JPWO2013069092A1 - 車両の制駆動力制御装置 - Google Patents
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Abstract
ECU40は、インホイールモータ20_1,20_2,20_3,20_4の熱容量C_1,C_2,C_3,C_4と、許容限界温度Tmp_max_1〜Tmp_max_4と、モータ温度Tmp_1,Tmp_2,Tmp_3,Tmp_4とに基づいて、インホイールモータ20_1,20_2,20_3,20_4の熱余裕Mg_1,Mg_2,Mg_3,Mg_4を計算する(ステップS11〜S12)。続いて、ECU40は、トータル要求トルクT_totalを、熱余裕Mg_1〜Mg_4の比率を使って各輪要求トルクT_1〜T_4に配分する(S13)。ECU40は、各インホイールモータ20_1〜20_4が各輪要求トルクT_1〜T_4を発生するようにインバータ25の作動を制御する。これにより、4つのインホイールモータ20の発熱状態が均一になる。
Description
本発明は、車両の各車輪で発生させる駆動力または制動力を個別に制御する車両の制駆動力制御装置に関する。
電気自動車の一形態として、バネ下となる車輪のホイール内部もしくはその近傍にモータを配置し、このモータにより車輪を直接駆動するインホイールモータ方式の車両が開発されている。このインホイールモータ方式の車両においては、車輪ごとに設けたモータを独立して駆動(力行)制御または回生制御することにより、車両の走行状態に応じて各車輪に付与する駆動力または制動力を独立して制御することができる。
このようなインホイールモータ方式の車両においては、モータが車輪のホイール内部もしくはその近傍に配置されているため、モータの制駆動動作により発生した熱が放熱されにくく、モータにこもりやすい。そこで、例えば、特許文献1に提案されている駆動力制御装置においては、モータの温度を検出し、その検出温度の上昇率からモータ温度が許容限界温度を超えると推定したときに、許容限界温度を超えると推定されたモータに係る車輪の駆動力を減少側に補正してモータの焼け付きを防止している。また、許容限界温度を超えると推定されたモータに係る車輪が前輪の片側である場合には、後輪における同じ側の車輪の駆動力を増大補正してヨーレート挙動の変化を防止している。
しかしながら、特許文献1に提案された駆動力制御装置では、モータ温度が許容限界温度を超えると推定されていない期間においては、なんらモータの発熱状態に応じた制駆動力の分配変更を行っていなく、モータ温度が許容限界温度を超えると推定された時点になって初めてモータの制駆動力が制限される。従って、それまでの期間においては、各モータの使用状況に大きな差が出てしまい、各モータの発熱状態がアンバランスとなり、十分に熱余裕があるモータと熱余裕がわずかとなっているモータとが混在する状態となる。このように、各モータの熱余裕がアンバランスとなってしまうことから、一輪のモータだけが早い段階で許容限界温度に達してしまうことがある。この場合には、その時点から、モータの制駆動力が制限されることになり、車両として発生できるヨーレートや横加速度の制御性が低下してしまう。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、各モータの熱余裕を平均化することにより各モータが許容限界温度に達しにくくなるようにすることを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、車両の車輪毎に設けられ、前記車輪の駆動力または制動力を発生するインホイールモータ(20_1〜20_4)と、前記各インホイールモータを制御して、前記車輪毎に独立した駆動力または制動力を発生させるモータ制御手段(40)とを備えた車両の制駆動力制御装置において、
前記モータ制御手段は、前記各インホイールモータの熱余裕(Mg_1〜Mg_4)の大きさを演算する熱余裕演算手段(S12)と、前記熱余裕演算手段により演算された各インホイールモータの熱余裕のバランスに基づいて、前記各インホイールモータの熱余裕が平均化されるように前記各インホイールモータで発生させる車輪の駆動力または制動力の配分を演算する制駆動力配分演算手段(S13,S131,S37,S46,)とを備えたことにある。
前記モータ制御手段は、前記各インホイールモータの熱余裕(Mg_1〜Mg_4)の大きさを演算する熱余裕演算手段(S12)と、前記熱余裕演算手段により演算された各インホイールモータの熱余裕のバランスに基づいて、前記各インホイールモータの熱余裕が平均化されるように前記各インホイールモータで発生させる車輪の駆動力または制動力の配分を演算する制駆動力配分演算手段(S13,S131,S37,S46,)とを備えたことにある。
この場合、前記熱余裕演算手段は、前記各インホイールモータの温度を取得する温度取得手段(50_1〜50_4,S11)を備え、前記温度取得手段により取得した各インホイールモータの温度(Tmp_1〜Tmp_4)と、前記各インホイールモータの熱容量(C_1〜C_4)とに基づいて、各インホイールモータの前記熱余裕(Mg_1〜Mg_4)の大きさを演算するとよい。
また、前記熱余裕演算手段は、前記インホイールモータの許容限界温度(Tmp_max_1〜Tmp_max_4)から前記温度取得手段が取得した温度を減算した値と、前記インホイールモータの熱容量との積に基づいて前記熱余裕の大きさを演算するとよい。
本発明においては、モータ制御手段が各インホイールモータを制御して、車輪毎に独立した駆動力または制動力を発生させる。モータ制御手段は、熱余裕演算手段と制駆動力配分演算手段とを備えている。熱余裕演算手段は、各インホイールモータの熱余裕の大きさを演算する。インホイールモータの熱余裕の大きさは、インホイールモータの温度と、インホイールモータの熱容量とに基づいて演算することができる。そのために、熱余裕演算手段は、各インホイールモータの温度を取得する温度取得手段を備えている。ここで、「温度を取得する」とは、温度を表す情報を取得することを意味しており、例えば、温度センサにより直接的に検出した温度を表す情報を取得してもよいし、インホイールモータに流れる電流に基づいて演算した推定温度を表す情報を取得してもよい。
この場合、インホイールモータの熱余裕の大きさは、例えば、インホイールモータの許容限界温度から温度取得手段が取得した温度を減算した値と、インホイールモータの熱容量との積に基づいて演算するとよい。
各インホイールモータの熱余裕にアンバランスが生じると、特定のインホイールモータだけが早い段階で許容限界温度に達してしまうことがあり、その場合には、その時点から、モータの制駆動力が制限されることになり、車両の運動性能が低下してしまう。そこで、本発明においては、制駆動力配分演算手段が、各インホイールモータの熱余裕のバランスに基づいて、各インホイールモータの熱余裕が平均化(均等化)されるように各インホイールモータで発生させる車輪の駆動力または制動力の配分を演算する。例えば、熱余裕の大きさが大きいインホイールモータほど配分が大きくなるように、熱余裕の大きさが小さいインホイールモータほど配分が小さくなるように、車輪の駆動力または制動力の配分を演算する。
従って、本発明によれば、各インホイールモータの温度が平均化されて、特定のインホイールモータだけが早い段階で許容限界温度に達してしまうことが防止される。このため、全てのインホイールモータが許容限界温度に達しにくくなって、その性能を十分に発揮させることができ、車両の運動性能の低下を抑制することができる。
本発明の他の特徴は、前記制駆動力配分演算手段は、全車輪のインホイールモータで発生させる駆動力または制動力の要求値であるトータル要求制駆動力を、各車輪のインホイールモータの熱余裕のバランスで各車輪のインホイールモータに配分するように演算する(S13)ことにある。
