(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
車両情報に基づいてトルク指令値を設定し、
モータトルクが車両の駆動軸に伝達されない不感帯を補償するとともに車両の駆動力伝達系の固有振動周波数成分を低減するフィルタリング処理を前記トルク指令値に施すことによってトルク目標値を算出し、
前記トルク目標値に基づいて前記モータのトルクを制御し、
前記フィルタリング処理において考慮される前記不感帯に対する補償量を、車両に制動力を加える摩擦ブレーキ制動量に応じて調整する、
ことを特徴とする電動車両の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電動車両の制御方法において、
前記駆動力伝達系が有する不感帯幅は、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方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電動車両の制御方法において、
運転者のブレーキ操作量を検出するブレーキ操作量検出部をさらに備え、
前記摩擦ブレーキ制動量は、前記ブレーキ操作量の検出値、又は、当該検出値に基づいて算出される摩擦制動量指令値である、
ことを特徴とする電動車両の制御方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の電動車両の制御方法において、
前記補償量を前記摩擦ブレーキ制動量に応じて調整する際は、前記補償量を前記摩擦ブレーキ制動量に応じて減ずる処理を行う、
ことを特徴とする電動車両の制御方法。
【請求項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、
前記補償量を前記摩擦ブレーキ制動量に応じて調整する際は、前記摩擦ブレーキ制動量が予め定めた既定値以下になった場合に、前記摩擦ブレーキ制動量に応じて調整された前記補償量を元の補償量に戻す、
ことを特徴とする電動車両の制御方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の電動車両の制御方法において、
前記補償量を前記摩擦ブレーキ制動量に応じて調整する際は、前記トルク指令値が予め定められた既定値を越えた場合に、前記摩擦ブレーキ制動量に応じて調整された前記補償量を元の補償量に戻す、
ことを特徴とする電動車両の制御方法。
【請求項７】
請求項１に記載の電動車両の制御方法において、
前記補償量を前記摩擦ブレーキ制動量に応じて調整する際は、車両の前記駆動力伝達系をモデル化した車両モデルにおいて補償される不感帯幅を前記摩擦ブレーキ制動量に応じて減ずることにより調整する、
ことを特徴とする電動車両の制御方法。
【請求項８】
請求項１に記載の電動車両の制御方法において、
前記摩擦ブレーキ制動量が予め定められた既定値より大きい場合は、車両の駆動力伝達系の振動特性を打ち消す線形フィルタによるフィルタリング処理を前記トルク指令値に施すことにより、前記不感帯に対する補償量を調整する、
ことを特徴とする電動車両の制御方法。
【請求項９】
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、
車両情報に基づいてトルク指令値を設定するトルク指令値設定部と、
モータトルクが車両の駆動軸に伝達されない不感帯を補償するとともに車両の駆動力伝達系の固有振動周波数成分を低減するフィルタリング処理を前記トルク指令値に施すことによってトルク目標値を算出するトルク目標値算出部と、
前記トルク目標値に基づいて前記モータのトルクを制御するモータトルク制御部と、
前記フィルタリング処理において考慮される前記不感帯に対する補償量を、車両に制動力を加える摩擦ブレーキ制動量に応じて調整する補償量調整部と、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、制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ギアのバックラッシュによる不感帯特性を考慮して構成された、車両のトルク伝達系における固有振動周波数成分を低減する線形フィルタと、駆動軸ねじり角を算出するフィルタと、算出した駆動軸ねじり角に上下限値のリミットを与える飽和関数と、駆動軸ねじり角の車輪イナーシャとタイヤ摩擦力による位相ずれを補償するフィルタとを用いて、フィードフォワード演算によりモータトルク指令値を算出することで、車両の駆動軸に発生するねじり振動を抑制する電動車両の制御装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２２３３７３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、実際の車両の走行時には、摩擦ブレーキの介入等による外乱が発生する。このような外乱に起因する制動力が車両の駆動軸に作用すると、モータ軸側のギアと駆動軸側のギアとの相対位置関係に影響が及ぶ。特に、駆動軸の回転がギアバックラッシュ区間を通過する場面では、外乱が発生しない場合のギアの挙動と外乱が発生する場合のギアの挙動との間の挙動差が顕著に表れる。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の電動車両の制御装置には、摩擦ブレーキ等の作用による外乱が考慮されていない。このため、ギアバックラッシュを通過する際に摩擦ブレーキの介入による制動力が駆動軸に作用すると、モータ軸側ギアと駆動軸側ギアとの相対位置関係を誤認識した状態で算出されたモータトルク指令値に基づいて駆動軸トルクが制御されてしまうため、駆動軸ねじり振動を効果的に抑制することができない。
【０００６】
本発明は、ギアバックラッシュを通過する際に摩擦ブレーキの介入による外乱が生じても、車両状況に応じた適切な駆動軸トルク制御を実現し、駆動軸ねじり振動を効果的に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方法は、車両情報に基づいてトルク指令値を設定し、モータトルクが車両の駆動軸に伝達されない不感帯を補償するとともに車両の駆動力伝達系の固有振動周波数成分を低減するフィルタリング処理をトルク指令値に施すことによってトルク目標値を算出し、トルク目標値に基づいてモータのトルクを制御する。そして、フィルタリング処理において考慮される不感帯に対する補償量を、車両に制動力を加える摩擦ブレーキ制動量に応じて調整する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、フィルタリング処理において考慮される前記不感帯に対する補償量を摩擦ブレーキ制動量に応じて調整することで、車両状況に応じた適切な駆動軸トルク制御を行うことができる。これにより、ギアバックラッシュを通過する際に摩擦ブレーキの介入による外乱が発生した場合でも、トルク制御性の悪化を抑制し、駆動軸ねじり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実施形態における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、電動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、目標トルク指令値Ｔｍ１*に基づいて、最終トルク目標値Ｔｍ２*を設定する制振制御演算処理を行う制御ブロック図の一例である。
【図５】図５は、車両の駆動力伝達系をモデル化した図である。
【図６】図６は、制振制御ＦＦ演算部のブロック図の一例である。
【図７】図７は、制振制御ＦＦ演算部のブロック図の一例である。
