JP2017118766A - 車両のモータトルク推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータからの三相交流電力によりモータを駆動する構成を採用した上で、モータトルクの急変や無負荷付近での変動等に影響されない正確なモータ回転速度を用いて、モータ消費電力から高い精度でモータトルクを推定できる車両のモータトルク推定装置を提供する。
【解決手段】フロントインバータ１０からの三相交流電力により駆動されるフロントモータ４の消費電力を、走行用バッテリ１１の出力電力及び補機類３３の消費電力から算出し、このフロントモータ４の消費電力をモータ回転速度によりトルク換算してフロントモータ４の推定トルクを算出する。通常時にはモータ回転速度としてセンサ検出値を選択し、モータトルクの急変及びモータトルクの無負荷付近での変動に起因して検出値に誤差が含まれる期間中には、検出値に代えて車速から逆算した推定値を選択する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のモータトルク推定装置に係り、詳しくは電気自動車に搭載されて三相交流電力により駆動されるモータのトルクを推定するモータトルク推定装置に関する。

一般的に電気自動車の全体的な制御はハイブリッドコントロールユニットにより行われ、このハイブリッドコントロールユニットからの指令の下に、モータ制御用のモータコントロールユニットやエンジン制御用のエンジンコントロールユニット等の各コントロールユニットが連携して個々の制御を実行するようになっている。このような統合制御を行うために、ハイブリッドコントロールユニットには各コントロールユニットからの各種情報が入力されており、例えば入力されるモータトルク情報に基づき、ハイブリッドコントロールユニット側ではモータの実挙動を把握してドライバビリティの改善に役立てている。

しかしながら車両の仕様によっては、モータコントロールユニットでモータトルク情報を演算していない場合、或いはハイブリッドコントロールユニット側にモータトルク情報を出力していない場合があり、当該情報をハイブリッドコントロールユニット側での制御に活用できないという問題がある。
そこで、ハイブリッドコントロールユニット側でモータトルクを推定することが考えられる。例えば特許文献１の技術では、電動モータへのモータ通電量、モータ界磁電圧、及び電動モータの温度から予定のマップを基に電動モータのモータトルクを検索して推定している。

特開２００６−２３０１３０号公報

特許文献１の技術はモータトルクを推定する指標の一つとしてモータ通電量（モータ消費電力）を用いているが、例えばインバータからの三相交流電力によりモータを駆動する場合には、モータ消費電力を測定困難なため当該技術を応用できなかった。
また、仮にモータ消費電力を測定できたとしても、モータ消費電力からモータトルクを推定する際に問題が生じる。即ち、モータ消費電力をモータトルクに換算するにはモータ回転速度に関する指標が用いられるが、モータ回転速度はモータトルクの急変や車両の駆動系が有するバックラッシュ等に起因して突発的な変動を生じる。

例えばモータトルクが急変すると駆動系に捩れが生じ、その捩れが発生している間はモータ回転速度が突発的に変動して誤差要因になる。また、モータトルクが無負荷付近（トルク＝０）で変動すると、駆動系のバックラッシュによりギヤの歯面が叩かれることから、やはりモータ回転速度が突発的に変動して誤差要因になる。よって、モータ回転速度に突発的な変動が生じている期間中には、モータトルクの推定精度が一時的に悪化するという問題がある。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、インバータからの三相交流電力によりモータを駆動する構成を採用した上で、モータトルクの急変や無負荷付近での変動等に影響されない正確なモータ回転速度を用いて、モータ消費電力から高い精度でモータトルクを推定することができる車両のモータトルク推定装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の車両のモータトルク推定装置は、交流電力により駆動されるモータの消費電力を、該モータの電源である走行用バッテリの出力電力及び該走行用バッテリから電力を供給される補機類の消費電力に基づき算出し、前記モータの消費電力及び該モータの回転速度に基づき該モータのトルクを推定するモータトルク推定手段と、前記モータの実回転速度を検出するモータ回転速度検出手段と、前記モータの推定回転速度を車速に相関する指標に基づき算出するモータ回転速度推定手段と、前記モータの突発的な回転変動の有無を判定する回転変動判定手段と、前記回転変動判定手段により突発的な回転変動無しと判定されているときに、前記モータ回転速度検出手段による実回転速度を前記モータトルク推定手段の推定処理に適用し、前記回転変動判定手段により突発的な回転変動有りと判定されているときには、前記モータ回転速度推定手段による推定回転速度を前記モータトルク推定手段の推定処理に適用する回転指標切換手段とを備えたことを特徴とする（請求項１）。

