JP6791377B2 - 電動車両の制御方法、及び、制御装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の制御装置が適用される電動車両の主要なシステム構成(システム構成1)を示すブロック図である。なお、電動車両とは、車両の駆動源の一部または全部として、少なくとも一つの電動モータ(以下単にモータともいう)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。
図4は、本発明にかかる制御装置が適用される電動車両であって、前述のシステム構成1を備える電動車両とは異なる電動車両の所要なシステム構成(システム構成2)を示すブロック図である。
本実施形態の電動車両の制御装置は、上述したシステム構成2に適用されることを前提とする。以下に、第1実施形態の電動車両の制御装置が上述のステップS503にて実行する制振制御処理の詳細を説明する。なお、制振制御処理は、車両の駆動力伝達系において、主にドライブシャフトのねじりに起因した振動を除去(抑制)することを目的として実行される。
Jmf、Jmr:モータイナーシャ
Jwf、Jwr:駆動輪イナーシャ(1軸分)
Kdf、Kdr:駆動系のねじり剛性
Ktf、Ktr:タイヤと路面の摩擦に関する係数
Nf、Nr:オーバーオールギヤ比
rf、rr:タイヤ荷重半径
ωmf、ωmr:モータ回転角速度
θmf、θmr:モータ回転角度
ωwf、ωwr:駆動輪回転角速度
θwf、θwr:駆動輪回転角度
Tmf、Tmr:モータトルク
Tdf、Tdr:駆動軸トルク
Ff、Fr:駆動力(2軸分)
θdf、θdr:駆動軸ねじり角度
V:車体速度
M:車体重量
図7より、4WD車両の運動方程式は、次式(1)〜(11)で表される。
本実施形態の電動車両の制御装置は、上述したシステム構成2に適用されることを前提とする。以下、第2実施形態の電動車両の制御装置が上述したステップS503にて実行する制振制御演算処理について、図10を参照して説明する。
本実施形態の電動車両の制御装置は、上述したシステム構成1に適用されることを前提とする。以下、第3実施形態の電動車両の制御装置が上述したステップS203にて実行する制振制御演算処理について、図面等を参照して説明する。
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
図14より、2輪駆動の車両(2WD車両)の運動方程式は、次式(37)〜(42)で表される。
本実施形態の電動車両の制御装置は、上述したシステム構成2に適用されることを前提とする。以下、第4実施形態の電動車両の制御装置が上述したステップS503にて実行する制振制御演算処理について、図20、21を参照して説明する。
Claims (13)
- 車両情報に基づいてモータトルク指令値を設定し、フロント駆動輪およびリア駆動輪の一方の駆動輪を第1駆動輪として当該第1駆動輪につながる第1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、
前記モータトルク指令値に基づくフィードフォワード演算により第1のトルク指令値を算出し、
前記第1モータの回転角速度を検出し、
前記第1のトルク指令値に基づいて、前記第1駆動輪へのトルク入力から前記第1モータの回転角速度までの伝達特性を模擬した車両モデルGp(s)を用いて前記第1モータの回転角速度を推定し、
前記車両モデルGp(s)の逆特性と、車両のねじり振動周波数近傍の周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタH(s)とで構成されるフィルタH(s)/Gp(s)を用いて、前記第1モータの回転角速度の検出値と推定値との偏差から第2のトルク指令値を算出し、
前記第1のトルク指令値と前記第2のトルク指令値とを加算して得られる第1最終トルク指令値に従って前記第1モータのトルクを制御し、
前記第1駆動輪とは別の駆動輪である第2駆動輪の制駆動トルクが入力される際には、当該制駆動トルクに基づいて前記第1モータの回転角速度の推定値を補正する、
