JP6408408B2 - 電動車両の駆動力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動車両の駆動力制御装置に関する。

電気自動車において、モータの騒音や振動は大きな問題となっている。このような騒音や振動の原因の一つは、モータの低回転時等に発生するトルクリプルであると考えられる。 ここで、トルクリップルとは、モータの回転に際してトルクが有する変動幅のことである。

このようなトルクリップルに起因する振動（以下、トルクリップル振動という）を抑制する技術は種々提案されている（例えば、特許文献１等）。

特許文献１に係る制御装置では、予め取得したトルクリップルのテーブルデータから、トルクリップル振動の逆位相のトルクをトルク指令値に重畳することでトルクリップル振動を抑制している。

特開２００７−２６７４６５号公報

しかしながら、上記従来技術では、予めトルクリップルのデータを取得する必要があり、工程が増えるなどしてコストが嵩むという不都合がある。

また、上記従来技術では、フィードフォワード（出力に変動を起こさせる外乱を予測し、前もって打ち消してしまう制御方式）で制御しているが、外乱の変動に弱いという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、比較的低コストで、外乱に対する耐性を有するようにトルクリップル振動を抑制することのできる電動車両の駆動力制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る電動車両の駆動力制御装置は、モータを駆動源として搭載する電動車両について、運転者のアクセル操作に基いて目標モータトルクを算出する目標モータトルク算出手段と、前記目標モータトルクを前記電動車両が搭載する駆動系の慣性で除算して、目標加速度を演算する目標加速度演算手段と、実際のモータ回転数を検出するモータ回転数検出手段と、前記モータ回転数検出手段で検出されたモータ回転数を微分して実加速度を演算する実加速度演算手段と、前記目標加速度演算手段で算出された目標加速度と、前記実加速度演算手段で算出された実加速度との偏差が小さくなるように、モータトルク指令値に対する補正量を演算する補正量演算手段と、前記補正量演算手段によって算出される補正量に対してハイパスフィルタ処理を行って、補正トルクを演算するモデル化誤差抑制手段と、前記モータトルク指令値に前記補正量を加算して、最終的に制御に適用する制御用モータトルク指令値を算出する制御用モータトルク指令値算出手段と、前記モータ回転数検出手段で検出されたモータ回転数に基いて、前記電動車両にトルクリップル振動が現れ易い条件であるか否かを判定するトルクリップル振動判定手段と、トルクリップル振動が現れ易い条件であるときに、ハイパスフィルタのカットオフ周波数を、通常走行時と比較して小さくなるよう切り換えてトルクリップル振動を抑制するように制御するトルクリップル振動抑制制御手段と、前記トルクリップル振動判定手段による判定結果に応じて、前記補正量演算手段による前記補正量の演算処理の制御をＰ制御（比例制御）からＰＤ制御（比例・微分制御）に切り換える制御構成切換手段と、を備えることを要旨とする。

本発明は、高い応答性でトルクリップル振動を抑制することができる。

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例を示すブロック図である。 比較対象に係る電動車両の駆動力制御装置の構成例を示すブロック図である。 駆動系に生じる捻じれ振動を説明するための概略図である。 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例を示すブロック図である。 第３の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置の構成例を示すブロック図である。 本実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置で実行されるトルクリップル振動抑制処理の処理手順を示すフローチャートである。 実施例１に係るトルク指令値に関するシミュレーション結果を示すグラフである。 実施例１に係るモータ回転数に関するシミュレーション結果を示すグラフである。 実施例２に係るトルク指令値に関するシミュレーション結果を示すグラフである。 実施例２に係るモータ回転数に関するシミュレーション結果を示すグラフである。 実施例３に係るトルク指令値に関するシミュレーション結果を示すグラフである。 実施例３に係るモータ回転数に関するシミュレーション結果を示すグラフである。

以下、本発明の一例としての実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。

［第１の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置］
（比較対象について）
第１の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置１Ａについての説明に先立って、本発明の元となった比較対象に係る電動車両の駆動力制御装置３００の構成例について、図２および図３を参照して説明する。

ここで、図２は、比較対象に係る電動車両の駆動力制御装置３００の構成例を示すブロック図、図３は、駆動系３０に生じる捻じれ振動を説明するための概略図である。

比較対象に係る電動車両の駆動力制御装置３００は、電気自動車等の車両Ｖに搭載される。

比較対象に係る電動車両の駆動力制御装置３００は、車両Ｖ等の制振制御を行う装置である。

比較対象に係る電動車両の駆動力制御装置３００は、図２のブロック図に示すように、運転者のアクセルペダル操作に基いて目標モータトルクを算出する目標モータトルク算出手段３０１と、目標モータトルクを駆動系の慣性で除算して目標加速度を演算する目標加速度演算手段３０２と、実際のモータ回転数を検出するモータ回転数検出手段２５０（例えば、車両Ｖが備えるモータ回転数検出センサ等）と、モータ回転数を微分して実加速度を演算する実加速度演算手段３０５と、目標加速度と実加速度の偏差が小さくなるように、モータトルク指令値に対する補正量を演算する補正量演算手段３２０と、補正量演算手段３２０によって算出される補正量をハイパスフィルタＨＰＦを通過させることにより駆動系のモデル化誤差を抑制するモデル化誤差抑制手段３０４と、モータトルク指令値に対し補正量を加算して最終的なモータトルク指令値を算出するモータトルク指令値算出手段３０６とを備えている。

なお、電動車両の駆動力制御装置３００の各手段は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）やメモリ、演算回路等により構成することができる。

