JP2021093874A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クルーズコントロールモードの実行中に車両の振動を抑制する。【解決手段】車両１の制御装置１００は、駆動用モータ１５を駆動源として備える車両１の動力伝達軸の回転数に基づいて車両１の車速を特定する特定部と、駆動用モータ１５の動作を制御する制御部と、を備え、制御部は、通常モードと、クルーズコントロールモードとを切り替えて実行可能であり、クルーズコントロールモードの実行中に、車速と目標車速との偏差に基づく比例制御を用いて駆動用モータ１５のトルク指令値を算出し、動力伝達軸の捩れが解放されると予測された場合、動力伝達軸の捩れが解放されると予測されない場合と比べて、トルク指令値のうちの比例制御の成分のトルクの絶対値が小さくなるようにトルク指令値を調整するトルク調整処理を実行する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の制御装置に関する。

ドライバの運転操作を支援する目的で、ドライバによる加減速操作（つまり、アクセル操作およびブレーキ操作）に応じて車両の加減速度を制御する通常モードの他に、ドライバによる加減速操作によらずに車速を目標車速に維持するクルーズコントロールモードを実行可能な車両がある（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００８−２２１９３５号公報

駆動用モータを駆動源として備える車両では、クルーズコントロールモードにおいて、駆動用モータのトルクが制御されることによって、車速が目標車速に維持される。ここで、クルーズコントロールモードの実行中には、駆動用モータのトルクがＰＩＤ制御等のフィードバック制御によって制御される場合がある。この場合、駆動用モータのトルク指令値は、具体的には、車速と目標車速との偏差に基づいて算出される。

ところで、駆動用モータのトルク指令値の算出において用いられる車速は、車両の動力伝達軸（具体的には、駆動用モータと車輪との間の動力伝達系に含まれる軸）の回転数に基づいて特定され得る。動力伝達軸に入力されるトルクが急変した場合、動力伝達軸の捩れが解放されることによって、動力伝達軸の回転数が急変する。それにより、車速と目標車速との偏差が急変することに起因して、フィードバック制御によって制御される駆動用モータのトルクが変動し、車両に大きな振動が発生してしまう。特に、クルーズコントロールモードの目標車速が低いほど、起伏が激しい悪路（例えば、河川敷の岩場等）や急勾配の坂路を多く走行することが想定されるので、駆動用モータのトルクの要求値が大きくなりやすく、トルクの変化量が大きくなりやすい。ゆえに、トルクの変動に伴い車両に大きな振動が特に発生しやすくなってしまう。

そこで、本発明は、このような課題に鑑み、クルーズコントロールモードの実行中に車両の振動を抑制することが可能な車両の制御装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の車両の制御装置は、駆動用モータを駆動源として備える車両の動力伝達軸の回転数に基づいて車両の車速を特定する特定部と、駆動用モータの動作を制御する制御部と、を備え、制御部は、ドライバによる加減速操作に応じて車両の加減速度を制御する通常モードと、ドライバによる加減速操作によらずに駆動用モータのトルクを制御することによって車両の車速を目標車速に維持するクルーズコントロールモードとを切り替えて実行可能であり、クルーズコントロールモードの実行中に、車速と目標車速との偏差に基づく比例制御を用いて駆動用モータのトルク指令値を算出し、動力伝達軸の捩れが解放されると予測された場合、動力伝達軸の捩れが解放されると予測されない場合と比べて、トルク指令値のうちの比例制御の成分のトルクの絶対値が小さくなるようにトルク指令値を調整するトルク調整処理を実行する。

制御部は、駆動用モータのトルクの絶対値に基づいて、動力伝達軸の捩れが解放されるか否かを予測してもよい。

制御部は、駆動用モータのトルクの絶対値がトルク閾値を下回った場合に、動力伝達軸の捩れが解放されると予測してもよい。

制御部は、トルク閾値を車速に応じて変化させてもよい。

制御部は、駆動用モータのトルクの時間変化率に基づいて、動力伝達軸の捩れが解放されるか否かを予測してもよい。

制御部は、駆動用モータのトルクの方向が反転すると予測された場合に、動力伝達軸の捩れが解放されると予測してもよい。

制御部は、クルーズコントロールモードの実行中に、動力伝達軸の捩れが解放されると予測された場合であっても、比例制御の成分のトルクの絶対値が比例成分閾値より大きい場合には、トルク調整処理を実行しなくてもよい。

トルク指令値は、比例制御の成分のトルクと、車速と目標車速との偏差に基づく積分制御の成分のトルクとを含み、制御部は、トルク調整処理において、トルク指令値から比例制御の成分のトルクを除去してもよい。

制御部は、クルーズコントロールモードとして、高速クルーズコントロールモードと、高速クルーズコントロールモードの目標車速よりも低い目標車速が用いられる低速クルーズコントロールモードとを切り替えて実行可能であり、低速クルーズコントロールモードの実行中に、動力伝達軸の捩れが解放されると予測された場合、トルク調整処理を実行してもよい。

本発明によれば、クルーズコントロールモードの実行中に車両の振動を抑制することが可能となる。

本発明の実施形態に係る制御装置が搭載される車両の概略構成を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る制御装置の制御部が行う低速クルーズコントロールモードの実行中の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る車両が降坂路から平坦路に進入することに伴って動力伝達軸の捩れが解放される場合における各種状態量の推移の一例を示す図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

<車両の構成>
図１および図２を参照して、本発明の実施形態に係る制御装置１００が搭載される車両１の構成について説明する。

図１は、車両１の概略構成を示す模式図である。図１では、車両１の前進方向を前方向とし、前進方向に対して逆側の後退方向を後方向とし、前方向を向いた状態における左側および右側をそれぞれ左方向および右方向として、車両１が示されている。

車両１は、駆動源として、駆動用モータ（具体的には、図１中の前輪駆動用モータ１５ｆおよび後輪駆動用モータ１５ｒ）を備え、駆動用モータから出力される動力を用いて走行する電気車両である。

