JP6870622B2 - 電動車両の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、駆動力源として少なくともモータを備えた電動車両の制御装置に関するものである。

特許文献１には、動力伝達の応答性を低下させることなく、ねじり振動の発生を抑制することを目的とした車両の制御装置に関する発明が記載されている。この特許文献１に記載された発明は、駆動力源（モータ）と駆動輪との間に動力伝達部材を有する車両の制御装置であって、運転者によって操作されて車両の走行状態を変化させる走行状態変化信号を出力する信号出力部、および、走行状態変化信号の入力に応じてモータへの指示トルクの大きさを制御するトルク制御部を備えている。トルク制御部は、信号出力部から走行状態変化信号が入力されると、第１変化率に設定された第１指示トルク、第１変化率よりも変化率が小さい第２変化率に設定された第２指示トルク、および、第２変化率よりも変化率が大きい第３変化率に設定された第３指示トルクを順次出力する。具体的には、トルク制御部は、信号出力部材からブレーキ操作の解除信号が入力されると、すなわち、運転者の発進意志が検知されると、先ず、トルク勾配Ｘ（急勾配）の第１指示トルクを出力する。次いで、トルク勾配Ｙ（緩勾配）の第２指示トルクを出力する（トルク勾配Ｙの変化率＜トルク勾配Ｘの変化率）。その後、トルク勾配Ｚ（急勾配）の第３指示トルクを出力する（トルク勾配Ｚの変化率＞トルク勾配Ｙの変化率）。第１指示トルクによって動力伝達部材を形成する部品のガタを素早く詰めて車両の加速応答性の低下を抑制する。また、第２指示トルクによって動力伝達部材を形成する回転部品にねじり振動が発生するのを抑制する。そして、第３指示トルクによって車両をスムーズに加速させる。

なお、特許文献２には、加速ショックの軽減とガタ詰め制御における応答性向上とを両立させることを目的とした車両の加速ショック軽減装置に関する発明が記載されている。この特許文献２に記載された発明では、アクセル開度の増大による加速時に、エンジン（駆動力源）が加速に伴うトルクの上昇を開始した時点から所定時間が経過するまでの期間で、エンジントルク指令値が要求トルク指示値よりも小さな制限トルクに保持される。これにより、ガタ詰め制御を実行する際には、エンジン回転数は緩やかに若干上昇するのみとなり、加速時のショックが軽減される。また、この特許文献２に記載された発明では、ガタ詰め制御における応答性に関与するトルクダウン時間と、加速ショックの軽減効果に関与するトルクダウン量とを個別に制御することにより、加速ショックの軽減と制御応答性の向上との両立を図っている。

特開２０１４−２３３１３１号公報 特開２００９−４７０８０号公報

上記のように、特許文献１に記載された車両の制御装置では、運転者が制動を解除して車両を加速させる際に、初めに変化率が大きいトルク（第１指示トルク）がモータから出力される。それにより、変速機やデファレンシャル機構などの動力伝達部材におけるガタが素早く詰められ、その分、車両の加速応答性が向上する。しかしながら、より一層の加速性能の向上を図るためには、例えば、より高出力のモータや、より高性能のバッテリを搭載する必要がある。

この発明は上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、駆動力源のモータやバッテリの大型化あるいは高性能化を伴うことなく、すなわち、既存の車両構成を変更することなく、加速性能を向上させることが可能な電動車両の制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、少なくともモータを有する駆動力源と、駆動輪と、前記駆動力源と前記駆動輪との間でトルクを伝達する歯車伝動機構と、前記モータが出力するモータトルクを制御するコントローラとを備えた電動車両の制御装置において、前記歯車伝動機構は、前記モータトルクによって前記駆動輪を駆動する駆動状態と前記駆動輪側から伝達されるトルクによって前記モータが駆動される被駆動状態との間でトルクの伝達状態が切り替わる際に、前記歯車伝動機構内の所定の歯車が空転してトルクを伝達しない状態になるガタを有しており、前記コントローラは、運転者の加速要求に応じて前記電動車両を加速させる場合に、前記モータトルクを、前記駆動輪を制動する方向の負側に増大することにより一時的に前記歯車伝動機構を前記被駆動状態にした後に、前記モータトルクを、前記駆動輪を駆動する方向の正側に増大することにより前記ガタを詰めて前記歯車伝動機構を前記駆動状態にして前記加速のための駆動力を増大させるとともに、前記加速要求に応じて大きい値となるゲインを前記加速要求に基づいて求め、前記駆動力を増大させた加速中に前記モータトルクを前記正側に増大させることにより生じるねじり振動を抑制するための制振トルクを、前記ゲインが大きいほど大きい値となるように前記ゲインに基づいて求め、前記加速要求が大きいほど前記ゲインを増大させて大きくした前記制振トルクを前記モータで出力させることを特徴とするものである。