このように構成した車両のモータトルク推定装置によれば、交流電力で駆動されるモータの消費電力を、走行用バッテリの出力電力及び補機類の消費電力から算出可能としている。そして、モータの突発的な回転変動が発生すると、モータ回転速度検出手段により検出される実回転速度に誤差が含まれるが、その期間中には実回転速度に代えて推定回転速度がモータトルク推定手段の推定処理に適用されるため、モータの突発的な回転変動に起因する実回転速度に誤差に影響されることなく、高い精度でモータトルクを推定可能となる。

その他の態様として、前記回転変動判定手段が、前記モータのトルクが急変したときに該モータの突発的な回転変動有りと判定することが好ましい（請求項２）。
このように構成した車両のモータトルク推定装置によれば、モータのトルクが急変すると、車両の駆動系に捩れが生じてモータの突発的な回転変動が引き起こされるが、その現象を確実に判定可能となる。

また別の態様として、前記回転変動判定手段が、前記モータのトルクが無負荷付近で変動したときに該モータの突発的な回転変動有りと判定することが好ましい（請求項３）。
このように構成した車両のモータトルク推定装置によれば、モータのトルクが無負荷付近で変動すると、車両の駆動系のギヤの歯面が叩かれてモータの突発的な回転変動が引き起こされるが、その現象を確実に判定可能となる。

また別の態様として、前記回転変動判定手段が、前記モータの駆動制御に適用される要求トルクの変動開始から、該要求トルクに基づく制御により該要求トルクに追従して変動する前記モータの推定トルクの変動終了までの期間中を、該モータの突発的な回転変動有りと判定することが好ましい（請求項４）。
このように構成した車両のモータトルク推定装置によれば、推定トルクに先行する要求トルクの変動開始から推定トルクの変動終了までの期間中がモータの突発的な回転変動有りと判定されるため、実回転速度が誤差を含む期間中には確実に推定回転速度がトルク推定処理に適用される。

また別の態様として、前記回転変動判定手段が、前記モータの駆動制御に適用される要求トルクが変動したときのトルク勾配が大であるほど切換期間を長く設定し、該切換期間中を前記モータの突発的な回転変動有りと判定することが好ましい（請求項５）。
このように構成した車両のモータトルク推定装置によれば、トルク勾配が大であるほど切換期間が長く設定され、この切換期間中がモータの突発的な回転変動有りと判定されるため、トルク勾配の大小に関わらず、実回転速度が誤差を含む期間中には確実に推定回転速度がトルク推定処理に適用される。

また別の態様として、前記モータ回転速度推定手段が、車速及び予め記憶されたタイヤ半径に基づき前記モータの推定回転速度を算出し、前記回転変動判定手段により突発的な回転変動無しと判定されているときに、前記予め記憶されたタイヤ半径と前記モータ回転速度検出手段による前記モータの実回転速度から逆算したタイヤ半径との偏差に基づき学習値を算出し、該学習値により前記予め記憶されたタイヤ半径を補正するタイヤ半径学習・補正手段をさらに備えることが好ましい（請求項６）。

このように構成した車両のモータトルク推定装置によれば、突発的な回転変動無しの判定時には実回転速度と推定回転速度とが一致しており、このときに予め記憶されたタイヤ半径とモータの実回転速度から逆算したタイヤ半径との偏差に基づく学習値により、予め記憶されたタイヤ半径が補正される。従って、経年劣化や個体差に関わらず、実際のタイヤ半径に一致するタイヤ半径の記憶値をモータの推定回転速度の算出処理に適用可能となる。

本発明の車両のモータトルク推定装置によれば、インバータからの三相交流電力によりモータを駆動する構成を採用した上で、モータトルクの急変や無負荷付近での変動等に影響されない正確なモータ回転速度を用いて、モータ消費電力から高い精度でモータトルクを推定することができる。

本発明の一実施形態に係るプラグインハイブリッド車の概略構成図である。 ハイブリッドコントロールユニットが実行する回転指標切換ルーチンを示すフローチャートである。 モータトルクの急変に起因するモータ回転速度（検出値）の誤差の発生状況を示すタイムチャートである。 トルク勾配が大の場合の駆動系のバックラッシュに起因するモータ回転速度（検出値）の誤差の発生状況を示すタイムチャートである。 トルク勾配が小の場合の駆動系のバックラッシュに起因するモータ回転速度（検出値）の誤差の発生状況を示すタイムチャートである。 要求トルク勾配から切換期間を算出するためのマップを示す説明図である。 ハイブリッドコントロールユニットが実行するタイヤ半径学習ルーチンを示すフローチャートである。

