(57)【要約】      （修正有）【課題】２つの電気モータのうち一方の電気モータの機能が停止しても、安定した走行が可能な電気自動車およびプログラムを提供する。【解決手段】第１および第２の電気モータ３ｆ、３ｒから出力された制駆動力を左右への動力配分制御が可能は差動装置４ｆ、４ｒを介して前輪側および後輪側の左右輪に伝達する第１および第２の駆動系を有する電気自動車１において、車両２５の前後方向、横方向、旋回方向の加速度を検出する加速度センサ２６と、電気モータから制駆動力を出力することができない障害の発生を検出する障害検出部と、障害検出部が障害の発生を検出したとき、加速度センサ２６が検出した前後方向、横方向、旋回方向の加速度からそれぞれの加速度変化率を求め、それらの加速度変化率のうち最も大きい加速度変化率に対応する方向の加速度が障害の発生前の値となるように障害の発生していない側の第１又は第２の駆動系を制御する制御部とを備える。【選択図】図１
2011254589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電気モータから出力された制駆動力を左右への動力配分制御が可能な第１の差動装置を介して前輪側の左右輪に伝達する第１の駆動系と、
第２の電気モータから出力された制駆動力を左右への動力配分制御が可能な第２の差動装置を介して前輪側の左右輪に伝達する第２の駆動系と、
車両の前後方向、横方向および旋回方向の加速度を検出する加速度検出部と、
前記第１および第２の電気モータから制駆動力を出力することができない障害の発生を検出する障害検出部と、
前記障害検出部が前記障害の発生を検出したとき、前記加速度検出部が検出した前記前後方向、横方向および旋回方向の加速度からそれぞれの加速度変化率を求め、それらの加速度変化率のうち最も大きい加速度変化率に対応する方向の加速度が前記障害の発生前の値となるように前記障害の発生していない側の前記第１又は第２の駆動系を制御する制御部とを備えた電気自動車。
【請求項２】
前記障害検出部が前記障害の発生を検出した場合、前記制御部は、前記前後方向、横方向および旋回方向の加速度変化率のうち、前記前後方向の加速度変化率が最も大きいとき、各車輪のスリップ率が所定の値を超えないように前記障害の発生していない側の前記第１又は第２の駆動系を制御する請求項１に記載の電気自動車。
【請求項３】
前記障害検出部が前記障害の発生を検出した場合、前記制御部は、前記前後方向、横方向および旋回方向の加速度変化率のうち、前記横方向の加速度変化率が最も大きいとき、前記横方向の加速度の方向が右方向のときは前記車両が左回転し、前記横方向の加速度の方向が左方向のときは前記車両が右回転するように前記障害の発生していない側の前記第１又は第２の駆動系を制御する請求項１に記載の電気自動車。
【請求項４】
前記障害検出部が前記障害の発生を検出した場合、前記制御部は、前記前後方向、横方向および旋回方向の加速度変化率のうち、前記旋回方向の加速度変化率が最も大きいとき、前記旋回方向が右回転のときは前記車両が左回転し、前記旋回方向が左回転のときは前記車両が右回転するように前記障害の発生していない側の前記第１又は第２の駆動系を制御する請求項１に記載の電気自動車。
【請求項５】
前記障害検出部が前記障害の発生を検出した場合、前記制御部は、前記障害の発生した側の前記第１又は第２の差動装置の動力配分制御の機能を無効にし、均等の動力配分を行わせる請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気自動車。
【請求項６】
前記第１の電気モータと前記第１の差動装置との間、および前記第２の電気モータと前記第２の差動装置との間にそれぞれクラッチを設け、
前記障害検出部が前記障害の発生を検出した場合、前記制御部は、前記障害の発生した側の前記クラッチを作動させて前記障害の発生した側の前記第１又は第２の電気モータのイナーシャを遮断する請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気自動車。
【請求項７】
第１の電気モータから出力された制駆動力を左右への動力配分制御が可能な第１の差動装置を介して前輪側の左右輪に伝達する第１の駆動系と、第２の電気モータから出力された制駆動力を左右への動力配分制御が可能な第２の差動装置を介して前輪側の左右輪に伝達する第２の駆動系とを有する電気自動車に含まれるコンピュータに、
車両の前後方向、横方向および旋回方向の加速度を検出する加速度検出ステップと、
前記第１および第２の電気モータから制駆動力を出力することができない障害の発生を検出する障害検出ステップと、