この発明の電動車両の制御装置では、モータを駆動力源とする電動車両を加速させる際には、先ず、モータトルクが一時的に負側に増大させられ、それによって歯車伝動機構が被駆動状態にされる。歯車伝動機構が被駆動状態になることにより、歯車伝動機構は、歯車のバックラッシュ等に起因するガタが最も大きい状態になる。そして、その状態からモータトルクが正側に増大させられ、一気にガタが詰められる。ガタが詰まることによって歯車伝動機構が駆動状態になり、駆動力が発生して電動車両が加速する。このように歯車伝動機構が被駆動状態から駆動状態に切り替わる場合には、ガタが詰まる際に歯車の歯面同士が衝突することによる衝撃力が発生する。この発明では、上記のように、一旦、ガタが最大になる状態が生成され、その状態からガタ詰めによる衝突を発生させつつ、歯車伝動機構を駆動状態にして電動車両を加速させる。そのため、電動車両を加速させる際には、ガタ詰めの際の衝突エネルギが最大になる状態でガタ詰めが行われ、その衝突エネルギが駆動力を発生させるための回転エネルギに付加される。すなわち、衝突エネルギが付加される分、加速のための駆動力を発生させる駆動トルクが増大する。結局、このような駆動トルクの増大は、モータトルクの大きさには関与していない。

したがって、この発明によれば、駆動力源の出力を向上するためのモータやバッテリの大型化あるいは高性能化を伴うことなく、加速時に発生させることが可能な駆動力を増大することができる。すなわち、既存の車両構成を変更することなく、電動車両の加速性能を向上させることができる。さらに、この発明によれば、モータトルクによって電動車両を加速させる際には、上記のように歯車伝動機構のガタを操作する制御と共に、加速時に駆動系統で生じるねじり振動を抑制するためにモータで出力する制振トルクのゲイン（寄与度）が増大される。例えば、運転者の加速要求が大きいほど制振トルクのゲインも大きくなるように、運転者の加速要求に応じて制振トルクのゲインが増大される。そのため、電動車両を加速させる際に、上記のように既存の車両構成を変更することなく電動車両の加速性能を向上させることができるとともに、加速時のねじり振動に起因するショックや違和感の発生を抑制することができる。ひいては、この発明を適用する電動車両のドライバビリティを向上させることができる。

この発明で対象とする電動車両の構成（駆動系統および制御系統）の一例を示す図である。 この発明における電動車両のコントローラで実行される制御の一例（基本的な制御フロー）を説明するためのフローチャートである。 この発明における電動車両のコントローラで実行される制御の一例を説明するためのフローチャートであって、図２のフローチャートにおけるステップＳ２００の制御内容の詳細を説明するためのフローチャートである。 この発明における電動車両のコントローラで実行される制御の一例を説明するためのフローチャートであって、図２のフローチャートにおけるステップＳ３００の制御内容の詳細を説明するためのフローチャートである。 この発明における電動車両のコントローラで実行される制御の一例を説明するためのフローチャートであって、図２のフローチャートにおけるステップＳ４００の制御内容の詳細を説明するためのフローチャートである。 図２、図３、図４、図５の各フローチャートで示す制御を実行した場合の車両の挙動を説明するためのタイムチャートである。 この発明における駆動系ガタ操作制御を実行する際の、歯車伝動機構における「駆動状態」、「被駆動状態」、および、「ガタ」を説明するための図である。 この発明における制御を実行した場合の効果を説明するための図であって、車両の加速時に、この発明を適用した車両における加速度の変化、および、比較例として従来の車両における加速度の変化を示すタイムチャートである。

この発明の実施形態を、図を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、この発明を具体化した場合の一例に過ぎず、この発明を限定するものではない。

この発明の実施形態で制御対象にする車両は、少なくとも一基のモータを駆動力源とする電動車両である。駆動力源として一基または複数のモータを搭載した電気自動車であってもよい。あるいは、駆動力源としてエンジンおよびモータを搭載したいわゆるハイブリッド車両でもよい。例えば、遊星歯車機構を用いた動力分割機構を介してエンジンおよびモータを連結する方式のハイブリッド車両であってもよい。いずれの方式のハイブリッド車両であっても、モータが出力するモータトルクで駆動力を発生させて車両を走行させること（ＥＶ走行）が可能な構成であればよい。

図１に、この発明の実施形態で制御対象にする電動車両の駆動システム（駆動系統および制御系統）の一例を示してある。図１に示す電動車両（以下、車両）Ｖｅは、駆動力源１として、モータ２を備えている。また、車両Ｖｅは、他の主要な構成要素として、駆動輪３、歯車伝動機構４、検出部５、および、コントローラ（ECU）６を備えている。なお、上述したように、この発明の実施形態における駆動力源１は、モータ２および他のモータ（図示せず）の複数のモータを備えていてもよい。また、モータ２およびエンジン（図示せず）を備えていてもよい。あるいは、モータ２およびエンジン（図示せず）、ならびに、動力分割機構や変速機などのトランスミッション（図示せず）を備えたハイブリッド駆動ユニットであってもよい。

モータ２は、例えば、永久磁石式の同期モータ、あるいは、誘導モータなどの電気モータであり、電力が供給されることにより駆動されてモータトルクを出力する原動機として機能する。また、そのような原動機としての機能と、外部からのトルクを受けて駆動されることにより電気を発生する発電機としての機能とを兼ね備えたいわゆるモータ・ジェネレータであってもよい。モータ２は、出力回転数やモータトルクが電気的に制御される。また、モータ・ジェネレータであれば、上記のような原動機としての機能と発電機としての機能との切り替えなどが電気的に制御される。そして、モータ２は、後述の駆動輪３を駆動する方向のモータトルクと、駆動輪３を制動する方向のモータトルクとを出力することが可能である。この発明の実施形態では、上記のように駆動輪３を駆動するトルクの方向を正側とし、駆動輪３を制動するトルクの方向を負側とする。

