JP6583057B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のモータを備えた車両に適用される制御装置に関する。

内燃機関とモータとを走行用動力源として備えたハイブリッド車両として、遊星歯車機構として構成された動力分割機構を介在させて３つのモータが設けられたものが知られている（特許文献１）。

特開２００５−６４０６号公報

近年、特許文献１のハイブリッド車両や電気自動車に搭載されるモータがモジュール化され、車両に対して必要に応じて動力性能が異なるモータを入れ替えたりする場合がある。そのようなモータの交換に際し、入れ替えの対象となるモータの動作情報を車両に搭載される電子制御ユニット（ＥＣＵ）に交換前に入力しておき、交換後に車両を試走させてモータの制御の正しさを確認する必要があった。

そこで、本発明は、交換後のモータの制御の正しさを車両の試走前に診断できる車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の車両の制御装置は、第１クラッチと、前記第１クラッチを介在させた状態で互いに連結された第１モータ及び第２モータと、前記第１モータ又は前記第２モータのいずれか一方のモータと車体との間に設けられた第２クラッチと、前記第２クラッチと前記車体との間の回転要素を、前記車体に対して回転不能な状態と回転可能な状態との間で変更可能な第３クラッチ又は第３モータと、各モータの回転を駆動輪側に伝達する歯車機構と、を備え、前記第１モータ、前記第２モータ、及び前記第３モータの各モータを交換可能に構成された車両に適用される制御装置であって、前記第１モータ、前記第２モータ及び前記第３モータのうち、いずれか一つ以上のモータが交換される前に、各モータの動作情報として、前記車両を走行させずに前記第１クラッチ、前記第２クラッチ、又は前記第３クラッチ若しくは前記第３モータを操作する所定の手順に従って前記歯車機構に存在するギアのガタを学習し、その学習結果を交換前情報として記憶し、前記第１モータ、前記第２モータ及び前記第３モータのうち、いずれか一つ以上のモータが交換された後に、交換後における各モータの前記動作情報と共通の動作情報を前記手順と同じ手順に従って交換後情報として学習し、前記交換前情報と前記交換後情報とを比較して、交換後の各モータの制御の正しさを、公差を考慮して診断する、自己診断モードを実施可能なものである。

本発明の車両の制御装置によれば、モータ交換前に車両を走行させずに得た各モータの動作情報に関する交換前情報と、モータ交換後に同じ手順で得た交換後情報とを比較することにより交換後の各モータの制御の正しさを、公差を考慮して診断できる。これにより、車両を試走させることなく交換後の各モータの制御の正しさを診断することが可能となる。

本発明の第１の形態に係る車両の要部を模式的に示した図。 駆動モード毎の各クラッチ及び第３モータ・ジェネレータの状態を示した図。 低速モード時の速度線図を示した図。 中高速モード時の速度線図を示した図。 各モータ・ジェネレータの効率特性を示した図。 第１の形態に係る各モータ・ジェネレータの動作モードを示した図。 低速モードの実施時におけるモータ制御の一例を示した図。 中高速モードの実施時におけるモータ制御の一例を示した図。 第１の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 車両ＥＣＵとモータＥＣＵとの間で送受信される各種情報を示した図。 第１の形態に係る自己診断モードの手順１を実施した際の速度線図。 第１の形態に係る自己診断モードの手順２を実施した際の速度線図。 第２の形態に係る車両の要部を模式的に示した図。 駆動モード毎の各クラッチの状態を示した図。 低中速モード時の速度線図を示した図。 中高速モード時の速度線図を示した図。 第２の形態に係る各モータ・ジェネレータの動作モードを示した図。 第２の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 第２の形態に係る自己診断モードの手順１を実施した際の速度線図。 第２の形態に係る自己診断モードの手順２を実施した際の速度線図。

（第１の形態）
図１に示すように、車両１Ａは複数の（本形態では３つの）モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃを走行用動力源として備えた電気自動車として構成されている。車両１Ａは各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃを交換可能に構成されている。各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃは不図示のバッテリに電気的に接続されていて電動機及び発電機として機能する。第１モータ・ジェネレータ２ａは本発明に係る第１モータに、第２モータ・ジェネレータ２ｂは本発明に係る第２モータに、第３モータ・ジェネレータ２ｃは本発明に係る第３モータにそれぞれ相当する。なお、以下の説明又は図面において、第１モータ・ジェネレータ２ａを「ＭＧ１」として、第２モータ・ジェネレータ２ｂを「ＭＧ２」として、第３モータ・ジェネレータ２ｃを「ＭＧ３」として、それぞれ表記する場合がある。

