JPWO2007091334A1 - 車両の左右輪差動トルク発生装置 - Google Patents

Abstract

本発明の目的は、車両ヨーモーメント発生のため左右輪差動トルクを発生する回転電機装置を作動させた際にも、車体に働く減速度が小さくなるような左右輪差動トルク発生装置を提供することにある。そのために、電力供給に起因するエンジンブレーキ分のトルクを補うため、運転者のスロットル動作に加えて、補正スロットル開度を加える。左右の車輪毎に独立に接続された二つの発電機Ａ，Ｂと捻りトルクを発生する回転電機装置Ｃを用意し、一方の車輪から発電機Ａがトルクを吸収（ブレーキ）して電力を発生し、この電力を回転電機装置Ｃがもう一方の車輪（発電機Ｂが接続されている方）が加速する方向の捻りトルクが発生するように供給する。

Description

本発明は，車両の左右輪に差動トルクを発生することにより車両運動を制御する装置の構成及び制御方法に関するものである。

車両を一つの剛体と仮定し、平面状の運動を考えると、並進運動と回転運動で記述できる。それぞれを司る力は、主として路面とタイヤ間の摩擦力である。前後輪を操舵する車両等、タイヤの横力を用いる車両運動制御に加え、四輪の制駆動力差（左右輪差動トルク）を発生させヨーモーメントを直接制御する車両運動制御が各種提案されている。
これらを可能とする左右輪差動トルク発生装置としては、
１．ブレーキ力配分を行なうもの
２．エンジン駆動トルクを左右に配分するもの
３．回転電気装置を用いるもの
がある。
上記１、２については本発明と同等な効果の一部を志向しているが、１は機械的な制動装置であり車体を減速させる方向にのみ作用し、２はエンジン駆動トルクの配分を行なうものであり、ドライバのアクセル動作に大きく影響されるものである。このため回転電気装置を用い、任意のタイミングで左右輪差動トルクを発生しようとする本発明と一線を隔するものである。従って、上記３の回転電機装置を用いるものについて背景技術として説明する。
上記３の回転電機装置を用いるものとしては、特開平１１−３０２９３号公報、特開平１１−９１３８３号公報、特開２００４−３２２７９３号公報に記載されたものがある。
特開平１１−３０２９３号公報には、左右輪にそれぞれ組み付けられて同左右輪を独立に駆動可能な一対の電動モータと、前記電動モータに接続されたバッテリと、車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、前記検出された走行状態に応じて車両の目標ヨーモーメントを計算するモーメント計算手段と、前記計算された目標ヨーモーメントに基づいて同目標ヨーモーメントを得るための前記左右輪の各トルクをそれぞれ計算するトルク計算手段と、前記バッテリと前記一対の電動モータとの間にそれぞれ接続されて前記計算された各トルクに応じて前記一対の電動モータをそれぞれ制御するモータ制御回路とを備えたことを特徴とする車両のヨーモーメント制御装置が開示されている。この発明の目的は、車両のヨーモーメント制御装置において、車両のヨーモーメントを精度良く制御することである。
また、特開平１１−９１３８３号公報には、旋回時に、外輪側の従動輪が内輪側の従動輪より増速されるように左右の従動輪の差回転を生じさせる差回転発生手段を備えるものにおいて、差回転発生手段を、外輪側の従動輪に、該従動輪を内輪側の従動輪よりも増速するトルクを付与する駆動源を有するものに構成することを特徴とし、前記駆動源を電動モータで構成し、電動モータのステータとロータとを夫々左右一方の従動輪と他方の従動輪とに連結して、前記差回転発生手段を構成することを特徴とする車両の旋回アシスト装置が提案されている。この発明の目的は、旋回アシスト装置において、従動輪全体として制動力がかからないようにすることである。
また、特開２００４−３２２７９３号公報には、少なくとも１つの電気モータにより、右側車輪と左側車輪に同じ大きさの逆向きトルクを発生させて車両の旋回アシストをする左右輪駆動装置において、車両の減速指令を検出する減速指令検出手段と、旋回アシストを行なっている状況で車輪まわり換算の制動トルクとして減速指令−２Ｔｘを検出した場合には、電気モータのトルクを小さくする電気モータ調整手段と、電気モータのトルク調整に応じて、左右輪の摩擦ブレーキトルクを、左右輪トルク差が２Ｔｙで制動トルクが−２Ｔｘとなるように調整するブレーキ手段と、を備えたことを特徴とする車両の左右輪駆動装置が提案されている。この発明の目的は、旋回アシスト状態においてブレーキングを行なった場合に、小型の電動モータで十分な旋回アシストを行うことができる車両の左右輪駆動装置にあって、電気モータと摩擦ブレーキの協調動作により、電気モータの損失を低減し、結果として車両の燃費を良くすることである。

上記３つの従来の技術では、モータの回生電流をバッテリに戻したり、摩擦ブレーキと電気モータを協調することにより損失を低減しようという発明が開示されている。また各技術ともバッテリから電力を取り出し、電気モータに供給しているが、バッテリと発電機、そしてエンジンのマネージメントについての言及や、電力供給方法による左右輪駆動性能の向上を示唆する部分は無い。
バッテリは通常エンジンにより駆動される発電機（オルタネータ）により充電されている。バッテリ電圧が低下すると、回転子の界磁コイルへの供給電流のデューティ比率が増加し、発電動作が行なわれ、バッテリ電圧よりも高い発電機端子電圧となりバッテリに電荷が流入し充電される。このようなバッテリから、左右輪の差動トルクを得るための電力をモータに供給すると、当然バッテリ電圧は大きく低下する。例えば車両運動に影響を与える程度の左右輪差動トルク差を発生させるためには数ｋＷの電力が必要である。この電力の供給のため電圧が低下し、オルタネータがこれを補うために発電を開始すると、結果としてエンジンに負荷（ブレーキトルク）が働くことになる。当然車体には駆動輪を通じて大きな減速力が加わり、以下のような課題が発生する。
１．ドライバのアクセル操作に関わらず発生する減速度（→違和感）。
２．減速による荷重移動により後輪側の押し付け力が低下し、後輪の瞬時コーナリングパワーが低下する。これによりスタティクマージンが低下し、オーバーステア傾向が増加する。そのような状況では運転者が操作しづらい車両となる。
本発明の目的は、左右輪差動トルクを発生する回転電気装置を作動させた際にも、車体に働く減速度が小さくなるような補正手段を有する左右輪差動トルク発生装置を提供することにある。また、この補正手段を工夫することにより、燃料消費を低減し、発生できる左右輪差動トルクの振幅を増加させた左右輪差動トルク発生装置を提供し、車両運動性能を向上することにある。
上記目的を達成するためには、回転電気装置への給電方法毎に２つの方法がある。
１）エンジンにより駆動される発電機、あるいはこの発電機により充電されるバッテリから回転電気装置に電力を供給する場合。
電力供給に起因するエンジンブレーキ分のトルクを補うため、運転者のスロットル動作に加えて、補正スロットル開度を加える。これにより運転者の意図しない減速度は発生しない。
２）各車輪に取り付けられた回生ブレーキから回転電気装置に電力を供給する場合。
左右の車輪毎に独立に接続された二つの発電機１，２と捻りトルクを発生する回転電気装置３を用意し、一方の車輪から発電機１がトルクを吸収（ブレーキ）して電力を発生し、この電力を回転電機装置３がもう一方の車輪（発電機２が接続されている）が加速する方向の捻りトルクが発生するように供給する。
これを、反時計回りのヨーモーメントが必要とされている場合を例に説明する。
