JP6736991B2 - 電動車両の制御方法、及び電動車両の制御装置 - Google Patents

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。

特許文献１は、車両情報に基づいてモータ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制御装置を開示している。この制御装置では、モータトルクが車両の駆動軸に伝達されない不感帯区間を有する車両において、当該車両の駆動力伝達系の固有振動周波数成分を低減するフィルタリング処理をモータトルク指令値に施し、フィルタリング処理後の最終トルク指令値に従ってモータトルクを制御している。

これにより、コーストや減速からの加速時でも不感帯区間を有する車両の駆動力伝達系の固有振動周波数成分を低減することができ、駆動軸トルクの振動を抑制することができる。従って、ギヤショックや不快な振動を感じさせることなく、滑らかでありながら、レスポンスを損なうことのない加速性能を実現することができる。

特開２０１３−２２３３７３号公報

特許文献１では、ギヤのバックラッシュが詰まるタイミングでモータトルクを立ち上げることによりショックが発生しないように制御をしている。ところが、コーストや減速から緩やかに加速するようなシーンでは、ギヤのバックラッシュが詰まるタイミングが遅くなるため、モータトルクが立ち上がるタイミングも遅くなってしまう。そのため、ドライバーのアクセル操作に対して加速の応答が遅れ、停滞感を感じるという問題がある。

そこで、本発明は、電動車両の駆動力伝達系の不感帯区間における加速の停滞を改善する電動車両の制御方法、及び電動車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様における電動車両の制御方法は、車両情報に基づいてモータ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る。この制御方法は、モータトルクが駆動軸に伝達されない不感帯区間を有する駆動力伝達系の固有振動周波数成分を低減するフィルタリング処理をモータトルク指令値に施すフィルタリング工程と、モータトルク指令値にフィルタリング処理が施されることによって求められるトルク指令値に従ってモータトルクを制御するモータトルク制御工程と、を含む。そして、フィルタリング工程において、不感帯区間のモータトルク応答を不感帯区間以外の区間におけるモータトルク応答に対して早める処理を行うことを特徴とする。

上記態様であれば、駆電動車両の動力伝達系の不感帯区間での駆動軸トルク応答を早めることができるため、コーストや減速から緩やかに加速するシーンにおいて不感帯区間における加速の停滞を改善することができる。

図１は、本実施形態の電動車両の制御装置を備えた電動車両のシステム構成を示すブロック図である。 図２は、モータコントローラによって行われるモータ電流制御の処理の流れを示すフローチャートである。 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。 図４は、本実施形態の電動車両の制御装置の制振制御ブロック図である。 図５は、車両の駆動力伝達系をモデル化した図である。 図６は、本実施形態の電動車両の制御装置を構成する制振制御ＦＦ演算部のブロック図である。 図７は、本実施形態の電動車両の制御装置を構成する制振制御ＦＦ演算部の等価ブロック図である。 図８は、本実施形態の電動車両の制御装置を構成する制振制御ＦＢ演算部のブロック図である。 図９は、バンドパスフィルタＨ（ｓ）の周波数特性を示す図である。 図１０は、本実施形態の電動車両の制御装置による制御結果の一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

＜電動車両のシステム構成＞
図１は、本実施形態の電動車両１０の制御装置を備えた電動車両１０のシステム構成を示すブロック図である。電動車両１０とは、車両の駆動源の一部または全部としてモータ１８を備え、モータ１８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。

モータコントローラ１２（制御装置）には、車速Ｖ、アクセル開度、モータ１８の回転子位相α、モータ１８の三相交流電流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１２は、入力された信号に基づいてモータ１８を制御するためのＰＷＭ信号ｔｕ、ｔｖ、ｔｗを生成する。また、生成したＰＷＭ信号ｔｕ、ｔｖ、ｔｗに応じてインバータ１６の駆動信号を生成する。

インバータ１６は、相毎に備えられた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１４から供給される直流の電流を交流に変換し、モータ１８に所望の電流を流す。

モータ１８（三相交流モータ）は、インバータ１６から供給される交流電流により駆動力を発生し、減速機２０及び駆動軸２２を介して、左右の駆動輪２４ａ，２４ｂに駆動力を伝達する。また、モータ１８は、車両の走行時に駆動輪２４ａ，２４ｂ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１６は、モータ１８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１４に供給する。

