特許 7601028 車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-09

(45)【発行日】2024-12-17

(54)【発明の名称】車両

(51)【国際特許分類】

   B60L 58/10 20190101AFI20241210BHJP

   B60L 15/20 20060101ALI20241210BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20241210BHJP

   B60L 9/18 20060101ALN20241210BHJP

【ＦＩ】

B60L58/10

B60L15/20 S

B60L50/60

B60L9/18 P

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2022028440

(22)【出願日】2022-02-25

(65)【公開番号】P2023124584

(43)【公開日】2023-09-06

【審査請求日】2023-11-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】西垣 信秀

(72)【発明者】

【氏名】下出 和正

【審査官】橋本 敏行

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－２１３１３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０９５０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０２３１６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２１／０１３９０１４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ １７／２８－１７／３６

Ｂ６０Ｌ １／００－３／１２

７／００－１３／００

１５／００－５８／４０

Ｂ６０Ｗ １０／００－１０／３０

３０／００－６０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の車輪と、
前記複数の車輪のそれぞれに対して独立して駆動力または制動力を発生させる複数の回転電機と、
前記複数の回転電機との間で電力のやり取りを行う蓄電装置と、
車両の要求駆動力に基づいて、前記複数の車輪のそれぞれの要求トルクを算出するトルク算出手段と、
前記複数の車輪のそれぞれの回転数を検出する回転数検出手段と、
を備えた車両であって、
前記トルク算出手段によって算出された前記複数の車輪のそれぞれの前記要求トルクと、前記回転数検出手段によって検出された前記複数の車輪のそれぞれの前記回転数とから、前記複数の回転電機のそれぞれで要求される電力である要求パワーを決定し、前記複数の回転電機のそれぞれの前記要求パワーを、前記複数の回転電機のそれぞれの前記要求パワーの合計である全要求パワーで除算して、前記蓄電装置から前記複数の回転電機に対する電力の分配比であるパワー分配比を算出する制御を実施する制御装置を備えることを特徴とする車両。

【請求項2】

前記制御装置は、前記パワー分配比と前記蓄電装置の入出力可能な電力とを用いて算出された、前記蓄電装置から前記複数の回転電機のそれぞれに供給可能な電力に基づいて、前記複数の車輪のそれぞれのトルク指令値を算出して、前記複数の回転電機を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両。

【請求項3】

前記複数の車輪は、左右の前輪及び左右の後輪であることを特徴とする請求項１または２に記載の車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、前輪と後輪にそれぞれに対応させて駆動モータが搭載された車両において、バッテリから前輪及び後輪のそれぞれの駆動モータに対する電力の分配比であるパワー分配比を制御装置によって算出する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－０５３７８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

インホイールモータなどによって前輪及び後輪の各車輪の駆動を行う場合には、前輪及び後輪のそれぞれにおいて必ずしも左右の車輪の回転数が同じとは限らないが、特許文献１に開示された技術では、前記パワー分配比を算出するにあたって各車輪の回転数が考慮されていない。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、各車輪の回転数が異なるような走行状態においても、適切に各車輪のパワー分配比を算出することができる車両を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る車両は、複数の車輪と、前記複数の車輪のそれぞれに対して独立して駆動力または制動力を発生させる複数の回転電機と、前記複数の回転電機との間で電力のやり取りを行う蓄電装置と、前記複数の車輪のそれぞれの要求トルクを算出するトルク算出手段と、前記複数の車輪のそれぞれの回転数を検出する回転数検出手段と、を備えた車両であって、前記複数の車輪のそれぞれの要求トルクと、前記複数の車輪のそれぞれの回転数とに基づいて、前記蓄電装置から前記複数の回転電機に対する電力の分配比であるパワー分配比を算出する制御を実施する制御装置を備えることを特徴とするものである。

【0007】

また、上記において、前記制御装置は、前記パワー分配比と前記蓄電装置の入出力可能な電力とを用いて算出された、前記蓄電装置から前記複数の回転電機のそれぞれに供給可能な電力に基づいて、前記複数の車輪のそれぞれのトルク指令値を算出して、前記複数の回転電機を制御するようにしてもよい。

