WO2016120978A1 - 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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澤田　彰
伊藤　健
中島　孝
雄史 勝又
弘征 小松
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日産自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an electric vehicle control device and an electric vehicle control method.
  • a regenerative brake control device for an electric vehicle that is provided with setting means that can arbitrarily set a regenerative braking force of an electric motor, and regenerates the electric motor with a regenerative braking force set by the setting means (see JP8-79907A). ).
  • An object of the present invention is to provide a technique for suppressing the occurrence of vibration in the front-rear direction of the vehicle body when the electric vehicle is stopped with a regenerative braking force.
  • a vehicle control device is a control device for an electric vehicle that uses a motor as a travel drive source and decelerates by the regenerative braking force of the motor, detects an accelerator operation amount, and controls the travel speed of the electric vehicle.
  • a proportional speed parameter is detected, and a speed parameter estimated value is estimated according to the state of the electric vehicle.
  • a resistance component not related to the gradient is detected or estimated from the vehicle state, and the speed parameter estimated value is corrected according to the resistance component.
  • a feedback torque for stopping the electric vehicle is calculated based on the speed parameter, and a feed forward torque for compensating the feedback torque is calculated based on the corrected speed parameter estimated value.
  • a motor torque command value is calculated, and the motor is controlled based on the calculated motor torque command value.
  • the motor torque command value converges to zero based on the feedback torque and the feed forward torque as the traveling speed decreases when the accelerator operation amount is equal to or less than a predetermined value and the electric vehicle is about to stop.
  • 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.
  • FIG. 2 is a flow of a process of motor current control performed by a motor controller provided in the control device for the electric vehicle according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of an accelerator opening-torque table.
  • FIG. 4 is a diagram modeling a vehicle driving force transmission system.
  • FIG. 5 is a diagram modeling a vehicle driving force transmission system.
  • FIG. 6 is a block diagram for realizing the stop control process.
  • FIG. 7 is a block diagram for explaining a method of calculating an estimated motor rotation speed value using a feedforward compensator (addition of a response adjustment filter).
  • 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.
  • FIG. 2 is a flow of a process of motor current control performed by a motor controller provided in the control device for the
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a method of calculating the F / B torque based on the motor rotation speed.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a method of calculating the F / F torque based on the estimated motor rotation speed value.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a method of calculating a disturbance torque estimated value.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a method for calculating a stop-decision torque based on the motor rotation speed and the estimated disturbance torque.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a method of calculating a motor rotation speed correction value in the control apparatus for an electric vehicle according to the first embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a control result by the control device for the electric vehicle according to the first embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a control result according to the comparative example.
  • FIG. 15 is a flow of a process of motor current control performed by a motor controller included in the control device for an electric vehicle according to the second embodiment.
  • FIG. 16 is a block diagram of stop control processing in the control apparatus for an electric vehicle according to the second embodiment.
  • FIG. 17 is a block diagram of vibration suppression control processing in the control apparatus for an electric vehicle according to the second embodiment.
  • FIG. 18 is a block diagram showing details of vibration suppression control processing in the control apparatus for an electric vehicle according to the second embodiment.
  • FIG. 19 is a diagram for explaining a method for calculating an estimated disturbance torque in the control apparatus for an electric vehicle according to the second embodiment.
  • FIG. 20 is a diagram for explaining a method of calculating a motor rotation speed correction value in the control apparatus for an electric vehicle according to the second embodiment.
  • FIG. 21 is a diagram for explaining a method of calculating a vibration suppression control torque estimated value in the control apparatus for an electric vehicle according to the second embodiment.
  • 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.
  • the control device for an electric vehicle according to the present invention is applicable to an electric vehicle that includes the electric motor 4 as a part or all of the drive source of the vehicle and can travel by the driving force of the electric motor.
  • Electric vehicles include not only electric vehicles but also hybrid vehicles and fuel cell vehicles.
  • the control device for an electric vehicle in the present embodiment can be applied to a vehicle that can control acceleration / deceleration and stop of the vehicle only by operating an accelerator pedal.
  • the driver depresses the accelerator pedal at the time of acceleration and reduces the amount of depression of the accelerator pedal that is depressed at the time of deceleration or stop, or sets the depression amount of the accelerator pedal to zero.
  • the vehicle may approach a stop state while depressing the accelerator pedal to prevent the vehicle from moving backward.
  • the motor controller 2 inputs signals indicating the vehicle state such as the vehicle speed V, the accelerator opening AP, the rotor phase ⁇ of the electric motor (three-phase AC motor) 4, the currents iu, iv, iw of the electric motor 4 as digital signals. Then, a PWM signal for controlling the electric motor 4 is generated based on the input signal. The motor controller 2 controls opening and closing of the switching element of the inverter 3 by the generated PWM signal.
  • the motor controller 2 includes a motor rotation speed estimation unit that calculates a motor rotation speed estimation value, which will be described later, a motor rotation speed estimation value correction unit that corrects the motor rotation speed estimation value based on a brake braking amount, which will be described later; Feedback torque calculating means for calculating feedback torque to be performed, feed forward torque calculating means for calculating feed forward torque described later, motor torque command value calculating means for calculating motor torque command value described later, and motor torque command value
  • the motor control means for controlling the electric motor 4 and the function as disturbance torque estimation means for estimating the disturbance torque described later.
  • the inverter 3 converts the direct current supplied from the battery 1 into alternating current, for example, by turning on / off two switching elements (for example, power semiconductor elements such as IGBT and MOS-FET) for each phase. Then, a desired current is passed through the electric motor 4.
  • switching elements for example, power semiconductor elements such as IGBT and MOS-FET
  • the electric motor 4 generates a driving force by the alternating 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 drive shaft 8.
  • the electric motor 4 collects the kinetic energy of the vehicle as electric energy by generating a regenerative driving force when the electric motor 4 rotates with the drive wheels 9a and 9b and rotates when the vehicle is traveling.
  • 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 functions as a vehicle speed detection unit that detects a motor rotation speed as a speed parameter, and is, for example, a resolver or an encoder, and detects a rotor phase ⁇ of the electric motor 4.
  • the brake controller 11 sets the brake braking amount B according to the depression amount of the brake pedal 10, and controls the brake fluid pressure according to the brake braking amount B.
  • the hydraulic pressure sensor 12 acquires the brake braking amount B by detecting the brake hydraulic pressure, and outputs the acquired brake braking amount B to the motor controller 2. That is, the hydraulic pressure sensor 12 functions as a means for detecting the brake braking amount as a resistance component not related to the gradient.
  • the friction brake 13 raises the brake fluid pressure according to the brake braking amount B, thereby pressing the brake pad against the rotor and generating a braking force on the vehicle.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a flow of processing of motor current control performed by the motor controller 2.
  • step S201 a signal indicating the vehicle state is input.
  • the vehicle speed V (km / h), the accelerator opening AP (%), the rotor phase ⁇ (rad) of the electric motor 4, the rotational speed Nm (rpm) of the electric motor 4, and the three-phase AC flowing through the electric motor 4 The currents iu, iv, iw, the DC voltage value Vdc (V) between the battery 1 and the inverter 3 and the brake braking amount B are input.
  • the vehicle speed V (km / h) is acquired by communication from a vehicle speed sensor (not shown) or another controller.
  • the rotor mechanical angular 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 AP (%) is acquired from an accelerator opening (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 rotor angular speed ⁇ (electrical angle) by the pole pair number p of the electric motor 4 to obtain a motor rotational speed ⁇ m (rad / s) (speed parameter) is obtained, and obtained by multiplying the obtained motor rotational speed ⁇ m by 60 / (2 ⁇ ).
  • the rotor angular velocity ⁇ is obtained by differentiating the rotor phase ⁇ .
  • the currents iu, iv, iw (A) flowing through the electric motor 4 are acquired from the current sensor 7.
  • the DC voltage value Vdc (V) is obtained from a voltage sensor (not shown) provided on a DC power supply line between the battery 1 and the inverter 3 or a power supply voltage value transmitted from a battery controller (not shown).
  • the brake braking amount B is acquired from the hydraulic pressure sensor 12 that detects the brake hydraulic pressure.
  • a value of a stroke sensor or the like (not shown) that detects the brake operation amount of the driver may be used.
  • the brake command value may be acquired by communication from a vehicle controller (not shown) or another controller to obtain the brake braking amount B.
  • a first torque target value Tm1 * is set.
  • the first torque target value Tm1 * is set by referring to the accelerator opening-torque table shown in FIG. 3 based on the accelerator opening AP and the motor rotational speed ⁇ m input in step S201.
  • the control device for an electric vehicle is applicable to a vehicle that can control acceleration / deceleration or stop of the vehicle only by operating the accelerator pedal, and at least the accelerator pedal is fully closed.
  • the motor torque is set so that the motor regeneration amount becomes large when the accelerator opening is 0 (fully closed).
  • the negative motor torque is set so that the regenerative braking force works when the motor speed is positive and at least when the accelerator opening is 0 (fully closed).
  • the accelerator opening-torque table is not limited to that shown in FIG.
  • step S203 stop control processing is performed. Specifically, the stop time of the electric vehicle is determined, and before the stop time, the first torque target value Tm1 * calculated in step S202 is set as the motor torque command value Tm * . After the stop, the second torque target value Tm2 * that converges to the disturbance torque command value Td as the motor rotational speed decreases is set as the motor torque command value Tm * .
  • the second torque target value Tm2 * is positive torque on an uphill road, negative torque on a downhill road, and almost zero on a flat road. Thereby, the stop state can be maintained regardless of the gradient of the road surface, as will be described later. Details of the stop control process 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 motor torque target value Tm * , the motor rotation speed ⁇ m, and the DC voltage value Vdc calculated in step S203. For example, by preparing in advance a table that determines the relationship between the torque command value, the motor rotation speed, and the DC voltage value, the d-axis current target value, and the q-axis current target value, and referring to this table, The d-axis current target value id * and the q-axis current target value iq * are obtained.
  • 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.
  • a non-interference voltage necessary for canceling the interference voltage between the dq orthogonal coordinate axes may be added to the calculated d-axis and q-axis voltage command values vd and vq.
  • the PWM signal tu (%) from the three-phase AC voltage command values vu, vv and vw and the current voltage value Vdc. , Tv (%), tw (%).
  • the electric motor 4 can be driven with a desired torque indicated by the torque command value Tm * by opening and closing the switching element of the inverter 3 by the PWM signals tu, tv, and tw thus obtained.
  • FIGS. 4 and 5 are diagrams in which a driving force transmission system of a vehicle is modeled, and parameters in the figure are as follows.
  • Jm Electric motor inertia
  • Jw Drive wheel inertia
  • M Vehicle mass
  • KD Torsional rigidity of drive system
  • Kt Coefficient of friction between tire and road surface
  • N Overall gear ratio
  • r Tire excess radius
  • ⁇ m Electric motor angular velocity
  • Tm Torque target value
  • Tm * TD Drive wheel torque
  • F Force applied to the vehicle
  • V Speed of vehicle
  • ⁇ w Angular speed of driving wheel
  • each parameter in Formula (6) is represented by the following Formula (7).