駆動輪３は、駆動力源１が出力するトルクが伝達されること、すなわち、図１に示す例では、モータ２のモータトルクが伝達されることにより、車両Ｖｅの駆動力を発生する車輪である。図１に示す例では、駆動輪３は、後述の歯車伝動機構４およびドライブシャフト７を介して、モータ２に連結されている。したがって、図１に示す例では、車両Ｖｅは、駆動トルク（モータトルク）を後輪（駆動輪３）に伝達して駆動力を発生させる後輪駆動車として構成されている。なお、この発明の実施形態における車両Ｖｅは、駆動トルクを前輪に伝達して駆動力を発生させる前輪駆動車であってもよい。あるいは、駆動トルクを前輪および後輪の両方に伝達して駆動力を発生させる四輪駆動車であってもよい。

歯車伝動機構４は、モータ２と駆動輪３との間でトルクを伝達する動力伝達機構であって、モータ２と駆動輪３との間で歯車の噛み合いによってトルクを伝達する機構や装置を総称している。例えば、図１に示す例では、モータ２と駆動輪３とが、クラッチ８、プロペラシャフト９、デファレンシャルギヤ１０、および、ドライブシャフト７を介して連結されている。このような構成においては、デファレンシャルギヤ１０が、この発明の実施形態における歯車伝動機構４に相当する。また、図示していないが、例えば、モータ２の出力側に設けられるリダクションギヤ、上述したようなハイブリッド車両における遊星歯車機構、あるいは、駆動力源１と駆動輪３との間に設けた変速機等における歯車の噛み合い部分も、この発明の実施形態における歯車伝動機構４に相当する。

また、この発明の実施形態における歯車伝動機構４は、モータ２のモータトルクによって駆動輪３を駆動する駆動状態と、駆動輪３側から伝達されるトルクによってモータ２が駆動される被駆動状態との間で、トルクの伝達状態が切り替わる構成になっている。そのような駆動状態と被駆動状態との間でトルクの伝達状態が切り替わる際には、一時的に、歯車伝動機構４を構成している所定の歯車が空転し、歯車伝動機構４がトルクを伝達しない状態になる。すなわち、歯車伝動機構４は、歯車の噛み合い部分で不可避的に生じるバックラッシュに起因して、上記のような駆動状態と被駆動状態との間でトルクの伝達状態が切り替わる際に、歯車伝動機構４内の所定の歯車が空転してトルクを伝達しない状態になる「ガタ」を有している。この発明の実施形態では、そのような歯車伝動機構４がトルクを伝達しない状態となる歯車の空転が生じる隙間あるいはスペースを、歯車伝動機構４の「ガタ」と定義する。

なお、上記のクラッチ８は、モータ２と駆動輪３との間で、選択的に動力の伝達および遮断を行う係合装置である。図１に示す例では、クラッチ８は、モータ２側の回転部材（例えば、モータ２の回転軸２ａ）に連結された摩擦板８ａ、および、駆動輪３側の回転部材（例えば、プロペラシャフト９）に連結された摩擦板８ｂを有している。図１では図示していないが、クラッチ８は、例えば、複数の摩擦板８ａおよび複数の摩擦板８ｂを有し、それら複数の摩擦板８ａと複数の摩擦板８ｂとを交互に配置した多板クラッチによって構成することもできる。クラッチ８を解放することにより、モータ２が車両Ｖｅの駆動系統から切り離される。また、クラッチ８を係合することにより、モータ２が車両Ｖｅの駆動系統に連結される。なお、この発明の実施形態における車両Ｖｅは、上記のようなクラッチ８を省いた構成であってもよい。

検出部５は、少なくとも、車両Ｖｅの車速、アクセル装置（例えば、アクセルペダル；図示せず）の操作量や操作速度、および、モータ２と駆動輪３との間の駆動系統における回転部材のねじれ量などをそれぞれ検出または算出するセンサや機器を総称している。したがって、検出部５は、少なくとも、駆動輪３および他の車輪（図示せず）の回転速度をそれぞれ検出する車輪速センサ５ａ、運転者によるアクセルペダルのアクセル操作量およびアクセル操作速度を検出するアクセルポジションセンサ５ｂ、モータ２の回転数を検出するモータ回転数センサ（または、レゾルバ）５ｃ、クラッチ８の入力側回転数（例えば、摩擦板８ａの回転数）を検出する入力回転数センサ５ｄ、クラッチ８の出力側回転数（例えば、摩擦板８ｂの回転数）を検出する出力回転数センサ５ｅ、ならびに、例えば上記の車輪速センサ５ａおよび出力回転数センサ５ｅの検出値を基に駆動系統における回転部材のねじれ量を算出する演算部５ｆなどを有している。そして、検出部５は、後述するコントローラ６と電気的に接続されており、上記のような各種センサや機器等の検出値または算出値に応じた電気信号を検出データとしてコントローラ６に出力する。

コントローラ６は、例えばマイクロコンピュータを主体にして構成される電子制御装置であり、この図１に示す例では、主に、モータ２、および、クラッチ８をそれぞれ制御する。コントローラ６には、上記の検出部５で検出または算出された各種データが入力される。コントローラ６は、入力された各種データおよび予め記憶させられているデータや計算式等を使用して演算を行う。そして、コントローラ６は、その演算結果を制御指令信号として出力し、上記のような、モータ２、および、クラッチ８の動作をそれぞれ制御するように構成されている。

