WO2013157315A1 - 電動車両の制御装置および電動車両の制御方法 - Google Patents

電動車両の制御装置および電動車両の制御方法 Download PDF

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翔 大野
伊藤　健
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日産自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a control device for an electric vehicle that can be driven by an electric motor and a control method for the electric vehicle.
  • a correction value is calculated by multiplying the deviation between the equivalent rotation speed, which is equivalent to the rotation speed of the drive wheel, and the average rotation speed of the drive wheel by a predetermined gain, and is corrected from the torque command value of the motor.
  • a technique is known that suppresses vibrations associated with vehicle torque fluctuations by reducing the value (see JP2002-152916A).
  • the predetermined gain is corrected from the equation of motion of the drive system of the electric vehicle described with the rotational speed of the motor, the rotational speed of the drive wheel, and the torsion angle of the drive shaft as variables, and the torque command value.
  • the poles of the characteristic equation in the state motion equation of the control system using the motor input torque obtained by subtracting the value are determined to be real numbers. For this reason, the control system diverges when the delay time existing in the feedback control system such as the calculation delay in the CPU, the detection delay of the rotation speed, the torque response delay of the motor, etc. is large. If the feedback gain is reduced in order to prevent such divergence of the feedback control system, the problem arises that the above-mentioned characteristic equation poles do not become real numbers and the damping performance becomes insufficient.
  • the object of the present invention is to achieve both stability of the control system and vibration suppression performance.
  • An electric vehicle control apparatus controls a motor torque according to a first forward torque target value by inputting a target torque command value and performing a feedforward calculation to calculate a first torque target value.
  • the feedforward calculation unit inputs a target torque command value, and feeds back the vehicle shaft modeled characteristics from the motor torque to the drive shaft torsion angular velocity and the drive shaft torsion angular velocity output from the vehicle model to the target torque command value.
  • a drive shaft torsion angular velocity feedback model for calculating the first torque target value.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of an electric vehicle provided with a control device for an electric vehicle according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a flow of processing performed by the electric motor controller 2.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of an accelerator opening-torque table.
  • FIG. 4 is an example of a control block diagram for performing processing for setting the final torque command value Tm2 * .
  • FIG. 5 is a block diagram showing a detailed configuration of the F / F compensator.
  • FIG. 6 is a diagram modeling a vehicle driving force transmission system.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a detailed configuration of the F / B compensator.
  • FIG. 8 is an example of a control block diagram for performing processing for setting the final torque command value Tm2 * in the second embodiment.
  • FIG. 9 is an example of a control block diagram for performing processing for setting the final torque command value Tm2 * in the third embodiment.
  • FIG. 10 is an example of a control block diagram for performing processing for setting the final torque command value Tm2 * in the fourth embodiment.
  • FIG. 11 is a comparison diagram of control results between the control device for the electric vehicle according to the first embodiment and the control device described in JP2002-152916A.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a main configuration of an electric vehicle including a control device for an electric vehicle according to the first embodiment.
  • An electric vehicle is an automobile that includes an electric motor as a part or all of the drive source of the vehicle and can run by the driving force of the electric motor, and includes not only electric cars but also hybrid cars and fuel cell cars. .
  • the electric motor controller 2 inputs a signal indicating a vehicle state such as a vehicle speed V, an accelerator opening ⁇ , a rotor phase ⁇ of the electric motor 4 and currents iu, iv, iw of the electric motor 4 as a digital signal.
  • a PWM signal for controlling the electric motor 4 is generated based on the signal. Further, a drive signal for the inverter 3 is generated according to the generated PWM signal.
  • the inverter 3 includes, for example, two switching elements (for example, power semiconductor elements such as IGBTs and MOS-FETs) for each phase.
  • the supplied direct current is converted into alternating current, and a desired current is passed through the electric motor 4.
  • the electric motor (three-phase AC motor) 4 generates a driving force by the AC current supplied from the inverter 3, and transmits the driving force to the left and right driving wheels 9 a and 9 b via the speed reducer 5 and the driving shaft 8. . Further, when the vehicle is driven and rotated by the drive wheels 9a and 9b, the kinetic energy of the vehicle is recovered as electric energy by generating a regenerative driving force. In this case, the inverter 3 converts an alternating current generated during the regenerative operation of the electric motor 4 into a direct current and supplies the direct current to the battery 1.
  • the current sensor 7 detects the three-phase alternating currents iu, iv, iw flowing through the electric motor 4. However, since the sum of the three-phase alternating currents iu, iv, and iw is 0, any two-phase current may be detected, and the remaining one-phase current may be obtained by calculation.
  • the rotation sensor 6 is, for example, a resolver or an encoder, and detects the rotor phase ⁇ of the electric motor 4.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a flow of processing performed by the electric motor controller 2.
  • step S201 a signal indicating the vehicle state is input.
  • the vehicle speed V (km / h), the accelerator opening ⁇ (%), the rotor phase ⁇ (rad) of the electric motor 4, the rotational speed Nm (rpm) of the electric motor 4, and the angular velocity ⁇ (rad / of the rotor) s), currents iu, iv, iw of the electric motor 4 and a DC voltage value Vdc (V) between the battery 1 and the inverter 3 are input.
  • the vehicle speed V (km / h) is acquired by communication from another controller such as a vehicle speed sensor (not shown) or a brake controller (not shown).
  • the vehicle rotational speed ⁇ m is multiplied by the tire dynamic radius R, and the vehicle speed v (m / s) is obtained by dividing by the gear ratio of the final gear, and unit conversion is performed by multiplying by 3600/1000 to obtain the vehicle speed V (Km / h) is obtained.
  • Accelerator opening ⁇ (%) is acquired from an accelerator opening sensor (not shown), or is acquired by communication from another controller such as a vehicle controller (not shown).
  • the rotor phase ⁇ (rad) of the electric motor 4 is acquired from the rotation sensor 6.
  • the rotational speed Nm (rpm) of the electric motor 4 is obtained by dividing the angular speed ⁇ (electrical angle) of the rotor by the number of pole pairs of the electric motor 4 to obtain a motor rotational speed ⁇ m (rad / s) is obtained by multiplying the obtained motor rotational speed ⁇ m by 60 / (2 ⁇ ).
  • the angular velocity ⁇ (rad / s) of the rotor is obtained by differentiating the rotor phase ⁇ .
  • the currents iu, iv, iw (A) of the electric motor 4 are acquired from the current sensor 7.
  • DC voltage value Vdc (V) is obtained from a voltage sensor (not shown) provided on a DC power supply line between battery 1 and inverter 3 or a power supply voltage value transmitted from a battery controller (not shown).
  • a first torque command value Tm1 * is set. Specifically, the first torque command value Tm1 * is set by referring to the accelerator opening-torque table shown in FIG. 3 based on the accelerator opening ⁇ and the vehicle speed V input in step S201.
