JP6686658B2 - Electric vehicle control method and electric vehicle control device - Google Patents

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Description

本発明は、電動車両の制御方法、及び、電動車両の制御装置に関する。   The present invention relates to an electric vehicle control method and an electric vehicle control device.

従来、電動モータからのトルクを用いて駆動可能な電気自動車において、モータの回転速度と駆動輪の回転速度とを用いたフィードバック制御により、車両の振動を抑制する電気自動車用制御装置が知られている（特許文献１参照）。この電気自動車用制御装置では、駆動輪の平均回転速度と、モータの回転速度を駆動輪の回転速度に相当させた相当回転速度との偏差に所定のゲインを乗じて補正値を算出し、該補正値をモータのトルク指令値から減じた値に従ってモータトルクを制御することにより、車両のトルク変化などに伴う振動を抑制している。   BACKGROUND ART Conventionally, in an electric vehicle that can be driven by using a torque from an electric motor, a control device for an electric vehicle that suppresses vehicle vibration by feedback control using a rotation speed of a motor and a rotation speed of driving wheels is known. (See Patent Document 1). In this electric vehicle control device, the deviation between the average rotation speed of the drive wheels and the equivalent rotation speed that corresponds the rotation speed of the motor to the rotation speed of the drive wheels is multiplied by a predetermined gain to calculate a correction value. By controlling the motor torque according to a value obtained by subtracting the correction value from the torque command value of the motor, vibrations due to changes in the torque of the vehicle are suppressed.

特開２００２−１５２９１６号公報JP 2002-152916 A

ところで、車両がコーストや減速から加速する場面では、ギヤのバックラッシュの影響により、駆動モータトルクが車両の駆動軸トルクに伝達されない不感帯区間が発生する。   By the way, in a scene where the vehicle accelerates due to coasting or deceleration, there is a dead zone where the drive motor torque is not transmitted to the drive shaft torque of the vehicle due to the influence of gear backlash.

これに対して、特許文献１に開示された技術では、上述の不感帯区間では駆動モータトルクをゼロとし、再びギヤが噛み合うタイミングで駆動モータトルクを増加させることで、ギヤが再び噛み合う際のショックを抑制している。   On the other hand, in the technique disclosed in Patent Document 1, the drive motor torque is set to zero in the dead zone described above, and the drive motor torque is increased at the timing when the gears are again meshed with each other, so that a shock is generated when the gears are meshed again. It's suppressed.

しかしながら、コーストや減速から緩やかに加速するような場面では、モータのトルク指令値の増加傾きが小さくなるため、ギヤが再び噛み合うタイミングが遅くなり、不感帯区間が長くなる。そのため、ギヤが噛み合うタイミングで駆動モータトルクを増加させる特許文献１に開示された技術では、ギヤが噛み合うタイミングが遅れるのに応じてトルクが立ち上がるタイミングも遅くなるため、駆動モータトルク指令に対する駆動軸トルクの応答が遅れるという問題がある。   However, in a situation where the vehicle gradually accelerates from coasting or decelerating, the increase gradient of the torque command value of the motor decreases, so that the timing at which the gears mesh again is delayed and the dead zone becomes longer. Therefore, in the technique disclosed in Patent Document 1 that increases the drive motor torque at the timing when the gears mesh with each other, the timing at which the torque rises is delayed as the timing at which the gears mesh with each other is delayed. There is a problem that the response of is delayed.

本発明は、車両がコーストや減速から緩やかに加速するような場面でも、ギヤバックラッシュ区間における駆動軸トルクの応答を速めることができる技術を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a technique capable of accelerating the response of the drive shaft torque in the gear backlash section even when the vehicle is gradually accelerated from coasting or deceleration.

本発明による電動車両の制御方法は、車両情報に基づいて目標トルク指令値を設定し、駆動輪につながるモータのトルクを制御する電動車両の制御方法であって、駆動輪回転角速度とモータ回転角速度の駆動軸換算値との偏差から駆動軸ねじり角速度を算出し、駆動輪回転角度とモータ回転角度の駆動軸換算値との偏差から駆動軸ねじり角度を算出する。そして、駆動軸ねじり角速度に第１のフィードバックゲインを乗じた値と、駆動軸ねじり角度に第２のフィードバックゲインを乗じた値と、目標トルク指令値とに基づいて最終トルク指令値を算出し、最終トルク指令値に従って前記モータのトルクを制御する。   A control method for an electric vehicle according to the present invention is a control method for an electric vehicle that sets a target torque command value based on vehicle information and controls the torque of a motor connected to a drive wheel. The drive shaft torsion angular velocity is calculated from the deviation of the drive shaft conversion value from the drive shaft torsion value, and the drive shaft torsion angle is calculated from the difference between the drive wheel rotation angle and the motor rotation angle of the drive shaft conversion value. Then, the final torque command value is calculated based on the value obtained by multiplying the drive shaft torsion angular velocity by the first feedback gain, the value obtained by multiplying the drive shaft torsion angle by the second feedback gain, and the target torque command value. The torque of the motor is controlled according to the final torque command value.

本発明によれば、駆動軸ねじり角度と駆動軸ねじり角速度をフィードバックすることにより、車両がコーストや減速から緩やかに加速するような場面でも、ギヤバックラッシュ区間における目標トルク指令値に対する駆動軸トルクの応答を速めることができる。   According to the present invention, by feeding back the drive shaft torsion angle and the drive shaft torsion angular velocity, even when the vehicle is gradually accelerated from coasting or decelerating, the drive shaft torque of the target torque command value in the gear backlash section can be reduced. You can speed up the response.

図１は、第１実施形態における電動車両の制御装置を備えた電動車両の主要構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of an electric vehicle including the control device for the electric vehicle according to the first embodiment. 図２は、モータコントローラによって行われる処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing a flow of processing performed by the motor controller. 図３は、アクセル開度−トルクテーブルの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of an accelerator opening-torque table. 図４は、制振制御演算処理を説明するための制御ブロック図である。FIG. 4 is a control block diagram for explaining the vibration suppression control calculation process. 図５は、図４で示した駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器の詳細を説明するためのブロック図である。FIG. 5 is a block diagram for explaining the details of the drive shaft torsion angle / angular velocity F / B calculator shown in FIG. 図６は、車両の駆動力伝達系をモデル化した図である。FIG. 6 is a diagram modeling a driving force transmission system of a vehicle. 図７は、第２実施形態の駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器の詳細を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing details of the drive shaft torsion angle / angular velocity F / B calculator according to the second embodiment. 図８は、第３実施形態の制振制御演算処理を説明するための制御ブロック図である。FIG. 8 is a control block diagram for explaining the vibration suppression control calculation process of the third embodiment. 図９は、図８で示したＦ／Ｆ補償器の詳細を示す制御ブロック図である。FIG. 9 is a control block diagram showing details of the F / F compensator shown in FIG. 図１０は、図８で示したＦ／Ｂ補償器の詳細を示す制御ブロック図である。FIG. 10 is a control block diagram showing details of the F / B compensator shown in FIG. 図１１は、第４実施形態のＦ／Ｆ補償器の詳細を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing details of the F / F compensator of the fourth embodiment. 図１２は、第１〜第４実施形態の電動車両の制御装置による制御結果を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining control results by the control devices for electrically powered vehicles of the first to fourth embodiments.

−第１実施形態−
図１は、第１実施形態における電動車両の制御装置を備えた電動車両の主要構成を示すブロック図である。電動車両とは、車両の駆動源の一部または全部として電動モータを備え、電動モータの駆動力により走行可能な自動車のことであり、電気自動車や、ハイブリッド自動車が含まれる。 -First Embodiment-
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of an electric vehicle including the control device for the electric vehicle according to the first embodiment. The electric vehicle is a vehicle that includes an electric motor as a part or the whole of a drive source of the vehicle and can travel by the driving force of the electric motor, and includes an electric vehicle and a hybrid vehicle.

モータコントローラ２には、車速Ｖ、アクセル開度θ、電動モータ４の回転子位相α、駆動輪９ａ、９ｂの駆動輪角速度、電動モータ４の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ等の車両状態を示す信号がデジタル信号として入力される。モータコントローラ２は、入力された信号に基づいて電動モータ４を制御するためのＰＷＭ信号を生成する。また、生成したＰＷＭ信号に応じてインバータ３の駆動信号を生成する。   A signal indicating the vehicle state such as vehicle speed V, accelerator opening θ, rotor phase α of the electric motor 4, drive wheel angular velocities of the drive wheels 9a and 9b, and currents iu, iv, iw of the electric motor 4 is sent to the motor controller 2. Is input as a digital signal. The motor controller 2 generates a PWM signal for controlling the electric motor 4 based on the input signal. Further, a drive signal for the inverter 3 is generated according to the generated PWM signal.

インバータ３は、相ごとに備えられた２個のスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴやＭＯＳ−ＦＥＴ等のパワー半導体素子）をオン／オフすることにより、バッテリ１から供給される直流の電流を交流に変換し、電動モータ４に所望の電流を流す。   The inverter 3 converts a direct current supplied from the battery 1 into an alternating current by turning on / off two switching elements (for example, power semiconductor elements such as IGBT and MOS-FET) provided for each phase. Then, a desired current is passed through the electric motor 4.

電動モータ（三相交流モータ）４（以下、単にモータ４と称する）は、インバータ３から供給される交流電流により駆動力を発生し、減速機５および駆動軸８を介して、左右の駆動輪９ａ、９ｂに駆動力を伝達する。また、電動モータ４は、車両の走行時に駆動輪９ａ、９ｂに連れ回されて回転するときに、回生駆動力を発生させることで、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。この場合、インバータ３は、モータ４の回生運転時に発生する交流電流を直流電流に変換して、バッテリ１に供給する。   The electric motor (three-phase AC motor) 4 (hereinafter, simply referred to as a motor 4) generates a driving force by an AC current supplied from the inverter 3, and via the speed reducer 5 and the drive shaft 8, left and right driving wheels. The driving force is transmitted to 9a and 9b. Further, the electric motor 4 recovers the kinetic energy of the vehicle as electric energy by generating a regenerative driving force when the electric motor 4 is rotated by being driven by the drive wheels 9a and 9b during traveling of the vehicle. In this case, the inverter 3 converts the alternating current generated during the regenerative operation of the motor 4 into a direct current and supplies it to the battery 1.

電流センサ７は、モータ４に流れる３相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを検出する。ただし、３相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの和は０であるため、任意の２相の電流を検出して、残りの１相の電流は演算により求めてもよい。   The current sensor 7 detects the three-phase alternating currents iu, iv, iw flowing in the motor 4. However, since the sum of the three-phase alternating currents iu, iv, and iw is 0, any two-phase current may be detected and the remaining one-phase current may be calculated.

回転センサ６は、例えば、レゾルバやエンコーダであり、モータ４の回転子位相αを検出する。   The rotation sensor 6 is, for example, a resolver or an encoder, and detects the rotor phase α of the motor 4.

車輪回転センサ１０ａ、１０ｂは、例えばエンコーダであり、左右の駆動輪９ａ、９ｂにそれぞれ取り付けられて駆動輪９ａ、９ｂの回転角度を検出する。   The wheel rotation sensors 10a and 10b are, for example, encoders and are attached to the left and right drive wheels 9a and 9b, respectively, and detect the rotation angles of the drive wheels 9a and 9b.

図２は、モータコントローラ２によって行われる処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ２０１からステップＳ２０５に係る処理は、車両システムが起動している間、一定間隔で常時実行される。   FIG. 2 is a flowchart showing a flow of processing performed by the motor controller 2. The processing from step S201 to step S205 is constantly executed at regular intervals while the vehicle system is activated.

