JP2005073458A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータなど、前後／左右輪の駆動力配分が可能な駆動装置を有する車両において、前後方向の駆動力要求を最大限満たすように左右のモータの駆動力を決定して制御する。
【解決手段】車両の走行状態などに応じて車両の前後方向及び左右方向の要求駆動力が与えられると、左右のモータが出力可能なトルク制限範囲内において、前後方向及び左右方向の要求駆動力を満足するように、左右のモータの駆動トルクが制御される。但し、左右のモータが出力可能なトルク範囲内では前後方向及び左右方向の要求駆動力を同時に満足することができない場合は、前後方向の要求駆動力を優先させ、これをできる限り満足するように左右のモータの駆動トルクを決定する。これにより、走行状況などが変化しても、できる限り前後方向の要求駆動力を満足するようにして、車両のトラクション性能の向上を図ることが可能となる。
【選択図】図５

Description

本発明は、モータなどの、前後／左右輪の駆動力配分が可能な駆動装置を有する車両における駆動力制御に関する。

近年、左右前輪及び左右後輪のいずれか一方をエンジンにより駆動すると共に、他方をエンジンとは別個の電動式モータなどの駆動装置により駆動する４輪駆動車両が知られている。そのような車両では、駆動装置の駆動力を制御して車両の走行状態を制御する。

しかし、モータの諸元やモータの動作状態などによっては、駆動装置が、車両の走行状態制御のために要求されるトルクを出力できない場合がある。そのように、車両走行状態の制御のための要求トルクが駆動装置の出力制限値を超えた場合には、その要求トルクを出力制限トルク値に設定して駆動装置を駆動制御し、車両の走行状態を制御する車両が知られている。

例えば、目標総駆動トルクｔＴから目標後輪駆動トルクｔＴｒを減じて目標前輪駆動トルクｔＴｆを求めると共に、モータ回転数からモータトルク上限値ＬＴＭを推定し、求めた目標前輪駆動トルクｔＴｆがモータトルク上限値ＬＴＭを超過している場合には、その不足分に相当する駆動トルクΔＴを目標後輪駆動トルクｔＴｒに上乗せし、比較的小型の電気モータで安定した４ＷＤ走行を可能するハイブリット式車両制御装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

また、スリップの有無に応じ、前後輪の車輪速差又はアクセルペダルの踏込量に基づいて電動機の目標トルクを決定し、その決定した目標トルクを、その時点の車速に応じた上限値によって制限し、その制限された目標トルクで電動機を駆動制御し、常時必要最小限の電動機の連続運転能力を確保するハイブリット車両が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。

しかしながら、上述した特許文献１及び２に係る車両は、いずれも駆動装置を出力制限トルク値で駆動制御することにより車両の前後方向の駆動力を調整することはできても、左右旋回方向の駆動力を調整することができない。よって、かかる車両は、前後方向の駆動力要求と左右（旋回）方向の駆動力要求が同時になされた場合に、その両方に適切に対応することができない。

特開２００２−２２７６７９号公報

特開２００１−１７７９０９号公報

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、モータなど、前後／左右輪の駆動力配分が可能な駆動装置を有する車両において、車両の前後方向及び左右（旋回）方向の駆動要求がなされた場合に、その両方に適切に対応しつつ、前後方向の駆動力要求を最大限満たすように左右のモータの駆動力を決定してモータを駆動制御することを課題とする。

本発明の１つの観点では、左右輪を各々独立した左右のモータで駆動する車両の制御装置は、前記モータが出力可能なトルク制限範囲内において、前記車両の前後方向及び左右方向の要求駆動力を満足するように、前記左右のモータの駆動トルクを制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記前後方向の要求駆動力及び前記左右方向の要求駆動力を同時に満足できない場合には、前記前後方向の要求駆動力を前記左右方向の要求駆動力より優先させて前記左右のモータの駆動トルクを制御する。

上記の車両の制御装置は、左右輪を独立した左右のモータで駆動する車両において、各モータへの駆動力配分を制御する。車両の走行状態などに応じて車両の前後方向及び左右方向の要求駆動力が与えられると、左右のモータが出力可能なトルク制限範囲内において、前後方向及び左右方向の要求駆動力を満足するように、左右のモータの駆動トルクが制御される。但し、車両の走行状態などによって、左右のモータが出力可能なトルク範囲内では前後方向及び左右方向の要求駆動力を同時に満足することができない場合がある。そのような場合は、前後方向の要求駆動力を優先させ、これをできる限り満足するように左右のモータの駆動トルクを決定する。これにより、走行状況などが変化しても、できる限り前後方向の要求駆動力を満足するようにして、トラクション性能を向上させ車両の走行安定性を確保することが可能となる。