車両Ｖは、図３に示すような駆動系３０を備える。

駆動系３０は、図３に示すように、駆動源としてのモータ３１と、モータ３１に出力軸３２、減速機３５および駆動軸３３を介して連結された車輪３４とを有する。

モータ３１の回転は、図２に示したモータトルク指令値算出手段１０６により演算される最終的に制御に適用されるモータトルク指令値Ｔ_Ｍにより制御される。

車両Ｖの駆動系３０において、モータ３１を回転させたときに、駆動軸３３の捻じれにより振動（捻じれ振動）が生じる。

なお、図３では、駆動軸３３の「捻じれ」をばね形状で模式的に示している。

この捻じれ振動を抑制するために、モータトルク指令値算出手段３０６がモータトルク指令値を演算する際に補正が行われる。

図２に示した目標モータトルク算出手段３０１は、運転者のアクセルペダル操作に基いて目標モータトルクＴ_ｍ ^＊を算出する。

目標モータトルクＴ_ｍ ^＊は、制御用モータトルク指令値算出手段３０６および目標加速度演算手段３０２に送られる。

目標加速度演算手段３０２は、目標モータトルクＴ_ｍ ^＊を駆動系の慣性で除算して目標加速度（理想加速度）を算出する。

補正量演算手段３２０は、偏差演算手段３２０ａおよび比例制御手段３２０ｂを有する。

補正量演算手段３２０は、外乱除去手段を構成するハイパスフィルタＨＰＦを有するモデル化誤差抑制手段３０４に接続されている。

偏差演算手段３２０ａは、目標加速度演算手段３０２により演算された目標加速度から、モータ回転数検出手段２５０により検出されたモータ回転速度ω_Ｍを実加速度演算手段３０５で微分して算出される実加速度を減算することにより、目標加速度と実加速度との偏差を演算する。

そして、目標加速度と実加速度との偏差は、比例制御手段３２０ｂに入力される。

比例制御手段３２０ｂは、偏差演算手段３２０ａにより演算された偏差に所定の比例ゲインＫｐを乗算することにより、駆動系３０に生じる捻じれ振動を抑制するための補正量を演算する。なお、比例ゲインＫｐの値は適宜設定可能である。

上記補正量は、目標加速時と実加速度の偏差を０とするか或いは小さくするものであり、この補正量はハイパスフィルタＨＰＦに入力される。

モデル化誤差抑制手段３０４は、補正量演算手段３２０によって算出される補正量をハイパスフィルタＨＰＦを通過させることにより駆動系３０のモデル化誤差を抑制する。

モータトルク指令値算出手段３０６は、目標モータトルク指令値に、ハイパスフィルタＨＰＦにより外乱トルク成分を除去した補正量（補正トルク）を加算することにより、車両Ｖを駆動するモータ３１の最終的な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に一致または追従するようにモータトルクを発生させるようにモータ３１を回転させ、モータトルクが駆動系３０に入力される。

このような構成により、比較対象に係る電動車両の駆動力制御装置３００は、捻じれ振動を抑制する制振制御を行うことができる。

ところで、比較対象に係る電動車両の駆動力制御装置３００は、上述のように、車両Ｖの走行時に生じる「捻じれ振動」を抑制する技術に関するものであったが、本発明者は、この電動車両の駆動力制御装置３００における制振制御を応用することにより、車両Ｖの走行中に発生するトルクリップル振動を抑制できるのではないかとの着想を得て、本発明を案出するに至ったものである。

（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）
第１の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置１Ａの構成例について、図１および前出の図３を参照して説明する。

ここで、第１の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置１Ａによって、トルクリップル振動を抑制できる原理等について簡単に説明する。

まず、トルクリップルの振動を抑制するためには、トルクリップル振動が発生しないようなモータトルクにする必要がある。

即ち、「トルクリップル振動抑制制御」とは、トルクリップル振動が起きないようなトルク指令値を決めることであるといえる。

また、トルクリップルを抑制するには、カットオフ周波数ωを変えただけでは不十分であり、Ｐ制御（比例制御）からＰＤ制御（比例・微分制御）へ切り換える必要がある。このように、ＰＤ制御へ切り換えることにより、トルクリップル振動抑制を実現できる。
また、カットオフ周波数ωを変えるのは、例えばω＝１０ｒａｄ／ｓのままでは、それ以下の周波数のトルクリップル振動がハイパスフィルタを通過できず、リップル振動を抑制できなくなるためである。

なお、最終的なトルク指令値を決定する処理は、モータコントローラで行うことができる。したがって、モータコントローラで、モータに指令するトルク指令値を最終的に決めることが可能であるため、トルクリップル振動抑制制御の処理は、モータコントローラで行うことが可能である。

ここで、図１は、第１の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置１Ａの構成例を示すブロック図である。

図１に示すように、電動車両の駆動力制御装置１Ａは、モータ３１（図３参照）を駆動源として搭載する電動車両（車両Ｖ）について、運転者のアクセル操作に基いて目標モータトルクＴ_ｍ ^＊を算出する目標モータトルク算出手段１０１と、目標モータトルクＴ_ｍ ^＊を車両Ｖが搭載する駆動系３０（図３参照）の慣性で除算して、目標加速度を演算する目標加速度演算手段１０２と、実際のモータ回転数を検出するモータ回転数検出手段（回転速度センサ等）２５０と、モータ回転数検出手段２５０で検出されたモータ回転数を微分して実加速度を演算する実加速度演算手段１０５と、目標加速度演算手段１０２で算出された目標加速度と、実加速度演算手段１０５で算出された実加速度との偏差が小さくなるように、モータトルク指令値に対する補正量（補正トルク）を演算する補正量演算手段１２０と、補正量演算手段１２０によって算出される補正量をハイパスフィルタＨＰＦを通過させて、駆動系３０のモデル化誤差を抑制するモデル化誤差抑制手段１０４と、モータトルク指令値に補正量を加算して、最終的に制御に適用する制御用モータトルク指令値を算出する制御用モータトルク指令値算出手段１０６と、モータ回転数検出手段２５０で検出されたモータ回転数に基いて、車両Ｖにトルクリップル振動が現れ易い条件であるか否かを判定するトルクリップル振動判定手段２０１と、トルクリップル振動判定手段２０１による判定結果に応じて、ハイパスフィルタＨＰＦのカットオフ周波数を切り換えてトルクリップル振動を抑制するように制御するトルクリップル振動抑制制御手段２０２とを備える。

