WO2013088554A1 - 車両駆動装置 - Google Patents

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wheel
power supply
battery
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小林　正規
加藤　正浩
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パイオニア株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle drive device that supplies power to a vehicle motor to drive the vehicle.
  • utilization of this invention is not restricted to the vehicle drive device mentioned above.
  • an electric vehicle that is a moving body is provided with a motor and a wheel is driven, and an in-wheel motor structure is provided in which the motor is provided on the wheel. Is disclosed.
  • the first technology has a structure in which a spiral portion is provided in the electrical wiring between the vehicle body and the wheel, and this spiral portion is supported by a link provided between the vehicle body and the accelerator.
  • the electric wiring is prevented from drooping and can follow the operation such as the vertical stroke of the wheel (for example, see Patent Document 1 below).
  • the second technology is related to the wiring structure of the in-wheel motor, and the wiring from the stator coil is connected to the wiring connection part of the terminal board and is electrically integrated for each phase.
  • the third technology is that the vehicle has an inverter, a motor, and a speed reducer on the side closer to the wheel. Thereby, the size of the loop of the high-frequency current path is reduced to suppress the generation of radiation noise caused by the high-frequency current (see, for example, Patent Document 3 below).
  • the fourth technology has a configuration in which the electric wire from the vehicle body to the motor is wound in a spiral shape around the kingpin center line Ki of the suspension.
  • the part wound in a spiral shape is wound or unwound around the center line of the kingpin, preventing the hindrance of the steering by the electric wire, improving the steerability, and the durability of the electric wire (For example, refer to Patent Document 4 below).
  • the fifth technology is related to the connection of electric wires (power supply cables) that feed power from the vehicle to the wheel motor, and a connection terminal box is provided on the downstream side in the wheel rotation direction when the vehicle moves forward.
  • the sixth technology is related to the support structure for the electric power supplied from the vehicle to the wheel motor.
  • the electric cable (three-phase high-voltage cable) is encased in a sheath and supported by the cable support member.
  • the support portion is configured to be installed on the vehicle body so as to be movable in any direction such as the front-rear direction, the width direction, and the height direction of the vehicle body.
  • Patent Documents 1 to 6 are all separated into a vehicle-side inverter and a wheel-side motor, a power cable that allows a high-voltage large current to flow between the inverter and the wheels. Is required.
  • This high-voltage, high-current power cable is subjected to a bending load due to wheel rotation by steering, etc., but because of its large diameter, the durability of the cable is reduced and the steering performance cannot be improved.
  • since there is a thick power cable in the wheel space between the vehicle and the wheel it is difficult to wire so as not to interfere with the suspension, and mud, dust, rain, snow, etc. are likely to adhere and deteriorate. Because it is easy, maintenance such as replacement takes time.
  • a vehicle drive device is connected to a first storage battery that stores DC power acquired from an external power source, and the first storage battery, and the DC power is converted to AC power.
  • a first converter for converting the AC power into power a first power transmission means having a power transmission antenna for wirelessly transmitting the AC power, a power receiving antenna for wirelessly receiving the AC power, and a second converter for converting the AC power into DC power Connected to the first storage battery, and connected to the second power transmission means by a conductive connector, and connected to the first storage battery.
  • a second power receiving means for receiving DC power transmitted by the power transmitting means; an in-wheel motor mounted on a wheel hub for driving the wheel; and the first power receiving means And a second storage battery that stores the DC power received by the second power receiving means, an inverter that is provided on the wheel and converts the DC power of the second storage battery into AC power, and controls the rotational drive of the in-wheel motor.
  • Drive control means and wireless power supply from the first power transmission means to the first power reception means, and power supply control means for controlling power supply from the second power transmission means to the second power reception means by the connector. It is characterized by that.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a vehicle on which the vehicle drive device according to the first embodiment is mounted.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the vehicle drive device.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining wired and wireless power transmission.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a circuit example of the inverter.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a circuit example of the bidirectional chopper.
  • FIG. 6A is a diagram illustrating a configuration of the connector (top view).
  • FIG. 6B is a diagram illustrating the configuration of the connector (front view).
  • FIG. 7 is a diagram showing an outline of power transmission between batteries.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the entire control content related to power transmission.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the entire control content related to power transmission.
  • FIG. 9 is a flowchart showing the control content of the power running torque control.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the control content of regenerative torque control.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a voltage detection circuit of the second battery.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an outline of power supply control based on the voltage detection state of the voltage detection circuit.
  • FIG. 13 is a flowchart of an example of a power transmission control procedure according to the first embodiment.
  • FIG. 14 is a chart showing torque command values during power running.
  • FIG. 15 is a chart showing torque command values during regeneration.
  • FIG. 16 is a chart showing torque command values when the pedal is released.
  • FIG. 17 is a chart showing a motor efficiency map.
  • FIG. 14 is a chart showing torque command values during power running.
  • FIG. 15 is a chart showing torque command values during regeneration.
  • FIG. 16 is a chart showing torque command values when the pedal is released.
  • FIG. 17 is a chart showing
  • FIG. 18 is a diagram illustrating an example of torque redistribution when the remaining battery level is low.
  • FIG. 19A is a diagram illustrating a control characteristic of the cooperative brake used in the embodiment.
  • FIG. 19-2 is a diagram illustrating another control characteristic of the cooperative brake used in the embodiment.
  • FIG. 20 is a flowchart of an example of a power transmission control procedure according to the second embodiment.
  • FIG. 21 is a flowchart of another example of the power transmission control procedure according to the second embodiment.
  • the motor-driven power is transmitted from the vehicle to the wheels by wireless and wired (hybrid transmission).
  • the power transmission is performed by using both wireless (first power transmission / reception means) and wired (second power transmission / reception means) in combination, and the combination of wired and wireless is switched according to the driving conditions of the vehicle. It can be set as the structure which transmits electric power.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a vehicle on which the vehicle drive device according to the first embodiment is mounted.
  • the vehicle 100 is a four-wheel drive vehicle having left and right front wheels FL and FR and left and right rear wheels RL and RR.
  • the hubs of these four wheels FL, FR, RL, RR are provided with in-wheel type motor units M1 to M4, respectively, and are driven independently.
  • Each of the motor units M1 to M4 is provided with an inverter circuit (described later) for driving the motor, a second battery, and the like.
  • Each inverter circuit is provided with motor units M1 to M4 based on the control of the controller (ECU) 101. To drive. Various information is input to this controller 101, and as a result of torque distribution, motors (in-wheel motors) provided in the motor units M1 to M4 are driven.
  • Input to the controller 101 includes the following.
  • a steering angle is input from the handle 102.
  • the accelerator pedal 103 From the accelerator pedal 103, the total torque command value is input.
  • a brake amount is input from the brake pedal 104.
  • a shift brake amount is input from the shift brake 105.
  • Select positions such as R, N, and D are input from the selector 106.
  • the motor units M1 to M4 of the wheels FL, FR, RL, and RR are provided with sensors that detect the rotational speed V, and the rotational speeds Vfl, Vfr, and RR of the wheels FL, FR, RL, and RR are provided. Vrl and Vrr are input to the controller 101.
  • the vehicle 100 is provided with an acceleration sensor and a yaw rate sensor (not shown), and the detected acceleration and yaw rate are input to the controller 101.
  • the controller 101 drives each wheel FL, FR, RL, RR based on the above input.
  • the control signals S1 to S4 for driving are appropriately torque-distributed for each wheel FL, FR, RL, and RR, and supplied to the motor units M1 to M4.
  • the vehicle 100 is equipped with a battery and supplies power to the entire vehicle 100.
  • the battery is provided on the vehicle side, and is provided between the first storage battery (first battery) 111 that stores DC power acquired from an external power source outside the vehicle, and the motor units M1 to M4. It consists of the 2nd storage battery (2nd battery) to which electric power is transmitted. Motor units M1 to M4 of each wheel FL, FR, RL, RR are driven by the electric power stored in the second battery.
  • secondary batteries such as nickel metal hydride and lithium ion, fuel cells, and the like are applied.
  • An electric double layer capacitor may be used instead of the battery.
  • L1 to L4 are power supply lines.
  • This regeneration refers to power generation using the back electromotive force generated in the motor by relaxing the operation of the brake pedal 104 by the driver who drives the vehicle 100 and the depression of the accelerator pedal 103 during traveling.
  • Power can be transmitted from the first battery 111 to the second batteries provided in the motor units M1 to M4 of the respective wheels wirelessly and wired via the power supply lines L1 to L4.
  • voltage converters are provided on the power supply lines L1 to L4 on the vehicle side and the wheel side (motor units M1 to M4), respectively.
  • the voltage converter includes a first converter (DC-AC converter) 121 (121a to 121d) provided on the vehicle side and an AC-DC converter (described later) provided in each of the wheel side motor units M1 to M4. ).
  • power transmission antennas 122 (122a to 122d) and 123 (123a to 123d) for wirelessly transmitting power are provided.
  • the controller 101 controls the supply of the power sources L1 to L4 that can be supplied from the first battery 111 on the vehicle side to the motor units M1 to M4 for each wheel by the control signals S11 to S14.
  • DC power is converted into AC power by the DC-AC converter 121 (121a to 121d) on the vehicle side.
  • power is wirelessly transmitted to the wheel side motor units M1 to M4 using a pair of power transmission antennas 122 (122a to 122d) and 123 (123a to 123d) for wireless power transmission.
  • AC power is converted into DC power by an AC-DC converter provided in the wheel side motor units M1 to M4, and then supplied to the second battery.
  • Inverters 203 (203a to 203d) to be described later drive the motors of the motor units M1 to M4 using the electric power stored in the second battery.
  • the battery 111 and the motor units M1 to M4 are connected by wire to transmit power.
  • Wired power transmission and wireless power transmission can be used in combination at all times or in various combinations. For example, a method of performing power transmission by wire normally and performing power transmission by wireless according to the driving state of the vehicle, a method of performing wireless transmission when a situation where power transmission by wire is difficult occurs, There is a method of transmitting power using both wired and wireless (details will be described later).
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the vehicle drive device. The configuration mainly related to power transmission to the motor is described.
  • the vehicle drive device 200 includes a first battery 111 and a second battery by a power transmission control unit 221 provided in the controller 101 illustrated in FIG. 1 and a power reception control unit 151 (151a to 151d) provided in each of the motor units M1 to M4.
  • the power transmission using the power supply lines L1 to L4 between 212 (212a to 212d) is controlled.
  • the power transmission control unit 221 controls power reception
  • the power reception control unit 151 controls power transmission.
  • rotation control units 220 (220a to 220d) provided in the motor units M1 to M4 control the rotation of the motor M based on the power received by the power reception control units 151 (151a to 151d).
  • the power lines L1 to L4 have two transmission systems, wired and wireless, between the first battery 111 and the motor units M1 to M4. That is, of the power supply lines L1 to L4, the wheel space portion between the vehicle 100 and each wheel FL, FR, RL, RR is divided into two systems, wired and wireless, so that both can transmit power. Yes.
  • the wireless side has the pair of power transmission antennas 122 (122a to 122d) and 123 (123a to 123d) described above. On the wired side, power is transmitted via a pair of connectors 231 (231a to 231d).
  • FIG. 3 is a diagram for explaining wired and wireless power transmission. In the figure, the configuration on the power supply line L1 between the vehicle 100 and the motor unit M1 is described.
  • the first battery 111 on the vehicle 100 side is connected to the DC-AC converter 121a via the power line L1.
  • the DC-AC converter 121a converts DC power into AC power and outputs the AC power to the power transmission antenna (power transmission antenna) 122a.
  • the wheel side motor unit M1 is provided with a power transmission antenna (power receiving antenna) 123a paired with the power transmission antenna 122a.
  • the power transmission antenna 123a receives the power transmitted from the vehicle-side power transmission antenna 122a.
  • a wound coil can be used for these power transmission antennas 122a and 123a, and power can be transmitted between the vehicle 100 and the wheel motor unit M1 in a non-contact manner.
  • a cable is connected between the front stage of the DC-AC conversion unit 121a and the rear stage of the AC-DC conversion unit 201a.
  • Each of the wheel spaces between the vehicle 100 and the wheels is provided with a connector 231 (231a). Electric power can be transmitted by wire via the connector 231a.
  • the bidirectional chopper 202a is a circuit for performing power transmission in both directions (forward direction or reverse direction).
  • the output of the bidirectional chopper 202a is output to the second battery 212a.
  • the power of the first battery 111 on the vehicle side is supplied to the second battery 212a on the wheel side (in the positive direction) and stored in the second battery 212a, and the motor M in the motor unit M1 is connected via the inverter 203a. To drive the motor M.
  • the controller 101 provided in the vehicle 100 includes the power transmission control unit (power supply control unit) 221 and the torque control unit (drive control unit) 222 that controls the rotational driving of the wheels.
  • the power transmission control unit 221 controls power supply to the second battery 212a.
  • the battery amount (remaining battery amount) of the first battery 111 and the second battery 212a is detected by the power transmission control unit 221. For example, when the remaining battery amount of the second battery 212a decreases, the DC-AC conversion unit 121a, the AC-DC converter 201a performs power transmission from the vehicle 100 to the wheel motor unit M1 via the control signal S11. At this time, the bidirectional chopper 202a performs power transmission in the positive direction from the vehicle 100 to the motor unit M1 by the control signal S11.
  • the power transmission control unit 221 also uses the control signal S11 when performing power transmission in the reverse direction from the motor unit M1 to the vehicle side during regeneration of the motor M. In this case, the presence / absence of transmission is controlled for the bidirectional chopper 202a. During control without transmission, power transmission from the second battery 212a toward the first battery is not performed. At the time of control for transmission, the direction of power transmission is switched from the second battery 212a to the first battery 111.
  • the torque control unit 222 distributes the torque of all torque command values for each wheel FL, FR, RL, RR according to the running state.
  • the torque distribution value for the inverter 203a is output by the control signal S1a.