電流センサ２６は、モータ１８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。

回転センサ２８は、例えばレゾルバやエンコーダであり、モータ１８の回転子位相αを検出する。

＜システム全体の制御フロー＞
図２は、モータコントローラ１２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。

ステップＳ２０１では、車両状態を示す信号（車両情報）がモータコントローラ１２に入力される。ここでは、車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）、アクセル開度（％）、モータ１８の回転子位相α（ｒａｄ）が入力される。また、モータ１８の回転速度Ｎｍ（ｒｐｍ）、モータ１８に流れる三相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ、及びバッテリ１４の直流電圧値Ｖｄｃ（Ｖ）が入力される。

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１２は、モータ角速度検出値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。

アクセル開度（％）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。

モータ１８の回転子位相α（ｒａｄ）は、回転センサ２８から取得される。モータ１８の機械的な角速度であるモータ角速度検出値ωｍは、回転子角速度ω（電気角）をモータ１８の極対数ｐで除算して求められる。モータ１８の回転速度Ｎｍ（ｒｐｍ）は、求めたモータ角速度検出値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。

モータ１８に流れる三相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ（Ａ）は、電流センサ２６から取得される。

直流電圧値Ｖ_dc（Ｖ）は、バッテリ１４とインバータ１６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Ｖ_dc（Ｖ）は、バッテリコントローラ（不図示）から送信される電源電圧値に係る信号から検出するようにしてもよい。

ステップＳ２０２では、モータコントローラ１２が基本目標トルクとしてのトルク目標値Ｔｍ^*を設定する。具体的には、モータコントローラ１２は、ステップＳ２０１で入力されたアクセル開度及び車速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、トルク目標値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。

ステップＳ２０３では、制振制御演算部３０（図４）により制振制御演算処理を行う。具体的には、ステップＳ２０２で設定されたトルク目標値Ｔｍ^*とモータ角速度検出値ωｍを入力し、駆動軸２２のトルク応答を犠牲にすることなく、駆動力伝達系振動（駆動軸２２の捻れ振動など）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。

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^*、モータ角速度検出値ωｍ、及び、直流電圧値Ｖ_dcに基づいて、電流指令値演算部７８（図４）がｄ軸電流指令値ｉｄ^*、ｑ軸電流指令値ｉｑ^*を求める。例えば、最終トルク指令値Ｔｍｆ＊、モータ１８の回転速度Ｎｍ、及び直流電圧値Ｖｄｃと、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値との関係を定めたテーブルを予め用意しておく。そして、このテーブルを参照することにより、ｄ軸電流指令値ｉｄ^*、ｑ軸電流指令値ｉｑ^*を求める。

ステップＳ２０５では、電流制御演算部８０（モータトルク制御手段、図４）が、ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑをそれぞれ、ステップＳ２０４で求めたｄ軸電流指令値ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値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ｉｕ、ｉｖ、ｉｗと、モータ１８の回転子位相αと、に基づいて、ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑを求める。続いて、ｄ軸電流指令値ｉｄ^*とｄ軸電流ｉｄの偏差からｄ軸電圧指令値ｖｄを算出し、ｑ軸電流指令値ｉｑ^*とｑ軸電流ｉｑとの偏差からｑ軸電圧指令値ｖｑを算出する。なお、算出したｄ軸電圧指令値ｖｄ、ｑ軸電圧指令値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。

次に、ｄ軸電圧指令値ｖｄ、ｑ軸電圧指令値ｖｑと、モータ１８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Ｖ_dc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１６のスイッチング素子を開閉することによって、モータ１８をトルク指令値（最終トルク指令値Ｔｍｆ^*）で指示された所望のトルクで駆動させることができる（図４参照）。

＜制振制御演算処理＞
以下、本実施形態の電動車両１０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。

図４は、本実施形態の電動車両１０の制御装置の制振制御ブロック図である。トルク目標値Ｔｍ^*（モータトルク指令値）に当該制振制御演算処理を施すことによって、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*が設定される。図４のうち、ステップＳ２０３を行う制振制御演算部３０、ステップＳ２０４を行う電流指令値演算部７８、ステップＳ２０５を行う電流制御演算部８０は、モータコントローラ１２の一部を構成する。

制振制御演算部３０は、制振制御フィードフォワード演算部（制振制御ＦＦ演算部３２）、制振制御フィードバック演算部（制振制御ＦＢ演算部５０）、加算器７６により構成される。