なお、以下で説明する車両１は、あくまでも本発明に係る制御装置が搭載される車両の一例であり、後述するように、本発明に係る制御装置が搭載される車両の構成は車両１の構成に特に限定されない。

図１に示されるように、車両１は、前輪１１ａ，１１ｂと、後輪１１ｃ，１１ｄと、フロントディファレンシャル装置１３ｆと、リヤディファレンシャル装置１３ｒと、前輪駆動用モータ１５ｆと、後輪駆動用モータ１５ｒと、インバータ１７ｆと、インバータ１７ｒと、バッテリ１９と、制御装置１００と、アクセル開度センサ２０１と、ブレーキセンサ２０３と、前輪モータ回転数センサ２０５ｆと、後輪モータ回転数センサ２０５ｒとを備える。

以下、前輪１１ａ、前輪１１ｂ、後輪１１ｃおよび後輪１１ｄを区別しない場合には、これらを単に車輪１１とも呼ぶ。また、前輪駆動用モータ１５ｆおよび後輪駆動用モータ１５ｒを区別しない場合には、これらを単に駆動用モータ１５とも呼ぶ。また、インバータ１７ｆおよびインバータ１７ｒを区別しない場合には、これらを単にインバータ１７とも呼ぶ。また、前輪モータ回転数センサ２０５ｆおよび後輪モータ回転数センサ２０５ｒを区別しない場合には、これらを単にモータ回転数センサ２０５とも呼ぶ。

前輪駆動用モータ１５ｆは、前輪１１ａ，１１ｂを駆動する動力を出力する駆動用モータである。なお、前輪１１ａは左前輪に相当し、前輪１１ｂは右前輪に相当する。

具体的には、前輪駆動用モータ１５ｆは、バッテリ１９から供給される電力を用いて駆動される。前輪駆動用モータ１５ｆは、フロントディファレンシャル装置１３ｆと接続されている。フロントディファレンシャル装置１３ｆは、前輪１１ａ，１１ｂと、駆動軸を介してそれぞれ連結されている。前輪駆動用モータ１５ｆから出力された動力は、フロントディファレンシャル装置１３ｆに伝達された後、フロントディファレンシャル装置１３ｆによって、前輪１１ａ，１１ｂへ分配して伝達される。

前輪駆動用モータ１５ｆは、例えば、多相交流式のモータであり、インバータ１７ｆを介してバッテリ１９と接続されている。バッテリ１９から供給される直流電力は、インバータ１７ｆによって交流電力に変換され、前輪駆動用モータ１５ｆへ供給される。

前輪駆動用モータ１５ｆは、前輪１１ａ，１１ｂを駆動する動力を出力する機能の他に、前輪１１ａ，１１ｂの運動エネルギを用いて発電する発電機としての機能も有する。前輪駆動用モータ１５ｆが発電機として機能する場合、前輪駆動用モータ１５ｆにより発電が行われるとともに、回生制動による制動力が車両１に付与される。前輪駆動用モータ１５ｆにより発電された交流電力は、インバータ１７ｆによって直流電力に変換され、バッテリ１９へ供給される。それにより、バッテリ１９が充電される。

後輪駆動用モータ１５ｒは、後輪１１ｃ，１１ｄを駆動する動力を出力する駆動用モータである。なお、後輪１１ｃは左後輪に相当し、後輪１１ｄは右後輪に相当する。

具体的には、後輪駆動用モータ１５ｒは、バッテリ１９から供給される電力を用いて駆動される。後輪駆動用モータ１５ｒは、リヤディファレンシャル装置１３ｒと接続されている。リヤディファレンシャル装置１３ｒは、後輪１１ｃ，１１ｄと、駆動軸を介してそれぞれ連結されている。後輪駆動用モータ１５ｒから出力された動力は、リヤディファレンシャル装置１３ｒに伝達された後、リヤディファレンシャル装置１３ｒによって、後輪１１ｃ，１１ｄへ分配して伝達される。

後輪駆動用モータ１５ｒは、例えば、多相交流式のモータであり、インバータ１７ｒを介してバッテリ１９と接続されている。バッテリ１９から供給される直流電力は、インバータ１７ｒによって交流電力に変換され、後輪駆動用モータ１５ｒへ供給される。

後輪駆動用モータ１５ｒは、後輪１１ｃ，１１ｄを駆動する動力を出力する機能の他に、後輪１１ｃ，１１ｄの運動エネルギを用いて発電する発電機としての機能も有する。後輪駆動用モータ１５ｒが発電機として機能する場合、後輪駆動用モータ１５ｒにより発電が行われるとともに、回生制動による制動力が車両１に付与される。後輪駆動用モータ１５ｒにより発電された交流電力は、インバータ１７ｒによって直流電力に変換され、バッテリ１９へ供給される。それにより、バッテリ１９が充電される。

アクセル開度センサ２０１は、ドライバによるアクセルペダルの操作量であるアクセル開度を検出し、検出結果を出力する。

ブレーキセンサ２０３は、ドライバによるブレーキペダルの操作量であるブレーキ操作量を検出し、検出結果を出力する。

前輪モータ回転数センサ２０５ｆは、前輪駆動用モータ１５ｆの回転数を検出し、検出結果を出力する。後輪モータ回転数センサ２０５ｒは、後輪駆動用モータ１５ｒの回転数を検出し、検出結果を出力する。モータ回転数センサ２０５の検出結果は、制御装置１００が行う処理において、車両１の動力伝達軸（具体的には、駆動用モータ１５と車輪１１との間の動力伝達系に含まれる軸）の回転数を示す情報として用いられる。

制御装置１００は、演算処理装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＣＰＵが使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、および、ＣＰＵの実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する記憶素子であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含む。

