JP7435731B2 - 電動車両の制御方法、及び電動車両の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、電動車両の制御方法、及び電動車両の制御装置に関する。

ＪＰ２０１８－０５８５８４Ａは、モータを走行駆動源とする電動車両において、走行路の摩擦係数に応じてモータの出力トルクを制限し、駆動輪のスリップを防止する構成を開示している。

しかし、摩擦係数は走行路の路面状態による大きく変動するために、正確な摩擦係数を算出することが困難であり、適切なスリップ制御を実現することが困難である。

そこで、本発明は、走行路の摩擦係数を算出することなく適切なスリップ制御を実現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。

本発明のある態様によれば、１つまたは複数のモータを走行駆動源とする電動車両の制御方法が提供される。この制御方法は、モータトルク指令値を算出するモータトルク指令値算出工程と、モータの駆動力を駆動輪に伝達させる駆動軸の回転速度に相関する角速度を検出する角速度検出工程と、モータトルク指令値と角速度に基づいてモータに作用する外乱トルクを推定する外乱トルク推定工程と、外乱トルクに基づいて、駆動輪のスリップ率が第１所定値を超えないように制限トルクを設定する制限トルク設定工程と、制限トルクを用いてモータトルク指令値を制限するモータトルク制限工程と、を含む。

図１は、本実施形態の電動車両の制御方法が適用される電動車両制御システムの基本構成を説明するブロック図である。 図２は、電動車両の駆動制御の主要な処理を説明する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、駆動力前後分配処理を説明するための図である。 図５は、電動車両制御システムを備えた電動車両の力学系モデルを説明する図である。 図６は、外乱トルク推定処理を説明するブロック図である。 図７は、フロント外乱トルク推定処理を説明するブロック図である。 図８は、リア外乱トルク推定処理を説明するブロック図である。 図９は、トルク制限処理を説明するブロック図である。 図１０は、フロント切り替え判断処理を説明するブロック図である。 図１１は、フロント制限トルク設定処理を説明するブロック図である。 図１２は、リア制限トルク設定処理を説明するブロック図である。 図１３は、アクセル開度加算トルクを設定するマップを示す図である。 図１４は、フロントモータ回転速度加算トルクを設定するマップを示す図である。 図１５は、リアモータ回転速度加算トルクを設定するマップを示す図である。 図１６は、本実施形態の制御方法による電動車両の駆動制御であって、電動車両を停止した状態からアクセルをゆっくり踏み込んで発進させた場合のタイムチャートである。 図１７は、本実施形態の制御方法による電動車両の駆動制御であって、電動車両を停止した状態からアクセルを早く踏み込んで発進させた場合のタイムチャートである。 図１８は、本実施形態の制御方法による電動車両の駆動制御であって電動車両が走行中に走行抵抗の異なる領域に進入した場合のタイムチャートである。 図１９は、第１変形例の電動車両制御システムの構成を説明する図である。 図２０は、第２変形例の電動車両制御システムの構成を説明する図である。 図２１は、第３変形例の電動車両制御システムの構成を説明する図である。 図２２は、第４変形例の電動車両制御システムの構成を説明する図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態による電動車両の制御方法（制御装置）が適用される電動車両システム１００の主要な構成を説明するブロック図である。

なお、本実施形態における電動車両とは、車両の駆動源としての駆動モータ４（電動モータ）を備え、当該駆動モータ４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。特に、電動車両に適用される本実施形態の電動車両システム１００は、２つの駆動モータ４（フロント駆動モータ４ｆ及びリア駆動モータ４ｒ）を有する。以下、電動車両システム１００の構成をより詳細に説明する。

図１に示すように、電動車両システム１００は、フロント駆動システムｆｄｓと、リア駆動システムｒｄｓと、バッテリ１と、モータコントローラ２と、を有する。

フロント駆動システムｆｄｓには、フロント駆動輪９ｆ（左フロント駆動輪９ｆＬ、右フロント駆動輪９ｆＲ）を駆動させるフロント駆動モータ４ｆを制御するための各種センサ及びアクチュエータ類が設けられている。

一方、リア駆動システムｒｄｓには、リア駆動輪９ｒ（左リア駆動輪９ｒＬ、右リア駆動輪９ｒＲ）を駆動させるリア駆動モータ４ｒを制御するための各種センサ及びアクチュエータ類が設けられている。

そして、このフロント駆動システムｆｄｓ及びリア駆動システムｒｄｓは、それぞれ、モータコントローラ２により個別に制御される。

バッテリ１は、駆動モータ４（フロント駆動モータ４ｆ、リア駆動モータ４ｒ）に駆動電力をそれぞれ供給（放電）する電力源として機能する一方で、当該駆動モータ４（フロント駆動モータ４ｆ、リア駆動モータ４ｒ）からそれぞれ回生電力の供給を受けることで充電が可能となるように、インバータ３（フロントインバータ３ｆ、リアインバータ３ｒ）に接続されている。

モータコントローラ２は、例えば、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）から構成されるコンピュータである。モータコントローラ２は、本発明の電動車両の制御装置を構成し、本発明の電動車両の制御方法を実行する構成要素である。

モータコントローラ２（モータトルク指令値算出手段（モータトルク指令値算出工程を実行する）、外乱トルク設定手段（外乱トルク設定工程を実行する）、制限トルク設定手段（制限トルク設定工程を実行する）、モータトルク制限手段（モータトルク制限工程を実行する））には、アクセル開度ＡＰＯ、車速Ｖ、前後加速度センサが検知する車両前後加速度、駆動モータ４の回転子位相α（フロント回転子位相αｆ、リア回転子位相αｒ）、及び駆動モータ４の電流Ｉｍ（フロントモータ電流Ｉｍｆ、リアモータ電流Ｉｍｒ）の車両状態を示す各種車両変数の信号がデジタル信号として入力される。また、モータコントローラ２には、運転者の操作に基づいて、後述のトルク制限処理を実行するか否かを決定するモードスイッチ（ＯＮ，ＯＦＦ）からの信号が入力される。

モータコントローラ２は、入力された信号に基づいて各駆動モータ４を制御するためのＰＷＭ信号を生成する。また、生成したそれぞれのＰＷＭ信号に応じて各インバータ３の駆動信号を生成する。

各インバータ３は、各相に対応して具備された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）を有する。特に、各インバータ３は、モータコントローラ２からの指令に応じて、スイッチング素子をオン／オフすることにより、バッテリ１から供給される直流電流を交流電流に変換あるいは逆変換し、各駆動モータ４に供給する電流を所望の値に調節する。

各駆動モータ４は、三相交流モータとして構成される。各駆動モータ４（フロント駆動モータ４ｆ、リア駆動モータ４ｒ）は、対応する各インバータ３（フロントインバータ３ｆ、リアインバータ３ｒ）から供給される交流電流により駆動力を発生し、当該駆動力を対応する各減速機５（フロント減速機５ｆ、リア減速機５ｒ）、及び各ドライブシャフト８（フロントドライブシャフト８ｆ、リアドライブシャフト８ｒ）を介して、各駆動輪９（フロント駆動輪９ｆ、リア駆動輪９ｒ）に伝達する。

また、駆動モータ４は、車両の走行時に駆動輪９に連れ回されて回転するときに、回生電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、回生運転時に発生する交流電流（回生電力）を直流電流に変換して、バッテリ１に供給する。

角速度検出手段（角速度検出工程を実行する）である回転センサ６（フロント回転センサ６ｆ、リア回転センサ６ｒ）は、駆動モータ４の回転子位相α（フロント回転子位相α_f、リア回転子位相α_r）をそれぞれ検出し、モータコントローラ２に出力する。なお、回転センサ６は、例えば、レゾルバやエンコーダなどにより構成される。

電流センサ７（フロント電流センサ７ｆ、リア電流センサ７ｒ）は、各駆動モータ４に流れる３相交流電流（ｉｕ,ｉｖ,ｉｗ）をそれぞれ検出する。なお、３相交流電流（ｉｕ,ｉｖ,ｉｗ）の和は０であるため、電流センサ７により任意の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。特に、電流センサ７は、フロント駆動モータ４ｆに流れる電流である３相交流電流（ｉｕ_f,ｉｖ_f,ｉｗ_f）とリア駆動モータ４ｒに流れる電流である３相交流電流（ｉｕ_r,ｉｖ_r,ｉｗ_r）を検出する。図示は省略するが、前後加速度センサは、例えば所定の方向（電動車両のシャーシに対して垂直に向かう方向）の加速度（重力加速度の成分）を検知する。

図２は、本実施形態のモータコントローラ２による電動車両の制御装置における基本的な処理を説明するフローチャートである。なお、モータコントローラ２は、図２に示すステップＳ２０１からステップＳ２０６に係る処理を所定の演算周期ごとに実行するようにプログラムされている。

ステップＳ２０１において、モータコントローラ２は、ステップＳ２０２以降の処理を実行するために用いる各種パラメータを、以下の１～３の処理に従い取得する入力処理を行う。