  • Brake braking amount B is a braking force applied to the vehicle, and an equation of motion represented by the following equation (11) can be derived from FIGS.
  • the transfer characteristic Gb (s) from the brake braking amount B to the motor rotational speed ⁇ m is obtained as follows: It is represented by Formula (12).
  • FIG. 6 is a block diagram for realizing the stop control process.
  • a feedforward compensator (hereinafter referred to as F / F compensator) 501 calculates a motor rotation speed estimated value based on the acquired brake braking amount B. Details of the F / F compensator 501 will be described below with reference to FIGS.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a method of calculating the estimated motor rotation speed according to the state of the electric vehicle.
  • the brake torque estimator 601 Based on the brake braking amount B, the brake torque estimator 601 calculates a motor rotation speed correction value for correcting the motor rotation speed estimation value. Details of the brake torque estimator 601 are shown in FIG.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a method of calculating the motor rotation speed correction value according to the brake braking amount B.
  • the control block 1201 calculates the motor rotation speed correction value by applying the process of the transfer characteristic Gb (s) expressed by the above equation (12) to the brake braking amount B.
  • the braking force by the brake acts in the direction in which the motor rotation converges to 0 rpm during both forward and reverse travel. Therefore, the motor rotation speed correction value is calculated so as to act in the direction in which the motor rotation converges to 0 rpm according to the sign of the vehicle longitudinal speed.
  • the sign of the motor rotation speed correction value in this embodiment is negative when the vehicle is moving forward and positive when the vehicle is moving backward.
  • the motor rotation speed correction value is output to the adder 602 shown in FIG.
  • the adder 602 adds the motor rotation speed correction value calculated by the brake torque estimator 601 to the motor rotation speed estimation value to correct the motor rotation speed estimation value. Then, the corrected motor rotation speed estimated value is output to the control block 603.
  • the motor torque estimation unit 603 multiplies the corrected motor rotation speed estimated value output from the adder 602 by a predetermined gain (hereinafter referred to as total gain) Kvref (Kvref ⁇ 0) to obtain the motor torque estimated value. calculate.
  • the total gain Kvref is a predetermined value for smoothly stopping the electric vehicle while suppressing the extension of the braking distance, and is appropriately set based on, for example, experimental data.
  • the motor rotation speed estimation unit 604 converts the motor torque estimation value into the motor rotation speed estimation value based on the vehicle model Gp (s) shown in the equation (6).
  • the simplified vehicle model Gp ′′ (s) represented by Expression (10) is used instead of the vehicle model Gp (s).
  • the motor rotation speed estimation unit 604 inputs the motor torque estimation value calculated by the motor torque estimation unit 603 to the vehicle simple model Gp ′′ (s), thereby rotating the motor based on the vehicle simple model Gp ′′ (s). Calculate a speed estimate. Then, the motor rotation speed estimation unit 604 outputs a motor rotation speed estimation value based on the vehicle simple model Gp ′′ (s) to the adder 602 and the low-pass filter 605.
  • the motor rotation speed estimation unit 604 is a simple vehicle model Gp ′′ (s). Is initialized based on the current motor rotation speed ⁇ m.
  • the vehicle simple model Gp ′′ (s) is composed of constants a 1 ′ and b 0 ′ uniquely determined by the design value of the vehicle and an integrator.
  • the vehicle simple model Gp ′′ (s) is initialized by setting the initial value of the integrator described above to the motor rotation speed ⁇ m.
  • an error occurs between the command value or sensor value and the braking force that actually acts on the vehicle due to a change in the friction coefficient ( ⁇ ) of the brake pad. Therefore, by initializing as described above, errors that occur during brake braking are canceled.
  • the low-pass filter 605 is a low-pass filter having a transfer characteristic Hc (s) set to complement the vehicle simple model Gp ′′ (s).
  • the motor rotation speed estimation value calculated by the motor rotation speed estimation unit 604 is subjected to a response adjustment by filtering the transfer characteristic Hc (s).
  • the transfer characteristic Hc (s) is set based on simulation or experimental data. Specifically, the convergence of the motor rotational speed ⁇ m and the convergence of the estimated motor rotational speed input to the F / F torque setter 503 are made equal in a state where the total gain Kvref is smaller than zero. The time constant of the transfer characteristic Hc (s) is adjusted.
  • the low-pass filter process is performed on the estimated motor rotational speed input to the F / F torque setting unit 503, the deviation of the response characteristic due to the use of the vehicle simple model Gp ′′ (s) is corrected. .
  • a feedback torque setting device (hereinafter referred to as F / B torque setting device) 502 shown in FIG. 6 calculates F / B torque based on the detected motor rotation speed ⁇ m. Details will be described with reference to FIG.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a method of calculating the F / B torque based on the motor rotation speed ⁇ m.
  • the F / B torque setting unit 502 includes a multiplier 701 that converts the motor rotation speed ⁇ m into F / B torque.
  • the multiplier 701 includes a total gain multiplier 710 and a distribution coefficient multiplier 720, and uses an F / B gain K1 (Kvref ⁇ ⁇ ) determined to distribute the regenerative braking force of the electric motor 4 as a motor rotational speed ⁇ m.
  • F / B torque is calculated by multiplying.
  • the F / B gain K1 is set so as to weaken the regenerative braking force as compared with the total gain Kvrerf. That is, the F / B gain K1 is set to a value smaller than zero and larger than the total gain Kvref.
  • the total gain multiplier 710 calculates the F / B total torque by multiplying the motor rotational speed ⁇ m by the total gain Kvref.
  • the distribution coefficient multiplier 720 calculates the F / B torque by multiplying the F / B total torque by the distribution coefficient ⁇ . However, the distribution coefficient ⁇ is larger than “0” and smaller than “1”. The distribution coefficient ⁇ is set based on simulation or experimental data.
  • the multiplier 701 can reduce the F / B torque so that the regenerative braking force is reduced by using the value obtained by multiplying the total gain Kvref by the distribution coefficient ⁇ as the F / B gain K1. Further, since the F / B torque is calculated by multiplying the motor rotation speed ⁇ m by the F / B gain K1, the F / B torque is set as a torque that can obtain a large regenerative braking force as the motor rotation speed ⁇ m increases.
  • the F / F torque setting unit 503 calculates F / F torque based on the estimated motor rotation speed calculated by the F / F compensator 501.
  • the shortage of the regenerative braking force due to the F / B torque is compensated by the F / F torque just before stopping.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a method for calculating the F / F torque based on the estimated motor rotation speed value.
  • the F / F torque setting unit 503 includes a multiplier 801 that converts the estimated motor rotation speed value into F / F torque.
  • the multiplier 801 calculates the F / F torque by multiplying the estimated motor rotation speed by the F / F gain K2 set according to the F / B gain K1.
  • the multiplier 801 includes a total gain multiplier 810 and a distribution coefficient multiplier 820.
  • the total gain multiplier 810 calculates the F / F total torque by multiplying the estimated motor rotation speed by the total gain Kvref.
  • the distribution coefficient multiplier 820 calculates the F / F torque by multiplying the F / F total torque by the distribution coefficient (1- ⁇ ). However, since the distribution coefficient ⁇ is larger than “0” and smaller than “1” as described in FIG. 8, the distribution coefficient (1 ⁇ ) is larger than “0” and smaller than “1”. Value.
  • the multiplier 801 uses the value obtained by multiplying the total gain Kvref by the distribution coefficient (1- ⁇ ) as the F / F gain K2, thereby reducing the F / B torque by the F / B torque setting unit 502. Can be assigned to the F / F torque. Further, since the F / F torque is calculated by multiplying the estimated motor rotational speed by the F / F gain K2, the larger the estimated motor rotational speed, the more the F / F torque is obtained as a torque that provides a large regenerative braking force. Is set.
  • FIG. 10 shows details of the disturbance torque estimator 504, and is a block diagram for calculating the disturbance torque estimated value Td based on the motor rotation speed ⁇ m and the motor torque command value Tm *.
  • the disturbance torque estimator 504 calculates a disturbance torque estimated value Td based on the detected motor rotation speed ⁇ m and the motor torque command value Tm *.
  • the control block 901 functions as a filter having a transfer characteristic of H (s) / Gp (s), and performs the filtering process by inputting the motor rotation speed ⁇ m, whereby the first motor torque estimated value is obtained. Is calculated.
  • Gp (s) is a vehicle model of transmission characteristics of torque input to the vehicle and the rotational speed of the motor
  • H (s) is the difference between the denominator order and the numerator order and the denominator order of the model Gp (s). It is a low-pass filter having a transfer characteristic that is greater than or equal to the difference from the molecular order.
  • the control block 902 functions as a low-pass filter having a transfer characteristic of H (s), and calculates a second motor torque estimated value by inputting a motor torque command value Tm * and performing a filtering process. To do.
  • resistance not related to the gradient such as braking amount, air resistance, rolling resistance, and turning resistance, may be taken into consideration.
  • the subtractor 903 calculates the disturbance torque estimated value Td by subtracting the first motor torque estimated value from the second motor torque estimated value.
  • the disturbance torque in this embodiment is estimated by a disturbance observer as shown in FIG. 10, but may be estimated using a measuring instrument such as a vehicle front-rear G sensor.
  • disturbances include air resistance, modeling errors due to vehicle mass fluctuations due to the number of passengers and loading capacity, tire rolling resistance, road surface gradient resistance, etc., but disturbances that are dominant immediately before stopping
  • the factor is gradient resistance.
  • the disturbance torque estimator 504 calculates the disturbance torque estimated value Td based on the motor torque command value Tm * , the motor rotation speed ⁇ m, and the vehicle model Gp (s). Factors can be estimated collectively. This makes it possible to realize a smooth stop from deceleration under any driving condition. However, since the disturbance torque on the flat road is almost zero as described above, the motor torque command value Tm * is converged to zero without calculating the disturbance torque estimated value Td immediately before stopping on the flat road. May be.
  • the adder 505 adds the F / B torque calculated by the F / B torque setter 502 and the F / F torque calculated by the F / F torque setter 503 to add the motor rotation speed F / B. Torque T ⁇ is calculated.
  • the adder 506 adds the motor rotational speed F / B torque T ⁇ calculated by the adder 505 and the disturbance torque estimation value Td calculated by the disturbance torque estimator 504, thereby adding a second torque target value Tm2. * Is calculated.
  • the stop-right determination torque setting unit 507 calculates a stop-right determination torque based on the detected motor rotation speed ⁇ m and the disturbance torque estimated value Td.
  • FIG. 11 is a block diagram for explaining a method for calculating a stop-decision torque based on the motor rotation speed ⁇ m.
  • the stop-right decision torque setting unit 507 includes a multiplier 1001 and calculates a stop-right decision torque by adding the estimated disturbance torque Td to a value obtained by multiplying the motor rotational speed ⁇ m by the total gain Kvref.
  • the torque comparator 508 compares the first torque target value Tm1 * calculated in step S202 and the magnitude of the stop-stop determining torque calculated by the stop-stop determining torque setter 507.