制御装置１００は、車両１に搭載される各装置（例えば、インバータ１７、アクセル開度センサ２０１、ブレーキセンサ２０３およびモータ回転数センサ２０５等）と通信を行う。制御装置１００と各装置との通信は、例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信を用いて実現される。

図２は、制御装置１００の機能構成の一例を示すブロック図である。

例えば、図２に示されるように、制御装置１００は、特定部１１０と、制御部１２０とを有する。

特定部１１０は、車両１の動力伝達軸の回転数に基づいて車両１の車速（以下、単に車速とも呼ぶ）を特定する。特定部１１０により特定された車速を示す情報は、制御部１２０へ出力され、制御部１２０が行う処理に利用される。

特定部１１０は、具体的には、モータ回転数センサ２０５の検出結果に基づいて車速を特定する。なお、車速の特定では、前輪モータ回転数センサ２０５ｆおよび後輪モータ回転数センサ２０５ｒの双方の検出結果が用いられてもよく、前輪モータ回転数センサ２０５ｆおよび後輪モータ回転数センサ２０５ｒの一方のみの検出結果が用いられてもよい。また、車速の特定では、車両１の動力伝達軸の回転数を示す情報として、モータ回転数センサ２０５の検出結果以外の情報（例えば、車輪１１とディファレンシャル装置とを連結する駆動軸の回転数を示す情報）が用いられてもよい。

制御部１２０は、車両１内の各装置の動作を制御することによって、車両１の走行を制御する。例えば、制御部１２０は、予測部１２１と、モータ制御部１２２とを含む。

予測部１２１は、車両１の動力伝達軸の捩れが解放されるか否かを予測する。動力伝達軸は、駆動用モータ１５と車輪１１との間で伝達されるトルクが入力される軸であり、入力されるトルクに応じて捩れている。ゆえに、動力伝達軸に入力されるトルクが急変した場合、動力伝達軸の捩れが解放され、動力伝達軸の回転数が急変する。

モータ制御部１２２は、各インバータ１７の動作を制御することによって、各駆動用モータ１５の動作を制御する。具体的には、モータ制御部１２２は、インバータ１７ｆのスイッチング素子の動作を制御することによって、バッテリ１９と前輪駆動用モータ１５ｆとの間の電力の供給を制御する。それにより、モータ制御部１２２は、前輪駆動用モータ１５ｆによる動力の生成および発電を制御することができる。また、モータ制御部１２２は、インバータ１７ｒのスイッチング素子の動作を制御することによって、バッテリ１９と後輪駆動用モータ１５ｒとの間の電力の供給を制御する。それにより、モータ制御部１２２は、後輪駆動用モータ１５ｒによる動力の生成および発電を制御することができる。

なお、モータ制御部１２２は、駆動用モータ１５を駆動して車両１に駆動力を付与する場合に、前輪駆動用モータ１５ｆおよび後輪駆動用モータ１５ｒの双方を駆動してもよく、前輪駆動用モータ１５ｆおよび後輪駆動用モータ１５ｒの一方のみを駆動してもよい。前輪駆動用モータ１５ｆおよび後輪駆動用モータ１５ｒの双方が駆動される場合における各駆動用モータ１５の駆動力の配分は、適宜設定され得る。以下では、駆動用モータ１５のトルクは、前輪駆動用モータ１５ｆおよび後輪駆動用モータ１５ｒのトルクの合計値を意味する。

ここで、制御部１２０は、車両１の走行モードとして、通常モードと、クルーズコントロールモードとを切り替えて実行可能である。通常モードは、ドライバによる加減速操作（つまり、アクセル操作およびブレーキ操作）に応じて車両１の加減速度を制御する走行モードである。クルーズコントロールモードは、ドライバによる加減速操作によらずに駆動用モータ１５のトルクを制御することによって車速を目標車速に維持する走行モードである。

さらに、制御部１２０は、クルーズコントロールモードとして、高速クルーズコントロールモードと、低速クルーズコントロールモードとを切り替えて実行可能である。低速クルーズコントロールモードでは、高速クルーズコントロールモードの目標車速よりも低い目標車速が用いられる。例えば、高速クルーズコントロールモードの目標車速は、２０ｋｍ／ｈ以上１１５ｋｍ／ｈ以下の範囲内の速度に設定され、低速クルーズコントロールモードの目標車速は、２ｋｍ／ｈ以上１５ｋｍ／ｈ以下の範囲内の速度に設定される。クルーズコントロールモードの目標車速は、例えば、ドライバによる入力操作により調整可能である。

例えば、車両１には、通常モードと、高速クルーズコントロールモードと、低速クルーズコントロールモードとのいずれの走行モードを実行させるかを選択するための入力装置（例えば、スイッチまたはボタン等）が設けられており、ドライバは、当該入力装置を操作することにより、走行モードを選択することができる。制御部１２０は、ドライバにより選択されている走行モードを実行する。なお、制御部１２０は、クルーズコントロールモードの実行中に、ドライバによりブレーキ操作等の特定の操作が行われた場合には、クルーズコントロールモードを停止し、通常モードへの切り替えを行う。

通常モードでは、制御部１２０は、車両１に付与される駆動力がアクセル開度に応じた駆動力となるように、駆動用モータ１５の動作を制御する。それにより、車両１の加速度をドライバによるアクセル操作に応じて制御することができる。また、制御部１２０は、車両１に付与される制動力がブレーキ操作量に応じた制動力となるように、車両１に搭載されている液圧式のブレーキ装置等のブレーキ装置の動作を制御する。それにより、車両１の減速度をドライバによるブレーキ操作に応じて制御することができる。

クルーズコントロールモードでは、制御部１２０は、車速が目標車速に近づくように、駆動用モータ１５のトルク指令値を算出し、駆動用モータ１５のトルクをトルク指令値に制御する。例えば、制御部１２０は、車速に基づくフィードフォワード制御と、車速と目標車速との偏差に基づくフィードバック制御（例えば、ＰＩＤ制御）とを用いて駆動用モータ１５のトルクを制御し、当該トルクを駆動用モータ１５に指令するためのトルク指令値を算出する。この場合、算出されるトルク指令値Ｔｃは、例えば、以下の式（１）によって表される。

