(57)【要約】【課題】前輪又は後輪の一方を駆動輪とする独立駆動車両において、１の駆動部が故障した場合に車両の走行中の挙動を制御できる車両制御装置を提供する。【解決手段】ＩＭＷ指令装置１２は、車両の前後力和の目標値及び目標ヨーモーメントの目標値に基づくトルク指令を一方の駆動部及び他方の駆動部に指令すると共に、異常検出器１６が右第一駆動モータ２０Ｒ１、右第二駆動モータ２０Ｒ２、左第一駆動モータ２０Ｌ１及び左第二駆動モータ２０Ｌ２のいずれかのＩＷＭに異常を検出した際に、異常が検出されたＩＷＭの駆動力を０にし、異常が検出されたＩＷＭと同じ駆動輪を駆動する正常なＩＷＭに対する要求トルクが、当該正常なＩＷＭの定格トルクを超えた場合、当該正常なＩＷＭに対する要求トルクが当該定格トルク以下になるようにトルク指令を設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪及び後輪のいずれかを駆動する左右独立駆動車両の駆動輪を駆動するため該駆動輪の左右各々の側に各々二つ設けられた駆動部と、
車両の目標前後力和及び目標ヨーモーメントを設定する車両目標設定部と、
前記駆動部の異常を検出する異常検出部と、
前記目標前後力和及び前記目標ヨーモーメントに基づくトルク指令を前記駆動部に指令すると共に、前記異常検出部が前記駆動部のいずれかに異常を検出した際に、異常が検出された異常駆動部の駆動力を０にし、前記異常駆動部と同じ駆動輪を駆動する正常駆動部に対する要求トルクが、前記正常駆動部の定格トルクを超えた場合、前記要求トルクが前記定格トルク以下になるように前記トルク指令を設定する駆動指令部と、
を備える車両制御装置。
【請求項２】
前記駆動指令部は、応答性が要求される過渡制御に係る要求トルクの指令及び微小な変動を有する要求トルクの指令は車幅方向外側に設けられた駆動部に、変化量の少ない一定量トルクに係る要求トルクの指令は車幅方向内側に設けられた駆動部に各々入力する請求項１に記載の車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の動力源であるモータを制御する車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車（ＥＶ）等の車輪のハブ内部に設けられ、当該車輪を回転させるインホイールモータ（以下、「ＩＷＭ」と略記）は、左右一対の前輪、後輪又は前後輪の４輪を個別に駆動する独立駆動車両に用いられる。
【０００３】
ＩＷＭは、駆動力がホイールへ略直接伝達されるために、従来型のギアや駆動軸などによるエネルギー損失がなく、それらが省かれることで動力源をコンパクト化できると共に、車両の製造コストを抑制できる。
【０００４】
また、各々の車輪を個別に制御する事で駆動力配分を自在に変更できるので、横滑り防止装置及びトラクションコントロールシステムの構築が容易となる等の数々の利点がある。
【０００５】
しかしながら、ＩＷＭは、車両が走行中、タイヤを介して路面からの衝撃を受け続けるので高い耐久性が求められる。また、モータの搭載位置が低くなるため、浸水や路上の異物などへの対処が必要になる上、モータがブレーキと隣接するため、制動時の熱対策も必要となる。
【０００６】
耐久性及び信頼性に留意して製造しても、上述の路面からの衝撃、浸水又は制動時の熱等により、ＩＷＭが故障する場合がある。特許文献１には、４輪にＩＷＭを装備した車両において、車両の走行中に１輪のＩＷＭが故障しても残った３輪のＩＷＭで、車速と旋回性を維持する制御を行う車両制御装置の発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−０１５６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の車両制御装置は、４輪車両の全輪に駆動部であるＩＷＭを備えることが前提のため、全輪のサスペンションの設計をＩＷＭ対応にすることを要する。特に前輪には、操舵機構が組み込まれるため、ＩＷＭ対応の前輪サスペンションの設計は複雑化しやすく、その結果、車両開発のコストが嵩むという問題があった。また、４輪すべてにＩＷＭを設けることで車両のばね下荷重が増大し、乗り心地に影響するという問題もあった。
