(57)【要約】【課題】車両のヨーモーメントを精度良く制御できるとともに、車両の応答性が向上する車両駆動システムを提供することにある。【解決手段】  車両の左右の後輪を独立に駆動する二つの交流モータ６ａ，６ｂと、二つの交流モータをそれぞれ駆動する二つのインバータ８ａ，８ｂを有する。モータコントローラ１４ａ，１４ｂ，ＨＥＶコントローラ３２，電圧変換コントローラ１６は、バッテリの残量と車両の走行状態に応じて、後輪の各輪に最適なトルクを出すように、前記モータと前記インバータと、前記電圧制御手段の電圧を制御する。【選択図】図１
2007210586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の左右の後輪を独立に駆動する二つの交流モータと、
前記二つの交流モータをそれぞれ駆動する二つのインバータと、
前記二つの交流モータや前記インバータを制御するモータコントロールユニットと、
電気エネルギーを蓄積するバッテリと、
前記バッテリと前記二つのインバータとの間に設けられ、前記二つのインバータの入力電圧を昇降制御する電圧制御手段と、
車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
車両からの要求トルクにしたがって、前記インバータや前記交流モータや前記発電機を制御する制御手段とを有するハイブリッド自動車の車両駆動システムであって、
前記制御手段は、バッテリの残量と前記走行状態検出手段によって検出された車両の走行状態に応じて、後輪の各輪に最適なトルクを出すように、前記モータと前記インバータと、前記電圧制御手段の電圧を制御することを特徴とする車両駆動システム。
【請求項２】
請求項１記載の車両駆動システムにおいて、
前記制御手段は、
前記後輪の最適なトルクを得るための前記二つのモータへのトルク指令値より、各モータが消費するエネルギー又は回生するエネルギーを算出するエネルギー算出手段と、
後輪の各輪に最適なトルクを出した場合に、前記バッテリの充電状態がどうなるかを算出するバッテリ状態検出手段を備え、
前記エネルギー算出手段によって算出された左右モータが消費するエネルギーが同時に負であり、前記バッテリ状態検出手段において、バッテリが過充電になると判断された場合、前記交流モータの無効分電流を増加させることにより、回生エネルギーを減らし、前記バッテリの充電状態が過充電にならずに、所要のトルクを出力するトルク配分手段とを備えることを特徴とする車両駆動システム。
【請求項３】
請求項２記載の車両駆動システムにおいて、
前記制御手段は、
前記エネルギー算出手段によって算出された左右モータが消費するエネルギーが正と負である場合、左右いずれか一方の交流モータより得られた回生エネルギーを用いて、他方の交流モータを駆動するように、上記電圧制御手段の電圧を制御することを特徴とする車両駆動システム。
【請求項４】
請求項３記載の車両駆動システムにおいて、
前記制御手段は、
前記エネルギー算出手段によって算出された左右モータが消費するエネルギーが正と負であり、左右いずれか一方の交流モータの駆動エネルギーが他方の交流モータから得られる回生エネルギーよりも小さく、前記バッテリ状態検出手段において、バッテリが過放電になると判断された場合（バッテリの充電状態が所定値以下の場合）、前輪に備えられた前記交流モータで発電し、後輪で駆動するために不足している電力を補うことで前記後輪の交流モータを駆動することを特徴とする車両駆動システム。
【請求項５】
請求項３記載の車両駆動システムにおいて、
前記制御手段は、
前記エネルギー算出手段によって算出された左右モータが消費するエネルギーが正と負であり、左右いずれか一方の交流モータの駆動エネルギーが他方の交流モータから得られる回生エネルギーよりも小さく、前記バッテリ状態検出手段において、バッテリが過充電になると判断された場合（バッテリの充電状態が所定値以上の場合）、バッテリから、後輪で駆動するために不足している電力を補うことで前記後輪の交流モータを駆動することを特徴とする車両駆動システム。
【請求項６】
請求項１記載の車両駆動システムにおいて、さらに、
前輪に駆動力を供給する内燃機関と、
前記バッテリの直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記インバータの交流電力を用いて駆動され、前輪に駆動力を供給し、又は前記内燃機関の回転力により駆動され、発電可能な交流モータとを備え、
前記制御手段は、
前記後輪の最適なトルクを得るための二つのモータへのトルク指令値より、各モータが消費するエネルギー又は回生するエネルギーを算出するエネルギー算出手段と、
後輪の各輪に最適なトルクを出した場合に、前記バッテリの充電状態がどうなるかを算出するためのバッテリ状態検出手段を備え、
前記エネルギー算出手段によって算出された左右モータが消費するエネルギーが同時に負であり、前記バッテリ状態検出手段において、バッテリが過充電になると判断された場合、前記内燃機関の出力を低下し、前輪に備えられた前記交流モータを駆動し、バッテリの電力を消費させることにより、回生エネルギーを減らし、前記バッテリの充電状態が過充電にならずに、所要のトルクを出力するトルク配分手段とを備えることを特徴とする車両駆動システム。
【請求項７】
車両の後輪を駆動する交流モータと、
前記交流モータを駆動するインバータと、
前記交流モータや前記インバータを制御するモータコントロールユニットと、
電気エネルギーを蓄積するバッテリと、
前記バッテリと前記インバータとの間に設けられ、前記インバータの入力電圧を昇降制御する電圧制御手段と、
車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
車両からの要求トルクにしたがって、前記インバータや前記交流モータや前記発電機を制御する制御手段とを備えたハイブリッド自動車の車両駆動システムであって、
前記後輪と前記モータとの間に設けられ、前記モータの駆動力を左右の後輪に配分すると共に、その配分率が可変な分配手段を備え、
前記制御手段は、バッテリの残量と前記走行状態検出手段によって検出された車両の走行状態に応じて、後輪の各輪に最適なトルクを出すように、前記分配手段による分配率を制御することを特徴とする車両駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車を駆動する車両駆動システムに係り、特に、後輪のヨーモーメント制御に好適な車両駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車の車両駆動システムとして、例えば、特開平１１−３０１２９３号公報に記載のように、前輪をエンジンで、後輪を左右２個のモータで駆動するとともに、後輪の２個のモータを独立に制御することで、車両のヨーモーメントを精度良く制御するものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３０１２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特開平１１−３０１２９３号公報記載のものでは、バッテリが過放電又は過充電になる場合には、モータを制御するための左右輪の各トルクを修正しており、バッテリの過放電や過充電を防いでいるため、バッテリの過放電又は過充電時に、必要な所要のトルクを出すことができないものである。したがって、目標ヨーモーメントを満たすことはできるが、加速時における加速性や減速時における減速の応答性が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、車両のヨーモーメントを精度良く制御できるとともに、車両の応答性が向上する車両駆動システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）上記目的を達成するため、本発明は、車両の左右の後輪を独立に駆動する二つの交流モータと、前記二つの交流モータをそれぞれ駆動する二つのインバータと、前記二つの交流モータや前記インバータを制御するモータコントロールユニットと、電気エネルギーを蓄積するバッテリと、前記バッテリと前記二つのインバータとの間に設けられ、前記二つのインバータの入力電圧を昇降制御する電圧制御手段と、車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、車両からの要求トルクにしたがって、前記インバータや前記交流モータや前記発電機を制御する制御手段とを有するハイブリッド自動車の車両駆動システムであって、前記制御手段は、バッテリの残量と前記走行状態検出手段によって検出された車両の走行状態に応じて、後輪の各輪に最適なトルクを出すように、前記モータと前記インバータと、前記電圧制御手段の電圧を制御するようにしたものである。  
かかる構成により、車両のヨーモーメントを精度良く制御できるとともに、車両の応答性を向上し得るものとなる。