以下、本発明をプラグインハイブリッド車（以下、車両１という）のモータトルク推定装置に具体化した一実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るプラグインハイブリッド車の概略構成図である。
本実施形態の車両１は、エンジン２の出力によって前輪３を駆動して走行可能であるとともに、前輪３を駆動する電動のフロントモータ４及び後輪５を駆動する電動のリヤモータ６を備えた４輪駆動車である。

エンジン２は、減速機７を介して前輪３の駆動軸８を駆動可能であるとともに、減速機７を介してモータジェネレータ９を駆動して発電させることが可能となっている。
フロントモータ４は、フロントインバータ１０を介して、車両１に搭載された走行用バッテリ１１及びモータジェネレータ９から三相交流電力を供給されて駆動し、減速機７を介して前輪３の駆動軸８を駆動する。減速機７には、エンジン２の出力軸と前輪３の駆動軸８との間の動力の伝達を断接切換え可能なクラッチ７ａが内蔵されている。

リヤモータ６は、リヤインバータ１２を介して走行用バッテリ１１及びモータジェネレータ９から三相交流電力を供給されて駆動し、減速機１３を介して後輪５の駆動軸１４を駆動する。
モータジェネレータ９によって発電された電力は、フロントインバータ１０を介して走行用バッテリ１１を充電可能であるとともに、フロントモータ４及びリヤモータ６に電力を供給可能である。

走行用バッテリ１１は、リチウムイオン電池等の二次電池で構成され、複数の電池セルをまとめて構成された図示しない電池モジュールを有しており、フロントモータ４やリヤモータ６等の電源として機能する。更に走行用バッテリ１１は、電池モジュールの充電率（State Of Charge、以下、ＳＯＣ）を算出、及び電池モジュールの温度ＴBATの検出を行うバッテリモニタリングユニット１１ａを備えている。

フロントインバータ１０は、フロントモータコントロールユニット１０ａとジェネレータコントロールユニット１０ｂを有している。フロントモータコントロールユニット１０ａは、ハイブリッドコントロールユニット２０からの制御信号に基づきフロントモータ４の出力を制御する。ジェネレータコントロールユニット１０ｂは、ハイブリッドコントロールユニット２０からの制御信号に基づきモータジェネレータ９の発電量を制御する機能を有する。

リヤインバータ１２は、リヤモータコントロールユニット１２ａを有している。リヤモータコントロールユニット１２ａは、ハイブリッドコントロールユニット２０からの制御信号に基づきリヤモータ６の出力を制御する機能を有する。
更に、モータジェネレータ９は、ハイブリッドコントロールユニット２０からの制御信号に基づき、走行用バッテリ１１から電力を供給されて、エンジン２を駆動することが可能となっており、エンジン２のスタータモータとしての機能を有する。

また、車両１には、走行用バッテリ１１を外部電源によって充電する充電機２１が備えられている。
ハイブリッドコントロールユニット２０は、車両１の総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央演算処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成される。

ハイブリッドコントロールユニット２０の入力側には、走行用バッテリ１１のバッテリモニタリングユニット１１ａ、フロントインバータ１０のフロントモータコントロールユニット１０ａとジェネレータコントロールユニット１０ｂ、リヤインバータ１２のリヤモータコントロールユニット１２ａ、エンジンコントロールユニット２２、アクセル開度θaccを検出するアクセル開度センサ３１、車速Ｖを検出する車速センサ３２、走行用バッテリ１１からの電力供給により作動するヘッドライトや空調用ファンモータ等の補機類３３が接続されている。これらの機器からの検出及び作動情報がハイブリッドコントロールユニット２０に入力され、例えばフロントモータコントロールユニット１０ａ（モータ回転速度検出手段）により検出されるフロントモータ４の回転速度（後述する検出値に相当）が入力される。

一方、ハイブリッドコントロールユニット２０の出力側には、フロントインバータ１０のフロントモータコントロールユニット１０ａとジェネレータコントロールユニット１０ｂ、リヤインバータ１２のリヤモータコントロールユニット１２ａ、減速機７（クラッチ７ａ）、エンジンコントロールユニット２２が接続されている。
そして、ハイブリッドコントロールユニット２０は、上記各種検出量及び各種作動情報に基づいて、車両１の走行駆動に必要とする車両要求出力Ｐを演算し、エンジンコントロールユニット２２、フロントモータコントロールユニット１０ａ、ジェネレータコントロールユニット１０ｂ及びリヤモータコントロールユニット１２ａ、減速機７に制御信号を送信して、ＥＶモード、シリーズモード、パラレルモードの間で走行モードを切換えると共に、エンジン２とフロントモータ４とリヤモータ６の出力、モータジェネレータ９の出力（発電電力）を制御する。

