JP6589554B2 - 電動車両の制御方法、及び、制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動車両の制御方法、及び、制御装置に関する。

モータの回生制動力を任意に設定し得る設定手段を設け、設定手段によって設定された回生制動力をモータにて発生させる電動車両用の回生ブレーキ制御装置が知られている（例えば、特許文献１）。

特開平８−７９９０７号公報

このような回生ブレーキ制御装置により制御される電動車両を停車させる時には、回生制動力が徐々に減少するようにモータが制御される。しかしながら、回生制動力を人為的に設定する場合には、回生制動力の増減の操作をドライバが頻繁に行わなければならない。また、大きな回生制動力で停車すると、車両が前後に振られる振動（以下、加速度振動と記す）が発生して、ドライバの乗り心地に影響してしまう。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、滑らかに加速することができる電動車両の制御方法、及び、制御装置を提供することを目的とする。

本発明の電動車両の制御方法の一態様は、車両情報に基づいて駆動輪と接続されたモータを制御する電動車両の制御方法であって、車両情報に基づいてモータの第１のトルク目標値を算出する第１の算出ステップと、第１のトルク目標値に対してローパスフィルタ処理を行うフィルタ処理ステップと、電動車両に作用する外乱に応じた外乱トルクを推定する外乱トルク推定ステップと、モータの回転速度の低下に伴って外乱トルクに収束する第２のトルク目標値を算出する第２の算出ステップと、第１のトルク目標値と第２のトルク目標値との大きさを比較する比較ステップと、第１のトルク目標値が第２のトルク目標値を下回る場合には、第２のトルク目標値を用いてモータを制御し、第１のトルク目標値が第２のトルク目標値を上回る場合には、フィルタ処理に用いられるフィルタを第２のトルク目標値で初期化する初期化処理を行い、初期化処理されたフィルタを用いて第１のトルク目標値をフィルタ処理して第３のトルク目標値を求め、第３のトルク目標値を用いてモータを制御するモータ制御ステップと、を有する制御方法。

本発明の一態様によれば、電動車両が停車間際の状態においては、第１のトルク目標値が第２のトルク目標値を下回る時に、第２のトルク目標値を用いたモータの制御に切り替わる。この第２のトルク目標値は、回転速度の低下に伴って外乱トルクに収束するため、電動車両は滑らかに停車することができる。

図１は、本発明の制御方法により制御される電動車両の概略構成図である。 図２は、モータコントローラによるモータ制御のフローチャートである。 図３は、アクセル開度とトルクとの関係を示すテーブルである。 図４は、電動車両の車両モデルを示す図である。 図５は、停止制御処理を行う制御ブロック図である。 図６は、モータ回転速度Ｆ／Ｂトルク設定部の詳細な構成を示す図である。 図７は、外乱トルク推定部の詳細な構成を示す図である。 図８は、停止制御処理のフローチャートである。 図９は、本発明の停止制御処理の一部が行われる場合のフローチャートである。 図１０は、図９に示された停止制御が行われる場合の電動車両の状態を示す図である。 図１１は、図８に示された停止制御が行われる場合の電動車両の状態を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の制御方法にて制御される電動車両を示す図である。

電動車両に搭載されるバッテリ１は、充放電可能な電池である。バッテリ１から放電される電力は、インバータ２を介してモータ３に供給される。また、モータ３にて回生電力が発生する時には、モータ３で生じる回生電力が、インバータ２を介してバッテリ１に充電される。なお、インバータ２とモータ３との間には、電流センサ４が設けられており、電流センサ４はインバータ２とモータ３との間の電流を測定する。

インバータ２は、複数の電子デバイスにより構成される回路であり、直流と交流との変換を行う。例えば、インバータ２は、各相で２個のスイッチング素子で構成されている。なお、例えば、スイッチング素子として、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のパワー半導体素子が用いられる。

インバータ２においては、モータコントローラ５が生成するＰＷＭ信号に応じてスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦの切り替え操作が行われる。このような切り替え操作によって、バッテリ１からインバータ２に供給される直流の電流が交流に変換され、モータ３に所望の大きさの交流電流が印加される。なお、モータ３が回生制動を行う時には、モータ３にて発生する回生電力は交流電流として出力され、インバータ２によって直流に変換された後にバッテリ１に充電される。

モータコントローラ５は、モータ３の駆動トルクを制御するコントローラである。モータコントローラ５には、車速Ｖ、アクセル開度θ、モータ３の回転子位相α、モータ３に流れる電流Ｉ、直流電源ラインにおける直流電流値Ｖｄｃ等の車両変数の信号がデジタル信号として入力される。

なお、モータコントローラ５に入力される回転子位相αは、モータ３に併設された回転センサ６（例えば、レゾルバやエンコーダ）により測定される。直流電流値Ｖｄｃは、バッテリ１を制御するバッテリコントローラ１ａにより測定される。また、モータ３は三相交流モータであるため、電流センサ４は、モータ３に流れる電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを測定し、その測定した電流値をモータコントローラ５に出力する。

