JP6715817B2

JP6715817B2 - 車両

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Publication number: JP6715817B2
Application number: JP2017224215A
Authority: JP
Inventors: 史之守屋; 堀江　拓也; 拓也堀江; 智史岡本
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2017-11-22
Filing date: 2017-11-22
Publication date: 2020-07-01
Anticipated expiration: 2037-11-22
Also published as: US20190154465A1; JP2019097292A; US10837801B2

Description

本発明は、回転位置センサを有する走行モータが設けられた車両に関する。

以前より、車両に受電コイルを設ける一方、地上設備に給電コイルを設け、両者を対向させた状態で給電コイルから受電コイルへ非接触に電力を伝送し、車両の高電圧バッテリを充電する非接触充電システムが検討されている。非接触充電システムでは、電力を伝送する前、給電コイルを弱励磁して、給電コイルと受電コイルとの結合強度を計測しながら、結合強度が高くなるように受電コイルの位置を合わせる処理が行われることが想定される。位置合わせの際には、ドライバーの運転操作又は自動運転等により車両が移動することで受電コイルの位置が合せられる。

本発明に関わる従来技術として、特許文献１には、非接触充電システムにおいて車両の受電コイルを給電コイルに位置合わせする際の車両の制御技術について開示されている。また、特許文献２には、複数の走行モータを備えた車両において、いずれかの走行モータのトルクが指令に反して低下したときに他の走行モータをどのように制御するかといった技術が開示されている。

特開２０１７−００５９５８号公報特開２０１６−１６４０３６号公報

本発明者らは、車両を移動して受電コイルと給電コイルとの位置合わせを行う際、弱励磁された給電コイルの磁界が車両の走行モータに作用した場合に、走行モータの回転位置センサに診断エラーが誘発されるという課題を見出した。回転位置センサの診断エラーが生じると、通常、その走行モータの駆動が禁止されるだけでなく、フェールセーフのために、高電圧バッテリがシステムから切断されるなど、車両が駆動できない状況になる。このため、非接触充電を行うことが困難となる。

特許文献１及び特許文献２には、上記の課題を示唆する記載、並びに、この課題を解決する技術の記載はない。

また、上記課題を解決するため、走行モータの下方を鉄板などの磁界を遮蔽する遮蔽板でシールドする構成を検討できる。しかし、この構成では、遮蔽板により車両の重量が増加し、部品コストが上昇するという課題が生じる。

また、回転位置センサの診断エラーが生じると走行モータが正常であっても走行モータが駆動不能となるという課題は、受電コイルの位置合わせの際に限られず、外部の磁界に走行モータが晒される場合に発生し得る。

本発明は、走行モータの回転位置センサに異常が生じても、走行モータの駆動を継続することのできる車両を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、
磁気を用いてロータの回転位置を検出する回転位置センサを有する走行モータと、
前記走行モータに出力される駆動電流を制御する駆動制御部と、
を備え、
前記駆動制御部は、前記駆動電流の制御モードを、前記回転位置センサの検出結果を用いて前記駆動電流を制御するセンシング制御モードと、前記回転位置センサの検出結果を用いずに前記駆動電流を制御するセンシングレス制御モードとに切り替え可能であり、
さらに、
前記走行モータへ電力を供給するバッテリと、
前記バッテリを充電する電力を地上設備の給電コイルから非接触で受ける受電コイルと、
前記受電コイルの位置を前記給電コイルに合わせる位置合わせの際に、前記駆動制御部の制御モードを前記センシング制御モードから前記センシングレス制御モードへ切り替える第１モード制御部と、
を備えることを特徴とする車両である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両において、
前記回転位置センサの検出結果に基づき前記ロータの回転位置を算出するロータ回転位置算出部と、
前記駆動電流の大きさを検出する電流センサと、
前記電流センサの検出結果に基づき前記ロータの回転位置を推定するロータ回転位置推定部と、
前記ロータ回転位置算出部の出力と前記ロータ回転位置推定部の出力とを切り替える切替部と、
を備え、
前記切替部の切り替えにより前記駆動電流の制御モードが切り替わる構成とした。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の車両において、
前記回転位置センサの診断結果がエラーとなったことに基づいて前記センシング制御モードから前記センシングレス制御モードへ切り替える第１モード制御部を備える構成とした。

請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両において、
前記第２モード制御部は、前記受電コイルの位置を前記給電コイルに合わせる位置合わせの際、前記車両のシフト位置あるいは前記受電コイルと前記給電コイルとの相対位置に応じて、前記駆動制御部の制御モードを切り替える構成とした。

請求項５記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車両において、
前記走行モータは、前輪を駆動する前輪モータと、後輪を駆動する後輪モータとを含み、
前記第２モード制御部は、前記受電コイルの位置を前記給電コイルに合わせる位置合わせの際に、前記前輪モータの駆動電流の制御モードと前記後輪モータの駆動電流の制御モードとのうちの一方を前記センシングレス制御モードへ切り替える構成とした。

本発明によれば、センシング制御モードを用いることで、効率的に走行モータを駆動して車両を走行でき、センシングレス制御モードを用いることで、駆動制御部は回転位置センサの検出結果を使用せずに走行モータを駆動できる。したがって、回転位置センサに異常が生じるような場合でも、センシング制御モードからセンシングレス制御モードへ切り替えて走行モータを駆動することで、車両が走行不可となることを抑制できる。

本発明の実施形態１の車両及び地上設備を示すブロック図である。図１の駆動制御部及びその周辺を示す構成図である。非接触充電移行処理の手順を示すフローチャートである。制御モードの切替え例を示す説明図であり、（Ａ）〜（Ｃ）は受電コイルの位置合わせ動作の第１段階から第３段階を示す。制御モードの切替え例を示す説明図であり、（Ａ）〜（Ｃ）は受電コイルの位置合わせ動作の第１段階から第３段階を示す。非接触充電移行処理の変形例を示すフローチャートである。本発明の実施形態２の車両及び地上設備を示すブロック図である。実施形態２の車両コントローラが実行する制御モード切替処理の手順を示すフローチャートである。実施形態２の非接触充電移行処理の手順を示すフローチャートである。実施形態２の非接触充電移行処理における制御モードの切替えパターンを示す説明図であり、（Ａ）〜（Ｄ）は受電コイルの位置合わせ動作の第１段階から第４段階を示す。

