JP6955439B2 - 車両の制御装置及び車両の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両の制御装置及び車両の制御方法に関する。

従来、下記の特許文献１には、基準時間Ｔ０以上であると判定されたときに、基準時間Ｔ０以上であると判定されたモータの駆動トルクを基準トルクＴｒｑ０よりも減少させると共に、他方のモータの駆動トルクを増大させることにより要求トルクＴｒｑｄを満足させることが記載されている。

特開２０１２−９５３７８号公報

しかし、上記特許文献に記載されている技術では、フロントモータ及びリアモータの一方の駆動トルクを減少させ、他方のモータの駆動トルクを増大させるものであるため、前後の駆動力配分が大きく変化してしまう問題がある。このため、ドライバが予期せぬ車両挙動が発生し、車両挙動が不安定になる問題がある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、前輪と後輪のそれぞれを駆動するモータの過負荷を抑えるとともに、車両挙動を安定させることが可能な、新規かつ改良された車両の制御装置及び車両の制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、車両の前輪の駆動力を発生させる第１モータを制御し、前記第１モータが発生可能な最大定格トルクを上限として前記第１モータを運転する第１モードと、前記最大定格トルクよりも低い連続定格トルクを上限として前記第１モータを運転する第２モードと、を切り換え可能な第１モータ制御部と、前記車両の後輪の駆動力を発生させる第２モータを制御し、前記第２モータが発生可能な最大定格トルクを上限として前記第２モータを運転する第１モードと、前記最大定格トルクよりも低い連続定格トルクを上限として前記第２モータを運転する第２モードと、を切り換え可能な第２モータ制御部と、を備え、前記第１モータ制御部及び前記第２モータ制御部は、前記第１モータ及び前記第２モータの一方のみについて前記第１モードでの運転が許容される場合に、前記第１モータ及び前記第２モータの他方を前記第２モードで制御するとともに、前輪と後輪の駆動力配分に基づいて、前記第１モータ及び前記第２モータの一方の駆動力を制御する、車両の制御装置が提供される。

前記第１モータ制御部及び前記第２モータ制御部は、前記第１モータ及び前記第２モータの他方について前記第１モードでの運転が許容されると、前記第１モータ及び前記第２モータの双方の駆動力を前輪と後輪の駆動力配分に基づいて制御するものであっても良い。

また、前記第１モータ及び前記第２モータの一方を前記駆動力配分に基づいて制御する際に、車両のスタビリティファクタに基づいて制御するものであっても良い。

また、前記スタビリティファクタの目標値及び実測値の乖離度合と極性に基づいて、前記第１モータ及び前記第２モータの一方の駆動力を制御するものであっても良い。

また、前記第１モータ及び前記第２モータの一方を前記駆動力配分に基づいて制御する際に、車両の横滑り角速度に基づいて、前記第１モータ及び前記第２モータの一方の駆動力を制御するものであっても良い。

また、前記横滑り角速度及び車両のヨーレートの乖離度合と極性に基づいて、前記第１モータ及び前記第２モータの一方の駆動力を制御するものであっても良い。

また、前記第１モータ及び前記第２モータの一方を前記駆動力配分に基づいて制御する際に、車両のヨーレートに基づいて、前記第１モータ及び前記第２モータの一方の駆動力を制御するものであっても良い。

また、前記ヨーレートの目標値及び実測値の乖離度合に基づいて、前記第１モータ及び前記第２モータの一方の駆動力を制御するものであっても良い。

また、前記第１モータ及び前記第２モータの一方を前記駆動力配分に基づいて制御する際に、前輪と後輪の駆動力配分が所定範囲となるように、前記第１モータ及び前記第２モータの一方の駆動力を制御するものであっても良い。

また、前記所定範囲は、前輪と後輪の駆動力配分が４０：６０から６０：４０の範囲であっても良い。

また、前記最大定格トルクは、前記第１モータ又は前記第２モータを前記最大定格トルクで運転する場合に持続時間が制限されるトルクであっても良い。

また、前記連続定格トルクは、前記第１モータ又は前記第２モータを前記連続定格トルクで運転する場合に持続時間が制限されないトルクであっても良い。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、車両の前輪の駆動力を発生させる第１モータと、前記車両の後輪の駆動力を発生させる第２モータとが過負荷であるか否かを判定するステップと、前記第１モータ及び前記第２モータの一方が過負荷であると判定された場合に、前記一方のモータが発生可能な最大定格トルクを上限として前記一方のモータを運転する第１モードから、前記最大定格トルクよりも低い連続定格トルクを上限として前記一方のモータを運転する第２モードへ切り換えるステップと、前輪と後輪の駆動力配分に基づいて、前記第１モータ及び前記第２モータの他方を制御するステップと、を備える、車両の制御方法が提供される。