  • the motor unit M1 outputs the current value and voltage value of the second battery 212a to the controller 101 as a signal S1b, and outputs the rotation speed of the motor M to the controller 101 as a signal S1c.
  • control signals S1a to S1c, S11 are transmitted through a control line that is wired between the vehicle 100 and the motor unit M1 on the wheel side. Since these control signals S1a to S1c, S11 only need to be able to transmit data, a thin line can be used for the control line, and it is not necessary to use a thick line for carrying out large-capacity power transmission. I will not let you.
  • FIG. 4 is a diagram showing a circuit example of the inverter.
  • the inverter 203a converts the DC power supplied from the second battery 212a into the three-phase AC power of the motor M.
  • a diode 301 and a driving transistor 302 are provided in each of the U, V, and W phases ⁇ , and a sine wave whose voltage and frequency are controlled by PWM modulation is generated and supplied to each phase of the motor M. Rotating drive.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a circuit example of a bidirectional chopper.
  • the bidirectional chopper 202 a includes a primary side half bridge circuit 501, a secondary side half bridge circuit 502, and a reactor 503.
  • the primary half bridge circuit 501 includes a switching element 504 connected to the AC-DC converter 201a and a diode 505.
  • the secondary half bridge circuit 502 includes a switching element 506 connected to the second battery 212a and a diode 507.
  • the reactor 503 is connected between the primary side and the secondary side. Under the control of the switching elements 504 and 506, power transmission in the forward direction from the primary side to the secondary side or power transmission in the reverse direction from the secondary side to the primary side can be performed via the reactor 503.
  • the motor M is supplied by supplying DC power from the vehicle 100 side. Can be driven. At this time, the supply of DC power between the vehicle 100 and the wheel motor unit M1 does not require a large current. This is because the electric power stored in the second battery 212a is used to drive the motor M, and the amount of electric power necessary for outputting a large torque is stored in the second battery 212a with some margin. You should do it.
  • the motor M can be supplied with high-current power at a high voltage necessary for driving via the inverter 203a. Therefore, if electric power transmission between the first battery 111 and the second battery 212a is continuously performed, it is not necessary to pass a large current.
  • the power supply line L1 between the first battery 111 and the second battery 212a only needs to be able to transmit power with a low DC current therebetween. For this reason, non-contact wireless power transmission can be performed between the vehicle 100 and the wheel motor unit M1 using the power transmission antennas 122a and 123a. Also, with respect to power transmission by wire, a conventional three-phase large current cable with a large number of wires is unnecessary, and a thin wire can be used. Thus, when providing the cable between the vehicle 100 and a wheel, a thin wire
  • FIGS. 6A and 6B are diagrams illustrating the configuration of the connector.
  • FIG. 6A is a diagram viewed from the top of the vehicle 100
  • FIG. 6B is a diagram viewed from the front of the vehicle 100.
  • a motor M is provided inside the wheel 601 and the motor M side and the vehicle 100 side are arranged on the central axis of the wheel 601. Electric power is transmitted through the connector 231.
  • the connector 231 is specifically configured by a motor-side contact 611 provided on the wheel 601 side and a contact bar 612 that protrudes substantially horizontally from the vehicle 100 side to the ground. It is configured.
  • a vehicle-side contact 613 is formed at the tip of the contact bar 612 and is in conductive contact with the motor-side contact 611.
  • the contact rod 612 is always urged in the direction of the motor side contact 611 by a spring member 614 provided on the vehicle 100 side.
  • the motor side contact 611 is formed in a hemispherical shape having a predetermined curvature in all directions toward the center of the vehicle side contact 613. Therefore, as shown in FIG. 6B, when the wheel 601 is steered (turned) via the tie rod 620 based on the steering operation, even when the wheel moves up and down, The vehicle-side contact 613 can keep a conductive contact with the motor-side contact 611 following the left and right or up and down movements of the wheels.
  • the wheel 601 is supported by the suspension 630 so as to be movable up and down with respect to the vehicle 100.
  • the vehicle-side contact 613 at the tip of the contact bar 612 can be kept in conductive contact with the motor-side contact 611.
  • the contact rod 612 has the vehicle-side contact 613 biased to the motor-side contact 611 by the spring member 614.
  • the vehicle-side contact 613 may be the motor-side contact 613.
  • the side contact 611 may be separated.
  • FIG. 7 is a diagram showing an outline of power transmission between batteries. This figure shows each part provided in the motor unit M1 among the plurality of motor units M1 to M4. In the case of four-wheel drive, four motor units M1 to M4 are provided, and the first battery 111 having a relatively large capacity for driving the motors M of the four motor units M1 to M4 is used. On the other hand, the second battery 212a provided in the motor unit M1 only needs to drive a single motor M, can be used with a relatively small capacity, and can reduce the weight.
  • the power transmission between the first battery 111 and the second battery 212a is such that the remaining amount (current value B1) of the second battery 212a in the motor unit M1 always approaches the target remaining amount value BS (Set). Control. This control is performed by the power transmission control unit 221 of the controller 101.
  • the target remaining amount value BS is set to a predetermined value between the charging upper limit value BU (Upper) and the charging lower limit value BL (Lower). Further, a voltage setting value 1 is set between the target remaining amount value BS and the charging upper limit value BU, and a voltage setting value 2 is set between the target remaining amount value BS and the charging lower limit value BL.
  • the voltage setting value 1 may be close to or the same as the charging upper limit value BU.
  • the voltage setting value 2 may be close to or the same as the charging lower limit value BL.
  • RL (Lower) is a difference between the current value B1 and the charging lower limit value BL, and is a capacity that can be used by the second battery 212a.
  • the power transmission direction is bidirectional, that is, the forward direction and the reverse direction.
  • the positive direction is the direction from the first battery 111 to the second battery 212a.
  • the reverse direction is the direction from the second battery 212 a to the first battery 111.
  • the controller 101 basically has 1. Power transmission in the positive direction is performed during power running control. Power running control is performed, for example, when the depression of the accelerator pedal 103 is detected. 2. Power transmission in the reverse direction is performed during regenerative control. The regeneration control is performed, for example, when the depression of the brake pedal 104 is detected.
  • the controller 101 controls the regenerative power at the time of regeneration so that the current charging value B1 does not exceed the charging upper limit value BU of the second battery 212a. Further, the power running power during power running is controlled so that the current charge value B1 does not fall below the charge lower limit value BL of the second battery 212a.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the entire control content related to power transmission. The process of power transmission and torque control performed by the controller 101 is shown. First, the controller 101 detects the current traveling speed with the sensors of the motor units M1 to M4. Further, depression of the accelerator pedal 103 and the brake pedal 104 is detected (step S801).
  • step S802 the combination of the current traveling state and the control mode is specified (step S802). as mentioned above, 1.
  • power running control is specified. 2.
  • regeneration control is specified. other than this, 3.
  • the power running control is specified. In this case, the pseudo creep torque described later is controlled. 4).
  • regeneration control is specified. In this case, a pseudo engine brake, which will be described later, is controlled. 5.
  • depression of the accelerator pedal 103 and the brake pedal 104 is not detected and the speed of the vehicle 100 is medium (not fast and not slow), it is specified that there is no control (coasting operation).
  • step S803 it is determined which control mode is used (step S803).
  • step S803: power running power running
  • step S804 power running torque control
  • step S806 power running torque control
  • step S805 regenerative torque control
  • step S806 regenerative torque control
  • step S806 power transmission control is performed (step S806), and the process ends.
  • the controller 101 performs the above processes continuously over time.
  • FIG. 9 is a flowchart showing the control content of the power running torque control. The detailed control content of the power running torque control shown in step S804 of FIG. 8 is shown.
  • the controller 101 detects each value of the second battery 212 (212a to 212d, where 212b to 212d indicate the second batteries of the motor units M2 to M4, respectively) provided in the motor units M1 to M4 ( Step S901).
  • the charging lower limit value of the second battery 212 (212a to 212d) is BL, the current value (remaining amount) is B1 to B4, and the current voltage is V1 to V4.
  • the current values B1 to B4 of the second batteries 212a to 212d of the motor units M1 to M4 are always different depending on the driving state of the motor M.
  • torque distribution values T1 to T4 to each wheel are determined based on the depression amount of the accelerator pedal 103 and a predetermined torque distribution value, and power estimation using a motor efficiency map described later is performed.
  • the necessary power running powers W1 to W4 are calculated by the method (step S902).
  • capacitance RL which can use the electric power of the 2nd battery 212 is calculated (step S903).
  • the second batteries 212 (212a to 212d) provided in the motor units M1 to M4, respectively
  • Usable capacities RL1 to RL4 current values B1 to B4—charge lower limit BL Calculated by
  • step S904 the power running power W1 to W4 required for each motor unit M1 to M4 is compared with the capacities RL1 to RL4 usable in the second battery 212 (212a to 212d) calculated in step S903 (step S904).
  • step S904: Yes when the power running power W1 to W4 necessary for each motor unit M1 to M4 exceeds the capacity RL1 to RL4 that can be used by the corresponding second battery 212 (212a to 212d) (step S904: Yes), The torque distribution value of each wheel is recalculated so that the power running power is less than the usable capacities RL1 to RL4 (step S905). That is, when torque distribution is performed on all torque command values, the torque distribution value to the motor unit of the second battery 212 having a small remaining amount is decreased, and the torque distribution values of other motor units are also decreased at that ratio.
  • step S904 determines whether the power running power W1 to W4 necessary for each of the motor units M1 to M4 is within the capacity RL1 to RL4 that can be used by the corresponding second battery 212 (212a to 212d) in step S904 (step S904: No)
  • step S905 the process of step S905 is not performed, and the process proceeds to step S906.
  • step S906 power running torque control is performed using the torque distribution values for the motor units M1 to M4 (step S906), and the process ends.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the control content of regenerative torque control. The detailed control content of regenerative torque control shown to step S805 of FIG. 8 is shown.
  • the motor M generates electric power.
  • the controller 101 detects each value of the second battery 212 (212a to 212d) provided in each of the motor units M1 to M4 (step S1001).
  • the upper limit of charge of the second battery 212 is BU
  • the current value (remaining amount) is B1 to B4
  • the current voltage is V1 to V4.
  • torque distribution values T1 to T4 for each wheel are determined based on the depression amount of the brake pedal 104 and a predetermined torque distribution value, and power estimation using a motor efficiency map described later is performed.
  • the regenerative power W1 to W4 is calculated by the method (step S1002).
  • step S1003 the capacity
  • the second batteries 212 (212a to 212d) provided in the motor units M1 to M4, respectively,
  • Regenerative capacities RU1 to RU4 charge upper limit value BU ⁇ current values B1 to B4 Calculated by
  • step S1004 the regenerative power W1 to W4 in each of the motor units M1 to M4 is compared with the capacity RU that can be regenerated by the second battery 212 (212a to 212d) calculated in step S1003 (step S1004).
  • the regenerative power W1 to W4 of each motor unit M1 to M4 exceeds the capacity RU1 to RU4 that can be regenerated by the corresponding second battery 212 (212a to 212d) (step S1004: Yes)
  • the regenerative power The torque distribution value of each wheel is recalculated so that becomes less than the capacity RU1 to RU4 that can be regenerated (step S1005). That is, when all torque command values are torque-distributed, the torque distribution value to the motor unit of the second battery 212 having a large remaining amount is decreased, and the torque distribution values of the other motor units are also decreased at that ratio.
  • Step S1004 if the regenerative power W1 to W4 of each motor unit M1 to M4 is within the capacity RU1 to RU4 that can be regenerated by the corresponding second battery 212 (212a to 212d) in Step S1004 (Step S1004: No), Step The process of S1005 is not performed, and the process proceeds to step S1006.
  • step S1006 regenerative torque control is performed using the torque distribution values for the motor units M1 to M4 (step S1006), and the process ends.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a voltage detection circuit of the second battery.
  • the voltages of the second batteries 212 (212a to 212d) provided in the motor units M1 to M2 are respectively detected by the voltage detection circuit 1100 and output to the controller 101 as a signal S1b.
  • the voltage detection circuit 1100 includes two comparators 1101 and 1102.
  • the comparator 1101 is set with a voltage setting value 1 for upper limit comparison, and the comparator 1102 is set with a voltage setting value 2 for lower limit comparison.
  • a second battery 212 (212a to 212d) is connected to each of the comparators 1101 and 1102.
  • the comparator 1101 detects the voltage change of the second battery 212 (212a to 212d) using the voltage setting value 1 on the upper limit side as a threshold, and changes the output when the threshold is exceeded.
  • the comparator 1102 detects the voltage change of the second battery 212 (212a to 212d) using the voltage setting value 2 on the lower limit side as a threshold, and changes the output when the threshold is exceeded.
  • FIG. 12 is a diagram showing an outline of power supply control based on the voltage detection state of the voltage detection circuit.
  • the voltage value (current value B1) of the second battery 212 changes as the remaining amount changes.
  • the comparator 1101 outputs an ON voltage when the current value B1 is lower than the upper limit voltage setting value 1, and outputs an OFF voltage when the current value B1 exceeds the voltage setting value 1.
  • the comparator 1102 outputs an ON voltage when the current value B1 is lower than the lower limit voltage setting value 2, and outputs an OFF voltage when the current value B1 exceeds the voltage setting value 2.
  • the power transmission control unit 221 of the controller 101 controls the power supply state from the first battery 111 to the second battery 212 (212a to 212d) based on the state of the signal S1b output from the comparators 1101 and 1102. For example, as shown in (c), when the comparator 1101 outputs an OFF voltage and the comparator 1102 outputs an OFF voltage, no power is supplied (no power supply). When the comparator 1101 outputs an ON voltage and the comparator 1102 outputs an OFF voltage, normal power feeding is performed. When both the comparators 1101 and 1102 output an ON voltage, rapid power feeding is performed.
  • the power transmission control unit 221 includes a rapid power supply necessity determination unit that determines whether or not the above-described rapid power supply is necessary.
  • FIG. 13 is a flowchart of an example of a power transmission control procedure according to the first embodiment.