  • step S203 the first torque command value Tm1 * and the motor rotation speed ⁇ m set in step S202 are input, and the driving force transmission system vibration (the driving shaft 8 of the driving shaft 8 is not sacrificed) without sacrificing the response of the driving shaft torque.
  • the final torque command value Tm2 * that suppresses torsional vibration is set. Details of the method of setting the final torque command value Tm2 * will be described later.
  • step S204 the d-axis current target value id * and the q-axis current target value iq * are obtained based on the final torque command value Tm2 * , the motor rotation speed ⁇ m, and the DC voltage value Vdc set in step S203.
  • step S205 current control is performed to match the d-axis current id and the q-axis current iq with the d-axis current target value id * and the q-axis current target value iq * obtained in step S204, respectively. For this reason, first, the d-axis current id and the q-axis current iq are obtained based on the three-phase AC current values iu, iv, iw input in step S201 and the rotor phase ⁇ of the electric motor 4.
  • d-axis and q-axis voltage command values vd and vq are calculated from a deviation between the d-axis and q-axis current command values id * and iq * and the d-axis and q-axis current id and iq.
  • three-phase AC voltage command values vu, vv, and vw are obtained from the d-axis and q-axis voltage command values vd and vq and the rotor phase ⁇ of the electric motor 4.
  • PWM signals tu (%), tv (%), and tw (%) are obtained from the obtained three-phase AC voltage command values vu, vv, and vw and the DC voltage value Vdc.
  • the electric motor 4 can be driven with a desired torque indicated by the torque command value by opening and closing the switching element of the inverter 3 by the PWM signals tu, tv, and tw obtained in this way.
  • FIG. 4 is an example of a control block diagram for performing processing for setting the final torque command value Tm2 * .
  • the vibration suppression control calculation unit 400 that sets the final torque command value Tm2 * includes a feedforward compensator 401 (hereinafter referred to as F / F compensator 401) and a feedback compensator 402 (hereinafter referred to as F / B compensator 402). And an adder 403.
  • the F / F compensator 401 receives the first torque command value Tm1 *, and outputs the first torque target value and the estimated motor rotation number for the first torque target value.
  • the F / B compensator 402 receives the estimated motor rotational speed value and the detected motor rotational speed value for the first torque target value, and outputs the second torque target value.
  • the adder 403 adds the first torque target value output from the F / F compensator 401 and the second torque target value output from the F / B compensator 402 to obtain a final torque command value Tm2. * Is output.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a detailed configuration of the F / F compensator 401.
  • the F / F compensator 401 subtracts a value obtained by integrating a feedback gain (F / B gain) to a pseudo torsion angular velocity from a torque command value, and a vehicle model 501 configured by a dead zone model that simulates vehicle parameters and gear backlash.
  • Control shaft torsion angular velocity F / B command value T FB which is the output of drive shaft torsion angular velocity F / B model 502, is taken into account control operation time e ⁇ L1s and motor response delay Ga (s) as control system delay element 503.
  • a value is input to the vehicle model 501 to determine the pseudo drive torsional angular velocity ⁇ d ⁇ .
  • the value obtained by subtraction is set as the drive torque torsional angular velocity F / B command value TFB , and this is set as the first torque target value.
  • FIG. 6 is a diagram in which a driving force transmission system of a vehicle is modeled.
  • the equation of motion of the vehicle is expressed by equations (1) to (6).
  • Expressions (7) and (8) are obtained when Laplace transform is performed on Expressions (1) to (6) to obtain transfer characteristics from the torque command value Tm to the motor angular velocity ⁇ m.
  • equation (17) the transfer characteristic from the torque command value Tm to the drive shaft torque Td is expressed by equation (17), and parameters c1 and c0 in equation (17) are expressed by equations (18) and (19), respectively.
  • the drive shaft torsion angular velocity ⁇ m / N ⁇ w can be expressed by the following equation (24) from the equations (22) and (23).
  • the drive shaft torque Td is expressed by the following equation (30).
  • ⁇ d is an overall backlash amount from the motor to the drive shaft.
  • the configuration of the vehicle model 501 shown in FIG. 5 is based on the above description.
  • Expression (31) can be expressed by the following expression (32) from Expressions (4) and (6).
  • Equation (17) can be transformed into the following equation (33).
  • ⁇ p is a damping coefficient of the driving torque transmission system
  • ⁇ p is a natural vibration frequency of the driving torque transmission system.
  • the control system delay element 503 takes into account the control calculation time delay e ⁇ L1s , the motor response delay Ga (s), and the sensor signal processing time delay e ⁇ L2s .
  • L1 and L2 are a control calculation time and a sensor signal processing time, respectively.
  • the control calculation time is the time required for the torsional vibration control calculation performed in the present embodiment, that is, the time delay for calculating the final torque target value after the motor torque command value is input.
  • the sensor signal processing time corresponds to the time delay of the time required to detect a signal by various sensors such as the rotational speed sensor 6 and the time required to process the detected signal value.
  • the motor response delay Ga (s) is expressed by the following equation (40).
  • the motor response delay is the time until the motor torque is actually generated with respect to the final torque target value.
  • ⁇ a is a motor response time constant.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a detailed configuration of the F / B compensator 402.
  • the F / B compensator 402 receives the second torque target value, calculates the motor rotational speed estimated value for the second torque target value calculated using the transfer characteristic Gp (s) to be controlled, and F / F compensation.
  • the final motor rotational speed estimated value is obtained by adding the motor rotational speed estimated value for the first torque target value calculated by the vehicle model of the device 401. Then, the deviation between the obtained estimated value of the final motor speed and the detected value of the motor speed is set as the filter H (s) / the reverse characteristic of the transfer characteristic Gp (s) to be controlled and the bandpass filter H (s)
  • a second torque target value is calculated through Gp (s).
  • the bandpass filter H (s) has a center frequency that matches the torsional resonance frequency of the vehicle drive system.
  • the gain K is arranged to adjust the stability margin (gain margin, phase margin) of the F / B system control system, and has a value of 1 or less.
  • the F / B compensator 402 As a configuration of the vehicle control device, the first torque target value output from the F / F compensator 401 without the F / B compensator 402 being provided. Based on this, motor torque control can also be performed.
  • the F / F compensator 401 that inputs the motor torque command value and calculates the first torque target value by the feedforward calculation, and the first torque And an electric motor controller 2 (motor torque control unit) that controls the motor torque according to the target value.
  • the F / F compensator 401 inputs a motor torque command value, and models the characteristics from the motor torque to the drive shaft torsional angular velocity, and the drive shaft torsional angular velocity output from the vehicle model 501 as the motor torque.
  • a drive shaft torsion angular velocity feedback model 502 that calculates the first torque target value by feeding back to the command value is provided.