ＥＶモードでは、エンジン２を停止し、走行用バッテリ１１から供給される電力によりフロントモータ４やリヤモータ６を駆動して走行させる。
シリーズモードでは、減速機７のクラッチ７ａを切断し、エンジン２によりモータジェネレータ９を作動させる。そして、モータジェネレータ９により発電された電力及び走行用バッテリ１１から供給される電力によりフロントモータ４やリヤモータ６を駆動して走行させる。また、シリーズモードでは、エンジン２の回転速度を所定の回転速度に設定し、余剰電力を走行用バッテリ１１に供給して走行用バッテリ１１を充電する。

パラレルモードでは、減速機７のクラッチ７ａを接続し、エンジン２から減速機７を介して機械的に動力を伝達して前輪３を駆動させる。また、エンジン２によりモータジェネレータ９を作動させて発電した電力及び走行用バッテリ１１から供給される電力によってフロントモータ４やリヤモータ６を駆動して走行させる。
ハイブリッドコントロールユニット２０は、高速領域のように、エンジン２の効率のよい領域では、走行モードをパラレルモードとする。また、パラレルモードを除く領域、即ち中低速領域では、走行用バッテリ１１の充電率ＳＯＣに基づいてＥＶモードとシリーズモードとの間で切換える。

ハイブリッドコントロールユニット２０は、更に、走行用バッテリ１１の充電率ＳＯＣが許容範囲より低下したときには、エンジン２を強制的に駆動して発電させて走行用バッテリ１１を充電させる機能を有している。
ところで、［背景技術］で述べたものと同様に、本実施形態のプラグインハイブリッド車１においても、フロントモータコントロールユニット１０ａやリヤモータコントロールユニット１２ａではそれぞれのモータトルク情報を演算していないため、当該情報をハイブリッドコントロールユニット２０側での制御に活用できない。

そこで、ハイブリッドコントロールユニット２０側でモータトルクを推定するとしても、［発明が解決しようとする課題］で述べたように、インバータ１０，１２からの三相交流電力により駆動されるフロントモータ４及びリヤモータ６の消費電力を測定することは困難である（問題点１）。また、仮にモータ消費電力を測定できたとしても、モータ消費電力をモータトルクに換算するために必要なモータ回転速度には突発的な変動に起因する誤差が含まれ、モータトルクの推定精度を悪化させる要因になる（問題点２）。

以上の問題点を鑑みて、本発明者は以下の点に着目した。
問題点１に関して、モータ消費電力を直接的に測定することは困難であるが、これに代えてバッテリ出力電力から間接的に算出することは可能である。
問題点２に関して、次式(1)に従ってモータ回転速度は車速Ｖからの逆算により簡易的に推定できる（モータ回転速度推定手段）。以下、この手法により推定されたモータ回転速度を推定値（本発明の推定回転速度に相当）と称する。この推定値は、モータコントロールユニット１０ａ，１０ｂ側で検出されるモータ回転速度のような突発的な変動は発生しないものの、検出値ほどの精度は期待できない。以下、この検出されたモータ回転速度を検出値（本発明の実回転速度に相当）と称する。そして、以上の点を鑑みて、モータ回転速度の検出値に突発的な変動が生じている期間を特定した上で、当該期間中に限って検出値に代えて推定値をモータトルクの推定処理に一時的に適用すれば、推定精度の悪化を防止できるとの知見に至った。

モータ回転速度Ｎmtr（推定値）＝Ｖ×１０００/６０/２πｒ×Ｇ ……(1)
ここに、Ｖは車速[ｋｍ/ｈ]、ｒはタイヤ半径[ｍ]、Ｇはフロントモータ４から前輪３までの減速比、或いはリヤモータ６から後輪５までの減速比である。タイヤ半径ｒ及び減速比Ｇは予めハイブリッドコントロールユニット２０に記憶されており、タイヤ半径ｒに関しては経年劣化や個体差が存在するため、後述するように学習処理で適宜補正される。

以上の知見の下に、本実施形態ではハイブリッドコントロールユニット２０がフロントモータ４及びリヤモータ６のトルクをそれぞれ推定し、それらの推定トルクから各モータ４，５の実挙動を把握して自己の制御に利用している。各モータ４，６に対する推定処理の内容は同様であるため、以下、フロントモータ４のトルク推定処理を例に挙げて説明する。