  • the processing content of step S806 of FIG. 8 is shown.
  • power transmission to the second battery 212a provided in the motor unit M1 will be described as an example.
  • second batteries 212b to 212d provided in the other motor units M2 to M4. Good.
  • the following processing is performed by the power transmission control unit 221 of the controller 101.
  • the power transmission control unit 221 of the controller 101 detects the voltage (current value B1) of the second battery 212a, and determines whether this voltage is equal to or lower than the voltage setting value 1 (step S1301). If the voltage of the second battery 212a is equal to or lower than the voltage setting value 1 (step S1301: Yes), the process proceeds to step S1302. If the voltage is higher than the voltage setting value 1 (step S1301: No loop), the subsequent power transmission control is performed. Wait without doing anything (equivalent to no power supply).
  • step S1302 it is determined whether the regenerative operation is being performed. If the regenerative operation is being performed (step S1302: Yes), the subsequent power transmission process is not performed and the process ends. If the regenerative operation is not in progress (step S1302: No), it is next determined whether the second battery 212a needs to be quickly charged (step S1303). If the voltage of the second battery 212a is equal to or lower than the voltage setting value 2 (step S1303: Yes), it is determined that quick charging is necessary, and the processing after step S1304 is executed. If the voltage of the second battery 212a is higher than the voltage setting value 2 (step S1303: No), it is determined that the rapid power supply is not necessary and the normal power supply is necessary, and the processing after step S1309 is executed.
  • step S1304 wired and wireless power transmission is performed in order to perform rapid power feeding.
  • the power of the battery 111 is supplied to the second battery 212a via the connector 231 (step S1304), and for wireless power transmission, the power transmission antennas 122a and 122b are used. Then, the power supply of the battery 111 is started to be fed to the second battery 212a in combination with the wired connection (step S1305).
  • step S1306 it is determined whether the second battery 212a has been charged. If the voltage of the second battery 212a is lower than the target remaining amount value BS (step S1306: No loop), the wired and wireless power supply in steps S1304 and 1306 is continued. If the voltage of the second battery 212a is equal to or higher than the target remaining amount value BS (step S1306: Yes), the power supply via the wired connector 231 is terminated (step S1307), and the wireless power transmission antennas 122a and 122b are used. All the power feedings are also terminated (step S1308), and the above power transmission control is terminated.
  • step S1309 in order to perform normal power supply, the power of the battery 111 is started to be supplied to the second battery 212a via the wired connector 231 (step S1309). Thereafter, it is determined whether the second battery 212a has been charged (step S1310). If the voltage of the second battery 212a is lower than the target remaining amount value BS (step S1310: No loop), the wired power supply in step S1309 is continued. If the voltage of the second battery 212a is equal to or higher than the target remaining amount value BS (step S1310: Yes), the power supply via the wired connector 231 is terminated (step S1311), and the above power transmission control is terminated.
  • step S1309 when power cannot be supplied from the wired connector 231, wireless power supply is started (step S1312).
  • the vehicle-side contact 613 of the contact bar 612 constituting the power transmission on the wired side may be separated from the motor-side contact 611 due to vibration of the vehicle 100, turning of the wheel 601 or the like. In such a case, power is supplied wirelessly.
  • the power transmission control unit 221 detects that the amount of transmitted electric power is cut off or detects that the capacity or voltage of the second battery 212a does not change while performing wired power feeding. It is determined whether or not the power supply by the wired connector 231 cannot be performed.
  • step S1313 it is determined whether the second battery 212a has been charged. If the voltage of the second battery 212a is lower than the target remaining amount value BS (step S1313: No loop), the wireless power supply in step S1314 is continued. If the voltage of the second battery 212a is equal to or higher than the target remaining amount value BS (step S1313: Yes), wireless power supply is terminated (step S1314), and the above power transmission control is terminated.
  • FIG. 14 is a chart showing torque command values during power running. The relationship between the power running torque command value (vertical axis) and the depression amount (horizontal axis) of the accelerator pedal 103 is shown. As shown in the figure, the torque control unit 222 of the controller 101 does not control the amount of depression of the accelerator pedal 103 and the total torque command value at the time of power running in a proportional linear relationship, but the amount of depression of the accelerator pedal 103. On the other hand, a power running torque command value is output with a curve that gradually changes. Further, the power running torque command value at the time of backward movement is set to be gentler than that at the time of forward movement of the vehicle 100.
  • FIG. 15 is a chart showing torque command values during regeneration. The relationship of the regenerative torque command value (vertical axis) with respect to the depression amount (horizontal axis) of the brake pedal 104 is shown. As shown in the figure, the controller 101 controls the regenerative torque command value to have a substantially linear relationship with respect to the depression amount of the brake pedal 104. Further, the regenerative torque command value at the time of reverse movement is set so as to change more gently than at the time of forward movement of the vehicle.
  • FIG. 16 is a chart showing torque command values when the pedal is released. When neither the accelerator pedal 103 nor the brake pedal 104 is depressed, the controller 101 changes the torque command value according to the vehicle speed as shown in the figure.
  • pseudo creep torque is generated as positive (+) torque.
  • a pseudo engine brake is generated as a negative ( ⁇ ) torque.
  • the pseudo engine brake is applied when the vehicle speed is about 40 km / h or higher, and the largest torque value is applied when the vehicle speed is about 60 km / h. At a speed of about 60 km / h or more, a small torque value is gradually applied.
  • the coasting operation is performed with the torque command value set to zero.
  • the characteristics of the torque command value with respect to the vehicle speed may be changed for each switched mode.
  • the pseudo creep torque value is reduced in the eco mode compared to the normal mode, and the pseudo engine brake has a large negative torque value.
  • FIG. 17 is a chart showing a motor efficiency map.
  • the efficiency map 1700 shows the rotational speed-torque characteristics of the motor M, with the horizontal axis representing the rotational speed and the vertical axis representing the torque.
  • an efficiency map 1700 in the illustrated four quadrant is stored in advance.
  • the first to fourth quadrants of the efficiency map 1700 are respectively 1. Forward running: A state where the accelerator pedal is being depressed while moving forward. 2. Reverse power running: A state where the accelerator pedal is depressed during reverse. Reverse regeneration: State where the brake pedal is depressed during reverse. Normal regenerative regeneration: A state in which the brake pedal is depressed during forward travel.
  • the torque control unit 222 of the controller 101 calculates the total torque command amount from the depression amount of the accelerator pedal 103 and the brake pedal 104.
  • the total torque value is distributed to a torque distribution value T for each motor M of each wheel by a predetermined torque distribution.
  • the controller 101 detects the rotational speeds Vfl, Vfr, Vrl, Vrr by the sensors of the motor units M1 to M4 while the vehicle 100 is traveling.
  • the rotation speed is described as ⁇ .
  • the controller 101 refers to the efficiency map 1700 for the motor M, and obtains the efficiency ⁇ from the torque T and the rotational speed ⁇ .
  • the controller 101 estimates the power consumption at the time of power running, and the regenerative power at the time of regeneration from the following formula
  • Power efficiency ⁇ (T ⁇ ⁇ ) / (V ⁇ I)
  • Regeneration efficiency ⁇ (V ⁇ I) / (T ⁇ ⁇ ) (V and I are the voltage and current of the motor M or the voltage and current of the inverter 203)
  • V ⁇ I corresponds to the power consumption of the motor M during power running and the regenerative power W during regeneration.
  • the controller 101 obtains the current value and the usable or regenerative power amount for the second battery 212 (212a to 212d). Then, the amount of power that can be used or regenerated is compared with the calculated power consumption (regenerative power), and the torque distribution value for the motor M is corrected so as to be within the range.
  • the efficiency map 1700 the power consumption (regenerative power) of the motor M can be determined more accurately. As a result, the amount of power required during power transmission can be accurately estimated, the amount of power during power transmission can be accurately calculated, and efficient power transmission can be performed.
  • the efficiency map 1700 is not limited to being acquired in advance.
  • the efficiency map 1700 may be created while the vehicle 100 is traveling.
  • the controller 101 includes an efficiency map generation unit, acquires the power consumption and the rotation speed of the motor M during traveling, and generates the efficiency map 1700 described above.
  • the efficiency map 1700 acquired in advance may be updated.
  • ⁇ Detects the torque value from the current I flowing through the motor M
  • ⁇ Detects the rotational speed of the wheel by a rotational position sensor such as a resolver
  • ⁇ Detects the current and voltage by a current sensor and a voltage sensor provided between the second battery 212a and the inverter 203a
  • the controller 101 can update the efficiency map 1700 stored in the storage unit at any time during traveling of the vehicle 100 by the above detection and calculation.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating an example of torque redistribution when the remaining battery level is low.
  • the total torque command value is input as 100 [Nm] to the controller 101 by, for example, depressing the accelerator pedal 103.
  • the remaining battery capacity of the second battery 212 (corresponding to 212b) provided in the motor unit M2 of the left front wheel FL is reduced, and the motor M of the left front wheel FL is 16 Assume that only [Nm] can be output.
  • the torque of the left front wheel FL is simply lowered, the driving force of the left and right front wheels becomes unbalanced, which causes an effect that the direction of travel of the vehicle 100 changes.
  • the torque controller 222 of the controller 101 redistributes the torque as shown in FIG. That is, the torque is distributed to the left and right front wheels so that the same torque 16 [Nm] is obtained. Further, the left and right rear wheels have the same ratio corresponding to the ratio (4/5) in which the front wheel torque is changed from 20 [Nm] to 16 [Nm]. Change the torque to. In this case, the total torque value is changed from 100 [Nm] to 80 [Nm].
  • the cooperative brake is a brake that generates a necessary braking force by combining a regenerative brake by the motor M and a mechanical brake by hydraulic control.
  • a regenerative brake by the motor M
  • a mechanical brake by hydraulic control.
  • a method of always using a regenerative brake and a mechanical brake at a predetermined ratio a method of using a regenerative brake up to a predetermined braking amount, and using a mechanical brake when a predetermined braking amount is exceeded,
  • a method of using a mechanical brake up to a predetermined braking amount and using a regenerative brake when the braking amount exceeds a predetermined braking amount is a method of using a mechanical brake up to a predetermined braking amount and using a regenerative brake when the braking amount exceeds a predetermined braking amount.
  • FIG. 19-1 is a diagram illustrating the control characteristics of the cooperative brake used in the embodiment.
  • the horizontal axis is speed, and the vertical axis is braking torque.
  • the motor M has a low rotation speed when the speed is low. Accordingly, as shown in the figure, when such a speed is low, the back electromotive force is also small, and thus a large regenerative brake cannot be obtained.
  • the controller 101 of the embodiment not only the regenerative brake of the motor M but also the coordinated brake control for obtaining the insufficient braking torque that cannot be obtained by the regenerative brake by the mechanical brake is performed.
  • the braking torque of the mechanical brake has a characteristic opposite to that of the regenerative brake, and increases as the speed decreases and decreases as the speed increases. Thereby, the braking torque value corresponding to the depression amount of the brake pedal 104 is obtained by the braking force of both the regenerative brake and the mechanical brake.
  • the controller 101 reduces the ratio of the regenerative brake braking torque in the same manner as at the low speed, thereby reducing the mechanical type. Cooperative brake control is performed so as to obtain a required braking torque by increasing the ratio of the braking torque by the brake.
  • FIG. 19-2 is a diagram showing other control characteristics of the cooperative brake used in the embodiment.
  • the ratio of the braking torque by the regenerative brake is gradually reduced, and conversely, the ratio by the mechanical brake is increased.
  • the braking torque is generated not only by the regenerative brake by the motor M but also by the cooperative brake control using the mechanical brake together, so that the necessary braking torque can be generated over a wide range of speeds. It can be done safely. Even when the second battery 212 cannot be charged due to a change in the charge capacity of the second battery 212, the necessary braking torque can be obtained.
  • a battery is provided for each of the vehicle and the wheel, and power is transmitted between the vehicle and the wheel by wire and wirelessly.
  • the power transmission between the batteries is controlled so that the capacity of the second battery on the wheel side always approaches the target remaining amount value. As a result, stable power can be supplied to the motor at all times.
  • power transmission is controlled according to the running state of the vehicle, in response to power running and regeneration, torque distribution to each motor, and changes in braking torque, ensuring driving safety and power transmission. Can be performed efficiently.
  • the second battery can reach the target remaining value.
  • the remaining amount is high, normal charging by wire is performed, but when power is transmitted by wire due to a situation where the connector is separated such as when the vehicle vibration or wheel turning angle is large, wireless power transmission is possible. Since the power transmission is continued by switching to, the shortage of the capacity of the second battery can be resolved as soon as possible without being influenced by the traveling condition of the vehicle.
  • the power transmission control unit 221 determines the connector 231 (the vehicle 231) based on the detection output of a sensor or the like that detects the operation angle of the handle 102, the turning angle of the wheel 601 or the movement state of the tie rod 620. The presence / absence of contact between the side contact 613 and the motor side contact 611) is determined. At this time, the turning angle of the wheel 601 is obtained from the detected angle or the like, and when the turning angle is equal to or larger than a predetermined angle, it is determined that the contact of the connector 231 (the vehicle side contact 613 and the motor side contact 611) is separated. In this case, as in the first embodiment, power supply by wire cannot be performed.
  • the power transmission control unit 221 again determines that there is a high possibility that the connector 231 (the vehicle-side contact 613 and the motor-side contact 611) is in contact again based on the operation angle of the handle 102, and can resume power supply.
  • a weak current a minute current
  • the power transmission control unit 221 includes a connector power supply determination unit that determines whether power can be supplied through the connector 231 based on whether a minute current is flowing.
  • FIG. 20 is a flowchart illustrating an example of a power transmission control procedure according to the second embodiment. Processing performed by the power transmission control unit 221 provided on the vehicle 100 side will be described. FIG. 20 shows processing after the connector 231 (the vehicle-side contact 613 and the motor-side contact 611) is separated and power transmission by wire cannot be fed. In this process, the power transmission control unit 221 detects a current value flowing through the power supply line L1 on the vehicle 100 side.