【０００７】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、前記後輪の最適なトルクを得るための前記二つのモータへのトルク指令値より、各モータが消費するエネルギー又は回生するエネルギーを算出するエネルギー算出手段と、後輪の各輪に最適なトルクを出した場合に、前記バッテリの充電状態がどうなるかを算出するバッテリ状態検出手段を備え、前記エネルギー算出手段によって算出された左右モータが消費するエネルギーが同時に負であり、前記バッテリ状態検出手段において、バッテリが過充電になると判断された場合、前記交流モータの無効分電流を増加させることにより、回生エネルギーを減らし、前記バッテリの充電状態が過充電にならずに、所要のトルクを出力するトルク配分手段とを備えるようにしたものである。
【０００８】
（３）上記（２）において、好ましくは、前記制御手段は、前記エネルギー算出手段によって算出された左右モータが消費するエネルギーが正と負である場合、左右いずれか一方の交流モータより得られた回生エネルギーを用いて、他方の交流モータを駆動するように、上記電圧制御手段の電圧を制御するようにしたものである。
【０００９】
（４）上記（３）において、好ましくは、前記制御手段は、前記エネルギー算出手段によって算出された左右モータが消費するエネルギーが正と負であり、左右いずれか一方の交流モータの駆動エネルギーが他方の交流モータから得られる回生エネルギーよりも小さく、前記バッテリ状態検出手段において、バッテリが過放電になると判断された場合（バッテリの充電状態が所定値以下の場合）、前輪に備えられた前記交流モータで発電し、後輪で駆動するために不足している電力を補うことで前記後輪の交流モータを駆動するようにしたものである。
【００１０】
（５）上記（３）において、好ましくは、前記制御手段は、前記エネルギー算出手段によって算出された左右モータが消費するエネルギーが正と負であり、左右いずれか一方の交流モータの駆動エネルギーが他方の交流モータから得られる回生エネルギーよりも小さく、前記バッテリ状態検出手段において、バッテリが過充電になると判断された場合（バッテリの充電状態が所定値以上の場合）、バッテリから、後輪で駆動するために不足している電力を補うことで前記後輪の交流モータを駆動するようにしたものである。
【００１１】
（６）上記（１）において、好ましくは、前輪に駆動力を供給する内燃機関と、前記バッテリの直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記インバータの交流電力を用いて駆動され、前輪に駆動力を供給し、又は前記内燃機関の回転力により駆動され、発電可能な交流モータとを備え、前記制御手段は、前記後輪の最適なトルクを得るための二つのモータへのトルク指令値より、各モータが消費するエネルギー又は回生するエネルギーを算出するエネルギー算出手段と、後輪の各輪に最適なトルクを出した場合に、前記バッテリの充電状態がどうなるかを算出するためのバッテリ状態検出手段を備え、前記エネルギー算出手段によって算出された左右モータが消費するエネルギーが同時に負であり、前記バッテリ状態検出手段において、バッテリが過充電になると判断された場合、前記内燃機関の出力を低下し、前輪に備えられた前記交流モータを駆動し、バッテリの電力を消費させることにより、回生エネルギーを減らし、前記バッテリの充電状態が過充電にならずに、所要のトルクを出力するトルク配分手段とを備えるようにしたものである。
【００１２】
（７）また、上記目的を達成するため、本発明は、車両の後輪を駆動する交流モータと、前記交流モータを駆動するインバータと、前記交流モータや前記インバータを制御するモータコントロールユニットと、電気エネルギーを蓄積するバッテリと、前記バッテリと前記インバータとの間に設けられ、前記インバータの入力電圧を昇降制御する電圧制御手段と、車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、車両からの要求トルクにしたがって、前記インバータや前記交流モータや前記発電機を制御する制御手段とを備えたハイブリッド自動車の車両駆動システムであって、前記後輪と前記モータとの間に設けられ、前記モータの駆動力を左右の後輪に配分すると共に、その配分率が可変な分配手段を備え、前記制御手段は、バッテリの残量と前記走行状態検出手段によって検出された車両の走行状態に応じて、後輪の各輪に最適なトルクを出すように、前記分配手段による分配率を制御するようにしたものである。  
かかる構成により、車両のヨーモーメントを精度良く制御できるとともに、車両の応答性を向上し得るものとなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、車両のヨーモーメントを精度良く制御できるとともに、車両の応答性が向上できるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１〜図１６を用いて、本発明の第１の実施形態による車両駆動システムの構成及び動作について説明する。  
最初に、図１を用いて、本実施形態による車両駆動システムの全体構成について説明する。  
図１は、本発明の第１の実施形態による車両駆動システムの全体構成を示すシステムブロック図である。
【００１５】
ここでは、本実施形態による車両駆動システムを、フロントにエンジンとモータ／ジェネレータ、リアに左右を独立に駆動するための２個の交流モータを用いたハイブリッド自動車に適用した場合を例にして説明する。
【００１６】
ハイブリッド自動車１は、エンジン３と、モータ／ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）４と、左後輪駆動用の交流モータ６ａと、右後輪駆動用の交流モータ６ｂと、バッテリ３１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３とを備えている。エンジン３とＭ／Ｇ４の駆動力は、トランスミッション３０と車軸１３Ａを介して前輪２に伝達され、前輪２を駆動する。エンジン３の出力は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１５からの指令により駆動される電子制御スロットル１１により制御される。電子制御スロットル１１には、アクセル開度センサ１２が設けられており、アクセル開度を検出する。また、ＥＣＵ１５は、トランスミッション３０を制御する。エンジン３の出力は、前輪２を駆動するだけでなく、Ｍ／Ｇ４を駆動する場合もある。Ｍ／Ｇ４は、前輪２を駆動する場合には、バッテリ３１に蓄えられた電力を用いてモータ駆動される。また、前輪２によって回生制動をおこなう場合には、Ｍ／Ｇ４によって得られる回生電力を、バッテリ３１に供給する。Ｍ／Ｇ４は、発電する場合には、エンジン３の動力を用いて発電機として交流電力を出力する。
【００１７】
インバータ１０は、Ｍ／Ｇ４において所要の動力を任意に制御するために設けられており、バッテリ３１に蓄えられた直流電力を交流電力に変換し、Ｍ／Ｇ４に供給する。回生制動時や発電時には、交流電力を、インバータ１０によって直流電力に変換し、バッテリ３１に供給する。
【００１８】
交流モータ６ａと交流モータ６ｂは、駆動及び回生をおこなうことができる。交流モータ６ａ，６ｂの駆動力は、それぞれ、クラッチ９ａ，９ｂ、ギヤ７ａ，７ｂ、車軸１３Ｒａ，１３Ｒｂを介して、後輪５ａ，５ｂに伝達され、後輪５ａ．５ｂを駆動する。ギヤ７ａとクラッチ９ａ、又はギヤ７ｂとクラッチ７ｂが連結されると、交流モータ６ａ又は交流モータ６ｂの回転力が、車軸１３Ｒａ又は車軸Ｒｂに伝えられ、後輪５ａ又は後輪５ｂを駆動する。クラッチ９ａ又はクラッチ９ｂが外れると、交流モータ６ａ又は交流モータ６ｂは、後輪５ａ又は後輪５ｂから機械的に切り離され、後輪５ａ又は後輪５ｂは駆動力を路面に伝えない。
【００１９】
なお、図１では、交流モータ６ａと交流モータ６ｂがクラッチ９ａとクラッチ９ｂなどの開閉機構を介して接続される構成を例示しているが、直接接続される構成でもよいものである。また、図１では、ギヤ７ａとギヤ７ｂは、減速機とした構成を例示しているが、複数段の変速機としてもよいものである。制動時には、後輪５ａと後輪５ｂの少なくとも一方の車輪から回生トルクをギヤ７ａとクラッチ９ａ、又はギヤ７ｂとクラッチ９ｂを連結させることで交流モータ６ａ又は交流モータ６ｂが回生され、回生エネルギーを得ることができる。
【００２０】
また、交流モータ６ａおよび交流モータ６ｂにおいて所要の動力を任意に制御できるようにインバータ８ａおよびインバータ８ｂが設けられており、バッテリ３１に蓄えられた直流電力を交流電力に変換し、交流モータ６ａおよび交流モータ６ｂに供給する。
【００２１】
ＨＥＶコントローラ３２は、ＥＣＵ１５やモータコントローラ１４Ａ、モータコントローラ１４ａ、モータコントローラ１４ｂ、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３を制御する電圧変換コントローラ１６とＣＡＮなどの通信手段で繋がっており、操舵角や車速、前後や横の加速度、ヨーレートなど車両情報に基づき、前輪用のＭ／Ｇ４や後輪用の交流モータ６ａ、交流モータ６ｂ、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３への指令値を計算するような、駆動システム全体の制御をおこなうコントローラである。