各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃの不図示のステータは車体の一部であるケース５に固定されている。各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃにはモータ駆動軸６ａ〜６ｃが連結されており、これらは同一軸線上に配置されている。第１モータ駆動軸６ａは第１モータ・ジェネレータ２ａを、第２モータ駆動軸６ｂは第２モータ・ジェネレータ２ｂをそれぞれ貫いている。第１モータ駆動軸６ａと第２モータ駆動軸６ｂとの間には第１クラッチ７ａが、第２モータ駆動軸６ｂと第３モータ駆動軸６ｃとの間には第２クラッチ７ｂがそれぞれ設けられている。換言すれば、第１モータ・ジェネレータ２ａ及び第２モータ・ジェネレータ２ｂは第１クラッチ７ａを介在させた状態で互いに連結されている。

第１クラッチ７ａは第１モータ駆動軸６ａと第２モータ駆動軸６ｂとの間のトルク伝達を許容する係合状態と、これらの間のトルク伝達を遮断する解放状態との間で動作モードを切り替えることができる。また、第２クラッチ７ｂは第２モータ駆動軸６ｂと第３モータ駆動軸６ｃとの間のトルク伝達を許容する係合状態と、これらの間のトルク伝達を遮断する解放状態との間で動作モードを切り替えることができる。詳しくは後述するが、各クラッチ７ａ、７ｂを適宜操作することにより、各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃ間のトルク伝達の形態を変更可能である。特に、第３モータ・ジェネレータ２ｃを適宜制御することにより、第２クラッチ７ｂとケース５との間の回転要素である第３モータ駆動軸６ｃをケース５に対して回転不能な状態と回転可能な状態との間で変更できる。

車両１Ａには、左右の駆動輪Ｄｗにトルクを分配するディファレンシャル機構１０が設けられている。ディファレンシャル機構１０と各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃとの間には遊星歯車機構１１が介在する。遊星歯車機構１１はシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されている。遊星歯車機構１１は、外歯歯車のサンギアＳと、サンギアＳと同軸に配置された内歯歯車のリングギアＲと、サンギアＳ及びリングギアＲのそれぞれと噛み合うピニオンＰを自転かつ公転自在に保持するキャリアＣとを備えている。サンギアＳは第１モータ駆動軸６ａに結合され、リングギアＲはディファレンシャル機構１０にトルク伝達するためのプロペラ軸１２に結合されている。キャリアＣは結合点Ａにて第３モータ駆動軸６ｃに結合されている。

周知のように、遊星歯車機構１１のサンギアＳ、リングギアＲ、及びキャリアＣの各要素の回転速度には、サンギアＳの回転速度をωｓ、リングギアＲの回転速度をωｒ、キャリアＣの回転速度をωｃ、及びプラネタリギア比をρとした場合、次の式１が成立する。なお、プラネタリギア比ρは、サンギアＳの歯数をＺｓ、リングギアの歯数をＺｒとした場合、ρ＝Ｚｓ／Ｚｒが成立する。

ωｃ＝ρ／（１＋ρ）×ωｓ＋１／（１＋ρ）×ωｒ ……１

車両１Ａは、各クラッチ７ａ、７ｂ及び第３モータ・ジェネレータ２ｃのそれぞれを車速に合わせて制御することにより、低速時に適した低速モードと、中高速時に適した中高速モードとの間で駆動モードを切り替えることができる。駆動モード毎の各クラッチ７ａ、７ｂ及び第３モータ・ジェネレータ２ｃの状態は図２に示されている。また、低速モード時の速度線図は図３Ａに、中高速モード時の速度線図は図３Ｂに、それぞれ示されている。

図２に示すように、低速モードは、第１クラッチ７ａが係合状態に、第２クラッチ７ｂが解放状態に、第３モータ・ジェネレータ２ｃが停止状態にそれぞれ制御される。なお、第３モータ・ジェネレータ２ｃの停止状態はその回転速度が０に維持されるように制御された状態を意味する。車両１Ａの駆動モードが低速モードに切り替えられると、図３Ａに示すように、遊星歯車機構１１のキャリアＣが固定された状態で、第１モータ・ジェネレータ２ａの出力トルクと第２モータ・ジェネレータ２ｂの出力トルクとが足し合わされたトルクが遊星歯車機構１１のサンギアＳに対して伝達される。低速モード時において、リングギアＲの回転速度ωｒは、式１を変形して得た次の式２にωｃ＝０を代入することにより、次の式３に示された通りとなる。したがって、低速モード時では、式３で示された回転速度の出力がリングギアＲから出力される。その出力はプロペラ軸１２を介してディファレンシャル機構１０に伝達され、ディファレンシャル機構１０にて左右の駆動輪Ｄｗに分配される。なお、左右の駆動輪Ｄｗにはブレーキ装置１５が設けられている。各ブレーキ装置１５は、ブレーキペダル１６の踏み込み操作に応じた油圧がブレーキブースター１７を介して供給されることによって操作される。

