JP5862792B2 - 電動車両のモータ制御装置および電動車両のモータ制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電動車両のモータ制御装置および電動車両のモータ制御方法に関する。

ＪＰ２００３−９５６６Ａに記載の車両の制振制御装置では、以下の方法により、モータを制御する際のトルク目標値を算出している。まず、アクセル開度や車速などから算出される駆動モータの駆動トルク要求値に対して、車両のトルク伝達系の固有振動周波数成分を除去又は低減するフィルタリング処理を行って駆動トルク目標値を算出する。続いて、駆動トルク目標値からモータ特性モデルを考慮してモータ回転速度推定値を算出し、算出したモータ回転速度推定値と実モータ回転速度との偏差を、駆動力伝達系の固有振動周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタとモータ特性モデルの逆系で構成されたフィルタに通すことによって、トルク指令値を算出する。そして、算出したトルク指令値を、駆動トルク目標値に対して加えることによって、最終駆動トルク目標値を算出している。これにより、道路勾配やトルク伝達系の外乱やモータ特性モデル誤差などによる影響を除去し、かつ、車両のトルク伝達系の固有振動周波数成分を除去または低減することにより、制振効果と急峻なトルクの立ち上がりを両立することができる。

ここで、登坂路においてパーキングレンジ（Ｐレンジ）に設定し、フットブレーキまたはパーキングブレーキをかけずに停車した場合を想定する。この場合、Ｐレンジに設定したことで、車輪を回転ロックするパークロック機構が作動し、ブレーキを離しても停車状態を維持することができる。ただし、この際、車輪は固定されていないため、ドライブシャフトは勾配に応じて所定量ねじれて停車することになる。この様な停車状況から車両を発進しようとする場合、ブレーキを踏んでＰレンジを解除する必要がある。この時、Ｐレンジを解除することによりパークロック機構が解除され、ドライブシャフトに蓄積されていたねじりが開放されることで、ガクガク振動を引き起こすことになり、乗員は不意のショックを感じ、不安や不快感を感じる。以降、この振動・ショックのことを、パークロック解除ショックと表現する。

ＪＰ２００３−９５６６Ａに記載の車両の制振制御装置では、上記特徴の構成により、モータ回転数に対してドライブシャフト等の駆動系の振動成分をフィードバック処理により抑制することができるため、パークロック解除ショックも低減することができる。

ところで、ＪＰ２００３−９５６６Ａに記載の制振制御装置では、フィードバックループの中にある制御系の持つ遅れ要素を加味するため、フィードバックループの安定余裕を考慮したフィードバックゲインを用いる必要がある。通常の走行時のフィードバックゲインは、車輪が非ロック状態、すなわち、通常の走行状態の車両モデルより算出するため、パークロック解除時とは安定性が異なる。

また、制振制御のフィードバック補償器は、５０Ｈｚ以上の比較的高周波のゲインが０ｄＢ付近またはそれ以上まで高くなるという特性があり、回転角度や速度検出によるノイズにより、高周波のトルク成分が出力されてしまうことがある。ここで、２５〜１５０Ｈｚ帯の振動成分は、モータユニットまたはドライブシャフト等からマウント等を介してボディ・シャシーに伝わると、こもり音が発生することがある。このため、フィードバックゲインを上げると、高周波ゲインも高くなり、こもり音が顕著に現れることになる。

パークロック解除時に通常の走行時の制振制御で用いるフィードバックゲインと同じフィードバックゲインを用いた場合、トルクのオーバーシュートが発生して収束が遅くなるため、パークロック解除ショックが発生する。この結果、ギアの変動がバックラッシュ区間を跨ぐため、歯当たり音が発生し、ドライバに不安や不快感を与える可能性がある。

本発明は、パークロック解除時に発生する振動を抑制することを目的とする。

一実施形態における電動車両のモータ制御装置は、モータトルク指令値に対して車両振動を抑制するための制振制御を行う際に、パークロック状態の解除時には、パークロック状態の解除時以外の場合に比べて、制振制御のフィードバック制御で用いるフィードバックゲインを大きくする。

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される。

図１は、第１の実施形態における電動車両のモータ制御装置を備えた電気自動車の主要構成を示すブロック図である。 図２は、電動モータコントローラ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。 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、第１の実施形態における制振制御演算処理の制御ブロック図である。 図５は、車輪ロック状態における車両の駆動力伝達系をモデル化した図である。 図６は、第１の実施形態における制振制御演算処理のフローチャートである。 図７は、路面の勾配θｋと、パークロック解除時のＦ／Ｂゲインとの関係を示すマップの一例である。 図８は、第２の実施形態におけるパークロック解除時の制振制御演算処理の制御ブロック図である。 図９は、第２の実施形態における制振制御演算処理のフローチャートである。 図１０は、第１および第２の実施形態における電動車両のモータ制御装置による制御結果の一例を示す図である。