【００２２】
モータコントローラ１４Ａは、ＨＥＶコントローラ３２から得られるエンジン回転数やトルク指令に基づき、Ｍ／Ｇ４とインバータ１０を制御する。モータコントローラ１４ａは、ＨＥＶコントローラ３２から得られるエンジン回転数やトルク指令に基づき、交流モータ６ａとインバータ８ａを制御する。モータコントローラ１４ｂは、ＨＥＶコントローラ３２から得られるエンジン回転数やトルク指令に基づき、交流モータ６ｂとインバータ８ｂを制御する。
【００２３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３３は、左右２個のインバータ８ａおよびインバータ８ｂの間に設けられ、バッテリ３１の出力を、交流モータ７ａおよび交流モータ７ｂに要求されるトルクを出力するために必要な電圧になるように、電力変換する。電圧変換コントローラ１６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３の電圧を制御するコントローラである。ここで、本例では、電圧制御手段として、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３を用いた例を示したが、スイッチなどの切り替えにより電圧変換をおこなう構成でもよいものである。
【００２４】
次に、図２〜図１１を用いて、本発明の第１の実施形態による車両駆動システムに用いるＨＥＶコントローラ３２の構成及び動作について説明する。  
最初に、図２を用いて、本実施形態による車両駆動システムに用いるＨＥＶコントローラ３２の構成について説明する。  
図２は、本発明の第１の実施形態による車両駆動システムに用いるＨＥＶコントローラの構成を示すブロック図である。
【００２５】
ＨＥＶコントローラ３２は、バッテリの状態に応じて、最適なヨーモーメントの制御をおこなうように、左右後輪を独立に制御するよう、後輪の２つの交流モータ６ａと交流モータ６ｂのトルクを決定する。同時に、前輪２への駆動力を決定し、それをエンジン３とＭ／Ｇ４に配分する。よって、ＨＥＶコントローラ３２では、バッテリの電圧センサＳＥ１によって検出されたバッテリ電圧や、バッテリ残量センサＳＥ２によって検出されたバッテリ残量を表す情報のほか、車両情報として、アクセル開度センサＳＥ３によって検出されたアクセル開度θ，ブレーキスイッチＳＥ４によって検出されたブレーキの踏込み状態を示すブレーキ信号，ステアリング角センサＳＥ５によって検出された操舵角δ，車速センサＳＥ６によって検出された車速Ｖ，前後方向の加速度センサＳＥ７によって検出された加速度Ｇx，横方向の加速度センサＳＥ８によって検出された横加速度Ｇy，ヨーレートセンサＳＥ９によって検出されたヨーレートＹr，各車輪の車輪速センサＳＥ１０によって検出された各車輪の車輪速Ｖfl（前左），Ｖfr（前右），Ｖrl（後左），Ｖrr（後右）が入力している。
【００２６】
ＨＥＶコントローラ３２は、走行状態演算部３２Ａと、目標ヨーモーメント算出部３２Ｂと、左右後輪目標トルク算出部３２Ｃと、後輪モータトルク指令算出部３２Ｄと、エネルギー換算部３２Ｅと、トルク配分演算部３２Ｆとを備えている。
【００２７】
走行状態演算部３２Ａは、アクセル開度θとブレーキ信号より、ドライバのアクセルペダルの踏み込み操作とブレーキ操作から、加減速の度合いを推定する。また、速度，車両重量などの車両情報、および路面摩擦係数μなどの道路状況を表す情報から、前後の加速に必要な駆動パワーＰａｌｌおよび駆動力Ｔａｌｌを算出する。
【００２８】
目標ヨーモーメント算出部３２Ｂは、ドライバのハンドル操作量に相当する操舵角δより、ドライバが目標としている旋回半径を推定する。車両の旋回に伴う荷重の移動を考慮し、旋回半径や車速Ｖ、横加速度Ｇyなど、各センサ値を用いて、路面の摩擦係数μを推定する。また、前後の加速度Ｇxと横加速度Ｇyを用いて、前後及び横方向の荷重移動量を計算する。さらに、走行状態演算部３２Ａが算出した前後の加減速に必要な駆動力Ｔallを、車両重量や重心を考慮して前後に配分する。前輪に配分されたトルクをＴfrontとして、後輪に配分されたトルクをＴrearとして算出する。また、前記荷重移動量より、前後左右の各輪で発生可能な駆動力を算出して、目標ヨーモーメントＴoを計算する。
【００２９】
左右後輪目標トルク算出部３２Ｃは、後輪で出力する全トルクＴrearを左右に分配し、左右後輪の目標トルクＴrl（後左）とＴrr（後右）を算出する。ここでの左右後輪目標トルクとは、目標ヨーモーメント算出部３２Ｂで算出された目標モーメントＴｏを発生させるために必要なトルクに加えて、走行状態演算部３２Ａにて算出した加減速に必要なトルク（駆動パワーＰall）、すなわち加速度を加味したものである。
【００３０】
後輪モータトルク指令算出部３２Ｄは、左右後輪目標トルク算出部３２Ｃで算出された左右後輪の目標トルクＴrl，Ｔrrから、左右後輪の交流モータ６ａと交流モータ６ｂへのトルク指令値Ｔmrl*，Ｔmrr*を算出する。このとき、後輪モータトルク指令算出部３２Ｄで算出する目標トルクＴmrl*やＴmrr*がモータのスペックを超えている場合には、目標ヨーモーメント算出部３２Ｂに戻り、制限された目標トルクになるように前後のトルク配分などを見直し、再度計算する。
【００３１】
エネルギー換算部３２Ｅは、後輪モータトルク指令算出部３２Ｄで算出した左右各輪のモータトルクＴmrl*，Ｔmrr*と、モータ回転速度ωml，ωmrより、各輪の消費エネルギー又は回生エネルギーＰrlを算出する。
【００３２】
ここで、図３を用いて、本実施形態による車両駆動システムに用いるＨＥＶコントローラ３２のエネルギー換算部３２Ｅの処理内容について、左後輪の交流モータ６ａを例にして説明する。  
図３は、本発明の第１の実施形態による車両駆動システムに用いるＨＥＶコントローラのエネルギー換算部の処理内容を示すフローチャートである。
【００３３】
最初に、ステップＳ１０１において、エネルギー換算部３２Ｅは、左後輪の交流モータ６ａのモータ回転速度ωmrlを入力する。
【００３４】
次に、ステップＳ１０１において、エネルギー換算部３２Ｅは、左後輪の交流モータ６ａのトルク指令Ｔmrl*を入力する。
【００３５】
次に、ステップＳ１０３において、エネルギー換算部３２Ｅは、モータ回転速度ωmrlとトルク指令Ｔmrl*が同符号か否かを判定することで、エネルギーを消費する場合なのか回生する場合なのかを判断する。ステップＳ１０３において、トルク指令Ｔmrl*とモータ回転速度ωmrlが同符号の場合、エネルギーを消費するモードと判断する。
【００３６】
エネルギー消費モードと判定されると、ステップＳ１０４において、次の式（１）により、消費エネルギーとしてＰrlを計算する。
【００３７】
Ｐrl＝Ｔmrl*・ωmrl／α（０＜α＜１）  …（１）
ここで、αは左後輪の交流モータ６ａ、インバータ８ａを総合した効率を表している。効率αの値は、例えば、モータの回転数とトルクに対する効率をマップとして保持している。
【００３８】
ステップＳ１０３において、トルク指令Ｔmrl*とモータ回転速度ωmrlが異符号の場合は、エネルギーを回生モードと判断し、ステップＳ１０５において、次の式（２）により、回生エネルギーとしてＰrlを計算する。
【００３９】
Ｐrl＝Ｔmrl*・ωmrl・α（０＜α＜１）  …（２）
なお、以上は、左後輪の例であるが、エネルギー換算部３２Ｅは、右後輪についても同様に、駆動時には消費エネルギーＰrr、制動時には回生エネルギーＰrrを算出する。
【００４０】
算出した左右の後輪の各消費エネルギー又は回生エネルギーより、後輪でモータやインバータが消費するエネルギーの総和Ｐrを、次の式（３）で算出する。このエネルギーの総和Ｐｒは、モータやインバータが消費するときに正となるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３からインバータ８ａとインバータ８ｂの方向に流れるエネルギーを正と定義している。
【００４１】
Ｐr＝Ｐrl＋Ｐrr  …（３）
トルク配分演算部３２Ｆは、目標ヨーモーメント算出部３２Ｂで算出された前輪トルクＴfrontと、エネルギー換算部３２Ｅで算出された各輪の消費エネルギー又は回生エネルギーＰrlに基づいて、バッテリ残量を参照してバッテリ３１が過充電や過放電になると判断される場合を考慮しながら、Ｍ／Ｇ４へのトルク指令，エンジン３へのトルク指令，左後輪モータ６ａへのトルク指令，右後輪モータ６ｂへのトルク指令を算出する。
【００４２】
まず、トルク配分演算部３２Ｆは、前述したような消費エネルギー又は回生エネルギーが生じた場合に、バッテリ３１の状態がどうなるかを推定し、過充電又は過放電を判定する。現在のバッテリ３１の状態ＳＯＣと、上記で算出したエネルギー総和Ｐrと、左右後輪へのトルク指令Ｔmrl*，Ｔmrr*が入力され、バッテリ３１の充電状態が過充電又は過放電になるかを判定する。
