JP7409893B2

JP7409893B2 - 制御装置

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Publication number: JP7409893B2
Application number: JP2020015295A
Authority: JP
Inventors: 雅哉三浦
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2020-01-31
Filing date: 2020-01-31
Publication date: 2024-01-09
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Description

本発明は、制御装置に関する。

近年、走行用の駆動力をモータによって出力する電気自動車が普及しつつある。モータは電気部品であるため、そのトルクの応答性や線形性は、内燃機関で走行するエンジン車両に比して非常に高いものである。モータのトルク応答は、エンジンに比して２桁速いとされている。そのため、安定的なフィードバック制御が可能であり、長い目では運転者の要求するトルクを出力しつつ、車輪がスリップした際の調整トルクを短期的に出力するといった制御も可能である。

また、モータは、エンジンに比して出力中のトルクを正確に把握することができるという優位性を有している。このため、車輪から出力している駆動力を正確に推定することができ、係る情報をトラクション制御に利用することもできる。

従って、電気自動車におけるトルク制御は、エンジン車両に比して高精度且つ高自由度で行うことが可能であり、電気自動車の制御に関して、エンジン車両とは異なる観点で、種々の研究が進められている。

これに関連し、車両に車輪速センサが取り付けられ、その出力が速度制御に用いられる技術が開示されている（特許文献１、２）。一般的な車輪速センサは、低速領域で検出精度が低下してしまうという課題を有している。車輪速センサの検出精度が低下すると、車輪のスリップ率の演算精度も低下してしまうため、スリップ率コントロールが難しくなってしまう。これに対し、特許文献２に記載の技術では、係る課題に鑑み、モータによって駆動される駆動輪の速度が過大になってしまった場合に、モータの回生トルクを使用して空転を抑制している。

また、モータの駆動トルクから推定の車両速度を算出した推定車速に基づいて駆動トルクを制御する技術が知られている（特許文献３）。

特開２０１５－０５６９７８号公報特開２００７－００６６８１号公報特開２０１４－２０４４７８号公報

しかしながら、上記特許文献２に記載の技術では、モータの力行と回生を短時間に切り替えるため、ギヤのバックラッシュ領域（ゼロクロス領域）を跨ぐことになり、ノイズや振動が発生することで商品性が低下してしまうという問題があった。上記特許文献３に記載の技術では、車両の速度が増加すると意図しない外乱などの計算誤差が蓄積されることで、制御の精度が低下する場合があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、より幅広い速度域で、高精度にトルク制御を行うことができる制御装置を提供することを目的の一つとする。

この発明に係る制御装置は、以下の構成を採用した。
（１）：この発明の一態様に係る制御装置は、車両の走行用の駆動力を出力するモータのトルクを制御するトルク制御部と、前記車両の車輪の速度に基づく第１車両速度を取得する第１車両速度取得部と、前記モータの出力するトルクに基づいて第２車両速度を取得する第２車両速度取得部と、を備え、前記目標トルク決定部は、前記第１車両速度と前記第２車両速度とのいずれかまたは双方に基づいて前記目標トルクを決定するものである。

（２）：上記（１）の態様において、前記トルク制御部は、前記第１車両速度または前記第２車両速度を参照し、該参照速度が第１閾値以上になると、前記第２車両速度に基づいて前記モータのトルクを決定する状態から、前記第１車両速度と前記第２車両速度との双方に基づいて前記モータのトルクを決定する状態に切り替わるものである。

（３）：上記（１）または（２）の態様において、前記第１車両速度と前記第２車両速度とのいずれかまたは双方に基づいて基準車両速度を設定する基準車両速度設定部を更に備え、前記トルク制御部は、前記基準車両速度と前記第１車両速度または前記第２車両速度との差が小さくなるように前記モータのトルクを決定し、前記基準車両速度設定部は、前記基準車両速度と前記第１車両速度との差または前記基準車両速度と前記第２車両速度との差を調整する速度差調整係数とに基づいて前記基準車両速度を設定し、前記速度差調整係数を、前記車両の参照速度が増加するのに応じて、前記基準車両速度と前記第１車両速度との差を小さくする一方、前記基準車両速度と前記第２車両速度との差を大きくするように前記速度差調整係数を設定するものである。

（４）：上記（３）の態様において、前記基準車両速度設定部は、前記車両の参照速度が第１閾値において前記基準車両速度と前記第２車両速度との差が最も小さくなるように、且つ、前記車両の参照速度が前記第１閾値よりも大きい第２閾値において前記基準車両速度と前記第１車両速度との差が最も小さくなるように、前記速度差調整係数を設定するものである。

（５）：上記（１）から（４）のいずれかの態様において、前記トルク制御部は、第１周期で前記モータのトルクを決定し、前記第１車両速度取得部は、前記第１周期よりも長い第２周期で前記第１車両速度を算出するものである。

