JP6669249B2 - 電動車両の制御方法、及び、電動車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動車両の制御方法、及び、電動車両の制御装置に関する。

従来、電動モータからのトルクを用いて駆動可能な電気自動車において、モータの回転速度と駆動輪の回転速度とを用いたフィードバック制御により、車両の振動を抑制する電気自動車用制御装置が知られている（ＪＰ２００２−１５２９１６Ａ参照）。この電気自動車用制御装置では、駆動輪の平均回転速度と、モータの回転速度を駆動輪の回転速度に相当させた相当回転速度との偏差に所定のゲインを乗じて補正値を算出し、該補正値をモータのトルク指令値から減じた値に従ってモータトルクを制御することにより、車両のトルク変化などに伴う振動を抑制している。

ところで、車両がコーストや減速から加速する場面では、ギヤのバックラッシュの影響により、駆動モータトルクが車両の駆動軸トルクに伝達されない不感帯区間が発生する。

これに対して、ＪＰ２００２−１５２９１６Ａに開示された技術では、上述の不感帯区間では駆動モータトルクをゼロとし、再びギヤが噛み合うタイミングで駆動モータトルクを増加させることで、ギヤが再び噛み合う際のショックを抑制している。

しかしながら、コーストや減速から緩やかに加速するような場面では、モータのトルク指令値の増加傾きが小さくなるため、ギヤが再び噛み合うタイミングが遅くなり、不感帯区間が長くなる。そのため、ギヤが噛み合うタイミングで駆動モータトルクを増加させる特許文献１に開示された技術では、ギヤが噛み合うタイミングが遅れるのに応じてトルクが立ち上がるタイミングも遅くなるため、駆動モータトルク指令に対する駆動軸トルクの応答が遅れるという問題がある。

本発明は、車両がコーストや減速から緩やかに加速するような場面でも、ギヤバックラッシュ区間における駆動軸トルクの応答を速めることができる技術を提供することを目的とする。

本発明による電動車両の制御方法は、車両情報に基づいて設定される目標トルク指令値に対して、車両の駆動力伝達系の振動を抑制する制振制御を施すことにより最終トルク指令値を算出し、当該最終トルク指令値に基づいてモータのトルクを制御する電動車両の制御方法であって、目標トルク指令値と、駆動軸ねじり角速度にフィードバックゲインを乗じた値とに基づいて最終トルク指令値を算出し、駆動力伝達系をモデル化した車両モデルを用いて、モータから出力されるモータトルクが車両の駆動軸トルクに伝達されない不感帯区間を推定する。そして、フィードバックゲインの値を、不感帯区間と、モータトルクが車両の駆動軸トルクに伝達される区間とで別個に設定する。

図１は、第１実施形態における電動車両の制御装置を備えた電動車両の主要構成を示すブロック図である。 図２は、モータコントローラによって行われる処理の流れを示すフローチャートである。 図３は、アクセル開度−トルクテーブルの一例を示す図である。 図４は、第１実施形態における制振制御演算処理を実現する制御ブロック図である。 図５は、図４で示した車両モデル・不感帯区間推定器の詳細を説明するための制御ブロック図である。 図６は、車両の駆動力伝達系をモデル化した図である。 図７は、図４で示した駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算器の詳細を説明するための制御ブロック図である 図８は、第２実施形態における制振制御演算処理を実現する制御ブロック図である。 図９は、図８で示したＦ／Ｆ補償器の詳細を説明するための図である。 図１０は、図８で示したＦ／Ｂ補償器の詳細を説明するための図である。 図１１は、第３実施形態におけるＦ／Ｆ補償器の詳細を説明するための図である。 図１２は、第１から第３実施形態の電動車両の制御装置による制御結果を説明するための図である。 図１３は、モータコントローラによって行われる処理の流れを示すフローチャートである。 図１４は、アクセル開度−トルクテーブルの一例を示す図である。 図１５は、停止制御処理を実現するための制御ブロック図である。 図１６は、モータ回転速度Ｆ／Ｂトルク設定器の詳細を説明するための制御ブロック図である。 図１７は、外乱トルク推定器の詳細を説明するための制御ブロック図である。 図１８は、停止制御判定フラグＦＬＧの設定のためのフローチャートである。 図１９は、第４実施形態の電動車両の制御装置による制御結果を説明するためのタイムチャートである。

−第１実施形態−
図１は、第1実施形態における電動車両の制御装置を備えた電動車両の主要構成を示すブロック図である。電動車両とは、車両の駆動源の一部または全部として電動モータを備え、電動モータの駆動力により走行可能な自動車のことであり、電気自動車や、ハイブリッド自動車が含まれる。

モータコントローラ２には、車速Ｖ、アクセル開度θ、電動モータ４の回転子位相α、駆動輪９ａ、９ｂの駆動輪回転角度、電動モータ４の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ等の車両状態を示す信号がデジタル信号として入力される。モータコントローラ２は、入力された信号に基づいて電動モータ４を制御するためのＰＷＭ信号を生成する。また、生成したＰＷＭ信号に応じてインバータ３の駆動信号を生成する。なお、モータコントローラ２は、後述する最終トルク指令値を算出する最終トルク指令値算出部や、不感帯区間を推定する不感帯区間推定部としても機能する。

インバータ３は、相毎に備えられた２個のスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴやＭＯＳ−ＦＥＴ等のパワー半導体素子）をオン／オフすることにより、バッテリ１から供給される直流の電流を交流に変換し、電動モータ４に所望の電流を流す。

電動モータ（三相交流モータ）４（以下、単にモータ４と称する）は、インバータ３から供給される交流電流により駆動力を発生し、減速機５および駆動軸８を介して、左右の駆動輪９ａ、９ｂに駆動力を伝達する。また、電動モータ４は、車両の走行時に駆動輪９ａ、９ｂに連れ回されて回転するときに、回生駆動力を発生させることで、車両の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。この場合、インバータ３は、モータ４の回生運転時に発生する交流電流を直流電流に変換して、バッテリ１に供給する。

電流センサ７は、モータ４に流れる３相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを検出する。ただし、３相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの和は０であるため、任意の２相の電流を検出して、残りの１相の電流は演算により求めてもよい。

回転センサ６は、例えばレゾルバやエンコーダであり、モータ４の回転子位相αを検出する。

車輪回転センサ１０ａ、１０ｂは、例えばエンコーダであり、左右の駆動輪９ａ、９ｂにそれぞれ取り付けられて、駆動輪９ａ、９ｂの回転角度を検出する。

図２は、モータコントローラ２が実行するようにプログラムされた処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ２０１からステップＳ２０５に係る処理は、車両システムが起動している間、一定間隔で常時実行される。

ステップＳ２０１では、車両状態を示す信号がモータコントローラ２に入力される。ここでは、車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）、アクセル開度θ（％）、モータ４の回転子位相α（ｒａｄ）、駆動輪９ａ、９ｂの駆動輪回転角度（ｒａｄ）、モータ４の回転速度Ｎｍ（ｒｐｍ）、モータ４に流れる三相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ、および、バッテリ１の直流電圧値Ｖｄｃ（Ｖ）が入力される。

車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）は、図示しない車速センサや、他のコントローラより通信にて取得される。または、モータコントローラ２は、回転子機械角速度ωｍにタイヤ動半径ｒを乗算し、ファイナルギヤのギヤ比で除算することにより車速ｖ（ｍ／ｓ）を求め、３６００／１０００を乗算することで単位変換して、車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）を求める。

アクセル開度θ（％）は、図示しないアクセル開度センサから取得されるか、図示しない車両コントローラ等の他のコントローラから通信にて取得される。

電動モータ４の回転子位相α（ｒａｄ）は、回転センサ６から取得される。モータ４の回転速度Ｎｍ（ｒｐｍ）は、回転子角速度ω（電気角）をモータ４の極対数ｐで除算して、モータ４の機械的な角速度であるモータ回転角速度検出値ωｍ（ｒａｄ／ｓ）を求め、求めたモータ回転角速度検出値ωｍに６０／（２π）を乗算することによって求められる。回転子角速度ωは、回転子位相αを微分することによって求められる。

駆動輪９ａ、９ｂの駆動輪回転角度（ｒａｄ）は、車輪回転センサ１０ａ、１０ｂから取得される。後述する制振制御演算処理で用いられる駆動輪回転角度θ_w（ｒａｄ）は、左右の駆動輪９ａ、９ｂに取り付けられた車輪回転センサ１０ａ、１０ｂにより検出された値の平均値により求められる。また、モータコントローラ２は、駆動輪回転角度θ_wを微分して、駆動輪回転角速度ω_w（ｒａｄ／ｓ）を算出する。

