特開 2024-164735 車両用駆動システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024164735

(43)【公開日】2024-11-27

(54)【発明の名称】車両用駆動システム

(51)【国際特許分類】

   H02P 23/07 20160101AFI20241120BHJP

   B60L 15/20 20060101ALI20241120BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20241120BHJP

   B60L 58/19 20190101ALI20241120BHJP

【ＦＩ】

H02P23/07

B60L15/20 J

B60L50/60

B60L58/19

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023080426

(22)【出願日】2023-05-15

(71)【出願人】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121728

【弁理士】

【氏名又は名称】井関 勝守

(74)【代理人】

【識別番号】100170896

【弁理士】

【氏名又は名称】寺薗 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100227695

【弁理士】

【氏名又は名称】有川 智章

(72)【発明者】

【氏名】米盛 敬

【テーマコード（参考）】

5H125

5H505

【Ｆターム（参考）】

5H125AA01

5H125AB01

5H125AC12

5H125BA00

5H125BC30

5H125CA01

5H125EE03

5H125EE23

5H125EE41

5H125EE51

5H125FF01

5H505AA16

5H505CC04

5H505DD05

5H505EE07

5H505EE25

5H505EE36

5H505HB01

5H505LL22

5H505LL24

5H505LL25

5H505LL38

5H505LL41

5H505LL45

(57)【要約】

【課題】車両システムが不安定になるのを抑えつつ、モータの特性を変更することが可能な車両用駆動システムを提供する。
【解決手段】ステータとロータとを有するモータと、バッテリとを備える車両用駆動システムである。ステータは複数の一次導体を有し、ロータは複数の二次導体を有し、バッテリは複数の電池モジュールを有している。電流が同じ向きに流れ且つ周方向に連続して並ぶ一次導体群の数を増減することで、モータの極数を変更可能なモータＥＣＵと、互いに電気的に接続される電池モジュール対の接続形態を直列と並列との間で変更可能なバッテリＥＣＵとを備えている。ＥＣＵ、モータＥＣＵおよびバッテリＥＣＵは、極数の変更（Ｓ９、Ｓ１０）と、電池モジュール対の接続形態の変更（Ｓ１３、Ｓ１４）とを異なるタイミングで開始する（Ｓ１１）ように構成されている。
【選択図】図１２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒状のステータと、当該ステータ内に当該ステータの中心軸と同軸で回転可能に設けられた円筒状のロータと、を有し、当該ロータの回転により車両の駆動輪を駆動するモータと、当該モータへ電力を供給するバッテリと、を備える車両用駆動システムであって、
上記ステータは、軸方向に延び且つ周方向に並ぶ複数の一次導体を有し、
上記ロータは、径方向外側の部位で軸方向に延び且つ周方向に並ぶ複数の二次導体を有し、
上記バッテリは、複数の電池モジュールを有しており、
上記モータにおける、上記複数の一次導体を流れる電流の向きをそれぞれ変更して、電流が同じ向きに流れ且つ周方向に連続して並ぶ一次導体群の数を増減することで、当該ステータの極数を変更可能なモータ制御部と、
上記複数の電池モジュールを構成する、互いに電気的に接続される少なくとも１組の電池モジュール対の接続形態を直列と並列との間で変更可能なバッテリ制御部と、をさらに備え、
上記モータ制御部と上記バッテリ制御部とは、当該モータ制御部による上記ステータの極数の変更と、当該バッテリ制御部による上記電池モジュール対の接続形態の変更と、を異なるタイミングで開始するように構成されていることを特徴とする車両用駆動システム。

【請求項2】

上記請求項１に記載の車両用駆動システムにおいて、
上記バッテリ制御部は、上記モータ制御部による上記ステータの極数の変更が行われた場合には、当該極数の変更が行われてから所定時間経過後に、上記電池モジュール対の接続形態を変更するように構成されていることを特徴とする車両用駆動システム。

【請求項3】

上記請求項１または２に記載の車両用駆動システムにおいて、
上記バッテリ制御部は、上記バッテリの電源電圧が上記モータの逆起電圧より大きい場合に、当該電源電圧と当該逆起電圧との電位差が、上記車両の走行態様に応じて予め設定された目標電位差よりも大きいときは、並列接続される上記電池モジュール対の数を現在よりも増やすように構成されていることを特徴とする車両用駆動システム。

【請求項4】

上記請求項１または２に記載の車両用駆動システムにおいて、
上記バッテリ制御部は、上記バッテリの電源電圧が上記モータの逆起電圧より大きい場合に、当該電源電圧と当該逆起電圧との電位差が、上記車両の走行態様に応じて予め設定された目標電位差以下のときは、直列接続される上記電池モジュール対の数を現在よりも増やすように構成されていることを特徴とする車両用駆動システム。

【請求項5】

上記請求項１または２に記載の車両用駆動システムにおいて、
上記車両のステアリングホイールにはパドルシフトスイッチが設けられており、
上記モータ制御部は、運転者による上記パドルシフトスイッチの操作に応じて、上記ステータの極数を変更するように構成されていることを特徴とする車両用駆動システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用駆動システムに関し、特に、モータの特性を変更可能な車両用駆動システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、内燃機関（エンジン）を搭載せず、電動機（モータ）を駆動源として走行する電気自動車が知られている。

【0003】

エンジンは零から或る回転数までトルクがほとんど発生しないのに対し、モータは零回転からでも最大トルクを発揮することができることから、かかる電気自動車では、エンジン車両では必須とされる変速機（減速ギヤを除く。）が搭載されていないことが多い。このため、変速機が搭載されたエンジン車両に慣れたユーザが電気自動車を運転すると、違和感を覚える場合がある。

【0004】

そこで、変速機が搭載されていない電気自動車でも、エンジン車両と同様に、変速機による変速が生じるような状況において、駆動源であるモータの特性を変更することが考えられる。そうして、モータの特性を変更する手法には、種々のものがあるところ、例えば特許文献１には、巻線組の電流位相を制御して回転電機（モータ）の極数変換を行う回転電機制御装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平７－３２２４１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、電気自動車では、例えばアクセルを踏み込むとモータ回転速度が上がり、それに伴って車速が上がるといった具合に、モータ回転速度と車速とを比例的に制御することで、良好な加速性能を実現していることが多いが、これでは、恰もゴーカートのようなフィーリングになってしまい、このことが、エンジン車両に慣れたユーザに違和感を与える原因の１つとなっている。

【0007】

そこで、上記特許文献１の回転電機制御装置を電気自動車に適用することが考えられるが、特許文献１のものは、モータの回転数が所定値を越えたと判定されたときに、電流位相をずらす制御を行って極数変換を行うものであり、エンジン車両における変速が生じるような状況において、モータの特性を変更するものではない。

【0008】

このため、特許文献１のものを電気自動車に単に適用したとしても、エンジン車両に慣れた運転者に、異なる運転操作フィーリング（違和感）を与えてしまうという問題を解決しきれない。

【0009】

そこで、変速機が搭載されていない電気自動車においても、運転者の趣向に応じた広い要求出力に対応するために、極数変換方式の他、電圧制御方式、電流制御方式などといったモータの特性を変更する手法を併用することが考えられるが、これらが同時に実行されると、状態急変により車両システムが不安定になるという問題がある。

【0010】

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両システムが不安定になるのを抑えつつ、モータの特性を変更することが可能な車両用駆動システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

前記目的を達成するため、本発明に係る車両用駆動システムでは、モータの特性を変更する複数の手法の開始タイミングを異ならせるようにしている。

【0012】

具体的には、本発明は、円筒状のステータと、当該ステータ内に当該ステータの中心軸と同軸で回転可能に設けられた円筒状のロータと、を有し、当該ロータの回転により車両の駆動輪を駆動するモータと、当該モータへ電力を供給するバッテリと、を備える車両用駆動システムを対象としている。

【0013】

そして、この車両用駆動システムは、上記ステータは、軸方向に延び且つ周方向に並ぶ複数の一次導体を有し、上記ロータは、径方向外側の部位で軸方向に延び且つ周方向に並ぶ複数の二次導体を有し、上記バッテリは、複数の電池モジュールを有しており、上記モータにおける、上記複数の一次導体を流れる電流の向きをそれぞれ変更して、電流が同じ向きに流れ且つ周方向に連続して並ぶ一次導体群の数を増減することで、当該ステータの極数を変更可能なモータ制御部と、上記複数の電池モジュールを構成する、互いに電気的に接続される少なくとも１組の電池モジュール対の接続形態を直列と並列との間で変更可能なバッテリ制御部と、をさらに備え、上記モータ制御部と上記バッテリ制御部とは、当該モータ制御部による上記ステータの極数の変更と、当該バッテリ制御部による上記電池モジュール対の接続形態の変更と、を異なるタイミングで開始するように構成されていることを特徴とするものである。

