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CN105764739B - 电动车辆的控制装置以及电动车辆的控制方法 - Google Patents

电动车辆的控制装置以及电动车辆的控制方法 Download PDF

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CN105764739B CN201380081179.1A CN201380081179A CN105764739B CN 105764739 B CN105764739 B CN 105764739B CN 201380081179 A CN201380081179 A CN 201380081179A CN 105764739 B CN105764739 B CN 105764739B
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Abstract

一种电动车辆的控制装置，其将电动机作为行驶驱动源，如果加速器操作量减小或者变为零，则利用电动机的再生制动力进行减速，所述电动车辆的控制装置对加速器操作量进行检测，并且计算出电动机扭矩指令值，基于计算出的电动机扭矩指令值对电动机进行控制。该控制装置对与电动车辆的行驶速度成正比的速度参数进行检测，基于检测出的速度参数，计算用于使电动车辆停止的反馈扭矩。并且，对作用于电动机的干扰扭矩进行推定，如果加速器操作量减小或者变为零、且电动车辆变为即将停车，则伴随着速度参数的下降，基于反馈扭矩使电动机扭矩指令值收敛为干扰扭矩。并且，控制装置根据干扰扭矩对反馈扭矩进行调整。

Description

电动车辆的控制装置以及电动车辆的控制方法
技术领域
本发明涉及一种电动车辆的控制装置以及电动车辆的控制方法。
背景技术
当前，已知一种电动汽车用再生制动控制装置，其设置有能够任意设定电动机的再生制动力的设定单元，并利用由设定单元设定的再生制动力进行电动机的再生(参照JP8-79907A)。
发明内容
然而，在由设定单元设定的再生制动力大的情况下，存在如下问题，即，在电动汽车因设定的再生制动力而减速且速度变为0时，在车体的前后方向上产生振动。
本发明的目的在于提供一种在利用再生制动力使电动车辆停止时，抑制在车体的前后方向产生振动的技术。
本发明所涉及的电动车辆的控制装置的一个方式是一种电动车辆的控制装置，其将电动机作为行驶驱动源，如果加速器操作量减小或者变为零，则利用电动机的再生制动力进行减速，所述电动车辆的控制装置对加速器操作量进行检测，并且计算出电动机扭矩指令值，基于计算出的电动机扭矩指令值，对电动机进行控制。该控制装置对与电动车辆的行驶速度成正比的速度参数进行检测，基于检测出的速度参数，计算出用于使电动车辆停止的反馈扭矩。并且，对作用于电动机的干扰扭矩进行推定，如果加速器操作量减小或者变为零、且电动车辆变为即将停车，则伴随着速度参数的下降，基于反馈扭矩使电动机扭矩指令值收敛为干扰扭矩。并且，控制装置根据干扰扭矩对反馈扭矩进行调整。
附图说明
图1是表示具备一个实施方式的电动车辆的控制装置的电动汽车的主要结构的框图。
图2是表示利用电动机控制器进行的电动机电流控制的处理流程的流程图。
图3是表示加速器开度-扭矩表的一个例子的图。
图4是使车辆的驱动力传递系统实现了模型化的图。
图5是用于实现停止控制处理的框图。
图6是用于说明基于电动机转速和电动机扭矩指令值而对干扰扭矩推定值进行计算的方法的框图。
图7是用于说明基于干扰扭矩推定值而对F/F增益进行计算的方法的图。
图8是表示F/F增益对应图的一个例子的示意图。
图9是用于说明对电动机转速推定值进行计算的方法的图。
图10是用于说明基于所检测出的电动机转速而对F/B扭矩进行计算的方法的图。
图11是用于说明基于电动机转速推定值而对F/F扭矩进行计算的方法的图。
图12是用于说明基于电动机转速而对即将停车判断扭矩进行计算的方法的框图。
图13A是表示在上坡路上不变更总增益而执行了停止控制处理时的电动机扭矩指令值的图。
图13B是表示通过图13A中执行的停止控制处理而得到的电动机转速的图。
图13C是表示通过图13A中执行的停止控制处理而得到的前后加速度的图。
图13D是表示通过图13A中执行的停止控制处理而得到的G冲击(jerk)的图。
图14A是表示通过一个实施方式的电动车辆的控制装置而得到的控制结果中的电动机扭矩指令值的图。
图14B是表示控制结果中的电动机转速的图。
图14C是表示控制结果的前后加速度的图。
图14D是表示控制结果的G冲击的图。
图15是在不同时使用F/F扭矩而将电动机转速F/B扭矩设定为第2扭矩目标值Tm2＊的情况下用于实现停止控制处理的框图。
图16是表示F/B增益对应图的一个例子的示意图。
具体实施方式
图1是表示具备一个实施方式的电动车辆的控制装置的电动汽车的主要结构的框图。本发明的电动车辆的控制装置能够应用于具备作为车辆的驱动源的一部分或者全部的电动机、利用电动机的驱动力而能够行驶的电动车辆。电动车辆中不仅包含电动汽车，还包含混合动力汽车、燃料电池汽车。特别是本实施方式的电动车辆的控制装置，能够应用于仅通过加速器踏板的操作而能够对车辆的加减速、停止进行控制的车辆。在该车辆中，驾驶员在加速时踏入加速器踏板，在减速时、停止时减小所踏入的加速器踏板的踏入量、或者使加速器踏板的踏入量变为零。
