JP7491085B2 - 電動車両の制御装置 - Google Patents

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Description

本開示は、電動車両の制御装置に関する。
特許文献１には、減速機構及びそれに結合するドライブシャフトを介して駆動輪を制駆動するトルクを発生するモータと、運転者のアクセル操作又はブレーキ操作に基づき前記モータへの回転トルク指令値を算出するトルク指令値算出部と、車両の共振による振動成分を抑制するために前記モータへの制振制御トルク指令値を算出する制振制御トルク算出部と、前記各指令値に基づいて前記モータの発生するトルクを制御するモータ制御部と、を備える電動車両の制御装置が開示されている。
特開２０１５－６５７３３号公報
特許文献１が開示する電動車両の制御装置では、制振制御トルク算出部（フィードフォワード制御部）で振動成分を抑制するために減速シフト操作時に運転者が予期する車両の減速感を得られない虞がある。
上述の事情に鑑みて、本発明の実施形態は、減速シフト操作時に運転者が予期する車両の減速感を得ることができる電動車両の制御装置を提供することを目的とする。
本発明の実施形態に係る電動車両の制御装置は、トランスアクスル及び該トランスアクスルに接続されたドライブシャフトを介して駆動輪を制駆動するトルクを発生するモータと、前記ドライブシャフトの軸ねじれによる車両の振動を予測して前記車両の振動を抑制するようにモータトルクを補償するフィードフォワード制御部と、前記車両の振動に基づいて前記車両の振動が収束するようにモータトルクを補償するフィードバック制御部と、減速シフト操作時に前記フィードフォワード制御部を無効化する切替制御部と、を備える。
上記の構成によれば、減速シフト操作時にフィードフォワード制御部を無効化するので、フィードフォワード制御部がモータトルクを補償することがなく、減速シフト操作時においてフィードフォワード制御部とフィードバック制御部とがモータトルクを補償する場合よりも指令トルクにモータトルクが早く追従する。これにより、減速シフト操作時に運転者が予期する車両の減速感を得ることができる。また、減速シフト操作時にフィードフォワード制御部を無効化してもフィードバック制御部が車両の振動に基づいて車両の振動が収束するようにモータトルクを補償するので、車両の振動を抑制することもできる。
本発明の実施形態では、上記の構成において、前記切替制御部は、指令トルクに前記モータトルクが追従したと推測される時点から前記フィードフォワード制御部を有効化する。
上記の構成によれば、指令トルクにモータトルクが追従したと推測される時点からフィードフォワード制御部がドライブシャフトの軸ねじれによる車両の振動を予測して車両の振動を抑制するようにモータトルクを補償するとともに、フィードバック制御部が車両の振動に基づいて車両の振動が収束するようにモータトルクを補償する。これにより、指令トルクにモータトルクが追従したと推測される時点から車両の振動を効果的に抑制できる。
本発明の実施形態では、上記の構成において、前記切替制御部は、前記指令トルクに前記モータトルクが追従したと推測される時点から前記フィードフォワード制御部の影響比率を徐々に拡大する。
上記の構成によれば、指令トルクにモータトルクが追従したと推測される時点からフィードフォワード制御部の影響比率が徐々に拡大するので、制御の切り替わりの際に運転者に与える違和感を抑制できる。
本発明の実施形態によれば、減速シフト操作時に運転者が予期する車両の減速感を得ることができる。
モータから駆動輪への動力伝達経路を示す図である。 制振制御を成立させる構成を示すブロック図である。 図２に示したフィードフォワード制御部の構成を示すブロック図である。 図２に示したフィードバック制御部の構成を示すブロック図である。 シフトレバーを示す図である。 パドルスイッチを示す図である。 シフトポジションと制動トルクとの関係を示す図である。 本発明の実施形態に係る制振制御を成立させる構成を示すブロック図である。 減速シフト操作後の時間の経過と前後Ｇの関係を示す図である。 フィードフォワード制御部の有効化タイミングを説明するための図である。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
本発明の実施形態に係る制御装置が搭載される車両１は、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ，ＰＨＥＶ）等の電動車両であって、車両１の減速エネルギーを電気エネルギーに回生する。
本発明の実施形態に係る制御装置では、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量によってモータ１１に要求するトルク（以下「指令トルク」という）が増大する一方、シフトレバー１５（図５参照）又はパドルスイッチ１６（図１６参照）によって設定されたシフトポジションに応じて回生ブレーキ力が増減するように指令トルクが増減するように制御される。
図１に示すように、モータ１１から駆動輪１２への動力伝達経路にはトランスアクスル１３及びトランスアクスル１３に接続されたドライブシャフト１４が設けられ、駆動輪１２を制駆動するトルク（以下「モータトルク」という）はモータ１１からトランスアクスル１３及びトランスアクスル１３に接続されたドライブシャフト１４を通り駆動輪１２に伝達される。これにより、モータトルクの変動時、ドライブシャフト１４のねじれに起因する駆動系ねじれ振動により車両１が前後に振動する。この振動の抑制を目的として電動車両では制振制御が行われる。
図２に示すように、制振制御を成立させる構成に、フィードフォワード制御部２１及びフィードバック制御部２２を備える。
フィードフォワード制御部２１は、ドライブシャフト１４の軸ねじれによる振動を予測して車両１の振動を抑制するようにモータトルクを補償する。