【0014】

この構成によれば、モータ制御部がステータの極数を変更することで、変更の前後でモータの特性を変化させることができる。例えば、ステータの極数を相対的に多くすれば、モータトルクが相対的に大きく（モータ回転速度が低く）なることで、低速段に近いフィーリングを実現することができる一方、ステータの極数を相対的に少なくすれば、モータ回転速度が相対的に高く（モータトルクが小さく）なることで、高速段に近いフィーリングを実現することができる。

【0015】

また、モータは、電流に比例してモータトルクが増える一方、電圧を高めるとモータ回転速度が上昇する性質があるところ、この構成によれば、バッテリ制御部が電池モジュール対の接続形態を直列と並列との間で変更することから、変更の前後でモータの特性を変化させることができる。例えば、並列接続される電池モジュール対の数を増やせば、大きな電流がモータへ供給されることで、モータトルクを相対的に大きくすることができる一方、直列接続される電池モジュール対の数を増やせば、高い電圧がモータへ供給されることで、モータ回転速度を相対的に高くすることができる。

【0016】

そうして、かかるバッテリ制御部による接続形態の変更と、かかるモータ制御部による極数の変更と、を共に実行すれば、これらの作用が相俟って、モータトルクをより一層大きくしたり、モータ回転速度をより一層高くしたりすることができ、これにより、運転者の趣向に応じた広い要求出力に対応することが可能となる。

【0017】

もっとも、接続形態の変更と極数の変更とを同じタイミングで開始すると、状態急変により車両システムが不安定になる可能性があるところ、本発明では、モータ制御部とバッテリ制御部とが、極数の変更と接続形態の変更とを異なるタイミングで開始するように構成されていることから、車両システムが不安定になるのを抑えつつ、モータの特性を変更することができる。

【0018】

また、上記車両用駆動システムでは、上記バッテリ制御部は、上記モータ制御部による上記ステータの極数の変更が行われた場合には、当該極数の変更が行われてから所定時間経過後に、上記電池モジュール対の接続形態を変更するように構成されていてもよい。

【0019】

この構成によれば、ステータの極数の変更が行われてから所定時間経過後に、換言すると、極数変更の遷移状態が安定した後に、電池モジュール対の接続形態を変更することから、車両システムが不安定になるのを確実に抑えることができる。

【0020】

さらに、上記車両用駆動システムでは、上記バッテリ制御部は、上記バッテリの電源電圧が上記モータの逆起電圧より大きい場合に、当該電源電圧と当該逆起電圧との電位差が、上記車両の走行態様に応じて予め設定された目標電位差よりも大きいときは、並列接続される上記電池モジュール対の数を現在よりも増やすように構成されていてもよい。

【0021】

電圧が高い方から低い方へ電力は移動するところ、バッテリの電源電圧がモータの逆起電圧より大きい場合、すなわち、電力がモータ側へ移動する（供給される）放電の場合には、モータの回転駆動に利用可能な電位差（仮に「利用可能電位差」という。）が生じることになる。

【0022】

ここで、バッテリの電源電圧は、充電状態（ＳＯＣ）に連動して変動するが、モータ回転速度が高い程、逆起電圧が大きくなるため、利用可能電位差は小さくなる傾向にある一方、モータ回転速度が低い程、逆起電圧が小さくなるため、利用可能電位差は大きくなる傾向にある。つまり、利用可能電位差は車両の走行態様に応じて、大きくなったり小さくなったりする。

【0023】

この点、この構成によれば、放電の場合に、利用可能電位差が、車両の走行態様に応じて予め設定された目標電位差よりも大きいとき、換言すると、（モータ回転速度が低い走行態様等において）電圧に余裕があるときは、並列接続される電池モジュール対の数を現在よりも増やすことから、大きな電流がモータへ供給されることで、モータトルクを相対的に大きくすることができる。

【0024】

また、上記車両用駆動システムでは、上記バッテリ制御部は、上記バッテリの電源電圧が上記モータの逆起電圧より大きい場合に、当該電源電圧と当該逆起電圧との電位差が、上記車両の走行態様に応じて予め設定された目標電位差以下のときは、直列接続される上記電池モジュール対の数を現在よりも増やすように構成されていてもよい。

【0025】

この構成によれば、放電の場合に、利用可能電位差が目標電位差以下のとき、換言すると、（モータ回転速度が高い走行態様等において）電圧に余裕がないときは、直列接続される電池モジュール対の数を現在よりも増やすことから、高い電圧がモータへ供給されることで、モータ回転速度を相対的に高くすることができる。

【0026】

さらに、上記車両用駆動システムでは、上記車両のステアリングホイールにはパドルシフトスイッチが設けられており、上記モータ制御部は、運転者による上記パドルシフトスイッチの操作に応じて、上記ステータの極数を変更するように構成されていてもよい。

【0027】

この構成によれば、運転者によるパドルシフトスイッチの操作に応じて極数が変更されるので、換言すると、運転者の要求に応じて極数変更が行われるので、より一層運転者の趣向に応じたモータ制御を行うことが可能となる。

【発明の効果】

【0028】

以上説明したように、本発明に係る車両用駆動システムによれば、車両システムが不安定になるのを抑えつつ、モータの特性を変更することができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の実施形態に係る車両用駆動システムが搭載された車両を模式的に示す平面図である。

【図2】車両用駆動システムを模式的に示すブロック図である。

【図3】バッテリの構成を模式的に示す図である。

【図4】モータを模式的に示す断面図である。

【図5】二次導体を模式的に示す斜視図である。

【図6】一次導体およびインバータを模式的に示す斜視図である。

【図7】インバータを模式的に示す正面図である。

【図8】６極のステータを模式的に説明する概念図である。

【図9】８極のステータを模式的に説明する概念図である。

【図10】モータの回転原理を模式的に説明する図であり、同図（ａ）は低速域における８極のモータを示し、同図（ｂ）は高速域における４極のモータを示している。

【図11】目標電位差の傾向を示す表である。

【図12】制御部が実行する協調制御の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

【0031】

（電気自動車の全体構成）
図１は、本実施形態に係る車両用駆動システム１０が搭載された車両１を模式的に示す平面図である。なお、図１の、符号Ｆｗは車両前後方向前側を、また、符号Ｒｒは車両前後方向後側を、また、符号Ｒｈは車幅方向右側を、また、符号Ｌｆは車幅方向左側をそれぞれ示している。車両１は、図１に示すように、バッテリ２０と、インバータ３０と、モータ４０と、これらを制御する各種ＥＣＵ１１，１３，１５と、を備えている。これらバッテリ２０、インバータ３０、モータ４０および各種ＥＣＵ１１，１３，１５は、車両用駆動システム１０の要部を構成している。

【0032】

この車両１では、バッテリ２０から供給された直流電流が、インバータ３０で交流電流に変換されてモータ４０に供給されることで、モータ４０が回転駆動する。このように回転駆動したモータ４０で発生したトルクが、減速機５で減速されてドライブシャフト６に出力され、左右一対の駆動輪（前輪７）が回転駆動するとともに従動輪（後輪８）が連れ回されることで、車両１が走行するようになっている。つまり、車両１は、モータ４０を駆動源として走行する電気自動車として構成されている。それ故、以下では、車両１を「電気自動車１」とも称する。

【0033】

また、電気自動車１は、図１に示すように、シフター２と、ステアリングホイール３に設けられたパドルスイッチ７３と、を備えている。これらシフター２およびパドルスイッチ７３の操作に対応する信号は、ＥＣＵ１１に入力されるようになっている。この電気自動車１には、エンジン車両に通常搭載されている変速機が搭載されていないが、これらシフター２およびパドルスイッチ７３を運転者が操作することによって、モータ４０の特性が変化し、これにより、運転者の趣向を反映した「走り」を実現することが可能になっている。