上記の車両の制御装置の一態様は、前記車両に搭載されたセンサからの出力に基づいて車両状態を推定する車両状態推定手段と、前記車両状態推定手段からの出力に基づいて前記前後方向の要求駆動力を決定する前後駆動力決定手段と、前記車両状態推定手段からの出力に基づいて前記左右方向の要求駆動力を決定する左右駆動力決定手段と、を備える。よって、各種センサからの出力に基づいて推定された車両状態に応じて、必要な前後方向及び左右方向の駆動力が決定される。そして、その前後方向の駆動力をできる限り満足するように、左右モータの駆動トルクが決定される。

上記の車両の制御装置の一態様は、前記左右のモータの動作状態に基づいて、前記トルク制限範囲を決定する手段を備えることができる。左右のモータが出力可能なトルクの範囲は、バッテリー残量やモータ温度などの変動要素に依存して変化する。よって、車両の走行中にモータの動作状態などを考慮してトルク制限範囲を決定し、それに基づいて左右モータの駆動トルクを決定することにより、走行状況に応じた走行制御が可能となる。

上記の車両の制御装置の一態様では、前記トルク制限範囲は、前記左右のモータの各々の最大制限値及び最小制限値により規定され、前記制御手段は、前記前後方向の要求駆動力及び前記左右方向の要求駆動力を同時に満足できない場合には、前記左右のモータの一方の駆動トルクを前記最大制限値又は最小制限値の一方に等しくするとともに、他方の駆動トルクを前記前後方向の要求駆動力を満足するように決定することができる。これにより、左右のモータの駆動トルクをトルク制限範囲内に維持しつつ、前後方向の要求駆動力を確保することが可能となる。

上記の車両の制御装置の一態様では、前記車両は前後左右の４輪に独立にモータを備えることができ、前記左モータの駆動トルクを左前モータ及び左後モータの駆動トルクに配分し、前記右モータの駆動トルクを右前モータ及び右後モータの駆動トルクに配分する手段を備えることができる。この態様では、左側の前後のモータと右側の前後のモータとについてそれぞれ駆動トルクを決定した後、例えば各輪の接地荷重などに基づいて、前後のモータに駆動トルクを配分する。これにより、前後方向の要求駆動力をできる限り満足するように４輪のモータの駆動トルクを制御することができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

［車両の構成］
まず、本発明の実施形態に係る車両１００の概略構成について説明する。なお、本実施例に係る車両１００は、４ＷＤ（四輪駆動）仕様のＦＲ車両（エンジン前置き後輪駆動方式）に本発明を適用したものである。

図１に、本発明に係る車両１００の概略構成を示す平面図を示す。車両１００は、主として、エンジン１と、トルクコンバータ２と、トランスミッション３と、プロペラシャフト４と、ディファレンシャルギヤ５と、後輪用の左右のドライブシャフト６Ｌ及び６Ｒと、前輪用の左右のドライブシャフト９Ｌ及び９Ｒと、左右の後輪７Ｌ及び７Ｒと、左右の前輪１０Ｌ及び１０Ｒと、バッテリー１３と、インバータ１４と、左右の駆動ユニット８Ｌ及び８Ｒと、車両制御システム２００と、を備える。なお、以下の説明では、左右対称に配置された構成要素については、左右の区別が必要な場合は符号に「Ｌ」、「Ｒ」を付し、左右の区別が不要な場合は「Ｌ」、「Ｒ」を省略する。例えば、左右の駆動ユニットを指す場合は「駆動ユニット８」と記述し、左側のモータを指す場合は「駆動ユニット８Ｌ」と記述する。

エンジン１は、燃焼室内の混合気を爆発させて、動力を発生する内燃機関である。燃焼室内での混合気の燃焼によるピストンの往復運動は、コンロッド（図示略）を介してクランクシャフト（図示略）の回転運動に変換される。クランクシャフトは、トルクコンバータ２、トランスミッション３、プロペラシャフト４、ディファレンシャルギヤ５、及びドライブシャフト６を介して後輪７に動力を伝達する。

トルクコンバータ２は、エンジン１とトランスミッション３との間に設けられる。トルクコンバータ２は、油などの作動流体を利用することにより、エンジン１から出力される回転トルクを断続的にトランスミッション３へ伝達するクラッチとしての機能と、その回転トルクを増大させてトランスミッション３へ伝達する機能とを有する。