以下、本発明の各実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１の車両及び地上設備を示すブロック図である。

実施形態１の車両１は、２つの走行モータ（前輪モータ１０と後輪モータ１２）を有し、非接触充電が可能なＥＶ（Electric Vehicle）である。車両１は、図１に示すように、前輪を駆動する前輪モータ１０と、後輪を駆動する後輪モータ１２と、前輪モータ１０と後輪モータ１２とを駆動するインバータ１１、１３と、走行用の電力を蓄積及び供給する高電圧バッテリ１４とを備える。また、車両１は、非接触充電ユニット１５と、ドライバーの運転操作等が入力される操作部３０と、車両１の制御を行う車両コントローラ２０と、インバータ１１、１３を駆動制御する駆動制御部２０ａ、２０ｂとを備える。また、車両１には、駐車時等に車両１の周囲の状況を確認するためのレーダ２１、カメラ２２及び駐車支援システム２３が設けられている。駐車支援システム２３は、レーダ２１の出力及びカメラ２２の映像に基づいて所定の駐車スペースへ車両１を移動させる自動運転機能を有している。上記構成のうち、前輪モータ１０及び後輪モータ１２は、本発明に係る走行モータの一例に相当し、車両コントローラ２０は、本発明に係る第１モード制御部及び第２モード制御部の一例に相当し、高電圧バッテリ１４は本発明に係るバッテリの一例に相当する。

非接触充電ユニット１５は、非接触に電力を受ける受電コイル１６と、受電コイル１６に流れる交流電流を整流して高電圧バッテリ１４に充電電流を供給する整流器１７とを備える。また、非接触充電ユニット１５は、電力の供給元である地上設備と無線通信（例えばｗｉ-ｆｉ通信）するための通信部１９と、非接触の電力伝送の制御を行う整流器内コントローラ１８とを備える。受電コイル１６は、車両１の下部かつ車両１の前後方向における前輪と後輪との間に配置される。

操作部３０は、ステアリング（ハンドル）３１及びその操作量センサ３５、ブレーキ及びアクセルなどのペダル３２及びその操作量センサ３４、ＳＢＷ（Shift By Wire）３３、並びに、非接触充電移行スイッチ３６を備える。ＳＢＷ３３は、ドライバーのギアのシフト操作を電子的に入力するシステムであり、ＳＢＷ３３から車両コントローラ２０へシフト位置を示す信号が送られる。非接触充電移行スイッチ３６は、ドライバーが操作可能なスイッチであり、非接触充電前に車両１の位置合わせを開始することをドライバーが車両１へ通知するためのスイッチである。

車両コントローラ２０は、ＳＢＷ３３、操作量センサ３４、３５の出力に応じて、車両１の操舵制御と前輪モータ１０及び後輪モータ１２の駆動制御とを行う。駆動制御は、車両コントローラ２０が駆動制御部２０ａ、２０ｂを介してインバータ１１、１３の出力を制御することで実現される。これらの制御により、ドライバーの運転操作に応じて車両１が走行する。また、走行状態あるいは設定状態に応じた割合で前輪モータ１０と後輪モータ１２とからトルクが発生されて車両１が走行する。

加えて、車両コントローラ２０は、車両１の任意のエラー情報を入力し、所定のエラーが生じた場合に、車両１をフェールセーフモードへ遷移させる機能を有する。フェールセーフモードには、車両１を走行禁止とする走行禁止モード、車両１を低速でのみ走行可能とする高速走行禁止モードなどが含まれる。車両コントローラ２０は、特別な場合を除く通常時、レゾルバエラーが生じたことに基づいて車両１を走行禁止モードへ遷移させる。

地上設備は、非接触に電力を送る給電コイル１０３、並びに、電力系統から電力を入力して給電コイル１０３に電流を流すＰＦＣ（Power Factor Correction）１０１及びインバータ１０２等を備える。また、地上設備には、非接触充電の際に車両１と無線通信を行う通信部１０６と、車両１と連携しながらインバータ１０２を駆動して給電コイル１０３を励磁する地上設備コントローラ１０５とが設けられている。

前輪モータ１０と後輪モータ１２とには、回転位置を検出するレゾルバ１０ａ、１２ａがそれぞれ設けられている。レゾルバ１０ａ、１２ａは、本発明に係る回転位置センサの一例に相当する。レゾルバ１０ａ、１２ａは、磁気を用いて前輪モータ１０及び後輪モータ１２の各ロータの回転位置をそれぞれ検出する。駆動制御部２０ａ、２０ｂは、これらの回転位置に応じてインバータ１１、１３を制御することで、前輪モータ１０と後輪モータ１２を高効率に駆動して、前輪モータ１０と後輪モータ１２から所望のトルクを出力させることができる。前輪モータ１０及びレゾルバ１０ａは車体中央よりも前輪側に配置され、後輪モータ１２及びレゾルバ１２ａは車体中央よりも後輪側に配置される。

図２は、図１の駆動制御部及びその周辺を示す構成図である。

駆動制御部２０ａは、車両コントローラ２０のトルク指令を受けて、要求されたトルクが前輪モータ１０から出力されるようにインバータ１１の出力電流を制御する。このような制御を行うため、駆動制御部２０ａ、２０ｂは、目標電流算出部２０１と、フィードバック電流算出部２０２と、前輪モータ１０のロータ回転位置θの情報を取得して通知する回転位置取得部２１０とを有する。また、駆動制御部２０ａには、レゾルバ１０ａの出力（ｘ、ｙ）と、電流センサ２２０により検出されたインバータ１１の電流出力値（Ｉｖ、Ｉｗ）とが入力される。