【０００９】
本発明は、以上の事実を考慮して成されたもので、前輪又は後輪の一方を駆動輪とする独立駆動車両において、１の駆動部が故障した場合に車両の走行中の挙動を制御できる車両制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、前輪及び後輪のいずれかを駆動する左右独立駆動車両の駆動輪を駆動するため該駆動輪の左右各々の側に各々二つ設けられた駆動部と、車両の目標前後力和及び目標ヨーモーメントを設定する車両目標設定部と、前記駆動部の異常を検出する異常検出部と、前記目標前後力和及び前記目標ヨーモーメントに基づくトルク指令を前記駆動部に指令すると共に、前記異常検出部が前記駆動部のいずれかに異常を検出した際に、異常が検出された異常駆動部の駆動力を０にし、前記異常駆動部と同じ駆動輪を駆動する正常駆動部に対する要求トルクが、前記正常駆動部の定格トルクを超えた場合、前記要求トルクが前記定格トルク以下になるように前記トルク指令を設定する駆動指令部と、を備える。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、１の駆動部が故障した場合に、他の正常な駆動部で車両を走行せると共に、故障した駆動部と同じ駆動輪を駆動する正常な駆動部に対する要求トルクが、当該正常な駆動部の定格トルクを超えた場合、当該要求トルクが当該定格トルク以下になるようにトルク指令を設定する。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記駆動指令部は、応答性が要求される過渡制御に係る要求トルクの指令及び微小な変動を有する要求トルクの指令は車幅方向外側に設けられた駆動部に、変化量の少ない一定量トルクに係る要求トルクの指令は車幅方向内側に設けられた駆動部に各々入力する。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、ドライブシヤフト及びギァ等の伝達機構によるトルク伝達の遅れ成分を考慮して、応答性が要求される制御に係る要求トルクの指令は車幅方向外側に設けられた駆動部に入力し、変化量の少ない一定量トルクに係る要求トルクの指令は車幅方向内側に設けられた駆動部に入力する。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明によれば、１の駆動部が故障した場合に、正常な駆動部に対する要求トルクを正常な駆動部の定格トルク以下に設定することにより、前輪又は後輪の一方を駆動輪とする独立駆動車両において、１の駆動部が故障した場合に車両の走行中の挙動を制御できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両制御装置の概略を示すブロック図である。
【図２】右第二駆動モータに異常が生じ、右第二駆動モータが動力源として期待できない状態になった場合を示したブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る車両制御装置の異常時トルク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】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態例を詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係る車両制御装置１００の概略を示すブロック図である。
【００１７】
図１に示したように、本実施の形態に係る車両制御装置１００は、車両３０の後輪を駆動するモータを制御する制御装置である。車両３０は、右後輪２２Ｒ側に右第一駆動モータ２０Ｒ１及び右第二駆動モータ２０Ｒ２、左後輪２２Ｌ側に左第一駆動モータ２０Ｌ１及び左第二駆動モータ２０Ｌ２、の合計４基のＩＷＭを備え、左右一対の後輪を個別に駆動する左右独立駆動車両である。
【００１８】