トランスミッション３は、トルクコンバータ２とプロペラシャフト４との間に設けられ、前進４段（第１速〜第４速）、後進１段の各変速段に対応する複数のギヤ（プラネタリギヤ）などを有する。トランスミッション３は、ＥＣＵからの指令信号に基づき、図示しない油圧制御装置を作動させることにより、低速段から高速段への変速操作（シフトアップ）、或いは高速段から低速段への変速操作（シフトダウン）を行う。

プロペラシャフト４は、トランスミッション３とディファレンシャルギヤ５との間に設けられ、エンジン１から得られる駆動力を後輪７側へ伝達する推進軸である。

ディファレンシャルギヤ５は、複数の傘歯歯車を組み合わせたものから構成され、車両旋回時に内側の車輪と外側の車輪との回転速度を調整するギヤである。具体的には、車両１００が直線道路を走行するときは、ディファレンシャルギヤ５は、左右の後輪７を同一の速度で回転させる。一方、車両１００が旋回運動をするときは左右の後輪７の回転速度差が生じるため、ディファレンシャルギヤ５はそれらの回転速度を調整して、スムーズな旋回運動を可能とする。

ドライブシャフト６は、左右の後輪７と回転自在に連結される車軸である。ドライブシャフト６は、エンジン１からの駆動力によって回転し、後輪７へ動力を伝達する。

バッテリー１３は、鉛蓄電池、ニッケル水素電池などの２次電池であり、電源ケーブル７０を介してインバータ１４との間で電力の授受を行う。

インバータ１４は、主として発電電力量を制御する装置であり、電源ケーブル７０を通じてバッテリー１３と、電源ケーブル７１を通じて左右の駆動ユニット８と夫々接続される。また、インバータ１４は車両制御システム２００からトルク制御信号７２を入力される。インバータ１４は、バッテリー１３から電力の供給を受けると、それを左右の駆動ユニット８が駆動するのに適した３相交流電圧に変換する。そして、インバータ１４は、その変換後の３相交流電圧を左右の駆動ユニット８に供給して左右の駆動ユニット８を各々独立に駆動する。尚、インバータ１４による左右の駆動ユニット８の駆動制御は、車両制御システム２００からのトルク制御信号７２に基づきなされる。また、インバータ１４は、車両減速時などに駆動ユニット８から発生する電力の供給を受けると、その電力をバッテリー１２の充電を行うのに適した直流電圧に変換し、電源ケーブル７０を通じてバッテリー１３の充電を行う。

駆動ユニット８は、例えば永久磁石型同期式モータなどの電動式モータと減速機とを備え、左右の前輪を駆動させる位置に夫々設けられる。ドライブシャフト９は左右独立にそれぞれ左右前輪１０と回転自在に連結される車軸である。ドライブシャフト９は、それぞれ左右の駆動ユニット８の出力軸であり、各駆動ユニット８から独立に駆動力を与えられる。即ち、左右前輪１０の駆動は左右の駆動ユニット８により独立に行われる。

［車両制御システム２００］
次に、本発明の車両制御システム２００について説明する。車両制御システム２００は、車両の前後方向の要求駆動力及び左右方向（旋回方向）の要求駆動力を受け取り、前後方向の要求駆動力を最大限満たすように左右モータの出力トルクを決定してモータを駆動制御するものである。

図２に、車両制御システム２００の構成を示す。車両制御システム２００は、主として、各種のセンサと、車両状態推定部３０と、前後駆動力決定部３２と、左右駆動力決定部３３と、モータ最大出力決定部３４と、コントローラユニット３５とを備える。

各種センサは、主として、運転者によりアクセルペダルが踏込まれたときの踏込量を検出するアクセル開度センサ２０、左右前後輪に夫々設けられ、それらの各回転速度を検出する車速センサ２１、車両１００の前後加速度及び横加速度を夫々検出する加速度センサ２２、運転者によるステアリング操作時の操舵角を検出する操舵角センサ２３、旋回時における車両１００の実ヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ２４などが挙げられる。また、アクセル開度センサ２０、車速センサ２１、加速度センサ２２、操舵角センサ２３、及びヨーレイトセンサ２４は、アクセルペダルの踏込量、左右前後輪の各回転速度、前後加速度及び横加速度、ステアリング角度、実ヨーレイトなどを夫々検出すると、それらの検出値を車両状態推定部３０へ出力する。

車両状態推定部３０は、主として、アクセル開度センサ２０、車速センサ２１、加速度センサ２２、操舵角センサ２３、及びヨーレイトセンサ２４から夫々出力された検出値に基づいて、時々刻々と変化する車両状態を定量的に推定する。ここで、車両状態とは、例えば、車速はどのくらいか、加速度はどのくらいか、車両は旋回中か、車両はスリップしているかなどの各種の状態を含む。