目標電流算出部２０１及びフィードバック電流算出部２０２は、前輪モータ１０の回転磁界に同期して回転するｄｑ座標を用いたベクトル制御を行ってインバータ１１を駆動する。具体的には、フィードバック電流算出部２０２は、インバータ１１の三相交流の電流出力値（Ｉｖ、Ｉｗ）と、ロータ回転位置θとを入力し、ｄｑ座標における現在の電流出力値Ｉｙ＿ｄｑを算出し、目標電流算出部２０１にフィードバックする。目標電流算出部２０１は、車両コントローラ２０からのトルク指令とフィードバックされた電流出力値Ｉｙ＿ｄｑとを入力する。目標電流算出部２０１は、さらに、トルク指令に応じたトルクが得られるようにフィードバック制御を行って、ｄｑ座標における目標電流値Ｉｒ＿ｄｑを求める。上記のフィードバック制御としては、例えばＰＩ（Proportional-Integral）制御又はＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential）制御などが適用される。インバータ１１は、目標電流値Ｉｒ＿ｄｑとロータ回転位置θを受けて、目標電流値Ｉｒ＿ｄｑを出力するための三相の電圧出力値（Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗ）を計算し、これが出力されるように半導体スイッチを駆動する。このような動作により、車両コントローラ２０からのトルク指令に応じて前輪モータ１０が駆動される。

回転位置取得部２１０は、ロータ回転位置算出部２０３と、ロータ回転位置推定部２０４と、切替部２０５とを有し、レゾルバ１０ａの出力に基づくロータ回転位置θ又はレゾルバ１０ａの出力を用いずに推定したロータ回転位置θを出力する。回転位置取得部２１０は、フィードバック電流算出部２０２とインバータ１１にロータ回転位置θを出力する。

ロータ回転位置算出部２０３は、前輪モータ１０のレゾルバ１０ａの出力値（ｘ、ｙ）を受けて、ロータ回転位置θを算出する。一方のレゾルバ１０ａの出力値ｘは、ロータ回転位置θに応じたサインカーブ”Ｓｉｎθ”に比例して変化し、他方のレゾルバ１０ａの出力値ｙは、ロータ回転位置θに応じたコサインカーブ”Ｃｏｓθ”に比例して変化する。したがって、所定の算出式を用いて、ロータ回転位置算出部２０３はロータ回転位置θを算出できる。

ロータ回転位置算出部２０３は、さらに、レゾルバ１０ａの出力値（ｘ、ｙ）に異常がないか常に診断処理を行う。出力値（ｘ、ｙ）の二乗和は、正常であれば、ロータ回転位置θがどの角度位置であっても一定値になる。しかし、例えばレゾルバ１０ａが外部磁界に晒されるなどした場合に、出力値（ｘ、ｙ）の二乗和が一定値から大きく外れる場合がある。ロータ回転位置算出部２０３は、診断処理として、例えば出力値（ｘ、ｙ）の二乗和と、この二乗和の理想値からのズレ量を演算し、このズレ量が閾値以上になっていないか判別する。そして、閾値以上であれば異常であるとして、ロータ回転位置算出部２０３は、レゾルバエラー情報を車両コントローラ２０へ出力する。レゾルバ１０ａの出力の診断処理のことを「レゾルバ診断」と呼び、この診断結果が異常である場合を「レゾルバエラー」と呼ぶ。

ロータ回転位置推定部２０４は、インバータ１１の三相交流の電流出力値（Ｉｖ、Ｉｗ）と、インバータ１１の三相交流の電圧出力値（Ｅｖ、Ｅｗ）とを入力し、これらの値を用いて前輪モータ１０のロータ回転位置θを推定する。具体的な一例としては、先ず、ロータ回転位置推定部２０４は、推定されたロータ回転位置θ'と、推定された同期回転座標ｄ’ｑ’軸とを定義する。そして、ロータ回転位置推定部２０４は、検出された電流出力値（Ｉｖ、Ｉｗ）を用いて、ｄ’ｑ’軸上の推定電圧値Ｅ’＿ｄ’ｑ’を求める。また、ロータ回転位置推定部２０４は、実際の電圧出力値（Ｅｖ、Ｅｗ）を用いて、ｄ’ｑ’軸上の電圧出力値Ｅ＿ｄ’ｑ’を求める。さらに、ロータ回転位置推定部２０４は、推定電圧値Ｅ’＿ｄ’ｑ’と電圧出力値Ｅ＿ｄ’ｑ’との差電圧がゼロになるように、推定されたロータ回転位置θ’に対して、例えばＰＩ（Proportional-Integral）補償演算を行う。これにより、定義された同期回転座標ｄ’ｑ’軸は、現実の同期回転座標ｄｑ軸に収束し、推定されたロータ回転位置θ’は現実のロータ回転位置θに収束する。よって、現実の値によく合致したロータ回転位置θ’が得られ、ロータ回転位置推定部２０４は、推定値としてロータ回転位置θ’を出力する。なお、ここで挙げた推定方法は、公知のロータ回転位置θの推定方法の一つである。ロータ回転位置推定部２０４が実行する推定方法としては、その他の公知の推定方法が適用されてもよい。

切替部２０５は、ロータ回転位置算出部２０３の出力又はロータ回転位置推定部２０４の出力の何れか一方を、フィードバック電流算出部２０２及びインバータ１１へ出力する。切替部２０５は、車両コントローラ２０のモード切替指令に応じて、出力する値を切り替える。