制振制御ＦＦ演算部３２（フィルタリング手段）は、トルク目標値Ｔｍ^*が入力され、駆動軸２２における捻れ振動を抑制するためのフィルタリング処理（後述）を行うことで、第一のトルク指令値Ｔｍ１^*を出力するものである。制振制御ＦＦ演算部３２では、後述のように、駆動力伝達系のトルク応答（Ｔｄ）を、前記駆動力伝達系が不感帯区間にあるときの第一の規範モデルと、前記駆動力伝達系が不感帯区間以外の区間あるときの第二の規範モデルと、を包含する規範応答（Ｔｄｍ）により表し、前記規範応答によりフィルタリング処理を行う。

このため、制振制御ＦＦ演算部３２には、後述のように、２つの規範モデルの減衰係数及び固有振動周波数がそれぞれ設定されている。そして、制振制御ＦＦ演算部３２は、それらの設定値を備えた２つの規範モデルに係る伝達関数を用いて、トルク目標値Ｔｍ^*から第一のトルク指令値Ｔｍ１^*を出力する。

制振制御ＦＢ演算部５０は、第一のトルク指令値Ｔｍ１^*等が入力され、後述のように、車両の制御遅れの要素等に基づいてモータ角速度推定値ωｍ＾を算出する。そして、モータ角速度推定値ωｍ＾とモータ角速度検出値ωｍに基づいて外乱やモデル誤差を考慮した第二のトルク指令値Ｔｍ２^*を算出（トルク補償値算出工程）するものである。

加算器７６は、第一のトルク指令値Ｔｍ１^*と第二のトルク指令値Ｔｍ２^*とを加算して最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を出力するものである。

制振制御ＦＦ演算部３２における演算について説明する。図５は、電動車両１０の駆動力伝達系をモデル化した図である。電動車両１０の駆動力伝達系のバックラッシュによる不感帯区間は、駆動軸２２の捻れ角θに依存する線形関数と捻れ角θを変数とする飽和関数３８（（７）式、図６、図７）との差分により表現することができる（（４）式）。よって、図５に基づき、車両の運動方程式は以下の（１）〜（６）で表される。

ここで、各パラメータは下記の通りである。

Ｊｍ：モータイナーシャ
Ｊｗ：駆動軸イナーシャ（１軸分）
Ｍ：車両の質量
Ｋｄ：駆動軸の捻れ剛性
Ｋｔ：タイヤと路面の摩擦に関する係数
Ｎａｌ：オーバーオールギヤ比
ｒ：タイヤ荷重半径
ωｍ：モータ角速度
ωｗ：駆動輪角速度
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
θ：駆動軸の捻れ角
ただし、Ｓｔ（θ）は飽和関数であり、以下の（７）式のように定義する。

（７）式において、θＢＬはモータ１８から駆動軸２２までのオーバーオールでのギヤバックラッシュ量である。

（１）〜（６）式より、トルク指令値（トルク目標値Ｔｍ^*）から駆動軸捻れ角θまでの伝達特性は次式のように求められる。

ただし、（９）式、（１０）式の各係数は、

であり、ζｐ（ζｐ＜１）は駆動力伝達系の減衰係数、ωｐ（例えば、ωｐ＝１０Ｈｚ）は駆動力伝達系の固有振動周波数である。

従って、駆動軸２２のトルク応答Ｔｄは（４）、（８）式より、以下の（１２）式のように表される。

ここで、駆動軸２２のトルク応答に係る規範応答Ｔｄｍを次式とする。

ここで、ζｍ１とωｍ１は、駆動力伝達系がバックラッシュ区間（不感帯区間）にあるときを想定した第一の規範モデルの減衰係数と固有振動周波数である。

Ｔｄ＝Ｔｄｍとなるようなトルク指令値Ｔｍを求めると次式となる。

（８）式に（１５）式を代入すると次式となる。

さらに、バックラッシュ区間とバックラッシュ区間外の応答を個別に設定するために、（１８）式のフィルタをトルク目標値Ｔｍ^*の入力側の後段に配置する（図６）。

これにより、（１５）式は、以下の（１９）式のようになる。

ここで、ζｍ２とωｍ２は、駆動力伝達系がバックラッシュ区間（不感帯区間）以外の区間にあるときを想定した第二の規範モデルの減衰係数と固有振動周波数である。なお、ζｍ１＝ζｍ２≧１＞ζｐ、ωｍ１＞ωｍ２＞ωｐである。