ステップＳ２０１では、車両状態を示す信号がモータコントローラ２に入力される。ここでは、車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）、アクセル開度θ（%）、電動モータ４の回転子位相α（ｒａｄ）、駆動輪９ａ、９ｂの駆動輪回転角度（ｒａｄ）、電動モータ４の回転速度Ｎｍ（ｒｐｍ）、電動モータ４に流れる三相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ、および、バッテリ１の直流電圧値Ｖｄｃ（Ｖ）が入力される。   In step S201, a signal indicating the vehicle state is input to the motor controller 2. Here, vehicle speed V (km / h), accelerator opening degree θ (%), rotor phase α (rad) of electric motor 4, drive wheel rotation angle (rad) of drive wheels 9a and 9b, rotation of electric motor 4. The speed Nm (rpm), the three-phase AC currents iu, iv, iw flowing through the electric motor 4, and the DC voltage value Vdc (V) of the battery 1 are input.

車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）は、図示しない車速センサや、他のコントローラより通信にて取得される。または、モータコントローラ２は、回転子機械角速度ωｍにタイヤ動半径ｒを乗算し、ファイナルギヤのギヤ比で除算することにより車速ｖ（ｍ／ｓ）を求め、３６００／１０００を乗算することで単位変換して、車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）を求める。   The vehicle speed V (km / h) is acquired by communication from a vehicle speed sensor (not shown) or another controller. Alternatively, the motor controller 2 obtains the vehicle speed v (m / s) by multiplying the rotor mechanical angular velocity ωm by the tire radius r and dividing by the gear ratio of the final gear to multiply by 3600/1000. By converting, the vehicle speed V (km / h) is obtained.

アクセル開度θ（％）は、図示しないアクセル開度センサから取得されるか、図示しない車両コントローラ等の他のコントローラから通信にて取得される。   The accelerator opening degree θ (%) is obtained from an accelerator opening degree sensor (not shown) or by communication from another controller such as a vehicle controller (not shown).

電動モータ４の回転子位相α（ｒａｄ）は、回転センサ６から取得される。電動モータ４の回転速度Ｎｍ（ｒｐｍ）は、回転子角速度ω（電気角）を電動モータの極対数ｐで除算して、電動モータ４の機械的な角速度であるモータ回転速度ωｍ（ｒａｄ／ｓ）を求め、求めたモータ回転速度ωｍに６０／（２π）を乗算することによって求められる。回転子角速度ωは、回転子位相αを微分することによって求められる。   The rotor phase α (rad) of the electric motor 4 is acquired from the rotation sensor 6. The rotation speed Nm (rpm) of the electric motor 4 is obtained by dividing the rotor angular speed ω (electrical angle) by the number p of pole pairs of the electric motor to obtain a motor rotation speed ωm (rad / s) which is a mechanical angular speed of the electric motor 4. ) Is obtained, and the obtained motor rotation speed ωm is multiplied by 60 / (2π). The rotor angular velocity ω is obtained by differentiating the rotor phase α.

駆動輪９ａ、９ｂの駆動輪回転角度（ｒａｄ）は、車輪回転センサ１０ａ、１０ｂから取得される。後述する制振制御演算処理で用いられる駆動輪回転角度θw（ｒａｄ）は、左右の駆動輪９ａ、９ｂに取り付けられた車輪回転センサ１０ａ、１０ｂにより検出された値の平均値により求められる。また、モータコントローラ２は、駆動輪回転角度θwを微分して、駆動輪回転角速度ωw（ｒａｄ／ｓ）を算出する。 The drive wheel rotation angles (rad) of the drive wheels 9a and 9b are acquired from the wheel rotation sensors 10a and 10b. The drive wheel rotation angle θ w (rad) used in the vibration damping control calculation process described later is obtained by an average value of the values detected by the wheel rotation sensors 10a and 10b attached to the left and right drive wheels 9a and 9b. The motor controller 2 also differentiates the drive wheel rotation angle θ w to calculate the drive wheel rotation angular velocity ω w (rad / s).

電動モータ４に流れる電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ（Ａ）は、電流センサ７から取得される。   The currents iu, iv, iw (A) flowing through the electric motor 4 are acquired from the current sensor 7.

直流電流値Ｖdc（Ｖ）は、バッテリ１とインバータ３間の直流電源ラインに設けられた電圧センサ（不図示）により検出する。なお、直流電圧値Ｖdc（Ｖ）は、バッテリコントローラ（不図示）から送信される信号により検出するようにしてもよい。 The DC current value V dc (V) is detected by a voltage sensor (not shown) provided on the DC power supply line between the battery 1 and the inverter 3. The DC voltage value V dc (V) may be detected by a signal transmitted from a battery controller (not shown).

ステップＳ２０２では、モータコントローラ２が基本目標トルクとしての目標トルク指令値Ｔｍ*を設定する。具体的には、モータコントローラ２は、ステップＳ２０１で入力されたアクセル開度θ及び車速Ｖに基づいて、図３に示すアクセル開度−トルクテーブルを参照することにより、目標トルク指令値Ｔｍ*を設定する。ただし、アクセル開度−トルクテーブルは一例であり、図３に示すものに限定されるものではない。 In step S202, the motor controller 2 sets the target torque command value Tm * as the basic target torque. Specifically, the motor controller 2 sets the target torque command value Tm * by referring to the accelerator opening-torque table shown in FIG. 3 based on the accelerator opening θ and the vehicle speed V input in step S201. Set. However, the accelerator opening-torque table is an example, and is not limited to the one shown in FIG.

ステップＳ２０３では、制振制御演算処理を行う。具体的には、ステップＳ２０２で設定された目標トルク指令値Ｔｍ*と駆動軸ねじり角速度と、駆動軸ねじり角度とに基づいて、駆動軸トルクの応答を犠牲にすることなく、駆動力伝達系振動（駆動軸８のねじり振動など）を抑制する最終トルク指令値Ｔｍｆ*を設定する。最終トルク指令値Ｔｍｆ*を設定する制振制御演算処理の詳細については、後述する。 In step S203, damping control calculation processing is performed. Specifically, based on the target torque command value Tm * , the drive shaft torsion angular velocity, and the drive shaft torsion angle set in step S202, vibration of the drive force transmission system can be performed without sacrificing the response of the drive shaft torque. A final torque command value Tmf * for suppressing (torsional vibration of the drive shaft 8) is set. Details of the vibration suppression control calculation process for setting the final torque command value Tmf * will be described later.

ステップＳ２０４では、ステップＳ２０３で算出した最終トルク指令値Ｔｍｆ*、モータ回転速度検出値ωｍ、および、直流電圧値Ｖdcに基づいて、ｄ軸電流目標値ｉｄ*、ｑ軸電流目標値ｉｑ*を求める。例えば、モータトルク指令値、モータ回転速度、および直流電圧値と、ｄ軸電流目標値およびｑ軸電流目標値との関係を定めたテーブルを予め用意しておいて、このテーブルを参照することにより、ｄ軸電流目標値ｉｄ*、ｑ軸電流目標値ｉｑ*を求める。 In step S204, the d-axis current target value id * and the q-axis current target value iq * are calculated based on the final torque command value Tmf * calculated in step S203, the motor rotation speed detection value ωm, and the DC voltage value V dc. Ask. For example, by preparing in advance a table that defines the relationship between the motor torque command value, the motor rotation speed, and the DC voltage value, and the d-axis current target value and the q-axis current target value, and referring to this table, , D-axis current target value id * and q-axis current target value iq * are obtained.

ステップＳ２０５では、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑをそれぞれ、ステップＳ２０４で求めたｄ軸電流目標値ｉｄ*およびｑ軸電流目標値ｉｑ*と一致させるための電流制御を行う。このため、まず初めに、ステップＳ２０１で入力された三相交流電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗと、モータ４の回転子位相αとに基づいて、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑを求める。続いて、ｄ軸、ｑ軸電流指令値ｉｄ*、ｉｑ*と、ｄ軸、ｑ軸電流ｉｄ、ｉｑとの偏差から、ｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖｄ、ｖｑを算出する。なお、算出したｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖｄ、ｖｑに対して、ｄ−ｑ直交座標軸間の干渉電圧を相殺するために必要な非干渉電圧を加算するようにしてもよい。 In step S205, current control is performed to match the d-axis current id and the q-axis current iq with the d-axis current target value id * and the q-axis current target value iq * obtained in step S204, respectively. Therefore, first, the d-axis current id and the q-axis current iq are obtained based on the three-phase AC current values iu, iv, iw input in step S201 and the rotor phase α of the motor 4. Then, the d-axis and q-axis voltage command values vd and vq are calculated from the deviations between the d-axis and q-axis current command values id * and iq * and the d-axis and q-axis current id and iq. In addition, you may make it add the non-interference voltage required in order to cancel the interference voltage between dq orthogonal coordinate axes with respect to the calculated d-axis and q-axis voltage command values vd and vq.

次に、ｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖｄ、ｖｑと、モータ４の回転子位相αから、三相交流電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗを求める。そして、求めた三相交流電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗと直流電圧値Ｖdcから、ＰＷＭ信号ｔｕ（％）、ｔｖ（％）、ｔｗ（％）を求める。このようにして求めたＰＷＭ信号ｔｕ、ｔｖ、ｔｗにより、インバータ３のスイッチング素子を開閉することによって、モータ４をトルク指令値で指示された所望のトルクで駆動させることができる。 Next, three-phase AC voltage command values vu, vv, vw are obtained from the d-axis and q-axis voltage command values vd, vq and the rotor phase α of the motor 4. Then, the PWM signals tu (%), tv (%), tw (%) are obtained from the obtained three-phase AC voltage command values vu, vv, vw and the DC voltage value Vdc . By opening / closing the switching element of the inverter 3 by the PWM signals tu, tv, tw obtained in this way, the motor 4 can be driven with a desired torque instructed by the torque command value.

以下、第１実施形態の電動車両の制御装置において、ステップＳ２０３で実行される制振制御演算処理の詳細について説明する。   Hereinafter, the details of the damping control calculation process executed in step S203 in the control device for the electric vehicle according to the first embodiment will be described.

図４は、制振制御演算処理を説明するための制御ブロック図である。当該制振制御演算処理によって、最終トルク指令値Ｔｍｆ*が設定される。最終トルク指令値Ｔｍｆ*は、駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器４０１を用いて、目標トルク指令値Ｔｍ*と、駆動輪回転角速度とモータ回転速度の駆動軸換算値との差分から算出される駆動軸ねじり角速度と、駆動輪回転角度とモータ回転角度の駆動軸換算値との差分から算出される駆動軸ねじり角度とに基づいて算出される。駆動軸換算値は、モータ回転速度、あるいは、モータ回転角度をオーバーオールギヤ比Ｎ（以下、単にギヤ比という）で割ることにより算出される。 FIG. 4 is a control block diagram for explaining the vibration suppression control calculation process. The final torque command value Tmf * is set by the damping control calculation process. The final torque command value Tmf * is calculated from the difference between the target torque command value Tm * and the drive-wheel converted value of the drive wheel rotation angular speed and the motor rotation speed using the drive shaft torsion angle / angular speed F / B calculator 401. It is calculated based on the drive shaft torsion angular velocity and the drive shaft torsion angle calculated from the difference between the drive wheel rotation angle and the drive shaft conversion value of the motor rotation angle. The drive shaft conversion value is calculated by dividing the motor rotation speed or the motor rotation angle by the overall gear ratio N (hereinafter, simply referred to as gear ratio).

駆動輪回転角度θw（ｒａｄ）は、左右の駆動輪９ａ、９ｂに取り付けられた車輪回転センサ１０ａ、１０ｂにより検出された値の平均値を用いる。また、駆動輪回転角速度ωw（ｒａｄ／ｓ）は、駆動輪回転角度θwを微分することにより算出される。 The drive wheel rotation angle θ w (rad) uses an average value of the values detected by the wheel rotation sensors 10a and 10b attached to the left and right drive wheels 9a and 9b. The drive wheel rotation angular velocity ω w (rad / s) is calculated by differentiating the drive wheel rotation angle θ w .