車両コントローラ２０のモード切替指令には、センシング制御モードの指令と、センシングレス制御モードの指令とが含まれる。センシング制御モードとは、レゾルバ１０ａの検出結果を用いてインバータ１１を駆動するモードであり、センシングレス制御モードとは、レゾルバ１０ａの検出結果を用いずにインバータ１１を駆動するモードである。切替部２０５は、センシング制御モードの指令により、ロータ回転位置算出部２０３の出力を通し、センシングレス制御モードの指令により、ロータ回転位置推定部２０４の出力を通す。

後輪モータ１２及びインバータ１３を駆動制御する駆動制御部２０ｂは、図２の駆動制御部２０ａと同様に構成される。

＜非接触充電移行処理＞
図３は、車両コントローラ２０により実行される非接触充電移行処理の手順を示すフローチャートである。

非接触充電移行処理は、ドライバーが非接触充電移行スイッチ３６をオン操作することで車両コントローラ２０により開始される。ドライバーは、通常、高電圧バッテリ１４を充電するために地上設備の近くで非接触充電移行スイッチ３６をオン操作し、非接触充電移行処理が開始されたら受電コイル１６を給電コイル１０３に位置合わせするように車両１を運転する。

非接触充電移行処理が開始されると、車両コントローラ２０は、整流器内コントローラ１８に通信開始を指令し、これにより通信部１９が通信を開始する（ステップＳ１）。通信部１９は、先ず、地上設備の通信部１０６と通信を確立して、通信を開始する。車両コントローラ２０は、所定時間内に通信部１９が通信を確立したか否かを判別し（ステップＳ２）、通信確立していれば続くステップに処理を進めるが、タイムアウトになればエラーとして非接触充電移行処理を終了する。通常、車両１が地上設備の近傍にあれば所定時間内に通信が確立されるが、地上設備から離れていれば通信が確立されずにタイムアウトとなる。

通信を確立したら、車両コントローラ２０は無線通信により地上設備に弱励磁要求を行う（ステップＳ３）。具体的には、車両コントローラ２０は、整流器内コントローラ１８に弱励磁要求の指令を出力し、整流器内コントローラ１８が通信部１９の無線通信により地上設備コントローラ１０５へ弱励磁要求を発行する。

弱励磁要求とは、地上設備の給電コイル１０３に位置合わせ用の弱い励磁を行わせるための要求である。この弱い励磁により、整流器内コントローラ１８は、給電コイル１０３と受電コイル１６との結合強度を検出し、結合強度が所定の閾値を超えた場合に、結合完了として、受電コイル１６と給電コイル１０３とが正確に位置合わせされたことを判定できる。

次に、車両コントローラ２０は、ＳＢＷ３３の出力に基づき現在のギアのシフト位置を判別する（ステップＳ４）。このタイミングにおいて、ドライバーは車両１を運転操作して受電コイル１６と給電コイル１０３とを位置合わせしており、前方に給電コイル１０３があればシフト位置を「Ｄ：ドライブ」にしている。また、後方に給電コイル１０３があればシフト位置を「Ｒ：リバース」にしている。

ステップＳ４の判別の結果、シフト位置が「Ｄ：ドライブ」であれば、車両コントローラ２０は、前輪モータ１０の駆動制御部２０ａに対して、センシングレス制御モードへの切替えとレゾルバ診断ＯＦＦへの切替えとを行う（ステップＳ５）。ただし、元々、駆動制御部２０ａがこの状態であれば、そのままとする。センシングレス制御モードへの切替えは、車両コントローラ２０がセンシングレス制御モードのモード切替指令を駆動制御部２０ａに出力することで実現される。レゾルバ診断ＯＦＦへの切替えは、車両コントローラ２０が駆動制御部２０ａのレゾルバエラー情報をマスク（遮断）することで実現される。あるいは、駆動制御部２０ａのロータ回転位置算出部２０３がレゾルバ診断を停止する機能を有する場合には、車両コントローラ２０が指令を発してロータ回転位置算出部２０３のレゾルバ診断を停止させることでレゾルバ診断ＯＦＦへの切替えを実現してもよい。

さらに、車両コントローラ２０は、後輪モータ１２の駆動制御部２０ｂに対して、センシング制御モードへの切替えと、レゾルバ診断ＯＮへの切替えとを行う（ステップＳ６）。ただし、元々、駆動制御部２０ｂがこの状態であれば、そのままとする。センシング制御モードへの切替えは、車両コントローラ２０がセンシング制御のモード切替指令を駆動制御部２０ｂに出力することで実現される。レゾルバ診断ＯＮへの切替えは、車両コントローラ２０が駆動制御部２０ｂのレゾルバエラー情報のマスクを解除することで実現される。駆動制御部２０ｂのロータ回転位置算出部２０３がレゾルバ診断を停止する機能を有する場合には、車両コントローラ２０が指令を発してロータ回転位置算出部２０３のレゾルバ診断の停止を解除させることでレゾルバ診断ＯＮへの切替えを実現してもよい。

一方、ステップＳ４の判別の結果、シフト位置が「Ｒ：リバース」であれば、車両コントローラ２０は、後輪モータ１２の駆動制御部２０ｂに対して、センシングレス制御モードへの切替えとレゾルバ診断ＯＦＦへの切替えとを行う（ステップＳ７）。ただし、元々、これらの状態であれば、そのままとする。さらに、車両コントローラ２０は、前輪モータ１０の駆動制御部２０ａに対して、センシング制御モードへの切替えと、レゾルバ診断ＯＮへの切替えとを行う（ステップＳ８）。ただし、元々、これらの状態であれば、そのままとする。

