(57)【要約】【課題】本願明細書には、電気自動車用の電動トラクションモータのアンチロックブレーキを提供するように適合された電動モータ制御装置が開示される。【解決手段】電動モータ制御装置は、電気自動車の運転者からの要求に基づくトルク要求入力信号を受け取るトルク要求入力部と、トルク要求入力信号を調節するように、および、調節されたトルク要求信号を生成するように適合されたトルク要求調節装置と、を備えている。トルク要求調節装置は、モータ速度と電気自動車の推定速度との間の差を小さくするようにモータが制御されるように、トルク要求信号を調節するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気自動車用の電動トラクションモータのアンチロックブレーキを提供するように適合された電動モータ制御装置であって、
前記電気自動車の運転者からの要求に基づくトルク要求入力信号を受け取るトルク要求入力部と、
前記トルク要求入力信号を調節するように、および、調節されたトルク要求信号を電力供給部に供給するように、適合されたトルク要求調節装置と、
を有してなり、
前記電力供給部は、前記調節されたトルク要求信号に基づいて、前記電動トラクションモータに供給された電力を制御するように構成され、
前記トルク要求調節装置は、
前記電動トラクションモータからモータ速度信号を得るモータ速度入力部と、
加速度計信号を生成するように構成された加速度計と、
前記モータ速度と、前記調節されたトルク要求と、前記加速度計信号と、に基づいて、車両質量を推定するように構成された車両状態推定器と、
前記加速度計信号に基づいて、車両傾斜角度を測定するように構成された傾斜測定部と、
前記モータ速度信号と、前記調節されたトルク要求と、前記車両の傾斜角度と、前記推定された車両質量と、に基づいて、前記電気自動車の推定速度を判断するように構成された車速推定器と、
を備え、
前記トルク要求調節装置は、前記モータが前記モータ速度と前記電気自動車の前記推定速度との間の差異を減らすように制御されるように、前記トルク要求信号を調節するように構成される、
ことを特徴とする電動モータ制御装置。
【請求項２】
前記トルク要求調節装置は、前記制御装置が実行することができる前記電動モータの最大トルク要求を減らすことにより、前記トルク要求信号を調節するように構成される、
請求項１記載の制御装置。
【請求項３】
前記車速推定器は、
前記モータ速度信号が前記車速の前記推定値を決定するために用いられる閉ループモードと、
前記モータ速度信号が前記推定値から除外される開ループモードと、
で作動可能であり、
前記制御装置は、前記モータ速度と前記電気自動車の前記推定速度との間の差異の大きさに基づいて、前記開ループモードと前記閉ループモードとを切り替えるように構成される、
請求項１または２記載の制御装置。
【請求項４】
前記トルク要求調節装置は、前記差異に応じて初期トルク要求調節を適用し、その後、前記トルク要求調節の大きさを経時的に減らすように構成される、
請求項３記載の制御装置。
【請求項５】
前記トルク要求調節装置は、前記トルク要求調節が選択された閾値レベル未満に減少していることに応答して、前記閉ループモードに戻るように構成される、
請求項４記載の制御装置。
【請求項６】
前記トルク要求調節装置は、前記モータで行われた前記トルク要求が前記トルク要求入力信号の値に戻ることができるようになるよりも迅速に、前記モータで行われた前記トルク要求を減らすことができるように、前記調節されたトルク要求信号の変更の速度を制限するように構成される、
請求項１乃至５のいずれかに記載の制御装置。
【請求項７】
前記モータ速度と前記電気自動車の推定速度との間の差異をフィルタ処理して、前記際のローパスフィルタ処理されたバージョンを生成するように構成されたローパスフィルタを備える、
請求項１乃至６のいずれかに記載の制御装置。
【請求項８】
前記ローパスフィルタは、前記車両の駆動系のバックラッシュ間隔に基づいて選択された時定数を有する、
請求項７記載の制御装置。
【請求項９】
前記車両状態推定器は、前記推定車速が選択された閾値速度よりも小さい場合に、前記車両質量の前記推定値を更新するように構成される、
請求項１乃至８のいずれかに記載の制御装置。
【請求項１０】
前記車両状態推定器は、前記車両が休止状態から出発するたびに、前記車速の前記推定値を更新するように構成される、
請求項９記載の制御装置。
【請求項１１】
前記車両状態推定器は、前記モータ速度と、前記調節されたトルク要求と、前記加速度計信号と、にデータモデルを当て嵌めることに基づいて、前記車両質量を推定するように構成される、
請求項１乃至１０のいずれかに記載の制御装置。
【請求項１２】
前記車両状態推定器は、前記車両が休止状態から出発する際に、前記加速度計信号から得られた前記車両質量の前記推定値を判断するように構成される、
請求項１１記載の制御装置。
【請求項１３】
前記車両質量の前記推定値は、前記車両が走行している勾配の推定値と、前記車両が休止状態から出発する前に得られた加速度計信号と、にさらに基づく、
請求項１２記載の制御装置。
【請求項１４】
前記車両状態推定器は、前記データモデルを、前記モータ速度と、前記調節されたトルク要求と、前記加速度計信号と、に当て嵌める場合、前記車両質量の前記推定値を用いることに基づいて、前記車両が走行している面の勾配を推定するように構成される、
請求項１１乃至１３のいずれかに記載の制御装置。
【請求項１５】
電動トラクションモータによって駆動される電気自動車において、アンチロックブレーキを提供する方法であって、
前記車両の進行方向における横加速と、前記車両の傾斜角度と、を示す加速度計信号を得る工程と、
モータの速度を示すモータ速度信号を得る工程と、
前記加速度計信号と前記モータ速度とに基づいて、前記車両質量の推定値を得る工程と、
前記車速の推定値を決定する工程と、
前記電気自動車の運転者からのトルク要求を示すトルク要求入力信号を得る工程と、
前記トルク要求入力信号を調節して、前記調節されたトルク要求信号で前記電動トラクションモータを制御する工程と、
を含み、
前記トルク要求信号を調節する工程は、