以上説明したように本発明によれば、前輪と後輪のそれぞれを駆動するモータの過負荷を抑えるとともに、車両挙動を安定させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る車両の構成を示す模式図である。 制御装置とその周辺の構成を詳細に示す模式図である。 前輪のモータの出力特性を示す模式図である。 後輪のモータの出力特性を示す模式図である。 前後のモータの駆動力の配分率（横軸）と、車両の操縦安定性（縦軸）との関係を規定したマップを示す特性図である。 本実施形態の制御装置における処理の手順を示すフローチャートである。 理想駆動力線図を示す模式図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る車両５００の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る車両５００の構成を示す模式図である。図１に示すように、車両５００は、前輪及び後輪の４つのタイヤ（車輪）１２，１４，１６，１８、制御装置（コントローラ）１００、外界認識部２００、前輪のタイヤ１２，１４の回転を制御するモータ２０、後輪のタイヤ１６，１８の回転を制御するモータ２２、モータ２０の制御を行うインバータ１９、モータ２２の制御を行うインバータ２１、モータ２０の駆動力をタイヤ１２，１４に伝達するギヤボックス２３及びドライブシャフト２４、モータ２２の駆動力をタイヤ１６，１８に伝達するギヤボックス２５及びドライブシャフト２６、前輪の各タイヤ１２，１４の回転から車輪速（車両速度）を検出する車輪速センサ４０，４２、後輪の各タイヤ１６，１８の回転から車輪速（車両速度）を検出する車輪速センサ２８，３０、アクセル開度センサ３２、ヨーレートセンサ３３、前輪１２，１４を操舵するステアリングホイール３４、ステアリングホイールの操舵角δを検出する操舵角センサ３５、パワーステアリング機構３６、表示装置３８、スピーカ３９、前輪のモータ２０の温度を検出する温度センサ４４、後輪のモータ２２の温度を検出する温度センサ４６、を有して構成されている。

なお、図１に示す構成では、前輪を駆動する１つのモータ２０と後輪を駆動する１つのモータ２２を備えているが、この構成に限定されるものではなく、４つの各輪のそれぞれを駆動するモータと各モータに対応するギヤボックスが設けられていても良い。

本実施形態では、制御装置１００によりモータ２０，２２の制駆動力を演算し、制御装置１００がモータ２０，２２へ制駆動力を指示することで、モータ２０，２２を協調制御する。

図２は、制御装置１００とその周辺の構成を詳細に示す模式図である。図２に示すように、制御装置１００は、前後のモータ２０，２２の制御を行う走行制御部１５０を備えている。走行制御部１５０は、前輪のモータ２０を制御する第１モータ制御部１１０、後輪のモータ２２を制御する第２モータ制御部１２０、駆動力配分部１４０、モータ運転状態信号生成部１４５、を有して構成されている。モータ運転状態信号生成部１４５は、前輪のモータ２０と後輪のモータ２２の運転状態を示すモータ運転状態信号を生成する。

第１モータ制御部１１０は、モータ２０の運転状態が過負荷状態であり、モータ２０の保護が必要であることを示す過負荷保護フラグをインバータ１９から取得する。同様に、第２モータ制御部１２０は、モータ２２の運転状態が過負荷状態であり、モータ２２の保護が必要であることを示す過負荷保護フラグをインバータ２１から取得する。第１モータ制御部１１０及び第２モータ制御部１２０は、いずれかのモータ２０，２２について過負荷保護フラグが出されている場合に、そのモータを連続定格モードで運転するように制御を行う。

以下では、制御装置１００が行う制御について具体的に説明する。制御装置１００の駆動力配分部１４０は、アクセル開度センサ３２からアクセル開度を取得すると、車両５００の総要求駆動力を演算し、総駆動力を前輪のモータ２０と後輪のモータ２２へ配分する。第１モータ制御部１１０は、前輪のモータ２０を制御するインバータ１９に対し、要求駆動力の指令値を送る。インバータ１９は、前輪のモータ２０の要求駆動力の指令値に基づいて、前輪のモータ２０を制御する。第２モータ制御部１２０は、後輪のモータ２２を制御するインバータ２１に要求駆動力の指令値を送る。インバータ２１は、後輪のモータ２２の要求駆動力の指令値に基づいて、後輪のモータ２２を制御する。これにより、モータ２０，２２のそれぞれが要求駆動力に従って制御される。

図３は、前輪のモータ２０の出力特性を示す模式図である。また、図４は、後輪のモータ２２の出力特性を示す模式図である。図３及び図４では、前輪のモータ２０、または後輪のモータ２２について、駆動力（縦軸：トルク）と速度（横軸：回転数）の関係を示している。