また、補正量演算手段１２０には、Ｐ制御に代えて、ＰＤ制御を行うＰＤ制御手段４００が接続されている。

また、モデル化誤差抑制手段１０４およびＰＤ制御手段４００には、捻じれ振動の抑制制御とトルクリップル振動の抑制制御とを切り換える制御構成切換手段４０１が接続されている。

電動車両の駆動力制御装置１Ａの各手段は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）やメモリ、演算回路等により構成することができる。

なお、トルクリップル振動抑制制御手段２０２は、トルクリップル振動判定手段２０１の判定結果に応じて、トルクリップル振動を抑制可能なハイパスフィルタＨＰＦのカットオフ周波数を生成し、その生成したカットオフ周波数を選択するようにしてもよいし、あるいは予め複数種のカットオフ周波数を格納しておき、その中からトルクリップル振動の抑制に有効なカットオフ周波数を選択するようにしてもよい。

ここで、図１と図２を比較すると分かるように、第１の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置１Ａと比較対象に係る電動車両の駆動力制御装置３００との構成上の主な相違点は、電動車両の駆動力制御装置１Ａが、トルクリップル振動判定手段２０１と、このトルクリップル振動判定手段２０１による判定結果に応じてトルクリップル振動を抑制するように制御するトルクリップル振動抑制制御手段２０２とを備える点である。

このように、本実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置１Ａは、比較対象に係る電動車両の駆動力制御装置３００にトルクリップル振動判定手段２０１とトルクリップル振動抑制制御手段２０２とＰＤ制御手段４００と制御構成切換手段４０１を付加した構成となっており、電動車両の駆動力制御装置３００と同様の捻じれ振動を抑制する制振制御を行うことも可能である。

即ち、本実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置１Ａは、車両Ｖの通常の走行状態においては、捻じれ振動を抑制する制振制御を行い、トルクリップル振動判定手段２０１により車両Ｖにトルクリップル振動が現れ易い条件であると判定された場合（例えば、モータ回転数が４００ｒｐｍ以下の場合など）にトルクリップル振動抑制制御手段２０２によるトルクリップル振動抑制制御を行うように制御構成を切り換えるといった運用を行うことができる。

また、車両Ｖの停止状態から所定時間（例えば１５０ｍｓ）までは、トルクリップル振動抑制制御を行わず、所定時間経過し、且つ、モータ回転数が閾値以下（例えば、４００ｒｐｍ以下）のときに、トルクリップル振動抑制制御を行うように制御してもよい。これにより、車両Ｖの発進時の加速応答性を向上させることができる。

なお、制御構成切換手段４０１は、トルクリップル振動抑制制御を行う際には、信号線１５１からの入力に基いて、制御構成をトルクリップル振動抑制制御用に切り換え、捻じれ振動の制振制御を行う際には、信号線１５０からの入力に基いて、制御構成を捻じれ振動の制振制御用に切り換えている。

図１に示す目標モータトルク算出手段１０１は、運転者のアクセルペダル操作に基いて目標モータトルクＴ_ｍ ^＊を算出する。算出された目標モータトルクＴ_ｍ ^＊は、制御用モータトルク指令値算出手段１０６および目標加速度演算手段１０２に送られる。

目標加速度演算手段１０２は、目標モータトルクＴ_ｍ ^＊を駆動系３０の慣性で除算して目標加速度を算出する。

ここで、理想車両モデルとは、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を意味する。

目標加速度演算手段１０２は、目標モータトルクＴ_ｍ ^＊を、駆動系の慣性Ｊ_ＴＮ（慣性モーメントＪ_Ｔと減速比Ｎとの積）で除算して、理想車両モデルのモータの目標加速度を演算する。

理想車両モデルの伝達関数Ｇｍ（ｓ）は、例えば以下の式（１）で表すことができる。

Ｇｍ（ｓ）＝ω／｛Ｊ_Ｔ（ｓ＋ω）｝ …（１）
ここで、ω［ｒａｄ／ｓ］は、カットオフ周波数であり、後述の式（２）、（３）のωと同じ値に設定される。

Ｊ_Ｔ［Ｎｍｓ^２］はモータ軸に換算された総合イナーシャ（慣性モーメント）であり、Ｎは減速機３５（図３参照）の減速比であり、ｓはラプラス演算子である。

慣性モーメントＪ_Ｔ及び減速比Ｎは車両駆動系の種類に応じて適宜設定可能であり、減速比Ｎは減速機を用いない場合には１となる。

補正量演算手段１２０は、偏差演算手段１２０ａおよび比例制御手段１２０ｂを有する。

補正量演算手段１２０は、外乱除去手段を構成するハイパスフィルタＨＰＦを有するモデル化誤差抑制手段１０４に接続されている。

補正量演算手段１２０は、目標加速度演算手段１０２により演算された目標加速度及び実加速度演算手段１０５により演算された実加速度に基づいて、モータトルク指令値に対する補正量を演算する。

この補正量は、トルクリップル振動を抑制するためのものであり、目標加速度と実加速度との偏差が０または小さくなるように演算される。

補正量演算手段１２０で演算された補正量はハイパスフィルタＨＰＦに入力される。

ここで、偏差演算手段１２０ａは、目標加速度演算手段１０２により演算された目標加速度から、モータ回転数検出手段２５０により検出されたモータ回転速度ω_Ｍを実加速度演算手段１０５で微分して算出される実加速度を減算することにより、目標加速度と実加速度との偏差を演算する。