上記のステップＳ５〜Ｓ８における、センシング制御モード又はセンシングレス制御モードへの切替え処理は、本発明に係る第１モード制御部による制御動作の一例に相当する。

図４は、制御モードの切替え例を示す説明図であり、（Ａ）〜（Ｃ）は受電コイルの位置合わせ動作の第１段階から第３段階を示す。

上述のように、受電コイル１６の位置合わせの際にシフト位置がドライブである場合、図４（Ａ）に示すように、給電コイル１０３は、受電コイル１６よりも前方に位置することが想定される。この場合、位置合わせの途中、弱励磁された給電コイル１０３の磁界中を前輪モータ１０及びレゾルバ１０ａが通過する一方、後輪モータ１２及びレゾルバ１２ａは磁界から離間することになる。そこで、上記のステップＳ５、Ｓ６の処理において、駆動制御部２０ａ、２０ｂの制御モードと、前輪モータ１０及び後輪モータ１２のレゾルバ診断のＯＮ、ＯＦＦが切り替えられる。これにより、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示すように、位置合わせの際に前輪モータ１０が磁界中を通過して、レゾルバ１０ａの出力が異常となっても、前輪モータ１０を駆動することが可能となる。また、レゾルバエラーとなって車両１が走行不可となることが抑制される。

図５は、制御モードの切替え例を示す説明図であり、（Ａ）〜（Ｃ）は受電コイルの位置合わせ動作の第１段階から第３段階を示す。

上述のように、位置合わせの際にシフト位置がリバースである場合、図５（Ａ）に示すように、給電コイル１０３は、受電コイル１６よりも後方に位置することが想定される。この場合、位置合わせの途中、弱励磁された給電コイル１０３の磁界中を後輪モータ１２及びレゾルバ１２ａが通過する一方、前輪モータ１０及びレゾルバ１０ａは磁界から離間することになる。そこで、上記のステップＳ７、Ｓ８の処理において、駆動制御部２０ａ、２０ｂの制御モードと、前輪モータ１０及び後輪モータ１２のレゾルバ診断のＯＮ、ＯＦＦが切り替えられる。これにより、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）に示すように、位置合わせの際に後輪モータ１２が磁界中を通過して、レゾルバ１２ａの出力が異常となっても、後輪モータ１２を駆動することが可能となる。また、レゾルバエラーとなって車両１が走行不可となることが抑制される。

ドライバーの運転により受電コイル１６の位置合わせが行われている期間、上記の切替え制御を含んだループ処理（ステップＳ４〜Ｓ１３）が繰り返される。

ステップＳ４〜Ｓ１３のループ処理中、車両コントローラ２０は、レゾルバエラーが発生したか判別する（ステップＳ９）。受電コイル１６の位置合わせの際、ドライバーが車両１を進めすぎてあるいはバックしすぎて、レゾルバ診断ＯＮとしたレゾルバ１０ａ又はレゾルバ１２ａが給電コイル１０３の磁界に晒される場合がある。このような場合に、レゾルバエラーが発生して、ステップＳ９の判別結果がＹＥＳとなる。

レゾルバエラーとなったら、通常、車両コントローラ２０は、内部で走行禁止モードの要求を行って、前輪モータ１０及び後輪モータ１２の駆動を停止する。しかし、ここでは、先ず、車両コントローラ２０は、走行禁止モードの要求をマスクする（制御上の無効とする）（ステップＳ１０）。さらに、車両コントローラ２０は、レゾルバエラーとなった方の前輪モータ１０の駆動制御部２０ａ又は後輪モータ１２の駆動制御部２０ｂに対して、駆動モードをセンシングレス制御モードへ切り替え（ステップＳ１１）、処理をステップＳ４へ戻す。ステップＳ１０の処理により、レゾルバエラーとなって車両１が駆動できない状態になってしまうことを抑制でき、また、ステップＳ１１の処理により、レゾルバエラーとなった状態でも前輪モータ１０又は後輪モータ１２の駆動を継続することができる。上記のステップＳ１１は、本発明に係る第２モード制御部による制御動作の一例に相当する。

また、ステップＳ４〜Ｓ１３のループ処理中、車両コントローラ２０は、受電コイル１６と給電コイル１０３との結合が完了したか判別し（ステップＳ１２）、結合が完了していなければ所定時間が経過してタイムアウトになったか判別する（ステップＳ１３）。結合の完了の判定は、具体的には、整流器内コントローラ１８が給電コイル１０３の弱励磁に基づく整流器１７の電流を検出し、この電流値が結合完了を示す閾値を超えた場合に、これを車両コントローラ２０へ通知することで達成される。結合完了の状態は、受電コイル１６と給電コイル１０３との位置が合った状態に相当する。

ステップＳ１２、Ｓ１３の判別の結果、結合が完了せず、タイムアウトでもなければ、車両コントローラ２０は、処理をステップＳ４に戻す。また、タイムアウトとなれば、車両コントローラ２０は、整流器内コントローラ１８を介して無線通信により地上設備に弱励磁の停止要求を行う（ステップＳ１４）。これにより、給電コイル１０３の弱励磁が終了し、非接触充電移行処理が終了する。

また、ステップＳ１２の判別の結果、結合完了となったら、車両コントローラ２０は、ドライバーに受電コイル１６の位置合わせが完了したことを表示出力又は音声出力により通知するなどして、車両１を停止させる（ステップＳ１５）。次に、車両コントローラ２０は、非接触充電ユニット１５を介して高電圧バッテリ１４の充電を開始する（ステップＳ１６）。具体的には、車両コントローラ２０は、整流器内コントローラ１８に充電開始の指令を出力する。整流器内コントローラ１８は、この指令に基づき、地上設備コントローラ１０５へ無線通信により送電要求を行い、地上設備コントローラ１０５がインバータ１０２を通常駆動して給電コイル１０３から送電を行う。この送電により受電コイル１６から整流器１７に電流が送られ、これにより高電圧バッテリ１４が充電される。充電が開始されたら、非接触充電移行処理が終了する。