本発明においては、トータル要求制駆動力を各車輪のインホイールモータの熱余裕のバランスで各車輪のインホイールモータに配分する。つまり、熱余裕の大きさが大きいインホイールモータほど配分が大きくなるように、逆に、熱余裕の大きさが小さいインホイールモータほど配分が小さくなるように、車輪の駆動力または制動力の配分を演算する。このため、本発明によれば、各インホイールモータの温度を良好に平均化することができる。
本発明の他の特徴は、前記制駆動力配分演算手段は、左側の前後輪のインホイールモータで発生させる駆動力または制動力の要求値である左車輪要求制駆動力を、左前輪のインホイールモータの熱余裕と左後輪のインホイールモータの熱余裕とのバランスで左側の前後輪のインホイールモータに配分し、右側の前後輪のインホイールモータで発生させる駆動力または制動力の要求値である右車輪要求制駆動力を、右前輪のインホイールモータの熱余裕と右後輪のインホイールモータの熱余裕とのバランスで右側の前後輪のインホイールモータに配分するように演算する(S131)ことにある。
本発明においては、左側の前後輪のインホイールモータと右側の前後輪のインホイールモータとにおいて、それぞれ前輪と後輪とでインホイールモータの熱余裕のバランスで要求制駆動力を配分する。つまり、熱余裕に基づく駆動力または制動力の配分は、左車輪と右車輪とのあいだでは行わず、前輪と後輪とのあいだで行う。従って、前後輪のインホイールモータの温度を平均化しつつ、車両のヨー方向の挙動変化を抑制することができる。
本発明の他の特徴は、前記制駆動力配分演算手段は、前記車両の走行状態を取得する走行状態取得手段(S21,S41,S42)と、前記走行状態取得手段が取得した走行状態に応じた前記各インホイールモータの放熱性能に基づいて前記配分を調整する配分調整手段(S22〜S23,S31〜S36,S43〜S45)とを備えたことにある。
この場合、前記配分調整手段は、走行状態取得手段が取得した走行状態に応じた前記各インホイールモータの放熱バランスに基づいて、放熱しにくいインホイールモータに対しては前記駆動力または制動力の配分を小さくするように調整するとよい。
インホイールモータの発熱状態は、その放熱性能によっても変化する。また、放熱性能は、車両の走行状態に応じて変化する。そこで、本発明においては、走行状態取得手段が車両の走行状態を取得し、配分調整手段が走行状態に応じた各インホイールモータの放熱性能に基づいて駆動力または制動力を調整する。例えば、走行状態に応じた各インホイールモータの放熱バランスに基づいて、放熱しにくいインホイールモータに対しては駆動力または制動力の配分を小さくするように調整する。換言すれば、放熱しやすいインホイールモータに対しては駆動力または制動力の配分を大きくするように調整する。従って、本発明によれば、一層良好に各インホイールモータの温度を平均化することができる。尚、「走行状態を取得する」とは、走行状態を表す情報を取得することを意味する。
本発明の他の特徴は、前記走行状態取得手段は、車速を取得する車速取得手段(S21)であり、前記配分調整手段は、前記車速取得手段が取得した車速が高い場合には低い場合に比べて、後輪のインホイールモータの前輪のインホイールモータに対する前記駆動力または制動力の配分の比が小さくなるように前記配分を調整する(S22〜S23)ことにある。
インホイールモータは、車速が高いほど風による冷却性能が良好となるが、後輪のインホイールモータには風が当たりにくく、前輪のインホイールモータに比べて冷却性能が劣る。従って、高速走行時においては、低速走行時に比べて、前輪のインホイールモータと後輪のインホイールモータとで冷却性能に差が生じてしまう。そこで、本発明においては、配分調整手段が、車速が高い場合には低い場合に比べて、後輪のインホイールモータの前輪のインホイールモータに対する駆動力または制動力の配分の比が小さくなるように配分を調整する。換言すれば、車速が高い場合には低い場合に比べて、前輪のインホイールモータの後輪のインホイールモータに対する駆動力または制動力の配分の比が大きくなるように配分を調整する。従って、本発明によれば、一層良好に各インホイールモータの温度を平均化することができる。尚、「車速を取得する」とは、車速を表す情報を取得することを意味する。
本発明の他の特徴は、前記走行状態取得手段は、車両の旋回状態を取得する旋回状態取得手段(S41〜S42)であり、前記配分調整手段は、前記旋回状態取得手段が取得した車両の旋回状態に基づいて、左後輪と右後輪とにおける放熱しにくい側のインホイールモータの前記駆動力または制動力の配分が小さくなるように前記配分を調整する(S43〜S45)ことにある。
車両が旋回しているときには、左後輪のインホイールモータと右後輪のインホイールモータとにおいて風の当たり具合が異なるため、冷却性能が相違する。そこで、本発明においては、配分調整手段が、車両の旋回状態に基づいて、左後輪と右後輪とにおける放熱しにくい側のインホイールモータの駆動力または制動力の配分を小さくするように調整する。従って、本発明によれば、一層良好に各インホイールモータの温度を平均化することができる。尚、「旋回状態を取得する」とは、旋回状態を表す情報を取得することを意味する。
本発明の他の特徴は、前記旋回状態取得手段は、車両のスリップ角を取得し、前記配分調整手段は、前記旋回状態取得手段が取得した車両のスリップ角に基づいて、左後輪と右後輪とにおける放熱しにくい側のインホイールモータの前記駆動力または制動力の配分を小さくするように調整することにある。
左右の後輪のインホイールモータにおいては、車両のスリップ角に応じて風の当たり具合が変化し、冷却性能のバランスが変化する。そこで、本発明においては、配分調整手段が、車両のスリップ角に基づいて、左後輪と右後輪とにおける放熱しにくい側のインホイールモータの駆動力または制動力の配分を小さくするように調整する。従って、本発明によれば、一層良好に各インホイールモータの温度を平均化することができる。尚、「旋回状態を取得する」とは、旋回状態を表す情報を取得することを意味する。
本発明の他の特徴は、前記走行状態取得手段は、車速を取得する車速取得手段であり、前記配分調整手段は、前記車両の前輪に加わる荷重と後輪に加わる荷重とのバランスを表す荷重バランスを取得する荷重バランス取得手段(S31〜S33)を備え、前記各インホイールモータの駆動力または制動力を前記荷重バランス取得手段が取得した荷重バランスに応じた配分に調整するとともに、前記車速が低い場合には車速が高い場合に比べて、前記荷重バランスに応じた配分に調整する度合いを小さくする(S34〜S36)ことにある。
車両の安定性を良好にするためには、車輪の駆動力あるいは制動力を、前輪と後輪との荷重バランスに応じた配分にするとよい。しかし、低速走行時においては、全ての車輪のインホイールモータの冷却性能が低下するため、荷重バランスに応じた配分に調整するとインホイールモータの熱余裕に差が生じやすい。そこで、本発明においては、配分調整手段が、車速が低い場合には車速が高い場合に比べて、荷重バランスに応じた配分に調整する度合いを小さくする。換言すれば、車速が低い場合には車速が高い場合に比べて、熱余裕のバランスに応じた配分に調整する度合を大きくする。従って、本発明によれば、通常走行時においては、良好な車両の安定性が得られ、低速走行時においては、各インホイールモータの温度を平均化することができる。尚、「荷重バランスを取得する」とは、荷重バランスを表す情報を取得することを意味する。荷重バランスは、例えば、各輪に働く荷重を検出する荷重センサを設け、荷重センサの検出値から求めても良いし、車高センサを設け、車高センサの検出値とサスペンションのばね定数から演算により求めても良いし、予め設定した固定値を使ってもよい。