电动机控制器2中作为数字信号而输入有车速(电动车辆的行驶速度)V、加速器开度AP、电动机(三相交流电动机)4的转子相位α、电动机4的电流iu、iv、iw等表示车辆状态的信号，并基于输入的信号而生成用于控制电动机4的PWM信号。另外，根据生成的PWM信号而生成逆变器3的驱动信号。
逆变器3例如针对各相而具备2个开关元件(例如，IGBT、MOS-FET等功率半导体元件)，根据驱动信号将开关元件接通/断开，由此将从电池1供给的直流电流变换为交流，并使所需的电流在电动机4中流动。
电动机4利用从逆变器3供给的交流电流而产生驱动力，经由减速器5以及驱动轴8而将驱动力传递至左右的驱动轮9a、9b。另外，在车辆的行驶时被驱动轮9a、9b带动而旋转时，通过产生再生驱动力而将车辆的动能作为电能进行回收。在该情况下，逆变器3将在电动机4的再生运转时所产生的交流电流变换为直流电流并供给至电池1。
电流传感器7对在电动机4中流动的3相交流电流iu、iv、iw进行检测。但是，3相交流电流iu、iv、iw的和为0，因此可以对任意2相的电流进行检测，并通过运算而求出剩余1相的电流。
旋转传感器6例如为解析器、编码器，其对电动机4的转子相位α进行检测。
图2是表示利用电动机控制器2进行的电动机电流控制的处理流程的流程图。
在步骤S201中，将表示车辆状态的信号输入。这里，将车速V(km/h)、加速器开度AP(％)、电动机4的转子相位α(rad)、电动机4的转速Nm(rpm)、在电动机4中流动的三相交流电流iu、iv、iw、电池1与逆变器3之间的直流电压值Vdc(V)输入。
车速V(km/h)由未图示的车速传感器、其他控制器通过通信而获取。或者，对转子机械角速度ωm乘以轮胎转动半径并除以终级齿轮的齿轮比而求出车速v(m/s)，通过乘以3600/1000而进行单位变换，由此求出车速V(km/h)。
加速器开度AP(％)由未图示的加速器开度传感器获取、或者由未图示的车辆控制器等其他控制器通过通信而获取。
电动机4的转子相位α(rad)从旋转传感器6获取。通过对转子角速度ω(电气角)除以电动机4的极对数p而求出电动机4的机械的角速度即电动机转速ωm(rad/s)，并通过对所求出的电动机转速ωm乘以60/(2π)而求出电动机4的转速Nm(rpm)。转子角速度ω通过对转子相位α进行微分而求出。
在电动机4中流动的电流iu、iv、iw(A)从电流传感器7获取。
直流电压值Vdc(V)根据从在电池1与逆变器3之间的直流电源线处设置的电压传感器(未图示)、或者电池控制器(未图示)发送的电源电压值而求出。
在步骤S202中，设定第1扭矩目标值Tm1＊。具体而言，基于步骤S201中输入的加速器开度AP以及电动机转速ωm并参照图3所示的加速器开度-扭矩表而设定第1扭矩目标值Tm1＊。如上所述，本实施方式的电动车辆的控制装置能够应用于仅通过加速器踏板的操作而能够对车辆的加减速、停止进行控制的车辆，为了能够至少通过加速器踏板的完全关闭而使车辆停止，在图3所示的加速器开度-扭矩表中，将电动机扭矩设定为使得加速器开度为0(完全关闭)时的电动机再生量变大。即，在电动机旋转数为正时、且至少在加速器开度为0(完全关闭)时，设定负的电动机扭矩以使再生制动力起作用。但是，加速器开度-扭矩表不限定于图3所示的表。
在步骤S203中，进行以利用电动机4的再生制动力使电动车辆停止的方式进行控制的停止控制处理。具体而言，判断电动车辆的即将停车，在即将停车以前，将步骤S202中计算出的第1扭矩目标值Tm1＊设定为电动机扭矩指令值Tm＊，在即将停车以后，将伴随着电动机转速的降低而收敛为与干扰扭矩平衡的值的第2扭矩目标值Tm2＊设定为电动机扭矩指令值Tm＊。该第2扭矩目标值Tm2＊在上坡路上为正扭矩，在下坡路上为负扭矩，在平坦路上大致为零。由此，如后所述，无论路面的坡度如何，都能够维持停车状态。后文中对停止控制处理的详情进行叙述。
在步骤S204中，基于步骤S203中计算出的电动机扭矩目标值Tm＊、电动机转速ωm以及直流电压值Vdc而求出d轴电流目标值id＊、q轴电流目标值iq＊。例如，预先准备对扭矩指令值、电动机转速以及直流电压值、与d轴电流目标值以及q轴电流目标值之间的关系进行规定的表，通过参照该表而求出d轴电流目标值id＊、q轴电流目标值iq＊。
在步骤S205中，进行用于使d轴电流id及q轴电流iq分别与步骤S204中求出的d轴电流目标值id＊及q轴电流目标值iq＊一致的电流控制。因此，首先基于步骤S201中输入的三相交流电流值iu、iv、iw、以及电动机4的转子相位α而求出d轴电流id及q轴电流iq。接着，根据d轴、q轴电流指令值id＊、iq＊、与d轴、q轴电流id、iq的偏差而对d轴、q轴电压指令值vd、vq进行计算。此外，可以对计算出的d轴、q轴电压指令值vd、vq加上用于抵消d-q正交坐标轴之间的干涉电压所需的非干涉电压。
然后，根据d轴、q轴电压指令值vd、vq、与电动机4的转子相位α而求出三相交流电压指令值vu、vv、vw。并且，根据求出的三相交流电压指令值vu、vv、vw与直流电压值Vdc而求出PWM信号tu(％)、tv(％)、tw(％)。根据以该方式求出的PWM信号tu、tv、tw而对逆变器3的开关元件进行开闭，由此能够以由扭矩指令值Tm＊指示的所需的扭矩对电动机4进行驱动。
这里，在对步骤S203中进行的停止控制处理进行说明之前，在本实施方式的电动车辆的控制装置中，对从电动机扭矩Tm至电动机转速ωm的传递特性Gp(s)进行说明。
图4是将车辆的驱动力传递系统模型化的图，该图中的各参数如下所示。
Jm：电动机的惯量
Jw：驱动轮的惯量
M：车辆的重量
Kd：驱动系统的扭转刚性
Kt：有关轮胎与路面的摩擦的系数