まず、第一の発電機が左輪に設置されているとすると、第一の発電機が発電することにより左輪にブレーキトルクが発生する。
これにより車両には、
１．減速力が発生する。
２．反時計周りのヨーモーメントが発生する。
つぎに、第一の回転電気装置が発電した電力を第三の回転電機装置に、第二の回転電気装置が取り付けられた右輪が加速するように供給すると車両には、
３．加速力が発生する。
４．反時計周りのヨーモーメントが発生する。
もしエネルギー損失と左右輪の速度差が無視できれば、上記１の作用と３の作用が相殺され、車体に加わる加減速はゼロとなる。また、３と４の作用は互いに増強し合い、制御効果を向上するものとなる。さらに、上述の制御はバッテリに直接的な影響を与えず、オルタネータによるエンジン負荷と無関係に実施可能なため、燃費を悪化させるものではない。
以上により、車体に働く減速度が小さくかつ制御効果が大きい左右差動輪トルク発生装置を提供し、これにより車両運動性能を向上することが可能となる。

第１図は、本発明の第一実施例の全体構成を示す図である。
第２図は、本発明の第二実施例の全体構成を示す図である。
第３図は、本発明の第一、二実施例の構造と接続状態を示す図である。
第４図は、本発明の第一、二実施例の電気回路構成を示す図である。
第５図は、本発明の第一、二実施例の制御フローを示す図である。
第６図は、本発明の第一、二実施例の「Ｓ字路」走行状態を示す図である。
第７図は、本発明の第三実施例の全体構成を示す図である。
第８図は、本発明の第三実施例の構造と接続状態を示す図である。
第９図は、本発明の第三実施例の電気回路構成を示す図である。
第１０図は、本発明の第三実施例の制御フローを示す図である。
第１１図は、本発明の第四実施例の構造と接続状態を示す図である。
第１２図は、本発明の第五実施例の構造と接続状態を示す図である。
第１３図は、本発明の第五実施例の電気回路構成を示す図である。
第１４図は、本発明の第三、四、五実施例の「Ｓ字路」走行状態を示す図である。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を開示していく。

第１図に、本発明の第一実施例の全体構成を示す。本実施例において車両０はエンジン７０により左前輪１３、右前輪１４を駆動される前輪駆動車（Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｇｉｎｅ Ｆｒｏｎｔ Ｄｒｉｖｅ：ＦＦ車）である。オルタネータ６０もエンジン７０により駆動され、発電した電力はバッテリ５０に充電される。
エンジン７０の吸気系は、独立吸気管とサージタンク６、エアクリーナ７と、それらを繋ぐ電子制御スロットル５で構成されている。なお、仔細なエンジン補記についてはここでは煩雑化をさけるためにあえて記載していない。
一般にエンジンのトルクは回転数、空気流入量、燃料噴射量、点火タイミングで調整することが可能である。本実施例では電子制御スロットル５で空気流入量を制御することにより、エンジントルクを制御する構成となっている。
電子制御スロットル５は例えば、特許第３５１００３３号に記載されているような詳細構造をとっており、車載エンジンのスロットルバルブ制御装置として、従来の、ドライバによるアクセルペダル操作による直接的なスロットル開度の調整操作に代えて、アクセルペダルの操作量を検出器（スロットルセンサ：図示せず）により電気信号として取込み、所定の演算処理をしてからアクチュエータ（モータ：図示せず）に供給し、このアクチュエータによりスロットルを開閉制御することができる。
本実施例においては、左後輪１１と右後輪１２は従動輪である。左後輪１１には左ドライブシャフト１１３０を介してヨーモーメントジェネレータ３０が接続され、右後輪１２には右ドライブシャフト１２３０を介してヨーモーメントジェネレータ３０が接続されている。
コントローラ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１００は、エンジン７０の回転数、空気流入量、燃料噴射量などの運転状態信号、バッテリの端子電圧などのバッテリ充電状態信号、ステアリング系８０からのドライバの操舵角、操舵角速度、操舵力等の信号、そして運動センサ９０からの例えば車速、前後、左右加速度、加加速度、ヨーレート、横すべり角などのセンサ情報に基づいて、電力制御装置４０へ制御指令を出力する。運動センサ９０はここでは詳細を示さないが、加速度、ヨーレートなどの直接検出できる物理量を用いて、絶対車速、横滑り角などの量を推定することが可能である。また、非接触光学センサ、レーダなどを使って上述の量を直接検出しても良い。
電力制御装置４０はコントローラ１００からの指令に基づきオルタネータ６０からバッテリ５０への充電量を制御するとともに、バッテリ５０からヨーモーメントジェネレータ３０への給電を制御する構成となっている。上述のバッテリの充電状態（端子電圧、温度など）を検出する手段を電力制御装置４０内に有し、コントローラ１００に随時通信伝達する方式としても良い。
ヨーモーメントジェネレータ３０はバッテリから供給された電力に応じて、左右輪の間に捻りトルクを発生することが可能な構成となっており、その詳細については後述する。
例えば、第１図に示すように左後輪１１が減速し、右後輪１２が加速するような方向に捻りトルクを発生した場合、車両０には反時計まわりのヨーモーメントが発生する。例えばこの車両０が左旋回をする場合、旋回を促進する働きが生まれ、操縦性が向上する。また、車両が例えば右方向に旋回していてオーバステアで時計まわりにスピンする可能性がある場合、ヨーモーメントジェネレータ３０で反時計まわりのヨーモーメントを復元ヨーモーメントとして与えることにより、スピンを回避することが可能となる。

つぎに、第２図は第１図の第一実施例に対して、バッテリ５０を省略した第二の実施例を示す図である。エンジン７０により駆動されるオルタネータ６０で発電された電力はバッテリに充電されず、そのまま電力制御装置４０を経て、ヨーモーメントジェネレータ３０へ供給する構成となっている。以上第一の実施例と第二の実施例はバッテリがあるか否かだけで、本質的には同じなので以下、並行して述べていくことにする。
まず、第３図と第４図を用いて、ヨーモーメントジェネレータ３０とその制御回路の詳細について示していく。本実施例においては、ヨーモーメントジェネレータ３０は界磁制御が可能な他励式ＤＣモータを基本とした同軸減速機つき相反モータにより構成されている。またオルタネータ６０は通常の車載用オルタネータと同等な構成の回転界磁式の同期発電機である。
ここで、ヨーモーメントジェネレータ３０を構成する相反モータについての理解を深めるためにまず簡単に述べる。次にヨーモーメントジェネレータ３０の働き、通電方法について、電力制御装置４０、オルタネータ６０の構成とともに述べていく。
相反モータとは通常のモータのステータ（固定子）とロータ（回転子）の両方の回転を出力として取り出すモータである（河村ほか「電気自動車用相反モータの駆動特性」電学論Ｄ、１１５巻１号、平成７年）。本実施例においては、この他励式ＤＣモータを車両に取り付けられたケースに対して回転自在に固定し、そのステータ側が左輪に、ロータ側が右輪に接続された機構として相反モータを構成している。このような構成にしておくと、車両０がエンジン７０により駆動されて走行している場合、相反モータは左右後輪１１，１２の回転と同期してモータ全体が連れ回ることになる。左右輪に速度差が無い直進状態ではステータとロータの相対回転はゼロとなる。また、旋回時、左右輪に速度差が生じる場合は、ステータに対してロータが相対的に回転し、回転速度差を吸収することができる。この回転速度差は旋回時の左右内外輪旋回半径の差に起因するもので、乗用車の場合、全運転域において、高々２０回転／分の大きさである。
