(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両情報に基づいて目標トルク指令値を設定し、駆動輪につながる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、
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駆動軸ねじり角速度を算出し、
駆動輪回転角度とモータ回転角度の駆動軸換算値との偏差から駆動軸ねじり角度を算出し、
前記駆動軸ねじり角速度に第１のフィードバックゲインを乗じた値と、前記駆動軸ねじり角度に第２のフィードバックゲインを乗じた値と、前記目標トルク指令値とに基づいて最終トルク指令値を算出し、
前記最終トルク指令値に従って前記モータのトルクを制御する、
ことを特徴とする電動車両の制御方法。
【請求項２】
前記目標トルク指令値に所定のフィードフォワードゲインを乗じた値から、前記駆動軸ねじり角速度に第１のフィードバックゲインを乗じた値と前記駆動軸ねじり角度に第２のフィードバックゲインを乗じた値とを減算し、当該減算により得た値に上下限値を制限するリミッタを施した値を前記最終トルク指令値とする、
ことを特徴とする請求項１に記載の電動車両の制御方法。
【請求項３】
モータトルクからモータ回転角速度までの駆動軸トルク伝達特性において、ギヤバックラッシュによる不感帯区間を模擬した第１の規範応答Ｇｒ１（ｓ）の逆系と、前記不感帯区間以外の領域を模擬した第２の規範応答Ｇｒ２（ｓ）とから構成されるＧｒ２（ｓ）／Ｇｒ１（ｓ）なるフィルタを前記目標トルク指令値に施した値から、前記駆動軸ねじり角速度に第１のフィードバックゲインを乗じた値と前記駆動軸ねじり角度に第２のフィードバックゲインを乗じた値とを減算した値を前記最終トルク指令値とする、
ことを特徴とする請求項１に記載の電動車両の制御方法。
【請求項４】
車両情報に基づいて目標トルク指令値を設定し、駆動輪につながる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、
モータトルクから駆動軸ねじり角速度までの駆動力伝達特性をモデル化した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速度推定値を算出し、
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、
前記駆動軸ねじり角速度推定値に第１のフィードバックゲインを乗じた値と、前記駆動軸ねじり角度推定値に第２のフィードバックゲインを乗じた値と、前記目標トルク指令値とに基づいて第１のトルク指令値を算出し、
前記第１のトルク指令値に基づいて最終トルク指令値を設定し、
前記最終トルク指令値に従って前記モータのトルクを制御する、
ことを特徴とする電動車両の制御方法。
【請求項５】
前記車両モデルは、モータトルクが車両の駆動軸トルクに伝達されないギヤバックラッシュによる不感帯を考慮してモデル化される、
ことを特徴とする請求項４に記載の電動車両の制御方法。
【請求項６】
前記目標トルク指令値に所定のフィードフォワードゲインを乗じた値から、前記駆動軸ねじり角速度推定値に第１のフィードバックゲインを乗じた値と前記駆動軸ねじり角度推定値に第２のフィードバックゲインを乗じた値とを減算し、当該減算により得た値に上下限値を制限するリミッタを施した値を前記第１のトルク指令値とする、
ことを特徴とする請求項４または５に記載の電動車両の制御方法。
【請求項７】
モータトルクからモータ回転角速度までの駆動軸トルク伝達特性において、ギヤバックラッシュによる不感帯区間を模擬した第１の規範応答Ｇｒ１（ｓ）の逆系と、前記不感帯区間以外の領域を模擬した第２の規範応答Ｇｒ２（ｓ）とから構成されるＧｒ２（ｓ）／Ｇｒ１（ｓ）なるフィルタを前記目標トルク指令値に施した値から、前記駆動軸ねじり角速度推定値に第１のフィードバックゲインを乗じた値と前記駆動軸ねじり角度推定値に第２のフィードバックゲインを乗じた値とを減算した値を前記第１のトルク指令値とする、
ことを特徴とする請求項４または５に記載の電動車両の制御方法。
【請求項８】
前記車両モデルは、制御系の持つ遅れ要素を考慮してモデル化される、
ことを特徴とする請求項６または７に記載の電動車両の制御方法。
【請求項９】
前記車両モデルによって求められるモータ回転角速度推定値と、モータ回転角速度検出値とに基づいて第２のトルク指令値を算出し、
第１のトルク指令値と前記第２のトルク指令値を加算した値を前記最終トルク指令値に設定する、
ことを特徴とする請求項４に記載の電動車両の制御方法。
【請求項１０】
前記モータ回転角速度推定値には、制御系の持つ遅れ要素が考慮される、
ことを特徴とする請求項９に記載の電動車両の制御方法。
【請求項１１】
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、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、
ことを特徴とする請求項８または１０に記載の電動車両の制御方法。
【請求項１２】
車両情報に基づいて目標トルク指令値を設定し、駆動輪につながる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、
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駆動軸ねじり角速度を算出する駆動軸ねじり角速度算出部と、
駆動輪回転角度とモータ回転角度の駆動軸換算値との偏差から駆動軸ねじり角度を算出する駆動軸ねじり角度算出部と、
前記駆動軸ねじり角速度に第１のフィードバックゲインを乗じた値と、前記駆動軸ねじり角度に第２のフィードバックゲインを乗じた値と、前記目標トルク指令値とに基づいて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、
前記最終トルク指令値に従って前記モータのトルクを制御するトルク制御部と、を備える、
ことを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項１３】
