(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後輪のうち少なくともどちらか一方の左右駆動輪を独立に電動モータで駆動し、トルク指令値に応じて前記電動モータを駆動する電動車両において、
前記電動車両のヨー加速度であるヨージャークを検出するヨージャーク検出手段と、
前記電動モータの異常モータトルク値を推定する異常モータトルク推定手段と、を備え、
前記異常モータトルク推定手段は、前記異常モータトルク値で駆動されたトルク異常輪を判定するトルク異常輪判定器と、前記ヨージャークとトルク異常輪判定値と前記トルク指令値とに基づいて前記異常モータトルク値を推定する異常トルク推定器と、を有することを特徴とする電動車両の駆動力推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載された電動車両の駆動力推定装置において、
前記異常トルク推定器は、前記異常モータトルク値を推定する際、ヨージャーク最大値を用いることを特徴とする電動車両の駆動力推定装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された電動車両の駆動力推定装置において、
前記異常トルク推定器は、前記駆動輪の前後力発生応答遅れに応じて、前記異常モータトルク値を補正するタイヤ応答補正部を有することを特徴とする電動車両の駆動力推定装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載された電動車両の駆動力推定装置において、
前記駆動輪の車輪速を検出する車輪速検出手段を備え、
前記異常モータトルク推定手段は、前記車輪速から求めた前記トルク異常輪のスリップ状態に応じて、前記異常モータトルク値を補正する車輪スリップ補正器を有することを特徴とする電動車両の駆動力推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前後輪のうち少なくともどちらか一方の左右の駆動輪を独立に駆動する電動モータの異常モータトルク値を推定する電動車両の駆動力推定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のヨーレートから駆動輪の前後力を求めることで、駆動輪を駆動する電動モータのトルクが検出不可能になった場合であっても、この前後力から電動モータに供給されている電流値を推定する電動モータの制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この電動モータの制御装置では、推定した電流値に基づいて、電動モータの異常モータトルク値を推定することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2005-239006号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のように、車両のヨーレートに基づいて推定した前後力から異常モータトルク値を推定するためには、車両に作用する横力等のパラメータが必要となる。一般的に、タイヤモデルのモデル化精度は悪く、横力等のパラメータを高精度で求めることは困難である。そのため、横力等のパラメータを用いて異常モータトルク値を推定すると、推定精度が低くなってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、前後輪のうち少なくとも一方の左右駆動輪を独立に駆動する電動モータから出力される異常モータトルク値を、高精度で推定することができる電動車両の駆動力推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の電動車両の駆動力推定装置は、前後輪のうち少なくともどちらか一方の左右駆動輪を独立に電動モータで駆動し、トルク指令値に応じて電動モータを駆動する電動車両に適用する。この電動車両の駆動力推定装置は、電動車両のヨー加速度であるヨージャークを検出するヨージャーク検出手段と、電動モータの異常モータトルク値を推定する異常モータトルク推定手段と、を備えている。そして、異常モータトルク推定手段は、異常モータトルク値で駆動されたトルク異常輪を判定するトルク異常輪判定器と、ヨージャークとトルク異常輪判定値とトルク指令値とに基づいて異常モータトルク値を推定する異常トルク推定器と、を有している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明にあっては、異常モータトルク値を推定する際、異常トルク推定器により、ヨージャークと、トルク異常輪判定値と、トルク指令値と、に基づいて推定される。つまり、タイヤモデルのモデル化精度が悪く、高精度で求めることが困難な横力等のパラメータを用いることなく異常モータトルク値を推定する。
その結果、前後輪のうち少なくとも一方の左右駆動輪を独立に駆動する電動モータから出力される異常モータトルク値を、高精度で推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の電動車両の駆動力推定装置が適用された電動車両を示す全体システム図である。
【図２】実施例１の電動車両の駆動力推定装置の異常モータトルク推定手段を示す制御ブロック図である。
【図３】実施例１の電動車両の駆動力推定装置のトルク異常輪判定器を示す制御ブロック図である。
【図４】トルク異常輪判定処理にて使用する異常輪判定表を示す図である。
【図５】実施例１の電動車両の駆動力推定装置の異常トルク推定器を示す制御ブロック図である。
【図６】実施例１の電動車両の駆動力推定装置の車輪スリップ補正器を示す制御ブロック図である。