尚、上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は、前記符号によって規定される実施形態に限定させるものではない。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図1は、本実施形態の車両の制駆動力制御装置が搭載される車両1の構成を概略的に示している。
車両1は、左右前輪10_1,10_2および左右後輪10_3,10_4を備えている。左右前輪10_1,10_2のホイール内部にはインホイールモータ20_1,20_2が組み込まれ、また、左右後輪10_3,10_4のホイール内部にはインホイールモータ20_3,20_4が組み込まれている。インホイールモータ20_1,20_2およびインホイールモータ20_3,20_4は、それぞれ左右前輪10_1,10_2および左右後輪10_3,10_4に動力伝達可能に連結されている。この車両1においては、各インホイールモータ20_1〜20_4の回転をそれぞれ独立して制御することにより、左右前輪10_1,10_2および左右後輪10_3,10_4に発生させる駆動力および制動力をそれぞれ独立して制御することができるようになっている。
これらの各インホイールモータ20_1〜20_4は、モータドライバであるインバータ25に接続される。インバータ25は、各インホイールモータ20_1〜20_4に対応するように4組設けられ、バッテリ26から供給される直流電力を交流電力に変換して、その交流電力を各インホイールモータ20_1〜20_4に独立して供給する。これにより、各インホイールモータ20_1〜20_4は、駆動制御されて、左右前輪10_1,10_2および左右後輪10_3,10_4に対して駆動力を付与する。
また、各インホイールモータ20_1〜20_4は、発電機としても機能し、左右前輪10_1,10_2および左右後輪10_3,10_4の回転エネルギーにより発電して、発電電力をインバータ25を介してバッテリ26に回生することができる。このインホイールモータ20_1〜20_4の発電により発生する制動力は、車輪に対して制動力を付与する。
また、各車輪10_1〜10_4には、それぞれ、ブレーキ機構30_1,30_2,30_3,30_4が設けられている。各ブレーキ機構30_1〜30_4は、例えば、ディスクブレーキやドラムブレーキなどの公知の制動装置である。これらのブレーキ機構30_1〜30_4は、ブレーキアクチュエータ35に接続され、ブレーキアクチュエータ35から供給される油圧によりブレーキキャリパのピストンやブレーキシュー(ともに図示省略)などが作動して各輪10_1〜10_4に制動力を生じさせる。
上記インバータ25およびブレーキアクチュエータ35は、電子制御ユニット40にそれぞれ接続されている。電子制御ユニット40(以下、ECU40と呼ぶ)は、CPU、ROM、RAMなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするものであり、各種プログラムを実行して各インホイールモータ20_1〜20_4の作動を制御するものである。このため、ECU40には、アクセルペダルの踏み込み量(あるいは、角度や圧力など)から運転者のアクセル操作量を検出するアクセルセンサ41、ブレーキペダルの踏み込み量(あるいは、角度や圧力など)から運転者のブレーキ操作量を検出するブレーキセンサ42、車両1の車速Vを検出する車速センサ43が接続され、アクセル操作量、ブレーキ操作量、車速を表すセンサ信号を入力する。また、ECU40は、インバータ25から各インホイールモータ20_1〜20_4に流れる電流値を表す信号や、インバータ25に供給される電源電圧を表す信号など、モータ制御に必要なセンサ信号をインバータ25から入力する。
各インホイールモータ20_1〜20_4には、モータ温度を検出する温度センサ50_1,50_2,50_3,50_4が設けられている。ECU40は、各温度センサ50_1,50_2,50_3,50_4により検出されるモータ温度Tmp_1,Tmp_2,Tmp_3,Tmp_4を表すセンサ信号を入力する。各温度センサ50_1〜50_4は、インホイールモータ20_1〜20_4の発熱状態を検出できる部位の温度を検出するものであれば良く、例えば、モータケーシング内の温度や、コイルの温度等を検出する。尚、温度センサ50_1〜50_4により直接的にモータ温度を検出する構成に代えて、インホイールモータ20_1〜20_4に流す電流値に基づいてモータ温度を推定する構成を採用することもできる。モータ温度の推定については、周知であるためここでは説明しないが、例えば、モータに流れる電流値を測定し、その電流値の二乗積算値を使った計算によりモータ温度を推定することができる。
以下、各車輪10_1〜10_4については、それらのうちの一つあるいは複数を特定しない場合には、単に、車輪10と呼ぶ。また、各インホイールモータ20_1〜20_4については、それらのうちの一つあるいは複数を特定しない場合には、単に、インホイールモータ20と呼ぶ。また、各ブレーキ機構30_1〜30_4については、それらのうちの一つあるいは複数を特定しない場合には、単に、ブレーキ機構30と呼ぶ。また、各温度センサ50_1〜50_4については、それらのうちの一つあるいは複数を特定しない場合には、単に、温度センサ50と呼ぶ。
ECU40は、アクセルセンサ41およびブレーキセンサ42から入力される信号に基づいて、運転者のアクセル操作量およびブレーキ操作量に応じた要求駆動力および要求制動力(目標駆動力および目標制動力)、すなわち、車両1を走行または制動させるために必要とされるトータル要求制駆動力を演算する。本実施形態においては、トータル要求制駆動力を後述する方法により、各車輪10_1〜10_4のインホイールモータ20_1〜20_4で発生させる各輪要求制駆動力に配分する。要求制駆動力の値が正の場合は、駆動力が要求されている場合であり、要求制駆動力が負の場合は、制動力が要求されている場合である。
ECU40は、各輪要求制駆動力に応じた電流がインホイールモータ20に流れるようにPWM制御信号を生成してインバータ25に出力する。各輪要求制駆動力が負の場合には、インホイールモータ20を発電機として作動させて回生制動トルクを発生させる。この場合、各輪要求制駆動力(制動力)がインホイールモータ20で発生できる回生制動トルクよりも大きい場合には、各輪要求制駆動力をインホイールモータ20で発生可能な最大回生制動トルクに設定し、回生制動トルクでは不足する分については、ブレーキアクチュエータ35に制御信号を出力して、ブレーキ機構30を作動させて油圧制動トルクを発生させる。
このようにして、ECU40は、アクセルセンサ41およびブレーキセンサ42から入力される信号に基づいて車両1に要求される制駆動力であるトータル要求制駆動力を求め、そのトータル要求制駆動力を発生させるように各インホイールモータ20の駆動・回生状態、および、ブレーキアクチュエータ35すなわち各ブレーキ機構30の動作をそれぞれ制御する信号を出力することにより、車両1の走行状態を制御する。
次に、トータル要求制駆動力を各輪要求制駆動力に配分する方法について説明する。図2は、ECU40が実行する制駆動力配分制御ルーチンを表す。制駆動力配分制御ルーチンは、イグニッションスイッチがオンしている期間において、所定の短い周期で繰り返し実行される。尚、制駆動力配分制御ルーチンについては、以下、複数の実施形態について説明するため、ここでの実施形態を第1実施形態と呼ぶ。
第1実施形態の制駆動力配分制御ルーチンが起動すると、ECU40は、ステップS11において、各インホイールモータ20_1〜20_4に設けられた温度センサ50_1〜50_4により検出されたモータ温度Tmp_1,Tmp_2,Tmp_3,Tmp_4を読み込む。続いて、ステップS12において、各インホイールモータ20_1〜20_4の熱余裕Mg_1,Mg_2,Mg_3,Mg_4を計算する。本実施形態においては、熱余裕Mg_1〜Mg_4を次式(1)〜(4)を使って計算する。