前記モータ速度信号と前記車速の前記推定値との間の差異を減らすトルク要求調節を選択する工程、
を含み、
前記車速の前記推定値は、前記モータ速度信号と、前記モータで行われたトルク要求と、前記車両の傾斜角度と、前記推定された車両質量と、に基づいて、決定される、
ことを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記トルク要求信号を調節する工程は、
前記電動モータ制御装置が実行することができる前記電動モータの最大トルク要求を減らすトルク要求調節を選択する工程、
を含む、
請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記車両が静止位置から動き始めたか否かを判断する工程と、
前記車両が動き始めている場合に、前記車両質量の新たな推定値を得て、前記新たな推定値を記憶装置に格納する工程と、
を含む、
請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
車両質量の推定値が記憶装置に格納されているか否かを判断する工程と、
車両質量の推定値が記憶装置に格納されている場合に、前記車両質量の前記推定値を記憶装置から検索することによって、前記車両質量の前記推定値を得る工程と、
を含む、
請求項１５乃至１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
エラー信号を得るために、前記推定車速と、前記モータ速度の推定値と、を比較する工程と、
前記サインと、前記エラー信号の大きさと、のうちの少なくとも一つに基づいて、前記トルク要求入力信号を調節するか否かを判断する工程と、
を含む、
請求項１５乃至１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記方法は、
開ループモードでの前記車速の少なくとも一つの後の推定値を得ることにより、前記モータトルク要求を調節するか否かを判断することに応答する工程、
を含む、
請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記車速の前記開ループ推定値は、前記モータトルク要求の後の調節時に用いられる、
請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
新たなエラー信号を得るために、前記車速の前記少なくとも一つの後の推定値と、前記モータ速度信号と、を比較する工程と、
前記新たなエラー信号の大きさに基づいて、前記モータトルク要求を調節することを継続するか否かを判断する工程と、
を含む、
請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記モータトルク要求を復元することができるよりも迅速に、前記モータトルク要求を減らすことができるように、前記モータトルク要求の調節を制御する工程を含む、
請求項１乃至２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
前記車両が走行している面の勾配を推定する工程、
を含み、
前記車速の前記推定値も前記勾配に基づく、
請求項１５乃至２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
電動トラクションモータのプロセッサをプログラムして、請求項１５乃至２４のいずれかに記載の方法を実行するように作動可能である、
ことを特徴とするコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項２６】
請求項１乃至１４のいずれかに記載の装置、および／または請求項１５乃至２４のいずれかに記載の方法を実行するようにプログラムされた制御装置、
を備える、
ことを特徴とする電気自動車またはハイブリッド車用の回生制動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動トラクションモータの制御の方法と装置とに関し、より具体的には、アンチロックブレーキなどのトラクションコントロールを提供する、電気自動車用の電動モータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の車輪がスピンおよびスリップすると、または、ロックして横滑りすると、トラクションが失われて、車両の運転者は、車両の操縦を上手く制御できない可能性がある。このようなトラクションのロスは、制動中または加速中に起きる可能性がある。また、トラクションのロスは、エネルギーロスの原因となり、横滑りしている車輪（例えば、タイヤ接地面が道路に対してスライドしている車輪）は、横滑りしていない車輪よりも道路を捉えられないため、車両の操縦に悪影響を及ぼす。この問題に対する一つの解決策は、ＡＢＳとしても知られているアンチロックブレーキシステムである。ＡＢＳシステムでは、車輪の回転速度をモニタするため、および、個々のセンサの測定値に基づいて車輪に加えられる制動トルクを抑えるため、センサが個々の車輪または差動装置に取り付けられる。このようなシステムにおいて、平均測定車輪速度からの車輪速度の逸脱は、制動トルクを加えるときを判断するのに使用することができる。
【０００３】
従来の制動システムでは、車両の余分な運動エネルギーは、ブレーキライニング内で熱として散逸される。しかし、電気自動車やハイブリッド車は、エネルギー効率を向上させるため回生制動を使用する。例えば、制動中に得ることができる車両の運動量に蓄えられたエネルギーは、蓄えられ、再利用される。そのことは、電気自動車において、バッテリの需要量を低減し、車両の走行可能距離を延ばすために、回生制動から利用できるエネルギーを増加させるのに特に有用であろう。しかし、回生制動の有効性は、回生システムに加えられるトルクに依存する可能性がある。車輪スリップを引き起こすことを避けるため、回生制動システムに加えられるトルクは、これまでは、一般的に低く維持されている。このことは、車両の車輪をスリップさせてトラクションを失わせる可能性がある大きなトルクを回避するが、そのことは、他に利用できる可能性のある効率の良さという利点を減少させる。加速時のトラクションのロスは、従来の車両において問題であるのと同じ理由で、ハイブリッド車と電気自動車とにおいても問題である。