前記障害検出ステップにおいて、前記障害の発生を検出したとき、前記加速度検出ステップにおいて検出した前記前後方向、横方向および旋回方向の加速度からそれぞれの加速度変化率を求め、それらの加速度変化率のうち最も大きい加速度変化率に対応する方向の加速度が前記障害の発生前の値となるように前記障害の発生していない側の前記第１又は第２の駆動系を制御する制御ステップを実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前後輪を２つの電気モータで独立に駆動する電気自動車およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、前後輪を２つの電気モータで独立に駆動する電気自動車において、走行中に２つの電気モータのうち一方の電気モータが機能しなくなっても他方の電気モータの駆動により車両が停止しないようなフェールセイフ制御を行う電気自動車が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２２８３６１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、従来の電気自動車によれば、電気モータの機能停止により、車体の旋回や横ブレを起こす可能性がある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、２つの電気モータのうち一方の電気モータの機能が停止しても、安定した走行が可能な電気自動車およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、第１の電気モータから出力された制駆動力を左右への動力配分制御が可能な第１の差動装置を介して前輪側の左右輪に伝達する第１の駆動系と、第２の電気モータから出力された制駆動力を左右への動力配分制御が可能な第２の差動装置を介して前輪側の左右輪に伝達する第２の駆動系と、車両の前後方向、横方向および旋回方向の加速度を検出する加速度検出部と、前記第１および第２の電気モータから制駆動力を出力することができない障害の発生を検出する障害検出部と、前記障害検出部が前記障害の発生を検出したとき、前記加速度検出部が検出した前記前後方向、横方向および旋回方向の加速度からそれぞれの加速度変化率を求め、それらの加速度変化率のうち最も大きい加速度変化率に対応する方向の加速度が前記障害の発生前の値となるように前記障害の発生していない側の前記第１又は第２の駆動系を制御する制御部とを備えた電気自動車を提供する。
【０００７】
また、本発明の他の態様は、上記目的を達成するため、第１の電気モータから出力された制駆動力を左右への動力配分制御が可能な第１の差動装置を介して前輪側の左右輪に伝達する第１の駆動系と、第２の電気モータから出力された制駆動力を左右への動力配分制御が可能な第２の差動装置を介して前輪側の左右輪に伝達する第２の駆動系とを有する電気自動車に含まれるコンピュータに、車両の前後方向、横方向および旋回方向の加速度を検出する加速度検出ステップと、前記第１および第２の電気モータから制駆動力を出力することができない障害の発生を検出する障害検出ステップと、前記障害検出ステップにおいて、前記障害の発生を検出したとき、前記加速度検出ステップにおいて検出した前記前後方向、横方向および旋回方向の加速度からそれぞれの加速度変化率を求め、それらの加速度変化率のうち最も大きい加速度変化率に対応する方向の加速度が前記障害の発生前の値となるように前記障害の発生していない側の前記第１又は第２の駆動系を制御する制御ステップを実行させるためのプログラムを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、２つの電気モータのうち一方の電気モータの機能が停止しても、安定した走行が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る電気自動車の構成を概念的に示すブロック図である。
【図２】図２は、制御装置を機能的に示すブロック図である。
【図３】図３は、駆動力および制動力とスリップ率との関係を示す図である。
【図４】図４は、電気自動車における制動力の前輪及び後輪ヘの分配方法を説明するための図である。
【図５】図５（ａ）は、車体が横方向に動こうとしている状態を示す平面図、図５（ｂ）は、車体が旋回しようとしている状態を示す平面図である。
【図６】図６は、フェールセイフ制御の一例を示すフローチャートである。図６は、車体が旋回し横方向に動こうとしている状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の実施の形態に係る電気自動車の構成を概念的に示すブロック図である。なお、同図では、構成要素の位置が前輪側か後輪側か、前輪側の右側か左側か、後輪側の右側か左側かを示す付加記号ｆ、ｒ、ｆｒ、ｆｌ、ｒｒ、ｒｌを構成要素に付している。また、構成要素の位置を特に区別する必要がない場合には、上記付加記号や位置を示す「前輪用」、「後輪用」の語を省略することもある。
【００１１】
この電気自動車１は、前輪２ｆｒ、２ｆｌを第１の差動装置としての前輪用差動装置４ｆおよび車軸５ｆｒ、５ｆｌを介して駆動する第１の電気モータとしての前輪用モータ３ｆと、後輪２ｒｒ、２ｒｌを第２の差動装置としての後輪用差動装置４ｒおよび車軸５ｒｒ、５ｒｌを介して駆動する第２の電気モータとしての後輪用モータ３ｒと、電気自動車１の駆動エネルギー源としての電源部７と、電源部７からの電力を交流電力に変換する前輪用インバータ８ｆおよび後輪用インバータ８ｒと、目標トルクに応じた信号をインバータ８ｆ、８ｒに出力する第１の駆動回路としての前輪用駆動回路９ｆおよび第２の駆動回路としての後輪用駆動回路９ｒと、駆動回路９ｆ、９ｒに指令信号を出力して前輪用モータ３ｆおよび後輪用モータ３ｒを互いに独立に制御する制御装置１０とを備えた、前後輪独立駆動型電気自動車である。なお、前輪用モータ３ｆ、前輪用差動装置４ｆ、車軸５ｆｒ、５ｆｌ、前輪用インバータ８ｆ、前輪用駆動回路９ｆ等により第１の駆動系を構成し、後輪用モータ３ｒ、後輪用差動装置４ｒ、車軸５ｒｒ、５ｒｌ、後輪用インバータ８ｒ、後輪用駆動回路９ｒ等により第２の駆動系を構成する。