モータ４に流れる電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ（Ａ）は、電流センサ７から取得される。

直流電圧値Ｖ_dc（Ｖ）は、バッテリ１とインバータ３間の直流電源ラインに設けられた電圧センサ（不図示）により検出する。なお、直流電圧値Ｖ_dc（Ｖ）は、バッテリコントローラ（不図示）から送信される信号により検出するようにしてもよい。

ステップＳ２０２では、モータコントローラ２が基本目標トルクとしての目標トルク指令値Ｔｍ^*を設定する。具体的には、モータコントローラ２は、ステップＳ２０１で入力されたアクセル開度θ及び車速Ｖに基づいて、図３に示すアクセル開度−トルクテーブルを参照することにより、目標トルク指令値Ｔｍ^*を設定する。ただし、アクセル開度−トルクテーブルは一例であり、図３に示すものに限定されるものではない。

ステップＳ２０３では、制振制御演算処理を行う。具体的には、ステップＳ２０２で設定された目標トルク指令値Ｔｍ^*と、駆動軸ねじり角速度と、不感帯区間判定値としての駆動軸ねじり角度推定値とに基づいて、駆動軸トルクの応答を犠牲にすることなく、駆動力伝達系振動（駆動軸８のねじり振動など）を抑制する最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を設定する。最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を設定する制振制御演算処理の詳細については、後述する。

ステップＳ２０４では、ステップＳ２０３で算出した最終トルク指令値Ｔｍｆ^*、モータ回転速度検出値ωｍ、および、直流電圧値Ｖ_dcに基づいて、ｄ軸電流目標値ｉｄ^*、ｑ軸電流目標値ｉｑ^*を求める。例えば、モータトルク指令値、モータ回転速度、および直流電圧値と、ｄ軸電流目標値およびｑ軸電流目標値との関係を定めたテーブルを予め用意しておいて、このテーブルを参照することにより、ｄ軸電流目標値ｉｄ^*、ｑ軸電流目標値ｉｑ^*を求める。

ステップＳ２０５では、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑをそれぞれ、ステップＳ２０４で求めたｄ軸電流目標値ｉｄ^*およびｑ軸電流目標値ｉｑ^*と一致させるための電流制御を行う。このため、まず初めに、ステップＳ２０１で入力された三相交流電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗと、モータ４の回転子位相αとに基づいて、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑを求める。続いて、ｄ軸、ｑ軸電流指令値ｉｄ^*、ｉｑ^*と、ｄ軸、ｑ軸電流ｉｄ、ｉｑとの偏差から、ｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖｄ、ｖｑを算出する。なお、算出したｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖｄ、ｖｑに対して、ｄ−ｑ直交座標軸間の干渉電圧を相殺するために必要な非干渉電圧を加算するようにしてもよい。

次に、ｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖｄ、ｖｑと、モータ４の回転子位相αから、三相交流電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗを求める。そして、求めた三相交流電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗと直流電圧値Ｖ_dcから、ＰＷＭ信号ｔｕ（％）、ｔｖ（％）、ｔｗ（％）を求める。このようにして求めたＰＷＭ信号ｔｕ、ｔｖ、ｔｗにより、インバータ３のスイッチング素子を開閉することによって、モータ４をトルク指令値で指示された所望のトルクで駆動させることができる。

以下、第１実施形態の電動車両の制御装置において、ステップＳ２０３で実行される制振制御演算処理の詳細について説明する。

図４は、第１実施形態における制振制御演算処理を説明するためのブロック図である。目標トルク指令値Ｔｍ^*に当該制振制御演算処理を施すことによって、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*が設定される。最終トルク指令値Ｔｍｆ^*は、車両モデル・不感帯区間推定器４０１と、駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算器４０２とを用いて算出される。

車両モデル・不感帯区間推定器４０１は、目標トルク指令値Ｔｍ^*を入力とし、車両の駆動力伝達系が不感帯区間にあるか否かを判定するための指標となる不感帯区間判定値としての駆動軸ねじり角度推定値を算出し、駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算器４０２に出力する。

駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算器４０２は、目標トルク指令値Ｔｍ^*と、駆動軸ねじり角度推定値と、駆動輪回転角速度とモータ回転角速度の駆動軸換算値との差分から算出される駆動軸ねじり角速度とに基づいて、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を算出する。

ここで、駆動軸換算値は、モータ回転角速度をオーバーオールギヤ比Ｎ（以下、単にギヤ比という）で割ることにより算出される。なお、モータ回転角速度（ｒａｄ／ｓ）は、回転子位相α（電気角）（ｒａｄ）を電動モータの極対数で割ることにより求められるモータ回転角度（ｒａｄ）を微分することにより算出される。

図５は、図４で示した車両モデル・不感帯区間推定器４０１の詳細を説明するためのブロック図である。車両モデル・不感帯区間推定器４０１は、駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算器５０１と車両モデル５０２とから構成される。車両モデル・不感帯区間推定器４０１では、目標トルク指令値が、駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算器５０１に入力され、駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算器５０１の出力値が、車両モデル５０２に入力される。これにより、不感帯区間判定値としての駆動軸ねじり角度推定値θ＾ｄが算出される。

まず、車両モデル５０２について、図６を用いて具体的に説明する。

図６は、車両の駆動力伝達系をモデル化した図であり、同図における各パラメータは以下に示すとおりである。
Ｊ_m：モータイナーシャ
Ｊ_w：駆動輪イナーシャ（１軸分）
Ｍ：車体重量
Ｋ_d：駆動系のねじり剛性
Ｋ_t：タイヤと路面の摩擦に関する係数
Ｎ：オーバーオールギヤ比
ｒ：タイヤ荷重半径
ω_m：モータ回転角速度
θ_m：モータ回転角度
ω_w：駆動輪回転角速度
θ_w：駆動輪回転角度
Ｔ_m：モータトルク
Ｔ_d：駆動軸トルク
Ｆ：駆動力（２軸分）
Ｖ：車体速度
θ_d：駆動軸ねじり角度
図６より、車両の運動方程式は、次式（１）〜（６）で表される。

上記式（１）〜（６）をラプラス変換して、モータトルクＴ_mからモータ回転速度ω_mまでの伝達特性を求めると、次式（７）、（８）で表せる。

ただし、式（８）中のａ₃、ａ₂、ａ₁、ａ0、ｂ₃、ｂ₂、ｂ₁、ｂ₀、は、それぞれ次式（９）で表される。

また、モータトルクＴ_mから駆動軸トルクＴ_dまでの伝達特性は、次式（１０）で表される。

ただし、式（１０）中のｃ₁、ｃ₂は、次式（１１）で表される。

式（２）、（４）、（５）、（６）より、モータ回転速度ω_mから駆動輪回転角速度ω_wまでの伝達特性を求めると、次式（１２）で表される。

式（７）、（８）、（１２）より、モータトルクＴ_mから駆動輪回転角速度ω_wまでの伝達特性は、次式（１３）で表される。

式（１０）、（１３）より、駆動軸トルクＴ_dから駆動軸回転角速度ω_wまでの伝達特性は、次式（１４）で表される。

ここで、式（１）を変形すると、次式（１５）で表される。

従って、式（１４）、（１５）より、駆動軸ねじり角速度ω_dは、次式（１６）で表される。

ただし、式（１６）中のＨ_w（ｓ）は、次式（１７）で表される。

式（１７）中のｖ₁、ｖ₀、ｗ₁．ｗ₀は、次式（１８）のとおりである。

また、式（１０）は、次式（１９）のとおりに変形することができる。

ここで、式（１９）中のζ_pは駆動軸トルク伝達系の減衰係数、ω_pは駆動軸トルク伝達系の固有振動周波数である。

さらに、式（１９）の極と零点を調べると、α≒ｃ₀／ｃ₁となるため、極零相殺すると、次式（２０）となる。

ただし、式（２０）中のｇ_tは、次式（２１）で表される。

ここで、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*は、次式（２２）で表すことができる。

そうすると、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*は、式（４）、（６）より、次式（２３）のとおりに置き換えることができる。

そして、モータトルクＴｍ＝最終トルク指令値Ｔｍｆ^*（Ｔｍ＝Ｔｍｆ^*）として、式（２３）を式（２０）に代入すると、次式（２４）のように整理することができる。

モータトルクから駆動軸トルクまでの規範応答は、次式（２５）で表される。

規範応答を式（２５）とすると、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*から駆動軸トルクＴ_dまでの伝達特性（式（２４））と、規範応答とが一致する条件は、次式（２６）となる。