上記数式により、運動方程式をモデルとした制振制御ＦＦ演算部３２は、図６に示すように、車両のトルク伝達の固有振動周波数成分を低減する線形フィルタ３４（Ｇ_INV（ｓ））と、駆動軸２２の捻れ角θを算出する捻れ角算出フィルタ３６（Ｇｔｍ（ｓ））と、を備える。また、駆動力伝達系の不感帯区間の上下限値を制限するリミッタとしての飽和関数３８（Ｓｔ（θ））と、駆動軸２２の捻れ角θの車輪イナーシャとタイヤ摩擦力による位相ずれを補償する補償フィルタ４０（Ｆｓ（ｓ））と、を備える。さらに、駆動力伝達系の不感帯区間におけるモータトルク応答（位相）を不感帯区間以外の区間のモータトルク応答に対して早める応答促進フィルタ４２（Ｇ_INV2（ｓ））と、を備える。

制振制御ＦＦ演算部３２では、トルク目標値Ｔｍ^*をフィルタリングする応答促進フィルタ４２（Ｇ_INV2（ｓ））と、応答促進フィルタ４２の出力が入力される加算器４４と、を備える。また、加算器４４の後段に、捻れ角算出フィルタ３６ａ（Ｇｔｍ（ｓ））、飽和関数３８（Ｓｔ（θ））、補償フィルタ４０（Ｆｓ（ｓ））の順に接続した直列回路が接続される。そして、当該直列回路を帰還対象とするように、補償フィルタ４０（Ｆｓ（ｓ））の出力を加算器４４に帰還させる帰還ループを備えている。また、制振制御ＦＦ演算部３２は、応答促進フィルタ４２の出力と帰還ループの出力（補償フィルタ４０の出力）を加算する加算器４６を備えている。さらに、制振制御ＦＦ演算部３２は、加算器４６の出力であって線形フィルタ３４（Ｇ_INV（ｓ））によりフィルタリングされたものと、補償フィルタ４０の出力との差分を第一のトルク指令値Ｔｍ１^*として出力する減算器４８を備えている。

制振制御ＦＦ演算部３２において、応答促進フィルタ４２（Ｇ_INV2（ｓ））は、駆動力伝達系の不感帯区間におけるモータトルク応答（位相）をそのまま維持し、不感帯区間以外の区間のモータトルク応答を不感帯区間に対して遅らせることにより、不感帯区間におけるモータトルク応答（位相）を不感帯区間以外の区間のモータトルク応答に対して早めるフィルタとなっている。また、制振制御ＦＦ演算部３２の応答促進フィルタ４２よりも後段となる部分は、駆動力伝達系の応答を不感帯区間及び不感帯区間以外の区間に関わらず早め、不感帯区間以外の区間の応答の遅れを元に戻すフィルタとなっている。よって、制振制御ＦＦ演算部３２は、結果的に、駆動力伝達系の不感帯区間以外の区間におけるモータトルク応答（位相）を維持し、不感帯区間におけるモータトルク応答を不感帯区間以外の区間のモータトルク応答に対して早めるフィルタリングを行っている。

また、図６のブロック図は、図７のように等価変換することができる。ただし、各フィルタは（２０）〜（２２）式のように表される。

図７に示すように、本実施形態の制振制御ＦＦ演算部３２は、トルク目標値Ｔｍ^*が入力される加算器４４を備える。そして、加算器４４の後段に、捻れ角算出フィルタ３６ａ（Ｇｔｍ’（ｓ））、飽和関数３８（Ｓｔ（θ））、補償フィルタ４０（Ｆｓ（ｓ））、応答促進フィルタ４２ａ（Ｇ_INV2’（ｓ））の順に接続した直列回路が接続される。そして、当該直列回路を帰還対象とするように、応答促進フィルタ４２ａ（Ｇ_INV2’（ｓ））の出力を加算器４４に帰還させる帰還ループを備えている。また、制振制御ＦＦ演算部３２は、トルク目標値Ｔｍ^*と帰還ループの出力（応答促進フィルタ４２ａの出力）を加算する加算器４６を備えている。さらに、制振制御ＦＦ演算部３２は、加算器４６の出力であって線形フィルタ３４ａ（Ｇ_INV’（ｓ））によりフィルタリングされたものと、補償フィルタ４０の出力との差分を第一のトルク指令値Ｔｍ１^*として出力する減算器４８を備えている。