【００１２】
また、この電気自動車１は、運転者が操作するアクセルペダル１２、ブレーキペダル１３、および前進や後進を指定するためのシフトレバー１４等の操作手段と、前輪用モータ３ｆおよび後輪用モータ３ｒの回転数をそれぞれ検出するエンコーダ１６ｆ、１６ｒと、車軸５ｆｒ、５ｆｌ、５ｒｒ、５ｒｌの回転を制動する機械ブレーキ１８ｆｒ、１８ｆｌ、１８ｒｒ、１８ｒｌと、車体２５の前方側に設けられた２つのカメラ２０ｆｒ、２０ｒｌと、車体２５の後方側に設けられたカメラ２１と、アクセルペダル１２の踏み込み量を検出するアクセルセンサ２２と、ブレーキペダル１３の踏み込み量を検出するブレーキセンサ２３と、シフトレバー１４の位置を検出するシフトセンサ２４と、車体２５の加速度を検出する加速度センサ（加速度検出部）２６と、モータ３ｆ、３ｒの温度をそれぞれ検出する温度センサ２７ｆ、２７ｒと、車輪２の回転速度を検出する車輪速センサ２８ｆｒ、２８ｆｌ、２８ｒｒ、２８ｒｌとを備える。
【００１３】
なお、本明細書において、「電気自動車」は、前輪および後輪を駆動する電気モータを有する自動車や、車輪の動力源として電気モータとエンジンの両方を有し、電気モータによる回生制動が可能なハイブリッドカーを含む概念である。ここで、「自動車」とは乗用自動車に限らず、バスや貨物自動車を含む概念であり、普通車、大型車、特大車を問わない。また、本明細書において、「制駆動力」は、自動車を減速させる制動力と、自動車を加速させる駆動力の両方を意味する場合や一方のみを意味する場合がある。
【００１４】
次に、上記各部の詳細を説明する。
【００１５】
（電源系）
電源部７は、バッテリ７０と、前輪用平滑コンデンサ７１ｆと、後輪用平滑コンデンタ７１ｒと、前輪用平滑コンデンサ７１ｆの電圧（インバータ入力電圧）を検出する電圧センサ７２ｆと、後輪用平滑コンデンサ７１ｒの電圧（インバータ入力電圧）を検出する電圧センサ７２ｒと、バッテリ７０の蓄電容量を検出するバッテリ容量センサ７３とを備える。
【００１６】
バッテリ７０は、前輪用モータ３ｆおよび後輪用モータ３ｒを駆動するための電力を出力することができる高電圧バッテリである。なお、電気自動車１の駆動エネルギー源として、バッテリ７０の他に、乾電池等の一次電池、燃料電池等を用いてもよい。
【００１７】
（駆動系）
前輪用モータ３ｆおよび後輪用モータ３ｒは、例えば同期モータ（Synchronous Motor）、誘導モータ（Induction Motor）等の各種のモータを用いることができる。前輪側および後輪側それぞれにおいて、モータ３の回転は、差動装置４を介して車軸５に伝達される。車軸５は車輪２と一体的に回転する。すなわち、電気自動車１は、前輪２ｆｒ、２ｆｌと、後輪２ｒｒ、ｒｌを互いに独立に制御可能に前輪２ｆｒ、２ｆｌおよび後輪２ｒｒ、ｒｌに対応して２つのトルク発生源を有している。なお、前輪用モータ３ｆおよび後輪用モータ３ｒが発生する出力トルク（モータ容量）は、互いに等しくてもよいし、等しくなくてもよい。
【００１８】
インバータ８は、バッテリ７０からの電力を交流電力に変換し、駆動回路９からの信号に応じた電流をモータ３に出力してモータ３を駆動する。また、インバータ８は、モータ３により発電された交流電力を直流電力に変換してコンデンサ７１ｆ、７１ｒを介してバッテリ７０を充電する。
【００１９】
前輪用駆動回路９ｆは、前輪用モータ３ｆの１次巻線の電流を検出する電流センサ１５ａ、１５ｂ、１５ｃからの電流検出信号を受信する。後輪用駆動回路９ｒは、後輪用モータ３ｒの１次巻線の電流を検出する電流センサ１７ａ、１７ｂ、１７ｃからの電流検出信号を受信する。駆動回路９ｆ、９ｒは、制御装置１０から指令された目標トルクに応じた信号をインバータ８に出力する。
【００２０】
差動装置４ｆ、４ｒは、前輪側の車軸５ｆｒ、５ｆｌへの制駆動力の配分率、および後輪側の車軸５ｒｒ、５ｒｌへの制駆動力の配分率を制御装置１０により制御可能な機構を備えたものである。前輪用モータ３ｆの制駆動力は、制御装置１０により制御された配分率で前輪用差動装置４ｆにより右前輪２ｆｒ及び左前輪２ｆｌに配分される。また、後輪用モータ３ｒの制駆動力は、制御装置１０により制御された配分率で後輪用差動装置４ｒにより右後輪２ｒｒ及び左後輪２ｒｌに配分される。
【００２１】
（センサ系）
エンコーダ１６ｆ、１６ｒは、前輪側および後輪側のそれぞれにおいて、モータ３の回転数を検出し、検出した回転数に応じた信号を制御装置１０に出力する。
【００２２】
アクセルセンサ２２は、アクセルペダル１２の踏み込み量を検出し、検出した踏み込み量に応じた信号ｘａを制御装置１０に出力する。
【００２３】
ブレーキセンサ２３は、ブレーキペダル１３の踏み込み量を検出し、検出した踏み込み量に応じた信号ｘｂを制御装置１０に出力する。
【００２４】
シフトセンサ２４は、シフトレバー１４の位置を検出し、検出した位置に応じた信号Ｓを制御装置１０に出力する。
【００２５】