【０００４】
タイヤスリップと車輪ロックとの程度は、路面の特性と、車輪に加えられるトルクの大きさと、に依存する。道路状態のセンシングは複雑になる可能性があり、この問題に対処するための従来技術の試みは、車輪の動きに関する指示を与えるための、および、異なる道路状態や異なる路面に適応するための、非常に高度なセンシングシステムを開発した。
【０００５】
本開示は、関連する技術的課題に対処することを目的とするが、複雑なセンシング構成を要することなくかかる課題に対処することを目的とする。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の態様と実施例とは、クレームに記載されている。本開示の態様は、電気自動車におけるトラクションコントロールの方法と装置とを提供する。トラクションコントロールの一つの実施例は、アンチロックブレーキである。トラクションコントロールの別の実施例は、加速中の車輪スリップを減らすことである。このような方法と装置とは、個々の車輪速度を感知する必要なく作動することができる。
【０００７】
例えば、本開示の態様は、電動モータ制御装置と回生制動システムとを備えている。本開示によれば、このような装置は、モータで行われるトルク要求と、二軸加速度計からの信号と、測定されたモータ速度と、を使用して、車両速度を推定するように構成される。そして、この推定車速とモータ速度との間の差異は、トラクションのロスを識別して制御するために用いることができる。例えば、モータで行われるトルク要求は、モータ速度と推定車速との間の差異を減らすように調節することができる。
【０００８】
また、同装置は、モータ速度が、車速を推定することと、トラクションのロスの検出に応じて閉ループモードから開ループモードに切り替えることと、が考慮される閉ループモードにおける車速を推定するように構成されてもよい。開ループモードでは、車速の推定においてモータ速度に適用される重み付けを減らしてもよい。また、同装置は、モータ速度が（開ループでの）推定車速に一致するという判断に応じて、車速推定を開ループモードから閉ループモードに戻すように構成してもよい。
【０００９】
車速を推定するために、本開示の態様は、車両運動モデルを用いて、車両の質量を推定してもよい。また、本開示の態様は、車両がその上で走行される勾配を推定してもよい。
【００１０】
モータトルク調整の速度は、車両の運転者に要求されるレベルまで回復できる速度よりもより迅速に同トルク要求を縮小（低減）できるように制御してもよい。
【００１１】
加速度計は、本願明細書に開示されている電動モータ制御装置と一体化されてもよい。いくつかの実施例では、該制御装置は、モータに電力を供給する電力変換装置を駆動するタイミング制御回路と共通のハウジング内に実装されてもよい。例えば、該制御装置は、タイミング制御回路と同じＰＣＢに実装されてもよい。このようなシステムは、複雑なセンサシステムと車輪モニタ装置とを組み込むことを要することなく、インバータおよび／または同インバータの制御装置などの単一のユニットを、既存の車両にトラクションコントロールをもたらすように置換および／またはアップグレードできるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
次に、添付図面を参照して、単なる例示として、本開示の態様について詳細に説明する。
【図１】モータ制御装置の概略図である。
【図２−１】トラクションコントロールに有用な方法を示すフローチャートである。
【図２−２】トラクションコントロールに有用な方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、電動トラクションモータと、電動モータ制御装置１４と、電源８と、エンコーダ４と、を備える電気自動車の機能ブロック図を示す。図１に示される電動モータ制御装置１４は、モータ速度と、電動モータ制御装置１４によって坦持されている加速度計を用いて得られた車速の推定値と、の間の何らかの差異を減らすようにトラクションモータ２によって行われるトルク要求を調節することにより、電気自動車のトラクションコントロールを提供するように構成される。車速の推定値は、車両の質量の推定値と、車両が載っている任意の勾配と、に基づいている。このことは、車輪センサを使用することなく、速度の推定値を得ることを可能にしている。
【００１４】
図１の電動モータ制御装置１４は、電気自動車の運転者からトルク要求を受け取るトルク要求入力部を備えると共に、同自動車の速度と電動モータの速度との間の何らかの差異も減らしながら、運転者の要求に応えるように、電動トラクションモータ２で行われる実際のトルク要求を調節するように構成される。
【００１５】
電動モータ制御装置１４は、電源８からのＤＣ出力を、電動トラクションモータ２を駆動するＡＣ出力に変換するように結合される。エンコーダ４は、モータ速度を感知するために、および、モータ速度信号を電動モータ制御装置１４に供給するために、電動トラクションモータ２に結合される。
【００１６】
電動モータ制御装置１４は、このモータ速度信号を受け取るエンコーダ入力部２４と、（例えば、アクセルペダルから）ユーザのトルク要求を受け取るトルク要求入力部２８と、加速度計と、を備える。加速度計は、少なくとも二軸、例えば、車両の移動の方向と整合する水平軸と、車両のホイールベースに直交する垂直軸と、に沿った加速度を示す信号を生成するように構成される。
【００１７】
電動モータ制御装置１４は、インバータなどの電力変換装置６から電動トラクションモータ２へのＡＣ出力の送り出しを制御する電力制御装置１０を備える。電動モータ制御装置１４は、調節されたトルク要求信号を電力制御装置１０に供給するように構成されたプロセッサ１２も備える。調節されたトルク要求信号は、モータ速度と、運転者のトルク要求と、加速度計の出力と、に基づいて、プロセッサ１２により判断される。図１に示される実施例において、プロセッサ１２は、車両状態推定器と、車速推定器と、モード切換装置２０と、トルク調節装置１６と、を備える。