一方、相反モータに通電するとステータ、ロータ間に捻りトルクが発生し、結果として接続された左右輪の一方に加速方向のトルクが発生し、もう一方に減速方向のトルクが発生する。本発明の第一実施例では、この捻りトルクを車両全体のヨーモーメントとなる左右輪差動トルクとして利用する。
ここで注意を要するのは、本発明のごとく構成すれば発生できる捻りトルクは車速に無関係であるということである。相反モータは上述のように車速に応じた自転をしているが、これはステータ、ロータ間がほぼ一体となって回転しているため相対回転はほとんどない。上述の捻りトルクはステータ、ロータ間の相対回転数と関係があり、また相対低回転であるがゆえ、以下のようなメリットがある。
・ロックトルク近辺の高トルク領域使用可能。
・大減速可能（例えば減速比３０としてもモータ回転数は高々６００回転／分）で、装置の小型化が図れる。
・ＤＣブラシモータでの構成が可能となり、低コスト化が図れる。
・誘導逆起電圧が小さく、電力供給に昇圧回路等が不要となり低コスト化が図れる。
これらのメリットを利用し、本実施例では小型他励式ＤＣブラシモータ（３ｋＷ程度）を用い、同軸遊星歯車機構を用いて大減速を行なう方式を採用している。
以下、機械的な構造，通電方法を第３図，第４図を用いて詳細に示していく。
左側後輪１１は左ドライブシャフト１１３０を介して、ヨーモーメントジェネレータ３０へと接続されている。左ドライブシャフト１１３０は、ケース３００に対してベアリング３０２，３０３で回転自在に支持された界磁ホルダ３２０に拘束ピン３２７により接続されている（本実施例では相反モータ本体あるいは固定子、ステータ側をＤＣモータの界磁側ということを明確化するために界磁ホルダと呼ぶことにする）。従って、左後輪１１、左ドライブシャフト１１３０とヨーモーメントジェネレータ３０の界磁ホルダ３２０は一体となって回転することになる。界磁ホルダ３２０には車体に固定されているケース３００のスリップリング３０１を介して、電力制御装置４０からの電力が供給される。煩雑さを避けるために図では二極しか表記されていないが、界磁側と電機子側それぞれ二極ずつ、四極のスリップリングとしても良い。
電機子は、界磁コイル３２１が固定された界磁ホルダ３２０に対して、ベアリング３２５，３２６を介して回転自在となるように固定されている。電機子は通常のＤＣモータの電機子と同様に、基本的には電機子コイル３１１が固定された回転シャフト３１０と電機子コイル３１１に電流を供給する整流子３１３で構成されている。
上述のようにスリップリング３０１を経由して界磁ホルダ３２０に供給された電力は反転機能と定電圧機能つきの界磁制御回路３２３（詳細は後述）を通じ界磁コイル３２１に供給され、電機子コイル３２１には界磁ホルダ３２０側に固定されたブラシ３２２から整流子３２３を経由して電力が供給される。通常のＤＣモータと同様に、界磁ホルダ３２０と回転子が相対的に回転変位すると順次電機子コイル３１１の通電方向がスイッチングされ界磁コイル３２１により発生した磁界との電磁力作用により回転捻りトルクが発生する。
さて、界磁ホルダ３２０（固定子）と電機子（回転子）の間に発生した捻りトルクは回転シャフト３１０を通じて、界磁ホルダ３２０に取り付けられた同軸減速機３３０に導かれ、減速後の軸出力は右ドライブシャフト１２３０に接続される。右ドライブシャフト１２３０は右後輪１２に接続されている。以上をまとめるとヨーモーメントジェネレータ３０の相反モータ回転子側の出力軸が減速・トルク増強された形で右後輪に接続された構成となっている。
以上の結果として車両０がエンジン７０により駆動され、相反モータ部分に通電されない場合には、相反モータの界磁ホルダ３２０と回転子３１０、左右後輪１１，１２は一体になって回転する。また、この状態で旋回する場合は、相反モータの界磁ホルダ３２０と回転子３１０が相対的に回転し、内外輪速度差を吸収し、スムーズな旋回を可能とする。従って通電しない場合は通常の前輪駆動車と何ら変わらない。一方ヨーモーメントジェネレータ３０に通電するとその極性に応じて、左右輪には捻りトルクが発生し、結果として車体のヨー軸周りの旋回モーメントが発生することになる。
ヨーモーメントジェネレータ３０、電力制御装置４０への通電は、第一の実施例ではバッテリを介して、第二の実施例ではオルタネータ６０から直接給電となる。まず第一の実施例での通電方法について述べる。
第一の実施例において、オルタネータ６０は通常のオルタネータと同等なものである。第４図の回路図を基に説明するとオルタネータ６０、バッテリ５０間では、バッテリ電圧を所定の電圧（通常１４Ｖ近辺）に制御する、電子回路で構成されたフィードバックループが存在する。オルタネータ内にＩＣレギュレータ（図示せず）という電圧制御装置が入っており、バッテリ電圧＝オルタネータ端子電圧として検出し、これが所定の電圧よりも低い場合はオルタネータの界磁コイル６１１の電流をＰＷＭ制御により増加させ界磁コイル６１１が発生する磁束を増大させる。そして電磁誘導作用により、電機子コイル６１２には三相交流電力が発生する。オルタネータ６０内のダイオードブリッジ回路６１３により整流された直流電力は、バッテリ５０へ蓄電されるか、バッテリ５０と並列に接続された電力制御装置４０からヨーモーメントジェネレータ３０に供給されることになる。
電力制御装置４０は第４図に示すようにＨブリッジを構成している。電力制御装置４０の全てのパワートランジスタがオフ状態のときは、通常の車両と同じ状況となり、バッテリ電圧は所定の電圧に保たれる。ここで例えばパワートランジスタ４１１とパワトランジスタ４１４がオンとなるとＡ点での電圧は、オルタネータ６０の出力電圧＝バッテリ５０電圧となり、Ｂ点での電圧はグラウンドとなる。したがって電流はＡ点からヨーモーメントジェネレータ３０に流入し、またＢ点へと流れることになる。また、逆にパワートランジスタ４１３とパワトランジスタ４１２がオンとなるとＢ点での電圧は、オルタネータ６０の出力電圧＝バッテリ５０電圧となり、Ａ点での電圧はグラウンドとなる。したがって電流はＢ点からヨーモーメントジェネレータ３０に流入し、またＡ点へと流れることになる。すなわち、このＨブリッジ回路によりヨーモーメントジェネレータ３０への供給電力の極性を反転できることを示している。
また、相対するパワトランジスタの通電デューティを変えることによりＰＡＭ（Ｐｕｌｓｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）通電も可能となり、印加電圧を調整することも可能である。
ヨーモーメントジェネレータ３０は相反モータとしての構成をとっているが、第４図に示すとおり、その構造は他励式ＤＣモータと変わらない。前述したようにヨーモーメントジェネレータの発生する捻りトルクは右捻り、左捻りと切り替える必要がある。このためには、電機子コイル３１１の電流と界磁コイル３２１の電流を相対的に逆転し、磁束干渉方向を反転する必要がある。このために本実施例では、界磁制御回路３２３の中にダイオードブリッジ３２３２が搭載されている。これによりスリップリング３０１から加えられる電圧を反転することにより、捻りトルクの方向を変更することが可能となる。