電動車両の制御方法。 - 請求項1に記載の電動車両の制御方法において、
前記第1駆動輪とは別の駆動輪である第2駆動輪の制駆動トルクが入力される際には、当該制駆動トルクを入力とし、予めモデル化された前記第2駆動輪に対する前記第1モータの回転角速度の伝達関数を用いてモータ回転角速度補正量を算出し、
前記モータ回転角速度補正量に基づいて前記第1モータの回転角速度の推定値を補正する、
電動車両の制御方法。 - 請求項1に記載の電動車両の制御方法において、
前記電動車両が前記第2駆動輪の動力源として第2モータを備える場合は、
前記車両モデルGp(s)は、前記第1駆動輪および前記第2駆動輪へのトルク入力から前記第1モータおよび前記第2モータのモータ回転角速度への伝達特性を模擬した4WD車両モデルであって、
前記モータトルク指令値に基づくフィードフォワード演算により第3のトルク指令値を算出し、
前記第2モータの回転角速度を検出し、
前記第2駆動輪へのトルク入力から前記第2モータのモータ回転角速度までの伝達特性を模擬した車両モデルGpr(s)の逆特性と、車両のねじり振動周波数近傍の周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタH(s)とで構成されるフィルタH(s)/Gpr(s)を用いて、前記第2モータの回転角速度の検出値と推定値との偏差から第4のトルク指令値を算出し、
前記第3のトルク指令値と前記第4のトルク指令値とを加算して得られる第2最終トルク指令値に従って前記第2モータのトルクを制御し、
前記第1のトルク指令値と前記第3のトルク指令値とを入力とし、前記4WD車両モデルを用いて、前記第1モータの回転角速度推定値と前記第2モータの回転角速度推定値を算出するとともに、前記第3のトルク指令値に基づいて前記第1モータの回転角速度推定値を補正する、
電動車両の制御方法。 - 請求項1に記載の電動車両の制御方法において、
前記電動車両が前記第2駆動輪の動力源として第2モータを備える場合は、
前記車両モデルGp(s)は、前記第1駆動輪および前記第2駆動輪へのトルク入力と前記第1モータおよび前記第2モータのモータ回転角速度までの伝達特性を模擬した4WD車両モデルであって、
前記モータトルク指令値に基づくフィードフォワード演算により第3のトルク指令値を算出し、
前記第2モータの回転角速度を検出し、
前記第2モータの回転角速度の検出値と推定値との偏差から第4のトルク指令値を算出し、
前記第3のトルク指令値と前記第4のトルク指令値とを加算して得られる第2最終トルク指令値に従って前記第2モータのトルクを制御し、
前記フィードフォワード演算では、
前記モータトルク指令値を前記第1駆動輪への第1目標トルク指令値と前記第2駆動輪への第2目標トルク指令値とに分配し、
前記第1目標トルク指令値と前記第2目標トルク指令値とを入力とし、前記4WD車両モデルを用いて、前記第1モータの回転角速度推定値と前記第2モータの回転角速度推定値と前記第1駆動輪の駆動軸ねじり角速度推定値と前記第2駆動輪の駆動軸ねじり角速度推定値とを算出するとともに、前記第2目標トルク指令値に基づいて前記第1モータの回転角速度推定値を補正し、
前記第1目標トルク指令値から前記第1駆動輪の駆動軸ねじり角速度推定値に所定のゲインを乗じた値を減算することにより前記第1のトルク指令値を算出し、
前記第2目標トルク指令値から前記第2駆動輪の駆動軸ねじり角速度推定値に所定のゲインを乗じた値を減算することにより前記第3のトルク指令値を算出する、
電動車両の制御方法。 - 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、
前記第1駆動輪の駆動軸ねじり振動周波数と、前記第2駆動輪の駆動軸ねじり振動周波数とが異なる場合は、前記第1のトルク指令値を算出するフィードフォワード演算において使用する規範応答と、前記第3のトルク指令値を算出するフィードフォワード演算において使用する規範応答とを一致させる、
電動車両の制御方法。 - 請求項5に記載の電動車両の制御方法において、
