

同様に、この式（９）及び式（１０）からスリップ角βを消去することで、以下の式（１２）を導き出せる。

つまり、図６のステップＳ６０３において、配分算出部５０３は、式（１０）及び式（１１）に基づいて、車体のスリップ角β（α）、及びヨーレートγ（α）を算出する（ステップＳ６０３）。なお、ヨーレートγは実測可能であるが、本実施形態では、実測による遅れを考慮して演算により求めるものとする。

次に、配分算出部５０３が、トルク−消費電力変換マップ記憶部５０５に記憶されているトルク−消費電力変換マップを参照して、駆動モータ２Ｌ、２Ｒの回転数から、駆動モータ２Ｌ、２Ｒの電気的損失を導き出すためのパラメータ（式（６）の係数ａ、ｂ、ｃ）を算出する（ステップＳ６０４）。

本実施形態にかかる配分算出部５０３は、トルク算出部５０２で算出された合計トルクと、前記モータのトルクと当該トルクで消費する消費電力との関係が示されたトルク−消費電力変換マップと、から算出される、駆動輪毎の駆動モータ２Ｌ、２Ｒで消費される消費電力の合計値が、最小になるように、駆動輪毎に設けられた駆動モータ２Ｌ、２Ｒに対するトルク配分を算出する。なお、合計値が最小になるように制御することに制限するものではなく、当該駆動輪各々にトルクを均等に割り当てる場合より小さくしていればよい。この場合でも消費電力を低減させるという効果は生じる。

その後、配分算出部５０３は、電気的損失が最小となるトルク配分係数αを算出する（ステップＳ６０５）。本実施形態では、配分算出部５０３が、上述した処理で導き出されたパラメータ（例えば、車速Ｖ、操舵角δ、駆動力Ｆu、スリップ角β（α）、ヨーレートγ）を、エネルギー関数Ｐ（α）＝Ｐc（α）＋Ｐy（α）＋Ｐm（α）に代入した上で、エネルギー関数Ｐ（α）が最小となるトルク配分係数αを導き出す。

さらに、配分算出部５０３は、駆動モータ２Ｌ、２Ｒの上下限値を考慮して、トルク配分係数αを求める。なお、上下限値は、以下に示す式（１３）、式（１４）から導き出せる。なお、内輪の車輪速度ｖ_inは、内輪側から検出された回転数と車輪半径ｒ_rearとから算出する。同様に、外輪の車輪速度ｖ_outも、外輪側から検出された回転数と車輪半径ｒ_rearとから算出する。

Ｔ_imin(ｖ_in)≦（１−α）Ｔ_u≦Ｔ_imax（ｖ_in）…（１３）
なお、Ｔ_imin(ｖ)を、内輪の車輪速度ｖの場合における内輪側のトルクの最低値を算出する式とし、Ｔ_imax(ｖ)を、内輪の車輪速度ｖの場合における内輪側のトルクの最大値を算出する式とする。

Ｔ_omin(ｖ_out)≦αＴ_u≦Ｔ_omax（ｖ_out）…（１４）
なお、Ｔ_omin(ｖ)を、外輪の車輪速度ｖの場合における内輪側のトルクの最低値を算出する式とし、Ｔ_omax(ｖ)を、外輪の車輪速度ｖの場合における内輪側のトルクの最大値を算出する式とする。

また、Ｔ_imin(ｖ)、Ｔ_imax(ｖ)、Ｔ_omin(ｖ)、Ｔ_omax(ｖ)の具体的な内容については、従来から用いられている式を適用すれば良いものとして、説明を省略する。

そして、配分算出部５０３は、式（１３）、式（１４）を満足した上で、Ｐ（α）が最も小さくなるトルク配分係数αを算出する。

図７は、Ｐ（α）が最小となるトルク配分係数αを表した図である。図７に示される例では、式（１３）及び式（１４）を満足する範囲７０１の間で、トルク配分係数αを特定する。

例えば、Ｐ（α）が２次関数７０２の場合に、（ｄＰ（α）／ｄｔ）＝０となる座標７１１のαが、エネルギーＰ（α）が最も小さくなる値となる。換言すれば、配分算出部５０３は、座標７１１で示されるトルク配分係数αを、制御に利用する値として特定する。

他の例として、Ｐ（α）が２次関数７０３の場合に、（ｄＰ（α）／ｄｔ）＝０となる座標ではなく、範囲７０１の間でエネルギーＰ（α）が最も小さくなる座標７１２のαが、配分算出部５０３により、制御に利用される値として特定される。同様に、Ｐ（α）が２次関数７０４の場合に、範囲７０１の間でエネルギーＰ（α）が最も小さくなる座標７１３のαが、配分算出部５０３により、制御に利用される値として特定される。