モータコントローラ５は、入力される車両変数に基づいてモータ３の回転制御に用いるＰＷＭ信号を生成する。そして、モータコントローラ５は、ドライブ回路（不図示）を用いて、ＰＷＭ信号に応じたインバータ２の駆動信号を生成する。

モータ３は、インバータ２から供給される交流電流によって駆動トルクを発生させる。モータ３の駆動トルクは、減速機７及び駆動軸（ドライブシャフト）８を介して駆動輪９ａ、９ｂに伝達される。また、モータ３は、車両の走行時に駆動輪８に連れて回転し、回生制動力を発生させるとともに回生電力を発生させる。このようにして、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とができる。

図２は、モータコントローラ５により行われるモータ制御のフローチャートである。このモータ制御の処理は、所定の時間間隔で繰り返し行われる。

ステップＳ２０１においては、入力処理が行われる。具体的には、モータ制御に必要な車両情報を示す信号（車両変数）が、センサ入力または他のコントローラとの通信により取得される。

上述のように、モータ３に流れる三相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗは、電流センサ４により取得される。なお、三相の電流値の合計はゼロになることが知られており、例えばｉｗはセンサ入力でなく、ｉｕとｉｖとから計算で求めてもよい。

モータ３の回転子位相α（電気角）［ｒａｄ］は、レゾルバやエンコーダなどの回転センサにより取得される。その回転子位相α（電気角）を微分することで、回転子角速度ω（電気角）［ｒａｄ／ｓ］が求められる。そして、モータ３の機械的な角速度であるモータ角速度ωｍ［ｒａｄ／ｓ］は、回転子角速度ω（電気角）をモータ３の極対数で除することで求められる。

車速Ｖ［ｋｍ／ｈ］は、以下のように算出することができる。まず、モータ角速度ωｍにタイヤ動半径Ｒを乗じ、ファイナルギヤのギヤ比で除することにより、車両速度ｖ［ｍ／ｓ］を求める。そして、車両速度ｖ［ｍ／ｓ］に、［ｍ／ｓ］から［ｋｍ／ｈ］への単位変換係数（３６００／１０００）を乗ずることで、車速Ｖ［ｋｍ／ｈ］を求めることができる。なお、車速Ｖ［ｋｍ／ｈ］は、不図示のメータやブレーキコントローラ等の他のコントローラより通信にて取得してもよい。

アクセル開度θ［％］は、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に応じた値である。アクセル開度θは、アクセル開度センサにより取得してもよいし、車両コントローラや他のコントローラより通信により取得してもよい。

直流電圧値Ｖｄｃ［Ｖ］は、バッテリコントローラ１ａにより送信される電源電圧値により求められる。なお、直流電圧値Ｖｄｃ［Ｖ］は、直流電源ラインに設けられた電圧センサにより測定されてもよい。

ステップＳ２０２においては、第１のトルク目標値の算出処理が行われる。モータコントローラ５は、図３に示されるアクセル開度とトルクとの関係を示すテーブルを用いて、アクセル開度θ及びモータ３の回転数Ｎに基づき、第１のトルク目標値Ｔｍ₁ ^*を設定する。

ここで、図３を参照すると、アクセル開度θの値に応じて、モータ３が回転数Ｎ［ｒｐｍ］である時に、モータ３が発生すべきトルク［Ｔ・ｍ］が示されている。モータコントローラ５は、このテーブルを用いてアクセル開度θ及びモータ角速度ω_mから求められるトルクを、第１のトルク目標値Ｔｍ₁ ^*として設定する。なお、モータ３の回転数Ｎ［ｒｐｍ］は、モータ角速度ω_m［ｒａｄ／ｓ］から変換することができる。

ステップＳ２０３においては、停止制御処理が行われる。この処理においては、電動車両を停止させる制御を行っているか否かを示す停止制御フラグが用いられる。

停止制御状態においては、外乱トルクに応じた外乱トルク推定値が求められ、この外乱トルク推定値に収束するような第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*が算出される。尚、外乱トルク推定値は、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となる。

停止制御フラグが立っておらず（０）、停止制御が行われていない場合には、まず、加速又は減速時のモータ側のギアと駆動軸側のギアとの間にて発生するバックラッシュを緩和するために、第１のトルク目標値Ｔｍ₁ ^*に対して、ローパスフィルタでフィルタリング処理を行うことで、第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*を算出する。そして、第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*をモータ３の制御に用いるトルク指令値Ｔｍ^*として設定する。

一方、停止制御フラグが立っており（１）、停止制御が行われている場合には、第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*をモータ３の制御に用いるトルク指令値Ｔｍ^*として設定する。このようにすることで、滑らかに停車することができるとともに、停車後においても勾配によらず停車状態を保持することができる。