前述したように、この発明の実施形態における車両Ｖｅの制御装置は、駆動力源１のモータ２やバッテリの大型化あるいは高性能化を伴うことなく、車両Ｖｅの加速性能を向上させることが可能なように構成されている。そのために車両Ｖｅのコントローラ６で実行される制御の一例を、以下の図２、図３、図４、図５の各フローチャートに示してある。

図２のフローチャートは、基本的な制御フローを示すものであり、この図２のフローチャートにおけるステップＳ２００のサブルーチンとして、図３のフローチャートで示す制御が実行される。また、この図２のフローチャートにおけるステップＳ３００のサブルーチンとして、図４のフローチャートで示す制御が実行される。そして、この図２のフローチャートにおけるステップＳ４００のサブルーチンとして、図５のフローチャートで示す制御が実行される。

この図２のフローチャートに示す制御は、運転者の加速要求（例えば、運転者によるアクセルペダルの踏み込み操作）に基づいて車両Ｖｅを加速させる場面で実行される。したがって、図２のフローチャートにおいては、先ず、ステップＳ１００で、モータ駆動トルクが算出される。このモータ駆動トルクは、車両Ｖｅを加速させるための駆動力を発生させるために、モータ２で出力するモータトルクである。例えば、従来一般的な車速およびアクセル開度（または、アクセルポジション）から決まる要求駆動力に基づいて、モータ駆動トルクが求められる。

ステップＳ２００では、駆動系ガタ操作制御におけるモータトルク（駆動系ガタ操作トルク）が算出される。駆動系ガタ操作制御は、モータトルクを、駆動輪３を制動する方向の負側に増大することにより、一時的に、歯車伝動機構４を被駆動状態にし、その後、モータトルクを、駆動輪３を駆動する方向の正側に増大することにより、歯車伝動機構４におけるガタを詰めて歯車伝動機構４を駆動状態にして、車両Ｖｅを加速するための駆動力を増大させる制御である。

このステップＳ２００における駆動系ガタ操作制御は、具体的には、図３に示すフローチャートに基づいて実行される。図３のフローチャートにおいて、先ず、ステップＳ２０１で、アクセル開度の変化速度が、定数Ａよりも大きいか否かが判断される。このステップＳ２０１、ならびに、後述するステップＳ２０３およびステップＳ２０５では、アクセル開度の変化速度の大きさを基に、運転者の加速要求の度合いを推定する。ここでは、アクセル開度の変化速度が大きいほど、運転者の加速要求が高いと判定される。

上記の定数Ａは、運転者の加速要求が最も高いレベルであることを判断するための閾値として、例えば走行実験や走行シミュレーション等の結果を基に予め設定されている。例えば、アクセル開度の変化速度が定数Ａよりも大きい場合に、運転者の加速要求は最も高いレベルであると判断される。また、アクセル開度の変化速度が定数Ａ以下である場合には、運転者の加速要求は中程度のレベルあるいは最も低いレベルであると判断される。

アクセル開度の変化速度が定数Ａよりも大きいことにより、このステップＳ２０１で肯定的に判断された場合は、ステップＳ２０２へ進む。

ステップＳ２０２では、指令負トルクとして、定数ａが設定されるとともに、その指令負トルクの出力時間として、定数ｂが設定される。指令負トルクは、この駆動系ガタ操作制御において、歯車伝動機構４を被駆動状態にするためにモータ２に出力させる負側のモータトルクである。

上記の定数ａは、モータ２に出力させる負側のモータトルクの最大値もしくは最大に近い値として、例えば走行実験や走行シミュレーション等の結果を基に予め設定されている。上記の定数ｂは、例えばデファレンシャルギヤ１０の設計諸元から求まる歯車伝動機構４のガタの大きさ、および、そのガタのばらつきなどを考慮し、また、走行実験や走行シミュレーション等の結果を基に、予め設定されている。

一方、アクセル開度の変化速度が定数Ａ以下であることにより、上述のステップＳ２０１で否定的に判断された場合には、ステップＳ２０３へ進む。

ステップＳ２０３では、アクセル開度の変化速度が、定数Ｂよりも大きいか否かが判断される。定数Ｂは、運転者の加速要求が中程度のレベルであることを判断するための閾値として、例えば走行実験や走行シミュレーション等の結果を基に予め設定されており、前述の定数Ａよりも小さい値である。例えば、アクセル開度の変化速度が、前述の定数Ａ以下であり、かつ、この定数Ｂよりも大きい場合に、運転者の加速要求は中程度のレベルであると判断される。また、アクセル開度の変化速度が、定数Ｂ以下であり、かつ、後述する定数Ｃよりも大きい場合には、運転者の加速要求は最も低いレベルであると判断される。

アクセル開度の変化速度が定数Ｂよりも大きいことにより、このステップＳ２０３で肯定的に判断された場合は、ステップＳ２０４へ進む。

ステップＳ２０４では、指令負トルクとして、定数ｃが設定されるとともに、その指令負トルクの出力時間として、定数ｄが設定される。定数ｃは、モータ２に出力させる負側のモータトルクの中程度の値として、例えば走行実験や走行シミュレーション等の結果を基に予め設定されている。具体的には、定数ｃは、前述の定数ａと後述する定数ｅとの中央値もしくは中央値に近い値に設定されている。定数ｄは、前述の定数ｂと同様に、例えばデファレンシャルギヤ１０の設計諸元から求まる歯車伝動機構４のガタの大きさ、および、そのガタのばらつきなどを考慮し、また、走行実験や走行シミュレーション等の結果を基に、予め設定されている。定数ｄは、基本的には前述の定数ｂと同値か、定数ｂよりもわずかに小さい値に調整されて設定される。