基本的にフロントモータ４のトルクの推定は、次式(2)に基づき実行される。
推定トルク[Ｎm]＝(Ｅ1−Ｅ2)/(２π×Ｎmtr/６０)×Ｉ/１００×Ｍ/１００ ……(2)
ここに、Ｅ1は走行用バッテリ１１の出力電力[Ｗ]、Ｅ2は補機類３３の消費電力[Ｗ]、Ｎmtrはフロントモータ４の回転速度、Ｉはフロントインバータ１０の効率[％]、Ｍはフロントモータ４の効率[％]である。

即ち、走行用バッテリ１１の出力電力Ｅ1から補機類３３の消費電力Ｅ2が減算されてフロントモータ４の消費電力が算出され、効率Ｉ，Ｍを反映させながら、フロントモータ４の回転速度Ｎmtrを用いてトルク換算することでフロントモータ４の推定トルクが求められる(モータトルク推定手段)。
そして、このときのモータ回転速度Ｎmtrとして、フロントモータ４に突発的な回転変動が生じているか否かに応じて上記した検出値と推定値とが適宜切り換えられて適用される。当該切換処理は、図２に示す回転指標切換ルーチンとしてハイブリッドコントロールユニット２０により車両１の走行中に所定の制御インターバルで実行される。

まず、ステップＳ１で次式(3)，(4)の何れかが成立したか否かを判定する（回転変動判定手段）。
｜要求トルク偏差｜≧Ｓ1 ……(3)
｜推定トルク偏差｜≧Ｓ1 ……(4)
要求トルク偏差は、フロントモータ４の駆動制御に適用される要求トルクの前回値と今回値との偏差であり、推定トルク偏差は、上式(2)により逐次算出される推定トルクの前回値と今回値との偏差である。またＳ1は、フロントモータ４のトルク変動を判定するためのトルク変動判定値である。

図３はモータトルクの急変に起因するモータ回転速度Ｎmtr（検出値）の誤差の発生状況を示すタイムチャートである。上記した車両要求出力Ｐに基づきフロントモータ４に対する要求トルクが設定され、要求トルクに基づくフロントモータ４の駆動制御の結果、要求トルクに追従して推定トルクが変化する。図３では、要求トルクの急増に追従して推定トルクが急増した場合を示しており、要求トルクの立ち上がりに対応する期間中に要求トルク偏差が急増し、それに続く推定トルクの立ち上がりに対応する期間中に推定トルク偏差が急増している。

一方、モータトルクの急増は車両１の駆動系の捩れ、具体的にはフロントモータ４の駆動力を前輪３に伝達するための減速機７の構成要素や前輪３の駆動軸８の捩れを誘発し、その捩れが発生している間はモータ回転速度Ｎmtrの検出値が突発的に変動して誤差を発生する。これに対して車速Ｖから逆算したモータ回転速度Ｎmtrの推定値はモータトルクの急増に影響されず、両者の乖離をモータ回転速度偏差（絶対値）として表すことができる。よって、少なくともモータ回転速度偏差が発生している期間中に検出値に代えて推定値を適用すれば、駆動系の捩れに起因するモータ回転速度Ｎmtrの誤差を回避できる。

実際のモータトルクの急増に対し、式(2)に基づく算出処理で得られる推定トルクは僅かな遅れをもって急増する。このため推定トルクがトルク変動判定値Ｓ1を超えた時点では、既にモータ回転速度偏差が発生している。そこで、先行する要求トルクがトルク変動判定値Ｓ1を超えた時点から、推定トルクがトルク変動判定値Ｓ1を下回る時点までの期間Ｔ0中（上記モータ回転速度偏差の発生期間が含まれる）において、検出値から推定値への切換を行う趣旨で、ステップＳ１の判定内容が設定されているのである。

ステップＳ１の判定がＮo（否定）のときにはステップＳ２に移行し、次式(5)〜(7)の何れかが成立したか否かを判定する（回転変動判定手段）。
要求トルクの前回値＝０、且つ要求トルクの今回値≠０ ……(5)
要求トルクの前回値＜０、且つ要求トルクの今回値≧０ ……(6)
要求トルクの前回値≧０、且つ要求トルクの今回値＜０ ……(7)
各式は何れも、要求トルク＝０（無負荷）付近でトルク変動が発生して駆動系のバックラッシュによりギヤの歯面が叩かれた状況を判定するための条件である。式(5)は無負荷から力行側または回生側への変動を、式(6)は回生側から力行側への変動を、式(7)は力行側から回生側への変動を表している。