車両情報に基づいて目標トルク指令値を設定し、駆動輪につながる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、
モータトルクから駆動軸ねじり角速度までの駆動力伝達特性をモデル化した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速度推定値を算出する駆動軸ねじり角速度算出部と、
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する駆動軸ねじり角度推定値算出部と、
前記駆動軸ねじり角速度推定値に第１のフィードバックゲインを乗じた値と、前記駆動軸ねじり角度推定値に第２のフィードバックゲインを乗じた値と、前記目標トルク指令値とに基づいて第１のトルク指令値を算出する第１のトルク指令値算出部と、
前記第１のトルク指令値に基づいて最終トルク指令値を設定する最終トルク指令値算出部と、
前記最終トルク指令値に従って前記モータのトルクを制御するトルク制御部と、を備える、
ことを特徴とする電動車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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（特許文献１参照）。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１５２９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
これに対して、特許文献１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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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目標トルク指令値を設定し、駆動輪につながる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、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駆動軸ねじり角速度を算出し、駆動輪回転角度とモータ回転角度の駆動軸換算値との偏差から駆動軸ねじり角度を算出する。そして、駆動軸ねじり角速度に第１のフィードバックゲインを乗じた値と、駆動軸ねじり角度に第２のフィードバックゲインを乗じた値と、目標トルク指令値とに基づいて最終トルク指令値を算出し、最終トルク指令値に従って前記モータのトルクを制御する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、駆動軸ねじり角度と駆動軸ねじり角速度をフィードバックすることにより、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目標トルク指令値に対する駆動軸トルクの応答を速めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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】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】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、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。
【図５】図５は、図４で示した駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器の詳細を説明するためのブロック図である。
【図６】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】図７は、第２実施形態の駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器の詳細を示すブロック図である。
【図８】図８は、第３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。
【図９】図９は、図８で示したＦ／Ｆ補償器の詳細を示す制御ブロック図である。
【図１０】図１０は、図８で示したＦ／Ｂ補償器の詳細を示す制御ブロック図である。
【図１１】図１１は、第４実施形態のＦ／Ｆ補償器の詳細を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、第１〜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図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
−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。
【００１２】
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の駆動輪角速度、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。
【００１３】
インバータ３は、相ごとに備えられた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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
図２は、モータコントローラ２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。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。
【００１９】