以上のように、実施形態１の車両１によれば、前輪モータ１０の駆動電流を制御する駆動制御部２０ａと、後輪モータ１２の駆動電流を制御する駆動制御部２０ｂとが、センシング制御モードとセンシングレス制御モードとに切り替え可能に構成されている。したがって、前輪モータ１０のレゾルバ１０ａから正常な出力が得られるような場合には、センシング制御モードにより高効率な前輪モータ１０の駆動制御を行うことができる。一方、レゾルバ１０ａの出力が異常となるような場合には、センシングレス制御モードに切り替えることでレゾルバ１０ａの検出出力を用いずに前輪モータ１０を駆動制御できる。後輪モータ１２に関しても同様である。したがって、前輪モータ１０と後輪モータ１２とを重量の大きな遮蔽板で磁界を遮蔽する必要がなくなり、車両１の軽量化を図れる。そして、車両１の軽量化を図りつつ、非接触充電移行処理で受電コイル１６の位置合わせ中に、車両１が駆動不可となることを抑制できる。

さらに、実施形態１の車両１によれば、駆動制御部２０ａ、２０ｂが、ロータ回転位置算出部２０３と、ロータ回転位置推定部２０４と、切替部２０５とを有し、切替部２０５の切替えによりセンシング制御モードとセンシングレス制御モードとが切り替わる。このような構成により、駆動制御部２０ａ、２０ｂの回路規模の増大を抑制しつつ、少ないタイムラグで速やかに制御モードを切り替えることができる。

また、実施形態１の車両１によれば、図３のステップＳ９、Ｓ１１に示すように、前輪モータ１０又は後輪モータ１２においてレゾルバエラーとなった場合に、対応する駆動制御部２０ａ又は駆動制御部２０ｂがセンシングレス制御モードへ切り替えられる。このような処理により、レゾルバ１０ａ、１２ａの出力に応じて、駆動制御部２０ａ、２０ｂを適した制御モードに切り替えて、前輪モータ１０又は後輪モータ１２を駆動することができる。

また、実施形態１の車両１によれば、非接触充電移行処理において、受電コイル１６の位置合わせの際に、自動的に前輪モータ１０の駆動制御部２０ａ又は後輪モータ１２の駆動制御部２０ｂの制御モードがセンシングレス制御モードへ切り替えられる。具体的には、ギアのシフト位置に応じて、前輪モータ１０の駆動制御部２０ａ及び後輪モータ１２の駆動制御部２０ｂの一方の制御モードがセンシングレス制御モードへ切り替えられる。このような構成により、受電コイル１６の位置合わせの際、給電コイル１０３の弱励磁の影響により、レゾルバエラーとなりかねない前輪モータ１０又は後輪モータ１２を予めセンシングレス制御モードで駆動することができる。仮に、レゾルバエラーとなった後にセンシングレス制御モードに切り替えた場合、車両１のスムースな走行が阻害される場合がある。しかし、上記の制御により、車両１のスムースな走行が妨げられることを抑制できる。

（変形例１）
図６は、非接触充電移行処理の変形例を示すフローチャートである。

変形例１は、図３のステップＳ４のギアのシフト位置による分岐処理を、他の条件に基づく分岐処理へ変更したものである。その他の処理及び構成は実施形態１と同様であり、以下、異なる点のみ詳細に説明する。

変形例１では、非接触充電移行処理でドライバーの運転操作に並行して実行されるループ処理（ステップＳ４ａ〜Ｓ１３）において、先ず、車両コントローラ２０は、給電コイル１０３の位置を検出する（ステップＳ４ａ）。位置の検出は、特に制限されないが、例えばカメラ２２の映像の解析により行えばよい。地上設備には、位置合わせ用の標識があるので、映像から給電コイル１０３を直接に検出できなくても、標識を検出することで給電コイル１０３の位置を検出できる。次いで、車両コントローラ２０は、給電コイル１０３が受電コイル１６よりも前方にあるか後方にあるか、すなわち、受電コイル１６と給電コイル１０３との相対位置を判別する（ステップＳ４ｂ）。その結果、給電コイル１０３が前方にあればステップＳ５、Ｓ６に処理を分岐し、後方にあればステップＳ７、Ｓ８に処理を分岐する。

以上のように、変形例１の車両によれば、非接触充電移行処理中の受電コイル１６の位置合わせの際、受電コイル１６と給電コイル１０３との相対位置に応じて、駆動制御部２０ａ、２０ｂの制御モードの切り替えが行われる。したがって、変形例１の車両においても、実施形態１と同様の作用効果が得られる。また、非接触充電移行処理中の受電コイル１６の位置合わせの際、ドライバーが車両を前進しすぎたりバックしすぎたりする場合が想定される。しかし、変形例１の車両によれば、このような場合でも、前輪モータ１０及び後輪モータ１２のうち給電コイル１０３に近い方の駆動制御部２０ａ、２０ｂに対して、自動的にセンシングレス制御モードへ切替えることができる。
（実施形態２）
図７は、本発明の実施形態２の車両及び地上設備を示すブロック図である。

実施形態２の車両１Ａは、実施形態１の車両１から後輪モータ１２と、後輪モータ１２を駆動するためのインバータ１３及び駆動制御部２０ｂを除いた構成である。以下、実施形態１と同様の構成については詳細な説明を省略する。

実施形態２の車両コントローラ２０は、非接触充電移行時を除いた車両１Ａのシステム動作時、レゾルバエラー情報に基づいて駆動制御部２０ａの制御モードを切り替えるように構成されている。この制御動作は、後述の制御モード切替処理において実行される。

さらに、実施形態２の車両コントローラ２０は、非接触充電移行時、受電コイル１６の位置合わせ工程の開始契機に基づいて、駆動制御部２０ａの制御モードをセンシングレス制御モードに切り換えるように構成されている。この制御動作は、後述の非接触充電移行処理において実行される。受電コイル１６の位置合わせ工程の開始契機とは、例えば、ドライバーが非接触充電移行スイッチ３６をオン操作し、かつ、地上設備の通信部１０６と車両１Ａの通信部１９との通信が確立した状態を指す。

