特許 7615968 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】2025-01-08

(45)【発行日】2025-01-17

(54)【発明の名称】車両

(51)【国際特許分類】

   B60L 15/20 20060101AFI20250109BHJP

   B60L 7/14 20060101ALI20250109BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20250109BHJP

   B60L 58/12 20190101ALI20250109BHJP

   B60L 9/18 20060101ALN20250109BHJP

【ＦＩ】

B60L15/20 S

B60L7/14

B60L50/60

B60L58/12

B60L9/18 P

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2021137481

(22)【出願日】2021-08-25

(65)【公開番号】P2023031779

(43)【公開日】2023-03-09

【審査請求日】2024-01-25

(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】松原 清隆

【審査官】橋本 敏行

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１２９９３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２１０５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／０５４１４８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ ６／２０－ ６／５４７

Ｂ６０Ｌ １／００－ ３／１２

７／００－１３／００

１５／００－５８／４０

Ｂ６０Ｗ １０／００－２０／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

左右の駆動輪と、
前記左右の駆動輪に対して他と独立して駆動力または回生による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、
を備えた車両であって、
前記複数の回転電機は、前記左右の駆動輪の回転エネルギーにより発電した電力を前記蓄電装置に回生することができ、
前記蓄電装置の充電量が満充電に近いと判断する所定の閾値以上、且つ、前記回生によって前記蓄電装置を充電する運転状態の場合には、前記蓄電装置の充電量が前記閾値未満であるか、前記回生によって前記蓄電装置を充電する運転状態ではないか、の少なくとも一方の場合に比べて、前記左右の駆動輪へのトルク配分の差を大きく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。

【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、インホイールモータを有する車両において、回生電力をシールド部材で消費することによって、バッテリに充電余力がないときでも、回生ブレーキを機能させ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２０１７－１１２７１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、シールド部材を別途で設ける必要があり、コストの増加を招いてしまう。

【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、コストの増加を抑えつつ、回生による制動力を機能させ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、左右の駆動輪と、前記左右の駆動輪に対して他と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、を備えた車両であって、前記蓄電装置の充電量が閾値以上、且つ、充電する運転状態の場合には、前記運転状態ではない場合に比べて、前記左右の駆動輪へのトルク配分の差を大きく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。

【発明の効果】

【0007】

本発明に係る車両は、左右の駆動輪へのトルク配分の差を大きくすることによって、複数の回転電機の損失量を大きくすることができ、別途で電力消費手段を設けることなく、複数の回転電機の回生量を減らすことができ、コストの増加を抑えつつ、回生による制動力を機能させることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態に係るインホイールモータを搭載した車両の構成を模式的に示す図である。

【図2】図２は、ＥＣＵが実施するトルク配分の設定制御の一例を示したフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本発明に係る車両の実施形態を図面に基づいて説明する。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。

【0010】

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。

【0011】

図１に示すように、車両１は、バッテリ４、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）５、アクセルペダル開度センサ６、ブレーキペダルセンサ７、モータドライバ８、ブレーキアクチュエータ９、制駆動力発生機構である２つのインホイールモータ１０ＦＬ，１０ＦＲ、インホイールモータ１０ＦＬ，１０ＦＲの温度であるモータ温度を検出する温度検出センサ１１ＦＬ，１１ＦＲ、ブレーキ機構を構成する４つのブレーキディスク１３ＦＬ，１３ＦＲ，１３ＲＬ，１３ＲＲ及びブレーキキャリパ２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲ、並びに、４つの車輪２１である左前輪２１ＦＬと右前輪２１ＦＲと左後輪２１ＲＬと右後輪２１ＲＲなどを備えている。

【0012】

なお、インホイールモータ１０ＦＬ，１０ＦＲを特に区別しない場合には、単にインホイールモータ１０とも記す。また、温度検知センサ１１ＦＬ，１１ＦＲを特に区別しない場合には、単に温度検知センサ１１とも記す。また、ブレーキディスク１３ＦＬ，１３ＦＲ，１３ＲＬ，１３ＲＲを特に区別しない場合には、単にブレーキディスク１３とも記す。また、ブレーキキャリパ２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲを特に区別しない場合には、単にブレーキキャリパ２０とも記す。