Ｔｃ＝Ｔｆ＋Ｔｐ＋Ｔｉ＋Ｔｄ ・・・（１）

式（１）において、Ｔｆは、車速に基づくフィードフォワード制御の成分のトルクを示し、Ｔｐは、車速と目標車速との偏差に基づく比例制御の成分（つまり、Ｐ成分）のトルクを示し、Ｔｉは、上記偏差に基づく積分制御の成分（つまり、Ｉ成分）のトルクを示し、Ｔｄは、上記偏差に基づく微分制御の成分（つまり、Ｄ成分）のトルクを示す。Ｐ成分のトルクＴｐは、具体的には、上記偏差にゲインを乗じて得られる。Ｉ成分のトルクＴｉは、具体的には、上記偏差の積分値にゲインを乗じて得られる。Ｄ成分のトルクＴｄは、具体的には、上記偏差の微分値にゲインを乗じて得られる。フィードフォワード制御の成分のトルクＴｆは、車両１が平坦路を走行している場合に、車速を目標車速に維持するために必要と見積もられるトルクに相当する。なお、平坦路は、勾配（つまり、車両１の進行方向での水平方向に対する傾斜）の絶対値が所定値以下の走行路を意味し、後述する降坂路は、平坦路以外の走行路のうち、負の勾配を有する走行路を意味し、後述する登坂路は、平坦路以外の走行路のうち、正の勾配を有する走行路を意味する。

なお、以下では、駆動用モータ１５のトルク指令値Ｔｃが、式（１）を用いて算出される例を説明するが、駆動用モータ１５のトルク指令値Ｔｃの算出方法は、この例に限定されない。駆動用モータ１５のトルク指令値Ｔｃは、少なくとも比例制御を用いて算出されればよく、例えば、上記の例からフィードフォワード制御が省略されてもよく（つまり、式（１）からトルクＴｆが省略されてもよく）、ＰＩＤ制御がＰＩ制御に置き換えられてもよい（つまり、式（１）からトルクＴｄが省略されてもよい）。

なお、本実施形態に係る制御装置１００が有する機能は複数の制御装置により部分的に分割されてもよく、複数の機能が１つの制御装置によって実現されてもよい。制御装置１００が有する機能が複数の制御装置により部分的に分割される場合、当該複数の制御装置は、ＣＡＮ等の通信バスを介して、互いに接続されてもよい。

上記のように、制御装置１００の制御部１２０は、ドライバによる加減速操作によらずに駆動用モータ１５のトルクを制御することによって車両１の車速を目標車速に維持するクルーズコントロールモードを実行可能である。ここで、制御部１２０は、クルーズコントロールモードの実行中に、動力伝達軸の捩れが解放されると予測された場合、動力伝達軸の捩れが解放されると予測されない場合と比べて、駆動用モータ１５のトルク指令値Ｔｃのうちの比例制御の成分（つまり、Ｐ成分）のトルクＴｐの絶対値が小さくなるようにトルク指令値Ｔｃを調整するトルク調整処理を実行する。それにより、動力伝達軸の回転数が急変することに伴い車速と目標車速との偏差が急変する場合に、フィードバック制御によって制御される駆動用モータ１５のトルクの変動を抑制することができる。ゆえに、クルーズコントロールモードの実行中に、動力伝達軸の捩れの解放に起因した車両１の振動を抑制することが可能となる。なお、クルーズコントロールモードの実行中に制御部１２０により行われる処理（具体的には、車両１の振動を抑制するための処理）の詳細については、後述する。

<制御装置の動作>
続いて、図３および図４を参照して、本発明の実施形態に係る制御装置１００の動作について説明する。

上記のように、クルーズコントロールモードの実行中において、動力伝達軸の捩れが解放されると予測された場合に上述したトルク調整処理（具体的には、動力伝達軸の捩れが解放されると予測されない場合と比べて、駆動用モータ１５のトルク指令値ＴｃのうちのＰ成分のトルクＴｐの絶対値が小さくなるようにトルク指令値Ｔｃを調整する処理）が実行されることによって、車両１の振動が抑制される。

ここで、クルーズコントロールモードの目標車速が低いほど、トルクの変化量が大きくなりやすく、動力伝達軸の捩れが大きくなりやすい。ゆえに、低速クルーズコントロールモードでは、高速クルーズコントロールモードと比べて、トルクの変動に伴い動力伝達軸の捩れが解放されることによって、車両１に大きな振動が特に発生しやすくなってしまう。よって、制御部１２０は、低速クルーズコントロールモードの実行中に、動力伝達軸の捩れが解放されると予測された場合、トルク調整処理を実行することが好ましい。

以下では、低速クルーズコントロールモードの実行中にトルク調整処理が実行される例を説明するが、制御部１２０は、高速クルーズコントロールモードの実行中に、動力伝達軸の捩れが解放されると予測された場合、トルク調整処理を実行してもよい。なお、制御部１２０は、高速クルーズコントロールモードの実行中に、トルク調整処理を実行しなくてもよい。

また、以下では、トルク調整処理として、トルク指令値ＴｃからＰ成分のトルクＴｐを除去する処理が行われる例を説明するが、トルク調整処理の処理内容は、後述するように、このような例に限定されない。

図３は、制御部１２０が行う低速クルーズコントロールモードの実行中の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図３に示される制御フローは、具体的には、低速クルーズコントロールモードの実行中において繰り返し実行される。

