(57)【要約】【課題】バネ下の前後方向の振動を抑制する。【解決手段】電動車両の制御装置は、アクセル開度および車速に基づいて、モータに対するトルク要求値を算出し、算出したトルク要求値と、モータに流れる電流およびモータの回転数とに基づいて、インバータを動作させるための制御信号を生成する。また、車両の駆動軸トルクに関する信号に対して、車両の前後方向の振動成分を抑制するフィルタリング処理を行い、フィルタリング処理後の値を用いてトルク要求値を補正する。【選択図】図７
2015023623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両駆動用のモータと、
前記モータを駆動するためのインバータと、
前記モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、
アクセル開度および車速に関するデータを取得するデータ取得手段と、
前記アクセル開度および車速に基づいて、前記モータに対するトルク要求値を算出し、算出したトルク要求値と、前記モータに流れる電流および前記モータの回転数とに基づいて、前記インバータを動作させるための制御信号を生成する制御手段とを備え、
前記制御手段は、車両の駆動軸トルクに関する信号に対して、車両の前後方向の振動成分を抑制するフィルタリング処理を行う車両前後振動抑制フィルタと、前記車両前後振動抑制フィルタの出力値で前記トルク要求値を補正する補正手段とを備えることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動車両の制御装置において、
前記制御手段は、前記補正手段によって補正されたトルク要求値に対して、駆動力伝達系の振動を抑制するための処理を行う駆動力伝達系振動抑制手段をさらに備えることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電動車両の制御装置において、
前記制御手段は、前記駆動力伝達系の振動を抑制するための処理が行われたトルク要求値に基づいて、車両の駆動軸トルクを推定する駆動軸トルク推定手段をさらに備え、
前記駆動軸トルクに関する信号は、車両の駆動軸トルクの推定値であることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項４】
請求項２に記載の電動車両の制御装置において、
前記制御手段は、前記駆動力伝達系の振動を抑制するための処理が行われたトルク要求値に対する応答である車両の駆動軸トルクを取得する駆動軸トルク取得手段をさらに備え、
前記駆動軸トルクに関する信号は、車両の駆動軸トルクの取得値であることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電動車両の制御装置において、
前記車両前後振動抑制フィルタは、車両バネ下前後振動モデル、車両バネ下前後振動の理想モデル、および、車両の駆動力伝達系の理想モデルを含むことを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電動車両の制御装置において、
前記車両前後振動抑制フィルタは、車両バネ下前後振動を中心周波数とし、前記車両バネ下前後振動モデルおよび前記車両バネ下前後振動の理想モデルを少なくとも含むバンドパスフィルタと、前記車両の駆動力伝達系の理想モデルの逆モデルにより構成されることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項７】
請求項３に記載の電動車両の制御装置において、
前記駆動力伝達系振動抑制手段は、モータトルクが車両の駆動トルクに伝達されない不感帯を有する車両モデルを用いて、前記駆動力伝達系の振動を抑制するための処理を行うことを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の電動車両の制御装置において、
前記車両モデルの駆動力伝達系の不感帯幅は、モータから駆動軸までのギアバックラッシュ量の総和であることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項９】
車両駆動用のモータと、前記モータを駆動するためのインバータとを備える電動車両の制御方法であって、
前記モータに流れる電流を検出し、
前記モータの回転数を検出し、
アクセル開度および車速に関するデータを取得し、
前記取得したアクセル開度および車速に基づいて、前記モータに対するトルク要求値を算出し、
車両の駆動軸トルクに関する信号に対して、車両の前後方向の振動成分を抑制するフィルタリング処理を行い、
前記フィルタリング処理後の値を用いて前記トルク要求値を補正し、
前記補正後のトルク要求値と、前記検出したモータに流れる電流および前記モータの回転数とに基づいて、前記インバータを動作させるための制御信号を生成し、