  • the stop-decision torque is smaller than the first torque target value Tm1 * , and when the vehicle decelerates to the stop-stop position (the vehicle speed is equal to or less than a predetermined vehicle speed), it is greater than the first torque target value Tm1 *.
  • the torque comparator 508 determines that the vehicle is about to stop when the immediately-stopped determination torque becomes greater than the first torque target value Tm1 *, and determines the motor torque command value Tm * from the first torque target value Tm1 * to the second value. Is switched to the torque target value Tm2 * .
  • the torque comparator 508 determines that the stop torque immediately before stopping is equal to or smaller than the first torque target value Tm1 * . determines that the stop torque is just before stopping and determines the motor torque command value Tm *. Is set to the first torque target value Tm1 * .
  • the torque comparator 508 determines that the stop torque immediately before stopping is larger than the first torque target value Tm1 * , the torque comparator 508 determines that the stop is just before stopping and determines the motor torque command value Tm * as the first torque.
  • the target value Tm1 * is switched to the second torque target value Tm2 * .
  • the second torque target value Tm2 * converges to a positive torque on an uphill road, a negative torque on a downhill road, and approximately zero on a flat road.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a control result by the control device for the electric vehicle according to the present embodiment.
  • FIG. 13 shows the control results when the vehicle stops on a flat road, and represents the brake braking amount, the motor rotation speed, the motor torque command value, and the vehicle longitudinal acceleration in order from the top.
  • the dotted line shown in the figure representing the motor rotation speed represents the corrected motor rotation speed estimated value
  • the dotted line shown in the figure representing the motor torque command value represents the disturbance torque estimated value.
  • the electric motor 4 is decelerated based on the first torque target value Tm1 * calculated in step S202 of FIG.
  • the estimated disturbance torque is 0, indicating that the vehicle is traveling on a flat road.
  • the brake braking amount B increases as the driver depresses the brake pedal.
  • the vehicle longitudinal acceleration increases in the negative direction, that is, in the braking side, by using the first torque target value Tm1 * and the brake braking amount B in combination.
  • the torque comparator 508 determines that the vehicle has just stopped when it is determined to be larger than the first torque target value Tm1 * , and the first comparator calculated in step S202 is determined.
  • the torque target value Tm1 * is switched to the second torque target value Tm2 * calculated in step S203 to decelerate.
  • the motor rotational speed and the corrected motor rotational speed estimated value match. I understand that.
  • the simplified vehicle model Gp ′′ (s) constituting the motor rotation speed estimation unit 604 in FIG. 7 is initialized with the motor rotation speed ⁇ m, and the F / F compensator 501 The initial value of the estimated motor rotation speed is output.
  • the electric motor 4 is decelerated based on the first torque target value Tm1 * calculated in step S202 of FIG.
  • the estimated disturbance torque is 0, indicating that the vehicle is traveling on a flat road.
  • the brake braking amount B is increased by the driver depressing the brake pedal.
  • the vehicle longitudinal acceleration increases in the negative direction, that is, in the braking side, by using the first torque target value Tm1 * and the brake braking amount B in combination.
  • the torque comparator 508 determines that the vehicle has just stopped when it is determined to be larger than the first torque target value Tm1 * , and the first comparator calculated in step S202 is determined.
  • the torque target value Tm1 * is switched to the second torque target value Tm2 * calculated in step S203 to decelerate.
  • the brake braking amount B is not considered in the calculation of the motor rotation speed estimated value in the F / F compensator 501, it can be seen that there is a difference between the motor rotation speed and the motor rotation speed estimated value.
  • the simplified vehicle model Gp ′′ (s) constituting the motor rotation speed estimation unit 604 in FIG. 7 is initialized with the motor rotation speed ⁇ m, and the F / F compensator 501 The initial value of the estimated motor rotation speed is output.
  • the combined use of the second torque target value and the brake braking amount B causes the vehicle longitudinal acceleration to converge to 0 and try to stop, but the brake braking amount is released.
  • the vehicle longitudinal acceleration increases in the negative direction, that is, in the backward direction, and the vehicle is moving backward. This is because the deceleration of the electric motor 4 is based on the second torque target value Tm2 * calculated based on the estimated motor rotation speed value without considering the brake braking amount B in the F / F compensator 501. Occurs because of
  • the motor rotation speed shows a negative value, and it can be seen that the vehicle has moved backward and has not stopped smoothly. This occurs because the braking force of the vehicle due to the braking amount is lost when the braking amount is released.
  • a control device for an electric vehicle that uses a motor as a travel drive source and decelerates by the regenerative braking force of the motor, detects an accelerator operation amount, and is proportional to the travel speed of the electric vehicle.
  • the motor rotation speed to be detected is detected, and the estimated motor rotation speed is calculated according to the state of the electric vehicle.
  • a resistance component not related to the gradient is detected or estimated from the vehicle state, and the estimated motor rotation speed is corrected according to the resistance component.
  • a feedback torque for stopping the electric vehicle is calculated based on the motor rotation speed, and a feed forward torque for compensating the feedback torque is calculated based on the corrected motor rotation speed estimated value.
  • a motor torque command value is calculated, and the motor is controlled based on the calculated motor torque command value.
  • the motor torque command value converges to zero based on the feedback torque and the feed forward torque as the traveling speed decreases when the accelerator operation amount is equal to or less than a predetermined value and the electric vehicle is about to stop.
  • This detects or estimates resistance that is not related to the gradient such as brake braking amount, air resistance, rolling resistance, turning resistance, etc., and corrects the motor rotational speed estimated value to obtain the motor rotational speed estimated value and the motor rotational speed. Since they can be matched, the motor torque can be converged to zero as the motor rotation speed decreases. Accordingly, even when a resistance not related to the gradient is input to the vehicle as a disturbance, the vehicle can be stopped smoothly without acceleration vibration in the front-rear direction, and the stopped state can be maintained.
  • the accelerator operation amount is equal to or less than a predetermined value means that the accelerator operation amount when the vehicle is traveling at a sufficiently low speed (for example, a speed of 15 km / h or less) without intervention of a braking device, apart from regenerative braking. Is intended. Needless to say, the vehicle speeds mentioned in the examples are only examples.
  • the detected motor rotation speed is multiplied by the predetermined gain K1 for distributing the regenerative braking force of the motor to calculate the feedback torque, and the corrected motor rotation speed is set to the corrected motor rotation speed.
  • the feedforward torque is calculated by multiplying a specific gain K2 set according to the predetermined gain K1.
  • the resistance component not related to the gradient is a brake braking amount that applies a braking force to the vehicle.
  • the motor rotation speed correction value is calculated from the brake braking amount, and the calculated motor rotation is calculated.
  • the estimated motor rotation speed value is corrected based on the speed correction value.
  • the brake operation amount of the driver can be detected, and the brake braking amount is determined based on the detected brake operation amount.
  • the estimated motor rotational speed can be corrected based on the sensor value detected by the brake fluid pressure sensor, the brake pedal stroke sensor, or the like, so that the correction based on the actual measured value of the vehicle is possible.
  • the brake braking amount may be determined based on a command value (brake braking amount command value or the like) related to the operation of the brake.
  • a command value brake braking amount command value or the like
  • the estimated disturbance torque value can be determined without causing dead time such as sensor detection delay.
  • the brake braking amount is determined in consideration of responsiveness from the input of the brake braking amount to the vehicle until the braking force is applied to the vehicle.
  • the brake braking amount takes into account the responsiveness such as the response from the brake braking amount command value to the brake fluid pressure rise, the response from the brake fluid pressure rise to the braking force acting on the vehicle, etc. Model errors between the model and the actual vehicle can be suppressed.
  • the sign of the motor rotation speed correction value varies depending on the traveling direction of the vehicle.
  • the motor rotation speed correction value is calculated by inverting the sign of the brake braking amount in accordance with the vehicle longitudinal speed (including vehicle speed parameters such as vehicle speed, wheel speed, motor rotation speed, drive shaft rotation speed, etc.). Therefore, the motor rotation speed can be corrected appropriately both when the vehicle is moving forward and when the vehicle is moving backward.
  • the motor rotation speed correction value is calculated using a filter including the brake braking amount input to the vehicle and the model Gb (s) of the transfer characteristic of the motor rotation speed.
  • the brake braking amount can be canceled with high accuracy from the motor rotation speed correction value.
  • the estimated motor rotation speed is initialized with the motor rotation speed. Therefore, the error which arises during brake braking can be canceled.
  • the motor torque command value Tm * is reduced as the motor rotation speed decreases. Since it converges to the estimated disturbance torque Td, smooth deceleration without acceleration vibration in the front-rear direction can be realized just before stopping regardless of the uphill road, flat road, downhill road, and the stopped state can be maintained. Can do.
  • the control device for an electric vehicle according to the second embodiment uses vibration suppression control in addition to the first embodiment described so far.
  • vibration suppression control in addition to the first embodiment described so far.
  • FIG. 15 is a control flowchart of motor control of the control apparatus for an electric vehicle according to the second embodiment.
  • a vibration suppression control process is performed in step S203a.
  • step S203a The process of step S203a is performed after step S203 (stop control process) as shown in FIG.
  • the motor torque command value Tm * calculated in step S203 in the first embodiment described above that is, the motor torque command value Tm * (see FIG. 6), which is the output of the torque comparator 508, is converted into the third
  • the torque target value is Tm3 * (see FIG. 16).
  • the motor torque command value Tm * is obtained by performing the vibration suppression control process on the third torque target value Tm3 * .
  • step S203a the motor torque command value Tm3 * and the motor rotation speed ⁇ m calculated in step S203 are input to the vibration suppression control block 1701 (see FIG. 17). Then, in the vibration suppression control block 1701, a motor torque command value Tm * after vibration suppression control that suppresses torque transmission system vibration (such as torsional vibration of the drive shaft) without sacrificing the response of the drive shaft torque is obtained. calculate.
  • torque transmission system vibration such as torsional vibration of the drive shaft
  • FIG. 18 is a block diagram of a vibration suppression control process used in the present embodiment.
  • Feedforward compensator 1801 (hereinafter referred to as F / F compensator) is composed of a transfer characteristic Gr (s) and an inverse system of a model Gp (s) of a transfer characteristic of torque input to the vehicle and the rotational speed of the motor.
  • the filter functions as a filter having a transfer characteristic of Gr (s) / Gp (s), and is subjected to a filtering process by inputting the third torque target value Tm3 * , whereby vibration suppression by feedforward compensation is performed. Perform control processing.
  • the transfer characteristic Gr (s) to be used can be expressed by the following equation (14).
  • the vibration suppression control performed by the F / F compensator 1801 may be the vibration suppression control described in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-45613 or the vibration suppression control described in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-152916. But you can.
  • Control blocks 1803 and 1804 are filters used in feedback control (hereinafter, feedback is referred to as F / B).
  • the control block 1803 is a filter having the above-described transfer characteristic Gp (s), and is obtained by adding the output of the F / F compensator 1801 output from the adder 1805 and the output of the control block 1804 described later. Enter a value to perform filtering. Then, the motor rotation speed ⁇ m is subtracted from the value output from the control block 1803 in the subtracter 1806. The subtracted value is input to the control block 1804.
