(57)【要約】【課題】左右輪の駆動力を独立して制御できる駆動装置を有する電気自動車に装備され、駆動装置にロック解除用の特別な構造を有しなくても、例えばホイールハウスへの異物の噛み込みのような突発的なロック状態となり、停車してしまった時に、早期にロック状態を解消すべく処置を施すことができる車両の駆動力制御装置を提供する。【解決手段】左右輪２，２の駆動力を独立して制御できる複数の駆動装置５，５を有する電気自動車に装備される。車両走行時に駆動装置５がロックしていないかを監視する駆動装置ロック検出部１３と、車両が停止状態にあるか否かを検出する停車検出部１８とを備える。ロックが検出された後に停車検出部１８が停車したと検出したときに、ロックが検出された駆動装置５に対し、停車前の車両の進行方向と逆向きのトルクを駆動装置５へ出力するロック解消制御部１６を備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右輪の駆動力を、互いに逆回転できるように独立して制御できる複数の駆動装置を有する電気自動車に装備されアクセル指令に基づいて前記駆動装置を制御する車両の駆動力制御装置であって、
車両走行時に前記駆動装置がロックしていないかを監視する駆動装置ロック検出部と、  車両が停止状態にあるか否かを検出する停車検出部と、
前記駆動装置ロック検出部によりロックが検出された後に前記停車検出部が停車したと検出したときに、ロックが検出された前記駆動装置に対し、車両の進行方向と逆向きのトルクを、ロック解消を目的としたトルク指令として前記駆動装置へ出力するロック解消制御部と、
を有することを特徴とする車両の駆動力制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両の駆動力制御装置において、前記ロック解消制御部は、ロック解消トルク指令部と駆動力指令切替部とを備え、
前記駆動装置ロック検出部と、ロック解消トルク指令部には、前記駆動装置の回転数情報が入力され、
駆動装置ロック検出部と、ロック解消トルク指令部および停車検出部には、前記駆動装置の回転数情報が入力され、
前記駆動装置ロック検出部は、ロックを検出したときに駆動装置ロック信号を前記ロック解消トルク指令部に出力し、
前記停車検出部は、停車状態を検出したときに停車信号を前記ロック解消トルク指令部に出力し、
前記ロック解消トルク指令部は、前記停車信号と前記駆動装置ロック信号が入力されると、ロックを検出した方の前記駆動装置に対し、正常に駆動できる駆動装置の回転数情報より求めた車両の進行方向とは逆向きのトルクを出力するロック解消のためのトルクパターンに基づいた逆向きトルク指令を生成し、この逆向きトルク指令とロック解消指令信号を前記駆動力指令切替部に出力し、
前記駆動力指令切替部は、前記ロック解消指令信号が入力されることにより、ロックを検出した方の前記駆動装置に対するトルク指令について、前記アクセル指令に基づいた正常時のトルク指令に代えて、前記逆向きトルク指令を出力する車両の駆動力制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両の駆動力制御装置において、前記アクセル指令は、運転者により操作されるアクセル操作手段の操作検出部から出力される指令であり、前記アクセル指令は前記ロック解消トルク指令部に入力され、このロック解消トルク指令部が前記逆向きトルク指令か前記ロック解消指令信号の片方もしくは両方を出力する条件の一つとして、前記アクセル指令の有無の条件を含む車両の駆動力制御装置。
【請求項４】
請求項２に記載の車両の駆動力制御装置において、運転者により操作されるブレーキ操作手段の操作検出部から出力されるブレーキ指令が前記ロック解消トルク指令部に入力され、このロック解消トルク指令部が、前記逆向きトルク指令か前記ロック解消指令信号の片方もしくは両方を出力する条件の一つとして、前記ブレーキ指令の有無の条件を含む車両の駆動力制御装置。
【請求項５】
請求項２に記載の車両の駆動力制御装置において、前記ロック解消トルク指令部は、前記駆動装置ロック検出部が前記駆動装置のロックが解消されたことを検出すると、前記ロック解消トルク指令部がロック解消のためのトルクパターンを出力しないように、逆向きトルク指令を零にするか、または前記駆動力指令切替部が正常時のトルク指令を出力するように前記ロック解消指令信号を変更して出力するかのいずれか、もしくはその両方を実施する車両の駆動力制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の車両の駆動力制御装置おいて、前記ロック解消トルク指令部は、前記駆動装置ロック検出部がロックが解消されたことを検出しなかった場合でも、あらかじめ定められた条件を満たせば、逆向きトルク指令を零にする車両の駆動力制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載の車両の駆動力制御装置において、前記あらかじめ定められた条件を満たした結果、逆向きトルク指令を零にした後、前記ロック解消トルク指令部は、前記駆動装置ロック検出部の出力を監視して、ロックが解消されていれば、前記駆動力指令切替部が正常時のトルク指令を出力するように前記ロック解消指令信号を変更する車両の駆動力制御装置。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の車両の駆動力制御装置において、前記あらかじめ定められた条件とは、前記ロック解消制御部が逆向きトルク指令としてロック解消のためのトルクパターンを出力してから一定時間経過後である車両の駆動力制御装置。
【請求項９】