車両３０は、レーダで前方車両の動きを検知し、ブレーキ及びアクセルを自動で動かして速度制御を行い、自車両を前走車に追従させるＡＣＣ(Adaptive Cruise Control)、レーダ及び車載カメラで前方の車両や障害物を検知し、衝突の可能性がある場合、自動でブレーキを掛け、被害を軽減するＰＣＳ(Pre-Crash Safety)及び車載カメラで道路白線を認識し、道路形状に沿って走るように自動でステアリングを動かし、自車両がレーンの中央を走るよう制御するＬＫＡ（Lane Keeping Assist)等の先進的な自動運転制御を行う自動運転制御部４０を備える。
【００１９】
また、車両３０は、乗員に操作されるステアリング、ブレーキ及びアクセルを含む操作部５０を有する。
【００２０】
さらに、車両３０は、各輪の制駆動力により車両３０の方向制御を行うＤＹＣ（Direct Yaw-moment Control）制御が可能なように構成されている。
【００２１】
自動運転制御部４０からの自動運転に係る指令、及び操作部５０からのステアリング、ブレーキ及びアクセルの操作に従った指令は、車両目標算出部１０に入力される。
【００２２】
車両目標算出部１０には、車両３０の速度（車速）を検出する車速センサ及び車両３０のヨーレートの変化を検出するヨーレートセンサを含む検出部１４が接続されている。車両目標算出部１０は、自動運転制御部４０からの自動運転に係る指令と、操作部５０からのステアリング、ブレーキ及びアクセルの操作に従った指令とのいずれかに従い、検出部１４から入力された現在の車速及びヨーレートから車両３０全体の前後力（駆動力又は制動力）である前後力和及びヨーモーメントの目標値である車両目標値を決定する。
【００２３】
ＩＷＭ指令装置１２は、車両目標算出部１０が決定した車両目標値に基づいて、右第一駆動モータ２０Ｒ１、右第二駆動モータ２０Ｒ２、左第一駆動モータ２０Ｌ１及び左第二駆動モータ２０Ｌ２の各々のＩＷＭの回転を制御する。
【００２４】
より具体的には、ＩＷＭ指令装置１２は、車両目標値から各々のＩＷＭの指示トルクを算出し、当該指示トルクに係るトルク指令を右第一駆動モータ２０Ｒ１及び右第二駆動モータ２０Ｒ２を制御する右モータ制御装置（図示せず）と、左第一駆動モータ２０Ｌ１及び左第二駆動モータ２０Ｌ２を制御する左モータ制御装置（図示せず）とに各々出力する。
【００２５】
トルク指令は、車両３０の前後力和と、ＤＹＣ制御における左右輪のトルク差に基づいて左右各輪について決定する。ＩＷＭ指令装置１２は、以下のように、片側２基、合計４基のＩＷＭへのトルク指令を以下のように決定し、右モータ制御装置及び左モータ制御装置の各々に出力する。
【００２６】
左右各輪のトルク指令は、車幅方向外側のＩＷＭ（右後輪では右第二駆動モータ２０Ｒ２、左後輪では左第一駆動モータ２０Ｌ１）と車幅方向内側のＩＷＭ（右後輪では右第一駆動モータ２０Ｒ１、左後輪では左第二駆動モータ２０Ｌ２）とに分配する。
【００２７】
片側に２基あるＩＷＭとタイヤとはドライブシヤフト、ギァ等の伝達機構等を介して接続される場合があるので、当該伝達機構は、モータトルクをタイヤに伝達する際の遅れ成分の発生源となる。かかる遅れ成分を考慮して、応答性が要求される過渡制御に係る要求トルクの指令や微小な変動を有する要求トルクの指令は伝達機構の影響を受けにくい車幅方向外側に設けられたＩＷＭに入力し、変化量の少ない一定量トルクに係る要求トルクの指令は車幅方向内側に設けられたＩＷＭに入力する。
【００２８】
また、本実施の形態に係る車両制御装置１００は、右第一駆動モータ２０Ｒ１、右第二駆動モータ２０Ｒ２、左第一駆動モータ２０Ｌ１及び左第二駆動モータ２０Ｌ２の各々のＩＷＭの状態をモニターする異常検出器１６を備えている。異常検出器１６が４基のＩＷＭのいずれかに異常を検出した場合、異常検出器１６は、どのＩＷＭが異常であるかを示す信号を車両目標算出部１０及びＩＷＭ指令装置１２に出力する。
【００２９】