  • the gain of the drive shaft torsional angular velocity feedback model 502 does not need to be set small in consideration of stability, and can therefore be set to a feedback gain that satisfies the vibration damping performance.
  • the drive shaft torsional vibration can be suppressed using the first torque target value that is the feedforward compensation value.
  • the driving force transmission system of the vehicle model has a dead zone where the motor torque is not transmitted to the driving shaft torque of the vehicle, so it is possible to simulate gear backlash characteristics, and even when gear backlash occurs, the drive shaft torsional angular vibration Can be suppressed.
  • the dead band width of the driving force transmission system of the vehicle model is the sum of the gear backlash amounts from the motor to the drive shaft, so the backlash characteristics can be reproduced without setting the backlash amounts of multiple gears individually. Can do.
  • the F / F compensator 401 Since the F / F compensator 401 performs a feed forward calculation after performing a delay process corresponding to the delay element of the control system with respect to the motor torque command value, the F / F compensator 401 considers the delay element of the control system and is appropriate. Control can be performed.
  • the delay element of the control system includes the time delay associated with the detection of the motor speed, which is the vehicle state quantity, and the predetermined processing, and the calculation of the final torque target value after the motor torque command value is input. Since at least one of the time delay required and the time delay until the motor torque is actually generated with respect to the final torque target value is included, delay processing based on the actually generated delay element is performed. Therefore, more appropriate control can be performed.
  • the vehicle model is obtained by inputting a target torque command value and modeling characteristics from the motor torque to the drive shaft torsional angular velocity and characteristics of the motor rotation speed from the motor torque.
  • the F / B compensator 402 is a vehicle model.
  • a second torque target value is calculated by performing a feedback calculation based on the estimated motor rotational speed value output from the model 501 and the detected motor rotational speed value.
  • the electric motor controller 2 adds the first torque target value output from the F / F compensator 401 and the second torque target value output from the F / B compensator 402 to obtain a final torque target value.
  • the motor torque is controlled according to Thereby, even when a disturbance or a model error occurs, the drive shaft torsional vibration can be suppressed.
  • FIG. 8 is an example of a control block diagram for performing processing for setting the final torque command value Tm2 * in the second embodiment.
  • the vibration suppression control calculation unit 400A that sets the final torque command value Tm2 * includes an F / F compensator 401A, an F / B compensator 402A, and an adder 403.
  • the F / F compensator 401A has a configuration in which the control system delay element 503 is omitted from the configuration of the F / F compensator 401 shown in FIG. That is, the F / F compensator 401A subtracts a vehicle model 501 configured by a dead zone model that simulates vehicle parameters and gear backlash, and a value obtained by adding the F / B gain to the pseudo torsional angular velocity from the torque command value.
  • a shaft torsion angular velocity F / B model 502 is provided, and an output of the drive shaft torsion angular velocity F / B model 502 is set as a first torque target value.
  • the F / B compensator 402A includes a control computation time delay e ⁇ L1s , a sensor signal processing time delay e ⁇ L2s that constitutes a control system delay element, and a motor response in the configuration of the F / B compensator 402 shown in FIG. A control block of delay Ga (s) is added. Accordingly, the F / B compensator 402A receives the second torque target value and calculates the motor rotational speed estimated value for the second torque target value calculated using the transfer characteristic Gp (s) to be controlled, The final motor rotational speed estimated value is calculated by adding the motor rotational speed estimated value for the first torque target value calculated by the vehicle model 501 of the F compensator 401A.
  • Estimated final motor rotational speed obtained by passing the calculated final motor rotational speed estimated value through control blocks of control computation time delay e ⁇ L1s , sensor signal processing time delay e ⁇ L2s , and motor response delay Ga (s), respectively.
  • the motor rotation speed detection value are passed through the filter Hc (s) / Gp (s) composed of the reverse characteristic of the transfer characteristic Gp (s) to be controlled and the bandpass filter Hc (s), and the second torque Calculate the target value.
  • the influence of the control system delay element is added to the estimated motor rotational speed for the first torque target value and the estimated motor rotational speed for the second torque target value. Note that by adjusting the center frequency and gain of the bandpass filter H (s) to Hc (s), the phase shift of the feedback torque can be eliminated.
  • the F / B compensator 402A performs the delay process according to the delay element of the control system with respect to the estimated motor rotation number, and performs the delay process. Since the second torque target value is calculated by performing feedback calculation based on the estimated motor rotation speed value and the detected motor rotation speed value, appropriate feedback control is performed in consideration of the delay element of the control system. It can be performed.
  • FIG. 9 is an example of a control block diagram for performing processing for setting the final torque command value Tm2 * in the third embodiment.
  • the vibration suppression control calculation unit 400B that sets the final torque command value Tm2 * includes an F / F compensator 401A, an F / B compensator 402B, and an adder 403.
  • the configuration of the F / F compensator 401A is the same as that of the F / F compensator 401A shown in FIG. That is, the F / F compensator 401A subtracts a vehicle model 501 configured by a dead zone model that simulates vehicle parameters and gear backlash, and a value obtained by adding the F / B gain to the pseudo torsional angular velocity from the torque command value.
  • a shaft torsion angular velocity F / B model 502 is provided, and an output of the drive shaft torsion angular velocity F / B model 502 is set as a first torque target value.
  • the F / B compensator 402B uses the motor rotation speed estimation value for the first torque target value calculated by the vehicle model 501 of the F / F compensator 401A as a control calculation time delay e ⁇ L1s and a sensor signal processing time delay e ⁇ .
  • the second torque calculated using the value obtained by passing the control blocks of L2s and the motor response delay Ga (s) and the second torque target value and using the transfer characteristic Gp (s) of the control target
  • the final motor rotational speed estimated value is calculated by adding the motor rotational speed estimated value with respect to the target value.
  • the deviation between the calculated final motor rotational speed estimated value and the motor rotational speed detected value is expressed as a filter H (s) / Gp (s) composed of the inverse characteristic of the transfer characteristic Gp (s) to be controlled and the bandpass filter H (s). ) To calculate the second torque target value.
  • the F / B compensator 402B performs the delay process according to the delay element of the control system with respect to the motor rotation speed estimation value, and performs the delay process. Since the second torque target value is calculated by performing feedback calculation based on the estimated motor rotation speed value and the detected motor rotation speed value, appropriate feedback control is performed in consideration of the delay element of the control system. It can be performed.
  • FIG. 10 is an example of a control block diagram for performing processing for setting the final torque command value Tm2 * in the fourth embodiment.
  • the vibration suppression control calculation unit 400C that sets the final torque command value Tm2 * includes an F / F compensator 401C, an F / B compensator 402C, and an adder 403.