【図８】図８は、制振制御ＦＢ演算部のブロック図の一例である。
【図９】図９は、制振制御ＦＢ演算部のブロック図の一例である。
【図１０】図１０は、伝達関数Ｈ（ｓ）の特性を示す図である。
【図１１】図１１は、電動モータコントローラによって実行される処理の流れを示したフローチャートである。
【図１２】図１２は、ギアバックラッシュの補償量調整許可判定値に係る処理を表したフローチャートである。
【図１３】図１３は、ギアバックラッシュの補償量調整非許可判定値に係る処理を表したフローチャートである。
【図１４】図１４は、第１実施形態に係るギアバックラッシュ量θBLの値を設定する処理を表したフローチャートである。
【図１５】図１５は、摩擦ブレーキ制動量と、車両モデルの駆動力伝達系において補償すべきギアバックラッシュ量との関係を表した関係図である。
【図１６】図１６は、第１実施形態の制御装置を電動車両に適用した際の制御結果の一例と従来例に係る制御結果とを示したタイムチャートである。
【図１７】図１７は、第２実施形態に係るギアバックラッシュ量θBLの値を設定する処理を表したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
−第1実施形態−
図１は、第１実施形態における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。なお、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。
【００１１】
電動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、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。電動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。
【００１２】
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。
【００１３】
電動モータ（三相交流モータ）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、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】
ブレーキコントローラ１１は、ブレーキペダル１３の操作量（踏み込み量）に応じて摩擦ブレーキ制動量指令値を設定し、摩擦ブレーキ制動量指令値に応じてブレーキ液圧を制御する。また、ブレーキコントローラ１１は、後述する摩擦ブレーキ制動量演算処理に用いるために、摩擦ブレーキ制動量指令値を電動モータコントローラ２に出力する。
【００１７】
摩擦ブレーキ１０は、ブレーキコントローラ１１から入力されるブレーキ制動量Ｆdbに応じてブレーキ液圧を立ち上げることで、ブレーキパッドをロータに押し当て、駆動輪９ａ、９ｂに制動力を発生させる。ブレーキ制動量Ｆdbについては後で述べる。
【００１８】
図２は、電動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Ｓ２０６に係る処理は、車両システムが起動している間、一定の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電動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）、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、バッテリ１の直流電圧値Ｖｄｃ（Ｖ）、従動輪摩擦ブレーキ指令値Ｆbf*、駆動輪摩擦ブレーキ指令値Ｆbd*、駆動軸トルクＴdsft、及び、車両前後加速度検出値ａs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、電動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を乗算することで単位変換して、車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）を求める。
【００２１】
電動モータコントローラ２は、アクセル開度θ（%）を、図示しないアクセル開度センサから取得する。なお、アクセル開度θ（%）は、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取得するようにしても良い。
【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】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
従動輪摩擦ブレーキ指令値Ｆbf*及び駆動輪摩擦ブレーキ指令値Ｆbd*は、ブレーキコントローラ１１から取得される。なお、図１に示す摩擦ブレーキ制動量指令値は、これらを包括して記載したものである。
【００２６】
駆動軸トルクＴdsftは、図示しない他のコントローラが車両状態に基づき算出した値であり、当該コントローラから通信等により取得される。
【００２７】
車両前後加速度検出値ａsは、車両前後加速度を検出するＧセンサ１２から取得される。車両前後加速度検出値ａsの符号は、車両が平坦路で加速している時の値が正となるように定められる。
【００２８】
ステップＳ２０２では、電動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Ｔｍ１*を設定する。具体的には、電動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Ｔｍ１*を設定する。
【００２９】
ステップＳ２０３では、電動モータコントローラ２は、従動輪摩擦ブレーキ指令値Ｆbf*、駆動輪摩擦ブレーキ指令値Ｆbd*、及び、車速Ｖに基づいて、従動輪ブレーキ制動量Ｆdbf、及び、駆動輪ブレーキ制動量Ｆdbdを算出する。また、電動モータコントローラ２は、従動輪ブレーキ制動量Ｆdbfと駆動輪ブレーキ制動量Ｆdbdとを加算して、総ブレーキ制動量Ｆdbを算出する。
【００３０】
具体的には、従動輪ブレーキ制動量Ｆdbfは、以下式（１）を用いて算出され、駆動輪ブレーキ制動量Ｆdbdは、以下式（２）を用いて算出される。総ブレーキ制動量Ｆdbは、以下式（３）により算出される。
【００３１】
【数１】
0006641787.tif 000002
【００３２】
【数２】
0006641787.tif 000003
【００３３】
【数３】
0006641787.tif 000004
【００３４】
上記式（１）、（２）で使用される伝達関数Ｇb（ｓ）は、次式（４）の通りである。
【００３５】
【数４】
0006641787.tif 000005
【００３６】
上記式（１）〜（４）における各パラメータは以下に示す通りである。
τb：ブレーキ応答遅れ時定数
Ｌb：ブレーキ応答遅れ無駄時間
Ｆbf*：従動輪摩擦ブレーキ指令値（２輪分の制動量の絶対値を示す）
Ｆbd*：駆動輪摩擦ブレーキ指令値（２輪分の制動量の絶対値を示す）
Ｆdbf：従動輪ブレーキ制動量（２輪分）
Ｆdbd：駆動輪ブレーキ制動量（２輪分）
Ｆdb：総ブレーキ制動量（４輪分）
Ｖ：車速
なお、従動輪ブレーキ制動量Ｆdbf、駆動輪ブレーキ制動量Ｆdbd、及び、総ブレーキ制動量Ｆdbの値は、ブレーキ液圧を検出する液圧センサ（不図示）や、ドライバーのブレーキ操作量を検出するストロークセンサ１３ａ等の検出値を用いても良い。なお、以降の説明では、これらブレーキ制動量に関わる値を一括して、摩擦ブレーキ制動量と記載する。
【００３７】