ここで、ζ_r1は、モータトルクが車両の駆動軸トルクに伝達される区間（不感帯区間以外の領域）における規範応答の減衰係数であり、ζ_r2は、モータトルクが車両の駆動軸トルクに伝達されない不感帯区間における規範応答の減衰係数である。各減衰係数は、不感帯区間における駆動軸トルクの応答を、不感帯区間以外の領域における駆動軸トルクの応答よりも早めるために、ζ_r2＜ζ_r1となるように設定される。

そして、車両モデル５０２によれば、式（１）から式（１８）を適用して、車両パラメータと、モータ４から駆動軸８までのギヤバックラッシュを模擬した不感帯モデルにより構成される。不感帯モデルが考慮された駆動軸トルクＴｄは、次式（２７）で表される。

ここで、θ_deadは、モータから駆動軸までのオーバーオールのギヤバックラッシュ量である。

以上の通り構成された車両モデル５０２は、目標トルク指令値に基づいて、車両の駆動力伝達系が不感帯区間にあるか否かを判定可能な不感帯区間判定値としての駆動軸ねじり角度推定値θ＾ｄを算出することができる。

より具体的には、まず、上述の不感帯モデルに相当する不感帯ブロック５０３に、目標トルク指令値に基づいて算出される駆動軸ねじり角度θｄが入力される。不感帯ブロック５０３は、式（２７）で示したθｄの定義域（θｄ≧θ_dead、−θ_dead／２＜θｄ＜θ_dead／２、および、θｄ≦−θ_dead／２）に基づいて、入力される駆動軸ねじり角度θｄの値に応じて算出される不感帯区間判定値としての駆動軸ねじり角度推定値θ＾ｄを出力する。なお、本実施形態において不感帯ブロック５０３から出力される駆動軸ねじり角度推定値θ＾ｄの値は、式（２７）に基づいて算出されるので、θｄ−θ_dead／２、０、および、θｄ＋θ_dead／２のいずれかとなる。

そして、本実施形態においては、駆動軸ねじり角度推定値が０であれば、車両状態が不感帯区間にあると判定され、駆動軸ねじり角度推定値が０以外であれば、車両状態が不感帯区間以外の領域にあると判定される。算出された駆動軸ねじり角度推定値は、図４で示す駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算器４０２に出力される。

以上が車両モデル５０２の詳細である。続いて、駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算器５０１について説明する。

駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算器５０１は、フィードバックゲイン５０４（以下Ｆ／Ｂゲインｋ₁ともいう）、フィードバックゲイン５０５（以下、Ｆ／Ｂゲインｋ₂ともいう）、ゲイン切替器５０６、および、減算器５０７を備える。駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算器５０１は、目標トルク指令値と、駆動軸ねじり角度推定値と、駆動軸ねじり角速度推定値とを入力とし、算出値を車両モデル５０２へ出力する。

フィードバックゲイン５０４は、駆動軸ねじり角速度推定値を入力とし、上記式（２６）において、不感帯区間以外の領域での規範応答に係る減衰係数ζ_r1より算出されるＦ／Ｂゲインｋ₁を乗じることにより算出される値をゲイン切替器５０６に出力する。

フィードバックゲイン５０５は、駆動軸ねじり角速度推定値を入力とし、上記式（２６）において、不感帯区間での規範応答に係る減衰係数数ζ_r2より算出されるＦ／Ｂゲインｋ₂を乗じることにより算出される値をゲイン切替器５０６に出力する。

ゲイン切替器５０６には、不感帯区間判定値としての駆動軸ねじり角度推定値と、フィードバックゲイン５０４および５０５からの各出力とがそれぞれ入力される。そして、駆動軸ねじり角度推定値に基づいて、フィードバックゲイン５０４および５０５からの各出力のいずれか一方を減算器５０７に出力する。

ここで、本実施形態においては、駆動軸ねじり角度推定値が０であれば、車両状態が不感帯区間にあると判定され、駆動軸ねじり角度推定値が０以外であれば、車両状態が不感帯区間以外の領域にあると判定される。したがって、ゲイン切替器５０６は、駆動軸ねじり角度推定値が０以外の時は、フィードバックゲイン５０４の演算結果を減算器５０７に出力し、駆動軸ねじり角度推定値が０の時は、フィードバックゲイン５０５の演算結果を減算器５０７に出力する。

減算器５０７は、目標トルク指令値から、ゲイン切替器５０６の出力値を減算して、算出した値を車両モデル５０２へ出力する。これにより、駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算器５０１にフィードバックされる駆動軸ねじり角速度推定値に対して、不感帯区間と、不感帯区間以外の領域とにおける減衰係数ζ_r1、ζ_r2を別個に設定したゲインが乗算された値が、目標トルク指令値から減算されて、車両モデル５０２へ出力される。

以上のとおり構成された車両モデル・不感帯区間推定器４０１において、車両の駆動力伝達系が不感帯区間であるか否かを判定可能な駆動軸ねじり角度推定値が算出される。車両モデル５０２において算出された駆動軸ねじり角度推定値は、駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算器４０２に出力される。

図７は、第１実施形態の駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算器４０２の詳細を説明する制御ブロック図である。駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算器４０２は、フィードバックゲイン７０１（以下Ｆ／Ｂゲインｋ₁ともいう）、フィードバックゲイン７０２（以下、Ｆ／Ｂゲインｋ₂ともいう）、ゲイン切替器７０３、および、減算器７０４を備える。駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算器４０２は、目標トルク指令値と、駆動軸ねじり角度推定値と、駆動軸ねじり角速度とを入力とし、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を出力する。

フィードバックゲイン７０１は、駆動軸ねじり角速度を入力とし、上記式（２６）において、不感帯区間以外の領域での規範応答に係る減衰係数ζ_r1より算出されるＦ／Ｂゲインｋ₁を乗じることにより算出される値をゲイン切替器７０３に出力する。

フィードバックゲイン７０２は、駆動軸ねじり角速度を入力とし、上記式（２６）において、不感帯区間での規範応答に係る減衰係数数ζ_r2より算出されるＦ／Ｂゲインｋ₂を乗じることにより算出される値をゲイン切替器７０３に出力する。

ゲイン切替器７０３には、不感帯区間判定値としての駆動軸ねじり角度推定値と、フィードバックゲイン７０１および７０２からの各出力がそれぞれ入力される。そして、駆動軸ねじり角度推定値に基づいて、フィードバックゲイン７０１および７０２からの各出力のいずれか一方を減算器７０４に出力する。

ここで、本実施形態においては、車両モデル・不感帯区間推定器４０１の説明で上述したとおり、駆動軸ねじり角度推定値が０であれば、車両状態が不感帯区間にあると判定され、駆動軸ねじり角度推定値が０以外であれば、車両状態が不感帯区間以外の領域にあると判定される。したがって、ゲイン切替器７０３は、駆動軸ねじり角度推定値が０以外の時は、フィードバックゲイン７０１の演算結果を減算器７０４に出力し、駆動軸ねじり角度推定値が０の時は、フィードバックゲイン７０２の演算結果を減算器７０４に出力する。

減算器７０４は、目標トルク指令値から、ゲイン切替器７０３の出力値を減算して、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を算出する。

以上の構成により、車両の駆動力伝達系が不感帯区間にあるか否かを推定し、制振制御演算に用いられるフィードバック制御系におけるフィードバックゲインを、車両状態が不感帯区間にある場合と、不感帯区間以外の領域にある場合とで別個に調整することができるので、ギヤバックラッシュ区間における駆動軸トルクの応答のみを早めることができる。

より具体的には、第１実施形態の電動車両の制御装置によれば、車両状態が不感帯区間にあるか否かを推定し、不感帯区間と、不感帯区間以外の領域とにおける減衰係数ζ_r1、ζ_r2を別個に設定することができる。そして、不感帯区間のフィードバックゲイン（Ｋ₂）を、不感帯区間以外の領域におけるフィードバックゲイン（Ｋ₁）よりも小さく設定することで、不感帯区間におけるモータトルク指令値に対する駆動軸トルクの応答を早めることができる。

ここで、第１実施形態の電動車両の制御装置による制振制御演算結果について、図１２を参照して説明する。

図１２は、第１実施形態、および、後述する第２、第３実施形態の電動車両の制御装置による制御結果と、従来技術による制御結果との比較図である。図中、上から順に、目標トルク指令値、最終トルク指令値、車両前後加速度をそれぞれ表している。なお、各図中の実線は、第１から第３実施形態による制御結果を示し、一点鎖線は従来技術による制御結果を示す。