  • the power transmission control unit 221 detects the operation angle of the handle 102 or the turning angle of the wheel 601 with respect to the vehicle 100 (step S2001).
  • the power transmission control unit 221 stores in advance a power supplyable angle range with respect to the turning angle of the wheel in a storage unit (not shown). Further, when detecting the operation angle of the handle 102, the operation angle is converted into the turning angle of the wheel 601.
  • the power transmission control unit 221 determines whether or not the detected turning angle of the wheel 601 is within a power supply possible range (step S2002). If it is not within the power feedable range (step S2002: No), the process returns to step S2001 and waits until the turning angle of the wheel 601 falls within the power feedable range. If it is detected that the power supply is within the power supply range (step S2002: Yes), power supply to the second battery 212a is started (step S2003). At the start of the power supply, an inrush current is avoided by flowing a minute current.
  • step S2004 the power transmission control unit 221 checks whether a minute current is flowing on the power supply line L1 (step S2004). If it is not detected that a minute current is flowing (step S2004: No), the process returns to step S2001. If it can be detected that a minute current is flowing (step S2004: Yes), the power transmission control unit 221 gradually increases the power supply current to the second battery 212a to a predetermined value set in advance (step S2005).
  • the power transmission control unit 221 starts power feeding at a steady-state current value that is originally intended to be transmitted after the power feeding current has increased to a predetermined value (step S2005). Then, it is determined whether or not the second battery 212a has reached the target remaining amount value BS (step S2006). If it has not been reached (step S2006: No), the power supply is continued, and if it has reached (step S2006: Yes), the process is terminated. To do.
  • FIG. 21 is a flowchart showing another example of the power transmission control procedure according to the second embodiment.
  • the value of the current flowing in the power supply line L1 is detected and output to the power transmission control unit 221 via the signal S1b.
  • the power transmission control unit 221 starts power feeding to the second battery 212a (step S2101). At the start of the power supply, an inrush current is avoided by flowing a minute current.
  • step S2102 it is confirmed whether or not it has been detected that a minute current is flowing on the power supply line L1 on the motor unit M1 side of the wheel 601 (step S2102).
  • the power transmission control unit 221 can confirm whether or not a minute current is flowing based on the signal S1b from the motor unit M1. If it cannot be detected that a minute current is flowing (step S2102: No), the process waits until it can be detected. If it can be detected that a minute current is flowing (step S2102: YES), the power transmission control unit 221 gradually increases the power supply current to the second battery 212a to a predetermined value set in advance (step S2103).
  • the power transmission control unit 221 starts power feeding at a steady-state current value that is originally intended to be transmitted after the power feeding current increases to a predetermined value (step S2104). Then, it is determined whether the second battery 212a has reached the target remaining amount value BS (step S2105). If it has not been reached (step S2105: No), the power supply is continued. To do.
  • the current amount is increased after flowing a minute current. Inrush current at the time of resumption of power supply can be avoided, damage to the second battery and connector (vehicle side contact and motor side contact) can be prevented, and generation of power supply noise due to the inrush current can be prevented.
  • the method described in this embodiment can be realized by executing a program prepared in advance on a computer such as a personal computer or a workstation.
  • This program is recorded on a computer-readable recording medium such as a hard disk, a flexible disk, a CD-ROM, an MO, and a DVD, and is executed by being read from the recording medium by the computer.
  • the program may be a transmission medium that can be distributed via a network such as the Internet.

Abstract

　車両駆動装置は、直流電力を蓄える第１バッテリ（１１１）と、ＤＣ－ＡＣ変換部と、送電の電力伝送アンテナ（１２２ａ～１２２ｄ）と、受電の電力伝送アンテナ（１２３ａａ～１２３ｄ）と、ＡＣ－ＤＣ変換部を有する無線の伝送路と、第１バッテリ（１１１）を送電する有線の伝送路と、有線の伝送路に設けられるコネクタ（２３１ａ～２３１ｄ）と、車輪のハブに設けられるモータ（Ｍ）と、車輪に設けられ、有線および無線の伝送路により受電した直流電力を蓄える第２バッテリ（２１２ａ～２１２ｄ）と、車輪に設けられ、第２バッテリ（２１２ａ～２１２ｄ）の直流電力を交流電力に変換するインバータ（２０３ａ～２０３ｄ）と、モータ（Ｍ）の回転駆動を制御するトルク制御部と、無線および有線の伝送路による給電を制御する送電制御部（２２１）と、を備える。

Description

車両駆動装置
　この発明は、車両のモータへ電源を供給し車両を駆動する車両駆動装置に関する。ただし、この発明の利用は、上述した車両駆動装置には限られない。
　従来、移動体である電気自動車（ＥＶ）にモータを設け、車輪を駆動する構成において、モータを車輪に設けるインホイールモータ構造とし、このモータに対する電源を車両から供給するものとして、下記の各技術が開示されている。
　一つ目の技術は、車体と車輪との間の電気配線に螺旋部を設け、この螺旋部を車体とアクセルとの間に設けられたリンクに支持させる構造としている。これにより、電気配線の垂れ下がりを防止し、車輪の上下ストローク等の動作に追従できるようにしたものである（たとえば、下記特許文献１参照。）。
　二つ目の技術は、インホイールモータの配線構造にかかり、ターミナル基板の配線接続部にステータコイルからの配線を接続して各相ごとに電気的に集約する構成としている。これにより、コスト低減と組付作業を容易化でき、ステータの側方に設置位置が制約される結線用ユニットを用いず、インホイールモータの車幅方向の縮小化を達成している（たとえば、下記特許文献２参照。）。
　三つ目の技術は、車両には、車輪（ホイール）に近い側に、インバータ、モータ、減速機を配置している。これにより、高周波電流の経路のループの大きさを小さくして高周波電流に起因する放射ノイズの発生を抑制している（たとえば、下記特許文献３参照。）。
　四つ目の技術は、車体からモータへの電線をサスペンションのキングピン中心線Ｋｉを中心として渦巻き状に巻いた構成としている。これにより、ホイールの転舵時に渦巻き状に巻かれた部分がキングピン中心線を中心として巻き取られまたは巻き戻され、電線による転舵の妨げを防止して転舵性を高め、電線の耐久性を確保している（たとえば、下記特許文献４参照。）。
　五つ目の技術は、車両から車輪のモータへ給電する電線（給電ケーブル）の接続にかかり、車両前進時のホイールの回転方向の下流側に接続端子箱を設けた構成としている。これにより、ホイールの内周面に異物が固着した状態で車両が前進した場合に、異物が給電ケーブルよりも先に端子箱に衝突して粉砕され、給電ケーブルの損傷を抑制している（たとえば、下記特許文献５参照。）。
　六つ目の技術は、車両から車輪のモータへ給電する電線の支持構造にかかり、電線（三相高圧ケーブル）を一括してシースで内包してケーブル支持部材で支持し、このケーブル支持部材の支持部を車体の前後方向、幅方向および高さ方向等の任意の方向に移動可能となるように車体に設置した構成としている。これにより、車輪が凸凹路を転動するときや運転者により操舵されるときなど、モータと電源側との直線距離が変化しても、三相高圧ケーブルが支持部と共に車体の前後方向、幅方向および高さ方向に移動し、三相高圧ケーブルの撓み部分が変形することでインホイールモータとバッテリ側との直線距離の変化が吸収されて三相高圧ケーブルの耐久性を向上させている（たとえば、下記特許文献６参照。）。
特開２００１－３０１４７２号公報 特開２００４－１２０９０９号公報 特開２００５－２９０８６号公報 特開２００６－６２３８８号公報 特開２００９－９６４２９号公報 特開２０１０－２２１９０２号公報
　しかしながら、上記の特許文献１～６に記載の技術は、いずれも車両側のインバータと、車輪側のモータとに分離されているため、インバータと車輪の間に高電圧の大電流が流せる電源ケーブルが必要となる。