ここで、図４を用いて、バッテリの蓄電状態ＳＯＣについて説明する。  
図４は、バッテリの蓄電状態の説明図である。
【００４３】
バッテリ３１の蓄電状態を表す値ＳＯＣとは、バッテリ３１の全容量に対する現在のバッテリの蓄電状態を０％〜１００％で表すものであり、バッテリ電圧Ｖbattが増加するに従って増加する特性を有している。
【００４４】
トルク配分演算部３２Ｆは、例えば現在のバッテリ状態ＳＯＣに対して、後輪がトルク指令Ｔmrl*とトルク指令Ｔmrr*で駆動または回生をした場合に、バッテリが破綻しないような限界値を定めておく。例えば、エネルギー換算部３２Ｅは、現在のＳＯＣ値に対する、各トルクの限界値Ｔmrl_limとＴmrr_lim、エネルギー総和の限界値Ｐr_limを実機に基づくマップデータとして保持している。このように、バッテリの状態を考慮し、各部品（モータやエンジンや発電機）へのトルク指令を計算している。
【００４５】
次に、図５〜図１１を用いて、本発明の第１の実施形態による車両駆動システムに用いるＨＥＶコントローラ３２のトルク配分演算部３２Ｆにおけるトルク指令の算出方法について説明する。  
図５、図８〜図１１は、本発明の第１の実施形態による車両駆動システムに用いるＨＥＶコントローラのトルク配分演算部におけるトルク指令の算出方法を示すフローチャートである。
【００４６】
図５では、トルク配分演算部３２Ｆは、左右後輪の２つの交流モータ６ａ，交流モータ６ｂの駆動と回生及び、エネルギー総和の組み合わせパターンにより、場合分けを行う。
【００４７】
まず、ステップＳ１１０において、左右後輪のモータトルク指令値Ｔmrl*とＴmrr*が正か負か、その組み合わせを調べて４ケースに分類する。ここでは、左右の後輪５ａ，５ｂを駆動するための交流モータ６ａ，６ｂがそれぞれ力行するのか回生するのかで、それらの組み合わせで「力行＆力行」，「回生＆回生」，「力行＆回生」，「０＆０」の４通りに分類する。これらの分類は、それぞれ左右のトルクの大きさに差をつけることで、ヨーモーメントを発生させることができる。
【００４８】
ステップＳ１１０で調べた組み合わせのうち、トルク指令Ｔmrl*とトルク指令Ｔmrr*の片方が正で、他方が負の場合、すなわち力行と回生という組み合わせの場合、ステップＳ１１１に進む。ステップＳ１１１において、式（３）で算出した後輪の二つの交流モータ６ａ，タ６ｂの駆動よるエネルギーの総和Ｐｒが正か負かを調べ、正の場合と負の場合に分類する。すなわち、左右の後輪が力行および回生していた場合には、力行と回生のどちらのトルクが大きいかによって、エネルギーの総和Ｐｒの正負が異なる。よって、これらをまとめると、以下の（表１）のように５通りに分類される。
【００４９】
【表１】
2007210586.tif 000003
【００５０】
ここで、図６を用いて、ヨーモーメントの発生方法について説明する。  
図６は、ヨーモーメントの発生原理の説明図である。
【００５１】
図６は、右カーブの旋回時を表しており、路面状況などの影響を受けてアンダーステアになり、外側へ車両が滑り出そうな場合に、内向きのモーメントを発生させることで、アンダーステアを回避することができる。これは一般的にはＶＤＣ（Vehicle Dynamics ConＴrol）などの制御で実施されている。
【００５２】
本実施形態では、このようなモーメントの発生を、左右後輪の駆動力の差を用いて実現する。駆動力の差を発生させる方法として、（表１）に挙げた５通りの組合せに分類した。なお、ケースＥのように左右の駆動力がどちらも０の場合は、ヨーモーメントを発生させない場合である。
【００５３】
次に、バッテリ３１の状態を考慮した、２つの交流モータ６ａ，６ｂ、Ｍ／Ｇ４、エンジン３の駆動方法に関して、（表１）のケース毎に説明する。
【００５４】
まず、ケースＡでは、後輪の左右両輪とも力行の場合であるため、ドライバのアクセルの踏み具合としては、加速している場合が想定される。図６の例のように、右側へ内向きのモーメントを発生させる場合、図７（ａ）に示すように、左側の車輪５ａの駆動力を右側の車輪５ｂの駆動力よりも大きくすることで、両輪の駆動力に差を付ける。
【００５５】
ここで、図８を用いて、ケースＡの場合のトルク配分演算部３２Ｆの演算処理内容について説明する。
【００５６】
最初に、ステップＳ１２０において、トルク配分演算部３２Ｆは、バッテリの充電状態ＳＯＣを入力し、ステップＳ１２１において、バッテリ状態ＳＯＣがある閾値ＳＯＣ_Highを超えているかを調べる。ＳＯＣ_Highとは、バッテリ状態ＳＯＣが高いレベルであることを意味する値であり、例えば７０％〜８０％とする。ステップＳ１２１でバッテリ状態ＳＯＣが高いレベルであると判断された場合は、バッテリの充電状態が高いため、左右両輪を力行しても問題は無いと判断し、ステップＳ１２７に進む。
【００５７】
ステップＳ１２１において、バッテリ状態ＳＯＣがある程度高くないと判断された場合は、ステップＳ１２３へ進み、バッテリ状態ＳＯＣがある閾値ＳＯＣ_Lowよりも大きいかを調べる。閾値ＳＯＣ_Lowとは、バッテリ状態ＳＯＣが低いレベルであることを意味する値であり、例えば３０％〜４０％とする。
【００５８】
ステップＳ１２３でバッテリ状態ＳＯＣが下限値よりは高いと判断された場合、ステップＳ１２４へ進む。このとき、バッテリ３１の状態としては、バッテリ状態ＳＯＣが中間くらいの値、例えば４０％〜６０％の範囲内である。よって、ステップＳ１２４において、トルク指令値Ｔmrl*とＴmrr*で後輪の左右輪を駆動（力行）させた場合に、バッテリ３１の状態がどうなるか、トルクの制限値Ｔmrl_lim，Ｔmrr_limとエネルギー総和の制限値Ｐr_limにより判断する。
【００５９】
ステップＳ１２４において、バッテリ状態に問題はないと判定された場合は、左右両輪を力行しても問題は無いと判断する。
【００６０】
ステップＳ１２３において、ＳＯＣが低い状態であると判断された場合と、ステップＳ１２４において、所定トルクを出すと、バッテリ３１が破綻する（過放電になる）と判断された場合、バッテリ３１から電力を供給して、後輪に必要な所望のトルクを出すことができないことを意味している。本実施形態では、フロントにＭ／Ｇ４を搭載しているので、Ｍ／Ｇ４で発電することが可能である。よって、ステップＳ１２５へ進み、前輪のＭ／Ｇ４で発電する。
【００６１】
ステップＳ１２７では、フロントにあるエンジン３とＭ／Ｇ４のトルク指令値を計算する。
【００６２】
次に、ステップＳ１２８にて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３への電圧指令値を算出する。
【００６３】
以上のようにして、トルク配分演算部３２Ｆは、ケースＡにおけるＭ／Ｇ４へのトルク指令，エンジン３へのトルク指令，左後輪モータ６ａへのトルク指令，右後輪モータ６ｂへのトルク指令を算出する。
【００６４】
次に、図９を用いて、ケースＢの場合のトルク配分演算部３２Ｆの演算処理内容について説明する。
【００６５】
ケースＢでは、後輪の左右両輪とも回生する場合であるため、ドライバのアクセルやブレーキの踏み具合としては、減速している場合が想定される。図６の例で、右側へ内向きのヨーモーメントを発生する際に、両輪とも制動する場合には、図７（ｂ）に示すように、左側の車輪５ａの制動力よりも右側の車輪５ｂの制動力を大きくすることで、両輪の制動力に差を付けることができる。
【００６６】
そこで、ステップＳ１３０において、トルク配分演算部３２Ｆは、バッテリの充電状態ＳＯＣを入力し、ステップＳ１３１において、バッテリ状態ＳＯＣがある閾値ＳＯＣ_Lowよりも小さいかを調べる。バッテリ状態ＳＯＣが所定の限界値より低いレベルであると判断された場合は、左右両輪で回生制動してもバッテリが満充電になる可能性は無いので、ステップＳ１３７に進む。
【００６７】
ステップＳ１３１において、バッテリ状態ＳＯＣが下限の閾値よりは高いと判断された場合は、ステップＳ１３３へ進み、バッテリ状態ＳＯＣの上限の閾値ＳＯＣ_Highよりも低いか否かを調べる。
【００６８】
ステップＳ１３３でバッテリ状態ＳＯＣが上限値よりは低いと判断された場合、ステップＳ１３４へ進む。ステップＳ１３４にて、トルク指令値Ｔmrl*とＴmrr*で後輪の左右輪を回生制動させた場合に、バッテリの状態がどうなるかを判断する。ステップＳ１３４において、バッテリ状態に問題はないと判定された場合は、左右両輪で回生してもバッテリ３１が満充電になる可能性は無いと判断し、ステップＳ１３７に進む。
【００６９】
ステップＳ１３３において、バッテリ状態ＳＯＣが高い状態であると判断された場合と、ステップＳ１３４において、所定トルクを出すと、バッテリの状態が破綻する（満充電になる）と判断された場合には、現在のバッテリの状況では、これ以上エネルギーを充電することができないことを意味している。このとき、ステップＳ１３５へ進み、モータで余剰電力を消費する。本実施形態では、前輪にもＭ／Ｇ４があるので、エンジンの出力を低下し、前輪のＭ／Ｇ４をモータ駆動して、バッテリの電力を消費させることができる。また、リアモータの少なくとも一方のモータの損失を増やして、余剰電力を消費させることもできる。さらに、回生せずに摩擦ブレーキを併用することも可能である。