【0013】

左右の駆動輪である左前輪２１ＦＬ及び右前輪２１ＦＲのホイール内部には、インホイールモータ１０ＦＬ，１０ＦＲがそれぞれ設けられている。インホイールモータ１０ＦＬ，１０ＦＲは、左前輪２１ＦＬ，右前輪２１ＦＲに対して他と独立して駆動力または制動力（以下、回生制動力という）を発生させる回転電機である。インホイールモータ１０ＦＬ，１０ＦＲは、例えばブラシレスモータなどによって構成されており、モータドライバ８を介して、インホイールモータ１０ＦＬ，１０ＦＲとの間で電力のやり取りを行う蓄電装置であるバッテリ４に接続されている。なお、インホイールモータ１０を、４つの車輪２１のそれぞれのホイール内部に設けることも可能である。温度検出センサ１１ＦＬ，１１ＦＲは、インホイールモータ１０ＦＬ，１０ＦＲの温度であるモータ温度を検出して、ＥＣＵ５に出力する。

【0014】

車両１の各部は、制御装置としてのＥＣＵ５により制御される。ＥＣＵ５は、物理的には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）や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。ＥＣＵ５は、ＲＡＭに入力されたデータ及びあらかじめＲＯＭなどに記憶されているデータ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。ＥＣＵ５の各機能は、ＲＯＭに保持されるプログラムをＲＡＭにロードしてＣＰＵで実行することで、ＣＰＵの制御に基づいて車両１内の各種装置を動作させるとともに、記録部としてのＲＡＭやＲＯＭにおけるデータの読み出し及びＲＡＭへの書き込みを行うことで実現される。

【0015】

アクセルペダル開度センサ６は、運転者が操作するアクセルペダルの開度を検出して、ＥＣＵ５に出力する。ブレーキペダルセンサ７は、運転者が操作するブレーキペダルの踏力を検出してＥＣＵ５に出力する。モータドライバ８は、例えばインバータであり、バッテリ４から供給される直流電力を交流電力に変換し、その交流電力をインホイールモータ１０ＦＬ，１０ＦＲに供給する。これにより、インホイールモータ１０ＦＬ，１０ＦＲが駆動制御され、左前輪２１ＦＬ及び右前輪２１ＦＲに対して駆動力を付与する。なお、インホイールモータ１０ＦＬ，１０ＦＲに電力を供給して駆動トルクを発生させる動作のことを力行という。また、インホイールモータ１０ＦＬ，１０ＦＲは発電機としても機能し、左前輪２１ＦＬ及び右前輪２１ＦＲの回転エネルギーにより発電した電力を、モータドライバ８を介してバッテリ４に回生することができる。インホイールモータ１０ＦＬ，１０ＦＲの発電により発生する制動トルクは、左前輪２１ＦＬ及び右前輪ＦＲに対して回生制動力を付与する。

【0016】

摩擦制動機構であるブレーキ機構は、ブレーキディスク１３及びブレーキキャリパ２０がそれぞれの車輪２１に設けられて構成される。ブレーキ機構によって車輪２１に対して摩擦制動力を付与できる。ブレーキ機構を構成するブレーキキャリパ２０は、例えばディスクブレーキなどから構成され、ブレーキアクチュエータ９に接続されている。ブレーキアクチュエータ９は、マスタシリンダから圧送される油圧によって、ブレーキキャリパ２０からブレーキディスク１３に対して、摩擦制動力を発生させる。

【0017】

実施形態に係る車両１においては、バッテリ４の充電量が所定の閾値以上、且つ、充電する運転状態の場合に、そうでない場合、すなわち、バッテリ４の充電量が前記閾値未満であるか、前記充電要求がない運転状態であるかの少なくとも一方の場合、に比べて、左車輪２１ＦＬ及び右車輪２１ＦＬへのトルク配分の差を大きくするトルク配分の設定制御をＥＣＵ５が実施する。

