JP2018085901A - 電動車両の制御方法、及び、電動車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】路面勾配が誤推定された場面でモータトルクが制御されても、車体に振動が発生するのを抑制する技術を提供することを目的とする
【解決手段】走行駆動源として機能するとともに、車両に回生制動力を与えるモータを備える電動車両の制御方法であって、アクセル操作量に応じた制駆動トルクをモータに出力させるトルク目標値を算出し、車輪速と、トルク目標値とに基づき推定した路面勾配に対応する抵抗として前記モータに作用する外乱トルクを推定する。そして、推定した外乱トルクに基づいて、トルク目標値から当該外乱トルク成分を除去する補正を実行し、補正後のトルク目標値に基づきモータを制御し、外乱トルクの変動周波数が予め定めた周波数以上になると、該補正を中止する。
【選択図】図９

Description

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。

従来、車両の加減速度制御システムにおいて、アクセル操作量が所定値未満の時はアクセル操作量に応じて減速度を制御し、アクセル操作量が所定値以上の時はアクセル操作量に応じて加速度を制御する技術が知られている（特許文献１参照）。この加減速度制御システムによれば、アクセル操作量に応じた目標加減速度を設定することができるので、目標加減速度が０に設定されたアクセル操作量であれば、勾配路であってもアクセル操作量の調整を要さずに一定の車速を保つことができる。

特開２０００−２０５０１５号公報

ここで、勾配路においてアクセル操作量の調整を要さずに一定の車速を保つためには、路面勾配に応じて駆動トルクを補正することによって、路面勾配の変化に応じて変化する加減速度を抑制し、車両の目標加減速度を制御する必要がある。

そのため、走行駆動源としてモータを備えた車両では、モータの回転数と、モータが出力する駆動トルクとに基づいて路面勾配を推定し、推定した路面勾配に基づいてモータトルクを補正する事によって、車両の加減速度を制御している。

しかしながら、例えばジャッキアップにより車両の駆動輪が路面から離れた場合等には、モータの回転数と駆動トルクとの関係が通常走行時と異なるため、路面勾配を誤推定する場合がある。その結果、誤推定された路面勾配に基づいてモータトルクが制御されると、車体に振動が発生するという問題が生じる。

本発明は、路面勾配が誤推定された場面でモータトルクが制御されても、車体に振動が発生するのを抑制する技術を提供することを目的とする。

本発明による電動車両の制御方法は、走行駆動源として機能するとともに、車両に回生制動力を与えるモータを備える電動車両の制御方法であって、アクセル操作量に応じた制駆動トルクをモータに出力させるトルク目標値を算出し、車輪速と、トルク目標値とに基づき推定した路面勾配に対応する抵抗としてモータに作用する外乱トルクを推定する。そして、トルク目標値から外乱トルク成分を除去する補正を実行し、補正後のトルク目標値に基づきモータを制御し、外乱トルクの変動周波数が予め定めた周波数以上になると、該補正を中止する。

本発明によれば、路面勾配と概ね一致する外乱トルク推定値が異常値と判定された場合には、該外乱トルク推定値に基づくモータトルクの補正が中止されるので、外乱トルク推定値が誤推定されることに起因して発生する車体の振動を抑制することができる。

図１は、一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は、第１の実施形態における電動車両の制御装置が備える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である。 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は、第１実施形態における第１のトルク目標値を算出する方法を説明するための図である。 図５は、外乱トルク推定値を算出する方法を説明するための図である。 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は、停止制御処理を実現するためのブロック図である。 図８は、モータ回転速度ωｍに基づいてモータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωを算出する方法を説明するための図である。 図９は、第１実施形態における補正可否判断処理を説明するフローチャートである。 図１０は、補正可否判断処理を実現する制御ブロックの一例を説明するためのブロック図である。 図１１は、補正可否判断処理を実現する制御ブロックの一例を説明するためのブロック図である。 図１２は、第１実施形態の電動車両の制御装置による制御結果の一例を示す図である。 図１３は、第２実施形態における第１のトルク目標値を算出する方法を説明するための図である。 図１４は、第２実施形態における補正可否判断処理を説明するフローチャートである。 図１５は、第２実施形態の電動車両の制御装置による制御結果の一例を示す図である。 図１６は、第３実施形態における第１のトルク目標値を算出する方法を説明するための図である。 図１７は、第３実施形態における補正可否判断処理を説明するフローチャートである。 図１８は、第３実施形態の電動車両の制御装置による制御結果の一例を示す図である。 図１９は、補正可否判断処理を実現する制御ブロックの一例を説明するためのブロック図である。 図２０は、補正可否判断処理を実現する制御ブロックの一例を説明するためのブロック図である。

以下では、本発明による電動車両の制御装置を、電動機（以下、電動モータ、或は単にモータと呼ぶ）を駆動源とする電気自動車に適用した例について説明する。

[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る。電動車両には、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も含まれる。特に、本実施形態における電動車両の制御装置は、アクセルペダルの操作のみで車両の加減速や停止を制御することができる車両に適用することができる。この車両ではドライバは、加速時にアクセルペダルを踏み込み、減速時や停止時には、踏み込んでいるアクセルペダルの踏み込み量を減らすか、または、アクセルペダルの踏み込み量をゼロとする。なお、登坂路においては、車両の後退を防ぐためにアクセルペダルを踏み込みつつ停止状態に近づく場合もある。

モータコントローラ２は、車速Ｖ、アクセル開度θ、モータ（三相交流モータ）４の回転子位相α、モータ４の三相交流電流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、モータ４を制御するためのＰＷＭ信号を生成する。また、モータコントローラ２は、生成したＰＷＭ信号に応じてインバータ３のスイッチング素子を開閉制御する。モータコントローラ２はさらに、ドライバによるアクセル操作量、あるいは、ブレーキペダル１０の操作量に応じて、摩擦制動量指令値を生成する。

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、モータ４に所望の電流を流す。

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、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。

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良い。

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。

ブレーキコントローラ１１は、モータコントローラ２で生成された摩擦制動量指令値に応じたブレーキ液圧を発生させるブレーキアクチュエータ指令値を摩擦ブレーキ１３に出力する。

液圧センサ１２は、ブレーキ制動量検出手段として機能し、摩擦ブレーキ１３のブレーキ液圧を検出して、検出したブレーキ液圧（摩擦制動量）をブレーキコントローラ１１とモータコントローラ２へ出力する。

摩擦ブレーキ１３は、摩擦制動部として機能する。具体的には、摩擦ブレーキ１３は、左右の駆動輪９ａ、９ｂにそれぞれ設けられ、ブレーキ液圧に応じてブレーキパッドをブレーキロータに押しつけて、車両に制動力を発生させる。

前後Ｇセンサ１５は、主に前後加速度を検出し、検出値をモータコントローラ２へ出力する。これにより、モータコントローラ２は、前後Ｇセンサ検出値に基づいて、車両の前後方向の傾斜状態を検出できるとともに、モータ４に作用する勾配抵抗と概ね一致する外乱トルク成分を算出することができる。

図２は、モータコントローラ２によって実行されるようにプログラムされた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。

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（ｍ／ｓ）、アクセル開度θ（％）、モータ４の回転子位相α（ｒａｄ）、モータ４の回転速度Ｎｍ（ｒｐｍ）、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Ｖ_dc（Ｖ）、ブレーキ操作量、及び、ブレーキ液圧が入力される。

車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）は、車両駆動時において駆動力を伝達する車輪（駆動輪９ａ、９ｂ）の車輪速ωｗから取得することができる。車速Ｖは、車輪速センサ１１ａ、１１ｂや、図示しない他のコントローラより通信にて取得される。または、車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）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を乗算することにより単位変換して求められる。

アクセル開度θ（％）は、ドライバによるアクセル操作量を示す指標として、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。

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。モータ４の回転速度Ｎｍ（ｒｐｍ）は、回転子角速度ω（電気角）をモータ４の極対数ｐで除算して、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。