前記生成した制御信号に基づいて前記インバータを制御することを特徴とする電動車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両の制御装置および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アクセル開度や車速などから算出される駆動モータの駆動トルク要求値に対して、車両のトルク伝達系の固有振動周波数成分を除去又は低減するフィルタリング処理を行い、駆動トルク目標値を算出し、駆動モータのトルクが駆動トルク目標値に一致するように、駆動モータの電流を制御する電気自動車のモータ制御装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、特許文献２に記載の車両の制振制御装置では、特許文献１に記載の方法により決定した駆動トルク目標値に対して、駆動トルク目標値からモータ特性モデルを考慮してモータ回転速度推定値を算出し、実モータ回転速度との偏差を、駆動力伝達系の固有振動周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタとモータ特性モデルの逆系で構成されたフィルタに通して算出したトルク指令値を加えることによって、最終駆動トルク目標値を算出している。これにより、道路勾配やトルク伝達系の外乱やモータ特性モデル誤差などによる影響を除去し、かつ、車両のトルク伝達系の固有振動周波数成分を除去または低減することにより、制振効果と急峻なトルクの立ち上がりを両立することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−４５６１３号公報
【特許文献２】特開２００３−９５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、車両の加速時に、駆動力の反力がロアアームを介してサスペンションメンバーを含むモータユニット（バネ下）を前後に加振することによって、固有振動数２０〜４０Ｈｚ程度の振動成分が励起される場合がある。この振動成分は、駆動軸トルクやモータ回転速度に影響を及ぼさないため、特許文献１および特許文献２に記載の技術では低減することができない。
【０００６】
本発明は、バネ下の前後方向の振動を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による電動車両の制御装置は、アクセル開度および車速に基づいて、モータに対するトルク要求値を算出し、算出したトルク要求値と、モータに流れる電流およびモータの回転数とに基づいて、インバータを動作させるための制御信号を生成する。また、車両の駆動軸トルクに関する信号に対して、車両の前後方向の振動成分を抑制するフィルタリング処理を行い、フィルタリング処理後の値を用いてトルク要求値を補正する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、車両の駆動軸トルクに関する信号に対して、車両の前後方向の振動成分を抑制するフィルタリング処理を行い、フィルタリング処理後の値を用いてトルク要求値を補正するので、固有振動数が２０〜４０Ｈｚ程度のバネ下前後振動を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態における電動車両の制御装置を備えた電気自動車の主要構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、電動モータコントローラによって行われるモータ電流制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】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】図４は、サスペンションスプリングの下側であるバネ下の構造を示す図であり、図４（ａ）は斜視図、図４（ｂ）は上面図である。
【図５】図５は、車両のトルク伝達系をモデル化した図である。
【図６】図６は、トルク要求値Ｔｍ＊が入力されてから、バネ下加速度外乱αｖが出力されるまでの伝達特性を示すブロック図に、車両前後振動抑制フィルタＨｖ（ｓ）を追加した構成を示す図である。
【図７】図７は、第１の実施形態における電動車両の制御装置において、第１のトルク指令値Ｔｍ１＊を入力して、第３のトルク指令値Ｔｍ３＊を出力するＦ／Ｆ補償器の構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、第２の実施形態における電動車両の制御装置において、第１のトルク指令値Ｔｍ１＊を入力して、第３のトルク指令値Ｔｍ３＊を出力する構成を示すブロック図である。
【図９】図９は、制振制御部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、第３の実施形態における電動車両の制御装置において、第１のトルク指令値Ｔｍ１＊を入力して、第３のトルク指令値Ｔｍ３＊を出力するＦ／Ｆ補償器の構成を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、クリープ状態からトルク要求値をステップ的に増加させた場合において、第１の実施形態における電動車両の制御装置と、特開２００１−４５６１３号公報に記載の従来の制御装置との制御結果の比較図である。