  • the control block 1804 is H (s) / Gp (s) composed of a low-pass filter H (s) and an inverse system of the model Gp (s) of the torque input to the vehicle and the transfer characteristic of the rotational speed of the motor. This is a filter having a transfer characteristic.
  • the output from the subtracter 1806 is input to perform filtering processing, and the value calculated as the F / B compensation torque is output to the adder 1805.
  • the adder 1805 adds the third torque target value Tm3 * subjected to the vibration damping control process by the F / F compensation and the value calculated as the above-mentioned F / B compensation, thereby adding the vehicle torque.
  • a motor torque command value Tm * that suppresses vibration of the transmission system is calculated.
  • vibration suppression control performed in the vibration suppression control block 1701 may be the vibration suppression control described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-9566 or the vibration suppression control described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-288332. Good.
  • the vehicle model Gp (s) represented by the expression (6) in the first embodiment is converted into the above (14) by the algorithm of the vibration suppression control. It can be regarded as the transfer characteristic Gr (s) shown in the equation.
  • the filter having the transfer characteristic H (s) / Gp (s) shown by the control block 901 in FIG. 10 is H (s) / Gr (s) as shown by the control block 1901 in FIG. It can be regarded as a filter having a transfer characteristic.
  • FIG. 20 is a block diagram for explaining the calculation of the estimated brake torque value when the vibration suppression control is used together.
  • the control block 2001 sets the past value of the estimated motor rotational speed considering the dead time.
  • the dead time here is a vehicle sensor detection delay or the like.
  • the control block 2002 performs vibration suppression control (F / B compensator) processing G FB (s) in accordance with the past value of the motor rotation speed correction value set in the control block 2001, and the vibration suppression control torque estimated value T F / B is calculated. Details will be described with reference to FIG.
  • FIG. 21 is a diagram for explaining the details of the vibration suppression control (F / B compensator) process G FB (s) performed in the control block 2002.
  • the control block 2101 is a filter having a transfer characteristic of H (s) / Gp (s).
  • Gp (s) is a model of transmission characteristics of torque input to the vehicle and the rotational speed of the motor
  • H (s) is the difference between the denominator order and the numerator order of the model Gp (s).
  • This is a low-pass filter having a transfer characteristic that is equal to or greater than the difference between the denominator order and the numerator order.
  • the control block 2102 is a filter having a transfer characteristic Gp (s), and outputs the value obtained by performing the filtering process to the subtractor 2100 using the output of the control block 2101 as an input.
  • the subtractor 2100 subtracts the past value of the motor rotation speed correction value from the value output from the control block 2102, and outputs the value obtained by the subtraction to the control block 2101. Thereby, the vibration suppression control torque estimated value TF / B subjected to the vibration suppression control (F / B compensator) process can be calculated from the motor rotation speed correction value.
  • the vibration suppression control (F / B compensator) may be the vibration suppression control described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-9566 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-2010, similarly to the vibration suppression control process in Step 203a of FIG.
  • the vibration suppression control described in Japanese Patent No. -288332 may be used.
  • the vibration damping control is performed by performing the process of the transfer characteristic Gb (s) represented by the equation (12) according to the brake braking amount B, the vibration damping control torque command value T F / B and the wheel speed ⁇ m.
  • the subsequent motor rotation speed correction value is calculated.
  • the adder 602 shown in FIG. 7 the motor rotation speed correction value after vibration suppression control is added to the motor rotation speed estimation value to correct the motor rotation speed estimation value.
  • the motor rotation speed correction value is calculated using the model of the transfer characteristic considering the vibration suppression control. To do. As a result, even when the vibration suppression control is used, the brake braking amount can be canceled with high accuracy from the estimated motor rotation speed.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications are possible.
  • the motor torque command value Tm * is reduced to the disturbance torque estimated value Td (or the lower the rotational speed of the electric motor 4). It was explained that it converges to zero).
  • the speed parameters such as the wheel speed, the vehicle body speed, and the rotational speed of the drive shaft are proportional to the rotational speed of the electric motor 4
  • the motor torque command value is reduced with a decrease in the speed parameter proportional to the rotational speed of the electric motor 4. You may make it converge Tm * to disturbance torque estimated value Td (or zero).

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Abstract

　車両の制御装置は、モータの回生制動力により減速する電動車両の制御装置であって、アクセル操作量を検出するとともに、電動車両の走行速度に比例する速度パラメータを検出し、電動車両の状態に応じて速度パラメータ推定値を推定する。また、勾配に関連しない抵抗成分を車両状態から検出または推定し、抵抗成分に応じて速度パラメータ推定値を補正する。さらに、速度パラメータに基づいて電動車両を停止させるためのＦ／Ｂトルクを算出するとともに、補正された速度パラメータ推定値に基づいて、Ｆ／Ｂトルクを補うためのＦ／Ｆトルクを算出する。そして、算出したモータトルク指令値に基づいて、モータを制御する。モータトルク指令値は、アクセル操作量が所定値以下であり、かつ、電動車両が停車間際になると、走行速度の低下とともに、Ｆ／ＢトルクとＦ／Ｆトルクとに基づいてゼロに収束する。