モータ４に流れる三相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ（Ａ）は、電流センサ７から取得される。

直流電圧値Ｖ_dc（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、バッテリコントローラ（不図示）から送信される電源電圧値から求められる。

ブレーキ制動量は、液圧センサ１２が検出したブレーキ液圧センサ値から取得される。あるいは、ドライバのペダル操作によるブレーキペダルの踏み込み量を検出するストロークセンサ（不図示）等による検出値（ブレーキ操作量）がブレーキ制動量として使用されても良い。

ステップＳ２０２のトルク目標値算出処理では、モータコントローラ２が第１のトルク目標値Ｔｍ１^*を設定する。具体的には、まず初めに、ステップＳ２０１で入力されたアクセル開度θおよびモータ回転速度ωｍに応じて算出される駆動力特性の一態様を表した図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、ドライバ要求トルクとしての基本トルク目標値Ｔｍ０^*（トルク目標値）が設定される。続いて、勾配抵抗と概ね一致する外乱トルク推定値Ｔｄを求める。そして、基本トルク目標値Ｔｍ０^*と外乱トルク推定値Ｔｄとを加算することによって、勾配抵抗成分がキャンセルされた第１のトルク目標値Ｔｍ１^*が設定される。

なお、上述したように、本実施形態における電動車両の制御装置は、アクセルペダルの操作のみで車両の加減速や停止を制御することができる車両に適用可能であり、少なくともアクセルペダルの全閉によって車両を停止させることが可能である。そのため、図３に示すアクセル開度−トルクテーブルでは、アクセル開度が０（全閉）あるいは１／８の時には、回生制動力が働くように負のモータトルクが設定されている。ただし、図３に示すアクセル開度−トルクテーブルは一例であって、これに限定されない。

ステップＳ２０３では、コントローラ２が停止制御処理を行う。具体的には、コントローラ２が、停車間際か否かを判定し、停車間際でない場合は、ステップＳ２０２で算出した第１のトルク目標値Ｔｍ１^*をモータトルク指令値Ｔｍ^*に設定し、停車間際の場合は、第２のトルク目標値Ｔｍ２^*をモータトルク指令値Ｔｍ^*に設定する。この第２のトルク目標値Ｔｍ２^*は、モータ回転速度の低下とともに外乱トルク推定値Ｔｄ、或いは後述する外乱補正トルクに収束するものであって、登坂路では正トルク、降坂路では負トルク、平坦路では概ねゼロである。これにより、路面の勾配に関わらず、停車状態を維持することができる。

続くステップＳ２０４では、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、ステップＳ２０３で算出したトルク目標値Ｔｍ^*（モータトルク指令値Ｔｍ^*）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、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^*およびｑ軸電流目標値ｉｑ^*を求める。

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。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。

そして、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。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をモータトルク指令値Ｔｍ^*で指示された所望のトルクで駆動することができる。

図２のステップＳ２０２で行われる処理、すなわち、第１のトルク目標値Ｔｍ１^*を設定する方法の詳細を、図４を用いて説明する。

基本トルク目標値設定器４０１は、アクセル開度およびモータ回転速度ωｍ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、基本トルク目標値Ｔｍ０^*を設定する。

外乱トルク推定器４０２は、モータトルク指令値Ｔｍ^*とモータ回転速度ωｍとブレーキ制動量Ｂとに基づいて、外乱トルク推定値Ｔｄを求める。

図５は、外乱トルク推定器４０２の詳細な構成を示すブロック図である。外乱トルク推定器４０２は、制御ブロック５０１と、制御ブロック５０２と、減算器５０３と、制御ブロック５０４とを備える。

制御ブロック５０１は、Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有するフィルタとしての機能を担っており、モータ回転速度ωｍを入力してフィルタリング処理を行うことにより、第１のモータトルク推定値を算出する。Ｇｐ（ｓ）は、モータトルクＴｍからモータ回転速度ωｍまでの伝達特性であり、詳細については後述する。Ｈ（ｓ）は、分母次数と分子次数との差分が、モデルＧｒ（ｓ）の分母次数と分子次数との差分以上となる伝達特性を有するローパスフィルタである。なお、図５で図示する制御ブロック上、及び、上記の説明においては、モータ回転速度ωｍから第１のモータトルク推定値を算出する旨説明したが、モータ回転速度ωｍに比例する速度パラメータとしての車輪速ωｗから、第１のモータトルク推定値を算出してもよい。

制御ブロック５０２は、Ｈ（ｓ）なる伝達特性を有するローパスフィルタとしての機能を担っており、モータトルク指令値Ｔｍ^*を入力してフィルタリング処理を行うことにより、第２のモータトルク推定値を算出する。

減算器５０３は、第２のモータトルク推定値から第１のモータトルク推定値を減算することによって、外乱トルク推定値Ｔｄを算出する。この外乱トルク推定値Ｔｄは、概ね勾配抵抗と一致する値となり、登坂路では正トルク、降坂路では負トルク、平坦路では概ねゼロとなる。

本実施形態では、第２のモータトルク推定値と第１のモータトルク推定値との偏差に対して、制御ブロック５０４によりフィルタリング処理を施すことにより、外乱トルク推定値Ｔｄを算出する。制御ブロック５０４は、Ｈｚ（ｓ）なる伝達特性を有するフィルタとしての機能を担っており、第２のモータトルク推定値と第１のモータトルク推定値との偏差を入力してフィルタリング処理を行うことにより、外乱トルク推定値Ｔｄを算出する。Ｈｚ（ｓ）の詳細については、後述する。

図４に戻って説明を続ける。外乱トルク推定器４０２にて算出された外乱トルク推定値Ｔｄは、通常であれば加算器４０４に入力されて、基本トルク目標値Ｔｍ０^*に加算される。これにより、基本トルク目標値Ｔｍ０^*に対して、外乱トルク推定値Ｔｄに基づく勾配補正が行われ、勾配抵抗成分がキャンセルされた第１のトルク目標値Ｔｍ１^*が算出される。

ここで、外乱トルク推定値Ｔｄは、車両の駆動力伝達系を模した車両モデル（詳細は後述する）を用いて、モータ回転速度ωｍ、或いは、車輪速ωｗと、モータトルク指令値Ｔｍ＊とに基づいて推定される。ところが、例えば車両の整備時に駆動輪がジャッキアップされた際は、該車両モデルを構成するパラメータが、実際の車両状態と極端に相違する。この状態でアクセル操作や他の外力により駆動輪が回転すると、路面との摩擦がない状態で駆動輪が回転するので、モータトルクに対して、モータ回転速度、或いは車輪速が相対的に高く検出されてしまう。その結果、外乱トルク推定値Ｔｄが誤推定され、車両が降坂路を走行中であると誤認識するため、モータに制動トルクを出力させる方向（回生側）での勾配補正が実行されてしまう。そうすると、今度は、モータトルク指令値に対してモータ回転速度、或いは車輪速が低く検出されるので、車両が登坂路を走行中であると誤推定し、モータに駆動トルクを出力させる方向（力行側）での勾配補正が実行されてしまう。

このように、車両の駆動輪がジャッキアップされた際や、凍結路面等の低μ路などを走行する時等、車輪と路面との間に作用する摩擦力が通常走行時よりも低下する場面で、実際の車両状態と車両モデルとが極端に相違する場合には、外乱トルクを正確に推定することができない。また、外乱トルクを正確に推定できないだけではなく、降坂路から登坂路、またはその逆の方向への誤推定が繰り返されることにより、外乱トルク推定値Ｔｄが正負に異常変動し、これに起因して車両に自励振動が発生する場合がある。

このようにして発生し得る自励振動を抑制するために、本実施形態に係る電動車両の制御装置は、外乱トルク推定値Ｔｄが異常値であるか否かを判定し、外乱トルク推定値Ｔｄが異常と判定された場合には勾配補正を中止する補正可否判断処理を実行する。補正可否判断処理を実行するための構成について、以下説明を続ける。