また、モータ回転角度（ｒａｄ）は、回転子位相α（電気角）（ｒａｄ）を電動モータの極対数で割ることにより求められる。モータ回転角速度（ｒａｄ／ｓ）は、モータ回転角度（ｒａｄ）を微分することにより算出される。   The motor rotation angle (rad) is obtained by dividing the rotor phase α (electrical angle) (rad) by the number of pole pairs of the electric motor. The motor rotation angular velocity (rad / s) is calculated by differentiating the motor rotation angle (rad).

図５は、図４で示した駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器４０１の詳細を説明するためのブロック図である。駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器４０１は、フィードバックゲインｋ1、ｋ2（Ｆ／Ｂゲイン５０１、５０２）と、フィードフォワードゲインｋ3（Ｆ／Ｆゲイン５０３）と、リミッタ５０４とから構成される。 FIG. 5 is a block diagram for explaining the details of the drive shaft torsion angle / angular velocity F / B calculator 401 shown in FIG. The drive shaft torsion angle / angular velocity F / B calculator 401 includes feedback gains k 1 and k 2 (F / B gains 501 and 502), a feedforward gain k 3 (F / F gain 503), and a limiter 504. Composed.

Ｆ／Ｂゲインｋ1、ｋ2、および、Ｆ／Ｆゲインｋ3は、最終トルク指令値Ｔｍｆ*をモータトルクから駆動軸トルクまでの規範応答と一致させるために設定されるゲインである。各ゲインｋ1、ｋ2、ｋ3の詳細は、後述する式（２６）で示す。 The F / B gains k 1 and k 2 and the F / F gain k 3 are gains set to match the final torque command value Tmf * with the normative response from the motor torque to the drive shaft torque. Details of the gains k 1 , k 2 , and k 3 are shown in Expression (26) described later.

リミッタ５０４は、最終トルク指令値Ｔｍｆ*が所定の上限値を超える場合には、所定の上限値となるように上限値に制限をするとともに、最終トルク指令値Ｔｍｆ*が所定の下限値を下回る場合には、所定の下限値となるように制限する。リミッタ５０４の詳細は、後述する式（２７）で示す。 When the final torque command value Tmf * exceeds a predetermined upper limit value, the limiter 504 limits the upper limit value to a predetermined upper limit value, and the final torque command value Tmf * falls below a predetermined lower limit value. In this case, it is limited to a predetermined lower limit value. Details of the limiter 504 are shown in Expression (27) described later.

駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器４０１は、駆動軸ねじり角速度にＦ／Ｂゲインｋ1を乗算した値と駆動軸ねじり角度にＦ／Ｂゲインｋ2を乗算した値との和を算出する。そして、算出した値を目標トルク指令値Ｔｍ*にＦ／Ｆゲインｋ3を乗算した値から減算し、リミッタ５０４による上下限リミットを施した値を、最終トルク指令値Ｔｍｆ*として出力する。 The drive shaft torsion angle / angular velocity F / B calculator 401 calculates the sum of the value obtained by multiplying the drive shaft torsion angular velocity by the F / B gain k 1 and the value obtained by multiplying the drive shaft torsion angle by the F / B gain k 2. To do. Then, the calculated value is subtracted from the value obtained by multiplying the target torque command value Tm * by the F / F gain k 3 , and the value subjected to the upper and lower limit by the limiter 504 is output as the final torque command value Tmf * .

以下、駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器４０１の各構成要素（５０１〜５０４）について具体的に説明する。   Hereinafter, each component (501 to 504) of the drive shaft torsion angle / angular velocity F / B calculator 401 will be specifically described.

図６は、車両の駆動力伝達系をモデル化した図であり、同図における各パラメータは、以下に示すとおりである。
Ｊm：モータイナーシャ
Ｊw：駆動輪イナーシャ（１軸分）
Ｍ：車体重量
Ｋd：駆動系のねじり剛性
Ｋt：タイヤと路面の摩擦に関する係数
Ｎ：オーバーオールギヤ比
ｒ：タイヤ荷重半径
ωm：モータ回転角速度
θm：モータ回転角度
ωw：駆動輪回転角速度
θw：駆動輪回転角度
Ｔm：モータトルク
Ｔd：駆動軸トルク
Ｆ：駆動力（２軸分）
Ｖ：車体速度
θd：駆動軸ねじり角度
ωd：駆動輪ねじり角速度
図６より、車両の運動方程式は、次式（１）〜（６）で表される。 FIG. 6 is a diagram in which a driving force transmission system of a vehicle is modeled, and each parameter in the diagram is as shown below.
J m : Motor inertia J w : Drive wheel inertia (for one axis)
M: vehicle weight K d : torsional rigidity of drive system K t : coefficient relating to friction between tire and road surface N: overall gear ratio r: tire load radius ω m : motor rotation angular velocity θ m : motor rotation angle ω w : drive wheel rotation Angular velocity θ w : Drive wheel rotation angle T m : Motor torque T d : Drive shaft torque F: Driving force (for 2 shafts)
V: vehicle speed θ d : drive shaft torsion angle ω d : drive wheel torsion angular velocity From FIG. 6, the equation of motion of the vehicle is expressed by the following equations (1) to (6).

上記式（１）〜（６）をラプラス変換して、モータトルクＴmからモータ回転角速度ωmまでの伝達特性を求めると、次式（７）、（８）で表せる。 When the transfer characteristics from the motor torque T m to the motor rotation angular velocity ω m are obtained by Laplace transforming the above expressions (1) to (6), they can be expressed by the following expressions (7) and (8).

ただし、式（８）中のａ3、ａ2、ａ1、ａ0、ｂ3、ｂ2、ｂ1、ｂ0、は、それぞれ次式（９）で表される。 However, a 3 , a 2 , a 1, a 0, b 3 , b 2 , b 1 , b 0 in the formula (8) are each represented by the following formula (9).

また、モータトルクＴmから駆動軸トルクＴdまでの伝達特性は、次式（１０）、（１１）で表される。 Further, the transfer characteristics from the motor torque T m to the drive shaft torque T d are expressed by the following equations (10) and (11).

式（２）、（４）、（５）、（６）より、モータ回転角速度ωmから駆動輪回転角速度ωwまでの伝達特性を求めると、次式（１２）で表される。 The transfer characteristic from the motor rotational angular velocity ω m to the drive wheel rotational angular velocity ω w is obtained from the equations (2), (4), (5), and (6), and is expressed by the following equation (12).

式（７）、（８）、（１２）より、モータトルクＴmから駆動輪回転角速度ωwまでの伝達特性は、次式（１３）で表される。 From equations (7), (8), and (12), the transfer characteristic from the motor torque T m to the drive wheel rotational angular velocity ω w is expressed by the following equation (13).

式（１０）、（１３）より、駆動軸トルクＴdから駆動軸角速度ωwまでの伝達特性は、次式（１４）で表される。 From Expressions (10) and (13), the transfer characteristic from the drive shaft torque T d to the drive shaft angular velocity ω w is expressed by the following Expression (14).

式（１）を変形すると、次式（１５）で表される。   When the equation (1) is modified, it is represented by the following equation (15).

従って、式（１４）、（１５）より、駆動軸ねじり角速度ωdは、次式（１６）で表される。 Therefore, the drive shaft torsional angular velocity ω d is expressed by the following formula (16) from the formulas (14) and (15).

ただし、式（１６）中のＨw（ｓ）は、次式（１７）で表される。 However, H w (s) in the equation (16) is expressed by the following equation (17).

式（１７）中のｖ1、ｖ0、ｗ1．ｗ0は、次式（１８）のとおりである。 V 1 , v 0 , w 1 in equation (17). w 0 is as in the following Expression (18).

また、式（１０）は、次式（１９）のとおりに変形することができる。   Further, the equation (10) can be transformed into the following equation (19).

ここで、式（１９）中のζpは駆動軸トルク伝達系の減衰係数、ωpは駆動軸トルク伝達系の固有振動周波数である。 Here, ζ p in the equation (19) is the damping coefficient of the drive shaft torque transmission system, and ω p is the natural vibration frequency of the drive shaft torque transmission system.

さらに、式（１９）の極と零点を調べると、α≒ｃ0／ｃ1となるため、極零相殺すると、次式（２０）となる。 Further, when the poles and zeros of the equation (19) are examined, α≈c 0 / c 1 is obtained. Therefore, when the pole-zero cancellation is performed, the following equation (20) is obtained.

ただし、式（２０）中のｇtは、次式（２１）で表される。 However, g t in the equation (20) is expressed by the following equation (21).

ここで、最終トルク指令値Ｔｍｆ*は、次式（２２）で表される。 Here, the final torque command value Tmf * is expressed by the following equation (22).

そうすると、式（２２）は、式（４）、（６）より、次式（２３）のように書き換えることができる。   Then, the expression (22) can be rewritten as the following expression (23) from the expressions (4) and (6).

モータトルクＴｍ＝最終トルク指令値Ｔｍｆ*（Ｔｍ＝Ｔｍｆ*）として、式（２３）を式（２０）に代入すると、次式（２４）のように整理することができる。 Substituting equation (23) into equation (20) with motor torque Tm = final torque command value Tmf * (Tm = Tmf * ), the following equation (24) can be obtained.

モータトルクから駆動軸トルクまでの規範応答は、次式（２５）で表される。   The normative response from the motor torque to the drive shaft torque is expressed by the following equation (25).

規範応答を式（２５）とすると、最終トルク指令値Ｔｍｆ*から駆動軸トルクＴdまでの伝達特性（式（２４））と、規範応答とが一致する条件は、次式（２６）となる。 Assuming that the normative response is the equation (25), the condition that the transfer characteristic from the final torque command value Tmf * to the drive shaft torque Td (equation (24)) and the normative response match is the following equation (26). .

ここで、ωr1は、規範応答の固有振動周波数である。駆動軸トルクの応答性を高めるために、ωr1＞ωpとすると、最終トルク指令値Ｔｍｆ*が目標トルク指令値Ｔｍ*より大きくなるため、最終トルク指令値Ｔｍｆ*に、次式（２７）で表される上下限リミットを施す。 Here, ω r1 is the natural vibration frequency of the normative response. When ω r1 > ω p in order to improve the response of the drive shaft torque, the final torque command value Tmf * becomes larger than the target torque command value Tm * , so the final torque command value Tmf * is set to the following equation (27). Apply the upper and lower limits represented by.

ここで、αは、０以上の任意の値である。   Here, α is an arbitrary value of 0 or more.

以上の演算により、駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器４０１が備える各構成要素、Ｆ／Ｂゲイン５０１、５０２、および、Ｆ／Ｆゲイン５０３の値、並びに、リミッタ５０４の上下限値が設定される。   By the above calculation, the components of the drive shaft torsion angle / angular velocity F / B calculator 401, the values of the F / B gains 501 and 502, and the F / F gain 503, and the upper and lower limit values of the limiter 504 are calculated. Is set.

ここで、第１実施形態の電動車両の制御装置による制振制御結果について、図１２を参照して説明する。   Here, the vibration suppression control result by the control device for the electric vehicle according to the first embodiment will be described with reference to FIG.

図１２は、第１実施形態と、後述する第２〜第４実施形態の電動車両の制御装置による制御結果と、従来技術による制御結果との比較図である。図中、上から順に、目標トルク指令値、最終トルク指令値、車両前後加速度をそれぞれ表している。   FIG. 12 is a comparison diagram of the control result by the control device for the electric vehicle according to the first embodiment and the second to fourth embodiments described later, and the control result by the conventional technique. In the figure, the target torque command value, the final torque command value, and the vehicle longitudinal acceleration are shown in order from the top.

図１２で示されるのは、車両が、回生トルクにより減速している状態から、目標トルク指令値を緩やかな傾きで増加させて加速するシーンにおける制御結果である。   FIG. 12 shows a control result in a scene in which the vehicle accelerates by increasing the target torque command value with a gentle gradient from the state where the vehicle is decelerated by the regenerative torque.