【００７０】
次に、ステップＳ１３７では、フロントにあるエンジン３とＭ／Ｇ４のトルク指令値を計算する。  
そして、ステップＳ１３８にて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３への電圧指令値を算出する。
【００７１】
以上のようにして、トルク配分演算部３２Ｆは、ケースＢにおけるＭ／Ｇ４へのトルク指令，エンジン３へのトルク指令，左後輪モータ６ａへのトルク指令，右後輪モータ６ｂへのトルク指令を算出する。
【００７２】
次に、図１０を用いて、ケースＣとケースＤの場合のトルク配分演算部３２Ｆの演算処理内容について説明する。
【００７３】
ケースＣとケースＤは、後輪の片輪が力行、他方が回生する場合であるため、ドライバのアクセルやブレーキの踏み具合としては、減速時，加速時，一定走行時のいずれの場合も考えられる。図６の例で、右側へ内向きのモーメントを発生させるには、図７（ｃ）に示すように、内側に相当する右側の車輪５ｂに回生制動トルク、外側に相当する左側の車輪５ａに駆動トルクを与える。これらの大きさは、目標ヨーモーメントＴｏの大きさに応じて異なり、回生制動トルクと駆動トルクが等しくなる場合もあれば、異なる場合もある。
【００７４】
ケースＣでは、エネルギー総和Ｐｒ≧０であるため、駆動側の方が回生側よりも大きいパワーを必要とする又は同じパワーを必要とする。
【００７５】
ここで、図１０に示す処理フローにより、左側の車輪５ａを駆動するために必要なエネルギーＰrlをどこから供給するかを決定する。さらに、算出した後輪で必要なエネルギーの総和Ｐｒをバッテリの状態に応じて供給する。
【００７６】
ステップＳ１４０において、トルク配分演算部３２Ｆは、Ｐｒ≠０すなわちＰｒ＞０の場合は、ステップＳ１４１へ進み、バッテリの状態ＳＯＣを入力する。
【００７７】
次に、ステップＳ１４２において、バッテリ状態ＳＯＣがある下限の閾値ＳＯＣ_Lowよりも小さいかを調べる。バッテリ状態ＳＯＣがＳＯＣ_Lowよりも低い場合、ステップＳ１４３へ進む。このときは、バッテリから電力を供給することができないため、フロントのＭ／Ｇ４で発電をおこない、そのエネルギーを用いて後輪５ａに電力を供給する。
【００７８】
ステップＳ１４２において、バッテリ状態ＳＯＣが下限値よりも高い場合には、ステップＳ１４４へ進み、上限値ＳＯＣ_Highよりも低いかどうかを調べる。
【００７９】
ステップＳ１４４において、バッテリ状態ＳＯＣが上限値よりは低いと判断された場合、ステップＳ１４５へ進む。
【００８０】
ステップＳ１４５で、トルク指令値Ｔmrl*で左後輪を駆動し、トルク指令値Ｔmrr*で右後輪を回生制動させた場合に、バッテリ状態がどうなるかを判断する。
【００８１】
ステップＳ１４５において、バッテリ状態に問題はないと判定された場合は、必要なエネルギーＰｒをバッテリ３１から供給すればよく、このときは、ステップＳ１４６へ進む。
【００８２】
バッテリ状態に問題がある場合には、ステップＳ１４３へ進み、フロントのＭ／Ｇ４で発電する。
【００８３】
また、ステップＳ１４４において、バッテリ状態ＳＯＣが上限値を超えていると判断される場合には、バッテリ３１が満充電に近い状態にあるため、ステップＳ１４６Ｆへ進み、バッテリの電力を積極的に消費させる。
【００８４】
次に、ステップＳ１４８において、フロントにあるエンジン３とＭ／Ｇ４のトルク指令値を計算する。
【００８５】
そして、ステップＳ１４９において、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３への電圧指令値を算出する。
【００８６】
また、ステップＳ１４０において、Ｐｒ≠０のときは、左の車輪５ａを駆動するための交流モータ６ａの駆動エネルギーＰrlと右の車輪を回生制動するための交流モータ６ｂの回生エネルギーＰrrがちょうど等しいため、外部からエネルギーを供給する必要が無く、右側の回生エネルギーを用いて左側の車輪を駆動することができる。
【００８７】
ケースＤでは、エネルギー総和Ｐｒ＜０であるため、駆動エネルギーより回生で得られるエネルギーが大きい。よって、図７（ｃ）の例では、左側の車輪５ａを駆動するために必要なエネルギーＰrlは、右側の車輪５ｂで回生制動して得られたエネルギーＰrrから供給できる。よって、エネルギーの総和Ｐｒが、後輪から得られるエネルギーであり、バッテリへ供給することができる。しかし、後輪から得られるエネルギーは、バッテリ３１のＳＯＣの状態によっては供給することができない。
【００８８】
ここで、図１１を用いて、ケースＤの場合の余剰エネルギーの処理方法について説明する。
【００８９】
ステップＳ１５０において、トルク配分演算部３２Ｆは、バッテリ状態ＳＯＣを入力し、ステップＳ１５１において、バッテリ状態ＳＯＣが下限の閾値ＳＯＣ_Lowよりも低いかを調べる。
【００９０】
バッテリ状態ＳＯＣがＳＯＣ_Lowよりも低い場合、バッテリが充電される方が望ましい。よって、ステップＳ１５２に進み、上記で算出したエネルギー総和Ｐｒをバッテリに充電するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３の電圧を制御する。
【００９１】
ステップＳ１５１において、バッテリ状態ＳＯＣが閾値ＳＯＣ_Lowよりも高い場合は、ステップＳ１５３へ進み、上限値ＳＯＣ_Highよりも低いかを調べる。
【００９２】
ステップＳ１５３において、バッテリ状態ＳＯＣが上限値よりも低い場合には、充電状態が中くらいである。よって、ステップＳ１５４に進み、トルク指令値Ｔmrl*で左後輪５ａを駆動し、トルク指令値Ｔmrr*で右後輪５ｂを回生制動させた場合に、そのエネルギーの変化により、バッテリの状態がどうなるかを調べて判断する。
【００９３】
ステップＳ１５４において、バッテリ状態に問題はないと判定された場合は、余剰エネルギーＰｒをバッテリに充電すればよいので、ステップＳ１５２へ進む。余剰エネルギーＰｒを充電するとバッテリ状態に問題があると判断された場合には、ステップＳ１５５へ進み、フロント又はリアの少なくとも１個のモータを使って、余剰エネルギーを消費させる。同様に、ステップＳ１５３において、バッテリ状態ＳＯＣがある上限値を越えていると判断された場合にも、ステップＳ１５５へ進み、余剰電力を消費させる。ここで、モータで消費させる方法としては、リアの交流モータ６ａや交流モータ６ｂで損失として消費させるか、フロントのＭ／Ｇ４を駆動して、バッテリ３１から電力を消費させる。
【００９４】
次に、ステップＳ１５７では、フロントにあるエンジン３とＭ／Ｇ４のトルク指令値を計算する。そして、ステップＳ１５８にて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３への電圧指令値を算出する。
【００９５】
ケースＥでは、左右のモータトルクがいずれも０であるため、後輪でのエネルギーの総和Ｐｒも０である。よって、フロントのエンジン３及びＭ／Ｇ４のトルク配分のみ考慮すればよく、それに関しては後述する。
【００９６】
次に、図１２を用いて、本実施形態による車両駆動システムに用いるモータコントローラ１４ａ，１４ｂ及び電圧変換コントローラ３２の構成及び動作について説明する。  
図１２は、本発明の第１の実施形態による車両駆動システムに用いるモータコントローラ及び電圧変換コントローラの構成を示すブロック図である。
【００９７】
モータコントローラ１４ａは、交流モータ６ａやインバータ８ａを制御するための指令値を演算する。モータコントローラ１４ｂは、交流モータ６ｂやインバータ８ｂを制御するための指令値を演算する。電圧変換コントローラ１６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３の電圧を制御するための指令値を演算する。
【００９８】
モータコントローラ１４ａとモータコントローラ１４ｂとは、基本的に同一構成であるため、ここでは、モータコントローラ１４ａについて具体的に説明する。
【００９９】
前述のように、ＨＥＶコントローラ３２は、バッテリの状態に対する判定をおこなっており、その判定結果を得る。判定した結果、ケースＢやケースＤのように、余剰電力をモータで消費させる場合には、通常と異なる指令値演算をおこなう。ここで、左車輪用のトルク指令をＴr*、左車輪を駆動するモータのモータ回転数をωmとして説明する。
【０１００】
モータコントローラ１４ａは、電流指令演算部１４ａＸは、電流指令値演算部１４Ａと、電圧指令演算部１４Ｂと、３相電圧指令演算部１４Ｃと、ＰＷＭ／矩形波信号処理部１４Ｄとを備えている。
【０１０１】