よって、制振制御ＦＦ演算部３２におけるフィルタリング工程は、帰還ループにトルク目標値Ｔｍ^*を入力して得られる出力（応答促進フィルタ４２ａの出力）と、トルク目標値Ｔｍ^*と、を加算する第一工程を含む。また、第一工程で得られた出力を線形フィルタ３４ａに入力する第二工程を含む。さらに、第二工程で得られた出力と、線形フィルタ３４ａの出力と、の差分を第一のトルク指令値Ｔｍ１^*として出力する第３工程を含む。

本実施形態の制振制御ＦＦ演算部３２は、応答促進フィルタ４２ａ（Ｇ_INV2’（ｓ））を備えることにより、駆動力伝達系の不感帯区間のモータトルク応答を不感帯区間以外の区間に対して早めることができる。さらに、車両の駆動力伝達系が不感帯区間にいるか、不感帯区間以外の領域にいるかを判断することなく、第一のトルク指令値Ｔｍ１^*を算出することができる。これにより、前記判断をするための複雑な演算（初期化）を省略することができるので、その分迅速なモータトルク応答を実現できる。

次に、制振制御ＦＢ演算部５０により行う演算について説明する。図８は、本実施形態の電動車両１０の制御装置（モータコントローラ１２）を構成する制振制御ＦＢ演算部５０のブロック図である。

図８に示すように、制振制御ＦＢ演算部５０は、モータ角速度推定値演算部５２と、制御系の遅れ要素６２と、を備える。そして、制振制御ＦＢ演算部５０は、伝達特性要素６８（Ｇｐ（ｓ）＝Ｇｔ（ｓ））と、伝達特性要素６８の逆特性とバンドパスフィルタＨ（ｓ）からなる逆特性フィルタ７０（Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ））と、を備える。制振制御ＦＢ演算部５０では、逆特性フィルタ７０、伝達特性要素６８、加算器７２、減算器７４により帰還ループが形成されている。

モータ角速度推定値演算部５２は、捻れ角算出フィルタ３６ａの出力（θ）と、飽和関数３８の出力（Ｓｔ（θ））との差分を算出する減算器５４を備える。また、第一のトルク指令値Ｔｍ１^*と、比例要素５６（Ｋｄ／Ｎａｌ）を介した減算器５４の出力と、の差分を出力する減算器５８を備える。さらに、減算器５８の出力を積分してモータ角速度推定値（遅れ要素なし）として出力する積分要素６０（１／（Ｊｍ）ｓ）を備える。

制御系の遅れの要素としては、フィードバックループ内の制御演算における遅れ要素である制御演算時間遅れｅ^-L1s、及びセンサ検出及びその処理に伴う遅れであるセンサ信号処理時間ｅ^-L2sがある。また、また、トルク目標値Ｔｍ^*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）が存在する。よって、遅れ要素６２は、モータ角速度推定値に加味する処理遅れ要素６４（ｅ^-(L1+L2)s）と、その出力に加味してモータ角速度推定値ωｍ＾（遅れ要素あり）を出力する応答遅れ要素６６（Ｇａ（ｓ））を備える。

ここで、Ｌ１、Ｌ２は、それぞれ制御演算時間、センサ信号処理時間である。またモータ応答遅れＧａ（ｓ）は次式で表される。

ここで、τａはモータ応答時定数である。なお、モータ角速度推定値ωｍ＾の算出において、制御演算時間遅れｅ^-L1s、モータ応答遅れＧａ（ｓ）、センサ信号処理時間ｅ^-L2sのうち、誤差として無視できるほど小さいものが有る場合は、それを省略してもよい。

モータ角速度推定値ωｍ＾は加算器７２に入力され、減算器７４のマイナス側にはモータ角速度検出値ωｍが入力される。

よって、制振制御ＦＢ演算部５０では、伝達特性要素６８からの出力（角速度に対応する出力）とモータ角速度推定値ωｍ＾を加算器７２で足し合わせて最終モータ角速度推定値を算出する。そして、減算器７４により生成される最終モータ角速度推定値とモータ角速度検出値ωｍの偏差を逆特性フィルタ７０に通して第二のトルク指令値Ｔｍ２^*を算出し、加算器７６（図４、図８）に出力する。

