JP6243279B2

JP6243279B2 - 電動車両の駆動力制御装置

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Inventors: 長村　謙介; 謙介長村; 光男平田
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Description

本発明は、電動車両の駆動力制御装置に関する。

従来の電動車両の駆動力制御装置においては、駆動系のねじれにより生じる振動（ねじれ振動）を抑制するために、運転者の要求駆動力（目標駆動力）から設定したモータトルク指令値に対して補正が行われている。例えば、駆動系がねじれを生じない剛体であるものと仮定した理想的な車両モデルを用いて、モータトルク指令値を車両モデルに与えた場合の車速を目標車速として算出する。そして、目標車速と実際の車速との偏差を求め、この偏差が小さくなるような補正値を算出する。この補正値をモータトルク指令値に加算することで、最終的なモータトルク指令値とする。

従来の理想的な車両モデルには、空気抵抗等の走行抵抗トルクやブレーキ操作による制動トルクといった外乱トルクが入力しておらず、車両モデルから出力される目標車速やそれに基づいて演算される補正値に反映されていない。この結果、補正値によりねじれ振動を抑制することはできるものの、走行抵抗発生時や制動時において走行抵抗トルクやブレーキ操作による制動トルクも打ち消すように余計な駆動力が発生し、運転者による要求駆動力と実際の駆動力とが乖離するという問題があった。

このような外乱トルクに起因する駆動力の増大を抑制するための方法として、外部入力推定部が外乱トルクを推定し、目標車速や目標モータ速度を演算する際にモータ要求トルクから外乱トルクを予め減算し、外乱トルクが考慮された目標回転速度を演算することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１２−８０６５５号公報

しかしながら、特許文献１では、入力トルク推定器による外乱トルクを推定するための演算が複雑である。更に、入力トルク推定器はプラントの逆系なので、入力トルクを推定するために使用するプラントの伝達関数パラメータを正確に求めることが困難である。

また、目標車速と実際の車速との偏差が完全にゼロにならないため、目標駆動力に対して実際の駆動力がオーバーシュートしてしまう。

本発明の課題は、駆動系に生じるねじれ振動を抑制しつつ、簡単な構成で、目標駆動力に対する実際の駆動力のオーバーシュートを低減することができる電動車両の駆動力制御装置を提供することにある。

本発明は、車両駆動系におけるモータの駆動力を制御する電動車両の駆動力制御装置であって、運転者が要求する駆動力を第１目標駆動力として設定する目標駆動力設定部と、前記第１目標駆動力に対して実際に出力される実駆動力がオーバーシュートするのを抑制するように第２目標駆動力を演算するフィードフォワード補償器と、入力目標駆動力から前記車両駆動系を完全な剛体とした車両モデルを用いて、前記モータの目標回転速度を演算する目標速度演算部と、前記目標回転速度及び前記モータの実回転速度に基づいて、前記目標回転速度と前記実回転速度との偏差を小さくする補正量を演算する補正量演算部と、前記入力目標駆動力に前記補正量を加算することにより、モータトルク指令値を演算する指令値演算部とを備え、前記フィードフォワード補償器は、前記第１目標駆動力に対して、前記実駆動力が所定の応答となる特性を表した第１伝達関数と、前記フィードフォワード補償器を除き、前記目標速度演算部、前記補正量演算部、前記指令値演算部及び前記車両駆動系を含む制御系における、前記入力目標駆動力と前記実駆動力との間の伝達特性を近似的に表した第２伝達関数の、逆数と、で構成され、前記制御系には、前記入力目標駆動力として前記第２目標駆動力が入力されることを特徴とする。

本発明によれば、駆動系に生じるねじれ振動を抑制しつつ、簡単な構成で、目標駆動力に対する実際の駆動力のオーバーシュートを低減することができる電動車両の駆動力制御装置を提供することができる。