ＩＷＭは、一般に、駆動回路であるインバータ及びモータの巻線の電流を検出する電流センサ、ロータ（回転子）の回転角を検出する回転角センサ、並びにＩＷＭのハウジング内の温度を検出する温度センサ等のセンサ類を備える。一例として、異常検出器１６は、電流センサが検出した電流値が所定の電流閾値以上の場合、回転角センサで検出した回転角の変化が指令値に比して遅い場合、及び温度センサが検出した温度が所定の温度閾値以上の場合、のいずれかの場合にＩＷＭが異常であると判定する。
【００３０】
図２は、右第二駆動モータ２０Ｒ２に異常が生じ、右第二駆動モータ２０Ｒ２が動力源として期待できない状態になった場合を示したブロック図である。異常検出器１６は、右第二駆動モータ２０Ｒ２に異常が生じたことを示す信号を車両目標算出部１０及びＩＷＭ指令装置１２に出力する。
【００３１】
図２に示したように、例えば右第二駆動モータ２０Ｒ２が故障した場合、本実施の形態に係る車両制御装置１００は、右第一駆動モータ２０Ｒ１、左第一駆動モータ２０Ｌ１及び左第二駆動モータ２０Ｌ２でＤＹＣ制御を継続する。
【００３２】
具体的には、自動運転制御部４０からの自動運転に係る指令と、操作部５０からのステアリング、ブレーキ及びアクセルの操作に従った指令とのいずれかに従い、検出部１４から入力された現在の車速及びヨーレートから車両３０の前後力和及びヨーモーメントの目標値である車両目標値を決定する点は、通常動作時と同様である。しかしながら、ＩＷＭのいずれか（図２では右第二駆動モータ２０Ｒ２）が故障した場合は、異常検出器１６で異常なＩＷＭである右第二駆動モータ２０Ｒ２を特定し、右第二駆動モータ２０Ｒ２が異常であることを示す信号を車両目標算出部１０とＩＷＭ指令装置１２とに出力する。
【００３３】
ＩＷＭ指令装置１２は、故障した右第二駆動モータ２０Ｒ２のトルク指令を０とし、残り３基のＩＷＭのトルク指令を算出する。
【００３４】
車両目標算出部１０及びＩＷＭ指令装置１２は、右後輪２２Ｒのトルク要求が右第一駆動モータ２０Ｒ１の定格トルクを超えるか否かを監視し、右後輪２２Ｒのトルク要求が右第一駆動モータ２０Ｒ１の定格トルクを超えた場合、右後輪２２Ｒのトルク要求が右第一駆動モータ２０Ｒ１の定格トルク以下になるように車両目標値に係るトルク指令の値を下げる。トルク指令の値を下げる処理は、車両目標算出部１０及びＩＷＭ指令装置１２のいずれかで行うが、以下、ＩＷＭ指令装置１２が行うものとして説明する。
【００３５】
図３は、本実施の形態に係る車両制御装置１００の異常時トルク制御の一例を示したフローチャートである。図３は、右第二駆動モータ２０Ｒ２が異常である場合の処理の一例を示している。
【００３６】
ステップ３００では、車両３０の前後力和と、ＤＹＣ制御における左右輪のトルク差に基づいて車両目標トルクを算出する。車両目標トルクは、車両３０の駆動輪のすべて（本実施の形態では右後輪２２Ｒ及び左後輪２２Ｌ）についてのトルク指令である車両目標トルクＴtotalと、目標トルクがＩＷＭを構成するモータの定格を超えることを防止するための車両目標トルクガードＴguardと、を含む。図３に示したように、車両目標トルクガードＴguardは、初期値が０である。
【００３７】
ステップ３０２では、車両目標トルクＴtotalと車両目標トルクガードＴguardとの差分を算出して、当該差分を新たな車両目標トルクＴtotalとする。
【００３８】
ステップ３０４では、ＤＹＣ制御における左右輪のトルク差に基づいてステップ３０２で得た車両目標トルクＴtotalを分割し、右駆動輪トルクＴr及び左駆動輪トルクＴlの各々を算出する。
【００３９】
ステップ３０６では、異常である右第二駆動モータ２０Ｒ２を除く３基のＩＷＭの各々のモータ指令トルクを算出する。前述のように、故障した右第二駆動モータ２０Ｒ２のモータ指令トルクは０であるから、右第一駆動モータ２０Ｒ１のモータ指令トルクＴr（１）は右駆動輪トルクＴrと同一である。
【００４０】
また、左第一駆動モータ２０Ｌ１のモータ指令トルクＴl（１）及び左第二駆動モータ２０Ｌ２のモータ指令トルクＴl（２）は、前述のように、左駆動輪トルクＴlから分配される。左駆動輪トルクＴlのうち、応答性が要求される過渡制御や微小な変動の要求トルクの指令は左第一駆動モータ２０Ｌ１のモータ指令トルクＴl（１）として、変化量の少ない一定量トルクに係る要求トルクの指令は左第二駆動モータ２０Ｌ２のモータ指令トルクＴl（２）として、各々分配される。
