JP2019146446A - 電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動モータの回転駆動に伴うトルクリップルを簡単な構成で抑圧することができる電動車両を提供する。【解決手段】第２回転電機２４と、第２回転電機２４が発生した動力を車輪３６に伝達する第１伝達経路９０と、第１伝達経路９０上に配置されて、第２回転電機２４と車輪３６との接続状態及び非接続状態を切り替える第１クラッチ３０と、第２回転電機２４、第１クラッチ３０を制御するＥＣＵ６０とを備える電動車両であって、第１伝達経路９０のうち、第１クラッチ３０と車輪３６との間にトルクセンサ５０が配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、車輪を駆動する駆動モータを備える電動車両に関する。

特許文献１には、外乱として入力される車輪トルクについては、例えば夫々の車輪にトルクセンサを設けて実際に検出するように構成してもよいことが記載されている。

特開２０１４−１０００５５号公報

ところで、電動車両に搭載される駆動モータは、磁石を埋め込んだ電動機（ＩＰＭモータ）が主流となっている。ＩＰＭモータは、高回転の機械強度に有利、弱め界磁の効果が大きい等の特徴を有する反面、磁石間鉄部の磁束密度の変化が大きくなって、トルクリップルも大きくなるという問題がある。

従来は、駆動モータの回転角θｔｒｃに応じて、例えば高周波重畳マップ等を用いてトルクリップルを予測し、補正をかけていたが、駆動モータの０点調整誤差等によって、上記補正を予測しきれず、残留するトルクリップルが生じていた。

なお、上述の特許文献１では、外乱として入力される車輪トルクについては、例えば夫々の車輪にトルクセンサを設けて実際に検出するように構成してもよいことが記載されている。しかしながら、外乱として入力される車輪トルクは、路面の凹凸等によって走行中の車輪に外力やトルク（すなわち、外乱）が作用した際に、その外力等が車輪及びサスペンション（図示略）を介して車体に伝わるトルクであり、電動機のトルクリップルに関する記述はない。

本発明は上記のような課題を考慮してなされたものであり、駆動モータの回転駆動に伴うトルクリップルを簡単な構成で抑圧することができる電動車両を提供することを目的とする。

［１］ 本発明に係る電動車両は、駆動モータと、前記駆動モータが発生した動力を車輪に伝達する伝達経路と、前記伝達経路上に配置されて、前記駆動モータと前記車輪との接続状態及び非接続状態を切り替える切替装置と、前記駆動モータ、前記切替装置を制御する制御装置とを備える電動車両であって、前記伝達経路のうち、前記切替装置と前記車輪との間にトルクセンサが配置されていることを特徴とする。

これにより、伝達経路のうち、切替装置と車輪との間（例えば出力軸）に生じるトルクを直接トルクセンサを通じて取得することができるため、車輪に伝達されるトルクを一定に制御することが可能となり、例えばスムーズなクリープ走行（定速走行）を実現することができる。

［２］ 本発明において、さらに、トルクリップル抑制手段を有し、前記トルクリップル抑制手段は、前記駆動モータに対するトルク指令と前記トルクセンサにて検出されたトルクとに基づいてトルクリップル成分を取得する手段と、前記トルク指令から前記トルクリップル成分を抑制して、前記駆動モータから発生するトルクを補正する手段とを有してもよい。

駆動モータの回転角度に応じてトルクリップルを予測する高周波重畳マップ等を用いる必要がなくなり、構成の簡略化、情報処理の簡略化を図ることができる。しかも、例えば駆動モータの０点調整誤差等に基づく、モータの角度誤差によるトルクのずれも補正することができる。また、モータの温度特性による上記高周波重畳マップのずれを抑制することができる。

さらに、駆動輪からの入力による捩れ振動がトルクセンサにて検知されることで、トルクリップル成分に加えて捩れ振動成分も抑制するように、前記駆動モータから発生するトルクを補正することができる。

［３］ 本発明において、前記トルクリップル抑制手段は、さらに、前記駆動モータの回転角度に応じたトルクリップル成分が登録されたマップと、前記トルクセンサに基づく出力と前記マップに基づく出力とを選択する出力選択手段とを有してもよい。

例えばトルクセンサの正常時は、出力選択手段によって、トルクセンサに基づく出力が選択され、トルクセンサが故障等で正常でない場合は、出力選択手段によって、マップに基づく出力が選択される。上述したように、マップに基づく出力は、例えばモータの角度誤差によるトルクのずれや、モータの温度特性によるトルクのずれが懸念されるが、正常なトルクセンサに交換される期間のフェールセーフとして機能させることができる。

［４］ 本発明において、前記トルクリップル抑制手段は、車速が低速域の場合に、作動してもよい。

高周波は減衰し易いので、乗員は感じにくいが、低周波は乗員に伝わりやすい。従って、車速が高速の場合、駆動モータの角周波数が高くなるため、駆動モータの振動や音等は乗員に伝わりにくい。車速が低速の場合、駆動モータの角周波数が低くなるため、駆動モータの振動や音等が乗員に伝わりやすくなる。そこで、車速が低速域の場合に、トルクリップル抑制手段を作動させることで、スムーズなクリープ走行（定速走行）を実現させることができると共に、トルクリップル抑制手段を常時駆動させる必要がなくなり、情報処理の効率化を図ることができる。

［５］ 本発明において、前記トルクリップル抑制手段は、車速に対する前記駆動モータの電気角の整数倍次数波の周波数をＦａ、前記駆動モータの制御周波数をｆとしたとき、Ｆａ≦ｆ／２を満足する車速で作動してもよい。