【0034】

（車両用駆動システム）
図２は、車両用駆動システム１０を模式的に示す図である。この車両用駆動システム１０は、図２に示すように、ＥＣＵ１１と、モータＥＣＵ１３と、バッテリＥＣＵ１５と、バッテリ２０と、インバータ３０と、モータ４０と、例えばアクセル踏込み量やブレーキ踏込み量や電気自動車１の車速Ｖ等を検出する各種センサ（スイッチを含む）７０，７１，７２，７３，７４と、ＧＰＳ受信機７５と、を備えている。

【0035】

－ＥＣＵ－
ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）や、ＣＰＵが実行するプログラムおよびマップ等を予め記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）や、ＣＰＵが必要に応じてデータを一時的に格納するＲＡＭ（Random Access Memory）や、電源が遮断されている間もデータを保持するバックアップＲＡＭや、入力出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されている。ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ、予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより各種制御を実行する。

【0036】

また、ＥＣＵ１１は、モータＥＣＵ１３およびバッテリＥＣＵ１５とＣＡＮ（Controller Area Network）通信線（図示せず）を介して接続されており、図２の破線矢印で示すように、相互に情報の交換を行うことが可能となっていて、モータＥＣＵ１３およびバッテリＥＣＵ１５を統合する役割を担っている。

【0037】

さらに、ＥＣＵ１１は、図２に示すように、アクセルペダルセンサ７０、ブレーキペダルセンサ７１、シフトポジションセンサ７２、パドルスイッチ７３、車速センサ７４およびＧＰＳ受信機７５と、電気的に接続されていて、これらの検出結果や各種情報がＥＣＵ１１に入力・送信されるようになっている。

【0038】

アクセルペダルセンサ７０は、アクセルペダル（図示せず）に取り付けられていて、アクセル踏込み量を検出し、検出したアクセル踏込み量を表す信号をＥＣＵ１１に出力するようになっている。なお、アクセルペダルセンサ７０は、アクセル踏込み変化量（単位時間当たりの変化量）を検出するように構成されていてもよい。

【0039】

ブレーキペダルセンサ７１は、ブレーキペダル（図示せず）に取り付けられていて、ブレーキ踏込み量を検出し、検出したブレーキ踏込み量を表す信号をＥＣＵ１１に出力するようになっている。なお、ブレーキペダルセンサ７１は、ブレーキ踏込み変化量（単位時間当たりの変化量）を検出するように構成されていてもよい。

【0040】

シフトポジションセンサ７２は、シフター２における各シフトポジションに設けられていて、シフトレバー２ａが、メインゲート２ｂに配置されたＰ（パーキング）レンジ、Ｒ（後進）レンジおよびＤ（ドライブ）レンジ、並びに、サブゲート２ｃに配置されたＭ（マニュアル）レンジのどこに位置しているかを検出して、ＥＣＵ１１に出力するようになっている。さらに、サブゲート２ｃはＭレンジを基準位置とする復帰式のゲートとなっている。シフトポジションセンサ７２は、運転者が行う、シフトレバー２ａを車両前後方向前側に動かす操作（プラス操作）、または、後側に動かす操作（マイナス操作）の回数に対応して、Ｄ－－、Ｄ－、Ｄ、Ｄ＋およびＤ＋＋の５段階の信号をＥＣＵ１１に出力するように構成されている。

【0041】

パドルスイッチ７３は、ステアリングホイール３の裏側（車両前後方向前側）に左右一対で設けられていて、それぞれ運転者が手前（車両前後方向後側）に引く操作を繰り返し行うことが可能な復帰式のスイッチとなっている。左右一対のパドルスイッチ７３は、運転者が行う、車幅方向右側のパドルスイッチ７３を手前に引く操作（プラス操作）、または、左側のパドルスイッチ７３を手前に引く操作（マイナス操作）の回数に対応して、Ｄ－－、Ｄ－、Ｄ、Ｄ＋およびＤ＋＋の５段階の信号をＥＣＵ１１に出力するように構成されている。

【0042】

ＥＣＵ１１のＲＯＭには、Ｄ－－、Ｄ－、Ｄ、Ｄ＋、Ｄ＋＋の順に大きくなるように設定されたモータ４０への要求トルクが記憶されていて、後述するように、シフトレバー２ａまたはパドルスイッチ７３の操作で表される運転者の意思を反映したモータ４０の制御が、ＥＣＵ１１によって行われるようになっている。なお、以下の説明では、このような制御が行われるモードを、「マニュアルモード」ともいう。

【0043】

車速センサ７４は、駆動輪（前輪７）の車輪速などに基づいて、電気自動車１の車速Ｖを検出し、検出した車速Ｖを表す信号をＥＣＵ１１に出力するように構成されている。ＥＣＵ１１は、車速センサ７４によって検出された車速Ｖ等に基づいて、モータ４０の制御を行うように構成されている。

【0044】

ＧＰＳ受信機７５は、複数のＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの電波を受信することにより、電気自動車１の位置（例えば、電気自動車１の緯度および経度）を測定し、その位置情報をＥＣＵ１１に送信する。ＥＣＵ１１は、ＧＰＳ受信機７５から受け取った位置情報と、例えばＲＯＭに記憶された地図データベース等と、に基づき、電気自動車１の周辺走行環境を取得（認識）するように構成されている。具体的には、ＥＣＵ１１は、電気自動車１が現在、平坦路を走行中か、登坂路を走行中か、降坂路を走行中か、旋回中か、ワインディングロードを走行中か、市街地を走行中か、といった情報を取得する。なお、電気自動車１が現在、登坂路を走行中か、降坂路を走行中か、といった情報を取得する場合には、これに限らず、路面勾配を検出する勾配センサ（図示せず）を用いてもよい。

【0045】

－バッテリ－
バッテリ２０は、電気的に接続された複数の電池モジュール２１（図３参照）が積層されて、電池ケース（図示せず）に収容された電池パックとして構成されている。各電池モジュール２１は、各々リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等から成る複数の電池セル（図示せず）を主要部として構成されている。より詳しくは、各電池モジュール２１は、絶縁体（図示せず）を間に挟むように、絶縁体と交互に積層された複数の電池セルを、電気的に接続してモジュール化したものとなっている。

【0046】

バッテリ２０には、図２に示すように、バッテリ２０の温度を検出するバッテリ温度センサ２５や、バッテリ２０の電圧（直流電源電圧値ＰＳＶ）を検出する電圧センサ２７や、バッテリ２０の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）を検出するＳＯＣセンサ２９等が取り付けられている。これらバッテリ温度センサ２５、電圧センサ２７およびＳＯＣセンサ２９は、バッテリＥＣＵ１５と電気的に接続されていて、検出温度を表す信号、検出電圧を表す信号、充電状態を表す信号をそれぞれバッテリＥＣＵ１５に出力するように構成されている。

【0047】

－バッテリＥＣＵ－
バッテリＥＣＵ１５は、ＥＣＵ１１と同様に、例えばＣＰＵや、ＲＯＭや、ＲＡＭや、バックアップＲＡＭや、入力出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されている。ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより各種制御を実行する。

【0048】

バッテリＥＣＵ１５は、上述の如く、ＣＡＮ通信線を介してＥＣＵ１１と接続されており、バッテリ温度センサ２５から入力されたバッテリ２０の温度や、電圧センサ２７から入力されたバッテリ２０の直流電源電圧値ＰＳＶや、ＳＯＣセンサ２９から入力されたバッテリ２０の充電状態に関する信号をＥＣＵ１１に出力するように構成されている。また、バッテリ２０の温度が低過ぎると、回生充電能力が低下する一方、バッテリ２０の温度が高過ぎると、故障のおそれが生じることから、バッテリＥＣＵ１５は、バッテリ２０の温度に基づいて、バッテリ冷却水の流量等を調整するように構成されている。

【0049】

図３は、バッテリ２０の構成を模式的に示す図である。なお、図３では、図を見易くするために、電池モジュール２１や切替えスイッチ２３をデフォルメして描いている。複数の電池モジュール２１は、図３に示すように、切替えスイッチ２３を介して互いに電気的に接続される電池モジュール対２２を複数対（［電池モジュール２１の数－１］対）含むようにして構成されている。切替えスイッチ２３は、バッテリＥＣＵ１５の指令に基づいて、ＯＮ／ＯＦＦが切り替えられるように構成されている。