図４に図示する外乱推定トルク異常判定器４０５は、外乱トルク推定器４０２にて推定された外乱トルク推定値Ｔｄの変動周波数から、外乱トルク推定値Ｔｄが異常値であるか否かを判定する。外乱推定トルク異常判定器４０５は、外乱トルク推定値Ｔｄが異常値であると判定すると、勾配補正を中止するために、勾配補正中止フラグを１に設定して、外乱補正トルク設定器４０６に出力する。外乱推定トルク異常判定器４０５において実行される補正可否判断処理の詳細については後述する。

外乱補正トルク設定器４０６は、外乱推定トルク異常判定器４０５の出力値である勾配補正中止フラグに応じて、外乱補正トルクを設定する。勾配外乱補正中止フラグが０（初期値）の場合は、外乱トルク推定値Ｔｄは正常と判定されるので、通常通り外乱トルク推定値Ｔｄを外乱補正トルクに設定する。勾配外乱補正中止フラグが１の場合は、外乱トルク推定値Ｔｄは異常と判定されるので、外乱トルク推定値Ｔｄに基づく勾配補正を中止するために外乱補正トルクを０に設定する。

加算器４０４は、基本トルク目標値設定器４０１で算出された基本トルク目標値Ｔｍ０^*と外乱補正トルクとを加算することにより、第１のトルク目標値Ｔｍ１^*を算出する。これにより、勾配外乱補正中止フラグが０の場合は、外乱トルク推定値Ｔｄに基づく勾配補正がなされた第１のトルク目標値Ｔｍ１^*が算出される。そして、外乱トルク推定値Ｔｄが異常値を示すために勾配外乱補正中止フラグが１に設定された場合は、勾配補正は行われず、ドライバ要求トルクとしての基本トルク目標値Ｔｍ０^*が、そのままモータトルク指令値Ｔｍ^*として設定される。

続いて、本実施形態における電動車両の制御装置において、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）について説明する。なお、この伝達特性Ｇ_p（ｓ）は、外乱トルク推定値を算出する際に、車両の駆動力伝達系をモデル化した車両モデルとして用いられる。

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。
Ｊ_m：電動モータのイナーシャ
Ｊ_w：駆動輪のイナーシャ
Ｍ：車両の重量
Ｋ_d：駆動系の捻り剛性
Ｋ_t：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：タイヤの荷重半径
ω_m：モータ回転速度
Ｔ_m：トルク目標値Ｔｍ^*
Ｔ_d：駆動輪のトルク
Ｆ：車両に加えられる力
Ｖ：車両の速度
ω_w：駆動輪の角速度（車輪速）
そして、図６より、以下の運動方程式を導くことができる。

ただし、式（１）〜（３）中の符号の右上に付されているアスタリスク（^*）は、時間微分を表している。

式（１）〜（５）で示す運動方程式に基づいて、モータ４のモータトルクＴｍからモータ回転速度ωｍまでの伝達特性Ｇｐ（ｓ）を求めると、次式（６）で表される。

ただし、式（６）中の各パラメータは、次式（７）で表される。

式（６）に示す伝達関数の極と零点を調べると、次式（８）の伝達関数に近似することができ、１つの極と１つの零点は極めて近い値を示す。これは、次式（８）のαとβが極めて近い値を示すことに相当する。

従って、式（８）における極零相殺（α＝βと近似する）を行うことにより、次式（９）に示すように、Ｇｐ（ｓ）は、（２次）／（３次）の伝達特性を構成する。

続いて、図７、８を参照して、ステップＳ２０３で実行される停止制御処理の詳細について説明する。

＜停止制御処理＞
図７は、停止制御処理を実現するためのブロック図である。停止制御処理は、モータ回転速度Ｆ／Ｂトルク設定器７０１と、加算器７０３と、トルク比較器７０４とを用いて行われる。以下、それぞれの構成の詳細を説明する。

モータ回転速度Ｆ／Ｂトルク設定器７０１は、検出されたモータ回転速度ωｍに基づいて、モータ回転速度フィードバックトルク（以下、モータ回転速度Ｆ／Ｂトルクと呼ぶ）Ｔωを算出する。詳細は図８を用いて説明する。

図８は、モータ回転速度ωｍに基づいて、モータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωを算出する方法を説明するための図である。モータ回転速度Ｆ／Ｂトルク設定器７０１は、乗算器８０１を備え、モータ回転速度ωｍにゲインＫｖｒｅｆを乗算することにより、モータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωを算出する。ただし、Ｋｖｒｅｆは、電動車両の停止間際に電動車両を停止させるのに必要な負（マイナス）の値であり、例えば、実験データ等により適宜設定される。モータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωは、モータ回転速度ωｍが大きいほど、大きい制動力が得られるトルクとして設定される。

なお、モータ回転速度Ｆ／Ｂトルク設定器７０１は、モータ回転速度ωｍにゲインＫｖｒｅｆを乗算することによりモータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωを算出するものとして説明したが、モータ回転速度ωｍに対する回生トルクを定めた回生トルクテーブルや、モータ回転速度ωｍの減衰率を予め記憶した減衰率テーブル等を用いて、モータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωを算出してもよい。

図７に戻って説明を続ける。加算器７０３は、モータ回転速度Ｆ／Ｂトルク設定器７０１によって算出されたモータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωと、上述した外乱補正トルク設定器４０６の出力値である外乱補正トルクとを加算することによって、第２のトルク目標値Ｔｍ２^*を算出する。外乱補正トルクは外乱トルク推定値Ｔｄに応じて設定される値であって、詳細は図４を用いて上述した通りである。

ここで、外乱トルク推定値Ｔｄに関して、図５に示した制御ブロック５０４の詳細を説明する。制御ブロック５０４は、Ｈｚ（ｓ）なる伝達特性を有するフィルタであり、減算器５０３の出力を入力してフィルタリング処理を行う事により、外乱トルク推定値Ｔｄを算出する。

伝達特性Ｈｚ（ｓ）について説明する。式（９）を書き換えると、次式（１０）が得られる。ただし、式（１０）中のζz、ωz、ζp、ωpはそれぞれ、式（１１）で表される。

以上より、Ｈｚ（ｓ）を次式（１２）で表す。ただし、ζ_c＞ζ_zとする。また、ギヤのバックラッシュを伴う減速シーンで振動抑制効果を高めるために、ζ_c＞１とする。

このように、本実施形態では、外乱トルクは、図５に示す通り、外乱オブザーバにより推定される。

ここで、外乱としては、空気抵抗、乗員数や積載量に起因する車両質量の変動によるモデル化誤差、タイヤの転がり抵抗、路面の勾配抵抗等が考えられるが、停車間際で支配的となる外乱要因は勾配抵抗である。外乱要因は運転条件により異なるが、外乱トルク推定器４０２は、モータトルク指令値Ｔｍ^*とモータ回転速度ωｍと、車両モデルＧｐ（ｓ）に基づいて、外乱トルク推定値Ｔｄを算出するので、上述した外乱要因を一括して推定することができる。これにより、上述の車両モデルと実車両の駆動力伝達系が概ね一致している限り、いかなる運転条件においても、減速からの滑らかな停車を実現することができる。

図７に戻って説明を続ける。加算器７０３は、モータ回転速度Ｆ／Ｂトルク設定器７０１によって算出されたモータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωと、外乱補正トルクとを加算することによって、第２のトルク目標値Ｔｍ２^*を算出する。