本出願人が既に出願した未公知の電動車両の駆動力制御装置の構成の一例を示すブロック図である。本発明の第１の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置の構成の一例を示すブロック図である。本発明の第１の実施の形態の制御チューニング方法を説明するグラフである。図４（ａ）は、本発明の第１の実施の形態において２次遅れ要素の伝達関数Ｇ１，Ｇ２を用いた場合の目標駆動力、実際の駆動力、モータトルクのシュミレーション結果を示すグラフである。図４（ｂ）は、従来のローパスフィルタを用いた場合の目標駆動力、実際の駆動力、モータトルクのシュミレーション結果を示すグラフである。図５（ａ）は、ＦＦ補償器がない場合の目標駆動力、実際の駆動力の駆動軸トルクの変化を示すグラフである。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す目標駆動力、実際の駆動力の駆動軸トルクの立ち上がり時の詳細な変化を示すグラフである。図６（ａ）は、第１の実施形態のＦＦ補償器がある場合の目標駆動力、実際の駆動力の駆動軸トルクの変化を示すグラフである。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す目標駆動力、実際の駆動力の駆動軸トルクの立ち上がり時の詳細な変化を示すグラフである。図７（ａ）は、第１の実施形態の理想応答の固有周波数を５０ｒａｄ／ｓから１００ｒａｄ／ｓに変更した場合の駆動軸トルクの変化を示すグラフである。図７（ｂ）は、第１の実施形態の理想応答の固有周波数を５０ｒａｄ／ｓから１００ｒａｄ／ｓに変更した場合のモータトルク×減速比の変化を示すグラフである。本発明の第２の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置の構成の一例を示すブロック図である。図９（ａ）は本発明の第２の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置の固有周波数設定手段の動作を説明するための各部のタイミングチャートである。図９（ｂ）は駆動力要求値の微分値の平均値から第１伝達関数の固有周波数を求める変換テーブルを示す図である。図１０（ａ）は第１の実施形態の第１伝達関数Ｇ１と第２伝達関数Ｇ２のそれぞれの固有周波数を５０ｒａｄ／ｓに設定した場合の駆動軸トルクの変化を示すグラフである。図１０（ｂ）は第２の実施の形態の第１伝達関数Ｇ１と第２伝達関数Ｇ２のそれぞれの固有周波数を２００ｒａｄ／ｓに設定した場合の駆動軸トルクの変化を示すグラフである。

実施の形態の電動車両の駆動力制御装置は、本出願人が既に出願した未公知の電動車両の駆動力制御装置（特願２０１３−２４９０８１、平成２５年１２月２日に出願済み）に対する課題を解決したものである。

まず、本出願人が既に出願した電動車両の駆動力制御装置を、図１を参照しながら説明する。電動車両の駆動力制御装置は、電気自動車（ＥＶ）等の電動車両に搭載可能であり、目標駆動力設定手段１１、除算手段１２、目標速度演算手段１５、補正量演算手段２０及び指令値演算手段１９を備える。指令値演算手段１９には制御対象であるプラント３０が接続されている。

プラント３０は、電動車両の駆動系であり、図示しないモータと、モータに出力軸及び駆動軸を介して連結された図示しない車輪を有する。モータの回転は、指令値演算手段１９により演算されるモータトルク指令値Ｔ_Ｍにより制御される。電動車両の駆動系において、モータを回転させたときに、駆動軸のねじれにより振動（ねじれ振動）が生じる。このねじれ振動を抑制するために、指令値演算手段１９がモータトルク指令値を演算する際に補正が行われる。

目標駆動力設定手段１１は、運転者のアクセルペダル操作に対応する要求駆動力Ｔｒに基づいて目標駆動力Ｔ_Ｄ ^＊［Ｎｍ］を設定する。除算手段１２は、目標駆動力設定手段１１により設定された目標駆動力Ｔ_Ｄ ^＊を減速機（図示省略）の減速比Ｎで除算する。除算後の目標駆動力は補正前のモータトルク指令値（第１のモータトルク指令値）であり、指令値演算手段１９に入力される。