（６）：上記（４）の態様において、前記第１車両速度は従動輪から取得され、前記第２車両速度は前記モータが接続される駆動輪から取得され、前記トルク制御部は、第１周期で前記モータのトルクを決定し、前記第１車両速度取得部は、前記第１周期よりも長い第２周期で前記第１車両速度を算出し、前記トルク制御部は、前記車両の参照速度が前記第２閾値よりも大きい第３閾値以上である場合、駆動輪と従動輪の速度差に基づいて前記モータのトルクを決定するものである。

（７）：上記（６）の態様において、前記トルク制御部は、前記車両の参照速度が前記第３閾値以上である場合、前記基準車両速度と前記第１車両速度との差をスリップ率として算出し、前記スリップ率が所定値を超える場合に前記モータのトルクを抑制するものである。

上記（１）～（７）の態様によれば、より幅広い速度域で、高精度にトルク制御を行うことができる。なぜならば、第１車両速度と第２車両速度では、精度の良好な速度域が異なるため、精度の良好な速度域を組み合わせることで全体として高精度なトルク制御が可能となるからである。また、車輪速センサ等のセンサが故障し、センサ出力が停止、または異常値が出力されたときにおいても、従来は第１車両速度で行っていた制御を、第２車両速度で代替することが可能であり、幅広くモータの制御に活用することができる。

上記（２）の態様によれば、車輪速センサ等の感度が良好となる第１閾値を超えると、計算誤差の含まれる第２車両速度に基づいてトルク制御を行う状態から、車輪速センサ等から導出された第１車両速度を用いたトルク制御に切り替わるため、精度を悪化させることなく、より良い精度でモータを制御することが可能となる。

上記（３）の態様によれば、トルク制御の切り替わりタイミングにおいてトルクの急変が生じるのを抑制することができる。

上記（４）の態様によれば、車両の参照速度が高速域に入る手前の第２閾値において、基準車両速度が第１車両速度に切り替わるため、それ以降における高速時のトルク急変を防止することができる。

上記（５）の態様によれば、第１車両速度の算出を、モータの制御周期である第１周期よりも大きい第２周期で行うことで、トルク制御部において処理するデータが少なくて済み、処理負担を軽減することができる。

上記（６）の態様によれば、高速域では、算出周期がモータの制御周期よりも長い第１車両速度を用いてトルク制御をしつつスリップ抑制を行うため、処理負担を減らしながらスリップ抑制をすることができる。なお、低速域においては、第２車両速度を用いることで精度良くスリップ抑制を行うことができる。

上記（７）の態様によれば、高速域において、駆動輪と従動輪の速度比に基づくスリップ抑制制御と、第１車両速度と第２車両速度との差を小さくする制御とを好適に切り替えることができる。

制御装置５０を搭載した車両Ｍの構成の一例を示す図である。制御装置５０の機能構成の一例を示す図である。目標トルク決定部５２により決定されるフィードバックトルクＴ_ＦＢの決定処理の概要を示すフローチャートである。車輪速センサ１２の感度が悪化する現象について説明するための図である。第２車両速度Ｖ２と、それを用いた目標トルクＴｔｇの決定手法について説明するための図である。第１車両速度域から第２車両速度域、第３速度域に移行する際の基準車両速度の推移について説明するための図である。係数ｘを決定するためのマップの一例を示す図である。基準車両速度設定部６０による詳細処理の内容について説明するための図である。車両Ｍの参照速度Ｖｒｅｆが第４速度域にある場合に、目標トルク決定部５２により実行される処理の内容の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照し、本発明の制御装置の実施形態について説明する。図１は、制御装置５０を搭載した車両Ｍの構成の一例を示す図である。矢印Ｄ_Ｍは車両Ｍの前進方向を示す。車両Ｍには、例えば４つの車輪１０－１、１０－２、１０－３、および１０－４が装着される。車輪１０－１および１０－２は駆動輪であり、車輪１０－３および１０－４は従動輪である（すなわち車両Ｍは前輪駆動の車両である）。車両Ｍは後輪駆動の車両であってもよい。それぞれの車輪に対応して、車輪の速度を検出する車輪速センサ１２－１、１２－２、１２－３、および１２－４が車両Ｍに取り付けられている。ハイフン以下の符号は、いずれの車輪に対応するかを示している。いずれの車輪に対応するかを区別しない場合、ハイフン以下の符号を省略する。車輪速センサ１２は、コイルを用いて磁束の変化を検出することで、車輪１０と連動して回転する部材に設けられた凹凸の通過を検出し、検出した度にパルス信号を演算装置４５に出力する。