ステップＳ２０４では、電動モータコントローラ２が制振制御演算処理を行う。具体的には、電動モータコントローラ２は、ステップＳ２０２で設定された目標トルク指令値Ｔｍ１*と、モータ回転速度ωｍとに基づいて、駆動軸トルクを無駄にすることなく、駆動力伝達系振動（駆動軸８のねじり振動など）を抑制する制振制御後の最終トルク目標値Ｔｍ２*を算出する。制振制御演算処理の詳細については後述する。
【００３８】
ステップＳ２０５では、電動モータコントローラ２が電流指令値算出処理を行う。具体的には、電動モータコントローラ２は、ステップＳ２０４で算出された最終トルク目標値Ｔｍ２*に加え、モータ回転速度ωｍや直流電圧値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、及び、直流電圧値と、ｄ軸電流目標値及び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*及びｑ軸電流目標値ｉｑ*が求められる。
【００３９】
ステップＳ２０６では、ｄ軸電流ｉｄ及び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*及び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に基づいて、ｄ軸電流ｉｄ及び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、ここでは、算出したｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖｄ、ｖｑに対して非干渉制御を加える場合もある。
【００４０】
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、電流電圧値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を目標トルク指令値Ｔｍ*で指示された所望のトルクで駆動することができる。
【００４１】
＜制振制御演算処理＞
以下では、前述のステップＳ２０４において実行される制振制御演算処理の詳細を説明する。制振制御演算処理は、車輪特性による遅れや、ギアのバックラッシュに基づく不感帯を有する車両の駆動力伝達系における固有振動周波数成分を低減することを目的として実行される処理である。
【００４２】
図４は、本実施形態の電動車両の制御装置において、目標トルク指令値Ｔｍ１*に対して制振制御処理を行い、最終トルク目標値Ｔｍ２*を設定する制御ブロック図の一例である。最終トルク目標値Ｔｍ２*を設定する制振制御演算部４００は、制振制御フィードフォワード演算部４０１（以下、制振制御ＦＦ演算部４０１と呼ぶ）と、制振制御フィードバック演算部４０２（以下、制振制御ＦＢ演算部４０２と呼ぶ）と、制御用バックラッシュ量演算部４０３とを備える。
【００４３】
制御用バックラッシュ量演算部４０３は、本願発明に特徴的な構成であり、制振制御演算部４００により実行される制振制御演算処理において、駆動力伝達系が有する不感帯に対する補償量を摩擦ブレーキ制動量に応じて調整する。ここで、当該補償量は、後述する飽和関数Ｓｔに用いられるモータ４から駆動軸８までのオーバーオールのギアバックラッシュ量θBLの値に応じて決定される。
【００４４】
したがって、制御用バックラッシュ量演算部４０３は、摩擦ブレーキ制動量に応じて車両状態に適したθBLの値を算出し、算出した値を制振制御ＦＦ演算部４０１及び制振制御ＦＢ演算部４０２が有する飽和関数に代入することで、駆動力伝達系が有する不感帯に対する補償量を調整する。
【００４５】
そして、適切な補償量に調整された制振制御ＦＦ演算部４０１が出力する第１のトルク目標値ＦＦoutと、同様に調整された制振制御ＦＢ演算部４０２が出力する第２のトルク目標値ＦＢoutとが足し合わされて最終トルク目標値Ｔｍ２*が算出される。この最終トルク目標値Ｔｍ２*に基づいてトルクが制御されることにより、ギアバックラッシュ区間を経過する際にブレーキ制動に係る外乱が生じても、適切な駆動軸トルク制御を実現することができる。制御用バックラッシュ量演算部４０３の詳細については後述する。
【００４６】
制振制御ＦＦ演算部４０１で行われるフィードフォワード演算処理について説明する。図５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通りである。
Ｊｍ：モータイナーシャ
Ｊｗ：駆動輪イナーシャ（１軸分）
Ｋｄ：駆動軸のねじり剛性
Ｋｔ：タイヤと路面の摩擦に関する係数
Ｎal：オーバーオールギア比
ｒ：タイヤ荷重半径
ωｍ：モータ角速度
ωｗ：駆動輪角速度
Ｔｍ：モータトルク
Ｔｄ：駆動輪トルク
Ｆ：駆動力（２軸分）
Ｖ：車体速度
θ：駆動軸のねじり角
バックラッシュによる不感帯を線形関数と飽和関数の差分で表現すると、図５より以下の運動方程式（５）〜（１０）を導くことができる。
【００４７】
【数５】
0006641787.tif 000006
【００４８】
【数６】
0006641787.tif 000007
【００４９】
【数７】
0006641787.tif 000008
【００５０】
【数８】
0006641787.tif 000009
【００５１】
【数９】
0006641787.tif 000010
【００５２】
【数１０】
0006641787.tif 000011
【００５３】
ただし、式（８）におけるＳｔ（θ）は、飽和関数であり、次式（１１）により定義される。
【００５４】
【数１１】
0006641787.tif 000012
【００５５】
式（１１）中のθBL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。
【００５６】
式（５）〜（１０）より、トルク指令値から駆動軸ねじり角までの伝達特性は、次式（１２）〜（１４）で表せる。
【００５７】
【数１２】
0006641787.tif 000013
【００５８】
【数１３】
0006641787.tif 000014
【００５９】
【数１４】
0006641787.tif 000015
【００６０】
ただし、式（１３）、（１４）中のｐ1、ｐ0、ａ3、ａ2、ａ1、ａ0はそれぞれ、次式（１５）により表される。また、ζpは駆動トルク伝達系の減衰係数であり、ωpは駆動トルク伝達系の固有振動周波数である。
【００６１】
【数１５】
0006641787.tif 000016
【００６２】
従って、駆動軸トルクは、式（８）、（１２）より、次式（１６）で表される。
【００６３】
【数１６】
0006641787.tif 000017
【００６４】
ここで、駆動軸トルクの規範応答は、次式（１７）、（１８）により定義される。
【００６５】
【数１７】
0006641787.tif 000018
【００６６】
【数１８】
0006641787.tif 000019
【００６７】
ただし、ζmとωmはそれぞれ理想モデルの減衰係数と固有振動周波数である。
【００６８】
駆動軸トルクＴdとモータトルクＴmが一致するようなトルク指令値を求めると、次式（１９）、（２０）となる。
【００６９】
【数１９】
0006641787.tif 000020
【００７０】
【数２０】
0006641787.tif 000021
【００７１】
従って、制振制御ＦＦ演算部４０１の構成は、車両のトルク伝達の固有振動周波数成分を低減する線形フィルタＧINV（ｓ）と、駆動軸ねじり角を演算するフィルタＧt（ｓ）と、上下限値がＳｔ（θ）で定義される飽和関数Ｓｔ（リミッタ）と、駆動軸ねじり角の車輪イナーシャとタイヤ摩擦力による位相ずれを補償するフィルタＦs（ｓ）とにより、図６で表される。図６に基づいて説明すると、制振制御ＦＦ演算部４０１は、ＧINV（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック６０１と、Ｇt（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック６０２と、式（１１）で表される特性のリミッタ６０３と、Ｆs（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック６０４と、加算器６０５と、加算器６０６と、減算器６０７とを備える。