【００１８】
車両状態推定器２２は、モータ速度信号と、加速度計信号と、調節されたトルク要求信号と、に結合される。車両状態推定器２２は、車両の質量の推定値や、車両が走行している面の勾配（例えば、重力に対する車両の角度）などの車両パラメータを車速推定器に供給するように結合される。
【００１９】
車速推定器１８は、さらにモータ速度信号と加速度計信号とに結合される。車速推定器１８は、モード切換装置２０を備え、調節されたトルク要求信号、例えば、何らかの調節が施された後にモータで行われる実際のトルク要求、に結合される。
【００２０】
トルク調節装置１６は、車両状態推定器２２から車両質量の推定値と、車速推定器１８から車速の推定値と、を得るように構成されている。トルク調節装置１６は、運転者のトルク要求を得るために運転者トルク要求入力部２８にも結合されると共に、モータ速度信号を得るためにエンコーダ入力部２４にも結合される。トルク調節装置１６は、調節されたトルク要求信号を電力制御装置１０に供給するように構成され、調節されたトルク要求信号を車両状態推定器２２と車速推定器１８とに戻すようにも構成される。
【００２１】
車両状態推定器２２は、車両質量などの車両パラメータの推定値を得るために、車両運動のモデルをモータ速度信号と加速度計信号とに適合させるように構成される。また、モータで行われる実際の（調節された）トルク要求も、このモデルへの入力として用いられる。該モデルは、少なくとも最小二乗推定値を含んでもよく、また、ａＸ，Ｚ＝Ｆ（ｍ，ｇ，Ｔ）から導出される一般線形モデルまたは非線形モデルの形態をとってもよい。ここで、ａＸＺは加速度計２６により測定された車両の加速度であり、ｍは車両の質量であり、ｇは勾配であり、Ｔはモータに印加されるトルク要求であり、Ｆは車両運動性を記述する既知の数値または解析関数である。この関数は、実験的に導出されてもよく、（例えば、ルックアップテーブル型の推定器を生成するために）記憶装置に格納されてもよく、または、車両の解析的／運動学モデリングに基づいてもよい。車両状態推定器２２からの出力は、（１）車両の質量ｍの推定値と、（２）車両がその上を走行している勾配ｇの推定値と、を含む。これらのパラメータは、車速推定器１８に供給される。車両状態推定器２２は、通常運転中に車両の質量の一定の推定値を維持するように構成されてもよく、また、車両が停止状態から動く際に、または、選択された閾値以下に速度が低下した際に、車両質量の推定値の更新のみ行うように構成されてもよい。
【００２２】
車速推定器１８は、車両質量と勾配（車両の傾斜角度）との推定値と、モータで行われる実際の（調節された）トルク要求と、モータ速度と、に基づいて、車速を推定するように構成される。速度推定器１８は、再帰的に作動するように構成される。すなわち、速度推定器１８は、それらの入力パラメータに加えて、速度推定器１８自体の前の車速の推定値も用いて、速度推定器１８の車速の推定値を更新する。
【００２３】
さまざまな異なる推定アルゴリズムは、この目的に用いられてもよい。すなわち、再帰推定器の一例は、カルマンフィルタであるが、他の推定アルゴリズムも用いてもよい。このようなシステムにおいて、車速推定器１８は、これらの入力パラメータと、一つ以上の車速のそれ自体の前の推定値と、に基づいて、現在の（または、予測される）車速を推定するために、離散時間ステップと、任意の時間ステップと、で作動するように構成される。また、入力パラメータのうちの一つ、いくつか、または、全ての精度および／または速度の前の推定値の精度を記述するエラー信号は、車速推定器１８が車速を推定するために用いられてもよい。車速推定器１８は、例えば、推定モデルへの入力の精度に基づいて、車速の各推定値の精度（例えば、エラー）を判断するように構成される。車速推定器１８は、入力パラメータと前の速度推定値とに重み付けを与えるように構成してもよく、その重み付けは、現在の車速を推定する際のそれらの項目の各々の相対的な寄与を決定する。その重み付けは、関連する項目の各々における実際のまたは推定されたエラーに基づいて決定されてもよい。実際のまたは推定されたエラーは、選択され（例えば、予め決定されまたはハードコードされる）てもよく、または、分散などの統計学的誤差測定に基づいて決定されてもよい。
【００２４】
モード切換装置２０は、推定車速と、エンコーダ４からの測定されたモータ速度信号と、をモニタするように構成されると共に、推定車速が選択された量を上回ることによりモータ速度と異なることの検出に応答して、車速推定器１８の動作のモードを変更するように構成される。閉ループモードから開ループモードに切り換えるために、車速推定器は、車速推定への入力としてモータ速度に適用される重み付けを減らすように構成されてもよい。例えば、車速推定器は、モータ速度測定値を無視するように構成されてもよい。さらに、車速推定器は、車速の推定時に加速度計信号に適用される重み付けを増やすように構成されてもよい。車速推定器１８のモードは、モータ速度と、所定の閾値を超える電気自動車の推定速度と、の間の差異の大きさに応じて、例えば、モータ速度と推定車速との間の差異が車輪スリップまたはロックを示す場合に、開ループ推定に切り換えられてもよい。さらにまた、車速推定器１８のモードは、モータ速度が推定速度に一致する（例えば、その差異の大きさが所定の閾値未満である）ことに応答して、開ループ推定モードから閉ループモードに戻されてもよい。場合により、車速推定器は、トルク調節の大きさが選択された閾値レベルよりも小さい場合、例えば、その大きさが０である場合には、閉ループモードに戻してもよい。
【００２５】
車速推定器１８は、閉ループモードで作動しているとき、車速を推定するために（例えば、エンコーダ４により測定された）モータ速度が車速推定器１８により用いられるように構成される。開ループモードでは、エンコーダ４から得られたモータ速度信号は、閉ループモードの場合よりも少ない重みを与えられ、例えば、その重みは、車速を推定する際に完全に無視されてもよい。例えば、開ループモデルでは、車速推定値は、開ループモードに入る前に得られた一つ以上の車速の推定値に基づいていてもよく、および／または、車速の前の推定値に与えられた重み付けの程度は、閉ループモードで作動しているときに車速の前の推定値に与えられた相対的な重みと比較して増加させてもよい。