トルク比較器７０４は、第１のトルク目標値Ｔｍ１^*と第２のトルク目標値Ｔｍ２^*の大きさを比較し、値が大きい方のトルク目標値をモータトルク指令値Ｔｍ^*に設定する。車両の走行中、第２のトルク目標値Ｔｍ２^*は第１のトルク目標値Ｔｍ１^*よりも小さく、車両が減速して停車間際（車速、或いは車速に比例する速度パラメータが所定値以下）になると、第１のトルク目標値Ｔｍ１^*よりも大きくなる。従って、トルク比較器７０４は、第１のトルク目標値Ｔｍ１^*が第２のトルク目標値Ｔｍ２^*より大きければ、停車間際以前と判断して、モータトルク指令値Ｔｍ^*を第１のトルク目標値Ｔｍ１^*に設定する。また、トルク比較器７０４は、第２のトルク目標値Ｔｍ２^*が第１のトルク目標値Ｔｍ１^*より大きくなると、車両が停車間際と判断して、モータトルク指令値Ｔｍ^*を第１のトルク目標値Ｔｍ１^*から第２のトルク目標値Ｔｍ２^*に切り替える。なお、停車状態を維持するため、第２のトルク目標値Ｔｍ２^*は、登坂路では正トルク、降坂路では負トルク、平坦路では概ねゼロに収束する。

以上、伝達特性Ｇ_p（ｓ）及び停止制御処理の詳細について説明した。上述した通り、車両の駆動輪がジャッキアップされた際などでは、上記車両モデルを構成する車重や、路面との摩擦係数等のパラメータが、実際の車両状態と極端に相違する場合がある。本実施形態では、このような場面で誤推定された外乱トルク推定値に起因して発生し得る自励振動を抑制するために補正可否判断処理を実行する。以下、外乱推定トルク異常判定器４０５（図４参照）において実行される補正可否判断処理の詳細を説明する。

図９は、第１実施形態における補正可否判断処理の流れを示すフローチャートである。当該フローは、モータコントローラ２において、一定のサイクルで繰り返し実行されるようにプログラムされている。

ステップＳ８０１では、モータコントローラ２が、外乱トルク推定値Ｔｄの変動周波数を検出する。なお、外乱トルク推定値Ｔｄは、図５を参照して説明した外乱オブザーバを用いて算出される。

続くステップＳ８０２では、モータコントローラ２が、検出した外乱トルク推定値Ｔｄの変動周波数から、該外乱トルク推定値Ｔｄが異常か否かを判定する。

ここで、外乱トルク推定値Ｔｄは、本来、車両が路面を走行する際の路面勾配に応じて算出される値である。また、外乱トルク推定値Ｔｄは、登坂路では正の符号を持ち、降坂路では負の符号を持つ。したがって、外乱トルク推定値Ｔｄの符号の正負の変動周波数と実際に車両が走行する路面状態との比較に基づいて、外乱トルク推定値Ｔｄの異常を検知することができる。例えば、通常車両が走行する路面において、1秒の間に登坂路から降坂路へ、或いはその逆への変化を繰り返すことはほぼない。したがって、外乱トルク推定値Ｔｄの正負の変動周波数（以下単に変動周波数と呼ぶ）が例えば１Ｈｚ以上であれば、当該外乱トルク推定値Ｔｄは異常値と判断することができる。なお、ここで示した１Ｈｚは例示であって、それ以下、あるいはそれ以上の周波数が外乱トルク推定値Ｔｄの異常を判断し得る周波数として設定されてもよい。

ステップＳ８０２では、モータコントローラ２は、外乱トルク推定値Ｔｄの変動周波数が１Ｈｚ以上であれば、当該外乱トルク推定値Ｔｄは異常値と判定し、当該異常が所定時間継続するか否かを判定するために続くステップＳ８０３の処理を実行する。外乱推定トルクの変動周波数が１Ｈｚより小さければ、勾配補正を実行するために、ステップＳ８０４の処理を実行する。

ステップＳ８０３では、モータコントローラ２は、外乱トルク推定値Ｔｄの変動周波数異常が所定時間以上続くか否かを判定する。本ステップは、外乱トルク推定値Ｔｄが異常値であると誤って判定した場合に、勾配補正を無用に中止することを防ぐための処理である。また例えば、外乱トルク推定値Ｔｄが異常な振動を示しても、該振動がすぐに収束する場合は、勾配補正を必ずしも中止する必要はない。このような場合でも、本ステップの処理を実行することにより勾配補正を無用に中止するのを防ぐことができる。ここでの所定時間は、例えば、車両の足上げ時に発生する可能性のある外乱トルク推定値の振動が０に収束する場合の減衰時間を予め測定した値等に応じて設定される。モータコントローラ２は、該変動周波数異常が所定時間以上継続したと判定した場合は、勾配補正を中止するために続くステップＳ８０５の処理を実行する。該変動周波数異常が所定時間以上継続していないと判定した場合は、外乱トルク推定値Ｔｄの現在値を算出するためにステップＳ８０１の処理を繰り返し実行する。

ここで、ステップＳ８０１からＳ８０３において実行される変動周波数の異常判断を実現する制御ブロックについて、図１０、１１を参照して説明する。

図１０、１１は、変動周波数の異常判断を実行する外乱推定トルク異常判定器４０５（図５参照）の構成の一例を示す制御ブロック図である。外乱推定トルク異常判定器４０５は、例えば、図１０に示す半周期カウンタ８１０と、図１１に示す周波数成分抽出フィルタ８２０と、周波数比較器８３０と、タイマ８４０と、から構成される。

半周期カウンタ８１０は、符号判定器８１１と、エッジ検出器８１２と、タイマカウンタ８１３とから構成され、外乱トルク推定値Ｔｄを入力して、外乱トルク推定値Ｔｄの半周期時間（０跨ぎ後時間）を検出する。より具体的には、符号判定器８１１が外乱トルク推定値Ｔｄの正負を判定し、エッジ検出器８１２が外乱トルク推定値Ｔｄの立上りエッジと立下りエッジを検出する。そして、タイマカウンタ８１３によって、外乱トルク推定値Ｔｄの正あるいは負の立上りエッジと立下りエッジ間に係る０跨ぎ後時間が検出される。このように検出された外乱トルク推定値の半周期時間は、周波数成分抽出フィルタ８２０（図１１参照）に出力される。

図１１に図示する周波数成分抽出フィルタ８２０は、下限比較器８２１と、上限比較器８２３と、アンド回路８２４とから構成され、タイマカウンタ８１３からの半周期時間を入力して、フィルタリング処理を行うことにより、共振近傍半周期時間を算出する。

下限比較器８２１は、半周期時間と、予め設定された半周期時間下限値とを比較して、通常走行時において通常検出し得る路面勾配変化に伴う周波数変動以下の半周期時間をカットする。

上限比較器８２３は、半周期時間と、予め設定された半周期時間上限値とを比較して、チャタリング等により発生する高周波ノイズをカットする。ただし、車両のジャッキアップ時の変動周波数は予め実験等により特定することができるので、下限比較器８２１と上限比較器８２３の比較値を、変動周波数の近傍値のみを抽出する値に設定しても良い。

そして、アンド回路８２４は、半周期カウンタ８１０から出力される半周期時間から半周期時間下限値以上、半周期時間上限値以下の周波数成分（共振近傍半周期）を抽出して、周波数比較器８３０に出力する。

周波数比較器８３０は、共振近傍半周期をカウントして外乱トルク推定値Ｔｄの変動周波数を算出するとともに、外乱トルク推定値Ｔｄの変動周波数が所定の周波数以上か否かを判定する。所定の周波数は、上記の通り例えば１Ｈｚに設定される。そして、外乱推定トルクの変動周波数が所定値以上であれば、外乱推定トルクが異常値であると判断して、外乱推定トルクが異常値であることを示すフラグ（周波数異常フラグ）をタイマ８４０に出力する。

タイマ８４０は、周波数異常フラグの継続時間をカウントすることにより、外乱トルク推定値Ｔｄの変動周波数異常が所定時間続くか否かを判定する。周波数異常フラグが所定時間以上継続する場合は、勾配補正を中止するためのフラグ（勾配補正中止フラグ）を１に設定して、図４に図示する外乱補正トルク設定器４０６に出力する。