なお、停止制御処理の詳細については、後に、図５〜８を用いて説明する。

ステップＳ２０４においては、電流指令値算出処理が行われる。モータコントローラ５は、Ｓ２０３にて算出されたトルク指令値Ｔｍ₃ ^*、モータ角速度ω_m、直流電圧値Ｖｄｃから、モータ３に流すべき電流の目標値を同期回転座標で示したｄｑ軸電流目標値ｉｄ^*、ｉｑ^*を求める。具体的には、モータコントローラ５は、直流電圧値Ｖｄｃ、モータ角速度ω_m、及び、トルク指令値Ｔ_m ^*と、ｄ軸電流目標値ｉｄ^*及びｑ軸電流目標値ｉｑ^*との関係が示されたテーブルを予め記憶しており、このテーブルを用いて、ｄｑ軸電流目標値ｉｄ^*、ｉｑ^*を求める。

ステップＳ２０５においては、電流制御演算処理が行われる。モータコントローラ５は、まず、三相電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗと、モータ３の回転子位相αとから、ｄｑ軸電流値ｉｄ、ｉｑを演算する。次に、Ｓ２０４で算出したｄｑ軸電流目標値ｉｄ^*、ｉｑ^*と、ｄｑ軸電流ｉｄ、ｉｑとの偏差を求め、その偏差に応じてｄｑ軸電圧指令値ｖｄ、ｖｑを演算する。なお、この部分には非干渉制御を加えてもよい。

そして、モータコントローラ５は、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ、ｖｑとモータ３の回転子位相αとから三相電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗを算出する。この三相電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗと直流電圧Ｖｄｃとから、ＰＷＭ信号（ｏｎ ｄｕｔｙ）ｔｕ［％］、ｔｖ［％］、ｔｗ［％］を求める。

Ｓ２０１〜Ｓ２０５により求められたＰＷＭ信号を用いて、インバータ２のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを操作する。このようにすることで、モータ３には所望の電力が供給されるので、モータ３はトルク指令値に応じたトルクで駆動することになる。

ここで、Ｓ２０３の停止制御処理は、電動車両の駆動力伝達系をモデル化した車両モデルに基づいて行われる。そこで、電動車両の駆動力伝達系を示す車両モデルについて説明する。

図４は、電動車両の駆動力伝達系をモデル化した図である。

まず、この図を用いて、モータトルＴｍからモータ３の回転速度ω_mまでの伝達特性Ｇｐ（ｓ）について説明する。

この図におけるパラメータは、以下の値を示している。
Ｊ_m：モータイナーシャ
Ｊ_w：駆動軸イナーシャ（１軸分）
Ｍ：車両の質量
Ｋ_D：駆動軸のねじり剛性
Ｋ_t：タイヤと路面の摩擦に関する係数
Ｎ：オーバーオールギア比
ｒ：タイヤ荷重半径
ω_m：モータの角速度
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：駆動軸の角速度
そして、この図から、以下の運動方程式を導くことができる。なお、以下の式において右肩に付与された「＊」は、そのパラメータが時間微分されていることを示している。

これらの（１）〜（５）式に基づいて伝達特性Ｇｐ（ｓ）を求めると、以下のようになる。

ただし、これらの式における各パラメータは下記の通りである。

ここで、（６）式の伝達関数Ｇ_p（ｓ）の極と零点を調べると、次の式のように近似することができる。

そして、伝達関数Ｇ_p（ｓ）の１つの極と１つの零点は極めて近い値を示すため、(７)式におけるαとβが極めて近い値を示すことに相当する。そこで、（７）式における極零相殺（α＝βと近似する）を行うことにより、次の式に示すような（２次）／（３次）の伝達特性Ｇ_p（ｓ）を構成することができる。

ここで、図２のＳ２０３の停止制御処理を行う詳細な構成について、図５を用いて説明する。

図５は、停止制御処理を行うブロック図である。

モータ回転速度Ｆ／Ｂトルク設定部５０１では、モータ３の回転速度ω_mに基づき、モータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωを算出する。モータ回転速度Ｆ／Ｂトルク設定部５０１の詳細な構成は、図６を用いて、後に説明する。

外乱トルク推定部５０２は、モータ３の回転速度ω_mと、トルク指令値Ｔｍ^*に基づき、外乱トルク推定値Ｔ_dを算出する。外乱トルク推定部５０２の詳細な構成は、図７を用いて、後に説明する。

加算器５０３は、モータ回転速度Ｆ／Ｂトルク設定部５０１により算出されたモータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωと、外乱トルク推定部５０２により算出された外乱トルク推定値Ｔ_dの和を演算して、第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*として出力する。