N：总齿轮比
r：轮胎的载荷半径
ωm：电动机的角速度
Tm：扭矩目标值
Td：驱动轮的扭矩
F：施加于车辆的力
V：车辆的速度
ωw：驱动轮的角速度
并且，根据图4能够到处下面的运动方程式。其中，式(1)～(3)中的符号的右上方标注的星号(＊)表示时间微分。
[式1]
Jm·ωm *＝Tm-Td/N …(1)
[式2]
2Jw·ωw *＝Td-rF …(2)
[式3]
M·V*＝F …(3)
[式4]
Td＝Kd·∫(ωm/N-ωw)dt …(4)
[式5]
F＝Kt·(rωw-V) …(5)
如果基于式(1)～(5)所示的运动方程式而对从电动机4的扭矩目标值Tm至电动机转速ωm的传递特性Gp(s)进行求解，则由下式(6)表示传递特性Gp(s)。
[式6]
其中，由下式(7)表示式(6)中的各参数。
[式7]
a4＝2JmJwM …(7)
a3＝Jm(2Jw+Mr2)Kt
a2＝(Jm+2Jw/N2)M·Kd
a1＝(Jm+2Jw/N2+Mr2/N2)Kd·Kt
b3＝2Jw·M
b2＝(2Jw+Mr2)Kt
b1＝M·Kd
b0＝Kd·Kt
如果查阅式(6)所示的传递函数的极点和零点，则能够近似于下式(8)的传递函数，1个极点和1零点表示非常接近的值。这与下式(8)的α和β表示非常接近的值相当。
[式8]
因此，通过进行式(8)中的极零抵消(与α＝β近似)，从而如下式(9)所示，传递特性Gp(s)构成(2次)/(3次)的传递特性。
[式9]
由此，传递特性Gp(s)基于图4所示的车辆模型而被导出。而且，如果将传递特性Gp(s)的车辆模型简化，则由下式(10)表示车辆简易模型Gp’(s)。
[式10]
此外，对本实施方式中作为车辆简易模型Gp’(s)的系数而使用了式(9)中的a1’及b0’的例子进行了说明，但也可以取代a1’及b0’而使用式(6)中的a1及b0。
下面，对图2的步骤S203中进行的停止控制处理的详情进行说明。图5是用于实现停止控制处理的框图。图5中示出了干扰扭矩推定器510、增益设定器520、电动机转速推定器530、F/B扭矩设定器540、F/F扭矩设定器550、加法器560、加法器570、即将停车判断扭矩设定器580以及扭矩比较器590。下面，将反馈记作“F/B”，将前馈记作“F/F”。
干扰扭矩推定器510对从电动车辆作用于电动机4的干扰扭矩进行推定。此外，下面，将推定的干扰扭矩的值称为“干扰扭矩推定值Td”。干扰扭矩推定器510基于检测出的电动机转速ωm与电动机扭矩指令值Tm＊而对干扰扭矩推定值Td进行计算。而且，干扰扭矩推定器510将干扰扭矩推定值Td向加法器570与增益设定器520中输出。
图6是用于说明基于电动机转速ωm与电动机扭矩指令值Tm＊而对干扰扭矩推定值Td进行计算的方法的框图。
控制模块511发挥作为具有H(s)/Gp(s)之类的传递特性的滤波器的功能，通过将电动机转速ωm输入并进行滤波处理而对第1电动机扭矩推定值进行计算。Gp(s)是向车辆的扭矩输入与电动机的转速的传递特性的车辆模型，H(s)是具有分母次数与分子次数的差值大于或等于模型Gp(s)的分母次数与分子次数的差值的传递特性的低通滤波器。
控制模块512承担作为具有H(s)之类的传递特性的低通滤波器的功能，通过将电动机扭矩指令值Tm＊输入并进行滤波处理而对第2电动机扭矩推定值进行计算。
减法器513通过从第2电动机扭矩推定值中减去第1电动机扭矩推定值而对干扰扭矩推定值进行计算。
此外，在本实施方式中，如图6所示，利用干扰观测器对干扰扭矩进行推定，但也可以使用车辆前后G传感器等测量器进行推定。
这里，作为干扰，能够想到空气阻力、因乘员数量或载重量引起的车辆质量的变动而产生的模型化误差、轮胎的滚动阻力、路面的坡度阻力等，但在即将停车时起支配作用的干扰因素是坡度阻力。干扰因素根据驾驶条件而不同，但干扰扭矩推定器510基于电动机扭矩指令值Tm＊、电动机转速ωm以及车辆模型Gp(s)而对干扰扭矩推定值Td进行计算，因此能够统一对上述干扰因素进行推定。由此，无论在任何驾驶条件下都能够实现从减速开始的顺滑的停车。
由此，在干扰扭矩推定器510中，向具有由模型Gp(s)、和分母次数与分子次数的差值大于或等于模型Gp(s)的分母次数与分子次数的差值的传递特性H(s)构成的H(s)/Gp(s)之类的传递特性的滤波器输入电动机转速ωm而对第1电动机扭矩推定值进行计算。与此同时，向具有传递特性H(s)的滤波器输入电动机扭矩指令值Tm＊而对第2电动机扭矩推定值进行计算，并对第1电动机扭矩推定值与第2电动机扭矩推定值的偏差进行运算，由此求出干扰扭矩推定值Td。由此，能够高精度地求出干扰扭矩推定值Td。
下面对图5所示的增益设定器520的结构进行说明。
增益设定器520对产生电动机4的再生制动力的电动机转速F/B扭矩Tω的增益进行调整，以使即将停车时在上坡路上产生的余震变小。
在本实施方式中，在即将停车时不会使电动机4的扭矩振动而顺滑地进行减速，因此对电动机转速F/B扭矩Tω加上前馈扭矩(F/F扭矩)。
增益设定器520在步骤S203中判断为电动车辆变为即将停车的情况下，基于由干扰扭矩推定器510计算出的干扰扭矩推定值Td而设定用于调整F/F扭矩的F/F增益K2。此外，对于电动车辆是否即将停车的判断，利用后述的扭矩比较器590来进行。
图7是用于说明基于干扰扭矩推定值Td而对F/F增益K2进行计算的方法的图。
增益设定器520具备将干扰扭矩推定值Td变换为F/F增益K2的运算器521。运算器521中预先存储有F/F增益对应图。