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、電動機の回生制動力を任意に設定し得る設定手段を設け、設定手段によって設定された回生制動力で電動機の回生を行う電気自動車用回生ブレーキ制御装置が知られている（ＪＰ８－７９９０７Ａ参照）。
　しかしながら、ＪＰ８－７９９０７Ａの技術では、設定手段によって設定された回生制動力が大きい場合には、設定された回生制動力で電気自動車が減速して速度が０になったときに、車体の前後方向に振動が発生するという問題が生じる。
　本発明は、回生制動力で電動車両を停止させる際に、車体の前後方向に振動が発生するのを抑制する技術を提供することを目的とする。
　本発明の一態様における車両の制御装置は、モータを走行駆動源とし、モータの回生制動力により減速する電動車両の制御装置であって、アクセル操作量を検出するとともに、電動車両の走行速度に比例する速度パラメータを検出し、電動車両の状態に応じて速度パラメータ推定値を推定する。また、勾配に関連しない抵抗成分を車両状態から検出または推定し、抵抗成分に応じて速度パラメータ推定値を補正する。さらに、速度パラメータに基づいて電動車両を停止させるためのフィードバックトルクを算出するとともに、補正された速度パラメータ推定値に基づいて、フィードバックトルクを補うためのフィードフォワードトルクを算出する。そして、モータトルク指令値を算出して、算出したモータトルク指令値に基づいて、モータを制御する。モータトルク指令値は、アクセル操作量が所定値以下であり、かつ、電動車両が停車間際になると、走行速度の低下とともに、フィードバックトルクとフィードフォワードトルクとに基づいてゼロに収束する。
　本発明の実施形態については、添付された図面とともに以下に詳細に説明する。
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、第１の実施形態における電動車両の制御装置が備えるモータコントローラによって行われるモータ電流制御の処理の流れである。 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、車両の駆動力伝達系をモデル化した図である。 図５は、車両の駆動力伝達系をモデル化した図である。 図６は、停止制御処理を実現するためのブロック図である。 図７は、フィードフォワード補償器（応答調整フィルタ追加）によるモータ回転速度推定値を算出する方法を説明するためのブロック図である。 図８は、モータ回転速度に基づいてＦ／Ｂトルクを算出する方法を説明するための図である。 図９は、モータ回転速度推定値に基づいてＦ／Ｆトルクを算出する方法を説明するための図である。 図１０は、外乱トルク推定値を算出する方法を説明するための図である。 図１１は、モータ回転速度と外乱トルク推定値に基づいて停車間際判断トルクを算出する方法を説明するための図である。 図１２は、第１の実施形態の電動車両の制御装置におけるモータ回転速度補正値を算出する方法を説明するための図である。 図１３は、第１の実施形態における電動車両の制御装置による制御結果の一例を示す図である。 図１４は、比較例による制御結果の一例を示す図である。 図１５は、第２の実施形態における電動車両の制御装置が備えるモータコントローラによって行われるモータ電流制御の処理の流れである。 図１６は、第２の実施形態の電動車両の制御装置における停止制御処理のブロック図である。 図１７は、第２の実施形態の電動車両の制御装置における制振制御処理のブロック図である。 図１８は、第２の実施形態の電動車両の制御装置における制振制御処理の詳細を表したブロック図である。 図１９は、第２の実施形態の電動車両の制御装置における外乱トルク推定値を算出する方法を説明するための図である。 図２０は、第２の実施形態の電動車両の制御装置におけるモータ回転速度補正値を算出する方法を説明するための図である。 図２１は、第２の実施形態の電動車両の制御装置における制振制御トルク推定値を算出する方法を説明するための図である。
　（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。本発明の電動車両の制御装置は、車両の駆動源の一部または全部として電動モータ４を備え、電動モータの駆動力により走行可能な電動車両に適用可能である。電動車両には、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。特に、本実施形態における電動車両の制御装置は、アクセルペダルの操作のみで車両の加減速や停止を制御することができる車両に適用することができる。この車両ではドライバは、加速時にアクセルペダルを踏み込み、減速時や停止時には、踏み込んでいるアクセルペダルの踏み込み量を減らすか、または、アクセルペダルの踏み込み量をゼロとする。なお、登坂路においては、車両の後退を防ぐためにアクセルペダルを踏み込みつつ停止状態に近づく場合もある。
　モータコントローラ２は、車速Ｖ、アクセル開度ＡＰ，電動モータ（三相交流モータ）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、モータコントローラ２は、生成したＰＷＭ信号により、インバータ３のスイッチング素子を開閉制御する。また、モータコントローラ２は、後述するモータ回転速度推定値を算出するモータ回転速度推定手段と、後述するブレーキ制動量に基づいてモータ回転速度推定値を補正するモータ回転速度推定値補正手段と、後述するフィードバックトルクを算出するフィードバックトルク算出手段と、後述するフィードフォワードトルクを算出するフィードフォワードトルク算出手段と、後述する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、モータトルク指令値に基づいて電動モータ４を制御するモータ制御手段と、後述する外乱トルクを推定する外乱トルク推定手段としての機能を有する。
　インバータ３は、例えば、各相毎に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およびドライブシャフト８を介して、左右の駆動輪９ａ、９ｂに駆動力を伝達する。また、電動モータ４は、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、速度パラメータとしてのモータ回転速度を検出する車速検出手段として機能し、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。
　ブレーキコントローラ１１は、ブレーキペダル１０の踏み込み量に応じてブレーキ制動量Ｂを設定し、ブレーキ制動量Ｂに応じてブレーキ液圧を制御する。
　液圧センサ１２は、ブレーキ液圧を検出することでブレーキ制動量Ｂを取得して、取得したブレーキ制動量Ｂをモータコントローラ２へ出力する。すなわち、液圧センサ１２は、勾配に関連しない抵抗成分としてのブレーキ制動量を検出する手段として機能する。
　摩擦ブレーキ１３は、ブレーキ制動量Ｂに応じてブレーキ液圧を立ち上げることで、ブレーキパッドをロータに押し当て、車両に制動力を発生させる。
　図２は、モータコントローラ２によって行われるモータ電流制御の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ＡＰ（％）、電動モータ４の回転子位相α（ｒａｄ）、電動モータ４の回転速度Ｎｍ（ｒｐｍ）、電動モータ４に流れる三相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ、バッテリ１とインバータ３間の直流電圧値Ｖｄｃ（Ｖ）、ブレーキ制動量Ｂを入力する。
　車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）は、図示しない車速センサや、他のコントローラより通信にて取得する。または、回転子機械角速度ωｍにタイヤ動半径Ｒを乗算し、ファイナルギアのギア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ＡＰ（％）は、図示しないアクセル開度から取得するか、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の回転速度Ｎｍ（ｒｐｍ）は、回転子角速度ω（電気角）を電動モータ４の極対数ｐ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）（速度パラメータ）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り求める。回転子角速度ω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に流れる電流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、バッテリコントローラ(不図示)から送信される電源電圧値から求める。
　ブレーキ制動量Ｂは、ブレーキ液圧を検出する液圧センサ１２より取得する。ドライバのブレーキ操作量を検出するストロークセンサ等（不図示）の値を使用してもよい。また、図示しない車両コントローラや他のコントローラから通信にてブレーキ指令値を取得して、ブレーキ制動量Ｂとしてもよい。なお、センサ値もしくは指令値からブレーキ制動量Ｂを設定する際、ブレーキ制動量Ｂを車両に入力してから実際に車両に制動力が作用するまでの応答性を考慮する。
　ステップＳ２０２では、第１のトルク目標値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ＡＰおよびモータ回転速度ωｍ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のトルク目標値Ｔｍ１*を設定する。上述したように、本実施形態における電動車両の制御装置は、アクセルペダルの操作のみで車両の加減速や停止を制御することができる車両に適用可能であり、少なくともアクセルペダルの全閉によって車両を停止させることを可能とするために、図３に示すアクセル開度－トルクテーブルでは、アクセル開度が０（全閉）の時のモータ回生量が大きくなるように、モータトルクが設定されている。すなわち、モータ回転数が正の時であって、少なくともアクセル開度が０（全閉）の時には、回生制動力が働くように、負のモータトルクが設定されている。ただし、アクセル開度－トルクテーブルは、図３に示すものに限定されない。
　ステップＳ２０３では、停止制御処理を行う。具体的には、電動車両の停車間際を判断し、停車間際以前は、ステップＳ２０２で算出した第１のトルク目標値Ｔｍ１*をモータトルク指令値Ｔｍ*に設定する。停車間際以降は、モータ回転速度の低下とともに外乱トルク指令値Ｔｄに収束する第２のトルク目標値Ｔｍ２*をモータトルク指令値Ｔｍ*に設定する。この第２のトルク目標値Ｔｍ２*は、登坂路では正トルク、降坂路では負トルク、平坦路では概ねゼロである。これにより、後述するように、路面の勾配に関わらず、停車状態を維持することができる。停止制御処理の詳細については、後述する。
　ステップＳ２０４では、ステップＳ２０３で算出したモータトルク目標値Ｔｍ*、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。例えば、トルク指令値、モータ回転速度、および直流電圧値と、ｄ軸電流目標値およびｑ軸電流目標値との関係を求めたテーブルを予め用意しておいて、このテーブルを参照することにより、ｄ軸電流目標値ｉｄ*および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。なお、算出したｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖｄ、ｖｑに対して、ｄ－ｑ直交座標軸間の干渉電圧を相殺するために必要な非干渉電圧を加算するようにしてもよい。
　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と電流電圧値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Ｔｍ*で指示された所望のトルクで駆動することができる。
　ここで、ステップＳ２０３で行われる停止制御処理について説明する前に、本実施形態における電動車両の制御装置において、モータトルクＴｍからモータ回転速度ωｍまでの伝達特性Ｇｐ（ｓ）について説明する。
　図４、図５は、車両の駆動力伝達系をモデル化した図であり、同図における各パラメータは、以下に示すとおりである。
Jm：電動モータのイナーシャ
Jw：駆動輪のイナーシャ
M：車両の質量
KD：駆動系の捻り剛性
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：タイヤの過重半径