また、本実施例では上述したような機構で相反モータ全体が回転し、正味としての界磁（固定子）と電機子（回転子）の相対回転は小さい。したがって界磁弱め制御等の高回転対策は必要ないため、界磁電流は一定値とすることにし、定電圧回路３２３１により界磁コイル３２１に流れる界磁電流はスリップリング３０１から加えられる電圧に関わらず一定値となる構成となっている。これにより、捻りトルクは電機子電流のみを制御することにより制御可能となる。また、界磁（固定子）と電機子（回転子）の相対回転は小さいため、逆起電圧も小さいため、電機子電流制御はスリップリング３０１からの印加電圧で直接制御可能となる。
以上の構成をまとめると、ヨーモーメントジェネレータ３０の捻りトルクの方向は、印加電圧の極性で決定でき、そのトルクは印加電圧でほぼ制御できる。
さて、ヨーモーメントジェネレータ３０への制御指令は、ドライバからの操舵指令、車両の運動状態、エンジンの運転状態、バッテリの充電状態に応じて、コントローラ１００が発生することになる。主としてヨーモーメントの制御であり、ヨーモーメントジェネレータ３０へのトルク制御指令となる。
供給される電力はバッテリ５０から供給されるものか、オルタネータ６０から供給されるものかの配分はバッテリ電圧等の充電状態に依存する。バッテリ電圧が高いと、主としてバッテリ５０から電力が取り出され、バッテリ電圧が低いとオルタネータ６０から直接電力を取り出すことになる。したがってオルタネータ６０がエンジン７０より吸収する負荷トルクはバッテリ電圧、ヨーモーメントジェネレータ３０への印加電圧、そしてオルタネータを駆動する回転数（エンジン回転数×プーリー比）の関数となる（Ｔａｌｔ＝Ｆ（Ｖｂ，Ｖｙ，Ｎｅ）、ただしＴａｌｔ：オルタネータ負荷トルク、Ｖｂ：バッテリ電圧、Ｖｙ：ヨーモーメントジェネレータへの印加電圧、Ｎｅ：エンジン回転数）これらの関数関係は、各Ｖｂ，Ｖｙ，Ｎｅに応じたマップとしてコントローラ１００内に記憶しておくか、あるいは簡単な近似関数として記憶しておき、各センサからの検出信号に応じてオルタネータのエンジンに対する吸収トルク（負荷）を予想可能であるように構成されている。
この予想される負荷トルクに対して、対処をとらない場合、走行中であれば、車両０を駆動・加速するためのトルクが低下し、不意の減速感、失速感となってしまう。
ここで、エンジン負荷が予想できているので、例えば特開平６−３４４８０２号公報の自動車一定速走行制御装置に記載されているような手法を用いて、各エンジン回転数でこの負荷と略等しいスロットルの必要補正開度をエンジン出力マップから推定可能となる。
前述したように電子制御スロットル５はアクセルペダル操作による直接的なスロットル開度の調整操作に代えて、アクセルペダルの操作量を検出器により電気信号として取込み、所定の演算処理をしてからアクチュエータに供給し、このアクチュエータによりスロットルを開閉制御することができる。演算処理の部分にコントローラ１００から、任意の開度指令を加えることにより、エンジン７０の出力トルクを任意の値に制御することが可能である。例えばオルタネータ６０の稼動と前後して、ドライバのアクセルペダルの操作量に加え、オルタネータが吸収するトルクと略等しいトルクが発生できるようなスロットル開度を付与し、合計の開度あるいは空気量となるように電子制御スロットルを制御することにより、ヨーモーメントジェネレータ３０の稼動による減速の問題を解決することができる。
本発明の第二の実施例においては、バッテリ５０を省略している。これは高効率化を狙い、高電圧のオルタネータを採用する際に、通常の電気負荷要のバッテリとの複数搭載を避けた構成である。このような場合、電力は全てオルタネータ６０からヨーモーメントジェネレータ３０に供給されることになる。このときは、通常のＩＣレギュレータによる定電圧制御ではなく、界磁電流制御はコントローラ１００から直接行なわれることになる（第４図参照）。この界磁電流に応じて発電した三相電力は直流に変換され電力制御装置４０の上下アームに印加される。ここで、相対するパワートランジスタ（４１１と４１４，４１２と４１３）をオンすることにより、極性を変化できるほかスイッチングを行なうことにより印加電圧制御が可能となる。一方、オルタネータ６０の界磁電流を制御することにより発電電圧を制御することができるので、ヨーモーメントジェネレータ３０への印加電圧を直接制御できる。このような構成をとると、電力制御装置４０はＰＡＭ通電制御などを行なう必要は無く、電圧極性切り替え回路としてのみ動作しても良く、ＰＡＭ通電によるスイッチング電磁ノイズの発生を低減することが可能となる。
バッテリを搭載しない本発明の第二の実施例では上述のごとく制御自由度の向上が図れる。しかしながら、電力を取り出す際にバッテリというバッファが無いため、ヨーモーメントジェネレータ３０が大きな電力を要求する際には、瞬時に大きな発電のための負荷トルクをエンジン７０から吸収してしまうため、大きな減速度が発生する可能性がある。これらの課題についても上述のプロシージャに応じて電子制御スロットル５でスロットル開度補正を行なうことによりヨーモーメントジェネレータ３０の稼動による減速の問題を解決することができる。ただし大きなエンジン負荷に対して補正を行なうため、スロットル補正開度は第一の実施例に比べて増加する。
つぎに反時計回りのヨーモーメントが必要な場合の制御の流れについて第５図を用いて説明する。ここではバッテリを搭載しない第二の実施例について述べる。
まず、ステップ１０１で車両０の運動状態、ドライバからの運転操作等に応じてコントローラ１００が反時計回りのヨーモーメントが必要であると判定すると、ステップ１０２においてヨーモーメント実現のためのヨーモーメントジェネレータ３０の目標捻りトルク（差動トルク）の大きさと向きを算出する。この場合は右側後輪１２が加速する向き（車体に反時計周りのモーメントを与える方向）である。
さらにステップ１０３においてヨーモーメントジェネレータ３０の界磁（固定子）側と電機子（回転子）側の相対回転数を考慮し、目標捻りトルクを出力するための電機子電流、また、それを実現するために必要な電機子コイルへの印加電圧を算出する。相対回転数は小さいので実質的には考慮しなくても良く、この場合、ヨーモーメントジェネレータ３０の相対回転数を計測するセンサ等は不要となる。
ステップ１０４においてはエンジン回転数を検出しプーリ比からオルタネータの回転数を検出する。これに基づきステップ１０３で算出した電力を供給するための目標界磁電流を算出する（ステップ１０５）。ステップ１０６でオルタネータ６０の界磁電流制御を行ない、ステップ１０３で求めた目標印加電圧となるように電圧フィードバック制御を行なう。また、ヨーモーメントジェネレータ３０の電機子電流フィードバックを行ないながらオルタネータ６０の界磁電流デューティ制御を行なっても良い。
オルタネータ６０の界磁電流は、ステップ１０５で計算した目標界磁電流近辺の値となる。ステップ１０６では、さらに電力制御装置４０がパワトランジスタを制御し、反時計まわりのヨーモーメントが発生する方向の捻りトルクが発生するような極性となるようにヨーモーメントジェネレータ３０への通電を行う。そしてステップ１０７において、反時計まわりのモーメントが発生する。
また、これと同時にオルタネータ６０の駆動トルクがエンジン負荷になるため、エンジン７０により駆動されている車両０にブレーキ力が働き、減速度が発生する（ステップ１０８）。
ステップ１０５の目標界磁電流を算出と同時に、ステップ１０９においてコントローラ１００は発電負荷トルクの算出と必要スロットル開度算出を行なう。このようにしてステップ１１０において電子制御スロットル５の開度を、ドライバのアクセル操作に加え、オルタネータ６０の発電によるエンジン負荷と略等しいトルクを発生するように開度補正を行なう。これにより、ステップ１１１でエンジン７０の発生トルクが増加し、車両０には加速力が生じる。この加速力とステップ１０８のブレーキ力が釣り合い、前後方向の合力は相殺されゼロとなり車体に減速度は働かないことになる。