車速が低速の場合、すなわち、上記周波数Ｆａ≦ｆ／２を満足する車速の場合に、トルクリップル抑制手段を作動させることで、スムーズなクリープ走行（定速走行）を実現させることができると共に、トルクリップル抑制手段を常時駆動させる必要がなくなり、信号処理及び情報処理の効率化を図ることができる。

本発明によれば、駆動モータの回転駆動に伴うトルクリップルを簡単な構成で抑圧することができる。

第１の実施の形態に係る電動車両（第１電動車両）の概略構成図である。 第１電動車両の駆動系の機械的な連結関係を簡略的に示す図である。 第１電動車両で用いる走行モードの選択方法を説明する図である。 第１電動車両のトルクリップル抑制部の概略構成を示すブロック図である。 第２の実施の形態に係る電動車両（第２電動車両）におけるトルクリップル抑制部の概略構成を示すブロック図である。 車速に対する第２回転電機の電気角の整数倍次数波の周波数Ｆａと、第２回転電機の制御周波数ｆとの関係を示す特性図である。 第２電動車両の処理動作を示すフローチャートである。 第３の実施の形態に係る電動車両（第３電動車両）におけるトルクリップル抑制部の概略構成を示すブロック図である。 第３電動車両の処理動作を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る電動車両の実施の形態例を図１〜図９を参照しながら説明する。

Ａ．本実施の形態
＜Ａ−１．本実施の形態の構成＞
［Ａ−１−１．全体構成］
図１は、第１の実施の形態に係る電動車両（以下、第１電動車両１０Ａと記す）の概略構成図である。第１電動車両１０Ａは、いわゆるハイブリッド車両である。第１電動車両１０Ａは、エンジン２０と、第１回転電機２２と、第２回転電機２４（駆動モータ）と、第１インバータ２６と、第２インバータ２８と、第１クラッチ３０と、第２クラッチ３２と、第３クラッチ３４と、車輪３６と、高電圧バッテリ３８と、車速センサ４０と、ＳＯＣセンサ４２と、ＡＰ操作量センサ４４と、ＢＰ操作量センサ４６と、回転速度センサ４８ａ、４８ｂと、トルクセンサ５０と、電流センサ５２ａ、５２ｂと、降圧コンバータ５４と、低電圧バッテリ５６と、電動補機類５８と、電子制御装置６０（以下「ＥＣＵ６０」という。）とを有する。

以下では、エンジン２０、第１回転電機２２、第２回転電機２４、第１クラッチ３０、第２クラッチ３２及び第３クラッチ３４をまとめて駆動系８０という。この駆動系８０は、車輪３６毎に設けられ、例えば四輪であれば４つの駆動系８０、二輪であれば２つの駆動系８０が設けられる。なお、デファレンシャル装置（図示せず）を介して２つの車輪３６を連結してもよい。

また、エンジン２０と車輪３６を結ぶ動力伝達経路を第１伝達経路９０という。第１伝達経路９０は、エンジン２０が発生した動力Ｆｅｎｇを車輪３６に伝達する。さらに、第１伝達経路９０のうち第１クラッチ３０よりもエンジン２０側の第１分岐点９４と第１回転電機２２とを結ぶ動力伝達経路を第２伝達経路９２という。さらにまた、第１伝達経路９０のうち第１クラッチ３０よりも車輪３６側の第２分岐点９８と第２回転電機２４とを結ぶ動力伝達経路を第３伝達経路９６という。

［Ａ−１−２．エンジン２０］
エンジン２０は、第１電動車両１０Ａの走行用の第１駆動源として動力Ｆｅｎｇを生成して車輪３６（駆動輪）側に供給する。また、エンジン２０は、動力Ｆｅｎｇにより第１回転電機２２を作動させて電力を発生させる。以下では、エンジン２０に関連するパラメータに「ＥＮＧ」又は「ｅｎｇ」を付す。また、図１等では、エンジン２０を「ＥＮＧ」で示す。

［Ａ−１−３．第１回転電機２２］
第１回転電機２２は、３相交流ブラシレス式であり、エンジン２０からの動力Ｆｅｎｇにより発電するジェネレータとして機能する。第１回転電機２２が発電した電力Ｐｇｅｎは、第１インバータ２６を介して高電圧バッテリ３８（以下「バッテリ３８」又は「ＢＡＴ３８」ともいう。）又は第２回転電機２４若しくは電動補機類５８に供給される。第１回転電機２２は、埋込磁石型同期モータ(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor：ＩＰＭＳＭ)である。第１回転電機２２は、図示しないステータ及びロータを有する。

以下では、第１回転電機２２をジェネレータ２２とも呼ぶ。第１回転電機２２は、ジェネレータとしての機能に加え又はこれに代えて、走行モータ（traction motor）として機能させてもよい。以下では、ジェネレータ２２に関連するパラメータに「ＧＥＮ」又は「ｇｅｎ」を付す。また、図１等では、ジェネレータ２２を「ＧＥＮ」で示す。ジェネレータ２２は、エンジン２０のスタータモータとして利用することができる。

［Ａ−１−４．第２回転電機２４］
第２回転電機２４は、３相交流ブラシレス式であり、第１電動車両１０Ａの走行用の第２駆動源として動力Ｆｔｒｃを生成して車輪３６（駆動輪）側に供給する。すなわち、第２回転電機２４は、高電圧バッテリ３８からの電力Ｐｂａｔ及びジェネレータ２２からの電力Ｐｇｅｎの一方又は両方により駆動する走行モータとして機能する。また、第２回転電機２４は、第１電動車両１０Ａの制動時に回生を行い、図示しない第２インバータを介して回生電力Ｐｒｅｇをバッテリ３８に供給する。回生電力Ｐｒｅｇは、電動補機類５８（以下「補機類５８」ともいう。）に供給されてもよい。ジェネレータ２２と同様、第２回転電機２４は、埋込磁石型同期モータ(ＩＰＭＳＭ)である。第２回転電機２４は、図示しないステータ及びロータを有する。以下では、第２回転電機２４を走行モータ２４又はＴＲＣモータ２４とも呼ぶ。