トルク指令値設定部５０４では、Ｓ２０２にて算出された第１のトルク目標値Ｔｍ₁ ^*と、加算器５０３から出力される第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*に基づき、モータトルク指令値Ｔｍ^*を設定する。トルク指令値設定部５０４における詳細な処理は、図８を用いて、後に説明する。

図６は、モータ回転速度Ｆ／Ｂトルク設定部５０１の詳細な構成を示す図である。

モータ回転速度Ｆ／Ｂトルク設定部５０１は、ゲインＫｖｒｅｆのブロック６０１により構成される。ブロック６０１は、入力されたモータ回転速度ω_mに対してゲインＫｖｒｅｆを乗算することで、モータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωを算出する。なお、モータ回転速度ω_mの低下に伴ってモータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωが小さくなり、モータ３へのトルク指令値Ｔｍ^*が小さくなるように、Ｋｖｒｅｆは負の値であるものとする。

図６においては、モータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωはモータ回転速度ω_mに所定の負のゲインを乗算して算出したがこれに限らない、モータ回転速度ω_mと回生トルクとを対応させたテーブルや、モータ回転速度ω_mの減衰率を示す減衰率テーブルなどを使って、モータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωを算出しても良い。

図７は、外乱トルク推定部５０２の詳細な構成を示す図である。ここで、車両モデルにおいては、外乱の影響によって指令値と応答値との差が生じる。そのため、指令値であるモータトルク指令値Ｔｍ^*と、応答値であるモータ回転速度ω_mとを用いて、外乱トルク推定値Ｔ_dが推定される。

外乱トルク推定部５０２は、ブロック７０１とブロック７０２とにより構成される。

ブロック７０１は、Ｈ（ｓ）／Ｇ_p（ｓ）で構成されており、応答値であるモータ３の回転速度ω_mに応じたモータトルク推定値Ｔ_e1を算出する。Ｈ（ｓ）／Ｇ_p（ｓ）は、モータトルク指令値Ｔｍ^*からモータ回転速度ω_mまでの伝達関数Ｇ_p（ｓ）の逆伝達関数である１／Ｇ_p（ｓ）と、分母と分子の次数の差が伝達関数Ｇ_p（ｓ）以上であるローパスフィルタＨ（ｓ）とにより構成される。このような構成のブロック７０１によって、応答値であるモータ３の回転速度ω_mに応じた第１のモータトルク推定値Ｔ_e1が求められる。

ブロック７０２は、ローパスフィルタＨ（ｓ）で構成されている。このようなブロック７０２によって指令値であるモータトルク指令値Ｔｍ^*がフィルタリング処理され、第２のモータトルク推定値Ｔ_e2が算出される。

そして、減算器７０３を用いて、モータ３の指令値に応じた第２のモータトルク推定値Ｔ_e2から、モータ３への応答値に応じた第１のモータトルク推定値Ｔ_e1を減算することで、外乱トルク推定値Ｔ_dが求められる。

図７においては、伝達関数やフィルタなどにて構成される外乱オブザーバを用いて外乱トルクを推定したがこれに限らない。例えば、車両前後加速度センサなどの計測器を使って外乱トルクを推定してもよい。

なお、外乱には、空気抵抗、車両質量の変動（乗員数、積載量）によるモデル化誤差、タイヤの転がり抵抗、勾配抵抗などあるが、停車間際において影響が大きな外乱は勾配抵抗である。また、外乱要因は運転条件により異なるが、本発明では、外乱トルク推定部５０２によって、モータトルク指令値Ｔｍ^*、モータ回転速度ω_m、及び、車両モデルＧ_p（ｓ）に基づいて外乱トルク推定値Ｔ_dを算出することができる。したがって、これらの外乱要因を一括して推定することができるので、運転条件によらず滑らかに停車することができる。

図８は、トルク指令値設定部５０４で実行される停止制御処理のフローチャートである。

ステップ８０１では、停止制御フラグの前回値（ｆｌａｇ＿ｚ）が０か１かを判定する。なお、停止制御フラグの初期値は０であるものとする。

停止制御フラグの前回値が０である場合は（Ｓ８０１：Ｙｅｓ）、電動車両は通常の走行状態であり停止制御が行われていないと判断して、ステップＳ８０２に進む。

一方、停止制御フラグの前回値が１である場合は（Ｓ８０１：Ｎｏ）、電動車両は通常の走行状態でなく停止制御が行われていると判断して、ステップＳ８０６に進む。

まず、停止制御が行われていない場合（Ｓ８０１：Ｙｅｓ）の処理について説明する。

ステップＳ８０２では、第１のトルク目標値Ｔｍ₁ ^*をローパスフィルタＨｌｐｆ（ｓ）を用いてフィルタ処理することで、第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*を算出する。フィルタ処理を行うことで、加速又は減速時に第１のトルク目標値Ｔｍ₁ ^*が変化する場合などにおいてモータ側のギアと駆動軸側のギアとの間にて発生するバックラッシュを緩和することができる。