電流指令値演算部１４Ａは、トルク指令Ｔrl*とモータ回転速度ωmに基づいて、同期モータに対するｄ軸電流指令値Ｉｄ*，ｑ軸電流指令値Ｉｑ*を算出する。例えば、トルク指令Ｔr*とモータ回転数ωmの各動作点に対するｄ軸電流指令Ｉｄ，ｑ軸電流指令Ｉｑテーブルを、通常時とモータ消費時それぞれで内部に保持しておき、各動作点に応じてｄ軸電流指令値Ｉｄ*，ｑ軸電流指令値Ｉｑ*を決定する。その結果、例えば後輪でモータやインバータが消費するエネルギーの総和Ｐｒに相当する余剰の電気エネルギーを、交流モータ６ａ又は交流モータ６ｂの発熱として消費させることになる。したがって、例えば、ｄ軸電流指令値Ｉｄ，ｑ軸電流指令値Ｉｑテーブルは、この余剰エネルギーを無効分電流として流すようなｄ軸電流指令値Ｉｄ，ｑ軸電流指令値Ｉｑとして設定しておく。具体的には、無効分電流とはＡＣモータの磁束方向に流す電流である。そのほか、モータ電流の位相をずらすことで損失を大きくさせる方法もある。
【０１０２】
次に、電流指令値演算部１４Ａで決定した電流指令値Ｉｄ*，ｑ軸電流指令値Ｉｑ*に対して、モータ制御を開始するため、電圧指令演算部１４Ｂは、電流指令演算部１４Ａによって算出されたｄ軸電流指令値Ｉｄ*，ｑ軸電流指令Ｉｑ*から、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ*、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ*を算出する。
【０１０３】
３相電圧指令演算部１４Ｃは、電圧指令演算部１４Ｂによって算出されたｄ軸電圧指令値Ｖｄ*，ｑ軸電圧指令値Ｖｑ*に対して、交流モータ６に備えられている磁極位置センサによって検出された磁極位置θを用いて、交流モータ６に対する交流電圧指令値Ｖｕ*，Ｖｖ*，Ｖｗ*を算出する。
【０１０４】
ＰＷＭ／矩形波信号処理部１４Ｄは、３相電圧指令演算部１４Ｃによって算出された交流電圧指令Ｖｕ*、Ｖｖ*、Ｖｗ*に基づいて、インバータ８をＰＷＭ制御もしくは矩形波制御するために、インバータ内部のスイッチング素子の駆動信号を生成し、インバータ８ａに出力する。
【０１０５】
電圧変換コントローラ１６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３の電圧指令値を算出する部分であり、ＤＣ電圧Ｖｄｃ１演算部１６Ａと、ＤＣ電圧Ｖｄｃ２演算部１６Ｂと、ＤＣ／ＤＣ電圧指令値Ｖｄｃ*演算部１６Ｃと、電圧制御部１６Ｄとを備えている。
【０１０６】
ＤＣ電圧Ｖｄｃ１演算部１６Ａは、モータコントローラ１４ａの電圧指令演算部１４Ｂが算出したｄ軸電圧指令値Ｖｄ*，ｑ軸電圧指令値Ｖｑ*に基づいて、最低でも必要なＤＣ／ＤＣコンバータの両端電圧Ｖｄｃ１を以下のように算出する。なお、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ*，ｑ軸電圧指令値Ｖｑ*は、ＨＥＶコントローラ３２を介して、電圧変換コントローラ３３に与えられる。ここで、Ｖｄｃ１とは、左右後輪モータのうち、一方のモータ（ここでは、左車輪駆動用モータ６ａ）から算出した値とする。
【０１０７】
最初に、ＤＣ電圧Ｖｄｃ１演算部１６Ａは、交流モータの相電圧Ｖを、以下の式（４）により、
Ｖ＝（√（Ｖｄ*２＋Ｖｑ*２））／√３    …（４）
として算出する。  
さらに、交流モータの相電圧ＶからＤＣ電圧指令値Ｖｄｃ１を、ＰＷＭ制御の場合には、以下の式（５）に基づいて、また、矩形波制御の場合には、以下の式（６）に基づいて算出する。  
Ｖｄｃ１＝（２√２）・Ｖ  …（５）
Ｖｄｃ１＝（（２√２）・Ｖ）／１．２７  …（６）
ここで算出したＤＣ電圧指令値Ｖｄｃ１が、例えば左側のモータトルクＴmrl*を出力するのに必要なＤＣ電圧となる。
【０１０８】
同様に、ＤＣ電圧Ｖｄｃ１演算部１６Ａは、モータコントローラ１４ｂの電圧指令演算部が算出したｄ軸電圧指令値Ｖｄ*，ｑ軸電圧指令値Ｖｑ*に基づいて、もう片方のモータ（ここでは、右車輪駆動用モータ６ｂ）のモータトルクＴmrr*を出力するのに最低でも必要なＤＣ／ＤＣコンバータの両端電圧Ｖｄｃ２を算出する。
【０１０９】
ＤＣ／ＤＣ電圧指令値Ｖｄｃ*演算部１６Ｃは、ＤＣ電圧Ｖｄｃ１演算部１６Ａによって求められたＤＣ電圧指令値Ｖｄｃ１と、ＤＣ電圧Ｖｄｃ２演算部１６Ｂによって求められたＤＣ電圧指令値Ｖｄｃ２に基づいて、最終的に必要な直流電圧指令値Ｖｄｃ*を算出する。
【０１１０】
ＤＣ／ＤＣ電圧指令値Ｖｄｃ*演算部１６Ｃで算出するＤＣ電圧には、左側と右側のそれぞれで算出した、最低でも必要な電圧Ｖｄｃ１とＶｄｃ２が入力される。直流電圧指令値Ｖｄｃ*は、ＤＣ電圧指令値Ｖｄｃ１とＤＣ電圧指令値Ｖｄｃ２のどちらよりも大きい値をとるように設定する。予め動作領域に応じて直流電圧指令値Ｖｄｃ*を決めておき、マップとして保持しておいてもよいものである。電圧Ｖｄｃ*を高くすることにより、モータを駆動する際の電流値を小さく抑え、高出力を出すことができる。
【０１１１】
ここで、図１３に示すように、特に、（表１）におけるケース３やケース４のように、片方の車輪で回生制動したエネルギーを用いて他方の車輪を力行させる際には、昇圧して瞬間的に大電流を流すことにより、連続定格よりも大きな出力を出すことができる。例えば、瞬時最大トルクの最大値を、連続定格トルクの最大値の２倍とする。よって、このような状況で最大トルクを瞬間的に出せるようなモータを設計すればよいので、モータの小型化を実現できる。
【０１１２】
電圧制御部１６Ｄは、ＤＣ／ＤＣ電圧指令値Ｖｄｃ*演算部１６Ｃが出力する電圧指令値Ｖｄｃ*と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３の出力電圧である電圧Ｖｄｃから、偏差ΔＶｄｃを算出する。次に、求められた偏差ΔＶｄｃに対して、比例積分（ＰＩ）演算を行い、コンバータのスイッチング時間を設定するためのデュティＣ１を演算する。デュティＣ１信号は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３のスイッチング回路に供給され、コンバータの両端電圧であるＶｄｃが電圧値指令値Ｖｄｃ*に一致するように、フィードバック制御する。デュティＣ１は０≦Ｃ１≦１の範囲であり、例えばＶｄｃの大きさをバッテリ３１の端子電圧に対して昇圧させる場合に０．５＜Ｃ１＜１となるように制御し、逆にバッテリ３１の端子電圧に対して降圧させる場合に０＜Ｃ１＜０．５となるように制御すればよいものである。なお、この場合の制御方法はＰＩ制御としているが、これに限定されるものではない。また、フィードバック制御系のみでは応答に問題がある場合、フィードフォワード補償を入れてもよいものである。
【０１１３】
本実施形態によれば、以上説明した制御により、バッテリ３１の充電状況がどのような場合においても、ドライバの運転要求を満たし、かつ車両の走行に最適なヨーモーメントＴｏを発生させるために必要な左右後輪のトルクＴrlとＴrｒを出力することが可能となる。
【０１１４】
次に、図８のステップＳ１２７，図９のステップＳ１３７，図１０のステップＳ１４８，図１１のステップＳ１５７におけるフロントのエンジン３とＭ／Ｇ４における駆動力配分について説明する。
【０１１５】
前輪２は、エンジン３又はＭ／Ｇ４により駆動可能であるが、その際に、それぞれの効率やバッテリの状態を加味した上で、それぞれを駆動させるようにする。まず、前輪２でどれだけの駆動力又は回生制動力が必要になるかについては、図２における走行状態演算部３２Ａと目標ヨーモーメント算出部３２Ｂにて決められる。例えば、前輪２への要求トルクＴｆと与えられたときに、エンジン３で駆動するか、Ｍ／Ｇ４で駆動するか、それらの配分を決める方法について説明する。
【０１１６】
例えば、Ｔｆ＞０、すなわち要求されるトルクが駆動トルクだとした場合、バッテリの状態が満充電に近い場合には、Ｍ／Ｇ４への配分αを大きくする。よって、エンジンで出力するトルクＴｅ＝Ｔｆ・（１−α）とし、Ｍ／Ｇ４で駆動するトルクＴmf＝Ｔｆ・αとする。ここで、０≦α≦１であり、バッテリの状態が満充電に近くなるほど、αが大きくなるように決める。逆に、バッテリの状態ＳＯＣが所定値より低い場合、例えばＳＯＣが３０％より低いような状況では、Ｍ／Ｇ４を駆動させるエネルギーが足りないので、全てエンジン駆動にする。よって、α＝１とした場合は、前輪２をＭ／Ｇ４のみで駆動させており、α＝０とした場合は、エンジン３のみで駆動させていることになる。なお、これらを決定する方法としては、後輪のエネルギーを換算したのと同様に、モータの駆動に必要なエネルギー換算をおこない、バッテリの状態による駆動トルクの制限値を設定しておいてもよいものである。さらに、エンジン３にどれぐらいの駆動力を出すかについては、そのときの回転数に対して最も効率が良いトルクのみを出すように設定してもよいものである。
【０１１７】
また、Ｔｆ＜０、すなわち制動時には、バッテリの状態に応じて、制動で得られる回生エネルギーを可能な限り吸収する。よって、まずはバッテリの状態を確認し、バッテリの状態ＳＯＣが所定値より低い場合には、例えばＳＯＣが３０％とした場合、バッテリを充電する必要がある。よって、モータを回生させることでバッテリにエネルギーを充電する。逆に、ＳＯＣが７０％だとした場合には、これ以上充電させる必要はなく、エンジンブレーキや摩擦ブレーキによって制動トルクを出す。駆動時と同様にエンジンブレーキと摩擦ブレーキ、モータによる回生トルクを、バッテリの充電状況に応じて配分率を変化させるようにしてもよいものである。また、モータの回生制動で得られるエネルギー換算をおこない、それとバッテリの状態による回生制動トルクの制限値を設定していてもよいものである。