【００７２】
加算器６０５は、減算器６０７の出力である第１のトルク目標値ＦＦoutと、制御ブロック６０４の出力とを加算する。
【００７３】
制御ブロック６０２は、加算器６０５の加算結果に基づいて、駆動軸のねじり角θを演算結果として出力する。
【００７４】
リミッタ６０３は、制御ブロック６０２から出力される駆動軸のねじり角θが所定の上限値を超えている場合には、所定の上限値となるように制限するとともに、駆動軸のねじり角θが所定の下限値を下回っている場合には、所定の下限値となるように制限する。
【００７５】
制御ブロック６０４は、リミッタ６０３で上下限値が制限された後の駆動軸捻り角のリミッタ値Ｓｔ（θ）に対して、駆動軸捻り角の車輪イナーシャとタイヤ摩擦力による位相ずれを補償する。
【００７６】
加算器６０６は、目標トルク指令値Ｔｍ１*と、制御ブロック６０４の出力とを加算する。
【００７７】
制御ブロック６０１は、加算器６０６の加算結果に対して、車両のトルク伝達の固有振動周波数成分を低減する。
【００７８】
減算器６０７は、制御ブロック６０１の出力と、制御ブロック６０４の出力との偏差であるＦＦoutを算出し、算出した値を第１のトルク目標値ＦＦoutとして出力する。
【００７９】
また、式（１２）に式（１９）を代入すると、次式（２１）と等価変換することができる。
【００８０】
【数２１】
0006641787.tif 000022
【００８１】
従って、制振制御ＦＦ演算部４０１は、駆動軸ねじり角の理想応答を演算するフィルタＧtm（ｓ）と、飽和関数Ｓｔ（リミッタ）と、駆動軸ねじり角の車輪イナーシャとタイヤ摩擦力による位相ずれを補償するフィルタＦs（ｓ）、および、図６で示すのと同様に車両のトルク伝達の固有振動周波数成分を低減する線形フィルタＧINV（ｓ）とを用いて、図７のように構成することもできる。図７に示す構成によれば、制振制御ＦＦ演算部４０１は、ＧINV（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック７０１と、式（１１）で表される特性のリミッタ７０３と、Ｆs（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック７０４と、加算器７０６と、減算器７０７と、Ｇtm（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック７０２と、加算器７０５とを備え、第１のトルク目標値ＦＦoutをフィードバックすることなく、目標トルク指令値Ｔｍ１*に基づいて、図６で示した構成による制振制御と同様の制振制御効果を実現することができる。
【００８２】
続いて、制振制御ＦＢ演算部４０２で行われるフィードバック演算処理について説明する。
【００８３】
図８は、制振制御ＦＢ演算部４０２の詳細なブロック構成図である。制振制御ＦＢ演算部４０２は、Ｇp（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック８０１と、Ｇps（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック８０２と、Ｈ（ｓ）／Ｇp（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック８０５と、加算器８０８と、減算器８０９と、Ｇt（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック８０６と、式（１１）で表される特性のリミッタ８０３と、Ｆs（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック８０４と、加算器８１０とを備える。
【００８４】
Ｇp（ｓ）は、車両へのモータトルク入力に対するモータ回転速度の伝達特性を示す線形プラントモデルであり、Ｇps（ｓ）は、リミッタ８０３の出力である駆動軸の捻り角Ｓｔ（θ）に基づいてモータ回転速度のバックラッシュ補償分を算出する伝達関数である。Ｇt（ｓ）は、駆動軸ねじり角を演算するフィルタである。また、Ｆs（ｓ）は、駆動軸ねじり角の車輪イナーシャとタイヤ摩擦力による位相ずれを補償するフィルタであり、具体的には、式（１３）、（１４）で表される。
【００８５】
このような構成を備える制振制御ＦＢ演算部４０２は、制振制御後の最終トルク目標値Ｔｍ２*と制振制御ＦＦ演算部４０１の出力である第１のトルク目標値ＦＦoutに基づいて、線形プラントモデルＧp（ｓ）、フィルタＧt（ｓ）、フィルタＦs（ｓ）、飽和関数Ｓt（リミッタ）、伝達関数Ｇps（ｓ）より、モータ回転速度推定値ωｍ＾を演算する。
【００８６】
さらに、算出したモータ回転速度推定値ωｍ＾と実モータ回転速度ωｍの差分とに基づいて、伝達関数Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）より、制振制御ＦＢ演算部４０２の出力である第２のトルク目標値ＦＢoutを演算する。なお、伝達特性Ｈ（ｓ）は、伝達特性Ｈ（ｓ）の分母次数と分子次数との差分が伝達特性Ｇｐ（ｓ）の分母次数と分子次数との差分以上となるように設定されている。
【００８７】
そして、加算器４０４によって、制振制御ＦＦ演算部４０１の出力である第１のトルク目標値ＦＦｏｕｔと、制振制御ＦＢ演算部４０２の出力である第２のトルク目標値ＦＢｏｕｔとが足し合わされて、最終トルク目標値Ｔｍ２*が算出される。
【００８８】
なお、制振制御ＦＢ演算部４０２の構成は、図８で示す構成に限定されず、図９に示すように、制振制御ＦＦ演算部４０１で算出した駆動軸ねじり角のリミット値Ｓｔ（θ）を、伝達関数Ｇps（ｓ）の入力としてもよい。
【００８９】
以下、車両へのモータトルク入力に対するモータ回転速度の伝達特性を示す線形プラントモデルＧp（ｓ）、モータ回転速度のバックラッシュ補償分を算出する伝達関数Ｇps（ｓ）について説明する。
【００９０】
式（５）〜（１０）をラプラス変換して、トルク指令値からモータ角速度までの伝達特性を求めると、次式（２２）〜（２４）で表せる。
【００９１】
【数２２】
0006641787.tif 000023
【００９２】
【数２３】
0006641787.tif 000024
【００９３】
【数２４】
0006641787.tif 000025
【００９４】
ただし、式（２３）、（２４）中のｂ3、ｂ2、ｂ1、ｂ0、ｃ2、ｃ1はそれぞれ次式（２５）で表される。
【００９５】
【数２５】
0006641787.tif 000026
【００９６】
式（２３）を整理すると、Ｇｐ（ｓ）は、次式（２６）のように表すことができる。一般的な車両では、式（２６）の伝達関数の極と零点を調べると、１つの極と１つの零点は極めて近い値を示す。これは、式（２６）のαとβが極めて近い値を示すことに相当する。ここで、ζpとωpはそれぞれ、駆動軸ねじり振動系の減衰係数と固有振動周波数である。
【００９７】
【数２６】
0006641787.tif 000027
【００９８】
従って、式（２６）における極零相殺（α＝βと近似）を行うことにより、次式（２７）に示すように、（２次）／（３次）の伝達特性Ｇp（ｓ）を構成する。
【００９９】
【数２７】
0006641787.tif 000028
【０１００】