請求項６または請求項７に記載の車両の駆動力制御装置において、前記あらかじめ定められた条件とは、前記駆動装置内に取り付けられた温度センサにより得られた温度情報が、過熱による焼損を起こさないように定められている閾値を超えるという条件である車両の駆動力制御装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の車両の駆動力制御装置において、前記ロック解消制御部が前記逆向きのトルクを前記トルク指令として前記駆動装置へ出力している間に、停止前の進行方向と逆方向にトルクを発生させる車両進行方向を、前記車両に備えられた表示／音発生装置に出力させることで運転者に促す逆向きトルク指令促し手段を有する車両の駆動力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、左右輪の駆動力を、互いに逆回転できるように独立して制御できる複数の駆動装置を有する電気自動車に装備されて前記駆動装置を制御する車両の駆動力制御装置に関し、特に駆動輪のロック時の制御に係る。
【背景技術】
【０００２】
左右輪の駆動力を独立して制御できる駆動装置を有する電気自動車として、例えば、インホイールモータを用いた車両や、ボンネット内などの車体側にモータを複数搭載した車両が挙げられる。ここで例に挙げる車両において、駆動力を発生させる機構は、モータ、またはモータと減速機、加えて等速ジョイントのような自在継手を有する物などが挙げられるため、この明細書ではこれらをまとめて駆動装置とする。駆動装置に車輪が連結され、車輪から路面に駆動力が伝えられる。
【０００３】
車両走行時には、例えば路上の落下物を巻き込んだことで、車輪と、車輪を覆っているホイールハウスや懸架機構との間で楔状の抵抗発生部分が生じ、車輪のロックを引き起こす可能性がある。また、先に例に挙げた車両においては、駆動装置の故障によって車輪のロックが引き起こされる場合も考えられる。この故障は具体的には、軸受や減速機への異物噛み込み、モータの破損が考えられる。これらをまとめて、この明細書において、以下では駆動装置のロックまたは駆動装置の異常と表記する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１５６３９号公報
【特許文献２】特許第５３９７２９４号公報
【特許文献３】特許第４８７７２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車両の走行中に先述のようなロックが発生した場合、車輪の回転が固定されることで接地面との間で制動力が発生する。言い換えるとロックの原因となった部分は、この制動力に打ち勝つだけの固定力（トルク）を発生しているといえる。
左右の内、どちらか片方の駆動装置のロックにより生じた制動力は、車両に旋回モーメントを発生させる。この旋回モーメントの発生に問題意識を持ち、残るもう片方の駆動装置にも逆トルク（制動トルク）を発生させて、結果的に両輪をロックさせて旋回モーメントを発生させないようにしたのが特許文献１である。しかしこの方法では、特許文献２に指摘されているように、両輪をロックさせることで旋回モーメントは発生しないが操作不能となってしまう。
特許文献３では、前記のように定義した駆動装置に相当する部分について、駆動力（トルク）を伝達する経路に最弱部分を設けておき、ロックによる制動力により最弱部分が破断するように設計とする事が提案されている。また、このような最弱部分を持つ駆動装置を持つ車両にてロックを検出すると、この最弱部分を破断させるようにモータにトルクを発生させる提案が特許文献２においてなされている。
【０００６】
特許文献２，３に示されたような構造とそれに適した制御は、安全上望ましい結果が得られるが、構造上の弱点となったり、設計上の都合で、このような構造が盛り込めなかったりする。そのため、特別な構造を持たない駆動装置において、ロック状態を解消する方策を用意することが望まれる。
【０００７】
そこで、好適な方策を検討した。２輪独立駆動、例えば前輪の左右に独立した駆動装置を備える車両において、片方の駆動装置がロックしてしまったとする。この時の左右の車輪にかかる荷重は等しいとする。左右の車輪それぞれが路面に伝達できる力の最大値は、荷重と、車輪と路面との間の摩擦係数を乗じたものであり、車輪がロックして路面を滑っている状況では動摩擦係数を乗じ、車両が停止もしくは車輪が回転している状況では最大静止摩擦係数を乗ずる。また、動摩擦係数よりも最大静止摩擦係数の方が一般に大きい。      
【０００８】
片方の駆動装置がロックした後に車両が停車した場合、車輪が路面に伝達できる力の最大値は、車輪と路面との間の最大静止摩擦係数と荷重とを乗じたものとなって、正常に動作する駆動装置とロックした駆動装置のそれぞれが路面に伝達できる力は等しくなり、再び動き出すことができない。仮に正常に動作する駆動装置を用いてホイールスピンさせたとしても、その車輪と路面との間は動摩擦係数を適応することになり、これでも動き出すことができない。２輪駆動以外の場合も考慮し言い換えると、その車両の持つ駆動輪の数の半数以上がロックし停車してしまうと、再び動き出すことができないといえる。
以上より停車した場所が幹線道路や高速道路の場合、後続の車両の追突が懸念されるため、ロックを解消するのが望ましいことが分かる。
【０００９】
仮に、ロックが発生しても停車してしまわないように、惰性走行中（車輪がロックして路面を引きずっている状態）に、正常な駆動装置より駆動力を発揮した場合でも、車輪がロックして路面を引きずっている状態は、その路面において動摩擦時に伝達できる制動力の最大値を発揮していると見ることができ、正常に動作する方の駆動装置が静止摩擦時に伝達できる駆動力の最大値を発揮しても、駆動力は車両全体としては正常時の半分となっていることに加え、ロックによる制動力が生じていることから、車両は十分な加速を得られず、巡航することは難しい。
【００１０】
特許文献２，３に示されたような構造とそれに適した制御は、安全上望ましい結果が得られるが、構造上の弱点となったり、設計上の都合で、このような構造が盛り込めなかったりする。このことから、特別な構造を持たない駆動装置においてロックが発生し、それを解消できなければ、車両は停車してしまう可能性が高く、停車してしまった状態において、ロックを解消するための方策を用意する余地がある。