【0050】

かかる構成により、バッテリＥＣＵ１５の指令によって、図３（ａ）に示すように切替えスイッチ２３が切り替えられれば、複数の電池モジュール２１（電池モジュール対２２）全てが並列接続されたバッテリ２０を実現することができる。このように、複数の電池モジュール２１全てが並列接続されたバッテリ２０とすれば、供給電圧は相対的に低くなるものの、供給電流を相対的に高くすることが可能となる。

【0051】

一方、バッテリＥＣＵ１５の指令によって、図３（ｂ）に示すように切替えスイッチ２３が切り替えられれば、複数の電池モジュール２１（電池モジュール対２２）全てが直列接続されたバッテリ２０を実現することができる。このように、複数の電池モジュール２１全てが直列接続されたバッテリ２０とすれば、供給電流は相対的に低くなるものの、供給電圧を相対的に高くすることが可能となる。

【0052】

また、図示省略するが、バッテリＥＣＵ１５の指令によって切替えスイッチ２３が切り替えられることで、電池モジュール対２２の一部の接続形態を直列とするとともに、電池モジュール対２２の残部の接続形態を並列とすることも可能となっている。

【0053】

これらにより、請求項との関係では、本実施形態のＥＣＵ１１およびバッテリＥＣＵ１５が、本発明で言うところの「複数の電池モジュールを構成する、互いに電気的に接続される少なくとも１組の電池モジュール対の接続形態を直列と並列との間で変更可能なバッテリ制御部」に相当する。

【0054】

なお、バッテリＥＣＵ１５およびバッテリ２０は、電気自動車１の停車中や駐車中のみならず、電気自動車１の走行中でも、電池モジュール対２２の接続形態を直列と並列との間で変更可能に構成されている。

【0055】

－モータおよびインバータ－
〈全体構成〉
図４は、モータ４０を模式的に示す断面図である。なお、図４では、図を見易くするために、二次導体６５および樹脂６６のハッチングを省略している。また、図４では、図を見易くするために、エアギャップＧの大きさを誇張して示している。モータ４０は、図４に示すように、回転軸４１と、ロータ６０と、ステータ５０と、を備えている。モータ４０は、回転軸４１が略水平になるように電気自動車１に搭載されている。

【0056】

回転軸４１は、モータ４０のケーシング（図示せず）に対して、軸受（図示せず）により回転可能に支持されている。回転軸４１は、円筒状に形成されていて、その内部空間は、モータ４０の各部を冷却するための冷媒が流れる流路４２を構成している。流路４２の一端には、ポンプ（図示せず）が接続されていて、このポンプから冷媒が供給されるようになっている。

【0057】

ロータ６０は、その内径が回転軸４１の外径よりも僅かに大きい円筒状に形成されている。ロータ６０は、回転軸４１の径方向外側に配置されていて、回転軸４１に対して一体回転可能に取付けられている。一方、ステータ５０は、円筒状に形成されていて、その中心軸が回転軸４１の中心軸と一致するように、ロータ６０の径方向外側に配置されている。換言すると、ロータ６０は、ステータ５０内にステータ５０の中心軸と同軸で回転可能に配置されている。ステータ５０の内径とロータ６０の外径とは、ステータ５０内にロータ６０が配置されると、ステータ５０の内周面５１ａとロータ６０の外周面６１ａとが、エアギャップＧを挟んで対向するような寸法に設定されている。

【0058】

また、モータ４０には、図２に示すように、モータ４０の温度を検出するモータ温度センサ４３や、モータトルクを検出するトルクセンサ４５や、ロータ６０の回転角を検出する回転角センサ４７等が取り付けられている。これらモータ温度センサ４３、トルクセンサ４５および回転角センサ４７は、モータＥＣＵ１３と電気的に接続されていて、検出温度を表す信号、モータトルクの大きさを表す信号、ロータ６０の回転角を表す信号をそれぞれモータＥＣＵ１３に出力するようになっている。

【0059】

以上のように構成されたモータ４０では、モータＥＣＵ１３の指令に基づき、バッテリ２０からインバータ３０を介して、ステータ５０へ駆動電流が供給されることで、ステータ５０に回転磁界を発生し、これに伴ってロータ６０が回転駆動されて、電気自動車１の前輪７が駆動されるようになっている。つまり、本実施形態のモータ４０は、誘導モータとして構成されている。以下、ロータ６０、ステータ５０およびインバータ３０について詳細に説明する。

【0060】

〈ロータ〉
ロータ６０は、図４に示すように、ロータコア６１と、ロータコア６１に埋め込まれた複数の二次導体６５と、を有している。

【0061】

ロータコア６１は、例えば、鉄等の磁性材である電磁鋼板を打ち抜き加工することにより円環状に形成された板体を、複数積層して一体に連結することで円筒状に形成されている。ロータコア６１の外周部には、ロータコア６１の軸方向の全長に亘って延び且つロータコア６１の外周面６１ａから径方向内側に窪む、断面矩形状の溝条部６３が、周方向に等間隔で７２個形成されている。換言すると、ロータコア６１の外周部には、径方向に延びる７２個の溝条部６３が、軸方向に見て、放射状に形成されている。

【0062】

図５は、二次導体６５を模式的に示す斜視図である。なお、図５では、図を見易くするために、７２本の二次導体６５のうち４本のみを示している。また、図５の符号ＲＡは、モータ４０の回転軸を示している。各二次導体６５は、銅等の磁性材から成っていて、図４および図５に示すように、ロータ６０の軸方向の全長に亘って延びる、矩形板状に形成されている。７２本の二次導体６５は、各二次導体６５がロータコア６１の外周部に形成された各溝条部６３に挿入されることで、軸方向に見て、放射状をなすように周方向に並んでいる。溝条部６３と、溝条部６３に挿入された二次導体６５と、の間の隙間は、射出成型によって充填された樹脂６６で埋められており、これにより、ロータコア６１と二次導体６５との一体化が図られている。なお、図４では、７２条の溝条部６３および７２本の二次導体６５が描かれているが、これらは飽くまでも例示であり、溝条部６３および二次導体６５の数はこれに限定されない。

【0063】

図５に示すように、７２本の二次導体６５は、（回転軸ＲＡの）軸方向一方側（図５の左側）の端部が銅製の第１エンドリング６７（短絡環）に溶接等で連結され、且つ、軸方向他方側（図５の右側）の端部が銅製の第２エンドリング６８（短絡環）に溶接等で連結されることで、かご状をなしている。このように、７２本の二次導体６５は、第１および第２エンドリング６７，６８を介して互いに電気的に接続されることで、閉回路を形成している。各二次導体６５が磁場を横切ると、電磁誘導により各二次導体６５に誘導起電力が生じるところ、このように７２本の二次導体６５が閉回路を成すことにより、各二次導体６５に誘導電流が流れるようになっている。なお、周方向で相隣り合う二次導体６５に、反対方向の誘導電流が流れる場合における漏電を可及的に抑えるべく、各二次導体６５は外周面が絶縁被覆されている。

【0064】

〈ステータ〉
ステータ５０は、図４に示すように、円筒状のステータコア５１と、ステータ５０を軸方向に貫くように、ステータコア５１内に設けられた複数の一次導体５５と、を有している。

【0065】

ステータコア５１は、例えば、各々所定の形状に打ち抜かれた複数の電磁鋼板を積層し、一体に連結することにより形成されていてもよいし、また例えば、磁性粉末を成形型で圧縮成形した圧粉磁性体によって形成されてもよい。ステータコア５１は、スロット５３と呼ばれる溝を複数有している。各スロット５３は、ステータコア５１の内周面５１ａから径方向外側へ延びていて、隣り合うスロット５３同士は、ステータコア５１の周方向に互いに離間している。

【0066】

図６は、一次導体５５およびインバータ３０を模式的に示す斜視図である。なお、図６では、図を見易くするために、３６本の一次導体５５のうち３本のみを示している。各一次導体５５は、銅等の磁性材から成っていて、図４および図６に示すように、ロータ６０の軸方向の全長に亘って延びる、丸棒状に形成されている。３６本の一次導体５５は、各一次導体５５が各スロット５３に挿入されることで、軸方向に見て、円を描くように間欠的に周方向に並んでいる。なお、図４では、３６個のスロット５３および３６本の一次導体５５が描かれているが、これらは飽くまでも例示であり、スロット５３および一次導体５５の数はこれに限定されない。