車両Ｍには、更に、モータ２０、レゾルバ２２、電流センサ２３、ギヤ機構２４、インバータ２６、ＶＣＵ（Voltage Control Unit）２８、二次電池３０、充電口３２、アクセル開度センサ４０、演算装置４５、および制御装置５０が搭載されている。図１では車両Ｍがプラグインタイプの電気自動車であるものとしたが、制御装置は、主としてモータの出力する動力で駆動輪を駆動するタイプの車両であれば、如何なる車両にも搭載可能である。そのタイプの車両として、燃料電池車両、ハイブリッド車両などが挙げられる。多くの場合、車両Ｍにはブレーキ装置や操舵装置も搭載されるが、これについての図示および説明を省略する。

モータ２０は、二次電池からＶＣＵ２８、およびインバータ２６を介して供給される電力を用いて車輪１０－１および１０－２に駆動力（トルク）を出力する。モータ２０は、例えば、三相交流電動機である。モータ２０の出力軸は、ギヤ機構２４に出力される。ギヤ機構２４は、変速機能を備え、モータ２０により出力された駆動力を車輪１０－１および１０－２に伝達する。モータ２０の出力は、車両Ｍに加速度を与える方向に作用する場合もあるし、車両Ｍに減速度を与える方向に作用する場合もある。レゾルバ２２は、モータ２０の回転数を検知するための物理事象を検出し、検出結果を制御装置５０に出力する。物理事象とは、例えば、モータ２０のロータの回転位置に応じて発生する磁界の変化である。一般的にレゾルバ２２は車輪速センサ１２より検出精度と検出速度に優れ、高応答で制御可能なモータ制御に用いられる。電流センサ２３は、モータ２０が出力するトルクを検出するために設けられており、モータ２０を流れる電流の量（電流値）を検出し、検出結果を制御装置５０に出力する。

インバータ２６は、ＶＣＵ２８から供給される直流電力を、例えば三相交流に変換してモータ２０に出力する。ＶＣＵ２８は、例えば、ＤＣ－ＤＣコンバータである。ＶＣＵ２８は、二次電池３０の出力端子の電圧を昇圧し、昇圧した電圧の電力をインバータ２６に供給する。

制御装置５０の機能については後述する。二次電池３０は、充放電可能な電池である。二次電池３０は、例えば、リチウムイオン電池である。二次電池３０は、ケーブルを介して充電口３２に接続されている。充電口３２には、車両Ｍの外部の充電器に接続された外部ケーブルの先端に取り付けられたプラグが装着可能となっている。プラグが充電口３２に装着された状態で、二次電池３０は外部の充電器によって充電される。

アクセル開度センサ４０は、運転者による加速指示を受け付ける操作子の一例であるアクセルペダルに取り付けられ、アクセルペダルの操作量を検出し、アクセル開度として制御装置５０に出力する。

演算装置４５は、従動輪である車輪１０－３および１０－４のそれぞれに取り付けられた車輪速センサ１２－３および１２－４のそれぞれから入力されるパルス信号に基づいて車輪１０－３の速度と車輪１０－４の回転速度をそれぞれ算出し、回転速度に車輪１０の想定半径を乗算して車輪１０－３の速度と車輪１０－４の道路平面上の速度を算出し、算出した道路平面上の速度の平均を求めて第１車両速度Ｖ１とする。すなわち、第１車両速度Ｖ１は、従動輪の速度（車輪の速度に基づく速度の一例）である。

図２は、制御装置５０の機能構成の一例を示す図である。制御装置５０は、例えば、目標トルク決定部５２と、インバータ制御部５４と、第１車両速度取得部５６と、第２車両速度取得部５８と、基準車両速度設定部６０とを備える。目標トルク決定部５２は、「トルク制御部」の一例である。これらの構成要素は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。

目標トルク決定部５２は、モータ２０が出力すべき目標トルクＴｔｇを決定する。目標トルク決定部５２は、例えば、式（１）に基づいて目標トルクＴｔｇを決定する。式中、Ｔ_ＦＦ（ＡＣ）は、アクセル開度ＡＣに基づいて決定されるフィードフォワードトルクである。目標トルク決定部５２は、車両Ｍの速度（以下に説明するいずれの車両速度でもよい）とアクセル開度ＡＣとを予め定められたマップに適用することで、フィードフォワードトルクＴ_ＦＦ（ＡＣ）を決定する。フィードフォワードトルクＴ_ＦＦ（ＡＣ）は、アクセル開度ＡＣが大きくなると連れて大きくなる傾向を有する。また、Ｔ_ＦＢは、以下に説明する第１車両速度、第２車両速度、基準車両速度に基づいて決定されるフィードバックトルクである。これについては後に説明する。