第６図は、本発明の左右差動トルク発生装置を搭載した車両がＳ字曲線を走行した場合の舵角、ヨーモーメント、スロットル開度、車両前後加速度の時系列情報を示す図である。煩雑さを避けるため、本例では、ドライバのスロットル開度は一定とした。また、旋回初期に車両の操縦性を向上するため旋回・回頭を促進させる方向のモーメントを加え、旋回中期から後期は安定性を確保するために復元方向のモーメントを加えている。どちらの向きのトルクを発生するかに関わらず、オルタネータ６０が発電することになり、この状況ではエンジン負荷が増加する。これを補うためのスロットル開度補正制御を行なうことにより、車両前後加速度を略一定（ドライバの意図どおり）とすることが可能となる。図中のスロットル開度の補正においては、バッテリ電圧が低下している状態および図２の第二実施例のようにヨーモーメントジェネレータ３０にオルタネータ６０から直接給電する場合も示した。バッテリ５０から電力が取り出せないため、自ずとオルタネータ６０からの発電量が増え、エンジン負荷が高まり、補正に大きな開度を有する。
以上のように、左右車輪間に、任意の回転方向の捻りトルクを発生させるヨーモーメントジェネレータ３０が搭載された車両において、ヨーモーメントジェネレータ３０を稼動する際に消費する電力を予め予想し、検出されたエンジンの運転状態、バッテリの充電状態において電力を供給する際に、オルタネータ６０がエンジン７０から吸収する負荷トルクを予想し、オルタネータ６０が稼動するときには、非稼動時に加えて、予想された負荷トルクと略等しい出力をより多く発生するように電子制御スロットルでスロットル開度補正を行い、エンジンの出力を調整することによりヨーモーメントジェネレータ３０の稼動により発生する減速度を低減することが可能となる。

第７図に、本発明の第三実施例の全体構成を示す。本実施例において車両０はエンジン７０により左前輪１３、右前輪１４を駆動される前輪駆動車（Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｇｉｎｅ Ｆｒｏｎｔ Ｄｒｉｖｅ：ＦＦ車）である。オルタネータ６０もエンジン７０により駆動され、発電された電力はバッテリ５０に充電される。
一方、左後輪１１と右後輪１２は従動輪である。左後輪１１には左外ドライブシャフト１１２１を介して左側ブレーキジェネレータ２１が接続され、右後輪１２には右外ドライブシャフト１２２２を介して右側ブレーキジェネレータ２２が接続されている。また、左側ブレーキジェネレータ２１は左内ドライブシャフト２１３０、右側ブレーキジェネレータ２２は右内ドライブシャフト２２３０を介して、第一、第二の実施例同様、ヨーモーメントジェネレータ３０が接続されている。
コントローラ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１００は、少なくともステアリング系８０からのドライバの操舵角、操舵角速度、操舵力等と、運動センサ９０からの例えば車速、前後、左右加速度、加加速度、ヨーレート、横すべり角に基づいて、電力制御装置４０へ制御指令を出力する。運動センサ９０はここでは詳細を示さないが、加速度、ヨーレートなどの直接検出できる物理量を用いて、絶対車速、横滑り角などの量を推定することが可能である。また、非接触光学センサ、レーダなどを使って上述の量を直接検出しても良い。
電力制御装置４０は左右ブレーキジェネレータの発電量を制御するとともに、ヨーモーメントジェネレータ３０への給電を制御する構成となっている。
つぎに第８図を用いて、左右の各ブレーキジェネレータ２１，２２とヨーモーメントジェネレータ３０の詳細を示していく。本実施例においては、各ブレーキジェネレータ２１，２２は通常の車載用オルタネータと同等な回転界磁式の同期機で構成され、ヨーモーメントジェネレータ３０は界磁制御が可能な他励式ＤＣモータを基本とした同軸減速機つき相反モータにより構成されている。
各ブレーキジェネレータ２１，２２とヨーモーメントジェネレータ３０のケース部分２１０，２２０，３００は、車両０に固定されている。また、以下説明する各回転子は、ベアリング群により回転自由となるように固定されている。特にヨーモーメントジェネレータ３０は相反モータとして構成されているため、通常固定子として用いられる界磁ホルダ３２０もケース３００に対して回転自由となるように固定されている。煩雑化を避けるために必要最低限のベアリング群で支持した図面を示しているが、本発明がその構成に限定されるものではない。以下、機械的な構造、通電方法を詳細に示していく。
左後輪１１は、左外ドライブシャフト１１２１を介して、左側ブレーキジェネレータ２１の回転シャフト２１１０に接続されている。回転シャフト２１１０はベアリング２１４，２１５によりケース２１０に対して回転自由に固定されている。回転シャフト２１１０には界磁コイル２１１が固定されておりスリップリング２１３を介し、電力制御装置４０の界磁電流制御回路４０１からのＰＷＭによる界磁電流制御にて電機子コイル２１２に発生する電力を制御することができる。左後輪１１が回転している状態で界磁電流のＰＷＭ制御デューティを増加すると界磁コイルが発生する磁束が増大する。そして界磁コイル２１１と電機子コイル２１２との電磁誘導作用により後輪を減速しようとするブレーキトルクが発生するとともに、電機子コイル２１２には三相交流電力が発生する。適当なダイオードブリッジ回路等（図示せず）により整流された直流電力は、電力制御装置４０の電機子電流制御回路４０２を通じて、主としてヨーモーメントジェネレータ３０に供給されるほか、一部はバッテリ５０に蓄電可能な構成となっている（バッテリ５０への蓄電が主たる機能ではないため、第８図では点線で示した）。
左側ブレーキジェネレータ２１の左側回転シャフト２１１０はケース２１０を貫通して、ヨーモーメントジェネレータ３０へと続く左内ドライブシャフト２１３０に接続されている。左内ドライブシャフト２１３０は、ケース３００に対してベアリング３０２，３０３で回転自在に支持された界磁ホルダ３２０に拘束ピン３２７により接続されている（本実施例では相反モータ本体あるいは固定子、ステータ側をＤＣモータの界磁側ということを明確化するために界磁ホルダと呼ぶことにする）。従って、左後輪１１、左ブレーキジェネレータ２１の左側回転シャフト２１１０と界磁コイル２１１、ヨーモーメントジェネレータ３０の界磁ホルダ３２０は一体となって回転することになる。界磁ホルダ３２０には車体に固定されているケース３００のスリップリング３０１を介して、電力制御装置４０からの電力が供給される。煩雑さを避けるために図では二極しか表記されていないが、界磁側と電機子側それぞれ二極ずつ、四極のスリップリングとしても良い。
電機子は、界磁コイル３２１が固定された界磁ホルダ３２０に対して、ベアリング３２５，３２６を介して回転自在となるように固定されている。電機子は通常のＤＣモータの電機子と同様に、基本的には電機子コイル３１１が固定された回転シャフト３１０と電機子コイル３１１に電流を供給する整流子３１３で構成されている。
上述のようにスリップリング３０１を経由して界磁ホルダ３２０に供給された電力は反転機構つきの界磁制御回路３２３（詳細は後述）を通じ界磁コイル３２１に供給され、電機子コイル３２１には界磁ホルダ３２０側に固定されたブラシ３２２から整流子３２３を経由して電力が供給される。通常のＤＣモータと同様に、界磁ホルダ３２０と回転子が相対的に回転変位すると順次電機子コイル３１１の通電方向がスイッチングされ界磁コイル３２１により発生した磁界との電磁力作用により回転捻りトルクが発生する。