【０１１８】
上述のように、フロントのＭ／Ｇ４のトルク指令値は、バッテリ３１の蓄電状態によって制限される。ここで予め定めているトルク制限とは、バッテリに瞬間的に大電流が流れ、それによってバッテリが過充電または過放電になるのを防止するためである。
【０１１９】
ここで、図１４〜図１６を用いて、本実施形態による車両駆動システムに用いるＨＥＶコントローラ３２によるバッテリの電流制限時のモータのトルク指令値の制限方法について説明する。  
図１４は、バッテリの蓄電状態と温度に対する抵抗値の特性の説明図である。図１５は、バッテリの蓄電状態と単電池の電圧特性の説明図である。図１６は、本発明の第１の実施形態による車両駆動システムに用いるＨＥＶコントローラのトルク配分演算部における前輪のモータ／ジェネレータのトルク指令の算出方法を示すフローチャートである。
【０１２０】
ここでは、例としてリチウムイオン電池を１個用いた場合について説明する。リチウムイオン電池の特性は、図１４に示すように、ＳＯＣと温度変化にともなって抵抗値の特性が変化する。この抵抗値の特性は、充電時と放電時によって異なるものである。また、電圧特性も、図４に示したようにＳＯＣの値に応じて変化する。そこで、ＨＥＶコントローラ３２は、図１４及び図１５に示すような、充電時と放電時それぞれにおける抵抗値および単電池の電圧特性をマップとして保持している。
【０１２１】
図１６を用いて、バッテリの充放電時において、電流制限によりモータトルクの指令値を変更する処理について説明する。
【０１２２】
ステップＳ１６０において、ＨＥＶコントローラ３２ＳＯＣと温度を入力する。そして、ステップＳ１６１において、充放電時の抵抗値Ｒｃｈｇ又はＲｄｉｓｃｈｇと、単電池の電圧値Ｖｏｃｖを算出する。
【０１２３】
次に、ステップＳ１６２において、許容充放電電流Ｉmax_chg又はＩmax_dischgを、次式（７）又は（８）にて算出する。  
Ｉmax_chg＝｛（Ｖocv_max−Ｖocv）／Ｒchg｝  …（７）
Ｉmax_dischg＝｛（Ｖocv−Ｖocv_min）／Ｒdischg｝  …（８）
ここで、ＶmaxとＶminは、それぞれ単電池の最大電圧値と最小電圧値を表している。
【０１２４】
次に、ステップＳ１６３において、Ｍ／Ｇ４へのトルク指令Ｔmf*を入力する。そして、ステップＳ１６４において、次式（９）又は（１０）により、フロントのＭ／Ｇ４で供給または消費されるエネルギーＰｆを計算する。  
Ｐｆ＝Ｔmf*・ωmf・α（０＜α＜１）  …（９）
Ｐｆ＝Ｔmf*・ωmf／α（０＜α＜１）  …（１０）
ここで、αはフロントのＭ／Ｇ４、インバータ１０を総合した効率を表している。効率αの値は、例えば、モータの回転数とトルクに対する効率をマップとして保持しておく。
【０１２５】
次に、ステップＳ１６５において、バッテリ電圧Ｖbattを入力し、ステップＳ１６６において、上記トルクＴmf＊を出したときに、バッテリ電流Ｉｂａｔｔがどれくらい流れるかを、次式（１１）により計算する。  
Ｉbatt＝Ｐｆ／Ｖbatt              …（１１）
次に、ステップＳ１６７において、バッテリ電流Ｉｂａｔｔと、バッテリ充放電電流Ｉmax_chg又はＩmax_dischgの大きさを比較し、Ｍ／Ｇ４でトルクＴmfを出した場合に、バッテリ電流が許容電流値内であるか否かを判定する。許容充放電電流の上限値以内である場合には、ステップＳ１６８へ進み、電流リミットフラグｆｌａｇIlim＝ＯＦＦに設定し、Ｍ／Ｇ４へのトルク指令値Ｔmf＊をステップＳ１６３で入力した値Ｔmfとして決定する。また、許容充放電電流の上限値を超えた場合には、ステップＳ１６９へ進み、電流リミットフラグｆｌａｇIlim＝ＯＮに設定し、ステップＳ１７０において、Ｍ／Ｇ４へのトルク指令値とエンジン３へのトルク指令値を再計算する。
【０１２６】
ここで、ステップＳ１７０における再計算の方法に関し、一例を用いて説明する。
【０１２７】
最初に、ケースＡやケースＣのように、フロントで必要とされるエネルギーが正の場合（Ｐｆ＞０）、すなわちＭ／Ｇ４を駆動する場合に関して説明する。フロントで必要なトルクＴｆに対し、Ｍ／Ｇ４で出力可能なトルクが、エンジン軸上で（Ｔmf＊Ｇmf）とする。ここで、Ｇmfとは、エンジン軸とモータ軸との間のギア比を表している。よって、フロントで必要なトルクから、Ｍ／Ｇが出力するトルクを差し引いた残り（Ｔｆ−Ｔmf＊Ｇmf）相当をエンジン３で出力するトルクとして配分する。よって、エンジンで上記トルクを出力するような指令をＥＣＵ１５に送る。このように、エンジンを使用することを前提とした場合ではなく、ＥＶ走行をさせるモードの場合には、上記不足分トルクを、後輪のモータで出力できないかを判定する。例えば、図８のステップ１２７において、ステップ１２１又はステップ１２４からの処理で判定されてきた場合は、後輪モータで更にトルクを出せる可能性があるため、後輪モータへの目標トルクを再計算する。
【０１２８】
次に、ケースＢやケースＤのように、フロントで必要とされるエネルギーが負の場合（Ｐｆ＜０）、すなわちＭ／Ｇ４を回生制動する場合に関して説明する。フロントで必要な制動トルクＴｆに対し、Ｍ／Ｇ４で出力可能なトルクが、エンジン軸上で（Ｔmf＊Ｇmf）とする。ここで、Ｇmfとは、エンジン軸とモータ軸との間のギア比を表している。よって、フロントで必要なトルクから、Ｍ／Ｇが出力するトルクを差し引いた残り（Ｔｆ−Ｔmf＊Ｇmf）相当の制動トルクを、機械式ブレーキで出力する。ただし、バッテリのＳＯＣが低く、出来るだけモータで回生制動して、バッテリにエネルギーを供給したいような場合には、上記不足分トルクを、後輪のモータで出力できないかを判定する。例えば、図９のステップ１３７において、ステップ１３１又はステップ１３４からの処理で判定されてきた場合は、後輪モータで更にトルクを出せる可能性があるため、後輪モータへの目標トルクを再計算する。
【０１２９】
以上のような処理により、モータや発電機をバッテリで駆動させる際に、バッテリへ供給される電流、若しくはバッテリから持ち出す電流が許容値を超えた場合においても、各走行状況に応じたトルク修正をおこなうことで、車両の走行性能を損なわずに実現することができる。
【０１３０】
以上説明したように、本実施形態によれば、車両のヨーモーメントを精度良く制御できるとともに、車両の応答性を向上することができる。
【０１３１】
また、モータが瞬間的に最大トルクを出すように電圧を変更する手段を設けることで、小さいモータで実現することが可能である。
【０１３２】
次に、図１７を用いて、本発明の第２の実施形態による車両駆動システムの全体構成について説明する。  
図１７は、本発明の第２の実施形態による車両駆動システムの全体構成を示すシステムブロック図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【０１３３】
図１７に示す実施形態は、フロントにエンジンと発電機、リアに左右を独立に駆動するための２個の交流モータを用いたハイブリッド自動車に適用した場合の例である。
【０１３４】
図１７において、発電機７０は、エンジン３には、専用の発電機７０が接続されており、この発電機７０で発電される電力は、電力変換装置７１により直流電力に変換されて、バッテリ３１を充電することができる。
【０１３５】
このような構成では、フロントをエンジン３のみで駆動することになるが、バッテリ３１が過放電の場合には、発電機７０を用いて充電可能である。また、図１〜図１３にて説明した、左右後輪を独立に駆動させる方法は、同様に本実施形態に適用できる。
【０１３６】
本実施形態によっても、車両のヨーモーメントを精度良く制御できるとともに、車両の応答性を向上することができる。
【０１３７】
次に、図１８を用いて、本発明の第３の実施形態による車両駆動システムの全体構成について説明する。  
図１８は、本発明の第３の実施形態による車両駆動システムの全体構成を示すシステムブロック図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【０１３８】
図１８に示す実施形態は、フロントにエンジンとモータ／ジェネレータ、リアに１個のモータと左右を独立に駆動力を配分するためのギアを用いたハイブリッド自動車に適用した場合の例である。
【０１３９】
図１８において、後輪は、交流モータ６ａにより駆動力を発生させ、その駆動力を左右に配分可能な構造のギア８０により、左右に配分する。ギア８０の構成としては、例えば、NIKKEI MONOZUKURI 14B04.5に記載されているような、デフを用いてもよいものである。
【０１４０】
このような構成であれば、モータをリアに２個も搭載することなく、左右の後輪へのトルク配分を実現可能であり、搭載するモータとインバータを減らすことができる。
【０１４１】
本実施形態によっても、車両のヨーモーメントを精度良く制御できるとともに、車両の応答性を向上することができる。
【０１４２】