第２回転電機２４は、走行モータとしての機能に加え又はこれに代えて、ジェネレータとして機能させてもよい。以下では、走行モータ２４に関連するパラメータに「ＴＲＣ」又は「ｔｒｃ」を付す。また、図１等では、走行モータ２４を「ＴＲＣ」で示す。

［Ａ−１−５．第１インバータ２６及び第２インバータ２８］
第１インバータ２６及び第２インバータ２８は、３相フルブリッジ型の構成とされて、直流／交流変換を行う。すなわち、第１インバータ２６及び第２インバータ２８は、高電圧バッテリ３８からの直流を３相の交流に変換して第１回転電機２２及び第２回転電機２４に供給する。また、第１インバータ２６及び第２インバータ２８は、第１回転電機２２及び第２回転電機２４の発電動作（又は回生動作）に伴う交流／直流変換後の直流をバッテリ３８に供給する。

［Ａ−１−６．第１クラッチ３０、第２クラッチ３２及び第３クラッチ３４］
第１クラッチ３０（第１切替装置）は、第１伝達経路９０上に配置され、エンジン２０と車輪３６との接続状態及び非接続状態を、ＥＣＵ６０からの指令に基づいて切り替える。以下では、第１クラッチ３０をＥＮＧクラッチ３０又はＣＯＭクラッチ３０ともいう。ここでの「ＣＯＭ」は、エンジン２０及びジェネレータ２２に「共通」（common）のクラッチであることを意味する。

第２クラッチ３２（第２切替装置）は、第２伝達経路９２上に配置され、第１伝達経路９０とジェネレータ２２との接続状態及び非接続状態を、ＥＣＵ６０からの指令に基づいて切り替える。以下では、第２クラッチ３２をＧＥＮクラッチ３２ともいう。

第３クラッチ３４（第３切替装置）は、第３伝達経路９６上に配置され、第１伝達経路９０と走行モータ２４との接続状態及び非接続状態を、ＥＣＵ６０からの指令に基づいて切り替える。以下では、第３クラッチ３４をＴＲＣクラッチ３４ともいう。

［Ａ−１−７．高電圧バッテリ３８］
高電圧バッテリ３８は、複数のバッテリセルを含み高電圧（数百ボルト）を出力可能な蓄電装置（エネルギストレージ）であり、例えば、リチウムイオン２次電池、ニッケル水素２次電池、全固体電池等を利用することができる。バッテリ３８の代わりに又はこれに加えて、キャパシタ等の蓄電装置を用いることも可能である。

［Ａ−１−８．各種センサ］
車速センサ４０は、第１電動車両１０Ａの車速Ｖ［ｋｍ／ｈ］を検出してＥＣＵ６０に送信する。ＳＯＣセンサ４２は、図示しない電流センサ等により構成され、バッテリ３８の残量（ＳＯＣ：State of Charge）を検出してＥＣＵ６０に送信する。

ＡＰ操作量センサ４４は、図示しないアクセルペダルの原位置からの踏込み量（ＡＰ操作量θａｐ）［ｄｅｇ］又は［％］を検出し、ＥＣＵ６０に送信する。ＢＰ操作量センサ４６は、図示しないアクセルペダルの原位置からの踏込み量（ＢＰ操作量θｂｐ）［ｄｅｇ］又は［％］を検出し、ＥＣＵ６０に送信する。

回転速度センサ４８ａは、ジェネレータ２２の単位時間当たりの回転数としての回転速度Ｎｇｅｎ［ｒｐｍ］を検出してＥＣＵ６０に送信する。回転速度センサ４８ｂは、走行モータ２４の単位時間当たりの回転数としての回転速度Ｎｔｒｃ［ｒｐｍ］を検出してＥＣＵ６０に送信する。

電流センサ５２ａは、ジェネレータ２２と第１インバータ２６との間を流れる電流Ｉｇｅｎ（以下「ＧＥＮ電流Ｉｇｅｎ」ともいう。）を検出する。電流センサ５２ｂは、走行モータ２４と第２インバータ２８との間を流れる電流Ｉｔｒｃ（以下「ＴＲＣ電流Ｉｔｒｃ」ともいう。）を検出する。

［Ａ−１−９．降圧コンバータ５４、低電圧バッテリ５６及び電動補機類５８］
降圧コンバータ５４は、バッテリ電圧Ｖｂａｔ、発電電圧Ｖｇｅｎ又は回生電圧Ｖｒｅｇを降圧して電動補機類５８に供給する。バッテリ電圧Ｖｂａｔは、バッテリ３８の出力電圧であり、発電電圧Ｖｇｅｎは、ジェネレータ２２の発電時の出力電圧であり、回生電圧Ｖｒｅｇは、回生時の走行モータ２４の出力電圧である。補機類５８には、例えば、灯火類、空調機器、ナビゲーション装置、オーディオ装置等が含まれる。

［Ａ−１−１０．ＥＣＵ６０］
ＥＣＵ６０は、駆動系８０全体を制御する制御装置（又は制御回路）であり、入出力部１１０と、演算部１１２と、記憶部１１４とを有する。入出力部１１０は、信号線１１６（通信線）を介して第１電動車両１０Ａの各部との信号の入出力を行う。入出力部１１０は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する図示しないＡ／Ｄ変換回路を備える。