F/F增益对应图是所谓的增益调度MAP，使F/F增益K2的值与每个干扰扭矩推定值Td相关联。
增益设定器520在判断为电动车辆变为即将停车的情况下，参照F/F增益对应图，对与干扰扭矩推定值Td相关联的F/F增益K2进行计算。
图8是表示运算器521中保持的F/F增益对应图522的图。在图8中，横轴表示干扰扭矩推定值Td，纵轴表示F/F增益K2的大小。
在F/F增益对应图522中，在干扰扭矩推定值Td小于或等于零的情况下、即在下坡路或平坦路上，F/F增益K2设定为恒定的基准值Gd。
另一方面，在干扰扭矩推定值Td大于零的情况下、即在上坡路上，即将停车时跨越由齿轮的背隙等引起的非线性强的区域，在电动车辆的前后方向上产生余震。作为其对策，在上坡路上停车的情况下，使F/F增益K2的绝对值与在下坡路及平坦路上相比更小，以使电动机4的再生制动力变小。
在上坡路上，干扰扭矩推定值Td越大于零，F/F增益K2越大于基准值Gd，如果达到上限值Gu，则F/F增益K2固定为上限值Gu。
由此，如果判断为电动车辆变为即将停车，则运算器521参照F/F增益对应图522并基于干扰扭矩推定值Td，判断路面是否为上坡路。并且，在判断为路面是上坡路的情况下，与下坡路相比，运算器521使F/F增益K2的绝对值变小，以使电动机4的再生制动力变小。
另外，如果在判断为即将停车的情况下对F/F增益K2进行计算，则运算器521在从计算起直至电动车辆停车为止的期间内将F/F增益K2的计算值固定，并持续输出至F/F扭矩设定器550。即，直至车辆停车为止，将判断为即将停车的时刻的干扰扭矩推定值Td向F/F扭矩设定器550输出。
下面对图5所示的电动机转速推定器530的结构进行说明。
电动机转速推定器530利用开环对电动机4的转速进行推定。下面将推定的电动机4的转速的值称为“电动机转速推定值”。
图9是用于说明根据电动车辆的状态而对电动机转速推定值进行计算的方法的图。电动机转速推定器530具备电动机扭矩推定部531、电动机转速运算部532以及低通滤波器533。
电动机扭矩推定部531对电动机转速推定值乘以在电动机转速F/B扭矩Tω的计算中所使用的规定的增益(下面称为“总增益”)Kvref，由此计算出电动机扭矩推定值。
总增益Kvref是为了抑制制动距离并使电动车辆顺滑地减速而预先规定的负(minus)值，例如根据实验数据等而适当地设定。电动机扭矩推定部531将电动机扭矩推定值输出至电动机转速运算部532。电动机扭矩推定值相对于从电动机扭矩推定值至电动机转速推定值为止的动态特性而作为粘性(阻尼)要素而起作用，因此，在即将停车时电动机转速推定值顺滑(渐进)地收敛为零。由此，能够实现对前后加速度无冲击的顺滑的停车。
电动机转速运算部532基于式(6)所示的车辆模型Gp(s)而将电动机扭矩推定值变换为电动机转速推定值。在本实施方式中，取代车辆模型Gp(s)而使用式(10)所示的车辆简易模型Gp’(s)。
电动机转速运算部532通过向车辆简易模型Gp’(s)输入电动机扭矩推定值而对基于车辆简易模型Gp’(s)的电动机转速推定值进行计算。电动机转速运算部532将基于车辆简易模型Gp’(s)的电动机转速推定值输出至电动机扭矩推定部531与低通滤波器533。
低通滤波器533是具有为了补偿车辆简易模型Gp’(s)而设定的传递特性Hc(s)的滤波器。传递特性Hc(s)基于模拟或实验数据等而设定。具体而言，在使总增益Kvref小于零的状态下，对传递特性Hc(s)的时间常数进行调整，以使输入至F/F扭矩设定器550的电动机转速推定值的收敛性与电动机转速ωm的收敛性等同。
因此，对于输入至F/F扭矩设定器550的电动机转速推定值，利用低通滤波器533实施低通滤波处理，因此对与车辆简易模型Gp’(s)的使用相伴的响应特性的偏差进行校正。因此，能够确保电动机转速推定器530对电动机转速的推定精度，并能够削减运算量。
由此，在电动机转速推定器530中，基于车辆模型Gp(s)而对电动机转速推定值进行计算，伴随着该电动机转速推定值的下降，电动机扭矩推定值收敛为零。因此，在电动机转速推定器530中，能够在电动车辆即将停车时获取电动机转速推定值。
此外，在利用后述的扭矩比较器590判断为电动车辆并未即将停车而是处于即将停车以前的情况下，电动机转速运算部532基于电动机转速ωm而对车辆简易模型Gp’(s)进行初始化。例如，车辆简易模型Gp’(s)由根据车辆的设计值而唯一确定的常数a1’及b0’、和积分器构成。在判断为电动车辆变为即将停车的情况下，将前述的积分器的初始值设定为电动机转速ωm，由此对车辆简易模型Gp’(s)进行初始化。
下面对图5所示的F/B扭矩设定器540的结构进行说明。
F/B扭矩设定器540基于检测出的电动机转速ωm，对用于利用电动机4的再生制动力使电动车辆顺滑地减速的F/B扭矩进行计算。
图10是用于说明基于电动机转速ωm对F/B扭矩进行计算的方法的图。
F/B扭矩设定器540具备将电动机转速ωm变换为F/B扭矩的乘法器541。
乘法器541对电动机转速ωm乘以为了分配电动机4的再生制动力而规定的F/B增益K1，由此对F/B扭矩进行计算。
相对于总增益Kvref而趋向使再生制动力减弱的方向设定F/B增益K1。即，将F/B增益K1设定为比零小、且比总增益Kvref大的值。
在本实施方式中，F/B增益K1是从总增益Kvref中减去F/F增益K2得到的值。具体而言，F/B增益K1设定为从总增益Kvref中减去下坡路时的F/F增益的基准值Gd得到的值。