【図１２】図１２は、コースト状態からトルク要求値をステップ的に増加させた場合において、第１の実施形態における電動車両の制御装置と、特開２００１−４５６１３号公報に記載の従来の制御装置との制御結果の比較図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
−第１の実施形態−
図１は、第１の実施形態における電動車両の制御装置を備えた電気自動車の主要構成を示すブロック図である。本発明の電動車両の制御装置は、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電動車両に適用可能であり、電気自動車だけでなく、ハイブリッド自動車や燃料電池自動車に適用可能である。
【００１１】
電動モータコントローラ２は、車速Ｖ、アクセル開度ＡＰ、電動モータ（三相交流モータ）４の回転子位相α、電動モータ４の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ等の車両状態を示す信号をデジタル信号として入力し、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。
【００１２】
インバータ３は、例えば、各相ごとに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）を備え、駆動信号に応じてスイッチング素子をオン／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。
【００１３】
電動モータ４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（ドライブシャフト）８を介して、左右の駆動輪９ａ、９ｂに駆動力を伝達する。また、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、電動モータ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。
【００１４】
電流センサ７は、電動モータ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。
【００１５】
回転センサ６は、例えば、レゾルバやエンコーダであり、電動モータ４の回転子位相αを検出する。
【００１６】
図２は、電動モータコントローラ２によって行われるモータ電流制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【００１７】
ステップＳ２０１では、車両状態を示す信号を入力する。ここでは、車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）、アクセル開度ＡＰ（％）、電動モータ４の回転子位相α（ｒａｄ）、電動モータ４の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）、電動モータ４に流れる三相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ、バッテリ１とインバータ３間の直流電圧値Ｖｄｃ（Ｖ）を入力する。
【００１８】
車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）は、図示しない車速センサや、図示しないブレーキコントローラ等の他のコントローラより通信にて取得する。または、モータ回転速度ωｍにタイヤ動半径Ｒを乗算し、ファイナルギアのギア比で除算することにより車速ｖ（ｍ／ｓ）を求め、３６００／１０００を乗算することにより単位変換して、車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）を求める。
【００１９】
アクセル開度ＡＰ（％）は、図示しないアクセル開度センサから取得するか、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する。
【００２０】
電動モータ４の回転子位相α（ｒａｄ）は、回転センサ６から取得する。電動モータ４の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）は、回転子の角速度ω（電気角）を電動モータ４の極対数で除算して、電動モータ４の機械的な角速度であるモータ回転速度ωｍ（ｒａｄ／ｓ）を求め、求めたモータ回転速度ωｍに６０／（２π）を乗算することによって求める。回転子の角速度ωは、回転子位相αを微分することによって求める。
【００２１】
電動モータ４に流れる電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ（Ａ）は、電流センサ７から取得する。
【００２２】
直流電圧値Ｖｄｃ（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）、または、図示しないバッテリコントローラから送信される電源電圧値から求める。
【００２３】
ステップＳ２０２では、第１のトルク指令値（トルク要求値）Ｔｍ１＊を設定する。具体的には、ステップＳ２０１で入力されたアクセル開度ＡＰおよび車速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、第１のトルク指令値（トルク要求値）Ｔｍ１＊を設定する。