【0018】

表１は、左車輪２１ＦＬ及び右車輪２１ＦＬのトルク分配と、インホイールモータ１０ＦＬ，１０ＦＲの合計損失との関係などを示したものである。表２は、左車輪２１ＦＬ及び右車輪２１ＦＬのトルク分配と、インホイールモータ１０ＦＬ，１０ＦＲの合計出力及び回生量との関係などを示したものである。

【0019】

【表1】

【0020】

【表2】

【0021】

なお、表１及び表２中、Ｎｏ．１は、左車輪２１ＦＬ及び右車輪２１ＦＬのトルク分配が均等であって、左車輪２１ＦＬ及び右車輪２１ＦＬのトルク分配率を５０：５０とした場合である。また、表１及び表２中、Ｎｏ．２は、左車輪２１ＦＬ及び右車輪２１ＦＬのトルク分配に差があって、左車輪２１ＦＬ及び右車輪２１ＦＬのトルク分配率を７０：３０とした場合である。また、表１及び表２中、Ｎｏ．３は、左車輪２１ＦＬ及び右車輪２１ＦＬのトルク分配に差があって、左車輪２１ＦＬ及び右車輪２１ＦＬのトルク分配率を８０：２０とした場合である。なお、例えば、左車輪２１ＦＬ及び右車輪２１ＦＬのトルク分配率を７０：３０とした場合に、この分配が継続すると、車両１が右に曲がりやすくなる。そのため、インホイールモータ１０ＦＬ，１０ＦＲの電流を正弦波状や方形波状などで左右にて逆位相に入れて、左車輪２１ＦＬ及び右車輪２１ＦＬのトルク分配率が、７０：３０と３０：７０とで交互になるように変化させてもよい。

【0022】

また、表１中の損失（左）及び損失（右）は、インホイールモータ１０ＦＬ，１０ＦＲの損失であって、損失＝抵抗×電流×電流の式によって算出することができる。また、表２中のモータ出力（左）及びモータ出力（右）は、インホイールモータ１０ＦＬ，１０ＦＲの出力であって、モータ出力＝モータ回転数×モータトルク×（２π／６０）の式によって算出することができる。

【0023】

表１及び表２においては、モータ回転数を３００［ｒｐｍ］としており、左車輪２１ＦＬ及び右車輪２１ＦＬのトルク分配が均等な場合（Ｎ０．１）と差がある場合（Ｎｏ．２及びＮｏ．３）とで、回生トルク（車両制動力）は変わらず、回生量（戻り量）のみが変化し、トルク分配に差がある場合のほうが、トルク分配が均等な場合よりも回生量（戻り量）が少なくなる。

【0024】

実施形態に係る車両１のように、駆動用のインホイールモータ１０ＦＬ，１０ＦＲが２つ以上設けられている場合において、左車輪２１ＦＬ及び右車輪２１ＦＬでトルク分配に差をつけることによって、インホイールモータ１０ＦＬ，１０ＦＲの電流量を変化させる。これにより、インホイールモータ１０ＦＬ，１０ＦＲの抵抗と電流との関係にて、損失を増やすことができる。その結果、インホイールモータ１０ＦＬ，１０ＦＲの回生時に本来戻ってくるエネルギーが減ることになり、例えば、バッテリ４が満充電に近い場合であっても回生による制動力（回生ブレーキ）を機能させることができる。