モータ２０，２２の運転モードとして、最大定格モードと連続定格モードがある。最大定格モードでは、モータが発揮し得る最大トルク値（最大定格トルク）を出力できるが、最大トルク値の持続時間は制限される。モータを最大定格モードで使用すると、内部の発熱量が上昇し、モータの劣化等に影響することから、最大定格モードでは最大トルク値の持続時間（許容時間）が定められている。一方、連続定格モードでは、最大定格モードよりもトルク値が制限され、長時間連続して出力可能なトルク値（連続定格トルク）が上限とされる。図３及び図４では、最大定格モードと連続定格モードのそれぞれについてのトルク特性を示している。

ここで、例えばドライバがスポーツ走行を楽しみたい場合など、モータ２０，２２に過負荷がかかるような状況下では、モータ２０，２２が過熱してしまう場合がある。このような場合、例えば温度センサ４４，４６が検出したモータ２０，２２の温度に基づいて、連続定格モードによる制御に切り換えることで、モータ２０，２２の発熱を抑えることができる。しかし、このような方法で最大定格モードから連続定格モードへの切り換えを行うと、モータ２０，２２の出力が突然ダウンしてしまうことになり、ドライバが想定する運転ができなくなったり、予期せぬ車両挙動が発生し、車両５００の挙動が不安定になることが懸念される。特に、前後のモータ２０，２２の規格が異なる場合や、前後のモータ２０，２２にかかる負荷が均等でないと、いずれかのモータが過熱しやすくなり、出力が突然ダウンしてしまう可能性がある。また、一方のモータを最大定格モードから連続定格モードに切り換えた後、再び最大定格モードに復帰した場合に、車両挙動が不安定になることも想定される。

本実施形態では、モータ２０，２２のそれぞれを独立して制御できるため、前輪のモータ２０と後輪のモータ２２のトルクの前後配分を最適に制御することで、車両５００の安定性を高めることができる。特に、本実施形態では、前輪のモータ２０と後輪のモータ２２の一方のみ最大定格モードでの運転が許容される場合に、前輪のモータ２０と後輪のモータ２２の他方については、操縦安定性が確保できる範囲内で前後の駆動力配分を制御する。

図３に示すように、前輪のモータ２０は、最大定格モードで駆動され、点Ａで示すトルク（最大定格トルク）、回転数で駆動されている。また、図４に示すように、後輪のモータ２０は、最大定格モードで駆動され、点Ａで示すトルク（最大定格トルク）、回転数で駆動されている。この場合に、前輪のモータ２０の最大定格モードでの運転が許容範囲（許容運転持続時間）を超えると、前輪のモータ２０に過負荷がかかってしまう。この場合、インバータ１９は、第１のモータ制御部１１０に対して、過負荷がかかっていることを示す情報（過負荷保護フラグ）を送る。

モータ２０，２２が過負荷状態であるか否かは、上述した許容運転継続時間に基づく判定の他にも、モータ２０，２２の運転状態を示す各種パラメータ（温度、電流値、電圧値等）と、継続時間に応じて判定できる。例えば、モータ２０，２２の温度が所定のしきい値を超えた状態が許容継続時間を超えた場合は、モータ２０，２２が過負荷状態であると判定する。また、モータ２０，２２の電流値が所定のしきい値を超えた状態が許容継続時間を超えた場合は、モータ２０，２２が過負荷状態であると判定する。同様に、モータ２０，２２の電圧値が所定のしきい値を超えた状態が許容継続時間を超えた場合は、モータ２０，２２が過負荷状態であると判定する。いずれの場合も、第１モータ制御部１１０又は第２モータ制御部１２０に過負荷保護フラグが送られる。温度に基づいてモータ２０，２２が過負荷状態と判定する場合、第１モータ制御部１１０及び第２モータ制御部１２０は、温度センサ４４，４６の検出値に基づいて過負荷状態を判定し、判定結果に基づいてモータ２０，２２を制御する。

なお、上述した各種パラメータによる判定は、いずれか１つのパラメータを用いて判定を行っても良いし、複数のパラメータを組み合わせて判定を行っても良い。また、これらのパラメータを、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などを経由して制御装置１００に送ることで、制御装置１００側で判定を行っても良い。

第１モータ制御部１１０は、インバータ１９から過負荷保護フラグを受信すると、前輪のモータ２０を最大定格モードから連続定格モードへ落とす制御を行う。これにより、前輪のモータ２０は、図３中に点Ｂで示すトルク（連続定格トルク）、回転数で駆動される。また、第１モータ制御部１１０は、前輪のモータ２０を最大定格モードから連続定格モードへ落とした旨の情報を第２モータ制御部１２０へ送る。