以上の構成により、外乱推定トルク異常判定器４０５は、外乱トルク推定値Ｔｄの変動周波数が異常値であるか否かを判定することができる。

フローに戻って説明を続ける。ステップＳ８０５では、ステップＳ８０２において外乱トルク推定値が異常値と判定され、且つ、ステップＳ８０３において外乱トルク推定値Ｔｄの異常が所定時間続いたと判定されたため、モータコントローラ２は外乱補正トルクを０に設定することにより勾配補正を中止して、補正可否判断処理を終了する。

他方、ステップＳ８０４では、外乱トルク推定値がその変動周波数から正常値と判定されたため、モータトルク指令値に対する勾配補正を実行するために、外乱補正トルクとしての外乱トルク推定値Ｔｄを設定する。外乱トルク推定値Ｔｄが外乱補正トルクとして設定された後、続くステップＳ８０６の処理を実行する。

ステップＳ８０６では、モータコントローラ２は、外乱補正トルクとしての外乱トルク推定値Ｔｄを、ドライバ要求トルクとしての基本トルク目標値Ｔｍ０^*に加算することにより勾配補正を行う。このようにして勾配補正が実行された後、モータコントローラ２は、補正可否判断処理を終了する。

以上説明した第１実施形態の電動車両の制御装置を電気自動車に適用した際の効果について、図１２を参照して説明する。

図１２は、本実施形態における電動車両の制御装置による制御結果の一例を説明するタイムチャートである。図１２で示すのは、車両の整備時に車両がジャッキアップされた状態で、誤ってアクセル操作された場面での制御結果であり、上から順に、アクセル開度、ドライバ要求トルク、外乱トルク推定値Ｔｄ、周波数異常フラグ（０：正常、１：異常）、外乱補正中止フラグ（０：外乱補正継続、１：外乱補正中止）、モータトルクを表している。

アクセル開度が上昇すると、アクセル開度に応じてドライバ要求トルクとしての基本トルク目標値が算出される（時刻ｔ１）。そして、勾配補正により、基本トルク目標値に外乱トルク推定値が加算されることにより得たモータトルク指令値に従ってモータトルクが発生し、モータ４が回転する。ここで、車両はジャッキアップされているので、外乱トルク推定値を算出するために用いられる運動方程式（式１〜式５参照）と、実際の車両運動とが極端に相違する結果、外乱トルク推定値が誤推定される。そうすると、誤推定された外乱トルク推定値が加算された値に基づいてトルク目標値が算出されるとともに、該トルク目標値に基づいて発生したモータトルクに応じたモータ回転数がフィードバックされるので、外乱トルク指令値の誤推定が連続して、外乱トルク推定値とモータトルクとが振動する。

ここで、外乱トルク推定値の変動周波数が所定値（例えば１Ｈｚ）を超えると、変動周波数が異常と判断され、周波数異常フラグが１となる（時刻ｔ２）。その後、所定時間経過しても外乱トルク推定値の振動は収束せず、周波数異常フラグは１のままであるため、外乱補正可否フラグが１となる（時刻ｔ３）。これにより、外乱補正トルクとしての外乱トルク推定値の出力値が０に固定され、勾配補正が中止される。その結果、モータトルクは減衰していき、ドライバ要求トルクに収束するので、車体の自励振動が抑制される。

以上、第1実施形態の電動車両の制御装置は、走行駆動源として機能するとともに、車両に回生制動力を与えるモータを備える電動車両の制御方法を実現する制御装置である。当該制御装置は、アクセル操作量に応じた制駆動トルクをモータに出力させるトルク目標値を算出し、車輪速と、トルク目標値とに基づき推定した路面勾配に対応する抵抗として前記モータに作用する外乱トルクを推定する。そして、トルク目標値から外乱トルク成分を除去する補正を実行し、補正後のトルク目標値に基づきモータを制御し、外乱トルクの変動周波数が予め定めた周波数以上になると、該補正を中止する。これにより、外乱トルク推定値Ｔｄが異常値と判定された場合に勾配補正が中止されるので、該外乱トルク推定値Ｔｄが誤推定されることに起因して発生する車体の自励振動を抑制することができる。

また、第１実施形態の電動車両の制御装置は、外乱トルク（外乱トルク推定値）は、登坂路では正の値、降坂路では負の値として推定され、勾配補正は、トルク目標値と外乱トルク推定値Ｔｄとを加算することによって実行される。これにより、通常走行時においては、ドライバのアクセル開度に応じたドライバ要求トルクに対して路面勾配に応じた勾配抵抗がキャンセルされたモータトルク指令値を算出することができる。

[第２実施形態]
第２実施形態は、外乱トルク推定値が異常値と判定された場合の外乱補正トルクの処理方法が第１実施形態と主に異なる。

図１３は、本実施形態における第１のトルク目標値Ｔｍ１^*の算出方法の詳細を説明する制御ブロック図である。なお、第１実施形態と同様に機能する構成には、図４と同一の符号を付し、説明を省略する。

本実施形態における外乱補正トルク設定器９４０は、外乱推定トルク異常判定器４０５から出力される外乱補正中止フラグが１（外乱トルク推定値Ｔｄが異常値）の場合は、図４で示す外乱トルク推定器４０２とは別の手段（第２手段）により算出された第２の外乱推定値を外乱補正トルクに設定する。

この第２の外乱推定値とは、前後Ｇセンサ１５の検出値に基づいて算出された路面勾配推定値であって、車両の駆動力伝達系を模した車両モデルを用いずに算出された外乱推定値を示す。すなわち、第２手段とは、車体がジャッキアップされた場合などに、実際の車両状態と車両モデルとが乖離した場合でも、車両の勾配（車両の傾斜状態）を正しく検出することができる手段である。このように検出された第２の外乱推定値は、車体の傾斜状態が変化しない限り原則一定値となる。

これにより、外乱トルク推定値Ｔｄが異常値と判定された場合には、一定値の第２の外乱推定値に基づいて勾配補正されたトルク指令値に従ってモータ４が制御されるので、外乱トルク推定値Ｔｄの誤推定に起因する振動に応じて発生し得る車体の自励振動を抑制することができる。

以下、図１４を参照して、本実施形態における補正可否判断処理の詳細を説明する。

図１４は、第２実施形態における補正可否判断処理の流れを示すフローチャートである。当該フローは、モータコントローラ２において、一定のサイクルで繰り返し実行されるようにプログラムされている。

ステップＳ９０１では、モータコントローラ２が、第１手段による外乱トルク推定値（第１の外乱推定値）を検出する。ここでの第１手段とは、第１実施形態における推定手段と同じであって、具体的には、図５を参照して説明した外乱オブザーバを用いて外乱トルク推定値Ｔｄを算出することを示す。モータコントローラ２は、第１の外乱推定値としての外乱トルク推定値Ｔｄを取得した後、続くステップＳ９０２の処理を実行する。

ステップＳ９０２では、モータコントローラ２は、第１の外乱推定値が異常か否かを判定する。ここでは、第１実施形態と同様に、第１の外乱推定値の変動周波数が所定値（例えば１Ｈｚ）以上か否かが判定される。第１の外乱推定値の変動周波数が１Ｈｚ以上であれば、当該第１の外乱推定値は異常値と判定された場合は、該異常値が所定時間継続するか否かを判定するために、続くステップＳ９０３の処理が実行される。第１の外乱推定値の変動周波数が１Ｈｚより小さければ、第１の外乱推定値に基づく勾配補正を実行するために、ステップＳ９０４の処理が実行される。

ステップＳ９０４では、第１の外乱推定値がその変動周波数から正常値と判定されたため、基本トルク目標値に対する勾配補正を実行するために、第１の外乱推定値としての外乱トルク推定値Ｔｄを外乱補正トルクに設定する。外乱トルク推定値Ｔｄが外乱補正トルクに設定された後、モータコントローラ２は、続くステップＳ９０７の処理を実行する。