図１２で示されるのは、車両が、回生トルクにより減速している状態から目標トルク指令値を緩やかな傾きで増加させて加速するシーンにおける制御結果である。

従来技術（一点鎖線）では、目標トルク指令値を緩やかな傾きで増加させた場合、時刻ｔ１においてギヤバックラッシュの影響により前後加速度が０となってから、時刻ｔ３で再び増加しており、前後加速度が０となる不感帯区間が長い。これは、従来技術では、ギヤが噛み合うタイミングで最終トルク指令値を増加させるように制御しているためである。

第１実施形態の電動車両の制御装置による制御結果（実線）をみると、時刻ｔ１において前後加速度が０となってから、時刻ｔ２で再び増加しており、不感帯区間が大幅に短縮されている。これは、上述の制振制御演算処理において、車両状態が不感帯区間にあるか否かを推定し、不感帯区間において駆動軸ねじり角速度に乗算するフィードバックゲインｋ₂を不感帯区間以外の領域において乗算されるフィードバックゲインｋ₁よりも小さい値に設定しているからである。その結果、不感帯区間においての目標トルク指令値に対する駆動トルクの応答が早まるため、不感帯区間が従来技術に対して大幅に短縮される。

以上、第１実施形態の電動車両の制御装置は、車両情報に基づいて設定される目標トルク指令値に対して、車両の駆動力伝達系の振動を抑制する制振制御を施すことにより最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を算出し、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*に基づいてモータのトルクを制御する電動車両の制御方法を実現する電動車両の制御装置であって、目標トルク指令値Ｔｍ^*と、駆動軸ねじり角速度にフィードバックゲインを乗じた値とに基づいて最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を算出し、駆動力伝達系をモデル化した車両モデル５０２を用いて、モータ４から出力されるモータトルクが車両の駆動軸トルクに伝達されない不感帯区間を推定する。そして、フィードバックゲインの値ｋ₁、ｋ₂を、不感帯区間と、モータトルクが車両の駆動軸トルクに伝達される区間とで別個に設定する。これにより、フィードバックゲインｋ₁、ｋ₂を、車両状態が不感帯区間にある場合と、不感帯区間以外の領域にある場合とで別個に設定することができる。その結果、不感帯区間における駆動軸トルクの応答を任意に調整することができるので、不感帯区間における駆動軸トルクの応答を、不感帯区間以外の領域よりも早めることにより、不感帯区間を短縮することができる。

また、第１実施形態の電動車両の制御装置によれば、駆動軸ねじり角速度は、駆動輪回転角速度とモータ回転角速度の駆動軸換算値との偏差から算出される。これにより、駆動輪回転角速度と、モータ回転角速度との検出値に基づく駆動軸ねじり角速度のフィードバック制御系を構成することができる。

また、第１実施形態の電動車両の制御装置によれば、不感帯区間におけるフィードバックゲインｋ₂は、モータトルクが車両の駆動軸トルクに伝達される区間におけるフィードバックゲインｋ₁よりも小さい値に設定される。これにより、不感帯区間においての目標トルク指令値に対する駆動トルクの応答が早まるため、不感帯区間が従来技術に対して大幅に短縮される。

さらに、第１実施形態の電動車両の制御装置によれば、車両モデルに、制御系の持つ遅れ要素が加味される。制御系の持つ遅れ要素には、車両状態を検出して所定の処理を施すのに伴う時間遅れ、目標トルク指令値から最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を算出するまでの演算に要する時間遅れ、および、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*に対して実際にモータトルクが発生するまでの時間遅れのうちの少なくとも一つの時間遅れが含まれる。これにより、制振制御演算処理において、制御演算時間、センサ信号処理時間、および、モータ応答遅れに起因する時間遅れの影響を補償することができる。

−第２実施形態−
以下に説明する第２実施形態の電動車両の制御装置は、これまで説明した第１実施形態とは、ステップＳ２０３で実行される制振制御演算の処理方法が異なる。

図８は、第２実施形態の制振制御演算処理を説明するための制御ブロック図である。本実施形態の制振制御演算処理は、Ｆ／Ｆ補償器８０１と、Ｆ／Ｂ補償器８０２と、加算器８０３とを用いて実行される。

Ｆ／Ｆ補償器８０１は、目標トルク指令値Ｔｍ^*を入力とし、第１のトルク指令値Ｔｍ１^*と、第１のトルク指令値Ｔｍ１^*に対するモータ回転角速度推定値ω＾_mとを算出する。

Ｆ／Ｂ補償器８０２は、第１のトルク指令値Ｔｍ１^*に対するモータ回転角速度推定値ω＾_mと、モータ回転速度検出値ω_mとを入力とし、第２のトルク指令値Ｔｍ２^*を算出する。

加算器８０３は、第１のトルク指令値Ｔｍ１^*と第２のトルク指令値Ｔｍ２^*とを加算して、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を出力する。

図９は、図８で示したＦ／Ｆ補償器８０１の詳細を示す制御ブロック図である。Ｆ／Ｆ補償器８０１は、駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算器９０１と、車両モデル９０６とから構成される。

車両モデル９０６は、式（１）から式（１８）を適用して、車両パラメータと、モータ４から駆動軸８までのギヤバックラッシュを模擬した不感帯モデルにより構成される。なお、車両モデル９０６のうち、駆動軸ねじり角速度推定値、および、不感帯区間判定値としての駆動軸ねじり角度推定値の算出に係る不感帯区間推定部９０７の制御ブロック構成は、第１実施形態の説明で述べた車両モデル５０２と同等である。不感帯ブロック９０８で示す不感帯モデルが考慮された駆動軸トルクＴｄは、上記式（２７）が適用されて算出される。

本実施形態では、車両モデル９０６に第１のトルク指令値Ｔｍ１^*が入力されることで、駆動軸ねじり角速度推定値ω＾ｄと、第１のトルク指令値Ｔｍ１^*に対するモータ回転角速度推定値とが算出され、更に、駆動軸ねじり角速度推定値ω＾ｄの積分値である駆動軸ねじり角度θｄを不感帯ブロック９０８に入力することで、駆動軸ねじり角度推定値θ＾ｄが算出される。駆動軸ねじり角度推定値θ＾ｄは、第１実施形態と同様に、車両状態が不感帯区間にあるか否かの判定指標となる不感帯区間判定値として用いられる。

そして、車両モデル９０６から出力された第１のトルク指令値Ｔｍ１^*に対するモータ回転角速度推定値は、Ｆ／Ｂ補償器８０２に入力され（図８参照）、駆動軸ねじり角速度推定値ω＾ｄ、および、駆動軸ねじり角度推定値θ＾ｄは、駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算器９０１に入力される。

駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算器９０１は、フィードバックゲイン９０２（Ｆ／Ｂゲインｋ₁）と、フィードバックゲイン９０３（Ｆ／Ｂゲインｋ₂）と、ゲイン切替器９０４と、減算器９０５とを備える。そして、駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算器９０１は、目標トルク指令値と、駆動軸ねじり角速度推定値ω＾ｄと、駆動軸ねじり角度推定値θ＾ｄとを入力とし、第１のトルク指令値を出力する。

フィードバックゲイン９０２は、駆動軸ねじり角速度推定値ω＾ｄを入力とし、上記式（２６）を適用して、不感帯区間以外の領域での規範応答に係る減衰係数ζ_r1に基づいて算出されるＦ／Ｂゲインｋ₁を乗じることにより算出される値をゲイン切替器９０４に出力する。

フィードバックゲイン９０３は、駆動軸ねじり角速度推定値ω＾ｄを入力とし、上記式（２６）を適用して、不感帯区間での規範応答に係る減衰係数数ζ_r2に基づいて算出されるＦ／Ｂゲインｋ₂を乗じることにより算出される値をゲイン切替器９０４に出力する。

ゲイン切替器９０４には、駆動軸ねじり角度推定値と、フィードバックゲイン９０２および９０３からの各出力がそれぞれ入力される。そして、不感帯区間判定値としての駆動軸ねじり角度推定値に基づいて、フィードバックゲイン９０２および９０３からの各出力のいずれか一方を減算器９０５に出力する。

なお、第１実施形態の説明において述べたとおり、駆動軸ねじり角度推定値が０であれば、車両状態が不感帯区間にあると判定され、駆動軸ねじり角度推定値が０以外であれば、車両状態が不感帯区間以外の領域にあると判定される。したがって、ゲイン切替器９０４は、駆動軸ねじり角度推定値が０以外の時は、フィードバックゲイン９０２の演算結果を減算器９０５に出力し、駆動軸ねじり角度推定値が０の時は、フィードバックゲイン９０３の演算結果を減算器９０５に出力する。

減算器９０５は、目標トルク指令値から、ゲイン切替器９０４の出力値を減算して、第1のトルク指令値を算出する。第１のトルク指令値は、図８で示す加算器８０３に出力される。