此外，说明了F/B扭矩设定器540通过对电动机转速ωm乘以F/B增益K1而计算出F/B扭矩，但也可以利用规定了针对电动机转速ωm的再生扭矩的再生扭矩表、预先存储有电动机转速ωm的衰减率的衰减率表等而计算出F/B扭矩。
下面对图5所示的F/F扭矩设定器550的结构进行说明。
F/F扭矩设定器550基于从电动机转速推定器530输出的电动机转速推定值而计算出F/F扭矩。由F/F扭矩来补偿即将停车时由F/B扭矩引起的再生制动力的不足的部分。
图11是用于说明基于电动机转速ωm而对F/F扭矩进行计算的方法的图。
F/F扭矩设定器550具备将电动机转速推定值变换为F/F扭矩的乘法器551。
乘法器551通过对电动机转速ωm乘以从增益设定器520输出的F/F增益K2而计算出F/F扭矩。
此外，在本实施方式中，说明了F/F扭矩设定器550通过对电动机转速推定值乘以F/F增益K2而计算出F/F扭矩，但也可以利用规定针对电动机转速ωm的再生扭矩的再生扭矩表、预先存储有电动机转速推定值的衰减率的衰减率表等而计算出F/F扭矩。
返回到图5，继续对加法器560、加法器570、以及即将停车判断扭矩设定器580的结构进行说明。
加法器560通过对利用F/B扭矩设定器540计算出的F/B扭矩、和利用F/F扭矩设定器550计算出的F/F扭矩进行加法运算而计算出电动机转速F/B扭矩Tω。通过加上F/F扭矩，能够抑制制动距离的增加、且能够抑制电动机4的扭矩的振动。
加法器570将利用加法器560计算出的电动机转速F/B扭矩Tω、和利用干扰扭矩推定器510计算出的干扰扭矩推定值Td相加，从而无论路面的坡度如何，都计算出用于顺滑地停车的第2扭矩目标值Tm2＊。
即将停车判断扭矩设定器580基于检测出的电动机转速ωm而计算出即将停车判断扭矩。
图12是用于说明基于电动机转速ωm而对即将停车判断扭矩进行计算的方法的框图。
即将停车判断扭矩设定器580具备将电动机转速ωm变换为即将停车判断扭矩的乘法器581。
乘法器581对电动机转速ωm乘以总增益Kvref，由此计算出即将停车判断扭矩。
返回到图5对扭矩比较器590的结构进行说明。
扭矩比较器590对步骤S202中计算出的第1扭矩目标值Tm1＊、与利用即将停车判断扭矩设定器580计算出的即将停车判断扭矩的大小进行比较。
在车辆的行驶中，即将停车判断扭矩比第1扭矩目标值Tm1＊小，如果车辆减速而变为即将停车(车速小于或等于规定车速)，则即将停车判断扭矩变为大于第1扭矩目标值Tm1＊。如果即将停车判断扭矩大于第1扭矩目标值Tm1＊，则扭矩比较器590判断为车辆即将停车，将电动机扭矩指令值Tm＊从第1扭矩目标值Tm1＊切换为第2扭矩目标值Tm2＊。
由此，在扭矩比较器590判断为即将停车判断扭矩与第1扭矩目标值Tm1＊相等或者小于第1扭矩目标值Tm1＊的情况下，判定为处于即将停车以前并将第1扭矩目标值Tm1＊设定为电动机扭矩指令值Tm＊。另一方面，在扭矩比较器590判断为即将停车判断扭矩比第1扭矩目标值Tm1＊大的情况下，判定为即将停车并将电动机扭矩指令值Tm＊从第1扭矩目标值Tm1＊切换为第2扭矩目标值Tm2＊。
此外，为了维持停车状态，第2扭矩目标值Tm2＊在上坡路上收敛为正扭矩，在下坡路上收敛为负扭矩，在平坦路上大致收敛为零。
另外，扭矩比较器590在判定为即将停车的情况下，将其判断标志从L(Low)电平切换为H(High)电平。并且，如果该判断标志变为H电平，则增益设定器520基于干扰扭矩推定值Td而计算出F/F增益K2，并将其计算值设定于F/F扭矩设定器550。
例如，在干扰扭矩推定值Td大于零的情况下、即在路面为上坡路时，如图8所示，将F/F增益K2设定为大于基准值Gd的值而使电动机4的再生制动力减小。由此，在上坡路上停车的情况下，能够抑制因齿轮的背隙等而引起的G冲击。
下面，参照附图对在上坡路上停车的情况下通过使电动机转速F/B扭矩Tω的总增益Kvref减小而获得的效果进行说明。
图13A～图13D是在上坡路上不变更总增益Kvref而执行停止控制处理时的时序图。
图13A～图13D分别示出在上坡路上从电动车辆减速起直至停车为止的期间内的电动机扭矩指令值Tm＊、电动机转速ωm、前后加速度(G)、以及G冲击的变化，横轴是彼此通用的时间轴。此外，图13A中由虚线表示干扰扭矩推定值Td。
G冲击表示前后G的每单位时间的变化率。在上坡路上停车的情况下，因齿轮的俯仰(pitching)而产生车辆前后方向的余震。G冲击越大，驾驶员越容易感觉到余震。
在时刻t0，由扭矩比较器590判断为电动车辆变为即将停车，执行停止控制处理。因此，将第2扭矩目标值Tm2＊设定为电动机扭矩指令值Tm＊，因此根据第2扭矩目标值Tm2＊而对电动车辆进行制动。这里，无论干扰扭矩指令值Td如何，都能将总增益Kvref设为固定值。
在时刻t1，如图13A及图13C所示，电动机扭矩指令值Tm＊及前后G均大致变为零，因此跨越了齿轮的背隙区间。即，跨越了电动机扭矩指令值Tm＊的非线形性强的区域。
从时刻t1至时刻t2，跨越了齿轮的背隙，由此如图13C所示可知，前后G发生过冲。因此，如图13D所示，G冲击暂时上升至“L1”。
从时刻t2至时刻t4，通过停止控制处理并根据对电动机扭矩指令值Tm＊设定的第2扭矩目标值Tm2＊，对电动车辆进行制动。
在时刻t4及其以后，将第2扭矩目标值Tm2＊设定为干扰扭矩推定值Td，因此电动车辆的停车状态得到保持。
由此，如果无论路面的坡度如何，都将总增益Kvref设为固定值，则在上坡路上产生前后G的过冲而使得G冲击增大至L1，驾驶员会强烈地感受到余震。
图14A～图14D是表示一个实施方式的电动车辆的控制装置的控制结果的一个例子的时序图。