つまり、配分算出部５０３は、（１―Ｔ_imax／Ｔ_u）≦α≦（１―Ｔ_imin／Ｔ_u）、（Ｔ_omin／Ｔ_u）≦α≦（Ｔ_omax／Ｔ_u）に重複するαの範囲を特定する。その後、配分算出部５０３は、２次関数Ｐ（α）において（ｄＰ（α）／ｄｔ）＝０となる座標が、特定された範囲内に含まれている場合に、（ｄＰ（α）／ｄｔ）＝０を満たすαが、制御に利用される値として特定される。

一方、（ｄＰ（α）／ｄｔ）＝０となる座標が、特定された範囲内に含まれていない場合、特定された範囲の両端の座標のうち、Ｐ（α）が小さい方の座標のαが、制御に利用される値として特定される。

図６に戻り、制御部５０４が、配分算出部５０３により算出されたトルク配分係数αに従って、トルク算出部５０２で算出された合計トルクを配分して、左輪側駆動回路２０Ｌ及び右輪側駆動回路２０Ｒを介して、左輪側駆動モータ２Ｌと右輪側駆動モータ２Ｒとを制御する（ステップＳ６０６）。

上述したように、本実施形態においては、車両１００が旋回中に消費するエネルギー損失Ｐを、「コーナリング抵抗による仕事＋ヨーモーメントによる仕事＋トルク配分によるモータの電気的損失」で定義した上で、当該エネルギー損失Ｐが最小になるようトルク配分係数を算出し、当該トルク配分係数に基づいて、ドライバからの要求トルクを配分することとした。

つまり、本実施形態は、従来と比べて、駆動モータの電気的損失を考慮した上で、トルク配分を行うため、車両１００の消費電力を低減させることができる。

上述した実施形態においては、従来考慮されていなかった駆動モータの電気的損失を考慮した上で車両１００の旋回中に消費するエネルギー損失を最小にするよう、左右の後輪１ＲＬ、１ＲＲにトルク配分を行う制御を行うこととした。これにより、エネルギー消費量を低減することができる。

（第１の実施形態の変形例）
第１の実施形態では、エネルギー関数Ｐ（α）＝Ｐ_c（α）＋Ｐ_y（α）＋Ｐ_m（α）が最小となるαを算出する例について説明した。しかしながら、“Ｐ_c（α）＋Ｐ_y（α）＋Ｐ_m（α）”が最小となるαに制限するものではない。変形例としては、“（コーナリング抵抗による仕事）Ｐ_c（α）＋（トルク配分によるモータの電気的損失）Ｐ_m（α）”が最小となるαを算出しても良いし、“（ヨーモーメントによる仕事）Ｐ_y（α）＋（トルク配分によるモータの電気的損失）Ｐ_m（α）”が最小となるαを算出しても良いし、“（トルク配分によるモータの電気的損失）Ｐ_m（α）”のみが最小となるαを算出しても良い。変形例では、第１の実施形態で示した手法と同様の手法でαを算出できるものとして、説明を省略する。また、変形例の場合でも、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、駆動モータの電気的損失を考慮すると共に、アクセルの操作状態に従って得られたトルクを、コーナリング抵抗が低減するように、トルク配分等を行った場合について説明した。しかしながら、アクセルの操作状態に従って得られたトルクを適切に配分した場合、従来と比べてコーナリング抵抗が減る分、運転者が意図しない加速が生じることになり、運転者に違和感を与える可能性がある。

そこで、第２の実施形態では、コーナリング抵抗を低減させつつ、運転者に対して従来と同様の加速感を提供する例について説明する。なお、第２の実施形態にかかる車両１００は、第１の実施形態と同様の構成として、説明を省略する。

次に、本実施形態にかかる車両１００の統合コントローラ５０における、車両１００旋回時のトルクの配分処理について説明する。図８は、本実施形態にかかる統合コントローラ５０における上述した処理の手順を示すフローチャートである。

まずは、第１の実施形態の図６のステップＳ６０１〜Ｓ６０５までの処理と同様の処理を行い、トルク配分係数αを取得する（ステップＳ８０１〜Ｓ８０５）。

その後、配分算出部５０３は、ステップＳ８０５で算出されたトルク配分を行った場合に、従来と比べてコーナリング抵抗が低減された分の抵抗力Ｆ_rを算出する（ステップＳ８０６）。

まず、コーナリング抵抗力Ｆ_cf（α）は、以下の式（１５）で示すことができる。

第１の実施形態で示したように、適切にトルクを配分しない、換言すれば左右で均等にトルクを配分する場合（α＝１／２）、以下に示す式（１６）で示されるコーナリング抵抗力Ｆ_cf（１／２）が生じる。この場合、コーナリング抵抗力Ｆ_cf（１／２）は、以下の式（１６）で示すことができる。