ハイパスフィルタＨＰＦは、比例制御手段１２０ｂにより演算された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。

なお、本実施の形態において、ハイパスフィルタＨＰＦで除去可能な外乱トルク成分とは、空気抵抗等の走行抵抗トルク成分や、ブレーキ操作による制動トルク成分等である。

ハイパスフィルタＨＰＦは、補正量の高域側を通過させ、低域側を遮断して、補正量に含まれている外乱トルク成分を除去して、最終的な補正量を演算する。

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

Ｇｈ（ｓ）＝ｓ／（ｓ＋ω） …（２）
式（２）において、ｓはラプラス演算子であり、ω［ｒａｄ／ｓ］はカットオフ周波数である。
トルクリップル振動抑制制御のときは、ハイパスフィルタＨＰＦの定数ωの値を、ハイパスフィルタＨＰＦの効果をなくすように小さくすると良い。即ち、例えば、ω＝０．０１ｒａｄ／ｓなどとすると良い。

一方、捻じれ振動の制振制御を行う際には、ハイパスフィルタＨＰＦの定数ωを捻じれ振動周波数のみを通す値にする。例えば、ω＝１０ｒａｄ／ｓなどとすると良い。

実加速度演算手段１０５は、回転速度検出手段２５０で検出された駆動系３０内のモータ３１の実回転速度ω_Ｍ［ｒａｄ／ｓ］を微分して、実際の回転加速度（実加速度）を演算する。

実加速度演算手段１０５の伝達特性（伝達関数）Ｇａ（ｓ）は、例えば以下の式（３）で表すことができる。

Ｇａ（ｓ）＝ｓω／（ｓ＋ω） …（３）
ここで、ω［ｒａｄ／ｓ］は等価変換で合成したハイパスフィルタＨＰＦのカットオフ周波数であり、ｓはラプラス演算子である。

実加速度は補正量演算手段１２０に入力される。

伝達関数Ｇａ（ｓ）に含まれるω／（ｓ＋ω）の部分により、前出の伝達関Ｇｍ（ｓ）に含まれるω／（ｓ＋ω）の部分と同様の遅れを生じる。

モデル化誤差抑制手段１０４は、補正量演算手段１２０によって算出される補正量をハイパスフィルタＨＰＦを通過させることにより駆動系３０のモデル化誤差を抑制する。

制御用モータトルク指令値算出手段１０６は、目標モータトルク指令値に、ハイパスフィルタＨＰＦにより外乱トルク成分を除去した補正量（補正トルク）を加算することにより、車両Ｖを駆動するモータ３１の最終的な制御用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に一致または追従するようにモータトルクを発生させるようにモータ３１を回転させ、モータトルクが駆動系３０に入力される。

このような制御により、車両Ｖにトルクリップル振動が現れ易い条件であると判定された場合に、トルクリップル振動を効果的に抑制することができる。

ここで、トルクリップル振動抑制制御手段２０２は、モータ回転数が所定値ω_０未満（例えば、モータ回転数が４００ｒｐｍ未満）である場合に、トルクリップル振動の抑制制御を開始するように制御できる。

これにより、トルクリップル振動の抑制制御が有効な状態を確実に検出して、適切なタイミングでトルクリップル振動の抑制制御を開始することができる。

また、トルクリップル振動抑制制御手段２０２は、例えば、捻じれ振動を抑制する制振制御に代えてトルクリップル振動の抑制制御を行う際に、補正量演算手段１２０で補正量の演算処理における制御をＰ制御（比例制御）からＰＤ制御手段４００で実行するＰＤ制御（比例・微分制御）に切り換えるように制御できる。

即ち、所定のソフトウェア等で構成される比例制御手段１２０ｂに代えて、他のソフトウェア等で構成されるＰＤ制御手段４００に制御構成を切り換えて制御するようにできる。これにより、トルクリップル振動の抑制効果を向上させることができる。

これは、Ｐ制御に比して、ＰＤ制御は高周波の偏差を抑制できるためである。即ち、トルクリップルは振動であるので、目標加速度と実加速度との偏差が高周波になる。そのため、Ｄ制御を入れないと偏差を０に近づけることができないからである。

なお、目標加速度と実加速度との偏差が定常偏差である場合には、ＰＤ制御に代えてＰＩ制御（比例・積分制御）としてもよい。

［第２の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置］
第２の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置１Ｂの構成例について、図４および前出の図３を参照して説明する。

ここで、図４は、第２の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置１Ｂの構成例を示すブロック図である。

なお、第１の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置１Ａと同様の構成については、同一符号を付して重複した説明は省略する。

第２の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置１Ｂと第１の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置１Ａとの構成上の主な相違点は、車両Ｖが走行する路面の勾配の斜度を算出する勾配斜度算出手段５００がトルクリップル振動判定手段２０１に接続して設けられている点である。

ここで、トルクリップル振動は、車両Ｖが極低速で高トルクのとき、即ち、登坂路を走行する場合に車体に伝わり易いという特性がある。一方、平坦路ではリップル振動は車体に伝わり難く、急発進時の捻じれ振動が発生する場合が多い。そのため、登坂路を走行する際には、リップル抑制制御よりも捻じれ振動の制振制御を優先して実行する方がよいと考えられる。

そこで、本実施の形態では、勾配斜度算出手段５００で登坂路の斜度を算出し、トルクリップル振動判定手段２０１で、勾配斜度が所定の閾値以上であると判定された場合に、トルクリップル振動の抑制制御を行うようにした。

なお、勾配斜度算出手段５００は、例えば、ナビゲーションシステムの斜度情報やＧＰＳ等の位置情報から勾配斜度を求めるようにできる。

これにより、トルクリップル振動判定手段２０１は、勾配斜度算出手段５００で算出される勾配の斜度を勘案して、車両Ｖにトルクリップル振動が現れ易い条件であるか否かを判定することができ、より的確なタイミングでトルクリップル振動の抑制制御を行うことができる。