−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モータ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モータ制御装置は、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り、電気自動車だけでなく、ハイブリッド自動車や燃料電池自動車に適用可能である。

電動モータコントローラ２は、車速Ｖ、アクセル開度ＡＰＯ、電動モータ（三相交流モータ）４の回転子位相θｒｅ、電動モータ４の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ等の車両状態を示す信号をデジタル信号として入力し、入力された信号に基づいて、電動モータ４を制御するためのＰＷＭ信号を生成する。また、生成したＰＷＭ信号に応じてインバータ３の駆動信号を生成する。

インバータ３は、例えば、各相ごとに２個のスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴやＭＯＳ−ＦＥＴ等のパワー半導体素子）を備え、駆動信号に応じてスイッチング素子をオン／オフすることにより、バッテリ１から供給される直流の電流を交流に変換し、電動モータ４に所望の電流を流す。

電動モータ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、車両の走行時に駆動輪９ａ、９ｂに連れ回されて回転するときに、回生駆動力を発生させることで、車両の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。この場合、インバータ３は、電動モータ４の回生運転時に発生する交流電流を直流電流に変換して、バッテリ１に供給する。

電流センサ７は、電動モータ４に流れる３相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを検出する。ただし、３相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの和は０であるため、任意の２相の電流を検出して、残りの１相の電流は演算により求めてもよい。

回転センサ６は、例えば、レゾルバやエンコーダであり、電動モータ４の回転子位相θｒｅを検出する。

勾配センサ１０は、路面の勾配を検出する。

図２は、電動モータコントローラ２によって行われる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ＡＰＯ（％）、電動モータ４の回転子位相θｒｅ（ｒａｄ）、電動モータ４の回転数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）、後述するパークロック関連の信号を入力する。

電動モータ４の回転子位相θｒｅ（ｒａｄ）は、回転センサ６から取得する。回転子角速度ωｒｅ（ｒａｄ／ｓ）は、回転子位相θｒｅを微分することにより求める。

電動モータ４の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）は、回転子角速度ωｒｅ（電気角）を電動モータ４の極対数で除算して、電動モータ４の機械的な角速度である回転子機械角速度ωｍ（ｒａｄ／ｓ）を求め、求めた回転子機械角速度ωｍに６０／（２π）を乗算することによって求める。

車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）は、図示しない車速センサや、図示しないブレーキコントローラ等の他のコントローラより通信にて取得する。または、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ＡＰＯ（％）は、図示しないアクセル開度センサから取得するか、図示しない車両コントローラ等の他のコントローラから通信にて取得する。

電動モータ４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、図示しないバッテリコントローラから送信される電源電圧値から求める。

ステップＳ２０２では、基本目標トルク指令値である駆動トルク目標値Ｔｍ^*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ＡＰＯ、車速Ｖ、および変速機のシフト位置に基づいて、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、駆動トルク目標値Ｔｍ^*を設定する。なお、シフト位置がＮまたはＰの場合、駆動トルク目標値Ｔｍ^*は０Ｎｍとする。

ステップＳ２０３では、制振制御演算処理を行う。より具体的には、ステップＳ２０２で設定した駆動トルク目標値Ｔｍ^*、および、モータ回転数ωｍに基づいて、駆動軸トルクの応答を犠牲にすることなく、駆動力伝達系の振動（ドライブシャフトのねじり振動等）を抑制する最終トルク目標値Ｔｍfin^*を算出する。

本実施形態では、パークロック解除時には、車輪ロック状態における車両モデルより算出した制御定数を用いた制振制御を行い、パークロック解除時以外の時には、車輪ロック状態ではない車両モデルより算出した制御定数を用いた制振制御を行う。また、パークロック解除時の制振制御のフィードバックゲイン（Ｆ／Ｂゲイン）は、パークロック解除時以外の時の制振制御のフィードバックゲインよりも大きい値に設定する。ステップＳ２０３で行う制振制御演算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で算出した最終トルク目標値Ｔｍfin^*、電動モータ回転数ωｍおよび直流電圧値Ｖｄｃに基づいて、ｄ軸電流目標値ｉｄ^*、ｑ軸電流目標値ｉｑ^*を求める。

ステップＳ２０５では、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑをそれぞれ、ステップＳ２０４で求めたｄ軸電流目標値ｉｄ^*およびｑ軸電流目標値ｉｑ^*と一致させるための電流制御を行う。このため、まず初めに、ステップＳ２０１で入力された三相交流電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗと、電動モータ４の回転子位相θｒｅ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軸電流目標値ｉｄ^*、ｉｑ^*と、ｄ軸、ｑ軸電流ｉｄ、ｉｑとの偏差から、ｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖｄ、ｖｑを算出する。