【図７】異常モータトルク推定手段にて実行される異常モータトルク推定処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】トルク異常輪判定器にて実行されるトルク異常輪判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】異常トルク推定器にて実行される異常トルク推定処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】車輪スリップ補正器にて実行される車輪スリップ補正処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】実施例１の電動車両の駆動力推定装置の基本原理を説明するための車両モデルを示す説明図である。
【図１２】実施例１の電動車両の駆動力推定装置の基本原理による異常モータトルク推定時における、車両モーメント・ヨージャーク・異常モータトルクの各特性を示すタイムチャートである。
【図１３】実施例１の異常モータトルク推定処理による異常モータトルク推定時における、左右駆動輪実トルク・ヨージャーク・前後加速度・トルク異常判定フラグ・トルク異常輪判定値・異常トルク推定値・ヨーレートの各特性を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の電動車両の駆動力推定装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の電動車両の駆動力推定装置が適用された電動車両を示す全体システム図である。
【００１１】
実施例１における電動車両１は、図１に示すように、左駆動輪２Ｌ,右駆動輪２Ｒと、左駆動モータ（電動モータ）３Ｌ,右駆動モータ（電動モータ）３Ｒと、モータコントローラ４と、駆動力推定装置１０と、を備えている。
【００１２】
前記左駆動輪２Ｌは、左後輪として車体１ａに設置され、前記右駆動輪２Ｒは、右後輪として車体１ａに設置されている。
【００１３】
前記左駆動モータ３Ｌは、左駆動輪２Ｌの内部に一体的に設けられたインホイールモータとなり、前記右駆動モータ３Ｒは、右駆動輪２Ｒの内部に一体的に設けられたインホイールモータとなっている。前記左右駆動モータ３Ｌ,３Ｒは、それぞれ図示しないモータインバータからの電流供給を受けて各駆動輪２Ｌ,２Ｒを独立して駆動する。なお、ここでは、左右駆動モータ３Ｌ,３Ｒは、左右駆動輪２Ｌ,２Ｒからの回転エネルギーを受けてそれぞれ発電機として機能し、図示しないバッテリーを充電することができる。
【００１４】
前記モータコントローラ４は、左右駆動輪２Ｌ,２Ｒの駆動力を独立して制御するものである。このモータコントローラ４は、例えば、左右駆動モータ３Ｌ,３Ｒのそれぞれの動作状態と運転者の運転操作量（アクセル操作量）を基に適切なトルク指令値ＴＬ,ＴＲを[Nm]を出力する。図示しないモータインバータは、このトルク指令値ＴＬ,ＴＲに基づいて左右駆動モータ３Ｌ,３Ｒにそれぞれ電流供給を行う。
【００１５】
すなわち、前記電動車両１は、トルク指令値ＴＬ,ＴＲ[Nm]に応じて駆動する左右駆動モータ３Ｌ,３Ｒによって、左右後輪として設定された左右駆動輪２Ｌ,２Ｒを、それぞれ独立に駆動するようになっている。
【００１６】
前記駆動力推定装置１０は、上述の電動車両１に搭載されるものであり、ヨージャーク検出器（ヨージャーク検出手段）１１と、前後加速度検出器１２と、左車輪速検出器（車輪速検出手段）１３ａと、右車輪速検出器（車輪速検出手段）１３ｂと、異常モータトルク推定器（異常モータトルク推定手段）２０と、を備えている。
【００１７】
前記ヨージャーク検出器１１は、電動車両１の重心回りのヨー加速度であるヨージャークdγ[rad/s2]を検出する。
【００１８】
前記前後加速度検出器１２は、電動車両１の前後方向の加速度（以下、前後加速度ａｘ[G]という）を検出する。
【００１９】
前記左車輪速検出器１３ａは、左駆動輪２Ｌの回転速度（以下、左車輪速ＶＬ[m/s]という）を検出する。また、前記右車輪速検出器１３ｂは、右駆動輪２Ｒの回転速度（以下、右車輪速ＶＲ[m/s]という）を検出する。
【００２０】
前記異常モータトルク推定器２０は、左右駆動モータ３Ｌ,３Ｒの異常モータトルク値（以下、異常トルク推定値Ｔfail[Nm]という）を推定する。この異常モータトルク推定器２０には、ヨージャーク検出器１１によって検出されたヨージャークdγ[rad/s2]、前後加速度検出器１２によって検出された前後加速度ａｘ[G]、左右車輪速検出器１３ａ,１３ｂによって検出された左右車輪速ＶＬ,ＶＲ[m/s]及びモータコントローラ４から出力したトルク指令値ＴＬ,ＴＲ[Nm]の各種情報が入力される。
【００２１】
図２は、実施例１の電動車両の駆動力推定装置の異常モータトルク推定手段を示す制御ブロック図である。
【００２２】
この異常モータトルク推定器２０は、図２に示すように、トルク異常判定器２１と、トルク異常輪判定器２２と、異常トルク推定器２３と、車輪スリップ補正器２４と、を有している。
【００２３】
前記トルク異常判定器２１は、異常モータトルク推定器２０に入力されたヨージャークdγ[rad/s2]と、予め記憶した異常判定閾値dγTh[rad/s2]に基づいて、モータトルクの異常の有無を判定し、下記式（１）によりトルク異常判定フラグＦfailを出力する。
0005527081.tif 000002
ここで、Ｆfail＝０は正常、すなわちモータトルクに異常が発生していないことを示す。また、Ｆfail＝１は異常、すなわち左右駆動輪２Ｌ,２Ｒのどちらかを駆動するモータトルクに異常が発生していることを示す。ここで、異常判定閾値dγTh[rad/s2]は0.9[rad/s2]に設定する。
【００２４】
前記トルク異常輪判定器２２は、異常モータトルク推定器２０に入力されたヨージャークdγ[rad/s2]と、前後加速度ａｘ[G]と、トルク異常判定器２１にて演算されたトルク異常判定フラグＦfailに基づいて、モータトルクに異常が発生した駆動輪（以下、トルク異常輪という）を判定する。