  • the F / F compensator 401C a control block 505 having a transfer characteristic of motor response delay Ga (s) is added to the configuration of the F / F compensator 401A shown in FIG. That is, the F / F compensator 401C is a vehicle model 501 configured by a dead zone model that simulates vehicle parameters and gear backlash, and a drive that subtracts the value obtained by integrating the F / B gain from the pseudo torsional angular velocity from the torque command value.
  • a shaft torsion angular velocity F / B model 502 and a control block 505 having a transfer characteristic of a motor response delay Ga (s) which is a delay element of the control system are provided, and the output of the drive shaft torsion angular velocity F / B model 502 is the first output. Use the torque target value.
  • the control block 505 is provided between the torsional angular velocity F / B model 502 and the vehicle model 501.
  • the F / B compensator 402C calculates the motor rotation speed estimated value for the first torque target value calculated by the vehicle model 501 of the F / F compensator 401C, using the control calculation time delay e ⁇ L1s and the sensor signal processing time delay e ⁇ .
  • the deviation between the calculated final motor rotational speed estimated value and the motor rotational speed detected value is expressed as a filter H (s) / Gp (s) composed of the inverse characteristic of the transfer characteristic Gp (s) to be controlled and the bandpass filter H (s). )
  • a filter H (s) / Gp (s) composed of the inverse characteristic of the transfer characteristic Gp (s) to be controlled and the bandpass filter H (s).
  • the F / B compensator 402C performs the delay process according to the delay element of the control system with respect to the estimated motor rotation number, and performs the delay process. Since the second torque target value is calculated by performing feedback calculation based on the estimated motor rotation speed value and the detected motor rotation speed value, appropriate feedback control is performed in consideration of the delay element of the control system. It can be performed.
  • FIG. 11 is a comparison diagram of control results between the control device for the electric vehicle according to the first embodiment and the control device described in JP2002-152916A.
  • the change over time of the target torque command value, the change over time of the final target torque value, and the change over time of the longitudinal acceleration are shown in order from the top.
  • the control apparatus for the electric vehicle in the first embodiment even when the gain K of the F / B compensator 402 is set so as to ensure the same stability margin, the feedforward compensation substantially Since torsional vibration can be suppressed, a smooth response without shock as shown in FIG. 11 can be obtained.
  • the control apparatus for the electric vehicle in the second to fourth embodiments even when a gain is added to the feedback compensator 402 so as to ensure a stability margin, a smooth without shock as shown in FIG. You can get a response.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above.

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Abstract

　電動車両の制御装置は、モータトルク指令値を入力し、フィードフォワード演算により、第１のトルク目標値を演算するフィードフォワード演算部と、第１のトルク目標値に従ってモータトルクを制御するモータトルク制御部とを備える。フィードフォワード演算部は、モータトルク指令値を入力して、モータトルクから駆動軸ねじり角速度までの特性をモデル化した車両モデルと、車両モデルから出力される駆動軸ねじり角速度を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、第１のトルク目標値を演算する駆動軸ねじり角速度フィードバックモデルとを備える。

Description

電動車両の制御装置および電動車両の制御方法
　本発明は、電動モータで駆動可能な電動車両の制御装置および電動車両の制御方法に関する。
　従来、モータの回転速度を駆動輪の回転速度に相当させた相当回転速度と、駆動輪の平均回転速度との偏差に所定のゲインを乗じて補正値を演算し、モータのトルク指令値から補正値を減じることにより、車両のトルク変動などに伴う振動を抑制する技術が知られている（ＪＰ２００２－１５２９１６Ａ参照）。
　ここで、ＪＰ２００２－１５２９１６Ａにおいて、所定のゲインは、モータの回転速度と駆動輪の回転速度と駆動軸のねじり角度を変数として記述される電気自動車の駆動系の運動方程式と、トルク指令値から補正値を減じて得られるモータの入力トルクを用いた制御系の状態運動方程式における特性方程式の極を、実数となるように定めるという構成になっている。このため、ＣＰＵにおける演算遅れ、回転速度の検出遅れ、モータのトルク応答遅れ等のようなフィードバック制御系に存在する遅れ時間が大きい場合に、制御系が発散してしまう。このようなフィードバック制御系の発散を防止するためにフィードバックゲインを小さくすると、上述した特性方程式の極が実数とならずに制振性能が不足してしまうという問題が生じる。