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（%）、電動モータ４の回転子位相α（ｒａｄ）、駆動輪９ａ、９ｂの駆動輪回転角度（ｒａｄ）、電動モータ４の回転速度Ｎｍ（ｒｐｍ）、電動モータ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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。電動モータ４の回転速度Ｎｍ（ｒｐｍ）は、回転子角速度ω（電気角）を電動モータの極対数ｐ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。
【００２３】
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θw（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θwを微分して、駆動輪回転角速度ωw（ｒａｄ／ｓ）を算出する。
【００２４】
電動モータ４に流れる電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ（Ａ）は、電流センサ７から取得される。
【００２５】
直流電流値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）により検出する。なお、直流電圧値Ｖdc（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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、駆動軸ねじり角度とに基づいて、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。
【００２８】
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、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。
【００２９】
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。
【００３０】
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、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。
【００３１】
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。
【００３２】
図４は、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。当該制振制御演算処理によって、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、駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器４０１を用いて、目標トルク指令値Ｔｍ*と、駆動輪回転角速度とモータ回転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、駆動輪回転角度とモータ回転角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度とに基づいて算出される。駆動軸換算値は、モータ回転速度、あるいは、モータ回転角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。
【００３３】
駆動輪回転角度θw（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を用いる。また、駆動輪回転角速度ωw（ｒａｄ／ｓ）は、駆動輪回転角度θwを微分することにより算出される。
【００３４】
また、モータ回転角度（ｒａｄ）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。モータ回転角速度（ｒａｄ／ｓ）は、モータ回転角度（ｒａｄ）を微分することにより算出される。
【００３５】
図５は、図４で示した駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器４０１の詳細を説明するためのブロック図である。駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器４０１は、フィードバックゲインｋ1、ｋ2（Ｆ／Ｂゲイン５０１、５０２）と、フィードフォワードゲインｋ3（Ｆ／Ｆゲイン５０３）と、リミッタ５０４とから構成される。
【００３６】
Ｆ／Ｂゲインｋ1、ｋ2、および、Ｆ／Ｆゲインｋ3は、最終トルク指令値Ｔｍｆ*をモータトルクから駆動軸トルクまでの規範応答と一致させるために設定されるゲインである。各ゲインｋ1、ｋ2、ｋ3の詳細は、後述する式（２６）で示す。
【００３７】
リミッタ５０４は、最終トルク指令値Ｔｍｆ*が所定の上限値を超える場合には、所定の上限値となるように上限値に制限をするとともに、最終トルク指令値Ｔｍｆ*が所定の下限値を下回る場合には、所定の下限値となるように制限する。リミッタ５０４の詳細は、後述する式（２７）で示す。
【００３８】
駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器４０１は、駆動軸ねじり角速度にＦ／Ｂゲインｋ1を乗算した値と駆動軸ねじり角度にＦ／Ｂゲインｋ2を乗算した値との和を算出する。そして、算出した値を目標トルク指令値Ｔｍ*にＦ／Ｆゲインｋ3を乗算した値から減算し、リミッタ５０４による上下限リミットを施した値を、最終トルク指令値Ｔｍｆ*として出力する。
【００３９】
以下、駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器４０１の各構成要素（５０１〜５０４）について具体的に説明する。
【００４０】
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。
Ｊm：モータイナーシャ
Ｊw：駆動輪イナーシャ（１軸分）
Ｍ：車体重量
Ｋd：駆動系のねじり剛性
Ｋt：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