ステップＳ８０３では、第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*と、第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*とを比較する。ここで、電動車両が完全に停車する時には、第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*は、第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*よりも小さな値から、大きな値に収束するように変化する。そのため、第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*が第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*よりも大きくなるタイミングが、電動車両１００が停車間際の状態になるタイミングと判断することができる。

そこで、第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*が第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*以上である場合（Ｔｍ₂ ^*≦Ｔｍ₃ ^*）には（Ｓ８０３：Ｙｅｓ）、停車間際の状態にはなっていないと判断して、ステップＳ８０４に進む。

一方、第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*が第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*より小さい場合（Ｔｍ₂ ^*＞Ｔｍ₃ ^*）には（Ｓ８０３：Ｎｏ）、停車間際の状態になったと判断して、ステップＳ８０５に進む。

ステップＳ８０４では、停止制御が行われないので、停止制御フラグ（ｆｌａｇ）に０を設定する。そして、モータトルク指令値Ｔｍ^*に第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*を設定して、ステップＳ８１１に進む。

一方、ステップＳ８０５では、停止制御が行われるので、停止制御フラグ（ｆｌａｇ）を１に設定する。そして、モータトルク指令値Ｔｍ^*に第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*を設定して、ステップＳ８１１に進む。

ステップＳ８１１では、停止制御が行われたか否かを示す停止制御フラグ（ｆｌａｇ）が、停止制御フラグの前回値（ｆｌａｇ＿ｚ）に設定される。

次に、停止制御が行われている場合（Ｓ８０１：Ｎｏ）の処理について説明する。

ステップＳ８０６では、第１のトルク目標値Ｔｍ₁ ^*と、第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*にオフセットトルクαを加算した値とを比較する。オフセットトルクαは、予め定められた値であり、後述のように停止制御のオンとオフとのハンチングを防ぐために用いられている。そのため、オフセットトルクαはゼロであってもよいが、正の値であるほうが望ましい。

第１のトルク目標値Ｔｍ₁ ^*が第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*にオフセットトルクαを加算した値以下である場合（Ｔｍ₁ ^*≦Ｔｍ₂ ^*＋α）には（Ｓ８０６：Ｙｅｓ）、アクセルが踏み込まれておらず、停車処理を継続すると判断して、Ｓ８０７に進む。

一方、第１のトルク目標値Ｔｍ₁ ^*が第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*にオフセットトルクαを加算した値よりも大きい場合（Ｔｍ₁ ^*＞Ｔｍ₂ ^*＋α）には（Ｓ８０６：Ｎｏ）、アクセルが踏み込まれて再加速をしており、停止制御を終了させて通常の制御に切り替えると判断して、Ｓ８０８に進む。

ステップＳ８０７では、停止制御が行われるので、停止制御フラグ（ｆｌａｇ）を１に設定する。そして、モータトルク指令値Ｔｍ^*に第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*を設定して、ステップＳ８１１に進む。

一方、ステップＳ８０８〜Ｓ８０９では、停止制御ではなく通常の走行状態における制御が行われる。

ステップＳ８０８では、ローパスフィルタＨｌｐｆ（ｓ）の初期化処理が行われる。一般に、本実施形態のように制御処理が繰り返し行われる場合には、ローパスフィルタＨｌｐｆ（ｓ）においては、前回の入力値及び出力値と、入力される値（今回の入力値）とに応じて、出力される値（今回の出力値）が求められる。そのため、Ｓ８０８においては、ローパスフィルタＨｌｐｆ（ｓ）の前回の入力値（ｕ＿ｚ）及び前回の出力値（ｙ＿ｚ）が、第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*で初期化されることで、ローパスフィルタＨｌｐｆ（ｓ）が初期化されることになる。なお、オフセットトルクαがゼロである場合には、第１のトルク目標値Ｔｍ₁ ^*でローパスフィルタＨｌｐｆ（ｓ）を初期化してもよい。また、この初期化処理は、第１のトルク目標値Ｔｍ₁ ^*が第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*にオフセットトルクαを加算した値よりも大きくなった（Ｔｍ₁ ^*＞Ｔｍ₂ ^*＋α）後の処理においてのみ行われてもよいし、このような初期化処理が複数回行われてもよい。

ステップＳ８０９では、第１のトルク目標値Ｔｍ₁ ^*をローパスフィルタＨｌｐｆ（ｓ）にてフィルタリング処理することで、第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*を算出する。

ステップＳ８１０では、停止制御を行わないため、停止制御フラグ（ｆｌａｇ）を０に設定する。そして、モータトルク指令値Ｔｍ^*に第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*を設定して、ステップＳ８１１に進む。