次に、ｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖｄ、ｖｑと、電動モータ回転数ωｍから、三相交流電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗを求める。そして、求めた三相交流電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗと直流電圧値Ｖｄｃから、ＰＷＭ信号ｔｕ（％）、ｔｖ（％）、ｔｗ（％）を求める。このようにして求めたＰＷＭ信号ｔｕ、ｔｖ、ｔｗにより、インバータ３のスイッチング素子を開閉することによって、電動モータ４を駆動トルク目標値Ｔｍ^*で指示された所望のトルクで駆動することができる。

図２のステップＳ２０３で行う制振制御演算処理の詳細について説明する。上述したように、本実施形態では、パークロック解除時には、車輪ロック状態における車両モデルより算出した制御定数を用いた制振制御を行い、パークロック解除時以外の時には、車輪ロック状態ではない車両モデルより算出した制御定数を用いた制振制御を行う。パークロック解除時以外の通常の走行時における制振制御の方法は、ＪＰ２００３−９５６６Ａに記載の制振制御方法と同じである。

図４は、制振制御演算処理の制御ブロック図である。制振制御演算処理は、Ｆ／Ｆ補償器４１、Ｆ／Ｂ補償器４２、および、加算器４３によって行われる。

Ｆ／Ｆ補償器４１は、Ｇｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック４０１を備える。Ｇｐ（ｓ）は、車両へのトルク入力とモータ回転数との間の伝達特性を示す車両モデルであり、Ｇｍ（ｓ）は、車両へのトルク入力とモータ回転数の応答目標との間の伝達特性を示す理想モデルである。Ｆ／Ｆ補償器４１は、車両のトルク伝達系の固有振動周波数成分を低減するフィルタであり、駆動トルク目標値Ｔｍ^*を入力して、第１のトルク目標値Ｔｍ１^*を出力する。

Ｆ／Ｂ補償器４２は、車両モデルＧｐ（ｓ）を表す制御ブロック４０２と、Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック４０３と、減算器４０４とを有する。制御ブロック４０２は、最終トルク目標値Ｔｍfin^*を入力して、モータ回転数推定値を出力する。減算器４０４は、制御ブロック４０２で算出されるモータ回転数推定値と、モータ回転数検出値ωｍとの偏差を求める。モータ回転数推定値とモータ回転数検出値ωｍとの偏差は制御ブロック４０３に入力され、制御ブロック４０３の出力に対してＦ／Ｂゲインｋが乗算されて、第２のトルク目標値Ｔｍ２^*が算出される。Ｈ（ｓ）は、中心周波数が車両の駆動系のねじり共振周波数と一致しているバンドパスフィルタの特性を有する。Ｆ／Ｂ補償器４２は、モータ回転数の推定値とモータ回転数の検出値の偏差に基づいた外乱抑制フィルタとして機能する。

加算器４３は、Ｆ／Ｆ補償器４１から出力される第１のトルク目標値Ｔｍ１^*と、Ｆ／Ｂ補償器４２から出力される第２のトルク目標値Ｔｍ２^*とを加算して、最終トルク目標値Ｔｍfin^*を求める。

図４に示す制御ブロック図による制振制御演算処理は、パークロック解除時以外の通常の走行時であっても、パークロック解除時であっても共通であり、その詳細は、ＪＰ２００３−９５６６号Ａに記載されている。本実施形態では、パークロック解除時以外の通常の走行時における制振制御では、車両モデルをＧｐ（ｓ）として算出した制御定数を用い、パークロック解除時の制振制御では、車輪ロック状態における車両モデルＧｐｌ（ｓ）として算出した制御定数を用いる。車両モデルＧｐ（ｓ）の算出方法は、ＪＰ２００３−９５６６Ａに詳しく記載されているため、ここでは詳しい算出方法の説明は省略する。

駆動トルク目標値Ｔｍ^*からモータ回転数ωｍまでの伝達特性Ｇｐｌ（ｓ）について説明する。図５は、車輪ロック状態における車両の駆動力伝達系をモデル化した図であり、車両の運動方程式は、次式（１）〜（３）で表される。

ここで、式（１）〜（３）における各パラメータは、下記の通りである。
Ｊｍ：モータイナーシャ
Ｋｄ：ドライブシャフトのねじり剛性
Ｎ：オーバーオールギヤ比
ωｍ：モータ角速度
Ｔｍ：モータトルク
Ｔｄ：駆動軸トルク
θ：ドライブシャフトのねじり角