目標速度演算手段１５は、目標駆動力設定手段１１により設定された目標駆動力Ｔ_Ｄ ^＊に対して積分を行い、理想車両モデルのモータの回転速度を目標回転速度として演算する。理想車両モデルは、車両駆動系においてバックラッシュがなく、且つ完全な剛体であると仮定したモデルである。理想車両モデルの伝達特性（伝達関数）Ｇｍ（ｓ）は、例えば以下の式（１）で表すことができる。

Ｇｍ（ｓ）＝１／（Ｊ_ＴＮｓ） …（１）

ここで、Ｊ_Ｔ［Ｎｍｓ^２］はモータ軸換算総合イナーシャ（慣性モーメント）であり、Ｎは減速比であり、ｓはラプラス演算子である。

補正量演算手段２０は、目標速度演算手段１５により演算された目標回転速度及びプラント３０内のモータの実際の回転速度ω_Ｍ［ｒａｄ／ｓ］に基づいて、第１のモータトルク指令値に対する補正量を演算する。実際の回転速度ω_Ｍは、例えばプラント３０内のモータの出力軸に取り付けられた回転速度検出手段１３により検出可能である。

補正量演算手段２０により演算される補正量は、駆動系に生じるねじれ振動を抑制するためのものである。補正量は、目標回転速度と実回転速度ω_Ｍとの偏差が０又は小さくなるように、且つ外乱トルク成分を除去するように演算される。外乱トルク成分は、空気抵抗等の走行抵抗トルク成分と、ブレーキ操作による制動トルク成分を意味する。

補正量演算手段２０は、偏差演算手段１６、乗算手段１７及び外乱除去手段１８を有する。偏差演算手段１６は、目標速度演算手段１５により演算された目標回転速度から、回転速度検出手段１３により検出された実回転速度ω_Ｍを減算することにより、目標回転速度と実回転速度との偏差を演算する。

乗算手段１７は、偏差演算手段１６により演算された偏差に比例ゲインＫ（例えばＫ＝２）を乗算することにより、駆動系に生じるねじれ振動を抑制するための補正量（第１の補正量）を演算する。第１の補正量は、目標回転速度と実回転速度ω_Ｍの偏差を０とするか又は小さくするものである。

外乱除去手段１８は、乗算手段１７により演算された第１の補正量に対して動的な補正処理（フィルタ処理）を行い、外乱トルク成分を除去する。外乱除去手段１８は、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）により第１の補正量の高域側を通過させ、低域側を遮断して、第１の補正量に含まれている外乱トルク成分を除去することにより最終的な補正量（第２の補正量）を演算する。

ハイパスフィルタは、以下の式（２），（３）で表すような伝達関数Ｇｈ１（ｓ）、Ｇｈ２（ｓ）を用いることができる。

Ｇｈ１（ｓ）＝ｓ／（ｓ＋ω_ＨＰＦ） …（２）
Ｇｈ２（ｓ）＝ｓ^２／（ｓ＋ω_ＨＰＦ）^２ …（３）

式（２），（３）において、ｓはラプラス演算子であり、ω_ＨＰＦ［ｒａｄ／ｓ］はカットオフ周波数である。カットオフ周波数ω_ＨＰＦを大きくするほど、より広い周波数帯域の外乱トルク成分を除去することができるが、ねじれ振動の抑制効果（振動抑制性能）は逆に低下するというトレードオフの関係がある。このため、外乱トルク成分の除去と、振動抑制性能とが両立するような値に設定することが好ましい。

ハイパスフィルタのカットオフ周波数ω_ＨＰＦは、例えば０．３Ｈｚとすることで、ねじれ振動の周波数（例えば１０Ｈｚ近辺）を通過させつつ、ねじれ振動の周波数に対して相対的に周波数が小さい外乱トルク成分を遮断することができる。ハイパスフィルタを通過したねじれ振動成分についてはそれを打ち消すための補正量が演算される。外乱トルク成分はハイパスフィルタで遮断されるので、外乱トルク成分を打ち消す分の補正は行われない。