演算部１１２は、中央演算装置（ＣＰＵ）を含み、記憶部１１４に記憶されているプログラムを実行することにより動作する。演算部１１２が実行する機能の一部は、ロジックＩＣ（Integrated Circuit）を用いて実現することもできる。前記プログラムは、図示しない無線通信装置（携帯電話機、スマートフォン等）を介して外部から供給されてもよい。演算部１１２は、前記プログラムの一部をハードウェア（回路部品）で構成することもできる。

図１に示すように、演算部１１２は、駆動方式制御部１２０と、エンジン制御部１２２と、ジェネレータ制御部１２４と、走行モータ制御部１２６と、クラッチ制御部１２８とを有する。

駆動方式制御部１２０は、第１電動車両１０Ａの駆動方式を制御する。ここでの駆動方式には、エンジン２０を用いる駆動方式、走行モータ２４を用いる駆動方式並びにエンジン２０及び走行モータ２４を用いる駆動方式が含まれる。詳細は、図２等を参照して後述する。

エンジン制御部１２２（以下「ＥＮＧ制御部１２２」ともいう。）は、駆動方式制御部１２０からの指令に基づいてエンジン２０を制御する。ジェネレータ制御部１２４（以下「ＧＥＮ制御部１２４」ともいう。）は、駆動方式制御部１２０からの指令に基づいてジェネレータ２２を制御する。

走行モータ制御部１２６（以下「ＴＲＣ制御部１２６」ともいう。）は、駆動方式制御部１２０からの指令に基づいて走行モータ２４を制御する。クラッチ制御部１２８は、駆動方式制御部１２０からの指令に基づいて第１〜第３クラッチ３０、３２、３４を制御する。

記憶部１１４は、演算部１１２が用いるプログラム及びデータを記憶するものであり、ランダム・アクセス・メモリ（以下「ＲＡＭ」という。）を備える。ＲＡＭとしては、レジスタ等の揮発性メモリと、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリとを用いることができる。また、記憶部１１４は、ＲＡＭに加え、リード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）を有してもよい。

一方、駆動系８０は、図２に示すように、エンジン軸２００と、モータ・ジェネレータ軸２０２と、カウンタ軸２０４とを有する。エンジン２０は、クランク軸２１０、ドライブプレート２１２及びダンパ２１４を介してエンジン軸２００に接続される。エンジン軸２００には、第１エンジン軸ギア２２０、ＥＮＧクラッチ３０及び第２エンジン軸ギア２２２が配置される。

モータ・ジェネレータ軸２０２は、内周軸２３０及び外周軸２３２を有する。内周軸２３０には、第１エンジン軸ギア２２０と係合する内周軸ギア２４０が形成される。このため、エンジン軸２００の回転に伴って内周軸２３０が回転してジェネレータ２２を駆動する。内周軸２３０には、ＧＥＮクラッチ３２が配置される。なお、内周軸２３０は、ＥＮＧクラッチ３０の接続状態にかかわらず、エンジン軸２００と接続されることに留意されたい。

モータ・ジェネレータ軸２０２の外周軸２３２は、内周軸２３０の周りに配置された中空の部材である。外周軸２３２には、第２エンジン軸ギア２２２と係合する外周軸ギア２４２が形成されると共に、走行モータ２４が接続される。

カウンタ軸２０４は、エンジン軸２００及びモータ・ジェネレータ軸２０２と平行に配置される。カウンタ軸２０４は、外周軸ギア２４２と係合する第１出力軸ギア２５０と、出力軸２６０の出力ギア２６２と係合する第２出力軸ギア２５２とが設けられる。

従って、ＥＮＧクラッチ３０がＯＮ（接続状態）の場合、エンジン２０の動力Ｆｅｎｇ及び走行モータ２４の動力Ｆｔｒｃの両方を出力軸２６０に伝達させるいわゆるパラレル走行が可能となる。

また、ＥＮＧクラッチ３０がＯＦＦ（非接続状態）の場合、エンジン軸２００は、外周軸２３２及び出力軸２６０と連結されない。この場合、エンジン２０の動力Ｆｅｎｇは、ジェネレータ２２のみに伝達されることとなる。このため、エンジン２０の動力Ｆｅｎｇでジェネレータ２２を発電させ、発電により得られた電力を走行モータ２４に供給するいわゆるシリーズ走行が可能となる。

＜Ａ−２．走行モード＞
［Ａ−２−１．概要］
図３は、第１電動車両１０Ａで用いる走行モードの選択方法を説明する図である。第１電動車両１０Ａでは、ＭＯＴ走行モードと、ハイブリッド走行モードと、ＥＮＧ走行モードと、回生モードとを用いる。図３に示すように、ＭＯＴ走行モード、ハイブリッド走行モード及びＥＮＧ走行モードは、主として、車速Ｖ及び第１電動車両１０Ａの走行駆動力Ｆｄに応じて選択される。

なお、走行駆動力Ｆｄは、実測値、推定値又は要求値のいずれであってもよい。また、ここでは走行駆動力Ｆｄの単位を「ニュートン（Ｎ）」としているが、トルクとしての「Ｎｍ」としてもよい。走行駆動力Ｆｄを要求値とする場合、ＥＣＵ６０は、車速Ｖ、ＡＰ操作量θａｐ、ＢＰ操作量θｂｐ等を用いて走行駆動力Ｆｄを算出する。

また、図３には、走行抵抗線２７０が示されている。走行抵抗線２７０は、第１電動車両１０Ａが特定種類の走行路（例えば、平坦なアスファルト路）を走行している際に受ける抵抗Ｒｔ（以下「走行抵抗Ｒｔ」ともいう。）を示す。第１電動車両１０Ａの走行駆動力Ｆｄによる加速度が、走行抵抗Ｒｔによる減速度と釣り合っているとき、第１電動車両１０Ａは定速走行する。換言すると、第１電動車両１０Ａが特定の車速Ｖで定速走行するためには、走行抵抗線２７０において当該特定の車速Ｖに対応する走行駆動力Ｆｄで走行すればよい。