そして、従来と比べてコーナリング抵抗が低減された分の抵抗力Ｆ_rは、コーナリング抵抗力Ｆ_cf（１／２）と、第１の実施形態で算出されたＦ_cf（α）との差分となる。従って、以下に示す式（１７）で示すことができる。

つまり、本実施形態では、配分算出部５０３は、式（１７）を用いて、従来と比べてコーナリング抵抗が低減された分の抵抗力Ｆ_rを算出する。

次に、制御部５０４は、ユーザの要求トルクＴ_uから、低減された分の抵抗力Ｆ_rで生じるトルク（Ｆ_r・ｒ_rear）を引いた差分値を、算出されたαを用いて配分する（ステップＳ８０７）。なお、制御部５０４は、旋回中に外側となる後輪（１ＲＬ、又は１ＲＲ）に対して、α₁（Ｆ_u―Ｆ_r）を配分し、内側となる後輪（１ＲＲ、又は１ＲＬ）に対して、（１−α₁）（Ｆ_u―Ｆ_r）を配分する。

また、第２の実施形態で示した制御は、駆動時のみに制限するものではなく、制動時に適用しても良い。本実施形態では、上述した制御を行うことで、運転者に対して、違和感のない加速感を提供できる。

上述した第１〜第２の実施形態においては、車両１００の旋回中に消費するエネルギー損失Ｐを「コーナリング抵抗による仕事＋ヨーモーメントによる仕事＋トルク配分によるモータの電気的損失」と定義した場合に、当該エネルギー損失Ｐが最小になるようにトルク配分を行うこととした。

つまり、第１〜第２の実施形態においては、車両１００の旋回中に消費するエネルギー損失を低減させるための左右トルク配分制御において、これまで考慮されていなかったモータの電気的損失を考慮していることで、さらなるエネルギー損失の低減を実現した。

（第３の実施形態）
第１〜２の実施形態では、コーナリング抵抗による仕事＋ヨーモーメントによる仕事＋トルク配分によるモータの電気的損失の和が最小となるようにトルク配分を行う例について説明した。しかしながら、コーナリング抵抗による仕事＋ヨーモーメントによる仕事＋トルク配分によるモータの電気的損失の和が最小になるようにトルク配分を行うことに制限するものではなく、旋回中に旋回中心から内輪及び外輪の距離に応じてトルク配分を行うことで消費電力を低減させても良い。

本実施形態では、第１の実施形態の統合コントローラ５０と処理が異なる統合コントローラ９００を備えているものとする。図９は、本実施形態にかかる統合コントローラ９００内に実現されるソフトウェア構成を示した図である。

統合コントローラ９００の、第１の実施形態の統合コントローラ５０と異なる点としては、トルク−消費電力変換マップ記憶部５０５が削除され、配分算出部５０３と処理が異なる配分算出部９０１を備えている点とする。

配分算出部９０１は、旋回中心から後輪１ＲＬ、１ＲＲの各々までの長さに従って、トルク配分を算出する。図１０は、本実施形態にかかる車両１００の旋回中の旋回半径を示した図である。図１０に示されるように、車両１００の旋回中における旋回中心Ｏを中心に、内側の後輪（例えば右側の後輪１ＲＲ）までの距離を半径ｒ₁とし、外側の後輪（例えば右側の後輪１ＲＬ）までの距離を半径ｒ₂とする。そして、図１０において、トルク配分に従って、内側の後輪に配分される駆動力Ｆ₁と、外側の後輪に配分される駆動力Ｆ₂と、する。

本実施形態にかかる配分算出部９０１は、操舵角等に基づいて、内側の後輪までの半径ｒ₁と、外側の後輪までの距離を半径ｒ₂と、を算出する。そして、配分算出部９０１は、算出した半径ｒ₁と半径ｒ₂とにより、トルク配分を行う。

図１１は、車両１００の旋回時におけるトルク配分に基づいて生じる各車輪の駆動力と、電気的損失と、を示した図である。図１１に示す例では、車両１００が旋回中に配分される駆動力に応じて電気的損失が変化することが示されている。なお、図１１に示す例では、車両１００の旋回中心から内側の後輪までの半径ｒ₁が９ｘであり、旋回中心から外側の後輪までの半径ｒ₂が１１ｘであるものとする。

さらに、図１１に示される例では、内輪の駆動力１１０１と、外輪の駆動力１１０２とする。さらに、図１１に示される例では、内輪の電気的損失１１０３と、外輪の電気的損失１１０４とする。なお、各駆動輪の電気的損失は、トルクの２乗に比例するものとする。