第２モータ制御部１２０は、前輪のモータ２０を最大定格モードから連続定格モードへ落とした旨の情報を第１モータ制御部１１０から受け取ると、後輪のモータ２２を最大定格トルクよりも低いトルクで制御する。これにより、後輪のモータ２２は、図４中に点Ｃで示すトルク（連続定格トルク）、回転数で駆動される。従って、後輪のモータ２２については最大定格トルクよりも低いトルクで駆動することで、前後の駆動力配分が大きく変化することを抑制でき、車両挙動を安定させることができる。なお、後輪のモータ２２のトルクを低下させない場合は、例えば前後の駆動力配分は前輪：後輪＝３０：７０程度となり、車両５００がスピン傾向となることが懸念される。前輪のモータ２０を連続定格モードに落とした場合に、後輪のモータ２２のトルクを落とすことで、このような事態を確実に回避できる。

より詳細には、後輪のモータ２２については、過負荷保護フラグが元々出されていないため、最大定格トルクを上限とした出力の制御が可能である。このため、後輪のモータ２２については、操縦安定性が所定レベルとなるように前輪と後輪の駆動力配分を調整しながらトルクを制御することができる。

なお、上述の説明では、前輪のモータ２０を最大定格モードから連続定格モードに落とした場合について説明しているが、後輪のモータ２２を最大定格モードから連続定格モードに落とした場合も、前輪のモータ２０の制御については、上述の後輪のモータ２２の制御と同様に行う。

また、インバータ１９，２１のいずれからも過負荷保護フラグが出されていない場合は、前後のモータ２０，２２の運転モードを変更することなく、モータ２０，２２の運転を継続する。

以上のように、モータ２０を最大定格トルクで駆動すると、モータ２０の内部の発熱量が上昇し、モータ劣化の要因となる。このため、インバータ１９からの過負荷保護フラグの取得に応じて、モータ２０の運転モードを最大定格モードから連続定格モードに落とすことで、モータ２０の劣化を抑制できる。

特に、前輪のモータ２０と後輪のモータ２２で仕様が異なる場合、または前後のトルク配分を均等にしない制御を行う場合、一方のモータ２０に対して過負荷保護フラグが出される場合がある。このような場合に、一方のモータ２０のみを最大定格モードから連続定格モードへ落とすと、前後のトルク配分が変化し、ドライバが想定している運転ができなくなったり、予期せぬ車両挙動が発生する可能性がある。

本実施形態では、前輪のモータ２０と後輪のモータ２２の一方を最大定格モードから連続定格モードに切り換えた場合に、前輪のモータ２０と後輪のモータ２２の他方については、操縦安定性が所定のレベルを満たすように前後の駆動力配分を調整しながら、制御を行う。これにより、一方のモータが最大定格モードから連続定格モードに切り換わったとしても、前後のトルク配分に大きな変化が生じることがなく、車両５００の挙動安定性を維持することが可能である。

過負荷保護フラグの出されていない他方のモータについては、連続定格トルク以上のトルクで駆動することが可能である。このため、図４中に点Ｃで示したように、過負荷保護フラグの出されていない他方のモータについては、操安性が所定のレベルになるように前後の駆動力配分を調整しながら、駆動力を制御する。これにより、一方のモータに過負荷保護フラグが出されて最大定格モードから連続定格モードに切り換わった場合に、過負荷保護フラグの出されていない他方のモータが走行状態に応じた出力を発生するので、加速不良や操安性の低下を抑制することができる。なお、前輪のモータ２０と後輪のモータ２２の一方を最大定格モードから連続定格モードに切り換えた場合に、前輪のモータ２０と後輪のモータ２２の他方についても連続定格モードに一旦切り換え、その後にトルクアップしても良い。

また、過負荷保護フラグが出されたことにより前輪のモータ２０と後輪のモータ２２の一方を最大定格モードから連続定格モードに切り換えた後、その一方のモータについて最大定格モードでの運転が許容される状態になると、そのモータをトルクアップする制御を行う。図３中に点Ｄで示したように、過負荷保護フラグが出された前輪のモータ２０につついて、過負荷保護フラグが解除されると、連続定格トルクからトルクアップが行われ、図４中に点Ｄで示した回転数、トルクで制御が行われる。

以下では、図３及び図４に示す例において、過負荷保護フラグの出されていない後輪のモータ２２について、図４中の点Ａから点Ｃへトルク及び回転数を制御する方法について詳細に説明する。後輪のモータ２２を連続定格モードに落とした後、摩擦円利用率の余裕の範囲内で、走行状態に応じて操安性を確保できる配分まで前後の出力を変化させる。具体的な方法として、スタビリティファクタＡに基づく方法、横滑り角度に基づく方法、ヨーレートγに基づく方法が挙げられる。前後配分は、駆動力配分部１４０によって算出され、第１モータ制御部１１０、第２モータ制御部１２０は、駆動力配分部１４０が算出した前後配分に基づいて前後のモータ２０，２２を制御する。