１．各センサの検出値
モータコントローラ２は、上記した図示しないアクセル開度センサ及び各センサから、アクセル開度ＡＰＯ（%）、回転子位相α［ｒａｄ］、駆動モータ４に流れる三相交流電流（ｉｕ,ｉｖ,ｉｗ）［Ａ］、及びバッテリ１の直流電圧値Ｖｄｃ［Ｖ］を取得する。また、モータコントローラ２は、モードスイッチ信号（ＯＮ，ＯＦＦ）を取得する。

２．モータトルク指令値Ｔ_mの前回値
モータコントローラ２は、内部メモリに記憶された後述するモータトルク指令値Ｔ_m（フロントモータトルク指令値Ｔ_mf、リアモータトルク指令値Ｔ_mr）の前回値を取得する。

３．演算により求める制御パラメータ
モータコントローラ２は、上記「１．」に従い取得した各パラメータに基づいて、モータ電気角速度ω_e［ｒａｄ／ｓ］、モータ回転速度ω_m［ｒａｄ／ｓ］、モータ回転数Ｎ_m［rｐｍ］、及び車輪速度ω_w［ｋｍ／ｈ］を算出する。

（ｉ）モータ電気角速度ω_e
モータコントローラ２は、回転子位相α（フロント回転子位相α_f及びリア回転子位相α_r）を時間微分して各モータ電気角速度ω_e（フロントモータ電気角速度ω_ef、リアモータ電気角速度ω_er）を求める。

（ｉｉ）モータ回転速度ω_m
モータコントローラ２は、モータ電気角速度ω_eを駆動モータ４の極対数で除して駆動モータ４の機械的な角速度であるモータ回転速度ω_m（フロントモータ回転速度ω_mf、リアモータ回転速度ω_mr）を算出する。なお、モータ回転速度ω_mと駆動軸であるドライブシャフト８の回転速度との間の関係は、減速機５のギア比に応じて適宜定まる。すなわち、モータ回転速度ω_mは、ドライブシャフト８の回転速度に相関のある速度パラメータである。

（ｉｉｉ）モータ回転数Ｎｍ
モータコントローラ２は、モータ回転速度ω_mに単位変換係数（６０／２π）を乗じることでモータ回転数Ｎ_m（フロントモータ回転数Ｎ_mf、リアモータ回転数Ｎ_mr）を算出する。

（ｉｖ）車輪速度ω_w
先ず、モータコントローラ２は、フロントモータ回転速度ω_mfにタイヤ動半径Ｒを乗算し、この乗算により得られた値とフロント減速機５ｆのギア比に基づいて左フロント駆動輪速度ω_wfL及び右フロント駆動輪速度ω_wfRを算出する。また、モータコントローラ２は、リアモータ回転速度ω_mrにタイヤ動半径Ｒを乗算し、この乗算により得られた値とリア減速機５ｒのファイナルギアのギア比に基づいて、左リア駆動輪速度ω_wrL及び右リア駆動輪速度ω_wrRを算出する。そして、本実施形態では、このように求められた各車輪速度ω_wに単位変換係数（３６００／１０００）を施し、車輪速度ω_wの単位［ｍ／ｓ］を［ｋｍ／ｈ］に変換する。

車速は、ＧＰＳ等のセンサから取得する、または例えば前記回転速度（ω_mf、ω_mr）のうち、加速中においては回転速度が低い方を選択し、減速中においては回転速度が高い方を選択し、ほぼ等速で走行している場合はいずれか一方を選択して当該車輪速度に基づいて上記のように算出する。さらに、車速については、ＪＰ２００２－１２７８８１Ａ等の、前後加速度センサ等を用いた車速推定値を用いても良い。

次に、ステップＳ２０２において、モータコントローラ２は、車両情報に基づいて、運転者が要求する基本目標トルクを算出する。

具体的に、先ず、モータコントローラ２は、アクセル開度－トルクテーブルを参照し、ステップＳ２０１で取得したアクセル開度ＡＰＯ及びフロントモータ回転速度ω_mf（リアモータ回転速度ω_mrでも良い）に基づいて、第１のトルク目標値Ｔ_m1を算出する。

図３において、本実施形態のモータコントローラ２が参照するアクセル開度－トルクテーブルの一例を示す。

次に、モータコントローラ２は、この第１のトルク目標値Ｔ_m1に基づいて、予め定められる前後モータトルク配分に従い、フロント目標トルク指令値Ｔ_mf1及びリア目標トルク指令値Ｔ_mr1を算出する。

図４は、駆動力前後分配処理を説明する図であり、フロント目標トルク指令値Ｔ_mf1及びリア目標トルク指令値Ｔ_mr1の算出について説明するブロック図である。

図示のように、モータコントローラ２は、第１のトルク目標値Ｔ_m1に前後駆動力配分ゲインＫｆ（０≦Ｋｆ≦１）及び１－Ｋｆをそれぞれ乗じることで、フロント目標トルク指令値Ｔ_mf1及びリア目標トルク指令値Ｔ_mr1を求める。

ステップＳ２０３において、モータコントローラ２は、外乱トルク推定処理を実行する。具体的に、モータコントローラ２は、ステップＳ２０１で取得したフロントモータ回転速度ω_mf及びリアモータ回転速度ω_mr、前周期のステップＳ２０４（後述）で算出したフロントモータトルク指令値Ｔ_mf（前回値）及びリアモータトルク指令値Ｔ_mr（前回値）を入力し、後述の図６に示す外乱トルク推定処理を実行することで、フロント外乱トルク推定値Ｔ_df及びリア外乱トルク推定値Ｔ_drを推定する。なお、外乱トルク推定処理では、フロントモータ回転速度ω_mf及びリアモータ回転速度ω_mrのほか、フロント駆動輪９ｆ及びリア駆動輪９ｒの回転速度等、駆動軸に関連する回転速度も適用可能である。外乱トルク推定処理の詳細については後述する。

ステップＳ２０４において、モータコントローラ２は、トルク制限処理を実行する。具体的に、モータコントローラ２は、後述の図９－１２に示すように、フロント外乱トルク推定値Ｔ_ｄｆに基づいて算出されたフロント制限トルクＴ_ｒｆによりフロントモータトルク指令値Ｔ_ｍｆを制限する。同様に、リア外乱トルク推定値Ｔ_ｄｒに基づいて算出されたリア制限トルクＴ_ｒｒによりリアモータトルク指令値Ｔ_ｍｒを制限する。トルク制限処理の詳細については後述する。

ステップＳ２０５において、モータコントローラ２は、電流指令値算出処理を実行する。具体的に、モータコントローラ２は、ステップＳ２０４で算出したフロントモータトルク指令値Ｔ_mf、リアモータトルク指令値Ｔ_mr、フロントモータ回転速度ω_mf、リアモータ回転速度ω_mr、及びステップＳ２０１で取得した直流電圧値Ｖ_dcに基づいて、予め定められたテーブルを参照して、ｄｑ軸電流目標値（ｉ_d ^*,ｉ_q ^*）を算出する。特に、モータコントローラ２は、フロント駆動モータ４ｆに設定されるｄｑ軸電流目標値（ｉ_d ^*,ｉ_q ^*）であるフロントｄｑ軸電流目標値（ｉ_df ^*,ｉ_qf ^*）と、リア駆動モータ４ｒに設定されるｄｑ軸電流目標値（ｉ_d ^*,ｉ_q ^*）であるリアｄｑ軸電流目標値（ｉ_dr ^*,ｉ_qr ^*）を算出する。

ステップＳ２０６において、モータコントローラ２は、電流制御演算処理を実行する。具体的に、モータコントローラ２は、先ず、ステップＳ２０１で取得した三相交流電流値（ｉｕ,ｉｖ,ｉｗ）及び回転子位相αに基づいて、ｄｑ軸電流値（ｉ_d,ｉ_q）を算出する。次に、モータコントローラ２は、このｄｑ軸電流値（ｉ_d,ｉ_q）とステップＳ２０５で求めたｄｑ軸電流目標値（ｉ_d ^*,ｉ_q ^*）との偏差からｄｑ軸電圧指令値（ｖ_d,ｖ_q）を算出する。特に、モータコントローラ２は、フロント駆動モータ４ｆに設定されるｄｑ軸電圧指令値（ｖ_d,ｖ_q）であるフロントｄｑ軸電圧指令値（ｖ_df,ｖ_qf）と、リア駆動モータ４ｒに設定されるｄｑ軸電圧指令値（ｖ_d,ｖ_q）であるリアｄｑ軸電圧指令値（ｖ_dr,ｖ_qr）を算出する。

さらに、モータコントローラ２は、ｄｑ軸電圧指令値（ｖ_d,ｖ_q）及び回転子位相αに基づいて、三相交流電圧指令値（ｖｕ,ｖｖ,ｖｗ）を算出する。特に、モータコントローラ２は、フロント駆動モータ４ｆに設定される三相交流電圧指令値（ｖｕ,ｖｖ,ｖｗ）であるフロント三相交流電圧指令値（ｖｕ_f,ｖｖ_f,ｖｗ_f）と、リア駆動モータ４ｒに設定される三相交流電圧指令値（ｖｕ,ｖｖ,ｖｗ）であるリア三相交流電圧指令値（ｖｕ_f,ｖｖ_f,ｖｗ_f）を算出する。