図９は、バンドパスフィルタＨ（ｓ）の周波数特性を示す図である。次に、バンドパスフィルタＨ（ｓ）について説明する。バンドパスフィルタＨ（Ｓ）は、振動のみを低減するフィードバック要素となる。この際、図９に示すようにフィルタの特性を設定すると、最も大きな効果を得ることができる。即ち、バンドパスフィルタＨ（ｓ）は、ローパス側、及びハイパス側の減衰特性が略一致し、かつ、駆動系の捻れ共振周波数が、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ている。そして、例えばＨ（ｓ）を１次のハイパスフィルタと１次のローパスフィルタで構成する場合、周波数ｆｐを駆動系の捻れ共振周波数とし、ｆ_LCを低周波側遮断周波数、ｆ_HCを高周波側遮断周波数、ｋを任意の値として（２４）式のように構成する。

ただし、τ_L＝１／（２πｆ_HC）、ｆ_HC＝ｋ・ｆｐ、τ_H＝１／（２πｆ_LC）、ｆ_LC＝ｆｐ／ｋである。

＜制御結果の一例＞
図１０は、本実施形態の電動車両１０の制御装置よる制御結果の一例を示す図である。図１０は、本実施形態の電動車両１０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、トルク目標値Ｔｍ^*、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*、車両前後加速度をそれぞれ表している。なお、各図中の実線は、本実施形態による制御結果を示し、破線は従来技術による制御結果を示す。

図１０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トルク目標値Ｔｍ^*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。

従来技術（破線）では、トルク目標値Ｔｍ^*を緩やかな傾きで増加させた場合、時刻ｔ１においてギヤバックラッシュの影響により前後加速度が０となってから、時刻ｔ３で再び増加しており、前後加速度が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Ｔｍｆ^*を増加させるように制御しているためである。

一方、本実施形態の電動車両１０の制御装置による制御結果（実線）をみると、時刻ｔ１において前後加速度が０となってから、時刻ｔ３よりも早い時刻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、制振制御ＦＦ演算部３２を構成する応答促進フィルタ４２ａ（Ｇ_INV2’（ｓ））が、不感帯区間のモータトルク応答（位相）を不感帯区間以外に対して早めているからである。さらに、制振制御ＦＦ演算部３２は、車両の駆動力伝達系が不感帯区間にいるか、不感帯区間以外の領域にいるか判断することなく、第一のトルク指令値Ｔｍ１^*を算出している。また、制振制御ＦＢ演算部５０は、当該第一のトルク指令値Ｔｍ１^*に基づいて第二のトルク指令値Ｔｍ２^*を算出している。このため、前記判断をするための複雑な演算（初期化）を省略することができるので、その分迅速なモータトルク応答を実現できるからである。その結果、不感帯区間においてのトルク目標値Ｔｍ^*に対するモータトルク応答が早まるため、不感帯区間が従来技術に対して大幅に短縮される。

＜本実施形態の効果＞
以上説明したように、電動車両１０を制御する本実施形態のモータコントローラ１２は、車両情報に基づいてトルク目標値Ｔｍ^*を設定し、駆動輪２４ａ，２４ｂにつながるモータ１８のトルクを制御するものである。このモータコントローラ１２は、モータトルクが駆動軸２２に伝達されない不感帯区間を有する駆動力伝達系の固有振動周波数成分を低減するフィルタリング処理をトルク目標値Ｔｍ^*に施す制振制御ＦＦ演算部３２を備える。また、モータコントローラ１２は、トルク目標値Ｔｍ^*にフィルタリング処理が施されることによって求められるトルク指令値に従ってモータトルクを制御する電流制御演算部８０を備える。そして、制振制御ＦＦ演算部３２は、不感帯区間のモータトルク応答を不感帯区間以外の区間におけるモータトルク応答に対して早める応答促進フィルタ４２ａを有することを特徴とする。