スタビリティファクタＡに基づく方法では、車両速度Ｖ、ヨーレートγ、ステアリングホイールの操舵角δからスタビリティファクタＡを算出し、予め設定した目標値からの乖離分（極性を考慮）から車両５００のアンダーステア（ＵＳ）傾向（プロウ傾向）またはオーバーステア（ＯＳ）傾向（スピン傾向）の強さを求め、その大きさから後輪のモータ２２の出力に制限をかける。

スタビリティファクタＡは、車両５００の操縦安定性のポテンシャルを示す指標である。スタビリティファクタＡの目標値は、以下の式（１）から算出することができる。

式（１）において、ｍは車重、ｌはホイールベース、Ｉｆは前軸〜重心点距離、Ｉｒは後軸〜重心点距離、Ｋｆは前輪コーナリングパワー、Ｋｒは後輪コーナリングパワー、を示している。

式（１）において、lｆ・Ｋｆ−lｒ・Ｋｒ＝０の場合は、車両５００がニュートラルステア（ＮＳ）であることを示している。また、lｆ・Ｋｆ−lｒ・Ｋｒ＜０の場合は、車両５００がアンダーステア傾向であることを示している。また、lｆ・Ｋｆ−lｒ・Ｋｒ＞０の場合は、車両５００がオーバーステア傾向であることを示している。

なお、スタビリティファクタＡの目標値を滑り角速度(=γ−Ａｙ／Ｖ)とすることもできる。

また、スタビリティファクタＡの実測値は、車両速度Ｖ、ヨーレートγ、操舵角δ、ホイールベースｌに基づいて、以下の式（２）をスタビリティファクタＡについて解くことで算出することができる。

スタビリティファクタＡに基づく判定では、車両５００の諸元から、式（１）に基づいて目標値を算出する。また、車両速度Ｖ、ヨーレートγ、操舵角δから、式（２）に基づいてスタビリティファクタＡの実測値を算出する。そして、目標値と実測値を比較し、目標値と実測値の符号が同じで、且つ両者の絶対値の差分がしきいを超える場合は、オーバーステア状態と判断し、前輪寄りの駆動力配分とする。また、目標値と実測値の符号が異なり、且つ両者の絶対値の差分がしきい値を超える場合は、アンダーステア状態と判断し、後輪寄りの駆動力配分とする。

また、車両５００の横滑り角速度（車体すべり角速度）は、以下の式（３）から求めることができる。

なお、式（３）において、横滑り角βの一階微分は横滑り角速度を示し、横移動量ｙの二階微分は横加速度を示している。

横滑り角速度に基づく判定では、ヨーレートγの符号と車体すべり角速度の符号が同じで、且つ両者の絶対値の差分が所定のしきい値を超える場合は、オーバーステア状態と判断し、後輪のコーナリングパワーを確保するため、前輪寄りの駆動力配分とする。

また、ヨーレートγの符号と横滑り角速度の符号が異なり、且つ両者の絶対値の差分が所定のしきい値を超える場合は、アンダーステア状態と判断し、前輪のコーナリングパワーを確保するため、後輪寄りの駆動力配分とする。

車両５００のヨーレートγ（目標ヨーレート）は、以下の式（４）から算出することができる。なお、式（４）は式（２）と同じ式を示している。

ヨーレートγに基づく判定では、式（４）に基づいて、操舵角δと車両速度Ｖから演算される目標ヨーレートγと、ヨーレートセンサ３３が検出する実ヨーレートとを比較する。そして、目標ヨーレートの絶対値よりも実ヨーレートの絶対値が小さい場合は、車両５００の実際の旋回量が小さく、アンダーステア傾向であることから、前輪のコーナリングパワーを上げるため後輪寄りの駆動力配分とする。また、目標ヨーレートの絶対値よりも実ヨーレートの絶対値が大きい場合は、車両５００の実際の旋回量が大きく、オーバーステア傾向であることから、後輪のコーナリングパワーを下げるため前輪寄りの駆動力配分とする。

図４中の点Ｃまで後輪のモータ２２をトルクアップする際に、上述した内容を総合したマップを作成しておき、マップに基づいて制御を行うことができる。図５は、前後のモータ２０，２２の駆動力の配分率（横軸）と、車両の操縦安定性（縦軸）との関係を規定したマップを示す特性図である。図５において、横軸の配分率は、前後のモータ２０，２２の総駆動力に対する前輪のモータ２０の駆動力の比率を示している。なお、図５に示すマップは、車両５００の運転状態（車両速度など）に応じて複数設けても良い。また、図５に示すマップは、実車の適合により作成しても良い。