図１０は、図８で示したＦ／Ｂ補償器８０２の詳細を示す制御ブロック図である。Ｆ／Ｂ補償器８０２は、ゲイン１００１（ゲインＫ）と、フィルタ１００２と、フィルタ１００３とから構成される。

ゲインＫは、フィードバック制御系の安定余裕（ゲイン余裕、位相余裕）を調整するために配置され、１以下の値に設定される。

フィルタ１００２は、モータトルクＴｍからモータ回転速度ωｍまでの伝達特性を模擬した伝達特性Ｇｐ（ｓ）なるフィルタである。伝達特性Ｇｐ（ｓ）には、式（８）が適用される。

フィルタ１００３は、伝達特性Ｇｐ（ｓ）の逆系と、バンドパスフィルタＨ（ｓ）とから構成されるＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なるフィルタである。バンドパスフィルタＨ（ｓ）は、ローパス側、および、ハイパス側の減衰特性が略一致し、かつ、駆動系のねじり共振周波数ｆ_pが、対数軸（ｌｏｇスケール）上で、通過帯域の中央部近傍となるように設定される。

例えば、バンドパスフィルタＨ（ｓ）を一次のハイパスフィルタと一次のローパスフィルタとで構成する場合は、バンドパスフィルタＨ（ｓ）は、次式（２８）のように構成される。

ただし、τ_L＝１／（２πｆ_HC）、ｆ_HC＝ｋ・ｆ_p、τ_H＝１／（２πｆ_LC）、ｆ_LC＝ｆ_p／ｋである。また、周波数ｆ_pは駆動系のねじり共振周波数とし、ｋはバンドパスを構成する任意の値とする。

これにより、Ｆ／Ｂ補償器８０２は、まず、Ｆ／Ｆ補償器８０１の車両モデル９０６により算出された第１のトルク指令値に対するモータ回転角速度推定値と、ゲインＫが乗じられる前の第２のトルク指令値を伝達特性Ｇｐ（ｓ）に入力して算出された第２のトルク指令値に対するモータ回転角速度推定値とを加算して、最終モータ回転角速度推定値を算出する。そして、最終モータ回転角速度推定値と、回転センサ６により検出されたモータ回転角速度検出値との偏差を算出し、算出した値にフィルタＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）が施されることにより、ゲインＫが乗じられる前の第２のトルク指令値が算出される。これに、ゲインＫが乗算されることで、第２のトルク指令値が算出される。

そして、図８で示す通り、Ｆ／Ｆ補償器８０１から出力される第１のトルク指令値と、Ｆ／Ｂ補償器８０２から出力される第２のトルク指令値とが、加算器８０３において足し合わされることにより、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*が算出される。

このように算出された最終トルク指令値Ｔｍｆ^*によっても、上述の図１２で示した制御結果が示すとおり（図中の第２実施形態参照）、不感帯領域においての目標トルク指令値に対する駆動軸トルクの応答を早めることができるので、第１実施形態の電動車両の制御装置による制御結果と同等に、不感帯区間を従来技術に対して大幅に短縮することができる。

以上、第２実施形態の電動車両の制御装置によれば、駆動軸ねじり角速度は、目標トルク指令値から車両モデル９０６を用いて推定される駆動軸ねじり角速度推定値であって、車両モデル９０６を用いて、目標トルク指令値から駆動軸ねじり角度推定値を算出し、目標トルク指令値と、駆動軸ねじり角度推定値と、駆動軸ねじり角速度推定値にフィードバックゲインを乗じた値とに基づいて最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を設定する。これにより、フィードフォワード補償器８０１が有する車両モデル９０６により算出された駆動軸ねじり角度推定値と駆動軸ねじり角速度推定値から第１のトルク指令値（フィードフォワード補償値）が演算されるので、フィードバック制御系の安定性を損なうことなく、駆動軸トルクの応答性を速めることができる。

また、第２実施形態の電動車両の制御装置によれば、不感帯区間は、車両モデル９０６が有する不感帯区間推定部９０７を用いて推定され、駆動軸ねじり角速度推定値ω＾ｄは、車両モデル９０６が有する不感帯区間推定部９０７を用いて推定される。これにより、駆動軸ねじり角速度推定値ω＾ｄを用いてねじり振動を抑制する際、不感帯区間の推定と、駆動軸ねじり角速度の推定を、車両の駆動力伝達系を模擬した車両モデル（５０２、９０６）の共通部分を用いて算出することができるので、他の車両モデルに基づいて、あるいは、検出値に基づいて駆動軸ねじり角速度を算出するのに比べて、演算負荷を低減することができる。

−第３実施形態−
以下に説明する第３実施形態の電動車両の制御装置は、これまで説明した第２実施形態とは、ステップＳ２０３で実行される制振制御演算処理において用いられるＦ／Ｆ補償器８０１の構成が異なる。より具体的には、本実施形態のＦ／Ｆ補償器８０１は、制御系遅れ時間調整器１１０９をさらに備える点が第２実施形態と異なる。第３実施形態では、この制御系遅れ時間調整器１１０９を備えることにより、車両モデル１１０６から出力される第１のトルク指令値に対するモータ回転速度推定値に対して、制御系遅れ要素に起因する制御時間遅れを考慮することができる。

図１１は、第３実施形態のＦ／Ｆ補償器８０１の詳細を示すブロック図である。本実施形態のＦ／Ｆ補償器８０１は、駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算器１１０１と、車両モデル１１０６と、制御系遅れ時間調整器１１０９とから構成される。

車両モデル１１０６は、第２実施形態において説明した車両モデル９０６と同様に、式（１）〜（１８）を適用して、車両パラメータとギヤバックラッシュを模擬した不感帯モデルにより構成される。また、車両モデル１１０６も、第２実施形態の不感帯区間推定部９０７に相当する不感帯区間推定部１１０７を有する。不感帯ブロック１１０８で示す不感帯モデルが考慮された駆動軸トルクＴｄは、上記式（２７）が適用されて算出される。

制御系遅れ時間調整器１１０９は、制御演算時間遅れ要素とセンサ検出時間遅れ要素としての制御演算センサ検出時間ｅ^-L1sと、モータ応答遅れＧａ（ｓ）とを含み、車両モデル１１０６から出力される第１のトルク指令値に対するモータ回転角速度推定値を所定の時間だけ遅らせて、Ｆ／Ｂ補償器８０２に出力する。モータ応答遅れＧａ（ｓ）は、次式（２９）で表される。

ここで、τａは、モータ応答時定数である。

なお、制御系遅れ時間調整器１１０９は、車両状態を検出して所定の処理を施すのに伴うセンサ検出時間遅れ、目標トルク指令値から最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を算出するまでの演算に要する制御演算時間遅れ、および、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*に対して実際にモータトルクが発生するまでのモータ応答遅れのうちの少なくとも一つの時間遅れが含まれる構成であっても良い。

駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算器１１０１は、第２実施形態の駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算器９０１と同様に構成されており、フィードバックゲイン１１０２（Ｆ／Ｂゲインｋ₁）と、フィードバックゲイン１１０３（Ｆ／Ｂゲインｋ₂）と、ゲイン切替器１１０４と、減算器１１０５とを備える。そして、駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算器９０１は、目標トルク指令値と、駆動軸ねじり角速度推定値ω＾ｄと、駆動軸ねじり角度推定値θ＾ｄとを入力とし、第１のトルク指令値を出力する。

そして、第２実施形態の説明において述べたとおり、駆動軸ねじり角度推定値が０以外であれば、車両状態が不感帯区間以外の領域にあると判定され、フィードバックゲイン１１０２の演算結果が減算器１１０５に出力される。駆動軸ねじり角度推定値が０であれば、車両状態が不感帯区間にあると判定され、フィードバックゲイン１１０３の演算結果が減算器９０５に出力される。減算器９０５は、目標トルク指令値から、ゲイン切替器１１０４の出力値を減算して、第１のトルク指令値を算出する。

以上が第３実施形態に係るＦ／Ｆ補償器８０１の構成である。第２実施形態と同様に、Ｆ／Ｆ補償器８０１の出力である第１のトルク指令値は、加算器８０３においてＦ／Ｂ補償器８０２から出力される第２のトルク目標値と足し合わされることにより、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*が算出される。このように算出された最終トルク指令値Ｔｍｆ^*によっても、上述の図１２で示した制御結果が示すとおり（図中の第３実施形態参照）、不感帯領域においての目標トルク指令値に対する駆動軸トルクの応答を早めることができるので、第１、第２実施形態の電動車両の制御装置による制御結果と同等に、不感帯区間を従来技術に対して大幅に短縮することができる。