　この高電圧大電流の電源ケーブルには、操舵による車輪の回転等により撓みの負荷がかかるが、径が太いためケーブルの耐久性を低下させるとともに、操舵性を高めることができない。また、車両と車輪との間のホイールスペースに太い電源ケーブルが存在するため、サスペンションと干渉しないように配線することが困難であるとともに、泥や粉塵、雨や雪等が付着しやすく、劣化しやすいため、交換等のメンテナンスに手間がかかる。
　上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる車両駆動装置は、外部電源より取得した直流電力を蓄える第１蓄電池と、前記第１蓄電池に接続され、前記直流電力を交流電力に変換する第１変換器と、当該交流電力を無線送電する送電アンテナを有する第１送電手段と、前記交流電力を無線受電する受電アンテナと、当該交流電力を直流電力へ変換する第２変換器を有する第１受電手段と、前記第１蓄電池に接続され、前記第１蓄電池の直流電力を送電する第２送電手段と、前記第２送電手段と導電性を有するコネクタにより接続され、前記第２送電手段により送電された直流電力を受電する第２受電手段と、車輪のハブに装着され、当該車輪を駆動するインホイールモータと、前記車輪に設けられ、前記第１受電手段および前記第２受電手段により受電した直流電力を蓄える第２蓄電池と、前記車輪に設けられ、前記第２蓄電池の直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記インホイールモータの回転駆動を制御する駆動制御手段と、前記第１送電手段より前記第１受電手段への無線給電、および、前記第２送電手段より前記第２受電手段への前記コネクタによる給電を制御する給電制御手段と、を備えることを特徴とする。
図１は、実施の形態１にかかる車両駆動装置が搭載された車両の構成を示す概要図である。 図２は、車両駆動装置の構成を示すブロック図である。 図３は、有線および無線の電力伝送を説明する図である。 図４は、インバータの回路例を示す図である。 図５は、双方向チョッパの回路例を示す図である。 図６－１は、コネクタの構成を示す図である（上面図）。 図６－２は、コネクタの構成を示す図である（正面図）。 図７は、バッテリ間の電力伝送の概要を示す図である。 図８は、電力伝送にかかる全体の制御内容を示すフローチャートである。 図９は、力行トルク制御の制御内容を示すフローチャートである。 図１０は、回生トルク制御の制御内容を示すフローチャートである。 図１１は、第２バッテリの電圧検出回路の例を示す図である。 図１２は、電圧検出回路の電圧検出状態に基づく給電制御の概要を示す図である。 図１３は、実施の形態１にかかる電力伝送の制御手順の一例を示すフローチャートである。 図１４は、力行時のトルク指令値を示す図表である。 図１５は、回生時のトルク指令値を示す図表である。 図１６は、ペダルを離したときのトルク指令値を示す図表である。 図１７は、モータ効率マップを示す図表である。 図１８は、バッテリ残量が少なくなったときのトルクの再配分例を説明する図である。 図１９－１は、実施の形態で用いる協調ブレーキの制御特性を示す図である。 図１９－２は、実施の形態で用いる協調ブレーキのほかの制御特性を示す図である。 図２０は、実施の形態２にかかる電力伝送の制御手順の一例を示すフローチャートである。 図２１は、実施の形態２にかかる電力伝送の制御手順の他の例を示すフローチャートである。
　以下に添付図面を参照して、この発明にかかる車両駆動装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。以下の説明では、各車輪にモータを備えたインホイール型の構成を例に説明する。
（実施の形態１）
　実施の形態１では、モータ駆動の電力を無線および有線により車両から車輪に電力伝送（ハイブリッド伝送）する構成である。電力伝送は、無線（第１送電・受電手段）と有線（第２送電・受電手段）を併用して行う構成とするほか、有線と無線との組み合わせを車両の走行状況等に応じて切り替えて電力伝送する構成とすることができる。
（車両の構成）
　図１は、実施の形態１にかかる車両駆動装置が搭載された車両の構成を示す概要図である。車両１００は、左右の前車輪ＦＬ，ＦＲと、左右の後車輪ＲＬ，ＲＲを有する４輪駆動車である。これら四つの各車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲのハブには、それぞれインホイール型のモータユニットＭ１～Ｍ４が設けられ、独立に駆動される。
　これらモータユニットＭ１～Ｍ４には、それぞれモータ駆動用のインバータ回路（後述する）と、第２バッテリ等が設けられ、各インバータ回路はコントローラ（ＥＣＵ）１０１の制御に基づき、モータユニットＭ１～Ｍ４を駆動する。このコントローラ１０１には各種情報が入力され、トルク配分された結果、各モータユニットＭ１～Ｍ４に設けられたモータ（インホイールモータ）を駆動する。
　コントローラ１０１に対する入力としては、以下がある。ハンドル１０２からは操舵角が入力される。アクセルペダル１０３からは、全トルク指令値が入力される。ブレーキペダル１０４からはブレーキ量が入力される。シフトブレーキ１０５からはシフトブレーキ量が入力される。セレクタ１０６からはＲ，Ｎ，Ｄ等のセレクトポジションが入力される。
　また、各車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲのモータユニットＭ１～Ｍ４には、それぞれ回転速度Ｖを検出するセンサが設けられており、各車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲの回転速度Ｖｆｌ，Ｖｆｒ，Ｖｒｌ，Ｖｒｒがコントローラ１０１に入力される。
　このほか、車両１００には、加速度センサとヨーレートセンサ（不図示）が設けられ、検出した加速度およびヨーレートがコントローラ１０１に入力される。
　コントローラ１０１は、上記の入力に基づき、各車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲを駆動する。駆動のための制御信号Ｓ１～Ｓ４は、各車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲごとに適切にトルク配分され、各モータユニットＭ１～Ｍ４に供給される。
　また、車両１００には、バッテリが搭載され、車両１００全体に対して電源供給する。バッテリは、車両側に設けられ、車両外部の外部電源より取得した直流電力を蓄える第１蓄電池（第１バッテリ）１１１と、モータユニットＭ１～Ｍ４内部に設けられ、第１バッテリ１１１との間で電力伝送される第２蓄電池（第２バッテリ）とからなる。各車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲのモータユニットＭ１～Ｍ４は、第２バッテリに蓄電された電力により駆動される。これらバッテリとしては、ニッケル水素、リチウムイオン等の二次電池や燃料電池などが適用される。また、バッテリの代わりに電気二重層キャパシタを用いても良い。図中Ｌ１～Ｌ４が電源ラインである。
　なお、回生時には、モータへの電源供給（力行）のときとは逆に、モータユニットＭ１～Ｍ４によって発生した電源をバッテリ側に供給する。この回生とは、車両１００を運転するドライバによるブレーキペダル１０４の操作や、走行中にアクセルペダル１０３の踏み込みを緩和することによって、モータに発生する逆起電力を用いた発電を示す。
　第１バッテリ１１１から各車輪のモータユニットＭ１～Ｍ４にそれぞれ設けられる第２バッテリに対して、電源ラインＬ１～Ｌ４を介して無線と有線で電力を伝送可能である。
　無線の電力伝送の構成を説明すると、車両側および車輪側（モータユニットＭ１～Ｍ４）の電源ラインＬ１～Ｌ４上には、それぞれ電圧変換部が設けられる。この電圧変換部は、車両側に設けられる第１変換器（ＤＣ－ＡＣ変換部）１２１（１２１ａ～１２１ｄ）と、車輪側各モータユニットＭ１～Ｍ４内部に設けられるＡＣ－ＤＣ変換部（後述する）によって構成される。
　車両側と車輪側には、電力を無線送電するための電力伝送アンテナ１２２（１２２ａ～１２２ｄ）、１２３（１２３ａ～１２３ｄ）が設けられる。
　そして、コントローラ１０１は、車両側の第１バッテリ１１１から供給可能な電源ラインＬ１～Ｌ４の各電源を、制御信号Ｓ１１～Ｓ１４により、車輪別のモータユニットＭ１～Ｍ４に供給制御する。この際、電源ラインＬ１～Ｌ４の電源は、車両側のＤＣ－ＡＣ変換部１２１（１２１ａ～１２１ｄ）により直流電力が交流電力に変換される。そして、無線による電力伝送の一対の電力伝送アンテナ１２２（１２２ａ～１２２ｄ）、１２３（１２３ａ～１２３ｄ）を用いて、車輪側のモータユニットＭ１～Ｍ４に無線送電される。
　そして、車輪側のモータユニットＭ１～Ｍ４に設けられるＡＣ－ＤＣ変換部により交流電力が直流電力に変換された後、第２バッテリに供給される。第２バッテリに蓄電された電力を用いて、後述するインバータ２０３（２０３ａ～２０３ｄ）は、モータユニットＭ１～Ｍ４のモータを駆動する。
　なお、上記モータユニットＭ１～Ｍ４のモータの回生時には、車輪側のモータユニットＭ１～Ｍ４から車両側（第１バッテリ１１１）に向けて電力を伝送（送電）することができる。
　有線の電力伝送については、バッテリ１１１とモータユニットＭ１～Ｍ４（第２バッテリ）との間が有線接続され、電力伝送する。
　有線による電力伝送と、無線による電力伝送は、常時併用する構成とするほか、各種組み合わせでおこなうことができる。たとえば、通常は有線による電力伝送をおこない、車両の走行状態に応じて無線による電力伝送もおこなう方法、有線による電力伝送が困難な状況が生じたときに、無線による伝送をおこなう方法、急速充電時に有線と無線を併用して電力伝送する方法等、がある（詳細は後述する）。
（車両駆動装置の構成）
　図２は、車両駆動装置の構成を示すブロック図である。主にモータへの電力伝送にかかる構成を記載してある。車両駆動装置２００は、図１に記載のコントローラ１０１に設けられる送電制御部２２１と、各モータユニットＭ１～Ｍ４に設けられる受電制御部１５１（１５１ａ～１５１ｄ）により、第１バッテリ１１１と第２バッテリ２１２（２１２ａ～２１２ｄ）間における電源ラインＬ１～Ｌ４を用いた電力伝送を制御する。
　なお、上述したように、回生時には、送電制御部２２１が受電を制御し、受電制御部１５１が送電を制御する。図中、各モータユニットＭ１～Ｍ４に設けられる回転制御部２２０（２２０ａ～２２０ｄ）は、受電制御部１５１（１５１ａ～１５１ｄ）により受電した電力に基づくモータＭの回転を制御する。
　電源ラインＬ１～Ｌ４は、第１バッテリ１１１とモータユニットＭ１～Ｍ４の間において、有線と無線の２系統の伝送系統を有する。すなわち、電源ラインＬ１～Ｌ４のうち、車両１００と、各車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲとの間のホイールスペース部分は、有線と無線の２系統に分かれていずれも電力伝送可能に構成されている。
　無線側は、上述した一対の電力伝送アンテナ１２２（１２２ａ～１２２ｄ）、１２３（１２３ａ～１２３ｄ）を有する。有線側は、一対のコネクタ２３１（２３１ａ～２３１ｄ）を介して電力伝送される。
（有線および無線の電力伝送の構成）
　図３は、有線および無線の電力伝送を説明する図である。図には、車両１００と、モータユニットＭ１間の電源ラインＬ１上の構成について記載してある。
　車両１００側の第１バッテリ１１１は、電源ラインＬ１を介してＤＣ－ＡＣ変換部１２１ａに接続されている。ＤＣ－ＡＣ変換部１２１ａは、直流電力を交流電力に変換し、電力伝送アンテナ（送電アンテナ）１２２ａに出力する。
　車輪側のモータユニットＭ１には、電力伝送アンテナ１２２ａと対の電力伝送アンテナ（受電アンテナ）１２３ａが設けられる。この電力伝送アンテナ１２３ａは、車両側の電力伝送アンテナ１２２ａから送電された電力を受電する。これら電力伝送アンテナ１２２ａ，１２３ａには、たとえば、巻回されたコイルを用いることができ、車両１００と車輪のモータユニットＭ１との間を非接触で電力伝送できる。
　また、第１バッテリ１１１のＤＣ出力を直接、第２バッテリ２１２ａに接続するために、ＤＣ－ＡＣ変換部１２１ａの前段と、ＡＣ－ＤＣ変換部２０１ａの後段との間がケーブル等で有線接続され、車両１００と車輪との間のホイールスペース部分には、それぞれコネクタ２３１（２３１ａ）が設けられる。コネクタ２３１ａを介して電力が有線伝送できる。
　モータユニットＭ１側において、電力伝送アンテナ１２３ａ、あるいはコネクタ２３１ａを介して受電した電力は、第２変換器（ＡＣ－ＤＣ変換部）２０１ａにより交流電力が直流電力に変換され、双方向チョッパ２０２ａに出力される。双方向チョッパ２０２ａは、双方向（正方向あるいは逆方向）への電力伝送を行うための回路である。
　双方向チョッパ２０２ａの出力は、第２バッテリ２１２ａに出力される。これにより、車両側の第１バッテリ１１１の電源を車輪側の第２バッテリ２１２ａに供給し（正方向）、第２バッテリ２１２ａに蓄電されるとともに、インバータ２０３ａを介してモータユニットＭ１内のモータＭに供給され、モータＭを駆動させる。
　モータＭの回生時には、モータＭで発生した電力がインバータ２０３ａを介して第２バッテリ２１２ａに供給されるとともに、双方向チョッパ２０２ａから無線および有線の電力伝送により、ＤＣ－ＡＣ変換部１２１ａを介して第１バッテリ１１１に至る経路（電源ラインＬ１）で電力伝送することができる（逆方向）。これにより、第２バッテリ２１２ａを介して第１バッテリ１１１への蓄電を行うことができる。なお、ＡＣ－ＤＣ変換部２０１ａとＤＣ－ＡＣ変換部１２１ａは共に双方向であるため、この場合は、ＡＣ－ＤＣ変換部２０１ａはＤＣ－ＡＣ変換をおこない、ＤＣ－ＡＣ変換部１２１ａはＡＣ－ＤＣ変換をおこなう。また、１２３ａは送電アンテナとなり、１２２ａは受電アンテナとなる。
　車両１００に設けられるコントローラ１０１は、上記の送電制御部（給電制御手段）２２１と、車輪の回転駆動を制御するトルク制御部（駆動制御手段）２２２とを有している。送電制御部２２１は、第２バッテリ２１２ａに対する電源供給を制御する。
　第１バッテリ１１１および第２バッテリ２１２ａのバッテリ量（バッテリ残量）は、送電制御部２２１が検出しており、たとえば、第２バッテリ２１２ａのバッテリ残量が少なくなったときには、ＤＣ－ＡＣ変換部１２１ａ、ＡＣ－ＤＣ変換部２０１ａに対し、車両１００から車輪のモータユニットＭ１に対する電力伝送を制御信号Ｓ１１を介して行う。この際、制御信号Ｓ１１により双方向チョッパ２０２ａは、車両１００からモータユニットＭ１へ向う正方向の電力伝送を行う。