一方、ステップＳ９０３では、モータコントローラ２は、外乱トルク推定値Ｔｄの変動周波数異常が所定時間続くか否かを判定する。本ステップは、外乱トルク推定値Ｔｄが異常値であると誤って判定した場合に、勾配補正を無用に中止することを防ぐための処理である。外乱トルク推定値Ｔｄの変動周波数異常が所定時間継続していなければ、ステップＳ９０１の処理が繰り返し実行される。外乱トルク推定値Ｔｄの変動周波数異常が所定時間継続したと判定されると、続くステップＳ９０６の処理を実行する。

ステップＳ９０５では、モータコントローラ２は、第１の外乱推定値が異常値と判定されたため、第２手段による勾配補正を実行するために第２の外乱推定値を取得する。第２の外乱推定値が取得されると、第２の外乱推定値による勾配補正を行うために、続くステップＳ９０７の処理が実行される。

ステップＳ９０７では、第１の外乱推定値が正常であればステップＳ９０３（第1手段）、第１の外乱推定値が異常であればステップＳ９０４（第２手段）で設定された外乱補正トルクに基づく勾配補正を実行して、補正可否判断処理を終了する。

以上説明した第２実施形態の電動車両の制御装置を電気自動車に適用した際の効果について、図１５を参照して説明する。

図１５は、第２実施形態における電動車両の制御装置による制御結果の一例を説明するタイムチャートである。図１５で示すのは、車両の整備時に車両がジャッキアップされた状態で、誤ってアクセル操作された場面での制御結果であり、上から順に、アクセル開度、ドライバ要求トルク、第１の外乱推定値（外乱トルク推定値Ｔｄ）、第２の外乱推定値、周波数異常フラグ（０：正常、１：異常）、外乱補正切替フラグ（０：第１の外乱推定値、１：第２の外乱推定値）、モータトルクを表している。

アクセル開度が上昇すると、アクセル開度に応じてドライバ要求トルクとしての基本トルク目標値が算出される（時刻ｔ１）。ここで、車両はジャッキアップされているので、外乱トルク推定値Ｔｄ（第１の外乱推定値）を算出するために用いられる運動方程式（式１〜式５参照）と、実際の車両運動とが極端に相違する結果、第１の外乱推定値が誤推定される。そうすると、誤推定された外乱トルク推定値が加算された値に基づいてトルク目標値が算出されるとともに、該トルク目標値に基づいて発生したモータトルクに応じたモータ回転数がフィードバックされるので、外乱トルク指令値の誤推定が連続して、外乱トルク推定値とモータトルクとが振動する。

ここで、第１の外乱推定値の変動周波数が所定値（例えば１Ｈｚ）を超えると、変動周波数が異常と判断され、周波数異常フラグが１となる（時刻ｔ２）。その後、所定時間経過しても外乱トルク推定値の振動は収束しておらず、周波数異常フラグは１のままであるため、外乱補正切替フラグが１となる（時刻ｔ３）。

その結果、外乱補正切替フラグに応じて、勾配補正が第２の外乱推定値に基づく外乱補正に切り替えられる。第２の外乱推定値は、前後Ｇセンサに基づいて算出された値であって、車両の実際の状態に基づく一定値の勾配値である。したがって、値が０のドライバ要求トルクに対して第２の外乱推定値が加算されるので、モータトルクは一定値の第２の外乱推定値に収束していき、車体の自励振動が抑制される。

以上、第２実施形態の電動車両の制御装置は、推定された外乱トルク推定値を第１の外乱推定値（第１の外乱トルク）とし、第１の外乱推定値とは異なる手段により取得された外乱推定値を第２の外乱推定値（第２の外乱トルク）とし、推定した第１の外乱推定値に基づいて、トルク目標値から当該第１の外乱トルク成分を除去する補正を実行する。そして、第１の外乱推定値の変動周波数が予め定めた周波数以上になると、勾配補正を中止するとともに、第２の外乱推定値に基づいて、トルク目標値から当該第２の外乱トルク成分を除去する補正（勾配補正）を実行する。これにより、外乱トルク推定値Ｔｄが異常値と判定された場合に勾配補正が中止され、一定値である第２の外乱推定値に基づいて勾配補正が実行されるので、該外乱トルク推定値Ｔｄが誤推定されることに起因して発生する車体の自励振動を抑制することができる。

また、第２実施形態の電動車両の制御装置によれば、第２の外乱推定値は、車両の前後方向の傾斜状態を検出可能なセンサ（前後Ｇセンサ１５）の出力値に基づいて算出される。これにより、車両がジャッキアップされている時等、車両の運動方程式（式１〜式５参照）と、実際の車両運動とが極端に相違する場合でも、車体の傾斜状態を検知することができる。

[第３実施形態]
第３実施形態における補正可否判断処理では、第１、第２実施形態と比べて車両の状態をより詳細に判定したうえで、補正可否を判断する。

図１６は、本実施形態におけるモータトルク指令値の算出方法の詳細を説明する制御ブロック図である。本実施形態は、最大値設定器１０３０と、外乱補正トルク設定器１０４０と、停車状態判定器１０５０とをさらに備える点に特徴がある。なお、第１、第２実施形態と同様に機能する構成には、図４および図１３と同一の符号を付し、説明を省略する。

最大値設定器１０３０には、第１の外乱推定値としての外乱トルク推定値Ｔｄと、第２実施形態で説明したのと同様に取得した第２の外乱推定値とが入力される。そして、最大値設定器１０３０は、第１の外乱推定値の絶対値と第２の外乱推定値の絶対値とを比較して、大きい方の値を示す外乱推定値を選択し、選択したほうの外乱推定値を外乱補正トルク設定器１０４０に出力する。例えば、第２の外乱推定値の絶対値が第１の外乱推定値の絶対値より大きければ、第２の外乱推定値を外乱補正トルク設定器１０４０に出力する。

停車状態判定器１０５０は、車両が停車しているか否か、停車している場合は、該停車が摩擦ブレーキによるものか否かを判定して、判定結果を外乱補正トルク設定器１０４０に出力する。車両が停車状態か否かの判定手法は特に限定されない。例えば、車両の従動輪速や、ＧＰＳによる車両の位置情報などから判定すればよい。

そして、外乱補正トルク設定器１０４０は、外乱推定トルク異常判定器４０５から出力される外乱補正中止フラグが１（外乱推定トルクが異常値）であって、且つ、車両が停車していない場合、又は、外乱補正中止フラグが１であって、且つ、車両がモータの制動トルク等の摩擦ブレーキ以外の制動力により停車している場合は、外乱補正トルクを０に設定することにより勾配補正を中止する。

また、外乱補正トルク設定器１０４０は、外乱補正中止フラグが１（外乱推定トルクが異常値）であって、且つ、車両が摩擦ブレーキで停車している場合は、最大値設定器１０３０の出力値を外乱補正トルクに設定する。これにより、摩擦ブレーキによる停車により外乱トルク推定値Ｔｄの変動が収束するとともに、第１の外乱推定値の絶対値と第２の外乱推定値の絶対値とを比較し、より値の大きい方の外乱推定値が外乱補正トルクとして選択されるので、車両の自励振動が抑制されるとともに、車両の停車状態をより確実に維持することができる。

なお、外乱推定トルク異常判定器４０５から出力される外乱補正中止フラグが０であり、第１の外乱推定値が正常値である場合には、外乱補正トルク設定器１０４０は、第１の外乱推定値を外乱補正トルクに設定する。

図１７は、第３実施形態における補正可否判断処理の流れを示すフローチャートである。当該フローは、モータコントローラ２において、一定のサイクルで繰り返し実行されるようにプログラムされている。

ステップＳ１００１では、モータコントローラ２が、第１手段による外乱推定値（第１の外乱推定値）を取得する。ここでの第１の外乱推定値とは、第１実施形態において図５を参照して説明した外乱オブザーバを用いて算出された外乱トルク推定値Ｔｄを示す。モータコントローラ２は、第１の外乱推定値を取得した後、続くステップＳ１００２の処理を実行する。