ここで、図４を参照しつつ、電動車両の駆動力制御装置１Ｂにおける制御処理の順序等について説明する。

まず、第２の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置１Ｂは、比較対象に係る電動車両の駆動力制御装置３００と同様の構成を備えているので、電動車両の駆動力制御装置１Ｂは、捻じれ振動を抑制する制振制御を行うことも可能である。

即ち、本実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置１Ｂは、車両Ｖの通常の走行状態においては、捻じれ振動を抑制する制振制御を行い、トルクリップル振動判定手段２０１により車両Ｖにトルクリップル振動が現れ易い条件であると判定された場合にトルクリップル振動抑制制御手段２０２によるトルクリップル振動抑制制御を行うように切り換えるといった運用を行うことができる。

目標モータトルク算出手段１０１は、運転者のアクセルペダル操作に基いて目標モータトルクＴ_ｍ ^＊を算出する。算出された目標モータトルクＴ_ｍ ^＊は、制御用モータトルク指令値算出手段１０６と、目標加速度演算手段１０２と、トルクリップル振動判定手段２０１とに送られる。

トルクリップル振動判定手段２０１は、回転数と斜度とに基いて、トルクリップル振動が現れ易い条件を判定する。

そして、トルクリップル振動判定手段２０１でトルクリップル振動が現れ易い条件であると判定された場合には、トルクリップル振動抑制制御手段２０２によるトルクリップル振動の抑制制御が実行される。

目標加速度演算手段１０２は、目標モータトルクＴ_ｍ ^＊を駆動系３０の慣性で除算して目標加速度（理想加速度）を算出する。

目標加速度演算手段１０２は、目標モータトルクＴ_ｍ ^＊対して積分を行い、理想車両モデルのモータの加速度を目標加速度として演算する。

目標加速度演算手段１０２は、目標モータトルクＴ_ｍ ^＊を、駆動系の慣性Ｊ_ＴＮ（慣性モーメントＪ_Ｔと減速比Ｎとの積）で除算して、理想車両モデルのモータの目標加速度を演算する。

理想車両モデルの伝達関数Ｇｍ（ｓ）は、第１の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置１Ａの説明で示した式（１）と同じである。

実加速度演算手段１０５は、回転速度検出手段２５０で検出された駆動系３０内のモータ３１の実回転速度ω_Ｍ［ｒａｄ／ｓ］を微分して、実際の回転加速度（実加速度）を演算する。

実加速度演算手段１０５の伝達特性（伝達関数）Ｇａ（ｓ）は、電動車両の駆動力制御装置１Ａの説明で示した式（３）と同様である。

実加速度は補正量演算手段１２０に入力される。

伝達関数Ｇａ（ｓ）に含まれるω／（ｓ＋ω）の部分により、前出の伝達関Ｇｍ（ｓ）に含まれるω／（ｓ＋ω）の部分と同様の遅れを生じる。

補正量演算手段１２０は、偏差演算手段１２０ａおよび比例制御手段１２０ｂを有する。

補正量演算手段１２０は、外乱除去手段を構成するハイパスフィルタＨＰＦを有するモデル化誤差抑制手段１０４に接続されている。

補正量演算手段１２０は、目標加速度演算手段１０２により演算された目標加速度及び実加速度演算手段１０５により演算された実加速度に基づいて、モータトルク指令値に対する補正量を演算する。

この補正量は、トルクリップル振動を抑制するためのものであり、目標加速度と実加速度との偏差が０または小さくなるように演算される。

補正量演算手段１２０で演算された補正量はハイパスフィルタＨＰＦに入力される。

偏差演算手段１２０ａは、目標加速度演算手段１０２により演算された目標加速度から、モータ回転数検出手段２５０により検出されたモータ回転速度ω_Ｍを実加速度演算手段１０５で微分して算出される実加速度を減算することにより、目標加速度と実加速度との偏差を演算する。

ハイパスフィルタＨＰＦは、比例制御手段１２０ｂにより演算された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。

ハイパスフィルタＨＰＦは、補正量の高域側を通過させ、低域側を遮断して、補正量に含まれている外乱トルク成分を除去して、最終的な補正量を演算する。

ハイパスフィルタＨＰＦとしては、電動車両の駆動力制御装置１Ａの説明で示した式（２）で表すような伝達関数Ｇｈ（ｓ）を用いることができる。
ここで、トルクリップル振動抑制制御のときは、ハイパスフィルタＨＰＦの定数ωの値を、ハイパスフィルタＨＰＦの効果をなくすように小さくすると良い。即ち、例えば、ω＝０．０１ｒａｄ／ｓなどとすると良い。

一方、捻じれ振動の制振制御を行う際には、ハイパスフィルタＨＰＦの定数ωを捻じれ振動周波数のみを通す値にする。例えば、ω＝１０ｒａｄ／ｓなどとすると良い。

また、トルクリップル振動抑制制御手段２０２の制御により、補正量の演算処理は、比例制御手段１２０ｂからＰＤ制御手段４００に適宜切り換えられる。

ＰＤ制御手段４００によるＰＤ制御を行う場合には、理想加速度と実加速度との偏差を０にすることができ、より効果的にトルクリップル振動量を減らすことができる。

モデル化誤差抑制手段１０４は、補正量演算手段１２０によって算出される補正量をハイパスフィルタＨＰＦを通過させることにより駆動系３０のモデル化誤差を抑制する。

モデル化誤差抑制手段１０４、ＰＤ制御手段４００およびトルクリップル振動判定手段２０１からの出力結果に基いて、制御構成切換手段４０１は、捻じれ振動の制振制御とトルクリップル振動の抑制制御とを適宜切り換える。