【0067】

スロット５３に挿入された３６本の一次導体５５は、図６に示すように、（回転軸ＲＡの）軸方向他方側（図６の右側）の端部が銅製のバスリング５７に溶接等でそれぞれ接続され、各接続部５７ａが、電位が０（Ｖ）となる中性点を構成するようになっている。これに対し、各一次導体５５の軸方向一方側（図６の左側）の端部は、インバータ３０における円環状のボード３１に形成された、円を描くように間欠的に周方向に並ぶ孔３１ａを貫通して、ボード３１よりも軸方向一方側に突出している。

【0068】

〈インバータ〉
図７は、インバータ３０を模式的に示す正面図である。インバータ３０は、図７に示すように、ボード３１の他、外側リング部３２と、内側リング部３３と、（＋）端子３４と、（－）端子３５と、外側アーム素子３６と、内側アーム素子３７と、信号線端子３８と、を備えていて、図６に示すように、モータ４０と一体となっている。

【0069】

外側リング部３２は、銅製の円環状の部材であり、円環状のボード３１の軸方向一方側の面における径方向外側の部位に、ボード３１と同心に取り付けられている。この外側リング部３２には、下方に延びる（＋）端子３４が一体に形成されていて、この（＋）端子３４が、バッテリ２０のプラス端子と接続されることで、外側リング部３２に直流電流が供給されるようになっている。この外側リング部３２は、径方向内側に延びる銅製の外側アーム３２ａを介して、ボード３１よりも軸方向一方側に突出している３６本の一次導体５５の端部とそれぞれ電気的に接続されている。

【0070】

内側リング部３３は、外側リング部３２よりも小径に形成された、銅製の円環状の部材であり、円環状のボード３１の軸方向一方側の面における径方向内側の部位に、ボード３１と同心に取り付けられている。この内側リング部３３には、ボード３１の軸方向一方側の面で内側リング部３３と繋がるとともに、ボード３１を裏側に貫通して、軸方向他方側の面にて下方に延びる（－）端子３５が一体に形成されていて、この（－）端子３５が、バッテリ２０のマイナス端子と接続されている。また、内側リング部３３は、径方向外側に延びる銅製の内側アーム３３ａを介して、３６本の一次導体５５の端部とそれぞれ電気的に接続されている。

【0071】

図７に示すように、外側アーム３２ａの中間位置には外側アーム素子３６が、また、内側アーム３３ａの中間位置には内側アーム素子３７がそれぞれ設けられている。外側アーム素子３６および内側アーム素子３７は、例えば、Ｓｉ－ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）で構成されていて、高速スイッチングが可能となっている。３６個の外側アーム素子３６および内側アーム素子３７は、図７の破線で示すように、信号線端子３８とそれぞれ電気的に接続されていて、これら外側アーム素子３６および内側アーム素子３７のスイッチＯＮ／ＯＦＦが、信号線端子３８によって個別に制御されるようになっている。なお、信号線端子３８によるスイッチＯＮ／ＯＦＦ制御は、モータＥＣＵ１３からの指令に基づいて行われる。

【0072】

外側アーム素子３６がスイッチＯＮの場合には、外側リング部３２から一次導体５５へ電流が流れる一方、外側アーム素子３６がスイッチＯＦＦの場合には、外側リング部３２と一次導体５５との間が絶縁されて、外側リング部３２から一次導体５５へ電流が流れないようになっている。同様に、内側アーム素子３７がスイッチＯＮの場合には、一次導体５５から内側リング部３３へ電流が流れる一方、内側アーム素子３７がスイッチＯＦＦの場合には、一次導体５５と内側リング部３３との間が絶縁されて、一次導体５５から内側リング部３３へ電流が流れないようになっている。

【0073】

図８は、６極のステータ５０を模式的に説明する概念図であり、図９は、８極のステータ５０を模式的に説明する概念図である。なお、図８および図９では、図を見易くするために、円環状の外側リング部３２、内側リング部３３およびバスリング５７を直線状にデフォルメして描いている。また、図８および図９では、外側アーム素子３６および内側アーム素子３７を、白抜きで示している場合は、スイッチＯＮの状態を表し、黒塗りで示している場合は、スイッチＯＦＦの状態を表している。

【0074】

図８に示す例では、電流が図８の右向きに（実際にはボード３１側からバスリング５７側へ向かって）流れ、且つ、連続して並ぶ（実際には周方向に並ぶ）６本の一次導体５５が、１つの一次導体群５５Ａを構成するように、モータＥＣＵ１３によって、これら６本の一次導体５５と接続される、外側アーム素子３６がそれぞれスイッチＯＮ状態とされるとともに、内側アーム素子３７がそれぞれスイッチＯＦＦ状態とされる。また、電流が図８の左向きに（実際にはバスリング５７側からボード３１側へ向かって）流れ、且つ、連続して並ぶ（実際には周方向に並ぶ）６本の一次導体５５が、１つの一次導体群５５Ｂを構成するように、モータＥＣＵ１３によって、これら６本の一次導体５５と接続される、外側アーム素子３６がそれぞれスイッチＯＦＦ状態とされるとともに、内側アーム素子３７がそれぞれスイッチＯＮ状態とされる。これにより、図８に示すように６つの極Ｐが形成されることになる。

【0075】

これに対し、図９に示す例では、電流が図９の右向きに（実際にはボード３１側からバスリング５７側へ向かって）流れ、且つ、連続して並ぶ（実際には周方向に並ぶ）４本の一次導体５５が、１つの一次導体群５５Ａを構成するように、モータＥＣＵ１３によって、これら４本の一次導体５５と接続される、外側アーム素子３６がそれぞれスイッチＯＮ状態とされるとともに、内側アーム素子３７がそれぞれスイッチＯＦＦ状態とされる。また、電流が図９の左向きに（実際にはバスリング５７側からボード３１側へ向かって）流れ、且つ、連続して並ぶ（実際には周方向に並ぶ）４本の一次導体５５が、１つの一次導体群５５Ｂを構成するように、モータＥＣＵ１３によって、これら４本の一次導体５５と接続される、外側アーム素子３６がそれぞれスイッチＯＦＦ状態とされるとともに、内側アーム素子３７がそれぞれスイッチＯＮ状態とされる。さらに、一次導体群５５Ａと一次導体群５５Ｂとの間に、電流が流れない一次導体５５’が、８つおきに生じるように、モータＥＣＵ１３によって、かかる一次導体５５’と接続される外側アーム素子３６および内側アーム素子３７がそれぞれスイッチＯＦＦ状態とされる。これにより、図９に示すように８つの極Ｐが形成されることになる。

【0076】

なお、電気自動車１では、モータ４０の振動が運転者に認知され難いため、エンジン車両の運転に慣れた運転者が電気自動車１の運転をすると、車室に伝達される振動から運転状態を認識することができないことに対して違和感を覚えるケースが想定される。この点、本実施形態では、電流が流れない一次導体５５’を意図的に作出することで、磁界のギャップが生じるとともに、極Ｐのピッチが不均等になることから、脈動を生じさせることが可能となる。これにより、車室に伝達されるモータ４０の振動から運転者が運転状態を認識することが可能となるので、振動という面からも、エンジン車両に近い運転操作フィーリングを実現することができる。

【0077】

このように、本実施形態のモータ４０は、モータＥＣＵ１３によって、信号線端子３８を介して、３６本の一次導体５５を流れる電流の向きがそれぞれ変更されて、電流が同じ向きに流れ且つ周方向に連続して並ぶ一次導体群５５Ａ，５５Ｂの数が増減されることで、ステータ５０の極数が変更されるように構成されている。以下、これを「極数変更制御」とも称する。

【0078】

これにより、請求項との関係では、本実施形態のＥＣＵ１１、モータＥＣＵ１３およびインバータ３０が、本発明で言うところの「モータにおける、複数の一次導体を流れる電流の向きをそれぞれ変更して、電流が同じ向きに流れ且つ周方向に連続して並ぶ一次導体群の数を増減することで、ステータの極数を変更可能なモータ制御部」に相当する。なお、以下では、ＥＣＵ１１、モータＥＣＵ１３およびインバータ３０を「ＥＣＵ１１等」とも称する。