　本発明は、制御系の安定性確保と制振性能を両立させることを目的とする。
　一実施形態における電動車両の制御装置は、目標トルク指令値を入力し、フィードフォワード演算により、第１のトルク目標値を演算するフィードフォワード演算部と、第１のトルク目標値に従ってモータトルクを制御するモータトルク制御部とを備える。フィードフォワード演算部は、目標トルク指令値を入力して、モータトルクから駆動軸ねじり角速度までの特性をモデル化した車両モデルと、車両モデルから出力される駆動軸ねじり角速度を目標トルク指令値にフィードバックさせることによって、第１のトルク目標値を演算する駆動軸ねじり角速度フィードバックモデルとを備える。
　本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面とともに以下に詳細に説明される。
図１は、図１は、第１の実施形態における電動車両の制御装置を備えた電気自動車の主要構成を示すブロック図である。 図２は、電動モータコントローラ２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。 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、最終トルク指令値Ｔｍ２＊を設定する処理を行う制御ブロック図の一例である。 図５は、Ｆ／Ｆ補償器の詳細な構成を示すブロック図である。 図６は、車両の駆動力伝達系をモデル化した図である。 図７は、Ｆ／Ｂ補償器の詳細な構成を示すブロック図である。 図８は、第２の実施形態において、最終トルク指令値Ｔｍ２＊を設定する処理を行う制御ブロック図の一例である。 図９は、第３の実施形態において、最終トルク指令値Ｔｍ２＊を設定する処理を行う制御ブロック図の一例である。 図１０は、第４の実施形態において、最終トルク指令値Ｔｍ２＊を設定する処理を行う制御ブロック図の一例である。 図１１は、第１の実施形態における電動車両の制御装置と、ＪＰ２００２－１５２９１６Ａに記載の制御装置との制御結果の比較図である。
　－第１の実施形態－
　図１は、第１の実施形態における電動車両の制御装置を備えた電気自動車の主要構成を示すブロック図である。電動車両とは、車両の駆動源の一部または全部として電動モータを備え、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、電気自動車だけでなく、ハイブリッド自動車や燃料電池自動車も含まれる。
　電動モータコントローラ２は、車速Ｖ、アクセル開度θ、電動モータ４の回転子位相α、電動モータ４の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ等の車両状態を示す信号をデジタル信号として入力し、入力された信号に基づいて、電動モータ４を制御するためのＰＷＭ信号を生成する。また、生成したＰＷＭ信号に応じてインバータ３の駆動信号を生成する。
　インバータ３は、例えば、各相ごとに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）を備え、駆動信号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の電流を交流に変換し、電動モータ４に所望の電流を流す。
　電動モータ（三相交流モータ）４は、インバータ３から供給される交流電流により駆動力を発生し、減速機５および駆動軸８を介して、左右の駆動輪９ａ、９ｂに駆動力を伝達する。また、車両の走行時に駆動輪９ａ、９ｂ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３は、電動モータ４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１に供給する。
　電流センサ７は、電動モータ４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６は、例えば、レゾルバやエンコーダであり、電動モータ４の回転子位相αを検出する。
　図２は、電動モータコントローラ２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では、車両状態を示す信号を入力する。ここでは、車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）、アクセル開度θ（％）、電動モータ４の回転子位相α（ｒａｄ）、電動モータ４の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）、回転子の角速度ω（ｒａｄ／ｓ）、電動モータ４の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ、バッテリ１とインバータ３間の直流電圧値Ｖｄｃ（Ｖ）を入力する。
　車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）は、図示しない車速センサや、図示しないブレーキコントローラ等の他のコントローラより通信にて取得する。または、モータ回転速度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を乗算することにより単位変換して、車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）を求める。
　アクセル開度θ（％）は、図示しないアクセル開度センサから取得するか、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する。
　電動モータ４の回転子位相α（ｒａｄ）は、回転センサ６から取得する。電動モータ４の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）は、回転子の角速度ω（電気角）を電動モータ４の極対数で除算して、電動モータ４の機械的な角速度であるモータ回転速度ωｍ（ｒａｄ／ｓ）を求め、求めたモータ回転速度ωｍに６０／（２π）を乗算することによって求める。回転子の角速度ω（ｒａｄ／ｓ）は、回転子位相αを微分することによって求める。
　電動モータ４の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ（Ａ）は、電流センサ７から取得する。
　直流電圧値Ｖｄｃ（Ｖ）は、バッテリ１とインバータ３間の直流電源ラインに設けられた電圧センサ（不図示）、または、図示しないバッテリコントローラから送信される電源電圧値から求める。
　ステップＳ２０２では、第１のトルク指令値Ｔｍ１＊を設定する。具体的には、ステップＳ２０１で入力されたアクセル開度θおよび車速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、第１のトルク指令値Ｔｍ１＊を設定する。
　ステップＳ２０３では、ステップＳ２０２で設定された第１のトルク指令値Ｔｍ１＊とモータ回転速度ωｍとを入力し、駆動軸トルクの応答を犠牲にすることなく、駆動力伝達系振動（駆動軸８のねじり振動など）を抑制する最終トルク指令値Ｔｍ２＊を設定する。最終トルク指令値Ｔｍ２＊を設定する方法の詳細については、後述する。
　ステップＳ２０４では、ステップＳ２０３で設定された最終トルク指令値Ｔｍ２＊、モータ回転速度ωｍ、および、直流電圧値Ｖｄｃに基づいて、ｄ軸電流目標値ｉｄ＊、ｑ軸電流目標値ｉｑ＊を求める。
　ステップＳ２０５では、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑをそれぞれ、ステップＳ２０４で求めたｄ軸電流目標値ｉｄ＊およびｑ軸電流目標値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値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗと、電動モータ４の回転子位相αとに基づいて、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑを求める。続いて、ｄ軸、ｑ軸電流指令値ｉｄ＊、ｉｑ＊と、ｄ軸、ｑ軸電流ｉｄ、ｉｑとの偏差から、ｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖｄ、ｖｑを算出する。
　次に、ｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖｄ、ｖｑと、電動モータ４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Ｖｄｃ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３のスイッチング素子を開閉することによって、電動モータ４をトルク指令値で指示された所望のトルクで駆動することができる。