Mg_1=C_1×(Tmp_max_1−Tmp_1) 式(1)
Mg_2=C_2×(Tmp_max_2−Tmp_2) 式(2)
Mg_3=C_3×(Tmp_max_3−Tmp_3) 式(3)
Mg_4=C_4×(Tmp_max_4−Tmp_4) 式(4)
ここで、C_1,C_2,C_3,C_4は、インホイールモータ20_1,20_2,20_3,20_4の熱容量、Tmp_max_1,Tmp_max_2,Tmp_max_3,Tmp_max_4は、インホイールモータ20_1,20_2,20_3,20_4の許容限界温度であり、予め設定されている。以下、熱余裕Mg_1〜Mg_4、熱容量C_1〜C_4、許容限界温度Tmp_max_1〜Tmp_max_4、モータ温度Tmp_1〜Tmp_4を総称する場合には、熱余裕Mg_k、熱容量C_k、許容限界温度Tmp_max_k、モータ温度Tmp_kと呼ぶ。
Mg_1=C_1×(Tmp_max_1−Tmp_1) 式(1)
Mg_2=C_2×(Tmp_max_2−Tmp_2) 式(2)
Mg_3=C_3×(Tmp_max_3−Tmp_3) 式(3)
Mg_4=C_4×(Tmp_max_4−Tmp_4) 式(4)
ここで、C_1,C_2,C_3,C_4は、インホイールモータ20_1,20_2,20_3,20_4の熱容量、Tmp_max_1,Tmp_max_2,Tmp_max_3,Tmp_max_4は、インホイールモータ20_1,20_2,20_3,20_4の許容限界温度であり、予め設定されている。以下、熱余裕Mg_1〜Mg_4、熱容量C_1〜C_4、許容限界温度Tmp_max_1〜Tmp_max_4、モータ温度Tmp_1〜Tmp_4を総称する場合には、熱余裕Mg_k、熱容量C_k、許容限界温度Tmp_max_k、モータ温度Tmp_kと呼ぶ。
続いて、ECU40は、ステップS13において、各インホイールモータ20_1,20_2,20_3,20_4の要求トルク(各輪要求トルク)T_1,T_2,T_3,T_4を次式(5)〜(8)を使って計算する。
T_1=(Mg_1/Mg_total)×T_total 式(5)
T_2=(Mg_2/Mg_total)×T_total 式(6)
T_3=(Mg_3/Mg_total)×T_total 式(7)
T_4=(Mg_4/Mg_total)×T_total 式(8)
ここで、Mg_totalは、各インホイールモータ20_1〜20_4の熱余裕Mg_1〜Mg_4の合計値(=Mg_1+Mg_2+Mg_3+Mg_4)である。また、T_totalは、トータル要求制駆動力を表すトルクである。以下、各輪要求トルクT_1〜T_4を総称する場合には、各輪要求トルクT_kと呼ぶ。
T_1=(Mg_1/Mg_total)×T_total 式(5)
T_2=(Mg_2/Mg_total)×T_total 式(6)
T_3=(Mg_3/Mg_total)×T_total 式(7)
T_4=(Mg_4/Mg_total)×T_total 式(8)
ここで、Mg_totalは、各インホイールモータ20_1〜20_4の熱余裕Mg_1〜Mg_4の合計値(=Mg_1+Mg_2+Mg_3+Mg_4)である。また、T_totalは、トータル要求制駆動力を表すトルクである。以下、各輪要求トルクT_1〜T_4を総称する場合には、各輪要求トルクT_kと呼ぶ。
上記式(5)〜(8)からわかるように、ステップS13においては、ECU40は、トータル要求トルクT_totalを各インホイールモータ20_1〜20_4の熱余裕Mg_1〜Mg_4の比率(バランス)を使って各輪要求トルクT_1〜T_4に配分する。
ECU40は、ステップS13において、各輪要求トルクT_1〜T_4を計算すると、制駆動力配分制御ルーチンを一旦終了する。そして、所定の周期で同様の処理を繰り返す。ECU40は、この制駆動力配分制御ルーチンで計算された各輪要求トルクT_1〜T_4に基づいて、各インホイールモータ20_1〜20_4が各輪要求トルクT_1〜T_4を発生するようにインバータ25の作動を制御する。
この第1実施形態としての制駆動力配分制御ルーチンによれば、4つのインホイールモータ20の熱余裕Mg_kの大きさのバランスから、熱余裕Mg_kが大きいインホイールモータ20ほど各輪要求トルクT_kが大きくなるように設定される。従って、熱余裕Mg_kが大きいインホイールモータ20ほど負荷が大きくなって発熱量が大きくなり、逆に、熱余裕Mg_kが小さいインホイールモータ20ほど負荷が小さくなって発熱量が少なくなる。従って、4つのインホイールモータ20の熱余裕が平均化(均等化)される。これにより、4つのインホイールモータ20の発熱状態が均一になる。
このように、本実施形態によれば、従来装置のように、モータ温度が許容限界温度近傍になって初めて制駆動力の制限を行うのではなく、モータ温度が適正範囲に入っている通常時から4つのインホイールモータ20の熱余裕が均等になるようにインホイールモータ20を制御する。このため、十分に熱余裕があるインホイールモータ20と熱余裕がわずかとなっているインホイールモータ20とが混在する状態とはならず、一輪のインホイールモータ20だけが早い段階で過熱状態に達してしまうことが防止される。従って、インホイールモータ20の全てが許容限界温度に達しにくくなり、4つのインホイールモータ20の能力を十分に活かすことができる。このため、モータ過熱による制駆動力の制限により車両の運動性能(例えば、緊急回避時の運動性能)が低下してしまうことを抑制できる。また、各車輪10の制駆動力制御の自由度を維持することができる。
次に、第1実施形態の制駆動力配分制御ルーチンの変形例について説明する。上述した第1実施形態においては、トータル要求トルクT_totalを4つのインホイールモータ20の各輪要求トルクT_kに配分しているが、この変形例においては、トータル要求トルクT_totalを左輪要求トルクT_leftと右輪要求トルクT_rightとに配分し、左輪要求トルクT_leftおよび右輪要求トルクT_rightを、それぞれ熱余裕を用いて前後輪で配分する。
例えば、左輪要求トルクT_leftおよび右輪要求トルクT_rightは、それぞれトータル要求トルクT_totalの1/2に設定するようにしてもよい。あるいは、図1に破線にて示す操舵角センサ44を設け、操舵角センサ44により検出される操舵角θと車速センサ43により検出される車速Vとに応じて左右輪配分比Rrl(0<Rrl<1)を設定し、左輪要求トルクT_leftをトータル要求トルクT_totalにRrlを乗算した値とし、右輪要求トルクT_rightをトータル要求トルクT_totalに(1−Rrl)を乗算した値とするようにしてもよい。
図3は、第1実施形態の変形例としてのECU40の実行する制駆動力配分制御ルーチンを表す。この制駆動力配分制御ルーチンは、第1実施形態のステップS13の処理をステップS131に変更したものであり、他の処理(S11,S12)については、第1実施形態と同一である。
ECU40は、ステップS11において、モータ温度Tmp_k(k=1〜4)を読み込み、ステップS12において、上述した式(1)〜(4)を使って各インホイールモータの熱余裕Mg_k(k=1〜4)を計算する。続いて、ECU40は、ステップS131において、各インホイールモータ20_1〜20_4の要求トルク(各輪要求トルク)T_1〜T_4を次式(9)〜(12)を使って計算する。
T_1=(Mg_1/(Mg_1+Mg_3))×T_left 式(9)
T_2=(Mg_2/(Mg_2+Mg_4))×T_right 式(10)
T_3=(Mg_3/(Mg_1+Mg_3))×T_left 式(11)
T_4=(Mg_4/(Mg_2+Mg_4))×T_right 式(12)
T_1=(Mg_1/(Mg_1+Mg_3))×T_left 式(9)