以上、第３実施形態の電動車両の制御装置によれば、車両モデルに、制御系の持つ遅れ要素が加味される。制御系の持つ遅れ要素には、車両状態を検出して所定の処理を施すのに伴う時間遅れ、目標トルク指令値から最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を算出するまでの演算に要する時間遅れ、および、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*に対して実際にモータトルクが発生するまでの時間遅れのうちの少なくとも一つの時間遅れが含まれる。これにより、制振制御演算処理において、制御演算時間、センサ信号処理時間、および、モータ応答遅れに起因する時間遅れの影響を補償することができる。

−第４実施形態−
以下に説明する第４実施形態の電動車両の制御装置は、概ね勾配抵抗としてモータ４に作用する外乱トルクを推定し、モータ回転速度の低下とともにモータトルクを外乱トルク推定値に収束させ、且つ、モータ回転速度を０に収束させる制御（以下、停止制御処理という）を車両の停車間際において実行する点が、第１〜第３実施形態と異なる。以下、第４実施形態の電動車両の制御装置について、第１から第３実施形態と異なる点を中心に説明する。

図１３は、第４実施形態のモータコントローラ２が実行するようにプログラムされた処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１３０１からステップＳ１３０６に係る処理は、車両システムが起動している間、一定間隔で常時実行される。

ステップＳ１３０１では、第１実施形態において説明したステップＳ２０１と同様に、車両状態を示す信号がモータコントローラ２に入力される。

ステップＳ１３０２では、モータコントローラ２が、基本目標トルクとしての第１のトルク目標値Ｔｍ１^*を算出する。具体的には、モータコントローラ２は、ステップＳ１３０１で入力されたアクセル開度θ及び車速Ｖに基づいて、図１４に示すアクセル開度−トルクテーブルを参照することにより、第１のトルク目標値Ｔｍ１^*を設定する。ただし、アクセル開度−トルクテーブルは一例であり、図１４に示すものに限定されるものではない。

ステップＳ１３０３では、モータコントローラ２が、停止制御処理を行う。具体的には、電動車両の停車間際を判断し、停車間際以前は、ステップＳ１３０２で算出した第１のトルク目標値Ｔｍ１^*を第３のトルク目標値Ｔｍ３^*に設定する。停車間際以降は、車両の走行速度に比例する速度パラメータの低下とともに外乱トルク推定値Ｔｄに収束する第２のトルク目標値Ｔｍ２^*を第３のトルク目標値Ｔｍ３^*に設定するとともに、停止制御判定フラグＦＬＧを１に設定する。この第２のトルク目標値Ｔｍ２^*は、登坂路では正トルク、降坂路では負トルク、平坦路では概ねゼロである。これにより、後述するように、路面の勾配に関わらず、停車状態を維持することができる。停止制御処理の詳細については、後述する。なお、本実施形態では、上記の速度パラメータとしてモータ回転速度ωｍを検出する。

ステップＳ１３０４では、モータコントローラ２が、制振制御処理を行う。具体的には、ステップＳ１３０３で算出した第３のトルク目標値Ｔｍ３^*とモータ回転速度ωｍとに基づいて、第１〜第３実施形態の説明で述べた制振制御処理（図５、９、１１で示す制御ブロック）のいずれかを実施して、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を算出する。

ただし、本実施形態では、ステップＳ１３０３で設定した停止制御判定フラグＦＬＧが１の時は、制振制御処理における不感帯区間のフィードバックゲインを、上述した減衰係数ζ_r1より算出される不感帯区間以外の領域でのＦ／Ｂゲインｋ₁に設定する。すなわち、本実施形態では、車両状態が不感帯区間にあり、駆動軸ねじり角度推定値が０であっても、停止制御処理中における不感帯区間のＦ／Ｂゲインは、不感帯区間以外の領域でのＦ／Ｂゲインと同一の値が設定される。そして、Ｆ／Ｂゲインｋ₁を駆動軸ねじり角速度に乗算して得た値に基づいて、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*が算出される。

ステップＳ１３０５で実行される電流指令値算出処理、及び、ステップＳ１３０６で実行される電流制御演算処理は、上述したステップＳ２０４における電流指令値算出処理、及び、ステップＳ２０５における電流制御演算処理と同様であるため、本実施形態の説明においては省略する。

ここで、ステップＳ１３０３で行われる停止制御処理について説明する前に、本実施形態において、モータトルクＴｍからモータ回転速度ωｍまでの伝達特性Ｇｐ（ｓ）について説明する。

上述の式（８）に示す伝達関数の極と零点を調べると、次式（３０）で示す伝達関数に近似することができ、１つの極と一つの零点は極めて近い値を示す。これは、次式（３０）のαとβが極めて近い値を示すことに相当する。

従って、式（８）における極零相殺（α＝βと近似する）を行うことにより、次式（３１）に示すように、Ｇｐ（ｓ）は、（２次）／（３次）の伝達特性を構成する。

この伝達特性Ｇｐ（ｓ）と制振制御のアルゴリズムにより、式（３１）に示した伝達特性Ｇｐ（ｓ）は、次式（３２）に示すＧｒ（ｓ）と見なすことができる。

＜停止制御処理＞
停止制御処理の詳細について、図１５を参照して説明する。図１５は、停止制御処理を実現するための制御ブロック図である。停止制御処理は、モータ回転速度Ｆ／Ｂトルク設定器１５０１と、外乱トルク推定器１５０２と、加算器１５０３と、トルク比較器１５０４とを用いて行われる。以下、それぞれの構成について詳細を説明する。

モータ回転速度Ｆ／Ｂトルク設定器１５０１は、検出されたモータ回転速度ωｍに基づいて、モータ回転速度フィードバックトルク（以下、モータ回転速度Ｆ／Ｂトルクと呼ぶ）Ｔωを算出する。詳細は図１６を用いて説明する。

図１６は、モータ回転速度ωｍに基づいて、モータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωを算出する方法を説明するための図である。モータ回転速度Ｆ／Ｂトルク設定器１５０１は、乗算器１６０１を備え、モータ回転速度ωｍにゲインＫｖｒｅｆを乗算することにより、モータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωを算出する。ただし、Ｋｖｒｅｆは、制動距離を抑えつつ、電動車両を滑らかに減速させるために必要な負（マイナス）の値であり、例えば、実験データ等により適宜設定される。モータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωは、モータ回転速度ωｍが大きいほど、大きい制動力が得られるトルクとして設定される。

なお、モータ回転速度Ｆ／Ｂトルク設定器１５０１は、モータ回転速度ωｍにゲインＫｖｒｅｆを乗算することによりモータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωを算出するものとして説明したが、モータ回転速度ωｍに対する回生トルクを定めた回生トルクテーブルや、モータ回転速度ωｍの減衰率を予め記憶した減衰率テーブル等を用いて、モータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωを算出してもよい。

図１５に戻って説明を続ける。外乱トルク推定器１５０２は、検出されたモータ回転速度ωｍと、モータトルク指令値Ｔｍ^*とに基づいて、外乱トルク推定値Ｔ_dを算出する。外乱トルク推定器１５０２の詳細は図１７を用いて説明する。

図１７は、モータ回転速度ωｍと、第３のトルク目標値Ｔｍ３^*と、車速Ｖに比例する速度パラメータとしてのモータ回転速度ωｍとに基づいて、外乱トルク推定値Ｔ_dを算出する方法を説明するためのブロック図である。外乱トルク推定器１５０２は、制御ブロック１７０１と、制御ブロック１７０２と、加減算器１７０３とを備える。

制御ブロック１７０１は、Ｈ１（ｓ）／Ｇｒ（ｓ）なる伝達特性を有するフィルタとしての機能を担っており、モータ回転速度ωｍを入力してフィルタリング処理を行う事により、第１のモータトルク推定値を算出する。Ｇｒ（ｓ）は、車両へのトルク入力とモータの回転速度の伝達特性のモデルであり、式（３２）で表される。Ｈ１（ｓ）は、分母次数と分子次数との差分が、モデルＧｒ（ｓ）の分母次数と分子次数との差分以上となる伝達特性を有するローパスフィルタである。

制御ブロック１７０２は、Ｈ１（ｓ）なる伝達特性を有するローパスフィルタとしての機能を担っており、モータトルク指令値Ｔｍ^*を入力してフィルタリング処理を行うことにより、第２のモータトルク推定値を算出する。