従来技術では、目標トルク指令値を緩やかな傾きで増加させた場合、ギヤバックラッシュの影響により最終トルク指令値が０となってから、時刻ｔ１で再び増加しており、最終トルク指令値が０となる不感帯区間が長い。これは、従来技術では、ギヤが噛み合うタイミングで最終トルク指令値を増加させるように制御しているためである。   In the prior art, when the target torque command value is increased with a gentle slope, the final torque command value becomes 0 at time t1 after the final torque command value becomes 0 due to the influence of the gear backlash, and the final torque command value becomes 0. The dead zone is long. This is because in the conventional technique, the final torque command value is controlled to increase at the timing when the gears mesh with each other.

第１実施形態の電動車両の制御装置による制御結果をみると、車両の前後加速度が従来技術よりも早く立上り始めている。そして、最終トルク指令値が０となってから、時刻ｔ２で再び増加しており、不感帯区間が大幅に短縮されている。これは、上述の制振制御演算処理において、駆動軸ねじり角度と駆動軸ねじり角速度とをフィードバックし、且つそれぞれにＦ／Ｂゲインｋ1、ｋ2を施すことにより、モータトルクから駆動軸トルクまでの駆動力伝達系において、不感帯領域を含む全ての領域での駆動軸トルクの応答を速めているからである。その結果、特に、不感帯領域においての目標トルク指令値に対する駆動軸トルクの応答が早まるため、従来技術に対して、不感帯区間が大幅に短縮される。 Looking at the control result by the control device for the electric vehicle of the first embodiment, the longitudinal acceleration of the vehicle is starting to rise earlier than in the conventional technique. Then, after the final torque command value becomes 0, it increases again at time t2, and the dead zone is greatly shortened. This is because from the motor torque to the drive shaft torque, the drive shaft torsion angle and the drive shaft torsion angular velocity are fed back and F / B gains k 1 and k 2 are applied to them in the above-described vibration suppression control calculation process. This is because, in the driving force transmission system of (1), the response of the drive shaft torque is accelerated in all areas including the dead zone area. As a result, in particular, the response of the drive shaft torque to the target torque command value is accelerated in the dead zone region, so that the dead zone is significantly shortened as compared with the conventional technique.

以上、第１実施形態の電動車両の制御装置は、車両情報に基づいて目標トルク指令値を設定し、駆動輪につながるモータのトルクを制御する電動車両の制御方法を実現する制御装置であって、駆動輪回転角速度とモータ回転角速度の駆動軸換算値との偏差から駆動軸ねじり角速度を算出し、駆動輪回転角度とモータ回転角度の駆動軸換算値との偏差から駆動軸ねじり角度を算出する。そして、駆動軸ねじり角速度に第１のフィードバックゲイン（ｋ1）を乗じた値と、駆動軸ねじり角度に第２のフィードバックゲイン（ｋ2）を乗じた値と、目標トルク指令値とに基づいて最終トルク指令値Ｔｍｆ*を算出し、最終トルク指令値Ｔｍｆ*に従ってモータ４のトルクを制御する。これにより、駆動軸ねじり角度と駆動軸ねじり角速度をフィードバックすることにより最終トルク指令値Ｔｍｆ*が算出されるので、ねじり振動を抑制しつつ、不感帯領域での駆動軸トルクの応答を速めることができる。 As described above, the control device for the electric vehicle according to the first embodiment is a control device that realizes the control method for the electric vehicle that sets the target torque command value based on the vehicle information and controls the torque of the motor connected to the drive wheels. , Calculate the drive shaft torsional angular velocity from the difference between the drive wheel rotational angular velocity and the motor rotational angular velocity converted into the drive shaft, and calculate the drive shaft torsional angle from the deviation between the drive wheel rotational angle and the motor rotational angle converted into the drive shaft. . Then, based on the value obtained by multiplying the drive shaft torsion angular velocity by the first feedback gain (k 1 ), the value obtained by multiplying the drive shaft torsion angle by the second feedback gain (k 2 ), and the target torque command value. The final torque command value Tmf * is calculated, and the torque of the motor 4 is controlled according to the final torque command value Tmf * . As a result, the final torque command value Tmf * is calculated by feeding back the drive shaft torsion angle and the drive shaft torsion angular velocity, so that it is possible to accelerate the response of the drive shaft torque in the dead zone while suppressing the torsional vibration. .

また、第１実施形態の電動車両の制御装置は、目標トルク指令値にフィードフォワードゲインｋ3を乗じた値から、駆動軸ねじり角速度にフィードバックゲインｋ1を乗じた値と駆動軸ねじり角度にフィードバックゲインｋ2を乗じた値とを減算し、当該減算により得た値に上下限値を制限するリミッタ５０４を施した値を最終トルク指令値Ｔｍｆ*とする。これにより、上下限リミットによりフィードバック制御系の制振性能を満足させつつ、ギヤバックラッシュを跨ぐ際の不感帯区間の応答遅れを改善することができる。 Further, the control device for the electric vehicle of the first embodiment feeds back the value obtained by multiplying the target torque command value by the feedforward gain k 3 to the value obtained by multiplying the drive shaft torsion angular velocity by the feedback gain k 1 and the drive shaft torsion angle. A value obtained by subtracting the value obtained by multiplying the gain k 2 and applying a limiter 504 that limits the upper and lower limit values to the value obtained by the subtraction is set as the final torque command value Tmf * . Thus, the response delay in the dead zone when straddling the gear backlash can be improved while satisfying the damping performance of the feedback control system by the upper and lower limits.

−第２実施形態−
以下に説明する第２実施形態の電動車両の制御装置は、これまで説明した第１実施形態とは、ステップＳ２０３の制振制御演算処理において用いられる駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器４０１の構成が異なる。 -Second Embodiment-
The control device for an electric vehicle according to the second embodiment described below is different from that of the first embodiment described above in the drive shaft torsion angle / angular velocity F / B calculator 401 used in the vibration damping control calculation process of step S203. The configuration of is different.

図７は、第２実施形態の駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器４０１の詳細を示すブロック図である。本実施形態の駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器４０１は、Ｆ／Ｂゲインｋ1、ｋ2（Ｆ／Ｂゲイン７０１、７０２）と、フィルタ７０３とから構成される。 FIG. 7 is a block diagram showing details of the drive shaft torsion angle / angular velocity F / B calculator 401 according to the second embodiment. The drive shaft torsion angle / angular velocity F / B calculator 401 of this embodiment includes F / B gains k 1 and k 2 (F / B gains 701 and 702) and a filter 703.

Ｆ／Ｂゲインｋ1、ｋ2（７０１、７０２）は、第１実施形態と同様に、上記式（２６）を適用する。 For the F / B gains k 1 and k 2 (701, 702), the above equation (26) is applied, as in the first embodiment.

フィルタ７０３は、第１の規範応答Ｇｒ１（ｓ）と第２の規範応答Ｇｒ２（ｓ）とから構成される。第１の規範応答Ｇｒ１（ｓ）は、モータトルクから駆動軸トルクまでの伝達特性において、ギヤバックラッシュによる不感帯区間の特性を模擬した規範応答である。第２の規範応答Ｇｒ２（ｓ）は、モータトルクから駆動軸トルクまでの伝達特性において、ギヤバックラッシュによる不感帯区間以外の領域の特性を模擬した規範応答である。第１の規範応答Ｇｒ１（ｓ）は、次式（２８）で表され、第２の規範応答Ｇｒ２（ｓ）は、次式（２９）で表される。   The filter 703 includes a first normative response Gr1 (s) and a second normative response Gr2 (s). The first normative response Gr1 (s) is a normative response that simulates the characteristics of the dead zone due to gear backlash in the transmission characteristics from the motor torque to the drive shaft torque. The second normative response Gr2 (s) is a normative response that simulates the characteristic of the transfer characteristic from the motor torque to the drive shaft torque in a region other than the dead zone section due to gear backlash. The first normative response Gr1 (s) is represented by the following equation (28), and the second normative response Gr2 (s) is represented by the following equation (29).

したがって、フィルタ７０３を構成するＧｒ２（ｓ）／Ｇｒ１（ｓ）は、次式（３０）で表すことができる。   Therefore, Gr2 (s) / Gr1 (s) forming the filter 703 can be expressed by the following equation (30).

フィルタ７０３がこのように構成されることにより、ギヤバックラッシュによる不感帯区間の応答と、不感帯区間以外の領域での応答とを個別に設定することができので、不感帯区間のみの駆動軸トルクの応答を速めることが可能となる。   By configuring the filter 703 in this way, the response in the dead zone due to gear backlash and the response in the area other than the dead zone can be set individually, so that the response of the drive shaft torque only in the dead zone. It is possible to speed up.

以上の構成により、第２実施形態の駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器４０１は、駆動軸ねじり角速度にＦ／Ｂゲインｋ1を乗算した値と駆動軸ねじり角度にＦ／Ｂゲインｋ2を乗算した値との和を、目標トルク指令値Ｔｍ*にフィルタＧｒ２（ｓ）／Ｇｒ１（ｓ）を施した値から減算した値を、最終トルク指令値Ｔｍｆ*として出力する。 With the above configuration, the drive shaft torsion angle / angular velocity F / B calculator 401 according to the second embodiment calculates a value obtained by multiplying the drive shaft torsion angular velocity by the F / B gain k 1 and the drive shaft torsion angle by the F / B gain k. the sum of the value obtained by multiplying the 2, a value obtained by subtracting from the value that has been subjected to the target torque command value Tm * to filter Gr2 (s) / Gr1 (s ), output as final torque command value Tmf *.

ここで、図１２を参照して、第２実施形態の電動車両の制御装置による制振制御結果について説明する。   Here, with reference to FIG. 12, a vibration suppression control result by the control device for the electric vehicle according to the second embodiment will be described.

第２実施形態の電動車両の制御装置による制御結果をみると、車両の前後加速度の立上りは従来技術と差異がないものの、最終トルク指令値０となってから、時刻ｔ３で再び増加しており、不感帯区間が従来技術と比べて大幅に短縮されている。これは、目標トルク指令値Ｔｍ*に対してフィルタＧｒ２（ｓ）／Ｇｒ１（ｓ）を施すことにより、不感帯区間以外の領域での応答性は変えずに、不感帯区間のみの駆動軸トルク応答を速めることができているからである。 Looking at the control result by the control device for the electric vehicle of the second embodiment, although the rise of the longitudinal acceleration of the vehicle is not different from that of the conventional technique, it is increased again at time t3 after the final torque command value becomes 0. , The dead zone is greatly shortened compared with the prior art. This is because by applying the filter Gr2 (s) / Gr1 (s) to the target torque command value Tm * , the response in the area other than the dead zone is not changed, and the drive shaft torque response only in the dead zone is obtained. Because it can be speeded up.

以上、第２実施形態の電動車両の制御装置は、モータトルクからモータ回転角速度までの駆動軸トルク伝達特性において、ギヤバックラッシュによる不感帯区間を模擬した第１の規範応答Ｇｒ１（ｓ）の逆系と、不感帯区間以外の領域を模擬した第２の規範応答Ｇｒ２（ｓ）とから構成されるＧｒ２（ｓ）／Ｇｒ１（ｓ）なるフィルタを目標トルク指令値に施した値から、駆動軸ねじり角速度にフィードバックゲインｋ1を乗じた値と駆動軸ねじり角度にフィードバックゲインｋ2を乗じた値とを減算した値を最終トルク指令値Ｔｍｆ*とする。これにより、ギヤバックラッシュによる不感帯区間の規範応答Ｇｒ１（ｓ）と、それ以外の領域における規範応答Ｇｒ２（ｓ）とを個別に設定することができるので、モータトルクから駆動軸トルクまでの伝達特性において、不感帯区間のみの応答を速めることが可能となる。 As described above, in the control device for the electric vehicle according to the second embodiment, in the drive shaft torque transmission characteristic from the motor torque to the motor rotation angular velocity, the reverse system of the first normative response Gr1 (s) simulating the dead zone section due to the gear backlash. And a target torque command value obtained by applying a filter Gr2 (s) / Gr1 (s) composed of a second normative response Gr2 (s) simulating a region other than the dead zone to the drive shaft torsion angular velocity. The final torque command value Tmf * is a value obtained by subtracting the value obtained by multiplying by the feedback gain k 1 and the value obtained by multiplying the drive shaft torsion angle by the feedback gain k 2 . As a result, the normative response Gr1 (s) in the dead zone due to the gear backlash and the normative response Gr2 (s) in the other regions can be individually set, so that the transfer characteristic from the motor torque to the drive shaft torque can be set. In, it is possible to speed up the response only in the dead zone.