加速度センサ２６は、車体２５の推進前後方向、横方向、重心軸回りの回転方向（旋回方向）の３方向の加速度ａＹ、ａＸ、ａθを検出する３軸加速度センサであり、検出したそれぞれの加速度ａＹ、ａＸ、ａθに応じた信号を制御装置１０に出力する。
【００２６】
車輪速センサ２８ｆｒ、２８ｆｌ、２８ｒｒ、２８ｒｌは、車輪の回転速度ωを検出し、検出した回転速度ωに応じた信号を制御装置１０に出力する。
【００２７】
電圧センサ７２ｆ、７２ｒは、コンデンサ７１ｆ、７１ｒの電圧（インバータ入力電圧）を検出し、検出したインバータ入力電圧に応じた信号を制御装置１０に出力する。
【００２８】
バッテリ容量センサ７３は、バッテリ７０の蓄電容量（残容量）を検出し、検出した蓄電容量に応じた信号を制御装置１０に出力する。バッテリ容量センサ７３は、例えば、バッテリ端子電圧（オープン電圧）に基づいて求める方法、バッテリ内部抵抗に基づいて求める方法、バッテリ充放電電流の積算値に基づいて求める方法、あるいはこれらの組み合わせた方法等により、バッテリ７０の蓄電容量を検出する。
【００２９】
（ブレーキ系）
電気自動車１では、電気ブレーキと機械ブレーキとが併用される。すなわち、電気自動車１では、駆動源としてのモータ３により制動力を発生可能である。電気ブレーキは、例えば、制動エネルギーを熱エネルギーに変換する発電ブレーキ、および制動により発生する電気を回生する回生ブレーキである。本実施の形態では、主として回生ブレーキを用いるが、低速領域では発電ブレーキを用いる場合もある。回生ブレーキは、モータ３が発電した電力をコンデンサ７１を介してバッテリ７０に回生し、これにより制動力を発生させる。
【００３０】
機械ブレーキ１８は、例えばドラムブレーキやディスクブレーキであり、圧力調整ユニット１１からの加圧液体によりブレーキシューを被制動部材に押し付けて摩擦力による摩擦制動を得るものである。機械ブレーキ１８の動作は、制御装置１０により各車輪２に対して独立に制御される。なお、ブレーキシューをモータ等のアクチュエータにより被制動部材に押し付けてもよい。
【００３１】
圧力調整ユニット１１は、制御装置１０からの信号により機械ブレーキ１８に加圧液体を分配して機械ブレーキ１８毎に異なる制動力を付与可能に構成されている。なお、圧力調整ユニット１１および機械ブレーキ１８は、摩擦ブレーキ機構を構成する。
【００３２】
（撮像系）
前方のカメラ２０ｆｒ、２０ｆｌは、電気自動車１の前方側の路面を撮像し、撮像した画像を制御装置１０に出力する。制御装置１０は、カメラ２０ｆｒ、２０ｆｌから取得した画像に基づいて路面の変化を検出して、制駆動に関する処理を実行する。前方のカメラ２０ｆｒ、２０ｆｌは、その撮像領域は互いに少なくとも一部が重複している。カメラ２０ｆｒ、２０ｆｌは、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラにより構成されている。
【００３３】
後方のカメラ２１は、電気自動車１の後方側の路面を撮像し、撮像した画像を制御装置１０に出力する。制御装置１０は、カメラ２１から取得した画像に基づいて路面の変化を検出して、制駆動に関する処理を実行する。カメラ２１は、例えばＣＣＤカメラにより構成されている。
【００３４】
（制御系）
図２は、制御装置１０を機能的に示すブロック図である。制御装置１０は、例えばコンピュータにより構成され、ＣＰＵ１００と、半導体メモリ、ハードディスク等の記憶部１１０とを有する。
【００３５】
制御装置１０は、運転者がアクセルペダル１２、ブレーキペダル１３等の操作手段を操作することによって発生する操作入力情報に応じた加速、減速等の動作を行うための動作指令を前輪用駆動回路９ｆ、後輪用駆動回路９ｒ、機械ブレーキ１８に出力し、前輪駆動系および後輪駆動系の駆動トルク（駆動力）および制動トルク（制動力）を制御する。これにより、電気自動車１は、運転者の操作に従って走行することができる。
【００３６】
制御装置１０は、各センサ２２、２３、２４からの信号等に応じて前輪用モータ３ｆの目標トルクおよび後輪用モータ３Ｒｒの目標トルクをそれぞれ算出し、前輪用駆動回路９ｆ、後輪用駆動回路９ｒに出力する。前輪側および後輪側それぞれにおいて、駆動回路９は、制御装置１０から指令された目標トルクに応じた信号をインバータ８に出力する。
【００３７】
記憶部１１０には、路面パターン１１１、μ−ＳｒLimitテーブル１１２、後述する図３に示すような制駆動力とスリップ率の関係情報等の各種のデータと、制駆動プログラム１１３、フェールセイフ制御プログラム１１４等の各種のプログラムが格納されている。
【００３８】
ＣＰＵ１００は、制駆動プログラム１１３およびフェールセイフ制御プログラム１１４に従って動作することにより、路面摩擦係数μ推定手段１０１、スリップ率上限値設定手段１０２、スリップ率演算手段（スリップ率演算部）１０３、制駆動力制御手段（制御部）１０４、障害検出手段（障害検出部）１０５等として機能する。
【００３９】
（路面摩擦係数μ推定手段）
路面摩擦係数μ推定手段１０１は、前方のカメラ２０ｆｒ、ｆｌ（車両後退時は後方のカメラ２１）が撮像した画像に基づいて、自動車１の走行する路面が、乾燥路面、湿潤路面、凍結・雪路路面況等のいずれかであるかを判定し、路面の摩擦係数μを推定する。これらの路面は、摩擦係数μが大きく異なる代表的な路面である。当該判定は、撮像した画像と、予め各路面状況において撮像された路面パターン１１１とのパターンマッチングにより行う。路面パターン１１１は、路面の摩擦係数μに関連付けて記憶部１１０に記憶されている。なお、当該判定を輝度等が所定の閾値を超えたか否かの判断により行うなど、公知の技術を適宜用いて行ってよい。