そして、上記構成に係る本実施形態の電動車両１０の制御方法は、車両情報に基づいてトルク目標値Ｔｍ^*を設定し、駆動輪２４ａ，２４ｂにつながるモータ１８のトルクを制御する電動車両１０の制御方法である。この制御方法は、モータトルクが駆動軸２２に伝達されない不感帯区間を有する駆動力伝達系を適用対象にしている。そして、この制御方法は、当該駆動力伝達系の固有振動周波数成分を低減するフィルタリング処理をトルク目標値Ｔｍ^*に施すフィルタリング工程（制振制御演算処理（ステップＳ２０３））を含む。また、この制御方法は、トルク目標値Ｔｍ^*にフィルタリング処理が施されることによって求められるトルク指令値に従ってモータトルクを制御するモータトルク制御工程（電流制御演算処理（ステップＳ２０５））を含む。そして、フィルタリング工程において、不感帯区間のモータトルク応答を不感帯区間以外の区間におけるモータトルク応答に対して早める処理を行うことを特徴とする。

これにより、電動車両１０の駆動力伝達系の不感帯区間でのモータトルク応答を不感帯区間以外に対して早めることができるため、コーストや減速から緩やかに加速するシーンにおいて、不感帯区間における加速の停滞を改善することができる。

駆動力伝達系のトルク応答（Ｔｄ）を、（１９）式に示すように、駆動力伝達系が不感帯区間にあるときの第一の規範モデルと、駆動力伝達系が不感帯区間以外の区間あるときの第二の規範モデルと、を包含する規範応答（Ｔｄｍ）により表し、前記規範応答により前記フィルタリング処理を行う。

これにより、駆動力伝達系が不感帯区間にあるときの固有振動周波数と、不感帯区間以外の区間にあるときの固有振動周波数を、駆動力伝達系の伝達関数を近似する範囲で任意に設定できる。これにより、駆動力伝達系の伝達関数（トルク応答特性）の設定の自由度を高めることができる。

フィルタリング工程では、捻れ角算出フィルタ３６ａ、飽和関数３８、補償フィルタ４０、応答促進フィルタ４２ａ、の順に接続した直列回路を帰還対象とする帰還ループを用いる。そして、フィルタリング工程は、当該帰還ループにトルク目標値Ｔｍ^*を入力して得られる出力と、トルク目標値Ｔｍ^*と、を加算する第一工程を含む。また、第一工程で得られた出力を駆動力伝達系の固有振動周波数成分を低減する線形フィルタ３４ａに入力する第二工程を含む。さらに、第二工程で得られた出力と、補償フィルタ４０の出力と、の差分を第一のトルク指令値Ｔｍ１^*として出力する第３工程を含む。

これにより、車両の駆動力伝達系が不感帯区間にいるか、不感帯区間以外の領域にいるかを判断する等の複雑な演算（初期化、条件設定、切替など）を実施する必要がない。そのため、駆動力伝達系の不感帯区間の駆動軸トルク応答をその分早めることができ、コーストや減速から緩やかに加速するシーンにおいて、不感帯区間における加速の停滞を改善することができる。

飽和関数３８の上下限値は、駆動力伝達系のギヤのバックラッシュ量に基づいた値に設定する。これにより、飽和関数３８の上下限値を駆動力伝達系のバックラッシュ量（不感帯区間幅）で設定することにより、飽和関数３８に起因する制御誤差を低減することができる。

捻れ角算出フィルタ３６ａで算出される駆動軸２２の捻れ角θと第一のトルク指令値Ｔｍ１^*によりモータ角速度推定値ωｍ＾を算出する。そして、モータ角速度推定値ωｍ＾とモータ角速度検出値ωｍを用いて駆動軸２２の捻れ振動を抑制するための第二のトルク指令値Ｔｍ２^*を算出する（制振制御ＦＢ演算部５０による）トルク補償値算出工程を含む。そして、モータトルク制御工程において、第一のトルク指令値Ｔｍ１^*と第二のトルク指令値Ｔｍ２^*の合計値によって求められる最終トルク指令値Ｔｍｆ^*に従ってモータトルクを制御している。これにより、外乱やモデル誤差が有る場合でも、駆動軸捻れ振動を抑制することができる。

モータ角速度推定値に、電動車両１０の制御系の遅れ要素６２を加味する。これにより、制御系の遅れの影響なく外乱に伴う第二のトルク指令値Ｔｍ２^*のずれを抑制することができる。

制御系の遅れ要素６２は、制御演算による演算遅れ（ｅ^-L1s）、トルク目標値Ｔｍ^*に対して実際にモータトルクが発生するまでの遅れ（Ｇａ（ｓ））、センサ検出及び前記センサ検出に伴う遅れ（ｅ^-L2s）の少なくともいずれか一つを包含する。これにより、演算遅れ、モータトルク応答遅れ、モータ回転速度検出遅れの影響なく、外乱に伴う第二のトルク指令値Ｔｍ２^*のずれを抑制することができる。