次に、伝達関数Ｈ（ｓ）について説明する。Ｈ（ｓ）は、バンドパスフィルタとした場合に、振動のみを低減するフィードバック要素となる。この際、図１０に示すようにフィルタの特性を設定すると、最も大きな効果を得ることができる。即ち、伝達関数Ｈ（ｓ）は、ローパス側およびハイパス側で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ている。これを実現すべく、Ｈ（ｓ）を１次のハイパスフィルタと１次のローパスフィルタで構成する場合、周波数ｆｐを駆動系のねじり共振周波数とし、ｋを任意の値として、Ｈ（ｓ）は式（２８）のように表される。
【０１０１】
【数２８】
0006641787.tif 000029
【０１０２】
ただし、τL＝１／（２πｆHC）、ｆHC＝ｋ・ｆp、τH＝１／（２πｆLC）、ｆLC＝ｆp／ｋである。
【０１０３】
続いて、本実施形態の電動車両の制御装置に特徴的な、制御用バックラッシュ量演算部４０３（図４参照）の詳細について説明する。
【０１０４】
制振制御ＦＦ演算部４０１及び制振制御ＦＢ演算部４０２（以下、これらを包括して単に補償器ともいう）は、前述の通り車両の駆動力伝達系が有する不感帯を考慮したうえでトルク伝達系の振動を低減するように構成されるため、ギアバックラッシュ発生時でも駆動軸ねじり振動等のトルク伝達系の固有振動数周波数成分を抑制することができる。
【０１０５】
ここで、補償器において補償されるギアバックラッシュ量は、飽和関数Ｓｔの上下限値の設定に用いられるギアバックラッシュ量θBLに基づいて決定される（式（１１）参照）。このギアバックラッシュ量θBLは、通常走行時に使用するために予め設定された電動モータ４から駆動軸８までのオーバーオールのギアバックラッシュ量であって、車両設計値や予め行った実験により得た実験値から求められる値である。
【０１０６】
しかしながら、駆動軸８の回転がギアバックラッシュ区間を通過する際に、摩擦ブレーキ１０の介入による制動力が駆動軸８に作用すると、制動力の大きさに応じて、実際の車両におけるギアが詰まるまでの時間と、ギアバックラッシュ量θBLが設定された式（１１）に基づいて想定される時間とにずれが生じるため、実車両における見かけ上のギアバックラッシュ量が変化する。その結果、補償器において補償されるギアバックラッシュ量と、実際の車両において補償すべきギアバックラッシュ量とに誤差が発生する。この誤差が生じた状態で駆動軸トルクが制御されると、トルク制御性が悪化する。このため、ギアバックラッシュ区間を通過する際に、摩擦ブレーキ１０の介入による制動力が駆動軸８に作用すると、トルクの立上り遅れによる違和感や、駆動軸ねじり振動に起因する加速度の振動（加速度ショック）が発生する。
【０１０７】
例えば、制動力を与えるブレーキ制動量が駆動軸８にほぼ一定値で入力された場合は、駆動軸側ギアが減速することでギアバックラッシュが詰まりやすくなるため、実車両における見かけ上のギアバックラッシュ量が小さくなる。そうすると、実際の車両ではすでにギアバックラッシュ区間を経過しているにも関わらず、補償器で想定している車両状態がギアバックラッシュを通過した状態と一致するまで最終トルク目標値が立ち上がらないため、目標トルク指令値に対する応答遅れが発生する。その結果、ギアバックラッシュを通過しているにもかかわらずトルクが立ち上がらない場面が生じ、車両の乗員は、トルクの立上り遅れによる停滞感等の違和感を感じてしまう。
【０１０８】
また、ギアバックラッシュ区間において駆動軸８に入力されていたブレーキ制動量が、ギアバックラッシュが詰まりきる前にゼロになった場合は、ブレーキ制動の解放直後にモータ軸側ギアの回転よりも駆動軸側ギアの回転が早くなる場合があるため、ギアバックラッシュが詰まりにくくなり、実車両における見かけ上のギアバックラッシュ量が大きくなる。そうすると、実際の車両ではギアバックラッシュ区間を通過している最中にも関わらず、補償器で想定している車両状態に基づいて最終トルク目標値が立ち上がる。その結果、ギアバックラッシュ通過中にトルクが急峻に立ち上がり、車両に加速度ショックを発生させる。
【０１０９】
以下に説明する処理は、図４に示す制御用バックラッシュ量演算部４０３によって、飽和関数Ｓｔの上下限値の設定に用いるギアバックラッシュ量θBLを摩擦ブレーキ制動量に応じて調整し、補償器で想定される車両状態に基づいて補償するギアバックラッシュ量と実際の車両における見かけ上のギアバックラッシュ量との誤差に起因するトルク制御性の悪化を抑制する事で、上述のトルクの立上り遅れによる違和感や、駆動軸ねじり振動に起因する加速度ショックを低減することを目的とする。以下、図１１を参照しながら詳細を説明する。
【０１１０】
図１１は、補償器が有する飽和関数Ｓｔの上下限値に用いられるギアバックラッシュ量θBLの調整に係る、ギアバックラッシュ量設定値演算処理の流れを表したフローチャートである。
【０１１１】
ステップＳ１１０１では、電動モータコントローラ２は、摩擦ブレーキ制動量に基づいて、実際の車両において補償すべきギアバックラッシュ量と、補償器が飽和関数Ｓｔの上下限値に基づいて補償するギアバックラッシュ量とに誤差が発生するか否かを判断する。このように、電動モータコントローラ２は、ギアバックラッシュ量に対する補償量を調整する必要があるか否かを判定する補償量調整許可判定部として機能する。
【０１１２】
ステップＳ１１０２では、電動モータコントローラ２は、摩擦ブレーキ制動量と最終トルク目標値とに基づいて、実際の車両において補償すべきギアバックラッシュ量と、補償器が飽和関数Ｓｔの上下限値に基づいて補償するギアバックラッシュ量との誤差が解消されたか否かを判断する。つまり、電動モータコントローラ２は、制振制御演算部４００において補償器が補償するギアバックラッシュ量を、元の補償量である電動モータ４から駆動軸８までのオーバーオールのギアバックラッシュ量に戻すか否かを判定する補償量調整非許可判定部として機能する。
【０１１３】
そして、ステップＳ１１０３では、ステップＳ１１０１及びステップＳ１１０２における判定結果に基づいて、飽和関数Ｓｔの上下限値に用いるギアバックラッシュ量θBLを演算する。
【０１１４】
以下、ステップＳ１１０１〜Ｓ１１０３で実行される処理の詳細を説明する。
【０１１５】
図１２は、ステップＳ１１０１で実行される処理の流れを表したフローチャートである。
【０１１６】
ステップＳ１２０１では、電動モータコントローラ２は、摩擦ブレーキ制動量が既定値より大きいか否か判定する。摩擦ブレーキ制動量が既定値より大きい場合は、摩擦ブレーキ１０の介入により実際の車両において補償すべきギアバックラッシュ量と飽和関数Ｓｔの上下限値に基づき補償されるギアバックラッシュ量とに誤差が生じていると判断し、後段の処理においてギアバックラッシュ量θBLの適切な設定値を演算するか否かの指標となるギアバックラッシュ量演算許可判定値を許可に設定するため、続くステップＳ１２０２の処理を実行する。
【０１１７】
なお、ここでの既定値とは、補償器において補償されるギアバックラッシュ量と実際の車両において補償すべきギアバックラッシュ量とに誤差が生じ得るブレーキ制動量を予め実験等により求めた適正値であって、車両設計値との関係により定まる値である。なお、ギアバックラッシュ区間におけるブレーキ制動量が０より大きい場合は、補償器で想定している車両状態と実際の車両状態とで誤差が生じ得るため、上記既定値の下限値は０である。
【０１１８】
ステップＳ１２０２では、電動モータコントローラ２は、後段の処理（ステップＳ１１０３）においてギアバックラッシュに対する補償量の調整を実行するか否かの指標となるギアバックラッシュ量演算許可判定値を許可に設定する。そして、電動モータコントローラ２は、図１２に係る処理を終了して、続く図１１のステップＳ１１０２の処理を実行する。
【０１１９】