T_2=(Mg_2/(Mg_2+Mg_4))×T_right 式(10)
T_3=(Mg_3/(Mg_1+Mg_3))×T_left 式(11)
T_4=(Mg_4/(Mg_2+Mg_4))×T_right 式(12)
ECU40は、ステップS131において、各輪要求トルクT_1〜T_4を計算すると、制駆動力配分制御ルーチンを一旦終了する。そして、所定の周期で同様の処理を繰り返す。ECU40は、この制駆動力配分制御ルーチンで計算された各輪要求トルクT_1〜T_4に基づいて、各インホイールモータ20_1〜20_4が各輪要求トルクT_1〜T_4を発生するようにインバータ25の作動を制御する。
この第1実施形態の変形例としての制駆動力配分制御ルーチンによれば、左輪要求トルクT_leftおよび右輪要求トルクT_rightを、それぞれ熱余裕を用いて前後輪で配分するため、車両1のヨー方向の挙動変化を抑えることができる。また、第1実施形態と同様に4つのインホイールモータ20の熱余裕が平均化されるため、早い段階で特定のインホイールモータ20が過熱状態となることが防止される。
次に、第2実施形態に係る車両の制駆動力制御装置について説明する。上述した第1実施形態においては、熱余裕のみに基づいて各輪要求トルクの配分を計算したが、この第2実施形態においては、車両1の走行状態を加味して各輪要求トルクの配分を行う。
車両1の高速走行時においては、風によるインホイールモータ20の冷却性能が向上するが、後輪10_3,10_4のインホイールモータ20_3,20_4は、前輪10_1,10_2のインホイールモータ20_1,20_2に比べて風があたりにくく冷却性能が劣る。そこで、第2実施形態では、車両1の高速走行時においては、冷めやすい前輪10_1,10_2のインホイールモータ20_1,20_2を主として使用するように各輪要求トルクの配分を設定して、後輪10_3,10_4のインホイールモータ20_3,20_4の過熱を防止する。
図4は、第2実施形態としてのECU40の実行する制駆動力配分制御ルーチンを表す。この制駆動力配分制御ルーチンは、第1実施形態のステップS12に代えて、ステップS21,S22,S23の処理を実行するものであり、他の処理(S11,S13)については、第1実施形態と同一である。
制駆動力配分制御ルーチンが起動すると、ECU40は、ステップS11において、モータ温度Tmp_k(k=1〜4)を読み込み、続くステップS21において、車速センサ43により検出される車速Vを読み込む。続いて、ECU40は、ステップS22において、車速Vに応じた補正係数α_front,α_rearを計算する。補正係数α_frontは、図5(a)に示す補正係数マップを参照して計算され、補正係数α_rearは、図5(b)に示す補正係数マップを参照して計算される。補正係数マップは、ECU40のメモリ内に記憶されている。
補正係数α_frontは、車速Vが予め設定された基準車速V1以上となる高速走行時において1.0より大きな値に設定され、基準車速V1未満の場合において1.0に設定される。本実施形態においては、補正係数マップは、車速Vが基準車速V1以上となる場合には、車速Vが高いほど補正係数α_frontが増加する特性を有するが、1.0より大きな一定値に設定する特性であってもよい。また、補正係数α_rearは、車速Vが予め設定された基準車速V1以上となる高速走行時において1.0より小さな値(0<α_rear<1.0)に設定され、基準車速V1未満の場合において1.0に設定される。本実施形態においては、補正係数マップは、車速Vが基準車速V1以上となる場合には、車速Vが高いほど補正係数α_rearが減少する特性を有するが、1.0より小さな一定値に設定する特性であってもよい。
続いて、ECU40は、ステップS23において、各インホイールモータ20_1〜20_4の熱余裕Mg_1〜Mg_4を次式(13)〜(16)を使って計算する。
Mg_1=C_1×(Tmp_max_1−Tmp_1)×α_front 式(13)
Mg_2=C_2×(Tmp_max_2−Tmp_2)×α_front 式(14)
Mg_3=C_3×(Tmp_max_3−Tmp_3)×α_rear 式(15)
Mg_4=C_4×(Tmp_max_4−Tmp_4)×α_rear 式(16)
Mg_1=C_1×(Tmp_max_1−Tmp_1)×α_front 式(13)
Mg_2=C_2×(Tmp_max_2−Tmp_2)×α_front 式(14)
Mg_3=C_3×(Tmp_max_3−Tmp_3)×α_rear 式(15)
Mg_4=C_4×(Tmp_max_4−Tmp_4)×α_rear 式(16)
つまり、このステップS23の処理は、第1実施形態で計算した熱余裕Mg_kに補正係数α_front,α_rearを乗算することにより、熱余裕Mg_kを補正するものである。
続いて、ECU40は、ステップS13において、ステップS23にて算出した熱余裕Mg_1〜Mg_4を使って、第1実施形態と同様に、式(5)〜(8)を使って各輪要求トルクT_1〜T_4を計算する。
ECU40は、ステップS13において、各輪要求トルクT_1〜T_4を計算すると、制駆動力配分制御ルーチンを一旦終了する。そして、所定の周期で同様の処理を繰り返す。ECU40は、この制駆動力配分制御ルーチンで計算された各輪要求トルクT_1〜T_4に基づいて、各インホイールモータ20_1〜20_4が各輪要求トルクT_1〜T_4を発生するようにインバータ25の作動を制御する。
この第2実施形態としての制駆動力配分制御ルーチンによれば、車両1の走行状態を表す車速Vに基づいて、車速Vが基準車速V1以上となる場合には、前輪10_1,10_2のインホイールモータ20_1,20_2の熱余裕が増加するように補正され、後輪10_3,10_4のインホイールモータ20_3,20_4の熱余裕が減少するように補正される。これにより、車速が高い場合には低い場合に比べて、後輪10_3,10_4のインホイールモータ20_3,20_4の前輪10_1,10_2のインホイールモータ20_1,20_2に対する制駆動力の配分の比が小さくなるように調整される。
高速走行時においては、風によるインホイールモータ20の冷却性能が向上するが、後輪10_3,10_4のインホイールモータ20_3,20_4は、前輪10_1,10_2のインホイールモータ20_1,20_2に比べて風があたりにくく冷却性能が劣る。これにより、冷却性能のアンバランスが生じる。そこで、第2実施形態においては、車両1が基準車速V1以上で走行する場合には、前輪10_1,10_2のインホイールモータ20_1,20_2と後輪10_3,10_4のインホイールモータ20_3,20_4とにおける熱余裕を、冷却性能のアンバランスを加味したものに補正する。これにより、高速走行時においては、冷却性能が低い後輪10_3,10_4のインホイールモータ20_3,20_4の制駆動力の配分が減り、冷却性能の高い前輪10_1,10_2のインホイールモータ20_1,20_2の制駆動力の配分が増える。この結果、各インホイールモータ20の発熱状態が均一になり、後輪10_3,10_4のインホイールモータ20_3,20_4が過熱状態となることを防止することができる。
尚、第2実施形態のステップS21,S22,S23の処理を、第1実施形態の変形例に組み合わせるようにしてもよい。つまり、ステップS23で計算した熱余裕Mg_kを使って、ステップS131の計算を行うようにしてもよい。
また、上記第2実施形態においては、補正係数α_frontと補正係数α_rearとの両方を可変に設定しているが、何れか一方を上記のように設定し、他方は1.0に固定するようにしてもよい。