さて、界磁ホルダ３２０（固定子）と電機子（回転子）の間に発生した捻りトルクは回転シャフト３１０を通じて、界磁ホルダ３２０に取り付けられた同軸減速機３３０に導かれ、減速後の軸出力は右内ドライブシャフト２２３０に接続される。右内ドライブシャフト２２３０は右ブレーキジェネレータ２２を経て、右後輪１２に接続されているが、これは左ブレーキジェネレータ２１、左後輪１１との接続と概略同等なので、ここでは説明を省略する。要はヨーモーメントジェネレータ３０の相反モータ回転子側の出力軸が減速・トルク増強された形で右後輪に接続されている。
以上の結果として車両０がエンジン７０により駆動され、相反モータ部分に通電されない場合には、相反モータの界磁ホルダ３２０と回転子３１０、左右ブレーキジェネレータ、左右後輪は一体になって回転する。また、この状態で旋回する場合は、相反モータの界磁ホルダ３２０と回転子３１０が相対的に回転し、内外輪速度差を吸収し、スムーズな旋回を可能とする。従って通電しない場合は通常の前輪駆動車と何ら変わらない。一方ヨーモーメントジェネレータ３０に通電するとその極性に応じて、左右輪には捻りトルクが発生し、結果として車体のヨー軸周りの旋回モーメントが発生することになる。
第９図は、第８図に示す三つの回転電機装置の等価回路、電力接続状態と機械的接続を模式的に示す図である。左後輪１１、左側ブレーキジェネレータ２１の界磁コイル２１１そしてヨーモーメントジェネレータ３０の界磁コイル３２１（固定子）は一体となって回転する。また、同軸減速機３３０は省略しているが、ヨーモーメントジェネレータ３０の電機子コイル３１１（回転子）、右側ブレーキジェネレータ２２の界磁コイル２２１と右後輪１２はある減速比の関係に基づき同期して回転するものである。また、ヨーモーメントジェネレータ３０の界磁コイル３２１と電機子コイル３１１が相対的に回転変位しない場合は、全ての回転系が一体となって回転することになる。
ブレーキジェネレータ２１（２２）は通常のオルタネータと同様に、回転界磁式の同期機であり、界磁電流により構築される回転子の磁束の強さと、回転子の回転速度（＝後左輪の回転速度）に応じた電圧、周波数の二相交流を発生する。この三相交流は通常のダイオード整流ブリッジ回路にて直流に変換される。このブリッジ回路２１６（２２６）は、左側ブレーキジェネレータ２１内と電力制御装置４０のどちらにに設置されていてもよい。結局、ある程度の車輪回転数が確保されている走行状態ではこの直流電力の電圧は界磁コイル２１１（２２１）に流れる電流により制御することができる。本実施例では、界磁電流はＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）により制御され電力制御装置４０からのデューティ信号によりブレーキジェネレータ２１（２２）が発生する電圧を制御できる。
ヨーモーメントジェネレータ３０は相反モータとしての構成をとっているが、その構造は他励式ＤＣモータと変わらない。前述したようにヨーモーメントジェネレータの発生する捻りトルクは右捻り、左捻りと切り替える必要がある。このためには、電機子コイル３１１の電流と界磁コイル３２１の電流を相対的に逆転し、磁束干渉方向を反転する必要がある。このために本実施例では、界磁制御回路３２３の中にダイオードブリッジ３２３２が搭載されている。これによりスリップリング３０１から加えられる電圧を反転することにより、捻りトルクの方向を変更することが可能となる。
また、本実施例では上述したような機構で相反モータ全体が回転し、正味としての界磁（固定子）と電機子（回転子）の相対回転は小さい。したがって界磁弱め制御等の高回転対策は必要ないため、界磁電流は一定値とすることにし、定電圧回路３２３１により界磁コイル３２１に流れる界磁電流はスリップリング３０１から加えられる電圧に関わらず一定値となるようにした。これにより、捻りトルクは電機子電流のみを制御することにより制御可能となる。また、界磁（固定子）と電機子（回転子）の相対回転は小さいため、逆起電圧も小さいため、電機子電流制御はスリップリング３０１からの印加電圧で直接制御可能となる。
以上の構成をまとめると、ヨーモーメントジェネレータ３０の捻りトルクの方向は、印加電圧の極性で制御でき、そのトルクは印加電圧でほぼ制御できる。
上述の電気的特性を勘案し、本実施例では以下のような配線構成となっている。
左側ブレーキジェネレータ２１が発電すると、ヨーモーメントジェネレータ３０が右後輪１２を加速する方向の捻りトルクを発生するような電圧極性となるように配線され、右側ブレーキジェネレータ２２が発電すると、ヨーモーメントジェネレータ３０が左後輪１１を加速する方向の捻りトルクを発生するような電圧極性となるように配線されている。
また、各ブレーキジェネレータの発電電圧は、コントローラ１００の指令により界磁電流制御回路４０１１，４０１２で制御され、ヨーモーメントジェネレータ３０への通電は電機子電流制御回路４０２１，４０２２にて制御されている。上述のようにヨーモーメントジェネレータ３０の発生捻りトルクは、基本的にはブレーキジェネレータの発電電圧、即ち界磁電流制御回路４０１１，４０１２により制御可能であるが、電機子電流制御回路４０２１，４０２２に電流センサを設け、ヨーモーメントジェネレータ３０の電機子電流フィードバックを行ないながら各輪のブレーキジェネレータの界磁電流デューティ制御を行なっても良い。
つぎに反時計回りのヨーモーメントが必要な場合の制御の流れについて第１０図を用いて説明する。
まず、ステップ２０１で車両０の運動状態、ドライバからの運転操作等に応じてコントローラ１００が反時計回りのヨーモーメントが必要であると判定すると、ステップ２０２においてヨーモーメント実現のためのヨーモーメントジェネレータ３０の目標捻りトルク（差動トルク）の大きさと向きを算出する。この場合は右側後輪１２が加速する向き（車体に反時計周りのモーメントを与える方向）である。
さらにステップ２０３においてヨーモーメントジェネレータ３０の界磁（固定子）側と電機子（回転子）側の相対回転数を考慮し、目標捻りトルクを出力するための電機子電流また、それを実現するために必要な電機子コイルヘの印加電圧を算出する。相対回転数は小さいので実質的には考慮しなくても良く、この場合、ヨーモーメントジェネレータの相対回転数を計測するセンサ等は不要となる。
車体に反時計周りのモーメントを与えるために左後輪にブレーキ力をかける。このためにステップ２０４においては左側ブレーキジェネレータ２１の界磁電流制御を行ない、ステップ２０３で求めた目標印加電圧となるように電圧フィードバック制御を行なう。また、ヨーモーメントジェネレータ３０の電機子電流フィードバックを行ないながら左側ブレーキジェネレータ２１の界磁電流デューティ制御を行なっても良い。
これにより、ステップ２０５で左側ブレーキジェネレータ２１が発電を開始し、ステップ２０６で左側後輪にブレーキ力（ＦＢ）が働く。車両０には、左側後輪による反時計回りのヨーモーメント発生する（ＦＢ×ｄｒ／２，ｄｒはリアトレッド長）（２０７）とともに、左側後輪が減速することによる減速度が発生（２０８）する。
ステップ２０５で発生した電力は即時に、ステップ２０９で示されるようにヨーモーメントジェネレータ３０に右後輪が加速する方向のトルクを発生するような極性でスリップリング３０１を通じて相反モータの電機子コイル３１１に給電される。また、固定子側の界磁コイル３２１へは、定電圧回路３２３１により一定電流が供給される。これにより、ステップ２１０でヨーモーメントジェネレータ３０に右後輪１２が加速する方向の力（トルク）ＦＡが発生し、ステップ２１１で車体には右側後輪１２による加速度が発生する。また、左側後輪による反時計回りのヨーモーメントが発生する（ＦＡ×ｄｒ／２）（２１２）。