ステップＳ１００２では、モータコントローラ２は、第１の外乱推定値が異常か否かを判定する。ここでは、第１、第２実施形態と同様に、第１の外乱推定値の変動周波数が所定値（例えば１Ｈｚ）以上か否かが判定される。第１の外乱推定値の変動周波数が１Ｈｚ以上であれば、該第１の外乱推定値は異常値と判定し、該異常値が所定時間継続するか否かを判定するために、続くステップＳ１００３の処理を実行する。第１の外乱推定値は異常値と判定されなければ、第１の外乱推定値に基づく勾配補正を実行するために、ステップＳ１０１０の処理が実行される。

ステップＳ１０１０では、第１の外乱推定値がその変動周波数から正常値と判定されたため、勾配補正を実行するために、第１の外乱推定値を外乱補正トルクに設定する。第１の外乱推定値が外乱補正トルクとして設定された後、モータコントローラ２は、続くステップＳ１００９において、第１の外乱推定値に基づく勾配補正を実行する。

一方、ステップＳ１００３では、モータコントローラ２は、第１の外乱推定値の変動周波数異常が所定時間続くか否かを判定する。本ステップは、外乱トルク推定値Ｔｄが異常値であると誤って判定した場合に、勾配補正を無用に中止することを防ぐための処理である。第１の外乱推定値の変動周波数異常が所定時間継続していなければ、ステップＳ１００１の処理が繰り返し実行される。外乱トルク推定値Ｔｄの変動周波数異常が所定時間継続したと判定されると、続くステップＳ１００４の処理を実行する。

ステップＳ１００４では、モータコントローラ２は、車両が停車状態か否かを判定する。ここで、車両が停車していないと判定された場合は、第１のトルク推定値が異常値であり、且つ、車両が動いている状態である。このような場面は、少なくとも通常走行時ではないと判断できるので、勾配補正を中止する。したがって、モータコントローラ２は、本ステップにおいて車両が停車していないと判定された場合は、勾配補正を中止するために、ステップＳ１００６の処理を実行する。車両が停車していると判定された場合は、車両が摩擦ブレーキ１３により停車しているか否かを判定するために、続くステップＳ１００５の処理を実行する。

ステップＳ１００５では、車両が摩擦ブレーキ１３により停車しているか否かが判定される。車両が摩擦ブレーキ１３により停車しているか否かは、ブレーキ液圧や、パーキングブレーキの状態等の情報から判断することができる。ここで、第１のトルク推定値が異常値であって、且つ、車両が摩擦ブレーキ１３により停車していると判定された場合は、第２手段による外乱推定値を取得するために続くステップＳ１００７の処理が実行される。車両が摩擦ブレーキ１３により停車していないと判定された場合は、車両はモータの制駆動力で止まっており、外力により駆動輪が回転しやすい状態にあると推察されるので、車両の自励振動が容易に引き起こされる可能性がある。したがって、モータコントローラ２は、勾配補正を中止するために、ステップＳ１００６の処理を実行する。

ステップＳ１００６では、モータコントローラ２は、上記のステップＳ１００４、又は、ステップＳ１００５におけるＮＯ判定に応じて勾配補正を中止して、補正可否判断処理を終了する。

ステップＳ１００７では、第２の外乱補正トルク（第２の外乱推定値）を取得する。第２の外乱推定値の取得方法は第２実施形態の説明において述べたものと同じである。そして、モータコントローラ２は、第１の外乱推定値と第２の外乱推定値とから外乱補正トルクを選択するために、続くステップＳ１００８の処理を実行する。

ステップＳ１００８では、モータコントローラ２は、外乱補正トルクを選択する。具体的には、ステップＳ１００１で算出した第１の外乱推定値の絶対値と、第２の外乱推定値の絶対値とを比較して、大きい方の値を外乱補正トルクとして選択する。

本ステップでは、車体は摩擦ブレーキにより停車しており、モータ回転速度は０となるので、第１の外乱推定値の誤推定に起因する周波数変動は収束していく。このとき、外乱補正トルクが上述のように選択されることにより、０に収束する前の第１の外乱推定値のように、正負が入れ替わって変動することのない外乱補正トルクを算出することができる。外乱補正トルクが選択された後、モータコントローラ２は、外乱補正トルクに基づく勾配補正を実行するために、続くステップＳ１００９の処理を実行する。

ステップＳ１００９では、ステップＳ１００８で選択された外乱推定値（外乱補正トルク）に基づく勾配補正を実行して、補正可否判断処理を終了する。

以上説明した第３実施形態の電動車両の制御装置を電気自動車に適用した際の効果について、図１８を参照して説明する。

図１８は、本実施形態における電動車両の制御装置による制御結果の一例を説明するタイムチャートである。図１８で示すのは、車両の整備時に車両がジャッキアップされた状態で、誤ってアクセル操作された場面で、且つ、車両が摩擦ブレーキによる制動力で停止している場面での制御結果であり、上から順に、アクセル開度、ドライバ要求トルク、外乱推定値（実線：第１の外乱推定値（外乱トルク推定値Ｔｄ）、点線：第２の外乱推定値）、周波数異常フラグ（０：正常、１：異常）、外乱補正選択フラグ、モータトルクを表している。なお、外乱補正選択フラグが０の時は第１の外乱推定値が外乱補正トルクに設定され、外乱補正選択フラグが１の時は、第１の外乱推定値と第２の外乱推定値の絶対値が大きい方の外乱推定値が外乱補正トルクに設定されるものとする。

アクセル開度が上昇すると、アクセル開度に応じてドライバ要求トルクとしてのモータトルク指令値が算出される（時刻ｔ１）。ここで、車両はジャッキアップされているので、外乱トルク推定値Ｔｄ（第１の外乱推定値）を算出するために用いられる運動方程式（式１〜式５参照）と、実際の車両運動とが極端に相違する結果、第１の外乱推定値が誤推定される。そうすると、誤推定された外乱トルク推定値が加算された値に基づいてトルク目標値が算出されるとともに、該トルク目標値に基づいて発生したモータトルクに応じたモータ回転数がフィードバックされるので、外乱トルク指令値の誤推定が連続して、外乱トルク推定値とモータトルクとが振動する。

ここで、第１の外乱推定値の変動周波数が所定値（例えば１Ｈｚ）を超えると、変動周波数が異常と判断され、周波数異常フラグが１となる（時刻ｔ２）。その後、所定時間経過しても外乱トルク推定値の振動は収束しておらず、周波数異常フラグは１のままであり、且つ、車両が摩擦ブレーキの制動力により停車しているため、外乱補正選択フラグが１となる（時刻ｔ３）。

その結果、外乱補正選択フラグに応じて、第１の外乱推定値の絶対値と第２の外乱推定値の絶対値とを比較して大きい方の値が外乱補正トルクとして選択される。これにより、摩擦ブレーキによる停車により第１の外乱推定値の変動が収束するとともに、第１の外乱推定値の絶対値と第２の外乱推定値の絶対値とを比較し、より値の大きい方の外乱推定値が外乱補正トルクとして選択されるので、外乱補正トルクが正負へ変動することを回避して、車両の自励振動が抑制されるとともに、車両の停車状態を維持することができる。

以上、第３実施形態の電動車両の制御装置は、推定された前記外乱トルクを第１の外乱推定値とし、第１の外乱推定値とは異なる手段により取得された外乱推定値を第２の外乱推定値とし、推定した前記第１の外乱推定値に基づいて、基本トルク目標値Ｔｍ０^*から当該第１の外乱トルク成分を除去する勾配補正を実行する。そして、車両が摩擦ブレーキの制動力により停車しているか否か判定し、第１の外乱推定値の変動周波数が予め定めた周波数以上になり、且つ、車両が前記摩擦ブレーキの制動力により停車していない場合は、勾配補正を中止する。また、第１の外乱推定値の変動周波数が予め定めた周波数以上になり、且つ、車両が摩擦ブレーキの制動力により停車している場合は、第１の外乱推定値に基づく勾配補正を中止するとともに、第１の外乱推定値の絶対値と第２の外乱推定値の絶対値とを比較して、該絶対値が大きい方の外乱トルクに基づいて、基本トルク指令値から該外乱トルク成分を除去する補正を実行する。