図４は、車両１が降坂路から平坦路に進入することに伴って動力伝達軸の捩れが解放される場合における各種状態量の推移の一例を示す図である。図４では、具体的には、各種状態量として、走行路の勾配、車速、トルク指令値Ｔｃ、Ｐ成分のトルクＴｐおよびＩ成分のトルクＴｉの推移が示されている。トルクの正方向は、車両１に駆動力を付与する方向（つまり、車両１を前進させる方向）であり、トルクの負方向は、車両１に制動力を付与する方向（つまり、車両１を後退させる方向）である。なお、図４では、フィードフォワード制御の成分のトルクＴｆおよびＰＩＤ制御のＤ成分のトルクＴｄの図示は省略されている。

以下、図４を適宜参照しつつ、図３に示される制御フローの各処理を説明する。

図３に示される制御フローが開始されると、まず、ステップＳ１０１において、予測部１２１は、車両１の動力伝達軸の捩れが解放されるか否かを予測する。動力伝達軸の捩れが解放されると予測された場合（ステップＳ１０１／ＹＥＳ）、ステップＳ１０２の判定処理に進む。一方、動力伝達軸の捩れが解放されると予測されなかった場合（ステップＳ１０１／ＮＯ）、ステップＳ１０１の予測処理が繰り返される。

例えば、予測部１２１は、駆動用モータ１５のトルクの絶対値に基づいて、動力伝達軸の捩れが解放されるか否かを予測する。この場合、予測部１２１は、例えば、駆動用モータ１５のトルクの絶対値がトルク閾値を下回った場合に、動力伝達軸の捩れが解放されると予測する。予測部１２１は、駆動用モータ１５のトルクを示す情報として、例えば、トルク指令値Ｔｃを用いる。このように、動力伝達軸の捩れが解放されるか否かの予測処理におけるトルクは、駆動用モータ１５のトルクの指令値（つまり、計算値）でもよく、駆動用モータ１５のトルクの測定値であってもよい。

図４に示される例では、時刻Ｔ１１以前において、車両１は、負の勾配を有する降坂路を走行している。降坂路の走行中には、車両１を進行方向に加速させる方向に当該車両１の自重が作用する。ゆえに、車速を目標車速に維持するために、車両１に負方向のトルクを付与する必要がある。図４に示される例では、時刻Ｔ１１以前において、Ｉ成分のトルクＴｉが負の値をとり、トルク指令値Ｔｃが負の値をとる。よって、車両１に回生制動による制動力を付与することができるので、車速を目標車速に維持することができる。時刻Ｔ１１において、勾配が０に向かって変化し始め、車両１が平坦路へ進入し始める。ゆえに、時刻Ｔ１１において、車速が低下し始め、車速が目標車速に対して低くなる。よって、時刻Ｔ１１以降において、Ｐ成分のトルクＴｐおよびＩ成分のトルクＴｉが上昇する。

時刻Ｔ１１の後の時刻Ｔ１２において、トルク指令値Ｔｃの絶対値がトルク閾値Ｔ＿ｔｈを下回ったこと（すなわち、−Ｔ＿ｔｈ<Ｔｃ<Ｔ＿ｔｈとなったこと）をトリガとして、予測部１２１は、動力伝達軸の捩れが解放されると予測する。ここで、時刻Ｔ１２の後の時刻Ｔ１３において、車両１が平坦路への進入を完了し、時刻Ｔ１３以降において、トルク指令値Ｔｃが負の値から正の値に反転する。このように、車両１が降坂路から平坦路に進入する場合には、駆動用モータ１５のトルクの方向が反転するので（つまり、動力伝達軸に入力されるトルクが急変するので）、動力伝達軸の捩れが解放される。

上記のトルク閾値Ｔ＿ｔｈは、駆動用モータ１５のトルクの方向が反転することが予測される程度に駆動用モータ１５のトルクの絶対値が小さくなったか否かを適切に判断し得る値に適宜設定される。ゆえに、予測部１２１は、駆動用モータ１５のトルクの絶対値がトルク閾値Ｔ＿ｔｈを下回ったことをもって駆動用モータ１５のトルクの方向が反転すると予測することができるので、動力伝達軸の捩れが解放されると予測することができる。

なお、上記では、ステップＳ１０１の予測処理が駆動用モータ１５のトルクの絶対値に基づいて行われる例を説明したが、ステップＳ１０１の予測処理は、他のパラメータを用いて行われてもよい。例えば、予測部１２１は、駆動用モータ１５のトルクの時間変化率（つまり、当該トルクの単位時間あたりの変化量）に基づいて、動力伝達軸の捩れが解放されるか否かを予測してもよい。予測部１２１は、例えば、駆動用モータ１５のトルクの時間変化率に基づいて駆動用モータ１５のトルクの方向が反転すると予測される場合に、動力伝達軸の捩れが解放されると予測する。例えば、駆動用モータ１５のトルクが０Ｎに向かう方向に変化しており、当該トルクの時間変化率が変化率閾値より大きい場合、予測部１２１は、駆動用モータ１５のトルクの方向が反転すると予測し、動力伝達軸の捩れが解放されると予測してもよい。上記の変化率閾値は、駆動用モータ１５のトルクの方向が反転することが予測される程度に駆動用モータ１５のトルクの時間変化率が大きくなったか否かを適切に判断し得る値に適宜設定される。

図３中のステップＳ１０１でＹＥＳと判定された場合、ステップＳ１０２において、制御部１２０は、Ｐ成分のトルクＴｐの絶対値が比例成分閾値より大きいか否かを判定する。Ｐ成分のトルクＴｐの絶対値が比例成分閾値より大きいと判定された場合（ステップＳ１０２／ＹＥＳ）、図３に示される制御フローは終了する。一方、Ｐ成分のトルクＴｐの絶対値が比例成分閾値より大きいと判定されなかった場合（ステップＳ１０２／ＮＯ）、ステップＳ１０３に進み、制御部１２０は、トルク指令値ＴｃからのＰ成分のトルクＴｐの除去を開始する（つまり、トルク調整処理を開始する）。