【００１１】
この発明の目的は、左右輪の駆動力を独立して制御できる駆動装置を有する電気自動車に装備され、駆動装置にロック解除用の特別な構造を有しなくても、例えばホイールハウスへの異物の噛み込みのような突発的なロック状態となり、停車してしまった時に、早期にロック状態を解消すべく処置を施すことができる車両の駆動力制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の車両の駆動力制御装置は、左右輪２，２の駆動力を、互いに逆回転できるように独立して制御できる複数の駆動装置５，５を有する電気自動車に装備されアクセル指令に基づいて前記駆動装置５，５を制御する車両の駆動力制御装置であって、
車両走行時に前記駆動装置５がロックしていないかを監視する駆動装置ロック検出部１３と、
車両が停止状態にあるか否かを検出する停車検出部１８と、
前記駆動装置ロック検出部１３によりロックが検出された後に前記停車検出部１８が停車したと検出したときに、ロックが検出された前記駆動装置５に対し、車両の進行方向と逆向きのトルクを、ロック解消を目的としたトルク指令として前記駆動装置へ出力するロック解消制御部１６と、
を有することを特徴とする。
【００１３】
この構成によると、ロック検出を行い、左右どちらかの駆動装置５，５にロックが検出され、その後に停車したと検出されると、ロックした方の駆動装置５について進行方向と逆向きにトルクを出力する。これにより、楔が打たれたような原因によりロックしてしまった駆動装置５に、楔の作用を緩める方向に力を発生させ、ロック解消を試みる。そのため、走行中に駆動装置５がロックし、その後に停車した場合でも、ロックを解消することができる。また、駆動装置５に破断用弱部等のロック解除用の特別な構造を有しなくてもロック解消が行える。ロックの検出は、従来用いられてきた方法で行えば良い。
【００１４】
より詳しく説明すると、車両が前進している状態で駆動装置５がロックしたとする。この時、各駆動装置５は前進駆動させるためにトルクを出力している。この状態で駆動装置５がロックするという事は、前進を妨げる方向に、ロックの原因による力が作用しているということになる。前進駆動させるためのトルクが伝達できなくなると、駆動装置５は路面からの外力を受けることになる。路面からの外力は、車輪２を前進方向に回そうとする方向に働くため、例えば車輪２への異物噛み込みにより楔が打たれた状態のようになっていると、楔をより深く効かせる方向に力を掛けることになる。
ロックが発生した時の進行方向は、車輪２の回転方向から求められる。そこで、ロックを解消できないまま車両が停車した後に、停止前の進行方向と逆向きにトルクを出力すると、楔を緩める方向に力が働く。この状態で、進行方向と逆方向にホイールスピンする程度まで回転させることができれば、ロックの原因が解消される可能性がある。
【００１５】
この発明において、前記ロック解消制御部１６は、ロック解消トルク指令部１４と駆動力指令切替部１５とを備え、
前記駆動装置ロック検出部１３と、ロック解消トルク指令部１４には、前記駆動装置５，５の回転数情報が入力され、
駆動装置ロック検出部１３と、ロック解消トルク指令部１４および停車検出部１８には、前記駆動装置５，５の回転数情報が入力され、
前記駆動装置ロック検出部１３は、ロックを検出したときに駆動装置ロック信号を前記ロック解消トルク指令部１４に出力し、
前記停車検出部１８は、停車状態を検出したときに停車信号を前記ロック解消トルク指令部１４に出力し、
前記ロック解消トルク指令部１４は、前記停車信号と前記駆動装置ロック信号が入力されると、ロックを検出した方の前記駆動装置５に対し、正常に駆動できる駆動装置５の回転数情報より求めた車両の進行方向とは逆向きのトルクを出力するロック解消のためのトルクパターンに基づいた逆向きトルク指令を生成し、この逆向きトルク指令とロック解消指令信号を前記駆動力指令切替部１５に出力し、
前記駆動力指令切替部１５は、前記ロック解消指令信号が入力されることにより、ロックを検出した方の前記駆動装置５，５に対するトルク指令について、前記アクセル指令に基づいた正常時のトルク指令に代えて、前記逆向きトルク指令を出力するようにしても良い。前記駆動装置５の回転数情報は、車輪２の回転数であっても、電動モータの回転数であっても良い。
【００１６】
ここで、ロック検出、停車後に出力する進行方向と逆向きのトルクは、ステップ状に出力したり、パルス状に間欠して出力したりするなど、種々の形態が採用できるため、ロック解消のためのトルクパターンと記述した。
逆向きトルク指令をトルクパターンに基づいた指令とすることで、試験やシミュレーション等により確認されたロック解消が生じ易い逆向きトルク指令を出すようにできる。また、ロック解消トルク指令部１４が逆向きトルク指令とロック解消指令信号とを生成し、駆動力指令切替部１５がこれらの指令によって、正常時のトルク指令に代えて、逆向きトルク指令を出力するようにすることで、適切な制御が簡単に行える。
【００１７】
この構成の場合に、前記アクセル指令は、運転者により操作されるアクセル操作手段１１の操作検出部１１ａから出力される指令であり、前記アクセル指令は前記ロック解消トルク指令部１４に入力される。このロック解消トルク指令部１４が前記逆向きトルク指令か前記ロック解消指令信号の片方もしくは両方を出力する条件の一つとして、前記アクセル指令の有無の条件を含むようにしても良い。
また、運転者により操作されるブレーキ操作手段１９の操作検出部１９ａから出力されるブレーキ指令が前記ロック解消トルク指令部１４に入力され、このロック解消トルク指令部１４が前記逆向きトルク指令か前記ロック解消指令信号の片方もしくは両方を出力する条件の一つとして、前記ブレーキ指令の有無の条件を含むようにしても良い。
【００１８】