制御用モータトルク指令値算出手段１０６は、目標モータトルク指令値に、ハイパスフィルタＨＰＦにより外乱トルク成分を除去した補正量（補正トルク）を加算することにより、車両Ｖを駆動するモータ３１の最終的な制御用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に一致または追従するようにモータトルクを発生させるようにモータ３１を回転させ、モータトルクが駆動系３０に入力される。

このような制御により、車両Ｖにトルクリップル振動が現れ易い条件であると判定された際に、トルクリップル振動を効果的に抑制することができる。

［第３の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置］
第３の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置１Ｃの構成例について、図５および前出の図３を参照して説明する。

ここで、図５は、第３の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置１Ｃの構成例を示すブロック図である。

なお、第１および第２の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置１Ａ、１Ｂと同様の構成については、同一符号を付して重複した説明は省略する。

第３の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置１Ｃと第２の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置１Ｂとの構成上の主な相違点は、勾配斜度算出手段５００に接続される勾配トルク算出手段５０１と、目標モータトルクから勾配トルクを減算して目標加速度を算出する算出手段５０２とを備える点である。

ここで、第２の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置１Ｂでは、勾配抵抗を考慮していない理想車両モデルから目標加速度を算出し、実加速度が目標加速度に一致するように制御している。そのため、登坂路においても平坦路と同じ加速度となってしまうため、運転者に加速時の違和感を生じさせてしまう。

そこで、本実施の形態では、勾配斜度算出手段５００で算出された勾配斜度に基いて、勾配トルク算出手段５０１で勾配トルクを算出し、目標モータトルクから勾配トルクを減算した値と理想車両モデルに基いて目標加速度を求めることにより、勾配トルクを考慮した加速度と実加速度が一致するように制御している。

なお、勾配トルクは、次式（４）で算出することができる。

Ｔ_ｋ＝９．８×Ｍ×Ｓｉｎθ …（４）
但し、Ｔ_ｋ：勾配抵抗トルク［Ｎ］、Ｍ：車両総重量［ｋｇ］、θ：斜度［ｒａｄ］である。

これにより、勾配に応じた目標加速度によりトルクリップル振動の抑制制御を行うことができる。そして、勾配トルクを考慮した目標加速度と実加速度が一致するように制御することにより、加速時の違和感を低減することができる。

なお、電動車両の駆動力制御装置１Ｃにおける制御処理の順序等は、電動車両の駆動力制御装置１Ｂと同様である。

捻じれ振動の制振制御とトルクリップル振動の抑制制御の開始および終了の切り換え条件等は、第１の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置１Ａと略同様であり、処理手順については図６に示すフローチャートを参照して後述する。

［トルクリップル振動抑制処理］
図６のフローチャートを参照して、上述の第２の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置１Ｂおよび第３の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置１Ｃを例に、トルクリップル振動抑制制御処理の処理手順について説明する。

なお、第１の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置１Ａについても、一部の処理（ステップＳ１３）を除いて同様の処理手順を適用できる。

なお、車両Ｖのイグニッションスイッチはオンされ、車両Ｖは発進可能な状態にあるものとする。

トルクリップル振動抑制制御処理は、端的には、トルクリップル振動が現れ易い条件と判定された際にはトルクリップル振動抑制制御に切り換え、それ以外のときには、捻じれ振動の制振制御を行うようにする処理である。

本処理が開始されると、まずステップＳ１０で、車両Ｖは停止中か否かが判定される。具体的には、例えばモータ回転数が０或いは所定値ω_０未満であるか否かが判定され、「Ｎｏ」の場合にはステップＳ１７に移行して、捻じれ振動の制振制御を行う。

捻じれ振動の制振制御では、例えば、ハイパスフィルタＨＰＦの定数ωを捻じれ振動周波数のみを通す値（例えば、ω＝１０ｒａｄ／ｓ）などとする処理が実行される。

この制振制御は、例えば車両Ｖが信号待ち等により停止状態となるまで継続され、車両Ｖの走行中に発生する捻じれ振動が抑制される。

一方、ステップＳ１０で「Ｙｅｓ」と判定された場合にはステップＳ１１に移行して、発進から所定時間（例えば、１５０ｍｓ）経過したか否かが判定される。

そして、「Ｎｏ」の場合にはステップＳ１７に移行して、捻じれ振動の制振制御を行い、「Ｙｅｓ」の場合にはステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１２では、モータ回転数は所定値（例えば、４００ｒｐｍ）未満であるか否かが判定され、「Ｎｏ」の場合にステップＳ１７に移行して、捻じれ振動の制振制御を行う。

また、「Ｙｅｓ」の場合にはステップＳ１３に移行して、勾配の斜度は所定値以下であるか否かが判定され、「Ｎｏ」の場合にステップＳ１７に移行して、捻じれ振動の制振制御を行う。

一方、ステップＳ１３の判定結果が「Ｙｅｓ」の場合にはステップＳ１４に移行して、トルクリップル振動の抑制制御を行う。

次いで、ステップＳ１５では、トルクリップル振動の抑制制御の終了条件を満たしたか否かが判定され、「Ｎｏ」の場合にはトルクリップル振動の抑制制御を継続し、「Ｎｏ」の場合にはステップＳ１６に移行する。

ステップＳ１６では、トルクリップル振動の抑制制御を終了してステップＳ１７に移行し、捻じれ振動の制振制御を行う。

このような処理により、適切なタイミングでトルクリップル振動抑制制御と捻じれ振動の抑制制御との切り換えを行うことができる。

なお、第１の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置１Ａでは、ステップＳ１３の判定処理は省略される。

［シミュレーション結果］
図７から図１２のグラフを参照して、本実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置１Ａ〜１Ｃのシミュレーション結果（実施例１〜３）について説明する。