Ｔｔｇ＝Ｔ_ＦＦ（ＡＣ）－Ｔ_ＦＢ …（１）

インバータ制御部５４は、目標トルク決定部５２により決定された目標トルクＴｔｇが出力されるように、インバータ２６を制御する。

目標トルク決定部５２は、車両Ｍの参照速度（以下に説明するいずれの第１車両速度、第２車両速度、あるいはこれらの加重和など、いずれの速度でもよい）Ｖｒｅｆが第１閾値Ｖｔｈ１未満である第１車両速度域、車両Ｍの速度が第１閾値Ｖｔｈ１以上、第２閾値Ｖｔｈ２未満である第２車両速度域、参照速度Ｖｒｅｆが第２閾値Ｖｔｈ２以上、第３閾値Ｖｔｈ３未満である第３速度域、参照速度Ｖｒｅｆが第３閾値Ｖｔｈ以上である第４速度域のそれぞれにある場合に、異なる規則で目標トルクＴｔｇを決定する。Ｖｔｈ１＜Ｖｔｈ２＜Ｖｔｈ３である。

図３は、目標トルク決定部５２により決定されるフィードバックトルクＴ_ＦＢの決定処理の概要を示すフローチャートである。ここでは概要についてのみ説明し、各ステップの処理の具体的内容については後述する。

まず、目標トルク決定部５２は、参照速度Ｖｒｅｆが第１速度域にあるか否かを判定する（ステップＳ１００）。第１速度域は、例えば２～５［ｋｍ／ｈ］程度の速度域であり、車輪速センサ１２の感度が悪化する低速域である。

図４は、車輪速センサ１２の感度が悪化する現象について説明するための図である。図示する「中～高速域」と、「低速域」のそれぞれに対応するパルス信号は、車輪速センサ１２により出力されるパルス信号を示している。中～高速域においては、パルス信号の立ち上がりと立ち下りの時間間隔が十分に小さいため、車両Ｍの速度が変化するとパルス信号の周期（周波数）が検出可能な程度に変化するので、高感度に車両Ｍの速度を検出することができる。一方、低速域においては、パルス信号の立ち上がりと立ち下りの時間間隔が長くなるため、仮に立ち上がりと立ち下りの間、或いは立ち下がりと立ち上がりの間に車両Ｍの速度が変化したとしても、次の立ち上がりまたは立ち下りが到来するまで速度変化を検知するための情報が得られない。このため、低速域においては車輪速センサ１２の感度が悪化すると言える。

参照速度Ｖｒｅｆが第１速度域にあると判定した場合、目標トルク決定部５２は、第２車両速度取得部５８により取得された第２車両速度Ｖ２を、レゾルバ２２の出力に基づく速度Ｖｒｓ（後述するレゾルバ２２の出力に係数を乗算した値）に近づけるように、フィードバックトルクＴ_ＦＢを決定する（ステップＳ１０２）。第２車両速度取得部５８は、例えば、後述する演算を行うことで、第２車両速度Ｖ２を取得する。第２速度域は、例えば第１速度域の上限（上記の例では５［ｋｍ／ｈ］から１０～２０［ｋｍ／ｈ］までの速度域であり、車輪速センサ１２の感度が第１速度域に比して良好となる速度域である。

ステップＳ１００において否定的な判定結果を得た場合、目標トルク決定部５２は、参照速度Ｖｒｅｆが第２速度域にあるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。参照速度Ｖｒｅｆが第２速度域にあると判定した場合、目標トルク決定部５２は、第２車両速度Ｖ２を、基準車両速度設定部６０により設定された基準車両速度Ｖｓｔｄに近づけるように、フィードバックトルクＴ_ＦＢを決定する（ステップＳ１０６）。第２速度域において、基準車両速度Ｖｓｔｄは、第２車両速度Ｖ２から徐々に車輪速センサ１２の出力に基づく第１車両速度Ｖ１に近づくように設定される。

ステップＳ１０４において否定的な判定結果を得た場合、目標トルク決定部５２は、参照速度Ｖｒｅｆが第３速度域にあるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。第３速度域は、例えば第２速度域の上限（上記の例では１０～２０［ｋｍ／ｈ］）から２０～４０［ｋｍ／ｈ］までの中速域である。参照速度Ｖｒｅｆが第３速度域にあると判定した場合、目標トルク決定部５２は、第２車両速度Ｖ２を、基準車両速度設定部６０により設定された基準車両速度Ｖｓｔｄに近づけるように、フィードバックトルクＴ_ＦＢを決定する（ステップＳ１１０）。第３速度域において、第１車両速度Ｖ１が基準車両速度Ｖｓｔｄに設定される。