【００２５】
前記異常トルク推定器２３は、異常モータトルク推定器２０に入力されたヨージャークdγ[rad/s2]と、トルク指令値ＴＬ,ＴＲ[Nm]と、トルク異常輪判定器２２にて求められたトルク異常輪判定値Ｗfailに基づいて、トルク異常輪における異常モータトルク値Ｔfailを求める。さらに、この異常モータトルク値Ｔfailを左右駆動輪２Ｌ,２Ｒの前後力発生応答遅れに応じて補正した１次補正推定値Ｔfail＊を求める。
【００２６】
前記車輪スリップ補正器２４は、異常モータトルク推定器２０に入力されたトルク指令値ＴＬ,ＴＲ[Nm]と、左右車輪速ＶＬ,ＶＲ[m/s]とによって、異常トルク推定器２３にて求めた１次補正推定値Ｔfail＊を、トルク異常輪のスリップ状態に応じて補正し、２次補正推定値Ｔfail＊＊を出力する。なお、実施例１の電動車両の駆動力推定装置では、２次補正推定値Ｔfail＊＊が、トルク異常輪における異常モータトルク値の最終的な推定値となる。
【００２７】
以下、トルク異常輪判定器２２、異常トルク推定器２３、車輪スリップ補正器２４のそれぞれについて詳述する。
【００２８】
図３は、実施例１の電動車両の駆動力推定装置のトルク異常輪判定器を示す制御ブロック図である。
【００２９】
トルク異常輪判定器２２は、図３に示すように、ヨージャーク符号演算部２２ａと、勾配検出部２２ｂと、車速検出部２２ｃと、駆動力補正部２２ｄと、走行抵抗補正部２２ｅと、前後加速度符号演算部２２ｆと、異常輪判定部２２ｇと、を有している。
【００３０】
前記ヨージャーク符号演算部２２ａは、入力されたヨージャークdγ[rad/s2]の符号を判別し、下記式（２）によりヨージャーク符号フラグＳdγを出力する。
0005527081.tif 000003
ここで、Ｓdγ＝０のとき、すなわちヨージャークdγ[rad/s2]の符号がマイナスのときには図１において時計回り（左回り）方向の回転を示し、Ｓdγ＝１のとき、すなわちヨージャークdγ[rad/s2]の符号がプラスのときには図１において反時計回り（右回り）方向の回転であることを示す。
【００３１】
前記勾配検出部２２ｂは、例えば傾斜センサであり、電動車両１が走行している道路の傾きである前後勾配θ[rad]を検出する。
【００３２】
前記車速検出部２２ｃは、異常モータトルク推定器２０に入力された左右車輪速ＶＬ,ＶＲ[m/s]に基づいて、電動車両１の車体速度である車速Ｖ[m/s]を演算する。この車速Ｖ[m/s]は、下記式（３）により求める。
0005527081.tif 000004
【００３３】
前記駆動力補正部２２ｄは、入力された前後加速度ａｘ[G]からトルク指令値ＴＬ,ＴＲ[Nm]による加速度成分を除去して補正し、トルク補正前後加速度ａｘ＊[G]を演算する。このトルク補正前後加速度ａｘ＊[G]は、下記式(４)により求める。
0005527081.tif 000005
ここで、ｎはモータ減速比、Ｒ[m]はタイヤ動半径、Ｗ[N]は車両重量をそれぞれ表わす。
【００３４】
前記走行抵抗補正部２２ｅは、勾配検出部２２ｂにて検出した前後勾配θ[rad]と、車速検出部２２ｃにて求めた車速Ｖ[m/s]に基づいて、電動車両１に作用する走行抵抗Ｄ[N]を演算する。この走行抵抗Ｄ[N]は、下記式（５）により求める。
さらに、この走行抵抗補正部２２ｅは、駆動力補正部２２ｄにて求めたトルク補正前後加速度ａｘ＊[G]から走行抵抗Ｄ[N]による加速度成分を除去して補正し、抵抗補正前後加速度ａｘ＊＊[G]を演算する。この抵抗補正前後加速度ａｘ＊＊[G]は、下記式（６）により求める。
0005527081.tif 000006
0005527081.tif 000007
ここで、ρ [kg/m3]は空気密度、Ｃｄ[-]は空気抵抗係数、Ａ [m2]は車両前面投影面積、
μ[-]は転がり抵抗係数をそれぞれ表わす。
【００３５】
前記前後加速度符号演算部２２ｆは、駆動力補正部２２ｄにて補正した後、さらに走行抵抗補正部２２ｅで補正した前後加速度、すなわち抵抗補正前後加速度ａｘ＊＊[G]の符号を判別し、下記式（７）により前後加速度符号フラグＳａｘを出力する。
0005527081.tif 000008
ここで、Ｓａｘ＝０のとき、すなわち抵抗補正前後加速度ａｘ＊＊[G]の符号がマイナスのときには車両後方に向かう加速度を示し、Ｓａｘ＝１のとき、すなわち抵抗補正前後加速度ａｘ＊＊[G]の符号がプラスのときには車両前方に向かう加速度であることを示す。
【００３６】
前記異常輪判定部２２ｇは、入力されたトルク異常判定フラグＦfailが１の場合に、ヨージャーク符号フラグＳdγと前後加速度符号フラグＳａｘに基づいてトルク異常輪を判定し、トルク異常輪判定値Ｗfailを出力する。このとき、図４に示す異常輪判定表を用いて判定する。なお、「力行」とはトルク異常輪が駆動モータによって回転駆動されている状態を示し、「回生」とはトルク異常輪が駆動モータに回転エネルギーを出力している状態を示す。
【００３７】
図５は、実施例１の電動車両の駆動力推定装置の異常トルク推定器を示す制御ブロック図である。
【００３８】
異常トルク推定器２３は、図５に示すように、正常輪トルク選択部２３ａと、最大値検出部２３ｂと、異常トルク演算部２３ｃと、タイヤ応答補正部２３ｄと、を有している。
【００３９】
前記正常輪トルク選択部２３ａは、トルク異常輪判定器２２からのトルク異常輪判定値Ｗfailに基づいて、左右駆動輪２Ｌ,２Ｒのうち正常なモータトルクで駆動している駆動輪（以下、トルク正常輪という）を駆動する正常輪トルクＴnormal[Nm]を、トルク指令値ＴＬ,ＴＲ[Nm]から選択する。この正常輪トルクＴnormal[Nm]は、下記式（８）により選択する。
0005527081.tif 000009
【００４０】