【００２４】
ステップＳ２０３では、バネ下の前後方向における固有振動周波数成分を抑制するためのトルク補正値を算出し、算出したトルク補正値を用いて、ステップＳ２０２で設定された第１のトルク指令値Ｔｍ１＊を補正することにより、第２のトルク指令値Ｔｍ２＊を算出する。バネ下の部材には、サスペンションメンバーを含むモータユニットが含まれる。バネ下の前後方向における固有振動周波数成分を抑制するためのトルク補正値の算出では、後述するように、車両前後振動抑制フィルタを用いたフィルタリング処理を行う。
【００２５】
ステップＳ２０４では、ステップＳ２０３で設定した第２のトルク指令値Ｔｍ２＊、およびモータ回転速度ωｍに基づいて、駆動軸トルクの応答を犠牲にすることなく、駆動力伝達系の振動（駆動軸８のねじり振動）を抑制する第３のトルク指令値（最終トルク指令値）Ｔｍ３＊を算出する。第３のトルク指令値Ｔｍ３＊の詳しい算出方法については後述する。
【００２６】
ステップＳ２０５では、ステップＳ２０４で算出した第３のトルク指令値Ｔｍ３＊、モータ回転速度ωｍおよび直流電圧値Ｖｄｃ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、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。
【００２７】
ステップＳ２０６では、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑをそれぞれ、ステップＳ２０５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、電動モータ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。
【００２８】
次に、ｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖｄ、ｖｑと、電動モータ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Ｖｄｃ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、電動モータ４をトルク指令値で指示された所望のトルクで駆動することができる。
【００２９】
図２のステップＳ２０３で行う車両前後振動抑制フィルタを用いたフィルタリング処理の詳細について説明する。
【００３０】
図４は、サスペンションスプリングの下側であるバネ下の構造を示す図であり、図４（ａ）は斜視図、図４（ｂ）は上面図である。図４（ａ）に示すように、電動モータ５は、バネ下に設けられている。
【００３１】
バネ下前後振動は、路面から伝わる駆動力の反力がロアアーム（図４（ｂ）参照）を介して、サスペンションメンバーを含むモータユニットを前後に加振することで励起されるため、乗員が感知する車両前後加速度は、下記（Ａ）、（Ｂ）の和で近似することができる。
（Ａ）駆動力により、車体が推進されることで発生する車両前後加速度
（Ｂ）駆動力により、バネ下が前後に加振されることで発生するバネ下加速度外乱
ここで、上記（Ｂ）の加速度外乱は、パラメータ同定などにより、次式（１）で表すことができる。
【数１】
2015023623.tif 000003
【００３２】
式（１）中のＧｖ（ｓ）は、次式（２）により表される。ただし、式（１）中のＦは駆動力、αｖはバネ下加速度外乱であり、式（２）中のζｖ、ωｖはそれぞれ、バネ下前後振動の減衰係数、固有振動周波数である。
【数２】
2015023623.tif 000004
【００３３】
図５は、車両のトルク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、以下に示す通りである。
Ｊｍ：モータのイナーシャ（kgm2）
Ｊｗ：駆動輪のイナーシャ（kgm2）
Ｋｄ：ドライブシャフトねじり剛性（Nm/rad）
Ｍ：従動輪イナーシャを含む車両質量（kg）
Ｋｔ：タイヤと路面の摩擦に関する係数（N/(m/s)）
Ｎ：オーバーギア比
ｒ：タイヤの荷重半径（m）
Ｔｍ：モータトルク（Nm）
Ｔｄ：駆動輪のトルク（Nm）
F：駆動力
ωｍ：モータ角速度（rad/s）
ωｗ：駆動輪角速度（rad/s）
Ｖ：車体速度（m/s）
【００３４】
そして、図５より、以下の運動方程式を導くことができる。
【数３】
2015023623.tif 000005
【数４】
2015023623.tif 000006
【数５】
2015023623.tif 000007
【数６】
2015023623.tif 000008
【数７】
2015023623.tif 000009
【００３５】
式（３）〜（７）をラプラス変換すると、次式（８）〜（１２）が得られる。
【数８】
2015023623.tif 000010
【数９】
2015023623.tif 000011
【数１０】
2015023623.tif 000012
【数１１】
2015023623.tif 000013
【数１２】