ステップＳ１０８において否定的な判定結果を得た場合（すなわち参照速度Ｖｒｅｆが第４速度域にあると判定される場合）、目標トルク決定部５２は、第２車両速度Ｖ２を、基準車両速度Ｖｓｔｄに近づけつつ、駆動輪と従動輪の速度差が所定値を超えると駆動トルクを低減するように、フィードバックトルクＴ_ＦＢを決定する（ステップＳ１１２）。第４速度域において、第１車両速度Ｖ１が基準車両速度Ｖｓｔｄに設定される。

第１車両速度取得部５６は、例えば、演算装置４５から第１車両速度Ｖ１を取得する。第１車両速度取得部５６は、車輪の速度に基づく速度の他の例として、車軸の回転速度、ギヤ機構２４における回転部材の回転速度などに基づいて第１車両速度Ｖ１を取得し、または求めてもよい。また、第１車両速度取得部５６は、演算装置４５と同様の演算を自ら行ってもよい。

第２車両速度取得部５８は、目標トルクＴｔｇに基づいて第２車両速度Ｖ２を取得する。以下、第２車両速度Ｖ２の決定手法と、図３におけるステップＳ１０２の処理とを併せて説明する。図５は、第２車両速度Ｖ２と、それを用いた目標トルクＴｔｇの決定手法について説明するための図である。第２車両速度Ｖ２は、駆動力オブザーバを用いた演算により取得される速度である。

第２車両速度取得部５８は、フォードフォワードトルクＴ_{ＦＦ（ＡＣ）}からフィードバックトルクＴ_ＦＢを差し引いて求められる目標トルクＴｔｇをモータ２０に与えた場合に、モータ２０から出力されるモータ実トルクＴ_{ＭＯＴＡＣＴ}を算出する。第２車両速度取得部５８は、例えば、電流センサ２３の出力に基づいてモータ実トルクＴ_{ＭＯＴＡＣＴ}を算出する。更に、第２車両速度取得部５８は、モータ実トルクＴ_{ＭＯＴＡＣＴ}に係数Ｋ１を乗算することでモータ伝達力Ｆ_ＭＯＴを算出する。係数Ｋ１は、ギヤレシオｇにモータ２０から足軸までの伝達効率ηを乗算し、車輪１０の動半径ｒで除算することで求められる値である。

第２車両速度取得部５８は、モータ伝達力Ｆ_ＭＯＴから未知の駆動力Ｆｄを差し引いた値をＭωで除算した後に積分することで算出される値を、観測可能な車輪速Ｖωにフィッティングする。車輪速Ｖωは、第１車両速度Ｖ１と同じものであってもよいし、異なる手法で算出されたものでもよい。ＭωはＪ／（ｒ^２）に等しく、Ｊはタイヤ軸換算のイナーシャ（慣性モーメント）である。

第２車両速度取得部５８は、モータ伝達力Ｆ_ＭＯＴから、推定車輪速ＶωにＭωを乗算して微分した値を差し引き、｛１／１＋τｓ｝で表されるＬＰＦ（ローパスフィルタ）を通過させることで駆動力オブザーバＦｄ（ハット）を算出する。τは時定数である。

第２車両速度取得部５８は、駆動力オブザーバＦｄ（ハット）を未知の駆動力Ｆｄとしてフィードバックさせる一方、駆動力オブザーバＦｄ（ハット）から走行抵抗Ｆｌｏａｄおよび勾配抵抗Ｆｓｌｏｐｅを差し引いた値を車重Ｍで除算した後に積分し、第２車両速度（車両推定速度）Ｖ２を算出する。走行抵抗Ｆｌｏａｄは、例えば、参照速度Ｖｒｅｆをマップに適用することで求められ、勾配抵抗Ｆｓｌｏｐｅは、例えば、目標トルクＴｔｇと参照速度Ｖｒｅｆの変化を観察することで求められる。第２車両速度Ｖ２は、「モータの出力するトルクに基づく第２車両速度」の一例である。

目標トルク決定部５２は、第２車両速度Ｖ２が、レゾルバ２２の出力であるＮ_ＭＯＴに（１／Ｋ２）を乗算した値に近づくように、ＰＩＤ制御などのフィードバック制御を行って、フィードバックトルクＴ_ＦＢを決定する。係数Ｋ２は、ギヤレシオｇを車輪１０の動半径ｒで除算することで求められる値である。これにより現在の第２車両速度Ｖ２が算出され、フィードバック制御により随時更新される。この処理が、図３におけるステップＳ１０２の処理に相当する。目標トルク決定部５２は、ＰＩＤ制御に代えてＰＩ制御を行ってもよいし、Ｐ制御を行ってもよいし、他の種類のフィードバック制御を行ってもよい。

図６は、第１速度域から第２速度域、第３域に移行する際の基準車両速度の推移について説明するための図である。参照速度Ｖｒｅｆが第１閾値Ｖｔｈ１未満である第１速度域において、基準車両速度Ｖｓｔｄは設定されない（あるいは設定されても制御に用いられない）。第４速度域の制御については後述する。