【００４１】
ステップ３０８では、右駆動輪トルクの定格判定を行う。ステップ３０８では、ステップ３０６で算出した右第一駆動モータ２０Ｒ１のモータ指令トルクＴr（１）が右第一駆動モータ２０Ｒ１の定格トルクＴr（１）maxを超えるか否かを判定する。ステップ３０８で、モータ指令トルクＴr（１）が定格トルクＴr（１）max以下の場合は、処理をリターンする。ステップ３０８でモータ指令トルクＴr（１）が定格トルクＴr（１）maxを超える場合は、手順をステップ３１０に移行する。
【００４２】
ステップ３１０では、右駆動輪トルクガードＴguardの値を算出する。右駆動輪トルクガードＴguardは、モータ指令トルクＴr（１）と定格トルクＴr（１）maxとの差分の２倍の値である。ステップ３１０で右駆動輪トルクガードＴguardの値を算出した後は、手順をステップ３０２に移行し、ステップ３０２〜３０８の手順を行う。
【００４３】
以上説明したように、本実施の形態に係る車両制御装置１００は、後輪のみにＩＷＭを備える車両３０において、１のＩＷＭが故障した場合に、他のＩＷＭによって車両３０の走行を継続することができる。車両３０は、片側の後輪に２基のＩＷＭ、左右の後輪に合計４基のＩＷＭを備えるので、４基のＩＷＭのうち１基が故障した場合でも、他の３基のＩＷＭで走行中の車両３０の挙動を制御できる。
【００４４】
１基のＩＷＭが故障した結果、１の正常なＩＷＭで駆動輪を駆動させる場合でも、車両３０の挙動を的確に制御するために、２基のＩＷＭが正常動作している駆動輪のトルクと相対して１のＩＷＭで駆動する駆動輪のトルクを決定する。しかしながら、かかる場合に、当該１のＩＷＭで駆動する駆動輪のトルクが当該１のＩＷＭの定格トルクを超えるおそれがある。本実施の形態に係る車両制御装置１００は、駆動輪の目標トルクガードＴguardを算出し、車両３０の駆動輪のすべてについての車両目標トルクＴtotalから目標トルクガードＴguardを減算して得た新たな車両目標トルクＴtotalに基づいて、左右駆動輪のトルクを設定することにより、１のＩＷＭが故障した場合でも、他のＩＷＭを定格未満の状態で動作させることができる。
【００４５】
本実施の形態に係る車両制御装置１００は、左右一対の後輪を個別に駆動する左右独立駆動車両である車両３０に用いたが、左右一対の前輪を個別に駆動する左右独立駆動車両に用いてもよい。また、本実施の形態に係る車両制御装置１００は、車両目標算出部１０とＩＷＭ指令装置１２とを別個の構成としたが、各々を１の装置として構成してもよい。
【００４６】
また、正常なモータで車両が走行可能なようにトルク指令を配分する本実施の形態に係る車両制御装置１００は、ＩＷＭを備えた車両３０以外に、デフアレンシャルギアが無く左右輪独立に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。
【００４７】
なお、特許請求の範囲における駆動部は右第一駆動モータ２０Ｒ１、右第二駆動モータ２０Ｒ２、左第一駆動モータ２０Ｌ１及び左第二駆動モータ２０Ｌ２に、同車両目標設定部は車両目標算出部１０に、同異常検出部は異常検出器１６に、同駆動指令部はＩＷＭ指令装置１２に、各々対応する。
【００４８】
本発明は、上記の形態例に限定されるものではなく、上記の形態例以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００４９】
１０   車両目標算出部
１２   ＩＷＭ指令装置
１６   異常検出器
２０Ｌ２      左第二駆動モータ
２０Ｌ１      左第一駆動モータ
２０Ｒ１      右第一駆動モータ
２０Ｒ２      右第二駆動モータ
２２Ｌ 左後輪
２２Ｒ 右後輪
３０   車両
１００ 車両制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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