式（１）〜（３）をラプラス変換して駆動トルク目標値Ｔｍ^*からモータ角速度ωｍまでの伝達特性を求めると、式（４）、（５）となる。

ただし、式（５）中のω_plは、次式（６）で表される。

図４に示すＦ／Ｂ補償器４２のＦ／Ｂゲインｋは、０〜１の間で設定可能であり、ｋ＝１とすることで、Ｆ／Ｂ補償器４２が理想状態（ζ＝１）となる。Ｆ／Ｂゲインｋは、フィードバックループの中にある制御系の持つ遅れ要素を加味するため、制御演算時間、モータ応答遅れ、センサ信号処理時間の影響を補償することができるように設定する。パークロック解除時には、パークロック解除時の車両モデルＧｐｌ（ｓ）にてＦ／Ｂ補償器４２の閉ループの安定性を評価し、通常の走行時の制振制御で用いるＦ／Ｂゲインよりも大きい値をＦ／Ｂゲインｋとして設定する。

図６は、第１の実施形態における制振制御演算処理のフローチャートである。ステップＳ７０１から始まる処理は、電動モータコントローラ２によって行われる。

ステップＳ７０１では、入力処理として、パークロック解除に関連した信号を入力する。具体的には、シフト位置信号、シフトノブのパークロック解除ＳＷ信号、ブレーキＳＷ信号を、ハードウェア信号として検出するか、シフトコントローラ等の他のコントローラより通信にて取得する。また、勾配センサ１０により検出された路面の勾配θｋも入力する。路面の勾配θｋは、登坂路の勾配が正の値として、降坂路の勾配が負の値として検出される。なお、前後Ｇセンサ（不図示）によって検出される車両の前後加速度と車速とに基づいて、路面の勾配を推定するようにしてもよい。

ステップＳ７０２では、パークロック解除時の制振制御のＦ／Ｂゲインを使うか否かを判断するために、ブレーキＳＷ信号に基づいて、ブレーキがオンであるか否かを判定する。ブレーキがオンであると判定するとステップＳ７０３に進み、ブレーキがオンではないと判定すると、通常の制振制御中であると判断してステップＳ７０８に進む。

ステップＳ７０３では、パークロック解除時の制振制御のＦ／Ｂゲインを増加するか否かを判断するために、タイマ１が０より大きいか否かを判定する。タイマ１が０より大きいと判定するとステップＳ７０４に進み、０であると判定すると、通常の制振制御中であると判断してステップＳ７０８に進む。なお、タイマ１の値は、電動モータコントローラ２の電源投入時に０に初期化する。

ステップＳ７０４では、第２のトルク目標値Ｔｍ２^*が０であり、かつ、モータ回転数Ｎｍが所定値Ｎ０より小さいか否かを判定する。第２のトルク目標値Ｔｍ２^*が０であり、かつ、モータ回転数Ｎｍが所定値Ｎ０より小さければ、パークロック解除時の制振制御中ではあるが、パークロック解除ショックを抑制できている可能性があるため、ステップＳ７０５に進む。それ以外の場合には、パークロック解除ショックを抑制中であり、Ｆ／Ｂゲインｋの増加を継続して行うためにステップＳ７１１に進む。なお、所定値Ｎ０は、電動モータ４がほぼ停止できたことを検知できる値として、予め適合した値を用いる。

なお、ステップＳ７０４の判定において、モータ回転数Ｎｍが所定値Ｎ０より小さいか否かを判定する代わりに、車速が所定車速より低いか否かを判定してもよい。

ステップＳ７０５では、第２のトルク目標値Ｔｍ２^*が０であり、かつ、モータ回転数Ｎｍが所定値Ｎ０より小さい状態を継続している時間を計測するためのタイマ２をカウントアップする。なお、タイマ２の値は、電動モータコントローラ２の電源投入時に０に初期化する。

ステップＳ７０６では、タイマ２の値が所定値Ｔ２より大きいか否かを判定する。タイマ２の値が所定値Ｔ２より大きければ、パークロック解除ショックを抑制できたと判断して、ステップＳ７０７に進む。一方、タイマ２の値が所定値Ｔ２以下であると判定すると、依然としてパークロック解除ショック抑制中として、ステップＳ７１２に進む。

ステップＳ７０７では、タイマ１およびタイマ２を０に初期化する。

ステップＳ７０８では、パークロック解除ショックを抑制する必要がない状態であるか、または、パークロック解除時の制振制御開始から所定期間Ｔ１経過し、パークロック解除ショックを抑制できたとして、パークロック解除時の制振制御中であることを示すタイマ２の値を０に初期化する。

ステップＳ７０９では、パークロック解除に移行するか否かを判定する。パークロック解除に移行と判定すると、パークロック解除時の制振制御のＦ／ＢゲインｋをセットするためにステップＳ７１０に進み、パークロック解除移行ではないと判定すると、通常走行時の制振制御のＦ／ＢゲインｋをセットするためにステップＳ７１４に進む。