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。

１０ 電動車両
１２ モータコントローラ
３２ 制振制御ＦＦ演算部
４２ａ 応答促進フィルタ
５０ 制振制御ＦＢ演算部
８０ 電流制御演算部

Claims (8)

1. 車両情報に基づいてモータ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、
   モータトルクが駆動軸に伝達されない不感帯区間を有する駆動力伝達系の固有振動周波数成分を低減するフィルタリング処理を前記モータトルク指令値に施すフィルタリング工程と、
   前記モータトルク指令値に前記フィルタリング処理が施されることによって求められるトルク指令値に従ってモータトルクを制御するモータトルク制御工程と、を含み、
   前記フィルタリング工程において、
   前記不感帯区間のモータトルク応答を前記不感帯区間以外の区間におけるモータトルク応答に対して早める処理を行う、
   ことを特徴とする電動車両の制御方法。
2. 請求項１に記載の電動車両の制御方法において、
   前記駆動力伝達系のトルク応答を、前記駆動力伝達系が不感帯区間にあるときの第一の規範モデルと、前記駆動力伝達系が不感帯区間以外の区間にあるときの第二の規範モデルと、を包含する規範応答により表し、前記規範応答により前記フィルタリング処理を行うことを特徴とする電動車両の制御方法。
3. 請求項１に記載の電動車両の制御方法において、
   前記フィルタリング工程は、
   駆動軸の捻れ角を算出する捻れ角算出フィルタ、前記不感帯区間の上下限値を設定するリミッタ、駆動軸の捻れ角の位相ずれを補償する補償フィルタ、前記不感帯区間のモータトルク応答を前記不感帯区間以外の区間におけるモータトルク応答に対して早める応答促進フィルタ、の順に接続した直列回路を帰還対象とする帰還ループに前記モータトルク指令値を入力して得られる出力と、前記モータトルク指令値と、を加算する第一工程と、
   前記第一工程で得られた出力を前記駆動力伝達系の固有振動周波数成分を低減する線形 フィルタに入力する第二工程と、
   前記第二工程で得られた出力と、前記補償フィルタの出力と、の差分を前記トルク指令 値として出力する第３工程と、
   を含むことを特徴とする電動車両の制御方法。
4. 請求項３に記載の電動車両の制御方法において、
   前記リミッタの上下限値は、前記駆動力伝達系のギヤのバックラッシュ量に基づいた値に設定する、
   ことを特徴とする電動車両の制御方法。
5. 請求項３または４に記載の電動車両の制御方法において、
   前記捻れ角算出フィルタで算出される駆動軸の捻れ角と前記トルク指令値によりモータ角速度推定値を算出し、前記モータ角速度推定値とモータ角速度検出値を用いて駆動軸の捻れ振動を抑制するための第二のトルク指令値を算出するトルク補償値算出工程を含み、
   前記モータトルク制御工程において、前記トルク指令値と前記第二のトルク指令値の合計値によって求められる最終トルク指令値に従ってモータトルクを制御する、
   ことを特徴とする電動車両の制御方法。
6. 請求項５に記載の電動車両の制御方法において、
   前記モータ角速度推定値に前記電動車両の制御系の遅れ要素を加味する、
   ことを特徴とする電動車両の制御方法。
7. 請求項６に記載の電動車両の制御方法において、
   前記制御系の遅れ要素は、制御演算による演算遅れ、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遅れ、センサ検出及び前記センサ検出に伴う遅れの少なくともいずれか一つを包含する、
   ことを特徴とする電動車両の制御方法。
8. 車両情報に基づいてモータ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、
   モータトルクが駆動軸に伝達されない不感帯区間を有する駆動力伝達系の固有振動周波数成分を低減するフィルタリング処理を前記モータトルク指令値に施すフィルタリング手段と、
   前記モータトルク指令値に前記フィルタリング処理が施されることによって求められるトルク指令値に従ってモータトルクを制御するモータトルク制御手段と、を含み、
   前記フィルタリング手段は、
   前記不感帯区間のモータトルク応答を前記不感帯区間以外の区間におけるモータトルク応答に対して早めるフィルタを有する、
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。

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