さらに、実施形態２の車両コントローラ２０からは、レゾルバエラー情報に基づき車両１Ａを走行不能にするフェールセーフ機能が除かれている。

＜制御モード切替処理＞
図８は、実施形態２の車両コントローラが実行する制御モード切替処理の手順を示すフローチャートである。

実施形態２の車両コントローラ２０は、車両１Ａのシステム動作中、常に、図８の制御モード切替処理を実行する。制御モード切替処理では、車両コントローラ２０は、繰り返し駆動制御部２０ａからレゾルバエラー情報が出力されていないか判別する（ステップＳ２１）。そして、レゾルバエラー情報の出力が無ければ、車両コントローラ２０は、既にセンシング制御中か判別し（ステップＳ２２）、センシング制御中であればこの状態を維持する。一方、センシング制御中でなければ、車両コントローラ２０は、駆動制御部２０ａの制御モードをセンシング制御モードへ切り替える（ステップＳ２３）。

また、ステップＳ２１の判別の結果、レゾルバエラー情報の出力が有れば、車両コントローラ２０は、既に、センシングレス制御中か判別し（ステップＳ２４）、センシングレス制御中であればこの状態を維持する。一方、センシングレス制御中でなければ、車両コントローラ２０は、駆動制御部２０ａの制御モードをセンシングレス制御モードへ切り替える（ステップＳ２５）。上記のステップＳ２３、Ｓ２５は、本発明に係る第２モード制御部の制御動作の一例に相当する。

このような制御モード切替処理により、レゾルバ１０ａの出力が正常であれば、センシング制御モードで駆動制御部２０ａが動作して、高効率に前輪モータ１０が駆動される。また、例えば前輪モータ１０に外部の磁界に晒されるなどしてレゾルバ１０ａの出力が異常になっても、センシングレス制御モードで駆動制御部２０ａが動作して、前輪モータ１０の駆動を継続することができる。

＜非接触充電移行処理＞
続いて、実施形態２の車両コントローラ２０が実行する非接触充電移行処理について説明する。図９は、実施形態２の非接触充電移行処理の手順を示すフローチャートである。

実施形態２の非接触充電移行処理は、ドライバーが非接触充電移行スイッチ３６をオン操作することで車両コントローラ２０により開始される。非接触充電移行処理において、ステップＳ１〜Ｓ３と、ステップＳ１２〜Ｓ１６とは、実施形態１のステップと同様であり、詳細な説明を省略する。

実施形態２の非接触充電移行処理では、車両１Ａを走行させて受電コイル１６を給電コイル１０３に位置合わせする際のループ処理において、車両コントローラ２０は、ステップＳ１２とステップＳ１３の判別処理のみを実行する。すなわち、実施形態２では、車両コントローラ２０は、このループ処理において、駆動制御部２０ａの制御モードの切り替え、レゾルバエラーの判別等は実行しない。

実施形態２の非接触充電移行処理では、上記のループ処理に移行する前、車両コントローラ２０は、駆動制御部２０ａをセンシングレス制御モードへ切り替える（ステップＳ３１）。この切替えにより、車両１Ａを走行させて受電コイル１６を位置合わせする際、駆動制御部２０ａはセンシングレス制御モードで動作し、レゾルバ１０ａの出力に異常が生じても前輪モータ１０の駆動を継続することが可能となる。ステップＳ３１は、本発明に係る第１モード制御部の制御動作の一例に相当する。

そして、ステップＳ１２、Ｓ１３のループ処理において、車両コントローラ２０が、受電コイル１６と給電コイル１０３との結合完了と判別するか、タイムアウトと判別したら、実施形態１と同様のステップＳ１４、Ｓ１５、Ｓ１６を実行する。そして、非接触充電移行処理が終了する。

図１０は、実施形態２の非接触充電移行処理における制御モードの切替えパターンを示す説明図であり、（Ａ）〜（Ｄ）は受電コイルの位置合わせ動作の第１段階から第４段階を示す。

実施形態２の非接触充電移行処理では、受電コイル１６の位置合わせ工程の開始契機に基づいて、駆動制御部２０ａの制御モードがセンシングレス制御モードに切り換わる。そして、車両１を走行させて受電コイル１６を給電コイル１０３に位置合わせする際、前輪モータ１０は、センシングレス制御モードで駆動される。すなわち、図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）に示すように、車両１Ａのシフト位置がドライブ「Ｄ」又はリバース「Ｒ」などに切り替わろうが、センシングレス制御モードで前輪モータ１０が駆動される。同様に、弱励磁の磁界を発生している給電コイル１０３と前輪モータ１０とが近づいたり離れたりしようが、センシングレス制御モードで前輪モータ１０が駆動される。

したがって、実施形態２の車両１Ａにおいても、受電コイル１６の位置合わせの際、給電コイル１０３の弱励磁の磁界に起因して、レゾルバ１０ａの出力が異常となった場合でも、前輪モータ１０の駆動を継続して受電コイル１６を位置合わせすることができる。

以上のように、実施形態２の車両１Ａによれば、非接触充電移行時以外の通常の走行時、レゾルバエラーとなったことに基づいて、駆動制御部２０ａの制御モードがセンシングレス制御モードに切り換えられる。したがって、レゾルバ１０ａの出力が正常であれば、センシング制御モードにより前輪モータ１０を高効率に駆動することができる。また、レゾルバ１０ａの出力が異常になっても、センシングレス制御モードにより前輪モータ１０を駆動して、車両１の走行を継続することができる。

また、実施形態２の車両１Ａによれば、非接触充電移行時に駆動制御部２０ａの制御モードがセンシングレス制御モードに切り換えられる。したがって、給電コイル１０３の弱励磁の磁界に前輪モータ１０が晒されたり、このような状態から前輪モータ１０が抜け出したりしても、駆動制御部２０ａの制御モードに切り替わりが生じない。これにより、車両１Ａをスムースに走行させて、受電コイル１６の位置合わせを遂行することができる。