アクセルもブレーキも操作せず、パーキングブレーキも掛けられていない状態で、ロック解消のための逆向きトルクとして、停止前の進行方向のトルクを出力した結果、ロックが解消し車輪２が回転した場合、車両は運転者の操作無く動き出すこととなる。そのため、ロック解消トルク指令部１４が前記逆向きトルク指令か前記ロック解消指令信号を出力する条件として、運転者により操作されるアクセル指令またはブレーキ指令を含ませることが安全上や運転者の操作感覚の違和感解消の面で好ましい。
【００１９】
この発明において、前記ロック解消トルク指令部１４は、前記駆動装置ロック検出部１３が、前記駆動装置５，５のロックが解消されたことを検出すると、前記ロック解消トルク指令部１４がロック解消のためのトルクパターンを出力しないように、逆向きトルク指令を零にするか、または前記駆動力指令切替部１５が正常時のトルク指令を出力するように前記ロック解消指令信号を変更して出力するかのいずれか、もしくはその両方を実施するようにしても良い。
逆向きトルク指令を零にすることで回転自在となり、片輪駆動とはなるが、再度のロックが生じないように、より安全に走行できる。駆動力指令切替部１５が正常時のトルク指令を出力するようにする場合は、ロック解消後、できるだけ早期に通常の走行が開始できる。
【００２０】
この構成の場合に、前記ロック解消トルク指令部１４は、前記駆動装置ロック検出部１３がロック解消されたことを検出しなかった場合でも、あらかじめ定められた条件を満たせば、逆向きトルク指令を零にするようにしても良い。
ロック解消が行われないままで逆向きトルクを長時間印加すると、駆動装置５の過昇温に繋がるため、定められた条件を満たす場合に逆向きトルク指令を零にすることが、安全上で好ましい。
【００２１】
この構成の場合に、前記あらかじめ定められた条件を満たした結果、逆向きトルク指令を零にした後、前記ロック解消トルク指令部１４は、前記駆動装置ロック検出部１３の出力を監視して、ロックが解消されていれば、前記駆動力指令切替部１５が正常時のトルク指令を出力するように前記ロック解消指令信号を変更するようにしても良い。
これは、逆向きのトルク出力の結果、既にロックは解消されていたが、逆向きのトルク指令と路面により車輪２が回されるトルクが拮抗していた結果、駆動装置５は回転していなかったかもしれず、トルクの出力を止めたことにより駆動装置５が回転し始める可能性について調査するものである。先と同様に、あらかじめ定められた量だけ回転すれば、回転したと判断し、ロックの解消が成功したと判断する。
【００２２】
前記あらかじめ定められた条件とは、前記ロック解消制御部１６が逆向きトルク指令としてロック解消のためのトルクパターンを出力してから一定時間経過後であっても良い。
逆向きトルクを長時間印加すると、駆動装置５が過熱する虞があるために逆向きトルクを解除するが、温度センサ１７により得られた結果を元に異常を判断した場合には、既に許容できる温度を超えている可能性があり、時間に基づいて判断を行う方が合理的とある。
【００２３】
前記あらかじめ定められた条件とは、前記駆動装置５内に取り付けられた温度センサ１７により得られた温度情報が、過熱による焼損を起こさないように定められている閾値を超えるという条件であっても良い。
逆向きトルクの長時間印加で支障が生じるのは過熱のためであり、したがって、定めておいた閾値を駆動装置５の温度が超えたときに逆トルクの印加を解消することで、過熱による焼損が防止される。この場合、温度センサ１７は、迅速な測定が行えるものであることが好ましい。
【００２４】
この発明において、前記ロック解消制御部１６が前記逆向きのトルクを前記トルク指令として前記駆動装置５へ出力している間に、停止前の進行方向と逆方向にトルクを発生させる車両進行方向を、前記車両に備えられた表示／音発生装置２６に出力させることで運転者に促す逆向きトルク指令案内手段２５を有するようにしても良い。
例えば、前記逆向きトルク指令案内手段２５は、前進中にロックしたとすると、案内する車両の進行方向の案内を後退とする。この案内に応じて運転者がアクセル操作を行い、そのアクセル指令によってそれまでの進行方向とは逆方向にトルクを出力し、正常な駆動装置５により車両を後退させようとすることで、車輪２から駆動装置５を後退方向に回す力を伝達し、より大きな力をロックの原因となる部分に加えることができる。
前記表示／音発生装置２６は、例えば運転席の前のメータパネル等のように視覚的に知らせる装置であっても、警報音、音声等の音により知らせる装置であっても良い。
【発明の効果】
【００２５】
この発明の車両の駆動力制御装置は、左右輪の駆動力を、互いに逆回転できるように独立して制御できる複数の駆動装置を有する電気自動車に装備されアクセル指令に基づいて前記駆動装置を制御する車両の駆動力制御装置であって、車両走行時に前記駆動装置がロックしていないかを監視する駆動装置ロック検出部と、車両が停止状態にあるか否かを検出する停車検出部と、前記駆動装置ロック検出部によりロックが検出された後に前記停車検出部が停車したと検出したときに、ロックが検出された前記駆動装置に対し、車両の進行方向と逆向きのトルクを、ロック解消を目的としたトルク指令として前記駆動装置へ出力するロック解消制御部とを有するため、駆動装置にロック解除用の特別な構造を有しなくても、例えばホイールハウスへの異物の噛み込みのような突発的なロック状態となり、停車してしまった時に、早期にロック状態を解消すべく処置を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の一実施形態に係る車両の駆動力制御装置の概念構成を示すブロック図である。
【図２】同駆動力制御装置が行う処理の一例の流れ図である。
【図３】同駆動力制御装置が行う処理の他の例の流れ図である。
【図４】同駆動力制御装置が行う処理のさらに他の例の流れ図である。
【図５】間欠したトルク指令と出力トルクとの関係を示すグラフである。