【００４０】
（スリップ率上限値設定手段）
図３は、駆動力および制動力とスリップ率との関係を示す図である。実線Ｌ１は、乾路路面、実線Ｌ２は湿潤路面、実線Ｌ３は凍結・雪路路面の場合を示している。これらの各路面は、摩擦係数が大きく異なる代表的な路面である。摩擦係数は、例えば、乾路路面では０．７５、湿潤路面では０．４、凍結・雪路路面では０．２である。記憶部１１０には、図２に示すように、路面の摩擦係数μとスリップ率上限値ＳｒLimitとの関係を示すμ−ＳｒLimitテーブル１１２が記憶されている。μ−ＳｒLimitテーブル１１２には、例えば、乾路路面（μ＝０．７５）に対応してスリップ率上限値ＳｒLimit1(|Ｓｒ|＝０．１６）が記憶され、湿潤路面（μ＝０．４）に対応してスリップ率上限値ＳｒLimit2（|Ｓｒ|＝０．１４）が記憶され、凍結・雪路路面（μ＝０．２）に対応してスリップ率上限値ＳｒLimit3（|Ｓｒ|＝０．１２）が記憶されている。
【００４１】
スリップ率上限値設定手段１０２は、路面摩擦係数μ推定手段１０１が推定した路面の摩擦係数に基づいて、記憶部１１０内のμ−ＳｒLimitテーブル１１２を参照し、所定の値としてのスリップ率上限値ＳｒLimitを設定する。スリップ率上限値ＳｒLimitは、例えば、図３における各路面状況に応じて発揮し得る制動力の最大値付近の値により設定されるが、最大値付近の値に限られない。スリップ率上限値ＳｒLimitは、例えば路面の摩擦係数に応じて発揮し得る最大制動力の７０〜９０％よりも高い制動力が発揮されるスリップ率に設定することができる。
【００４２】
スリップ率上限値設定手段１０２は、前方のカメラ２０ｆｒ、２０ｆｌ（車両後退時は後方のカメラ２１）が路面を撮像し、その撮像した路面に前輪２ｆｒ、２ｆｌ及び後輪２ｒｒ、２ｒｌが進入するタイミングで前輪２ｆｒ、２ｆｌ及び後輪２ｒｒ、２ｒｌのスリップ率上限値をそれぞれ設定するように構成されている。例えば、乾路路面を走行中に前輪２ｆｒ、２ｆｌが湿潤路面に進入した場合、前輪２ｆｒ、２ｆｌについては、湿潤路面に対応したスリップ率上限値（例えば、|Ｓｒ|＝０．１４）が設定され、後輪２ｒｒ、２ｒｌについては、乾路路面に対応したスリップ率上限値（例えば、|Ｓｒ|＝０．１６）が設定される。なお、車両前進時に、前方のカメラ２０ｆｒ、２０ｆｌが撮像した画像から推定される摩擦係数と後方のカメラ２１が撮像した画像から推定される摩擦係数との中間値を後輪の摩擦係数やスリップ率上限値として用いてもよく、車両後退時に、その中間値を前輪の摩擦係数やスリップ率上限値として用いてもよい。
【００４３】
（スリップ率演算手段）
スリップ率演算手段１０３は、車体速度をＶ、車輪２の回転速度をω、車輪２の半径をＲとしたとき、駆動時の車輪２のスリップ率Ｓｒを以下の式により算出する。
Ｓｒ＝（Ｒω−Ｖ）／Ｒω    ・・・・式（１）
【００４４】
また、スリップ率演算手段１０３は、制動時の車輪２のスリップ率Ｓｒを以下の式により算出する。
Ｓｒ＝（Ｒω−Ｖ）／Ｖ        ・・・・式（２）
【００４５】
式（１）から理解されるように、駆動時においてスリップ率Ｓｒが１．０になる場合は、Ｖ＝０であり、ホイールスピンが生じている状態である。式（２）から理解されるように、制動時においてスリップ率Ｓｒが−１．０になる場合は、ω＝０であり、ホイールロックが生じている状態である。すなわち、スリップ率Ｓｒの絶対値が１である状態は、いずれも路面に制駆動力（駆動力又は制動力）を伝えられない状態である。また、スリップ率Ｓｒが０である状態は、車輪２と路面との間に滑りがない状態である。
【００４６】
（障害検出手段）
障害検出手段１０５は、前輪用モータ３ｆおよび後輪用モータ３ｒに供給される三相電流を検出する電流センサ１５ａ〜１５ｃ、１７ａ〜１７ｃからの信号、前輪用モータ３ｆ及び後輪用モータ３ｒの回転速度を計測するエンコータ１６ｆ、１６ｒからの信号、および前輪用インバータ８ｆおよび後輪用インバータ８ｒの入力電流に基づいて、モータ３から制駆動力を出力することができない障害の発生を検出する。
【００４７】
障害検出手段１０５は、例えば、前輪用モータ３ｆの一次巻線を流れる三相電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷのうちいずれかの電流を電流センサ１５ａ〜１５ｃが検出できなかった場合、前輪用モータ３ｆの回転速度を計測するエンコータ１６ｆからの信号が異常の場合、又は前輪用インバータ８ｆの入力電流が異常の場合は、前輪用モータ３ｆから制駆動力を出力できない障害が発生したと判断する。これと同様に、障害検出手段１０５は、例えば、後輪用モータ３ｒの一次巻線を流れる三相電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷのうちいずれかの電流を電流センサ１７ａ〜１７ｃが検出できなかった場合、後輪用モータ３ｒの回転速度を計測するエンコータ１６ｒからの信号が異常の場合、又は後輪用インバータ８ｒの入力電流が異常の場合は、後輪用モータ３ｒから制駆動力を出力できない障害が発生したと判断する。