2015023623.tif 000014
【００３６】
式（８）〜（１２）より、モータトルクＴｍからモータ角速度ωｍまでの伝達特性は、次式（１３）、（１４）で表される。
【数１３】
2015023623.tif 000015
【数１４】
2015023623.tif 000016
【００３７】
ただし、式（１４）中の各パラメータは、次式（１５）で表される。
【数１５】
2015023623.tif 000017
【００３８】
式（１４）を整理すると、次式（１６）のように書き換えることができる。ただし、ζｐ、ωｐはそれぞれ、車両のトルク伝達系の減衰係数、固有振動周波数である。
【数１６】
2015023623.tif 000018
【００３９】
式（８）〜（１２）より、モータトルクＴｍから駆動軸トルクＴｄまでの伝達特性
Ｇｐ’（ｓ）は、次式（１７）で表される。
【００４０】
【数１７】
2015023623.tif 000019
【００４１】
ただし、式（１７）中のγ１、γ０はそれぞれ、次式（１８）で表される。
【数１８】
2015023623.tif 000020
【００４２】
式（１７）を整理して、次式（１９）のように表す。
【数１９】
2015023623.tif 000021
【００４３】
図２のステップＳ２０４で行う制振制御を適用する車両では、トルク要求値Ｔｍ＊から駆動軸トルクＴｄまでの伝達特性Ｇｒ’（ｓ）は、次式（２０）で表される。
【数２０】
2015023623.tif 000022
【００４４】
次に、式（９）、（１０）、（１２）より、駆動軸トルクＴｄから駆動力Ｆまでの伝達特性は、次式（２１）、（２２）で表される。
【数２１】
2015023623.tif 000023
【数２２】
2015023623.tif 000024
【００４５】
ただし、式（２２）中のｋｆは、次式（２３）で表される。
【数２３】
2015023623.tif 000025
【００４６】
さらに、駆動力Ｆからバネ下加速度外乱αｖまでの伝達特性は、上述した式（１）、（２）で表される。
【００４７】
従って、式（２０）、（２２）、（２）より、トルク要求値Ｔｍ＊からバネ下加速度外乱αｖまでの伝達特性は、次式（２４）となる。
【００４８】
【数２４】
2015023623.tif 000026
【００４９】
ここで、式（２４）に対して、図６に示すように、Ｈｖ（ｓ）を含むループを新たに追加し、次式（２５）、（２６）にて、バネ下前後振動成分をキャンセルする車両前後振動抑制フィルタＨｖ（ｓ）を設計する。
【数２５】
2015023623.tif 000027
【数２６】
2015023623.tif 000028
【００５０】
式（２５）より、次式（２７）が成り立つ。
【数２７】
2015023623.tif 000029
【００５１】
一般的な車両の特性では、次式（２８）が成り立つため、式（２７）は極零相殺により、次式（２９）で表される。
【数２８】
2015023623.tif 000030
【数２９】
2015023623.tif 000031
【００５２】
ただし、式（２９）は非プロパであるため、ローパスフィルタを追加することにより、次式（３０）のように、３次／３次＝（１次／１次）×（２次／２次）のフィルタで表される。なお、時定数τについては十分に小さい値とし、シミュレーションまたは実験により適切な値を設定する。
【００５３】
【数３０】
2015023623.tif 000032
【００５４】
図７は、第１の実施形態における電動車両の制御装置において、第１のトルク指令値（トルク要求値）Ｔｍ１＊を入力して、第３のトルク指令値Ｔｍ３＊を出力するＦ／Ｆ補償器７００の構成を示すブロック図である。Ｆ／Ｆ補償器７００は、車両パラメータとギア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車両モデル７１と、ゲイン７２と、車両前後振動抑制フィルタ７３と、減算器７４と、減算器７５とを備えている。
【００５５】
車両モデル７１の駆動力伝達系は、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を有する。これにより、ギアバックラッシュ特性を模擬することが可能であり、ギアバックラッシュ発生時にも、駆動軸ねじり角振動を抑制することができる。車両モデル７１の運動方程式は、式（３）、（４）、（５）、（７）、（３１）、（３２）で表される。
【数３１】
2015023623.tif 000033
【数３２】
2015023623.tif 000034
【００５６】
ただし、θは駆動軸のねじり角、θｄは、モータから駆動軸までのオーバーオールのギアバックラッシュ量である。
【００５７】
また、ゲインＫＦＢは、次式（３３）、（３４）で表される。
【００５８】
【数３３】
2015023623.tif 000035
【数３４】
2015023623.tif 000036
【００５９】
図７に示すように、車両モデル７１は、第３のトルク指令値を入力して、駆動軸のねじり角速度の推定値である疑似ねじり角速度（ωｍ／Ｎ−ωｗ）を出力する。減算器７５は、後述する方法により求められる第２のトルク指令値Ｔｍ２＊から、疑似ねじり角速度にゲインＫＦＢを乗算した値を減算して、第３のトルク指令値Ｔｍ３＊を出力する。