ωｒ＝（１＋ρ）×ωｃ−ρ×ωｓ ……２
ωｒ＝−ρ×ωｓ ……３

中高速モードは、第１クラッチ７ａが解放状態に、第２クラッチ７ｂが係合状態に、第３モータ・ジェネレータ２ｃが第２モータ・ジェネレータ２ｂと同期するようにそれぞれ制御される。車両１Ａの駆動モードが中高速モードに切り替えられると、図３Ｂに示すように、第１モータ・ジェネレータ２ａのトルクが遊星歯車機構１１のサンギアＳに対して、第２モータ・ジェネレータ２ｂの出力トルクと第３モータ・ジェネレータ２ｃの出力トルクとが足し合わされたトルクが遊星歯車機構１１のキャリアＣに対して、それぞれ伝達される。中高速モードにおいては、キャリアＣの回転速度ωｃが正に、サンギアＳの回転速度ωｓが負になるように各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃを制御することにより、式２に示した回転速度の出力をリングギアＲから出力させることができる。

車両１Ａの制御は本発明に係る制御装置に相当する電子制御装置（ＥＣＵ）２０にて実施される。ＥＣＵ２０はコンピュータとして構成されていて、車両１Ａの各部を制御する車両ＥＣＵ２０ａと、車両ＥＣＵ２０ａと相互通信可能な状態で電気的に接続されたモータＥＣＵ２０ｂとを含む。モータＥＣＵ２０ｂは各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃと不図示のインバータ等の電気機器を介して電気的に接続される。モータＥＣＵ２０ｂ、上記の電子機器及び各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃによって一つのモータユニットが構成される。モータユニットの各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃのいずれか一つ以上を交換した場合に実施される自己診断モードについては後述する。

ＥＣＵ２０は、各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃの効率特性を考慮し、車両１Ａに対して要求された要求トルク及び現在の車速で最善の効率となるように、上述した駆動モードを切り替える。例えば、各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃの効率特性が図４に示されたような同じ特性である場合、各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃへの要求トルクが約１２０Ｎｍ、回転数が約６００ｒｐｍ程度の場合に最も高効率な運転点となっている。

上述した低速モード及び中高速モードの場合に選択され得る各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃの動作モードＡ〜Ｄは図５に示した通りである。低速モードで選択される動作モードＡは要求トルクが小の場合に実施され、第１モータ・ジェネレータ２ａ又は第２モータ・ジェネレータ２ｂのいずれか一方を力行し、他方をフリーとする動作モードである。また、低速モードで選択される動作モードＢは要求トルクが大の場合に実施され、第１モータ・ジェネレータ２ａ及び第２モータ・ジェネレータ２ｂの両者を力行する動作モードである。中高速モードで選択される動作モードＣは要求トルクが小の場合に実施され、第１モータ・ジェネレータ２ａ及び第２モータ・ジェネレータ２ｂの両者を力行し、かつ第３モータ・ジェネレータ２ｃをフリーとする動作モードである。中高速モードで選択される動作モードＤは要求トルクが大の場合に実施され、各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃの全てを力行する動作モードである。

例えば、図６に示すように、車速が比較的低い低速モードの実施時において第１モータ・ジェネレータ２ａ及び第２モータ・ジェネレータ２ｂの両者が高効率の６０００ｒｐｍ付近のＡ点で運転されている場合を考える。その場合、ＥＣＵ２０は、ユーザによる要求トルクの大きさに応じて図５の動作モードＡ又は動作モードＢを選択する。そして、第１モータ・ジェネレータ２ａ及び第２モータ・ジェネレータ２がＡ点からＡ′点に向かって運転されるようにこれらを制御し、できるだけ電力消費率のよい運転を行う。

また、図７に示すように、車速が比較的高い中高速モードの実施時において第１モータ・ジェネレータ２ａ及び第２モータ・ジェネレータ２ｂの両者が１００００ｒｐｍ付近のＢ点で運転されている場合を考える。その場合、ＥＣＵ２０は、ユーザによる要求トルクの大きさに応じて図５の動作モードＣ又は動作モードＤを選択する。そして、第１モータ・ジェネレータ２ａをＢ点から高効率の６０００ｒｐｍ付近のＢ′点に向かって運転されるように制御し、必要に応じて第２モータ・ジェネレータ２ｂ及び第３モータ・ジェネレータ２ｃも同様に現在の運転点からＢ′点付近に変化するように制御する。これにより、車速の高い状況においても要求トルクに応えつつ電力消費率のよい運転が行われる。