−第３実施形態−
以下に説明する第３実施形態の電動車両の制御装置は、これまで説明した第１、第２実施形態とは、ステップＳ２０３で実行される制振制御演算処理の処理方法が異なる。 -Third Embodiment-
The control device for the electric vehicle of the third embodiment described below is different from the first and second embodiments described above in the processing method of the vibration suppression control calculation processing executed in step S203.

図８は、第３実施形態の制振制御演算処理を説明するための制御ブロック図である。本実施形態の制振制御演算処理は、Ｆ／Ｆ補償器８０１と、Ｆ／Ｂ補償器８０２と、加算器８０３とを用いて実行される。   FIG. 8 is a control block diagram for explaining the vibration suppression control calculation process of the third embodiment. The vibration suppression control calculation processing of this embodiment is executed using the F / F compensator 801, the F / B compensator 802, and the adder 803.

Ｆ／Ｆ補償器８０１は、目標トルク指令値Ｔｍ*を入力とし、第１のトルク指令値Ｔｍ１*と、第１のトルク指令値Ｔｍ１*に対するモータ回転角速度推定値ω＾mとを算出する。 The F / F compensator 801 receives the target torque command value Tm * as input, and calculates the first torque command value Tm1 * and the estimated motor rotation angular velocity ω ^ m for the first torque command value Tm1 * .

Ｆ／Ｂ補償器８０２は、第１のトルク指令値Ｔｍ１*に対するモータ回転角速度推定値ω＾mと、モータ回転速度検出値ωmとを入力とし、第２のトルク指令値Ｔｍ２*を算出する。 F / B compensator 802, a first torque command value Tm1 motor rotational angular velocity estimate omega ^ for * m, and inputs the motor rotation speed detection value omega m, calculates a second torque command value Tm2 * .

そして、加算器８０３は、第１のトルク指令値Ｔｍ１*と第２のトルク指令値Ｔｍ２*とを加算して、最終トルク指令値Ｔｍｆ*を出力する。 Then, the adder 803 adds the first torque command value Tm1 * and the second torque command value Tm2 * and outputs the final torque command value Tmf * .

図９は、図８で示したＦ／Ｆ補償器８０１の詳細を示す制御ブロック図である。Ｆ／Ｆ補償器８０１は、駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器９０１と、制御系遅れ時間調整器９０２と、車両モデル９０３とから構成される。   FIG. 9 is a control block diagram showing details of the F / F compensator 801 shown in FIG. The F / F compensator 801 includes a drive shaft torsion angle / angular velocity F / B calculator 901, a control system delay time adjuster 902, and a vehicle model 903.

駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器９０１は、目標トルク指令値Ｔｍ*と、駆動軸ねじり角速度推定値と、駆動軸ねじり角度推定値とに基づいて、第１のトルク指令値Ｔｍ１*を算出する。算出された第１のトルク指令値Ｔｍ１*は、制御系遅れ時間調整器９０２に出力される。 The drive shaft torsion angle / angular velocity F / B calculator 901 calculates a first torque command value Tm1 * based on the target torque command value Tm * , the drive shaft torsion angular velocity estimated value, and the drive shaft torsion angle estimated value. calculate. The calculated first torque command value Tm1 * is output to the control system delay time adjuster 902.

制御系遅れ時間調整器９０２は、駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器９０１から出力される第１のトルク指令値Ｔｍ１*を所定の時間だけ遅らせて、車両モデル９０３に出力する。また、車両モデル９０３から出力される駆動軸ねじり角速度推定値と駆動軸ねじり角度推定値とを所定の時間だけ遅らせて、駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器９０１に出力する。 The control system delay time adjuster 902 delays the first torque command value Tm1 * output from the drive shaft torsion angle / angular velocity F / B calculator 901 by a predetermined time and outputs it to the vehicle model 903. Also, the drive shaft torsion angular velocity estimated value and the drive shaft torsion angle estimated value output from the vehicle model 903 are delayed by a predetermined time and output to the drive shaft torsion angle / angular velocity F / B calculator 901.

制御系遅れ時間調整器９０２において考慮される所定の時間には、本実施形態において行われる目標トルク指令値から最終トルク指令値を算出するまでの制振制御演算に要する制御演算時間ｅ-L1s、最終トルク指令値に対して実際にモータトルクが発生するまでのモータ応答遅れＧａ（ｓ）、および、回転センサ６等の各種センサで信号を検出するのに要する時間や検出した信号値を処理するのに要するセンサ信号処理時間ｅ-L2sが含まれる。モータ応答遅れＧａ（ｓ）は、次式（３１）で表される。 At a predetermined time taken into consideration in the control system delay time adjuster 902, the control calculation time e -L1s required for the damping control calculation until the final torque command value is calculated from the target torque command value performed in the present embodiment, Processing the motor response delay Ga (s) until the motor torque is actually generated with respect to the final torque command value, the time required to detect a signal by various sensors such as the rotation sensor 6, and the detected signal value. The sensor signal processing time e -L2s required for this is included. The motor response delay Ga (s) is expressed by the following equation (31).

ここで、τａは、モータ応答時定数である。   Here, τa is a motor response time constant.

車両モデル９０３は、式（１）〜（１８）を適用して、車両パラメータとギヤバックラッシュを模擬した不感帯モデルにより構成される。不感帯モデルが考慮された駆動軸トルクＴdは、次式（３２）で表される。 The vehicle model 903 is composed of a dead zone model that simulates vehicle parameters and gear backlash by applying the equations (1) to (18). The drive shaft torque T d considering the dead zone model is expressed by the following equation (32).

ここで、θdeadは、モータから駆動軸までのオーバーオールのギヤバックラッシュ量である。 Here, θ dead is the overall gear backlash amount from the motor to the drive shaft.

以上の通り構成された車両モデル９０３に、制御系遅れ要素である制御演算時間ｅ-L1sと、モータ応答遅れＧａ（ｓ）とが考慮された第１のトルク指令値Ｔｍ１*が入力されることで、駆動軸ねじり角速度推定値ω＾ｄが算出され、更に、駆動軸ねじり角速度推定値ω＾ｄに基づいて駆動軸ねじり角度推定値θ＾ｄが算出される。また、車両モデル９０３は、第１のトルク指令値Ｔｍ１*に基づいて、第１のトルク指令値に対するモータ回転角速度推定値を算出する。 The first torque command value Tm1 * considering the control calculation time e −L1s , which is a control system delay element, and the motor response delay Ga (s) is input to the vehicle model 903 configured as described above. Then, the drive shaft torsional angular velocity estimated value ω ^ d is calculated, and further, the drive shaft torsional angular velocity estimated value ω ^ d is calculated based on the drive shaft torsional angular velocity estimated value ω ^ d. Further, vehicle model 903 calculates the motor rotation angular velocity estimated value for the first torque command value based on first torque command value Tm1 * .

そして、車両モデル９０３から出力された駆動軸ねじり角速度推定値ω＾ｄ、および、駆動軸ねじり角度推定値θ＾ｄは、それぞれに制御系遅れ要素であるセンサ信号処理時間ｅ-L2sが考慮されて、駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器９０１に入力される。 The drive shaft torsional angular velocity estimated value ω ^ d and the drive shaft torsional angle estimated value θ ^ d output from the vehicle model 903 take into account the sensor signal processing time e -L2s, which is a control system delay element. And is input to the drive shaft torsion angle / angular velocity F / B calculator 901.

駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器９０１は、駆動軸ねじり角速度推定値ω＾ｄにＦ／Ｂゲインｋ1を乗じた値と駆動軸ねじり角度推定値θ＾ｄにＦ／Ｂゲインｋ2を乗じた値との加算値を、目標トルク指令値Ｔｍ*にＦ／Ｆゲインｋ3を乗じた値から減算する。そして、当該減算により得た値に上下限リミットが施されることで、第１のトルク指令値Ｔｍ１＊が算出される。なお、駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器９０１は、第１実施形態の駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器４０１と同様に構成されており、ゲインｋ1、ｋ2、ｋ3には、式（２６）が適用され、上下限リミットには式（２７）が適用される。 The drive shaft torsion angle / angular velocity F / B calculator 901 calculates a value obtained by multiplying the drive shaft torsion angular velocity estimated value ω ^ d by the F / B gain k 1 and the drive shaft torsion angle estimated value θ ^ d by the F / B gain k. The addition value of the product of 2 and the target torque command value Tm * is subtracted from the product of the F / F gain k 3 . Then, the first torque command value Tm1 * is calculated by applying upper and lower limits to the value obtained by the subtraction. The drive shaft twist angle / angular velocity F / B calculator 901 has the same configuration as the drive shaft twist angle / angular velocity F / B calculator 401 of the first embodiment, and has gains k 1 , k 2 , and k 3. Expression (26) is applied to, and Expression (27) is applied to the upper and lower limits.

図１０は、図８で示したＦ／Ｂ補償器８０２の詳細を示す制御ブロック図である。Ｆ／Ｂ補償器８０２は、ゲインＫ（ゲイン１００１）と、フィルタ１００２と、フィルタ１００３とから構成される。   FIG. 10 is a control block diagram showing details of the F / B compensator 802 shown in FIG. The F / B compensator 802 includes a gain K (gain 1001), a filter 1002, and a filter 1003.

ゲインＫは、１以下の値に設定され、フィードバック制御系の安定余裕（ゲイン余裕、位相余裕）を調整するために配置される。   The gain K is set to a value of 1 or less, and is arranged to adjust the stability margin (gain margin, phase margin) of the feedback control system.

フィルタ１００２は、モータトルクＴｍからモータ回転速度ωmまでの伝達特性Ｇｐ（ｓ）なるフィルタである。伝達特性Ｇｐ（ｓ）には、式（８）が適用される。 The filter 1002 is a filter having a transfer characteristic Gp (s) from the motor torque Tm to the motor rotation speed ω m . Expression (8) is applied to the transfer characteristic Gp (s).

フィルタ１００３は、伝達特性Ｇｐ（ｓ）の逆系と、バンドパスフィルタＨ（ｓ）とから構成されるＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なるフィルタである。バンドパスフィルタＨ（ｓ）は、ローパス側、および、ハイパス側の減衰特性が略一致し、かつ、駆動系のねじり共振周波数が、対数軸（ｌｏｇスケール）上で、通過帯域の中央部近傍となるように設定される。   The filter 1003 is a filter H (s) / Gp (s) composed of an inverse system of the transfer characteristic Gp (s) and a bandpass filter H (s). In the bandpass filter H (s), the damping characteristics on the lowpass side and the highpass side are substantially the same, and the torsional resonance frequency of the drive system is close to the center of the passband on the logarithmic axis (log scale). Is set.

例えば、バンドパスフィルタＨ（ｓ）を一次のハイパスフィルタと一次のローパスフィルタで構成する場合は、バンドパスフィルタＨ（ｓ）は、次式（３３）のように構成される。   For example, when the band-pass filter H (s) is composed of a first-order high-pass filter and a first-order low-pass filter, the band-pass filter H (s) is constructed as in the following Expression (33).

ただし、τL＝１／（２πｆHC）、ｆHC＝ｋ・ｆp、τH＝１／（２πｆLC）、ｆLC＝ｆp／ｋである。また、周波数ｆpは駆動系のねじり共振周波数とし、ｋはバンドパスを構成する任意の値とする。 However, τ L = 1 / (2πf HC ), f HC = k · f p , τ H = 1 / (2πf LC ), f LC = f p / k. Further, the frequency f p is a torsional resonance frequency of the drive system, and k is an arbitrary value forming a bandpass.