指令値演算手段１９は、除算手段１２により演算された第１のモータトルク指令値に、外乱除去手段１８により外乱トルク成分を除去した補正量を加算することにより、車両を駆動するモータの最終的なモータトルク指令値（第２のモータトルク指令値）Ｔ_Ｍ［Ｎｍ］を演算する。モータトルク指令値Ｔ_Ｍはプラント３０に入力され、モータトルク指令値Ｔ_Ｍに一致又追従するようにモータトルクを発生させてモータを回転させる。また、運転者のブレーキ操作によるブレーキ操作による制動力Ｆ_Ｂ［Ｎ］もプラント３０に入力される。

このように、理想車両モデルを用いて目標回転速度を演算し、目標回転速度と実回転速度との偏差を０又は小さくするように補正量を演算することにより、駆動系に生じるねじれ振動を抑制することができる。

しかし、回転速度検出手段１３から偏差演算手段１６にフィードバックされるフィードバック系の応答遅れにより駆動軸トルクにオーバーシュートが発生してしまう。そこで、ローパスフィルタを用いて駆動軸トルクのオーバーシュートを低減することもできるが、駆動軸トルクの立ち上がりが遅くなるという問題があった。
そこで、第１の実施の形態では、駆動軸トルクのオーバーシュートを低減するとともに、駆動軸トルクの立ち上がりを早くしたものである。

（第１の実施の形態）
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

図２に本発明の第１の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置の構成の一例を示す。図３を用いて本発明の第１の実施の形態のＦＦ補償部の設定方法を説明する。
第１の実施の形態は、図１に示す構成に対して、フィードフォワード補償器（以下、ＦＦ補償器）１４を設けたことを特徴とする。ＦＦ補償器１４は、Ｇ１理想応答部１４ａと、１／Ｇ２制御系逆系部１４ｂとから構成されている。

Ｇ１理想応答部１４ａは、目標駆動力設定手段１１で設定された目標駆動力に対して実際の駆動力がオーバシュートしない理想応答となるための伝達関数Ｇ１（第１伝達関数）を設定する。図３では、理想応答は、細線で示される。

１／Ｇ２制御系逆系部１４ｂは、次のように設定する。まず、ＦＦ補償器１４を削除した制御系において、目標駆動力のステップ入力に対する実際の駆動力の応答を求める。図３では、ステップ入力の目標駆動力は、点線で示され、実際の駆動力は、実線で示される。

そして、目標駆動力から実際の駆動力までの伝達関数を応答波形にフィットするように調整して求め、このフィッティング波形が得られた伝達関数をＧ２（第２伝達関数）とする。図３では、フィッティング波形は一点鎖線で示される。即ち、目標駆動力に対して動的な補正を行う制御系の応答を伝達関数Ｇ２で近似する。

最後に、伝達関数Ｇ２の逆数１／Ｇ２をとった制御系の逆系を求めて、１／Ｇ２制御系逆系部１４ｂとする。

このような構成によれば、目標駆動力設定手段１１からの目標駆動力は、伝達関数Ｇ１／Ｇ２を持つＦＦ補償器１４、伝達関数Ｇ２の制御系を経て、応答として実際の駆動力が出力される。即ち、伝達関数Ｇ１／Ｇ２を持つＦＦ補償器１４を設けることにより、目標駆動力と実際の駆動力との関係を理想応答特性である伝達関数Ｇ１にすることができる。
また、制御系の応答は、伝達関数を２次遅れ要素で近似するのが好ましい。これは次数を増やすと近似精度は良くなるが、ＦＦ補償器１４の演算負荷が増えるからである。２次遅れ要素で近似した場合に誤差が０．１５〜０．２５秒後に図３中の実線と一点鎖線との差として、現れている。

伝達関数Ｇ１，Ｇ２は、２次遅れ要素を用い、この２次遅れ要素は、以下の式（４）で表すことができる。

Ｇｈ３（ｓ）＝ω_n ^２／（ｓ^２＋２ζω_nｓ＋ω_n ^２） …（４）

ここで、ω_nは、固有周波数であり、ζは減衰比であり、ｓはラプラス演算子である。
第１の実施形態では、フィッティング２次遅れ要素を持つ伝達関数Ｇ２は、固有周波数ω_nを５０ｒａｄ／ｓとし、減衰比ζを０．４とした。理想応答である伝達関数Ｇ１は、固有周波数ω_nを伝達関数Ｇ２の固有周波数ω_nと同じ５０ｒａｄ／ｓにした。