ωm：電動モータの角速度
Tm：トルク目標値Ｔｍ*
TD：駆動輪のトルク
F：車両に加えられる力
V：車両の速度
ωw：駆動輪の角速度
　そして、図４、図５より、以下の運動方程式を導くことができる。ただし、次式（１）～（３）中の符号の右上に付されているアスタリスク（*）は、時間微分を表している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 　式（１）～（５）で示す運動方程式に基づいて、電動モータ４のトルク目標値Ｔｍからモータ回転速度ωｍまでの伝達特性Ｇｐ（ｓ）を求めると、次式（６）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 　ただし、式（６）中に各パラメータは、次式（７）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 　式（６）に示す伝達関数の極と零点を調べると、次式（８）の伝達関数に近似することができ、１つの極と１つの零点は極めて近い値を示す。これは、次式（８）のαとβが極めて近い値を示すことに相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 　従って、式（８）における極零相殺（α＝βと近似する）を行うことにより、次式（９）に示すように、Ｇｐ（ｓ）は、（２次）／（３次）の伝達特性を構成する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 　また、演算量軽減を目的として、伝達特性Ｇｐ´（ｓ）を簡易化すると次式（１０）を得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 　次に、ブレーキ制動量Ｂからモータ回転速度ωｍまでの伝達特性Ｇｂ（ｓ）について説明する。
　ブレーキ制動量Ｂは、車両に加えられる制動力であり、図４、図５より次式（１１）で表される運動方程式を導くことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 　ただし、式（１１）中のブレーキ制動量Ｂは以下とする。
ωw>0  :　B >0
ωw=0  :　B =0
ωw<0  :　B <0
　式（１）、（３）、（４）、（５）、（１１）で示す運動方程式に基づいて、ブレーキ制動量Ｂからモータ回転速度ωｍまでの伝達特性Ｇｂ（ｓ）を求めると、次式（１２）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
 　
　ただし、式（１２）中のパラメータは、次式（１３）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 　続いて、図２のステップＳ２０３で行われる停止制御処理の詳細について説明する。図６は、停止制御処理を実現するためのブロック図である。
　フィードフォワード補償器（以下、Ｆ／Ｆ補償器と呼ぶ）５０１は、取得したブレーキ制動量Ｂに基づいて、モータ回転速度推定値を算出する。以下、Ｆ／Ｆ補償器５０１の詳細を、図７および図１２を参照して説明する。
　図７は、電動車両の状態に応じてモータ回転速度推定値を算出する方法を説明するための図である。ブレーキトルク推定器６０１は、ブレーキ制動量Ｂに基づいて、モータ回転速度推定値を補正するためのモータ回転速度補正値を算出する。ブレーキトルク推定器６０１の詳細は、図１２で表される。
　図１２は、ブレーキ制動量Ｂに応じてモータ回転速度補正値を算出する方法を説明するための図である。制御ブロック１２０１は、ブレーキ制動量Ｂに、上述の式（１２）で表した伝達特性Ｇｂ（ｓ）の処理を施して、モータ回転速度補正値を算出する。ブレーキによる制動力は前進時、後進時ともに、モータ回転が０ｒｐｍに収束する方向に作用する。従って、モータ回転速度補正値は、車両前後速度の符号に応じて、モータ回転が０ｒｐｍに収束する方向に作用するように算出する。本実施形態におけるモータ回転速度補正値の符号は、車両の前進時はマイナス、車両の後進時はプラスとする。モータ回転速度補正値は、図７に示す加算器６０２に出力される。
　図７に戻って説明を続ける。加算器６０２は、モータ回転速度推定値に、ブレーキトルク推定器６０１で算出したモータ回転速度補正値を加算して、モータ回転速度推定値を補正する。そして、補正後のモータ回転速度推定値を制御ブロック６０３へ出力する。
　モータトルク推定部６０３は、加算器６０２から出力される補正後のモータ回転速度推定値に、所定のゲイン（以下、トータルゲインという）Ｋｖｒｅｆ（Ｋｖｒｅｆ＜０）を乗算して、モータトルク推定値を算出する。トータルゲインＫｖｒｅｆは、制動距離の延長を抑えつつ電動車両を滑らかに停止させるために予め定められた値であり、例えば、実験データ等により適宜設定される。
　モータ回転速度推定部６０４は、式（６）に示した車両モデルＧｐ（ｓ）に基づいて、モータトルク推定値をモータ回転速度推定値に変換する。本実施形態では、車両モデルＧｐ（ｓ）の代わりに式（１０）で示した車両簡易モデルＧｐ´´（ｓ）が用いられる。
　モータ回転速度推定部６０４は、車両簡易モデルＧｐ´´（ｓ）に、モータトルク推定部６０３で算出したモータトルク推定値を入力することで、車両簡易モデルＧｐ´´（ｓ）に基づくモータ回転速度推定値を算出する。そして、モータ回転速度推定部６０４は、車両簡易モデルＧｐ´´（ｓ）に基づくモータ回転速度推定値を、加算器６０２およびローパスフィルタ６０５に出力する。
　また、後述するトルク比較器５０８によって電動車両が停車間際と判断された場合と、ブレーキ制動量Ｂが解除された場合には、モータ回転速度推定部６０４は、車両簡易モデルＧｐ´´（ｓ）を、現在のモータ回転速度ωｍに基づいて初期化する。例えば、車両簡易モデルＧｐ´´（ｓ）は、車両の設計値により一意に決まる定数ａ1´およびｂ0´と、積分器により構成される。電動車両が停車間際と判断された場合には、前述の積分器の初期値をモータ回転速度ωｍに設定することにより、車両簡易モデルＧｐ´´（ｓ）を初期化する。ブレーキ制動中は、ブレーキパッドの摩擦係数（μ）の変化等により指令値やセンサ値と実際に車両へ働く制動力とに誤差が発生する。従って、上述のとおり初期化することで、ブレーキ制動中に生じる誤差をキャンセルする。
　ローパスフィルタ６０５は、車両簡易モデルＧｐ´´（ｓ）を補完するために設定された伝達特性Ｈｃ（ｓ）を有するローパスフィルタである。ここでは、モータ回転速度推定部６０４で算出したモータ回転速度推定値に、伝達特性Ｈｃ（ｓ）のフィルタリング処理を施して応答調整を行う。伝達特性Ｈｃ（ｓ）は、シミュレーション又は実験データ等に基づいて設定される。具体的には、トータルゲインＫｖｒｅｆをゼロよりも小さくした状態で、モータ回転速度ωｍの収束性と、Ｆ／Ｆトルク設定器５０３に入力するモータ回転速度推定値の収束性とが同等となるように伝達特性Ｈｃ（ｓ）の時定数が調整される。
　このように、Ｆ／Ｆトルク設定器５０３に入力するモータ回転速度推定値にローパスフィルタ処理が施されるので、車両簡易モデルＧｐ´´（ｓ）の使用に伴う応答特性のズレが補正される。
　図６に戻って説明を続ける。図６に示すフィードバックトルク設定器（以下、Ｆ／Ｂトルク設定器という）５０２では、検出されたモータ回転速度ωｍに基づいて、Ｆ／Ｂトルクを算出する。詳細は、図８を用いて説明する。
　図８は、モータ回転速度ωｍに基づいてＦ／Ｂトルクを算出する方法を説明するための図である。Ｆ／Ｂトルク設定器５０２は、モータ回転速度ωｍをＦ／Ｂトルクに変換する乗算器７０１を備える。
　乗算器７０１は、トータルゲイン乗算器７１０と分配係数乗算器７２０とを備え、電動モータ４の回生制動力を分配するために定められたＦ／ＢゲインＫ１（Ｋｖｒｅｆ×β）をモータ回転速度ωｍに乗算することにより、Ｆ／Ｂトルクを算出する。Ｆ／ＢゲインＫ１は、トータルゲインＫｖｒｅｒｆに比べて回生制動力を弱める方向に設定される。すなわち、Ｆ／ＢゲインＫ１は、ゼロよりも小さく、トータルゲインＫｖｒｅｆよりも大きな値に設定される。
　トータルゲイン乗算器７１０は、モータ回転速度ωｍにトータルゲインＫｖｒｅｆを乗算することにより、Ｆ／Ｂトータルトルクを算出する。
　分配係数乗算器７２０は、Ｆ／Ｂトータルトルクに分配係数βを乗算することにより、Ｆ／Ｂトルクを算出する。ただし、分配係数βは「０」よりも大きく「１」よりも小さな値である。分配係数βは、シミュレーション又は実験データ等に基づいて設定される。
　このように乗算器７０１では、トータルゲインＫｖｒｅｆに分配係数βを乗算した値をＦ／ＢゲインＫ１として用いることにより、回生制動力が小さくなるようにＦ／Ｂトルクを小さくできる。また、モータ回転速度ωｍにＦ／ＢゲインＫ１を乗算してＦ／Ｂトルクが算出されるので、モータ回転速度ωｍが大きいほど、大きい回生制動力が得られるトルクとしてＦ／Ｂトルクが設定される。
　次に、図６に示すＦ／Ｆトルク設定器５０３の構成について説明する。
　Ｆ／Ｆトルク設定器５０３は、Ｆ／Ｆ補償器５０１にて算出したモータ回転速度推定値に基づいて、Ｆ／Ｆトルクを算出する。Ｆ／Ｆトルクによって、停車間際にＦ／Ｂトルクによる回生制動力の不足分が補われる。
　図９は、モータ回転速度推定値に基づいてＦ／Ｆトルクを算出する方法を説明するための図である。Ｆ／Ｆトルク設定器５０３は、モータ回転速度推定値をＦ／Ｆトルクに変換する乗算器８０１を備える。
　乗算器８０１は、Ｆ／ＢゲインＫ１に応じて設定されるＦ／ＦゲインＫ２をモータ回転速度推定値に乗算することにより、Ｆ／Ｆトルクを算出する。乗算器８０１は、トータルゲイン乗算器８１０と分配係数乗算器８２０とを備える。
　トータルゲイン乗算器８１０は、モータ回転速度推定値にトータルゲインＫｖｒｅｆを乗算することにより、Ｆ／Ｆトータルトルクを算出する。
　分配係数乗算器８２０は、Ｆ／Ｆトータルトルクに分配係数（１－β）を乗算することにより、Ｆ／Ｆトルクを算出する。ただし、図８で述べたように分配係数βは「０」よりも大きく「１」よりも小さな値であるため、分配係数（１－β）は「０」よりも大きく「１」よりも小さな値である。
　このように乗算器８０１では、トータルゲインＫｖｒｅｆに分配係数（１－β）を乗算した値をＦ／ＦゲインＫ２として用いることにより、Ｆ／Ｂトルク設定器５０２でＦ／Ｂトルクを小さくした分をＦ／Ｆトルクに割り当てることができる。また、モータ回転速度推定値にＦ／ＦゲインＫ２を乗算してＦ／Ｆトルクが算出されるので、モータ回転速度推定値が大きいほど、大きい回生制動力が得られるトルクとしてＦ／Ｆトルクが設定される。
　次に、図６に示した外乱トルク推定器５０４の構成について、図１０を参照して説明する。
　図１０は、外乱トルク推定器５０４の詳細であり、モータ回転速度ωｍとモータトルク指令値Ｔｍ＊に基づいて、外乱トルク推定値Ｔｄを算出するためのブロック図である。外乱トルク推定器５０４は、検出したモータ回転速度ωｍとモータトルク指令値Ｔｍ＊に基づいて、外乱トルク推定値Ｔｄを算出する。
　制御ブロック９０１は、Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有するフィルタとしての機能を担っており、モータ回転速度ωｍを入力してフィルタリング処理を行うことにより、第1のモータトルク推定値を算出する。Ｇｐ（ｓ）は、車両へのトルク入力とモータの回転速度の伝達特性の車両モデルであり、Ｈ（ｓ）は、分母次数と分子次数との差分が、モデルＧｐ（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。
　制御ブロック９０２は、Ｈ（ｓ）なる伝達特性を有するローパスフィルタとしての機能を担っており、モータトルク指令値Ｔｍ*を入力してフィルタリング処理を行うことにより、第２のモータトルク推定値を算出する。
　なお、第２のモータトルク推定値を算出する際に、ブレーキ制動量、空気抵抗、ころがり抵抗、旋回抵抗等の、勾配に関連しない抵抗を考慮してもよい。
　減算器９０３は、第２のモータトルク推定値から第１のモータトルク推定値を減算することにより、外乱トルク推定値Ｔｄを算出する。
　なお、本実施形態における外乱トルクは、図１０に示す通り、外乱オブザーバにより推定するが、車両前後Ｇセンサ等の計測器を使って推定してもよい。
　ここで、外乱としては、空気抵抗、乗員数や積載量に起因する車両質量の変動によるモデル化誤差、タイヤの転がり抵抗、路面の勾配抵抗等が考えられるが、停車間際で支配的となる外乱要因は勾配抵抗である。外乱要因は運転条件により異なるが、外乱トルク推定器５０４は、モータトルク指令値Ｔｍ*とモータ回転速度ωｍと車両モデルＧｐ（ｓ）に基づいて外乱トルク推定値Ｔｄを算出するので、上述した外乱要因を一括して推定することができる。これにより、いかなる運転条件においても、減速からの滑らかな停車を実現することができる。ただし、上述の通り、平坦路における外乱トルクは概ねゼロであるため、平坦路における停車間際においては、外乱トルク推定値Ｔｄの算出を要さずに、モータトルク指令値Ｔｍ*をゼロに収束させてもよい。
　図６に戻ってＦ／Ｆ補償器５０１、Ｆ／Ｂトルク設定器５０２、Ｆ／Ｆトルク設定器５０３、及び、外乱トルク推定器５０４以外の構成について説明を続ける。