【００２６】
トルク調節装置１６は、推定車速信号を、エンコーダ４から得られたモータ速度信号と比較するように構成され、モータ速度信号が推定車速信号と一致する場合には、運転者のトルク要求は調節されない。しかし、この比較が不一致を検出した場合には、トルク調節装置１６は、そのトルク要求を調節することにより、例えば、この不一致を減らすかまたは無くすように、トルク要求を停止する（減らす）かまたは増加させることにより応答するように構成される。
【００２７】
トルク調節装置１６は、このような調節が選択された期間に選択された許容レベルを超える不一致のみに応じて適用されるように構成されてもよい。例えば、期間は、車両の駆動系に関連付けられた一次的ワインドアップまたはバックラッシュに基づいて選択される。また、トルク調節装置１６は、トルク調節装置１６がトルク要求を調節する場合はいつでも車速推定器１８が常に開ループモードで作動するように、前述した閾値の不一致の検出に応じて、モード切換装置２０の動作を起動するように構成されてもよい。
【００２８】
トルク調節装置１６は、この不一致のサインに基づいて、トルク調節を選択するように構成される。例えば、不一致が（加速中の車輪スリップに関連付けられた）モータ速度のオーバーシュートを示すとき、トルク要求は、モータの加速を減らすようにやめられる（減らされる）。一方、不一致が制動中の車輪ロックに関連付けられたモータ速度のアンダーシュートを示すとき、モータの減速（制動トルク）は、モータ速度と車速とが一致するまでトルク要求（ひいてはモータ速度）を増加させることにより減らすことができる。
【００２９】
モータ速度と車速との間の「不一致」は、トルク調節装置１６によって適用されるべきトルク調節の程度を決定するのに用いられる差異信号またはエラー信号をもたらす。車両の操縦を改善するために、トルク調節装置１６は、この差異信号を修正するように構成される。例えば、トルク調節装置１６は、モータ速度と推定車速との間の差異をフィルタリングするように構成されたローパスフィルタを備えてもよい。ローパスフィルタは、車両の駆動系のワインドアップと、バックラッシュと、に関連付けられた過渡現象を減らすかまたは無くすために、車両の駆動系の時定数（または、特性周波数）に基づいて選択されたカットオフ周波数を有してもよい。また、トルク調節装置１６は、トルク調節を経時的に徐々に減らすように構成されてもよい。例えば、トルク調節装置１６は、モータ速度と、検出されている車速と、の不一致に応じて、初期トルク要求調節を適用することができ、その後、トルク要求調節の大きさを次第に減らすように構成されてもよい。このことは、トルク調節装置１６を、車速とモータ速度との間の不一致を修正するであろう最低レベルのトルク調節値に収束させることを可能にする。このことは、差異信号をＰｌ制御装置（または、Ｐｌ制御装置の機能的等価物）で処理する前に、差異信号に低減（負のオフセット）を適用することにより実現してもよい。その場合、トルク調節は、徐々に減らされた（経時的に減る）トルク調節信号に基づいて決定することができる。
【００３０】
また、トルク調節装置１６は、調節された最大利用可能トルク要求が最大利用可能トルク要求の初期設定レベルに戻ることができるようになるよりも迅速に、最大利用可能トルク要求の減少を適用できるように構成されてもよい。例えば、トルク調節装置１６は、運転者により要求されたレベルにトルク要求が復元される速度を制限するが、削減の速度をモータ速度と車速との間の不一致によってのみ決定されるように構成されてもよい。このことは、トルク要求がトルク要求入力信号の値に復帰するよりも迅速に、モータで行われるトルク要求を減らすことを可能にしてもよく、適用されたトルク調節が振動またはジャダリングなどの好ましくない車両挙動を生じることを抑制または防止してもよい。
【００３１】
次に、本開示の理解を助けるために、図１の装置の動作について説明する。
【００３２】
運転時に、図１の装置を備える車両が休止状態から始動される場合、ユーザは、出発するために、制御装置のトルク要求を行う。運転者のトルク要求はトルク調節装置１６に送られ、トルク調節装置１６は実際のトルク要求信号（例えば、何らかの調節を含む信号）を生成する。次いで、電動モータ制御装置１４のプロセッサ１２は、この実際のトルク要求に基づいて、電力制御装置１０と電力変換装置６とを制御する。
【００３３】
車両状態推定器２２は、モータ速度を示すエンコーダ４からの信号と、加速度計２６により感知された慣性力（例えば、車両の動きによる任意の加速度に加えて重力）を示す加速度計２６からの信号と、を得る。加速度計２６の信号は、車両の進行の方向とホイールベースとに直交する方向とにおけるこの力の大きさを示す。また、車両状態推定器２２は、実際のトルク要求信号も得て、同トルク要求信号を、モータ速度と加速度計２６の信号とともに用いて、車両の質量の推定値と、車両がその上にある可能性がある任意の勾配と、を前述した車両運動のモデルを用いて得る。
【００３４】
次いで、車速推定器１８は、モータ速度信号と、実際のトルク要求と、車両状態推定器２２から得られた質量および勾配推定信号と、に基づいて、車速推定器１８の推定値を更新する。モータ速度が選択された閾値レベルを超えて推定車速と異なる場合、モード切換装置２０は、速度推定器１８を開ループモードに切り換えて、車速の推定値をトルク調節装置１６に供給する。そして、トルク調節装置１６は、モータ速度と車速の推定値との間の差異を減らすように選択されたトルク要求の調節を計算する。例えば、２つの間の差異が、モータが車両よりも素早く加速していることを示す場合、トルク調節装置１６は、その差異を減らすように選択した量だけトルク要求を停止する（減らす）。計算されたトルク調節は、制動または駆動トルクに関する最大限度を低下させることにより適用されてもよい。例えば、トルク要求が車両の動き（駆動トルク）と同じ方向にあるとき、トルク調節は、運転者のトルク要求を直接修正するのではなく、最大利用可能トルクを減らすように適用される。制動トルクと駆動トルク限度とは、別々に符号化されてもよく、また、別々に調節されてもよい。しかし、いずれの場合も、トルク調節は、最大利用可能トルク、すなわち、トルク限度を減らすことにより適用される。このことは、運転者制御の向上を可能にする。