前記最大値検出部２３ｂは、下記式（９）により、ヨージャーク検出器１１で検出したヨージャークdγ[rad/s2]のうちの最大値（以下、ヨージャーク最大値dγMAX[rad/s2]という）を検出する。
0005527081.tif 000010
ここで、ヨージャーク最大値dγMAX[rad/s2]は、トルク異常判定フラグＦfailが１であり、フラグ出力から遡って異常発生が想定される時間から0.1s程度の間に検出したヨージャークdγ[rad/s2]のうちの最大の値の絶対値とする。
【００４１】
異常トルク演算部２３ｃは、入力されたトルク異常輪判定値Ｗfailと、正常輪トルク選択部２３ａにて選択した正常輪トルクＴnormal[Nm]と、最大値検出部２３ｂにて検出したヨージャーク最大値dγMAX[rad/s2]に基づき、異常トルク推定値Ｔfail[Nm]を演算する。この異常トルク推定値Ｔfail[Nm]は、下記式（１０）により求める。
0005527081.tif 000011
ここで、ｎはモータ減速比、Ｒ[m]はタイヤ動半径、Ｗ[N]は車両重量をそれぞれ表わす。
【００４２】
前記タイヤ応答補正部２３ｄは、異常トルク演算部２３ｃにて演算した異常トルク推定値Ｔfail[Nm]を、左右駆動輪２Ｌ,２Ｒの前後力の発生応答遅れに応じて補正し、１次補正推定値Ｔfail＊[Nm]を演算する。
ここで、左右駆動輪２Ｌ,２Ｒの応答特性は、例えば下記式（１１）の伝達特性で表される。
0005527081.tif 000012
なお、ｗ＝2π×25[rad/s]程度である。そして、１次補正推定値Ｔfail＊[Nm]は、下記式（１２）により求める。
0005527081.tif 000013
ここで、Ｐ(ｓ)は、式（１２）をプロパー化するためのフィルタであり、少なくとも式（１１）より次数の高いローパスフィルタである。
【００４３】
図６は、実施例１の電動車両の駆動力推定装置の車輪スリップ補正器を示す制御ブロック図である。
【００４４】
前記車輪スリップ補正器２４は、図６に示すように、異常輪速度選択部２４ａと、実トルク演算部２４ｂと、を有している。
【００４５】
前記異常輪速度選択部２４ａは、トルク異常輪判定器２２からのトルク異常輪判定値Ｗfailに基づいて、トルク異常輪の車輪速である異常輪速度Ｖfail[m/s]を、左右車輪速ＶＬ,ＶＲ[m/s]から選択する。この異常輪速度Ｖfail[m/s]は、下記式（１３）により選択する。
0005527081.tif 000014
【００４６】
前記実トルク演算部２４ｂは、異常トルク推定器２３にて求めた１次補正推定値Ｔfail＊[Nm]を、異常輪速度選択部２４ａにて選択した異常輪速度Ｖfail[m/s]から求めたトルク異常輪のスリップ状態に応じて補正し、２次補正推定値Ｔfail＊＊[Nm]を演算する。この２次補正推定値Ｔfail＊＊[Nm]は、下記式（１４）より求める。
0005527081.tif 000015
ここで、Ｉwheelは駆動輪の回転慣性、d/dt(x)はxの時間微分をそれぞれ表わす。
【００４７】
次に、実施例１の駆動力推定装置の異常モータトルク推定器２０にて実行される異常トルク推定処理について、図７〜図１０のフローチャートを用いて説明する。
【００４８】
図７は、異常モータトルク推定手段にて実行される異常トルク推定処理の流れを示すフローチャートである。以下、図７の各ステップについて説明する。
【００４９】
ステップＳ１では、ヨージャーク検出器１１によって検出されたヨージャークdγ[rad/s2]、前後加速度検出器１２によって検出された前後加速度ａｘ[G]、左右車輪速検出器１３ａ,１３ｂによって検出された左右車輪速ＶＬ,ＶＲ[m/s]、モータコントローラ４から出力したトルク指令値ＴＬ,ＴＲ[Nm]の各情報を入力する。
【００５０】
ステップＳ２では、ステップＳ１での各情報の入力に続き、ヨージャークdγ[rad/s2]と、異常判定閾値dγTh[rad/s2]に基づいて、モータトルクの異常の有無を判定し、トルク異常判定フラグＦfailを出力する。ここで、トルク異常判定フラグＦfailは、上述の式（１）によって求める。このとき、異常判定閾値dγTh[rad/s2]を0.9[rad/s2]程度にすることで、旋回等で発生する小さなヨージャークを除去することができる。
【００５１】
ステップＳ３では、ステップＳ２にて出力されたトルク異常判定フラグＦfailが１であるか否かを判断し、YES（Ｆfail＝１：異常）の場合にはステップＳ４へ移行し、NO（Ｆfail＝０：正常）の場合にはエンドへ移行して異常トルク推定処理を終了する。
【００５２】
ステップＳ４では、ステップＳ３でのトルク異常ありとの判断に続き、ヨージャークdγ[rad/s2]と、前後加速度ａｘ[G]と、左右車輪速ＶＬ,ＶＲ[m/s]と、前後勾配θ[rad]に基づいてトルク異常輪を判定するトルク異常輪判定処理を実行し、トルク異常輪判定値Ｗfailを出力して、ステップＳ５へ移行する。
【００５３】
ステップＳ５では、ステップＳ４にて出力したトルク異常輪判定値Ｗfailと、ヨージャークdγ[rad/s2]と、トルク指令値ＴＬ,ＴＲ[Nm]に基づいて、トルク異常輪における１次補正推定値Ｔfail＊を求める異常トルク推定処理を実行し、ステップＳ６へ移行する。
【００５４】
ステップＳ６では、ステップＳ５にて求めた１次補正推定値Ｔfail＊を、トルク異常輪のスリップ状態に応じて補正し、２次補正推定値Ｔfail＊＊を求め、エンドへ移行して異常トルク推定処理を終了する。
【００５５】
図８は、トルク異常輪判定器にて実行されるトルク異常輪判定処理の流れを示すフローチャートである。以下、図８の各ステップについて説明する。
【００５６】
ステップＳ41では、図７のステップＳ３に続き、ステップＳ１にて入力されたヨージャークdγ[rad/s2]の符号を判別してヨージャーク符号フラグＳdγを出力し、ステップＳ42へ移行する。ここで、ヨージャーク符号フラグＳdγは、上述の式（２）によって求める。