基準車両速度設定部６０は、参照速度Ｖｒｅｆが第１閾値以上となり、第２速度域に入ると、式（２）に基づいて基準車両速度Ｖｓｔｄを設定する。ｘは０から１の間の値をとる係数（「速度差調整係数」の一例）であり、例えば、図７に示すマップに基づいて決定される。図７は、係数ｘを決定するためのマップの一例を示す図である。基準車両速度設定部６０は、係数ｘについて、参照速度Ｖｒｅｆが第１閾値Ｔｈ１に一致する場合に１を設定し、参照速度Ｖｒｅｆが第１閾値Ｔｈ１と第２閾値Ｔｈ２の間にある場合は、参照速度Ｖｒｅｆが第１閾値Ｔｈ１に近いほど１に近く、参照速度Ｖｒｅｆが第２閾値Ｔｈ２に近いほど０に近くなるように設定し、参照速度Ｖｒｅｆが第１閾値Ｔｈ１に一致する場合に０を設定する。換言すると、基準車両速度設定部６０は、係数ｘについて、参照速度Ｖｒｅｆが第１閾値Ｔｈ１に一致する場合に１を設定し、参照速度Ｖｒｅｆが第１閾値Ｔｈ１と第２閾値Ｔｈ２の間にある場合において、参照速度Ｖｒｅｆが第２閾値Ｔｈ２に近づくのに連れて徐々に０に近づくように係数ｘを設定する。図７では係数ｘが参照速度Ｖｒｅｆの変化に対して直線状に変化するように示しているが、係数ｘは参照速度Ｖｒｅｆの変化に対して曲線状、或いは階段状の変化するものであってもよい。

Ｖｓｔｄ＝ｘ×Ｖ１＋（１－ｘ）×Ｖ２ …（２）

この結果、基準車両速度設定部６０は、基準車両速度Ｖｓｔｄについて、参照速度Ｖｒｅｆが第１閾値Ｔｈ１において第２車両速度Ｖ２を設定し、参照速度Ｖｒｅｆが第１閾値Ｔｈ１と第２閾値Ｔｈ２の間にある場合は、第１車両速度Ｖ１と第２車両速度Ｖ２の加重和であって、第２閾値Ｔｈ２に近づくほど第１車両速度Ｖ１の比率を高めた加重和を設定し、参照速度Ｖｒｅｆが第２閾値Ｔｈ２において第１車両速度Ｖ１を設定する。

前述したように、参照速度Ｖｒｅｆが第１閾値Ｖｔｈ１未満である第１速度域において、基準車両速度Ｖｓｔｄは設定されない。これにより、車輪速センサ１２の感度が悪い領域においても第２車両速度を用いることで、精度よく制御が可能となる。また、第２速度域以上では、車輪速センサ１２等のセンサが故障し、センサ出力が停止、または異常値が出力されたときにおいては、第２車両速度で代替することが可能となる。これらによって、より幅広い速度域で、高精度にトルク制御を行うことができる。第１車両速度Ｖ１と第２車両速度Ｖ２では、精度の良好な速度域が異なるため、精度の良好な速度域を組み合わせることで全体として高精度なトルク制御が可能となるからである。

また、参照速度Ｖｒｅｆが第１閾値Ｔｈ１と第２閾値Ｔｈ２の間にある場合は、加重和を設定して基準車両速度Ｖｓｔｄを設定することで、トルク制御の切り替わりタイミング（第１速度域と第２速度域の間、および第２速度域と第３速度域の間）においてトルクの急変が生じるのを抑制することができる。また、第２速度域と第３速度域の間においては、基準車両速度Ｖｓｔｄが第１車両速度Ｖ１に固定されるため、それ以降における高速時のトルク急変を防止することができる。

前述したように、目標トルク決定部５２は、第２速度域、第３速度域、および第４速度域において、第２車両速度Ｖ２を基準車両速度Ｖｓｔｄに近づけるようにフィードバックトルクＴ_ＦＢを決定する。フィードバックトルクＴ_ＦＢの決定手法は、例えば式（３）で表される。目標トルク決定部５２は、ＰＩＤ制御に代えてＰＩ制御を行ってもよいし、Ｐ制御を行ってもよいし、他の種類のフィードバック制御を行ってもよい。

Ｔ_ＦＢ＝ＰＩＤ（Ｖｓｔｄ，Ｖ２） …（３）

このように、目標トルク決定部５２は、参照速度Ｖｒｅｆが第１閾値Ｔｈ１以上になると、第２車両速度Ｖ２に基づいて目標トルクＴｔｇを決定する状態から、第１車両速度Ｖ１と第２車両速度Ｖ２との双方に基づいて目標トルクＴｔｇを決定する状態に切り替わる。