前輪用モータ３ｆ又は後輪用モータ３ｒのいずれかの側で障害が発生した場合は、障害が発生していない側の駆動系のみで電気自動車１の走行を継続させる。
【００４８】
（制駆動力制御手段）
制駆動力制御手段１０４は、スリップ率演算手段１０３が算出したスリップ率Ｓｒがスリップ率上限値ＳｒLimit以下であるか否かを判断する。なお、制駆動力制御手段１０４がスリップ率の比較を行うときは、絶対値で行う。そして、制駆動力制御手段１０４は、μ−ＳｒLimitテーブル１１２、図３に示すような制駆動力とスリップ率の関係情報等に基づいて、スリップ率をある目標値に制御するスリップ率制御、荷重移動に伴うホイールロック、ホイールスピンの抑制制御、フェールセイフ制御等を行う。以下、それらの制御について説明する。
【００４９】
＜スリップ率制御＞
制駆動力制御手段１０４は、各車輪２のスリップ率がスリップ率上限値ＳｒＬｉｍｉｔ以下のときは、アクセルペダル１２の踏み込み量に応じて電気モータ３の駆動力を発揮させ、ブレーキペダル１３の踏み込み量に応じて機械ブレーキ１８による制動力、および駆動回路９による電気ブレーキの制動力を共に発揮させる。また、制駆動力制御手段１０４は、例えば摩擦係数が小さい低μ路において、各車輪２のスリップ率のいずれか（複数の車輪２が同時の場合も含む。）が、スリップ率上限値ＳｒLimitを超えたとき、アクセルペダル１２の踏み込み量に関わらず、スリップ率上限値ＳｒLimitを超えたスリップ率がスリップ率上限値ＳｒLimit以下になるように電気モータ３の駆動力を制御し、ブレーキペダル１３の踏み込み量に関わらず、スリップ率上限値ＳｒLimitを超えたスリップ率がスリップ率上限値ＳｒLimit以下になるように、電気ブレーキによる制動力を制御するとともに、機械ブレーキ１８による制動力を制御する。なお、制駆動力制御手段１０４は、制駆動力の制御を左右輪のスリップ率のうちいずれかが大きい方かを判断し、大きい方のスリップ率に基づいて行ってもよい。
【００５０】
＜荷重移動に伴うホイールロック、ホイールスピンの抑制制御＞
図４は、電気自動車１における制動力の前輪２ｆｒ、２ｆｌ及び後輪２ｒｒ、２ｒｌヘの分配方法を説明するための図である。
【００５１】
図４に示すように、電気自動車１が加速度ａＹで減速するときの制動力Ｆcarは、
Ｆcar＝Ｍ×ａＹ                ・・・式（３）
となる。ここで、Ｍは、電気自動車１全体の質量（車体質量）である。
【００５２】
そのときの荷重移動量Ｚは、制動力Ｆcarによって生じる電気自動車１の重心Ｇ回りのモーメントを前輪２ｆｒ、２ｆｌ及び後輪２ｒｒ、２ｒｌの接地点における垂直荷重に換算した次式（４）により得られる。
Ｚ＝Ｆcar×Ｈcar／Ｌcar        ・・・式（４）
ここで、Ｈcarは、電気自動車１の重心Ｇの接地面からの高さであり、Ｌcarは、電気自動車１のホイールベースである。
【００５３】
また、電気自動車１が停止しているときの前輪荷重をＷｆ、後輪荷重をＷｒ、路面の摩擦係数をμとすると、摩擦力と釣り合う前輪及び後輪の制動力、すなわち、前輪２ｆｒ、２ｆｌの最大制動力Ｆｆmax及び後輪２ｒｒ、２ｒｌの最大制動力Ｆｒmaxは、それぞれ次式（５）、（６）により表される。
Ｆｆmax＝μ（Ｗｆ＋Ｚ）          ・・・式（５）
Ｆｒmax＝μ（Ｗｒ−Ｚ）          ・・・式（６）
【００５４】
従って、前輪側及び後輪側のそれぞれにおけるモータ３及び機械ブレーキ１８による制動力が、最大制動力Ｆｆmax及び最大制動力Ｆｒmaxとなるように、モータ３及び機械ブレーキ１８の動作を制御すれば、電気自動車１全体として最も制動力が大きくなり、ホイールロックを抑制することができる。以上は減速時について説明したが、加速時も同様であり、荷重移動に基づいて最適な駆動力となるように制御することにより、ホイールスピンを抑制することができる。
【００５５】
＜フェールセイフ制御＞
制駆動力制御手段１０４は、障害検出手段１０５が障害の発生を検出したとき、加速度センサ２６によって検出された前後方向加速度ａＹ、横方向加速度ａＸ、旋回加速度ａθを記憶部１１０に保持しておき、前後方向加速度ａＹ、横方向加速度ａＸ、旋回加速度ａθからそれぞれの加速度変化率ｊＹ、ｊＸ、ｊθを求め、それらの加速度変化率ｊＹ、ｊＸ、ｊθのうち最も大きい加速度変化率に対応する方向の加速度を障害の発生前の値にするように障害の発生していない側のモータ３、差動装置４および機械ブレーキ１８を以下のように制御する。なお、フェールセイフ制御の詳細については、本実施の形態の動作の項で説明する。
【００５６】
前後方向の加速度変化率ｊＹ、横方向の加速度変化率ｊＸ、旋回方向の加速度変化率ｊθのうち前後方向の加速度変化率ｊＹが最も大きい場合には、各車輪２のスリップ率が所定の値を超えないように障害の発生していない側のモータ３、差動装置４および機械ブレーキ１８を制御する。
【００５７】
前後方向の加速度変化率ｊＹ、横方向の加速度変化率ｊＸ、旋回方向の加速度変化率ｊθのうち横方向の加速度変化率ｊａＸが最も大きい場合には、横方向加速度ａＸの方向が右方向のときは車両２５が左回転し、横方向加速度ａＸの方向が左方向のときは車両２５が右回転し、かつ、横方向加速度ａＸを障害の発生前の値になるように障害の発生していない側のモータ３、差動装置４および機械ブレーキ１８を制御する。