【図６】トルクパターンの一例のグラフである。
【図７】トルクパターンの他の例のグラフである。
【図８】インホイールモータ駆動装置からなる駆動装置の例の断面図である。
【図９】オンボードタイプの駆動装置の例の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。ここでは例として、駆動力制御装置１につき、図１のように左右二つの駆動輪である車輪２，２の駆動力を、互いに逆回転できるように独立して制御できる２台の駆動装置５，５を有する４輪の電気自動車に適用した場合を説明する。前記左右二つの駆動輪である車輪２，２は、前輪であっても、後輪であっても良い。前記駆動装置５は、後に図８と共に説明するインホイールモータ駆動装置であっても、図９と共に説明するボンネット内に設置されるオンボード形式のモータおよびその伝達機構から構成されるものであっても良い
【００２８】
駆動装置５は、トルク指令に基づき車輪２にトルクを出力する装置であり、電動モータ４およびその駆動伝達系の他に、電動モータ４を駆動するための電流駆動素子やモータ制御のための演算を行う演算装置（これらをまとめたモータドライバ）を含めるものとして説明する。図示の例では、駆動装置５は、前記モータドライバとなるインバータ装置９を含む。このインバータ装置９は、前記電流駆動素子を複数含むブリッジ回路からなるインバータ（図示せず）と、前記演算手段とで構成される。
【００２９】
駆動力制御装置１は、ＥＣＵ（電気制御ユニット）等における車両を統括する制御装置（車両統合制御装置などと呼ばれることが多い）の一部としても良い。駆動力制御装置１は、駆動装置５から少なくとも駆動装置５の回転数情報（例えばモータ回転数および車輪回転数のいずれか一方、または両方）を読み込み、駆動装置５へトルク指令を伝達している。駆動力制御装置１において、前記トルク指令は、基本的には、アクセルペダル等の運転者が操作するアクセル操作装置１１の操作量を検出するアクセル操作検出部１１ａから与えられたアクセル指令に応じて、主駆動力制御部１２が生成する。主駆動力制御部１２は、より具体的には、前記アクセル指令に対し、ブレーキ操作装置１９の操作量を検出するブレーキ操作検出部１９ａのブレーキ指令や、ステアリングハンドル（図示せず）の操舵量に応じた旋回補助の制御、車両姿勢安定化制御等の補正量を加味して前記トルク指令を生成するものであっても良い。前記アクセル指令やブレーキ指令を出力する手段は、クルーズコントロールや自動運転等を制御する自動運転装置（図示せず）であっても良い。
【００３０】
上記構成の駆動力制御装置１に、駆動装置５のロック解消のための制御手段として、
車両走行時に前記駆動装置５がロックしていないかを監視する駆動装置ロック検出部１３と、前記車両が停止状態にあるか否かを検出する停車検出部１８と、前記駆動装置ロック検出部１３がロックを検出し、この検出後に前記停車検出部１８が停車状態であると検出したときに、前記ロックが検出された前記駆動装置５に対し、車両の進行方向と逆向きのトルクを、ロック解消を目的としたトルク指令として前記駆動装置５へ出力するロック解消制御部１６とが設けられている。ロック解消制御部１６は、ロック解消トルク指令部１４と駆動力指令切替部１５とでなる。前記駆動装置ロック検出部１３と、ロック解消トルク指令部１４には、前記駆動装置５の回転数の情報が入力される。
【００３１】
前記駆動装置ロック検出部１３は、駆動装置５のロックを監視し、ロックを検出したときに駆動装置ロック信号を前記ロック解消トルク指令部１４に出力する。
前記停車検出部１８は、停車状態を検出したときに停車信号を前記ロック解消トルク指令部１４に出力する。
【００３２】
以下、この駆動力制御装置１の具体的構成につき、図２〜図４の流れ図に示された動作手順を含めて説明する。図２は基本動作を示し、ステップＳ５を有していない。図３，図４は、それぞれ図２に対して判断のステップＳ５，Ｓ５′を有することで図２と異なっており、他は図２と同じである。
最初に、駆動力制御装置１内の、駆動装置ロック検出部１３またはロック解消トルク指令部１４において、駆動装置５，５より読み込んだ回転数を用いて、進行方向の判定を行う（ステップＳ１）。
【００３３】
次に、駆動装置ロック検出部１３は、ロック検出を行う（ステップＳ２）。このロック検出は、従来用いられてきた方法で良い。これは例えば、左右の駆動装置５，５の回転数の差が、あらかじめ設定した許容値を超える場合に、ロックと判断する検出方法である。ここで、ロックが検出され、駆動装置ロック検出部１３がロック解消トルク指令部１４へ駆動装置ロック信号を伝達したとする。このロックの検出処理は常に行っており、駆動装置ロック信号は、ロックが解消されれば、ただちに取り下げる。
停車検出部１８は、駆動装置５，５の回転数より車両が停止しているか判断する（ステップＳ３）。この判断は、従動輪（図示せず）の回転数や、加速度情報も併せて行っても良い。停車を検出すると停車信号をロック解消トルク指令部１４に出力する。
【００３４】
ロック解消トルク指令部１４は、駆動装置ロック信号と停車信号を受けると、先ほど判定した進行方向を元に、進行方向とは逆向きに、ロック解消のためのトルクパターンに従い、逆向きトルク指令を駆動力指令切替部１５に伝達する。すなわち、ロック解消用トルクパターンを出力する（ステップＳ６）。この伝達と同時に、ロック解消トルク指令部１４は、ロック解消指令信号を駆動力指令切替部１５に伝達する。また、詳しくは後述するが、ロック解消トルク指令部１４には、逆向きトルク指令の決定のために、ブレーキ指令とアクセル指令が入力されるようにしても良い。
【００３５】
駆動力指令切替部１５では、アクセル指令に応じて前記主駆動力制御部１２から出力されるトルク指令のような、ロック解消を目的としないトルク指令と、前記ロック解消トルク指令部１４から出力されるロック解消を目的とするトルク指令とを切り替える役割を持つ。ここまでの処理の結果、駆動力指令切替部１５は、ロックした駆動装置５のトルク指令について、ロック解消指令信号に基づき、逆向きトルク指令を出力するように切り替えを行う。