［Ａ−２−２．ＭＯＴ走行モード］
ＭＯＴ走行モードは、主として高電圧バッテリ３８の電力により、走行モータ２４が第１電動車両１０Ａを駆動するモードである。図３に示すように、ＭＯＴ走行モードは、低速又は中速の走行時、惰性（コースティング）走行時（充電あり）及び惰性走行時（充電なし）に用いられる。また、ＭＯＴ走行モードは、制御パターンＰＡ１１、ＰＡ１２、ＰＡ１３を含む。

制御パターンＰＡ１１（回転電機クルーズ走行モード）は、ＥＮＧクラッチ３０及びＧＥＮクラッチ３２を非接続状態（ＯＦＦ）とし、ＴＲＣクラッチ３４を接続状態（ＯＮ）とする。制御パターンＰＡ１１は、例えば、低速・中速走行時（低速クルーズ時及び中速クルーズ時を含む。）に用いられる。

制御パターンＰＡ１２は、ＥＮＧクラッチ３０、ＧＥＮクラッチ３２及びＴＲＣクラッチ３４をＯＮとする。制御パターンＰＡ１２は、例えば、低速加速時に用いられ、この場合、走行モータ２４の動力Ｆｔｒｃ及びエンジン２０の動力Ｆｅｎｇに加えて、ジェネレータ２２の動力Ｆｇｅｎも第１電動車両１０Ａの駆動に用いることで、特に大きな車両駆動力を発生することができる。なお、制御パターンＰＡ１２は、ＥＮＧ走行モードに属するものとして捉えてもよい。

なお、ここにいう低速とは、例えば、０ｋｍ／ｈよりも大きく且つ１０〜２０ｋｍ／ｈのいずれかよりも小さい範囲をいう。また、中速とは、例えば、低速の上限値よりも大きく且つ６０〜１２０ｋｍ／ｈのいずれかよりも小さい範囲をいう。さらに、後述する高速とは、例えば、中速の上限値よりも大きく且つ第１電動車両１０Ａの車速上限値よりも小さい範囲をいう。

制御パターンＰＡ１３では、ＥＮＧクラッチ３０、ＧＥＮクラッチ３２及びＴＲＣクラッチ３４をＯＦＦにする。これにより、例えば、ジェネレータ２２又は走行モータ２４での発電を伴わずに、第１電動車両１０Ａを惰性走行させることで、第１電動車両１０Ａの走行効率（又は実燃費）を改善することが可能となる。

［Ａ−２−３．ハイブリッド走行モード］
ハイブリッド走行モードは、エンジン２０の動力Ｆｅｎｇによりジェネレータ２２で発電をしつつ、その発電された電力を用いて走行モータ２４が第１電動車両１０Ａを駆動するモードである。図３に示すように、ハイブリッド走行モードは、中速加速時及び高速急加速時に用いられる。ハイブリッド走行モードは、制御パターンＰＡ２１（回転電機クルーズ走行モード）を含む。制御パターンＰＡ２１では、ＥＮＧクラッチ３０（ＣＯＭクラッチ３０）をＯＦＦにしつつ、ＧＥＮクラッチ３２及びＴＲＣクラッチ３４をＯＮにする。これにより、エンジン２０は、ジェネレータ２２と連結するが、車輪３６からは切り離される。

［Ａ−２−４．ＥＮＧ走行モード］
ＥＮＧ走行モードは、エンジン２０を主たる駆動源として走行するモードである。ＥＮＧ走行モードは、例えば、高速加速時、高速巡航時及びバッテリ充電時、に用いられる。ＥＮＧ走行モードは、制御パターンＰＡ３１〜ＰＡ３４を含む。

制御パターンＰＡ３１では、ＥＮＧクラッチ３０及びＴＲＣクラッチ３４をＯＮにしつつ、ＧＥＮクラッチ３２をＯＦＦにする。これにより、例えば、高速での加速が可能となる。

制御パターンＰＡ３２では、ＥＮＧクラッチ３０をＯＮにしつつ、ＧＥＮクラッチ３２及びＴＲＣクラッチ３４をＯＦＦにする。これにより、例えば、高速巡航が可能となる。高速巡航は、中速の上限値よりも大きく且つ第１電動車両１０Ａの車速上限値よりも小さい範囲の中でも、一部の速度領域のみに関するものであってもよい。なお、本明細書では、車速Ｖが一定の場合、及び車速Ｖが所定範囲内で変動する場合を巡航に含めるものとする。

制御パターンＰＡ３３では、ＥＮＧクラッチ３０及びＧＥＮクラッチ３２をＯＮにしつつ、ＴＲＣクラッチ３４をＯＦＦにする。これにより、高電圧バッテリ３８の充電等を行うことが可能となる。

制御パターンＰＡ３４では、ＥＮＧクラッチ３０及びＴＲＣクラッチ３４をＯＦＦにしつつ、ＧＥＮクラッチ３２をＯＮにする。これにより、例えば、第１電動車両１０Ａが惰性走行をしている際にエンジン２０の動力Ｆｅｎｇによりジェネレータ２２が発電することで、高電圧バッテリ３８の充電等を行うことが可能となる

［Ａ−２−５．回生モード］
回生モードは、第１電動車両１０Ａの減速時に用いるモードである。回生モードは、制御パターンＰＡ４１を含む。制御パターンＰＡ４１では、ＥＮＧクラッチ３０及びＧＥＮクラッチ３２をＯＦＦにしつつ、ＴＲＣクラッチ３４をＯＮにする。これにより、走行モータ２４での回生を行うことで、高電圧バッテリ３８の充電等を行うことが可能となる。