そして、モータコントローラ２は、算出した三相交流電圧指令値（ｖｕ,ｖｖ,ｖｗ）及び直流電圧値Ｖｄｃに基づいて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、駆動モータ４（フロント駆動モータ４ｆ、リア駆動モータ４ｒ）をモータトルク指令値Ｔ_m（フロントモータトルク指令値Ｔ_mf、リアモータトルク指令値Ｔ_mr）で指示された所望のトルクで駆動することができる。

＜電動車両の駆動力伝達系のモデルとその伝達特性＞
次に、上記ステップＳ２０３の外乱トルク推定処理（Ｓ６０１，Ｓ６０２）を説明する前に、その前提となる電動車両の駆動力伝達系のモデルと、当該モデルに基づく各伝達特性の詳細について説明する。

１．フロントモータトルク指令値Ｔ_mfからフロントモータ回転速度ω_mfまでの伝達特性Ｇ_pff（ｓ）
先ず、電動車両システム１００において、フロントモータトルク指令値Ｔ_mfからフロントモータ回転速度ω_mfまでの伝達特性Ｇ_pff（ｓ）について説明する。この伝達特性Ｇ_pff（ｓ）は、後述の外乱トルク推定処理において、車両の駆動力伝達系をモデル化（模擬）した車両モデルとして用いられる。初めに、フロントモータトルク指令値Ｔ_mfからフロントモータ回転速度ω_mfまでの運動方程式について、図５を参照して説明する。

図５は、電動車両システム１００に係る車両（以下、４ＷＤ車両とも称する）の駆動力伝達系をモデル化した図である。図５における各パラメータは以下のとおりである。なお、補助記号のｆはフロントを、ｒはリアを示している。
Ｊ_mf、Ｊ_mr：モータイナーシャ
Ｊ_wf、Ｊ_wr：駆動輪イナーシャ（１軸分）
Ｋ_df、Ｋ_dr：駆動系のねじり剛性
Ｋ_tf、Ｋ_tr：タイヤと路面の摩擦に関する係数
Ｎ_f、Ｎ_r：オーバーオールギア比
ｒ_f、ｒ_r：タイヤ荷重半径
ω_mf、ω_mr：モータ回転速度
ω＾_mf、ω＾_mr：モータ回転速度推定値
θ_mf、θ_mr：モータ角度
ω_wf、ω_wr：駆動輪角速度
θ_wf、θ_wr：駆動輪角度
Ｔ_mf、Ｔ_mr：モータトルク
Ｔ_df、Ｔ_dr：駆動軸トルク
Ｆ_f、Ｆ_r：駆動力（２軸分）
θ_df、θ_dr：駆動軸ねじり角度
Ｖ：車速
Ｍ：車体重量
図５より、４ＷＤ車両の運動方程式は、以下の式（１）～（１１）で表される。

フロントモータトルク指令値Ｔ_mfからフロントモータ回転速度ω_mfまでの伝達特性は、上記式（１）～（１１）をラプラス変換した以下の式（１２）となる。

ただし、式（１２）中の各パラメータは、それぞれ以下式（１３）～（１７）で表される。

式（１２）に示す伝達関数の極と零点を調べるために、式（１２）をｓについて因数分解すると次式（１８）となる。

ただし、式中、「Ｍ_pff」、「α」、「α´」、「β」、「β´」、「ζ_pr」、「ζ_pr´」、「ω_pr」、「ω_pr´」、「ζ_zr」、「ζ_pf」、「ω_zf」、及び「ω_pf」はｓに依存しない定数である。

ここで、式（１８）の「α」と「α´」、「β」と「β´」、「ζｐｒ」と「ζｐｒ´」、及び「ωｐｒ」と「ωｐｒ´」は相互に極めて近い値をとる。このため、α≒α´、β≒β´、ζｐｒ≒ζｐｒ´、ωｐｒ≒ωｐｒ´と近似することで、零点（分子が０となるｓの値）の一部と極（分母が０となるｓの値）の一部が相互に略一致する。この近似の下、式（１８）における分子の零点の項と分母の極の項を相殺する極零相殺を行う。これにより、次式（１９）に示すような（２次）／（３次）の伝達特性Ｇ_pff（ｓ）を構成することができる。

ただし、式（１９）中の「Ｍ_pff´」は、上記各定数の近似に基づく極零相殺にあたり、想定される零点と極のズレを考慮して「Ｍ_pff」を適宜修正した定数である。

結果として、４ＷＤ車両の運動方程式に基づいて、フロントモータトルク指令値Ｔ_mfからフロントモータ回転速度ω_mfまでの伝達特性を調べると、Ｇ_pff（ｓ）は２次／３次式に近似することができる。

ここで、フロントドライブシャフト８ｆに起因するねじり振動を抑止する規範応答を次式（２０）のように設定する。

この場合、フロント駆動システムｆｄｓのねじり振動を抑止するフィードフォワード補償器は、以下の式（２１）で表すことができる。

２．リアモータトルク指令値Ｔ_mrからリアモータ回転速度ω_mrまでの伝達特性Ｇ_prr（ｓ）
次に、上記したフロントモータトルク指令値Ｔ_mfからフロントモータ回転速度ω_mfまでの伝達特性Ｇ_pff（ｓ）を求めた方法と同様の方法によって、リアモータトルク指令値Ｔ_mrからリアモータ回転速度ω_mrまでの伝達特性Ｇ_prr（ｓ）を求める。この伝達特性Ｇ_prr（ｓ）は、次式（２２）により表される。

ここで、リアドライブシャフト８ｒに起因するねじり振動を抑止する規範応答を次式（２３）のように設定する。

この場合、リア駆動システムｒｄｓのねじり振動を抑止するフィードフォワード補償器は、以下の式（２４）で表すことができる。

３．リアモータトルク指令値Ｔ_mrからフロントモータ回転速度ω_mfまでの伝達特性Ｇ_prf（ｓ）
リアモータトルク指令値Ｔ_mrからフロントモータ回転速度ω_mfまでの伝達特性Ｇ_prf（ｓ）は、上記式（１）～（１１）をラプラス変換した以下の式（２５）となる。

式（２５）に示す伝達関数の極を調べると、次式（２６）となる。

ただし、式（２６）の極（「ｓ＝－α」と「ｓ＝－β」）は、原点と支配的な極から遠い位置にあるため、Ｇ_prf（ｓ）で表される伝達特性への影響は少ない。したがって、式（２６）は、次式（２７）で表す伝達関数に近似することができる。

さらに、車両モデル（伝達特性Ｇ_prf（ｓ））にリアの制振制御アルゴリズムを考慮すると（ζ_pr≒１とすると）、次式（２８）で示す伝達関数となる。

また、フロント駆動システムｆｄｓにおけるフロントモータ回転速度推定値ω＾_mfの規範応答からフロント駆動システムｆｄｓのねじり振動を抑止するための伝達関数は次式（２９）となる。

＜外乱トルク推定処理＞
以下に、図２のステップ２０３に示す外乱トルク推定処理について詳細に説明する。図６は、外乱トルク推定処理を説明するブロック図である。図７は、フロント外乱トルク推定処理を説明するブロック図である。図８は、リア外乱トルク推定処理を説明するブロック図である。

図６に示すように、ステップＳ６０１において、モータコントローラ２は、フロントモータ回転速度ω_mf、フロントモータトルク指令値Ｔ_mf（前回値）、及びリアモータトルク指令値Ｔ_mr（前回値）に基づいて、フロント外乱トルク推定値Ｔ_dfを推定する。

具体的には、図７に示すように、ステップＳ７０１Ａにおいて、モータコントローラ２は、フロントモータトルク指令値Ｔ_mf（前回値）とリアモータトルク指令値Ｔ_mr（前回値）とを加算して電動車両全体の総トルク指令値を算出する。

なお、フロント減速機５ｆ及びリア減速機５ｒのそれぞれのギア比、またはフロント駆動輪９ｆ及びリア駆動輪９ｒのそれぞれのタイヤ動半径が相互に異なるなど、適切な外乱トルク推定値（フロント外乱トルク推定値Ｔ_df、リア外乱トルク推定値Ｔ_dr）の演算に影響を与え得る程度にフロント側パラメータとリア側パラメータの間の違いがある場合には、適宜、これらの違いを考慮したゲインを設定しても良い。例えば、リアモータトルク指令値Ｔ_mr（前回値）にフロントモータトルク換算値に換算するゲインを乗算した上で、総トルク指令値を求めても良い。

次に、ステップＳ７０２Ａにおいて、モータコントローラ２は、フロントモータ回転速度ω_mfに対し、伝達関数（Ｈ₁（ｓ）／Ｇ_r（ｓ））によるフィルタリング処理を施すことで、第１モータトルク推定値を算出する。