ここで、ステップＳ８０６〜Ｓ８１０までの処理は次のように説明できる。ステップＳ８０６においては、停車間際状態においてアクセルペダルが踏み込まれて電動車両が再加速しているか否かが判定される。ここで、再加速している時における、モータトルク指令値Ｔｍ^*の、第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*（Ｓ８０７）から、第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*（Ｓ８１０）への切り替えについて検討する。このような切り替えが行われる場合には、第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*（Ｓ８０７）から、第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*で初期化処理された（Ｓ８０８）ローパスフィルタＨｌｐｆ（ｓ）を用いて求められた（Ｓ８０９）第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*に切り替えられる（Ｓ８１０）ことになるので、切り替えが滑らかに行われることになる。

なお、本実施例ではＳ８０２及びＳ８０９にてローパスフィルタを用いたが、これに限らない。例えば、レートリミッタなどのようにギアバックラッシュを緩和できるような構成を用いてもよい。

次に、本発明による効果を説明するために、本実施形態における図８に示された停止制御が行われる場合と、図９に示されるような停止制御が行われる場合の電動車両の走行状態について説明する。

図９に示された停止制御においては、図８のＳ８０２〜８０５の処理だけが行われており、停止制御フラグｆｌａｇ及び停止制御フラグの前回値ｆｌａｇ＿ｚに関連する処理は行われていないものとする。

図１０は、図９に示された停止制御が行われる場合の電動車両の状態を示す図である。時刻ｔ０では登坂路において電動車両が停車している状態であり、時刻ｔ１にてアクセルペダルが踏まれたものとする。

図１０（ａ）には電動車両の速度Ｖ［ｋｍ／ｈ］が示され、図１０（ｂ）にはアクセル開度θ［％］が示され、図１０（ｃ）にはモータ３のトルクが示され、図１０（ｄ）には停止制御フラグ（ｆｌａｇ）が示されている。なお、図１０（ｃ）には、第１のトルク目標値Ｔｍ₁ ^*が二点鎖線で、第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*が点線で、第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*が一点鎖線で、モータトルク指令値Ｔｍ^*が実線で示されている。

まず、時刻ｔ０においては、停車状態であるので停止制御が行われる（Ｓ８０５）。そのため、モータトルク指令値Ｔｍ^*は外乱に応じて第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*となる。ここで、電動車両が登坂路にある場合には、第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*は正の値であるので、図１０（ａ）に示すように電動車両は停止状態を保つことができる。

時刻ｔ１においては、図１０（ｂ）に示すようにアクセルが踏みこまれる。そのため、時刻ｔ１〜ｔ２においては、図１０（ｃ）に示すように第１のトルク目標値Ｔｍ₁ ^*が徐々に増加する。また、第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*は、フィルタの影響によって第１のトルク目標値Ｔｍ₁ ^*に対して遅れて増加する。第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*は第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*よりも小さいため（Ｓ８０３：Ｎｏ）、図１０（ｄ）に示すように停止制御が継続される（Ｓ８０５）。

時刻ｔ２においては、図１０（ｃ）を参照すると、第１のトルク目標値Ｔｍ₁ ^*は第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*と同じ大きさになる。しかしながら、停止制御を行うか否かの判定に用いられる第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*は、第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*よりも小さい（Ｔｍ₂ ^*＞Ｔｍ₃ ^*）ので（Ｓ８０３：Ｎｏ）、図１０（ｄ）に示すように停止制御が継続される（Ｓ８０５）。

時刻ｔ３においては、図１０（ｃ）を参照すると、第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*は第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*以下となる（Ｔｍ₂ ^*≦Ｔｍ₃ ^*）ので（Ｓ８０３：Ｙｅｓ）、図１０（ｄ）に示すように停止制御が行われずに、アクセル開度に応じた第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*がトルク指令値Ｔｍ^*に設定される（Ｓ８０４）。このようにして、図１０（ａ）に示すように時刻ｔ３から電動車両は加速することになる。

図１０に示されたような動作をする場合には、アクセルペダルを踏み込み始めた時刻ｔ１から、電動車両が加速し始める時刻ｔ３までの間、遅延時間が発生することになる。

次に、図８に示した本実施形態の停止制御が行われる場合について説明する。

図１１は、図８に示された停止制御が行われる場合の電動車両の状態を示す図である。

まず、時刻ｔ０においては、停車状態であるので停止制御が行われている。停止制御フラグの前回値（ｆｌａｇ＿ｚ）が１である場合には（Ｓ８０１：Ｎｏ）、図１１（ｃ）に示すように、第１のトルク目標値Ｔｍ₁ ^*が第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*とオフセット値αとの和よりも小さい（Ｔｍ₁ ^*＞Ｔｍ₂ ^*＋α）ため（Ｓ８０６：Ｎｏ）、停止制御が行われ、第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*がモータトルク指令値Ｔｍ^*に設定される（Ｓ８０７）。