（実施例１について）
ここで、図７は実施例１Ａに係るトルク指令値に関するミュレーション結果を示すグラフ、図８は実施例１Ｂに係るモータ回転数に関するミュレーション結果を示すグラフである。

なお、実施例１Ａは、所定回転数以下でトルクリップル振動抑制制御を行う場合のシミュレーション、実施例１Ｂは、トルクリプル抑制振動を常にＯＮにした場合のシミュレーションである。

図７のグラフにおいて、線Ｌ１は目標トルク指令値を、線Ｌ２はトルクリップル振動抑制制御なしの状態を、線Ｌ３は実施例１Ａをそれぞれ示す。

図８のグラフにおいて、線Ｌ１１はトルクリップル振動抑制制御なしの状態を、線Ｌ１２は実施例１Ｂをそれぞれ示す。

図８にグラフに示すように「トルクリップル抑制制御なし」では、トルクリップル振動が生じているのに対し、実施例１Ｂでは振動がなく、トルクリップル振動を抑制できていることが判る。

（実施例２について）
図９は実施例２に係るトルク指令値に関するシミュレーション結果を示すグラフ、図１０は実施例２に係るモータ回転数に関するシミュレーション結果を示すグラフである。

実施例２は、走行開始１５０ｍｓ後に、トルクリップル振動抑制制御をＯＮにしたときのシミュレーションである。

図９のグラフにおいて、線Ｌ２１は目標トルク指令値を、線Ｌ２２はトルクリップル振動抑制制御なしの状態を、線Ｌ２３は実施例１Ｂを、線Ｌ２４は実施例２をそれぞれ示す。

図１０のグラフにおいて、線Ｌ３１はトルクリップル振動抑制制御なしの状態を、線Ｌ３２は実施例１Ｂを、線Ｌ３３は実施例２をそれぞれ示す。

図１０のグラフにおいて、発進時に実施例１Ｂは、「トルクリップル振動抑制制御なし」の制振制御に比べて、モータ回転数の立ち上りが遅く、加速が遅くなっていることが判る。

これに対し、実施例２では、０．５ｓ〜０．６５ｓまでは捻じれ振動の制振制御にしているため実施例１Ｂに比べて加速性能が向上していることが判る。

（実施例３について）
図１１は実施例３に係るトルク指令値に関するシミュレーション結果を示すグラフ、図１２は実施例３に係るモータ回転数に関するシミュレーション結果を示すグラフである。

実施例３は、登坂路を走行した場合のシミュレーションである。

図１１のグラフにおいて、線Ｌ４１は目標トルク指令値を、線Ｌ４２はトルクリップル振動抑制制御なしの状態を、線Ｌ４３は実施例１Ｂを、線Ｌ４４は実施例３をそれぞれ示す。

図１２のグラフにおいて、線Ｌ５１はトルクリップル振動抑制制御なしの状態を、線Ｌ５２は実施例１Ｂを、線Ｌ５３は実施例３をそれぞれ示す。

トルクリップル抑制制御なしのシミュレーション結果は、捻じれ振動の制振制御であり、この制振制御では勾配抵抗トルクなどの走行抵抗を補正しないようにハイパスフィルタを入れているため、違和感のない加速になっている。

図１２において、実施例１Ｂは、勾配抵抗トルクを考慮していないため、「トルクリップル抑制制御なし」のシミュレーション結果と乖離しており、登坂路であるにも拘らず、平坦路と同様の加速となってしまう。

これに対し、実施例３のシミュレーション結果は、勾配抵抗トルクを考慮しているため、トルクリップル抑制制御なしの結果と一致しており、違和感のない加速になっていることが判る。

以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載にしたがって解釈すべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、本実施の形態では、モータの加速度をベースに、捻じれ振動の制振制御およびトルクリップル振動の抑制制御を行っているが、これに代えて、モータの速度をベースに、捻じれ振動の制振制御およびトルクリップル振動の抑制制御を行うようにしてもよい。

この場合、電動車両の駆動力制御装置は、例えば、モータ３１を駆動源として搭載する電動車両（車両Ｖ）について、運転者のアクセル操作に基いて目標モータトルクを算出する目標モータトルク算出手段１０１と、目標モータトルクに基いて、目標速度を演算する目標速度演算手段と、実際のモータ回転数を検出するモータ回転数検出手段２５０と、記モータ回転数検出手段２５０で検出されたモータ回転数に基いてモータ角速度を演算する角速度演算手段と、目標速度演算手段で算出された目標速度と、角速度演算手段で算出されたモータ角速度との偏差が小さくなるように、モータトルク指令値に対する補正量を演算する補正量演算手段と、補正量演算手段によって算出される補正量に対してハイパスフィルタ処理を行って、補正トルクを演算するモデル化誤差抑制手段１０４と、モータトルク指令値に前記補正量を加算して、最終的に制御に適用する制御用モータトルク指令値を算出する制御用モータトルク指令値算出手段１０６と、モータ回転数検出手段２５０で検出されたモータ回転数に基いて、電動車両にトルクリップル振動が現れ易い条件であるか否かを判定するトルクリップル振動判定手段２０１と、トルクリップル振動が現れ易い条件であるときに、ハイパスフィルタＨＰＦのカットオフ周波数を、通常走行時と比較して小さくなるよう切り換えてトルクリップル振動を抑制するように制御するトルクリップル振動抑制制御手段２０２と、トルクリップル振動判定手段２０１による判定結果に応じて、補正量演算手段による補正量の演算処理の制御をＰ制御（比例制御）からＰＤ制御（比例・微分制御）に切り換える制御構成切換手段４０１とを備えるように構成することができる。なお、同一符号を付した構成部材については、第１の実施の形態に係る電動車両の駆動力制御装置１Ａと同様の構成を適用することができる。