伝達関数Ｇ１の減衰比ζは、伝達関数Ｇ２の減衰比ζよりも大きくし、例えば、０．８とした。これにより、目標駆動力に対する実際の駆動力のオーバシュートを低減することができる。減衰比ζは大きくするほど、オーバシュートを少なくできるが、目標駆動力に対する実際の駆動力の応答が遅くなってしまう。このため、オーバシュートが許容範囲になるように減衰比ζを設定する。

図４（ａ）に、本発明の第１の実施の形態において２次遅れ要素の伝達関数Ｇ１，Ｇ２を用いた場合の目標駆動力、実際の駆動力、モータトルクのシュミレーション結果を示す。図４（ｂ）に、従来のローパスフィルタを用いた場合（ＦＦ補償器をローパスフィルタに変更した場合）の目標駆動力、実際の駆動力、モータトルクのシュミレーション結果を示す。図４（ａ）、図４（ｂ）において、点線は、目標駆動力を示し、実線は、実際の駆動力、一点鎖線は、モータトルクに減速比Ｎを乗じた値を示す。

ローパスフィルタを通過させた場合には、モータトルクの振る舞いが大きく異なる（図４（ｂ））。このため、実際の駆動力の立ち上がりタイミングが遅くなる。

これに対して、図４（ａ）に示す第１の実施形態では、駆動軸トルクの立ち上がりを速くすることができる。これにより、アクセル操作に対する加速応答を速くすることができる。

図５（ａ）に、ＦＦ補償器がない場合の目標駆動力、実際の駆動力の駆動軸トルクの変化を示す。図５（ｂ）に、図５（ａ）に示す目標駆動力、実際の駆動力の駆動軸トルクの立ち上がり時の詳細な変化を示す。ＦＦ補償器１４がない場合には、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、駆動軸トルクの立ち上がりのオーバシュートが大きいことがわかる。

図６（ａ）に、第１の実施形態のＦＦ補償器がある場合の目標駆動力、実際の駆動力の駆動軸トルクの変化を示す。図６（ｂ）に、図６（ａ）に示す目標駆動力、実際の駆動力の駆動軸トルクの立ち上がり時の詳細な変化を示す。ＦＦ補償器１４を設けた場合には、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、駆動軸トルクの立ち上がりのオーバシュートが減少していることがわかる。

また、第１の実施形態では、伝達関数Ｇ１と伝達関数Ｇ２とのそれぞれの固有周波数を同じ固有周波数に設定したので、振動抑制のために要求されるモータトルクが、実現できないような過大な値にならないようにすることができる。

図７（ａ）に、第１の実施形態の理想応答の固有周波数を５０ｒａｄ／ｓから１００ｒａｄ／ｓに変更した場合の駆動軸トルクの変化を示す。図７（ｂ）に、第１の実施形態の理想応答の固有周波数を５０ｒａｄ／ｓから１００ｒａｄ／ｓに変更した場合のモータトルク×減速比の変化を示す。

固有周波数を１００ｒａｄ／ｓにすると、駆動力応答は早くなる。しかし、モータトルクの要求は、過渡的に非常に大きな値となる。現実的には、このような大きなトルクは実現できない場合が多い。５０ｒａｄ／ｓの２倍の１００ｒａｄ／ｓにすると、その二乗倍、即ち、４倍のモータトルクが過渡的に要求される（図７（ｂ））。

アクセルの踏み込みを抑えれば、目標駆動力が小さくなり、１００ｒａｄ／ｓでも要求されたモータトルクを実現できるようになるが、これは、アクセルの踏み込み量により制限されたり、されなかったりすることになる。駆動力応答の速さが変わるため、運転性上は好ましくない。