車両５００の操縦安定性が図５に示す許容限界を超えると、車両挙動が安定する。一方、操縦安定性が図５に示す許容限界以下であると、車両挙動は不安定になる。図５に示す例では、前後のモータ２０，２２の総駆動力に対する前輪のモータ２０の駆動力の比率を４０％〜６０％の範囲内とすることで、車両挙動が安定する。つまり、前後の駆動力配分は、前輪４０：後輪６０
〜 前輪６０：後輪４０の範囲に制限することが望ましい。

図７は、理想駆動力線図を示す模式図である。図７に示す理想駆動力線図は、車両加速度に対する理想的な前輪又は後輪の駆動力配分を示したものであり、車重、ホイールベース、重心高、ロール率から求まる。

図７において、横軸は前輪の接地荷重Ｆｚｆに対する前輪の前後力Ｆｘ（ｆｒｏｎｔ）の比（＝Ｆｘ（ｆｒｏｎｔ）／Ｆｚｆ）を示している。ここで、前輪の静止時の接地荷重をＦｚｆ０、加速による荷重移動量をΔＦｚｘとすると、前輪の接地荷重Ｆｚｆは以下の式（５）から算出できる。
Ｆｚｆ＝Ｆｚｆ０−ΔＦｚｘ ・・・（５）

また、図７において、縦軸は後輪の接地荷重Ｆｚｒに対する後輪の前後力Ｆｘ（ｒｅａｒ）の比（＝Ｆｘ（ｒｅａｒ）／Ｆｚｒ）を示している。ここで、後輪の静止時の接地荷重をＦｚｒ０、加速による荷重移動量をΔＦｚｘとすると、後輪の接地荷重Ｆｚｒは以下の式（６）から算出できる。
Ｆｚｒ＝Ｆｚｒ０＋ΔＦｚｘである。 ・・・（６）

また、加速による荷重移動量をΔＦｚｘは、車両重量ｍ、前後加速度ａ、重心高ｈ_ｇ、ホイールベースｌを用いて、以下の式（７）から算出できる。
ΔＦｚｘ＝（ｍ・ａ・ｈ_ｇ）／（２・ｌ） ・・・（７）

図７において、実線で示す曲線は車両５００の直進時の特性を示している。また、一点鎖線で示す曲線は車両５００の旋回時の特性を示している。

また、図７において、５つの二点鎖線は、路面摩擦係数μが、μ＝０．２，μ＝０．４，μ＝０．６，μ＝０．８，μ＝１．０のそれぞれの場合を示している。更に、５つの破線は、加速度が０．２Ｇ、０．４Ｇ、０．６Ｇ、０．８Ｇ、１．０Ｇのそれぞれの場合を示している。

図７によれば、直進の場合、加速度０．２Ｇでは、前後の駆動力配分が前輪：後輪＝５２：４８程度が理想駆動力配分となり、この状態でμ＝０．２の路面にて限界まで駆動力を出力することができる。また、加速度０．６Ｇでは、前後の駆動力配分が前輪：後輪＝４７：５３程度が理想的な駆動力配分となり、この状態でμ＝０．６の路面にて限界まで駆動力を出力することができる。

図７に基づく制御方法としては、基本的には領域Ｒで示す理想駆動力配分となるように前後の駆動力を配分する。すなわち、前輪：後輪＝４０：６０〜前輪：後輪＝６０：４０とする。例えば、図７において、点Ｅで走行中に前輪のモータ２０が最大定格モードから連続定格モードになった場合、前後配分を点Ｆ（前輪：後輪＝３０：７０）にすると、車両５００が不安定になるため、点Ｇ（前輪：後輪＝４０：６０）に制限する。これにより、後輪のモータ２２の駆動力を抑制することで、理想駆動力配分の領域内で車両５００を駆動することができる。また、点Ｅで走行中に後輪のモータ２２が最大定格モードから連続定格モードになった場合も同様に、後輪の駆動力配分が低下することを抑えるために前輪のモータ２０の駆動力を制御し、前後配分を点Ｈ（前輪：後輪＝６０：４０）に制限する。このように、太い一点鎖線で示す領域Ｒ内で前後の駆動力配分を制御することで、車両５００の操縦安定性を高めることが可能である。

更に、路面摩擦係数を推定することで、図７に基づいて、車両５００が加速する際の加速度の上限をより精度良く定めることができる。路面摩擦係数の推定は、例えば特開２００６−４６９３６号公報に記載されている方法等を用いることができる。これにより、領域Ｒの範囲内で、路面摩擦係数に応じた加速度で車両５００を走行させることができる。

次に、図６のフローチャートに基づいて、本実施形態の制御装置１００における処理の手順について説明する。図６の処理は、所定の制御周期毎に行われる。先ず、ステップＳ１０では、モータ運転状態信号を取得する。