【0079】

なお、６極や８極は飽くまでも例示であり、同じインバータ３０およびステータ５０を用いて、例えば９本の一次導体５５が１つの一次導体群５５Ａ，５５Ｂを構成するようにして４極にすることや、例えば２本の一次導体５５が１つの一次導体群５５Ａ，５５Ｂを構成するとともに、電流が流れない一次導体５５’が８つおきに生じるようにして１６極にすることや、例えば、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の４極や６極にすることも可能である。また、ステータ５０の極数変更が可能であることを除けば、本実施形態のインバータ３０は通常のインバータと同様の機能を有するので、当然に、モータ４０が発生させる回生電力を直流電流に変換してバッテリ２０に供給することにより、バッテリ２０を充電することが可能となっている。

【0080】

－モータＥＣＵ－
モータＥＣＵ１３は、ＥＣＵ１１やバッテリＥＣＵ１５と同様に、例えばＣＰＵや、ＲＯＭや、ＲＡＭや、バックアップＲＡＭや、入力出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されている。ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより各種制御を実行する。

【0081】

モータＥＣＵ１３は、上述の如く、ＣＡＮ通信線を介してＥＣＵ１１と接続されており、モータ温度センサ４３から入力されたモータ４０の温度や、トルクセンサ４５から入力されたモータトルクや、回転角センサ４７から入力されたロータ６０の回転角に関する信号をＥＣＵ１１に出力するように構成されている。そうして、モータＥＣＵ１３は、後述するように、ＥＣＵ１１から入力されるモータ４０への要求トルクを発生させるように、回転角センサ４７が検出したロータ６０の回転角等に基づいて、所定の相、所定の進角、所定の大きさの入力電流が一次導体５５に流れるよう、モータ４０を制御するように構成されている。

【0082】

図１０は、モータ４０の回転原理を模式的に説明する図であり、同図（ａ）は低速域における８極のモータ４０を示し、同図（ｂ）は高速域における４極のモータ４０を示している。なお、図１０では、丸内に×を描いた矢尻のマークは紙面奥側へ（例えばボード３１側からバスリング５７側へ向かって）電流が流れることを表す一方、丸内に黒点を描いた矢頭のマークは紙面手前側へ（例えばバスリング５７側からボード３１側へ向かって）電流が流れることを表している。

【0083】

モータ４０におけるモータ回転速度は、ステータ５０の極数に反比例することから、低速域では、モータＥＣＵ１３は、図１０（ａ）に示すように、例えば極数を８極に設定（相対的に多く）する。そうして、モータＥＣＵ１３は、信号線端子３８を介して、ステータ５０（一次導体５５）へ電流を供給しつつ、外側アーム素子３６および内側アーム素子３７の高速スイッチングを行わせることで、図１０（ａ）の黒塗り矢印で示すような時計回りの回転磁界を発生させる。すると、二次導体６５が、回転磁界に対し相対移動することから、フレミングの右手の法則により、二次導体６５に誘導電流が流れる。このように、回転磁界内にある二次導体６５に電流が流れることで、フレミングの左手の法則により、二次導体６５に電磁力が発生し、これにより、二次導体６５が埋め込まれたロータ６０が、図１０（ａ）の白抜き矢印で示すように、回転磁界に対し遅れながら時計回りに低速で回転する非同期運転が行われることになる。

【0084】

一方、高速域では、モータＥＣＵ１３は、図１０（ｂ）に示すように、例えば極数を４極に設定（相対的に少なく）する。そうして、モータＥＣＵ１３が、図１０（ｂ）の黒塗り矢印で示すような時計回りの回転磁界を発生させると、二次導体６５に電磁力が発生し、これにより、二次導体６５が埋め込まれたロータ６０が、図１０（ｂ）の白抜き矢印で示すように、回転磁界に対し遅れながら時計回りに高速で回転する非同期運転が行われることになる。

【0085】

（極数変更制御）
上述の如く、本実施形態の係る電気自動車１には、エンジン車両に通常搭載されている変速機が搭載されていない。このため、エンジン車両に慣れた運転者が電気自動車１を運転した場合に、異なる運転操作フィーリング（違和感）を与えてしまうケースが想定される。

【0086】

そこで、本実施形態に係る車両用駆動システム１０では、運転者による運転操作および電気自動車１の走行状態の少なくとも一方に基づいて、モータ４０の特性（モータ回転速度およびモータトルク）を変化させるように、具体的には、ステータ５０の極数を変更するように、ＥＣＵ１１等を構成している。

【0087】

より詳しくは、ＥＣＵ１１のＲＯＭには、例えば４極、６極、８極といった各可変極数に対応する許容限界トルクが記憶されている。そうして、ＥＣＵ１１は、運転者による運転操作および電気自動車１の走行状態の少なくとも一方に基づいて、モータ４０への要求トルクを検出し、許容限界トルクを用いて、そのような要求トルクを満足するような極数を選択するように構成されている。

【0088】

このようにＥＣＵ１１等を構成することで、例えば、ステータ５０の極数を相対的に多くすれば、モータトルクが相対的に大きくなることで、低速段に近いフィーリングを実現することができる一方、ステータ５０の極数を相対的に少なくすれば、モータ回転速度が相対的に高くなることで、高速段に近いフィーリングを実現することが可能となる。

【0089】

ここで、「運転者による運転操作」には、アクセル操作およびブレーキ操作が含まれている。そうして、ＥＣＵ１１は、予めＲＯＭに記憶された、アクセル踏込み量（およびブレーキ踏込み量）と車速Ｖとで規定されるモータ４０への要求トルクをマップ化した制御マップ（第１制御マップ）を用いて、モータ４０への要求トルクを検出し、かかる要求トルクに基づいてステータ５０の極数を変更するように構成されている。

【0090】

具体的には、ＥＣＵ１１は、第１制御マップを用いて、車速センサ７４によって検出された車速Ｖと、アクセルペダルセンサ７０によって検出されたアクセル踏込み量（アクセル操作）と、に基づいて推定される要求駆動力（要求トルク）が大きい場合には、要求駆動力が小さい場合よりも、ステータ５０の極数を多くするように構成されている。例えば、（１）高速走行中での追い越しのためにアクセルペダルが大きく踏み込まれた場合など、要求駆動力が大きい場合には、ＥＣＵ１１等がステータ５０の極数を多くすることから、モータトルク（加速度）を大きくすることができ、これにより、運転者の趣向に応じた加速フィーリングを実現することができる。

【0091】

一方、ＥＣＵ１１は、車速Ｖと、ブレーキペダルセンサ７１によって検出されたブレーキ踏込み量（ブレーキ操作）と、に基づいて推定される要求制動力が大きい場合には、要求制動力が小さい場合よりも、ステータ５０の極数を多くするように構成されている。例えば、（２）高速走行中や市街地での走行中にブレーキペダルが踏み込まれた急減速の場合など、要求制動力が大きい場合には、ＥＣＵ１１等がステータ５０の極数を多くすることから、大きな回生ブレーキ力を発生させることができ、これにより、運転者の趣向に応じた減速フィーリングを実現することができる。

【0092】

これらに対し、ＥＣＵ１１は、第１制御マップを用いて、車速センサ７４によって検出された車速Ｖと、アクセルペダルセンサ７０によって検出されたアクセル踏込み量（アクセル操作）と、に基づいて推定される要求駆動力（要求トルク）が小さい場合には、ステータ５０の極数を少なくするように構成されている。例えば、（３）高速巡行中や、（４）市街地でのノロノロ運転、また、（５）高速走行中での惰行減速や市街地での惰行減速など、要求駆動力（要求トルク）が小さい場合には、ＥＣＵ１１等がステータ５０の極数を少なくすることから、運転者の趣向に応じた減速フィーリングを実現することができる。

【0093】

また、「自車両の走行状態」には、電気自動車１の周辺走行環境が含まれている。上述の如く、ＥＣＵ１１は、ＧＰＳ受信機７５から受け取った位置情報と、ＲＯＭに記憶された地図データベースと、に基づき、電気自動車１の周辺走行環境（平坦路、登坂路、降坂路、旋回中、ワインディングロード、市街地）を取得する。そうして、ＥＣＵ１１は、予めＲＯＭに記憶された、車速Ｖと周辺走行環境とで規定されるモータ４０への要求トルクをマップ化した制御マップ（第２制御マップ）を用いて、モータ４０への要求トルクを検出し、かかる要求トルクに基づいて、ステータ５０の極数を変更するように構成されている。例えば、ＥＣＵ１１は、電気自動車１が（６）登坂発進をする場合には、ステータ５０の極数を多くするように構成されている。このように、登坂発進をする場合には、ステータ５０の極数を多くすることから、モータトルクを大きくすることができ、これにより、登坂路をスムーズに登ることができる。