【００５８】
前後方向の加速度変化率ｊＹ、横方向の加速度変化率ｊＸ、旋回方向の加速度変化率ｊθのうち旋回方向の加速度変化率ｊθが最も大きい場合には、旋回方向が右回転のときは車両２５が左回転し、旋回方向が左回転のときは車両２５が右回転し、かつ、横方向加速度ａＸを障害の発生前の値になるように障害の発生していない側のモータ３、差動装置４および機械ブレーキ１８を制御する。
【００５９】
（本実施の形態の動作）
次に、電気自動車１の動作について図５および図６を参照して説明する。図５（ａ）は、車体２５が横方向に動こうとしている状態を示す平面図、図５（ｂ）は、車体２５が旋回しようとしている状態を示す平面図である。図６は、フェールセイフ制御の一例を示すフローチャートである。
【００６０】
制御装置１０は、走行中は常に前述したようにスリップ率制御を行っている。すなわち、路面摩擦係数μ推定手段１０１は、電気自動車１が走行する路面の摩擦係数μを推定する。例えば、前方のカメラ２０ｆｒ、ｆｌが撮像した画像と記憶部１１０に記憶されている路面パターン１１１とのパターンマッチングにより路面の摩擦係数μを推定する。
【００６１】
次に、スリップ率上限値設定手段１０２は、推定された路面の摩擦係数μに応じたスリップ率上限値ＳｒLimtをμ−ＳｒLimtテーブル１１２を参照して設定する。なお、スリップ率上限値ＳｒLimitは前後輪の摩擦係数μに応じて前後輪それぞれに対し設定する。
【００６２】
次に、スリップ率演算手段１０３は、加速度センサ２６からの車体２５の推進前後方向の加速度ａＹに応じた信号に基づいて、車体２５の推進前後方向の加速度ａＹを積分して推進前後方向の車体速度Ｖを求める。
【００６３】
続いて、スリップ率演算手段１０３は、車輪速センサ２８からの車輪２の回転速度ωに応じた信号に基づいて、車輪２の回転速度ωを求める。
【００６４】
次に、スリップ率演算手段１０３は、車輪２の半径Ｒ、車輪２の回転速度ω、車体速度Ｖから上記式（２）を用いて各車輪２のスリップ率Ｓｒを算出する。
【００６５】
次に、制駆動力制御手段１０４は、各車輪２のスリップ率|Ｓｒ|のいずれかがスリップ率上限値ＳｒＬｉｍｉｔを超えたか否かを判断する。
【００６６】
各車輪２のスリップ率|Ｓｒ|のいずれかがスリップ率上限値ＳｒLimitを超えた場合、その車輪２のスリップ率|Ｓｒ|がスリップ率上限値ＳｒLimit以下となるようにモータ３の制駆動力、差動装置４の動力配分率、および機械ブレーキ１８の制動力を制御する。
【００６７】
そして、障害検出手段１０５が前輪用モータ３ｆ又は後輪用モータ３ｒのどちらかが制駆動力を出力することができない障害の発生を検出すると、制駆動力制御手段１０４は、図６のフローチャートに従って障害の発生していない側のモータ３、差動装置４および機械ブレーキ１８を用いたフェールセイフ制御を行う。
【００６８】
制駆動力制御手段１０４は、障害検出手段１０５が障害の発生を検出したとき、加速度センサ２６によって検出された前後方向加速度ａＹ、横方向加速度ａＸ、旋回加速度ａθを記憶部１１０に保持しておき、前後方向加速度ａＹ、横方向加速度ａＸ、旋回加速度ａθからそれぞれの加速度変化率ｊＹ、ｊＸ、ｊθを求め、それらの加速度変化率ｊＹ、ｊＸ、ｊθのうちいずれの加速度変化率が最も大きいかを判断する（Ｓ１）。この判断は、例えば各加速度変化率ｊＹ、ｊＸ、ｊθを正規化して行う。加速度変化率ｊＹ、ｊＸ、ｊθの正規化後の加速度変化率をそれぞれｊＮＹ、ｊＮＸ、ｊＮθとすると、ｊＮＹ、ｊＮＸ、ｊＮθは、以下の式によって求めることができる。
ｊＮＹ＝ｊＹ×ｋＹ、ｊＮＸ＝ｊＸ×ｋＸ、ｊＮθ＝ｊθ×ｋθ
ここで、ｋＹ、ｋＸ、ｋθは係数である。係数ｋＹ、ｋＸ、ｋθは、安定走行の観点から定めることができる。
【００６９】
正規化後の前後方向の加速度変化率ｊＮＹが最も大きいと判断した場合には、制駆動力制御手段１０４は、以下の制御を行う。前後方向加速度ａＹにより加速中か減速中かを判定し（Ｓ２）、加速中であれば、前後方向加速度ａＹが障害発生前の値となり、障害が発生していない側が前輪なら前輪トルクが大きくなるように前輪用モータ３ｆの駆動力を制御し、障害が発生していない側が後輪なら後輪トルクが大きくなるように後輪用モータ３ｒの駆動力を制御する。減速中であれば、前後方向加速度ａＹが障害発生前の値となり、障害が発生していない側が前輪なら前輪トルクが大きくなるように前輪用モータ３ｆの制動力および機械ブレーキ１８ｆｒ、１８ｆｌを制御し、障害が発生していない側が後輪なら後輪トルクが大きくなるように後輪用モータ３ｒの制動力および機械ブレーキ１８ｒｒ、１８ｒｌを制御する。
【００７０】
正規化後の横方向の加速度変化率ｊＮＸが最も大きいと判断した場合には、制駆動力制御手段１０４は、以下のように制御を行う。横方向加速度ａＸの方向を判定し（Ｓ５）、横方向加速度ａＸの方向が右方向の場合、例えば、図５（ａ）に示すように、横方向加速度ａＸが障害発生前の値となり、右輪トルクが左輪トルクよりも大きくなるように制御する（Ｓ６）。すなわち、障害が発生していない側が前輪なら前輪用差動装置４ｆの制駆動力の配分比率を右輪トルクが左輪トルクよりも大きくなるように制御する。障害が発生していない側が後輪なら後輪用差動装置４ｒの制駆動力の配分比率を右輪トルクが左輪トルクよりも大きくなるように制御する。