【００３６】
前記逆向きトルク指令に従い、駆動装置５が逆向きにトルクを出力した結果、ロックが解消されて進行方向とは逆方向に回転し始めたとする（ステップＳ７、ｙｅｓ）。ロック解消トルク指令部１４は、その回転を検出し、ロックが解消したかどうか判断を行う。ここで、ロックが解消したかどうかの閾値としては、停車状態時の車輪２の位置から、例えば車輪２において１／１６回転すれば、回転したと判断するなどする。
【００３７】
一方、逆向きトルク指令に従い、駆動装置５が逆向きにトルクを出力しても、ロックが解消されなかったとする（ステップＳ７、ｎｏ）。その場合、ロック解消トルク指令部１４は、ロック解消指令信号を出力し、ロック解消のためのトルクパターンを駆動装置５に出力し始めてからの経過時間を調査し（ステップＳ８）、あらかじめ設定しておいた時間だけ経過したか否かを判定する。これは主に、駆動装置５の電動モータ４のモータコイルが過熱により焼損したり、電動モータ４の電流を制御する電流駆動素子（ＦＥＴやＩＧＢＴなど）が焼損したりしないようにする措置である。電動モータ４が回転していれば、モータコイルや電流駆動素子の相が切り替わりながら回転するため焼損することが無いような電流量であっても、電動モータが固定され相が切り替わらない状態で大電流を流すと焼損する可能性が高いため、このような処理を行う。
【００３８】
あらかじめ設定しておいた時間が経過したら、ロック解消トルク指令部１４は、ロック解消のための逆向きのトルク出力を停止することとし（ステップＳ９）、逆向きトルク指令を零とする。
ここでロック解消トルク指令部１４は、もう一度、駆動装置５の回転数（回転量）から、ロックが解消したか否かを判断する（ステップＳ１０）。これは、逆向きのトルク出力の結果、既にロックは解消されていたが、逆向きのトルク指令と路面により車輪２が回されるトルクが拮抗していた結果、駆動装置５は回転していなかったかもしれず、トルクの出力を止めたことにより駆動装置５が回転し始める可能性について調査するものである。先と同様に、あらかじめ定められた量だけ回転すれば、回転したと判断し、ロックの解消が成功したと判断する（ステップＳ１１）。あらかじめ定められた量だけ回転しなければ、ロックの解消が失敗したと判断する（ステップＳ１２）。
ただし、停車状態にあるため駆動装置５は回転せず、ロックのままと判定される可能性が高い。そこで、車速が零である場合は特別に判定を行い、ロック解消か否かの判定を行わずに処理を終了することとする。
以上の処理で、ロックの解消が成功すると、ロック解消指令信号を停止し、アクセルペダル等のアクセル操作手段１１ａの指令に基づく前記主駆動力制御部１２からのトルク指令を駆動装置５に出力するようにする。
【００３９】
ここまでで仮にロックが解消されても、ロック解消指令信号を維持し、逆向きトルク指令を零のままにしてもよい。これにより、一度、駆動装置５のロックが検出されると、その駆動装置５からトルクを出力させないようになる。これは、駆動装置５内、特に減速機内にロックの原因となる破片などが存在した場合、再度駆動トルクを発揮すると、再び噛み込みが発生する可能性があると予想されるためである。また、ロック解消のための逆向きのトルクを出力した結果、モータコイルや電流駆動素子の温度上昇も予想されるため、焼損の予防ため、温度を低下させるために駆動トルクを発揮させない目的もある。
【００４０】
ロック解消のための逆向きトルクの出力終了の判断につき説明する。
例えば、アクセル操作手段１１もブレーキ操作手段１９も操作せず、パーキングブレーキも掛けられていない状態で、ロック解消のための逆向きトルクとして、停止前の進行方向（前進していたとする）とは逆向き（後退方向）のトルクを出力した結果、ロックが解消し車輪２が回転した場合、車両は運転者の操作無く動き出す（後退する）こととなる。ここで、先に示したとおり、ロック解消と判断するのは、例えば車輪２が１／１６回転した場合と設定しておき、それだけ回転すれば、もう一度停車するまでトルクの出力を禁止するようにすれば、車両がトルクを出力しながら移動する距離は短くて済む。なお、車輪２の大きさに依るが、小型自動車であれば車輪２が１／１６回転した場合の移動距離は、約１００〜２００mmとなるのが一般的である。
【００４１】
ブレーキ指令やアクセル指令に応じたロック解消のための逆向きトルクの出力について説明する。
先に示したとおり、無操作状態でロック解消のための逆向きトルクを出力すると、車両が移動してしまう可能性がある。このロック解消と判断するのに必要な回転量を短くすれば、安全性が高まるが、例えば故障の調査のために作業員が近くにいるなどした場合は、好ましくない。
【００４２】
このような問題意識に立ち、前記ロック解消指令部１４は、例えば、ブレーキペダル等のブレーキ操作手段１９が踏み込まれ（図３のステップＳ５）、制動力を発生させた状態（ブレーキオン）でなければ、ロック解消のための逆向きトルクを出力しないようにしてもよい（ステップＳ５、ｎｏ）。この時、例えば、各車輪２，２の制動力を独立して調整できる機構を持つ場合は、ロックした駆動装置５（およびそれに繋がる車輪２）については、制動力を発生させず、他の車輪２は制動力を発揮させ、ロックした駆動装置５はロック解消のためのトルクを出力し、仮にロックが解消し、トルクの出力が大きければ、ホイールスピンを始めることで、ロックが解消したか判断しやすくなる。
【００４３】