ここで、パークロック解除移行判断の方法としては、下記の（Ｍ１）〜（Ｍ４）の方法がある。
（Ｍ１）変速機のシフト位置がＰレンジから他のレンジに変化した場合、すなわち、今回のシフト位置がＰレンジ以外で、前回のシフト位置がＰレンジの場合、パークロック解除の移行ありと判断する。
（Ｍ２）シフトノブのパークロック解除ＳＷがＯＮされた場合、パークロック解除の移行ありと判断する。
（Ｍ３）シフト位置がＰレンジで、ブレーキＳＷ信号がＯＦＦ→ＯＮ、すなわち、今回のブレーキＳＷ信号がＯＮで、前回値がＯＦＦの場合、パークロック解除の移行ありと判断する。
（Ｍ４）モータ回転数Ｎｍが所定回転数以下（または、車速が所定車速以下）、かつ、ブレーキＳＷ信号がＯＦＦ→ＯＮ、すなわち、今回のブレーキＳＷ信号がＯＮで、前回値がＯＦＦの場合、パークロック解除の移行ありと判断する。

ステップＳ７１０では、パークロック解除時の制振制御を開始するため、制振制御中の状態および制御開始からの経過時間を表すタイマ１を所定値Ｔ１にセットする。これにより、ステップＳ７０３の判定でタイマ１が０になるか、または、ステップＳ７０４〜Ｓ７０７で判断するショックが抑制されるまで、パークロック解除時の制振制御を行うことができるようになる。

ステップＳ７１１では、ステップＳ７０４の判定を否定して、パークロック解除時の制振制御を継続する必要があると判断されたため、トルク条件によるタイマ処理（ステップＳ７０４〜Ｓ７０７）で使用するタイマ２を０とする。

ステップＳ７１２では、後述するステップＳ７１５の制振制御処理で必要となる、パークロック解除時の制振制御のＦ／Ｂゲインｋをセットする。パークロック解除時の制振制御のＦ／Ｂゲインｋは、パークロック解除時の車両モデルＧｐｌ（ｓ）を用いて算出した値を用いる。通常走行時のＦ／Ｂゲインｋは、車輪を考慮した車両モデルＧｐ（ｓ）を用いて算出しているが、通常走行時は、車輪特性が最悪条件にて安定性を設定する必要があり、安定余裕が大きいフィードバックゲインを設定する必要がある。しかし、パークロック解除時は、車輪が常に停止状態のため、特性が変化しやすい車輪を考慮する必要がなく、通常走行時よりも大きいフィードバックゲインを設定することができる。

具体的には、図７に示すように、路面の勾配θｋに応じて予め実験等により最適なＦ／Ｂゲインを設定したマップを用意しておき、ステップＳ７０１で入力した路面勾配θｋに基づいて、図７に示すマップを参照することにより、Ｆ／Ｂゲインｋをセットする。図７に示すマップでは、路面勾配θｋがθｋ１＜θｋ＜θｋ２（θｋ１＜０、θｋ２＞０）の範囲内にある場合には、通常走行時の制振制御のＦ／Ｂゲインよりも大きいＦ／Ｂゲインｋ１とする。また、路面勾配θｋがθｋ２以上の範囲では、Ｆ／Ｂゲインｋをｋ１以上の値とし、路面勾配θｋが大きくなるほど（登坂度合いが大きくなるほど）、Ｆ／Ｂゲインｋが大きくなるようにしている。また、路面勾配θｋがθｋ１以下の範囲では、Ｆ／Ｂゲインｋをｋ１以上の値とし、路面勾配θｋが小さくなるほど（降坂度合いが大きくなるほど）、Ｆ／Ｂゲインｋが大きくなるようにしている。これにより、急勾配（登坂、降坂）の路面では、パークロック解除時の制振制御のＦ／Ｂゲインｋを勾配に応じて増加させることができるので、パークロック解除ショックを効果的に抑制することができる。

ステップＳ７１３では、パークロック解除時の制振制御のＦ／Ｂゲインｋから通常の走行時の制振制御のＦ／Ｂゲインｋに戻す時間を調整するために、タイマ１をカウントダウンする。

ステップＳ７１４では、通常の走行時の制振制御のＦ／Ｂゲインｋをセットする。

ステップＳ７１５では、ステップＳ７１２またはステップＳ７１４でセットされたＦ／Ｂゲインｋを用いて、図４の制御ブロック図で示す制振制御を行うことにより、最終トルク目標値Ｔｍfin^*を算出する。より具体的には、パークロック解除時以外の通常の走行時における制振制御では、車両モデルをＧｐ（ｓ）とし、通常の走行時のＦ／Ｂゲインｋを用いた制振制御を行い、パークロック解除時の制振制御では、車輪ロック状態における車両モデルＧｐｌ（ｓ）と、通常の走行時のＦ／Ｂゲインｋよりも大きいＦ／Ｂゲインｋを用いた制振制御を行う。