ωm：モータ回転角速度
θm：モータ回転角度
ωw：駆動輪回転角速度
θw：駆動輪回転角度
Ｔm：モータトルク
Ｔd：駆動軸トルク
Ｆ：駆動力（２軸分）
Ｖ：車体速度
θd：駆動軸ねじり角度
ωd：駆動輪ねじり角速度
図６より、車両の運動方程式は、次式（１）〜（６）で表される。
【００４１】
【数１】
0006686658.tif 000002
【００４２】
【数２】
0006686658.tif 000003
【００４３】
【数３】
0006686658.tif 000004
【００４４】
【数４】
0006686658.tif 000005
【００４５】
【数５】
0006686658.tif 000006
【００４６】
【数６】
0006686658.tif 000007
【００４７】
上記式（１）〜（６）をラプラス変換して、モータトルクＴmからモータ回転角速度ωmまでの伝達特性を求めると、次式（７）、（８）で表せる。
【００４８】
【数７】
0006686658.tif 000008
【００４９】
【数８】
0006686658.tif 000009
【００５０】
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。
【００５１】
【数９】
0006686658.tif 000010
【００５２】
また、モータトルクＴmから駆動軸トルクＴdまでの伝達特性は、次式（１０）、（１１）で表される。
【００５３】
【数１０】
0006686658.tif 000011
【００５４】
【数１１】
0006686658.tif 000012
【００５５】
式（２）、（４）、（５）、（６）より、モータ回転角速度ωmから駆動輪回転角速度ωwまでの伝達特性を求めると、次式（１２）で表される。
【００５６】
【数１２】
0006686658.tif 000013
【００５７】
式（７）、（８）、（１２）より、モータトルクＴmから駆動輪回転角速度ωwまでの伝達特性は、次式（１３）で表される。
【００５８】
【数１３】
0006686658.tif 000014
【００５９】
式（１０）、（１３）より、駆動軸トルクＴdから駆動軸角速度ωwまでの伝達特性は、次式（１４）で表される。
【００６０】
【数１４】
0006686658.tif 000015
【００６１】
式（１）を変形すると、次式（１５）で表される。
【００６２】
【数１５】
0006686658.tif 000016
【００６３】
従って、式（１４）、（１５）より、駆動軸ねじり角速度ωdは、次式（１６）で表される。
【００６４】
【数１６】
0006686658.tif 000017
【００６５】
ただし、式（１６）中のＨw（ｓ）は、次式（１７）で表される。
【００６６】
【数１７】
0006686658.tif 000018
【００６７】
式（１７）中のｖ1、ｖ0、ｗ1．ｗ0は、次式（１８）のとおりである。
【００６８】
【数１８】
0006686658.tif 000019
【００６９】
また、式（１０）は、次式（１９）のとおりに変形することができる。
【００７０】
【数１９】
0006686658.tif 000020
【００７１】
ここで、式（１９）中のζpは駆動軸トルク伝達系の減衰係数、ωpは駆動軸トルク伝達系の固有振動周波数である。
【００７２】
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。
【００７３】
【数２０】
0006686658.tif 000021
【００７４】
ただし、式（２０）中のｇtは、次式（２１）で表される。
【００７５】
【数２１】
0006686658.tif 000022
【００７６】
ここで、最終トルク指令値Ｔｍｆ*は、次式（２２）で表される。
【００７７】
【数２２】
0006686658.tif 000023
【００７８】
そうすると、式（２２）は、式（４）、（６）より、次式（２３）のように書き換えることができる。
【００７９】
【数２３】
0006686658.tif 000024
【００８０】
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。
【００８１】
【数２４】
0006686658.tif 000025
【００８２】
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。
【００８３】
【数２５】
0006686658.tif 000026
【００８４】
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Ｔd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。
【００８５】
【数２６】
0006686658.tif 000027
【００８６】
ここで、ωr1は、規範応答の固有振動周波数である。駆動軸トルクの応答性を高めるために、ωr1＞ωpとすると、最終トルク指令値Ｔｍｆ*が目標トルク指令値Ｔｍ*より大きくなるため、最終トルク指令値Ｔｍｆ*に、次式（２７）で表される上下限リミットを施す。
【００８７】
【数２７】
0006686658.tif 000028
【００８８】
ここで、αは、０以上の任意の値である。
【００８９】
以上の演算により、駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器４０１が備える各構成要素、Ｆ／Ｂゲイン５０１、５０２、および、Ｆ／Ｆゲイン５０３の値、並びに、リミッタ５０４の上下限値が設定される。
【００９０】
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結果について、図１２を参照して説明する。
【００９１】
図１２は、第１実施形態と、後述する第２〜第４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。
【００９２】
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。
【００９３】