　加算器５０５は、Ｆ／Ｂトルク設定器５０２によって算出されたＦ／Ｂトルクと、Ｆ／Ｆトルク設定器５０３によって算出されたＦ／Ｆトルクとを加算することによって、モータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωを算出する。
　加算器５０６は、加算器５０５によって算出されたモータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωと、外乱トルク推定器５０４によって算出された外乱トルク推定値Ｔｄとを加算することによって、第２のトルク目標値Ｔｍ２*を算出する。
　停車間際判断トルク設定器５０７は、検出されたモータ回転速度ωｍと外乱トルク推定値Ｔｄに基づいて、停車間際判断トルクを算出する。
　ここで、停車間際判断トルクの算出について図１１を参照して説明する。図１１は、モータ回転速度ωｍに基づいて停車間際判断トルクを算出する方法を説明するためのブロック図である。停車間際判断トルク設定器５０７は、乗算器１００１を備え、モータ回転速度ωｍにトータルゲインＫｖｒeｆを乗算して得た値に外乱トルク推定値Ｔｄを加算することにより、停車間際判断トルクを算出する。
　図６に戻ってトルク比較器５０８の構成について説明する。
　トルク比較器５０８は、ステップＳ２０２で算出された第１のトルク目標値Ｔｍ１*と、停車間際判断トルク設定器５０７によって算出された停車間際判断トルクの大きさを比較する。
　車両の走行中、停車間際判断トルクは第１のトルク目標値Ｔｍ１*よりも小さく、車両が減速して停車間際（車速が所定車速以下）になると、第１のトルク目標値Ｔｍ１*よりも大きくなる。トルク比較器５０８は、停車間際判断トルクが第１のトルク目標値Ｔｍ１*より大きくなると、車両が停車間際と判断して、モータトルク指令値Ｔｍ*を第１のトルク目標値Ｔｍ１*から第２のトルク目標値Ｔｍ２*に切り替える。
　このように、トルク比較器５０８は、第１のトルク目標値Ｔｍ１*に対して、停車間際判断トルクが等しい又は小さいと判断した場合には、停車間際以前と判定してモータトルク指令値Ｔｍ*に第１のトルク目標値Ｔｍ１*を設定する。一方、トルク比較器５０８は、第１のトルク目標値Ｔｍ１*に対して、停車間際判断トルクが大きいと判断した場合には、停車間際と判定してモータトルク指令値Ｔｍ*を第１のトルク目標値Ｔｍ１*から第２のトルク目標値Ｔｍ２*に切り替える。
　なお、停車状態を維持するため、第２のトルク目標値Ｔｍ２*は、登坂路では正トルク、降坂路では負トルク、平坦路では概ねゼロに収束する。
　以下、本実施形態における電動車両の制御装置を電気自動車に適用した際の効果について、図１３、図１４を参照して、特にブレーキ制動時の制御について説明する。
　図１３は、本実施形態における電動車両の制御装置による制御結果の一例を示す図である。図１３は、平坦路で停車する場合の制御結果であり、上から順に、ブレーキ制動量、モータ回転速度、モータトルク指令値、車両前後加速度を表している。また、モータ回転速度を表した図中に示す点線は補正後のモータ回転速度推定値を、モータトルク指令値を表した図中に示す点線は外乱トルク推定値を表している。
　時刻ｔ０では、図２のステップＳ２０２で算出した第1のトルク目標値Ｔｍ１*に基づいて、電動モータ４の減速が行われる。外乱トルク推定値は０であり、平坦路を走行していることが分かる。
　時刻ｔ１において、ドライバがブレーキペダルを踏み込むことにより、ブレーキ制動量Ｂが増加している。この時、第１のトルク目標値Ｔｍ１*とブレーキ制動量Ｂの併用により、車両前後加速度がマイナス方向、即ち制動側に増加していることが分かる。
　時刻ｔ１からｔ２にかけては、トルク比較器５０８において、第１のトルク目標値Ｔｍ１*に対して停車間際判断トルクが大きいと判定されることで停車間際と判断し、ステップＳ２０２で算出した第１のトルク目標値Ｔｍ１*から、ステップＳ２０３で算出した第２のトルク目標値Ｔｍ２＊に切り替わって減速する。この時、Ｆ／Ｆ補償器５０１におけるモータ回転速度推定値の算出にブレーキ制動量Ｂを考慮した補正を行っているため、モータ回転速度と補正後のモータ回転速度推定値とが一致していることが分かる。
　また、停車間際と判断した際には、図７のモータ回転速度推定部６０４を構成する簡易車両モデルＧｐ´´（ｓ）を、モータ回転速度ωｍで初期化して、Ｆ／Ｆ補償器５０１から出力されるモータ回転速度推定値の初期値とする。
　時刻ｔ２からｔ３にかけては、ブレーキ制動量Ｂが解除されても、モータ回転速度、モータトルク指令値、および車両前後速度は０に収束しており、前後方向における加速度振動を伴わずにスムーズに停車できていることが分かる。
　時刻ｔ３以降でも、モータ回転速度、モータトルク指令値、および車両前後速度は０に収束したままであり、停車状態を保持できていることが分かる。
　次に、比較例として、Ｆ／Ｆ補償器５０１におけるモータ回転速度推定値の算出に、ブレーキ制動量Ｂを考慮していない場合の制御結果を、図１４を参照して説明する。
　時刻ｔ０では、図２のステップＳ２０２で算出した第1のトルク目標値Ｔｍ１*に基づいて、電動モータ４の減速が行われる。外乱トルク推定値は０であり、平坦路を走行していることが分かる。
　時刻ｔ１において、ドライバがブレーキペダルを踏み込むことにより、ブレーキ制動量Ｂが増加している。この時、第１のトルク目標値Ｔｍ１＊とブレーキ制動量Ｂの併用により、車両前後加速度がマイナス方向、即ち制動側に増加していることが分かる。
　時刻ｔ１からｔ２にかけては、トルク比較器５０８において、第１のトルク目標値Ｔｍ１*に対して停車間際判断トルクが大きいと判定されることで停車間際と判断し、ステップＳ２０２で算出した第１のトルク目標値Ｔｍ１*から、ステップＳ２０３で算出した第２のトルク目標値Ｔｍ２*に切り替わって減速する。この時、Ｆ／Ｆ補償器５０１におけるモータ回転速度推定値の算出にブレーキ制動量Ｂを考慮していないため、モータ回転速度とモータ回転速度推定値に乖離が生じていることが分かる。
　また、停車間際と判断した際には、図７のモータ回転速度推定部６０４を構成する簡易車両モデルＧｐ´´（ｓ）を、モータ回転速度ωｍで初期化して、Ｆ／Ｆ補償器５０１から出力されるモータ回転速度推定値の初期値とする。
　時刻ｔ２からｔ３にかけては、第２のトルク目標値とブレーキ制動量Ｂとの併用により、一旦は、車両前後加速度が０に収束していき停車状態になろうとするが、ブレーキ制動量を解除した際に、車両前後加速度がマイナス方向、即ち後退側に増加し、車両が後退していることが分かる。これは、Ｆ／Ｆ補償器５０１においてブレーキ制動量Ｂを考慮せずに算出されたモータ回転速度推定値に基づいて算出された第２のトルク目標値Ｔｍ２*に基づいて、電動モータ４の減速が行われたために生じる。
　時刻ｔ３～ｔ５では、モータ回転速度がマイナスの値を示しており、車両が後退してしまい、スムーズに停車できていないことが分かる。これは、ブレーキ制動量による車両の制動力が、ブレーキ制動量が解除されて失われたことにより生じる。
　なお、時刻ｔ６では、モータ回転速度推定値は概ね０に収束し、ｔ４時点と比べて後退速度は制御される。
　以上、第１の実施形態によれば、モータを走行駆動源とし、モータの回生制動力により減速する電動車両の制御装置であって、アクセル操作量を検出するとともに、電動車両の走行速度に比例するモータ回転速度を検出し、電動車両の状態に応じてモータ回転速度推定値を算出する。また、勾配に関連しない抵抗成分を車両状態から検出または推定し、抵抗成分に応じてモータ回転速度推定値を補正する。さらに、モータ回転速度に基づいて電動車両を停止させるためのフィードバックトルクを算出するとともに、補正されたモータ回転速度推定値に基づいて、フィードバックトルクを補うためのフィードフォワードトルクを算出する。そして、モータトルク指令値を算出し、算出したモータトルク指令値に基づいて、モータを制御する。モータトルク指令値は、アクセル操作量が所定値以下であり、かつ、電動車両が停車間際になると、走行速度の低下とともに、フィードバックトルクとフィードフォワードトルクとに基づいてゼロに収束する。これにより、ブレーキ制動量、空気抵抗、ころがり抵抗、旋回抵抗等の、勾配に関連しない抵抗を検出、または推定し、モータ回転速度推定値を補正することによりモータ回転速度推定値とモータ回転速度を一致させることができるので、モータ回転速度の低下とともにモータトルクをゼロに収束させることができる。従って、勾配に関連しない抵抗が車両へ外乱として入力された際も、前後方向における加速度振動を伴わずに滑らかに停車することができ、かつ、停車状態を保持することができる。
　なお、アクセル操作量が所定値以下とは、車両が、回生制動とは別に、制動装置が介入することなく十分に低速（例えば１５ｋｍ／ｈ以下の速度）で走行しているときのアクセル操作量を意図している。なお、例に挙げた車速は一例であることは言うまでもない。
　また、第１の実施形態によれば、検出したモータ回転速度に、モータの回生制動力を分配するための所定のゲインＫ１を乗算してフィードバックトルクを算出するとともに、補正されたモータ回転速度に、所定のゲインＫ１に応じて設定される特定のゲインＫ２を乗算してフィードフォワードトルクを算出する。そして、アクセル操作量が所定値以下であり、かつ電動車両が停車間際になると、Ｋ１を乗算して算出したフィードバックトルクにＫ２を乗算して算出したフィードフォワードトルクを加算したフィードバックトルクをモータトルク指令値として設定する。これにより、フィードフォワードトルクとフィードバックトルクが適切に分配されるので、制動距離の延長を抑えつつ、電動車両を滑らかに停止させることができる。
　また、第１の実施形態によれば、勾配に関連しない抵抗成分とは車両に制動力を加えるブレーキ制動量であって、ブレーキ制動量からモータ回転速度補正値を算出して、算出したモータ回転速度補正値に基づいてモータ回転速度推定値を補正する。これにより、モータによる回生制動以外に車両に制動力を加えた際も、モータ回転速度の低下とともにモータトルクをゼロに収束させることができるので、車両にブレーキ制動量が入力された場合でも、車両を滑らかに停車することができ、かつ、停車状態を保持することができる。
　また、第１の実施形態によれば、運転者のブレーキ操作量を検出することができ、検出したブレーキ操作量に基づいて、ブレーキ制動量を決定する。これにより、ブレーキ液圧センサやブレーキペダルストロークセンサ等により検出したセンサ値に基づいてモータ回転速度推定値を補正する事が出来るので、車両の実際の計測値に基づいた補正が可能となる。
　また、ブレーキの操作に関わる指令値（ブレーキ制動量指令値等）に基づいてブレーキ制動量を決定してもよい。これにより、センサ検出遅れなどの無駄時間を生じることなく、外乱トルク推定値を決定することができる。
　また、ブレーキ制動量は、車両へのブレーキ制動量の入力から車両に制動力が作用するまでの応答性を考慮して決定される。これにより、ブレーキ制動量が、ブレーキ制動量指令値からブレーキ液圧立ち上げまでの応答、ブレーキ液圧の立ち上げから車両に制動力が作用するまでの応答等の応答性を考慮するので、車両モデルと実際の車両とのモデル誤差を抑止することができる。
　また、第１の実施形態によれば、モータ回転速度補正値の符号が、車両の進行方向に応じて異なる。これにより、車両前後速度（車体速度、車輪速度、モータ回転速度、ドライブシャフト回転速度等の車両の速度パラメータを含む）に応じて、ブレーキ制動量の符号を反転させてモータ回転速度補正値を算出するので、車両の前進時、後進時ともに、モータ回転速度を適切に補正することができる。
　また、第１の実施形態によれば、車両へのブレーキ制動量の入力とモータの回転速度の伝達特性のモデルＧｂ（ｓ）を含むフィルタを用いてモータ回転速度補正値を算出する。これにより、モータ回転速度補正値からブレーキ制動量を精度よくキャンセルすることができる。
　さらに、ブレーキ制動量が解除されると、モータ回転速度推定値をモータ回転速度により初期化する。これにより、ブレーキ制動中に生じる誤差をキャンセルすることができる。
　そして、第１の実施形態によれば、外乱トルクを推定し、アクセル操作量が所定値以下であり、かつ、電動車両が停車間際になると、モータ回転速度の低下とともにモータトルク指令値Ｔｍ*を外乱トルク推定値Ｔｄに収束させるので、登坂路、平坦路、降坂路によらず、前後方向における加速度振動のない滑らかな減速を停車間際で実現することができ、かつ、停車状態を保持することができる。
　（第２の実施形態）
　第２の実施形態の電動車両の制御装置は、これまで説明した第１の実施形態に加えて、制振制御を併用する。以下、本実施形態における電動車両の制御装置について、特に、制振制御併用の態様について説明する。
　図１５は、第２の実施形態の電動車両の制御装置のモータコントロールの制御フローチャート図である。図２で示す第１の実施形態における制御フローに加えて、ステップＳ２０３ａにて、制振制御処理を行う。
　ステップＳ２０３ａの処理は、図１５で示すとおり、ステップＳ２０３（停止制御処理）の後段で行う。本実施形態では、上述の第１の実施形態におけるステップＳ２０３で算出したモータトルク指令値Ｔｍ*、すなわちトルク比較器５０８の出力であるモータトルク指令値Ｔｍ*（図６参照）を、第３のトルク目標値Ｔｍ３*とする（図１６参照）。そして、第３のトルク目標値Ｔｍ３*に対して制振制御処理を行うことでモータトルク指令値Ｔｍ*を得る。
