JP6330820B2 - 電動車両の制御装置および電動車両の制御方法 - Google Patents

Description

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、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。

本発明による電動車両の制御装置のひとつの態様は、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、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。また、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、検出した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。さらに、外乱トルクを推定する。そして、電動車両の状態に応じて速度パラメータを推定し、推定した速度パラメータに基づいてフィードバックトルクの不足分を補うことで制動距離を短縮するためのフィードフォワードトルクを算出する。フィードバックトルクは、車速検出手段により検出される速度パラメータに、モータの回生制動力を得られるトルクとしてのフィードバックトルクとフィードフォワードトルクの割り当てを分配するための所定のゲインＫ１を乗算して算出される。フィードフォワードトルクは、所定のゲインＫ１が大きくなるほど小さな値に設定される特定のゲインＫ２を、車速推定手段により推定される速度パラメータに乗算して算出される。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、フィードバックトルクに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と外乱トルクとの和を、モータトルク指令値として設定し、走行速度の低下とともに、当該モータトルク指令値を外乱トルクに収束させる。

図１は、一実施の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、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、車両の駆動力伝達系をモデル化した図である。 図５は、停止制御処理を実現するためのブロック図である。 図６は、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。 図７は、検出した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８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９は、モータ回転速度とモータトルク指令値に基づいて外乱トルク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１０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ブロック図である。 図１１Ａは、Ｆ／Ｆトルクを併用せずにＦ／Ｂトルクのみで停止制御処理を実行したときのタイムチャートである。 図１１Ｂは、Ｆ／Ｆトルクを併用せずにトータルゲインＫｖｒｅｆを図１１Ａよりも小さく設定したときのタイムチャートである。 図１１Ｃは、一実施形態における電動車両の制御装置によるＦ／Ｆトルクを併用したときのタイムチャートである。 図１２Ａは、登坂路で停車する場合の制御結果を示す図である。 図１２Ｂは、平坦路で停車する場合の制御結果を示す図である。 図１２Ｃは、降坂路で停車する場合の制御結果を示す図である。 図１３は、一実施の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って、アクセル操作量を０とした場合のタイムチャートである。 図１４は、一実施の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って、アクセル操作量を一定とした場合のタイムチャートである。 図１５は、一実施の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って、アクセル操作量を徐々に増加させた場合のタイムチャートである。 図１６は、モータ回転速度Ｆ／Ｂトルクを第２のトルク目標値として設定する場合において、停止制御処理を実現するためのブロック図である。

図１は、一実施の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。

モータコントローラ２は、車速（電動車両の走行速度）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、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αを検出する。

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）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センサから取得するか、図示しない車両コントローラ等の他のコントローラから通信にて取得する。

電動モータ４の回転子位相α（ｒａｄ）は、回転センサ６から取得する。電動モータ４の回転速度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）を求め、求めたモータ回転速度ωｍに６０／（２π）を乗算することによって求める。回転子角速度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。

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ることはない。

ステップＳ２０３では、電動車両が停止するように制御する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^*に設定し、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と釣り合う値に収束する第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定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^*、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を求める。そして、求めた三相交流電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗと直流電圧値Ｖｄｃから、ＰＷＭ信号ｔｕ（％）、ｔｖ（％）、ｔｗ（％）を求める。このようにして求めたＰＷＭ信号ｔｕ、ｔｖ、ｔｗにより、インバータ３のスイッチング素子を開閉することによって、電動モータ４をトルク指令値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。
Ｊ_m：電動モータのイナーシャ
Ｊ_w：駆動輪のイナーシャ
Ｍ：車両の重量
Ｋ_d：駆動系の捻り剛性
Ｋ_t：タイヤと路面の摩擦に関する係数
Ｎ：オーバーオールギヤ比
ｒ：タイヤの荷重半径
ω_m：電動モータの角速度
Ｔ_m：トルク目標値
Ｔ_d：駆動輪のトルク
Ｆ：車両に加えられる力
Ｖ：車両の速度
ω_w：駆動輪の角速度

そして、図４より、以下の運動方程式を導くことができる。ただし、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。