【００６０】
車両前後振動抑制フィルタ７３は、上述したバネ下前後振動成分を抑制する車両前後振動抑制フィルタＨｖ（ｓ）であって、式（２５）、（２６）により表される。車両前後振動抑制フィルタ７３は、車両モデル７１から出力される駆動軸トルクの推定値に対して、バネ下前後振動成分を抑制するフィルタリング処理を行い、フィルタリング処理後の値をトルク補正値として出力する。
【００６１】
減算器７４は、第１のトルク指令値Ｔｍ１＊から、車両前後振動抑制フィルタ７３から出力されるトルク補正値を減算することにより、第２のトルク指令値Ｔｍ２＊を出力する。
【００６２】
なお、車両モデル７１は、疑似ねじり角速度にゲインを乗算してフィードバックする制御を行うことにより、あたかもねじり振動を含まないモデルとなるように制御されている。従って、この車両モデル７１から出力される駆動軸トルクの推定値は、車両のトルク伝達系の理想応答と呼べる値である。
【００６３】
以上、第１の実施形態における電動車両の制御装置によれば、アクセル開度および車速に基づいて、電動モータ４に対するトルク要求値を算出し、算出したトルク要求値と、電動モータ４に流れる電流およびモータ回転数とに基づいて、インバータ３を動作させるための制御信号を生成する。また、車両の駆動軸トルクに関する信号（駆動軸トルクの推定値）に対して、車両の前後方向の振動成分を抑制するフィルタリング処理を行い、フィルタリング処理後のトルク補正値を用いてトルク要求値を補正する。これにより、固有振動数が２０〜４０Ｈｚ程度のバネ下前後振動を効果的に抑制することができるので、車両の乗員にショックや不快な振動を感じさせることがなく、滑らかな加速を実現することができる。
【００６４】
また、トルク補正値を用いて補正されたトルク要求値に対して、駆動力伝達系の振動を抑制するための処理を行うので、バネ下前後振動だけでなく、車両の駆動力伝達系の固有振動周波数成分を除去または低減することができる。これにより、車両の乗員にショックや不快な振動を感じさせることがなく、滑らかな加速を実現することができる。
【００６５】
特に、駆動力伝達系の振動を抑制するための処理が行われたトルク要求値に基づいて、車両の駆動軸トルクを推定し（車両モデル７１）、駆動軸トルクの推定値に対して車両の前後方向の振動成分を抑制するフィルタリング処理を行うので、フィードフォワード演算のみで、車両バネ下前後振動を抑制するトルク指令値を算出することができる。
【００６６】
第１の実施形態における電動車両の制御装置では、車両前後振動抑制フィルタ７３は、車両バネ下前後振動モデルＧｖ（ｓ）、車両バネ下前後振動の理想モデルＧｖｍ（ｓ）、および、車両の駆動力伝達系の理想モデルＧｒ’（ｓ）を含む（式（２７）参照）ので、設計者が設計したバネ下前後振動の理想応答にモデルマッチングしたトルク補正値を算出することができる。
【００６７】
また、車両前後振動抑制フィルタ７３は、車両バネ下前後振動を中心周波数とし、車両バネ下前後振動モデルＧｖ（ｓ）および車両バネ下前後振動の理想モデルＧｖｍ（ｓ）を少なくとも含むバンドパスフィルタ（Ｇｖ（ｓ）／Ｇｖｍ（ｓ）−１）と、車両の駆動力伝達系の理想モデルの逆モデル（１／Ｇｒ’（ｓ））により構成されるので、バネ下前後振動成分を適確に除去または低減する補正を、トルク要求値に対して施すことができる。
【００６８】
駆動力伝達系の振動を抑制するための処理は、モータトルクが車両の駆動トルクに伝達されない不感帯を有する車両モデル７１を用いて行うので、コースト走行状態や減速状態からの加速時のようなギアのバックラッシュを伴う走行シーンにおいても、バネ下の前後振動を抑制することができる。
【００６９】
また、車両モデル７１の駆動力伝達系の不感帯幅は、電動モータ４から駆動軸８までのギアバックラッシュ量の総和とするので、複数のギアのバックラッシュ量を個別に設定することなく、ギアバックラッシュ特性を再現することができる。
【００７０】
−第２の実施形態−
図８は、第２の実施形態における電動車両の制御装置において、第１のトルク指令値Ｔｍ１＊を入力して、第３のトルク指令値Ｔｍ３＊を出力する構成を示すブロック図である。
【００７１】
前後振動抑制フィルタ８１は、上述したバネ下前後振動成分をキャンセルする車両前後振動抑制フィルタＨｖ（ｓ）であって、式（２５）、（２６）により表される。車両前後振動抑制フィルタ８１は、図示しないトルクセンサによって検出された駆動軸トルクに対して、バネ下前後振動成分を抑制するフィルタリング処理を行い、フィルタリング処理後の値をトルク補正値として出力する。図示しないトルクセンサによって検出された駆動軸トルクは、後述する制振制御部８２によって駆動力伝達系の振動を抑制するための処理が行われたトルク指令値に対する応答値である。なお、車両前後振動抑制フィルタ８１がフィルタリング処理を行う対象である駆動軸トルクは、演算により求めたものでもよい。
【００７２】
減算器８３は、第１のトルク指令値Ｔｍ１＊から、車両前後振動抑制フィルタ８１から出力されるトルク補正値を減算することにより、第２のトルク指令値Ｔｍ２＊を出力する。