車両状態推定部３０は、車両状態を定量的に推定すると、その推定値（車両状態に応じた複数の値、以下、「車両状態情報８１」と呼ぶ）を前後駆動力決定部３２及び左右駆動力決定部３３へ出力する。

前後駆動力決定部３２は、車両状態推定部３０から得られる車両状態情報８１に基づいて、車両の前後方向の駆動要求トルクＴdrvを決定する。ここで、車両前後方向の駆動要求トルクＴdrvは、左駆動ユニット８Ｌ内の電動式モータ（以下、「左モータ」と呼ぶ。）に要求されるトルクと、右駆動ユニット８Ｒ内の電動式モータ（以下、「右モータ」と呼ぶ。）に要求されるトルクとの和で表される。車両の前後方向の駆動要求トルクＴdrvは、例えば、エンジン１により駆動される後輪７がスリップ状態にあるとき、車両の走行状態をアシストするために前輪に対して要求されるトルクなどを含む。したがって、このような例では、前後駆動力決定部３２は、車両状態推定部３０から出力されるスリップ量などに基づいて、車両の走行状態を安定化するために前輪に対して要求されるトルクとして車両前後方向の駆動要求トルクＴdrvを決定する。前後駆動力決定部３２は、車両前後方向の駆動要求トルクＴdrvを決定すると、それをコントローラユニット３５へ出力する。

左右駆動力決定部３３は、車両状態推定部３０から得られる車両状態情報８１に基づいて、左右方向の旋回要求トルクＴtrnを決定する。左右方向の旋回要求トルクＴtrnは、左モータに要求されるトルクと、右モータに要求されるトルクとの差で表される。以下の説明では、右旋回が要求されている場合には旋回要求トルクＴtrnは正の値（＞０）となり、左旋回が要求されている場合には旋回要求トルクＴtrnは負の値（＜０）となるものとする。左右駆動力決定部３３は、車両状態推定部３０から得られる車両状態情報８１に基づいて左右方向の旋回要求トルクＴtrnを決定し、それをコントローラユニット３５へ出力する。

モータ最大出力決定部３４は、主として、バッテリー１３の状態や駆動ユニット８内のモータの状態など、モータが出力可能なトルクに影響を与える情報をモータ状態情報８２として各種センサなどから受け取る。ここで、バッテリー１３の状態としては、バッテリー１３の残量などを挙げることができる。また、モータの状態としては、運転中のモータの回転数、モータ温度などを挙げることができる。また、モータ最大出力決定部３４は、所定の記憶領域に左右のモータの諸元データを記憶している。諸元データには、電動式モータの出力トルク上限値及び出力トルク下限値の定格値などが含まれる。

モータ最大出力決定部３４は、入力されたモータ状態情報８２及びモータの諸元データに基づいて、その時点における左右モータのモータトルク最大制限値及び最小制限値を決定し、信号８５としてコントローラユニット３５へ供給する。モータトルク最大制限値及び最小制限値は、その時のモータ状態（例えばモータが高温である、バッテリー残量が小さいなど）に応じて異なる。モータトルク最大制限値及び最小制限値は、例えばモータ状態情報及びモータ諸元をパラメータとして、モータトルク最大制限値及び最小制限値を規定したマップとして予め用意しておくことができる。モータ最大出力決定部３４は、入力されたモータ状態情報８２に基づいて当該マップを参照することにより、モータトルク最大制限値及び最小制限値を決定することができる。こうして、モータ最大出力決定部３４は、各時点におけるモータの状態に応じて、モータトルク最大制限値及び最小制限値を信号８５としてコントローラユニット３５へ供給する。なお、信号８５は、具体的には、左モータトルク最大制限値Ｔlm_max、左モータトルク最小制限値Ｔlm_min、右モータトルク最大制限値Ｔrm_max、及び右モータトルク最小制限値Ｔrm_minを含む。

［モータトルク制御］
次に、車両制御システム２００により行われるモータトルク制御について詳しく説明する。本実施形態では、車両の前後方向の駆動力と左右方向の駆動力の要求がなされた場合であって、両方の要求を同時に満足できない場合には、前後方向の駆動力の要求をできる限り満足するように左右モータのトルクを決定する。