【００５７】
ステップＳ42では、勾配検出部２２ｂによって検出された前後勾配θ[rad]の情報を入力し、ステップＳ43へ移行する。
【００５８】
ステップＳ43では、ステップＳ１にて入力された左右車輪速ＶＬ,ＶＲ[m/s]に基づいて車速Ｖ[m/s]を演算し、ステップＳ44へ移行する。ここで、車速Ｖ[m/s]は、上述の式（３）によって求める。
【００５９】
ステップＳ44では、ステップＳ１にて入力された前後加速度ａｘ[G]からトルク指令値ＴＬ,ＴＲ[Nm]による加速度成分を除去して補正し、トルク補正前後加速度ａｘ＊[G]を演算し、ステップＳ45へ移行する。ここで、トルク補正前後加速度ａｘ＊[G]は、上述の式（４）によって求める。
【００６０】
ステップＳ45では、ステップＳ42にて入力された前後勾配θ[rad]と、ステップＳ43にて演算した車速Ｖ[m/s]に基づいて走行抵抗Ｄ[N]を求め、ステップＳ46へ移行する。ここで、走行抵抗Ｄ[N]は、上述の式（５）によって求める。
【００６１】
ステップＳ46では、ステップＳ44にて求めたトルク補正前後加速度ａｘ＊[G]から、ステップＳ45にて求めた走行抵抗Ｄ[N]による加速度成分を除去して補正し、抵抗補正前後加速度ａｘ＊＊[G]を演算し、ステップＳ47へ移行する。ここで、抵抗補正前後加速度ａｘ＊＊[G]は、上述の式（６）によって求める。
【００６２】
ステップＳ47では、ステップＳ46にて求めた抵抗補正前後加速度ａｘ＊＊[G]の符号を判別して前後加速度符号フラグＳａｘを出力し、ステップＳ48へ移行する。ここで、前後加速度符号フラグＳａｘは、上述の式（７）によって求める。
【００６３】
ステップＳ48では、ステップＳ41にて求めたヨージャーク符号フラグＳdγと、ステップＳ47にて求めた前後加速度符号フラグＳａｘに基づいてトルク異常輪を判定し、ステップＳ49へ移行する。このトルク異常輪の判定には、図４に示す異常輪判定表を用いる。
【００６４】
ステップＳ49では、ステップＳ48でのトルク異常輪の判定に続き、トルク異常輪判定値Ｗfailを出力し、トルク異常輪判定処理を終了する。
【００６５】
図９は、異常トルク推定器にて実行される異常トルク推定処理の流れを示すフローチャートである。以下、図９の各ステップについて説明する。
【００６６】
ステップＳ51では、図７のステップＳ４に続き、ステップＳ49にて出力したトルク異常輪判定値Ｗfailに基づき、ステップＳ１にて入力されたトルク指令値ＴＬ,ＴＲ[Nm]から、トルク正常輪を駆動する正常輪トルクＴnormal[Nm]を選択し、ステップＳ52へ移行する。ここで、正常輪トルクＴnormal[Nm]は、上述の式（８）によって選択する。
【００６７】
ステップＳ52では、ステップＳ１にて入力されたヨージャークdγ[rad/s2]のうちの最大値であるヨージャーク最大値dγMAX[rad/s2]を演算し、ステップＳ53へ移行する。ここで、ヨージャーク最大値dγMAX[rad/s2]は、上述の式（９）によって求める。
【００６８】
ステップＳ53では、ステップＳ49にて出力したトルク異常輪判定値Ｗfailと、ステップＳ51にて選択した正常輪トルクＴnormal[Nm]と、ステップＳ52にて求めたヨージャーク最大値dγMAX[rad/s2]に基づき、異常トルク推定値Ｔfail[Nm]を算出し、ステップＳ54へ移行する。ここで、異常トルク推定値Ｔfail[Nm]は、上述の式（１０）によって求める。
【００６９】
ステップＳ54では、ステップＳ53にて求めた異常トルク推定値Ｔfail[Nm]を、左右駆動輪２Ｌ,２Ｒの前後力発生応答遅れに応じて補正して１次補正推定値Ｔfail＊[Nm]を演算し、ステップＳ55へ移行する。ここで、１次補正推定値Ｔfail＊[Nm]は、上述の式（１２）よって求める。
【００７０】
ステップＳ55では、ステップＳ54での１次補正推定値Ｔfail＊[Nm]の演算に続き、この１次補正推定値Ｔfail＊[Nm]を出力し、エンドへ移行して異常トルク推定処理を終了する。
【００７１】
図１０は、車輪スリップ補正器にて実行される車輪スリップ補正処理の流れを示すフローチャートである。以下、図１０の各ステップについて説明する。
【００７２】
ステップＳ61では、図７のステップＳ５に続き、ステップＳ49にて出力したトルク異常輪判定値Ｗfailに基づき、ステップＳ１にて入力された左右車輪速ＶＬ,ＶＲ[m/s]から、トルク異常輪の車輪速である異常輪速度Ｖfail[m/s]を選択し、ステップＳ62へ移行する。ここで、異常輪速度Ｖfail[m/s]は、上述の式（１３）によって選択する。
【００７３】
ステップＳ62では、ステップＳ61にて選択した異常輪速度Ｖfail[m/s]から求めたトルク異常輪のスリップ状態に応じて、ステップＳ55にて出力した１次補正推定値Ｔfail＊[Nm]を補正して２次補正推定値Ｔfail＊＊[Nm]を演算し、ステップＳ63へ移行する。ここで、２次補正推定値Ｔfail＊＊[Nm]は、上述の式（１４）によって求める。
【００７４】
ステップＳ63では、ステップＳ62での２次補正推定値Ｔfail＊＊[Nm]の演算に続き、この２次補正推定値Ｔfail＊＊[Nm]を出力し、エンドへ移行して車輪スリップ補正処理を終了する。
【００７５】
次に、作用を説明する。
まず、「実施例１の電動車両の駆動力推定装置の基本原理」の説明を行い、続いて、実施例１の電動車両の駆動力推定装置における「異常モータトルク推定作用」を説明する。
【００７６】
[実施例１の電動車両の駆動力推定装置の基本原理]
図１１は、実施例１の電動車両の駆動力推定装置の基本原理を説明するための車両モデルを示す説明図である。図１２は、実施例１の電動車両の駆動力推定装置の基本原理による異常モータトルク推定時における、車両モーメント・ヨージャーク・異常モータトルクの各特性を示すタイムチャートである。
【００７７】