　図４は、最終トルク指令値Ｔｍ２＊を設定する処理を行う制御ブロック図の一例である。最終トルク指令値Ｔｍ２＊を設定する制振制御演算部４００は、フィードフォワード補償器４０１（以下、Ｆ／Ｆ補償器４０１と呼ぶ）と、フィードバック補償器４０２（以下、Ｆ／Ｂ補償器４０２と呼ぶ）と、加算器４０３とを備える。
　Ｆ／Ｆ補償器４０１は、第１のトルク指令値Ｔｍ１＊を入力し、第１のトルク目標値および第１のトルク目標値に対するモータ回転数推定値を出力する。
　Ｆ／Ｂ補償器４０２は、第１のトルク目標値に対するモータ回転数推定値およびモータ回転数検出値を入力し、第２のトルク目標値を出力する。
　加算器４０３は、Ｆ／Ｆ補償器４０１から出力される第１のトルク目標値と、Ｆ／Ｂ補償器４０２から出力される第２のトルク目標値とを加算して、最終トルク指令値Ｔｍ２＊を出力する。
　図５は、Ｆ／Ｆ補償器４０１の詳細な構成を示すブロック図である。Ｆ／Ｆ補償器４０１は、車両パラメータとギアバックラッシュを模擬した不感帯モデルにより構成される車両モデル５０１と、トルク指令値から擬似ねじり角速度にフィードバックゲイン（Ｆ／Ｂゲイン）を積算した値を減算する駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂモデル５０２と、制御系遅れ要素５０３とを備える。
　駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂモデル５０２の出力である駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ指令値ＴFBに、制御系遅れ要素５０３である制御演算時間ｅ-L1sとモータ応答遅れＧａ（ｓ）を考慮した値が車両モデル５０１に入力されて、擬似駆動ねじり角速度ωｄ＾が求められる。求められた擬似駆動ねじり角速度ωｄ＾に、制御系遅れ要素５０３であるセンサ信号処理時間ｅ-L2sを考慮し、Ｆ／ＢゲインＫFB1を積算した値を第１のトルク指令値Ｔｍ１＊から減算し、減算により得られる値を駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ指令値ＴFBとして、これを第一のトルク目標値とする。
　まず初めに、車両モデル５０１について説明する。
　図６は、車両の駆動力伝達系をモデル化した図であり、車両の運動方程式は、式（１）～（６）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　式（１）～（６）における各パラメータは、下記の通りである。
Ｊｍ：モータイナーシャ
Ｊｗ：駆動輪イナーシャ（１軸分）
Ｍ：車両の質量
Ｋｄ：ドライブシャフトのねじり剛性
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：タイヤの荷重半径
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：車両の速度
θ：ドライブシャフトのねじり角
　式（１）～（６）をラプラス変換してトルク指令値Ｔｍからモータ角速度ωｍまでの伝達特性を求めると、式（７）、（８）となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　ただし、式（８）中の各パラメータは、次式（９）～（１６）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　また、トルク指令値Ｔｍから駆動軸トルクＴｄまでの伝達特性は、式（１７）となり、式（１７）中のパラメータｃ１、ｃ０はそれぞれ、式（１８）、（１９）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
　式（２）、（４）、（５）、（６）より、モータ角速度ωｍから駆動輪角速度ωｗまでの伝達特性を求めると、次式（２０）となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
　式（７）、（８）、（２０）より、トルク指令値Ｔｍから駆動輪角速度ωｗまでの伝達特性は次式（２１）となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
　式（１７）、（２１）より、駆動軸トルクＴｄから駆動軸角速度ωｗまでの伝達特性は、次式（２２）となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
　ここで、式（１）を変形すると、次式（２３）となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
　従って、式（２２）、（２３）より、駆動軸ねじり角速度ωｍ／Ｎ－ωｗは、次式（２４）で表せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024
　ただし、式（２４）中のＨｗ（ｓ）は、式（２５）～（２９）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000026
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000028
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000029
　また、モータから駆動軸までのバックラッシュ特性を不感帯でモデル化すると、駆動軸トルクＴｄは、次式（３０）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000030
  　ここで、θｄは、モータから駆動軸までのオーバーオールのバックラッシュ量である。
　図５に示す車両モデル５０１の構成は、上記説明に基づいたものである。
　続いて、駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂモデル５０２について説明する。
　車両モデル５０１より算出した疑似ねじり角速度ωｄ＾＝ωｍ／Ｎ－ωｗを用いて、駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ指令値ＴFBを次式（３１）で表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000031
　式（３１）は、式（４）、（６）より、次式（３２）により表せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000032
　また、式（１７）は、次式（３３）に変形できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000033
  　ここで、ζｐは駆動トルク伝達系の減衰係数であり、ωｐは駆動トルク伝達系の固有振動周波数である。
　さらに、式（３３）の極と零点を調べると、α＝ｃ０／ｃ１となるため、極零相殺すると、次式（３４）となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000034
　式（３２）、（３４）より、駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ指令値ＴFBをトルク指令値Ｔｍから減算した場合、駆動軸トルクＴｄは、次式（３５）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000035
　式（３５）を変形すると、駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ系の伝達特性は次式（３６）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000036
　ここで、規範応答は次式（３７）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000037
　駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ系の伝達特性と、規範応答が一致する条件は、次式（３８）となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000038
　式（３８）より、Ｆ／ＢゲインＫFBIは、次式（３９）で表せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000039
　制御系遅れ要素５０３では、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遅れｅ-L2sを加味している。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。より具体的には、制御演算時間は、本実施形態において行われるねじり振動制御演算に要する時間、すなわち、モータトルク指令値が入力されてから最終トルク目標値を算出するのに要する時間の時間遅れ分に相当し、センサ信号処理時間は、回転速度センサ６等の各種センサで信号を検出するのに要する時間や検出した信号値を処理するのに要する時間の時間遅れ分に相当する。