図３に示される制御フローでは、ステップＳ１０２でＹＥＳと判定された場合、ステップＳ１０３に進まないので、トルク調整処理は実行されない。つまり、制御部１２０は、動力伝達軸の捩れが解放されると予測された場合であっても、Ｐ成分のトルクＴｐの絶対値が比例成分閾値より大きい場合には、トルク調整処理を実行しない。Ｐ成分のトルクＴｐの絶対値が過度に大きい場合に、トルク調整処理が実行され、例えば、トルク指令値ＴｃからＰ成分のトルクＴｐが除去されると、駆動用モータ１５のトルクが過度に変化してしまい、車両１に大きなショックが生じてしまう。

上記の比例成分閾値は、トルク調整処理が実行されることに伴い車両１に大きなショックが生じると想定される程度にＰ成分のトルクＴｐの絶対値が大きいか否かを適切に判断し得る値に適宜設定される。制御部１２０は、ステップＳ１０２でＹＥＳと判定された場合にトルク調整処理を実行しないことによって、トルク調整処理が実行されることに伴い車両１に大きなショックが生じることを抑制することができる。

例えば、図４に示される例では、動力伝達軸の捩れが解放されると予測される時刻Ｔ１２において、Ｐ成分のトルクＴｐの絶対値は、比例成分閾値Ｔｐ＿ｔｈより小さい（すなわち、−Ｔｐ＿ｔｈ<Ｔｐ<Ｔｐ＿ｔｈとなっている）ので、ステップＳ１０２でＮＯと判定され、トルク指令値ＴｃからＰ成分のトルクＴｐを除去するトルク調整処理が開始される。それにより、時刻Ｔ１２以降において、トルク指令値Ｔｃの算出に用いられるＰ成分のトルクＴｐが０となる。

図４では、時刻Ｔ１２にトルク調整処理が仮に開始されなかった場合の車速、トルク指令値ＴｃおよびＰ成分のトルクＴｐの推移が二点鎖線で示されている。時刻Ｔ１３以降では、車両１が降坂路から平坦路へ進入したことに伴って、動力伝達軸の捩れが解放され、動力伝達軸の回転数が急変する。上述したように、トルク指令値Ｔｃの算出において用いられる車速は、動力伝達軸の回転数に基づいて特定されるので、時刻Ｔ１３以降において、動力伝達軸の回転数が急変することに伴い車速が急変し、車速と目標車速との偏差が急変する。

車速と目標車速との偏差に基づいて算出されるＰＩＤ制御の各成分のトルクの中で、Ｐ成分のトルクＴｐは、Ｉ成分のトルクＴｉと比べて当該偏差の変化に連動して変化しやすい。ゆえに、時刻Ｔ１２にトルク調整処理が仮に開始されなかった場合、図４で二点鎖線によって示されるように、時刻Ｔ１３以降において、車速と目標車速との偏差が急変することに連動して、Ｐ成分のトルクＴｐが大きく変動してしまう。それにより、車速とＰ成分のトルクＴｐとが互いに影響し合って短時間で急激に増減するように継続的に変化し、トルク指令値Ｔｃが短時間で急激に増減するように継続的に変化する状況が生じる。ゆえに、車両１に大きな振動が発生してしまう。

一方、本実施形態では、図４に示されるように、時刻Ｔ１２において、トルク調整処理が開始され、時刻Ｔ１２以降において、トルク指令値Ｔｃの算出に用いられるＰ成分のトルクＴｐが０となる。それにより、時刻Ｔ１３以降において、動力伝達軸の回転数が急変することに伴い車速が急変し、車速と目標車速との偏差が急変した場合に、車速とＰ成分のトルクＴｐとが互いに影響し合って短時間で急激に増減するように継続的に変化することを抑制することができる。ゆえに、トルク指令値Ｔｃが短時間で急激に増減するように継続的に変化する状況が生じることを抑制することができるので、車両１の振動を抑制することができる。

なお、Ｄ成分のトルクＴｄも車速と目標車速との偏差の変化に連動して変化しやすいが、Ｄ成分のトルクＴｄの絶対値は、Ｐ成分のトルクＴｐおよびＩ成分のトルクＴｉと比較して小さいので、車両１の振動に対してＤ成分のトルクＴｄが与える影響は比較的小さい。ゆえに、トルク調整処理においてＰ成分のトルクＴｐの絶対値が小さくなるようにトルク指令値Ｔｃが調整されることによって、車両１の振動を適切に抑制することができる。

図４に示される例では、駆動用モータ１５のトルクの絶対値がトルク閾値Ｔ＿ｔｈを下回ったこと（具体的には、トルク指令値Ｔｃの絶対値がトルク閾値Ｔ＿ｔｈを下回ったこと）をトリガとして、動力伝達軸の捩れが解放されると予測され、トルク調整処理が開始される。ゆえに、トルク閾値Ｔ＿ｔｈを変化させることによって、トルク調整処理の開始されやすさを変化させることができる。ここで、予測部１２１は、トルク閾値Ｔ＿ｔｈを車速に応じて変化させることが好ましい。例えば、予測部１２１は、車速が低いほど、トルク閾値Ｔ＿ｔｈを大きくしてもよい。車速が低いほど、駆動用モータ１５のトルクの大きさが大きくなるので、トルクの変化量が大きくなりやすく、トルクの変動に伴い車両１に大きな振動が特に発生しやすくなってしまう。ゆえに、車速が低いほどトルク閾値Ｔ＿ｔｈを大きくし、トルク調整処理を開始されやすくすることによって、車両１の振動を効果的に抑制することができる。

図３中のステップＳ１０３の次に、ステップＳ１０４において、制御部１２０は、トルク調整処理の終了条件が満たされたか否かを判定する。トルク調整処理の終了条件が満たされたと判定された場合（ステップＳ１０４／ＹＥＳ）、ステップＳ１０５に進み、制御部１２０は、トルク指令値ＴｃからのＰ成分のトルクＴｐの除去を終了し（つまり、トルク調整処理を終了し）、図３に示される制御フローは終了する。一方、トルク調整処理の終了条件が満たされたと判定されなかった場合（ステップＳ１０４／ＮＯ）、ステップＳ１０４の判定処理が繰り返される。