モータ運転状態信号は、モータ運転状態信号生成部１４５によって生成される。モータ運転状態信号生成部１４５は、前輪のモータ２０の過負荷保護フラグと、後輪のモータ２２の過負荷保護フラグの状態を確認する。そして、モータ運転状態信号生成部１４５は、前輪のモータ２０に過負荷保護フラグが出されておらず、後輪のモータ２２に過負荷保護フラグが出されている場合は、前輪のモータ２０のみ最大定格モードが許容されるため、モータ運転状態信号“１”を生成する。また、モータ運転状態信号生成部１４５は、前輪のモータ２０に過負荷保護フラグが出されており、後輪のモータ２２に過負荷保護フラグが出されていない場合は、後輪のモータ２２のみ最大定格モードが許容されるため、モータ運転状態信号“２”を生成する。また、モータ運転状態信号生成部１４５は、前輪のモータ２０と後輪のモータ２２に共に過負荷保護フラグが出されている場合は、前後のモータ２０，２２のいずれも最大定格モードは許容されないため、モータ運転状態信号“３”を生成する。

ステップＳ１２では、モータ運転状態信号が“１”であるか否かを判定し、モータ運転状態信号が“１”の場合はステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４では、摩擦円利用率の余裕の範囲内で、走行状態に応じた操縦安定性を確保できる配分となるように、前輪のモータ２０の出力を制御する。

ステップＳ１４の後はステップＳ１６へ進む。ステップＳ１６では、後輪のモータ２２について最大定格モードでの運転が許容されたか否かを判定し、最大定格モードでの運転が許容された場合は、ステップＳ１８へ進む。ステップＳ１８では、走行状態に応じた操安性を確保できる配分となるように、前輪及び後輪のモータ２０，２２の出力を制御する。これにより、前輪のモータ２０は、図３中に点Ｄで示す回転数、トルクで制御される。

一方、ステップＳ１２でモータ運転状態信号が“１”でない場合は、ステップＳ２０へ進む。ステップＳ２０では、モータ運転状態信号が“２”であるか否かを判定し、モータ運転状態信号が“２”の場合はステップＳ２２へ進む。ステップＳ２２では、摩擦円利用率の余裕の範囲内で、走行状態に応じた操安性を確保できる配分となるように、後輪のモータ２２の出力を制御する。

ステップＳ２２の後はステップＳ２４へ進む。ステップＳ２４では、前輪のモータ２０ついて最大定格モードでの運転が許容されたか否かを判定し、最大定格モードでの運転が許容された場合は、ステップＳ１８へ進む。ステップＳ１８では、走行状態に応じた操安性を確保できる配分となるように、前輪及び後輪のモータ２０，２２の出力を制御する。

ステップＳ１４，Ｓ１８，Ｓ２２における前輪又は後輪のモータ２０，２２の出力の制御は、上述したスタビリティファクタＡ、横滑り角速度、又はヨーレートγに基づく判定により、前輪のモータ２０または後輪のモータ２２の駆動力配分を調整することで行われる。この際、駆動力配分部１４０が調整後の駆動力配分を算出し、算出された駆動力配分に基づいて、第１モータ制御部１１０、第２モータ制御部１２０が前輪又は後輪のモータ２０，２２の制御を行う。

また、ステップＳ１６，Ｓ２４における判定では、過負荷保護フラグが解除されたか否かに応じて判定が行われる。例えば、ステップＳ１６では、後輪のモータ２２について出されていた過負荷保護フラグが解除された場合に、後輪のモータ２２について最大定格モードでの運転が可能になったものと判定する。ステップＳ２４においても同様である。

また、ステップＳ２０でモータ運転状態信号が“２”でない場合、すなわち、モータ運転状態信号が“３”の場合、前後のモータ２０，２２について、連続定格モードでの運転を継続し、次の周期の処理（ステップＳ１０以降）に進む。

なお、以上の説明では、前輪を駆動する１つのモータ２０と後輪を駆動する１つのモータ２２を備えた構成を例に挙げて説明した。各輪を駆動するモータをそれぞれ備える場合は、前輪の１のモータが最大定格モードから連続定格モードに落ちた場合に、上述した手法により前後の駆動力配分に基づいて後輪のモータの制御を行うことができる。

以上説明したように本実施形態によれば、前輪のモータ２０と後輪のモータ２２の一方が最大定格モードの許容範囲を超え、最大定格モードから連続定格モードに落ちた場合に、他方については、操縦安定性を確保できる範囲内で前後の駆動力配分を制御する。これにより、最大定格モードの許容範囲を超えたモータの劣化を抑え、前後のトルク配分に大きな変化が生じさせることなく駆動力を確保するとともに、車両５００の操縦安定性を維持することが可能となる。