　モータ応答遅れＧａ（ｓ）は、次式（４０）で表される。モータ応答遅れとは、最終トルク目標値に対して、実際にモータトルクが発生するまでの時間である。ただし、τａはモータ応答時定数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000040
  　続いて、Ｆ／Ｂ補償器４０２の構成について説明する。
　図７は、Ｆ／Ｂ補償器４０２の詳細な構成を示すブロック図である。Ｆ／Ｂ補償器４０２は、第２のトルク目標値を入力して制御対象の伝達特性Ｇｐ（ｓ）を用いて算出した第２のトルク目標値に対するモータ回転数推定値と、Ｆ／Ｆ補償器４０１の車両モデルにより算出した第１のトルク目標値に対するモータ回転数推定値とを加算して、最終モータ回転数推定値を求める。そして、求めた最終モータ回転数推定値とモータ回転数検出値との偏差を、制御対象の伝達特性Ｇｐ（ｓ）の逆特性と、バンドパスフィルタＨ（ｓ）からなるフィルタＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）を通して、第２のトルク目標値を算出する。このバンドパスフィルタＨ（ｓ）は、中心周波数が車両の駆動系のねじり共振周波数と一致している。ゲインＫは、Ｆ／Ｂ系制御系の安定余裕（ゲイン余裕、位相余裕）を調整するために配置され、大きさ１以下の値である。
　なお、車両の制御装置の構成として、Ｆ／Ｂ補償器４０２を設けることが望ましいが、Ｆ／Ｂ補償器４０２を設けずに、Ｆ／Ｆ補償器４０１から出力される第１のトルク目標値に基づいて、モータトルク制御を行うこともできる。
　以上、第１の実施形態における車両の制御装置によれば、モータトルク指令値を入力し、フィードフォワード演算により、第１のトルク目標値を演算するＦ／Ｆ補償器４０１と、第１のトルク目標値に従ってモータトルクを制御する電動モータコントローラ２（モータトルク制御部）とを備える。Ｆ／Ｆ補償器４０１は、モータトルク指令値を入力して、モータトルクから駆動軸ねじり角速度までの特性をモデル化した車両モデル５０１と、車両モデル５０１から出力される駆動軸ねじり角速度を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、第１のトルク目標値を演算する駆動軸ねじり角速度フィードバックモデル５０２とを備える。これにより、駆動軸ねじり角速度フィードバックモデル５０２のゲインを、安定性を考慮して小さく設定する必要がないため、制振性能を満足するフィードバックゲインに設定することができる。制御系の遅れや外乱が無い場合には、フィードフォワード補償値である第１のトルク目標値を用いて駆動軸ねじり振動を抑制することができる。
　車両モデルの駆動力伝達系は、モータトルクが車両の駆動軸トルクに伝達されない不感帯を有するので、ギアバックラッシュ特性を模擬することが可能であり、ギアバックラッシュ発生時にも、駆動軸ねじり角振動を抑制することができる。
　車両モデルの駆動力伝達系の不感帯幅は、モータから駆動軸までのギアバックラッシュ量の総和としたので、複数のギアのバックラッシュ量を個別に設定することなく、バックラッシュ特性を再現することができる。
　Ｆ／Ｆ補償器４０１は、モータトルク指令値に対して制御系の持つ遅れ要素に応じた遅れ処理を行ってからフィードフォワード演算を行うので、制御系の持つ遅れ要素を考慮して、適切な制御を行うことができる。制御系の持つ遅れ要素には、車両状態量であるモータ回転数を検出して所定の処理を施すのに伴う時間遅れ、モータトルク指令値が入力されてから最終トルク目標値を算出するのに要する時間遅れ、および、最終トルク目標値に対して実際にモータトルクが発生するまでの時間遅れのうちの少なくとも１つの時間遅れが含まれるので、実際に発生する遅れ要素に基づいた遅れ処理を行うことにより、より適切な制御を行うことができる。
　車両モデルは、目標トルク指令値を入力して、モータトルクから駆動軸ねじり角速度までの特性と、モータトルクからモータ回転数の特性をモデル化したものであり、Ｆ／Ｂ補償器４０２は、車両モデル５０１から出力されるモータ回転数推定値、およびモータ回転数検出値に基づいてフィードバック演算を行うことにより、第２のトルク目標値を演算する。電動モータコントローラ２は、Ｆ／Ｆ補償器４０１から出力される第１のトルク目標値とＦ／Ｂ補償器４０２から出力される第２のトルク目標値とを加算して得られる最終トルク目標値に従ってモータトルクを制御する。これにより、外乱やモデル誤差が発生した場合でも、駆動軸ねじり振動を抑制することができる。
　－第２の実施形態－
　図８は、第２の実施形態において、最終トルク指令値Ｔｍ２＊を設定する処理を行う制御ブロック図の一例である。最終トルク指令値Ｔｍ２＊を設定する制振制御演算部４００Ａは、Ｆ／Ｆ補償器４０１Ａと、Ｆ／Ｂ補償器４０２Ａと、加算器４０３とを備える。
　Ｆ／Ｆ補償器４０１Ａは、図５に示すＦ／Ｆ補償器４０１の構成から、制御系遅れ要素５０３を省いた構成となっている。すなわち、Ｆ／Ｆ補償器４０１Ａは、車両パラメータとギアバックラッシュを模擬した不感帯モデルにより構成される車両モデル５０１と、トルク指令値から擬似ねじり角速度にＦ／Ｂゲインを積算した値を減算する駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂモデル５０２とを備え、駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂモデル５０２の出力を第１のトルク目標値とする。
　Ｆ／Ｂ補償器４０２Ａは、図７に示すＦ／Ｂ補償器４０２の構成に、制御系遅れ要素を構成する制御演算時間遅れｅ-L1s、センサ信号処理時間遅れｅ-L2s、および、モータ応答遅れＧａ（ｓ）なる制御ブロックが追加されている。従って、Ｆ／Ｂ補償器４０２Ａは、第２のトルク目標値を入力して制御対象の伝達特性Ｇｐ（ｓ）を用いて算出した第２のトルク目標値に対するモータ回転数推定値と、Ｆ／Ｆ補償器４０１Ａの車両モデル５０１により算出した第１のトルク目標値に対するモータ回転数推定値とを加算して最終モータ回転数推定値を算出する。算出した最終モータ回転数推定値を、制御演算時間遅れｅ-L1s、センサ信号処理時間遅れｅ-L2s、およびモータ応答遅れＧａ（ｓ）の制御ブロックをそれぞれ通して得られる最終モータ回転数推定値と、モータ回転数検出値との偏差を、制御対象の伝達特性Ｇｐ（ｓ）の逆特性とバンドパスフィルタＨｃ（ｓ）からなるフィルタＨｃ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）を通して、第２のトルク目標値を算出する。これにより、第１のトルク目標値に対するモータ回転数推定値と、第２のトルク目標値に対するモータ回転数推定値は、制御系遅れ要素の影響が加味される。なお、バンドパスフィルタＨ（ｓ）の中心周波数とゲインを調整してＨｃ（ｓ）とすることにより、フィードバックトルクの位相ずれを解消することができる。
　以上、第２の実施形態における電動車両の制御装置によれば、Ｆ／Ｂ補償器４０２Ａは、モータ回転数推定値に対して制御系の持つ遅れ要素に応じた遅れ処理を行い、遅れ処理を行ったモータ回転数推定値、およびモータ回転数検出値に基づいてフィードバック演算を行うことにより、第２のトルク目標値を演算するので、制御系の持つ遅れ要素を考慮して、適切なフィードバック制御を行うことができる。
　－第３の実施形態－
　図９は、第３の実施形態において、最終トルク指令値Ｔｍ２＊を設定する処理を行う制御ブロック図の一例である。最終トルク指令値Ｔｍ２＊を設定する制振制御演算部４００Ｂは、Ｆ／Ｆ補償器４０１Ａと、Ｆ／Ｂ補償器４０２Ｂと、加算器４０３とを備える。
　Ｆ／Ｆ補償器４０１Ａの構成は、図８に示すＦ／Ｆ補償器４０１Ａの構成と同じである。すなわち、Ｆ／Ｆ補償器４０１Ａは、車両パラメータとギアバックラッシュを模擬した不感帯モデルにより構成される車両モデル５０１と、トルク指令値から擬似ねじり角速度にＦ／Ｂゲインを積算した値を減算する駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂモデル５０２とを備え、駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂモデル５０２の出力を第１のトルク目標値とする。
　Ｆ／Ｂ補償器４０２Ｂは、Ｆ／Ｆ補償器４０１Ａの車両モデル５０１により算出した第１のトルク目標値に対するモータ回転数推定値を、制御演算時間遅れｅ-L1s、センサ信号処理時間遅れｅ-L2s、およびモータ応答遅れＧａ（ｓ）の制御ブロックをそれぞれ通して得られる値と、第２のトルク目標値を入力して制御対象の伝達特性Ｇｐ（ｓ）を用いて算出した第２のトルク目標値に対するモータ回転数推定値とを加算して、最終モータ回転数推定値を算出する。算出した最終モータ回転数推定値とモータ回転数検出値との偏差を、制御対象の伝達特性Ｇｐ（ｓ）の逆特性とバンドパスフィルタＨ（ｓ）からなるフィルタＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）を通して、第２のトルク目標値を算出する。