图14A至图14D与图13A至图13D相同，表示电动机扭矩指令值Tm＊、电动机转速ωm、前后G、以及G冲击的变化，横轴为彼此通用的时间轴。
在时刻t0，由扭矩比较器590判断为电动车辆变为即将停车，执行停止控制处理。因此，将第2扭矩目标值Tm2＊设定为电动机扭矩指令值Tm＊，因此根据第2扭矩目标值Tm2＊而对电动车辆进行制动。
这里，路面为上坡路，因此判断为即将停车时的干扰扭矩推定值Td为正值，第2扭矩目标值Tm2＊为正值。在本实施方式中，如图8所示，在判断为即将停车时的干扰扭矩指令值Td大于零的情况下、即在上坡路上，将在电动机转速F/B扭矩Tω的计算中使用的F/F增益K2设定为使得再生制动力与平坦路、下坡路时相比更小。
在时刻t1，如图14A及图14C所示，电动机扭矩指令值Tm＊及前后G均大致变为零，因此跨越了齿轮的背隙区间。
从时刻t1至时刻t2，根据干扰扭矩推定值Td而对电动机转速F/B扭矩Tω的总增益进行调整，如图14A所示，与图13A相比，电动机扭矩指令值Tm＊的变化程度变得缓和。因此，在图14C中，前后G的过冲得到抑制，与图13C相比，前后G顺滑地变化。
由此可知，如图14D所示，暂时上升的G冲击的水平与图13D所示的上升水平L1相比降低至L2，因此驾驶员感受到的余震的强度得到抑制。
从时刻t2至时刻t4，通过停止控制处理并根据对电动机扭矩指令值Tm＊设定的第2扭矩目标值Tm2＊而对电动车辆进行制动。
在时刻t4及其以后，将第2扭矩目标值Tm2＊设定为使干扰扭矩推定值Td的符号反转后的值，因此电动车辆的停车状态得到保持。
由此，在跨越由齿轮的背隙等引起的非线形性强的区域的上坡路上，根据干扰扭矩推定值而使在停止控制处理中使用的总增益Kvref减小，由此能够抑制即将停车时的前后G的过冲。由此，G冲击得到抑制，因此能够抑制驾驶员感受到的余震。
这里，在上述说明中基于干扰扭矩推定值Td而对总增益Kvref中的F/F增益K2进行了变更，但也可以基于干扰扭矩推定值Td而对F/B增益K1进行变更。下面，对基于干扰扭矩推定值Td而设定F/B增益K1的例子进行说明。
图15是在不同时使用F/F扭矩而将电动机转速F/B扭矩Tω设定为第2扭矩目标值Tm2＊的情况下，用于实现停止控制处理的框图。在图15中，对与图5中示出的结构要素相同的结构要素标注相同的标号。
在基于干扰扭矩推定值Td而设定电动机转速F/B扭矩Tω的F/B增益K1的情况下，也能够在上坡路上使电动机转速F/B扭矩Tω的变化程度减小并使第2扭矩目标值Tm2＊平缓地变化。例如，预先将总增益Kvref设定为F/B增益K1，在上坡路上，如图16所示，通过设定F/B增益K1，使得对电动机扭矩指令值Tm＊设定的第2扭矩目标值Tm2＊与下坡路时相比平缓地变化。
如上所述，一个实施方式的电动车辆的控制装置是如下电动车辆的控制装置，即，将电动机4作为行驶驱动源，如果加速器操作量减小或者变为零，则利用电动机4的再生制动力进行减速，对加速器操作量进行检测并计算出电动机扭矩指令值，基于计算出的电动机扭矩指令值而控制电动机4。
与此同时，作为与电动车辆的行驶速度成正比的速度参数而对电动机转速ωm进行检测，基于该电动机转速ωm而对用于使电动车辆停止的电动机转速F/B扭矩Tω进行计算，并且对从电动车辆作用于电动机4的干扰扭矩进行推定。
并且，如果加速器操作量减小或者变为零、且电动车辆变为即将停车，则伴随着与行驶速度成正比的速度参数的下降，基于电动机转速F/B扭矩Tω使电动机扭矩指令值Tm＊收敛为干扰扭矩。
干扰扭矩在上坡路上推定为正值、且在下坡路上推定为负值，因此即使在坡路上也能够顺滑地停车，无需脚制动器而能够保持停车状态。另外，在平坦路上将干扰扭矩推定为零，因此能够在平坦路上顺滑地停车，无需脚制动器而能够保持停车状态。
由此，无论是上坡路、平坦路、下坡路都能够在即将停车时实现未产生电动车辆的前后方向上的加速度振动的顺滑的减速，并且能够保持停车状态。
并且，在本实施方式中，根据干扰扭矩而对电动机转速F/B扭矩Tω的变化程度、即响应特性进行调整。在上坡路上使电动车辆停止的情况下，与在平坦路上停车的情况相比，因齿轮的俯仰而引起的车辆的前后方向的余震变大。即，在上坡路跨越了因齿轮的背隙等而引起的非线形性强的区域。
作为其对策，根据包含路面坡度等行驶阻力等在内的干扰扭矩而对电动机转速F/B扭矩Tω的变化程度进行调整，由此能够任意地调整即将停止时的减速度。因此，在上坡路上能够使电动机转速F/B扭矩Tω的变化与平坦路、下坡路相比变得平缓，因此能够抑制因齿轮的背隙等引起的即将停车时的前后G的过冲。由此，能够抑制G冲击，因此能够实现抑制了驾驶员所感受到的余震的停车。
另外，即使不使用脚制动器等机械性制动单元的制动器制动力也能够使车辆减速至停车状态，因此即使在即将停车时也能够使电动机4进行再生运转，能够提高节电率。并且，仅通过加速器操作便能够实现车辆的加减速以及停车，因此无需加速器踏板与制动器踏板的轮换踏入操作，能够减轻驾驶员的负担。
在驾驶员利用制动器踏板而使车辆停车的情况下，未习惯驾驶的驾驶员过度强力地踏入加速器踏板，在停车时在车辆的前后方向上会产生加速度振动。另外，在仅通过加速器操作而实现车辆的加减速以及停车的车辆中，如果想要以恒定的减速度实现减速及停车，则在减速时为了实现充分的减速而需要使减速度增大，因此在停车时在车辆的前后方向上会产生加速度振动。然而，根据一个实施方式的电动车辆的控制装置，如上所述，无论何种驾驶员都能够仅通过加速器操作而实现顺滑的减速及停车。