以上、第１の実施形態における電動車両のモータ制御装置は、車両情報に基づいてモータトルク指令値を設定し、駆動輪につながるモータのトルクを制御する制御装置であって、モータトルク指令値に対して、車両振動を抑制するための制振制御を行い、制振制御が行われたモータトルク指令値に従って、モータトルクを制御する。このモータ制御装置において、少なくともフィードバック制御を行うことによって制振制御を行い、パークロック状態の解除時には、パークロック状態の解除時以外の場合に比べて、フィードバック制御で用いるフィードバックゲインｋを大きくする。パークロック解除時は、モータの変動はごくわずかのため、こもり音を考慮する必要はない。従って、通常の走行時の制振制御で用いるフィードバックゲインよりも大きいフィードバックゲインを用いることができる。これにより、ドライブシャフトトルクのオーバーシュートを抑制することができ、パークロック解除ショックを抑制することができる。また、ギアの変動がバックラッシュ区間を跨がないので、ギアのバックラッシュによる歯当たり音も抑制できる。

また、制振制御を行う処理手段は、モータトルク指令値を入力し、車両の駆動力伝達系の振動を抑制するためのフィードフォワード演算を行うことにより第１のトルク目標値を算出する第１のトルク目標値算出手段（Ｆ／Ｆ補償器４１）と、モータ回転数の推定値およびモータ回転数の検出値の偏差に基づいて、車両の駆動力伝達系の振動を抑制するためのフィードバック演算を行うことにより第２のトルク目標値を算出する第２のトルク目標値算出手段（Ｆ／Ｂ補償器４２）と、第１のトルク目標値および第２のトルク目標値を加算することによって、制振制御後のモータトルク指令値を算出する加算手段（加算器４３）とを備える。この構成は、パークロック状態の解除時と、通常の走行時とで共通であるため、パークロック解除時に限定した制御系を別途用意する必要がなく、パークロック解除時に限定した制御系を別途用意する場合に比べて、演算量を抑制することができる。

また、パークロック状態の解除時には、路面の勾配に応じて、フィードバックゲインｋを変更する。路面の勾配が大きい場合に、路面の勾配が小さい場合と同じフィードバックゲインｋを用いた制振制御を行うと、ドライブシャフトトルクのオーバーシュートが増加し、バックラッシュによる歯当たり音も大きくなる傾向がある。従って、路面の勾配が大きくなるほどフィードバックゲインを大きくすることで、ドライブシャフトトルクのオーバーシュートを抑制し、パークロック解除ショックとギアの歯当たり音を抑制することができる。

また、シフト位置がＰレンジからＰレンジ以外の他のレンジに移行したことを検出すると、パークロック状態が解除されたと判断するので、パークロック解除タイミングを確実に検出することができる。さらに、シフト位置がＰレンジであり、かつ、ブレーキがオフからオンに変化したことを検出すると、パークロック状態が解除されたと判断するので、パークロック解除タイミングを確実に検出することができる。また、モータ回転数が所定回転数以下または車速が所定車速以下であって、かつ、ブレーキがオフからオンに変化したことを検出すると、パークロック状態が解除されたと判断するので、パークロック解除タイミングを確実に検出することができる。

また、パークロック状態の解除を検知してから所定時間が経過すると、パークロック状態の解除時に用いるフィードバックゲインより小さいフィードバックゲインを用いた制振制御を行う。これにより、パークロック信号が無い車両においても、パークロック状態の解除時のフィードバックゲインから、通常の走行時のフィードバックゲインへと変更することができる。

また、パークロック状態の解除時のフィードバックゲインを用いた制振制御を行っている状態で車速が所定の閾値を超えると、パークロック状態の解除時のフィードバックゲインより小さいフィードバックゲインを用いた制振制御を行う。これにより、パークロック信号が無い車両においても、パークロック状態の解除時のフィードバックゲインから、通常の走行時のフィードバックゲインへと変更することができる。

さらに、パークロック状態の解除時のフィードバックゲインを用いた制振制御を行っている状態でブレーキがオンからオフに変化すると、パークロック状態の解除時のフィードバックゲインより小さいフィードバックゲインを用いた制振制御を行う。これにより、パークロック信号が無い車両においても、パークロック状態の解除時のフィードバックゲインから、通常の走行時のフィードバックゲインへと変更することができる。

また、パークロック状態の解除時のフィードバックゲインを用いた制振制御を行っている状態で、パークロック状態の解除時に生じる振動を抑制するためのモータトルク指令値が０であって、かつ、モータ回転数が所定回転数以下の状態が所定時間経過すると、パークロック状態の解除時のフィードバックゲインより小さいフィードバックゲインを用いた制振制御を行う。これにより、パークロック解除時ショックを確実に抑制した後に、通常の走行時の制振制御のフィードバックゲインに変更することができる。