これと同様に、前記ロック解消指令部１４は、例えばアクセル指令のオンオフを判断し（図４のステップＳ５′）、アクセル指令がある場合にのみ、ロック解消のための逆向きトルクを出力するようにしても良い。ここでのアクセル指令は、正負の符号付きの信号とし、前進後退の指令としてのアクセル指令を示すとする。シフトレバーのような前後退の指示と、アクセルの指令により、運転者は指示する進行方向へのトルク出力の意思を指令していることとなる。駆動装置５がロックした状態で停車した場合、先に示したように、車輪２が路面に伝達できる力のつり合いにより、ロックしていると前進も後退もすることができない。そこで、停車前の進行方向を指示し、アクセルを踏んでいる時、ロックしている駆動装置５については、停車前の進行方向逆向きにトルクを出力しロック解消のためのトルク出力とする。ここで仮にロックが解消されても、正常な駆動装置５の出力する進行方向への力と、ロックが解消された駆動装置５による逆向きの力が釣り合って、動き出すことは無く安全である。
【００４４】
これらの他に、前記ロック解消指令部１４は、前記ブレーキ指令またはアクセル指令のいずれかがある場合にのみ、ロック解消のための逆向きトルクを出力するようにしても良い。
【００４５】
さらに、前記ロック解消制御部１６が前記逆向きのトルクを前記トルク指令として前記駆動装置５へ出力している間に、停止前の進行方向と逆方向にトルクを発生させる車両進行方向の案内を、前記車両に備えられた表示／音発生装置２６に出力させることで運転者を促す逆向きトルク指令案内手段２５を設けても良い。これにより、より確実にロックを解消させることができる。例えば、前記逆向きトルク指令案内手段２５は、前進中にロックしたとすると、案内する車両の進行方向の案内を後退とする。この案内に応じて運転者がアクセル操作を行い、そのアクセル指令によってそれまでの進行方向とは逆方向にトルクを出力し、正常な駆動装置５により車両を後退させようとすることで、車輪２から駆動装置５を後退方向に回す力を伝達し、より大きな力をロックの原因となる部分に加えることができる。
前記表示／音発生装置２６は、例えばメータパネルの液晶画面や表示ランプ類の視覚的に報知を行う装置であっても、音声やブザー音等の音により報知を行う装置であっても良い。
【００４６】
ロック解消のためのトルクパターンの具体例を説明する。
ロック解消の前記トルクパターンとして、例えば、駆動装置５の出力できる最大トルクを逆方向にステップ状に出力する形態が採用できる。これにより、ロックの原因と疑われるクサビ状の異物噛み込みについて、楔を緩める方向に最大の力をかけることとなる。しかし、先述したように、相が固定された状態で大トルクを出力するための大電流を流した結果、過熱と焼損の虞がある。そのため、出力できる時間は、電源電圧や駆動素子の種類、冷却方法などの構成により定まるが、一般的に考えて、十秒程度と考えられる。ただし、異常発生前の正常に走行していた時の温度上昇や、実際にロックしてからロックを検出するまでの間に進行方向に駆動しようとした結果、逆方向のトルクを出力する前に、既に発熱していることが予想されるため、焼損を避けるためには、さらに時間を短くしなければならない可能性がある。
【００４７】
ステップ状の出力以外の形態として、進行方向とは逆のトルクをパルス状に間欠させて出力する形態が採用できる（図５参照）。これは、出力するトルクの大きさのピークは、先のステップ状のトルク出力と同様であるが、間欠時に発熱しないため発熱量は簡単には時間平均したトルクを出力するのと同等とみなせ、温度の上昇がステップ状の出力に比べ緩やかとなり、過熱と焼損の可能性を低減する。この時、逆トルクを出力する時間は、駆動装置５のトルクの応答速度を参考に、指令からトルクが目標値に達し定常状態になるまでの時間よりも長くするのが良い。この時間の具体的な長さは、駆動装置５内のモータを駆動するためのモータドライバにおいて演算上の遅れなども考慮する必要があるが、約１００ms程度である。また、間欠する時間は、各部の冷却性能を参考に、逆トルクを出力する時間と同等かそれ以上とするのが良い。また、既に発熱している場合において焼損を避けるために、パルス状の逆トルクを出力する前の各部の温度、例えばモータコイル温度や電流駆動素子の温度を参照し、上限値付近ではオンオフの時間比はオン時間を短くもしくは零とし、温度が上限値よりも低ければ低いほどオンオフの時間比についてオン時間を長く、オフ時間を短くして、トルクの時間平均を大きくするなどしてもよい。ここで、オン時間とオフ時間は独立して設定でき、その合計は不定であるためデューティー比としなかったが、オン時間とオフ時間の合計を固定とし、先述の温度によりデューティー比を変更してもよい。
【００４８】
また、例えばロックにより相が固定された状態であっても、ただちに過熱・焼損とならないような電流量より求められる出力トルクを、進行方向と逆方向に出力させてもよい。先にも述べたような、アクセル指令に応じたトルクパターンとしても良い。例えば、ロックした駆動装置５には、後退方向にトルクを出力したい場合、運転者の前進方向へのアクセル指令により、正常な駆動装置５は前進方向にトルクを出力し、ロックした駆動装置５には後退方向にトルクを出力する。アクセル指令に従って、そのままトルクを出力すると、先に述べたように焼損の可能性がある。そこで、図５に示すようなトルクパターンとすることで、不意に後退することは無く、焼損も防ぐことができる。
【００４９】
この時、運転者のアクセルオンに応じて、トルク出力を開始するが、正常な駆動装置５は前進方向に間欠的にトルクを出力し、ロックした駆動装置５は後退方向に間欠的にトルクを出力する。これにより、仮にロックが解消されても、不意に後退することは無い。何度か繰り返した後、両方共に、前進方向にトルクを出力することで、ロックが解消していれば前進することができる。これも焼損の回避のために、一定時間後にトルクの出力を中止している。以上の操作の間、運転者は前進方向へ進む意思表示として、アクセルを踏んでいる。そのため、仮にロックが解消して前進しても、予想の範囲内の事象であることから、比較的安全である。