従来技術では、目標トルク指令値を緩やかな傾きで増加させた場合、ギヤバックラッシュの影響により最終トルク指令値が０となってから、時刻ｔ１で再び増加しており、最終トルク指令値が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。
【００９４】
第１実施形態の電動車両の制御装置による制御結果をみると、車両の前後加速度が従来技術よりも早く立上り始めている。そして、最終トルク指令値が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、駆動軸ねじり角度と駆動軸ねじり角速度とをフィードバックし、且つそれぞれにＦ／Ｂゲインｋ1、ｋ2を施すことにより、モータトルクから駆動軸トルクまでの駆動力伝達系において、不感帯領域を含む全ての領域での駆動軸トルクの応答を速めているからである。その結果、特に、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が早まるため、従来技術に対して、不感帯区間が大幅に短縮される。
【００９５】
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目標トルク指令値を設定し、駆動輪につながる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制御装置であって、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駆動軸ねじり角速度を算出し、駆動輪回転角度とモータ回転角度の駆動軸換算値との偏差から駆動軸ねじり角度を算出する。そして、駆動軸ねじり角速度に第１のフィードバックゲイン（ｋ1）を乗じた値と、駆動軸ねじり角度に第２のフィードバックゲイン（ｋ2）を乗じた値と、目標トルク指令値とに基づいて最終トルク指令値Ｔｍｆ*を算出し、最終トルク指令値Ｔｍｆ*に従ってモータ４のトルクを制御する。これにより、駆動軸ねじり角度と駆動軸ねじり角速度をフィードバックすることにより最終トルク指令値Ｔｍｆ*が算出されるので、ねじり振動を抑制しつつ、不感帯領域での駆動軸トルクの応答を速めることができる。
【００９６】
また、第１実施形態の電動車両の制御装置は、目標トルク指令値にフィードフォワードゲインｋ3を乗じた値から、駆動軸ねじり角速度にフィードバックゲインｋ1を乗じた値と駆動軸ねじり角度にフィードバックゲインｋ2を乗じた値とを減算し、当該減算により得た値に上下限値を制限するリミッタ５０４を施した値を最終トルク指令値Ｔｍｆ*とする。これにより、上下限リミットによりフィードバック制御系の制振性能を満足させつつ、ギヤバックラッシュを跨ぐ際の不感帯区間の応答遅れを改善することができる。
【００９７】
−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の制振制御演算処理において用いられる駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器４０１の構成が異なる。
【００９８】
図７は、第２実施形態の駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器４０１の詳細を示すブロック図である。本実施形態の駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器４０１は、Ｆ／Ｂゲインｋ1、ｋ2（Ｆ／Ｂゲイン７０１、７０２）と、フィルタ７０３とから構成される。
【００９９】
Ｆ／Ｂゲインｋ1、ｋ2（７０１、７０２）は、第１実施形態と同様に、上記式（２６）を適用する。
【０１００】
フィルタ７０３は、第１の規範応答Ｇｒ１（ｓ）と第２の規範応答Ｇｒ２（ｓ）とから構成される。第１の規範応答Ｇｒ１（ｓ）は、モータトルクから駆動軸トルクまでの伝達特性において、ギヤバックラッシュによる不感帯区間の特性を模擬した規範応答である。第２の規範応答Ｇｒ２（ｓ）は、モータトルクから駆動軸トルクまでの伝達特性において、ギヤバックラッシュによる不感帯区間以外の領域の特性を模擬した規範応答である。第１の規範応答Ｇｒ１（ｓ）は、次式（２８）で表され、第２の規範応答Ｇｒ２（ｓ）は、次式（２９）で表される。
【０１０１】
【数２８】
0006686658.tif 000029
【０１０２】
【数２９】
0006686658.tif 000030
【０１０３】
したがって、フィルタ７０３を構成するＧｒ２（ｓ）／Ｇｒ１（ｓ）は、次式（３０）で表すことができる。
【０１０４】
【数３０】
0006686658.tif 000031
【０１０５】
フィルタ７０３がこのように構成されることにより、ギヤバックラッシュによる不感帯区間の応答と、不感帯区間以外の領域での応答とを個別に設定することができので、不感帯区間のみの駆動軸トルクの応答を速めることが可能となる。
【０１０６】
以上の構成により、第２実施形態の駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器４０１は、駆動軸ねじり角速度にＦ／Ｂゲインｋ1を乗算した値と駆動軸ねじり角度にＦ／Ｂゲインｋ2を乗算した値との和を、目標トルク指令値Ｔｍ*にフィルタＧｒ２（ｓ）／Ｇｒ１（ｓ）を施した値から減算した値を、最終トルク指令値Ｔｍｆ*として出力する。
【０１０７】
ここで、図１２を参照して、第２実施形態の電動車両の制御装置による制振制御結果について説明する。
【０１０８】
第２実施形態の電動車両の制御装置による制御結果をみると、車両の前後加速度の立上りは従来技術と差異がないものの、最終トルク指令値０となってから、時刻ｔ３で再び増加しており、不感帯区間が従来技術と比べて大幅に短縮されている。これは、目標トルク指令値Ｔｍ*に対してフィルタＧｒ２（ｓ）／Ｇｒ１（ｓ）を施すことにより、不感帯区間以外の領域での応答性は変えずに、不感帯区間のみの駆動軸トルク応答を速めることができているからである。
【０１０９】