ここで、注意を要するのがステップ２０６のブレーキ力ＦＢとステップ２１０の加速力ＦＡをほぼ等しくなるように左側ブレーキジェネレータ２１の界磁電流を制御すれば、第４図に示すように、前後方向の合力は相殺されゼロとなり車体に減速度は働かない（ステップ２０８の減速度とステップ２１１の加速度が相殺される）。もちろん、発電及び給電動作はエンジン出力と無関係で、またバッテリからの持ち出しもほとんどない。したがってエンジン負荷の増加を伴わないためこの制御による燃料消費の増加は無い。
結局、車体に作用できるヨーモーメントはステップ２０７の（ＦＢ×ｄｒ／２）とステップ２１２の（ＦＡ×ｄｒ／２）となり、ＦＡ≒ＦＢとすると、ＦＢ×ｄｒとなる。これらの意味するところは、燃料消費と無関係に、ブレーキジェネレータを強力に作用させればさせるほど、ヨーモーメントジェネレータの加速側のトルクも増加し、結果として大きなヨーモーメントが得られるということである。
また、第９図に示すように電力制御装置４０には、バッテリ５０との双方向バイパス制御回路４０３１，４０３２も設置されている。これは、以下に示すような本発明の機器構成で実現できる付随作用を実現できるように考えられたものである。
▲１▼車両運動状態とドライバ操作から判定して比較的大きな減速が必要なときは機械的ブレーキに加えブレーキジェネレータ２１，２２での減速アシストのみを行なう（ヨーモーメントジェネレータ３０には通電しない）。このとき、第１０図のステップ２０５〜２０８と同様な作用が左右輪に発生し、減速力の和が車体減速に寄与し、減速力の差にリアトレッド長（ｄｒ）を掛け合わせたものが車体に加わるヨーモーメントとなる。これにより、急制動時のフロントへの荷重移動によるリアの押し付け力低下によるスタビリティファクタの低下に起因する車両のふらつき低減等に対応可能とする。このためには、発生した電力をバッテリ充電可能とする構成とする必要がある。これは通常ブレーキにより熱エネルギとなってしまう運動エネルギを回生して制動することとなり、燃費の向上が期待できる。
▲２▼低速時などで各輪のブレーキジェネレータが十分な電力を発電できない場合に逆にバッテリ５０より電力を取り出し、ヨーモーメントジェネレータへの適当な電力の供給を行なうことを可能とする。
また、第１０図を用いた本実施例の説明では、駆動力（ＦＡ）＝減速力（ＦＢ）と近くなるように制御されているが、以下のような制御も可能である。一般にブレーキジェネレータの発生する電力は回転数×吸収トルクで概算できる。本発明の第一実施例のようにヨーモーメントジェネレータ３０を相反モータで実現すると界磁（固定子）側と電機子（回転子）側との相対回転数は低い。したがって、供給電力＝相対回転数×トルクとなるため、大きなトルクを取り出すことができる。さらに本発明の第一実施例ではヨーモーメントジェネレータ内に大減速が可能な同軸減速機３３０が設置されているため、駆動力（ＦＡ）＞減速力（ＦＢ）とすることも可能である。また当然、駆動力（ＦＡ）＜減速力（ＦＢ）と制御することも可能であり、これらの配分は、運動センサ９０が検出する車両０の運動状態、ステアリング８０などからの操舵入力、ブレーキ入力、アクセル入力などドライバからの運転操作入力に基づいて制御すれば良い。

第１１図は本発明の第四の実施例を示す図である。上記したように後輪が低速で回転する車両０の速度が低い状態では、左右ブレーキジェネレータの発電効率が低下する。このような状況ではヨーモーメントジェネレータで必要な捻りトルクを発生するための電力が確保できず、結果としてバッテリ５０からの電力持ち出しが必要となる。当然、エンジン７０で駆動されるオルタネータ６０でこの持ち出し分を補償しなければならず、これは減速感あるいは燃費悪化を引き起こすことになる。本発明の第四の実施例においてはブレーキジェネレータに歯車列２１０１と２１０２、あるいは２２０１と２２０２で構成された増速機を左側ブレーキジェネレータ２１００と右側ブレーキジェネレータ２２００に設置した構成となっている（ヨーモーメントジェネレータは第三の実施例と変わらず）。これにより低速度域での発電効率を向上させ、バッテリ５０からの持ち出しを減らせるとともに、ブレーキジェネレータの小型化を図ることもできる。これによりブレーキジェネレータの搭載性が向上し、例えばホイール近辺（インホイール）に設置したり、ハブキャリアにとりつけたり、ばね下に搭載する可能性も向上する。

第１２図は、本発明の第五の実施例を示す図である。また、第１３図は本発明の第五実施例の回路構成概観を示す図である。
これまでの左右のブレーキジェネレータとヨーモーメントジェネレータという構成ではなく、発電（減速トルク発生）、加速トルク発生のそれぞれの機能を２台のモータジェネレータ２３１と２３２で実現するものである。
左側モータジェネレータは同軸の減速機２３１３を有する減速機つきＰＭ（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）型のモータである。回転子は永久磁石で、エンコーダ２３１４により得られる磁極位置に応じてインバータ４１１により三相交流が供給される。インバータ４１１には図１３に示すように第三，第四の実施例のブレーキジェネレータの発生する交流電流を整流するブリッジ回路と同等なものがパワトランジスタと並列に搭載されている。これによりブレーキジェネレータ同様、回生制動が可能となり、その電力は直流電力として取り出せる。電力制御装置４００内の切り替え回路は、この直流電力をバッテリに充電するか、あるいは反対側（この場合右側）のモータジェネレータに供給するかを切り替える、スイッチング回路である。
右側のモータジェネレータを発電させ、左後輪に減速トルクを与え、発電電力により右後輪に駆動方向のトルクを与えることにより第三，第四の実施例同様に、減速度がないヨーモーメント制御が可能となる。
第三の実施例では、以下のようなメリットとデメリットがある。
＜メリット＞
▲１▼バッテリから取り出した電力により左右モータジェネレータを同時にモータとして機能させると、電気自動車としての単独走行が可能である。
＜デメリット＞
▲１▼車速に応じて当然ながらモータ回転数も増加する。高回転数において大きな捻りトルクを発生するためには、左右両モータが大型化する。
▲２▼高回転化に伴い、左右輪の電力移動についても、高回転による逆起電圧により難易度が高くなる。
▲３▼エンコーダ、インバータが２台必要となりトルク制御も煩雑となる。
このような、メリットデメリットを踏まえ、第三，四あるいは五を選べばよい。
第１４図は、本発明の第三，四あるいは五に記載の左右差動トルク発生装置を搭載した車両がＳ字曲線を走行した場合の舵角、左右ブレーキジェネレータのブレーキトルク、発電量、ヨーモーメントジェネレータの発生するヨーモーメント、車両全体に働く合成ヨーモーメント、そして車両前後加速度の時系列情報を示す模式図である。煩雑さを避けるため、本例では、ドライバのスロットル開度は略一定とした。また、第一，第二実施例同様に、旋回初期に車両の操縦性を向上するため旋回・回頭を促進させる方向のモーメントを加え、旋回中期から後期は安定性を確保するために復元方向のモーメントを加えている。