また、搭載するモータとインバータを減らすことができる。
【０１４３】
次に、図１９を用いて、本発明の第４の実施形態による車両駆動システムの全体構成について説明する。  
図１９は、本発明の第４の実施形態による車両駆動システムの全体構成を示すシステムブロック図である。なお、図１８と同一符号は、同一部分を示している。
【０１４４】
図１９に示す実施形態は、フロントにエンジンとモータ／ジェネレータ、リアに１個のモータと左右を独立に駆動力を配分するためのギアを用いたハイブリッド自動車に適用した場合の例である。
【０１４５】
図１９において、後輪は、交流モータ６ａにより駆動力を発生させ、その駆動力を左右に配分可能な構造のギア８０により、左右に配分する。ギア８０の構成としては、例えば、NIKKEI MONOZUKURI 14B04.5に記載されているような、デフを用いてもよいものである。
【０１４６】
このような構成であれば、モータをリアに２個も搭載することなく、左右の後輪へのトルク配分を実現可能であり、搭載するモータとインバータ及びコンバータを減らすことができる。
【０１４７】
前輪のＭ／Ｇ４と後輪の交流モータ６ａは、何れもバッテリ３１で駆動される。よって、これら２つのモータを駆動する場合、回生制動する場合のそれぞれにおいて、バッテリから持ち出す電流の総和を計算し、その電流値が許容放電電流であるか否かを判定する必要がある。これらの処理については、バッテリ電流の総和が、許容電流値以内である場合には、第３の実施形態によるＭ／Ｇ４の駆動時、制動時における電流値制限によるものと同様であり、図１８のステップＳ１６８のように、電流制限のフラグｆｌａｇIlim＝ＯＦＦとすればよい。しかし、ステップＳ１６７において、許容電流値を超えたと判断された場合には、ステップＳ１６９で電流制限フラグｆｌａｇIlim＝ＯＮとし、フロントのＭ／Ｇ４だけでなく、後輪のモータ６ａのトルク指令値も再計算する必要がある。
ここで、バッテリ電流による電流制限がかかった場合に、各モータおよびエンジンへのトルク指令値を再計算する方法について、一例を述べる。まず、フロントとリアへのトルクの配分が決まったとし、それぞれＴfrontとＴrearとする。
【０１４８】
最初に、フロントとリアで必要なトルクが共に正の場合（Ｔfront＞０、Ｔrear＞０）、すなわちＭ／Ｇ４と交流モータ６ａを駆動する場合に関して説明する。この場合、所望トルクを出すと、バッテリの放電電流が許容値を超えてしまうため、モータで使うトルクを減らす必要がある。よって、ＴfrontおよびＴrearで必要とされる全トルクを、許容されるバッテリ電流の範囲内に減らし、残りをエンジンで駆動させて補うことにより、実現できる。この場合、車両の走行性能を考慮して、前後のトルク配分を変更しない方が良いのであれば、エンジンでトルクをＴfrontよりも多く出して発電もおこない、そのエネルギーで後輪を駆動させることも可能である。その際、エンジンを高効率動作点で駆動させると、効率が上がるので更に効果的である。
【０１４９】
次に、制動時に回生制動トルクを出す場合について説明する。例えば、車両が直進している場合で、ヨーモーメントを発生させる必要が無いような場合には、充電効率の面より、前輪のＭ／Ｇ４のみで回生制動をおこなうと良い。しかし、本実施例の目的である、車両の走行状況に応じたヨーモーメントを発生させる場合には、後輪へのトルク配分も必要であるため、出来るだけ後輪の回生制動トルクを変更せず、前輪のＭ／Ｇによる回生制動トルクを減らす。ただし、制動力を損なってはならないので、残りの必要トルクは、エンジンブレーキ又は摩擦ブレーキで実現するように、トルク指令値を変更する。
【０１５０】
本実施形態によっても、車両のヨーモーメントを精度良く制御できるとともに、車両の応答性を向上することができる。
【０１５１】
また、搭載するモータとインバータとコンバータを減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５２】
【図１】本発明の第１の実施形態による車両駆動システムの全体構成を示すシステムブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による車両駆動システムに用いるＨＥＶコントローラの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による車両駆動システムに用いるＨＥＶコントローラのエネルギー換算部の処理内容を示すフローチャートである。
【図４】バッテリの蓄電状態の説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態による車両駆動システムに用いるＨＥＶコントローラのトルク配分演算部におけるトルク指令の算出方法を示すフローチャートである。
【図６】ヨーモーメントの発生原理の説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態による車両駆動システムにおける駆動力配分の原理説明図である。
【図８】本発明の第１の実施形態による車両駆動システムに用いるＨＥＶコントローラのトルク配分演算部におけるトルク指令の算出方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第１の実施形態による車両駆動システムに用いるＨＥＶコントローラのトルク配分演算部におけるトルク指令の算出方法を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第１の実施形態による車両駆動システムに用いるＨＥＶコントローラのトルク配分演算部におけるトルク指令の算出方法を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第１の実施形態による車両駆動システムに用いるＨＥＶコントローラのトルク配分演算部におけるトルク指令の算出方法を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第１の実施形態による車両駆動システムに用いるモータコントローラ及び電圧変換コントローラの構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態による車両駆動システムによるトルク特性の説明図である。
【図１４】バッテリの蓄電状態と温度に対する抵抗値の特性の説明図である。
【図１５】バッテリの蓄電状態と単電池の電圧特性の説明図である。
【図１６】本発明の第１の実施形態による車両駆動システムに用いるＨＥＶコントローラのトルク配分演算部における前輪のモータ／ジェネレータのトルク指令の算出方法を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の第２の実施形態による車両駆動システムの全体構成を示すシステムブロック図である。
【図１８】本発明の第３の実施形態による車両駆動システムの全体構成を示すシステムブロック図である。
【図１９】本発明の第４の実施形態による車両駆動システムの全体構成を示すシステムブロック図である。
【符号の説明】
【０１５３】
１…ハイブリッド自動車
２…前輪
３…エンジン
４…モータ／ジェネレータ
５…後輪
６…交流モータ
７…ギヤ
８…インバータ
９…クラッチ
１０…インバータ
１１…電子制御スロットル
１２…アクセル開度センサ
１３…車軸
１４…モータコントローラ
１５…エンジンコントロールユニット
１６…電圧変換コントローラ
１６Ａ…ＤＣ電圧Ｖｄｃ１演算部
１６Ｂ…ＤＣ電圧Ｖｄｃ２演算部
１６Ｃ…ＤＣ／ＤＣ電圧指令値Ｖｄｃ*演算部
１６Ｄ…電圧制御部
３１…バッテリ
３２…ＨＥＶ用コントローラ
３２Ａ…走行状態演算部
３２Ｂ…目標ヨーモーメント算出部
３２Ｃ…左右後輪目標トルク算出部
３２Ｄ…後輪モータトルク指令算出部
３２Ｅ…エネルギー換算部
３２Ｆ…トルク配分演算部
３３…電圧変換手段
７０…電力変換装置
【図１】
2007210586.tif 000004
【図２】
2007210586.tif 000005
【図３】
2007210586.tif 000006
【図４】
2007210586.tif 000007
【図５】
2007210586.tif 000008
【図６】
2007210586.tif 000009
【図７】
2007210586.tif 000010
【図８】
2007210586.tif 000011
【図９】
2007210586.tif 000012
【図１０】
2007210586.tif 000013
【図１１】
2007210586.tif 000014
【図１２】
2007210586.tif 000015
【図１３】
2007210586.tif 000016
【図１４】
2007210586.tif 000017
【図１５】
2007210586.tif 000018
【図１６】
2007210586.tif 000019
【図１７】
2007210586.tif 000020
【図１８】
2007210586.tif 000021
【図１９】
2007210586.tif 000022