ステップＳ１２０１において摩擦ブレーキ制動量が既定値以下の場合は、補償するギアバックラッシュ量の調整に係る許可／非許可の判定は行わず、ステップＳ１１０２に係るギアバックラッシュ量の補償量調整非許可判定に移行するため、図１２に係る補償量調整許可判定処理を終了する。なお、制御用ギアバックラッシュ量演算許可判定値は、１サイクル前のステップＳ１１０２の判定結果も含めた前回処理に係るギアバックラッシュ量演算許可判定値が保持される。
【０１２０】
ステップＳ１１０２（図１１参照）では、電動モータコントローラ２は、ギアバックラッシュ量の調整のための演算処理の実行を非許可とするか否かの判定（補償量調整非許可判定）を行う。
【０１２１】
図１３は、ステップＳ１１０２において実行されるギアバックラッシュ量の補償量調整非許可判定に係る処理を示すフローチャートである。
【０１２２】
ステップＳ１３０１では、電動モータコントローラ２は、摩擦ブレーキ制動量が既定値より大きいか否かを判定する。既定値より大きい場合は、補償器で想定される車両状態と実際の車両状態とで誤差が生じている場合であり、ギアバックラッシュ量を調整する必要がある状態がステップＳ１１０１の処理時から継続しているため、ギアバックラッシュ量演算許可判定値が許可の状態を保持して、補償量調整非許可判定に係る処理を終了する。摩擦ブレーキ制動量が既定値以下の場合、すなわち、誤差が生じるほどの摩擦ブレーキ１０の介入がないと判断される場合には、続くステップＳ１３０２の処理が実行される。
【０１２３】
ステップＳ１３０２では、電動モータコントローラ２は、制振制御演算部４００により算出された最終トルク目標値が既定値より大きいか否かを判定する。摩擦ブレーキ制動量が既定値以下であり、且つ、最終トルク目標値が規定値より大きい場合は、少なくとも補償器で想定される車両状態と実際の車両間の誤差が解消されたと考えられるため、補償器が補償するギアバックラッシュ量を元の設定値であるオーバーオールのギアバックラッシュ量θBL相当に戻す必要がある。
【０１２４】
このため、ステップＳ１３０２において最終トルク目標値が既定値より大きい場合は、補償量調整許可判定値を非許可に設定するステップＳ１３０３の処理を実行する。なお、ここでの既定値とは、補償器で想定される車両状態と実際の車両間の誤差がない、或いは、誤差が解消されたと判断できる最終トルク目標値を予め実験等により求めた適正値であって、車両設計値との関係により定まる値である。
【０１２５】
ステップＳ１３０３では、電動モータコントローラ２は、後段の処理（ステップＳ１１０３）において補償するギアバックラッシュ量の調整に係る処理を実行するか否かの指標となるギアバックラッシュ量演算許可判定値を非許可に設定して、続く図１１のステップＳ１１０３の処理を実行する。
【０１２６】
ステップＳ１３０１において摩擦ブレーキ制動量が既定値より大きい場合、又は、ステップＳ１３０２において最終トルク指令値が既定値以下の場合は、電動モータコントローラ２は、ギアバックラッシュ量の調整に係る許可／非許可の判定は行わず、前段の処理であるステップＳ１１０１（図１１参照）の時点で設定されているギアバックラッシュ量演算許可判定値を保持して、続くステップＳ１１０３の処理を実行する。
【０１２７】
ステップＳ１１０３（図１１参照）では、電動モータコントローラ２は、ステップＳ１１０１又はステップＳ１１０２に係る処理にて設定された、ギアバックラッシュ量演算許可判定値に応じて、飽和関数Ｓｔにおける上下限値の設定に用いられるギアバックラッシュ量θd*の値を設定する処理を実行する。ギアバックラッシュ量θd*は、飽和関数Ｓｔを構成する上記式（１１）中のギアバックラッシュ量θBLに代入される値である。予め設定されたギアバックラッシュ量θBLは、車両設計値等から定まる電動モータ４から駆動軸８までのオーバーオールのギアバックラッシュ量であるため、この値を変更することで、補償器におけるギアバックラッシュ量に対する補償量を調整することができる。ギアバックラッシュ量θd*の値を設定する処理は、図１４に示すフローチャートに従って実行される。
【０１２８】
図１４は、ステップＳ１１０３において実行される、ギアバックラッシュ量演算処理、及び、当該演算結果に基づいてギアバックラッシュ量θBLの値を設定する処理の流れを表したフローチャートである。
【０１２９】
ステップＳ１４０１では、電動モータコントローラ２は、上述のステップＳ１１０１、Ｓ１１０２の処理において設定されたギアバックラッシュ量演算許可判定値を判定する。当該判定値が許可の場合は、実際の車両と補償器で想定される車両状態間に誤差が生じているため、飽和関数Ｓｔの上下限値の設定に用いるギアバックラッシュ量θBLを調整する、ステップＳ１４０２及びＳ１４０３の処理が実行される。ギアバックラッシュ量演算許可判定値が非許可の場合は、実際の車両と補償器で想定されている車両状態とが一致している状態であるため、飽和関数Ｓｔの上下限値の設定に用いるギアバックラッシュ量θd*を、予め設定されていた元の設定値とするステップＳ１４０４の処理が実行される。
【０１３０】
ステップＳ１４０２では、電動モータコントローラ２は、摩擦ブレーキ制動量と補償器において補償すべきギアバックラッシュ量との関係式（図１５参照）に基づいて、摩擦ブレーキ制動量に応じて最適となるギアバックラッシュ量θd1を演算する。
【０１３１】
図１５は、車両設計値や、予め行った実験により取得した実験値から定めた、摩擦ブレーキ制動量と、補償器が補償すべきギアバックラッシュ量との関係を表した関係図である。横軸は摩擦ブレーキ制動量を表し、縦軸は補償すべきギアバックラッシュ量を表している。摩擦ブレーキ制動量が０の時のギアバックラッシュ量は、電動モータ４から駆動軸８までのオーバーオールのギアバックラッシュ量θd0である。ギアバックラッシュ量θd0は、通常走行時において使用される予め設定された電動モータ４から駆動軸８までのオーバーオールのギアバックラッシュ量と同じ値である。図１５に示す通り、補償器が補償すべきギアバックラッシュ量θd1は、ギアバックラッシュ量θd0に対して、摩擦ブレーキ制動量が大きくなるほど減少していることが分かる。
【０１３２】
上述のとおり、車両の駆動軸８に摩擦ブレーキ１０による制動力が作用すると、実際の車両においてギアが詰まるまでの時間と従来設定値の補償器が想定するギアが詰まるまでの時間とに誤差が生じる為、見かけ上のギアバックラッシュ量が変化する。
【０１３３】
本実施形態においては、ブレーキ制動量の作用により見かけ上のギアバックラッシュ量が小さくなる場合及び大きくなる場合の双方とも、ギアバックラッシュ量θd*に、ギアバックラッシュ量θd0よりも小さい値であって、図１５に示す関係図に基づいて、ブレーキ制動量に応じて算出されたギアバックラッシュ量θd1を設定する。
【０１３４】
これにより、ブレーキ制動力の作用で見かけ上のギアバックラッシュ量が小さくなった場合には、車両モデル５０３で補償するギアバックラッシュ量と実際の車両において補償すべきギアバックラッシュ量とをほぼ一致させることができるので、実際の車両と補償器が想定する車両状態間において、摩擦ブレーキ１０の介入によって生じた誤差を解消して、トルク制御性の悪化を抑制することができる。
【０１３５】
また、見かけ上のギアバックラッシュ量が大きくなる場合であっても、補償器が補償するギアバックラッシュ量をより小さく設定することで、駆動軸トルクが早いタイミングから緩やかに立ち上がり、駆動軸側ギアに対してモータ軸側ギアを緩やかに詰めることが可能となるので、トルク制御性の悪化に伴う加速度ショックを低減することができる。
【０１３６】