ここで、上記伝達関数の分子を構成する車両応答Ｇ_r（ｓ）は、式（２１）のＧ_rrf（ｓ）として設定される関数であり、車体質量Ｍ、フロントモータイナーシャＪ_mf、リアモータイナーシャＪ_mr、フロント駆動輪イナーシャＪ_wf、及びリア駆動輪イナーシャＪ_wrから求まる等価質量Ｍ_Vを用いて次式（３０）のとおりに設定される。

一方、上記伝達関数の分母を構成するローパスフィルタＨ₁（ｓ）は、分母次数と分子次数との差分が車両応答Ｇ_r（ｓ）の分母次数と分子次数との差分以上となる伝達特性を有するローパスフィルタである。より具体的に、ローパスフィルタＨ₁（ｓ）は、次式（３１）で表される。

次に、ステップＳ７０３Ａにおいて、モータコントローラ２は、式（３１）のローパスフィルタＨ₁（ｓ）によって、上記ステップＳ７０１で演算した総トルク指令値をフィルタリング処理して第２モータトルク推定値を算出する。

そして、ステップＳ７０４Ａにおいて、モータコントローラ２は、ステップＳ７０２Ａで得られた第１モータトルク推定値とステップＳ７０３Ａで得られた第２モータトルク推定値の偏差を演算することで、フロント外乱トルク推定値Ｔ_dfを求める。

ここで、電動車両に作用する外乱としては、砂地などの走行抵抗、空気抵抗、車両質量の変動（乗員数、積載量）によるモデル化誤差、タイヤの転がり抵抗、勾配抵抗等が考えられる。外乱要因は、運転条件により異なるが、外乱トルク推定処理（ステップＳ６０１、ステップＳ６０２）では、フロントモータトルク指令値Ｔ_mf（前回値）、リアモータトルク指令値Ｔ_mr（前回値）、フロントモータ回転速度ω_mf、等価質量ＭＶ、及び車両モデル（Ｈ１（ｓ）／Ｇｒ（ｓ））に基づき、フロント外乱トルク推定値Ｔ_df（及び後述のリア外乱トルク推定値Ｔ_dr）を算出するため、前記外乱要因を一括して推定することができる。その結果、砂地などの走行抵抗を的確に推定することを可能とする。

また、図６に示すように、ステップＳ６０２において、モータコントローラ２は、リアモータ回転速度ω_mr、フロントモータトルク指令値Ｔ_mf（前回値）、及びリアモータトルク指令値Ｔ_mr（前回値）に基づいて、リア外乱トルク推定値Ｔ_drを推定する。

図７に示すように、モータコントローラ２は、ステップＳ７０１Ｂ、ステップＳ７０２Ｂ、ステップＳ７０３Ｂ、ステップＳ７０４Ｂの処理を行うことで、リア外乱トルク推定値Ｔ_drを推定する。

ここで、ステップＳ７０１Ｂは、図７のステップＳ７０１Ａと同一である。ステップＳ７０２Ｂは、図７のステップＳ７０２Ａと同様であるがフィルタリングの対象がリアモータ回転速度ω_mrであり、Ｇｒ（ｓ）は数式（２４）のＧ_rrr（ｓ）として設定される関数であり、数式（３０）において、Ｋ_M＝Ｎ_r ²／ｒ_r ²となる。ステップＳ７０３Ｂは、図７のステップＳ７０３Ａと同一である。ステップＳ７０４Ｂは、ステップＳ７０４Ａと同様であるが、第１トルクモータ値はリアモータ回転速度ω_mrをフィルタリングしたものである。

以上のように、フロントモータ回転速度ω_mf、リアモータ回転速度ω_mr、フロントモータトルク指令値Ｔ_mf（前回値）、及びリアモータトルク指令値Ｔ_mr（前回値）を用いることで、路面から受ける外乱トルクをフロント駆動モータ４ｆ（図１）、及びリア駆動モータ４ｒ（図１）において独立して推定することが可能となる。

＜トルク制限処理＞
以下に、ステップＳ２０４（図２）に示すトルク制限処理について詳細に説明する。図９は、トルク制限処理を説明するブロック図である。

図９に示すように、トルク制限処理では、車両前後加速度センサ値、車速Ｖ、フロント外乱トルク推定値Ｔ_df、リア外乱トルク推定値Ｔ_dr、フロント目標トルク指令値Ｔ_mf1、リア目標トルク指令値Ｔ_mr1、フロントモータ回転速度ω_mf、リアモータ回転速度ω_mr、アクセル開度ＡＰＯに基づき、ステップＳ８０１乃至ステップＳ８０９の処理を行うことで、フロントモータトルク指令値Ｔ_mf及びリアモータトルク指令値Ｔ_mrを算出する。

ステップＳ８０１の路面勾配演算処理において、モータコントローラ２は、車両前後加速度センサ値と車速Ｖに基づいて路面の勾配θを演算して出力する。路面の勾配θは、車速Ｖを微分して得られる加速度と車両前後加速度センサ値の差分により算出される。

ステップＳ８０２のフロント切替判断処理において、モータコントローラ２は、フロント外乱トルク推定値Ｔ_df、ステップＳ８０１で算出した勾配θ等に基づいて、切替信号を出力する。また、ステップＳ８０２のフロント切替判断処理の詳細については後述する（図１０参照）。

ステップＳ８０３のリア切替判断処理において、モータコントローラ２は、リア外乱トルク推定値Ｔ_ｄｒ、ステップＳ８０１で算出した勾配θ等に基づいて、切替フラグを設定する。なお、ステップＳ８０２及びステップＳ８０３の切替判断処理は互いに同一の判断となるように実行する。

ステップＳ８０４のフロント制限トルク設定処理において、モータコントローラ２は、フロント外乱トルク推定値Ｔ_df、フロントモータ回転速度ω_mf、アクセル開度ＡＰＯに基づいてフロント制限トルクＴ_rfを算出する。ステップＳ８０４のフロント制限トルク設定処理の詳細については後述する（図１１参照）。

ステップＳ８０５のリア制限トルク設定処理において、モータコントローラ２は、リア外乱トルク推定値Ｔ_dr、リアモータ回転速度ω_mr、アクセル開度ＡＰＯに基づいてリア制限トルクＴ_rrを算出する。ステップＳ８０５のリア制限トルク設定処理の詳細については後述する（図１２参照）。

ステップＳ８０６のフロントトルク制限処理において、モータコントローラ２は、フロント目標トルク指令値Ｔ_mf1とステップＳ８０４で算出されたフロント制限トルクＴ_rfとを比較して値が小さい方を選択して出力する。

ステップＳ８０７のリアトルク制限処理において、モータコントローラ２は、リア目標トルク指令値Ｔ_mr1とステップＳ８０５で算出されたリア制限トルクＴ_rrとを比較して値が小さい方を選択して出力する。

ステップＳ８０８のフロントトルク切り替え処理において、モータコントローラ２は、ステップＳ８０２で出力された切替フラグがＯＦＦ（０）である場合は、フロント目標トルク指令値Ｔ_mf1を選択し、これをフロントモータトルク指令値Ｔ_mfとして出力する。また、モータコントローラ２は、ステップＳ８０２で出力された切替フラグがＯＮ（１）である場合は、ステップＳ８０６のフロントトルク制限処理の出力を選択し、これをフロントモータトルク指令値Ｔ_mfとして出力する。すなわち、切替信号がＯＮ信号である場合は、フロントトルク制限処理の出力、すなわちフロント目標トルク指令値Ｔ_mf1及びフロント制限トルクＴ_rfのうち値が小さい方をフロントモータトルク指令値Ｔ_mfとして出力する。

ステップＳ８０９のリアトルク切り替え処理において、モータコントローラ２は、ステップＳ８０３で出力された切替フラグがＯＦＦ（１）である場合は、リア目標トルク指令値Ｔ_mr1を選択し、これをリアモータトルク指令値Ｔ_mrとして出力する。また、モータコントローラ２は、ステップＳ８０３で出力された切替フラグがＯＮ（１）である場合は、ステップＳ８０７のリアトルク制限処理の出力を選択し、これをリアモータトルク指令値Ｔ_mrとして出力する。すなわち、切替フラグがＯＮ（１）である場合は、リアトルク制限処理の出力、すなわちリア目標トルク指令値Ｔ_mr1及びリア制限トルクＴ_rrのうち値が小さい方をリアモータトルク指令値Ｔ_mrとして出力する。

以上のトルク制限処理を実行することで、４ＷＤ車両において、後述のように、砂地などでの沈み込み（スタック）、加速不良や過回転を抑制したトルク制御が可能となる。

＜フロント切替判断処理＞
以下に、ステップＳ８０２（図９）のフロント切り替え判断処理の詳細ついて説明する。図１０は、フロント切り替え判断処理を説明するブロック図である。

フロント切り替え判断処理では、フロント外乱トルク推定値Ｔ_df、勾配θ、モードスイッチに基づいて、ステップＳ９０１乃至Ｓ９０３の処理を行うことで切替フラグを設定する。

ステップＳ９０１において、モータコントローラ２は、勾配θと車体質量Ｍに基づいて、路面勾配で釣り合う勾配外乱トルク（Ｍｇｓｉｎθ）を算出する。

ステップＳ９０２において、モータコントローラ２は、フロント外乱トルク推定値Ｔ_dfからステップＳ９０１で算出した勾配外乱トルクを減算することで、フロント外乱トルク推定値Ｔ_dfに含まれる勾配外乱トルクを除去し、砂等の走行抵抗Δｄを算出する。