駆動輪が左右後輪１０１Ｌ,１０１Ｒに設定された車両１００の走行中に、例えば右後輪１０１Ｒを駆動する電動モータ（図示せず）が異常なモータトルク（以下、異常モータトルクＴｘ[Nm]という）を発生したとする。このとき、異常モータトルクＴｘ[Nm]によって異常輪（ここでは右後輪１０１Ｒ）に前後力Ｆｘ[N]が作用する。この前後力Ｆｘ[N]によって生じる車両モーメント（以下、前後力モーメントＭｘ[Nm]という）は、下記式（１５）によって求めることができる。
0005527081.tif 000016
ここで、Ｔｂ[m]はトレッドベース、ｎはモータ減速比[-]、Ｒ[m]はタイヤ動半径を表す。また、符号は反時計回り方向の回転をプラスとする。
【００７８】
またこのとき、異常モータトルクＴｘ[Nm]によって車両１００が横方向に滑るため、各車輪には横力Ｆｙ1[N]〜Ｆｙ4[N]が作用する。この横力Ｆｙ1[N]〜Ｆｙ4 [N]によって生じる車両モーメント（以下、横力モーメントＭｙ[Nm]という）は、下記式（１６）によって求めることができる。
0005527081.tif 000017
ここで、Ｗｂ[m]はホイールベースを表す。
【００７９】
したがって、上述の式（１５）,（１６）により、異常モータトルクＴｘ[Nm]の発生に伴って車両１００に生じるヨージャークdγ[rad/s2]は、下記式（１７）により求められる。
0005527081.tif 000018
ここで、I[kgm2]は、車両１００のヨー慣性を表す。
【００８０】
ところで、通常、前後力の応答は25Hz程度であるのに対し、横力の応答は２Hz程度となっている。すなわち、異常モータトルクＴｘ[Nm]の発生によって車両１００に作用する前後力モーメントＭｘ[Nm]と、横力モーメントＭｙ[Nm]と、ヨージャークdγ[rad/s2]は、図１２に示すように変化する。
【００８１】
図１２における時刻tαにおいて、異常モータトルクＴｘ[Nm]が発生すると、この異常モータトルクＴｘ[Nm]の発生とほぼ同時に前後力モーメントＭｘ[Nm]が生じる。この前後力モーメントＭｘ[Nm]の発生に伴ってヨージャークdγ[rad/s2]が生じる。
そして、時刻tβにおいて、前後力モーメントＭｘ[Nm]はピーク値となり、その後ピーク値を維持したまま推移する。このとき、ヨージャークdγ[rad/s2]は最大値になる。この間の時間は、時刻tαから約0.1[s]間である。さらに、このときから横力モーメントＭｙ[Nm]が徐々に発生する。
そして、時刻tγにおいて、横力モーメントＭｙ[Nm]はピーク値となり、その後ピーク値を維持したまま推移する。この間の時間は、時刻tαから約0.4[s]間である。
【００８２】
したがって、異常モータトルクＴｘ[Nm]の発生時点から約0.1[s]間では、車両１００に作用する力は前後力モーメントＭｘ[Nm]が支配的になり、横力モーメントＭｙ[Nm]の影響は無視できる。そのため、ヨージャークdγ[rad/s2]の最大値は、下記式（１８）に示すように、前後力モーメントＭｘ[Nm]で決まる（Ｍｙ≒０）。
0005527081.tif 000019
【００８３】
そして、上記式（１５）及び式（１８）より、異常モータトルクＴｘ[Nm]は下記式（１９）によって求めることができる。
0005527081.tif 000020
【００８４】
実施例１の電動車両の駆動力推定装置では、以上説明した原理を利用し、ヨージャークdγ[rad/s2]を用いて異常モータトルクＴｘ[Nm]を推定することによって、横力等のパラメータを必要としない。このため、高い推定精度とすることができる。また、応答の速いヨージャークdγ[rad/s2]を用いて推定するために、推定時間の短縮を図ることもできる。
【００８５】
[異常モータトルク推定作用]
図１３は、実施例１の異常モータトルク推定処理による異常モータトルク推定時における、左右駆動輪実トルク・ヨージャーク・前後加速度・トルク異常判定フラグ・トルク異常輪判定値・異常トルク推定値・ヨーレートの各特性を示すタイムチャートである。
【００８６】
実施例１の電動車両の駆動力推定装置を適用した電動車両１では、走行中、図７に示すフローチャートにおいてステップＳ１→ステップＳ２へと進み、必要な情報を入力し、トルク異常の有無が判定される。
【００８７】
時刻t0において、電動車両１の右駆動輪２Ｒを駆動するモータトルクに異常が発生したとする。これにより、右駆動輪２Ｒの実トルクＴＲrealは異常値を示す。一方、モータトルクに異常が発生していない左駆動輪２Ｌの実トルクＴＬrealは正常値のままで推移する。またこのとき、電動車両１には、ヨージャークdγ[rad/s2]及びヨーレートγ[rad/s]が発生する。
【００８８】
時刻t1において、ヨージャークdγ[rad/s2]が異常判定閾値dγTh[rad/s2]を越えると、トルク異常判定フラグＦfailが１になり、図７のフローチャートのステップＳ３にてYESと判断され、ステップ４へと進む。なお、このとき前後加速度ａｘ[G]も発生している。
【００８９】
これにより、図８のフローチャートにおいてステップＳ41が実行されてヨージャークdγ[rad/s2]の符号が判定される。また、ステップＳ42→ステップＳ43→ステップＳ44へと進み、前後加速度ａｘ[G]がトルク指令値ＴＬ,ＴＲ[Nm]によって補正される。そして、ステップＳ45→ステップＳ46→ステップＳ47へと進み、トルク指令値ＴＬ,ＴＲ[Nm]で補正した前後加速度ａｘ[G]（トルク補正前後加速度ａｘ＊[G]）を、さらに走行抵抗Ｄ[N]によって補正した上、その符号が判定される。
【００９０】
このように、前後加速度ａｘ[G]を、トルク指令値ＴＬ,ＴＲ[Nm]によって補正することで、トルク指令値ＴＬ,ＴＲ[Nm]の影響を排除して異常輪を判定でき、判定精度を向上することができる。また、トルク補正前後加速度ａｘ＊[G]を、走行抵抗Ｄ[N]によって補正することで、走行抵抗Ｄ[N]の影響を排除して異常輪を判定でき、判定精度をさらに向上することができる。