図４，５は、駆動系のバックラッシュに起因するモータ回転速度Ｎmtr（検出値）の誤差の発生状況を示すタイムチャートである。何れの図も回生側から力行側に要求トルクが変動した状況を示し、図４はトルク勾配が大の場合、図５はトルク勾配が小の場合である。なお、要求トルクを指標としているのは、上記したトルク急変時と同じく、推定トルクに先行して変動する要求トルクに基づけば、ギヤの歯面が叩かれる現象をいち早く判定可能なためである。

無負荷付近で要求トルクが変動すると、互いに噛合するギヤ同士がバックラッシュの範囲内で一方向に位置変位し、歯面を叩いた反動で他方向に位置変位し、これを繰り返しながら次第に減衰する。この現象がモータ回転速度Ｎmtrの検出値の突発的な変動の要因となり、ギヤ同士の周期的な位置変位が減衰し終えるまでは、推定値との間の乖離によってモータ回転速度偏差が発生する。このような現象の始まりを判定する趣旨で、ステップＳ２の内容が設定されているのである。

ステップＳ２の判定がＮoのときにはステップＳ３に移行して、開始フラグＦがセット（＝１）されているか否かを判定する。当該ルーチンを開始した時点で開始フラグＦはリセット（＝０）されているため、Ｎoの判定を下してステップＳ４に移行し、モータ回転速度Ｎmtrとして検出値を選択し（回転指標切換手段）、その後にルーチンを終了する。
以上のように、ステップＳ１，２の判定に基づきモータ回転速度Ｎmtrの検出値に誤差が含まれないと判定された状況では、フロントモータコントロールユニット１０ａ側から入力される精度面で良好なモータ回転速度Ｎmtrの検出値を用いて、上式(2)に従ってフロントモータ４のトルクが推定される。

また、上記したステップＳ１でＹes（肯定）の判定を下したときにはステップＳ５に移行し、モータ回転速度Ｎmtrとして推定値を選択した後にルーチンを終了する（回転指標切換手段）。従って、このようにステップＳ１の判定に基づき、モータトルクの急変に起因してモータ回転速度Ｎmtrの検出値に誤差が含まれると判定された状況では、上式(1)で得られる車速Ｖに基づく推定値を用いて、上式(2)に従ってフロントモータ４のトルクが推定される。

そして、推定値の選択は、要求トルクがトルク変動判定値Ｓ1を超えてから推定トルクがトルク変動判定値Ｓ1を下回るまでの期間Ｔ0中に継続され、その期間Ｔ0内にモータ回転速度偏差の発生期間（換言すると、検出値が誤差を含む期間）が含まれている。結果として、モータ回転速度Ｎmtrの検出値が誤差を含む期間中には確実に車速Ｖに基づく推定値が適用され、しかも検出値に誤差が含まれなくなると、速やかにより精度面で良好な検出値に切り換えられる。従って、モータトルクの急変による検出値の誤差に影響されることなく、高い精度でモータトルクを推定することができる。

一方、上記したステップＳ２でＹesの判定を下したときにはステップＳ６で開始フラグＦをセットし、ステップＳ５でモータ回転速度Ｎmtrとして推定値を選択する（回転指標切換手段）。ステップＳ２で判定される式(5)〜(7)は何れも瞬時的な条件であるため、再びステップＳ１を経てステップＳ２に移行したときにはＮoの判定を下し、ステップＳ３に移行する。ステップＳ３では開始フラグＦのセットを受けてＹesの判定を下し、続くステップＳ７で開始フラグＦのセットからモニタ期間Ｔ2が経過したか否かを判定する。

未だモニタ期間Ｔ2が経過していないときには、ステップＳ７でＮoの判定を下してステップＳ５に移行する。そして、モニタ期間Ｔ2の経過によりステップＳ７でＹesの判定を下すと、ステップＳ８に移行する。ステップＳ８では、モニタ期間Ｔ2中（開始フラグＦのセットからモニタ期間Ｔ2が経過するまで）の要求トルク勾配Ｔs[Ｎm/s]を演算し、予め設定された図６に示すマップに基づき要求トルク勾配Ｔsから切換期間Ｔ3（＞Ｔ2）を求める。要求トルク勾配Ｔsが大であるほど（要求トルクが急激に変動している場合ほど）、切換期間Ｔ3が長く設定される。

続くステップＳ９では開始フラグＦのセットから切換期間Ｔ3が経過したか否かを判定し、ＮoのときにはステップＳ５に移行して推定値を選択する。従って、このようにステップＳ２の判定に基づき、無負荷付近での要求トルクの変動に起因してモータ回転速度Ｎmtrの検出値に誤差が含まれると判定された状況では、上式(1)で得られる車速Ｖに基づく推定値を用いて、上式(2)に従ってフロントモータ４のトルクが推定される。