以上、第２実施形態の電動車両の制御装置は、モータトルクからモータ回転角速度までの駆動軸トルク伝達特性において、ギヤバックラッシュによる不感帯区間を模擬した第１の規範応答Ｇｒ１（ｓ）の逆系と、不感帯区間以外の領域を模擬した第２の規範応答Ｇｒ２（ｓ）とから構成されるＧｒ２（ｓ）／Ｇｒ１（ｓ）なるフィルタを目標トルク指令値に施した値から、駆動軸ねじり角速度にフィードバックゲインｋ1を乗じた値と駆動軸ねじり角度にフィードバックゲインｋ2を乗じた値とを減算した値を最終トルク指令値Ｔｍｆ*とする。これにより、ギヤバックラッシュによる不感帯区間の規範応答Ｇｒ１（ｓ）と、それ以外の領域における規範応答Ｇｒ２（ｓ）とを個別に設定することができるので、モータトルクから駆動軸トルクまでの伝達特性において、不感帯区間のみの応答を速めることが可能となる。
【０１１０】
−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１、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の処理方法が異なる。
【０１１１】
図８は、第３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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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ωmとを入力とし、第２のトルク指令値Ｔｍ２*を算出する。
【０１１４】
そして、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。
【０１１５】
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、駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器９０１と、制御系遅れ時間調整器９０２と、車両モデル９０３とから構成される。
【０１１６】
駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器９０１は、目標トルク指令値Ｔｍ*と、駆動軸ねじり角速度推定値と、駆動軸ねじり角度推定値とに基づいて、第１のトルク指令値Ｔｍ１*を算出する。算出された第１のトルク指令値Ｔｍ１*は、制御系遅れ時間調整器９０２に出力される。
【０１１７】
制御系遅れ時間調整器９０２は、駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器９０１から出力される第１のトルク指令値Ｔｍ１*を所定の時間だけ遅らせて、車両モデル９０３に出力する。また、車両モデル９０３から出力される駆動軸ねじり角速度推定値と駆動軸ねじり角度推定値とを所定の時間だけ遅らせて、駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器９０１に出力する。
【０１１８】
制御系遅れ時間調整器９０２において考慮される所定の時間には、本実施形態において行われる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制振制御演算に要する制御演算時間ｅ-L1s、最終トルク指令値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Ｇａ（ｓ）、および、回転センサ６等の各種センサで信号を検出するのに要する時間や検出した信号値を処理するのに要するセンサ信号処理時間ｅ-L2sが含まれる。モータ応答遅れＧａ（ｓ）は、次式（３１）で表される。
【０１１９】
【数３１】
0006686658.tif 000032
【０１２０】
ここで、τａは、モータ応答時定数である。
【０１２１】
車両モデル９０３は、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。不感帯モデルが考慮された駆動軸トルクＴdは、次式（３２）で表される。
【０１２２】
【数３２】
0006686658.tif 000033
【０１２３】
ここで、θdead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。
【０１２４】
以上の通り構成された車両モデル９０３に、制御系遅れ要素である制御演算時間ｅ-L1sと、モータ応答遅れＧａ（ｓ）とが考慮された第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が算出され、更に、駆動軸ねじり角速度推定値ω＾ｄに基づいて駆動軸ねじり角度推定値θ＾ｄが算出される。また、車両モデル９０３は、第１のトルク指令値Ｔｍ１*に基づいて、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算出する。
【０１２５】
そして、車両モデル９０３から出力された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、それぞれに制御系遅れ要素であるセンサ信号処理時間ｅ-L2sが考慮されて、駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器９０１に入力される。
【０１２６】
駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器９０１は、駆動軸ねじり角速度推定値ω＾ｄにＦ／Ｂゲインｋ1を乗じた値と駆動軸ねじり角度推定値θ＾ｄにＦ／Ｂゲインｋ2を乗じた値との加算値を、目標トルク指令値Ｔｍ*にＦ／Ｆゲインｋ3を乗じた値から減算する。そして、当該減算により得た値に上下限リミットが施されることで、第１のトルク指令値Ｔｍ１＊が算出される。なお、駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器９０１は、第１実施形態の駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器４０１と同様に構成されており、ゲインｋ1、ｋ2、ｋ3には、式（２６）が適用され、上下限リミットには式（２７）が適用される。
【０１２７】
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Ｋ（ゲイン１００１）と、フィルタ１００２と、フィルタ１００３とから構成される。