　一方、送電制御部２２１は、モータＭの回生時に、モータユニットＭ１から車両側へ向う逆方向の電力伝送を行う場合についても、制御信号Ｓ１１を用いて行う。この場合、双方向チョッパ２０２ａに対しては、伝送の有無を制御する。伝送を行わない制御時には、第２バッテリ２１２ａから第１バッテリ方向への電力伝送は行わない。伝送を行う制御時には、電力伝送の方向を第２バッテリ２１２ａから第１バッテリ１１１の方向に切り替える。
　トルク制御部２２２は、全トルク指令値を走行状態に応じて各車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲごとにトルク配分する。図示の右前輪ＦＲのモータユニットＭ１に対しては、インバータ２０３ａに対するトルク配分値を制御信号Ｓ１ａで出力することにより行う。
　また、モータユニットＭ１は、第２バッテリ２１２ａの電流値および電圧値を信号Ｓ１ｂとしてコントローラ１０１に出力し、モータＭの回転速度を信号Ｓ１ｃとしてコントローラ１０１に出力する。
　これら制御信号Ｓ１ａ～Ｓ１ｃ，Ｓ１１は、車両１００と車輪側のモータユニットＭ１との間で有線接続された制御線を介して伝送させる。これら制御信号Ｓ１ａ～Ｓ１ｃ，Ｓ１１については、データ送信できればよいため、制御線に細線を用いることができ、大容量の電力伝送を行うような太線を用いる必要はないため、車輪の操舵性を低下させることがない。
　図４は、インバータの回路例を示す図である。インバータ２０３ａは、第２バッテリ２１２ａから供給される直流電力をモータＭの３相交流電力に変換する。Ｕ，Ｖ，Ｗの各相±にそれぞれダイオード３０１と、駆動トランジスタ３０２とを設け、ＰＷＭ変調により、電圧と周波数を制御した正弦波を生成してモータＭの各相に供給してモータＭを回転駆動する。
　図５は、双方向チョッパの回路例を示す図である。双方向チョッパ２０２ａは、一次側ハーフブリッジ回路５０１と、二次側ハーフブリッジ回路５０２と、リアクトル５０３とを備えている。一次側ハーフブリッジ回路５０１は、ＡＣ－ＤＣ変換部２０１ａに接続されるスイッチング素子５０４と、ダイオード５０５を有している。二次側ハーフブリッジ回路５０２は、第２バッテリ２１２ａに接続されるスイッチング素子５０６と、ダイオード５０７とを有している。リアクトル５０３は、一次側と二次側との間に接続されている。そして、スイッチング素子５０４，５０６の制御により、リアクトル５０３を介して一次側から二次側への正方向の電力伝送、あるいは二次側から一次側への逆方向の電力伝送を行うことができる。
　上記構成により、車両１００側に第１バッテリ１１１を設け、インバータ２０３ａと第２バッテリ２１２ａをモータユニットＭ１に内蔵して設けているため、ＤＣの電源を車両１００側から供給することにより、モータＭを駆動することができる。この際、車両１００と車輪のモータユニットＭ１との間におけるＤＣ電力の供給は、大電流を必要としない。これは、モータＭの駆動には、第２バッテリ２１２ａに蓄電されている電力を用いるためであり、大きなトルクを出力する際に必要な電力量を多少の余裕を持って第２バッテリ２１２ａに蓄電しておけば良い。モータＭには、インバータ２０３ａを介して駆動に必要な高電圧で大電流の電力を供給することができる。したがって、第１バッテリ１１１と第２バッテリ２１２ａの間の電力伝送を連続的に行うようにしておけば、大電流を流さなくても済むのである。
　したがって、第１バッテリ１１１と第２バッテリ２１２ａとの間の電源ラインＬ１は、これらの間をＤＣ低電流で電力伝送させることができればよい。このため、車両１００と、車輪のモータユニットＭ１間を電力伝送アンテナ１２２ａ，１２３ａを用いて、非接触な無線による電力伝送を行うことができる。また、有線による電力伝送についても、従来のような太く本数が多い３相大電流ケーブルは不要であり、細線を用いることができる。このように、車両１００と車輪との間のケーブルを設ける場合、このケーブルとして細線を用いることができる。
（コネクタの構成）
　図６－１および図６－２は、それぞれコネクタの構成を示す図である。図６－１は車両１００の上面から見た図、図６－２は、車両１００の前面から見た図である。これらの図に示すように、電源ラインＬ１～Ｌ４上における有線の電力伝送の系統において、車輪６０１内部にはモータＭが設けられ、モータＭ側と車両１００側は、車輪６０１の中心軸に配置されたコネクタ２３１を介して電力が伝送される。
　図６－１の（ａ）に示すように、コネクタ２３１は、具体的には、車輪６０１側に設けられるモータ側接点６１１と、車両１００側から地面に対しほぼ水平に突出する接触棒６１２によって構成されている。接触棒６１２の先端には車両側接点６１３が形成され、モータ側接点６１１に導通接触する。接触棒６１２は、車両１００側に設けられたばね部材６１４によりモータ側接点６１１の方向に常時付勢されている。
　そして、モータ側接点６１１は、車両側接点６１３の中心に向けて全方向に所定の曲率を有する半球状に形成されている。したがって、図６－１の（ｂ）に示すように、ハンドル操作に基づき、タイロッド６２０を介して車輪６０１が転舵（旋回）したとき、車輪が上下したときにおいても、接触棒６１２の先端の車両側接点６１３は、車輪の左右あるいは上下の動作に追従してモータ側接点６１１に導通接触した状態を保つことができる。
　また、図６－２の（ａ）に示すように、車輪６０１は、サスペンション６３０により車両１００に対し上下動自在に支持されており、たとえば、（ｂ）に示すように、車両１００に対して車輪６０１が上がった場合においても、接触棒６１２の先端の車両側接点６１３は、モータ側接点６１１に導通接触した状態を保つことができる。なお、接触棒６１２は、ばね部材６１４により車両側接点６１３がモータ側接点６１１に付勢されているが、車両１００の振動や、車輪６０１の旋回の角度等によっては、車両側接点６１３がモータ側接点６１１から離れることがある。
（バッテリ間の電力伝送の概要）
　図７は、バッテリ間の電力伝送の概要を示す図である。この図には、複数のモータユニットＭ１～Ｍ４のうち、モータユニットＭ１に設けられている各部を示している。４輪駆動の場合、四つのモータユニットＭ１～Ｍ４を有し、第１バッテリ１１１は、これら四つのモータユニットＭ１～Ｍ４のモータＭを駆動する比較的大きな容量を有するものを用いる。一方、モータユニットＭ１に設ける第２バッテリ２１２ａは、単一のモータＭを駆動すればよく、比較的小容量のものを用いることができ、重量を軽量化できる。
　第１バッテリ１１１と、第２バッテリ２１２ａとの間における電力伝送は、モータユニットＭ１内の第２バッテリ２１２ａの残量（現在値Ｂ１）が、常に目標残量値ＢＳ（Ｓｅｔ）に近づくように制御する。この制御は、上記コントローラ１０１の送電制御部２２１が行う。目標残量値ＢＳは、充電上限値ＢＵ（Ｕｐｐｅｒ）と充電下限値ＢＬ（Ｌｏｗｅｒ）との間の所定値に設定される。また、目標残量値ＢＳと充電上限値ＢＵとの間に、電圧設定値１を設定し、目標残量値ＢＳと充電下限値ＢＬとの間に、電圧設定値２を設定する。電圧設定値１は、充電上限値ＢＵに近いか同じでもよい。電圧設定値２は、充電下限値ＢＬに近いか同じでも良い。図中ＲＬ（Ｌｏｗｅｒ）は、現在値Ｂ１と充電下限値ＢＬとの差分であり、第２バッテリ２１２ａで使用可能な容量である。
　電力の伝送方向は、上述したように双方向、すなわち正方向と逆方向がある。正方向は、第１バッテリ１１１→第２バッテリ２１２ａの方向である。逆方向は、第２バッテリ２１２ａ→第１バッテリ１１１の方向である。
　コントローラ１０１は、基本的には、
１．正方向への電力伝送は、力行制御時に行う。力行制御は、たとえば、アクセルペダル１０３の踏み込みを検出したときに行う。
２．逆方向への電力伝送は、回生制御時に行う。回生制御は、たとえば、ブレーキペダル１０４の踏み込みを検出したときに行う。
　そして、コントローラ１０１（送電制御部２２１およびトルク制御部２２２）は、充電の現在値Ｂ１が第２バッテリ２１２ａの充電上限値ＢＵを超えないように、回生時の回生電力を制御する。また、充電の現在値Ｂ１が第２バッテリ２１２ａの充電下限値ＢＬを下回らないように、力行時の力行電力を制御する。
（電力伝送の制御内容）
　図８は、電力伝送にかかる全体の制御内容を示すフローチャートである。コントローラ１０１が行う電力伝送とトルク制御の処理について示している。はじめに、コントローラ１０１は、モータユニットＭ１～Ｍ４のセンサにより、現在の走行速度を検出する。また、アクセルペダル１０３とブレーキペダル１０４の踏み込みを検出する（ステップＳ８０１）。
　そして、現在の走行状態と制御形態の組み合わせを特定する（ステップＳ８０２）。上記のように、
１．アクセルペダル１０３の踏み込みを検出したときには、力行制御と特定する。
２．ブレーキペダル１０４の踏み込みを検出したときには、回生制御と特定する。このほか、
３．アクセルペダル１０３およびブレーキペダル１０４の踏み込みを検出せず、かつ、車両１００の速度が遅い場合には、力行制御と特定する。この場合、後述する擬似クリープトルクの制御を行う。
４．アクセルペダル１０３およびブレーキペダル１０４の踏み込みを検出せず、かつ、車両１００の速度が速い場合には、回生制御と特定する。この場合、後述する擬似エンジンブレーキの制御を行う。
５．アクセルペダル１０３およびブレーキペダル１０４の踏み込みを検出せず、かつ、車両１００の速度が中程度（速くなく、また遅くない速度）の場合には、制御なし（惰行運転）と特定する。
　つぎに、制御形態がいずれであるかを判断する（ステップＳ８０３）。制御形態が力行制御のときには（ステップＳ８０３：力行）、力行トルク制御を行い（ステップＳ８０４）、ステップＳ８０６に移行する。制御形態が回生制御のときには（ステップＳ８０３：回生）、回生トルク制御を行い（ステップＳ８０５）、ステップＳ８０６に移行する。制御形態が惰行の場合には（ステップＳ８０３：惰行）、特に制御を行わず、ステップＳ８０６に移行する。
　つぎに、ステップＳ８０６では、電力伝送制御を行い（ステップＳ８０６）、処理を終了する。コントローラ１０１は、上記の各処理を経時的に連続して行う。
（力行トルク制御について）
　図９は、力行トルク制御の制御内容を示すフローチャートである。図８のステップＳ８０４に示した力行トルク制御の詳細な制御内容を示している。はじめに、コントローラ１０１は、モータユニットＭ１～Ｍ４にそれぞれ設けられる第２バッテリ２１２（２１２ａ～２１２ｄ：ただし２１２ｂ～２１２ｄはモータユニットＭ２～Ｍ４の第２バッテリを指し不図示）の各値を検出する（ステップＳ９０１）。
　第２バッテリ２１２（２１２ａ～２１２ｄ）の充電下限値はＢＬとし、現在値（残量）はＢ１～Ｂ４とし、現在の電圧はＶ１～Ｖ４とする。モータユニットＭ１～Ｍ４の第２バッテリ２１２ａ～２１２ｄは、モータＭの駆動状態に対応してそれぞれ現在値Ｂ１～Ｂ４が異なり常に変動する。
　つぎに、アクセルペダル１０３の踏み込み量と、所定のトルク配分値により、各車輪（各モータユニットＭ１～Ｍ４）へのトルク配分値Ｔ１～Ｔ４を決定し、後述するモータ効率マップを用いた電力推定方法により、必要な力行電力Ｗ１～Ｗ４を算出する（ステップＳ９０２）。
　つぎに、第２バッテリ２１２の電力使用可能な容量ＲＬを算出する（ステップＳ９０３）。具体的には、モータユニットＭ１～Ｍ４にそれぞれ設けられる第２バッテリ２１２（２１２ａ～２１２ｄ）について、
　使用可能な容量ＲＬ１～ＲＬ４＝現在値Ｂ１～Ｂ４－充電下限値ＢＬ
により算出する。
　つぎに、各モータユニットＭ１～Ｍ４で必要な力行電力Ｗ１～Ｗ４と、ステップＳ９０３で算出した第２バッテリ２１２（２１２ａ～２１２ｄ）で使用可能な容量ＲＬ１～ＲＬ４とを比較する（ステップＳ９０４）。この結果、各モータユニットＭ１～Ｍ４で必要な力行電力Ｗ１～Ｗ４が対応する第２バッテリ２１２（２１２ａ～２１２ｄ）で使用可能な容量ＲＬ１～ＲＬ４を超えた場合には（ステップＳ９０４：Ｙｅｓ）、力行電力が使用可能な容量ＲＬ１～ＲＬ４以下となるように、各車輪のトルク配分値を再計算する（ステップＳ９０５）。すなわち、全トルク指令値をトルク配分する際に、残量が少ない第２バッテリ２１２のモータユニットへのトルク配分値を少なくし、その割合で、他のモータユニットのトルク配分値も少なくする。
　一方、ステップＳ９０４で各モータユニットＭ１～Ｍ４で必要な力行電力Ｗ１～Ｗ４が対応する第２バッテリ２１２（２１２ａ～２１２ｄ）で使用可能な容量ＲＬ１～ＲＬ４に収まっていれば（ステップＳ９０４：Ｎｏ）、ステップＳ９０５の処理を行わず、ステップＳ９０６に移行する。
　そして、ステップＳ９０６では、各モータユニットＭ１～Ｍ４に対するトルク配分値を用いて、力行トルク制御を行い（ステップＳ９０６）、処理を終了する。
（回生トルク制御について）
　図１０は、回生トルク制御の制御内容を示すフローチャートである。図８のステップＳ８０５に示した回生トルク制御の詳細な制御内容を示している。回生時には、モータＭが電力を発生する。はじめに、コントローラ１０１は、モータユニットＭ１～Ｍ４にそれぞれ設けられる第２バッテリ２１２（２１２ａ～２１２ｄ）の各値を検出する（ステップＳ１００１）。第２バッテリ２１２の充電上限値はＢＵとし、現在値（残量）はＢ１～Ｂ４とし、現在の電圧はＶ１～Ｖ４とする。
　つぎに、ブレーキペダル１０４の踏み込み量と、所定のトルク配分値により、各車輪（各モータユニットＭ１～Ｍ４）へのトルク配分値Ｔ１～Ｔ４を決定し、後述するモータ効率マップを用いた電力推定方法により、回生電力Ｗ１～Ｗ４を算出する（ステップＳ１００２）。
　つぎに、第２バッテリ２１２の電力回生可能な容量ＲＵを算出する（ステップＳ１００３）。具体的には、モータユニットＭ１～Ｍ４にそれぞれ設けられる第２バッテリ２１２（２１２ａ～２１２ｄ）について、
　回生可能な容量ＲＵ１～ＲＵ４＝充電上限値ＢＵ－現在値Ｂ１～Ｂ４
により算出する。
　つぎに、各モータユニットＭ１～Ｍ４での回生電力Ｗ１～Ｗ４と、ステップＳ１００３で算出した第２バッテリ２１２（２１２ａ～２１２ｄ）で回生可能な容量ＲＵとを比較する（ステップＳ１００４）。この結果、各モータユニットＭ１～Ｍ４の回生電力Ｗ１～Ｗ４が対応する第２バッテリ２１２（２１２ａ～２１２ｄ）で回生可能な容量ＲＵ１～ＲＵ４を超えた場合には（ステップＳ１００４：Ｙｅｓ）、回生電力が回生可能な容量ＲＵ１～ＲＵ４以下となるように、各車輪のトルク配分値を再計算する（ステップＳ１００５）。すなわち、全トルク指令値をトルク配分する際に、残量が多い第２バッテリ２１２のモータユニットへのトルク配分値を少なくし、その割合で、他のモータユニットのトルク配分値も少なくする。