そして、内輪の電気的損失と外輪の電気的損失との合計損失１１１０に示されているように、合計損失が最低となる内輪側のトルク配分の値が存在する。つまり、内側の後輪までの半径ｒ₁（９ｘ）及び外側の後輪までの半径ｒ₂（１１ｘ）と比率が等しくなる内輪側のトルク配分Ｔ（ただし、０≦Ｔ≦１）及び外輪側のトルク配分（１−Ｔ）の場合に合計損失が最低となる。

そこで、本実施形態にかかる配分算出部９０１は、旋回中心からの駆動輪までの半径に従って、トルク配分を行う。

次に、本実施形態にかかる車両１００の統合コントローラ９００における、車両１００旋回時のトルクの配分処理について説明する。図１２は、本実施形態にかかる統合コントローラ９００における上述した処理の手順を示すフローチャートである。

まずは、第１の実施形態の図６のステップＳ６０１〜Ｓ６０２までの処理と同様の処理を行い、ドライバ要求トルクＴ_uを算出する（ステップＳ１２０１〜Ｓ１２０２）。

その後、配分算出部９０１は、車両１００の旋回時における、内側の後輪（駆動輪）の旋回半径ｒ₁と、外側の後輪（駆動輪）の旋回半径ｒ₂と、を算出する（ステップＳ１２０３）。

その後、配分算出部９０１が、算出された内側の後輪のトルク：外側の後輪のトルク＝内側の後輪（駆動輪）の旋回半径ｒ₁：外側の後輪（駆動輪）の旋回半径ｒ₂となるように、旋回半径ｒ₁、ｒ₂に基づいて、左右の後輪に対してトルク配分を行う（ステップＳ１２０４）。

上述した実施形態においては、旋回中の消費エネルギーが最小になるようにトルク配分を行うことで、従来と比べて最小エネルギーで旋回可能として、航続距離延長を実現できる。

上述した実施形態に関して、付記を開示する。
（付記）
アクセルの操作状態に基づいて、車両の左右の駆動輪毎に設けられたモータの駆動制御に必要な合計トルクを算出するトルク算出部と、
上記操舵角と上記車体速度とに基づいて導き出される上記車両の進行方向のコーナリング抵抗で生じる仕事率が、当該駆動輪各々にトルクを均等に割り当てる場合より小さくなるように、上記駆動輪毎に設けられたモータに対するトルク配分を算出する配分算出部と、
上記配分算出部で算出された上記トルク配分で上記合計トルクを配分した場合に、当該駆動輪各々にトルクを均等に割り当てた場合より低減した分の上記コーナリング抵抗に対応するトルクを、上記合計トルクから差し引いたトルクを、上記トルク配分に従って上記モータに配分して、駆動制御を行う制御部と、
を備える車両制御装置。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００…車両、５０、９００…統合コントローラ、５０１…取得部、５０２…トルク算出部、５０３，９０１…配分算出部、５０４…制御部、５０５…トルク−消費電力変換マップ記憶部。

Claims (3)

1. アクセルの操作状態に基づいて、車両の左右の駆動輪毎に設けられたモータの駆動制御に必要な合計トルクを算出するトルク算出部と、
   前記合計トルクと、前記モータのトルクと当該トルクで消費する消費電力との関係を示した関係情報と、から算出される、前記駆動輪毎のモータで消費される消費電力の合計値が、当該駆動輪各々にトルクを均等に割り当てる場合より小さくなる、前記駆動輪毎に設けられたモータに対するトルク配分を算出する配分算出部と、
   前記配分算出部で算出された前記トルク配分に従って前記合計トルクを、前記駆動輪毎に設けられた前記モータに配分して、駆動制御を行う制御部と、
   前記車両が旋回する場合に、当該車両の操舵角と、当該車両の車体速度と、を取得する取得部と、を備え、
   前記配分算出部は、さらに、前記操舵角と前記車体速度とに基づいて導き出される前記車両の進行方向のコーナリング抵抗で生じる仕事率と、前記操舵角と前記車体速度とにより算出されるヨーレートに基づいて導き出される仕事率と、前記消費電力と、の合計値が、当該駆動輪各々にトルクを均等に割り当てる場合より小さくなるように、前記駆動輪毎に設けられたモータに対するトルク配分を算出する、
   車両制御装置。
2. 前記制御部は、算出された前記トルク配分で前記合計トルクを配分した場合に、当該駆動輪各々にトルクを均等に割り当てた場合より低減した分の前記コーナリング抵抗に対応するトルクを、前記合計トルクから差し引いたトルクを、前記トルク配分に従って前記モータに配分する、
   請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記配分算出部は、前記合計トルクと、前記モータのトルクと当該トルクで消費する消費電力との関係を示した関係情報と、から算出される、前記駆動輪毎のモータで消費される消費電力の合計値が、最も小さくなるように、前記駆動輪毎に設けられたモータに対するトルク配分を算出する、
   請求項１または２に記載の車両制御装置。

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