−第２の実施形態−
第２の実施形態における電動車両のモータ制御装置が第１の実施形態における電動車両のモータ制御装置と異なるのは、図２のフローチャートのステップＳ２０３で行う制振制御演算処理であり、特に、パークロック解除時の制振制御演算処理である。

図８は、第２の実施形態におけるパークロック解除時の制振制御演算処理の制御ブロック図である。図８に示す制御ブロック図の制御は、モータ角速度フィードバック制御であり、モータ回転数ωｍにフィードバックゲインＫωを乗算し、さらにフィードバックゲインｋを乗算することによって、第２のトルク目標値Ｔｍ２^*を算出する。フィードバックゲインＫωの算出方法を以下で説明する。

外乱ｄからモータ回転数ωｍまでの伝達関数は、次式（７）で表される。

式（５）、式（７）をまとめると、次式（８）となる。

外乱応答に対する規範応答（ζ＝１）を次式（９）で表す。ただし、式（９）中のＧｍ（ｓ）は次式（１０）で表される。

よって、モータ角速度フィードバック制御の伝達特性式（８）と、外乱応答に対する規範応答の式（９）より、フィードバックゲインＫωは、次式（１１）で表される。

ただし、式（１１）中のω_plは、次式（１２）で表される。

図８に示すＦ／Ｂゲインｋは、フィードバックループの中にある制御系の持つ遅れ要素を加味するため、制御演算時間、モータ応答遅れ、センサ信号処理時間の影響を補償することができるように設定する。第１の実施形態と同様に、パークロック解除時には、パークロック解除時の車両モデルＧｐｌ（ｓ）にてＦ／Ｂ補償器の閉ループの安定性を評価し、通常の走行時の制振制御のＦ／Ｂゲインよりも大きい値を設定する。Ｆ／Ｂゲインｋの設定方法は、第１の実施形態と同じである。

図９は、第２の実施形態における制振制御演算処理のフローチャートである。図６に示すフローチャートの処理と同一の処理を行うステップについては、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。図６に示すフローチャートと同様に、ステップＳ７０１から始まる処理は、電動モータコントローラ２によって行われる。

ステップＳ７１３に続くステップＳ９１０では、ステップＳ７１２でセットされたＦ／Ｂゲインｋを用いて、パークロック解除時の制振制御、すなわち、図８の制御ブロック図で示す制振制御を行う。

一方、ステップＳ７０９の判定を否定した後に進むステップＳ９０２では、通常の走行時の制振制御、すなわち、図４の制御ブロック図で示す制振制御を行う。

以上、第２の実施形態における電動車両のモータ制御装置によれば、パークロック状態の解除時には、車輪ロック状態における車両モデルＧｐｌ（ｓ）より算出したフィードバックゲインｋとモータ回転数とを用いたフィードバック制御を行うので、簡素な制御系で、パークロック解除ショックを抑制することができる。

第１および第２の実施形態における電動車両のモータ制御装置によって行われる制振制御の効果について説明する。

登坂路で駐車した後、シフト位置をＰレンジにしてパークロックをかけ、ブレーキを離してドライブシャフトがねじれた状態で停車しているものとする。この後、再度発進するために、ブレーキを踏みながらパークロックを解除する場合の現象について、図１０を用いて説明する。

図１０は、第１および第２の実施形態における電動車両のモータ制御装置による制御結果の一例を示す図である。図１０では上から順に、トルク指令値（第２のトルク目標値Ｔｍ２^*）の時間変化、モータ回転数Ｎｍの時間変化、ドライブシャフト捻れ角の時間変化、ドライブシャフトトルクの時間変化を示している。図１０において、実線は第１、第２の実施形態における電動車両のモータ制御装置の制御結果を、点線は従来例である特開２００３−９５６６号公報に記載の制振制御装置の制御結果を示す。

時刻ｔ０においてＰレンジからＮレンジに移行してパークロックが解除され、ドライブシャフトに蓄積されていたねじりが開放される。この時、ドライブシャフトトルクが０Ｎｍへと減少するのに対応してモータ回転数が減少し、この変化を抑制しようと制振制御が働き、トルク指令値を変化させる。

従来例の制振制御装置では、パークロック解除時であっても、通常の走行時と同じＦ／Ｂゲインを用いた制振制御を行うため、時刻ｔ２を過ぎると、ドライブシャフトトルクとドライブシャフトの捻れ角にオーバーシュートが発生している。そのため、ドライブシャフトの捻れ角は、バックラッシュ区間を跨ぎ（ドライブシャフトトルク≦０Ｎｍ）、ギアのバックラッシュによる歯当たり音が発生する。

これに対し、第１および第２の実施形態における電動車両のモータ制御装置による制御結果では、パークロック解除時には、通常の走行時のＦ／Ｂゲインよりも大きいＦ／Ｂゲインを用いた制振制御を行うため、ドライブシャフトトルクとドライブシャフトの捻れ角のオーバーシュートが抑制されている。これにより、ドライブシャフトの捻れ角はバックラッシュ区間を跨がない（ドライブシャフトトルク＞０Ｎｍ）ので、ギアのバックラッシュによる歯当たり音が抑制できる。