次に、第3実施形態について説明する。各車輪10の制駆動力は、各車輪10の荷重比率に応じて配分すると車両安定性が良好となる。そこで、第3実施形態においては、熱余裕だけでなく荷重比率を加味して制駆動力を各車輪10に配分することにより車両安定性の向上を図る。この場合、車両が低速走行しているときには、各車輪10のインホイールモータ20の風による冷却性能が低下するため、車速に応じて荷重比率を加味する度合(重み付け)を変更するようにして、低車速時においては、熱余裕のバランスを重視して制駆動力を配分する。
第3実施形態においては、図1に破線で示すように、車両1の荷重移動を検出するために車両1に加速度センサ45が設けられる。加速度センサ45は、車両1の前後方向の加速度Gを検出し、検出した加速度Gを表すセンサ信号をECU40に出力する。加速度センサ45は、車両1の加速時、減速時における前後方向の加速度を検出するだけでなく、登り坂、下り坂での走行時においても、重力の方向が水平走行時に比べて前後方向に相対的に傾くため、坂道の角度に応じた前後方向の加速度を検出する。
図6は、第3実施形態としてのECU40の実行する制駆動力配分制御ルーチンを表す。この制駆動力配分制御ルーチンは、第1実施形態のステップS13の処理に代えてステップS31〜S37の処理を行うものである。尚、第1実施形態と同一の処理については、図面に共通のステップ番号を付して簡単な説明に留める。
制駆動力配分制御ルーチンが起動すると、ECU40は、ステップS11において、モータ温度Tmp_k(k=1〜4)を読み込み、続くステップS12において、第1実施形態と同様に、式(1)〜(4)を使って各インホイールモータ20_1〜20_4の熱余裕Mg_1〜Mg_4を計算する。続いて、ECU40は、ステップS31において、加速度センサ45により検出される車両1の前後方向の加速度Gを読み込む。続いて、ECU40は、ステップS32において、加速度Gに基づいて前輪10_1,10_2にかかる荷重Wfxと後輪10_3,10_4にかかる荷重Wrxとを次式(17)、(18)を使って計算する。
Wfx=Wf+m・G・(H/L) 式(17)
Wrx=Wr−m・G・(H/L) 式(18)
Wfx=Wf+m・G・(H/L) 式(17)
Wrx=Wr−m・G・(H/L) 式(18)
ここで、mは車両質量[kg]、Wfは静止状態での前輪荷重[N]、Wrは静止状態での後輪荷重[N]、Hは重心高[m]、Lはホイールベース[m]である。上記式の右辺第2項は、荷重移動量を表している。制動時においては、荷重が前輪側に移動するため、上記式は制動時におけるものであるが、加速時においては、加速度Gの方向が制動時と反対となり、荷重は後輪側に移動する。
続いて、ECU40は、ステップS33において、後輪荷重Wrxに対する前輪荷重Wfxの比である荷重比Rw(=Wfx/Wrx)を計算する。
車両1の安定性能に対しては、前輪10_1,10_2側と後輪10_3,10_4側とにおける制駆動力の配分比率をWfx:Wrxにするとよい。そこで、熱余裕のバランスに荷重バランスを加味することにより車両1の安定性能を向上させることができるが、低速走行時においては、全ての車輪10のインホイールモータ20の冷却性能が低下する(風による冷却作用が得られにくくなる状態になる)ため、制駆動力を荷重バランスに応じた配分に調整するとインホイールモータ20の熱余裕に差が生じやすい。こうしたことを考慮して、第3実施形態においては、制駆動力の配分にあたって、熱余裕のバランスに荷重バランスを加味するだけでなく、以下のように、車速Vに応じて荷重バランスに応じた配分に調整する度合いを変更する。
ECU40は、ステップS33において、荷重比Rw(=Wfx/Wrx)を計算すると、続くステップS34において、車速センサ43により検出される車速Vを読み込み、ステップS35において、配分調整係数Aを計算する。ECU40は、図7に示すような配分調整係数マップを記憶しており、この配分調整係数マップを参照して配分調整係数Aを計算する。
配分調整係数マップは、車速Vが基準車速V2未満となる場合には、配分調整係数Aを1.0に設定し、車速Vが基準車速V3以上となる場合には、配分調整係数Aを荷重比Rwに設定し、車速Vが基準車速V2以上で基準車速V3未満となる場合には、車速Vの増加に伴って1.0から荷重比Rwにまでリニアに変化する配分調整係数Aを設定する特性を有している。この基準車速V2は、全てのインホイールモータ20が風によって冷えにくい状態となり始める車速Vの境界を表す。尚、この図7においては、前輪荷重Wfxが後輪荷重Wrxよりも大きい場合の例であるが、前輪荷重Wfxが後輪荷重Wrxよりも小さい場合には、荷重比Rwが1.0より小さな値になるため、配分調整係数Aは、車速Vが基準車速V2以上になると荷重比Rwに近づくように減少する特性となる。
続いて、ECU40は、ステップS36において、次式(19),(20)により、熱余裕Mg_1,Mg_2に配分調整係数Aを乗算した荷重比乗算熱余裕Mg_1’,Mg_2’を計算する。
Mg_1’=Mg_1×A 式(19)
Mg_2’=Mg_2×A 式(20)
Mg_1’=Mg_1×A 式(19)
Mg_2’=Mg_2×A 式(20)
続いて、ECUは、ステップS37において、ステップS36にて算出した荷重比乗算熱余裕Mg_1’,Mg_2’と、ステップS12にて算出した熱余裕Mg_3,Mg_4を使って、次式(21)〜(24)により各輪要求トルクT_1〜T_4を計算する。
T_1=(Mg_1’/Mg_total’)×T_total 式(21)
T_2=(Mg_2’/Mg_total’)×T_total 式(22)
T_3=(Mg_3/Mg_total’)×T_total 式(23)
T_4=(Mg_4/Mg_total’)×T_total 式(24)
ここで、Mg_total’は、荷重比乗算熱余裕Mg_1’,Mg_2’と熱余裕Mg_3,Mg_4との合計値(=Mg_1’+Mg_2’+Mg_3+Mg_4)である。
T_1=(Mg_1’/Mg_total’)×T_total 式(21)
T_2=(Mg_2’/Mg_total’)×T_total 式(22)
T_3=(Mg_3/Mg_total’)×T_total 式(23)
T_4=(Mg_4/Mg_total’)×T_total 式(24)
ここで、Mg_total’は、荷重比乗算熱余裕Mg_1’,Mg_2’と熱余裕Mg_3,Mg_4との合計値(=Mg_1’+Mg_2’+Mg_3+Mg_4)である。
ECU40は、ステップS37において各輪要求トルクT_1〜T_4を計算すると、制駆動力配分制御ルーチンを一旦終了する。そして、所定の周期で同様の処理を繰り返す。ECU40は、この制駆動力配分制御ルーチンで計算された各輪要求トルクT_1〜T_4に基づいて、各インホイールモータ20_1〜20_4が各輪要求トルクT_1〜T_4を発生するようにインバータ25の作動を制御する。
この第3実施形態としての制駆動力配分制御ルーチンによれば、車両1の走行状態を表す車速Vに基づいて、車速Vが基準車速V2以上となる通常走行時には、熱余裕だけでなく荷重バランスを加味して制駆動力を4輪に配分するため、車両安定性の向上を図ることができる。また、車速Vが基準車速V2未満となる低速走行時には、全てのインホイールモータ20の冷却性能が低下することから、熱余裕のバランスを重視して(この例では、荷重バランスを考慮せず、前輪10_1,10_2と後輪10_3,10_4との荷重比率を1:1とみなして)制駆動力を4輪に配分するため、各インホイールモータ20の発熱状態を均一にして、早期に特定のインホイールモータ20が過熱状態となることを防止することができる。
尚、第3実施形態に第2実施形態の処理を組み合わせるようにしてもよい。例えば、車速Vが基準速度V3より高い基準速度(例えば、第2実施形態における基準速度V1に相当する速度)を超える場合には、前輪10_1,10_2のインホイールモータ20_1,20_2の制駆動力の配分を増やし、後輪10_3,10_4のインホイールモータ20_3,20_4の制駆動力の配分を減らすように調整してもよい。また、荷重バランスは、各輪に働く荷重を検出する荷重センサを設け、荷重センサの検出値から求めても良いし、車高センサを設け、車高センサの検出値とサスペンションのばね定数から演算により求めても良いし、予め設定した固定値を使ってもよい。