時刻ｔ１においては、図１１（ｂ）に示すようにアクセルペダルが踏みこまれて再加速されるので、図１１（ｃ）に示すように第１のトルク目標値Ｔｍ₁ ^*が徐々に増加する。しかしながら、また、第１のトルク目標値Ｔｍ₁ ^*は第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*とオフセット値αとの和以下である（Ｔｍ₁ ^*≦Ｔｍ₂ ^*＋α）ため（Ｓ８０６：Ｙｅｓ）、停止制御（Ｓ８０７）が行われる。

時刻ｔ２’においては、図１１（ｃ）を参照すると、第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*は第１のトルク目標値Ｔｍ₁ ^*とオフセット値αとの和より大きくなる（Ｔｍ₁ ^*＞Ｔｍ₂ ^*＋α）（Ｓ８０６：Ｎｏ）。そのため、ローパスフィルタＨｌｐｆ（ｓ）を、第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*で初期化する（Ｓ８０８）。

そして、初期化処理が行われたローパスフィルタＨｌｐｆ（ｓ）を用いて、第１のトルク目標値Ｔｍ₁ ^*をフィルタ処理することで、第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*が求められる（Ｓ８０９）。その第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*がモータトルク指令値Ｔｍ^*に設定される（Ｓ８１０）。

ここで、時刻ｔ２’では、第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*を用いた停止制御処理（Ｓ８０７）から、第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*を用いた再加速処理（Ｓ８１０）に切り替わる。切り替わった後の第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*は、切り替わる前の第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*に対して、初期化処理された（Ｓ８０８）ローパスフィルタＨｌｐｆ（ｓ）処理を行うことで求められている（Ｓ８０９）ので、図１１（ａ）に示すように時刻ｔ２’から電動車両は滑らかに加速することになる。

図１１に示されたような動作をする場合には、アクセルペダルを踏み込み始めた時刻ｔ１から、電動車両が加速し始める時刻ｔ２’までの間、遅延時間が発生することになる。

ここで、図１０における遅延時間（時刻ｔ１〜ｔ３）よりも、図１１における遅延時間（時刻ｔ１〜ｔ２’）は短くなる。このように、本実施形態によって、遅延時間を短くすることができることがわかる。したがって、以上の処理を行うことで、アクセルレスポンスの良い、滑らかな加速／発進を行うことができる。

本発明の実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

本発明の実施形態によれば、各種車両情報に基づき決まる第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*と、モータ回転速度ω_mの低下とともに外乱トルク推定値Ｔｄに収束する第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*とを比較する（Ｓ８０３）。そして、第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*が第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*よりも大きい（Ｔｍ₂ ^*＞Ｔｍ₃ ^*）場合には（Ｓ８０３：Ｎｏ）、停車間際と判断して、モータトルク指令値Ｔｍ^*を第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*（Ｓ８０４）から第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*（Ｓ８０５）に切り替える。これにより、平坦路、登坂路、降坂路に依らず、加速度振動の無い常に滑らかな減速を停車間際で実現することができ、なおかつ停車状態を保持することができる。また、停車間際で摩擦ブレーキを使わなくとも減速できるため、停車間際においても回生することができ、電費向上が期待できる。
さらに、アクセル操作のみで減速し、勾配に依らず停車できるため、ペダルの踏み変え操作の必要が無く、ドライバの負担を軽減できる。

停車間際の状態でアクセル操作を行われて再加速が行われている場合には、モータ側のギアと駆動輪と接続された駆動軸側のギアとの間にて、バックラッシュショックが発生してしまう。これに対して、第１のトルク目標値Ｔｍ₁ ^*に対してローパスフィルタ処理を行うことで（Ｓ８１０）、再加速時にはフィルタ処理後の第１のトルク目標値Ｔｍ₁ ^*である第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*を用いることができるので（Ｓ８１０）、ギアバックラッシュに起因する車両のゆれを低減することができる。

また、再加速しているか否かを判定する判定ステップ（Ｓ８０６）においては、フィルタ処理されていない第１のトルク目標値Ｔｍ₁ ^*を用いて判断されるので、フィルタ処理に起因する再加速判定の遅れを抑制することができる。

さらに、図１１（ｃ）を参照すれば、時刻ｔ２’において、モータトルク指令値Ｔｍ^*は、第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*（Ｓ８０７）から第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*（Ｓ８１０）に切り替えられる。切り替え後においては、第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*を用いて初期化された（Ｓ８０８）ローパスフィルタＨｌｐｆ（ｓ）を用いて第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*が求められる（Ｓ８０９）。このようにすることで、停車制御を行う第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*から、再加速を行う第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*へ滑らかに切り替えが行われるので、電動車両は滑らかに加速することができる。

また、本実施形態の制御方法によれば、再加速しているか否かの判断において、第１のトルク目標値Ｔｍ₁ ^*と、オフセット値αが加算された第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*とが比較される（Ｓ８０６）。