以上の制御を実現するため、ＥＣＵ２０は例えば図８の制御ルーチンを実施する。図８の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ２０に保持されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。ステップＳ１において、ＥＣＵ２０は以後の処理で必要となる車両１Ａの車速やアクセル開度等の車両状態を取得する。ステップＳ２において、ＥＣＵ２０は現在の車速が所定の閾値以下の低車速か否かを判定する。低車速の場合はステップＳ３に進み、そうでない場合はステップＳ７に進む。

ステップＳ３において、ＥＣＵ２０は第１クラッチ７ａ、第２クラッチ７ｂ及び第３モータ・ジェネレータ２ｃを制御することにより車両１Ａの駆動モードを低速モードへ移行させる。なお、ステップＳ３の実行時に低速モードである場合は低速モードに維持され、中高速モードの場合は中高速モードから低速モードに切り替えられる。ステップＳ４において、ＥＣＵ２０は動作モードＡを選択し、第１モータ・ジェネレータ２ａ又は第２モータ・ジェネレータ２ｂのいずれか一方を力行し、いずれか他方をフリーにする。

ステップＳ５において、ＥＣＵ２０は車両１Ａに対するユーザからの要求トルクが所定の閾値を超える要求トルク大の状態か否かを判定し、要求トルク大の場合はステップＳ６に進み、そうでない場合はステップＳ６をスキップして今回のルーチンを終了する。ステップＳ６において、ＥＣＵ２０は動作モードＢを選択し、第１モータ・ジェネレータ２ａ及び第２モータ・ジェネレータ２ｂの両者を力行する。

ステップＳ７において、ＥＣＵ２０は第１クラッチ７ａ、第２クラッチ７ｂ及び第３モータ・ジェネレータ２ｃを制御することにより車両１Ａの駆動モードを中高速モードへ移行させる。なお、ステップＳ７の実行時に中高速モードである場合は中高速モードに維持され、低速モードの場合は低速モードから中高速モードに切り替えられる。

ステップＳ８において、ＥＣＵ２０はステップＳ５と同様に要求トルク大の状態か否かを判定する。要求トルク大でない場合、つまり要求トルクが閾値以下の場合はステップＳ９に進み、ＥＣＵ２０は動作モードＣを選択し、第１モータ・ジェネレータ２ａ及び第２モータ・ジェネレータ２ｂを力行する。要求トルク大の場合はステップＳ１０に進み、ＥＣＵ２０は動作モードＤを選択し、各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃの全てを力行する。そして、今回のルーチンを終了する。図８の制御ルーチンを繰り返し実行することにより、車速及び要求トルクに適した駆動モード及び各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃの動作モードが選択され、上述した電力消費率のよい運転が実現される。

（自己診断モード）
次に、図９〜図１１を参照しながら、各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃのいずれか一つ以上を交換した場合に実施される自己診断モードについて説明する。

図９に示したように、ＥＣＵ２０の車両ＥＣＵ２０ａとモータＥＣＵ２０ｂとの間では図示するように自己診断モードの実施及びモータ交換後の制御の実施に必要な各種の情報が送受信される。車両ＥＣＵ２０ａからモータＥＣＵ２０ｂには、各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃを制御する際のトルク指令値が運転時に常時入力される。一方、モータＥＣＵ２０ｂから車両ＥＣＵ２０ａには、モータ回転数、モータ温度及びインバータ温度が運転時に常時入力され、モータ情報及び公差情報はモータ交換後の初回電源投入時に限りモータＥＣＵ２０ｂから車両ＥＣＵ２０ａに対して入力される。そのモータ情報には、最高回転数制限、最高／最低トルク制限、モータ種類（ＰＭＳＭ、ＩＭ等）、電力消費率／回転数チャート、トルク／回転数チャート、制御遅れ時間、及び回転数検出装置（不図示）の最大公差が含まれる。この回転数検出装置は各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃに一つずつ取り付けられており、回転数に応じた信号を出力する装置である。したがって、初回電源投入時に車両ＥＣＵ２０ａに入力されるモータ情報に含まれる回転数検出装置の最大公差は各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃの制御時に許容される誤差を意味し、本発明に係る「公差」に相当する。

自己診断モードは、以下に説明するように、モータ交換前に実施される手順１及び手順２と、モータ交換以後に実施される手順３〜手順５とを含む。これらの手順１〜５は、第１クラッチ７ａが解放状態に、第２クラッチ７ｂが係合状態にそれぞれ制御された状態で実施される。