ステップＳ９０３において、モータコントローラ２は、走行抵抗Δｄが第２所定値（任意に設定可能）よりも大きいとき、砂抵抗等が通常の路面抵抗に対して大きいと判断し、切替フラグをＯＮ（１）に設定する。またモータコントローラ２は、走行抵抗Δｄが第２所定値以下のとき、切替フラグをＯＦＦ（０）に設定する。なお、モータコントローラ２は、走行抵抗Δｄに関わらず、運転者のスイッチ操作によりモードスイッチがＯＮとなっている場合に切替フラグをＯＮ（１）に設定し、モードスイッチがＯＦＦとなっている場合に切替フラグをＯＦＦ（０）に設定することもできる。

なお、図示は省略するが、ステップＳ８０３のリア切り替え判断処理では、リア外乱トルク推定値Ｔ_dr、勾配θ、モードスイッチに基づいて、ステップＳ９０１乃至Ｓ９０３と同様の処理を行うことで切替フラグを設定する。

＜フロント制限トルク設定処理＞
以下に、ステップＳ８０４（図９）のフロント制限トルク設定処理の詳細について説明する。図１１は、フロント制限トルク設定処理を説明するブロック図である。図１３は、アクセル開度加算トルクを設定するマップを示す図である。図１５は、リアモータ回転速度加算トルクを設定するマップを示す図である。

図１１に示すように、フロント制限トルク設定処理では、フロント外乱トルク推定値Ｔｄｆ、フロントモータ回転速度ω_mf、アクセル開度ＡＰＯに基づいて、ステップＳ１００１、ステップＳ１００２Ａ、ステップＳ１００３Ａの処理を行うことで、フロント制限トルクＴ_rfを算出する。

ステップＳ１００１において、モータコントローラ２は、図１３に示すマップを用いてアクセル開度ＡＰＯに対応するＡＰＯ加算トルクを設定する。図１３に示すマップは、アクセル開度ＡＰＯの増加に対してＡＰＯ加算トルクが一次関数的に増加する態様となっているが、アクセル開度ＡＰＯの増加に対してＡＰＯ加算トルクが単調増加する曲線であってもよい。またＡＰＯ加算トルクは、アクセル開度ＡＰＯの大きさに関わらず一定値に設定することもできる。

ステップＳ１００２Ａにおいて、モータコントローラ２は、図１４に示すマップを用いてフロントモータ回転速度ω_mfに対応するフロントモータ回転速度加算トルクを設定する。前記と同様に、図１４に示すマップは、フロントモータ回転速度ω_mfの増加に対してフロントモータ回転速度加算トルクが一次関数的に増加する態様となっているが、前記のように単調増加する曲線あってもよく、また一定値に設定してもよい。

ステップＳ１００３Ａにおいて、モータコントローラ２は、フロント外乱トルク推定値Ｔ_dfに、加算トルク（ＡＰＯ加算トルク及びフロントモータ回転速度加算トルク）を加算してフロント制限トルクＴ_rfを算出して出力する。ここで、フロント制限トルクＴ_rfは、フロント外乱トルク推定値Ｔ_dfよりも加算トルク分だけ高い値となるが、フロント駆動輪９ｆのスリップ率が例えば１０％から２０％の範囲となるように設定が可能であり、第１所定値（例えば２０％）を超えない（駆動輪９のスリップ率と前後方向摩擦力との関係を示す特性曲線においてスリップ率が前後方向摩擦力のピーク値付近となるスリップ率を超えない）ように設定することが可能である。これにより、フロントモータトルク指令値Ｔ_mfがフロント制限トルクＴ_rfに設定されている限り、路面状態に関わらずフロント駆動輪９ｆが電動車両に対して前後加速度を印加可能となる。

＜リア制限トルク設定処理＞
以下に、ステップＳ８０５（図９）のリア制限トルク設定処理の詳細について説明する。図１２は、リア制限トルク設定処理を説明するブロック図である。図１５は、リアモータ回転速度加算トルクを設定するマップを示す図である。

図１２に示すように、リア制限トルク設定処理では、リア外乱トルク推定値Ｔ_dr、リアモータ回転速度ω_mr、アクセル開度ＡＰＯに基づいて、前記のステップＳ１００１のほか、ステップＳ１００２Ｂ、ステップＳ１００３Ｂの処理を行うことで、リア制限トルクＴ_rrを算出する。ここで、ステップＳ１００２Ｂは、図１１のステップＳ１００２Ａと同様であるが、リアモータ回転速度ω_mrを入力値とし、前記のフロントモータ回転速度加算トルクの設定と同様に図１５に示すマップ（図１４に示すマップと同一であることが好ましい）に基づきリアモータ回転速度加算トルクを設定する。ステップＳ１００３Ｂは、図１１のステップＳ１００３Ａと同様であるが、リア外乱トルク推定値Ｔ_drに対して加算トルク（ＡＰＯ加算トルク及びリアモータ回転速度加算トルク）を加算してリア制限トルクＴ_rrを算出して出力する。上記同様に、リアモータトルク指令値Ｔ_mrがリア制限トルクＴ_rrに設定されている限り、路面状態に関わらずリア駆動輪９ｒが電動車両に対して前後加速度を印加可能となる。

＜本実施形態のタイムチャート＞
本実施形態の電動車両の制御方法（制御装置）により電動車両を駆動させた場合の動作について説明する。

［アクセルをゆっくり踏み込んだ場合］
図１６は、本実施形態の制御方法による電動車両の駆動制御であって、電動車両を停止した状態からアクセルをゆっくり踏み込んで発進させた場合のタイムチャートである。図１６では、時刻ｔ１からアクセルを踏み初め、時刻ｔ１から時刻ｔ４までの間に所望の踏み込み量まで踏み込んだ場合を想定している。

図１６（後述の図１７、図１８も同様）において、（Ａ）は、従来技術を適用した場合のタイムチャート、（Ｂ）は、本実施形態において加算トルクを第１所定値に固定した場合のタイムチャート、（Ｃ）は、本実施形態において加算トルクをアクセル開度ＡＰＯ及びフロントモータ回転速度ω_mfに対応して設定した場合のタイムチャートである。なお、リアモータ側のタイムチャートは省略しているが、フロントモータ側のタイムチャートと同様の動作となる。

時刻ｔ１において、運転者がアクセルを踏み込むことで、フロントモータトルク指令値Ｔ_mf（フロント駆動輪９ｆを駆動させるトルク）は上昇していくが、これに追従してフロント外乱トルク推定値Ｔ_df（フロント駆動輪９ｆを制動させるトルク）も上昇し、時刻ｔ２までＴ_mf＝Ｔ_dfの関係を満たす。このため、Ｔ_mf－Ｔ_dfはほぼゼロを維持し、車速、フロントモータ回転速度ω_mf、車両前後加速度もゼロのままであり、電動車両は停止した状態を維持する。

時刻ｔ２からｔ３において、フロントモータトルク指令値Ｔ_mfがフロント外乱トルク推定値Ｔ_dfよりも大きくなる。これにより、Ｔ_mf－Ｔ_dfは上昇し始め、車速、フロントモータ回転速度ω_mf、車両前後加速度も上昇し始め、電動車両は走行し始める。

（Ａ）の場合、時刻ｔ３からｔ４において、フロントモータトルク指令値Ｔ_mfがアクセル開度ＡＰＯに基づいて引き続き上昇し続けることで、フロントモータトルク指令値Ｔ_mfとフロント外乱トルク推定値Ｔ_dfとの差が大きくなって駆動輪９のスリップ率が上昇する。そして、スリップ率が第１所定値（例えば２０％）を超えると駆動輪９に対する車両前後方向の摩擦力が低下するので、フロント外乱トルク推定値Ｔ_dfが減少する。このため、当該スリップ率は急激に上昇するため、フロントモータ回転速度ω_mfは急激に上昇（過回転状態）する一方、車両前後加速度は急激に減少して加速不良となり、車速も上昇しなくなる。

ここで、（Ａ）において、走行路面が凍結路面等のように、走行抵抗が著しく低い場合、車両前後角速度がゼロになると、フロント駆動輪９ｆが回転しつつ車両前後加速度はほぼゼロとなる状態を維持し、車速もほぼ一定となる。また、走行路面が砂地である場合、車両前後加速度がゼロになると車速は急激に減速してゼロになり、車両前後加速度も一旦マイナスになったのちにゼロに収束し、フロント駆動輪９ｆは回転しつつも砂地に沈み込み（スタックし）、電動車両が前進できない状態（砂を後方に掻き出すだけの状態）となる。