これにより、Ｆ／Ｂ補償器８０２は、まず、Ｆ／Ｆ補償器８０１の車両モデル９０３により算出された第１のトルク指令値に対するモータ回転角速度推定値と、ゲインＫが乗じられる前の第２のトルク指令値を伝達特性Ｇｐ（ｓ）に入力して算出された第２のトルク指令値に対するモータ回転角速度推定値とを加算して、最終モータ回転角速度推定値を算出する。そして、最終モータ回転角速度推定値と、回転センサ６により検出されたモータ回転角速度検出値の偏差とを算出し、算出した値にフィルタＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）が施されることにより、ゲインＫが乗じられる前の第２のトルク指令値が算出される。これに、ゲインＫが施されることで、第２のトルク指令値が算出される。   As a result, the F / B compensator 802 first calculates the motor rotation angular velocity estimated value for the first torque command value calculated by the vehicle model 903 of the F / F compensator 801 and the second value before the gain K is multiplied. Is added to the second torque command value calculated by inputting the torque command value of the above into the transfer characteristic Gp (s) to calculate the final motor rotation angular speed estimated value. Then, the final motor rotation angular velocity estimated value and the deviation of the motor rotation angular velocity detected value detected by the rotation sensor 6 are calculated, and the calculated value is subjected to the filter H (s) / Gp (s), The second torque command value before being multiplied by the gain K is calculated. A second torque command value is calculated by applying a gain K to this.

そして、図８で示す通り、Ｆ／Ｆ補償器８０１から出力される第１のトルク指令値と、Ｆ／Ｂ補償器８０２から出力される第２のトルク指令値とが、加算器８０３において加算されることにより、最終トルク指令値Ｔｍｆ*が算出される。 Then, as shown in FIG. 8, the first torque command value output from the F / F compensator 801 and the second torque command value output from the F / B compensator 802 are added by the adder 803. As a result, the final torque command value Tmf * is calculated.

ここで、図１２を参照して、第３実施形態の電動車両の制御装置による制振制御結果について説明する。   Here, with reference to FIG. 12, a description will be given of a vibration suppression control result by the control device for the electric vehicle of the third embodiment.

第３実施形態の電動車両の制御結果をみると、車両の前後加速度が従来技術よりも早く立上り始めている。そして、最終トルク指令値が０となってから、時刻ｔ２で再び増加しており、不感帯区間が従来技術と比べて大幅に短縮されている。これは、車両モデル９０３により算出された駆動軸ねじり角度推定値と駆動軸ねじり角速度推定値とのそれぞれにＦ／Ｂゲインｋ1、ｋ2を施した値に基づいて、フィードフォワード補償値としての第１のトルク指令値を算出することにより、モータトルクから駆動軸トルクまでの伝達特性の全ての領域での駆動軸トルクの応答を速めているからである。その結果、特に、不感帯領域においての目標トルク指令値に対する駆動軸トルクの応答が早まるため、従来技術に対して、不感帯区間が大幅に短縮される。 Looking at the control result of the electric vehicle of the third embodiment, the longitudinal acceleration of the vehicle is starting to rise earlier than in the conventional technique. Then, after the final torque command value becomes 0, it increases again at time t2, and the dead zone is greatly shortened compared to the conventional technique. This is based on the values obtained by applying F / B gains k 1 and k 2 to the drive shaft torsion angle estimation value and the drive shaft torsion angular velocity estimation value calculated by the vehicle model 903, respectively, as feedforward compensation values. This is because by calculating the first torque command value, the response of the drive shaft torque in all the regions of the transfer characteristic from the motor torque to the drive shaft torque is accelerated. As a result, in particular, the response of the drive shaft torque to the target torque command value is accelerated in the dead zone region, so that the dead zone is significantly shortened as compared with the conventional technique.

以上、第３実施形態の電動車両の制御装置は、車両情報に基づいて目標トルク指令値を設定し、駆動輪につながるモータのトルクを制御する電動車両の制御方法を実現する制御装置であって、モータトルクから駆動軸ねじり角速度までの駆動力伝達特性をモデル化した車両モデル９０３を用いて、目標トルク指令値から駆動軸ねじり角速度推定値を算出し、車両モデル９０３を用いて、目標トルク指令値から駆動軸ねじり角度推定値を算出し、駆動軸ねじり角速度推定値にフィードバックゲインｋ1を乗じた値と、駆動軸ねじり角度推定値にフィードバックゲインｋ2を乗じた値と、目標トルク指令値とに基づいて第１のトルク指令値を算出する。そして、第１のトルク指令値に基づいて最終トルク指令値Ｔｍｆ*を設定し、最終トルク指令値Ｔｍｆ*に従ってモータ４のトルクを制御する。これにより、フィードフォワード補償器８０１が有する車両モデル９０３により算出された駆動軸ねじり角度推定値と駆動軸ねじり角速度推定値から第１のトルク指令値（フィードフォワード補償値）が演算されるので、フィードバック制御系の安定性を損なうことなく、駆動軸トルクの応答性を速めることができる。 As described above, the control device for the electric vehicle according to the third embodiment is a control device that realizes the control method for the electric vehicle that sets the target torque command value based on the vehicle information and controls the torque of the motor connected to the drive wheels. A drive model torsional angular velocity estimated value is calculated from a target torque command value using a vehicle model 903 that models drive force transmission characteristics from a motor torque to a drive shaft torsional angular velocity, and a target torque command is calculated using the vehicle model 903. Calculate the drive shaft torsion angle estimated value from the calculated value, multiply the drive shaft torsion angular velocity estimated value by the feedback gain k 1 , and the drive shaft torsion angle estimated value by the feedback gain k 2 , and the target torque command value. The first torque command value is calculated based on Then, the final torque command value Tmf * is set based on the first torque command value, and the torque of the motor 4 is controlled according to the final torque command value Tmf * . As a result, the first torque command value (feedforward compensation value) is calculated from the drive shaft torsion angle estimated value and the drive shaft torsion angular velocity estimated value calculated by the vehicle model 903 included in the feedforward compensator 801. The responsiveness of the drive shaft torque can be accelerated without impairing the stability of the control system.

また、第３実施形態の電動車両の制御装置は、車両モデル９０３は、モータトルクが車両の駆動軸トルクに伝達されないギヤバックラッシュによる不感帯を考慮してモデル化される。これにより、ギヤバックラッシュによる不感帯区間においても、フィードフォワード補償値としての第１のトルク指令値のみでねじり振動を抑制しつつ、駆動軸トルクの応答を速めることができる。   Further, in the control device for the electric vehicle according to the third embodiment, the vehicle model 903 is modeled in consideration of the dead zone due to the gear backlash in which the motor torque is not transmitted to the drive shaft torque of the vehicle. As a result, even in the dead zone due to gear backlash, it is possible to accelerate the response of the drive shaft torque while suppressing the torsional vibration only with the first torque command value as the feedforward compensation value.

また、第３実施形態の電動車両の制御装置は、目標トルク指令値にフィードフォワードゲインｋ3を乗じた値から、前記駆動軸ねじり角速度推定値にフィードバックゲインｋ1を乗じた値と前記駆動軸ねじり角度推定値にフィードバックゲインｋ2を乗じた値とを減算し、当該減算により得た値に上下限値を制限するリミッタを施した値を前記第１のトルク指令値とする。これにより、上下限リミットによりフィードバック制御系の安定性が担保されるので、制振性能を満足しつつ、不感帯区間の駆動軸トルクの応答遅れを改善することができる。 Further, the control device for an electric vehicle according to the third embodiment uses a value obtained by multiplying the target torque command value by a feedforward gain k 3 and a value obtained by multiplying the drive shaft torsional angular velocity estimated value by a feedback gain k 1 and the drive shaft. A value obtained by multiplying the twist angle estimated value by the feedback gain k 2 is subtracted, and a value obtained by applying a limiter for limiting the upper and lower limit values to the value obtained by the subtraction is set as the first torque command value. As a result, the stability of the feedback control system is ensured by the upper and lower limits, so that the response delay of the drive shaft torque in the dead zone can be improved while satisfying the vibration damping performance.

また、第３実施形態の電動車両の制御装置によれば、車両モデル９０３は、制御系の持つ遅れ要素を考慮してモデル化される。また、制御系の持つ遅れ要素には、車両状態を検出して所定の処理を施すのに伴う時間遅れ、目標トルク指令値から最終トルク指令値Ｔｍｆ*を算出するまでの演算に要する時間遅れ、および、最終トルク指令値Ｔｍｆ*に対して実際にモータトルクが発生するまでの時間遅れのうちの少なくとも一つの時間遅れが含まれる。これにより、制振制御演算処理において、制御演算時間、センサ信号処理時間、および、モータ応答遅れの影響を補償することができる。 Further, according to the control device for the electric vehicle of the third embodiment, the vehicle model 903 is modeled in consideration of the delay element of the control system. Further, the delay element of the control system includes a time delay associated with detecting the vehicle state and performing a predetermined process, a time delay required for calculation from the target torque command value to the final torque command value Tmf * , Also, at least one of the time delays until the motor torque is actually generated is included with respect to the final torque command value Tmf * . This makes it possible to compensate for the influence of control calculation time, sensor signal processing time, and motor response delay in the vibration suppression control calculation processing.

また、第３実施形態の電動車両の制御装置は、車両モデル９０３によって求められるモータ回転角速度推定値と、モータ回転角速度検出値とに基づいて第２のトルク指令値を算出し、第１のトルク指令値と第２のトルク指令値を加算した値を最終トルク指令値Ｔｍｆ*に設定する。これにより、第１のトルク指令値に、モータ回転速度の推定値と検出値とに基づいて算出された第２のトルク指令値が加算されるので、外乱やモデル化誤差が発生した場合でも、駆動軸ねじり振動を効果的に抑制することができる。 Further, the control device for the electric vehicle according to the third embodiment calculates the second torque command value based on the motor rotation angular velocity estimated value obtained by the vehicle model 903 and the motor rotation angular velocity detected value, and the first torque is calculated. A value obtained by adding the command value and the second torque command value is set as the final torque command value Tmf * . As a result, the second torque command value calculated based on the estimated value and the detected value of the motor rotation speed is added to the first torque command value, so that even when disturbance or modeling error occurs, The drive shaft torsional vibration can be effectively suppressed.

−第４実施形態−
以下に説明する第４実施形態の電動車両の制御装置は、これまで説明した第３実施形態とは、ステップＳ２０３で実施される制振制御演算処理において用いられるＦ／Ｆ補償器８０１の構成が異なる。 -Fourth Embodiment-
The control device for the electric vehicle of the fourth embodiment described below is different from the third embodiment described so far in that the configuration of the F / F compensator 801 used in the vibration suppression control calculation process performed in step S203 is the same. different.

図１１は、第４実施形態のＦ／Ｆ補償器８０１の詳細を示すブロック図である。本実施形態のＦ／Ｆ補償器８０１は、駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器１１０１と、車両モデル１１０３と、制御系遅れ時間調整器１１０２とから構成される。   FIG. 11 is a block diagram showing details of the F / F compensator 801 of the fourth embodiment. The F / F compensator 801 of this embodiment includes a drive shaft torsion angle / angular velocity F / B calculator 1101, a vehicle model 1103, and a control system delay time adjuster 1102.

車両モデル１１０３は、第３実施形態において説明した車両モデル９０３と同様に、式（１）〜（１８）を適用して、車両パラメータとギヤバックラッシュを模擬した不感帯モデルにより構成される。車両モデル１１０３が有するモータから駆動軸トルクまでの不感帯モデルは、式（３２）が適用される。   Similarly to the vehicle model 903 described in the third embodiment, the vehicle model 1103 is configured by a dead zone model that simulates vehicle parameters and gear backlash by applying the equations (1) to (18). The equation (32) is applied to the dead zone model from the motor to the drive shaft torque included in the vehicle model 1103.