一方、アクセル開度の変化速度が定数Ｂ以下であることにより、上述のステップＳ２０３で否定的に判断された場合には、ステップＳ２０５へ進む。

ステップＳ２０５では、アクセル開度の変化速度が、定数Ｃよりも大きいか否かが判断される。運転者の加速要求が最も低いレベルであることを判断するための閾値として、例えば走行実験や走行シミュレーション等の結果を基に予め設定されている。定数Ｃは、前述の定数Ｂよりも小さい値である。例えば、アクセル開度の変化速度が、前述の定数Ｂ以下であり、かつ、この定数Ｃよりも大きい場合に、運転者の加速要求は最も低いレベルであると判断される。

アクセル開度の変化速度が定数Ｃよりも大きいことにより、このステップＳ２０５で肯定的に判断された場合は、ステップＳ２０６へ進む。

ステップＳ２０６では、指令負トルクとして、定数ｅが設定されるとともに、その指令負トルクの出力時間として、定数ｆが設定される。定数ｅは、モータ２に出力させる負側のモータトルクの最小値もしくは最小に近い値として、例えば走行実験や走行シミュレーション等の結果を基に予め設定されている。具体的には、定数ｅは、アクセルＯＦＦ（アクセル開度が０）の場合の負側のモータトルクに設定される。定数ｆは、前述の定数ｂおよび定数ｄと同様に、例えばデファレンシャルギヤ１０の設計諸元から求まる歯車伝動機構４のガタの大きさ、および、そのガタのばらつきなどを考慮し、また、走行実験や走行シミュレーション等の結果を基に、予め設定されている。定数ｆは、基本的には前述の定数ｂおよび定数ｄと同値か、定数ｄよりもわずかに小さい値に調整されて設定される。

これに対して、アクセル開度の変化速度が定数Ｃ以下であることにより、ステップＳ２０５で否定的に判断された場合には、ステップＳ２０７へ進む。

ステップＳ２０７では、指令負トルクとして、「処理なし」の状態が設定される。また、出力時間として「０」が設定される。この場合は、アクセル開度の変化速度が定数Ｃ以下であることにより、運転者の加速要求はない、すなわち、車両Ｖｅを加速させる場面ではないと判断される。そのため、この場合は指令負トルクを出力しない。

上記のステップＳ２０２、または、ステップＳ２０４、または、ステップＳ２０６のいずれかのステップで、この駆動系ガタ操作制御における指令負トルクおよび出力時間が設定されると、ステップＳ２０８へ進む。

ステップＳ２０８では、この駆動系ガタ操作制御における制御経過時間が、指令負トルクの出力時間未満であるか否かが判断される。すなわち、上記のステップＳ２０２、または、ステップＳ２０４、または、ステップＳ２０６のいずれかのステップで、この駆動系ガタ操作制御における指令負トルクが、設定された出力時間の間、出力されたか否かが判断される。

制御経過時間が出力時間未満であること、すなわち、駆動系ガタ操作制御における指令負トルクが、未だ、設定された出力時間分出力されていないことにより、このステップＳ８で肯定的に判断された場合は、ステップＳ２０９へ進む。

ステップＳ２０９では、最終指令モータトルクとして、上記のステップＳ２０２、または、ステップＳ２０４、または、ステップＳ２０６のいずれかのステップで設定された指令負トルクが出力される。その後、この図３のフローチャートにおけるルーチンを一旦終了する。

これに対して、制御経過時間が出力時間以上であること、すなわち、駆動系ガタ操作制御における指令負トルクが、設定された出力時間分出力されたことにより、ステップＳ８で否定的に判断された場合には、ステップＳ２１０へ進む。なお、前述のステップＳ２０７で、指令負トルクとして「処理なし」の状態が設定され、出力時間として「０」が設定された場合も、このステップＳ２１０へ進む。

ステップＳ２１０では、最終指令モータトルクとして、「処理なし」の状態が設定される。この場合は、上記のステップＳ２０２、または、ステップＳ２０４、または、ステップＳ２０６のいずれかのステップで設定された指令負トルクが、その出力時間分出力された状態である。あるいは、アクセル開度の変化速度が定数Ｃ以下であることにより、車両Ｖｅを加速させる場面ではないと判断された状態である。そのため、この場合は、これ以上の指令負トルクを出力しない。すなわち、この駆動系ガタ操作制御が終了される。その後、この図３のフローチャートにおけるルーチンを一旦終了する。

図２のフローチャートの説明に戻り、ステップＳ３００では、クラッチ解放制御が実行される。この場合のクラッチ解放制御は、上記のステップＳ２００で駆動系ガタ操作制御を実行することにより生じるトルク変動やトルクの一時的な落ち込み等を抑制して、車両Ｖｅのドライバビリティを確保するための制御である。前述したように、図１に示す車両Ｖｅの例では、駆動力源１（モータ２）と駆動輪３との間にクラッチ８が設けられている。そのようなクラッチ８を有する車両Ｖｅを対象にして、このステップＳ３００のクラッチ解放制御が実行される。したがって、例えば、上記のようなクラッチ８を備えていない車両Ｖｅであれば、このステップＳ３００の制御は省かれる。