【0025】

図２は、ＥＣＵ５が実施するトルク配分の設定制御の一例を示したフローチャートである。

【0026】

まず、ＥＣＵ５は、ステップＳ１において、バッテリ４に充電可能、且つ、モータ温度は許容値以下であるか否かを判断する。ＥＣＵ５は、バッテリ４に充電可能、且つ、モータ温度は許容値以下であると判断した場合（ステップＳ１にてＹｅｓ）、ステップＳ２において、回生を継続するか否かを判断する。なお、回生を継続するか否かの判断は、例えば、道路情報（下り坂継続判断）、目的地、アクセルペダルの開度、及び、ブレーキペダルの踏力（要求された車両制動力）、及び、モータ回転数などの情報から判断する。この際、道路情報（下り坂継続判断）及び目的地などの情報は、例えば、車両１に搭載されたカーナビゲーションシステムなどからＥＣＵ５が取得する。ＥＣＵ５は、回生を継続すると判断した場合（ステップＳ２にてＹｅｓ）、ステップＳ３において、バッテリ４が満充電に近いか否かを判断する。なお、バッテリ４が満充電に近いか否かの判断は、例えば、バッテリ４の充電量、言い換えるとバッテリ４のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が、所定の閾値以上の場合に満充電に近いと判断し、前記所定の閾値未満の場合に満充電に近くないと判断する。ＥＣＵ５は、バッテリ４が満充電に近いと判断した場合（ステップＳ３にてＹｅｓ）、ステップＳ４において、左前輪２１ＦＬと右前輪２１ＦＲとでトルクの配分を変える。そして、ＥＣＵ５は、一連のトルク配分の設定制御を終了する。

【0027】

一方、ＥＣＵ５は、ステップＳ２において回生を継続しないと判断した場合（ステップＳ２にてＮｏ）、または、ステップＳ３においてバッテリ４が満充電に近くないと判断した場合（ステップＳ３にてＮｏ）、ステップＳ５において、通常のトルク分配、例えば、車両１が直進走行中では左前輪２１ＦＬと右前輪２１ＦＲとのトルク分配を５０：５０とする。そして、ＥＣＵ５は、一連のトルク配分の設定制御を終了する。

【0028】

また、ＥＣＵ５は、ステップＳ１において、バッテリ４に充電可能、且つ、モータ温度は許容値以下ではないと判断した場合（ステップＳ１にてＮｏ）、ステップＳ６において、インホイールモータ１０ＦＬ，１０ＦＲにて回生できない状況のため、ブレーキ機構によって制動力を担保させる。そして、ＥＣＵ５は、一連のトルク配分の設定制御を終了する。

【0029】

実施形態に係る車両１は、バッテリ４の充電量が所定の閾値以上（バッテリ４が満充電に近い）、且つ、充電する（回生状態を継続する）運転状態の場合に、左前輪２１ＦＬと右前輪２１ＦＲとのトルク分配の差を大きくするように、ＥＣＵ５によってインホイールモータ１０ＦＬ，１０ＦＲを制御する。これにより、実施形態に係る車両１では、インホイールモータ１０ＦＬ，１０ＦＲでの損失量を大きくすることができ、回生によってインホイールモータ１０ＦＬ，１０ＦＲが発電した電力（回生電力）を消費するための電力消費手段を別途で設けることなく、インホイールモータ１０ＦＬ，１０ＦＲの回生量を減らすことができる。よって、実施形態に係る車両１においては、コストの増加を抑えつつ、回生による制動力（回生ブレーキ）を機能させることができる。

【0030】

また、実施形態に係る車両１は、インホイールモータを備えた車両以外に、デファレンシャルギアが無く左右の駆動輪に独立でモータが接続されたオンボード２モータの車両にも適用可能である。

【符号の説明】

【0031】

１ 車両
４ バッテリ
５ ＥＣＵ
６ アクセルペダル開度センサ
７ ブレーキペダルセンサ
８ モータドライバ
９ ブレーキアクチュエータ
１０，１０ＦＬ，１０ＦＲ インホイールモータ
１１ＦＬ，１１ＦＲ 温度検出センサ
１３ＦＬ，１３ＦＲ，１３ＲＬ，１３ＲＲ ブレーキディスク
２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲ ブレーキキャリパ
２１ 車輪
２１ＦＬ 左前輪
２１ＦＲ 右前輪
２１ＲＬ 左後輪
２１ＲＲ 右後輪

【図1】

【図2】