［第１電動車両１０Ａの特徴的な構成］
そして、第１電動車両１０Ａは、図１及び図２に示すように、第１伝達経路９０のうち、切替装置（例えば第３クラッチ３４）と車輪３６との間にトルクセンサ５０が配置されている。この第１電動車両１０Ａでは、出力軸２６０（図２参照）にトルクセンサ５０が配置されている。トルクセンサ５０は、磁歪式トルクセンサである。具体的には、トルクセンサ５０は、出力軸２６０に形成された複数の磁歪膜（図示せず）と、出力軸２６０に対向して配置された複数のコイル（図示せず）とを有する。トルクセンサ５０の具体的な構成は、例えば特開２００９−２６４８１２号公報に記載された構成を適用することが可能である。

さらに、この第１電動車両１０Ａは、図１に示すように、ＥＣＵ６０にトルクリップル抑制部３００を有する。このトルクリップル抑制部３００は、図４に示すように、トルクリップル成分取得部３０２と、トルク補正部３０４とを有する。

トルクリップル成分取得部３０２は、ＴＲＣ制御部１２６からの第２回転電機２４に対するトルク指令Ｔｔｒｃとトルクセンサ５０にて検出されたトルク（実トルクＴｒ）とに基づいてトルクリップル成分ΔＴを取得する。トルクリップル成分取得部３０２は、例えばトルク指令Ｔｔｒｃから実トルクＴｒを減算する減算器３１０と、減算器３１０からの値ΔＴ（符号を含む）を増幅してトルクリップル成分ΔＴ’を得る増幅器３１２とを有する。増幅器３１２としては、例えばＰ制御器等が挙げられる。

トルク補正部３０４は、トルク指令Ｔｔｒｃからトルクリップル成分ΔＴ’を抑制して、第２回転電機２４から発生するトルクを補正する。トルク補正部３０４は、加算器３１４と、トルク−電流変換マップ３１６と、電流制御器３１８とを有する。加算器３１４は、トルクリップル成分取得部３０２からの増幅後のトルクリップル成分ΔＴ’（符号を含む）と上記トルク指令Ｔｔｒｃとを加算して補正トルク指令Ｔｔｒｃ’を出力する。トルク−電流変換マップ３１６は、補正トルク指令Ｔｔｒｃ’と目標電流Ｉａとの関係を予め記憶している。

そして、トルク−電流変換マップ３１６は、加算器３１４からの補正トルク指令Ｔｔｒｃ’に対応した目標電流Ｉａを電流制御器３１８に供給する。電流制御器３１８は、電流センサ５２ｂからの電流Ｉｔｒｃ（実電流）と、トルク−電流変換マップ３１６からの目標電流Ｉａとの差分ΔＩを算出する。さらに、電流制御器３１８は、差分ΔＩに対応する目標デューティ比Ｄａを算出し、この目標デューティ比Ｄａに対応する駆動信号Ｓａを第２インバータ２８に出力する。

第２インバータ２８は、駆動信号Ｓａに応じて第２インバータ２８内のスイッチング素子（図示せず）をオンにし、高電圧バッテリ３８（図１参照）からの電流を第２回転電機２４（ＴＲＣ）に供給する。これによって、第２回転電機２４から発生するトルクは、トルクリップル成分が抑制されたトルクとして出力される。

次に、第２の実施の形態に係る電動車両（以下、第２電動車両１０Ｂと記す）について、図５〜図７を参照しながら説明する。

第２電動車両１０Ｂは、図５に示すように、上述した第１電動車両１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、トルクリップル抑制部３００に、低速域判定部３２０を有する点で異なる。

低速域判定部３２０は、現在の車速Ｖが予め設定された低速域であるか否かを判定する。低速域判定部３２０は、例えば図６に示すように、車速Ｖに対する第２回転電機２４の電気角の整数倍次数波の周波数をＦａ、第２回転電機２４の制御周波数をｆとしたとき、現在の車速ＶがＦａ≦ｆ／２を満足する車速であれば低速域であると判定する。なお、整数倍としては、例えば６の倍数が挙げられる。また、低速域とは、例えば０ｋｍ／ｈよりも大きく、且つ、１０〜２０ｋｍ／ｈのいずれかよりも小さい範囲等が挙げられる。もちろん、低速域は、車種によって適宜変更してもよい。

そして、低速域判定部３２０は、現在の車速Ｖが低速域であれば、加算器３１４からの補正トルク指令Ｔｔｒｃ’を出力し、現在の車速Ｖが低速域でなければ、走行モータ制御部１２６からのトルク指令Ｔｔｒｃを出力する。すなわち、トルク補正部３０４は、低速域判定部３２０からトルク指令Ｔｔｒｃが出力された場合、上述したトルク補正を行わない。

ここで、第２電動車両１０Ｂの処理動作を図７を参照しながら説明する。

先ず、図７のステップＳ１において、低速域判定部３２０は、現在の車速Ｖが低速域であるか否かを判定する。これは、上述したように、現在の車速ＶがＦａ≦ｆ／２を満足する車速であるか否かを判定する。

車速Ｖが低速域であれば、次のステップＳ２に進み、トルクリップル抑制部３００は、上述したトルクリップル抑制処理を行う。上記ステップＳ１において、車速Ｖが低速域でないと判別された場合は、上述したトルクリップル抑制処理を行わない。その後、所定時間が経過した段階で、ステップＳ１以降の処理を繰り返す。

次に、第３の実施の形態に係る電動車両（以下、第３電動車両１０Ｃと記す）について、図８及び図９を参照しながら説明する。

第３電動車両１０Ｃは、上述した第２電動車両１０Ｂとほぼ同様の構成を有するが、上述したトルクリップル抑制部３００に加えて、予備トルクリップル抑制部３３０と、出力選択部３３２とを有する点で異なる。