【００９１】
そして、ステップＳ48→ステップＳ49へと進み、ヨージャークdγ[rad/s2]の符号と補正された前後加速度（抵抗補正前後加速度ａｘ＊＊[G]）の符号に基づいてトルク異常輪を判定し、トルク異常輪判定値Ｗfailを出力する。なおここでは、力行状態の右駆動輪２Ｒがトルク異常輪であるため、トルク異常輪判定値Ｗfailは１となる。また、このとき、図９に示すフローチャートにおいてステップＳ51が実行されて正常輪トルクＴnormal[Nm]が選択される。
【００９２】
ここで、時刻t0から時刻t1までの時間は、一般的にヨージャークdγ[rad/s2]の応答時間と異常判定閾値dγTh[rad/s2]により決まり、約0.1[s]程度の値にすることができる。
【００９３】
時刻t2において、ヨージャークdγ[rad/s2]が最大値を示すと、図９に示すフローチャートにおいて、ステップＳ52→ステップＳ53へと進み、ヨージャーク最大値dγMAX[rad/s2]を検出すると共に、このヨージャーク最大値dγMAX[rad/s2]と正常輪トルクＴnormal[Nm]に基づいて異常トルク推定値Ｔfail[Nm]が演算される。
【００９４】
ここで、時刻t0から時刻t2までの時間は、一般的にヨージャークdγ[rad/s2]の応答時間により決まり、約0.1[s]程度で検出することができる。一方、ヨーレートγ[rad/s]を用いて異常トルク推定値Ｔfail[Nm]を推定する場合では、時刻t3まで時間が経過してしまう。この時刻t0から時刻t3までの時間は、ヨーレートγ[rad/s]の応答時間であり、約0.4[s]程度となる。
【００９５】
この違いは、上述したように駆動輪に作用する前後力の応答が25Hz程度であるのに対し、車両に作用する横力の応答が２Hz程度であり、ヨージャークdγ[rad/s2]を、前後力の影響が支配的となる時間領域（ここでは約0.1[s]程度の間）に発生する車両モーメントによって求めることができるからである。
【００９６】
このように、前後力の影響が支配的となる時間領域に発生するヨージャークdγ[rad/s2]を用いて異常トルク推定値Ｔfail[Nm]を推定することで、横力等のパラメータを用いなくとも、高精度で異常トルク推定値Ｔfail[Nm]を推定することができる。つまり、タイヤモデルのモデル化精度が悪く、高精度で求めることが困難なパラメータを必要としないで異常トルク推定値Ｔfail[Nm]が推定可能なため、推定精度を高めることができる。その上、ヨーレートγ[rad/s]を用いて異常トルク推定値Ｔfail[Nm]を推定する場合よりも、推定時間の短縮を図ることができる。
【００９７】
さらに、実施例１の電動車両の駆動力推定装置では、異常モータトルク値Ｔfail[Nm]を推定する際、ヨージャーク最大値dγMAX[rad/s2]を用いている。これにより、ヨージャークdγ[rad/s2]のS/N比が向上するため、ヨージャークdγ[rad/s2]の検出精度が向上し、異常トルク推定値Ｔfail[Nm]の推定精度をさらに高めることができる。
【００９８】
そして、実施例１の電動車両の駆動力推定装置では、図９のフローチャートのステップＳ53において異常トルク推定値Ｔfail[Nm]を演算した後、ステップＳ54→ステップＳ55へと進み、左右駆動輪２Ｌ,２Ｒの前後力の発生応答遅れに応じて、異常トルク推定値Ｔfail[Nm]を補正し、１次補正推定値Ｔfail＊[Nm]を出力する。
【００９９】
このように、異常トルク推定値Ｔfail[Nm]を左右駆動輪２Ｌ,２Ｒの前後力発生応答遅れに応じて補正することで、左右駆動輪２Ｌ,２Ｒの前後力の発生応答遅れの影響を考慮して、異常モータトルク値を推定することができ、さらに異常モータトルク値の推定精度を高めることができる。
【０１００】
さらに、実施例１の電動車両の駆動力推定装置では、１次補正推定値Ｔfail＊[Nm]を出力した後、図１０のフローチャートにおいて、ステップＳ61を実行し、トルク異常輪の速度を選択する。そして、ステップＳ62→ステップＳ63へと進み、この選択した異常輪速度Ｖfail[m/s]に基づき、トルク異常輪のスリップ状態に応じて、１次補正推定値Ｔfail＊[Nm]を補正し、２次補正推定値Ｔfail＊＊[Nm]を出力する。これにより、実施例１の電動車両の駆動力推定装置では、最終的に出力したこの２次補正推定値Ｔfail＊＊[Nm]を異常モータトルク値としている。
【０１０１】
このように１次補正推定値Ｔfail＊[Nm]をトルク異常輪のスリップ状態に応じて補正することで、トルク異常輪のスリップにより地面に伝わる駆動力が変化することを考慮でき、さらに異常モータトルク値の推定精度を高めることができる。
【０１０２】
次に、効果を説明する。
実施例１の電動車両の駆動力推定装置にあっては、下記に挙げる効果を得ることができる。
【０１０３】
(1) 左右駆動輪２Ｌ,２Ｒを独立に電動モータ（左右駆動モータ）３Ｌ,３Ｒで駆動し、トルク指令値ＴＬ,ＴＲ[Nm]に応じて前記電動モータ３Ｌ,３Ｒを駆動する電動車両１において、前記電動車両１の重心回りのヨー加速度であるヨージャークdγ[rad/s2]を検出するヨージャーク検出手段（ヨージャーク検出器）１１と、前記電動モータ３Ｌ,３Ｒの異常モータトルク値（異常トルク推定値）Ｔfail[Nm]を推定する異常モータトルク推定手段（異常モータトルク推定器）２０と、を備え、前記異常モータトルク推定手段２０は、前記異常モータトルク値Ｔfail[Nm]で駆動されたトルク異常輪を判定するトルク異常輪判定器２２と、前記ヨージャークdγ[rad/s2]とトルク異常輪判定値Ｗfailと前記トルク指令値ＴＬ,ＴＲ[Nm]とに基づいて前記異常モータトルク値Ｔfail[Nm]を推定する異常トルク推定器２３と、を有する構成とした。