制御系遅れ時間調整器１１０２は、制御系遅れ要素としての制御演算時間ｅ-L1sと、モータ応答遅れＧａ（ｓ）とを含み、車両モデル１１０３から出力される第１のトルク指令値に対するモータ回転角速度推定値を所定の時間だけ遅らせて、Ｆ／Ｂ補償器８０２に出力する。 The control system delay time adjuster 1102 includes a control calculation time e −L1s as a control system delay element and a motor response delay Ga (s), and rotates the motor with respect to the first torque command value output from the vehicle model 1103. The estimated angular velocity value is delayed by a predetermined time and output to the F / B compensator 802.

駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器１１０１は、第２実施形態の駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器４０１と同様に構成されており、フィードバックゲインｋ1、およびｋ２と、第１の規範応答Ｇｒ１（ｓ）と第２の規範応答Ｇｒ２（ｓ）とからなるフィルタＧｒ２（ｓ）／Ｇｒ１（ｓ）とを有する。なお、フィードバックゲインｋ1、ｋ2には式（２６）が適用され、フィルタＧｒ２（ｓ）／Ｇｒ１（ｓ）には式（３０）が適用される。 The drive shaft torsion angle / angular velocity F / B calculator 1101 is configured similarly to the drive shaft twist angle / angular velocity F / B calculator 401 of the second embodiment, and includes feedback gains k 1 and k 2 , and The filter Gr2 (s) / Gr1 (s) including the standard response Gr1 (s) and the second standard response Gr2 (s). The equation (26) is applied to the feedback gains k 1 and k 2 , and the equation (30) is applied to the filter Gr2 (s) / Gr1 (s).

以上の構成により、第４実施形態に係るＦ／Ｆ補償器８０１は、駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器１１０１の出力を車両モデル１１０３に入力して、車両モデル１１０３において算出された駆動軸ねじり角速度推定値ω＾dと、駆動軸ねじり角度推定値θ＾dを駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器１１０１に出力する。そして、駆動軸ねじり角度・角速度Ｆ／Ｂ演算器１１０１では、入力された駆動軸ねじり角速度推定値ω＾dにフィードバックゲインｋ1を乗じた値と駆動軸ねじり角度推定値θ＾dにフィードバックゲインｋ2を乗じた値との和を、目標トルク指令値Ｔｍ*にフィルタＧｒ２（ｓ）／Ｇｒ１（ｓ）を施した値から減算することにより第１のトルク指令値Ｔｍ１*が算出される。 With the above configuration, the F / F compensator 801 according to the fourth embodiment inputs the output of the drive shaft torsion angle / angular velocity F / B calculator 1101 to the vehicle model 1103, and calculates the drive calculated in the vehicle model 1103. The shaft torsion angular velocity estimated value ω ^ d and the drive shaft torsion angle estimated value θ ^ d are output to the drive shaft torsion angle / angular velocity F / B calculator 1101. Then, in the drive shaft torsion angle / angular velocity F / B calculator 1101, a value obtained by multiplying the input drive shaft torsion angular velocity estimated value ω ^ d by the feedback gain k 1 and the drive shaft torsion angle estimated value θ ^ d are feedback gains. the sum of the value obtained by multiplying the k 2, the first torque command value Tm1 * is calculated by subtracting the target torque command value Tm * from the value subjected to filter Gr2 (s) / Gr1 (s ).

また、Ｆ／Ｆ補償器８０１は、車両モデル１１０３で算出された第１のトルク指令値に対するモータ回転角速度推定値に、制御演算時間ｅ-L1sとモータ応答遅れＧａ（ｓ）とを考慮して、制御系遅れ時間が考慮された第１のトルク指令値に対するモータ回転角速度推定値をＦ／Ｂ補償器８０２に出力する。 Further, the F / F compensator 801 considers the control calculation time e −L1s and the motor response delay Ga (s) in the motor rotation angular velocity estimated value for the first torque command value calculated by the vehicle model 1103. , And outputs a motor rotation angular velocity estimated value for the first torque command value in which the control system delay time is taken into consideration to the F / B compensator 802.

ここで、第４実施形態の電動車両の制御装置による制振制御結果について、図１２を用いて説明する。   Here, the damping control result by the control device for the electric vehicle according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG.

第４実施形態の電動車両の制御装置による制御結果をみると、車両の前後加速度の立上りは従来技術と差異がないものの、最終トルク指令値０となってから、時刻ｔ３で再び増加しており、不感帯区間が従来技術と比べて大幅に短縮されている。これは、目標トルク指令値Ｔｍ*に対してフィルタＧｒ２（ｓ）／Ｇｒ１（ｓ）を施すにより、不感帯区間以外の領域での応答性は変えずに、不感帯区間のみの駆動軸トルク応答を速めることができているからである。 Looking at the control result by the control device for the electric vehicle of the fourth embodiment, although the rise of the longitudinal acceleration of the vehicle is not different from that of the conventional technique, it is increased again at time t3 after the final torque command value becomes 0. , The dead zone is greatly shortened compared with the prior art. This is because the filter Gr2 (s) / Gr1 (s) is applied to the target torque command value Tm * to accelerate the drive shaft torque response only in the dead zone without changing the response in the area other than the dead zone. Because it is possible.

以上、第４実施形態の電動車両の制御装置は、モータトルクからモータ回転角速度までの駆動軸トルク伝達特性において、ギヤバックラッシュによる不感帯区間を模擬した第１の規範応答Ｇｒ１（ｓ）の逆系と、不感帯区間以外の領域を模擬した第２の規範応答Ｇｒ２（ｓ）とから構成されるＧｒ２（ｓ）／Ｇｒ１（ｓ）なるフィルタを目標トルク指令値に施した値から、駆動軸ねじり角速度推定値にフィードバックゲインｋ1を乗じた値と駆動軸ねじり角度推定値にフィードバックゲインｋ2を乗じた値とを減算した値を第１のトルク指令値とする。これにより、フィードバック制御系の安定性を損なうことなく、不感帯区間のみの応答を速めることができる。 As described above, in the control device for the electric vehicle according to the fourth embodiment, in the drive shaft torque transmission characteristic from the motor torque to the motor rotation angular velocity, the reverse system of the first normative response Gr1 (s) simulating the dead zone section due to the gear backlash. And a target torque command value obtained by applying a filter Gr2 (s) / Gr1 (s) composed of a second normative response Gr2 (s) simulating a region other than the dead zone to the drive shaft torsion angular velocity. A value obtained by subtracting a value obtained by multiplying the estimated value by the feedback gain k 1 and a value obtained by multiplying the estimated value of the drive shaft torsion angle by the feedback gain k 2 is set as the first torque command value. This makes it possible to speed up the response only in the dead zone without impairing the stability of the feedback control system.

また、第４実施形態の電動車両の制御装置によれば、モータ回転角速度推定値には、制御系の持つ遅れ要素が考慮される。また、制御系の持つ遅れ要素には、車両状態を検出して所定の処理を施すのに伴う時間遅れ、目標トルク指令値から最終トルク指令値を算出するまでの演算に要する時間遅れ、および、最終トルク指令値に対して実際にモータトルクが発生するまでの時間遅れのうちの少なくとも一つの時間遅れが含まれる。これにより、制振制御演算処理において、制御演算時間、センサ信号処理時間、および、モータ応答遅れの影響を補償することができる。   Further, according to the control device for an electric vehicle of the fourth embodiment, the delay element of the control system is taken into consideration in the estimated motor rotation angular velocity value. Further, the delay element of the control system includes a time delay associated with detecting the vehicle state and performing a predetermined process, a time delay required for calculation from the target torque command value to the final torque command value, and At least one of the time delays until the motor torque is actually generated with respect to the final torque command value is included. This makes it possible to compensate for the influence of control calculation time, sensor signal processing time, and motor response delay in the vibration suppression control calculation processing.

以上のとおり、本発明に係る第１から第４実施形態によれば、ギヤバックラッシュによる不感帯区間での駆動軸トルクの応答性を向上することができる。ただし、第１、第２実施形態では、制御演算遅れ、回転速度検出遅れ、トルク応答遅れ、といったＦ／Ｂ制御系に存在する遅れ時間を考慮して、Ｆ／Ｂ制御系の発散を確実に防止するために適切な安定余裕を確保するようにＦ／Ｂゲインｋ1、ｋ2を小さく設定すると、応答性の改善効果が低くなる恐れがある。他方、第３、第４実施形態では、Ｆ／Ｂ補償器が有するゲインＫの値を安定余裕を確保する値に設定した場合でも、車両モデル９０３あるいは１１０３を用いたＦ／Ｆ補償器８０１によって所望の性能を得ることができるため、図１２で示す高応答な加速を実現することができる。 As described above, according to the first to fourth embodiments of the present invention, the responsiveness of the drive shaft torque in the dead zone section due to the gear backlash can be improved. However, in the first and second embodiments, the divergence of the F / B control system is ensured in consideration of the delay times existing in the F / B control system such as the control calculation delay, the rotation speed detection delay, and the torque response delay. If the F / B gains k 1 and k 2 are set to be small so as to secure an appropriate stability margin for prevention, the effect of improving the responsiveness may be reduced. On the other hand, in the third and fourth embodiments, even when the value of the gain K of the F / B compensator is set to a value that secures the stability margin, the F / F compensator 801 using the vehicle model 903 or 1103 can be used. Since the desired performance can be obtained, the highly responsive acceleration shown in FIG. 12 can be realized.

本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、図９で示す制御系遅れ時間調整器９０２と車両モデル９０３とは別個の構成として説明したが、必ずしもそのような構成とする必要はなく、車両モデル９０３が制御系遅れ時間調整器９０２が有する各制御系遅れ要素を備えた構成であってもよい。   The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment. For example, although the control system delay time adjuster 902 and the vehicle model 903 shown in FIG. 9 have been described as separate configurations, it is not necessary to have such a configuration, and the vehicle model 903 does not require the control system delay time adjuster 902. It may be configured to include each control system delay element.

２…モータコントローラ（車両モデル、駆動軸ねじり角速度算出部、駆動軸ねじり角度算出部、第１のトルク指令値算出部、最終トルク指令値算出部、トルク制御部）
４…電動モータ（モータ）
９ａ、９ｂ…駆動輪 2 ... Motor controller (vehicle model, drive shaft torsional angular velocity calculation unit, drive shaft torsional angle calculation unit, first torque command value calculation unit, final torque command value calculation unit, torque control unit)
4 ... Electric motor
9a, 9b ... Drive wheels

Claims (13)