另外，在一个实施方式的电动车辆的控制装置中，对电动机转速ωm乘以用于使电动车辆停止的规定的总增益Kvref，由此计算出电动机转速F/B扭矩Tω。而且，基于干扰扭矩而对总增益Kvref进行变更。
通过以上述方式对总增益Kvref进行变更，从而能够使电动机转速F/B扭矩Tω平缓地变化。因此，无需使用表示电动机转速ωm和电动机转速F/B扭矩Tω的关系的调整表等进行复杂的运算处理，能够以简单的方法对电动机转速F/B扭矩Tω的变化程度进行调整。
例如，一个实施方式的电动车辆的控制装置在基于干扰扭矩而判定为路面是上坡路的情况下，将总增益Kvref设定为使得再生制动力与平坦路、下坡路相比变小。由此，在上坡路上停车的情况下，电动机扭矩指令值Tm＊的变化变得平缓，因此能够抑制G冲击。
另一方面，在平坦路、下坡路上停车的情况下，与上坡路相比，电动车辆的前后方向的余震弱，因此不改变总增益Kvref。因此，能够一边实现顺滑的减速，一边抑制制动距离的增加。
另外，在一个实施方式的电动车辆的控制装置中，对电动机转速进行推定，并基于推定出的电动机转速推定值，计算出用于补偿F/B扭矩的F/F扭矩。并且，如果加速器操作量减小或者变为零、且电动车辆变为即将停车，则伴随着行驶速度的下降，基于包含F/B扭矩和F/F扭矩在内的电动机转速F/B扭矩Tω使电动机扭矩指令值Tm＊收敛为干扰扭矩。
通过将F/F扭矩与F/B扭矩同时使用，从而能够使F/B扭矩减小而抑制停车时的电动机扭矩指令值Tm＊的振动，并且能够利用F/F扭矩对F/B扭矩的不足部分进行补偿。因此，不会延长制动距离，能够确保控制系统的稳定性。
另外，在一个实施方式的电动车辆的控制装置中，对电动机转速ωm乘以用于对电动机的再生制动力进行分配的规定的增益K1，计算出F/B扭矩，并将对应于增益K1而设定的特定的增益K2乘以电动机转速推定值，计算出F/F扭矩。并且，如果加速器操作量减小或者变为零、且电动车辆变为即将停车，则将对F/B扭矩加上F/F扭矩而得到的电动机转速F/B扭矩Tω设定为电动机扭矩指令值Tm＊。
电动机转速F/B扭矩Tω作为粘性(阻尼)而起作用，因此在即将停车时电动机转速ωm顺滑(渐进)地收敛为零。由此，能够实现在前后加速度中无冲击的顺滑的停车。
另外，在一个实施方式的电动车辆的控制装置中，增益K2设定为从总增益Kvref中减去增益K1而得到的值。即，增益K1和增益K2设定为满足下式的关系。
[式11]
Kvref＝K1+K2 …(11)
将总增益Kvref分配给增益K1及增益K2，以满足式(11)的关系，由此，不会延长制动距离，能够确保控制系统的稳定性。因此，能够进行适于系统的设定。
并且，在一个实施方式的电动车辆的控制装置中，基于干扰扭矩仅对增益K2进行变更。如果基于干扰扭矩，在上坡路时使增益K1下降，则会使输入坡度变化等干扰时的电动机4的响应性劣化。相反如果使增益K1上升，则F/B系统的稳定性下降，电动机扭矩会变为振动性的。
因此，通过固定增益K1而仅对增益K2进行变更，从而能够将总增益Kvref设定为希望的值，并且无论上坡路、平坦路、下坡路，都能够唯一地保证相对于干扰的稳定性和响应性。
例如，一个实施方式的电动车辆的控制装置在基于干扰扭矩判断为路面是上坡路的情况下，为了使得与平坦路时相比电动机4的再生制动力变小而将增益K2的绝对值设定得较小。由此，在上坡路上停车的情况下，能够一边抑制因齿轮的背隙引起的电动车辆的前后方向的余震，一边抑制相对于干扰的电动机4的响应性的劣化。
根据一个实施方式的电动车辆的控制装置，基于车辆信息而计算出第1扭矩目标值Tm1＊，并且对伴随着电动机转速ωm的下降而收敛为干扰扭矩的第2扭矩目标值Tm2＊进行计算，并且对电动机转速ωm乘以总增益Kvref而计算出即将停车判断扭矩，对第1扭矩目标值Tm1＊和即将停车判断扭矩的大小进行比较。并且，在判断为相对于第1扭矩目标值Tm1＊即将停车判断扭矩更大的情况下，判断为是即将停车，将电动机扭矩指令值Tm＊从第1扭矩目标值Tm1＊切换为第2扭矩目标值Tm2＊。由此，在以基于车辆信息的第1扭矩目标值Tm1＊进行减速后，在即将停车时切换为第2扭矩目标值Tm2＊，在任何坡度下，在扭矩目标值的切换定时(timing)均不会发生扭矩阶差，能够实现顺滑的减速。
另外，在判断为相对于第1扭矩目标值Tm1＊即将停车判断扭矩更大的情况下，判定为是即将停车，基于干扰扭矩对电动机转速F/B扭矩Tω的增益进行设定，使所设定的增益维持至停车为止。
由此，基于判断为即将停车时的干扰扭矩，对总增益Kvref进行设定并固定，由此能够防止与干扰扭矩的变化相伴的第2扭矩目标值Tm2＊的变动。
本发明并不限定于上述的一个实施方式。例如，在上述说明中，对作为与电动车辆的行驶速度成正比的速度参数而检测出电动机转速的例子进行了说明。然而，对于车轮速度、车体速度、驱动轴的转速等，由于也与车辆的行驶速度存在比例关系，因此也能够作为速度参数而使用。
例如也可以作为与电动车辆的行驶速度成正比的速度参数而检测出车轮速度，基于该车轮速度而计算出F/B扭矩，并且根据电动车辆的状态而对车轮速度进行推定，基于该推定值而计算出F/F扭矩。并且，如果加速器操作量减小或者变为零、且电动车辆变为即将停车，则伴随着通过车轮速度而求出的行驶速度的下降，基于F/B扭矩和F/F扭矩而使电动机扭矩指令值Tm＊收敛为零。如上所述，即使使用除电动机转速以外的速度参数，也能够得到与本实施方式相同的效果。
另外，对于扭矩比较器590，说明了在判断为相对于第1扭矩目标值Tm1＊即将停车判断扭矩更大的情况下，判定为即将停车而将电动机扭矩指令值Tm＊从第1扭矩目标值Tm1＊切换为第2扭矩目标值Tm2＊。然而，扭矩比较器590也可以对第1扭矩目标值Tm1＊和第2扭矩目标值Tm2＊的大小进行比较，将值较大的一方设定为电动机扭矩指令值Tm＊。