　以上、第３の実施形態における電動車両の制御装置によれば、Ｆ／Ｂ補償器４０２Ｂは、モータ回転数推定値に対して制御系の持つ遅れ要素に応じた遅れ処理を行い、遅れ処理を行ったモータ回転数推定値、およびモータ回転数検出値に基づいてフィードバック演算を行うことにより、第２のトルク目標値を演算するので、制御系の持つ遅れ要素を考慮して、適切なフィードバック制御を行うことができる。
　－第４の実施形態－
　図１０は、第４の実施形態において、最終トルク指令値Ｔｍ２＊を設定する処理を行う制御ブロック図の一例である。最終トルク指令値Ｔｍ２＊を設定する制振制御演算部４００Ｃは、Ｆ／Ｆ補償器４０１Ｃと、Ｆ／Ｂ補償器４０２Ｃと、加算器４０３とを備える。
　Ｆ／Ｆ補償器４０１Ｃは、図９に示すＦ／Ｆ補償器４０１Ａの構成に対して、モータ応答遅れＧａ（ｓ）の伝達特性を有する制御ブロック５０５が追加されている。すなわち、Ｆ／Ｆ補償器４０１Ｃは、車両パラメータとギアバックラッシュを模擬した不感帯モデルにより構成される車両モデル５０１と、トルク指令値から擬似ねじり角速度にＦ／Ｂゲインを積算した値を減算する駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂモデル５０２と、制御系の遅れ要素であるモータ応答遅れＧａ（ｓ）の伝達特性を有する制御ブロック５０５を備え、駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂモデル５０２の出力を第１のトルク目標値とする。制御ブロック５０５は、ねじり角速度Ｆ／Ｂモデル５０２と車両モデル５０１との間に設けられている。
　Ｆ／Ｂ補償器４０２Ｃは、Ｆ／Ｆ補償器４０１Ｃの車両モデル５０１により算出した第１のトルク目標値に対するモータ回転数推定値を、制御演算時間遅れｅ-L1sおよびセンサ信号処理時間遅れｅ-L2sの制御ブロックをそれぞれ通して得られる値と、第２のトルク目標値を入力して制御対象の伝達特性Ｇｐ（ｓ）を用いて算出した第２のトルク目標値に対するモータ回転数推定値とを加算して、最終モータ回転数推定値を算出する。算出した最終モータ回転数推定値とモータ回転数検出値との偏差を、制御対象の伝達特性Ｇｐ（ｓ）の逆特性とバンドパスフィルタＨ（ｓ）からなるフィルタＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）を通して、第２のトルク目標値を算出する。これにより、第１のトルク目標値にトルク応答遅れの影響を加味し、第１のトルク目標値に対するモータ回転数推定値に制御演算時間・センサ信号処理時間の影響を加味することができる。
　以上、第４の実施形態における電動車両の制御装置によれば、Ｆ／Ｂ補償器４０２Ｃは、モータ回転数推定値に対して制御系の持つ遅れ要素に応じた遅れ処理を行い、遅れ処理を行ったモータ回転数推定値、およびモータ回転数検出値に基づいてフィードバック演算を行うことにより、第２のトルク目標値を演算するので、制御系の持つ遅れ要素を考慮して、適切なフィードバック制御を行うことができる。
　図１１は、第１の実施形態における電動車両の制御装置と、ＪＰ２００２－１５２９１６Ａに記載の制御装置との制御結果の比較図である。図中、上から順に、目標トルク指令値の時間変化、最終トルク目標値の時間変化、前後加速度の時間変化をそれぞれ示している。
　ＪＰ２００２－１５２９１６Ａに記載の制御装置において、制御演算時間遅れ、センサ信号処理時間遅れ、モータ応答遅れといったフィードバック制御系に存在する遅れ時間を考慮し、フィードバック制御系の発散を確実に防止するために適切な安定余裕（ゲイン余裕、位相余裕）を確保するようにフィードバックゲインを小さく設定すると、図１１に示すように、前後加速度のオーバーシュートが発生する。
　これに対して、第１の実施形態における電動車両の制御装置によれば、同様の安定余裕を確保するようにＦ／Ｂ補償器４０２のゲインＫを設定した場合でも、フィードフォワード補償によって、ほぼねじり振動を抑制することができるため、図１１に示すようなショックのない滑らかな応答を得ることができる。なお、第２～第４実施形態における電動車両の制御装置についても同様に、安定余裕を確保するようにフィードバック補償器４０２にゲインを追加した場合でも、図１１に示すようなショックのない滑らかな応答を得ることができる。
　本発明は、上述した実施形態に限定されることはない。
　本願は、２０１２年４月１８日に日本国特許庁に出願された特願２０１２－０９４７２２に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (9)

  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装置において、
    　モータトルク指令値を入力し、フィードフォワード演算により、第１のトルク目標値を演算するフィードフォワード演算部と、
    　前記第１のトルク目標値に従ってモータトルクを制御するモータトルク制御部と、
    を備え、
    　前記フィードフォワード演算部は、モータトルク指令値を入力して、モータトルクから駆動軸ねじり角速度までの特性をモデル化した車両モデルと、前記車両モデルから出力される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のトルク目標値を演算する駆動軸ねじり角速度フィードバックモデルとを備える、
    電動車両の制御装置。
  2. 　請求項１に記載の電動車両の制御装置において、
    　前記車両モデルの駆動力伝達系は、モータトルクが車両の駆動軸トルクに伝達されない不感帯を有する。
  3. 　請求項２に記載の電動車両の制御装置において、
    　前記車両モデルの駆動力伝達系の不感帯幅は、モータから駆動軸までのギアバックラッシュ量の総和である。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電動車両の制御装置において、
    　前記フィードフォワード演算部は、前記モータトルク指令値に対して制御系の持つ遅れ要素に応じた遅れ処理を行ってから前記フィードフォワード演算を行う。
  5. 　請求項４に記載の電動車両の制御装置において、
    　前記制御系の持つ遅れ要素には、車両の状態を示す車両状態量を検出して所定の処理を施すのに伴う時間遅れ、前記モータトルク指令値が入力されてからモータを制御するためのトルク目標値を算出するのに要する時間遅れ、および、モータを制御するためのトルク目標値に対して実際にモータトルクが発生するまでの時間遅れのうちの少なくとも１つの時間遅れが含まれる。
  6. 　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電動車両の制御装置において、
    　前記車両モデルは、モータトルクから駆動軸ねじり角速度までの特性と、前記モータトルクからモータ回転数の特性をモデル化したものであって、
    　モータ回転数を検出するモータ回転数検出部と、
    　前記車両モデルから出力されるモータ回転数推定値、および前記モータ回転数検出値に基づいてフィードバック演算を行うことにより、第２のトルク目標値を演算するフィードバック演算部と、
    をさらに備え、
    　前記モータトルク制御部は、前記第１のトルク目標値と前記第２のトルク目標値とを加算して得られる最終トルク目標値に従ってモータトルクを制御する。
  7. 　請求項６に記載の電動車両の制御装置において、
    　前記フィードバック演算部は、前記モータ回転数推定値に対して制御系の持つ遅れ要素に応じた遅れ処理を行い、前記遅れ処理を行ったモータ回転数推定値および前記モータ回転数検出値に基づいてフィードバック演算を行うことにより、前記第２のトルク目標値を演算する。
  8. 　請求項７に記載の電動車両の制御装置において、
    　前記制御系の持つ遅れ要素には、前記モータ回転数検出部がモータ回転数を検出して所定の処理を施すのに伴う時間遅れ、前記モータトルク指令値が入力されてから前記最終トルク目標値を算出するのに要する時間遅れ、および、前記最終トルク目標値に対して実際にモータトルクが発生するまでの時間遅れのうちの少なくとも１つの時間遅れが含まれる。
  9. 　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、
    　モータトルク指令値を入力し、フィードフォワード演算により、第１のトルク目標値を演算する工程と、
    　前記第１のトルク目標値に従ってモータトルクを制御する工程と、
    を備え、
    　前記第１のトルク目標値を演算する工程では、前記モータトルク指令値に基づいて駆動軸ねじり角速度を求め、求めた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のトルク目標値を演算する、
    電動車両の制御方法。
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