基準車両速度設定部６０は、図６および図７で説明した基準車両速度Ｖｓｔｄの設定に係る係数ｘを、ＣＡＮ通信の受信間隔と同期して設定する（換言すると、変更する、または切り替える）ようにしてもよい。制御装置５０は、例えば、アクセル開度センサ４０や車輪速センサ１２に接続された演算装置４５から第１車両速度Ｖ１を取得する。演算装置と制御装置５０との通信は、例えばＣＡＮ通信によって行われる。ＣＡＮ通信の通信速度の都合上、制御装置５０において目標トルクＴｔｇを決定する周期（すなわちモータ２０の制御周期）は、第１車両速度Ｖ１の取得周期よりも短くなっている。換言すると、第１車両速度Ｖ１の取得周期は、モータ２０の制御周期よりも長い。このため、基準車両速度設定部６０は、以下に説明する処理を行う。

図８は、基準車両速度設定部６０による詳細処理の内容について説明するための図である。車輪速センサ１２からのパルス信号（パルス数）は、ＣＡＮ通信の受信間隔（所定間隔の一例）で制御装置５０に入力される。第１車両速度取得部５６は、パルス信号が入力されるのに応じて第１車両速度を算出する。このＣＡＮ通信の受信間隔は、例えば３０～６０［ｍｓ］程度（「第２周期」の一例）であり、モータ２０の制御周期（例えば３～８［ｍｓ］；「第１周期」の一例）よりも長い。目標トルクの決定はモータ２０の制御周期に合わせて行われる。基準車両速度設定部６０は、図示するように、ＣＡＮ通信の受信間隔の間は係数ｘを固定し、ＣＡＮ通信によってパルス信号が受信される度に、係数ｘを再計算する。この係数ｘによってＣＡＮ通信の受信間隔よりも短い間隔を補うように計算することによって、通常モータ２０の制御周期ごとに参照速度に基づいて計算を行うよりも計算負荷を低減することができる。すなわち、第１車両速度Ｖ１の算出を、モータ２０の制御周期である第１周期よりも大きい第２周期で行うことで、目標トルク決定部５２において処理するデータが少なくて済み、処理負担を軽減することができる。

第４速度域における制御について説明する。第４速度域において、目標トルク決定部５２は、従動輪と駆動輪の速度差に基づくスリップ率を計算し、スリップ抑制のための成分を反映させて目標トルクＴｔｇを決定する。目標トルク決定部５２は、第１車両速度Ｖ１を従動輪の速度、基準車両速度Ｖｓｔｄ（第４速度域では第２車両速度Ｖ２と一致）を駆動輪の速度として以下の計算を行う。目標トルク決定部５２は、式（４）に示すように、第１車両速度Ｖ１と基準車両速度Ｖｓｔｄの比をスリップ率γとして算出する。

γ＝Ｖｒｅｆ／｛１－（Ｖｓｔｄ－Ｖ２）｝ …（４）

目標トルク決定部５２は、スリップ率γが所定値Ａ１を超える場合、式（３）で説明したフィードバックトルクＴ_ＦＢの決定手法に代えて、式（５）で表される手法によってフィードバックトルクＴ_ＦＢを決定する。式中、ｆ（γ）は、γが大きくなるほど出力値が大きくなる関数である。

Ｔ_ＦＢ＝ｆ（γ） …（５）

図９は、車両Ｍの参照速度Ｖｒｅｆが第４速度域にある場合に、目標トルク決定部５２により実行される処理の内容の一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、図３のステップＳ１１２の処理の内容を、より詳細に示すものである。

目標トルク決定部５２は、第１車両速度Ｖ１と基準車両速度Ｖｓｔｄとに基づいてスリップ率γを算出し（ステップＳ２００）、スリップ率γが所定値Ａ１を超えるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。目標トルク決定部５２は、スリップ率γが所定値Ａ１を超える場合、スリップ率γに基づいてフィードバックトルクＴ_ＦＢを決定し（ステップＳ２０４）、スリップ率γが所定値Ａ１を超えない場合、第２車両速度Ｖ２を基準車両速度Ｖｓｔｄに近づけるようにフィードバックトルクＴ_ＦＢを決定する（ステップＳ２０６）。

係る処理によって、高速域である第４速度域では、算出周期がモータの制御周期よりも長い第１車両速度Ｖ１を用いてトルク制御をしつつスリップ抑制を行うため、目標トルク決定部５２における処理負担を減らしながらスリップ抑制をすることができる。なお、低速域である第１速度域においては、第２車両速度Ｖ２を用いることで精度良くスリップ抑制を行うことができる。