第１の実施形態のよれば、モータトルクが制限されにくくなり、アクセルの踏み込み量による駆動力応答速度の変化が抑制される。

（第２の実施の形態）
第１の実施形態では、伝達関数Ｇ１と伝達関数Ｇ２の固有周波数を同じ値に設定し、目標駆動力がステップ的に変化する場合を想定した場合でも、モータトルクが過大にならないようにしている。

しかしながら、目標駆動力はアクセル開度に応じて設定されることを考えるならば、瞬間的に変化することまで想定する必要はなく、必要以上に安全を見込み過ぎて、その分応答が遅くなっている。

そこで、第２の実施形態は、目標駆動力の変化速度（運転者の加速要求値）に応じて、より応答を早くすることで、操作に対する応答遅れを減らすことを特徴とする。

図８は、本発明の第２の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置の構成の一例を示すブロック図である。第２の実施の形態は、第１の実施の形態の構成に対して、さらに、目標駆動力設定手段１１とＧ１理想応答部１４ａとの間に接続され、目標駆動力を微分し、目標駆動力の微分値を運転者が要求する加速度の上昇スピードとし、運転者が要求する加速度の上昇スピードが小さい程、伝達関数Ｇ１の固有周波数をより大きい値に設定する固有周波数設定手段２１を備えたことを特徴とする。

以下、固有周波数設定手段２１の具体的な処理について、図９を参照しながら説明する。図９（ａ）に本発明の第２の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置の固有周波数設定手段の動作を説明するための各部のタイミングチャートを示す。図９（ｂ）に駆動力要求値の微分値の平均値から第１伝達関数の固有周波数を求める変換テーブルを示す。

まず、車速が０Ｋｍ／ｈのときで且つ目標駆動力が０Ｎｍの場合に、固有周波数設定手段２１は、目標駆動力Ｔ_Ｄ ^＊を微分して、目標駆動力Ｔ_Ｄ ^＊の微分値を算出する。

次に、固有周波数設定手段２１は、目標駆動力Ｔ_Ｄ ^＊の微分値が加速開始認識用閾値Ｔｈ１になった時刻ｔ１に図示しないタイマーを起動し、タイマーにより起動からの時間を計測する。

次に、固有周波数設定手段２１は、タイマーの起動から所定時間が経過した時刻ｔ２、即ち、タイマーのタイマー値が目標駆動力Ｔ_Ｄ ^＊の微分値の平均値算出期間設定用閾値Ｔｈ２になった時に、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの平均値算出期間中における目標駆動力Ｔ_Ｄ ^＊の微分値の平均値Ｐ３を求める。Ｐ１は時刻ｔ１における目標駆動力Ｔ_Ｄ ^＊の微分値であり、Ｐ２は時刻ｔ２における目標駆動力Ｔ_Ｄ ^＊の微分値である。

次に、固有周波数設定手段２１は、図９（ｂ）に示す固有周波数変換テーブルを参照して、算出された目標駆動力Ｔ_Ｄ ^＊の微分値の平均値Ｐ３から伝達関数Ｇ１の固有周波数を設定し、ＦＦ補償器１４内のＧ１理想応答部１４ａの固有周波数を、設定した固有周波数に変更させる。図９に示すように、時刻ｔ２〜時刻ｔ３の間、伝達関数Ｇ１の固有周波数を例えば、５０ｒａｄ／ｓから１００ｒａｄ／ｓに上昇させる。

さらに、固有周波数設定手段２１は、所定時間が経過し、タイマー値が加速終了認定用閾値Ｔｈ３になった時刻ｔ３に、伝達関数Ｇ１の固有周波数を元の固有周波数、例えば、５０ｒａｄ／ｓに戻す。

このように第２の実施形態によれば、固有周波数設定手段２１を設けることにより、目標駆動力の変化速度に応じて、より応答を早くすることで、操作に対する応答遅れを減らすことができる。