Claims (10)

1.一种电动车辆的控制装置，其将电动机作为行驶驱动源，如果加速器操作量减小或者变为零，则利用所述电动机的再生制动力进行减速，
所述电动车辆的控制装置具备：
加速器踏板，其用于对车辆的加减速、停止进行指示；
加速器操作量检测单元，其对所述加速器踏板的操作状态即所述加速器操作量进行检测；
干扰扭矩推定单元，其对作用于所述电动机的干扰扭矩进行推定；
车速检测单元，其对与所述电动车辆的行驶速度成正比的速度参数进行检测；
反馈扭矩计算单元，其基于由所述车速检测单元检测出的所述速度参数，计算用于使所述电动车辆停止的反馈扭矩；
电动机扭矩指令值计算单元，其计算电动机扭矩指令值；以及
电动机控制单元，其基于所述电动机扭矩指令值，对所述电动机进行控制，
如果所述加速器操作量减小或者变为零、且所述电动车辆变为即将停车，则伴随着所述速度参数的下降，所述电动机扭矩指令值计算单元基于所述反馈扭矩，使所述电动机扭矩指令值收敛为所述干扰扭矩，
如果所述电动车辆通过所述加速器踏板的操作而减速并变为所述即将停车，则所述反馈扭矩计算单元根据所述干扰扭矩，对所述反馈扭矩进行调整。
2.根据权利要求1所述的电动车辆的控制装置，其中，
所述反馈扭矩计算单元将用于产生所述电动机的再生制动力的规定的增益与所述速度参数相乘，计算所述反馈扭矩，
所述规定的增益基于所述干扰扭矩而进行变更。
3.根据权利要求2所述的电动车辆的控制装置，其中，
还具备增益设定单元，该增益设定单元在基于所述干扰扭矩判断为路面是上坡路的情况下，以使得与平坦路时相比所述电动机的再生制动力更小的方式，对所述规定的增益进行设定。
4.根据权利要求1所述的电动车辆的控制装置，其中，
还具备：
转速推定单元，其对所述电动机的转速进行推定；以及
前馈扭矩计算单元，其基于由所述转速推定单元推定出的转速，对用于补偿所述反馈扭矩的前馈扭矩进行计算，
如果所述加速器操作量减小或者变为零、且所述电动车辆变为即将停车，则伴随着所述速度参数的下降，所述电动机扭矩指令值计算单元基于所述反馈扭矩和所述前馈扭矩，使所述电动机扭矩指令值收敛为所述干扰扭矩。
5.根据权利要求4所述的电动车辆的控制装置，其中，
所述反馈扭矩计算单元对由所述车速检测单元检测出的所述速度参数乘以用于对所述电动机的再生制动力进行分配的规定的增益K1，计算出所述反馈扭矩，
所述前馈扭矩计算单元将所述规定的增益K1越大则设定为越小的值的特定的增益K2与由所述车速推定单元推定出的所述速度参数相乘，计算出所述前馈扭矩，
如果所述加速器操作量减小或者变为零、且所述电动车辆变为即将停车，则所述电动机扭矩指令值计算单元将对所述反馈扭矩加上所述前馈扭矩而得到的速度反馈扭矩设定为所述电动机扭矩指令值。
6.根据权利要求5所述的电动车辆的控制装置，其中，
所述特定的增益K2设定为从总增益Kvref中减去所述规定的增益K1而得到的值，该总增益Kvref是为了使得所述速度反馈扭矩收敛为零而确定的。
7.根据权利要求5或6所述的电动车辆的控制装置，其中，
还具备增益设定单元，如果所述加速器操作量减小或者变为零、且所述电动车辆变为即将停车，则该增益设定单元基于所述干扰扭矩，对所述特定的增益K2进行变更。
8.根据权利要求7所述的电动车辆的控制装置，其中，
所述增益设定单元在基于所述干扰扭矩判断为路面是上坡路的情况下，将所述特定的增益设定为使得与平坦路时相比所述电动机的再生制动力更小。
9.根据权利要求2所述的电动车辆的控制装置，其中，
还具备：
第1扭矩目标值计算单元，其基于包含加速器开度及电动机转速在内的车辆信息，计算出第1扭矩目标值；
第2扭矩目标值计算单元，伴随着由所述车速检测单元所检测的所述速度参数的下降，该第2扭矩目标值计算单元基于所述反馈扭矩，计算收敛为所述干扰扭矩的第2扭矩目标值；
即将停车判断扭矩计算单元，其对由所述车速检测单元所检测的所述速度参数乘以所述规定的增益，计算出即将停车判断扭矩；以及
扭矩比较单元，其对所述第1扭矩目标值和所述即将停车判断扭矩的大小进行比较，
所述电动机扭矩指令值计算单元在判断为相对于所述第1扭矩目标值而所述即将停车判断扭矩更大的情况下，判断为是即将停车，将所述电动机扭矩指令值从所述第1扭矩目标值切换为所述第2扭矩目标值，并基于所述干扰扭矩对所述反馈扭矩的增益进行设定，直至停车为止维持该增益。
10.一种电动车辆的控制方法，该电动车辆将电动机作为行驶驱动源，如果加速器操作量减小或者变为零，则利用所述电动机的再生制动力进行减速，
所述电动车辆的控制方法具备下述步骤：
对用于对车辆的加减速、停止进行指示的加速器踏板的操作状态即所述加速器操作量进行检测；
对作用于所述电动机的干扰扭矩进行推定；
对与所述电动车辆的行驶速度成正比的速度参数进行检测；
基于所述速度参数，计算用于使所述电动车辆停止的反馈扭矩；
对电动机扭矩指令值进行计算；以及
基于所述电动机扭矩指令值，对所述电动机进行控制，
在对所述电动机扭矩指令值进行计算的步骤中，如果所述加速器操作量减小或者变为零、且所述电动车辆变为即将停车，则伴随着所述速度参数的下降，基于所述反馈扭矩使所述电动机扭矩指令值收敛为所述干扰扭矩，
如果所述电动车辆通过所述加速器踏板的操作而减速并变为所述即将停车，则对所述反馈扭矩进行计算的步骤根据所述干扰扭矩，对所述反馈扭矩进行调整。
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