そして、切換期間Ｔ3の経過によりステップＳ９でＹesの判定を下すとステップＳ１０に移行して開始フラグＦをリセットし、続くステップＳ４でモータ回転速度Ｎmtrとして検出値を選択した後にルーチンを終了する。
上記のように要求トルクが無負荷付近で変動すると、駆動系のバックラッシュに起因してギヤ同士が周期的に位置変位し、その後、周期的な位置変位は次第に減衰する。図４，５では、このようなギヤ同士の周期的な位置変位がモータ回転速度Ｎmtrの検出値の周期的な変動として表されており、両図の比較から明らかなように、要求トルク勾配Ｔsが大の図４では、検出値の周期的な変動が減衰し終えることなく長引き、これに対して要求トルク勾配Ｔsが小の図５では、検出値の周期的な変動が早期に減衰し終えている。

このようなモータ回転速度Ｎmtrの周期的な変動は、長期の観点から見れば、無負荷付近での要求トルクの変動に起因する検出値の突発的な変動として捉えることができる。そして、検出値と推定値との乖離によりモータ回転速度偏差（絶対値）が発生し、少なくともモータ回転速度偏差の発生期間中に検出値に代えて推定値を適用すれば、無負荷付近での要求トルクの変動に起因するモータ回転速度Ｎmtrの誤差を回避できる。

そして、上記ステップＳ８では、要求トルク勾配Ｔsが大であるほど切換期間Ｔ3が延長側に設定されている。このため、要求トルク勾配Ｔsの大小に関わらず、検出値の周期的な変動が減衰し終えるまで検出値に代えて推定値がモータトルクの推定処理に適用され、しかも、検出値の周期的な変動が減衰し終えると、速やかにより精度面で良好な検出値に切り換えられる。従って、モータトルクの無負荷付近での変動に起因する検出値の誤差に影響されることなく、高い精度でモータトルクを推定することができる。

なお、以上はフロントモータ４のトルク推定処理について述べたが、リヤモータ６のトルク推定処理も全く同様である。
このように本実施形態のプラグインハイブリッド車１のモータトルク推定装置によれば、フロントインバータ１０からの三相交流電力により駆動されるフロントモータ４の消費電力を、走行用バッテリ１１の出力電力Ｅ1及び補機類３３の消費電力Ｅ2から算出し、このフロントモータ４の消費電力をモータ回転速度Ｎmtrによりトルク換算してフロントモータ４の推定トルクを算出している。そして、モータトルクの急変及びモータトルクの無負荷付近での変動（モータ４の突発的な回転変動）に起因してモータ回転速度Ｎmtrの検出値に誤差が含まれる期間中（式(3)，(4)の何れか成立中、或いは切換期間Ｔ3中）には、検出値に代えて車速Ｖに基づく推定値がトルク推定処理に適用されるため、これらの現象に影響されることなく高い精度でモータトルクを推定することができる。

次に、推定値の算出用の式(1)に適用されるタイヤ半径ｒの学習処理について説明する。
ハイブリッドコントロールユニット２０は、図７に示すタイヤ半径学習ルーチンを車両１の走行中に所定の制御インターバルで実行している。
まず、ステップＳ１１で上式(3)，(4)の何れかが成立したか否かを判定し、Ｙesのときにはルーチンを終了し、ＮoのときにはステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２では現在切換期間Ｔ3中であるか否かを判定し、Ｙesのときにはルーチンを終了し、ＮoのときにはステップＳ１３に移行する。即ち、ステップＳ１１では、モータトルクの急変に起因するモータ回転速度Ｎmtrの検出値と推定値との乖離を判定し、ステップＳ１２では、無負荷付近での要求トルクの変動に起因する検出値と推定値との乖離を判定しており、ステップＳ１３に移行した場合には、検出値と推定値とが一致していると見なせる。

ステップＳ１３では、タイヤ半径ｒの学習値の更新が必要であるか否かを判定する。具体的には、次式(8)が成立したときに学習値の更新が必要と判定する。
｜タイヤ半径ｒの記憶値−タイヤ半径ｒの逆算値｜＝タイヤ半径偏差Δｒ≧Ｓ2 …(8)
タイヤ半径の記憶値とは、予めハイブリッドコントロールユニット２０に記憶された値であり、タイヤ半径ｒの逆算値とは、モータ回転速度Ｎmtrの検出値からタイヤ半径ｒを逆算した値であり、上式(1)の変形式により算出可能である。またＳ2は、予め設定された学習判定値である。