図１０（ａ）に第１の実施形態の第１伝達関数Ｇ１と第２伝達関数Ｇ２のそれぞれの固有周波数を５０ｒａｄ／ｓに設定した場合の駆動軸トルクの変化を示す。図１０（ｂ）に第２の実施の形態の第１伝達関数Ｇ１と第２伝達関数Ｇ２のそれぞれの固有周波数を２００ｒａｄ／ｓに設定した場合の駆動軸トルクの変化を示す。

図１０（ａ）、図１０（ｂ）において、点線は目標駆動力、実線は実際の駆動力、一点鎖線は要求されるモータトルクに減速比を乗じた値を示す。駆動軸トルクの立ち上がりにおいて、図１０（ｂ）は図１０（ａ）よりも固有周波数を大きくしているので、目標駆動力に対する実際の駆動力の初期の応答が速いことがわかる。また、図１０（ａ）、図１０（ｂ）において、要求されるモータトルクの最大値は、ほぼ同じ大きさである。よって、第２の実施形態は、第１の実施形態に対し、モータトルクの飽和の影響の受けにくさは同等のレベルを維持しつつ、駆動力の応答を速くすることができる。

１１目標駆動力設定手段
１２除算手段
１３回転速度検出手段
１４ＦＦ補償器
１４ａＧ１理想応答部
１４ｂ１／Ｇ２制御系逆系部
１５目標速度演算手段
１６偏差演算手段
１７振動補正量演算手段
１８外乱除去手段
１９指令値演算手段
２０補正量演算手段
２１固有周波数設定手段
３０プラント

Claims

車両駆動系におけるモータの駆動力を制御する電動車両の駆動力制御装置であって、
運転者が要求する駆動力を第１目標駆動力として設定する目標駆動力設定部と、
前記第１目標駆動力に対して実際に出力される実駆動力がオーバーシュートするのを抑制するように第２目標駆動力を演算するフィードフォワード補償器と、
入力目標駆動力から前記車両駆動系を完全な剛体とした車両モデルを用いて、前記モータの目標回転速度を演算する目標速度演算部と、
前記目標回転速度及び前記モータの実回転速度に基づいて、前記目標回転速度と前記実回転速度との偏差を小さくする補正量を演算する補正量演算部と、
前記入力目標駆動力に前記補正量を加算することにより、モータトルク指令値を演算する指令値演算部と、
を備え、
前記フィードフォワード補償器は、
前記第１目標駆動力に対して、前記実駆動力が所定の応答となる特性を表した第１伝達関数と、前記フィードフォワード補償器を除き、前記目標速度演算部、前記補正量演算部、前記指令値演算部及び前記車両駆動系を含む制御系における、前記入力目標駆動力と前記実駆動力との間の伝達特性を近似的に表した第２伝達関数の、逆数と、で構成され、前記制御系には、前記入力目標駆動力として前記第２目標駆動力が入力されることを特徴とする電動車両の駆動力制御装置。
前記第２伝達関数は、２次遅れ要素で前記制御系を近似したものであり、
前記２次遅れ要素の減衰比を、前記実駆動力の応答に対応する所定の減衰比とし、
前記２次遅れ要素の固有周波数を、前記実駆動力の応答に対応する所定の固有周波数とすることによって行ったことを特徴とする請求項１に記載の電動車両の駆動力制御装置。
前記第１伝達関数は、２次遅れ要素であり、
前記第１伝達関数の減衰比は、前記第２伝達関数の減衰比よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の電動車両の駆動力制御装置。
前記第１伝達関数及び前記第２伝達関数の各々の固有周波数は、互いに同じ値であることを特徴とする請求項３に記載の電動車両の駆動力制御装置。
前記運転者の加速要求値の変化速度が小さい程、前記第１伝達関数の固有周波数をより大きい値に設定する固有周波数設定部を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電動車両の駆動力制御装置。
前記固有周波数設定部は、前記第１目標駆動力を微分し、前記第１目標駆動力の微分値を前記運転者の加速要求値の前記変化速度として処理することを特徴とする請求項５に記載の電動車両の駆動力制御装置。