【００３５】
トルク要求調節が適用されている間、車速推定器１８は、開ループモードで作動する。換言すれば、モータの動作が車輪スリップまたは車輪ロックを減らすように調節されている期間中、車速の推定値は、モータ速度に与えられる重み付けを減らす。例えば、モータ速度は、無視してもよい。さらに、車速の前の推定値に与えられた重み付けは、現在の車速の推定時に増加させてもよい。
【００３６】
各時間ステップにおいて調節が適用されている間、トルク調節装置１６は、更新された差異信号を得るため、現在の（開ループでの）推定車速とモータ速度との間の差異の更新された測定値を判断する。そして、適用すべきトルク調節のレベルは、更新された差異信号に基づいて、決定される。前述のとおり、トルク調節装置１６は適用されるトルク調節のレベルを減らそうと常に試みるように構成されるため、例えば、差異信号が一定のままであった場合、トルク調節装置１６は、トルク調節のレベルを徐々に減らすことになる。このことは、トルク調節装置１６が負のオフセットを用いて差異信号を修正し、この修正された差異信号で作動するＰｌ制御装置の出力に基づいて、トルク調節のレベルを計算（削減）することにより実現されてもよい。そして、計算されたトルク調節は、新たな実際のトルク要求信号を電力制御装置１０に供給するために、運転者のトルク要求に適用される。
【００３７】
図２は、（例えば、二軸加速度計からの）加速度計信号と、（例えば、エンコーダ４からの）モータ速度信号と、を受け取るように適合された、適切にプログラムされた電動モータ制御装置１４実装され得る動作の方法を示すフローチャートである。
【００３８】
止まっている車両の実施例を例にとると、図２に示される方法は、以下のように進行する。車両が起動されたがまだ動き始めていないとき、加速度計信号は、多軸加速度計から得られる（２００）。また、モータ速度信号も得られてもよく、そのモータ速度信号は車両運動を検出するのに用いられてもよい（２００）。（例えば、モータ速度の増加または加速度計信号に基づいて）車両が休止状態から出発することが検出された場合（２０２）、車両の傾斜角度（例えば、その車両が載っている路面の勾配）の推定が行われる（２０３）。これは、車両が出発したことを検出する前に、その車両が休止していたときに得られる加速度計信号に基づいていてもよい（２０２）。例えば、勾配／傾斜角度の初期推定値は、車両が起動されたが、その車両が走行し始めたもののまだ加速していないときに得られる加速度計信号に基づいてもよい。
【００３９】
次いで、車両の質量の推定値が、勾配と、モータの速度と、モータトルク要求と、（例えば、動作が検出された後の）車両が出発する際の加速度計から得られる信号と、に基づいて、決定される（２０４）。例えば、車両の加速度と勾配とに関連する、モータトルクと速度とに対する車両運動性のモデルは、車両の質量を推定に用いられてもよい。車両質量の推定値は、このモデルを、加速度計信号と、モータトルク要求と、モータ速度と、に当て嵌めることにより得られる。このモデルは（例えば、前述のとおり出発する直前に得られた）傾斜角度／勾配の事前推定値を含んでもよく、その当て嵌め処理は最小二乗法で実行されてもよい。ひとたび車両が休止状態から出発し、かつ、車両の質量が推定されると、この質量の推定値は、コンピュータ可読記憶媒体などのデータストアに格納されてもよい（２０６）。
【００４０】
質量の推定値は、車両がひとたび運転中になると一定のままである可能性がある。勾配の推定値は、例えば、新たな更新済みの傾斜角度／勾配の推定値を得るために、モータトルク要求と、車両質量と、モータ速度と、を同じモデルに当て嵌めることに基づいて、車両が運転される際に更新される。さらに、車両が運転される際に、車速も推定されると共に（２０８）、準連続離散時間プロセス２０８，２１０，２１２，２１４，２１６，２１８，２２０，２２２，２２４，２２６，２２８の一部として再び推定される。以下、速度の推定に直接関連していない、このプロセスの他の部分について説明する。車速の推定は、前の車速の推定値に基づいているという意味で再帰的である。また、同推定は、モータ速度、車両の質量、車両がその上を走行している勾配、モータで行われるトルク要求などのパラメータにも基づいている。例えば、どの時間ステップにおいても、車速は、これらのパラメータを含む車両運動性のモデルと、（例えば、一つ以上の先行の時間ステップからの）車速の一つ以上の前の推定値と、に基づいて推定される。また、これらの推定値およびこれらのパラメータ（例えば、それらの分散または精度の推定値）の誤差も、この車速の推定に用いられる。本実施の形態において、推定は、カルマンフィルタなどの再帰推定器を用いて行われる。この再帰推定を実行する際、これらのパラメータの各々、および、これらの推定値の各々に与えられる重み付けは、各々における誤差（例えば、分散）に基づいてもよい。
【００４１】
この離散時間プロセスでは、各時間ステップにおいて、推定車速は、差異信号を得るためにモータ速度と比較される（２１２）。この比較においては、車速は、モータ速度の単位で表してもよい。例えば、車速は、駆動系のギア比および／または車両の車輪サイズを考慮するように測られ、また、車輪の滑りはなく、かつ、駆動系は定常状態にあると仮定される。モータトルク要求信号のサイン（方向）は、推定車速のサイン（方向）と比較される。トルク要求と速度とが（逆の方向の）異なるサインである場合、差異信号のサインは、反転される。
【００４２】