【0008】

これにより、各回転電機を適切に制御することができ、車両の最大限の走行機能を確保することができる。

【0009】

また、上記において、前記複数の車輪は、左右の前輪及び左右の後輪であってもよい。

【0010】

これにより、左右の前輪及び左右の後輪に対応させて複数の回転電機が設けられた４輪駆動方式の車両において、左右の前輪及び左右の後輪のそれぞれの回転数が異なる場合でも、前記パワー分配比を適切に算出することができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明に係る車両は、各車輪の回転数が異なるような走行状態においても、適切に各車輪のパワー分配比を算出することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、実施形態に係る車両の概略構成を示した図である。

【図2】図２は、実施形態に係る車両の他の概略構成を示した図である。

【図3】図３は、実施形態に係る車両のさらに他の概略構成を示した図である。

【図4】図４は、実施形態に係るＭＧ－ＥＣＵが実施する制御の一例を示したフローチャートである。

【図5】図５は、ＭＧ－ＥＣＵが各車輪のパワー分配比を算出して各車輪のトルク指令の信号を出力するまでの制御の手順を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に、本発明に係る車両の実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。

【0014】

図１は、実施形態に係る車両１の概略構成を示した図である。実施形態に係る車両１は、複数の駆動輪に付与するトルクをそれぞれ個別に制御することが可能なインホイールモータが設けられており、図１では、前後左右の車輪のそれぞれに個別にトルクを付与するインホイールモータが設けられた車両の構成例を示している。

【0015】

実施形態に係る車両１は、左右の前輪２ＦＲ，２ＦＬ、左右の後輪２ＲＲ，２ＲＬ、左右の前輪に設けられた回転電機であるインホイールモータ３ＦＲ，インホイールモータ３ＦＬ、左右の後輪２ＲＲ，３ＲＬに設けられたインホイールモータ３ＲＲ，３ＲＬ、蓄電装置であるバッテリ４、インバータ５、ＭＧ－ＥＣＵ６、メインＥＣＵ７、及び、車輪回転数センサ１０ＦＲ，１０ＦＬ，１０ＲＲ，１０ＲＬなどを備えている。

【0016】

複数の車輪２ＦＲ，２ＦＬ，２ＲＲ，２ＲＬは、それぞれ独立したサスペンション機構を介して車両１の車体に懸架されている。なお、以下の説明において、車輪２ＦＲ，２ＦＬ，２ＲＲ，２ＲＬを特に区別しない場合には、単に車輪２とも記す。車輪２ＦＲ，２ＦＬ，２ＲＲ，２ＲＬのホイールの内部には、複数の回転電機であるインホイールモータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬがそれぞれ設けられている。なお、以下の説明において、インホイールモータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬを特に区別しない場合には、単にインホイールモータ３ＦＲとも記す。インホイールモータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬは、ＭＧ－ＥＣＵ６によって回転をそれぞれ個別に独立して制御されることにより、複数の車輪２ＦＲ，２ＦＬ，２ＲＲ，２ＲＬに対して独立して駆動力または制動力（回生制動力）を発生させる。

【0017】

これらのインホイールモータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬは、例えば交流同期モータにより構成されており、インバータ５を介してバッテリ４に接続されている。したがって、インホイールモータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬの駆動時には、バッテリ４の直流電力がインバータ５によって交流電力に変換され、その交流電力がインホイールモータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬに供給されることにより、それらインホイールモータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬが力行制御されて、車輪２ＦＲ，２ＦＬ，２ＲＲ，２ＲＬに駆動トルクが付与される。

【0018】

また、インホイールモータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬは、車輪２ＦＲ，２ＦＬ，２ＲＲ，２ＲＬの回転エネルギーを利用して回生制御することも可能である。すなわち、インホイールモータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬの回生発電時には、車輪２ＦＲ，２ＦＬ，２ＲＲ，２ＲＬの回転エネルギーがインホイールモータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬによって電気エネルギーに変換され、その際に生じる電力がインバータ５を介してバッテリ４に蓄電される。このとき、車輪２ＦＲ，２ＦＬ，２ＲＲ，２ＲＬには、回生発電に基づく制動トルクが付与される。

【0019】

インバータ５は、インホイールモータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬの回転状態を制御するＭＧ－ＥＣＵ６に接続されている。ＭＧ－ＥＣＵ６は、物理的には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及び、インターフェースなどを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路である。ＭＧ－ＥＣＵ６は、ＲＡＭに入力されたデータや、ＲＯＭに記憶されているデータなどを使用して演算を行い、その演算結果を指令信号として出力する。