予備トルクリップル抑制部３３０は、第２回転電機２４（駆動モータ）の回転角θｔｒｃに応じた補正トルク指令Ｔｔｒｃ’’（予測値）が登録されたマップ３３４を用いる。第２回転電機２４の回転角θｔｒｃは、例えばレゾルバ等の回転角センサ３３６にて検出される。

出力選択部３３２は、トルクセンサ５０の出力が正常であるか否かを判別し、正常であればトルクセンサ５０に基づく出力を選択し、正常でなければマップ３３４に基づく出力を選択する。正常でない場合とは、トルクセンサ５０からの出力が一定であったり、予め設定されたしきい値範囲を超えている等が挙げられる。

低速域判定部３２０は、現在の車速Ｖが低速域であれば、出力選択部３３２からの補正トルク指令（Ｔｔｒｃ’又はＴｔｒｃ’’）を出力し、現在の車速Ｖが低速域でなければ、走行モータ制御部１２６からのトルク指令Ｔｔｒｃを出力する。すなわち、第３電動車両１０Ｃは、現在の車速Ｖが低速域でなければ、上述したトルク補正を行わない。

ここで、第３電動車両１０Ｃの処理動作を図９を参照しながら説明する。

先ず、図９のステップＳ１０１において、低速域判定部３２０は、現在の車速Ｖが低速域であるか否かを判定する。これは、上述したように、現在の車速ＶがＦａ≦ｆ／２を満足する車速であるか否かを判定する。

車速Ｖが低速域であれば、次のステップＳ１０２に進み、出力選択部３３２は、トルクセンサ５０が正常であるか否かを判別する。正常であれば、次のステップＳ１０３に進み、出力選択部３３２は、トルクセンサ５０に基づく補正トルク指令Ｔｔｒｃ’を選択する。トルクセンサ５０が正常でなければ、ステップＳ１０４に進み、マップ３３４に基づく補正トルク指令Ｔｔｒｃ’’を選択する。

次に、ステップＳ１０５において、出力選択部３３２にて選択された補正トルク指令（Ｔｔｒｃ’又はＴｔｒｃ’’）出力に基づいてトルクリップル抑制処理を行う。

一方、上記ステップＳ１０１において、車速Ｖが低速でないと判別された場合は、上述したトルクリップル抑制処理を行わない。その後、所定時間が経過した段階で、ステップＳ１０１以降の処理を繰り返す。

＜Ａ−３．本実施の形態の効果＞
このように、本実施の形態に係る電動車両は、第２回転電機２４と、第２回転電機２４が発生した動力を車輪３６に伝達する第１伝達経路９０と、第１伝達経路９０上に配置されて、第２回転電機２４と車輪３６との接続状態及び非接続状態を切り替える第１クラッチ３０と、第２回転電機２４、第１クラッチ３０を制御するＥＣＵ６０とを備える電動車両であって、第１伝達経路９０のうち、第１クラッチ３０と車輪３６との間にトルクセンサ５０が配置されている。

これにより、第１伝達経路９０のうち、第１クラッチ３０と車輪３６との間（例えば出力軸２６０）に生じるトルクを直接トルクセンサ５０を通じて取得することができるため、車輪３６に伝達されるトルクを一定に制御することが可能となり、例えばスムーズなクリープ走行（定速走行）を実現することができる。

本実施の形態において、さらに、トルクリップル抑制部３００を有し、トルクリップル抑制部３００は、第２回転電機２４に対するトルク指令Ｔｔｒｃとトルクセンサ５０にて検出された実トルクＴｒとに基づいてトルクリップル成分ΔＴを取得するトルクリップル成分取得部３０２と、トルク指令Ｔｔｒｃからトルクリップル成分ΔＴを抑制して、第２回転電機２４から発生するトルクを補正するトルク補正部３０４とを有する。

第２回転電機２４の回転角度に応じてトルクリップルを予測する高周波重畳マップ等を用いる必要がなくなり、構成の簡略化、情報処理の簡略化を図ることができる。しかも、例えば第２回転電機２４の０点調整誤差等に基づく、第２回転電機２４の角度誤差によるトルクのずれも補正することができる。また、第２回転電機２４の温度特性による上記高周波重畳マップのずれを抑制することができる。

さらに、車輪３６からの入力による捩れ振動がトルクセンサ５０にて検知されることで、トルクリップル成分に加えて捩れ振動成分も抑制するように、第２回転電機２４から発生するトルクを補正することができる。

本実施の形態において、トルクリップル抑制部３００は、さらに、第２回転電機２４の回転角度に応じたトルクリップル成分が登録されたマップ３３４と、トルクセンサ５０に基づく出力とマップ３３４に基づく出力とを選択する出力選択部３３２とを有する。

例えばトルクセンサ５０の正常時は、出力選択部３３２によって、トルクセンサ５０に基づく出力が選択され、トルクセンサ５０が故障等で正常でない場合は、出力選択部３３２によって、マップ３３４に基づく出力が選択される。上述したように、マップ３３４に基づく出力は、例えば第２回転電機２４の角度誤差によるトルクのずれや、第２回転電機２４の温度特性によるトルクのずれが懸念されるが、正常なトルクセンサ５０に交換される期間のフェールセーフとして機能させることができる。