以上、本発明の各実施形態について説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限られるものでない。例えば、上記実施形態では、受電コイルを給電コイルに位置合わせする際、ドライバーが運転操作を行って車両を移動する構成を例にとって説明したが、例えば、駐車支援システム２３が自動運転を行って位置合わせを行うようにしてもよい。また、上記実施形態では、ドライバーによる非接触充電移行スイッチ３６の操作を、受電コイル１６の位置合わせ工程の開始契機の一条件として示した。しかし、例えば車両が地上設備に近づいたと車両コントローラ２０が検知したことを受電コイルの位置合わせ工程の開始契機の一条件としてもよい。さらに、この検知に加えて、車両が一次停止又は駐車を示す低速になったことを、受電コイルの位置合わせ工程の開始契機の一条件としてもよい。車両が地上設備の近傍に位置したことは、例えば車両コントローラ２０がＧＰＳ（Global Positioning System）等により車両１の位置を測定し、予め登録されている地上設備の位置データと照合することで遂行すればよい。あるいは、カメラで車両１の周囲を撮影し、画像認識により地上設備を認識することで、車両コントローラ２０が地上設備の近傍に入ったことを判定してもよい。

また、実施形態２では、走行モータとして１つの前輪モータが備わる構成を示したが、実施形態２の車両１Ａは、走行モータとして１つの後輪モータか備わる構成としてもよいし、車両の複数の箇所に複数の走行モータが備わる構成としてもよい。また、実施形態１と実施形態２では、走行モータ以外の動力源を示していないが、実施形態の車両は別途内燃機関を備えていてもよい。

また、上記実施形態では、走行モータの駆動電流の制御モードをセンシング制御モードとセンシングレス制御モードとに切り替える方式として、ロータ回転位置θの供給元をロータ回転位置算出部とロータ回転位置推定部との何れかに切り替える方式を示した。しかし、制御モードを切り替える方式は、例えば、レゾルバの出力を用いて駆動電流を制御する第１駆動制御部と、レゾルバの出力を用いずにロータ回転位置を推定して駆動電流を制御する第２駆動制御部とを設け、これらを切り替えて動作させる方式としてもよい。

また、上記実施形態１では、走行モータ（前輪モータ１０又は後輪モータ１２）の駆動モードをセンシングレス制御モードにするときに、同じ走行モータのレゾルバ診断をＯＦＦに切り替える構成を示した。しかし、例えば、レゾルバエラーとなった場合に車両１を走行不能な状態に切り替えるフェールセーフ制御をオフにすることで、レゾルバ診断をオフに切り替える処理を省略してもよい。

また、上記実施形態では、車両コントローラ２０がトルク指令の出力と駆動制御部のモード切替指令の出力とを行い、駆動制御部２０ａのロータ回転位置算出部２０３がレゾルバ診断を行う構成を示した。しかし、これらの各処理は、１つのＥＣＵ（Electronic Control Unit）が行ったり、複数のＥＣＵが個別に行ったり、複数のＥＣＵが連携して行ったりしてもよい。その他、実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１、１Ａ車両
１０前輪モータ
１２後輪モータ
１０ａ、１２ａレゾルバ
１１、１３インバータ
１４高電圧バッテリ
１６受電コイル
１８整流器内コントローラ
１９、１０６通信部
２０車両コントローラ
２０ａ、２０ｂ駆動制御部
２２カメラ
２３駐車支援システム
３６非接触充電移行スイッチ
１０３給電コイル
１０５地上設備コントローラ
２０１目標電流算出部
２０２フィードバック電流算出部
２０３ロータ回転位置算出部
２０４ロータ回転位置推定部
２０５切替部
２１０回転位置取得部
２２０電流センサ

Claims

磁気を用いてロータの回転位置を検出する回転位置センサを有する走行モータと、
前記走行モータに出力される駆動電流を制御する駆動制御部と、
を備え、
前記駆動制御部は、前記駆動電流の制御モードを、前記回転位置センサの検出結果を用いて前記駆動電流を制御するセンシング制御モードと、前記回転位置センサの検出結果を用いずに前記駆動電流を制御するセンシングレス制御モードとに切り替え可能であり、
さらに、
前記走行モータへ電力を供給するバッテリと、
前記バッテリを充電する電力を地上設備の給電コイルから非接触で受ける受電コイルと、
前記受電コイルの位置を前記給電コイルに合わせる位置合わせの際に、前記駆動制御部の制御モードを前記センシング制御モードから前記センシングレス制御モードへ切り替える第１モード制御部と、
を備えることを特徴とする車両。
前記回転位置センサの検出結果に基づき前記ロータの回転位置を算出するロータ回転位置算出部と、
前記駆動電流の大きさを検出する電流センサと、
前記電流センサの検出結果に基づき前記ロータの回転位置を推定するロータ回転位置推定部と、
前記ロータ回転位置算出部の出力と前記ロータ回転位置推定部の出力とを切り替える切替部と、
を備え、
前記切替部の切り替えにより前記駆動電流の制御モードが切り替わることを特徴とする請求項１記載の車両。
前記回転位置センサの診断結果がエラーとなったことに基づいて前記センシング制御モードから前記センシングレス制御モードへ切り替える第２モード制御部を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両。
前記第１モード制御部は、前記受電コイルの位置を前記給電コイルに合わせる位置合わせの際、前記車両のシフト位置あるいは前記受電コイルと前記給電コイルとの相対位置に応じて、前記駆動制御部の制御モードを切り替えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両。
前記走行モータは、前輪を駆動する前輪モータと、後輪を駆動する後輪モータとを含み、
前記第１モード制御部は、前記受電コイルの位置を前記給電コイルに合わせる位置合わせの際に、前記前輪モータの駆動電流の制御モードと前記後輪モータの駆動電流の制御モードとのうちの一方を前記センシングレス制御モードへ切り替えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車両。