（Ｂ）の場合、時刻ｔ３からｔ４において、フロントモータトルク指令値Ｔ_mfは、Ｔ_mf－Ｔ_dfが加算トルクを超えないように制限される。このとき、スリップ率が第１所定値（例えば２０％）を超えない状態を維持するので、フロント外乱トルク推定値Ｔ_dfの減少はほとんどなく、フロントモータトルク指令値Ｔ_mfは所定の値を維持する。したがって、フロントモータ回転速度ω_mfは引き続き上昇するが、車両前後加速度はほぼ一定の値を維持し、車速も引き続き上昇していく。以上より、（Ｂ）の場合、フロント駆動輪９ｆがスタックすることなく所定の加速度で車速を上昇させていくことが可能となる。

（Ｃ）の場合も、時刻ｔ３からｔ４において、フロントモータトルク指令値Ｔ_mfが、Ｔ_mf－Ｔ_dfが加算トルクを超えないように制限される。ここで、加算トルクは、アクセル開度ＡＰＯ、及び／若しくは、フロントモータ回転速度ω_mfの増加とともに増加するように設定される。このため、例えばフロントモータ回転速度ω_mfの上昇とともに、Ｔ_mf－Ｔ_dfは徐々に上昇し、これに伴い、フロントモータトルク指令値_Tmfも徐々に上昇する。よって、フロントモータ回転速度ω_mfは（Ｂ）の場合よりも上昇速度が高くなる。

一方、スリップ率は第１所定値（例えば２０％）を超えない状態を維持するので、フロント外乱トルク推定値Ｔ_dfの減少がほとんどない状態で、フロントモータトルク指令値Ｔ_mfを徐々に上昇させることができる。したがって、車両前後加速度を徐々に上昇させるように制御することが可能となり、車速も（Ｂ）の場合よりも早く上昇させることができる。

以上より、（Ｃ）の場合は、フロント駆動輪９ｆがスタックすることなく、アクセル開度ＡＰＯ、及び若しくは、フロントモータ回転速度ω_mfに基づく所望の加速度で車速を上昇させていくことが可能であり、（Ｂ）の場合よりも早く車速を上昇させることができる。

（Ｂ）、（Ｃ）のいずれの場合も、外乱トルク推定値（フロント外乱トルク推定値Ｔ_df、リア外乱トルク推定値Ｔ_dr）に加算トルクを加算し、運転者のアクセル操作によるトルク指令値（フロント目標トルク指令値Ｔ_mf1、リア目標トルク指令値Ｔ_mr1）を制限することで、路面外乱に応じたモータトルク指令値（フロントモータトルク指令値Ｔ_mf、リアモータトルク指令値Ｔ_mr）を制限可能とし、フロント駆動輪９ｆ、リア駆動輪９ｒ（図１）が砂地等に沈み込むことなく狙いの加速度を得ることができる。

［アクセルを早く踏み込んだ場合］
図１７は、本実施形態の制御方法による電動車両の駆動制御であって、電動車両を停止した状態からアクセルを早く踏み込んで発進させた場合のタイムチャートである。図１７では、時刻ｔ１からアクセルを踏み初め、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間に所望の踏み込み量まで踏み込んだ場合を想定している。なお、ここでは、上記の（Ｃ）の場合の説明を省略する。

（Ａ）の場合、ｔ１においてアクセルを急激に踏み込むと、フロントモータトルク指令値Ｔ_mfは急激に上昇するが、フロント外乱トルク推定値Ｔ_dfはこれに追従できず、初期段階でＴ_mf－Ｔ_dfが急激に上昇する。その後、フロント外乱トルク推定値Ｔ_dfが上昇するようになっても、Ｔ_mf－Ｔ_dfは、その上昇率は低下するものの上昇し続ける。よって、ｔ１からｔ２の後半において、車両前後加速度は急激に上昇し、車速及びフロントモータ回転速度ω_mfも上昇する。しかし、Ｔ_mf－Ｔ_dfが所定の値を超えると、スリップ率が急激に上昇することで車両前後加速度は急激に減少し、時刻ｔ２でゼロとなる。

このとき、車速は低速のまま一定となり、前記と同様に走行路面が砂地の場合は、車速がただちにゼロになってフロント駆動輪９ｆがスタックする。よって、図１７では、図示は省略しているが、ｔ２以降において、車両前後加速度は一旦マイナスになるとともにゼロに収束し、車速はゼロを維持する。

時刻ｔ２において、フロントモータトルク指令値Ｔ_mfはアクセルの踏み込み量に基づいて所定の値に収束し、ｔ２以後もその値を維持している。一方、フロントモータ回転速度ω_mfは、ｔ２以後も上昇し続け、フロント外乱トルク推定値Ｔ_dfは減少する。このため、Ｔ_mf－Ｔ_dfはフロント外乱トルク推定値Ｔ_dfの減少にともなって上昇する。

（Ｂ）の場合も、（Ａ）の場合と同様に、ｔ１においてアクセルを急激に踏み込むと、Ｔ_mf－Ｔ_dfが急激に上昇する。しかし（Ｂ）では、フロントモータトルク指令値Ｔ_mfが、Ｔ_mf－Ｔ_dfが加算トルクを超えないように制限され、図１７に示すように、時刻ｔ１からわずかに経過した時点以降で一定値を保っている。このため、フロントモータ回転速度ω_mfの上昇速度は（Ａ）よりも低くなり、フロントモータトルク指令値Ｔ_mfもフロント外乱トルク推定値Ｔ_dfの上昇に伴って（Ａ）の場合よりもゆっくりと上昇する。

また、加算トルクは、スリップ率が第１所定値（例えば２０％）を超えないように設定されている。よって、フロント外乱トルク推定値Ｔ_dfの低下は抑制され、車両前後加速度も一定の値を維持することができる。よって、車速も車両前後加速度に応じて上昇させることができる。

このように、運転者によるアクセルの早踏み操作においても、路面外乱に応じたモータトルク指令値（フロントモータトルク指令値Ｔ_mf、リアモータトルク指令値Ｔ_mr）を制限可能とし、フロント駆動輪９ｆ、リア駆動輪９ｒ（図１）がスタックすることなく狙いの加速度を得ることができる。

［走行中に走行抵抗が異なる路面に進入した場合］
図１８は、本実施形態の制御方法による電動車両の駆動制御であって電動車両が走行中に走行抵抗の異なる領域に進入した場合のタイムチャートである。ここでは、電動車両が走行中に走行抵抗の大きい領域（例えば砂地）から走行抵抗の小さい領域（例えば舗装道路）に進入した場合について説明する。また、上記（Ａ）、及び（Ｃ）の場合の説明を省略し、（Ｂ）の場合を前提として説明する。

時刻ｔ１において運転者がアクセルを踏み込むことで、フロントモータトルク指令値Ｔ_mfは立ち上がるが、前記のようにフロントモータトルク指令値Ｔ_mfは、Ｔ_mf－Ｔ_dfが加算トルクを超えないように制限される。このため、時刻ｔ１から時刻ｔ２において、フロントモータ回転速度ω_mfは上昇しつつも所定の車両前後加速度を維持し、車速も当該前後加速度に対応して増加する。

時刻ｔ２において、電動車両が走行抵抗の大きい領域（例えば砂地）から走行抵抗の小さい領域（例えば舗装道路）に進入し、そのタイミングで車両前後加速度はステップ関数的に増加する。しかし、時刻ｔ２以降では、走行抵抗が低下するので、フロント外乱トルク推定値Ｔ_dfは減少して所定の値に収束する。また、前記のようにフロントモータトルク指令値Ｔ_mfは、Ｔ_mf－Ｔ_dfが加算トルクを超えないように制限されるため、時刻ｔ２以降でフロントモータトルク指令値Ｔ_mfも減少して所定の値に収束する。よって、フロントモータ回転速度ω_mfは引き続き上昇する一方、車両前後加速度は減少して所定の値に収束し、車速の急激な上昇も抑制される。上記のように、フロントモータトルク指令値Ｔ_mfが制御されるので、走行抵抗が異なる領域に進入した場合でも衝撃の少ない滑らかな走行が可能となる。

このように、走行抵抗が変化する状況においても、路面外乱に応じたモータトルク指令値（フロントモータトルク指令値Ｔ_ｍｆ、リアモータトルク指令値Ｔ_ｍｒ）を制限可能とし、フロント駆動輪９ｆ、リア駆動輪９ｒ（図１）の過回転を抑制し、狙いの加速度を得ることができる。

以上、本発明の制御方法（制御装置）を電動車両に適用することにより、駆動モータ４を有する電動車両において、電動車両において算出可能な外乱トルク推定値を走行抵抗推定値とし、当該走行抵抗推定値によりモータトルクを制限することで、車体速度を用いることなく、４ＷＤ車両の加速制御を実現できる。

＜第１変形例＞
図１９は、第１変形例の電動車両制御システム２００の構成を説明する図である。以後の説明において、前記の実施形態と同様の構成要素には同一の番号を付し、必要な場合を除いてその説明を省略する。

図１９に示すように、第１変形例の電動車両制御システム２００では、前記の実施形態とは異なり、駆動モータ４が一つであり、前輪または後輪が駆動輪９となっている。第１変形例の電動車両制御システム２００は、２つの駆動モータ４を備える２ＷＤ車両に搭載される。第１変形例の電動車両制御システム２００においても本発明の電動車両の制御方法（制御装置）が適用可能である。