（手順１）
ＥＣＵ２０は、モータ交換前の所定時期に車両１Ａが動かない状態に制御する。すなわち、ＥＣＵ２０はプロペラ軸１２が動かない状態となるようにブレーキ装置１５にて駆動輪Ｄｗをロックする。ブレーキ装置１５の操作はブレーキブースター１６を介してＥＣＵ２０にて行われる。そして、図１０に示すように、ＥＣＵ２０は車両１Ａを走行させずに第１モータ・ジェネレータ２ａを力行し、かつ第２モータ・ジェネレータ２ｂ及び第３モータ・ジェネレータ２ｃを惰行運転する。図１０に示された運転時における各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃの相互間の回転数の関係を、車両ＥＣＵ２０ａが各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃの動作情報として学習し、その学習結果を交換前情報として記憶する。

（手順２）
ＥＣＵ２０は、モータ交換前の所定時期に車両１Ａが動かない状態に制御し、図１１に示すように、車両１Ａを走行させずに手順１の場合とは逆回転方向に第１モータ・ジェネレータ２ａを力行し、かつ第２モータ・ジェネレータ２ｂ及び第３モータ・ジェネレータ２ｃを惰行運転する。そして、車両ＥＣＵ２０ａは遊星歯車機構１１に存在するギアのガタを学習し、その学習結果を記憶する。このガタは、各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃの回転方向が反転した際に遊星歯車機構１１に含まれるギア列の各バックラッシュが累積されたものに相当する。

（手順３）
車両ＥＣＵ２０ａは、モータ交換後の初回電源投入時にモータＥＣＵ２０ｂから車両ＥＣＵ２０ａに入力されたモータ情報に含まれる回転数検出装置の最大公差を記憶する。

（手順４）
ＥＣＵ２０は、モータ交換後の所定時期に車両１Ａが動かない状態に制御し、車両１Ａを走行させずに第１モータ・ジェネレータ２ａを力行し、かつ第２モータ・ジェネレータ２ｂ及び第３モータ・ジェネレータ２ｃを惰行運転する。そして、その運転時における各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃの相互間の回転数の関係を演算し、その演算結果を交換後情報として取得する。すなわち、ＥＣＵ２０は、手順１と同じ手順で、共通の動作情報である各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃの相互間の回転数の関係を交換後情報として学習する。次に、ＥＣＵ２０は、交換前情報と交換後情報とを比較してモータ交換後の各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃの制御の正しさを、公差を考慮して診断する。より具体的には、ＥＣＵ２０は、交換後情報と、手順１で学習した交換前情報に手順３で記憶した回転数検出装置の最大公差を加えたものとを比較してこれらの一致度を演算する。そして、ＥＣＵ２０は、その一致度が所定レベルを超えるか否かを判断することによってモータ交換後の各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃの制御の正しさを診断する。この診断においては、交換前情報に回転数検出装置の最大公差を加えたものが交換後情報の比較対象となるので、制御の正しさの診断に回転数検出装置の最大公差が考慮されことになる。これにより、診断の信頼性が高まる。

（手順５）
ＥＣＵ２０は、モータ交換前の所定時期に車両１Ａが動かない状態に制御し、車両１Ａを走行させずに手順２の場合とは逆回転方向に、第１モータ・ジェネレータ２ａを力行し、かつ第２モータ・ジェネレータ２ｂ及び第３モータ・ジェネレータ２ｃを惰行運転する。これにより、車両ＥＣＵ２０ａはギアのガタを取得する。そして、取得したガタと、手順２で学習したガタに手順３で記憶した回転数検出装置の最大公差を加えたものとを比較してモータ交換後の各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃの制御の正しさを診断する。

本形態によれば、モータ交換前に車両１Ａを走行させずに得た各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃの動作情報に関する交換前情報と、モータ交換後に同じ手順で得た交換後情報とを比較することにより交換後の各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃの制御の正しさを、回転数検出装置の最大公差を考慮して診断できる。これにより、車両１Ａを試走させることなく交換後の各モータの制御の正しさを診断することが可能となる。また、本形態は手順２及び手順５を実施することにより、各モータ・ジェネレータ２ａ〜２ｃの動作情報の他にモータ交換前のガタとモータ交換後のガタとの比較結果を診断結果に反映させることもできる。これにより、診断の信頼性をより高めることができる。