【０１２８】
ゲインＫは、１以下の値に設定され、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る。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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で構成する場合は、バンドパスフィルタＨ（ｓ）は、次式（３３）のように構成される。
【０１３２】
【数３３】
0006686658.tif 000034
【０１３３】
ただし、τL＝１／（２πｆHC）、ｆHC＝ｋ・ｆp、τH＝１／（２πｆLC）、ｆLC＝ｆp／ｋである。また、周波数ｆp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。
【０１３４】
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９０３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の偏差とを算出し、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が施されることで、第２のトルク指令値が算出される。
【０１３５】
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において加算されることにより、最終トルク指令値Ｔｍｆ*が算出される。
【０１３６】
ここで、図１２を参照して、第３実施形態の電動車両の制御装置による制振制御結果について説明する。
【０１３７】
第３実施形態の電動車両の制御結果をみると、車両の前後加速度が従来技術よりも早く立上り始めている。そして、最終トルク指令値が０となってから、時刻ｔ２で再び増加しており、不感帯区間が従来技術と比べて大幅に短縮されている。これは、車両モデル９０３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とのそれぞれにＦ／Ｂゲインｋ1、ｋ2を施した値に基づいて、フィードフォワード補償値としての第１のトルク指令値を算出することにより、モータトルクから駆動軸トルクまでの伝達特性の全ての領域での駆動軸トルクの応答を速めているからである。その結果、特に、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が早まるため、従来技術に対して、不感帯区間が大幅に短縮される。
【０１３８】
以上、第３実施形態の電動車両の制御装置は、車両情報に基づいて目標トルク指令値を設定し、駆動輪につながる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制御装置であって、モータトルクから駆動軸ねじり角速度までの駆動力伝達特性をモデル化した車両モデル９０３を用いて、目標トルク指令値から駆動軸ねじり角速度推定値を算出し、車両モデル９０３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、駆動軸ねじり角速度推定値にフィードバックゲインｋ1を乗じた値と、駆動軸ねじり角度推定値にフィードバックゲインｋ2を乗じた値と、目標トルク指令値とに基づいて第１のトルク指令値を算出する。そして、第１のトルク指令値に基づいて最終トルク指令値Ｔｍｆ*を設定し、最終トルク指令値Ｔｍｆ*に従ってモータ４のトルクを制御する。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９０３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。
【０１３９】
また、第３実施形態の電動車両の制御装置は、車両モデル９０３は、モータトルクが車両の駆動軸トルクに伝達されないギヤバックラッシュによる不感帯を考慮してモデル化される。これにより、ギヤバックラッシュによる不感帯区間においても、フィードフォワード補償値としての第１のトルク指令値のみでねじり振動を抑制しつつ、駆動軸トルクの応答を速めることができる。
【０１４０】
また、第３実施形態の電動車両の制御装置は、目標トルク指令値にフィードフォワードゲインｋ3を乗じた値から、前記駆動軸ねじり角速度推定値にフィードバックゲインｋ1を乗じた値と前記駆動軸ねじり角度推定値にフィードバックゲインｋ2を乗じた値とを減算し、当該減算により得た値に上下限値を制限するリミッタを施した値を前記第１のトルク指令値とする。これにより、上下限リミットによりフィードバック制御系の安定性が担保されるので、制振性能を満足しつつ、不感帯区間の駆動軸トルクの応答遅れを改善することができる。
【０１４１】
また、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９０３は、制御系の持つ遅れ要素を考慮してモデル化される。また、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、モータ応答遅れの影響を補償することができる。
【０１４２】
また、第３実施形態の電動車両の制御装置は、車両モデル９０３によって求められるモータ回転角速度推定値と、モータ回転角速度検出値とに基づいて第２のトルク指令値を算出し、第１のトルク指令値と第２のトルク指令値を加算した値を最終トルク指令値Ｔｍｆ*に設定する。これにより、第１のトルク指令値に、モータ回転速度の推定値と検出値とに基づいて算出された第２のトルク指令値が加算されるので、外乱やモデル化誤差が発生した場合でも、駆動軸ねじり振動を効果的に抑制することができる。
【０１４３】
−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、これまで説明した第３実施形態とは、ステップＳ２０３で実施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。
【０１４４】