　一方、ステップＳ１００４で各モータユニットＭ１～Ｍ４の回生電力Ｗ１～Ｗ４が対応する第２バッテリ２１２（２１２ａ～２１２ｄ）で回生可能な容量ＲＵ１～ＲＵ４に収まっていれば（ステップＳ１００４：Ｎｏ）、ステップＳ１００５の処理を行わず、ステップＳ１００６に移行する。
　そして、ステップＳ１００６では、各モータユニットＭ１～Ｍ４に対するトルク配分値を用いて、回生トルク制御を行い（ステップＳ１００６）、処理を終了する。
（電力伝送の制御）
　図１１は、第２バッテリの電圧検出回路の例を示す図である。各モータユニットＭ１～Ｍ２に設けられる第２バッテリ２１２（２１２ａ～２１２ｄ）は、それぞれ電圧検出回路１１００により電圧検出され、コントローラ１０１に信号Ｓ１ｂとして出力される。
　電圧検出回路１１００は、２つのコンパレータ１１０１，１１０２を有しており、コンパレータ１１０１には上限側比較用の電圧設定値１が設定され、コンパレータ１１０２には下限側比較用の電圧設定値２が設定されている。そして、第２バッテリ２１２（２１２ａ～２１２ｄ）がそれぞれのコンパレータ１１０１，１１０２に接続されている。コンパレータ１１０１は、上限側の電圧設定値１を閾値として第２バッテリ２１２（２１２ａ～２１２ｄ）の電圧変化を検出し、閾値を跨いだときに出力を変化させる。コンパレータ１１０２は、下限側の電圧設定値２を閾値として第２バッテリ２１２（２１２ａ～２１２ｄ）の電圧変化を検出し、閾値を跨いだときに出力を変化させる。
　図１２は、電圧検出回路の電圧検出状態に基づく給電制御の概要を示す図である。（ａ）に示すように、第２バッテリ２１２が残量変化とともに電圧値（現在値Ｂ１）が変化する。この際、（ｂ）に示すように、コンパレータ１１０１は、現在値Ｂ１が上限側の電圧設定値１より低い場合ＯＮ電圧を出力し、現在値Ｂ１が電圧設定値１を超えた場合ＯＦＦ電圧を出力する。また、コンパレータ１１０２は、現在値Ｂ１が下限側の電圧設定値２より低い場合ＯＮ電圧を出力し、現在値Ｂ１が電圧設定値２を超えた場合ＯＦＦ電圧を出力する。
　コントローラ１０１の送電制御部２２１は、これらコンパレータ１１０１，１１０２が出力する信号Ｓ１ｂの状態に基づき、第１バッテリ１１１から第２バッテリ２１２（２１２ａ～２１２ｄ）に対する給電状態を制御する。たとえば、（ｃ）に示すように、コンパレータ１１０１がＯＦＦ電圧を出力し、コンパレータ１１０２がＯＦＦ電圧出力時には、給電をおこなわない（給電なし）。コンパレータ１１０１がＯＮ電圧を出力し、コンパレータ１１０２がＯＦＦ電圧出力時には、通常給電をおこなう。コンパレータ１１０１，１１０２ともにＯＮ電圧を出力するときには、急速給電をおこなう。送電制御部２２１は、上述した急速給電の要否を判断する急速給電要否判別手段を備える。
　図１３は、実施の形態１にかかる電力伝送の制御手順の一例を示すフローチャートである。図８のステップＳ８０６の処理内容を示す。図１３の説明では、モータユニットＭ１に設けられる第２バッテリ２１２ａに対する電力伝送を例に説明するが、他のモータユニットＭ２～Ｍ４に設けられる第２バッテリ２１２ｂ～２１２ｄについても同様の処理を行えばよい。以下の処理は、コントローラ１０１の送電制御部２２１がおこなう。
　はじめに、コントローラ１０１の送電制御部２２１は、第２バッテリ２１２ａの電圧（現在値Ｂ１）を検出し、この電圧が電圧設定値１以下であるか判断する（ステップＳ１３０１）。第２バッテリ２１２ａの電圧が電圧設定値１以下であれば（ステップＳ１３０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１３０２に移行するが、電圧設定値１より高ければ（ステップＳ１３０１：Ｎｏのループ）、以降の送電制御はおこなわずに待機する（給電なしに相当）。
　つぎに、ステップＳ１３０２では、回生動作中であるか判断し、回生動作中であれば（ステップＳ１３０２：Ｙｅｓ）、以降の送電処理はおこなわず、処理を終了する。回生動作中でなければ（ステップＳ１３０２：Ｎｏ）、つぎに、第２バッテリ２１２ａの急速充電が必要か判断する（ステップＳ１３０３）。第２バッテリ２１２ａの電圧が電圧設定値２以下であれば（ステップＳ１３０３：Ｙｅｓ）、急速充電が必要と判断し、ステップＳ１３０４以下の処理を実行する。第２バッテリ２１２ａの電圧が電圧設定値２より高ければ（ステップＳ１３０３：Ｎｏ）、急速給電は不要であり、通常給電が必要と判断し、ステップＳ１３０９以下の処理を実行する。
　ステップＳ１３０４では、急速給電をおこなうため、有線と無線による電力伝送をおこなう。上述したように、有線の電力伝送については、コネクタ２３１を介してバッテリ１１１の電力を第２バッテリ２１２ａに給電開始し（ステップＳ１３０４）、無線の電力伝送については、電力伝送アンテナ１２２ａ，１２２ｂを介して、有線と併用してバッテリ１１１の電力を第２バッテリ２１２ａに給電開始する（ステップＳ１３０５）。
　この後、第２バッテリ２１２ａが充電済みであるか判断する（ステップＳ１３０６）。第２バッテリ２１２ａの電圧が目標残量値ＢＳより低ければ（ステップＳ１３０６：Ｎｏのループ）、ステップＳ１３０４，１３０６による有線および無線の給電を継続する。第２バッテリ２１２ａの電圧が目標残量値ＢＳ以上となれば（ステップＳ１３０６：Ｙｅｓ）、有線によるコネクタ２３１を介しての給電を終了し（ステップＳ１３０７）、無線による電力伝送アンテナ１２２ａ，１２２ｂを介しての給電についても終了し（ステップＳ１３０８）、以上の送電制御を終了する。
　ステップＳ１３０９では、通常給電をおこなうため、有線のコネクタ２３１を介してバッテリ１１１の電力を第２バッテリ２１２ａに給電開始する（ステップＳ１３０９）。この後、第２バッテリ２１２ａが充電済みであるか判断する（ステップＳ１３１０）。第２バッテリ２１２ａの電圧が目標残量値ＢＳより低ければ（ステップＳ１３１０：Ｎｏのループ）、ステップＳ１３０９による有線の給電を継続する。第２バッテリ２１２ａの電圧が目標残量値ＢＳ以上となれば（ステップＳ１３１０：Ｙｅｓ）、有線によるコネクタ２３１を介しての給電を終了し（ステップＳ１３１１）、以上の送電制御を終了する。
　また、ステップＳ１３０９において、有線のコネクタ２３１による給電が実施不可能なときには、無線による給電を開始する（ステップＳ１３１２）。有線側の電力伝送を構成する接触棒６１２の車両側接点６１３は、車両１００の振動や車輪６０１の旋回等によって、モータ側接点６１１から離れることがある。このような場合、無線による給電をおこなう。たとえば、有線給電時をおこなっているものの、伝送される電力の量が遮断されたことを検出したり、第２バッテリ２１２ａの容量や電圧が変化しないことを検出する等により、送電制御部２２１が有線のコネクタ２３１による給電が実施不可能な状態であるか否かを判断する。
　そして、第２バッテリ２１２ａが充電済みであるか判断する（ステップＳ１３１３）。第２バッテリ２１２ａの電圧が目標残量値ＢＳより低ければ（ステップＳ１３１３：Ｎｏのループ）、ステップＳ１３１４による無線の給電を継続する。第２バッテリ２１２ａの電圧が目標残量値ＢＳ以上となれば（ステップＳ１３１３：Ｙｅｓ）、無線による給電を終了し（ステップＳ１３１４）、以上の送電制御を終了する。
（力行トルク指令値について）
　図１４は、力行時のトルク指令値を示す図表である。アクセルペダル１０３の踏み込み量（横軸）に対する力行トルク指令値（縦軸）の関係を示している。コントローラ１０１のトルク制御部２２２は、図示のように、これらアクセルペダル１０３の踏み込み量と、力行時の全トルク指令値とは、比例する直線関係で制御するのではなく、アクセルペダル１０３の踏み込み量に対してはじめはなだらかに変化する曲線を有して力行トルク指令値を出力する。また、車両１００の前進時に比べて後退時の力行トルク指令値は、さらになだらかとなるよう設定している。
（回生トルク指令値について）
　図１５は、回生時のトルク指令値を示す図表である。ブレーキペダル１０４の踏み込み量（横軸）に対する回生トルク指令値（縦軸）の関係を示している。コントローラ１０１は、図示のように、ブレーキペダル１０４の踏み込み量に対し、回生トルク指令値は、ほぼ直線関係となるよう制御している。また、車両の前進時に比べて後退時の回生トルク指令値は、なだらかに変化するよう設定している。
（擬似クリープトルクと擬似エンジンブレーキについて）
　図１６は、ペダルを離したときのトルク指令値を示す図表である。コントローラ１０１は、アクセルペダル１０３もブレーキペダル１０４も踏まれない場合、図示のように、車速に応じてトルク指令値を変えている。
　そして、車速が遅い場合は、プラス（＋）のトルクとして擬似クリープトルクを生成する。車速が速い場合は、マイナス（－）のトルクとして擬似エンジンブレーキを生成する。図示の例では、車速が４０ｋｍ／ｈ程度以上で擬似エンジンブレーキをかけ、６０ｋｍ／ｈ程度が最も大きなトルク値をかけるようになっている。６０ｋｍ／ｈ程度以上の速度では、次第に小さなトルク値をかけるようになっている。車速が中程度の場合は（図中Ｎの速度領域）、トルク指令値をゼロにして惰行運転する。
　また、通常モードとエコモードとを切り替えるように構成した場合、切り替えたモード別に、車速に対するトルク指令値の特性を変えてもよい。図示の例では、通常モードに比べてエコモード時には、擬似クリープトルク値を少なくし、擬似エンジンブレーキは、マイナスの大きなトルク値としている。
（モータ効率マップを用いたモータの電力推定）
　つぎに、モータ効率マップを用いたモータＭの消費電力（回生電力）推定について説明する。図１７は、モータ効率マップを示す図表である。効率マップ１７００は、モータＭの回転速度－トルク特性を示すものであり、横軸は回転速度、縦軸はトルクである。コントローラ１０１の記憶部には、図示の４象限の効率マップ１７００を予め格納しておく。
　効率マップ１７００の第１～第４象限は、それぞれ、
１．正転力行：前進中にアクセルペダルを踏んでいる状態
２．逆転力行：後退中にアクセルペダルを踏んでいる状態
３．逆転回生：後退中にブレーキペダルを踏んでいる状態
４．正転回生：前進中にブレーキペダルを踏んでいる状態
である。
　コントローラ１０１のトルク制御部２２２は、アクセルペダル１０３やブレーキペダル１０４の踏み込み量から、全トルク指令量を算出する。そして、この全トルク値を所定のトルク配分によって、各車輪のモータＭごとのトルク配分値Ｔに配分する。
　また、コントローラ１０１は、車両１００の走行中、各モータユニットＭ１～Ｍ４のセンサにより回転速度Ｖｆｌ，Ｖｆｒ，Ｖｒｌ，Ｖｒｒを検出する。ここでは、回転速度をωとして説明する。そして、コントローラ１０１は、モータＭについて、効率マップ１７００を参照し、トルクＴと回転速度ωから効率ηを得る。
　そして、コントローラ１０１は、以下の式から、力行時の消費電力と、回生時の回生電力をそれぞれ推定する。
・力行時
　効率η＝（Ｔ・ω）／（Ｖ・Ｉ）
・回生時
　効率η＝（Ｖ・Ｉ）／（Ｔ・ω）
　（Ｖ，Ｉは、モータＭの電圧と電流、あるいはインバータ２０３の電圧と電流）
　上記の（Ｖ・Ｉ）がモータＭの力行時の消費電力、および回生時の回生電力Ｗに相当する。コントローラ１０１は、上述したように、第２バッテリ２１２（２１２ａ～２１２ｄ）について、現在値と、使用可能あるいは回生可能な電力量を求める。そして、使用可能あるいは回生可能な電力量と、算出した上記消費電力（回生電力）とを比較し、範囲内に収まるように、モータＭに対するトルク配分値を修正する。
　そして、効率マップ１７００を用いることにより、より正確にモータＭの消費電力（回生電力）を判断できるようになる。これにより、電力伝送時における必要な電力量を精度よく推定することができ、電力伝送時の電力量を正確に算出でき、効率的な電力伝送を行うことができるようになる。
　効率マップ１７００は、予め取得しておくに限らない。たとえば、車両１００の走行中に効率マップ１７００を作成してもよい。コントローラ１０１は、効率マップ生成部を備え、走行時にモータＭの消費電力と、回転数とを取得して、上記の効率マップ１７００を生成する。
　このほか、予め取得した効率マップ１７００を更新する構成とすることもできる。この際、
・モータＭに流れる電流Ｉからトルク値を検出
・レゾルバ等の回転位置センサにより車輪の回転速度を検出
・第２バッテリ２１２ａとインバータ２０３ａ間に設けた電流センサおよび電圧センサにより電流と電圧を検出し、電力を算出
　コントローラ１０１は、上記の検出および算出によって、車両１００の走行時に、記憶部に格納した効率マップ１７００を随時更新していくことができる。
（トルク配分例）
　つぎに、各車輪のモータＭに対するトルク配分値の再配分例について説明する。図１８は、バッテリ残量が少なくなったときのトルクの再配分例を説明する図である。コントローラ１０１に対し、たとえば、アクセルペダル１０３の踏み込みにより、全トルク指令値が１００［Ｎｍ］として入力された場合を例に説明する。
　図１８中の（ａ）に示すように、仮に、コントローラ１０１のトルク制御部２２２が、トルク配分値として、左右の前輪を２０［Ｎｍ］、左右の後輪を３０［Ｎｍ］にトルク配分としたとする。
　ここで、図１８の（ｂ）に示すように、左前輪ＦＬのモータユニットＭ２に設けられた第２バッテリ２１２（２１２ｂに相当）のバッテリ残量が少なくなり、左前輪ＦＬのモータＭで１６［Ｎｍ］しか出力できなくなったとする。これに対応して単に左前輪ＦＬだけのトルクを下げてしまうと、左右の前輪の駆動力がアンバランスになり、車両１００の進行の向きが変わるという影響が生じる。
　このため、コントローラ１０１のトルク制御部２２２は、図１８（ｃ）に示すように、トルクの再配分を行う。すなわち、左右の前輪に対し、同じトルク１６［Ｎｍ］となるようトルク配分する。また、前輪のトルクを２０［Ｎｍ］から１６［Ｎｍ］に変更した割合（４／５）に対応して左右の後輪についても、同じ割合にするため、３０［Ｎｍ］から２４［Ｎｍ］にトルクを変更する。この場合、全トルク値は、１００［Ｎｍ］から８０［Ｎｍ］に変更されることになる。
　上記説明では、第２バッテリ２１２の残量が少なくなることに基づくトルクの再配分について説明したが、バッテリ２１２が満充電に近い場合に、車両１００の制動時（ブレーキ時）についても、同様に行う。ただし、この場合、制動力としてモータＭの回生ブレーキだけでは足りなくなるため、この不足分の制動力は機械式ブレーキを併用する必要がある。
（協調ブレーキについて）