【００７１】
横方向加速度ａＸの方向が左方向の場合、横方向加速度ａＸが障害発生前の値となり、左輪トルクが右輪トルクよりも大きくなるように制御する（Ｓ７）。例えば、障害が発生していない側が前輪なら前輪用差動装置４ｆの制駆動力の配分比率を左輪トルクが右輪トルクよりも大きくなるように制御する。障害が発生していない側が後輪なら後輪用差動装置４ｒの制駆動力の配分比率を左輪トルクが右輪トルクよりも大きくなるように制御する。
【００７２】
正規化後の旋回方向の加速度変化率ｊＮθが最も大きいと判断した場合には、制駆動力制御手段１０４は、以下の制御を行う。旋回加速度ａθの方向を判定し（Ｓ８）、旋回加速度ａθの方向が右回転の場合、例えば、図５（ｂ）に示すように、旋回加速度ａθが障害発生前の値となり、右輪トルクが左輪トルクよりも大きくなるように制御する（Ｓ９）。例えば、障害が発生していない側が前輪なら前輪用差動装置４ｆの制駆動力の配分比率を右輪トルクが左輪トルクよりも大きくなるように制御する。障害が発生していない側が後輪なら後輪用差動装置４ｒの制駆動力の配分比率を右輪トルクが左輪トルクよりも大きくなるように制御する。
【００７３】
旋回加速度ａθの方向が左回転の場合、旋回加速度ａθが障害発生前の値となり、左輪トルクが右輪トルクよりも大きくなるように制御する（Ｓ１０）。例えば、障害が発生していない側が前輪なら前輪用差動装置４ｆの制駆動力の配分比率を左輪トルクが右輪トルクよりも大きくなるように制御する。障害が発生していない側が後輪なら後輪用差動装置４ｒの制駆動力の配分比率を左輪トルクが右輪トルクよりも大きくなるように制御する。
【００７４】
（本実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、２つの電気モータ３ｆ、３ｒのうち一方の電気モータ３の機能が停止しても、旋回等が生じないようにトルクを制御しているので、安定した走行が可能となる。
【００７５】
本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々に変形実施が可能である。
【００７６】
例えば、障害検出手段１０５が障害の発生を検出した場合、制駆動力制御手段１０４は、障害の発生した側の差動装置４の動力配分制御の機能を無効にし、均等の動力配分を行わせてもよい。これにより、動力配分率が障害の発生時のままとなることで車体２５が旋回するのを抑制することができる。
【００７７】
また、前輪用モータ３ｆと前輪用差動装置４ｆとの間、および後輪用モータ３ｒと後輪用差動装置４ｒとの間にそれぞれクラッチを設け、障害検出手段１０５が障害の発生を検出した場合、制駆動力制御手段１０４は、障害の発生した側のクラッチを作動させて障害の発生した側のモータ３のイナーシャを遮断するようにしてもよい。これにより、障害が発生した側のモータ３のイナーシャによって障害が発生していない側の駆動系に対する制御性が低下するのを抑制することができる。
【００７８】
また、各手段１０１〜１０５をＣＰＵ１００と制駆動プログラム１１３、フェールセイフ制御プログラム１１４によって実現したが、ＡＳＩＣ（Application Specific IC）等のハードウエアによって実現してもよい。
【００７９】
また、制駆動プログラム１１３およびフェールセイフ制御プログラム１１４は、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体から制御装置１０内に取り込んでもよく、サーバ装置等からネットワークを介して制御装置１０内に取り込んでもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１…電気自動車、２…車輪、２ｆｒ、２ｆｌ…前輪、２ｒｒ、ｒｌ…後輪、３ｆ…前輪用モータ、３ｒ…後輪用モータ、４ｆ、４ｒ…差動装置、５ｆｒ、５ｆｌ、５ｒｒ、５ｒｌ…車軸、７…電源部、８ｆ…前輪用インバータ、８ｒ…後輪用インバータ、９ｆ…前輪用駆動回路、９ｒ…後輪用駆動回路、１０…制御装置、１１…圧力調整ユニット、１２…アクセルペダル、１３…ブレーキペダル、１４…シフトレバー、１５ａ〜１５ｃ…電流センサ、１６ｆ、１６ｒ…エンコーダ、１７ａ〜１７ｃ…電流センサ、１８ｆｒ、１８ｆｌ、１８ｒｒ、１８ｒｌ…機械ブレーキ、２０ｆｒ、２０ｆｌ…カメラ、２１…カメラ、２２…アクセルセンサ、２３…ブレーキセンサ、２４…シフトセンサ、２５…車体、２６…加速度センサ、２７ｆ、２７ｒ…温度センサ、７０…バッテリ、７１ｆ…前輪用平滑コンデンサ、７１ｒ…後輪用平滑コンデンタ、７２ｆ、７２ｒ…電圧センサ、７３…バッテリ容量センサ、１００…ＣＰＵ、１０１…路面摩擦係数μ推定手段、１０２…スリップ率上限値設定手段、１０３…スリップ率演算手段、１０４…制駆動力制御手段、１０５…障害検出手段、１１０…記憶部、１１１…路面パターン、１１２…μ−ＳｒLimitテーブル、１１３…制駆動プログラム、１１４…フェールスセイフ制御プログラム
【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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