前記第1駆動輪の駆動軸ねじり振動周波数より前記第2駆動輪の駆動軸ねじり振動周波数が小さい場合は、前記第1のトルク指令値を算出するフィードフォワード演算において使用する規範応答を、前記第3のトルク指令値を算出するフィードフォワード演算において使用する規範応答に一致させ、
前記第2駆動輪の駆動軸ねじり振動周波数より前記第1駆動輪の駆動軸ねじり振動周波数が小さい場合は、前記第3のトルク指令値を算出するフィードフォワード演算において使用する規範応答を、前記第1のトルク指令値を算出するフィードフォワード演算において使用する規範応答に一致させる、
電動車両の制御方法。 - 請求項5に記載の電動車両の制御方法において、
前記第1駆動輪の駆動軸ねじり振動周波数を減衰させる伝達特性を有するフィルタを用いたフィードフォワード演算により前記第1のトルク指令値を算出し、
前記第2駆動輪の駆動軸ねじり振動周波数を減衰させる伝達特性を有するフィルタを用いたフィードフォワード演算により前記第3のトルク指令値を算出する、
電動車両の制御方法。 - 請求項2に記載の電動車両の制御方法において、
前記第2駆動輪に対する前記第1モータの回転角速度の伝達関数のフィルタは、前記第1駆動輪および前記第2駆動輪の少なくとも一方のねじり振動周波数をカットオフ周波数に設定したフィルタで近似される、
電動車両の制御方法。 - 請求項2に記載の電動車両の制御方法において、
前記第2駆動輪に対する前記第1モータの回転角速度の伝達関数のフィルタは、前記第2駆動輪に対する前記第1モータの回転角速度の伝達特性のゲイン成分を構成するように近似される、
電動車両の制御方法。 - 請求項2に記載の電動車両の制御方法において、
前記第2駆動輪に対する前記第1モータの回転角速度の伝達関数のフィルタは、分母にねじり振動周波数に起因する減衰係数を有し、
前記減衰係数が1未満となる特性を有する場合は、当該減衰係数を1以上の値に設定する、
電動車両の制御方法。 - 請求項2に記載の電動車両の制御方法において、
前記フィードフォワード演算では、前記第1モータのトルクが駆動軸トルクに伝達されない不感帯を有する不感帯車両モデルを用いて、前記モータトルク指令値から駆動軸ねじり角速度を算出し、算出した前記駆動軸ねじり角速度を前記モータトルク指令値にフィードバックさせることによって、前記第1のトルク指令値を算出する、
電動車両の制御方法。 - 請求項2に記載の電動車両の制御方法において、
前記車両モデルGp(s)は、前記第1駆動輪および前記第2駆動輪へのトルク入力から前記第1モータおよび前記第2駆動輪の動力源としての第2モータのモータ回転角速度までの伝達特性を模擬した4WD車両モデルである、
電動車両の制御方法。 - 車両情報に基づいてモータトルク指令値を設定し、フロント駆動輪およびリア駆動輪の一方の第1駆動輪につながる第1モータのトルクを制御するコントローラを備える電動車両の制御装置であって、
前記コントローラは、
前記モータトルク指令値に基づくフィードフォワード演算により第1のトルク指令値を算出し、
前記第1モータの回転角速度を検出し、
前記第1のトルク指令値に基づいて、前記第1駆動輪へのトルク入力から前記第1モータの回転角速度までの伝達特性を模擬した車両モデルGp(s)を用いて前記第1モータの回転角速度を推定し、
前記車両モデルGp(s)の逆特性と、車両のねじり振動周波数近傍の周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタH(s)とで構成されるフィルタH(s)/Gp(s)を用いて、前記第1モータの回転角速度の検出値と推定値との偏差から第2のトルク指令値を算出し、
前記第1のトルク指令値と前記第2のトルク指令値とを加算して得られる第1最終トルク指令値に従って前記第1モータのトルクを制御し、
前記第1駆動輪とは別の駆動輪である第2駆動輪の制駆動トルクが入力される際には、当該制駆動トルクに基づいて前記第1モータの回転角速度の推定値を補正する、
電動車両の制御装置。
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