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、伝達特性Ｇｐ（ｓ）が次式（６）で表される。

ただし、式（６）中の各パラメータは、次式（７）で表される。

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。

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、伝達特性Ｇｐ（ｓ）は、（２次）／（３次）の伝達特性を構成する。

このように伝達特性Ｇｐ（ｓ）は、図４に示した車両モデルに基づいて導出される。伝達特性Ｇｐ（ｓ）の車両モデルを簡易化すると、車両簡易モデルＧｐ’（ｓ）が次式（１０）で表わされる。

なお、本実施形態では車両簡易モデルＧｐ’（ｓ）の係数として、式（９）中のａ₁’及びｂ₀’を用いる例について説明したが、ａ₁’及びｂ₀’に代えて式（６）中のａ₁及びｂ₀を用いても良い。

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５は、停止制御処理を実現するためのブロック図である。図５には、Ｆ／Ｆ補償器５０１と、Ｆ／Ｂトルク設定器５０２と、Ｆ／Ｆトルク設定器５０３と、外乱トルク推定器５０４と、加算器５０５と、加算器５０６と、停車間際判断トルク設定器５０７と、トルク比較器５０８と、が示されている。以下ではフィードバックは「Ｆ／Ｂ」と表記し、フィードフォワードは「Ｆ／Ｆ」と表記する。

Ｆ／Ｆ補償器５０１は、オープンループにより電動モータ４の回転速度を推定する。以下、電動モータ４の回転速度を推定した値を「モータ回転速度推定値」という。

図６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。Ｆ／Ｆ補償器５０１は、モータトルク推定部６０１と、モータ回転速度推定部６０２と、ローパスフィルタ６０３と、を備える。

モータトルク推定部６０１は、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負（マイナス）の値であり、例えば、実験データ等により適宜設定される。モータトルク推定部６０１は、モータトルク推定値をモータ回転速度推定部６０２に出力する。

モータ回転速度推定部６０２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）に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６０２は、車両簡易モデルＧｐ’（ｓ）に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。モータ回転速度推定部６０２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、モータトルク推定部６０１と共にローパスフィルタ６０３に出力する。

ローパスフィルタ６０３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）を有するフィルタである。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。

このため、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ついては、ローパスフィルタ６０３によって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。

このようにＦ／Ｆ補償器５０１では、車両モデルＧｐ（ｓ）に基づい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の低下とともにモータトルク推定値がゼロに収束する。このため、Ｆ／Ｆ補償器５０１によって電動車両の停車間際にモータ回転速度推定値を取得することが可能となる。

なお、後述するトルク比較器５０８によって電動車両が停車間際以前と判断された場合には、モータ回転速度推定部６０２は、車両簡易モデルＧｐ’（ｓ）をモータ回転速度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’及び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。

次に図５に示したＦ／Ｂトルク設定器５０２の構成について説明する。

Ｆ／Ｂトルク設定器５０２は、検出されたモータ回転速度ωｍに基づいて、電動車両を電動モータ４の回生制動力によって停止させるためのフィードバックトルク（以下、「Ｆ／Ｂトルク」と呼ぶ）を算出する。

図７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、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Ｋｖｒeｆ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。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。

なお、Ｆ／Ｂトルク設定器５０２は、モータ回転速度ωｍにＦ／ＢゲインＫ１を乗算してＦ／Ｂトルクを算出するものとして説明したが、モータ回転速度ωｍに対する回生トルクを定めた回生トルクテーブルや、モータ回転速度ωｍの減衰率を予め記憶した減衰率テーブル等を用いてＦ／Ｂトルクを算出してもよい。

次に図５に示した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から出力されるモータ回転速度推定値に基づいて、フィードフォワードトルク（以下、「Ｆ／Ｆトルク」と呼ぶ）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８は、モータ回転速度ωｍ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ωｍ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７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ωｍ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／Ｆトルクが設定される。

なお、Ｆ／Ｆトルク設定器５０３は、モータ回転速度推定値にＦ／ＦゲインＫ２を乗算してＦ／Ｆトルクを算出するものとして説明したが、モータ回転速度ωｍに対する回生トルクを定めた回生トルクテーブルや、モータ回転速度推定値の減衰率を予め記憶した減衰率テーブル等を用いてＦ／Ｆトルクを算出してもよい。