本実施の形態において、トルクリップル抑制部３００は、車速Ｖが低速域の場合に、作動する。高周波は減衰し易いので、乗員は感じにくいが、低周波は乗員に伝わりやすい。従って、車速Ｖが高速域の場合、第２回転電機２４の角周波数が高くなるため、第２回転電機２４の振動や音等は乗員に伝わりにくい。車速Ｖが低速域の場合、第２回転電機２４の角周波数が低くなるため、第２回転電機２４の振動や音等が乗員に伝わりやすくなる。そこで、車速Ｖが低速域の場合に、トルクリップル抑制部３００を作動させることで、スムーズなクリープ走行（定速走行）を実現させることができると共に、トルクリップル抑制部３００を常時駆動させる必要がなくなり、信号処理及び情報処理の効率化を図ることができる。

本実施の形態において、トルクリップル抑制部３００は、車速Ｖに対する第２回転電機２４の電気角の整数倍次数波の周波数をＦａ、第２回転電機２４の制御周波数をｆとしたとき、Ｆａ≦ｆ／２を満足する車速で作動する。

車速Ｖが低速域の場合、すなわち、上記周波数Ｆａ≦ｆ／２を満足する車速Ｖの場合に、トルクリップル抑制部３００を作動させることで、スムーズなクリープ走行（定速走行）を実現させることができると共に、トルクリップル抑制部３００を常時駆動させる必要がなくなり、信号処理及び情報処理の効率化を図ることができる。

Ｂ．変形例
なお、本発明は、上記実施の形態に限らず、本明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。

＜Ｂ−１．適用対象＞
本実施の形態に係る電動車両は、第２回転電機２４からの駆動力を出力軸２６０に伝達する構成としたが、選択的に、第１回転電機２２からの駆動力を出力軸２６０に伝達する構成を採用してもよい。この場合、ＧＥＮ制御部１２４からの第１回転電機２２に対するトルク指令を補正するようにしてもよい。

＜Ｂ−２．回転電機＞
本実施の形態の第１回転電機２２及び第２回転電機２４は、いずれも３相交流ブラシレス式とした。しかしながら、第１回転電機２２又は第２回転電機２４に対するトルク指令を補正する観点からすれば、これに限らない。第１回転電機２２及び第２回転電機２４は、直流式又はブラシ式としてもよい。

本実施の形態の第１回転電機２２及び第２回転電機２４は、いずれも埋込磁石型同期モータ(ＩＰＭＳＭ)とした。しかしながら、例えば、第１回転電機２２又は第２回転電機２４に対するトルク指令を補正する観点からすれば、これに限らない。第１回転電機２２及び第２回転電機２４は、その他の方式の回転電機としてもよい。

＜Ｂ−３．クラッチ＞
本実施の形態では、第１〜第３クラッチ３０、３２、３４を設けた（図１）。しかしながら、例えば、第１回転電機２２又は第２回転電機２４に対するトルク指令を補正する観点からすれば、これに限らない。例えば、第２クラッチ３２又は第３クラッチ３４を省略することも可能である。

＜Ｂ−４．トルクセンサ５０＞
本実施の形態では、トルクセンサ５０を磁歪式とした。しかしながら、例えば、第１回転電機２２又は第２回転電機２４に対するトルク指令を補正する観点からすれば、これに限らない。例えば、トルクセンサ５０は、その他の検出方式とすることが可能である。

１０Ａ…第１電動車両 １０Ｂ…第２電動車両
１０Ｃ…第３電動車両 ２０…エンジン
２２…第１回転電機（ジェネレータ）
２４…第２回転電機（走行モータ、ＴＲＣモータ）
２６…第１インバータ ２８…第２インバータ
３６…車輪 ４０…車速センサ
５０…トルクセンサ ５２ａ、５２ｂ…電流センサ
６０…電子制御装置（ＥＣＵ） ８０…駆動系
９０…第１伝達経路 ２６０…出力軸
３００…トルクリップル抑制部 ３０２…トルクリップル成分取得部
３０４…トルク補正部 ３１０…減算器
３１２…増幅器 ３１４…加算器
３１６…トルク−電流変換マップ ３１８…電流制御器
３２０…低速域判定部 ３３０…予備トルクリップル抑制部
３３２…出力選択部 ３３４…マップ
３３６…回転角センサ

Claims (5)

1. 駆動モータと、
   前記駆動モータが発生した動力を車輪に伝達する伝達経路と、
   前記伝達経路上に配置されて、前記駆動モータと前記車輪との接続状態及び非接続状態を切り替える切替装置と、
   前記駆動モータ、前記切替装置を制御する制御装置と
   を備える電動車両であって、
   前記伝達経路のうち、前記切替装置と前記車輪との間にトルクセンサが配置されていることを特徴とする電動車両。
2. 請求項１記載の電動車両において、
   さらに、トルクリップル抑制手段を有し、
   前記トルクリップル抑制手段は、
   前記駆動モータに対するトルク指令と前記トルクセンサにて検出されたトルクとに基づいてトルクリップル成分を取得する手段と、
   前記トルク指令から前記トルクリップル成分を抑制して、前記駆動モータから発生するトルクを補正する手段とを有することを特徴とする電動車両。
3. 請求項２記載の電動車両において、
   前記トルクリップル抑制手段は、さらに、
   前記駆動モータの回転角度に応じたトルクリップル成分が登録されたマップと、
   前記トルクセンサに基づく出力と前記マップに基づく出力とを選択する出力選択手段とを有することを特徴とする電動車両。
4. 請求項２又は３記載の電動車両において、
   前記トルクリップル抑制手段は、車速が低速域の場合に、作動することを特徴とする電動車両。
5. 請求項２〜４のいずれか１項に記載の電動車両において、
   前記トルクリップル抑制手段は、車速に対する前記駆動モータの電気角の整数倍次数波の周波数をＦａ、前記駆動モータの制御周波数をｆとしたとき、
   Ｆａ≦ｆ／２
   を満足する車速で作動することを特徴とする電動車両。

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