【0094】

もっとも、運転者により「マニュアルモード」が選択されている場合にも、ＥＣＵ１１が、アクセル操作およびブレーキ操作、並びに、電気自動車１の周辺走行環境に基づいて、ステータ５０の極数（モータの特性）を変更してしまうと、運転者に違和感を与えてしまうケースが想定される。このため、本実施形態では、運転者により「マニュアルモード」が選択されている場合には、シフトレバー２ａまたはパドルスイッチ７３の操作で表される運転者の意思を反映した極数変更制御を行うべく、Ｄ－－、Ｄ－、Ｄ、Ｄ＋、Ｄ＋＋の順に大きくなるように要求トルクを設定し、そのような要求トルクを満足するように、極数を変更するよう、ＥＣＵ１１を構成している。このように、運転者によるシフトレバー２ａまたはパドルスイッチ７３の操作に応じてステータ５０の極数が変更されるので、換言すると、運転者の要求に応じて極数変更が行われるので、より一層運転者の趣向に応じたモータ制御を行うことが可能となる。

【0095】

（接続形態変更制御）
ところで、モータ４０は、電流に比例してモータトルクが増える一方、電圧を高めるとモータ回転速度が上昇する性質がある。また、上述の如く、並列接続される電池モジュール対２２の数を増やせば、供給電流を相対的に高くすることが可能となる一方、直列接続される電池モジュール対２２の数を増やせば、供給電圧を相対的に高くすることが可能となる。

【0096】

そこで、本実施形態に係る車両用駆動システム１０では、電気自動車１の走行態様に応じて、電池モジュール対２２の接続形態を変更するように、ＥＣＵ１１およびバッテリＥＣＵ１５（以下、「バッテリＥＣＵ１５等」という。）を構成している。このように、バッテリＥＣＵ１５等を構成することで、例えば、並列接続される電池モジュール対２２の数を増やせば、大きな電流がモータ４０へ供給されることで、モータトルクを相対的に大きくすることができる一方、直列接続される電池モジュール対２２の数を増やせば、高い電圧がモータ４０へ供給されることで、モータ回転速度を相対的に高くすることができる。

【0097】

このように、接続形態変更制御によれば、変更の前後でモータ４０の特性を変化させることができることから、極数変更制御と同様、運転者の趣向（電気自動車１の走行態様）に応じたモータ制御を行うことが可能となる。

【0098】

（協調制御）
上記極数変更制御と、上記接続形態変更制御と、を共に実行すれば、これらの作用が相俟って、モータトルクをより一層大きくしたり、モータ回転速度をより一層高くしたりすることができ、これにより、運転者の趣向に応じた広い要求出力に対応することが可能となる。もっとも、これらが同時に実行されると、状態急変により車両システムが不安定になる可能性がある。

【0099】

そこで、本実施形態に係る車両用駆動システム１０では、ステータ５０の極数を変更する極数変更制御と、電池モジュール対２２の接続形態を変更する接続形態変更制御と、を異なるタイミングで開始する協調制御を行うように、ＥＣＵ１１、モータＥＣＵ１３およびバッテリＥＣＵ１５を構成している。

【0100】

なお、「異なるタイミングで開始」には、例えば、ステータ５０の極数の変更中に、接続形態変更制御が開始される場合も含まれるが、車両システムの状態が最も急変し易いのは、各制御の開始時と考えられることから、この場合でも、極数変更制御と接続形態変更制御とを異なるタイミングで開始することによって、車両システムが不安定になるのを抑えるという効果を見込むことができる。

【0101】

そうして、車両システムが不安定になるのをより一層確実に抑えるべく、ＥＣＵ１１、モータＥＣＵ１３およびバッテリＥＣＵ１５は、ステータ５０の極数の変更が行われた場合には、極数の変更が行われてから所定時間Ｔ経過後に、電池モジュール対２２の接続形態を変更するように構成されていることが好ましい。ここで、「所定時間Ｔ」は、極数変更の遷移状態が安定するまでの時間であり、例えば０．３～１.０秒の間で設定される。かかる協調制御によれば、ステータ５０の極数を変更する極数変更制御が行われてから所定時間Ｔ経過後に、換言すると、極数変更の遷移状態が安定した後に、電池モジュール対２２の接続形態を変更する接続形態変更制御が行われることから、車両システムが不安定になるのをより一層確実に抑えることができる。

【0102】

そうして、所定時間Ｔ経過後に電池モジュール対２２の接続形態を変更する際、バッテリ２０の直流電源電圧値ＰＳＶがモータ４０の逆起電圧ＲＶより小さい場合、すなわち、充電の場合には、バッテリＥＣＵ１５等は、回生による電費の向上を図るべく、電池モジュール２１全てを並列接続するように構成されている。

【0103】

これに対し、バッテリ２０の直流電源電圧値ＰＳＶがモータ４０の逆起電圧ＲＶより大きい場合には、バッテリＥＣＵ１５等は、直流電源電圧値ＰＳＶと逆起電圧ＲＶとの電位差ＰＤが、目標電位差ＴＰＤよりも大きいときは、並列接続される電池モジュール対２２の数を現在よりも増やす一方、目標電位差ＴＰＤ以下のときは、直列接続される電池モジュール対２２の数を現在よりも増やすように構成されている。なお、「目標電位差ＴＰＤ」とは、電気自動車１の走行態様に応じて予め設定された値である。

【0104】

この構成について詳述すると、電圧が高い方から低い方へ電力は移動するところ、バッテリ２０の直流電源電圧値ＰＳＶがモータ４０の逆起電圧ＲＶより大きい場合、すなわち、電力がモータ４０側へ供給される放電の場合には、直流電源電圧値ＰＳＶと逆起電圧ＲＶとの差分だけ、モータ４０の回転駆動に利用可能な電位差ＰＤ（以下、「利用可能電位差ＰＤ」ともいう。）が生じることになる。

【0105】

ここで、バッテリ２０の直流電源電圧値ＰＳＶは、充電状態（ＳＯＣ）に連動して変動するが、モータ回転速度が高い程、逆起電圧ＲＶが大きくなるため、利用可能電位差ＰＤは小さくなる傾向にある一方、モータ回転速度が低い程、逆起電圧ＲＶが小さくなるため、利用可能電位差ＰＤは大きくなる傾向にある。つまり、利用可能電位差ＰＤは電気自動車１の走行態様に応じて、大きくなったり小さくなったりする。

【0106】

例えば上記（６）登坂発進をする場合には、大きいモータトルクが要求されるが、モータ４０は電流に比例してモータトルクが増える性質があることから、相対的に小さな目標電位差ＴＰＤを設定することが好ましい。これに対し、例えば上記（３）高速巡行中の場合には、高いモータ回転速度が要求されるが、モータ４０は電圧を高めるとモータ回転速度が上昇する性質があることから、相対的に大きな目標電位差ＴＰＤを設定することが好ましい。

【0107】

このような考え方で、設定された目標電位差ＴＰＤの傾向を図１１に示す。なお、目標電位差ＴＰＤは、電気自動車１の走行態様と関連付けて、ＥＣＵ１１のＲＯＭに記憶されている。

【0108】

図１１に示すように、先ず（１）高速走行中での追い越しの場合には、要求トルクが「＋大」であることから、極数を「多」とする極数変更制御が行われる。また、この場合には、モータ回転速度が「＋大」であることから、逆起電圧ＲＶが「＋大」となるため、利用可能電位差ＰＤは「小」となる傾向にある。そうして、追い越しのためにモータ回転速度を上昇させるべく、目標電位差ＴＰＤが「大」に設定されることから、利用可能電位差ＰＤが目標電位差ＴＰＤ以下という条件が成立し易くなる。これにより、推奨接続形態である「直列」接続される電池モジュール対２２の数が増え、大きな電圧がモータ４０へ供給されることから、追い越しに必要な高いモータ回転速度を発生させることが可能となる。

【0109】

また、（６）登坂発進をする場合には、要求トルクが「＋大」であることから、極数を「多」とする極数変更制御が行われる。また、この場合には、モータ回転速度が「＋小」であることから、逆起電圧ＲＶが「＋小」となるため、利用可能電位差ＰＤは「中（～大）」となる傾向にある。そうして、登坂発進のためにモータトルクを上昇させるべく、目標電位差ＴＰＤが「小」に設定されることから、利用可能電位差ＰＤが目標電位差ＴＰＤよりも大きいという条件が成立し易くなる。これにより、推奨接続形態である「並列」接続される電池モジュール対２２の数が増え、大きな電流がモータ４０へ供給されることから、登坂発進に必要な大きなモータトルクを発生させることが可能となる。