（第２の形態）
次に、本発明の第２の形態を図１２〜図１８を参照しながら説明する。第２の形態の車両１Ｂは、第１の形態の車両１Ａの第３モータ・ジェネレータ２ｃを第３クラッチ７ｃに置き換えたものに相当する。その他の車両１Ｂの構成は車両１Ａと同じであるので、同一の構成には同一の参照符号を図１２に付して説明を省略する。第３クラッチ７ｃは、キャリアＣに結合された結合軸１９と車体の一部であるケース５との間のトルク伝達を許容する係合状態と、そのトルク伝達を遮断する解放状態との間で切り替え可能である。これにより、第３クラッチ７ｃは第３モータ・ジェネレータ２ｃと同じように、車体の一部であるケース５に対して回転要素である結合軸１９を回転不能な状態と回転可能な状態との間で変更可能である。

車両１Ｂは駆動モードの切り替えや自己診断モードの手順の一部について構成上の相違によって第１の形態とは異なる点があるが基本的事項は同じである。以下においては、第１の形態との共通部分の説明は簡略化又は省略する。

車両１Ｂは、各クラッチ７ａ〜７ｃを車速に合わせて制御することにより、低速から中速時に適した低中速モードと、中速から高速時に適した中高速モードとの間で駆動モードを切り替えることができる。駆動モード毎の各クラッチ７ａ〜７ｃの状態は図１３に示されている。また、低速モード時の速度線図は図１４Ａに、中高速モード時の速度線図は図１４Ｂに、それぞれ示されている。

図１３に示すように、低中速モードは、第１クラッチ７ａが係合状態に、第２クラッチ７ｂが解放状態に、第３クラッチ７ｃが係合状態にそれぞれ制御される。これにより、車両１Ｂの駆動モードが低中速モードに切り替えられると、図１４Ａに示すように、遊星歯車機構１１のキャリアＣが固定された状態で、第１モータ・ジェネレータ２ａの出力トルクと第２モータ・ジェネレータ２ｂの出力トルクとが足し合わされたトルクが遊星歯車機構１１のサンギアＳに対して伝達される。低中速モード時のリングギアＲの回転速度ωｒは、キャリアＣが固定される第１の形態と同様に、上記式３で示された通りとなる。

中高速モードは、第１クラッチ７ａが解放状態に、第２クラッチ７ｂが係合状態に、第３クラッチ７ｃが解放状態にそれぞれ制御される。車両１Ｂの駆動モードが中高速モードに切り替えられると、図１４Ｂに示すように、第１モータ・ジェネレータ２ａのトルクが遊星歯車機構１１のサンギアＳに対して、第２モータ・ジェネレータ２ｂのトルクが遊星歯車機構１１のキャリアＣに対して、それぞれ伝達される。中高速モードにおいては、キャリアＣの回転速度ωｃが正に、サンギアＳの回転速度ωｓが負になるように第１モータ・ジェネレータ２ａ及び第２モータ・ジェネレータ２ｂを制御することにより、上記式２に示した回転速度の出力をリングギアＲから出力させることができる。

車両１Ｂの制御はＥＣＵ２０にて実施される。ＥＣＵ２０は、各モータ・ジェネレータ２ａ、２ｂの効率特性を考慮し、車両１Ｂに対して要求された要求トルク及び現在の車速で最善の効率となるように駆動モードを切り替える。各駆動モードで選択され得る各モータ・ジェネレータ２ａ、２ｂの動作モードＡ〜Ｄは図１５に示した通りである。

図１５に示すように、低中速モードで選択される動作モードＡは要求トルクが小の場合に実施され、第１モータ・ジェネレータ２ａをフリーに、第２モータ・ジェネレータ２ｂを力行する動作モードである。また、動作モードＢは要求トルクが小の場合に実施され、第１モータ・ジェネレータ２ａを力行し、第２モータ・ジェネレータ２ｂをフリーにする動作モードである。動作モードＣは要求トルクが大の場合に実施され、第１モータ・ジェネレータ２ａ及び第２モータ・ジェネレータ２ｂの両者を力行する動作モードである。中高速モードで選択される動作モードＤは要求トルクに関わらず、第１モータ・ジェネレータ２ａ及び第２モータ・ジェネレータ２ｂの両者を力行する動作モードである。

車両１Ｂの制御は、例えば図１６の制御ルーチンをＥＣＵ２０が実施することにより実現される。図１６の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ２０に保持されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。ステップＳ１１において、ＥＣＵ２０は以後の処理で必要となる車両１Ｂの車速やアクセル開度等の車両状態を取得する。ステップＳ１２において、ＥＣＵ２０は現在の車速が所定の閾値以下の低車速か否かを判定する。低車速の場合はステップＳ１３に進み、そうでない場合はステップＳ１７に進む。