ここで、停止制御が行われていない間（Ｓ８０１：Ｙｅｓ）における、停止制御を開始するタイミングの判定は（Ｓ８０３）、第１のトルク目標値Ｔｍ₁ ^*にフィルタ処理を行った第３のトルク目標値Ｔｍ₃ ^*と、第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*とを比較することで行われる。一方、停止制御が行われている間（Ｓ８０１：Ｎｏ）において、停止制御を終えて再加速するための通常の運転制御に切り替えるタイミングの判定は（Ｓ８０６）、第１のトルク目標値Ｔｍ₁ ^*と、第２のトルク目標値Ｔｍ₂ ^*とオフセット値αとの和とを比較することで行われる。

このように、停止制御が行われていない間（Ｓ８０１：Ｙｅｓ）の停止制御を行うか否かの判定（Ｓ８０３）の条件と、停止制御が行われている間（Ｓ８０１：Ｎｏ）の停止制御を終えるか否かの判定（Ｓ８０６）との条件との間にヒステリシスが設けられている。そのため、停止制御の開始と終了とがハンチングすることを抑制することができる。これにより、停止制御が行われているか否かにに連動して作動する他制御への影響を無くすことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１ バッテリ
２ インバータ
３ モータ
７ 減速機
８ 駆動軸（ドライブシャフト）
５０１ モータ回転速度Ｆ／Ｂトルク設定部
５０２ 外乱トルク推定部
５０４ トルク指令値設定部

Claims (3)

1. 車両情報に基づいて駆動輪と接続されたモータを制御する電動車両の制御方法であって、
   車両情報に基づいて前記モータの第１のトルク目標値を算出する第１の算出ステップと、
   前記第１のトルク目標値に対して、前記電動車両の加速又は減速時においてモータ側のギアと駆動軸側のギアとの間にて発生するバックラッシュを緩和するローパスフィルタ処理を行うフィルタ処理ステップと、
   前記電動車両に作用する外乱に応じた外乱トルクを推定する外乱トルク推定ステップと、
   前記モータの回転速度の低下に伴って前記外乱トルクに収束する第２のトルク目標値を算出する第２の算出ステップと、
   前記第１のトルク目標値と、前記第２のトルク目標値との大きさを比較する比較ステップと、
   停止制御フラグが立っており、停止制御が行われている場合であって、前記第１のトルク目標値が前記第２のトルク目標値を下回る場合には、前記第２のトルク目標値を用いて前記モータを制御し、
   停止制御フラグが立っており、停止制御が行われている場合であって、前記第１のトルク目標値が前記第２のトルク目標値を上回り、再加速していると判断する場合には、前記フィルタ処理に用いられるフィルタを前記第２のトルク目標値で初期化する初期化処理を行い、前記初期化処理されたフィルタを用いて前記第１のトルク目標値をフィルタ処理して第３のトルク目標値を求め、該第３のトルク目標値を用いて前記モータを制御するモータ制御ステップと、を有する、
   ことを特徴とする制御方法。
2. 請求項１に記載の電動車両の制御方法であって、
   前記比較ステップにおいて、前記第１のトルク目標値と、所定のオフセットトルクを加えた前記第２のトルク目標値との大きさを比較し、
   前記モータ制御ステップにおいて、前記第１のトルク目標値が、所定のオフセットトルクを加えた前記第２のトルク目標値を上回る場合には、前記初期化処理を行う、
   ことを特徴とする制御方法。
3. 車両情報に基づいてモータに対する目標トルク指令値を設定し、該目標トルク指令値を用いて駆動輪につながるモータを制御する電動車両の制御装置であって、
   車両情報に基づいて前記モータの第１のトルク目標値を算出する第１算出部と、
   前記第１のトルク目標値に対して、前記電動車両の加速又は減速時においてモータ側のギアと駆動軸側のギアとの間にて発生するバックラッシュを緩和するローパスフィルタ処理を行うフィルタと、
   前記電動車両に作用する外乱に応じた外乱トルクを推定する外乱トルク推定部と、
   前記モータの回転速度の低下に伴って前記外乱トルクに収束する第２のトルク目標値を算出する第２算出部と、
   停止制御フラグが立っており、停止制御が行われている場合であって、前記第１のトルク目標値が前記第２のトルク目標値を下回る場合には、前記第２のトルク目標値を用いて前記モータを制御し、
   停止制御フラグが立っており、停止制御が行われている場合であって、前記第１のトルク目標値が前記第２のトルク目標値を上回り、再加速していると判断する場合には、前記フィルタ処理に用いられるフィルタを前記第２のトルク目標値で初期化する初期化処理を行い、前記第１のトルク目標値を前記初期化処理されたフィルタを用いて前記第１のトルク目標値をフィルタ処理して第３のトルク目標値を求め、該第３のトルク目標値を用いて前記モータを制御するモータ制御部と、を有する、
   ことを特徴とする制御装置。

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