すなわち、駆動輪９がフロント駆動輪９ｆ（図１）のみである場合、外乱トルク推定処理では、ステップＳ６０２（図６）、ステップＳ７０１Ａ（図７）、ステップＳ７０１Ｂ－ステップＳ７０４Ｂ（図８）を省略すればよい。なおステップＳ７０３Ａでは、フィルタリングの対象がフロントモータトルク指令値Ｔ_mf（前回値）ではなく、図４に示す駆動力の分配前の第１のトルク目標値Ｔ_m1（前回値）となる。

トルク制限処理では、ステップＳ８０３，ステップＳ８０５，ステップＳ８０７，ステップＳ８０９（図９）、図１２のステップＳ１００１、ステップＳ１００２Ｂ，ステップＳ１００３Ｂを省略すればよい。また、ステップＳ８０１（図９）の処理に関して、車速については、リア側の従動輪の回転速度から算出可能となる。

一方、駆動輪９がリア駆動輪９ｒ（図１）のみである場合、外乱トルク推定処理では、ステップＳ６０１（図６）、ステップＳ７０１Ａ－ステップＳ７０４Ａ（図７）、ステップＳ７０１Ｂ（図８）を省略すればよい。なおステップＳ７０３Ｂでは、フィルタリングの対象がフロントモータトルク指令値Ｔ_mf（前回値）ではなく、図４に示す駆動力の分配前の第１のトルク目標値Ｔ_m1（前回値）となる。

トルク制限処理では、ステップＳ８０２，ステップＳ８０４，ステップＳ８０６，ステップＳ８０８（図９）、図１１のステップＳ１００１、ステップＳ１００２Ａ，ステップＳ１００３Ａ（図１１）を省略すればよい。また、ステップＳ８０１（図９）の処理に関して、車速については、フロント側の従動輪の回転速度から算出可能となる。

＜第２変形例＞
図２０は、第２変形例の電動車両制御システム３００の構成を説明する図である。図２０に示すように、第２変形例の電動車両制御システム３００では、駆動モータ４は、２つ配置されているが、フロント駆動システムｆｄｓはなく、右リア駆動輪９ｒＲを駆動させる右リア駆動システムｒｄｓＲと、左リア駆動輪９ｒＬを駆動させる左リア駆動システムｒｄｓＬと、を備えている。

右リア駆動システムｒｄｓＲは、右リア駆動モータ４ｒＲが右リア減速機５ｒＲを介して右リア駆動輪９ｒＲを駆動可能な構成を備え、さらに右リア回転センサ６ｒＲを備えている。左リア駆動システムｒｄｓＬは、左リア駆動モータ４ｒＬが左リア減速機５ｒＬを介して左リア駆動輪９ｒＬを駆動可能な構成を備え、さらに左リア回転センサ６ｒＬを備えている。

第２変形例の電動車両制御システム３００では、例えば、上記の実施形態においてフロント駆動システムｆｄｓ及びリア駆動システムｒｄｓのそれぞれのパラメータを、右リア駆動システムｒｄｓＲ及び左リア駆動システムｒｄｓＬに関するパラメータに置き換えつつ、好適な車両モデルを設定するなどの修正を加えることで、本発明に係る電動車両の制御方法（制御装置）を実現することができる。

例えば、上記実施形態におけるフロントモータ回転速度ω_mf及びリアモータ回転速度ω_mrをそれぞれ右リアモータ回転速度ω_mrR及び左リアモータ回転速度ω_mrLに置き換え、フロント外乱トルク推定値Ｔ_df及びリア外乱トルク推定値Ｔ_drをそれぞれ右リア外乱トルク推定値Ｔ_drR及び左リア外乱トルク推定値Ｔ_drLに置き換え、フロントモータトルク指令値Ｔ_mf及びリアモータトルク指令値Ｔ_mrをそれぞれ右リアモータトルク指令値Ｔ_mrR及び左リアモータトルク指令値Ｔ_mrLに置き換えるなどのパラメータの変更を適宜行うことで、本発明に係る電動車両の制御方法（制御装置）を実行することが可能である。

＜第３変形例＞
図２１は、第３変形例の電動車両制御システム４００の構成を説明する図である。図２１に示すように、第３変形例の電動車両制御システム４００は、フロント駆動システムｆｄｓ、右リア駆動システムｒｄｓＲ、及び左リア駆動モータ４ｒＬを備えている。すなわち、第３変形例は、フロントドライブシャフト８ｆを駆動させるフロント駆動モータ４ｆ、右リア駆動輪９ｒＲを駆動させる右リア駆動モータ４ｒＲ、及び左リア駆動輪９ｒＬを駆動させる左リア駆動モータ４ｒＬの合計３つの駆動モータ４を備える。特に、第３変形例の電動車両制御システム４００は、合計３つの駆動モータ４を有する４ＷＤ車両に搭載される。

第３変形例の電動車両制御システム４００では、例えば、前記の実施形態と同様の制御方法を実行しつつ、リア駆動システムｒｄｓに設定されるパラメータを右リア駆動システムｒｄｓＲ及び左リア駆動システムｒｄｓＬに配分するための適切なゲインを設定することで（図４参照）、本発明に係る電動車両の制御方法（制御装置）を実現することができる。

＜第４変形例＞
図２２は、第４変形例の電動車両制御システム５００の構成を説明する図である。図２２に示すように、第４変形例の電動車両制御システム５００は、右フロント駆動システムｆｄｓＲ、左フロント駆動システムｆｄｓＬ、右リア駆動システムｒｄｓＲ、左リア駆動システムｒｄｓＬを備え、４つの駆動モータ４を有する４ＷＤ車両に搭載される。

右フロント駆動システムｆｄｓＲは、右フロント駆動モータ４ｆＲが右フロント減速機５ｆＲを介して右フロント駆動輪９ｆＲを駆動可能な構成を備え、さらに右フロント回転センサ６ｆＲを備えている。左フロント駆動システムｆｄｓＬは、左フロンド駆動モータ４ｆＬが左フロント減速機５ｆＬを介して左フロント駆動輪９ｆＬを駆動可能な構成を備え、さらに左フロント回転センサ６ｆＬを備えている。

第４変形例の電動車両制御システム５００では、例えば、上記の実施形態と同様の制御方法を実行しつつ、フロント駆動システムｆｄｓの各パラメータを適切な配分ゲインにより右フロント駆動システムｆｄｓＲ及び左フロント駆動システムｆｄｓＬに配分する一方（図４参照）、リア駆動システムｒｄｓの各パラメータを適切な配分ゲインにより右リア駆動システムｒｄｓＲ及び左リア駆動システムｒｄｓＬに配分することで（図４参照）、本発明に係る電動車両の制御方法（制御装置）を実現することができる。

＜本実施形態の効果＞
本実施形態の電動車両の制御方法によれば、１つまたは複数のモータ（駆動モータ４）を走行駆動源とする電動車両の制御方法であって、モータトルク指令値（フロントモータトルク指令値Ｔ_ｍｆ、リアモータトルク指令値Ｔ_ｍｒ）を算出するモータトルク指令値算出工程（モータコントローラ２が実行する）と、モータ（駆動モータ４）の駆動力を駆動輪９に伝達させる駆動軸の回転速度に相関する角速度（フロントモータ回転速度ω_ｍｆ、リアモータ回転速度ω_ｍｒ）を検出する角速度検出工程（回転センサ６が実行する）と、モータトルク指令値と角速度に基づいてモータ（駆動モータ４）に作用する外乱トルク（フロント外乱トルク推定値Ｔ_ｄｆ、リア外乱トルク推定値Ｔ_ｄｒ）を推定する外乱トルク推定工程（モータコントローラ２が実行する）と、外乱トルク（フロント外乱トルク推定値Ｔ_ｄｆ、リア外乱トルク推定値Ｔ_ｄｒ）に対応して、駆動輪９のスリップ率が第１所定値を超えないように制限トルク（フロント制限トルクＴ_ｒｆ、リア制限トルクＴ_ｒｒ）を設定する制限トルク設定工程（モータコントローラ２が実行する）と、制限トルク（フロント制限トルクＴ_ｒｆ、リア制限トルクＴ_ｒｒ）を用いてモータトルク指令値（フロントモータトルク指令値Ｔ_ｍｆ、リアモータトルク指令値Ｔ_ｍｒ）を制限するモータトルク制限工程（モータコントローラ２が実行する）と、を含む。

上記方法において、第１所定値は、例えばスリップ率が１０％から２０％の間となるように設定される。また、第１所定値は、駆動輪９のスリップ率と前後方向摩擦力との関係を示す特性曲線においてスリップ率が前後方向摩擦力のピープ値付近となるスリップ率（例えば２０％）を超えない値を上限としている。

上記方法により、路面の走行抵抗に応じた外乱トルク推定値に基づいて、運転者のアクセル操作で定まるモータトルク指令値を駆動輪９のスリップ率が第１所定値を超えないように制限することで、質量バランスのバラつき、タイヤ接地荷重変化、路面の摩擦係数μの変化、勾配抵抗、その他砂地などの走行抵抗が変化した場合でも、適格に制限トルクを設定でき、駆動輪９のスリップを適切に制御することができる。したがって、駆動輪９の過回転や砂地等への沈み込み（スタック）、加速不良を抑制することができる。