【００７３】
制振制御部８２は、特開２００３−９５６６号公報に記載されているような既知の制振制御を行うものであり、第２のトルク指令値Ｔｍ１＊を入力して、第３のトルク指令値Ｔｍ３＊を出力する。
【００７４】
図９は、制振制御部８２の詳細な構成の一例を示すブロック図である。なお、当然の事項であるが、制振制御部８２の構成としては、図９に示したブロック図以外の構成であってもよい。
【００７５】
Ｇｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック９１は、駆動力伝達系の振動を抑制するためのフィードフォワード制御を行う。すなわち、第２のトルク指令値Ｔｍ２＊をＧｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なるフィルタに通すことにより、制振効果の高いトルク指令値を出力する。Ｇｐ（ｓ）は、車両へのトルク入力とモータ回転速度との間の伝達特性を示すモデルであり、Ｇｍ（ｓ）は、車両へのトルク入力とモータ回転速度の応答目標との間の伝達特性を示すモデル（理想モデル）である。
【００７６】
Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック９２は、第３のトルク指令値Ｔｍ３＊を入力して、モータ回転速度推定値を出力する。
【００７７】
減算器９３は、制御ブロック９２から出力されるモータ回転速度推定値と、モータ回転速度検出値との偏差を算出する。
【００７８】
制御ブロック９４は、車両の伝達特性Ｇｐ（ｓ）の逆特性とバンドパスフィルタＨ（ｓ）からなるフィルタＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有し、モータ回転速度推定値とモータ回転速度検出値との偏差に基づいて、ねじり振動を抑制するためのフィードバック成分を算出する。Ｈ（ｓ）は、中心周波数が車両の駆動系のねじり共振周波数と一致しているバンドパスフィルタの特性を有する。
【００７９】
加算器９５は、制御ブロック９１から出力されるトルク指令値と、制御ブロック９４の出力値とを加算して、第３のトルク指令値Ｔｍ３＊を算出する。
【００８０】
以上、第２の実施形態における電動車両の制御装置によれば、第１の実施形態における電動車両の制御装置と同様に、固有振動数が２０〜４０Ｈｚ程度のバネ下前後振動を効果的に抑制することができる。
【００８１】
特に、前後振動抑制フィルタ８１は、駆動力伝達系の振動を抑制するための処理が行われたトルク要求値に対する応答である車両の駆動軸トルクに対して、車両の前後方向の振動成分を抑制するフィルタリング処理を行うので、フィードフォワード演算のみで、車両バネ下前後振動を抑制するトルク指令値を算出することができる。
【００８２】
−第３の実施形態−
図１０は、第３の実施形態における電動車両の制御装置において、第１のトルク指令値Ｔｍ１＊を入力して、第３のトルク指令値Ｔｍ３＊を出力するＦ／Ｆ補償器１０００の構成を示すブロック図である。
【００８３】
Ｆ／Ｆ補償器１０００は、インバースフィルタ１０１と、車両モデル１０２と、車両前後振動抑制フィルタ１０３と、減算器１０４とを備える。
【００８４】
車両モデル１０２の運動方程式は、式（３）〜（７）で表される。車両モデル１０２は、第３のトルク指令値を入力して、駆動軸トルクの推定値を出力する。
【００８５】
車両前後振動抑制フィルタ１０３は、上述したバネ下前後振動成分をキャンセルする車両前後振動抑制フィルタＨｖ（ｓ）であって、式（２５）、（２６）により表される。車両モデル１０２から出力される駆動軸トルクの推定値は、車両前後振動抑制フィルタ１０３でフィルタリング処理が行われて、トルク補正値として出力される。減算器１０４は、第１のトルク指令値から、車両前後振動抑制フィルタ１０３の出力であるトルク補正値を減算することにより、第２のトルク指令値を出力する。
【００８６】
インバースフィルタ１０１は、特開２００１−４５６１３号公報に記載されているような既知のフィルタであって、駆動力伝達系の固有振動周波数成分を除去するフィルタリング処理を行う。具体的には、インバースフィルタ１０１は、（ｓ２＋２ζｐωｐｓ＋ωｐ２）／（ｓ２＋２ωｐｓ＋ωｐ２）なる特性を有し、入力された第２のトルク指令値Ｔｍ２＊に対して、駆動力伝達系の振動を抑制するフィルタリング処理を行い、第３のトルク指令値Ｔｍ３＊を出力する。ただし、ζｐ、ωｐはそれぞれ、車両のトルク伝達系の減衰係数、固有振動周波数である。
【００８７】
なお、インバースフィルタ１０１では、駆動力伝達系の固有振動周波数成分を除去するフィルタリング処理が行われるため、フィルタリング処理後の第３のトルク指令値に基づいて車両モデル１０２が出力する駆動軸トルクの推定値は、車両のトルク伝達系の理想応答と呼べる値である。
【００８８】
以上、第３の実施形態における電動車両の制御装置によれば、第１の実施形態における電動車両の制御装置と同様に、固有振動数が２０〜４０Ｈｚ程度のバネ下前後振動を効果的に抑制することができる。
【００８９】