前述のように、車両の前後方向の駆動要求トルクＴdrvは、車両状態情報８１に基づいて前後駆動力決定部３２が決定する。また、車両の左右方向の旋回要求トルクＴtrnは、車両状態情報８１に基づいて左右駆動力決定部３３が決定する。ここで、左右モータに要求されるトルクをそれぞれ左モータトルク要求値Ｔlm及び右モータトルク要求値Ｔrmとする。前後方向の駆動要求トルクＴdrvは左右のモータトルク要求値の和であるので、
Ｔdrv ＝ Ｔlm ＋ Ｔrm （式１）
が成り立つ。また、左右方向の旋回要求トルクＴtrnは左右のモータトルク要求値の差であるので、
Ｔtrn ＝ Ｔlm − Ｔrm （式２）
が成り立つ（Ｔtrn＞０の時に右旋回とする）。

これらの関係を図３に模式的に示す。図３のグラフにおいて、横軸は右モータトルク要求値Ｔrmを示し、縦軸は左モータトルク要求値Ｔlmを示す。式１で与えられる直線は等前後力線Ｌ１として示されており、式２で与えられる直線は等左右力線Ｌ２として示されている。なお、図３は主に左右方向の旋回要求トルクとして右旋回の要求が出ている場合のトルク制御に使用する領域を示すマップである。各式から理解されるように、等前後力線Ｌ１が縦軸と交わる点は前後方向の駆動要求トルクＴdrvとなり、等左右力線Ｌ２が縦軸と交わる点は左右方向の旋回要求トルクＴtrnとなる。また、前後方向の駆動要求トルクＴdrvの変化に応じて等前後力線Ｌ１は図３の矢印８１の方向に平行移動し、左右方向の旋回要求トルクＴtrnの変化に応じて等左右力線Ｌ２は図３の矢印８２の方向に平行移動することになる。

よって、式１及び式２より、駆動要求トルクＴdrvと旋回要求トルクＴtrnを同時に満足する左右モータのトルク要求値Ｔrm及びＴlmはそれぞれ以下のようになる。

Ｔrm ＝ （Ｔdrv＋Ｔtrn）／２ （式３）
Ｔlm ＝ （Ｔdrv−Ｔtrn）／２ （式４）
これらの値は、図３における等前後力線Ｌ１と等左右力線Ｌ２の交点Ｐ１に対応する。このように、理論上は、前後方向の駆動要求トルクＴdrvと左右方向の旋回要求トルクＴtrnとを同時に満足するためには、式３及び式４で与えられる左右モータのトルク要求値で左右のモータをそれぞれ駆動すればよい。

しかしながら、左右のモータは、その定格や動作状態などにより出力可能なトルクが制限されることがある。例えば、バッテリー残量が少ない場合、モータが加熱している場合などは、モータの出力トルクを制限する必要が生じうる。従って、現実には式３及び式４で与えられるトルク要求値で左右のモータを駆動することができない場合がある。その場合には、コントローラユニット３５は、各モータの出力トルクの制限範囲内で、可能な限り前後方向の旋回要求トルクを満足するように左右のモータのトルクを決定する。

これについて、図３を参照して説明する。図３において、線Ｌ３は左モータトルクの最大制限値Ｔlm_maxを示し、線Ｌ４は右モータトルクの最大制限値Ｔrm_maxを示す。図３において、前後方向の駆動要求トルクＴdrvと左右方向の旋回要求トルクＴtrnが変化することにより、等前後力線Ｌ１と等左右力線Ｌ２はそれぞれ平行移動し、それらの交点Ｐ１の位置が変化する。交点Ｐ１が図３の領域Ｅ４内にある場合は、左右モータのトルク要求値Ｔrm及びＴlmはいずれもモータ出力トルクの制限範囲内であるので、式３及び式４で示す各トルク要求値で各モータを駆動すればよい。

一方、交点Ｐ１が領域Ｅ１内にある場合は、式３及び式４で与えられる左右モータのトルク要求値はいずれもモータ出力トルクの制限範囲外となる。具体的には、この場合、左モータのトルク要求値Ｔlmは左モータトルク最大制限値Ｔlm_maxより大きく、右モータのトルク要求値Ｔrmは右モータトルク最大制限値Ｔrm_maxより大きい。この場合には、式３及び式４で与えられる各トルク要求値で各モータを駆動することはできないので、モータ出力トルクの制限範囲内でトルク要求値を決定することとする。即ち、左モータトルク要求値Ｔlmを左モータトルク最大制限値Ｔlm_maxと等しくし、右モータトルク要求値を右モータトルク最大制限値Ｔrm_maxと等しくする（交点Ｐ３）。これによりモータ出力トルクの制限範囲内で、最大の前後駆動力を得ることができる。