車両情報に基づいて目標トルク指令値を設定し、駆動輪につながるモータのトルクを制御する電動車両の制御方法において、
駆動輪回転角速度とモータ回転角速度の駆動軸換算値との偏差から駆動軸ねじり角速度を算出し、
駆動輪回転角度とモータ回転角度の駆動軸換算値との偏差から駆動軸ねじり角度を算出し、
前記駆動軸ねじり角速度に第１のフィードバックゲインを乗じた値と、前記駆動軸ねじり角度に第２のフィードバックゲインを乗じた値と、前記目標トルク指令値とに基づいて最終トルク指令値を算出し、
前記最終トルク指令値に従って前記モータのトルクを制御する、
ことを特徴とする電動車両の制御方法。 In the control method of the electric vehicle, which sets the target torque command value based on the vehicle information and controls the torque of the motor connected to the drive wheels,
Calculate the drive shaft torsional angular velocity from the deviation between the drive wheel rotational angular velocity and the motor rotational angular velocity converted into the drive shaft,
The drive shaft torsion angle is calculated from the difference between the drive wheel rotation angle and the motor rotation angle converted value of the drive shaft,
A final torque command value is calculated based on a value obtained by multiplying the drive shaft torsion angular velocity by a first feedback gain, a value obtained by multiplying the drive shaft torsion angle by a second feedback gain, and the target torque command value. ,
Controlling the torque of the motor according to the final torque command value,
A method for controlling an electric vehicle, comprising: 前記目標トルク指令値に所定のフィードフォワードゲインを乗じた値から、前記駆動軸ねじり角速度に第１のフィードバックゲインを乗じた値と前記駆動軸ねじり角度に第２のフィードバックゲインを乗じた値とを減算し、当該減算により得た値に上下限値を制限するリミッタを施した値を前記最終トルク指令値とする、
ことを特徴とする請求項１に記載の電動車両の制御方法。 From a value obtained by multiplying the target torque command value by a predetermined feedforward gain, a value obtained by multiplying the drive shaft torsion angular velocity by a first feedback gain and a value obtained by multiplying the drive shaft torsion angle by a second feedback gain are obtained. The value obtained by subtracting and limiting the upper and lower limit values to the value obtained by the subtraction is the final torque command value,
The control method for an electric vehicle according to claim 1, wherein モータトルクからモータ回転角速度までの駆動軸トルク伝達特性において、ギヤバックラッシュによる不感帯区間を模擬した第１の規範応答Ｇｒ１（ｓ）の逆系と、前記不感帯区間以外の領域を模擬した第２の規範応答Ｇｒ２（ｓ）とから構成されるＧｒ２（ｓ）／Ｇｒ１（ｓ）なるフィルタを前記目標トルク指令値に施した値から、前記駆動軸ねじり角速度に第１のフィードバックゲインを乗じた値と前記駆動軸ねじり角度に第２のフィードバックゲインを乗じた値とを減算した値を前記最終トルク指令値とする、
ことを特徴とする請求項１に記載の電動車両の制御方法。 In the drive shaft torque transmission characteristic from the motor torque to the motor rotation angular velocity, the reverse system of the first normative response Gr1 (s) simulating the dead zone section due to gear backlash and the second system simulating the area other than the dead zone section. A value obtained by multiplying the drive shaft torsional angular velocity by a first feedback gain from a value obtained by applying a filter Gr2 (s) / Gr1 (s) composed of a normative response Gr2 (s) to the target torque command value. A value obtained by subtracting a value obtained by multiplying the drive shaft torsion angle by a second feedback gain is set as the final torque command value,
The control method for an electric vehicle according to claim 1, wherein 車両情報に基づいて目標トルク指令値を設定し、駆動輪につながるモータのトルクを制御する電動車両の制御方法において、
モータトルクから駆動軸ねじり角速度までの駆動力伝達特性をモデル化した車両モデルを用いて、前記目標トルク指令値から駆動軸ねじり角速度推定値を算出し、
前記車両モデルを用いて、前記目標トルク指令値から駆動軸ねじり角度推定値を算出し、
前記駆動軸ねじり角速度推定値に第１のフィードバックゲインを乗じた値と、前記駆動軸ねじり角度推定値に第２のフィードバックゲインを乗じた値と、前記目標トルク指令値とに基づいて第１のトルク指令値を算出し、
前記第１のトルク指令値に基づいて最終トルク指令値を設定し、
前記最終トルク指令値に従って前記モータのトルクを制御する、
ことを特徴とする電動車両の制御方法。 In the control method of the electric vehicle, which sets the target torque command value based on the vehicle information and controls the torque of the motor connected to the drive wheels,
Using a vehicle model that models the driving force transmission characteristics from the motor torque to the drive shaft torsional angular velocity, calculate the drive shaft torsional angular velocity estimated value from the target torque command value,
Using the vehicle model, calculate the drive shaft torsion angle estimated value from the target torque command value,
Based on a value obtained by multiplying the drive shaft torsional angular velocity estimated value by a first feedback gain, a value obtained by multiplying the drive shaft torsional angular velocity estimated value by a second feedback gain, and a target torque command value. Calculate the torque command value,
Setting a final torque command value based on the first torque command value,
Controlling the torque of the motor according to the final torque command value,
A method for controlling an electric vehicle, comprising: 前記車両モデルは、モータトルクが車両の駆動軸トルクに伝達されないギヤバックラッシュによる不感帯を考慮してモデル化される、
ことを特徴とする請求項４に記載の電動車両の制御方法。 The vehicle model is modeled in consideration of a dead zone due to a gear backlash in which a motor torque is not transmitted to a drive shaft torque of a vehicle,
The method for controlling an electric vehicle according to claim 4, wherein. 前記目標トルク指令値に所定のフィードフォワードゲインを乗じた値から、前記駆動軸ねじり角速度推定値に第１のフィードバックゲインを乗じた値と前記駆動軸ねじり角度推定値に第２のフィードバックゲインを乗じた値とを減算し、当該減算により得た値に上下限値を制限するリミッタを施した値を前記第１のトルク指令値とする、
ことを特徴とする請求項４または５に記載の電動車両の制御方法。 From the value obtained by multiplying the target torque command value by a predetermined feedforward gain, a value obtained by multiplying the drive shaft torsional angular velocity estimated value by a first feedback gain and the drive shaft torsional angle estimated value by a second feedback gain. And a value obtained by subjecting the value obtained by the subtraction to a limiter for limiting the upper and lower limit values to the first torque command value.
The method for controlling an electric vehicle according to claim 4 or 5, characterized in that. モータトルクからモータ回転角速度までの駆動軸トルク伝達特性において、ギヤバックラッシュによる不感帯区間を模擬した第１の規範応答Ｇｒ１（ｓ）の逆系と、前記不感帯区間以外の領域を模擬した第２の規範応答Ｇｒ２（ｓ）とから構成されるＧｒ２（ｓ）／Ｇｒ１（ｓ）なるフィルタを前記目標トルク指令値に施した値から、前記駆動軸ねじり角速度推定値に第１のフィードバックゲインを乗じた値と前記駆動軸ねじり角度推定値に第２のフィードバックゲインを乗じた値とを減算した値を前記第１のトルク指令値とする、
ことを特徴とする請求項４または５に記載の電動車両の制御方法。 In the drive shaft torque transmission characteristic from the motor torque to the motor rotation angular velocity, the reverse system of the first normative response Gr1 (s) simulating the dead zone section due to gear backlash and the second system simulating the area other than the dead zone section. The drive shaft torsional angular velocity estimated value is multiplied by a first feedback gain from a value obtained by applying a filter Gr2 (s) / Gr1 (s) composed of a normative response Gr2 (s) to the target torque command value. A value obtained by subtracting a value and a value obtained by multiplying the drive shaft torsion angle estimated value by a second feedback gain is set as the first torque command value.
The method for controlling an electric vehicle according to claim 4 or 5, characterized in that. 前記車両モデルは、制御系の持つ遅れ要素を考慮してモデル化される、
ことを特徴とする請求項６または７に記載の電動車両の制御方法。 The vehicle model is modeled in consideration of the delay element of the control system,
The method for controlling an electric vehicle according to claim 6 or 7, characterized in that. 前記車両モデルによって求められるモータ回転角速度推定値と、モータ回転角速度検出値とに基づいて第２のトルク指令値を算出し、
第１のトルク指令値と前記第２のトルク指令値を加算した値を前記最終トルク指令値に設定する、
ことを特徴とする請求項４に記載の電動車両の制御方法。 Calculating a second torque command value based on the motor rotation angular velocity estimated value obtained by the vehicle model and the motor rotation angular velocity detected value;
A value obtained by adding a first torque command value and the second torque command value is set as the final torque command value,
The method for controlling an electric vehicle according to claim 4, wherein. 前記モータ回転角速度推定値には、制御系の持つ遅れ要素が考慮される、
ことを特徴とする請求項９に記載の電動車両の制御方法。 A delay element of the control system is considered in the motor rotation angular velocity estimated value,
The method for controlling an electric vehicle according to claim 9, wherein. 前記制御系の持つ遅れ要素には、車両状態を検出して所定の処理を施すのに伴う時間遅れ、目標トルク指令値から最終トルク指令値を算出するまでの演算に要する時間遅れ、および、前記最終トルク指令値に対して実際にモータトルクが発生するまでの時間遅れのうちの少なくとも一つの時間遅れが含まれる、
ことを特徴とする請求項８または１０に記載の電動車両の制御方法。 The delay element of the control system includes a time delay associated with detecting a vehicle state and performing a predetermined process, a time delay required for calculation from a target torque command value to a final torque command value, and At least one of the time delays until the motor torque is actually generated with respect to the final torque command value is included,
The method for controlling an electric vehicle according to claim 8 or 10, characterized in that. 車両情報に基づいて目標トルク指令値を設定し、駆動輪につながるモータのトルクを制御する電動車両の制御装置において、
駆動輪回転角速度とモータ回転角速度の駆動軸換算値との偏差から駆動軸ねじり角速度を算出する駆動軸ねじり角速度算出部と、
駆動輪回転角度とモータ回転角度の駆動軸換算値との偏差から駆動軸ねじり角度を算出する駆動軸ねじり角度算出部と、
前記駆動軸ねじり角速度に第１のフィードバックゲインを乗じた値と、前記駆動軸ねじり角度に第２のフィードバックゲインを乗じた値と、前記目標トルク指令値とに基づいて最終トルク指令値を算出する最終トルク指令値算出部と、
前記最終トルク指令値に従って前記モータのトルクを制御するトルク制御部と、を備える、
ことを特徴とする電動車両の制御装置。 In a control device for an electric vehicle that sets a target torque command value based on vehicle information and controls the torque of a motor connected to driving wheels,
A drive shaft torsional angular velocity calculation unit that calculates the drive shaft torsional angular velocity from the deviation between the drive wheel rotational angular velocity and the drive shaft conversion value of the motor rotational angular velocity,
A drive shaft torsion angle calculation unit for calculating a drive shaft torsion angle from a deviation between a drive wheel rotation angle and a drive shaft conversion value of a motor rotation angle,
A final torque command value is calculated based on a value obtained by multiplying the drive shaft torsion angular velocity by a first feedback gain, a value obtained by multiplying the drive shaft torsion angle by a second feedback gain, and the target torque command value. A final torque command value calculation unit,
A torque control unit that controls the torque of the motor according to the final torque command value,
A control device for an electric vehicle, comprising: 車両情報に基づいて目標トルク指令値を設定し、駆動輪につながるモータのトルクを制御する電動車両の制御装置において、
モータトルクから駆動軸ねじり角速度までの駆動力伝達特性をモデル化した車両モデルを用いて、前記目標トルク指令値から駆動軸ねじり角速度推定値を算出する駆動軸ねじり角速度算出部と、
前記車両モデルを用いて、前記目標トルク指令値から駆動軸ねじり角度推定値を算出する駆動軸ねじり角度推定値算出部と、
前記駆動軸ねじり角速度推定値に第１のフィードバックゲインを乗じた値と、前記駆動軸ねじり角度推定値に第２のフィードバックゲインを乗じた値と、前記目標トルク指令値とに基づいて第１のトルク指令値を算出する第１のトルク指令値算出部と、
前記第１のトルク指令値に基づいて最終トルク指令値を設定する最終トルク指令値算出部と、
前記最終トルク指令値に従って前記モータのトルクを制御するトルク制御部と、を備える、
ことを特徴とする電動車両の制御装置。 In a control device for an electric vehicle that sets a target torque command value based on vehicle information and controls the torque of a motor connected to driving wheels,
Using a vehicle model that models the driving force transmission characteristics from the motor torque to the drive shaft torsional angular velocity, a drive shaft torsional angular velocity calculation unit that calculates a drive shaft torsional angular velocity estimated value from the target torque command value,
Using the vehicle model, a drive shaft torsion angle estimated value calculation unit for calculating a drive shaft torsion angle estimated value from the target torque command value,
Based on a value obtained by multiplying the drive shaft torsional angular velocity estimated value by a first feedback gain, a value obtained by multiplying the drive shaft torsional angular velocity estimated value by a second feedback gain, and a target torque command value. A first torque command value calculation unit that calculates a torque command value;
A final torque command value calculation unit that sets a final torque command value based on the first torque command value;
A torque control unit that controls the torque of the motor according to the final torque command value,
A control device for an electric vehicle, comprising:
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