例えば右旋回初期には後輪内側（右後輪）の右側ブレーキジェネレータ２２に界磁電流が通電され右後輪に減速方向のトルクが加わる。これは単体でも車両０に対しての時計回りの旋回を促進するヨーモーメントとして有効である。また、これと同時に右側ブレーキジェネレータ２２は発電を開始し、この電力は電力制御装置４０を経由してヨーモーメントジェネレータ３０に供給されるこれにより後輪外側（左後輪１１）が加速する方向にトルクが発生し、右側ブレーキジェネレータ２２による減速トルクを小さく補正するとともに、車両０に対し旋回を促進する時計回りのヨーモーメントとなる。これにより車両のヨーの発生が早まり操縦性の向上が図れる。
また右旋回、中・後期では、後輪外側（左後輪）の左側ブレーキジェネレータ２１に界磁電流が通電され左後輪に減速方向のトルクが加わる。これは単体でも車両０に対しての反時計回りの復元ヨーモーメントとして有効である。また、これと同時に左側ブレーキジェネレータ２２は発電を開始し、この電力は電力制御装置４０を経由してヨーモーメントジェネレータ３０に供給されるこれにより後輪内側（右後輪１２）が加速する方向にトルクが発生し，左側ブレーキジェネレータ２１による減速トルクを小さく補正するとともに、車両０に対し、ヨー復元モーメントとなる反時計回りのヨーモーメントとなる。これにより車両は高い安定性をもちながらの旋回が可能となる。
これらの機能は被駆動輪である後輪から直接車両運動エネルギーを取り出して、電気エネルギーに変換して、再び機械エネレギーとして再配分していることになり、エンジンの駆動力とは無関係に制御可能である。したがって、エンジン負荷増加による、加速の落ち込みなどは理論上発生しない。これにより左右車輪間に、任意の回転方向の捻りトルクを発生させる回転電機装置が搭載された左右差動トルク発生装置であって、前記回転電気装置の電力消費に起因する車両の前後方向の減速度を小さく補正することが可能となる。
また、減速をしながら旋回する場合はブレーキジェネレータ単体でヨーモーメント制御を行なっても良い。このときの電力はバッテリに回生されることになる。
本発明においては、主として前輪駆動車の後輪にヨーモーメントジェネレータを搭載した例について述べたが、後輪駆動車の前輪にヨーモーメントジェネレータを採用しても車両に働くヨーモーメントとしては同等な効果を有し、速応性の向上と安定性の向上が図れ、ドライバが制御しやすい車両を提供することができる。また、それぞれの回転電気機械の構成はこれに限られるものではない。

Claims (10)

1. 左右車輪間に、任意の回転方向の捻りトルクを発生させる回転電機装置が搭載された左右差動トルク発生装置であって、
   前記回転電機装置の電力消費に起因する車両の前後方向の減速度を小さく補正するための減速度補正装置を有することを特徴とする車両の左右差動トルク発生装置。
2. 請求項１に記載の車両の左右差動トルク発生装置において、
   車両は少なくともエンジンにより駆動され、
   前記回転電機装置は、エンジンにより駆動される発電機および前記発電機により充電されるバッテリから供給される電力により駆動され、
   前記減速度補正装置は、前記回転電機装置を稼動させる際に消費する電力を予め予想する手段と、エンジンの運転状態を検出する手段と、バッテリの充電状態を検出する手段と、前記検出手段により検出されたエンジンの運転状態とバッテリの充電状態において前記予想手段が予想した量の電力を供給する際に発電機がエンジンから吸収する機械負荷を予想する手段とを有し、
   前記回転電機装置が稼動するときには、非稼動時に加えて、予想された機械負荷と略等しい出力をより多く発生するように、エンジンの出力を調整する手段を有することを特徴とする車両の左右差動トルク発生装置。
3. 請求項１に記載の車両の左右差動トルク発生装置において、
   車両は少なくともエンジンにより駆動され、
   前記回転電機装置は、エンジンにより駆動される発電機から供給される電力により駆動され、
   前記減速度補正装置は、前記回転電機装置を稼動させる際に消費する電力を予め予想する手段と、エンジンの運転状態を検出する手段と、前記検出手段により検出されたエンジンの運転状態において前記予想手段が予想した量の電力を供給する際に発電機がエンジンから吸収する機械負荷を予想する手段とを有し、
   前記回転電機装置が稼動するときには、非稼動時に加えて、予想された機械負荷と略等しい出力をより多く発生するようにエンジンの出力を調整することを特徴とする車両の左右差動トルク発生装置。
4. 請求項２又は３に記載の車両の左右差動トルク発生装置において、
   前記減速度補正手段は、エンジンに取り付けられたスロットル開度調整装置を有し、運転者が操作したスロットル開度に加え、任意の開度を付加できることを特徴とする車両の左右差動トルク発生装置。
5. 請求項１に記載の車両の左右差動トルク発生装置において、
   前記回転電機装置が、任意の回転方向の捻りトルクを発生させる左右車輪の回転軸毎に回転子が接続され、車体側にそれぞれ固定子が固定された第一の回転電機装置で構成されており、
   前記減速度補正装置が、発電動作により左右輪それぞれに独立して減速側のトルクを発生可能な第二と第三の回転電機装置とで構成されており、
   第二の回転電機装置が発電動作により得た電力を、第三の回転電機装置の回転子が固定された車輪に増速側の捻りトルクを発生するように、また、第三の回転電機装置が発電動作により得た電力を、第二の回転電機装置の回転子が固定された車輪に増速側の捻りトルクを発生するように、第一の回転電機装置に供給することを特徴とする車両の左右輪差動トルク発生装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の車両の左右差動トルク発生装置において、
   前記回転電機装置は、外側のロータと内側のロータが互いに独立し、軸受けにより回転自在に固定された相反モータであり、外側のロータが非駆動輪の一方に連結され、内側のロータが非駆動輪のもう一方に連結された構成であることを特徴とする車両の左右差動トルク発生装置。
7. 請求項３、４又は６のいずれか１項に記載の車両の左右差動トルク発生装置において、
   前記発電機は界磁コイルと電機子コイルとを有し、前記発電機の発電電圧を該発電機の界磁コイルへの電流にて制御することにより、前記回転電機装置が発生する捻りトルクを制御することを特徴とする車両の左右差動トルク発生装置。
8. 請求項５に記載の車両の左右差動トルク発生装置において、
   前記第二及び第三の回転電機装置がそれぞれ界磁コイルと電機子コイルとを有する発電機であり、
   前記第二の発電機又は前記第三の発電機の発電電圧を、それぞれの発電機の界磁コイルへの電流にて制御することにより、前記第一の回転電機装置が発生する捻りトルクを制御することを特徴とする車両の左右差動トルク発生装置。
9. 請求項５又は８に記載の左右差動トルク発生装置において、
   前記第二及び第三の回転電気装置が車輪軸に対して増速機を介して接続されていることを特徴とする車両の左右差動トルク発生装置。
10. 請求項１に記載の車両の左右差動トルク発生装置において、
    前記回転電気装置が、発電動作により減速側のトルクを発生し、モータ動作により加速側のトルクを発生する左右車輪毎に接続された２つのモータ・ジェネレータであり、
    前記減速度補正装置は、左輪に接続されたモータ・ジェネレータが減速発電動作により得た電力を、右輪に接続されたモータ・ジェネレータが加速する方向の捻りトルクを発生するように供給し、また、右輪に接続されたモータ・ジェネレータが減速発電動作により得た電力を、左側に接続されたモータジェネレータが加速する方向の捻りトルクを発生するように供給することを特徴とする車両の左右輪差動トルク発生装置。