本実施形態において、制限トルク設定工程（モータコントローラ２が実行する）において、駆動輪９のスリップ率が第１所定値を超えないように外乱トルク（フロント外乱トルク推定値Ｔ_df、リア外乱トルク推定値Ｔ_dr）に加算トルク（アクセル開度加算トルク、フロント（リア）モータ回転速度加算トルク）を加算する。これにより、駆動輪９の過回転を抑制して、砂地への沈み込み等を防止しつつ、狙いの加速度を得ることができる。

本実施形態において、加算トルクを、アクセル開度ＡＰＯ（アクセルの踏み込み量）が大きくなるほど高くなるように設定する。これにより、アクセル操作に応じて、加算トルクを大きく設定することで、駆動輪９の沈み込み加速不良を防止しつつ、電動車両の加速度及び駆動輪９のスリップ率を意図に応じて大きくすることができる。また、アクセルの踏み込み量に比例して大きな加速度が得られるので、運転者のアクセル操作時の加速の違和感を低減することができる。

本実施形態において、加算トルクを、車速が速くなるほど高くなるように設定する。砂地や深雪において、電動車両が停止した状態から発進する際は、初期の駆動力が大きいと駆動輪９が砂地や雪へ沈み込む傾向がある。そのため、低速域では、加算トルクを小さく設定し、ゆっくり発進させることで、発進時の駆動輪９の沈み込みを防止することができる。

本実施形態において、モータ（フロント駆動モータ４ｆ、リア駆動モータ４ｒ）が複数配置されている場合において、モータ（フロント駆動モータ４ｆ、リア駆動モータ４ｒ）に対して外乱トルク（フロント制限トルクＴ_ｒｆ、リア制限トルクＴ_ｒｒ）を個別に推定し、外乱トルク（フロント制限トルクＴ_ｒｆ、リア制限トルクＴ_ｒｒ）に基づいてモータ（フロント駆動モータ４ｆ、リア駆動モータ４ｒ）に対して制限トルク（フロント制限トルクＴ_ｒｆ、リア制限トルクＴ_ｒｒ）を個別に設定する。２つ以上の独立したモータをもつ電動車両では、それぞれのモータ回転速度を用いて独立に外乱トルク推定を行うことが可能である。したがって、２つ以上のモータのそれぞれのモータトルク指令値に対して、独立して適切な制御が可能となる。

本実施形態において、モータトルク制限工程（モータコントローラ２が実行する）を、運転者のスイッチ操作によりオン・オフ制御する。スイッチ操作にて、制限トルクを有効とする判断をすることで、運転者の意図を制御に反映できる。

本実施形態において、モータトルク制限工程（モータコントローラ２が実行する）において、路面の勾配に起因する勾配トルクを推定し、外乱トルク（フロント外乱トルク推定値Ｔ_df、リア外乱トルク推定値Ｔ_dr）と勾配トルクとの差分（Δｄ）が第２所定値以上となる場合に、制限トルク（フロント制限トルクＴ_rf、リア制限トルクＴ_rr）を用いてモータトルク指令値（フロントモータトルク指令値Ｔ_mf、リアモータトルク指令値Ｔ_mr）を制限する。これにより、外乱トルクにおいて路面の傾斜に起因する勾配外乱（外乱トルクにおける勾配成分）と砂地などの走行抵抗外乱（外乱トルクにおける走行抵抗成分）の切り分けを可能とし、勾配外乱に対して走行抵抗外乱が大きい場合に、モータトルク指令値を制限トルクを用いて制限することが可能となる。

また、本実施形態の電動車両の制御装置によれば、１つまたは複数のモータ（駆動モータ４）を走行駆動源とする電動車両の制御装置であって、モータトルク指令値（フロントモータトルク指令値Ｔ_mf、リアモータトルク指令値Ｔ_mr）を算出するモータトルク指令値算出手段（モータコントローラ２）と、モータ（駆動モータ４）の駆動力を駆動輪９に伝達させる駆動軸の回転速度に相関する角速度（フロントモータ回転速度ω_mf、リアモータ回転速度ω_mr）を検出する角速度検出手段（回転センサ６）と、モータトルク指令値（フロントモータトルク指令値Ｔ_mf、リアモータトルク指令値Ｔ_mr）と角速度に基づいてモータ（駆動モータ４）に作用する外乱トルク（フロント外乱トルク推定値Ｔ_df、リア外乱トルク推定値Ｔ_dr）を推定する外乱トルク推定手段（モータコントローラ２）と、外乱トルク（フロント外乱トルク推定値Ｔ_df、リア外乱トルク推定値Ｔ_dr）に対応して、駆動輪９のスリップ率が第１所定値を超えないように制限トルク（フロント制限トルクＴ_rf、リア制限トルクＴ_rr）を設定する制限トルク設定手段（モータコントローラ２）と、制限トルク（フロント制限トルクＴ_rf、リア制限トルクＴ_rr）を用いてモータトルク指令値（フロントモータトルク指令値Ｔ_mf、リアモータトルク指令値Ｔ_mr）を制限するモータトルク制限手段（モータコントローラ２）と、を含む。

上記構成において、第１所定値は、例えばスリップ率が１０％から２０％の間となるように設定される。また、第１所定値は、駆動輪９のスリップ率と前後方向摩擦力との関係を示す特性曲線においてスリップ率が前後方向摩擦力のピープ値付近となるスリップ率（例えば２０％）を超えない値を上限としている。

上記構成により、路面の走行抵抗に応じた外乱トルク推定値を用いて、運転者のアクセル操作で定まるモータトルク指令値を制限することで、質量バランスのバラつき、タイヤ接地荷重変化、路面の摩擦係数μの変化、勾配抵抗、その他砂地などの走行抵抗が変化した場合でも、適格に制限トルクを設定でき、駆動輪９のスリップを適切に制御することができる。したがって、駆動輪９の過回転や砂地等への沈み込み（スタック）、加速不良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、上記実施形態及び各変形例で説明した構成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限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態で想定した各車両モデル及びこれにより定まる各パラメータは、本発明の技術思想、特に、外乱トルク推定値や制限トルクを算出するという思想を実現できる範囲において、任意に変更することが可能である。

また、上記各実施形態及び各変形例において、「右」、及び「左」は説明の便宜上用いた方向の特定に過ぎず、車体前方に対する左右方向に厳密に一致することを想定したものではない。

Claims (8)

1. １つまたは複数のモータを走行駆動源とする電動車両の制御方法であって、
   モータトルク指令値を算出するモータトルク指令値算出工程と、
   前記モータの駆動力を駆動輪に伝達させる駆動軸の回転速度に相関する角速度を検出する角速度検出工程と、
   前記モータトルク指令値と前記角速度に基づいて前記モータに作用する外乱トルクを推定する外乱トルク推定工程と、
   前記外乱トルクに基づいて、前記駆動輪のスリップ率が第１所定値を超えないように制限トルクを設定する制限トルク設定工程と、
   前記制限トルクを用いて前記モータトルク指令値を制限するモータトルク制限工程と、を含む、
   電動車両の制御方法。
2. 前記制限トルク設定工程において、前記駆動輪のスリップ率が前記第１所定値を超えないように前記外乱トルクに加算トルクを加算する請求項１に記載の電動車両の制御方法。
3. 前記加算トルクを、アクセル開度が大きくなるほど高くなるように設定する請求項２に記載の電動車両の制御方法。
4. 前記加算トルクを、車速が速くなるほど高くなるように設定する請求項２に記載の電動車両の制御方法。
5. 前記モータが複数配置されている場合において、
   前記モータに対して前記外乱トルクを個別に推定し、当該外乱トルクに基づいて前記モータに対して前記制限トルクを個別に設定する請求項１乃至４のいずれかに１項に記載の電動車両の制御方法。
6. 前記モータトルク制限工程を、運転者のスイッチ操作によりオン・オフ制御する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電動車両の制御方法。
7. 前記モータトルク制限工程において、路面の勾配に起因する勾配トルクを推定し、前記外乱トルクと前記勾配トルクとの差分が第２所定値以上となる場合に、前記制限トルクを用いて前記モータトルク指令値を制限する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電動車両の制御方法。
8. １つまたは複数のモータを走行駆動源とする電動車両の制御装置であって、
   モータトルク指令値を算出するモータトルク指令値算出手段と、
   前記モータの駆動力を駆動輪に伝達させる駆動軸の回転速度に相関する角速度を検出する角速度検出手段と、
   前記モータトルク指令値と前記角速度に基づいて前記モータに作用する外乱トルクを推定する外乱トルク推定手段と、
   前記外乱トルクに基づいて、前記駆動輪のスリップ率が第１所定値を超えないように制限トルクを設定する制限トルク設定手段と、
   前記制限トルクを用いて前記モータトルク指令値を制限するモータトルク制限手段と、を含む、
   電動車両の制御装置。

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