終了条件は、動力伝達軸の捩れが解放された後、トルク調整処理を実行する必要性がなくなる程度まで各種状態量が十分に安定したか否かを判断するための条件である。例えば、終了条件は、車速が安定したとの条件であってもよい。制御部１２０は、例えば、基準時間内での車速の最大値と最小値との差が基準値以下である場合に、車速が安定したと判定し得る。また、例えば、終了条件は、トルク指令値Ｔｃが安定したとの条件であってもよい。制御部１２０は、例えば、基準時間内でのトルク指令値Ｔｃの最大値と最小値との差が基準値以下である場合に、トルク指令値Ｔｃが安定したと判定し得る。

上記では、トルク調整処理として、トルク指令値ＴｃからＰ成分のトルクＴｐを除去する処理が行われる例を説明したが、トルク調整処理の処理内容は、上記の例に限定されない。例えば、制御部１２０は、トルク調整処理において、Ｐ成分のトルクＴｐに１より小さいゲインを乗じる処理を行ってもよい。また、例えば、制御部１２０は、トルク調整処理において、Ｐ成分のトルクＴｐの絶対値が予め設定された上限値を超える場合に、トルクＴｐの絶対値を上限値以下に調整する処理を行ってもよい。

また、上記では、図４を参照して、車両１が降坂路から平坦路に進入する場合を説明したが、車両１が降坂路から登坂路に進入する場合、もしくは、車両１が平坦路または登坂路から降坂路に進入する場合にも、駆動用モータ１５のトルクの方向が反転するので、動力伝達軸に入力されるトルクが急変し、動力伝達軸の捩れが解放される。ゆえに、予測部１２１は、これらの場合においても、例えば、駆動用モータ１５のトルクの絶対値がトルク閾値を下回ったことをもって駆動用モータ１５のトルクの方向が反転すると予測し、動力伝達軸の捩れが解放されると予測することができ、トルク調整処理を実行することができる。

また、上記では、駆動用モータ１５のトルクの方向が反転すると予測された場合に、動力伝達軸の捩れが解放されると予測される例を説明したが、予測部１２１は、駆動用モータ１５のトルクの方向が反転すると予測された場合以外の場合に、動力伝達軸の捩れが解放されると予測してもよい。例えば、車両１が登坂路から平坦路に進入する場合、または車両１が平坦路から登坂路に進入する場合、駆動用モータ１５のトルクの方向は維持されるものの、動力伝達軸に入力されるトルクが比較的大きな変化量で変化し、動力伝達軸の捩れが解放され得る。ゆえに、予測部１２１は、例えば、地図データ等を利用することによって、車両１が登坂路から平坦路に進入すること、または、平坦路から登坂路に進入することが予測された場合に、動力伝達軸の捩れが解放されると予測し、トルク調整処理を実行してもよい。

<制御装置の効果>
続いて、本発明の実施形態に係る制御装置１００の効果について説明する。

本実施形態に係る制御装置１００では、制御部１２０は、クルーズコントロールモードの実行中に、動力伝達軸の捩れが解放されると予測された場合、動力伝達軸の捩れが解放されると予測されない場合と比べて、駆動用モータ１５のトルク指令値ＴｃのうちのＰ成分のトルクＴｐの絶対値が小さくなるようにトルク指令値Ｔｃを調整するトルク調整処理を実行する。それにより、動力伝達軸の回転数が急変することに伴い車速と目標車速との偏差が急変する場合に、フィードバック制御によって制御される駆動用モータ１５のトルクの変動を抑制することができる。具体的には、車速とＰ成分のトルクＴｐとが互いに影響し合って短時間で急激に増減するように継続的に変化することを抑制することができる。ゆえに、クルーズコントロールモードの実行中に車両１の振動を抑制することができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、制御部１２０は、駆動用モータ１５のトルクの絶対値に基づいて、動力伝達軸の捩れが解放されるか否かを予測することが好ましい。それにより、駆動用モータ１５のトルクの方向が反転することが予測される場合に、動力伝達軸の捩れが解放されることを適切に予測することができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、制御部１２０は、駆動用モータ１５のトルクの絶対値がトルク閾値を下回った場合に、動力伝達軸の捩れが解放されると予測することが好ましい。それにより、駆動用モータ１５のトルクの方向が反転することが予測される場合に、動力伝達軸の捩れが解放されることをより適切に予測することができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、制御部１２０は、トルク閾値を車速に応じて変化させることが好ましい。それにより、車速に応じてトルク調整処理の開始されやすさを変化させることができる。ゆえに、例えば、車速が低く駆動用モータ１５のトルクの変化量が大きくなりやすい場合に、トルク調整処理を開始されやすくすることができるので、車両１の振動を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、制御部１２０は、駆動用モータ１５のトルクの時間変化率に基づいて、動力伝達軸の捩れが解放されるか否かを予測することが好ましい。それにより、駆動用モータ１５のトルクの方向が反転することが予測される場合に、動力伝達軸の捩れが解放されることを適切に予測することができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、予測部１２１は、駆動用モータ１５のトルクの方向が反転すると予測された場合に、動力伝達軸の捩れが解放されると予測することが好ましい。それにより、車両１が降坂路から平坦路に進入する場合等の駆動用モータ１５のトルクの方向が反転することによって動力伝達軸に入力されるトルクが急変する場合に、動力伝達軸の捩れが解放されることを適切に予測することができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、制御部１２０は、クルーズコントロールモードの実行中に、動力伝達軸の捩れが解放されると予測された場合であっても、Ｐ成分のトルクＴｐの絶対値が比例成分閾値より大きい場合には、トルク調整処理を実行しないことが好ましい。それにより、トルク調整処理が実行されることに伴い車両１に大きなショックが生じることを抑制することができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、トルク指令値Ｔｃは、Ｐ成分のトルクＴｐと、Ｉ制御の成分のトルクＴｉとを含み、制御部１２０は、トルク調整処理において、トルク指令値ＴｃからＰ成分のトルクＴｐを除去することが好ましい。それにより、動力伝達軸の回転数が急変することに伴い車速と目標車速との偏差が急変する場合に、トルク指令値Ｔｃの算出にトルクＴｉ等のトルクＴｐ以外の成分のみを用いることによって、フィードバック制御によって制御される駆動用モータ１５のトルクの変動を効果的に抑制することができる。具体的には、車速とＰ成分のトルクＴｐとが互いに影響し合って短時間で急激に増減するように継続的に変化することを効果的に抑制することができる。ゆえに、クルーズコントロールモードの実行中に車両１の振動を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、制御部１２０は、低速クルーズコントロールモードの実行中に、動力伝達軸の捩れが解放されると予測された場合、トルク調整処理を実行することが好ましい。上述したように、低速クルーズコントロールモードでは、高速クルーズコントロールモードと比べて、目標車速が低いことに起因して、トルクの変動に伴い動力伝達軸の捩れが解放されることによって、車両１に大きな振動が特に発生しやすくなってしまう。ゆえに、低速クルーズコントロールモードの実行中に、動力伝達軸の捩れが解放されると予測された場合、トルク調整処理を実行することによって、クルーズコントロールモードの実行中に車両１の振動を抑制する効果を有効に活用することができる。