【0020】

このＭＧ－ＥＣＵ６には、例えば、各車輪２の回転数を検出する回転数検出手段である車輪回転数センサ１０ＦＲ，１０ＦＬ，１０ＲＲ，１０ＲＬや、インホイールモータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬの出力軸の回転角度を検出する回転角度センサなどの各種センサ類からの検出信号や、インバータ５からの情報信号などが入力されるように構成されている。このうち、インバータ５からＭＧ－ＥＣＵ６に入力される信号に基づいて、インホイールモータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬの出力トルク（モータトルク）が、それぞれＭＧ－ＥＣＵ６によって演算されて求められる。例えば、インバータ５からの入力信号によって、インホイールモータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬが力行制御されていることを検出した場合には、その際にインホイールモータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬへ供給される電力量または電流値を検出し、それに基づいてインホイールモータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬのモータトルクをそれぞれ算出することができる。また、インホイールモータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬの回転を制御する際の電流値を基にして、インホイールモータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬの回転数をそれぞれ算出することもできる。

【0021】

一方、ＭＧ－ＥＣＵ６からは、インバータ５を介してインホイールモータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬの回転をそれぞれ制御する信号が出力されるように構成されている。すなわち、インホイールモータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬの回転（力行・回生）を制御するためにインホイールモータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬへ供給する、もしくは、インホイールモータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬから回収する電流を制御する、ための制御信号が、ＭＧ－ＥＣＵ６からインバータ５へ出力されるようになっている。また、ＭＧ－ＥＣＵ６は、メインＥＣＵ７に接続されている。

【0022】

メインＥＣＵ７は、他のＥＣＵを制御する上位の電子制御装置であって、ＭＧ－ＥＣＵ６やバッテリ４を制御する電子制御装置などの各種電子制御装置を監視し制御するよう構成されている。メインＥＣＵ７は、物理的には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及び、インターフェースなどを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路である。メインＥＣＵ７は、ＲＡＭに入力されたデータや、ＲＯＭに記憶されているデータなどを使用して演算を行い、その演算結果を指令信号として出力する。

【0023】

メインＥＣＵ７には、例えば、各車輪２の回転数（車輪速度）をそれぞれ検出する車輪回転数センサ１０ＦＲ，１０ＦＬ，１０ＲＲ，１０ＲＬや、インホイールモータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬの出力軸の回転角度を検出する回転角度センサなどの各種センサ類からの検出信号、及び、インバータ５からの情報信号などが、直接的または他の電子制御装置（ＥＣＵ）を介して、入力されるように構成されている。

【0024】

また、各車輪２には、それぞれブレーキ機構が設けられている。各ブレーキ機構は、例えば、ディスクブレーキあるいはドラムブレーキなどの公知の制動装置であって、それら各種の制動装置が適宜に選択されて設置されている。

【0025】

なお、図１では、左右の前輪２ＦＲ，２ＦＬと左右の後輪２ＲＲ，２ＲＬとに、インホイールモータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬがそれぞれ設けられた４輪駆動方式の車両１の構成例を示しているが、例えば、図２に示すように、左右の前輪２ＦＲ，２ＦＬにインホイールモータ３ＦＲ，３ＦＬがそれぞれ設けられるとともに、左右の後輪２ＲＲ，２ＲＬを駆動するためのモータ８及び差動装置９などから構成される駆動ユニットが設けられた４輪駆動方式の車両１Ａであってもよい。さらには、図３に示すように、左右の車輪２Ｒ，２Ｌにインホイールモータ３Ｒ，３Ｌがそれぞれ設けられ、左右の車輪２Ｒ，２Ｌの回転数が車輪回転数センサ１０Ｒ，１０Ｌによって検出される２輪駆動方式の車両１Ｂであってもよい。要は、本発明で対象とする車両は、複数の駆動輪が、例えば上記の各インホイールモータ３のように、左右の駆動輪を独立して直接駆動することが可能な構成であればよい。