１Ａ、１Ｂ…駆動力制御装置
Ｖ…車両（電動車両）
３０…駆動系
３１…モータ
３２…出力軸
３３…駆動軸
３４…車輪
３５…減速機
１０１…目標モータトルク算出手段
１０２…目標加速度演算手段
１０４…モデル化誤差抑制手段
１０５…実加速度演算手段
１０６…制御用モータトルク指令値算出手段
１２０…補正量演算手段
１２０ａ…偏差演算手段
１２０ｂ…比例制御手段
２０１…トルクリップル振動判定手段
２０２…トルクリップル振動抑制制御手段
２５０…モータ回転数検出手段
３００…駆動力制御装置
３０１…目標モータトルク算出手段
３０２…目標加速度演算手段
３０４…モデル化誤差抑制手段
３０５…実加速度演算手段
３０６…制御用モータトルク指令値算出手段
３２０…補正量演算手段
３２０ａ…偏差演算手段
３２０ｂ…比例制御手段
４００…ＰＤ制御手段
４０１…制御構成切換手段
ＨＰＦ…ハイパスフィルタ

Claims (6)

1. モータ（３１）を駆動源として搭載する電動車両（車両Ｖ）について、運転者のアクセル操作に基いて目標モータトルクを算出する目標モータトルク算出手段（１０１）と、
   前記目標モータトルクを前記電動車両が搭載する駆動系の慣性で除算して、目標加速度を演算する目標加速度演算手段（１０２）と、
   実際のモータ回転数を検出するモータ回転数検出手段（２５０）と、
   前記モータ回転数検出手段で検出されたモータ回転数を微分して実加速度を演算する実加速度演算手段（１０５）と、
   前記目標加速度演算手段で算出された目標加速度と、前記実加速度演算手段で算出された実加速度との偏差が小さくなるように、モータトルク指令値に対する補正量を演算する補正量演算手段（１２０）と、
   前記補正量演算手段によって算出される補正量に対してハイパスフィルタ処理を行って、補正トルクを演算するモデル化誤差抑制手段（１０４）と、
   前記モータトルク指令値に前記補正量を加算して、最終的に制御に適用する制御用モータトルク指令値を算出する制御用モータトルク指令値算出手段（１０６）と、
   前記モータ回転数検出手段で検出されたモータ回転数に基いて、前記電動車両にトルクリップル振動が現れ易い条件であるか否かを判定するトルクリップル振動判定手段（２０１）と、
   トルクリップル振動が現れ易い条件であるときに、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）のカットオフ周波数を、通常走行時と比較して小さくなるよう切り換えてトルクリップル振動を抑制するように制御するトルクリップル振動抑制制御手段（２０２）と、
   前記トルクリップル振動判定手段による判定結果に応じて、前記補正量演算手段による前記補正量の演算処理の制御をＰ制御（比例制御）からＰＤ制御（比例・微分制御）に切り換える制御構成切換手段（４０１）と、
   を備えることを特徴とする電動車両の駆動力制御装置。
2. 前記トルクリップル振動抑制制御手段は、
   前記モータ回転数が所定値未満のときに、トルクリップル振動抑制制御を行うように制御する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。
3. 前記トルクリップル振動抑制制御手段は、
   走行開始から所定時間内は、トルクリップル振動抑制制御を行わないように制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動車両の駆動力制御装置。
4. 前記電動車両が走行する路面の勾配の斜度を算出する勾配斜度算出手段（５００）を有し、
   前記トルクリップル振動抑制制御手段は、
   前記勾配斜度算出手段で算出した勾配の斜度が所定値以下の場合は、トルクリップル振動抑制制御を行わないように制御することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電動車両の駆動力制御装置。
5. 前記勾配斜度算出手段で算出した勾配の斜度に基いて勾配トルクを算出する勾配トルク算出手段（５０１）をさらに備え、
   前記目標加速度演算手段は、前記目標モータトルクから前記勾配トルクを減算して目標加速度を算出することを特徴とする請求項４に記載の電動車両の駆動力制御装置。
6. モータ（３１）を駆動源として搭載する電動車両（車両Ｖ）について、運転者のアクセル操作に基いて目標モータトルクを算出する目標モータトルク算出手段（１０１）と、
   前記目標モータトルクに基いて、目標速度を演算する目標速度演算手段と、
   実際のモータ回転数を検出するモータ回転数検出手段（２５０）と、
   前記モータ回転数検出手段で検出されたモータ回転数に基いてモータ角速度を演算する角速度演算手段と、
   前記目標速度演算手段で算出された目標速度と、前記角速度演算手段で算出されたモータ角速度との偏差が小さくなるように、モータトルク指令値に対する補正量を演算する補正量演算手段と、
   前記補正量演算手段によって算出される補正量に対してハイパスフィルタ処理を行って、補正トルクを演算するモデル化誤差抑制手段（１０４）と、
   前記モータトルク指令値に前記補正量を加算して、最終的に制御に適用する制御用モータトルク指令値を算出する制御用モータトルク指令値算出手段（１０６）と、
   前記モータ回転数検出手段で検出されたモータ回転数に基いて、前記電動車両にトルクリップル振動が現れ易い条件であるか否かを判定するトルクリップル振動判定手段（２０１）と、
   トルクリップル振動が現れ易い条件であるときに、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）のカットオフ周波数を、通常走行時と比較して小さくなるよう切り換えてトルクリップル振動を抑制するように制御するトルクリップル振動抑制制御手段（２０２）と、
   前記トルクリップル振動判定手段による判定結果に応じて、前記補正量演算手段による前記補正量の演算処理の制御をＰ制御（比例制御）からＰＤ制御（比例・微分制御）に切り換える制御構成切換手段（４０１）と、
   を備えることを特徴とする電動車両の駆動力制御装置。

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