交点Ｐ１が領域Ｅ２にある場合には、左モータのトルク要求値Ｔlmが左モータトルク最大制限値Ｔlm_maxより大きくなっている。この場合、前後方向の駆動要求トルクを満足することを優先し（つまり式１が成り立つようにする）、左モータのトルク要求値Ｔlmを左モータトルク最大制限値Ｔlm_maxと等しくする。このとき、右モータのトルク要求値Ｔrmは、式１より、Ｔrm＝Ｔdrv−Ｔlm_maxとなる（交点Ｐ２）。

交点Ｐ１が領域Ｅ３にある場合には、右モータのトルク要求値Ｔrmが右モータトルク最大制限値Ｔrm_maxよりも大きくなっている。この場合も前後方向の駆動要求トルクを満足することを優先し、右モータのトルク要求値Ｔrmを右モータトルク最大制限値Ｔrm_maxと等しくする。左モータのトルク要求値Ｔlmは式１より、Ｔlm＝Ｔdrv−Ｔrm_maxとなる（交点Ｐ４）。

このように、コントローラユニット３５は、前後方向の駆動要求トルクＴdrvと左右方向の旋回要求トルクＴtrnが与えられた場合、左右モータの出力トルク制限範囲を考慮して、まず両者を同時に満足できるか否かを決定し、満足できる場合（領域Ｅ４の場合）には式３及び式４により得られる左右モータトルク要求値Ｔlm及びＴrmで各モータを駆動する。一方、左右モータの出力トルク制限により前後方向の駆動要求トルクＴdrvと左右方向の旋回要求トルクＴtrnを同時に満足できない場合には（領域Ｅ１〜Ｅ３）、前後方向の駆動要求トルクＴdrvをできる限り満足できるように左右モータのトルク要求値ＴlmおよびＴrmを決定する。こうして、左右モータの出力トルク制限範囲内で、要求トルクを満足するように左右モータを駆動することが可能となる。

次に、左右モータのトルク制御処理について図４乃至図６のフローチャートを参照して説明する。図４は、左右モータのトルク制御のメインルーチンであり、図５は力行制御のサブルーチンであり、図６は回生制御のサブルーチンである。なお、以下の処理は、車両制御システム２００内のコントローラユニット３５が前後駆動力決定部３２、左右駆動力決定部３３及びモータ最大出力決定部３４からの信号に基づいて実行する。

まず、コントローラユニット３５は、前後駆動力の要求があるか否かを、前後駆動力決定部３２から与えられる前後方向の駆動要求トルクＴdrvに基づいて判定する（ステップＳ１）。前後方向の駆動要求トルクＴdrvが０である場合は前後駆動力の要求はない。よって、コントローラユニット３５は左右方向の旋回要求トルクＴtrnの１／２ずつを左右モータに配分する。即ち、インバータ１４へ供給する右モータ駆動トルクＴrmr＝Ｔtrn／２、左モータ駆動トルクＴlmr＝−Ｔtrn／２と設定し（ステップＳ２）、処理を終了する。

一方、前後方向の駆動要求トルクがある（即ち、Ｔdrvが０でない）場合、その駆動要求トルクが力行要求である（即ちＴdrv＞０）か否かを判定する（ステップＳ３）。力行要求である場合には処理は力行制御へ進み（ステップＳ４）、力行要求でない場合、即ち回生要求である場合には処理は回生制御へ進む（ステップＳ５）。

次に、図５を参照して、力行制御について説明する。まず、コントローラユニット３５は、前述の式３及び式４に基づいて、左右モータのトルク要求値Ｔrm及びＴlmを算出する（ステップＳ１１）。そして、左右モータがそのトルク要求値Ｔrm及びＴlmを出力可能であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。これは図３における交点Ｐ１が領域Ｅ４内にあるか否かの判定に対応する。具体的には、右モータのトルク要求値Ｔrmが右モータトルク最大制限値Ｔrm_maxより小さく、かつ、左モータのトルク要求値Ｔlmが左モータトルク最大制限値Ｔlm_maxより小さいか否かを判定する。各モータがトルク要求値Ｔrm及びＴlmを出力可能である場合（ステップＳ１２；Yes）、コントローラユニット３５は式３及び式４に従って算出した左モータ要求トルクＴlm及び右モータ要求トルクＴrmをそれぞれ左モータ駆動トルクＴlmr及び右モータ駆動トルクＴrmrとしてインバータ１４へ供給する（ステップＳ１３）。