　協調ブレーキとは、モータＭによる回生ブレーキと、油圧制御による機械式ブレーキとを組み合わせて、必要な制動力を生成するブレーキである。回生ブレーキと機械式ブレーキの組み合わせについては、各種方法がある。
　たとえば、常に、回生ブレーキと機械式ブレーキとを所定の比率でいずれも使用する方法、所定の制動量までは回生ブレーキを使用し、所定の制動量以上となると機械式ブレーキを加えて用いる方法、所定の制動量までは機械式ブレーキを使用し、所定の制動量以上となると回生ブレーキを加えて用いる方法、等がある。
　図１９－１は、実施の形態で用いる協調ブレーキの制御特性を示す図である。横軸は速度、縦軸は制動トルクである。モータＭは、速度が低いとき回転数が小さい。したがって、図示のように、このような速度が低いときには逆起電力も小さくなるため、大きな回生ブレーキを得ることができない。
　したがって、実施の形態のコントローラ１０１では、モータＭの回生ブレーキだけではなく、回生ブレーキでは得られない不足分の制動トルクを機械式ブレーキにより得る協調ブレーキ制御を行うようにしている。図示の例では、機械式ブレーキの制動トルクは、回生ブレーキと逆の特性を有し、速度が低いほど大きく、速度が高くなるにつれて減少させている。これにより、ブレーキペダル１０４の踏み込み量に対応した制動トルク値を、回生ブレーキと機械式ブレーキ双方の制動力により得る。
　また、第２バッテリ２１２の現在値が満充電に近くなって大きな回生ブレーキをかけることができない場合、コントローラ１０１は、低速時と同じように、回生ブレーキの制動トルクの割合を小さくし、機械式ブレーキによる制動トルクの割合を大きくして、必要な制動トルクを得るよう協調ブレーキ制御を行う。
　図１９－２は、実施の形態で用いる協調ブレーキのほかの制御特性を示す図である。図示の例では、回生ブレーキによって発生する電力が充電できなくなった時点で、次第に回生ブレーキによる制動トルクの割合を小さくし、逆に機械式ブレーキによる割合を大きくさせている。
　以上説明したように、制動トルクをモータＭによる回生ブレーキだけではなく、機械式ブレーキを併用する協調ブレーキ制御により、広範囲な速度に渡り必要な制動トルクを発生させることができ、車両１００の走行を安全に行うことができるようになる。そして、第２バッテリ２１２の充電容量の変化により、第２バッテリ２１２に充電できないような状態が生じたときであっても、必要な制動トルクを得ることができるようになる。
　以上説明した実施の形態１によれば、車両と車輪にそれぞれバッテリを設け、車両と車輪の間を有線および無線により電力伝送する構成とした。これにより、車両と車輪との間に大容量の電力伝送ケーブルを設ける必要がなく、ケーブルの損傷や交換を不要にできる。また、相互のバッテリ間での電力伝送は、車輪側の第２バッテリの容量が常に目標残量値に近づくよう制御する。これにより、常時モータに対して安定な電力を供給できるようになる。
　さらに、電力伝送を車両の走行状態にあわせて、力行時と回生時、および各モータに対するトルク配分、および制動トルクの変化に対応して制御するため、運転の安全性を確保できるとともに、電力伝送を効率的に行えるようになる。
　そして、第２バッテリの残量に応じて急速給電と通常給電とを切り替え、残量が少ないときには、急速給電時には、有線と無線の電力伝送により、伝送する電力量を増大させ、できるだけ短時間で第２バッテリを目標残量値に達することができるようになる。また、残量が多いときには、有線による通常充電をおこなうが、車両の振動や車輪の旋回角度が大きいとき等、コネクタが離れて有線による電力伝送が困難な状況の場合には、無線による電力伝送に切り替えて電力の伝送を継続するようにしたので、車両の走行状況等の影響を受けずにできるだけ早く第２バッテリの容量不足を解消できるようになる。
（実施の形態２）
　実施の形態２では、有線による電力伝送の遮断後に再度、有線による電力伝送を開始するときの突入電流を少なくできるよう制御する構成について説明する。有線によるコネクタ２３１（２３１ａ～２３１ｄ）を用いた給電では、実施の形態１で説明したように、車輪６０１の旋回角度が大きいときには、車両側接点６１３がモータ側接点６１１から離れ、給電できない状態が生じる。
　この後、車輪６０１の旋回状態が復帰して、再度、車両側接点６１３がモータ側接点６１１に接触することにより、コネクタ２３１を用いた有線による給電を再開することができる。ただし、給電を再開する際には、コネクタ２３１を構成する車両側接点６１３がモータ側接点６１１に接触した際に、大きな突入電流が生じるおそれがある。この突入電流は、第２バッテリ２１２（２１２ａ～２１２ｄ）を構成する二次電池やキャパシタに悪影響を及ぼす。
　このため、実施の形態２では、送電制御部２２１は、ハンドル１０２の操作角度、あるいは車輪６０１の旋回角度、あるいはタイロッド６２０の移動状態を検出するセンサ等の検出出力に基づいて、コネクタ２３１（車両側接点６１３とモータ側接点６１１）の接触の有無を判断する。この際、検出した角度等から車輪６０１の旋回角度を求め、この旋回角度が所定角度以上のとき、コネクタ２３１（車両側接点６１３とモータ側接点６１１）の接触が離れていると判断する。この場合、実施の形態１同様に、有線による給電が行えない状態となる。
　この後、再度、ハンドル１０２の操作角度等により、送電制御部２２１は、コネクタ２３１（車両側接点６１３とモータ側接点６１１）が再度接触している可能性が高いと判断し、給電を再開できる状態となったときには、一端弱い電流（微少電流）を流す。そして、微少電流が流れていることを確認した後にはじめて必要な電流量での電力伝送をおこなう。送電制御部２２１は、微少電流が流れているかに基づきコネクタ２３１を介した給電が可能であるか判別するコネクタ給電可能判別手段を備える。
　図２０は、実施の形態２による電力伝送制御手順の一例を示すフローチャートである。車両１００側に設けられる送電制御部２２１がおこなう処理について説明する。図２０には、コネクタ２３１（車両側接点６１３とモータ側接点６１１）が離れ、有線による電力伝送が給電不能な状態になった以降の処理について記載してある。この処理では、送電制御部２２１は、車両１００側の電源ラインＬ１に流れる電流値を検出する。
　はじめに、送電制御部２２１は、ハンドル１０２の操作角度、あるいは車両１００に対する車輪６０１の旋回角度を検出する（ステップＳ２００１）。あらかじめ送電制御部２２１は、車輪の旋回角度に対する給電可能な角度範囲を図示しない記憶部に記憶してある。また、ハンドル１０２の操作角度を検出する場合には、この操作角度を車輪６０１の旋回角度に変換する。
　つぎに、送電制御部２２１は、検出された車輪６０１の旋回角度が給電可能範囲内であるか判断する（ステップＳ２００２）。給電可能範囲内でなければ（ステップＳ２００２：Ｎｏ）、ステップＳ２００１に戻り、車輪６０１の旋回角度が給電可能範囲内に入るまで待つ。給電可能範囲内に入ったことが検出されれば（ステップＳ２００２：Ｙｅｓ）、第２バッテリ２１２ａに対する給電を開始する（ステップＳ２００３）。この給電開始時には、微少電流を流すことにより、突入電流を回避する。
　つぎに、送電制御部２２１は、電源ラインＬ１上で微少電流が流れているか確認する（ステップＳ２００４）。微少電流が流れていることを検出できなければ（ステップＳ２００４：Ｎｏ）、ステップＳ２００１に戻る。微少電流が流れていることを検出できれば（ステップＳ２００４：Ｙｅｓ）、送電制御部２２１は、第２バッテリ２１２ａに対する給電電流をあらかじめ設定した所定値まで徐々に増加させる（ステップＳ２００５）。
　この後、送電制御部２２１は、給電電流が所定値まで増加した後に、本来伝送しようとした定常時の電流値で給電を開始させる（ステップＳ２００５）。そして、第２バッテリ２１２ａが目標残量値ＢＳに達したか判断し（ステップＳ２００６）、達していなければ（ステップＳ２００６：Ｎｏ）、給電を続け、達すれば（ステップＳ２００６：Ｙｅｓ）、処理を終了する。
　図２１は、実施の形態２による電力伝送制御手順の他の例を示すフローチャートである。この処理では、車輪６０１（モータユニットＭ１）側では、電源ラインＬ１に流れる電流値を検出し、上記の信号Ｓ１ｂを介して送電制御部２２１に出力する。
　はじめに、送電制御部２２１は、第２バッテリ２１２ａに対する給電を開始する（ステップＳ２１０１）。この給電開始時には、微少電流を流すことにより、突入電流を回避する。
　つぎに、車輪６０１のモータユニットＭ１側で電源ラインＬ１上で微少電流が流れていることを検出できたか確認する（ステップＳ２１０２）。送電制御部２２１は、モータユニットＭ１からの信号Ｓ１ｂにより、微少電流が流れているか否かを確認できる。微少電流が流れていることを検出できなければ（ステップＳ２１０２：Ｎｏ）、検出できるまで待機する。微少電流が流れていることを検出できれば（ステップＳ２１０２：Ｙｅｓ）、送電制御部２２１は、第２バッテリ２１２ａに対する給電電流をあらかじめ設定した所定値まで徐徐に増加させる（ステップＳ２１０３）。
　この後、送電制御部２２１は、給電電流が所定値まで増加した後に、本来伝送しようとした定常時の電流値で給電を開始させる（ステップＳ２１０４）。そして、第２バッテリ２１２ａが目標残量値ＢＳに達したか判断し（ステップＳ２１０５）、達していなければ（ステップＳ２１０５：Ｎｏ）、給電を続け、達すれば（ステップＳ２１０５：Ｙｅｓ）、処理を終了する。
　この実施の形態２によれば、車輪の旋回角度によりコネクタが離れ有線による給電が遮断された後において、再度給電を開始するときには、微少電流を流した後に電流量を増大させる構成としたので、給電再開時における突入電流を回避でき、第２バッテリや、コネクタ（車両側接点、およびモータ側接点）の損傷を防止でき、また、突入電流を起因とする電源ノイズの発生を防止することができる。
　なお、本実施の形態で説明した方法は、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。
　１００　車両
　１０１　コントローラ
　１０２　ハンドル
　１０３　アクセルペダル
　１０４　ブレーキペダル
　１０５　シフトブレーキ
　１０６　セレクタ
　１１１　第１バッテリ
　１２１（１２１ａ）　第１変換器（ＤＣ－ＡＣ変換部）
　１２２（１２２ａ），１２３（１２３ａ）　電力伝送アンテナ
　２０１（２０１ａ）　第２変換器（ＡＣ－ＤＣ変換部）
　２０２ａ　双方向チョッパ
　２０３ａ　インバータ
　２１２（２１２ａ）　第２バッテリ
　２２１　送電制御部
　２２２　トルク制御部
　２３１（２３１ａ～２３１ｄ）　コネクタ
　６１１　モータ側接点
　６１３　車両側接点
　１１００　電圧検出回路
　Ｍ１～Ｍ４　モータユニット
　Ｍ　モータ（インホイールモータ）
　Ｌ１～Ｌ４　電源ライン

Claims (7)

  1. 　外部電源より取得した直流電力を蓄える第１蓄電池と、
    　前記第１蓄電池に接続され、前記直流電力を交流電力に変換する第１変換器と、当該交流電力を無線送電する送電アンテナを有する第１送電手段と、
    　前記交流電力を無線受電する受電アンテナと、当該交流電力を直流電力へ変換する第２変換器を有する第１受電手段と、
    　前記第１蓄電池に接続され、前記第１蓄電池の直流電力を送電する第２送電手段と、
    　前記第２送電手段と導電性を有するコネクタにより接続され、前記第２送電手段により送電された直流電力を受電する第２受電手段と、
    　車輪のハブに装着され、当該車輪を駆動するインホイールモータと、
    　前記車輪に設けられ、前記第１受電手段および前記第２受電手段により受電した直流電力を蓄える第２蓄電池と、
    　前記車輪に設けられ、前記第２蓄電池の直流電力を交流電力に変換するインバータと、
    　前記インホイールモータの回転駆動を制御する駆動制御手段と、
    　前記第１送電手段より前記第１受電手段への無線給電、および、前記第２送電手段より前記第２受電手段への前記コネクタによる給電を制御する給電制御手段と、
    　を備えること
    　を特徴とする車両駆動装置。
  2. 　前記給電制御手段は、前記第２送電手段より前記第２受電手段へ所定値未満の直流電流を送電することにより、前記コネクタによる給電が可能かを判別するコネクタ給電可能判別手段を備え、
    　前記給電制御手段は、前記コネクタ給電可能判別手段により前記コネクタによる給電が可能でない場合に前記無線給電を行うように制御すること
    　を特徴とする請求項１に記載の車両駆動装置。
  3. 　前記給電制御手段は、前記第１蓄電池より前記第２蓄電池への急速給電を行うか否かを判別する急速給電要否判別手段を備え、
    　前記給電制御手段は、前記急速給電要否判別手段により急速給電を行う場合に、前記無線給電及び前記コネクタによる給電を併用するように制御すること
    　を特徴とする請求項１に記載の車両駆動装置。
  4. 　前記コネクタは、前記車輪の中心軸に配置された車両側と前記車輪側の一対の接点からなり、当該コネクタは、地面に対しほぼ水平にばね部材で保持されており、前記車輪の左右あるいは上下の動作に追従すること
    　を特徴とする請求項１に記載の車両駆動装置。
  5. 　前記コネクタは半球面形状で形成され、かつ前記車輪の中心軸に配置された車両側と前記車輪側の一対の接点からなり、当該コネクタは、地面に対しほぼ水平方向にばね部材で保持されており、
    　一方のコネクタの接点は、半球面形状とされ、
    　他方のコネクタの接点は、前記一方のコネクタの半球面上を移動することにより、前記車輪の左右あるいは上下の動作に追従すること
    　を特徴とする請求項１に記載の車両駆動装置。
  6. 　前記第２送電手段より前記第２受電手段へ所定値未満の直流電流を送電することにより、前記コネクタによる給電が可能かを判別するコネクタ給電可能判別手段をさらに備え、
    　前記給電制御手段は、前記コネクタ給電可能判別手段により前記コネクタによる給電が可能な場合に、前記第２送電手段より前記第２受電手段へ前記所定値以上の直流電流を送電させること
    　を特徴とする請求項１に記載の車両駆動装置。
  7. 　前記車輪の旋回角度を検出する検出手段をさらに備え、
    　前記給電制御手段は、前記車輪の旋回角度が所定角度未満の場合、かつ、前記コネクタ給電可能判別手段により前記コネクタによる給電が可能な場合に、前記第２送電手段より前記第２受電手段へ前記所定値以上の直流電流を送電すること
    　を特徴とする請求項６に記載の車両駆動装置。
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