続くステップＳ１４では、タイヤ半径偏差Δｒにフィルタ処理した値を新たな学習値として更新し、更新後の学習値によりタイヤ半径ｒの記憶値を補正して、新たなタイヤ半径ｒとして記憶する（タイヤ半径学習・補正手段）。従って、前輪３の経年劣化や個体差によりタイヤ半径ｒの記憶値と実際のタイヤ半径ｒとが相違する場合であっても、以上の学習処理により実際のタイヤ半径ｒに一致する記憶値を、式(1)に基づくモータ回転速度Ｎmtrの推定値の算出処理に適用でき、ひいてはモータトルクの推定処理の精度を一層向上させることができる。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、走行用動力源としてエンジン及びモータを搭載したプラグインハイブリッド車１のモータトルク推定装置に具体化したが、車両の種別はこれに限るものではなく、例えば、走行用動力源としてモータのみを搭載した電気自動車に適用してもよい。

また上記実施形態では、モータトルクの急変及びモータトルクの無負荷付近での変動が発生している期間中に、検出値に代えて車速に基づく推定値を選択したが、何れか一方のみの期間中に推定値を選択してもよい。
また上記実施形態では、タイヤ半径ｒの学習処理を実行したが、当該処理は必ずしも実行する必要はなく、これを省略してもよい。さらに、車速センサ３２により検出される車速Ｖに代えて、前輪３の車輪速（車速に相関する指標）または駆動軸８の回転速度（車速に相関する指標）を検出し、それらの車輪速や回転速度から減速比Ｇを用いてモータ回転速度Ｎmtrの推定値を逆算すれば、経年劣化や個体差によるタイヤ半径ｒの相違を排除することができる。

１ プラグインハイブリッド車１(車両)
４ フロントモータ
１０ａ フロントモータコントロールユニット（モータ回転速度検出手段）
１１ 走行用バッテリ
２０ ハイブリッドコントロールユニット（モータ回転速度推定手段、
回転変動判定手段、回転指標切換手段、タイヤ半径学習・補正手段）
３３ 補機類

Claims (6)

1. 交流電力により駆動されるモータの消費電力を、該モータの電源である走行用バッテリの出力電力及び該走行用バッテリから電力を供給される補機類の消費電力に基づき算出し、前記モータの消費電力及び該モータの回転速度に基づき該モータのトルクを推定するモータトルク推定手段と、
   前記モータの実回転速度を検出するモータ回転速度検出手段と、
   前記モータの推定回転速度を車速に相関する指標に基づき算出するモータ回転速度推定手段と、
   前記モータの突発的な回転変動の有無を判定する回転変動判定手段と、
   前記回転変動判定手段により突発的な回転変動無しと判定されているときに、前記モータ回転速度検出手段による実回転速度を前記モータトルク推定手段の推定処理に適用し、前記回転変動判定手段により突発的な回転変動有りと判定されているときには、前記モータ回転速度推定手段による推定回転速度を前記モータトルク推定手段の推定処理に適用する回転指標切換手段と
   を備えたことを特徴とする車両のモータトルク推定装置。
2. 前記回転変動判定手段は、前記モータのトルクが急変したときに該モータの突発的な回転変動有りと判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両のモータトルク推定装置。
3. 前記回転変動判定手段は、前記モータのトルクが無負荷付近で変動したときに該モータの突発的な回転変動有りと判定することを特徴とする請求項１に記載の車両のモータトルク推定装置。
4. 前記回転変動判定手段は、前記モータの駆動制御に適用される要求トルクの変動開始から、該要求トルクに基づく制御により該要求トルクに追従して変動する前記モータの推定トルクの変動終了までの期間中を、該モータの突発的な回転変動有りと判定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の車両のモータトルク推定装置。
5. 前記回転変動判定手段は、前記モータの駆動制御に適用される要求トルクが変動したときのトルク勾配が大であるほど切換期間を長く設定し、該切換期間中を前記モータの突発的な回転変動有りと判定する
   ことを特徴とする請求項３に記載の車両のモータトルク推定装置。
6. 前記モータ回転速度推定手段は、車速及び予め記憶されたタイヤ半径に基づき前記モータの推定回転速度を算出し、
   前記回転変動判定手段により突発的な回転変動無しと判定されているときに、前記予め記憶されたタイヤ半径と前記モータ回転速度検出手段による前記モータの実回転速度から逆算したタイヤ半径との偏差に基づき学習値を算出し、該学習値により前記予め記憶されたタイヤ半径を補正するタイヤ半径学習・補正手段をさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の車両のモータトルク推定装置。

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