一方、左右モータがトルク要求値Ｔrm及びＴlmを出力できない場合（ステップＳ１２；No）、コントローラユニット３５は駆動要求トルクＴdrvを出力可能か否かを判定する（ステップＳ１４）。これは、本発明では前後方向の駆動要求トルクを左右方向の旋回要求トルクに優先させるからである。具体的には、コントローラユニット３５は、左モータトルクの最大制限値Ｔlm_maxと右モータトルクの最大制限値Ｔrm_maxの和が前後方向の駆動要求トルクＴdrvより大きいか否か、つまり、
Ｔdrv＜Ｔlm_max ＋ Ｔrm_max
が成り立つか否かを判断する。旋回要求トルクを出力可能でない場合（ステップＳ１４；No）、コントローラユニット３５は右モータ駆動トルクＴrmr＝右モータトルク最大制限値Ｔrm_maxとし、かつ、左モータ駆動トルクＴlmr＝左モータトルク最大制限値Ｔlm_maxとし（ステップＳ１５）、処理を終了する。これにより、左右モータのトルク出力制限範囲内で、前後方向の駆動要求トルクＴdrvには満たないものの、可能な限り大きな前後駆動力が得られるように左右モータのトルクが制御される。

一方、駆動要求トルクを出力可能である場合（ステップＳ１４；Yes）、コントローラユニット３５は右旋回要求があるか否か（即ちＴtrn＞０であるか）を判定する（ステップＳ１６）。そして、右旋回要求がある場合（ステップＳ１６；Yes）、コントロールユニット３５は左モータ駆動トルクＴlmrを左モータトルク最大制限値＝Ｔlm_maxとする。このとき、右モータ駆動トルクＴrmrは式１よりＴrmr＝Ｔdrv−Ｔlm_maxと得られる（ステップＳ１７）。よって、左右モータ駆動トルクの和：（Ｔlmr＋Ｔrmr）＝駆動要求トルクＴdrvとなり、要求された前後駆動力が得られる。

また、右旋回要求がない場合（ステップＳ１６；No）、即ち左旋回要求がある場合、コントロールユニット３５は右モータ駆動トルクＴrmr＝右モータトルク最大制限値Ｔrm_maxとし、式１より、左モータ駆動トルクＴlmr＝Ｔdrv−Ｔrm_maxとする（ステップＳ１８）。よって、左右モータ駆動トルクの和：（Ｔlmr＋Ｔrmr）＝駆動要求トルクＴdrvとなり、やはり要求された前後駆動力が得られる。こうして、力行制御が行われる。

次に、図６を参照して回生制御について説明する。回生制御は、基本的に力行制御と同様である。但し、回生時であるので、前後方向の駆動要求トルクＴdrvは負の値となり、モータ駆動トルクも負の値となる。コントロールユニット３５はまずトルク要求値Ｔrm及びＴlmを算出し（ステップＳ２１）、次にそのトルク要求値Ｔrm及びＴlmを左右の各モータが出力可能であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。出力可能であれば（ステップＳ２２；Yes）、それらトルク要求値Ｔrm及びＴlmを左右モータの駆動トルクＴrmr及びＴlmrに設定して処理を終了する（ステップＳ２３）。

一方、トルク要求値Ｔrm及びＴlmを出力不能である場合（ステップＳ２２；No）、コントローラユニット３５は駆動要求トルクを出力可能か否かを判定する（ステップＳ２４）。駆動要求トルクを出力可能でない場合（ステップＳ２４；No）、コントローラユニット３５は右モータ駆動トルクＴrmr＝右モータトルク最小制限値Ｔrm_minとし、かつ、左モータ駆動トルクＴlmr＝左モータトルク最小制限値Ｔlm_minとし（ステップＳ２５）、処理を終了する。これにより、左右モータのトルク出力制限範囲内で、可能な限り大きな回生力が得られるように左右モータのトルクが制御される。

一方、駆動要求トルクを出力可能である場合（ステップＳ２４；Yes）、コントローラユニット３５は右旋回要求があるか否か（即ちＴtrn＞０であるか）を判定する。そして、右旋回要求がある場合（ステップＳ２６；Yes）、コントロールユニット３５は右モータ駆動トルクＴrmrを右モータトルク最小制限値＝Ｔrm_minとし、式１に基づいて左モータ駆動トルクＴlmrをＴlmr＝Ｔdrv−Ｔrm_minとして（ステップＳ２７）、処理を終了する。よって、左右モータ駆動トルクの和：（Ｔlmr＋Ｔrmr）＝Ｔdrvとなり、要求された前後駆動（回生）力が得られる。

また、右旋回要求がない場合（ステップＳ２６；No）、即ち左旋回要求がある場合、コントロールユニット３５は左モータ駆動トルクＴlmr＝左モータトルク最小制限値Ｔlm_minとし、式１に基づいて右モータ駆動トルクＴrmr＝Ｔdrv−Ｔlm_minとする（ステップＳ２８）。よって、左右モータ駆動トルクの和：（Ｔlmr＋Ｔrmr）＝Ｔdrvとなり、やはり要求された前後駆動（回生）力が得られる。こうして、回生制御が行われる。