次に、第4実施形態について説明する。車両の旋回走行中においては、後輪10_3,10_4の一方の内側に風に当たりにくくなり、その車輪のインホイールモータ20が冷えにくくなる。例えば、図8に示すように車両1が高速で左旋回走行しているときには、内輪となる後輪10_3のインホイールモータ20_3には風が直接当たって冷却性能が向上するが、外輪となる後輪10_4のインホイールモータ20_4には風が当たりにくくなって冷却性能が低下する。そこで、第4実施形態においては、車両1の旋回状態に応じて、後輪10_3,10_4のインホイールモータ20_3,20_4で発生させる制駆動力の配分を調整する。
図9は、第4実施形態としてのECU40の実行する制駆動力配分制御ルーチンを表す。この制駆動力配分制御ルーチンは、第1実施形態のステップS13の処理に代えてステップS41〜S46の処理を行うものである。尚、第1実施形態と同一の処理については、図面に共通のステップ番号を付して簡単な説明に留める。
制駆動力配分制御ルーチンが起動すると、ECU40は、ステップS11において、モータ温度Tmp_k(k=1〜4)を読み込み、続くステップS12において、第1実施形態と同様に、式(1)〜(4)を使って各インホイールモータ20_1〜20_4の熱余裕Mg_1〜Mg_4を計算する。続いて、ECU40は、ステップS41において、操舵角センサ44により検出される操舵角θと車速センサ43により検出される車速Vとを読み込み、ステップS42において、操舵角θと車速Vとに基づいてスリップ角βを計算する。スリップ角βは、車両1の進行方向に対する車体の向きを表し、図10(a)に示すように、車両の進行方向に対して車体の向きが旋回方向内側に向いている場合には、スリップ角βは負の値となり、図9(b)に示すように、車両の進行方向に対して車体の向きが旋回方向外側に向いている場合には、スリップ角βは正の値となる。スリップ角βは、一般に、次式(25)により計算できることが知られている。
ここで、mは車重、Lはホイールベース、Lfは重心から前輪軸までの距離、Lrは重心から後輪軸までの距離、Kfは前輪のコーナリングパワー、Krは後輪のコーナリングパワー、Vは車速、δは車輪の舵角を表す。舵角δは、操舵角センサ44により検出された操舵角θ(ハンドル回転角)から求められる。舵角δは、例えば、中立位置に対して右操舵方向の角度を正の値で、左操舵方向の角度を負の値で表される。また、スリップ角βは、図11に示すように、車速Vの大きい高速走行時と車速Vの小さい低速走行時において符号が変化する。
続いて、ECU40は、ステップS43において、スリップ角βに基づいて、図12に示す補正トルクマップを参照して、補正トルクTβを計算する。補正トルクマップは、ECU40内のメモリに記憶されおり、スリップ角βの絶対値が設定値以下となる範囲においては、スリップ角βに比例した補正トルクTβを設定し、スリップ角βの絶対値が設定値を超える場合には、スリップ角βと同じ符号の一定値に制限される特性を有する。
続いて、ECU40は、ステップS44において、各輪要求トルクを補正トルクTβを使って補正する。この実施形態においては、後輪の各輪要求トルクT_3〜T_4を補正トルクTβを使って補正する。各輪要求トルクT_1〜T_4を補正した値を、補正後各輪要求トルクT_1’,T_2’,T_3’,T_4’とすると、補正後各輪要求トルクT_1’,T_2’,T_3’,T_4’は次式(26),(27),(28),(29)により計算される。
T_1’=T_1 (26)
T_2’=T_2 (27)
T_3’=T_3+Tβ (28)
T_4’=T_4−Tβ (29)
T_1’=T_1 (26)
T_2’=T_2 (27)
T_3’=T_3+Tβ (28)
T_4’=T_4−Tβ (29)
この場合、補正トルクTβは、車速Vに応じてスリップ角βの符号が変化することから、高速走行時においては、内輪側の車輪10の要求トルクが増加し、外輪側の車輪10の要求トルクが減少するように、低速走行時においては、外輪側の車輪10の要求トルクが増加し、内輪側の車輪10の要求トルクが減少するように設定される。
尚、補正前の各輪要求トルクT_1,T_2,T_3,T_4は、トータル要求トルクT_totalを均等配分したものでもよいし、例えば、操舵角センサ44により検出される操舵角θと車速Vに応じて左右輪配分比を使って計算したものでもよいし、第3実施形態で説明した前後荷重比を使って配分したものであってもよい。
続いて、ECUは、ステップS45において、熱余裕Mg_1〜Mg_4に補正後各輪トルクT_1’〜T_4’を乗算したトルク乗算熱余裕Mg_1’〜Mg_4’を次式(30),(31),(32),(33)を使って計算する。
Mg_1’=Mg_1×T_1’ 式(30)
Mg_2’=Mg_2×T_2’ 式(31)
Mg_3’=Mg_3×T_3’ 式(32)
Mg_4’=Mg_4×T_4’ 式(33)
このステップS45の処理は、熱余裕のバランスを補正後各輪トルクT_1’〜T_4’のバランスで補正するものである。
Mg_1’=Mg_1×T_1’ 式(30)
Mg_2’=Mg_2×T_2’ 式(31)
Mg_3’=Mg_3×T_3’ 式(32)
Mg_4’=Mg_4×T_4’ 式(33)
このステップS45の処理は、熱余裕のバランスを補正後各輪トルクT_1’〜T_4’のバランスで補正するものである。
続いて、ECUは、ステップS46において、ステップS45にて算出したトルク乗算熱余裕Mg_1’〜Mg_4’を使って、次式(34)〜(37)により最終的な各輪要求トルクT_1〜T_4を計算する。
T_1=(Mg_1’/Mg_total’)×T_total 式(34)
T_2=(Mg_2’/Mg_total’)×T_total 式(35)
T_3=(Mg_3’/Mg_total’)×T_total 式(36)
T_4=(Mg_4’/Mg_total’)×T_total 式(37)
ここで、Mg_total’は、各インホイールモータ20_1〜20_4のトルク乗算熱余裕Mg_1’〜Mg_4’の合計値(=Mg_1’+Mg_2’+Mg_3’+Mg_4’)である。
T_1=(Mg_1’/Mg_total’)×T_total 式(34)
T_2=(Mg_2’/Mg_total’)×T_total 式(35)
T_3=(Mg_3’/Mg_total’)×T_total 式(36)
T_4=(Mg_4’/Mg_total’)×T_total 式(37)
ここで、Mg_total’は、各インホイールモータ20_1〜20_4のトルク乗算熱余裕Mg_1’〜Mg_4’の合計値(=Mg_1’+Mg_2’+Mg_3’+Mg_4’)である。
ECU40は、ステップS46において各輪要求トルクT_1〜T_4を計算すると、制駆動力配分制御ルーチンを一旦終了する。そして、所定の周期で同様の処理を繰り返す。ECU40は、この制駆動力配分制御ルーチンで計算された各輪要求トルクT_1〜T_4に基づいて、各インホイールモータ20_1〜20_4が各輪要求トルクT_1〜T_4を発生するようにインバータ25の作動を制御する。
この第4実施形態としての制駆動力配分制御ルーチンによれば、車両の走行状態を表すスリップ角βに基づいて、旋回走行時に風の当たりにくい側の後輪については各輪要求トルクを減らす方向に調整し、風の当たりやすい側の後輪については各輪要求トルクを増やす方向に調整する。従って、インホイールモータ20の熱余裕のバランスに冷却性能のバランスを加味して、トータル要求トルクT_totalを各インホイールモータ20_1〜20_4に配分することができる。この結果、各インホイールモータ20の発熱状態を均一にして、早期に特定のインホイールモータ20が過熱状態となることを防止することができる。