そして、加減算器１７０３が第２のモータトルク推定値から第１のモータトルク推定値を減算することにより、外乱トルク推定値が算出される。

なお、本実施形態では、外乱トルクを図１７に示す外乱オブザーバを用いて推定するが、車両前後Ｇセンサ等の計測器を使って推定してもよい。

ここで、外乱としては、空気抵抗、乗員数や積載量に起因する車両質量の変動によるモデル化誤差、タイヤの転がり抵抗、路面の勾配抵抗等が考えられるが、停車間際で支配的となる外乱要因は勾配抵抗である。外乱要因は運転条件により異なるが、外乱トルク推定器１５０２では、第３のトルク目標値Ｔｍ３^*と、モータ回転速度ωｍと、制振制御のアルゴリズムと、車両モデルＧｐ（ｓ）から導かれる伝達特性Ｇｒ（ｓ）とに基づいて、外乱トルク推定値Ｔｄを算出するので、上述した外乱要因を一括して推定することができる。これにより、いかなる運転条件においても、減速からの滑らかな停車を安定して実現することができる。

図１５に戻って説明を続ける。加算器１５０３は、モータ回転速度Ｆ／Ｂトルク設定器１５０１によって算出されたモータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωと、外乱トルク推定器１５０２によって算出された外乱トルク推定値Ｔｄとを加算することによって、第２のトルク目標値Ｔｍ２^*を算出する。

トルク比較器１５０４は、第１のトルク目標値Ｔｍ１^*と第２のトルク目標値Ｔｍ２^*の大きさを比較し、値が大きい方のトルク目標値を第３のトルク目標値Ｔｍ３^*に設定する。車両の走行中、第２のトルク目標値Ｔｍ２^*は第１のトルク目標値Ｔｍ１^*よりも小さく、車両が減速して停車間際（車速に比例する速度パラメータが所定値以下）になると、第１のトルク目標値Ｔｍ１^*よりも大きくなる。従って、トルク比較器１００４は、第１のトルク目標値Ｔｍ１^*が第２のトルク目標値Ｔｍ２^*より大きければ、停車間際以前と判断して、第３のトルク目標値Ｔｍ３^*を第１のトルク目標値Ｔｍ１^*に設定する。また、トルク比較器１００４は、第２のトルク目標値Ｔｍ２^*が第１のトルク目標値Ｔｍ１^*より大きくなると、車両が停車間際と判断して、第３のトルク目標値Ｔｍ３^*を第１のトルク目標値Ｔｍ１^*から第２のトルク目標値Ｔｍ２^*に切り替えることで停止制御処理を実行する。なお、停車状態を維持するため、第２のトルク目標値Ｔｍ２^*は、登坂路では正トルク、降坂路では負トルク、平坦路では概ねゼロに収束する。

次に、停止制御判定フラグＦＬＧの設定について、図１８を参照して説明する。図１８は、停止制御判定フラグＦＬＧの設定に係る処理（停止制御判定処理）の流れを示すフローチャートである。停止制御判定処理は、車両システムが起動している間、モータコントローラ２によって一定間隔で常時実行される。

ステップＳ１８０１では、モータコントローラ２が、車両が停止制御中であるか否かを判定するために第１のトルク目標値Ｔｍ１^*と第２のトルク目標値Ｔｍ２^*とを比較する。第２のトルク目標値Ｔｍ２^*が第１のトルク目標値Ｔｍ１^*以下の場合は、車両は停止制御中ではないと判定して、続くステップＳ１８０２の処理を実行する。第２のトルク目標値Ｔｍ２^*が第１のトルク目標値Ｔｍ１^*よりも大きい場合は、車両が停止制御中であると判定して、停止制御判定フラグＦＬＧを１に設定するステップＳ１８０４の処理を実行する。

ステップＳ１８０２では、モータコントローラ２が、モータ回転速度ωｍの絶対値が、規定のモータ回転速度ω１に対して大きいか否かを判定する。モータ回転速度ω１は、予め規定される値であって、車両が停止間際と判断し得るほど低速な値である。モータ回転速度ωｍの絶対値がモータ回転速度ω１に対して大きい場合は、車両は停止制御中ではないと判定して、停止制御判定フラグＦＬＧを０に設定するステップＳ１８０３の処理を実行する。モータ回転速度ωｍがモータ回転速度ω１以下の場合は、車両が停止制御中であると判定して、ステップＳ１８０４の処理を実行する。

ステップＳ１８０３では、モータコントローラ２が、車両が停止制御中ではないと判定したのに応じて停止制御判定フラグＦＬＧを０に設定し、停止制御判定処理を終了する。

ステップＳ１８０４では、モータコントローラ２が、車両が停止制御中であると判定したのに応じて停止制御判定フラグＦＬＧを１に設定し、停止制御判定処理を終了する。

そして、停止制御判定フラグＦＬＧが１の時は、図１３を用いて説明したステップＳ１３０４の制振制御処理における不感帯区間のＦ／Ｂゲインｋ２と、不感帯区間以外のＦ／Ｂゲインｋ１とが同じ値に設定される。

これにより、停止制御中における不感帯領域でフィードバック制御が行われることに起因して車両が振動的あるいは制御が不安定になることを抑止しながら、モータトルクのみで滑らかに停車して、停車状態を保持することができる。

なお、停止制御判定フラグＦＬＧを１に設定するに際して、ステップＳ１８０１とステップＳ１８０２との両ステップの判定を必ずしも要する必要はなく、ステップＳ１８０２のＮＯ判定のみにより、停止制御判定フラグＦＬＧを１に設定してもよい。すなわち、モータ回転速度の絶対値が規定のモータ回転速度ω１より小さければ、車両が停止制御中であると判定しても良い。また、図示していないが、モータ回転速度の低下とともにモータトルクを調整して、当該モータトルクを外乱トルク推定値に収束させる制御が実行されている否かを判定して、当該制御が行われている際は停止制御中であると判定してもよい。

以下では、第４実施形態に係る電動車両の制御装置を電動車両に適用した際の効果について、図１９を参照して説明する。

図１９は、本実施形態における電動車両の制御装置による制御結果の一例と従来制御による制御結果とを比較する図である。図１９で表されるのは、平坦路において停止制御処理が実施された場合のタイムチャートである。上から順に、目標トルク指令値、モータ回転速度、車両前後加速度が示されており、実線は本実施形態による制御結果、点線は従来制御による制御結果である。

時刻ｔ１では、停止制御処理が開始されるとともに、図１８のステップＳ１８０４において停止制御判定フラグＦＬＧが１に設定される。

時刻ｔ１からｔ２にかけて、停止制御処理が実行されることにより、モータ回転速度が漸近的に０に収束している。そして、時刻ｔ２以降で、モータ回転速度が０を跨ぐことで不感帯区間が発生する。

この時、従来制御では、制振制御処理において不感帯区間におけるＦ／Ｂゲインが不感帯区間以外の領域におけるＦ／Ｂゲインよりも小さい値に設定されるので、目標トルク指令値に対する最終トルク指令値が高応答となる。そのため、不感帯区間を跨ぐ領域でも高応答なフィードバック制御がなされて目標トルク指令値に持続的な振動が発生する。その結果、目標トルク指令値に応じてモータ回転速度が振動し、ドライバが感じるほどの振動が車体に発生してしまう。

一方、本実施形態の電動車両の制御装置によれば、時刻ｔ２以降で不感帯区間が発生しても、不感帯区間とそれ以外の領域でのＦ／Ｂゲインの値を同じ値に設定するので、目標トルク指令値に対する最終トルク指令値が高応答化することはない。その結果、図示する通り、平坦路における停車間際に発生する持続振動が抑制されるので、目標トルク指令値およびモータ回転速度の振動が抑制され、車体にドライバが感じるほどの振動が発生するのを抑止することができる。

以上、第４実施形態の電動車両の制御装置によれば、車両が停車間際か否かを判定し、車両が停車間際になると、不感帯区間と、モータトルクが車両の駆動軸トルクに伝達される区間とにおけるフィードバックゲインｋ₁、およびｋ₂の値を同一の値に設定する。これにより、車両が停止間際以降に、モータトルク指令値に対するモータトルクの応答が高応答になることにより車体に発生し得る振動を抑制することができる。

また、第４実施形態の電動車両の制御装置によれば、目標トルク指令値としての第１のトルク目標値Ｔｍ１^*を算出し、モータ回転速度の低下とともに外乱トルク推定値に収束する第２のトルク目標値を算出し、第１のトルク目標値と第２のトルク目標値の大きさを比較し、第２のトルク目標値が第１のトルク目標値より大きくなると、当該第２のトルク目標値に対して制振制御処理を施した値を最終トルク指令値Ｔｍｆ^*に設定するとともに、車両が停車間際であると判定する。これにより、停止制御処理に移行するタイミングに基づき、フィードバックゲインの値を設定することができる。したがって、モータトルクを外乱トルク推定値に収束させる制御中のみ、不感帯区間以外の領域におけるフィードバックゲインｋ₁を不感帯区間のフィードバックゲインｋ₂と同じ値に設定することができる。