したがって、図１４のステップＳ１４０３では、電動モータコントローラ２は、ギアバックラッシュ量θd*にギアバックラッシュ量θd0よりも小さい値であるギアバックラッシュ量θd1を設定する処理を行う。そして、続くステップＳ１４０５の処理において、補償器が有する飽和関数の上下限値を設定する際に用いるギアバックラッシュ量θBLを、ギアバックラッシュ量θd1が設定されたギアバックラッシュ量θd*とする。これにより、摩擦ブレーキ１０の介入によって生じた実際の車両と補償器が想定する車両状態間の誤差に起因するトルク制御性の悪化を抑制することができる。
【０１３７】
他方、補償量調整許可判定値が非許可の場合は、実際の車両と補償器で想定されている車両状態とが一致している状態であるため、補償器におけるギアバックラッシュ量の補償量を元の設定値とするため、ステップＳ１４０４の処理が実行される。
【０１３８】
ステップＳ１４０４では、電動モータコントローラ２は、補償器において補償されるギアバックラッシュ量θd*を、電動モータ４から駆動軸８までのオーバーオールのギアバックラッシュ量θd0に設定する。ギアバックラッシュ量θd0は、車両設計値や、予め行った実験により得た実験値から求められる値であり、上記式（１１）において予め設定されているギアバックラッシュ量θBLと同じ値である。そして、続くステップＳ１４０５の処理において、補償器が有する飽和関数の上下限値を設定する際に用いるギアバックラッシュ量θBLを、ギアバックラッシュ量θd0が設定されたギアバックラッシュ量θd*とする。
【０１３９】
これにより、車両設計値等に基づいて定められた従来設定値のギアバックラッシュ量（補償量）が設定された補償器による制振制御に戻すことができるので、摩擦ブレーキ１０の介入による外乱がなく、実際の車両と補償器で想定される車両状態間の誤差が発生していない場面においても、ギアバックラッシュ区間の通過時における駆動軸ねじり振動を適切に抑制することができる。
【０１４０】
以上で、図１１で示したギアバックラッシュに対する補償量の調整を含む車両状態演算処理を終了する。本処理により、補償器において補償するギアバックラッシュ量を摩擦ブレーキ制動量に応じて可変とすることができる。これにより、実際の車両状態に適した最終トルク目標値を算出することができる。この結果、ギアバックラッシュを通過する区間において、摩擦ブレーキ１０の介入による制動力が車両の駆動軸に作用しても、トルク制御性を悪化させることなく、車両の駆動軸ねじり振動や、乗員が感じる違和感を効果的に抑制することができる。
【０１４１】
ここで、ギアバックラッシュ区間を通過するシーンにおける駆動軸トルク制御（制振制御）について、第１実施形態の電動車両の制御装置による制御結果と従来例による制御結果との比較を、図１６を参照して説明する。
【０１４２】
図１６は、第１実施形態の制御装置を電動車両に適用した際の制御結果の一例と従来例に係る制御結果とを示したタイムチャートである。図１６は、上から順に、目標トルク指令値、最終トルク目標値、ブレーキ制動量、車両の前後加速度を表している。また、最終トルク目標値、及び、前後加速度を示すチャート内の破線は、比較例による制御結果を示す。
【０１４３】
図１６で表されるのは、平坦路において、摩擦ブレーキとモータ回生ブレーキとの協調制御状態で走行している状態から、ドライバーがブレーキペダルを緩やかに離すとともに、アクセルペダルに踏みかえて、アクセルペダルを緩やかに踏み込んだ場合に、モータトルクが負から正に反転し、ギアバックラッシュを通過する場面におけるタイムチャートである。このような場面では、ギアバックラッシュ中に一定量入力されていたブレーキ制動量がゼロになることにより、モータ側軸ギアの回転よりも駆動軸側ギアの回転が速くなり、見かけ上のギアバックラッシュ量は大きくなる。
【０１４４】
時刻ｔ０．５付近〜ｔ５にかけては、ブレーキペダルを緩やかに離しているため、ブレーキ制動量は徐々に減少していく。時刻ｔ５で、ブレーキペダルは完全に離され、ブレーキ制動量は０となる。これと同時に、アクセルペダルが緩やかに踏み込まれ、時刻ｔ５以降、目標トルク指令値が徐々に増加していく。
【０１４５】
ところで、時刻ｔ０〜ｔ６では、モータトルクが負から正に反転するため、ギアのバックラッシュ区間を通過する。この際、ギアのバックラッシュを考慮した制振制御では、ギアが詰まるまでの間、最終トルク目標値を一定に保ちつつ、ギアが詰まった時点から再び最終トルク目標値を立ち上げる。このギアバックラッシュ区間の通過の際に、摩擦ブレーキによる制動力等の外乱が生じなければ、車両のギアが詰まるタイミングと最終トルク目標値が立ち上がるタイミングは一致する。
【０１４６】
しかし、本タイムチャートにおける事例では、ｔ０〜ｔ５に係るギアバックラッシュ区間の通過の際に摩擦ブレーキ１０の介入が継続しているため、外乱となるブレーキ制動量が車両の駆動軸８に印加されている。
【０１４７】
従来例では、制振制御ＦＦ演算部４０１及び制振制御ＦＢ演算部４０２がそれぞれ有する飽和関数に、ブレーキ制動量に係る外乱の影響が考慮されていないため、制振制御ＦＦ演算部４０１及び制振制御ＦＢ演算部４０２において想定される車両状態と実際の車両間に誤差が生じた状態で制振制御が実行される。このため、トルク制御性が悪化し、時刻ｔ６〜ｔ７においてギアが詰まる前に最終トルク目標値が立ち上がる。このため、制振制御のＦ／Ｂ補償器の作用との関係から、時刻ｔ６．５付近において、前後加速度が急峻に立ち上がることに伴う加速度ショックが車両に発生する。
【０１４８】
これに対して、第１実施形態による制御であれば、飽和関数Ｓｔにおける上下限値を設定するギアバックラッシュ量θBLを、ブレーキ制動量に応じて、実際の車両状態に即した適切な値に調整する。本タイムチャートにおいては、ドライバーがブレーキペダル１３を踏み込むことにより発生した既定値を越えたブレーキ制動量が検知されることで、飽和関数Ｓｔの上下限値は図１５に示す関係図に基づいて最適な値に設定される。すなわち、補償器で補償されるギアバックラッシュ量を０とする。
【０１４９】
そうすると、駆動力伝達系においてギアバックラッシュ量に基づく不感帯幅がないものとして駆動軸トルクが制御されるので、時刻ｔ５の時点で、目標トルク指令値に追従して最終トルク目標値も上昇し始める。その結果、モータ軸側ギアが駆動軸側ギアに早いタイミングで緩やかに詰まるので、本実施形態においてギアが詰まるタイミング（ａ付近）の最終トルク目標値は、比較例においてギアが詰まるタイミング（ｂ付近）の最終トルク指令値よりも低い値となる。これにより、ギアが詰まるタイミングで発生する前後加速度の急峻な上昇を比較例と比べて小さくすることができるので（時刻ｔ６〜ｔ７参照）、車両に発生する加速度ショックを従来例よりも効果的に抑制することができる。
【０１５０】
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トルク指令値を設定し、モータトルクが車両の駆動軸に伝達されない不感帯を補償するとともに、車両の駆動力伝達系の固有振動周波数成分を低減するフィルタリング処理をトルク指令値に施すことによってトルク目標値を算出し、トルク目標値に基づいてモータ４のトルクを制御する。そして、フィルタリング処理において考慮されるバックラッシュに基づく不感帯に対する補償量を、車両に制動力を加える摩擦ブレーキ制動量に応じて調整する。これにより、摩擦ブレーキ制動量等の車両状態信号に応じてギアバックラッシュ量の補償量を調整することができるので、トルク制御性の悪化を抑制して、車両状況に応じた適切な駆動軸トルク制御が可能となるので、補償器が想定する車両状態と実際の車両間との誤差に起因する乗り心地の悪化を回避することができる。
【０１５１】
また、第１実施形態の電動車両の制御装置は、ギアバックラッシュに対する補償量を摩擦ブレーキ制動量に応じて調整する際は、補償器において補償されるギアバックラッシュ量を、摩擦ブレーキ制動量に応じた量減ずることにより当該補償量を調整する。これにより、摩擦ブレーキ制動量に応じて、補償器において補償すべき最適なギアバックラッシュ量を調整できるので、ギアバックラッシュ区間を経過する際に摩擦ブレーキ１０に起因する外乱が生じても、適切な駆動軸トルク制御を実現することができる。