これにより、外乱トルク推定値Ｔｄが異常値と判定された場合であって、且つ、車両が摩擦ブレーキにより停車していない場合は、勾配補正が中止されるので、外乱トルク推定値Ｔｄの振動に起因する車両の自励振動を抑制することができる。

また、外乱トルク推定値Ｔｄが異常値と判定された場合であって、且つ、車両が摩擦ブレーキにより停車している状態でも、より値の大きい方の外乱推定値が外乱補正トルクとして選択されるので、外乱補正トルクが正負へ変動することを回避して、車両の自励振動を抑制することができるとともに、車両の停車状態を維持することができる。

以上、第１から第３実施形態に係る電動車両の制御装置について説明したが、本発明は、上述した一実施形態に限定されることはない。例えば、上述した説明では、アクセル操作量が所定値以下であり、かつ、電動車両が停車間際になると、電動モータ４の回転速度の低下とともにモータトルク指令値Ｔｍ^*を補正後の外乱トルク推定値Ｔｄ（外乱補正トルク）に収束させる停止制御が実行されるものとして説明した。しかし、車輪速や車体速度、ドライブシャフトの回転速度などの速度パラメータは、電動モータ４の回転速度と比例関係にあるため、電動モータ４の回転速度に比例する速度パラメータの低下とともにモータトルク指令値Ｔｍ^*を外乱トルク推定値Ｔｄに収束させるようにしてもよい。また、そもそも、上述の停止制御は停車間際において必ずしも実行される必要はなく、図２のステップＳ２０３に係る停止制御処理は削除しても良い。

また、第１、第３実施形態の説明では、勾配補正を中止する際には外乱補正トルクをゼロに設定する旨説明したが、必ずしもゼロに設定する必要はなく、外乱トルク推定値Ｔｄの現在値から徐々にゼロに収束するように補正された値を、外乱補正トルクとして設定しても良い。

また、外乱推定トルク異常判定器４０５において外乱トルク推定値Ｔｄが異常値であるか否かの判定は、上述したように必ずしも外乱トルク推定値Ｔｄの変動周波数に基づき判定される必要はない。たとえば、外乱トルク推定値Ｔｄの絶対値振幅を検出して、該振幅から検知できる勾配変化に基づいて、外乱トルク推定値Ｔｄが異常値であるか否かを判定しても良い。具体的には、例えば、図１９、２０で一例を示す制御ブロック構成により判定することもできる。

図１９で示す信号抽出フィルタ１１００は、ハイパスフィルタ１１０１と、ローパスフィルタ１１０２とから構成されており、外乱トルク推定値を入力して、フィルタリング処理を行うことにより、外乱トルク推定値Ｔｄの共振近傍値を抽出する。ハイパスフィルタ１１０１のカットオフ周波数は、第１実施形態の説明において述べたとおり例えば１Ｈｚに設定される。ローパスフィルタ１１０２は、高周波ノイズ成分を除去する。ただし、車両の足上げ時の変動周波数は予め実験等により特定することができるので、ハイパスフィルタ１１０１とローパスフィルタ１１０２とにより、当該変動周波数の近傍値のみを抽出するバンドパスフィルタを構成しても良い。これにより、外乱トルク推定値において異常と判断し得る変動周波数の近傍値（外乱トルク共振近傍値）を抽出することができる。

そして、外乱トルク共振近傍値の変化率を検出して、所定の変化率以上であれば、外乱トルクが異常と判断することができる。ここでの所定の変化率は、通常の路面ではありえない勾配変化率が設定される。例えば、通常車両が走行する路面において、平坦路から傾斜角度５０°以上の勾配路に突然変化することはほぼない。したがって、外乱補正トルクの変化率が、例えば勾配変化率５０°以上に相当する場合に、当該外乱推定トルクは異常値と判断してもよい。そして、図１０、１１で説明したのと同様に、タイマ１３００において該異常が所定時間継続したと判定された場合は、勾配補正中止フラグが１に設定される。

なお、上述した外乱トルク推定値Ｔｄの異常が所定時間継続したか否かの判定は、省略することもできる。すなわち、第１から第３実施形態の説明で用いたフローチャートを参照すれば、図９で示すステップＳ８０３、図１４で示すステップＳ９０３、及び、図１７で示すステップＳ１００３は省略してもよい。

２…モータコントローラ（コントローラ）
４…モータ

Claims (6)

1. 走行駆動源として機能するとともに、車両に回生制動力を与えるモータを備える電動車両の制御方法であって、
   アクセル操作量に応じた制駆動トルクを前記モータに出力させるトルク目標値を算出し、
   車輪速と、前記トルク目標値とに基づき推定した路面勾配に対応する抵抗として前記モータに作用する外乱トルクを推定し、
   前記トルク目標値から前記外乱トルク成分を除去する補正を実行し、
   前記補正後の前記トルク目標値に基づき前記モータを制御し、
   前記外乱トルクの変動周波数が予め定めた周波数以上になると、前記補正を中止する、
   ことを特徴とする電動車両の制御方法。
2. 前記外乱トルクは、登坂路では正の値、降坂路では負の値として推定され、
   前記補正は、前記トルク目標値と推定した前記外乱トルクとを加算することによって実行される、
   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。
3. 推定された前記外乱トルクを第１の外乱トルクとし、
   前記第１の外乱トルクとは異なる手段により取得された外乱トルクを第２の外乱トルクとし、
   推定した前記第１の外乱トルクに基づいて、前記トルク目標値から当該第１の外乱トルク成分を除去する補正を実行し、
   前記第１の外乱トルクの変動周波数が予め定めた周波数以上になると、前記補正を中止するとともに、前記第２の外乱トルクに基づいて、前記トルク目標値から当該第２の外乱トルク成分を除去する補正を実行する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の電動車両の制御方法。
4. 推定された前記外乱トルクを第１の外乱トルクとし、
   前記第１の外乱トルクとは異なる手段により取得された外乱トルクを第２の外乱トルクとし、
   推定した前記第１の外乱トルクに基づいて、前記トルク目標値から当該第１の外乱トルク成分を除去する補正を実行し、
   車両が摩擦ブレーキの制動力により停車しているか否か判定し、
   前記第１の外乱トルクの変動周波数が予め定めた周波数以上になり、且つ、車両が前記摩擦ブレーキの制動力により停車していない場合は、前記補正を中止し、
   前記第１の外乱トルクの変動周波数が予め定めた前記周波数以上になり、且つ、車両が前記摩擦ブレーキの制動力により停車している場合は、前記補正を中止するとともに、前記第１の外乱トルクの絶対値と前記第２の外乱トルクの絶対値とを比較して、該絶対値が大きい方の外乱トルクに基づいて、前記トルク目標値から該外乱トルク成分を除去する補正を実行する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の電動車両の制御方法。
5. 前記第２の外乱トルクは、車両の前後方向の傾斜状態を検出可能なセンサの出力値に基づいて算出される、
   ことを特徴とする請求項３または４に記載の電動車両の制御方法。
6. 走行駆動源として機能するとともに、車両に回生制動力を与えるモータと、車両システムを制御するコントローラとを備える電動車両の制御装置であって、
   前記コントローラは、
   アクセル操作量に応じた制駆動トルクを前記モータに出力させるトルク目標値を算出し、
   車輪速と、前記トルク目標値とに基づき推定した路面勾配に対応する抵抗として前記モータに作用する外乱トルクを推定し、
   前記トルク目標値から前記外乱トルク成分を除去する補正を実行し、
   前記補正後の前記トルク目標値に基づき前記モータを制御し、
   前記外乱トルクの変動周波数が予め定めた周波数以上になると、前記補正を中止する、
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。

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