また、第４実施形態の電動車両の制御装置によれば、モータに作用する外乱トルクを推定し、電動車両の走行速度に比例する速度パラメータ（本実施形態においてはモータ回転速度）を検出し、モータトルクが速度パラメータの低下とともに外乱トルクに収束する際は、車両が停車間際であると判定してもよい。これにより、モータトルク指令値を外乱トルク推定値に収束させるフィードバック制御中であって、かつ、バックラッシュを跨ぐ不感帯区間において停止制御中であることを検出することができる。したがって、停止制御中において、車両が振動的になること、および、停止制御中におけるフィードバック制御が不安定になることを防止することができる。

また、第４実施形態の電動車両の制御装置によれば、電動車両の走行速度に比例する速度パラメータを検出し、速度パラメータの絶対値が所定値以下になると、車両が停車間際であると判定してもよい。これにより、停止制御処理を実行中か否かの判定に係る演算量を低減することができるので、ソフトウェアの演算負荷を低減することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、第１〜第３実施形態では、不感帯モデル（不感帯ブロック５０３、９０８、１１０８）の出力値である駆動軸ねじり角度推定値を車両の駆動力伝達系が不感帯区間にあるか否かの判定基準である不感帯区間判定値として算出した。そして、駆動軸ねじり角度推定値が０の場合に、車両状態が不感帯区間にあると判定した。しかしながら、必ずしも駆動軸ねじり角度推定値を不感帯区間判定値として用いる必要はなく、不感帯モデルの入力値であるθｄ（駆動軸ねじり角度）を不感帯区間判定値として用いる構成としてもよい。その場合は、駆動軸ねじり角度θｄが所定の閾値の範囲内にあるか否かに基づいて、車両の駆動力伝達系が不感帯区間にあるか否かを判定することができる。当該閾値は、例えば、式（２７）を参照して、−θ_dead／２＜θｄ＜θ_dead／２としてもよい。

また、図５、７、９、１１を用いて説明した駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算器において、駆動軸ねじり角速度推定値に対してフィードバックゲインｋ₁、ｋ₂を施す位置と、当該ゲインが施された駆動軸ねじり角速度推定値がゲイン切替機に入力される位置の前後は入れ替えてもよい。その場合は、動軸ねじり角速度推定値は、始めにゲイン切替機に入力される。そして、ゲイン切替機は、不感帯区間判定値が０以外の時は、駆動軸ねじり角速度推定値をフィードバックゲインｋ₁に出力し、不感帯区間判定値が０の時は、駆動軸ねじり角速度推定値をフィードバックゲインｋ₂に出力する。なお、フィードバックゲインｋ₁、ｋ₂の各出力は、減算器に出力されて、目標トルク指令値から減算される。駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算器がこのように構成されることにより、モータコントローラ２内における演算負荷を低減することができる。

また、上述した第４実施形態においては、停止制御中においてモータ回転速度を０に収束させる旨説明したが、収束させる値は必ずしも０に限らず、一定値であれば正負のいずれかの値であってもよい。

本願は、２０１６年４月１９日に日本国特許庁に出願された特願２０１６−０８３８２０に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (11)

1. 車両情報に基づいて設定される目標トルク指令値に対して、車両の駆動力伝達系の振動を抑制する制振制御を施すことにより最終トルク指令値を算出し、当該最終トルク指令値に基づいてモータのトルクを制御する電動車両の制御方法において、
   前記目標トルク指令値と、駆動軸ねじり角速度にフィードバックゲインを乗じた値とに基づいて前記最終トルク指令値を算出し、
   前記駆動力伝達系をモデル化した車両モデルを用いて、前記モータから出力されるモータトルクが車両の駆動軸トルクに伝達されない不感帯区間を推定し、
   前記フィードバックゲインの値を、前記不感帯区間と、前記モータトルクが車両の駆動軸トルクに伝達される区間とで別個に設定し、
   前記不感帯区間における前記フィードバックゲインは、前記モータトルクが車両の駆動軸トルクに伝達される区間における前記フィードバックゲインよりも小さい値に設定される、
   ことを特徴とする電動車両の制御方法。
2. 請求項１に記載の電動車両の制御方法において、
   前記駆動軸ねじり角速度は、駆動輪回転角速度とモータ回転角速度の駆動軸換算値との偏差から算出される、
   電動車両の制御方法。
3. 請求項１に記載の電動車両の制御方法において、
   前記駆動軸ねじり角速度は、前記目標トルク指令値から前記車両モデルを用いて推定される駆動軸ねじり角速度推定値であって、
   前記車両モデルを用いて、前記目標トルク指令値から駆動軸ねじり角度推定値を算出し、
   前記目標トルク指令値と、前記駆動軸ねじり角度推定値と、前記駆動軸ねじり角速度推定値に前記フィードバックゲインを乗じた値とに基づいて前記最終トルク指令値を設定する、
   電動車両の制御方法。
4. 請求項３に記載の電動車両の制御方法において、
   前記不感帯区間は、前記車両モデルが有する不感帯区間推定部を用いて推定され、
   前記駆動軸ねじり角速度推定値は、前記車両モデルが有する前記不感帯区間推定部を用いて推定される、
   電動車両の制御方法。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の電動車両の制御方法において、
   前記車両モデルには、制御系の持つ遅れ要素が加味される、
   電動車両の制御方法。
6. 請求項５に記載の電動車両の制御方法において、
   前記制御系の持つ遅れ要素には、車両状態を検出して所定の処理を施すのに伴う時間遅れ、前記目標トルク指令値から最終トルク指令値を算出するまでの演算に要する時間遅れ、および、前記最終トルク指令値に対して実際に前記モータトルクが発生するまでの時間遅れのうちの少なくとも一つの時間遅れが含まれる、
   電動車両の制御方法。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の電動車両の制御方法において、
   車両が停車間際か否かを判定し、
   車両が停車間際になると、前記不感帯区間と、前記モータトルクが車両の駆動軸トルクに伝達される区間とにおける前記フィードバックゲインの値を同一の値に設定する、
   電動車両の制御方法。
8. 請求項７に記載の電動車両の制御方法において、
   前記モータに作用する外乱トルクを推定し、
   電動車両の走行速度に比例する速度パラメータを検出し、
   前記目標トルク指令値としての第１のトルク目標値を算出し、
   前記速度パラメータの低下とともに前記外乱トルクに収束する第２のトルク目標値を算出し、
   前記第１のトルク目標値と前記第２のトルク目標値の大きさを比較し、
   前記第２のトルク目標値が前記第１のトルク目標値より大きくなると、当該第２のトルク目標値に対して前記制振制御を施した値を前記最終トルク指令値に設定するとともに、車両が停車間際であると判定する、
   電動車両の制御方法。
9. 請求項７に記載の電動車両の制御方法において、
   前記モータに作用する外乱トルクを推定し、
   電動車両の走行速度に比例する速度パラメータを検出し、
   前記モータトルクが前記速度パラメータの低下とともに前記外乱トルクに収束する際は、車両が停車間際であると判定する、
   電動車両の制御方法。
10. 請求項７に記載の電動車両の制御方法において、
    電動車両の走行速度に比例する速度パラメータを検出し、
    前記速度パラメータの絶対値が所定値以下になると、車両が停車間際であると判定する、
    電動車両の制御方法。
11. 車両情報に基づいて設定される目標トルク指令値に対して、車両の駆動力伝達系の振動を抑制する制振制御を施すことにより最終トルク指令値を算出し、当該最終トルク指令値に基づいてモータのトルクを制御する電動車両の制御装置において、
    前記目標トルク指令値と、駆動軸ねじり角速度にフィードバックゲインを乗じた値とに基づいて前記最終トルク指令値を算出する最終トルク指令値算出部と、
    前記駆動力伝達系をモデル化した車両モデルを用いて、前記モータから出力されるモータトルクが車両の駆動軸トルクに伝達されない不感帯区間を推定する不感帯区間推定部とを備え、
    前記フィードバックゲインの値は、前記不感帯区間と、前記モータトルクが車両の駆動軸トルクに伝達される区間とで別個に設定され、
    前記不感帯区間における前記フィードバックゲインは、前記モータトルクが車両の駆動軸トルクに伝達される区間における前記フィードバックゲインよりも小さい値に設定される、
    ことを特徴とする電動車両の制御装置。

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