ステップＳ１３において、ＥＣＵ２０は各クラッチ７ａ〜７ｃを制御することにより車両１Ｂの駆動モードを低中速モードへ移行させる。なお、ステップＳ１３の実行時に低中速モードである場合は低中速モードに維持され、中高速モードである場合は中高速モードから低中速モードに切り替えられる。ステップＳ１４において、ＥＣＵ２０は動作モードＡ又はＢを選択し、第１モータ・ジェネレータ２ａ又は第２モータ・ジェネレータ２ｂのいずれか一方を力行し、いずれか他方をフリーにする。

ステップＳ１５において、ＥＣＵ２０は車両１Ｂに対するユーザからの要求トルクが所定の閾値を超える要求トルク大の状態か否かを判定し、要求トルク大の場合はステップＳ１６に進み、そうでない場合はステップＳ１６をスキップして今回のルーチンを終了する。ステップＳ１６において、ＥＣＵ２０は動作モードＣを選択し、第１モータ・ジェネレータ２ａ及び第２モータ・ジェネレータ２ｂの両者を力行する。

ステップＳ１７において、ＥＣＵ２０は各クラッチ７ａ〜７ｃを制御することにより車両１Ｂの駆動モードを中高速モードへ移行させる。なお、ステップＳ１７の実行時に中高速モードである場合は中高速モードに維持され、低速モードである場合は低速モードから中高速モードに切り替えられる。

ステップＳ１８において、ＥＣＵ２０はステップＳ１１で取得した車速と要求トルクとに基づいて第１モータ・ジェネレータ２ａ及び第２モータ・ジェネレータ２ｂのそれぞれの電力消費率を計算する。そして、これら電力消費率の合計が最良となるような第１モータ・ジェネレータ２ａ及び第２モータ・ジェネレータ２ｂの各回転数を計算する。

ステップＳ１９において、ＥＣＵ２０は動作モードＤを選択し、ステップＳ１８で計算した各回転数にて第１モータ・ジェネレータ２ａ及び第２モータ・ジェネレータ２ｂの両者を力行する。そして、今回のルーチンを終了する。図１６の制御ルーチンを繰り返し実行することにより、車速及び要求トルクに適した駆動モード及び各モータ・ジェネレータ２ａ、２ｂの動作モードが選択され電力消費率のよい運転が実現される。

（自己診断モード）
次に、図１７及び図１８を参照しながら、第１モータ・ジェネレータ２ａ又は第２モータ・ジェネレータ２ｂのいずれか一つ以上を交換した場合に実施される自己診断モードについて説明する。

自己診断モードは、以下に説明するように、モータ交換前に実施される手順１及び手順２と、モータ交換以後に実施される手順３〜手順５とを含む。これらの手順１〜５は、第１クラッチ７ａが解放状態に、第２クラッチ７ｂが係合状態に、第３クラッチ７ｃが解放状態にそれぞれ制御された状態で実施される。

（手順１）
ＥＣＵ２０は、第１の形態と同様に、モータ交換前の所定時期に車両１Ｂが動かない状態に制御し、車両１Ｂを走行させずに第１モータ・ジェネレータ２ａを力行し、かつ第２モータ・ジェネレータ２ｂを惰行運転する。図１７に示された運転時における各モータ・ジェネレータ２ａ、２ｂの相互間の回転数の関係を、車両ＥＣＵ２０ａが各モータ・ジェネレータ２ａ、２ｂの動作情報として学習し、その学習結果を交換前情報として記憶する。

（手順２）
ＥＣＵ２０は、モータ交換前の所定時期に車両１Ｂが動かない状態に制御し、図１８に示すように、車両１Ｂを走行させずに手順１の場合とは逆回転方向に、第１モータ・ジェネレータ２ａを力行し、かつ第２モータ・ジェネレータ２ｂを惰行運転する。そして、車両ＥＣＵ２０ａは遊星歯車機構１１に存在するギアのガタを学習し、その学習結果を記憶する。

（手順３）
車両ＥＣＵ２０ａは、モータ交換後の初回電源投入時にモータＥＣＵ２０ｂから車両ＥＣＵ２０ａに入力されたモータ情報（図９参照）に含まれる回転数検出装置の最大公差を記憶する。