また、前輪のモータ２０と後輪のモータ２２の一方について最大定格モードによる運転が許容される状態となった場合は、前輪のモータ２０と後輪のモータ２２の一方についても、操縦安定性を確保できる範囲内で前後の駆動力配分を制御する。これにより、車両５００の操縦安定性を維持した状態で、車両５００の駆動力を増加することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１９，２１ インバータ
２０，２２ モータ
１００ 制御装置
１１０ 第１モータ制御部
１２０ 第２モータ制御部
１０６ 駆動力配分制御部
５００ 車両

Claims (13)

1. 車両の前輪の駆動力を発生させる第１モータを制御し、前記第１モータが発生可能な最大定格トルクを上限として前記第１モータを運転する第１モードと、前記最大定格トルクよりも低い連続定格トルクを上限として前記第１モータを運転する第２モードと、を切り換え可能な第１モータ制御部と、
   前記車両の後輪の駆動力を発生させる第２モータを制御し、前記第２モータが発生可能な最大定格トルクを上限として前記第２モータを運転する第１モードと、前記最大定格トルクよりも低い連続定格トルクを上限として前記第２モータを運転する第２モードと、を切り換え可能な第２モータ制御部と、を備え、
   前記第１モータ制御部及び前記第２モータ制御部は、前記第１モータ及び前記第２モータの一方のみについて前記第１モードでの運転が許容される場合に、前記第１モータ及び前記第２モータの他方を前記第２モードで制御するとともに、前輪と後輪の駆動力配分に基づいて、前記第１モータ及び前記第２モータの一方の駆動力を制御することを特徴とする、車両の制御装置。
2. 前記第１モータ制御部及び前記第２モータ制御部は、前記第１モータ及び前記第２モータの他方について前記第１モードでの運転が許容されると、前記第１モータ及び前記第２モータの双方の駆動力を前輪と後輪の駆動力配分に基づいて制御す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. 前記第１モータ及び前記第２モータの一方を前記駆動力配分に基づいて制御する際に、車両のスタビリティファクタに基づいて制御することを特徴とする、請求項１に記載の車両の制御装置。
4. 前記スタビリティファクタの目標値及び実測値の乖離度合と極性に基づいて、前記第１モータ及び前記第２モータの一方の駆動力を制御することを特徴とする、請求項３に記載の車両の制御装置。
5. 前記第１モータ及び前記第２モータの一方を前記駆動力配分に基づいて制御する際に、車両の横滑り角速度に基づいて、前記第１モータ及び前記第２モータの一方の駆動力を制御することを特徴とする、請求項１に記載の車両の制御装置。
6. 前記横滑り角速度及び車両のヨーレートの乖離度合と極性に基づいて、前記第１モータ及び前記第２モータの一方の駆動力を制御することを特徴とする、請求項５に記載の車両の制御装置。
7. 前記第１モータ及び前記第２モータの一方を前記駆動力配分に基づいて制御する際に、車両のヨーレートに基づいて、前記第１モータ及び前記第２モータの一方の駆動力を制御することを特徴とする、請求項１に記載の車両の制御装置。
8. 前記ヨーレートの目標値及び実測値の乖離度合に基づいて、前記第１モータ及び前記第２モータの一方の駆動力を制御することを特徴とする、請求項７に記載の車両の制御装置。
9. 前記第１モータ及び前記第２モータの一方を前記駆動力配分に基づいて制御する際に、前輪と後輪の駆動力配分が所定範囲となるように、前記第１モータ及び前記第２モータの一方の駆動力を制御することを特徴とする、請求項１に記載の車両の制御装置。
10. 前記所定範囲は、前輪と後輪の駆動力配分が４０：６０から６０：４０の範囲であることを特徴とする、請求項９に記載の車両の制御装置。
11. 前記最大定格トルクは、前記第１モータ又は前記第２モータを前記最大定格トルクで運転する場合に持続時間が制限されるトルクであることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の車両の制御装置。
12. 前記連続定格トルクは、前記第１モータ又は前記第２モータを前記連続定格トルクで運転する場合に持続時間が制限されないトルクであることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の車両の制御装置。
13. 車両の前輪の駆動力を発生させる第１モータと、前記車両の後輪の駆動力を発生させる第２モータとが過負荷であるか否かを判定するステップと、
    前記第１モータ及び前記第２モータの一方が過負荷であると判定された場合に、前記一方のモータが発生可能な最大定格トルクを上限として前記一方のモータを運転する第１モードから、前記最大定格トルクよりも低い連続定格トルクを上限として前記一方のモータを運転する第２モードへ切り換えるステップと、
    前輪と後輪の駆動力配分に基づいて、前記第１モータ及び前記第２モータの他方を制御するステップと、
    を備えることを特徴とする、車両の制御方法。
    

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