以下では、第１の実施形態における電動車両の制御装置による制御の効果について説明する。まず始めに、クリープ状態から、ギアのバックラッシュを伴わない発進急加速において、トルク要求値をステップ的に増加させた場合の加速度の応答について、図１１のタイムチャートを用いて説明する。
【００９０】
図１１は、クリープ状態からトルク要求値をステップ的に増加させた場合において、第１の実施形態における電動車両の制御装置と、特開２００１−４５６１３号公報に記載の従来の制御装置との制御結果の比較図である。図１１（ａ）が第１の実施形態における電動車両の制御装置による制御結果、図１１（ｂ）が特開２００１−４５６１３号公報に記載の制御装置による制御結果を表している。図中、上から順に、制振制御後のトルク指令値の時間変化、車両前後加速度の時間変化、駆動軸トルクの時間変化、モータ回転数の時間変化をそれぞれ示している。
【００９１】
まず始めに、図１１（ｂ）に示す特開２００１−４５６１３号公報に記載の制御装置による制御について説明する。クリープ状態から、時刻ｔ１でアクセルペダルをステップ的に踏み込み、トルク要求値が急激に立ち上がった場合、車両のトルク伝達系の振動を抑制するための制振制御により、制振制御後のトルク指令値は、トルク要求値に対して車両のトルク伝達系の固有振動周波数成分を抑制した値となる。これにより、駆動軸トルクはステップ的に振動無く立ち上がり、時刻ｔ２に至るまでに収束する。しかしながら、車両前後加速度は、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、２０〜４０Ｈｚ程度の振動が残っている。
【００９２】
これに対して、図１１（ａ）に示す第１の実施形態における電動車両の制御装置による制御結果を見ると、停車状態から時刻ｔ１でアクセルペダルをステップ的に踏み込み、トルク要求値が急激に立ち上がった場合、駆動軸トルクは時刻ｔ２でほぼ定常値に収束している。また、車両前後加速度も、従来の制御装置による制御結果では発生していた２０〜４０Ｈｚ程度の振動が抑制されて滑らかに立ち上がっており、時刻ｔ２には、ほぼ定常値に収束している。
【００９３】
続いて、コースト状態から、ギアのバックラッシュを伴う急加速において、トルク要求値をステップ的に増加させた場合の加速度の応答について、図１２のタイムチャートを用いて説明する。
【００９４】
図１２は、コースト状態からトルク要求値をステップ的に増加させた場合において、第１の実施形態における電動車両の制御装置と、特開２００１−４５６１３号公報に記載の従来の制御装置との制御結果の比較図である。図１２（ａ）が第１の実施形態における電動車両の制御装置による制御結果、図１２（ｂ）が特開２００１−４５６１３号公報に記載の制御装置による制御結果を表している。図中、上から順に、制振制御後のトルク指令値の時間変化、車両前後加速度の時間変化、駆動軸トルクの時間変化、モータ回転数の時間変化をそれぞれ示している。
【００９５】
まず始めに、図１２（ｂ）に示す特開２００１−４５６１３号公報に記載の制御装置による制御について説明する。コースト状態から時刻ｔ１でアクセルペダルをステップ的に踏み込み、トルク要求値が急激に立ち上がった場合、ギアのバックラッシュの不感帯の誤差を補正するために、制振制御後のトルク指令値を加速側に発生させることにより、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて２０〜４０Ｈｚ程度の加速度の振動が助長されている。
【００９６】
これに対して、図１２（ａ）に示す第１の実施形態における電動車両の制御装置による制御結果を見ると、停車状態から時刻ｔ１でアクセルペダルをステップ的に踏み込み、トルク要求値が急激に立ち上がった場合、駆動軸トルクは時刻ｔ２にほぼ定常値に収束している。また、車両前後加速度も、従来の制御装置による制御結果では発生していた２０〜４０Ｈｚ程度の振動が抑制されて滑らかに立ち上がっており、時刻ｔ２には、ほぼ定常値に収束している。
【００９７】
本発明は、上述した実施形態に限定されることはない。例えば、上述した実施形態では、バネ下前後振動を抑制するためのフィルタリング処理と、車両の駆動力伝達系の固有振動周波数成分を低減する処理とを組み合わせた構成について説明したが、車両前後振動抑制フィルタだけを備えた構成であってもよい。
【符号の説明】
【００９８】
２…電動モータコントローラ（データ取得手段、制御手段）
３…インバータ
４…電動モータ
６…回転センサ（回転数検出手段）
７…電流センサ（電流検出手段）
【図２】
2015023623.tif 000037
【図３】
2015023623.tif 000038
【図４】
2015023623.tif 000039
【図５】
2015023623.tif 000040
【図６】
2015023623.tif 000041
【図７】
2015023623.tif 000042
【図８】
2015023623.tif 000043
【図９】
2015023623.tif 000044
【図１０】
2015023623.tif 000045
【図１１】
2015023623.tif 000046
【図１２】
2015023623.tif 000047
【図１】
2015023623.tif 000048