（手順４）
ＥＣＵ２０は、モータ交換後の所定時期に車両１Ｂが動かない状態に制御し、車両１Ｂを走行させずに第１モータ・ジェネレータ２ａを力行し、かつ第２モータ・ジェネレータ２ｂを惰行運転する。そして、その運転時における各モータ・ジェネレータ２ａ、２ｂの相互間の回転数の関係を演算し、その演算結果を交換後情報として取得する。すなわち、ＥＣＵ２０は、手順１と同じ手順で、共通の動作情報である各モータ・ジェネレータ２ａ、２ｂの相互間の回転数の関係を交換後情報として学習する。次に、ＥＣＵ２０は、交換前情報と交換後情報とを比較してモータ交換後の各モータ・ジェネレータ２ａ、２ｂの制御の正しさを、公差を考慮して診断する。より具体的には、ＥＣＵ２０は、交換後情報と、手順１で取得した交換前情報に手順３で記憶した回転数検出装置の最大公差を加えたものとを比較してこれらの一致度を演算する。そして、ＥＣＵ２０は、その一致度が所定レベルを超えるか否かを判断することによってモータ交換後の各モータ・ジェネレータ２ａ、２ｂの制御の正しさを診断する。この診断においては、第１の形態と同様に、交換前情報に回転数検出装置の最大公差を加えたものが交換後情報の比較対象となるので、制御の正しさの診断に回転数検出装置の最大公差が考慮される。これにより、診断の信頼性が高まる。

（手順５）
ＥＣＵ２０は、モータ交換前の所定時期に車両１Ｂが動かない状態に制御し、車両１Ｂを走行させずに手順２の場合とは逆回転方向に、第１モータ・ジェネレータ２ａを力行し、かつ第２モータ・ジェネレータ２を惰行運転する。そして、車両ＥＣＵ２０ａはギアのガタを取得する。そして、取得したガタと、手順２で学習したガタに手順３で記憶した回転数検出装置の最大公差を加えたものとを比較してモータ交換後の各モータ・ジェネレータ２ａ、２ｂの制御の正しさを診断する。

本形態によれば、第１の形態と同様に、モータ交換前に車両１Ｂを走行させずに得た各モータ・ジェネレータ２ａ、２ｂの動作情報に関する交換前情報と、モータ交換後に同じ手順で得た交換後情報とを比較することにより交換後の各モータ・ジェネレータ２ａ、２ｂの制御の正しさを、回転数検出装置の最大公差を考慮して診断できる。これにより、車両１Ｂを試走させることなく交換後の各モータの制御の正しさを診断することが可能となる。また、本形態においても、手順２及び手順５を実施することにより、各モータ・ジェネレータ２ａ、２ｂの動作情報の他にモータ交換前のガタとモータ交換後のガタとの比較結果を診断結果に反映させることもできるので診断の信頼性をより高めることができる。

本発明は上記各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記各形態の車両は、モータとして、電動機及び発電機として機能するモータ・ジェネレータを備えているが、本発明の制御装置は電動機のみの機能を有するモータを備えた車両を適用対象とすることも可能である。

１Ａ、１Ｂ 車両
２ａ 第１モータ・ジェネレータ（第１モータ）
２ｂ 第２モータ・ジェネレータ（第２モータ）
２ｃ 第３モータ・ジェネレータ（第３モータ）
５ ケース（車体）
７ａ 第１クラッチ
７ｂ 第２クラッチ
７ｃ 第３クラッチ
２０ ＥＣＵ（制御装置）

Claims (1)

1. 第１クラッチと、
   前記第１クラッチを介在させた状態で互いに連結された第１モータ及び第２モータと、
   前記第１モータ又は前記第２モータのいずれか一方のモータと車体との間に設けられた第２クラッチと、
   前記第２クラッチと前記車体との間の回転要素を、前記車体に対して回転不能な状態と回転可能な状態との間で変更可能な第３クラッチ又は第３モータと、
   各モータの回転を駆動輪側に伝達する歯車機構と、
   を備え、
   前記第１モータ、前記第２モータ、及び前記第３モータの各モータを交換可能に構成された車両に適用される制御装置であって、
   前記第１モータ、前記第２モータ及び前記第３モータのうち、いずれか一つ以上のモータが交換される前に、各モータの動作情報として、前記車両を走行させずに前記第１クラッチ、前記第２クラッチ、又は前記第３クラッチ若しくは前記第３モータを操作する所定の手順に従って前記歯車機構に存在するギアのガタを学習し、その学習結果を交換前情報として記憶し、
   前記第１モータ、前記第２モータ及び前記第３モータのうち、いずれか一つ以上のモータが交換された後に、交換後における各モータの前記動作情報と共通の動作情報を前記手順と同じ手順に従って交換後情報として取得し、
   前記交換前情報と前記交換後情報とを比較して、交換後の各モータの制御の正しさを、公差を考慮して診断する、
   自己診断モードを実施可能な車両の制御装置。

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