　より具体的には、ステップＳ２０３ａにおいて、ステップＳ２０３で算出したモータトルク指令値Ｔｍ３*とモータ回転速度ωｍを制振制御ブロック１７０１に入力する（図１７参照）。そして、制振制御ブロック１７０１にて、駆動軸トルクの応答を犠牲にすることなくトルク伝達系振動（ドライブシャフトの捩じり振動等）を抑制した制振制御後のモータトルク指令値Ｔｍ*を算出する。以下、図１８を参照して、制振制御ブロック１７０１にて行う制振制御処理の一例を説明する。
　図１８は、本実施形態において用いる制振制御処理のブロック図である。フィードフォワード補償器１８０１（以下、Ｆ／Ｆ補償器という）は、伝達特性Ｇｒ（ｓ）と、車両へのトルク入力とモータの回転速度の伝達特性のモデルＧｐ（ｓ）の逆系とから構成されるＧｒ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有するフィルタとしての機能を担っており、第３のトルク目標値Ｔｍ３*を入力してフィルタリング処理を行うことにより、フィードフォワード補償による制振制御処理を行う。使用する伝達特性Ｇｒ（ｓ）は、次（１４）式で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
 　なお、Ｆ／Ｆ補償器１８０１にて行う制振制御は、特開２００１－４５６１３号公報に記載されている制振制御でもよいし、特開２００２－１５２９１６号公報に記載されている制振制御でもよい。
　制御ブロック１８０３、１８０４は、フィードバック制御（以下、フィードバックのことをＦ／Ｂという）にて用いられるフィルタである。制御ブロック１８０３は上述したＧｐ（ｓ）なる伝達特性を有するフィルタであり、加算器１８０５から出力される、Ｆ／Ｆ補償器１８０１の出力と後述する制御ブロック１８０４の出力とを加算して得た値を入力してフィルタリング処理を行う。そして、減算器１８０６において制御ブロック１８０３から出力された値からモータ回転速度ωｍが減算される。減算された値は制御ブロック１８０４に入力される。制御ブロック１８０４は、ローパスフィルタＨ（ｓ）と、車両へのトルク入力とモータの回転速度の伝達特性のモデルＧｐ（ｓ）の逆系とから構成されるＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有するフィルタであり、減算器１８０６からの出力を入力してフィルタリング処理を行い、Ｆ／Ｂ補償トルクとして算出した値を加算器１８０５へ出力する。
　そして、加算器１８０５において、Ｆ／Ｆ補償による制振制御処理がなされた第３のトルク目標値Ｔｍ３*と、前述のＦ／Ｂ補償として算出した値とが加算されることで、車両のトルク伝達系の振動を抑制するモータトルク指令値Ｔｍ*が算出される。
　なお、制振制御ブロック１７０１にて行う制振制御は、特開２００３－９５６６号公報に記載されている制振制御でもよいし、特開２０１０－２８８３３２号公報に記載されている制振制御でもよい。
　また、制振制御（Ｆ／Ｆ補償器）を併用する際は、制振制御のアルゴリズムにより、第１の実施形態において式（６）で表した車両モデルＧｐ（ｓ）を、上記（１４）式に示した伝達特性Ｇｒ（ｓ）と見なすことができる。具体的には、図１０の制御ブロック９０１で示したＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有するフィルタは、図１９の制御ブロック１９０１で示す通り、Ｈ（ｓ）／Ｇｒ（ｓ）なる伝達特性を有するフィルタと見なすことができる。
　続いて、制振制御（Ｆ／Ｂ補償器）を併用する場合のブレーキトルク推定値の算出方法について説明する。
　図２０は、制振制御併用時のブレーキトルク推定値の算出を説明するためのブロック図である。
　制御ブロック２００１は、無駄時間を考慮したモータ回転数推定値の過去値を設定する。なお、ここでの無駄時間は、車両のセンサ検出遅れ等である。
　制御ブロック２００２は、制御ブロック２００１で設定したモータ回転速度補正値の過去値に応じて、制振制御（Ｆ／Ｂ補償器）処理ＧFB（ｓ）を施し、制振制御トルク推定値ＴF/Bを算出する。図２１を参照して詳細を説明する。
　図２１は、制御ブロック２００２で行う制振制御（Ｆ／Ｂ補償器）処理ＧFB（ｓ）の詳細を説明するための図である。制御ブロック２１０１は、Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有するフィルタである。上述の通り、Ｇｐ（ｓ）は、車両へのトルク入力とモータの回転速度の伝達特性のモデルであり、Ｈ（ｓ）は、分母次数と分子次数との差分が、モデルＧｐ（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。制御ブロック２１０２は、伝達特性Ｇｐ（ｓ）を有するフィルタであり、制御ブロック２１０１の出力を入力として、フィルタリング処理を施して得た値を減算器２１００へ出力する。減算器２１００は、制御ブロック２１０２から出力される値から、モータ回転速度補正値の過去値を減算して、減算して得た値を制御ブロック２１０１へ出力する。これにより、モータ回転速度補正値から、制振制御（Ｆ／Ｂ補償器）処理が施された制振制御トルク推定値ＴF/Bを算出することができる。
　なお、制振制御（Ｆ／Ｂ補償器）は、図１５のステップ２０３ａの制振制御処理と同様に、特開２００３－９５６６号公報に記載されている制振制御でもよいし、特開２０１０－２８８３３２号公報に記載されている制振制御でもよい。
　図２０に戻って説明を続ける。制御ブロック２００３では、ブレーキ制動量Ｂと制振制御トルク指令値ＴF/Bと車輪速ωｍに応じて、式（１２）で示す伝達特性Ｇｂ（ｓ）の処理を施すことで、制振制御後のモータ回転速度補正値を算出する。そして、図７に示す加算器６０２において、モータ回転速度推定値に、制振制御後のモータ回転速度補正値を加算して、モータ回転速度推定値を補正する。
　以上、第２の実施形態によれば、ドライブシャフトの捩じり振動を抑制する制振制御を適用する場合に、制振制御を考慮した伝達特性のモデルを用いてモータ回転速度補正値を算出する。これにより、制振制御を使用した際も、モータ回転速度推定値からブレーキ制動量を精度よくキャンセルすることができる。
　本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはなく、様々な変形や応用が可能である。例えば、上述した説明では、アクセル操作量が所定値以下であり、かつ、電動車両が停車間際になると、電動モータ４の回転速度の低下とともにモータトルク指令値Ｔｍ*を外乱トルク推定値Ｔｄ（またはゼロ）に収束させるものとして説明した。しかし、車輪速や車体速度、ドライブシャフトの回転速度などの速度パラメータは、電動モータ４の回転速度と比例関係にあるため、電動モータ４の回転速度に比例する速度パラメータの低下とともにモータトルク指令値Ｔｍ*を外乱トルク推定値Ｔｄ（またはゼロ）に収束させるようにしてもよい。

Claims (12)

  1. 　モータを走行駆動源とし、前記モータの回生制動力により減速する電動車両の制御装置であって、
    　前記アクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、
    　前記電動車両の走行速度に比例する速度パラメータを検出する車速検出手段と、
    　前記電動車両の状態に応じて速度パラメータ推定値を算出する車速推定手段と、
    　勾配に関連しない抵抗成分を車両状態から検出または推定する手段と、
    　前記勾配に関連しない抵抗成分に応じて前記速度パラメータ推定値を補正する速度パラメータ推定値補正手段と、
    　前記車速検出手段により検出される速度パラメータに基づいて、前記電動車両を停止させるためのフィードバックトルクを算出するフィードバックトルク算出手段と、
    　前記速度パラメータ推定値補正手段により補正された速度パラメータ推定値に基づいて、前記フィードバックトルクを補うためのフィードフォワードトルクを算出するフィードフォワードトルク算出手段と、
    　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、
    　前記モータトルク指令値に基づいて、前記モータを制御するモータ制御手段と、
    を備え、
    　前記モータトルク指令値算出手段は、前記アクセル操作量が所定値以下であり、かつ、前記電動車両が停車間際になると、走行速度の低下とともに、前記フィードバックトルクと前記フィードフォワードトルクとに基づいて前記モータトルク指令値をゼロに収束させる、
    電動車両の制御装置。
  2. 　前記フィードバックトルク算出手段は、前記車速検出手段により検出される前記速度パラメータに、前記モータの回生制動力を分配するための所定のゲインＫ１を乗算して、前記フィードバックトルクを算出し、
    　前記フィードフォワードトルク算出手段は、前記所定のゲインＫ１に応じて設定される所定のゲインＫ２を、前記速度パラメータ推定値補正手段により補正された速度パラメータ推定値に乗算して、前記フィードフォワードトルクを算出し、
    　前記モータトルク指令値算出手段は、前記アクセル操作量が所定値以下であり、かつ、前記電動車両が停車間際になると、前記フィードバックトルクに前記フィードフォワードトルクを加算した速度フィードバックトルクを、前記モータトルク指令値として設定する、
    請求項１に記載の電動車両の制御装置。
  3. 　前記勾配に関連しない抵抗成分は、車両に制動力を加えるブレーキ制動量であって、
    　速度パラメータ推定値補正手段は、前記ブレーキ制動量から速度パラメータ補正値を算出する速度パラメータ補正値算出手段を備え、前記速度パラメータ補正値に基づいて前記速度パラメータ推定値を補正する、
    請求項１または２に記載の電動車両の制御装置。
  4. 　運転者のブレーキ操作量を検出するブレーキ操作量検出手段をさらに備え、
    　前記ブレーキ制動量は、前記ブレーキ操作量検出手段が検出したブレーキ操作量に基づいて決定される、
    請求項３に記載の電動車両の制御装置。
  5. 　前記ブレーキ制動量は、ブレーキの操作に関わる指令値に基づいて決定される、
    請求項３に記載の電動車両の制御装置。
  6. 　前記ブレーキ制動量は、車両へのブレーキ制動量の入力から車両に制動力が作用するまでの応答性を考慮して決定される、
    請求項４または５に記載の電動車両の制御装置。
  7. 　前記速度パラメータ補正値は、車両の進行方向に応じて符号が異なる、
    請求項３から６のいずれかに記載の電動車両の制御装置。
  8. 　前記速度パラメータ補正値算出手段は、車両へのブレーキ制動量の入力とモータの回転速度の伝達特性のモデルＧｂ（ｓ）を含むフィルタを用いて前記速度パラメータ補正値を算出する、
    請求項３から７のいずれかに記載の電動車両の制御装置。
  9. 　前記電動車両にドライブシャフトの捩じり振動を抑制する制振制御を適用する場合に、
    　前記速度パラメータ補正値算出手段は、前記制振制御を考慮した伝達特性のモデルを用いて前記速度パラメータ補正値を算出する、
    請求項８に記載の電動車両の制御装置。
  10. 　前記車速推定手段は、前記ブレーキ制動量が解除されると、前記速度パラメータ推定値を前記速度パラメータにより初期化する、
    請求項３から９に記載の電動車両の制御装置。
  11. 　外乱トルクを推定する外乱トルク推定手段をさらに備え、
    　前記モータトルク指令値算出手段は、前記アクセル操作量が所定値以下であり、かつ、電動車両が停車間際になると、走行速度の低下とともに、前記フィードバックトルクと前記フィードフォワードトルクとに基づいて前記モータトルク指令値を前記外乱トルクに収束させる、
    請求項１から１０のいずれかに記載の電動車両の制御装置。
  12. 　モータを走行駆動源とし、前記モータの回生制動力により減速する電動車両の制御方法であって、
    　前記アクセル操作量を検出し、
    　前記電動車両の走行速度に比例する速度パラメータを検出し、
    　前記電動車両の状態に応じて前記速度パラメータを推定し、
    　勾配に関連しない抵抗成分を車両状態から検出または推定し、
    　前記勾配に関連しない抵抗成分に応じて前記速度パラメータを補正し、
    　前記車速検出ステップで検出される速度パラメータに基づいて、前記電動車両を停止させるためのフィードバックトルクを算出し、
    　前記速度パラメータ補正手段により補正された速度パラメータに基づいて、前記フィードバックトルクを補うためのフィードフォワードトルクを算出するフィードフォワードトルクを算出し、
    　前記アクセル操作量が所定値以下であり、かつ、前記電動車両が停車間際になると、走行速度の低下とともに、前記フィードバックトルクと前記フィードフォワードトルクとに基づいてゼロに収束するモータトルク指令値を算出し、
    　前記モータトルク指令値に基づいて、前記モータを制御する、
    電動車両の制御方法。
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