以上説明したように、本実施形態に係る車両制御システム２００によれば、まず、車両前後方向の要求駆動力及び左右旋回方向の要求駆動力を共に満足するように左右モータの駆動トルクＴlmr及びＴrmrが各々決定される。そして、それらの決定された駆動トルクで左右の駆動ユニット８内のモータが夫々駆動制御されるため、旋回時に必要とされる前後方向の駆動力及び左右方向の駆動力の両方の要求を満たすことができる。

また、モータの出力トルクの制限などにより、車両前後方向の駆動力要求及び左右方向の駆動力要求を同時に満足することができない場合には、前後方向の駆動力要求を優先して満足するように左右モータの駆動トルクが各々決定される。よって、前後方向の駆動力要求を可能な限り満たすことができ、車両のトラクション性能の向上を図ることができる。

[変形例]
上記実施形態では、左右前輪１０を駆動ユニット８で駆動すると共に、左右後輪７をエンジン１で駆動する車両１００に対して本発明に係る車両制御システムを適用している。しかし、これに限らず、左右前輪をエンジンで駆動すると共に、左右後輪を駆動ユニットで駆動する車両に対して本発明に係る車両制御システムを適用することも可能である。

また、本発明に係る車両制御システムは、前後左右の４輪を各々独立した前後左右の４つのモータなどの駆動ユニットで駆動する車両に対しても適用可能である。その場合には、右前輪モータ及び右後輪モータのトルク合計を右輪側トルクとし、左前輪モータ及び左後輪モータのトルク合計を左輪側トルクとして上述のトルク制御方法を適用する。即ち、コントローラユニット３５は前後方向の駆動要求トルクと左右方向の旋回要求トルクに応じて、右輪側駆動トルクと左輪側駆動トルクを上述と同様の方法で決定する。それから、コントローラユニット３５は、所定のトルク配分方法に基づいて、左輪側トルクを左前輪モータ及び左後輪モータのトルクに配分し、右輪側トルクを右前輪モータ及び右後輪モータのトルクに配分する。例えば図２に示す車両状態推定部３０が各種センサからの入力信号に基づいて前後左右の４輪の接地荷重をそれぞれ算出し、前後輪のうち接地荷重の大きな車輪側のモータにより大きな駆動トルク要求が与えられるよう、前後輪のモータ間でトルク配分を行うことができる。

本発明に係る車両の構成を示す。 本発明に係る車両制御システムの構成を示す。 本発明に係るモータトルクの制御マップ例を示す。 車両制御システムが実行するトルク制御処理のフローチャートを示す。 図４に示す力行制御のフローチャートを示す。 図４に示す回生制御のフローチャートを示す。

符号の説明

１ エンジン
７ 後輪
８ 駆動ユニット
１０ 前輪
１３ バッテリー
１４ インバータ
３５ コントローラユニット
１００ 車両
２００ 車両制御システム

Claims (5)

1. 左右輪を各々独立した左右のモータで駆動する車両の制御装置であって、
   前記モータが出力可能なトルク制限範囲内において、前記車両の前後方向及び左右方向の要求駆動力を満足するように、前記左右のモータの駆動トルクを制御する制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記前後方向の要求駆動力及び前記左右方向の要求駆動力を同時に満足できない場合には、前記前後方向の要求駆動力を前記左右方向の要求駆動力より優先させて前記左右のモータの駆動トルクを制御することを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記車両に搭載されたセンサからの出力に基づいて車両状態を推定する車両状態推定手段と、
   前記車両状態推定手段からの出力に基づいて、前記前後方向の要求駆動力を決定する前後駆動力決定手段と、
   前記車両状態推定手段からの出力に基づいて、前記左右方向の要求駆動力を決定する左右駆動力決定手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記左右のモータの動作状態に基づいて、前記トルク制限範囲を決定する手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
4. 前記トルク制限範囲は、前記各モータの最大制限値及び最小制限値により規定され、
   前記制御手段は、前記前後方向の要求駆動力及び前記左右方向の要求駆動力を同時に満足できない場合には、前記左右のモータのうち一方の駆動トルクを前記最大制限値又は最小制限値の一方に等しくするとともに、他方の駆動トルクを前記前後方向の要求駆動力を満足するように決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
5. 前記左モータの駆動トルクを左前モータ及び左後モータの駆動トルクに配分し、前記右モータの駆動トルクを右前モータ及び右後モータの駆動トルクに配分する手段を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車両の制御装置。

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