このステップＳ３００におけるクラッチ解放制御は、具体的には、図４に示すフローチャートに基づいて実行される。図４のフローチャートにおいて、先ず、ステップＳ３０１で、駆動系ガタ操作制御が実行中であるか否かが判断される。例えば、駆動系ガタ操作制御の第１実行フラグがＯＮであるか否かが判断される。この場合の駆動系ガタ操作制御の第１実行フラグは、駆動系ガタ操作制御が実行される場合にＯＮに設定され、駆動系ガタ操作制御が終了した場合にＯＦＦに設定される制御フラグである。

駆動系ガタ操作制御が実行中でないこと、例えば、駆動系ガタ操作制御の第１実行フラグがＯＦＦであることにより、このステップＳ３０１で否定的に判断された場合は、この図４のフローチャートにおける以降の制御を実行することなく、このルーチンを一旦終了する。すなわち、図２のフローチャートにおけるステップＳ３００の制御を終了する。

これに対して、駆動系ガタ操作制御が実行中であること、例えば、駆動系ガタ操作制御の第１実行フラグがＯＮであることにより、ステップＳ３０１で肯定的に判断された場合には、ステップＳ３０２へ進む。

ステップＳ３０２では、クラッチ８が解放される。具体的には、後述する図６のタイムチャートに示すように、クラッチ８を係合する際に供給されるクラッチ油圧が低下させられ、クラッチ８が解放状態になる。クラッチ８は、上述のクラッチ解放制御の実行に合わせて所定時間の期間解放され、その後、再び係合される。例えば、クラッチ解放制御に応じて作動するタイマ（図示せず）によってクラッチ８の開放時間が設定される。このステップＳ３０２でクラッチ８が解放されると、この図４のフローチャートで示す制御のルーチンを一旦終了する。すなわち、図２のフローチャートにおけるステップＳ３００の制御を終了する。

図２のフローチャートの説明に戻り、ステップＳ４００では、制振制御における制振トルクのゲイン（寄与度）が増大される。この場合の制振制御は、モータトルクで車両Ｖｅを加速させる際に、車両Ｖｅの駆動系統で発生するねじり振動を抑制するための制御である。具体的には、次のステップＳ５００で実行される制振制御において、ねじり振動を抑制するためにモータ２で出力する制振トルクのゲインが増大される。

このステップＳ４００における制振制御は、より具体的には、図５に示すフローチャートに基づいて実行される。図５のフローチャートにおいて、先ず、ステップＳ４０１で、駆動系ガタ操作制御の実行履歴がＯＮであるか否かが判断される。例えば、駆動系ガタ操作制御の第２実行フラグがＯＮであるか否かが判断される。その駆動系ガタ操作制御の第２実行フラグがＯＮである場合に、駆動系ガタ操作制御の実行履歴があると判断される。この場合の駆動系ガタ操作制御の第２実行フラグは、駆動系ガタ操作制御が実行される場合にＯＮに設定され、車両Ｖｅの加速が終了した場合、あるいは、運転者がアクセルペダルの踏み込みを戻した（アクセル開度を低下させた）場合にＯＦＦに設定される制御フラグである。

駆動系ガタ操作制御の実行履歴がＯＮでないこと、例えば、駆動系ガタ操作制御の第２実行フラグがＯＦＦであることにより、このステップＳ４０１で否定的に判断された場合は、この図５のフローチャートにおける以降の制御を実行することなく、このルーチンを一旦終了する。すなわち、図２のフローチャートにおけるステップＳ４００の制御を終了する。

これに対して、駆動系ガタ操作制御の実行履歴がＯＮであること、例えば、駆動系ガタ操作制御の第２実行フラグがＯＮであることにより、ステップＳ４０１で肯定的に判断された場合には、ステップＳ４０２へ進む。

ステップＳ４０２では、駆動系ガタ操作制御の制御経過時間が、定数ｇよりも短いか否かが判断される。定数ｇは、車両Ｖｅを加速させる際にモータトルクによって生じるねじり振動が概ね収束するのに要する所定時間であり、例えば走行実験や走行シミュレーション等の結果を基に予め設定されている。

駆動系ガタ操作制御の制御経過時間が定数ｇ以上であること、すなわち、駆動系ガタ操作制御の制御経過時間が、定数ｇとして定めた所定時間を超えたことにより、このステップＳ４０２で否定的に判断された場合は、この図５のフローチャートにおける以降の制御を実行することなく、このルーチンを一旦終了する。すなわち、図２のフローチャートにおけるステップＳ４００の制御を終了する。

これに対して、駆動系ガタ操作制御の制御経過時間が未だ定数ｇ未満であること、すなわち、駆動系ガタ操作制御の制御経過時間が、未だ定数ｇとして定めた所定時間に満たないことにより、ステップＳ４０２で肯定的に判断された場合には、ステップＳ４０３へ進む。

ステップＳ４０３では、上述のステップＳ２００で判定される運転者の加速要求の高さに応じて、制振トルクのゲイン（寄与度）が設定される。この場合の制振トルクは、車両Ｖｅの駆動系統で発生するねじり振動を抑制するための制振制御において、ねじり振動を抑制するためにモータ２で出力するトルクである。また、制振トルクのゲインは、この制振制御における制御ゲインであって、制振制御における制御全体の能力を示すものである。あるいは、制振制御における入力とそれに対応する出力との比によって表される指標である。