次いで、その差異信号は、トルク要求調節に適用するか否かを判断するために用いられる（２１４）。例えば、その差異がモータ速度が閾値許容範囲を超えて推定車速から異なることを示す場合、トルク要求調節は、その差異信号から決定され、車速推定プロセス２０８は、開ループモードに変更される（２１６）。開ループモードで作動している間、モータ速度は、推定車速を決定するときの閉ループモードにおいて与えられる重み付けよりも小さい重み付け（例えば、それらの重み付けは無視してもよい）を与えられる。トルク調節を適用すべきであると判断された場合、差異信号は、トルク調節（削減）値を決定するようにＰｌ制御装置によって作動される前に、（例えば、小さな一定のオフセットを減算することにより）減衰される。減衰の効果は、Ｐｌ制御装置に常に、トルク調節のサイズを減らすように試みさせることである。その結果、一定の差異信号の場合、トルク調節のレベルは、徐々に減少することになる。換言すれば、トルク削減は、運転者のトルクデマンド要求に常に追従できるように、例えば、車両の運転者が利用できるトルクを最大化できるように選択される。トルク調節値を決定するとき（２１８）、その調節値は、最大モータトルクを超えることができないように制限される。さらに、トルク調節は、トルクのレベルが回復されるよりも早く、トルクのレベルを減らす（削減する）ことができるように制御される（２１８）。このことは、一方向制限をトルク調節のスルーレートにかけることによって提供されてもよい。
【００４３】
次いで、計算されたトルク調節は、調節されたトルク要求信号を生成するために、車両の運転者から受け取ったトルク要求に適用され（２２０）、また、調節されたトルク要求信号は、トラクションモータ２への電力の供給を制御するために電力変換装置６に供給される。計算されたトルク調節は、制動または駆動トルクに関する最大限度を低下させることにより適用されてもよい（２２０）。例えば、トルク要求が車両の動き（駆動トルク）と同じ方向にあるとき、トルク調節は、運転者のトルク要求を直接修正するのではなく、最大利用可能トルクを減らすように適用される。制動トルクと駆動トルク限度とは、別々に符号化されてもよく、別々に調節されてもよい。しかし、いずれの場合も、トルク調節は、最大利用可能トルク、すなわち、トルク限度を減らすことによって適用される。このことは、運転者制御の向上を可能にする。
【００４４】
トルク調節が適用されている間、勾配が再び推定されると共に、車速が開ループ推定モデルを用いて推定される。具体的には、このモデルは、前の車速の推定値に関する車両の運動の説明と、モータトルク要求と、車両の質量と、車両が走行している勾配と、を含む。この車速の開ループ推定は、２つの（新しい、更新された異なる信号）間の差異を判断するために、モータ速度と比較される（２２２）。前述のとおり、モータトルク要求信号のサインは、開ループで推定された車速のサインと比較される。トルク要求と車速とが（逆方向の）異なるサインであるとき、差異信号のサインは、反転される。これは、制動時に、トルク調節が、加速時に応答する意味とは逆の意味で応答することを意味する。制動時に車速がモータ速度よりも速い場合、トルク調節は、利用可能な制動トルクを減らす傾向になり、それにより、車輪ロックを低減するためにモータ速度を上げることを可能にする。逆に、トルク要求と車速とが同じ方向であり、かつ、車両が加速しているとき、トルク調節は、車輪スリップを減らすために利用可能な加速トルクを減らす傾向になる。
【００４５】
次いで、差異信号は閾値に対してテストされ、その差異信号が閾値サイズよりも小さい場合、そのトルク調節は停止され（ゼロまで減らされ）、プロセスは閉ループ車速推定モードに戻る（２２８）。この開ループモードで作動し、かつ、トルク調節を適用している場合、トルク調節を停止して閉ループ推定モードに戻る閾値は、トルク調節を適用し始めて開ループ推定モードに切り替える閾値と異なってもよい。新たな差異信号がこの閾値よりも小さい場合、新たなトルク調節値が計算されて（２２６）、適用される（２１８）。
【００４６】
前述の開示ではトルク要求の制御に言及してきたが、いくつかの電気自動車では、モータ制御は、トルクではなく速度の制御に基づいており、例えば、速度制御ループが用いられてもよい。このような構成では、トルク調節は、運転者のトルク要求にではなく、速度制御ループの出力に適用されることになる。また、上記の実施形態の他の変形例が適用されてもよい。例えば、加速度計は、異なる方向の加速度（慣性力）を感知するように構成された２つ以上の独立した単軸加速度計を備えてもよい。加速度計は、単一の多軸加速度計、例えば、重力に対する装置の傾斜角度の指示を生成するとともに、進行の方向における車両の横加速度も生成するように作動可能である傾斜加速度計を備えてもよい。また、ジャイロスコープおよび／またはＭＥＭＳ加速度計が用いられてもよく、例えば、本願明細書に記載されている加速度計信号は、何らかの慣性測定装置により生成されてもよい。
【００４７】
モータ速度を感知するエンコーダ４は、モータのシャフトまたは軸の角度位置または運動を測定して、この位置をアナログまたはディジタル信号に変換するように構成された電気機械装置または光学装置でもよい。
【００４８】
また、倉庫資材操作車両などのある種の車両（例えば、リフトトラック）が、一般的には、常に平坦面で運転されることは正しく認識されるであろう。しかし、道路車両の場合などの他の用途の場合、車両は、車両モデルを修正する勾配を有する面上で運転され得る。そのため、いくつかの実施形態では、車両状態推定器２２によって決定されたパラメータは、勾配の推定値を含む。したがって、車両状態推定器２２に使用されるモデルは、例えば、傾斜の影響に関する余弦モデルに基づいて勾配を考慮するパラメータを含むように修正されてもよい。
【００４９】
モータ速度が車速と一致するか否かを判断するために用いられる許容範囲レベルは、車両の性能要求および／またはユーザの好みに基づいて、選択されてもよい。許容範囲レベルは、車速に基づいて、選択されてもよい。例えば、許容範囲レベルは、車両の速度の割合、例えば、５％限度または２％限度を含んでもよい。
【００５０】
車両質量の推定値と車両の傾斜角度／勾配とは、車両運動性のモデルを、速度と加速度計信号とに当て嵌めることによって決定され得ることは前述のとおりである。この当て嵌めは、最小二乗法で実行されてもよいが、ベイズ推定器や最尤推定器などの他の当て嵌め処理法が用いられてもよい。モデル自体は、線形または非線形でもよく、また、非線形モデルに対する線形化近似を含んでもよい。また、モデル自体は数的または解析的でもよく、また、解析的および数的に定義された貢献度の混合を含み得ることも正しく認識されるであろう。