尚、この第4実施形態においては、スリップ角βから補正トルクTβを計算しているが、スリップ角βから補正熱余裕Mg_βを計算し(図12の補正トルクマップの縦軸を補正熱余裕Mg_βとしたマップを使用すればよい)、その補正熱余裕Mg_βを使って、熱余裕Mg_3と熱余裕Mg_4とを補正するようにしてもよい。この場合、風の当たりやすい側のインホイールモータ20の熱余裕に補正熱余裕Mg_βを加算し、風の当たりにくい側のインホイールモータ20の熱余裕に補正熱余裕Mg_βを減算するようにすればよい。
また、第4実施形態に第2実施形態の処理を組み合わせるようにしてもよい。この場合、第2実施形態のように車速Vに応じて設定される補正係数α_front,α_rearを計算し、この補正係数α_front,α_rearを使って演算した熱余裕Mg_1〜Mg_4(ステップS23参照)を、ステップS45における熱余裕Mg_1〜Mg_4として使用すればよい。
また、第4実施形態に第3実施形態の処理を組み合わせるようにしてもよい。この場合、第3実施形態のように配分調整係数Aを計算し(ステップS35参照)、この配分調整係数AをステップS45の演算式(30)、(31)の右辺に乗算すればよい。また、同様にして、第4実施形態に第2実施形態の処理と第3実施形態の処理とを組み合わせるようにしてもよい。
以上、本実施形態にかかる制駆動力制御装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
例えば、車両1に搭載されたナビゲーション装置46(図1に破線にて示す)の保有する情報(道路情報、車両位置情報)を取得して車両1の走行状態の変化を事前に予測し、その予測した走行状態に応じた各インホイールモータ20の放熱性能に基づいて制駆動力の配分を調整する配分調整手段を設けるようにしてもよい。例えば、車両1が螺旋状に延びた道路を走行することが予測される場合には、その道路に進入する手前から、第4実施形態のように、旋回走行によって風の当たりにくい側の後輪のインホイールモータ20の制駆動力の配分を減らし、風の当たりやすい側の後輪のインホイールモータ20の制駆動力の配分を増やすようにしてもよい。この場合、予測車速と、道路情報から得られる道路の回転半径とからスリップ角を推定して、制駆動力の調整を行えばよい。
また、車両1が登り坂あるいは下り坂を走行することが予測される場合には、その坂道に進入する手前から、道路情報に含まれる道路の傾斜に基づいて、前後輪の荷重比を推定計算し、その推定荷重比を使って、第3実施形態にように制駆動力の配分調整を行うようにしてもよい。
このように車両1の走行状態を事前に予測し、その予測した走行状態に応じた各インホイールモータ20の放熱性能に基づいて制駆動力の配分を調整することにより、各インホイールモータ20の熱余裕の平均化を一層適切の行うことができる。
また、車両の走行状態の検出については、ヨーレートセンサあるいは横加速度センサなどを使用してもよい。
Claims (11)
- 車両の車輪毎に設けられ、前記車輪の駆動力または制動力を発生するインホイールモータと、
前記各インホイールモータを制御して、前記車輪毎に独立した駆動力または制動力を発生させるモータ制御手段と
を備えた車両の制駆動力制御装置において、
前記モータ制御手段は、
前記各インホイールモータの熱余裕の大きさを演算する熱余裕演算手段と、
前記熱余裕演算手段により演算された各インホイールモータの熱余裕のバランスに基づいて、前記各インホイールモータの熱余裕が平均化されるように前記各インホイールモータで発生させる車輪の駆動力または制動力の配分を演算する制駆動力配分演算手段と
を備えたことを特徴とする車両の制駆動力制御装置。 - 前記熱余裕演算手段は、
前記各インホイールモータの温度を取得する温度取得手段を備え、
前記温度取得手段により取得した各インホイールモータの温度と、前記各インホイールモータの熱容量とに基づいて、各インホイールモータの前記熱余裕の大きさを演算することを特徴とする請求項1記載の車両の制駆動力制御装置。 - 前記熱余裕演算手段は、
前記インホイールモータの許容限界温度から前記温度取得手段が取得した温度を減算した値と、前記インホイールモータの熱容量との積に基づいて前記熱余裕の大きさを演算することを特徴とする請求項1または2記載の車両の制駆動力制御装置。 - 前記制駆動力配分演算手段は、全車輪のインホイールモータで発生させる駆動力または制動力の要求値であるトータル要求制駆動力を、各車輪のインホイールモータの熱余裕のバランスで各車輪のインホイールモータに配分するように演算することを特徴とする請求項1ないし請求項3の何れか一項記載の車両の制駆動力制御装置。
- 前記制駆動力配分演算手段は、左側の前後輪のインホイールモータで発生させる駆動力または制動力の要求値である左車輪要求制駆動力を、左前輪のインホイールモータの熱余裕と左後輪のインホイールモータの熱余裕とのバランスで左側の前後輪のインホイールモータに配分し、右側の前後輪のインホイールモータで発生させる駆動力または制動力の要求値である右車輪要求制駆動力を、右前輪のインホイールモータの熱余裕と右後輪のインホイールモータの熱余裕とのバランスで右側の前後輪のインホイールモータに配分するように演算することを特徴とする請求項1ないし請求項3の何れか一項記載の車両の制駆動力制御装置。
- 前記制駆動力配分演算手段は、
前記車両の走行状態を取得する走行状態取得手段と、
前記走行状態取得手段が取得した走行状態に応じた前記各インホイールモータの放熱性能に基づいて前記配分を調整する配分調整手段と
を備えたことを特徴とする請求項1ないし請求項5の何れか一項記載の車両の制駆動力制御装置。 - 前記配分調整手段は、走行状態取得手段が取得した走行状態に応じた前記各インホイールモータの放熱バランスに基づいて、放熱しにくいインホイールモータに対しては前記駆動力または制動力の配分を小さくするように調整することを特徴とする請求項6記載の車両の制駆動力制御装置。
- 前記走行状態取得手段は、車速を取得する車速取得手段であり、
前記配分調整手段は、前記車速取得手段が取得した車速が高い場合には低い場合に比べて、後輪のインホイールモータの前輪のインホイールモータに対する前記駆動力または制動力の配分の比が小さくなるように前記配分を調整することを特徴とする請求項7記載の車両の制駆動力制御装置。 - 前記走行状態取得手段は、車両の旋回状態を取得する旋回状態取得手段であり、
前記配分調整手段は、前記旋回状態取得手段が取得した車両の旋回状態に基づいて、左後輪と右後輪とにおける放熱しにくい側のインホイールモータの前記駆動力または制動力の配分を小さくするように調整することを特徴とする請求項7または8記載の車両の制駆動力制御装置。 - 前記旋回状態取得手段は、車両のスリップ角を取得し、
前記配分調整手段は、前記旋回状態取得手段が取得した車両のスリップ角に基づいて、左後輪と右後輪とにおける放熱しにくい側のインホイールモータの前記駆動力または制動力の配分を小さくするように調整することを特徴とする請求項9記載の車両の制駆動力制御装置。 - 前記走行状態取得手段は、車速を取得する車速取得手段であり、
前記配分調整手段は、
前記車両の前輪に加わる荷重と後輪に加わる荷重とのバランスを表す荷重バランスを取得する荷重バランス取得手段を備え、
前記各インホイールモータの駆動力または制動力を前記荷重バランス取得手段が取得した荷重バランスに応じた配分に調整するとともに、前記車速が低い場合には車速が高い場合に比べて、前記荷重バランスに応じた配分に調整する度合いを小さくすることを特徴とする請求項6ないし請求項10の何れか一項記載の車両の制駆動力制御装置。
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