以上説明した実施形態の制御装置によれば、車両Ｍの走行用の駆動力を出力するモータ２０に与える目標トルクＴｔｇを決定する目標トルク決定部５２と、車両Ｍの車輪の速度に基づく第１車両速度Ｖ１を取得する第１車両速度取得部５６と、モータ２０の出力するトルクに基づいて第２車両速度Ｖ２を決定する第２車両速度取得部５８と、を備え、目標トルク決定部５２は、第１車両速度Ｖ１と第２車両速度Ｖ２とのいずれかまたは双方に基づいて目標トルクＴｔｇを決定するため、より幅広い速度域で、高精度にトルク制御を行うことができる。すなわち、車輪速センサ１２の感度が悪い第１速度領域においても第２車両速度を用いることで、精度よく制御が可能となり、第２速度域以上では、車輪速センサ１２等のセンサが故障し、センサ出力が停止、または異常値が出力されたときにおいては、第２車両速度で代替することが可能となる。第１車両速度Ｖ１と第２車両速度Ｖ２では、精度の良好な速度域が異なるため、精度の良好な速度域を組み合わせることで全体として高精度なトルク制御が可能となる。

本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

１０車輪
１２車輪速センサ
２０モータ
２２レゾルバ
２３電流センサ
２４ギヤ機構
２６インバータ
２８ＶＣＵ
３０二次電池
３２充電口
４０アクセル開度センサ
４５演算装置
５０制御装置
５２目標トルク決定部
５４インバータ制御部
５６第１車両速度取得部
５８第２車両速度取得部
６０基準車両速度設定部

Claims

車両の走行用の駆動力を出力するモータのトルクを制御するトルク制御部と、
前記車両の車輪の速度に基づく第１車両速度を取得する第１車両速度取得部と、
前記モータの出力するトルクに基づいて第２車両速度を取得する第２車両速度取得部と、を備え、
前記トルク制御部は、
前記第１車両速度と前記第２車両速度とのいずれかまたは双方に基づいて前記モータのトルクを決定するものであり、
前第１車両速度または前記第２車両速度を参照速度とし、前記参照速度が第１閾値以上になると、前記第２車両速度に基づいて前記モータのトルクを決定する状態から、前記第１車両速度と前記第２車両速度との双方に基づいて前記モータのトルクを決定する状態に切り替わる、
制御装置。
車両の走行用の駆動力を出力するモータのトルクを制御するトルク制御部と、
前記車両の車輪の速度に基づく第１車両速度を取得する第１車両速度取得部と、
前記モータの出力するトルクに基づいて第２車両速度を取得する第２車両速度取得部と、
前記第１車両速度と前記第２車両速度とのいずれかまたは双方に基づいて基準車両速度を設定する基準車両速度設定部と、を備え、
前記トルク制御部は、前記基準車両速度と前記第１車両速度または前記第２車両速度との差が小さくなるように前記モータのトルクを決定し、
前記基準車両速度設定部は、
前記基準車両速度と前記第１車両速度との差または前記基準車両速度と前記第２車両速度との差を調整する速度差調整係数とに基づいて前記基準車両速度を設定し、
前記速度差調整係数を、前記車両の参照速度が増加するのに応じて、前記基準車両速度と前記第１車両速度との差を小さくする一方、前記基準車両速度と前記第２車両速度との差を大きくするように前記速度差調整係数を設定し、
前記参照速度は、前記第１車両速度、前記第２車両速度、或いは前記第１車両速度および前記第２車両速度に基づいて導出される速度である、
制御装置。
前記基準車両速度設定部は、
前記参照速度が第１閾値にある場合において前記基準車両速度と前記第２車両速度との差が最も小さくなるように、且つ、前記参照速度が前記第１閾値よりも大きい第２閾値にある場合において前記基準車両速度と前記第１車両速度との差が最も小さくなるように、前記速度差調整係数を設定する、
請求項２記載の制御装置。
前記トルク制御部は、第１周期で前記モータのトルクを決定し、
前記第１車両速度取得部は、前記第１周期よりも長い第２周期で前記第１車両速度を算出する、
請求項１から３のうちいずれか１項記載の制御装置。
前記第１車両速度は従動輪から取得され、
前記第２車両速度は前記モータが接続される駆動輪から取得され、
前記トルク制御部は、第１周期で前記モータのトルクを決定し、
前記第１車両速度取得部は、前記第１周期よりも長い第２周期で前記第１車両速度を算出し、
前記トルク制御部は、前記参照速度が前記第２閾値よりも大きい第３閾値以上である場合、駆動輪と従動輪の速度比に基づいて前記モータのトルクを決定する、
請求項３記載の制御装置。
前記トルク制御部は、前記参照速度が前記第３閾値以上である場合、前記基準車両速度と前記第１車両速度との比をスリップ率として算出し、前記スリップ率が所定値を超える場合に前記モータのトルクを抑制する、
請求項５記載の制御装置。