【0026】

実施形態に係る車両１において、ＭＧ－ＥＣＵ６は、例えば、アクセル開度及び車速などに応じた車両１の要求駆動力に基づいて、各車輪２（左右の前輪２ＦＲ，２ＦＬ及び左右の後輪２ＲＲ，２ＲＬ）の要求トルクを算出して決定する。すなわち、ＭＧ－ＥＣＵ６は、各車輪２の要求トルクを算出するトルク算出手段として機能する。そして、ＭＧ－ＥＣＵ６は、各車輪２の要求トルクと各車輪２の回転数とから、バッテリ４から各車輪２に設けられた各インホイールモータ３（インホイールモータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬ）に対して要求される電力である各車輪２の要求パワーを決定し、バッテリ４から各車輪２の各インホイールモータ３に対する電力の分配比である各車輪２のパワー分配比を算出する。これにより、実施形態に係る車両１においては、各車輪２の回転数が異なるような走行状態においても、ＭＧ－ＥＣＵ６によって、適切に各車輪２のパワー分配比を適切に算出することができる。なお、このような各車輪２のパワー分配比を算出する制御は、ＭＧ－ＥＣＵ６に代えてメインＥＣＵ７、または、ＭＧ－ＥＣＵ６とメインＥＣＵ７とが協働して実施するようにしてもよい。

【0027】

図４は、実施形態に係るＭＧ－ＥＣＵ６が実施する制御の一例を示したフローチャートである。図５は、ＭＧ－ＥＣＵ６が各車輪２のパワー分配比を算出して各車輪２のトルク指令の信号を出力するまでの制御の手順を説明する図である。

【0028】

図４に示すように、まずＭＧ－ＥＣＵ６は、アクセル開度及び車速などに応じて車両１の要求駆動力を算出する（ステップＳ１）。次に、ＭＧ－ＥＣＵ６は、車両１の要求駆動力に基づいて、左右の前輪２ＦＲ，２ＦＬ及び左右の後輪２ＲＲ，２ＲＬの各車輪２の要求トルクを決定する（ステップＳ２）。次に、ＭＧ－ＥＣＵ６は、図５に示すように、各車輪２の要求トルクと各車輪２の回転数とを乗算して、バッテリ４から各車輪２に設けられた各インホイールモータ３（インホイールモータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬ）に対して要求される電力である各車輪２の要求パワー（ＦＲ要求パワー、ＦＬ要求パワー、ＲＲ要求パワー、ＲＬ要求パワー）を決定する（ステップＳ３）。次に、ＭＧ－ＥＣＵ６は、図５に示すように、各車輪２の要求パワーを全要求パワーで徐算して、バッテリ４から各車輪２の各インホイールモータ３に対する電力の分配比である各車輪２のパワー分配比を決定する（ステップＳ４）。次に、ＭＧ－ＥＣＵ６は、図５に示すように、各車輪２のパワー分配比と、バッテリ４（インバータ５）の入出力可能な電力量（Ｗｉｎ・Ｗｏｕｔ）とを乗算して、バッテリ４から各車輪２の各インホイールモータ３に供給可能な電力の上下限である各車輪２の上下限パワー（ＦＲ上下限パワー、ＦＬ上下限パワー、ＲＲ上下限パワー、ＲＬ上下限パワー）を決定する。次に、ＭＧ－ＥＣＵ６は、、図５に示すように、上下限処理を実施して補正された各車輪２の上下限パワーに基づいて、各車輪２のトルク指令値を算出し、各インホイールモータ３を制御するためのトルク指令の信号をインバータ５に出力する（ステップＳ５）。

【0029】

これにより、ＭＧ－ＥＣＵ６は、熱制約やパワー制約により、バッテリ４の入出力電力が制限された状態であって、各インホイールモータ３が設けられた各車輪２の回転数が異なるような走行状態においても、各インホイールモータ３を適切に制御することができ、車両１の最大限の走行機能を確保することができる。

【符号の説明】

【0030】

１，１Ａ，１Ｂ 車両
２，２ＦＲ，２ＦＬ，２ＲＲ，２ＲＬ，２Ｒ，２Ｌ 車輪
３，３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬ，３Ｒ，３Ｌ インホイールモータ
４ バッテリ
５ インバータ
６ ＭＧ－ＥＣＵ
７ メインＥＣＵ
８ モータ
９ 差動装置
１０ＦＲ，１０ＦＬ，１０ＲＲ，１０ＲＬ，１０Ｒ，１０Ｌ 車輪回転数センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】