【００５１】
本開示の文脈において、（車輪が道路を捉えると共に、駆動系の何らかのバックラッシュが緩和されている）非スリップ定常状態条件において、モータ速度と車速とが駆動系のギア比と車輪のサイズとに関連していることは正しく認識されるであろう。本開示は、言うまでもなく、駆動系の歯車装置または車輪サイズに関わらず適用可能であり、そのため、本願明細書において考察する車速は、単純にするため、モータ速度の単位で表され、すなわち、駆動系の歯車装置と、車輪サイズと、を考慮するように標準化される。また、モータ速度は、モータの駆動出力が駆動系に結合される際の、そのモータの駆動出力の角速度を意味することが意図されることも正しく認識されるであろう。
【００５２】
図１の実施形態は、ＡＣモータの制御に関して説明されているが、本開示の方法および装置は、ＤＣモータを制御するために用いられてもよい。図１に示される装置のいくつかまたは全ては、共通のハウジングに収容されもよい。例えば、加速度計と、電力変換装置６を制御する電子装置と、は、同じハウジング内に一緒に実装されてもよく、また、同じＰＣＢ上に実装されてもよい。
【００５３】
図面では、同様の符号は、同様の要素を示すのに用いられる。一般的に図面を参照すると、概略的機能ブロック図が、本願明細書に記載されているシステムと装置の機能を示すのに用いられることは正しく認識されるであろう。しかし、機能は、このように分ける必要はなく、かつ、ハードウェアの何らかの特定の構造を伴うと解釈すべきではないことは正しく認識されるであろう。
【００５４】
本開示の文脈において、本願明細書に記載されている方法と装置とは、タイミング制御信号と、電動モータを制御するために用い得る他の出力と、を生成する電子装置などの特注のハードウェア論理処理ユニットで実施されてもよいことは、当業者により正しく認識されるであろう。このようなシステムの一つの実施例は前述のとおりであるが、そのシステムの異なる部材間での機能の分割は例示的なものにすぎず、また、図１に記載されるシステムの部材のうちの一つ以上の部材の機能は、該システムの他の部材と共用されてもよく、または、単一の要素に一体化されてもよいことは正しく認識されるであろう。また、電動モータ制御装置は、プログラム可能なプロセッサを備えてもよく、そのため、図１を参照して記載された前述の制御方式と装置とは、二軸加速度計信号を受信するように適合されおよび／または内蔵加速度計を有する、何らかの電動モータ制御装置１４の適切にプログラムされたプロセッサで実施することもできることも正しく認識されるであろう。適切なプログラミングの一つの実施例は、図２を参照して記載された方法を実行するように、そのようなプロセッサをプログラムするコンピュータ可読命令である。したがって、本開示のいくつかの実施例では、一つ以上のメモリ要素は、データおよび／または本願明細書に記載される動作を実施するために用いられるプログラム命令、を格納することができる。本開示の実施形態は、本願明細書に記載されているおよび／もしくは本願明細書においてクレームされている方法のうちのいずれか一つ以上を実行するように、および／または、本願明細書に記載されているおよび／または本願明細書においてクレームされているデータ処理装置を提供するように、プロセッサをプログラムするように作動可能なプログラム命令を含む、有形で非一時的な記憶媒体を提供する。
【００５５】
装置について、図面に示されている一つ以上の要素の機能は、さらに細分化されてもよく、および／または、本開示の装置の全体に分散させてもよい。いくつかの実施形態において、図面に示されている一つ以上の要素の機能は、単一の機能ユニットに一体化されてもよい。このような機能ユニット（例えば、プロセッサ、および、プロセッサの構成要素などの電動モータ制御装置１４の一つ以上の特徴）は、論理ゲートのアセンブリなどの固定論理、または、プロセッサによって実行されるソフトウェアおよび／またはコンピュータプログラム命令などのプログラム可能な論理で実施されてもよい。また、ソフトウェアとハードウェアとを混合したものが用いられてもよい。また、任意の種類のプログラム可能な論理が用いられてもよく、適切なプログラム可能な論理の実施例は、プログラマブルプロセッサ、プログラマブルディジタル論理（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、消去可能型読出専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能型読出専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ））、特定用途向け集積回路、ＡＳＩＣ、または他の任意の種類のディジタル論理、ソフトウェア、コード、電子的命令、フラッシュメモリ、光学ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ  ＲＯＭ、磁気または光学カード、電子的命令を格納するのに適している他の種類の機械可読媒体、または、これらのいずれかの適当な組合せを含む。上記の実施形態は、例示的な実施例として理解すべきである。さらなる実施形態が想定される。いずれか一つの実施形態に関連して記載されている任意の特徴は、単独で、または、記載されている他の特徴と組み合わせて用いられてもよく、また、他のいずれかの実施形態の一つ以上の特徴と組み合わせて、または、他のいずれかの実施形態のいずれかの組合せと組み合わせて用いられてもよいことを理解すべきである。さらに、上述されていない等価物および変更例も、添付クレームで定義されている本発明の範囲から逸脱しない限り採用してもよい。
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【国際調査報告】
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2018523450.tif 000007