図１１は、第４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、駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器１１０１と、車両モデル１１０３と、制御系遅れ時間調整器１１０２とから構成される。
【０１４５】
車両モデル１１０３は、第３実施形態において説明した車両モデル９０３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。車両モデル１１０３が有するモータから駆動軸トルクまでの不感帯モデルは、式（３２）が適用される。
【０１４６】
制御系遅れ時間調整器１１０２は、制御系遅れ要素としての制御演算時間ｅ-L1sと、モータ応答遅れＧａ（ｓ）とを含み、車両モデル１１０３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。
【０１４７】
駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器１１０１は、第２実施形態の駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器４０１と同様に構成されており、フィードバックゲインｋ1、およびｋ２と、第１の規範応答Ｇｒ１（ｓ）と第２の規範応答Ｇｒ２（ｓ）とからなるフィルタＧｒ２（ｓ）／Ｇｒ１（ｓ）とを有する。なお、フィードバックゲインｋ1、ｋ2には式（２６）が適用され、フィルタＧｒ２（ｓ）／Ｇｒ１（ｓ）には式（３０）が適用される。
【０１４８】
以上の構成により、第４実施形態に係るＦ／Ｆ補償器８０１は、駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器１１０１の出力を車両モデル１１０３に入力して、車両モデル１１０３において算出された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を駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器１１０１に出力する。そして、駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器１１０１では、入力された駆動軸ねじり角速度推定値ω＾dにフィードバックゲインｋ1を乗じた値と駆動軸ねじり角度推定値θ＾dにフィードバックゲインｋ2を乗じた値との和を、目標トルク指令値Ｔｍ*にフィルタＧｒ２（ｓ）／Ｇｒ１（ｓ）を施した値から減算することにより第１のトルク指令値Ｔｍ１*が算出される。
【０１４９】
また、Ｆ／Ｆ補償器８０１は、車両モデル１１０３で算出された第１のトルク指令値に対するモータ回転角速度推定値に、制御演算時間ｅ-L1sとモータ応答遅れＧａ（ｓ）とを考慮して、制御系遅れ時間が考慮された第１のトルク指令値に対するモータ回転角速度推定値をＦ／Ｂ補償器８０２に出力する。
【０１５０】
ここで、第４実施形態の電動車両の制御装置による制振制御結果について、図１２を用いて説明する。
【０１５１】
第４実施形態の電動車両の制御装置による制御結果をみると、車両の前後加速度の立上りは従来技術と差異がないものの、最終トルク指令値０となってから、時刻ｔ３で再び増加しており、不感帯区間が従来技術と比べて大幅に短縮されている。これは、目標トルク指令値Ｔｍ*に対してフィルタＧｒ２（ｓ）／Ｇｒ１（ｓ）を施すにより、不感帯区間以外の領域での応答性は変えずに、不感帯区間のみの駆動軸トルク応答を速めることができているからである。
【０１５２】
以上、第４実施形態の電動車両の制御装置は、モータトルクからモータ回転角速度までの駆動軸トルク伝達特性において、ギヤバックラッシュによる不感帯区間を模擬した第１の規範応答Ｇｒ１（ｓ）の逆系と、不感帯区間以外の領域を模擬した第２の規範応答Ｇｒ２（ｓ）とから構成されるＧｒ２（ｓ）／Ｇｒ１（ｓ）なるフィルタを目標トルク指令値に施した値から、駆動軸ねじり角速度推定値にフィードバックゲインｋ1を乗じた値と駆動軸ねじり角度推定値にフィードバックゲインｋ2を乗じた値とを減算した値を第１のトルク指令値とする。これにより、フィードバック制御系の安定性を損なうことなく、不感帯区間のみの応答を速めることができる。
【０１５３】
また、第４実施形態の電動車両の制御装置によれば、モータ回転角速度推定値には、制御系の持つ遅れ要素が考慮される。また、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、モータ応答遅れの影響を補償することができる。
【０１５４】
以上のとおり、本発明に係る第１から第４実施形態によれば、ギヤバックラッシュによる不感帯区間での駆動軸トルクの応答性を向上することができる。ただし、第１、第２実施形態では、制御演算遅れ、回転速度検出遅れ、トルク応答遅れ、といったＦ／Ｂ制御系に存在する遅れ時間を考慮して、Ｆ／Ｂ制御系の発散を確実に防止するために適切な安定余裕を確保するようにＦ／Ｂゲインｋ1、ｋ2を小さく設定すると、応答性の改善効果が低くなる恐れがある。他方、第３、第４実施形態では、Ｆ／Ｂ補償器が有するゲインＫの値を安定余裕を確保する値に設定した場合でも、車両モデル９０３あるいは１１０３を用いたＦ／Ｆ補償器８０１によって所望の性能を得ることができるため、図１２で示す高応答な加速を実現することができる。
【０１５５】
本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、図９で示す制御系遅れ時間調整器９０２と車両モデル９０３とは別個の構成として説明したが、必ずしもそのような構成とする必要はなく、車両モデル９０３が制御系遅れ時間調整器９０２が有する各制御系遅れ要素を備えた構成であってもよい。
【符号の説明】
【０１５６】
２…モータコントローラ（車両モデル、駆動軸ねじり角速度算出部、駆動軸ねじり角度算出部、第１のトルク指令値算出部、最終トルク指令値算出部、トルク制御部）
４…電動モータ（モータ）
９ａ、９ｂ…駆動輪
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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