具体的には、上述のステップＳ２００で判定されるアクセル開度の変化速度が定数Ａよりも大きい場合は、制振トルクのゲインとして定数ｈが設定される。アクセル開度の変化速度が定数Ａ以下であり、かつ、定数Ｂよりも大きい場合は、制振トルクのゲインとして定数ｉが設定される。アクセル開度の変化速度が定数Ｂ以下であり、かつ、定数Ｃよりも大きい場合は、制振トルクのゲインとして定数ｊが設定される。これら、定数ｈ、定数ｉ、および、定数ｊの大小関係は、「定数ｈ＞定数ｉ＞定数ｊ」となっている。なお、後述する図６のタイムチャートに示すように、車両Ｖｅを加速させる以前は、もしくは、車両Ｖｅを加速しない定常走行時あるいは停車時は、制振トルクを出力することなく、制振トルクのゲインは０になっている。

したがって、このステップＳ４０３の制御では、車両Ｖｅを加速させる際に、運転者の加速要求（アクセル開度の変化速度）が大きいほど制振トルクのゲインが大きくなるように、運転者の加速要求（アクセル開度の変化速度）に応じて、制振トルクのゲインが増大される。そして、このステップＳ４０３で制振トルクのゲインが増大されると、この図５のフローチャートで示す制御のルーチンを一旦終了する。すなわち、図２のフローチャートにおけるステップＳ４００の制御を終了する。

なお、上述したステップＳ３００の制御と、このステップＳ４００の制御とは、この図２のフローチャートで示すように、ステップＳ３００、ステップＳ４００の順序で実行してもよい。もしくは、ステップＳ３００とステップＳ４００とを同時にあるいは併行して実行してもよい。

図２のフローチャートの説明に戻り、ステップＳ５００では、制振制御における制振トルクが算出される。具体的には、上記のステップＳ４００で設定された制振トルクのゲインに応じて、この制振制御における制振トルクが設定される。例えば、予め設定されている基準の制振トルクに対して上記のステップＳ４００で設定された制振トルクのゲインを乗算することにより、この制振制御における制振トルクが算出される。そして、その算出された制振トルクがモータ２によって出力される。このステップＳ５００で、上記のように制振トルクが出力されると、このルーチンを一旦終了する。

なお、上記のステップＳ４００およびステップＳ５００で実行される制振制御は、上述した制御内容に限定されない。すなわち、車両Ｖｅの駆動系統に生じるねじり振動を抑制するための制御として、従来実施されている制振制御であってもよい。

上記のように、図２、図３、図４、図５の各フローチャートで示す制御を実行した場合の車両Ｖｅの挙動を、図６のタイムチャートに示してある。図６のタイムチャートにおいて、アクセル開度が増加し始める時刻ｔ１以前は、車両Ｖｅは加速度（前後加速度）が０もしくはほぼ０の状態であって、例えば、ロードロードで巡航走行している状態、あるいは、アクセルＯＦＦで惰性走行している状態である。時刻ｔ１で、例えば、運転者によってアクセルペダルが踏み込まれることにより、アクセル開度が増大すると、この発明の実施形態における制御が開始される。そして、時刻ｔ２で、駆動系ガタ操作制御における指令負トルクの出力に対応してモータトルクが負側に増大すると、車両Ｖｅの歯車伝動機構４が被駆動状態になる。すなわち、この時刻ｔ２以前は、図７の（ａ）に示すように、歯車伝動機構４は、ガタの状態が定まらない不定状態になっている。それに対して、時刻ｔ２でモータトルクが負側に増大することにより、図７の（ｂ）に示すように、歯車伝動機構４は、駆動輪３側から伝達されるトルクによってモータ２が駆動される被駆動状態になる。

時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間（すなわち、指令負トルクの出力時間）、負側のモータトルクが出力される。その後、時刻ｔ３で、モータトルクが正側へ増加し始めると、車両Ｖｅの加速度が増大する。ただし、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間は、歯車伝動機構４のガタの影響により、歯車伝動機構４内の所定の歯車が空転してトルクを伝達しない状態になる。そのため、車両Ｖｅの加速度はわずかに増大するか、あるいは、増大が停滞する。

そして、時刻ｔ４で、歯車伝動機構４のガタが詰まり（すなわち、歯車伝動機構４のガタ打ちが発生し）、歯車伝動機構４が駆動状態になる。すなわち、図７の（ｃ）に示すように、歯車伝動機構４は、モータトルクによって駆動輪３を駆動する駆動状態になる。

歯車伝動機構４が駆動状態になることにより、モータトルクの増大とともに車両Ｖｅの駆動力が増大し、車両Ｖｅが加速する。上記のように、歯車伝動機構４が被駆動状態から駆動状態に一気に切り替えられることにより、歯車伝動機構４のガタ打ちが生じる際の衝突エネルギが、駆動力を発生するための駆動トルクの回転エネルギに付加される。そのため、車両Ｖｅは、従来制御（一点鎖線）と比較して、より早い時期に、かつ、速やかに、加速度が一気に上昇する。さらに、モータ２の通常の性能限界（二点鎖線）と比較しても、その性能限界を超えて、迅速に加速度が立ち上がる。したがって、この発明の実施形態における駆動系ガタ操作制御を実行することにより、モータ２の通常の出力性能以上の加速度を発生させて、車両Ｖｅを加速することができる。すなわち、モータ２を大型化したり、高性能化したりすることなく、車両Ｖｅの加速性能を向上させることができる。