本発明は、上述した実施形態に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

本願は、２０１２年１０月９日に日本国特許庁に出願された特願２０１２−２２４１７８に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (10)

1. 車両情報に基づいてモータトルク指令値を設定し、駆動輪につながるモータのトルクを制御する電動車両のモータ制御装置において、
   前記モータトルク指令値に対して、車両振動を抑制するための制振制御を行う制振制御手段と、
   前記制振制御が行われたモータトルク指令値に従って、モータトルクを制御するモータトルク制御手段と、
   車輪を回転ロックしたパークロック状態の解除の有無を判断するパークロック解除判断手段と、
   を備え、
   前記制振制御手段は、少なくともフィードバック制御を行うことによって前記制振制御を行うものであって、前記パークロック状態の解除時には、前記パークロック状態の解除時以外の場合に比べて、前記フィードバック制御で用いるフィードバックゲインを大きくするとともに、車輪ロック状態における車両モデルより算出したフィードバックゲインとモータ回転数とを用いたフィードバック制御を行う、
   ことを特徴とする電動車両のモータ制御装置。
2. 請求項１に記載の電動車両のモータ制御装置において、
   路面の勾配を検出する勾配検出手段をさらに備え、
   前記制振制御手段は、前記パークロック状態の解除時には、路面の勾配に応じて、前記フィードバックゲインを変更する、
   ことを特徴とする電動車両のモータ制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の電動車両のモータ制御装置において、
   前記パークロック解除判断手段は、シフト位置がＰレンジからＰレンジ以外の他のレンジに移行したことを検出すると、前記パークロック状態が解除されたと判断する、
   ことを特徴とする電動車両のモータ制御装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電動車両のモータ制御装置において、
   前記パークロック解除判断手段は、シフト位置がＰレンジであり、かつ、ブレーキがオフからオンに変化したことを検出すると、前記パークロック状態が解除されたと判断する、
   ことを特徴とする電動車両のモータ制御装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電動車両のモータ制御装置において、
   前記パークロック解除判断手段は、モータ回転数が所定回転数以下または車速が所定車速以下であって、かつ、ブレーキがオフからオンに変化したことを検出すると、前記パークロック状態が解除されたと判断する、
   ことを特徴とする電動車両のモータ制御装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電動車両のモータ制御装置において、
   前記制振制御手段は、前記パークロック状態の解除を検知してから所定時間が経過すると、前記パークロック状態の解除時に用いるフィードバックゲインより小さいフィードバックゲインを用いた制振制御を行う、
   ことを特徴とする電動車両のモータ制御装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電動車両のモータ制御装置において、
   前記制振制御手段は、前記パークロック状態の解除時のフィードバックゲインを用いた制振制御を行っている状態で車速が所定の閾値を超えると、前記パークロック状態の解除時のフィードバックゲインより小さいフィードバックゲインを用いた制振制御を行う、
   ことを特徴とする電動車両のモータ制御装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電動車両のモータ制御装置において、
   前記制振制御手段は、前記パークロック状態の解除時のフィードバックゲインを用いた制振制御を行っている状態でブレーキがオンからオフに変化すると、前記パークロック状態の解除時のフィードバックゲインより小さいフィードバックゲインを用いた制振制御を行う、
   ことを特徴とする電動車両のモータ制御装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の電動車両のモータ制御装置において、
   前記制振制御手段は、前記パークロック状態の解除時のフィードバックゲインを用いた制振制御を行っている状態で、前記パークロック状態の解除時に生じる振動を抑制するためのモータトルク指令値が０であって、かつ、モータ回転数が所定回転数以下の状態が所定時間経過すると、前記パークロック状態の解除時のフィードバックゲインより小さいフィードバックゲインを用いた制振制御を行う、
   ことを特徴とする電動車両のモータ制御装置。
10. 車両情報に基づいてモータトルク指令値を設定し、駆動輪につながるモータのトルクを制御する電動車両のモータ制御方法において、
    車輪を回転ロックしたパークロック状態の解除の有無を判断し、
    少なくともフィードバック制御を行うことによって、前記モータトルク指令値に対して、車両振動を抑制するための制振制御を行い、
    前記制振制御が行われたモータトルク指令値に従って、モータトルクを制御し、
    前記制振制御では、前記パークロック状態の解除時には、前記パークロック状態の解除時以外の場合に比べて、前記フィードバック制御で用いるフィードバックゲインを大きくするとともに、車輪ロック状態における車両モデルより算出したフィードバックゲインとモータ回転数とを用いたフィードバック制御を行う、
    ことを特徴とする電動車両のモータ制御方法。

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