このため、前後輪のうち少なくとも一方の左右駆動輪を独立に駆動する電動モータから出力される異常モータトルク値を、高精度で推定することができる。
【０１０４】
(2) 前記異常トルク推定器２３は、前記異常モータトルク値Ｔfail[Nm]を推定する際、ヨージャーク最大値dγMAX[rad/s2]を用いる構成とした。
このため、ヨージャークdγ[rad/s2]のS/N比が向上して、ヨージャークdγ[rad/s2]の検出精度が向上し、推定精度をさらに高めることができる。
【０１０５】
(3) 前記異常トルク推定器２３は、前記駆動輪２Ｌ,２Ｒの前後力発生応答遅れに応じて、前記異常モータトルク値Ｔfail[Nm]を補正するタイヤ応答補正部２３ｄを有する構成とした。
このため、駆動輪２Ｌ,２Ｒの前後力の発生応答遅れの影響を考慮でき、さらに推定精度を高めることができる。
【０１０６】
(4) 前記駆動輪２Ｌ,２Ｒの車輪速（左右車輪速）ＶＬ,ＶＲを検出する車輪速検出手段（左右車輪速検出器）１３ａ,１３ｂを備え、前記異常モータトルク推定手段２０は、前記車輪速ＶＬ,ＶＲから求めた前記トルク異常輪のスリップ状態に応じて、前記異常モータトルク値を補正する車輪スリップ補正器を有する構成とした。
このため、トルク異常輪のスリップによる影響を考慮でき、さらに推定精度を高めることができる。
【０１０７】
以上、本発明の電動車両の駆動力推定装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【０１０８】
例えば、式（２）によりヨージャークdγ[rad/s2]の符号を判別する際に、事前にノイズの影響を考慮してヨージャークdγ[rad/s2]をローパスフィルタ等でフィルタリングしてもよい。この場合、カットオフ周波数を25Hz以上とすることで、左右駆動輪２Ｌ,２Ｒが反応しない高周波ノイズをカットでき、判定精度を向上することができる。
【０１０９】
また、式（７）により前後加速度ａｘ[G]の符号を判別する際に、事前にノイズの影響を考慮して抵抗補正前後加速度ａｘ＊＊[G] ローパスフィルタ等でフィルタリングしてもよい。この場合、カットオフ周波数を25Hz以上とすることで、左右駆動輪２Ｌ,２Ｒが反応しない高周波ノイズをカットでき、判定精度を向上することができる。
【０１１０】
そして、実施例１では、勾配検出部２２ｂにおいて、傾斜センサ等により前後勾配θ[rad]を検出して求めているが、前後加速度センサと上下加速度センサを電動車両１に設け、これらのセンサ検出値から前後勾配θ[rad]を算出してもよい。
【０１１１】
さらに、実施例１では、式（３）により車速Ｖ[m/s]を演算する際に、左右車輪速ＶＬ,ＶＲ[m/s]により求めているが、これに限らない。例えば、駆動輪でない車輪（ここでは左右前輪）に車輪速センサを設け、この車輪速センサによって検出された駆動輪でない車輪の回転速度を用いて車速Ｖ[m/s]を演算してもよい。この場合では、異常モータトルクによる駆動輪のスリップの影響を除外でき、車速Ｖ[m/s]の演算精度を向上することができる。
【０１１２】
そして、実施例１の電動車両の駆動力推定装置は、左右後輪を駆動輪とする電動車両１に適用した例としたが、左右前輪を駆動輪とする電動車両や、４輪全てを駆動輪とする電動車両であってもよい。また、左右駆動モータ３Ｌ,３Ｒは、左右駆動輪を独立に駆動できればインホイールモータでなくてもよい。さらに、電動車両１は、主たる動力源としてエンジンと電動モータを用いるハイブリッド車両であってもよいし、燃料電池車であってもよい。要するに、本発明の電動車両の駆動力推定装置は、トルク指令値に応じて駆動する電動モータによって、前後輪のうち少なくともどちらか一方の左右駆動輪を独立に駆動する電動車両であれば適用することができる。
【符号の説明】
【０１１３】
１    電動車両
２Ｌ,２Ｒ  左右駆動輪
３Ｌ,３Ｒ  左右駆動モータ（電動モータ）
１０  駆動力推定装置
１１  ヨージャーク検出器（ヨージャーク検出手段）
１２  前後加速度検出器
１３ａ,１３ｂ  左右車輪速検出器（車輪速検出手段）
２０  異常モータトルク推定器（異常モータトルク推定手段）
２１  トルク異常判定器
２２  トルク異常輪判定器
２２ａ  ヨージャーク符号演算部
２２ｂ  勾配検出部
２２ｃ  車速検出部
２２ｄ  駆動力補正部
２２ｅ  走行抵抗補正部
２２ｆ  前後加速度符号演算部
２２ｇ  異常輪判定部
２３  異常トルク推定器
２３ａ  正常輪トルク選択部
２３ｂ  最大値検出部
２３ｃ  異常トルク演算部
２３ｄ  タイヤ応答補正部
２４  車輪スリップ補正器
２４ａ  異常輪速度選択部
２４ｂ  実トルク演算部
dγ  ヨージャーク
ａｘ  前後加速度
Ｗfail  トルク異常輪判定値
ＴＬ,ＴＲ  トルク指令値
ＶＬ,ＶＲ  左右車輪速
Ｔfail  異常トルク推定値（異常モータトルク値）
Ｔfail＊  １次補正推定値（前後力発生応答遅れによる補正後の異常モータトルク値）
Ｔfail＊＊  ２次補正推定値（スリップ状態による補正後の異常モータトルク値）
【図１】
0005527081.tif 000021
【図２】
0005527081.tif 000022
【図３】
0005527081.tif 000023
【図７】
0005527081.tif 000024
【図８】
0005527081.tif 000025
【図９】
0005527081.tif 000026
【図１０】
0005527081.tif 000027
【図１１】
0005527081.tif 000028
【図１２】
0005527081.tif 000029
【図１３】
0005527081.tif 000030
【図４】
0005527081.tif 000031
【図５】
0005527081.tif 000032
【図６】
0005527081.tif 000033