なお、前述の図１で示した例のように、車両Ｖｅがクラッチ８を備えている場合は、駆動系ガタ操作制御を実行するにあたり、時刻ｔ２で負側のモータトルクを出力するのに対応して、クラッチ油圧を低下させ、クラッチ８を解放する。これにより、駆動系ガタ操作制御を実行することにより生じるトルク変動やトルクの一時的な落ち込み等を抑制することができる。

また、上記のように駆動系ガタ操作制御を実行する際には、併せて、車両Ｖｅの駆動系統におけるねじり振動を抑制するための制振制御が実行される。例えば、ねじり振動と逆位相で出力する制振トルクのゲインを増大する。図６に示す例では、時刻ｔ３でモータトルクを正側へ増大し始めるのに対応して、時刻ｔ３で、あるいは、時刻ｔ３の前後で、制振トルクのゲインが増大される。

上記のように駆動系ガタ操作制御を実行して車両Ｖｅを加速させる場合の実車による検証実験の結果を、図８のタイムチャートに示してある。時刻ｔ１０でアクセルＯＮとなった後に、時刻ｔ１１付近から時刻ｔ１２付近にかけて、加速度が上昇している。図８のタイムチャートに破線で示す従来制御の場合と比較して、図８のタイムチャートに実線で示すこの発明の実施形態における制御では、加速度がより早期に、かつ、より迅速に立ち上がっている。これらの加速度の変化をジャークに換算して比較すると、この発明の実施形態における制御では、従来制御に対して概ね２倍のジャークが発生している。そのため、この発明の実施形態における制御を実行することにより、車両Ｖｅの運転者や乗員は、従来と比較して加速性能が大きく向上していることを体感する。

したがって、この発明の実施形態における車両Ｖｅの制御装置によれば、駆動力源１の出力を向上するためのモータ２やバッテリの大型化あるいは高性能化を伴うことなく、車両Ｖｅの加速時に発生させることが可能な駆動力を増大することができる。すなわち、既存の構成を変更することなく、車両Ｖｅの加速性能を向上させることができる。このことは、言い換えれば、従来と同等の加速性能であれば、モータ２を小型化することができる。そのため、モータ２を含む駆動力源１の搭載性を向上させることができる。あるいは、従来よりも安価なモータ２を用いることができる。ひいては、車両Ｖｅのコストダウンを図ることができる。

また、モータトルクによって車両Ｖｅを加速させる際には、上記のような駆動系ガタ操作制御と共に、加速時に駆動系統で生じるねじり振動を抑制するためにモータ２で出力する制振トルクのゲイン（寄与度）が増大される。例えば、運転者の加速要求が大きいほど制振トルクのゲインも大きくなるように、運転者の加速要求に応じて制振トルクのゲインが増大される。そのため、車両Ｖｅを加速させる際に、駆動系統の回転部材におけるねじり振動に起因するショックや違和感の発生を抑制することができる。ひいては、この発明の実施形態における車両Ｖｅのドライバビリティを向上させることができる。

１…駆動力源、 ２…モータ（駆動力源） ２ａ…（モータの）回転軸、 ３…駆動輪、 ４…歯車伝動機構、 ５…検出部、 ５ａ…車輪速センサ、 ５ｂ…アクセルポジションセンサ、 ５ｃ…モータ回転数センサ（レゾルバ）、 ５ｄ…入力回転数センサ、 ５ｅ…出力回転数センサ、 ５ｆ…演算部、 ６…コントローラ（ECU）、 ７…ドライブシャフト、 ８…クラッチ、 ８ａ，８ｂ…摩擦板、 ９…プロペラシャフト、 １０…デファレンシャルギヤ（歯車伝動機構）、 Ｖｅ…車両（電動車両）。

Claims (1)

1. 少なくともモータを有する駆動力源と、駆動輪と、前記駆動力源と前記駆動輪との間でトルクを伝達する歯車伝動機構と、前記モータが出力するモータトルクを制御するコントローラとを備えた電動車両の制御装置において、
   前記歯車伝動機構は、前記モータトルクによって前記駆動輪を駆動する駆動状態と前記駆動輪側から伝達されるトルクによって前記モータが駆動される被駆動状態との間でトルクの伝達状態が切り替わる際に、前記歯車伝動機構内の所定の歯車が空転してトルクを伝達しない状態になるガタを有しており、
   前記コントローラは、
   運転者の加速要求に応じて前記電動車両を加速させる場合に、
   前記モータトルクを、前記駆動輪を制動する方向の負側に増大することにより一時的に前記歯車伝動機構を前記被駆動状態にした後に、前記モータトルクを、前記駆動輪を駆動する方向の正側に増大することにより前記ガタを詰めて前記歯車伝動機構を前記駆動状態にして前記加速のための駆動力を増大させるとともに、
   前記加速要求に応じて大きい値となるゲインを前記加速要求に基づいて求め、
   前記駆動力を増大させた加速中に前記モータトルクを前記正側に増大させることにより生じるねじり振動を抑制するための制振トルクを、前記ゲインが大きいほど大きい値となるように前記ゲインに基づいて求め、
   前記加速要求が大きいほど前記ゲインを増大させて大きくした前記制振トルクを前記モータで出力させる
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。

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