図３に示すように、フィードフォワード制御部２１は、車両１の簡易モデルからモータ１１への指令トルクに対するドライブシャフト１４のトルク特性を表す伝達関数ＧＴ（ｓ）を計算し、ドライブシャフト１４のトルクを推測する。そして、推測したドライブシャフト１４のトルクを微分したものにドライブシャフト１４のねじれ振動を抑制するように計算したゲインＤを掛けてモータトルクに補償する。これにより、フィードフォワード制御部２１は、モータトルクから軸ねじれ成分を取り除くことができる。
フィードバック制御部２２は、車両１の振動に基づいて車両１の振動が収束するようにモータトルクを補償する。
図４に示すように、フィードバック制御部２２は、車両１の実際の速度情報から既に発生している振動情報を得てこれを収束するようにモータトルクを補償する。これにより、フィードフォワード制御部２１で抑制できなかった振動や外乱による振動を収束することができる。
本発明の実施形態に係る制御装置は、シフトレバー１５（図５参照）又はパドルスイッチ１６（図６参照）によって設定されたシフトポジションに応じて回生ブレーキ力が増減するように指令トルクが増減される（図７参照）。そして、図８に示すように、制振制御を成立させる構成に、上述したフィードフォワード制御部２１及びフィードバック制御部２２のほかに切替制御部２３を備える。
切替制御部２３は、シフトレバー１５又はパドルスイッチ１６による、減速シフト操作時にフィードフォワード制御部２１を無効化する。
図８に示すように、切替制御部２３には、制振制御切替スイッチ２４が接続され、シフトレバー１５又はパドルスイッチ１６による、減速シフト操作時のシフト操作情報によって制振制御切替スイッチ２４が切り替わり、フィードフォワード制御部２１を無効化する（切替制御部２３をＯＮ）にする。
図９に示すように、フィードフォワード制御部２１を無効化すると、フィードフォワード制御部２１がモータトルクを補償することがなく、フィードフォワード制御部２１とフィードバック制御部２２がモータトルクを補償する場合よりも指令トルクにモータトルクが早く追従する（仮想線で示した制振制御を行わない場合の前後Ｇに近づく）。これにより、減速シフト操作時に運転者が予期する車両１の減速感を得ることができる。また、シフトレバー１５又はパドルスイッチ１６による、減速シフト操作時にフィードフォワード制御部２１を無効化してもフィードバック制御部２２が車両１の振動に基づいて車両１の振動が収束するようにモータトルクを補償するので、車両１の振動を抑制することもできる。
図１０に示すように、切替制御部２３は、減速シフト操作後に指令トルクがモータトルクに追従したと推測される時点からフィードフォワード制御部２１を有効化させる。フィードフォワード制御部２１の有効化は、切替制御部２３をＯＮからＯＦＦにすることによって行われる（図８参照）。これにより、指令トルクにモータトルクが追従したと推測される時点からフィードフォワード制御部２１がドライブシャフト１４の軸ねじれによる車両１の振動を予測して車両１の振動を抑制するようにモータトルクを補償するとともに、フィードバック制御部２２が車両１の振動に基づいて車両１の振動が収束するようにモータトルクを補償する。これにより、指令トルクにモータトルクが追従したと推測される時点から車両１の振動を効果的に抑制できる。
図１０に示すように、切替制御部２３は、指令トルクにモータトルクが追従したと推測される時点からフィードフォワード制御部２１の影響比率を徐々に拡大する。切替制御部２３は、フィードフォワード制御部２１と切替制御部２３との間に設けられた制御ゲイン２５を一定の勾配（係数ａ）で０から１とすることでフィードフォワード制御部２１の影響比率を徐々に拡大する。これにより、フィードフォワード制御部２１を有効化する際の運転者に与える違和感を小さくできる。
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、上述した実施形態では、シフトレバー１５又はパドルスイッチ１６による、減速シフト操作時にフィードフォワード制御部２１を無効化するものとしたが、パドルスイッチ１６による、減速シフト操作時にのみフィードフォワード制御部２１を無効化するものとしてもよい。これは、図７に示すように、シフトレバー１５を操作することにより、シフトポジションがＢからＢＬに変位すると、回生ブレーキ力が大幅に増大するので、運転者が予期する車両１の減速感を得ることができるからである。
１ 車両
１１ モータ
１２ 駆動輪
１３ トランスアクスル
１４ ドライブシャフト
１５ シフトレバー
１６ パドルスイッチ
２１ フィードフォワード制御部
２２ フィードバック制御部
２３ 切替制御部
２４ 制振制御切替スイッチ
２５ 制御ゲイン

Claims (2)

  1. トランスアクスル及び該トランスアクスルに接続されたドライブシャフトを介して駆動輪を制駆動するトルクを発生するモータと、
    前記ドライブシャフトの軸ねじれによる車両の振動を予測して前記車両の振動を抑制するようにモータトルクを補償するフィードフォワード制御部と、
    前記車両の振動に基づいて前記車両の振動が収束するようにモータトルクを補償するフィードバック制御部と、
    減速シフト操作時に前記フィードフォワード制御部を無効化する切替制御部と、
    を備え、
    前記切替制御部は、指令トルクに前記モータトルクが追従したと推測される時点から前記フィードフォワード制御部を有効化する、
    電動車両の制御装置。
  2. 前記切替制御部は、前記指令トルクに前記モータトルクが追従したと推測される時点から前記フィードフォワード制御部の影響比率を徐々に拡大する、
    請求項１に記載の電動車両の制御装置。
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