【0110】

さらに、（３）高速巡行中の場合には、要求トルクが「＋小」であることから、極数を「少」とする極数変更制御が行われる。また、この場合には、モータ回転速度が「＋大」であることから、逆起電圧ＲＶが「＋大」となるため、利用可能電位差ＰＤは「（小～）中」となる傾向にある。そうして、高速巡行継続のため高いモータ回転速度を維持するべく、目標電位差ＴＰＤが「大」に設定されることから、利用可能電位差ＰＤが目標電位差ＴＰＤ以下という条件が成立し易くなる。これにより、推奨接続形態である「直列」接続される電池モジュール対２２の数が増え、大きな電圧がモータ４０へ供給されることから、高速巡行に必要な高いモータ回転速度を発生させることが可能となる。

【0111】

また、（４）市街地でのノロノロ運転の場合には、要求トルクが「＋小」であることから、極数を「少」とする極数変更制御が行われる。また、この場合には、モータ回転速度が「＋小」であることから、逆起電圧ＲＶが「＋小」となるため、利用可能電位差ＰＤは「大」となる傾向にある。そうして、回生のためにモータトルクを上昇させるべく、目標電位差ＴＰＤが「小」に設定されることから、利用可能電位差ＰＤが目標電位差ＴＰＤよりも大きいという条件が成立し易くなる。これにより、推奨接続形態である「並列」接続される電池モジュール対２２の数が増えることから、回生による電費の向上を図ることが可能となる。

【0112】

以上のように、本実施形態に係る車両用駆動システム１０によれば、ＥＣＵ１１、モータＥＣＵ１３およびバッテリＥＣＵ１５が、極数変更制御と接続形態変更制御とを異なるタイミングで開始するように構成されていることから、車両システムが不安定になるのを抑えつつ、モータ４０の特性を変更することができる。

【0113】

（制御フロー）
次に、ＥＣＵ１１等が実行する極数変更制御および接続形態変更制御の一例を、図１２に示すフローチャートを参照しながら説明する。

【0114】

先ず、ステップＳ１では、ＥＣＵ１１が、モータ４０への要求トルクを検出する。具体的には、ＥＣＵ１１は、ＲＯＭに記憶された第１または第２制御マップを用いて、アクセル踏込み量、ブレーキ踏込み量、車速Ｖ、周辺走行環境等に基づいて、要求トルクを検出し、その後ステップＳ２へ進む。

【0115】

次のステップＳ２では、ＥＣＵ１１が、現在のステータ５０の極数を検出した後、ステップＳ３へ進む。次のステップＳ３では、ＥＣＵ１１が、バッテリ２０の直流電源電圧値ＰＳＶを取得した後、ステップＳ４へ進む。

【0116】

次のステップＳ４では、ＥＣＵ１１が、モータ４０の回転速度（モータ回転速度）を検出した後、ステップＳ５へ進む。次のステップＳ５では、ＥＣＵ１１が、ステップＳ４で検出したモータ回転速度に基づいて、モータ４０の誘起電圧（逆起電圧ＲＶ）を推定した後、ステップＳ６へ進む。

【0117】

次のステップＳ６では、ＥＣＵ１１が、ステップＳ３で取得したバッテリ２０の直流電源電圧値ＰＳＶと、ステップＳ５で推定したモータ４０の逆起電圧ＲＶと、に基づいて、利用可能電位差ＰＤを推定した後、ステップＳ７へ進む。

【0118】

次のステップＳ７では、ＥＣＵ１１が、充電中か否か、すなわち、利用可能電位差ＰＤ＜０か否かを判定する。このステップＳ７での判定がＹＥＳの場合にはステップＳ１３に進み、バッテリＥＣＵ１５等が、複数の電池モジュール２１全てを並列接続にした後、ＲＥＴＵＲＮする。一方、このステップＳ７での判定がＮＯの場合、すなわち、放電中の場合にはステップＳ８に進む。

【0119】

次のステップＳ８では、ＥＣＵ１１が、ステップＳ１で検出したモータ４０への要求トルクが、ステップＳ２で取得した現在極数での許容限界トルクよりも大きいか否かを判定する。このステップＳ８での判定がＹＥＳの場合、すなわち、要求トルクが現在極数での許容限界トルクよりも大きい場合には、ステップＳ９に進み、ＥＣＵ１１等が、ステータ５０の極数を現在よりも増やした後、ステップＳ１１に進む。一方、このステップＳ８での判定がＮＯの場合、すなわち、要求トルクが現在極数での許容限界トルク以下の場合には、ステップＳ１０に進み、ＥＣＵ１１等が、ステータ５０の極数を現在よりも減らした後、ステップＳ１１に進む。

【0120】

次のステップＳ１１では、ＥＣＵ１１が、電気的に接続された時計（図示せず）等を用いて、ステップＳ９またはステップＳ１０での極数変更から所定時間Ｔが経過したか否かを判定する。ＥＣＵ１１は、ステップＳ１１での判定がＮＯの場合には、判定がＹＥＳになるまで当該判定を繰り返す。このステップＳ１１での判定がＹＥＳの場合、すなわち、極数変更から所定時間Ｔが経過した場合には、ステップＳ１２に進む。

【0121】

次のステップＳ１２では、ＥＣＵ１１が、ステップＳ６で推定した利用可能電位差ＰＤが、予めＲＯＭに記憶されている目標電位差ＴＰＤよりも大きいか否かを判定する。このステップＳ１２での判定がＹＥＳの場合、すなわち、利用可能電位差ＰＤが目標電位差ＴＰＤよりも大きい場合（電圧に余裕がある場合）には、ステップＳ１３に進み、バッテリＥＣＵ１５等が、複数の電池モジュール２１全てを並列接続にした後、ＲＥＴＵＲＮする。

【0122】

一方、このステップＳ１２での判定がＮＯの場合、すなわち、利用可能電位差ＰＤが目標電位差ＴＰＤ以下の場合（電圧に余裕がない場合）には、ステップＳ１４に進み、バッテリＥＣＵ１５等が、複数の電池モジュール２１全てを直列接続にした後、ＲＥＴＵＲＮする。

【0123】

（その他の実施形態）
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。

【0124】

上記実施形態では、二次導体６５に発生する誘導電流を用いてロータ６０を回転させる非同期運転を行うようにしたが、これに限らず、例えば、ロータ６０における二次導体６５よりも径方向内側の部位に、周方向に並ぶ複数の永久磁石（図示せず）を配置し、永久磁石の磁力を用いてロータ６０を回転させる同期運転を行うようにしてもよい。

【0125】

また、上記実施形態では、モータ４０を電気自動車１の車両前後方向前側に配置し、前輪７を駆動輪としたが、これに限らず、例えばモータ４０を電気自動車１の車両前後方向後側に配置し、後輪８を駆動輪としてもよい。

【0126】

さらに、上記実施形態では、極数変更制御の実行後に接続形態変更制御を実行する場合について説明したが、これに限らず、接続形態変更制御の実行後に極数変更制御を実行するようにしてもよい。

【0127】

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

【産業上の利用可能性】

【0128】

本発明によると、車両システムが不安定になるのを抑えつつ、モータの特性を変更することができるので、モータの特性を変更可能な車両用駆動システムに適用して極めて有益である。

【符号の説明】

【0129】

１ 車両
３ ステアリングホイール
７ 前輪（駆動輪）
１０ 車両用駆動システム
１１ ＥＣＵ（モータ制御部、バッテリ制御部）
１３ モータＥＣＵ（モータ制御部）
１５ バッテリＥＣＵ（バッテリ制御部）
２０ バッテリ
２１ 電池モジュール
２２ 電池モジュール対
３０ インバータ（モータ制御部）
４０ モータ
５０ ステータ
５５ 一次導体
５５Ａ 一次導体群
５５Ｂ 一次導体群
６０ ロータ
６５ 二次導体
７３ パドルスイッチ（パドルシフトスイッチ）
Ｐ 極
ＰＤ 電位差
ＰＳＶ 直流電源電圧値
ＲＶ 逆起電圧
Ｔ 所定時間
ＴＰＤ 目標電位差

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】