以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例または修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。

例えば、上記では、駆動源として前輪駆動用モータ１５ｆおよび後輪駆動用モータ１５ｒを備える電気車両である車両１を説明したが、本発明に係る制御装置が搭載される車両の構成は車両１に特に限定されない。例えば、本発明に係る制御装置が搭載される車両は、互いに異なる駆動用モータが各車輪に設けられている（つまり、４つの駆動用モータを備えている）電気車両であってもよく、駆動源として駆動用モータおよびエンジンを備えるハイブリッド車両であってもよい。また、例えば、本発明に係る制御装置が搭載される車両は、図１を参照して説明した車両１に対して構成要素の追加、変更または削除を施した車両であってもよい。

また、例えば、本明細書においてフローチャートを用いて説明した処理は、必ずしもフローチャートに示された順序で実行されなくてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。

本発明は、車両の制御装置に利用できる。

１ 車両
１１ａ，１１ｂ 前輪
１１ｃ，１１ｄ 後輪
１３ｆ フロントディファレンシャル装置
１３ｒ リヤディファレンシャル装置
１５ｆ 前輪駆動用モータ（駆動用モータ）
１５ｒ 後輪駆動用モータ（駆動用モータ）
１７ｆ インバータ
１７ｒ インバータ
１９ バッテリ
１００ 制御装置
１１０ 特定部
１２０ 制御部
１２１ 予測部
１２２ モータ制御部
２０１ アクセル開度センサ
２０３ ブレーキセンサ
２０５ｆ 前輪モータ回転数センサ
２０５ｒ 後輪モータ回転数センサ

Claims (9)

1. 駆動用モータを駆動源として備える車両の動力伝達軸の回転数に基づいて前記車両の車速を特定する特定部と、
   前記駆動用モータの動作を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   ドライバによる加減速操作に応じて前記車両の加減速度を制御する通常モードと、前記ドライバによる加減速操作によらずに前記駆動用モータのトルクを制御することによって前記車両の車速を目標車速に維持するクルーズコントロールモードとを切り替えて実行可能であり、
   前記クルーズコントロールモードの実行中に、
   前記車速と前記目標車速との偏差に基づく比例制御を用いて前記駆動用モータのトルク指令値を算出し、
   前記動力伝達軸の捩れが解放されると予測された場合、前記動力伝達軸の捩れが解放されると予測されない場合と比べて、前記トルク指令値のうちの前記比例制御の成分のトルクの絶対値が小さくなるように前記トルク指令値を調整するトルク調整処理を実行する、
   車両の制御装置。
2. 前記制御部は、前記駆動用モータのトルクの絶対値に基づいて、前記動力伝達軸の捩れが解放されるか否かを予測する、
   請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記制御部は、前記駆動用モータのトルクの絶対値がトルク閾値を下回った場合に、前記動力伝達軸の捩れが解放されると予測する、
   請求項２に記載の車両の制御装置。
4. 前記制御部は、前記トルク閾値を前記車速に応じて変化させる、
   請求項３に記載の車両の制御装置。
5. 前記制御部は、前記駆動用モータのトルクの時間変化率に基づいて、前記動力伝達軸の捩れが解放されるか否かを予測する、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
6. 前記制御部は、前記駆動用モータのトルクの方向が反転すると予測された場合に、前記動力伝達軸の捩れが解放されると予測する、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
7. 前記制御部は、前記クルーズコントロールモードの実行中に、前記動力伝達軸の捩れが解放されると予測された場合であっても、前記比例制御の成分のトルクの絶対値が比例成分閾値より大きい場合には、前記トルク調整処理を実行しない、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
8. 前記トルク指令値は、前記比例制御の成分のトルクと、前記車速と前記目標車速との偏差に基づく積分制御の成分のトルクとを含み、
   前記制御部は、前記トルク調整処理において、前記トルク指令値から前記比例制御の成分のトルクを除去する、
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
9. 前記制御部は、
   前記クルーズコントロールモードとして、高速クルーズコントロールモードと、前記高速クルーズコントロールモードの目標車速よりも低い目標車速が用いられる低速クルーズコントロールモードとを切り替えて実行可能であり、
   前記低速クルーズコントロールモードの実行中に、前記動力伝達軸の捩れが解放されると予測された場合、前記トルク調整処理を実行する、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の車両の制御装置。

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