【０１５２】
また、第１実施形態の電動車両の制御装置は、ギアバックラッシュに対する補償量を摩擦ブレーキ制動量に応じて調整する際は、摩擦ブレーキ制動量が予め定めた既定値以下になった場合、および、モータトルク指令値が予め定められた既定値を越えた場合の少なくとも一方が成立した場合に、摩擦ブレーキ制動量に応じて調整された補償量を元の補償量に戻す。なお、元の補償量とは、車両の通常走行時における補償量であって、式（１１）中におけるモータ４から駆動軸８までのオーバーオールのギアバックラッシュ量θBLに相当する補償量である。
【０１５３】
また、第１実施形態の電動車両の制御装置は、補償器において補償されるギアバックラッシュ量θBLを摩擦ブレーキ制動量に応じて減ずることによりギアバックラッシュに対する補償量を調整する。これにより、摩擦ブレーキ制動量に基づいて、ギアバックラッシュ量θd*の設定を変更するだけの少ない演算量により、実際の車両と補償器が想定する車両状態間のモデル化誤差によるトルク制御性の悪化を低減することができ、上述のとおりの駆動軸ねじり振動抑制効果等を実現することができる。
【０１５４】
−第２実施形態−
第２実施形態の電動車両の制御装置も、ギアバックラッシュ発生時における実際の車両と、補償器で想定されている車両状態とに誤差が生じることに起因するトルク制御性の悪化を抑制するものであるが、その抑制方法が第１実施形態と異なる。
【０１５５】
具体的には、上述したステップＳ１１０３における処理内容が第１実施形態と異なる。以下、図１７を参照しながら詳細を説明する。
【０１５６】
図１７は、第２実施形態におけるステップＳ１１０３において実行されるギアバックラッシュ量演算処理、及び、当該演算結果に基づいて実行される飽和関数Ｓｔの上下限値に用いられるギアバックラッシュ量θＢＬを設定する処理の流れを示したフローチャートである。
【０１５７】
ステップＳ１７０１では、電動モータコントローラ２は、上述のステップＳ１１０１、Ｓ１１０２の処理において設定されたギアバックラッシュ量演算許可判定値を判定する。当該判定値が許可の場合は、実際の車両と補償器で想定される車両状態とに誤差が生じているため、飽和関数Ｓｔが用いる上下限値を設定する際に用いるギアバックラッシュ量θBLを調整するステップＳ１７０２の処理が実行される。ギアバックラッシュ量演算許可判定値が非許可の場合は、実際の車両と補償器で想定されている車両状態とが一致している状態であるため、飽和関数Ｓｔが用いる上下限値を設定する際に用いるギアバックラッシュ量θd*を元の設定値とするステップＳ１７０３の処理が実行される。
【０１５８】
ステップＳ１７０２では、電動モータコントローラ２は、ギアバックラッシュ量θd*を０とする。そして、続くステップＳ１７０４の処理において、補償器が有する飽和関数の上下限値の設定に用いるギアバックラッシュ量θBLにギアバックラッシュ量θd*が代入されることにより、補償器が補償するギアバックラッシュ量が０に設定される。
【０１５９】
そうすると、補償器において想定される車両状態にギアバックラッシュによる不感帯が考慮されないので、制振制御ＦＦ演算部４０１に入力される目標トルク指令値は、ギアバックラッシュに対する補償を考慮することなく、図６、７に示す線形フィルタＧINV（ｓ）に係る制御ブロック６０１又は７０１（以下、インバースフィルタ６０１、７０１という）に入力される。
【０１６０】
ここで、インバースフィルタ６０１、７０１は、車両のトルク伝達系の固有振動周波数成分を低減するように構成されており、出力値は、入力値に追従する。このため、ステップＳ１７０４において、補償器におけるギアバックラッシュに対する補償量がゼロに設定された場合は、制振制御ＦＦ演算部４０１の入力である目標トルク指令値Ｔｍ１*に追従して第１のトルク目標値ＦＦoutが出力される。最終トルク目標値Ｔｍ２*は、第１のトルク目標値ＦＦoutに追従するので、結果として、入力である目標トルク指令値Ｔｍ１*に追従して最終トルク目標値Ｔｍ２*が立ち上がる。
【０１６１】
これにより、ギアバックラッシュ区間において摩擦ブレーキ制動量が既定値より大きい場合に、飽和関数Ｓｔにおける上下限値を０に設定するとともに、インバースフィルタ６０１又は７０１を用いてトルク目標値を演算することで、ギアバックラッシュ区間中においても、目標トルク指令値に追従して最終トルク目標値を立ち上がらせることができる。これにより、ギアバックラッシュを通過しているにもかかわらずトルクが立ち上がらない、又は、ギアバックラッシュ通過中にトルクが急峻に立ち上がる、という事態を回避することができ、トルク制御性の悪化に伴う乗員が感じる違和感や駆動軸ねじり振動を効果的に抑制することができる。
【０１６２】
他方、補償量調整許可判定値が非許可の場合は、実際の車両と補償器で想定されている車両状態とが一致している状態であるため、第１実施形態と同様に、補償器におけるギアバックラッシュ量の補償量を元の設定値とするため、ステップＳ１７０３の処理が実行される。すなわち、電動モータコントローラ２は、補償器が有する飽和関数の上下限値を設定する際に用いるギアバックラッシュ量θBLを、ギアバックラッシュ量θd0に設定する。
【０１６３】
これにより、車両設計値等に基づいて定められた従来設定値のギアバックラッシュ量（補償量）が設定された補償器による制振制御に戻すことができるので、摩擦ブレーキ１０の介入による外乱がなく、実際の車両と補償器で想定される車両状態間の誤差が発生していない場面においても、ギアバックラッシュ区間における駆動軸ねじり振動を適切に抑制することができる。
【０１６４】
なお、第２実施形態における電動車両の制御装置による制振制御においても、第１実施形態において図１６を用いて説明した制御結果と同様の制御結果を得ることができる。
【０１６５】
以上、第２実施形態の電動車両の制御装置は、摩擦ブレーキ制動量が予め定められた既定値より大きい場合は、車両モデルの振動特性を打ち消すインバースフィルタ６０１又は７０１を用いて第１のトルク目標値を演算することで、ギアバックラッシュに対する補償量を調整する。これにより、ギアバックラッシュ区間の通過中においては目標トルク指令値に追従して最終トルク目標値が立ち上がるため、第１実施形態と同様に、駆動軸ねじり振動を効果的に抑制することができる。
【０１６６】
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、上述の説明で用いた摩擦ブレーキ制動量は、摩擦ブレーキ制動量指令値、又は、ブレーキ操作量の検出値に基づく値であったが、必ずしもこれに限定されず、例えば、摩擦ブレーキ１０を使用したか否かのみを検知する他の手段を設け、当該手段の結果に基づいて、ギアバックラッシュ量に対する補償量を調整してもよい。
【０１６７】
また、上述の説明において考慮されるギアバックラッシュ中の外乱として示した摩擦ブレーキ制動量は、ブレーキペダル１３に起因する摩擦ブレーキ制動量に限らず、車両の減速機の駆動軸８に作用する空気抵抗等の他の抵抗成分を含んでもよい。
【符号の説明】
【０１６８】
２…電動モータコントローラ（トルク指令値設定部、トルク目標値算出部、モータトルク制御部、補償量調整部）
４…電動モータ
５…減速機
８…駆動軸
１１…ブレーキコントローラ
１３…ブレーキペダル
１３ａ…ストロークセンサ（ブレーキ操作量検出部）
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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