なお、本実施形態では、正常な駆動装置５が前進方向に間欠的なトルクを出力するタイミングと、ロックした駆動装置５が後退方向に間欠的なトルクを出力するタイミングとが、同時である例を示したが、正常な駆動装置５が前進方向に間欠的なトルクを出力するタイミングと、ロックした駆動装置５が後退方向に間欠的なのトルクを出力するタイミングとは、異なっていてもよい。すなわち、正常な駆動装置５が前進方向に間欠的なトルクを出力するタイミングと、ロックした駆動装置５が後退方向に間欠的なトルクを出力するタイミングとが交互となるようにしてもよい。
【００５０】
また、先に述べたように、それまでの進行方向と逆方向にトルクを発生させるように、前記表示／音発生手段２６で運転者を促し、ロックを解消させるような場合、図６、図７のようなトルクパターンとすればよい。運転者に促すとは、前記表示／音発生手段２６であるメータパネルによる表示や、警報音、音声などを用いて、異常（ロック）の発生を通知し、その解消を目的として進行方向と逆方向に車両の進行方向の指示（多くはシフトレバー位置）を変更するように運転者に伝達することである。例えば前進方向に走行中にロックしてそのまま停車した際、ロック解消のために、シフトレバーを後退に変更するように促した状態とする。運転者はそれに従い、後退としてアクセルを指令したとする。この時も、焼損を回避するために間欠的にトルクを出力する。何度か繰り返した後、ロックが解消して車輪２が回転し後退できるか調査する。ここで例えば、ロックが解消していれば後退を始めるため、周囲の安全確認の観点などから、そのまま後退させないほうが良いとの考えのもとに、車輪２が回転していると判断出来たら、トルクの出力を停止するなどしても良い。
【００５１】
ロック解消のためのトルクパターンの出力を停止する判断につき説明する。
ここまで、ロック解消のためのトルクパターンの出力は、時間に基づいて継続と終了の判断を行っていたが、モータコイル、駆動素子、冷却水や潤滑油の温度に基づいて判断を行っても良い。ここまで、時間に基づいて判断していたのは、センサ類により得られる先述の温度の情報が、実際の温度を正しく反映していない可能性が高いと考えられるためである。その理由を以下に示す。
【００５２】
先述の温度を測定するセンサは、正常に回転している駆動装置５についてその温度を測定するものであり、センサの応答速度もそれに最適化したものであって、測定したい対象物の最も高温な部分とセンサにより得られる温度との差も許容できる範囲となるように、異常と判断する閾値を決定していることが多い。一方、ロックしている場合は先述の通り、急激に、局所的に温度が上昇することが考えられる。以上から、上記のセンサにより得られた結果を元に異常を判断した場合には、既に許容できる温度を超えている可能性があり、時間に基づいて判断を行う方が合理的であると判断した結果である。
このような問題意識に立ち、応答の速いセンサを選定し、局所的な温度上昇に対しても、センサ出力はそれを反映したものとできるように駆動装置５を設計したうえで、ロック解消のためのトルクパターンの出力は、温度センサにより得られる温度情報に基づいて継続と終了の判断を行っても良い。
【００５３】
ここまででは、ロックの解消が成功した場合、および失敗した場合において、逆向きトルク指令を零とすることは述べたが、ロック解消指令信号については、出力を終了せず継続しても良い。これは、先に述べたロック解消が成功しても、後に再発することを回避するために、トルクの出力をさせないようにするための処置であったり、ロック解消が失敗した場合においても、焼損などの回避のためであったりするためである。
先述した、トルクの出力の方向を切り替えるような場合は、あらかじめ焼損のような故障が起きないようなパターンを作成しておき、そのパターンの出力が終了したことで、ロック解消のためのトルクパターンの出力を停止すると判断しても良い。これは時間に基づいた判断と同義である。
【００５４】
図８は、前記駆動装置５がインホイールモータ駆動装置である例を示す。この駆動装置５は、電気モータ４、減速機６、および車輪用軸受７を有し、一部または全体が車輪２内に配置される。電気モータ４の回転は、減速機６および車輪用軸受７を介して車輪２に伝達される。駆動装置５は、電気モータ４の回転に方向の切換により、駆動トルクまたは制動トルクを発生する。車輪用軸受７のハブ輪７ａのフランジ部には摩擦ブレーキ装置８を構成するブレーキロータ８ａが固定され、同ブレーキロータ８ａは車輪２と一体に回転する。電気モータ４は、例えば、ロータ４ａのコア部に永久磁石が内蔵された埋込磁石型同期モータである。この電気モータ４は、ハウジング４ｃに固定したステータ４ｂと、回転出力軸９に取り付けたロータ４ａとの間にラジアルギャップを設けたモータである。
【００５５】
図９は、前記駆動装置５がオンボードタイプある例を示す。電気モータ４および減速機６により構成される減速機付きモータ４Ａの出力軸が、ドライブシャフト２１とその両端の等自在継手２２，２３を介して、車輪用軸受２４の回転側輪に連結されている。車輪用軸受２４は、車輪２を支持する転がり軸受である。前記減速機付きモータ４Ａは、車台（図示せず）上に設置されている。前記減速機付きモータ４Ａ、ドライブシャフト２１、等自在継手２２，２３、および車輪用軸受２４により、前記駆動装置５が構成される。
【００５６】
以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５７】
１…駆動力制御装置
２…車輪
４…電動モータ
５…駆動装置
１１…アクセル操舵手段
１１ａ…操作検出部
１３…駆動装置ロック検出部
１４…ロック解消トルク指令部
１５…駆動力指令切替部
１６…ロック解消制御部
１８…停車検出部
１９…ブレーキ操作手段
１９ａ…操作検出部
２５…逆向きトルク指令案内手段
２６…表示／音発生手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018042418.tif 000009
【図８】
2018042418.tif 000010
【図９】
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