次に図５に示した外乱トルク推定器５０４の構成について説明する。

外乱トルク推定器５０４は、検出されたモータ回転速度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。

図９は、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を算出する方法を説明するためのブロック図である。

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。

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、外乱トルク推定値を算出する。

なお、本実施形態では、外乱トルクは、図９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。

図５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に基づいて、停車間際判断トルクを算出する。

図１０は、モータ回転速度ωｍ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５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となる。

図１１Ａ〜図１１Ｃは、Ｆ／ＦトルクをＦ／Ｂトルクと併用することによる効果を説明するための図である。図１１Ａ〜図１１Ｃには、制御演算遅れ、センサ検出遅れや、アクチュエータ応答遅れ等の無駄時間を無視した理想応答が実線により示され、無駄時間を考慮した実応答が破線により示されている。

図１１Ａは、Ｆ／Ｆトルクを併用せずにＦ／Ｂトルクのみで停止制御処理を実行したときのタイムチャートである。図１１Ａでは、β＝１であり、トータルゲインＫｖｒｅｆは、制動距離が短くなるように大きな値に設定されている。

図１１Ａにおいて、上から順にモータ回転速度、モータトルク指令値、車両前後加速度が表されている。

時刻ｔ０からｔ１では、図２のステップＳ２０２で算出される第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。

時刻ｔ２において、図５の停車間際判断トルク設定器５０７で算出された停車間際判断トルクが第１のトルク目標値Ｔｍ１^*より大きくなって停車間際と判断されることにより、モータトルク指令値Ｔｍ^*が第１のトルク目標値Ｔｍ１^*から第２のトルク目標値Ｔｍ２^*に切り替わる。この後、モータ回転速度ωｍの低下に応じて、モータトルク指令値Ｔｍ^*は、ゼロに少しずつ近づいていく。

時刻ｔ３では、制動距離を短くするためにトータルゲインＫｖｒｅｆを大きな値に設定した結果、モータトルク指令値Ｔｍ^*に設定された第２のトルク目標値Ｔｍ２^*は、収束せずに振動する。

このように、停車間際にＦ／Ｂトルクのみで制動距離を短くしようとすると、モータトルク指令値Ｔｍ^*が振動するため、制御系の安定性を確保できずに不安定な状態になる。

図１１Ｂは、Ｆ／Ｆトルクを併用せずにトータルゲインＫｖｒｅｆを図１１Ａよりも小さく設定したときのタイムチャートである。図１１Ｂでは、図１１Ａと同様にβ＝１である。

図１１Ｂの破線で示した実応答は、時刻ｔ２以降で、図１１Ａとは異なり、モータトルク指令値Ｔｍ^*は振動せずに、制御系の安定性は確保されている。しかしながら、トータルゲインＫｖｒｅｆを小さく設定した結果、Ｆ／Ｂトルクが不足し、トルク応答は緩慢になる。このため、実応答は、実線で示した理想応答に比べて、停車間際の滑走時間が長くなり、制動距離が延びてしまう。

このように、停車間際にＦ／Ｂトルクのみで制御系の安定性を確保するためにトータルゲインＫｖｒeｆを小さくすると、制御系の安定性は確保できるものの、制動距離が長くなってしまう。

図１１Ｃは、本実施形態における電動車両の制御装置によるＦ／Ｆトルクを併用したときのタイムチャートである。

図１１Ｃに示すように、モータトルク指令値Ｔｍ^*が振動せず、また電動モータ４のトルク応答が緩慢にならずに、実応答と理想応答とが良く一致している。

このように、Ｆ／ＦトルクをＦ／Ｂトルクと併用することにより、Ｆ／Ｂトルクを小さくして、その不足分をＦ／Ｆトルクにより補うことができるので、制動距離の増加を抑制しつつ、制御系の安定性を確保することができる。したがって、車両の減速からの滑らかな停車を実現することができる。

図１２Ａ〜図１２Ｃは、一実施の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１２Ａ〜図１２Ｃはそれぞれ、登坂路、平坦路、降坂路で停車する場合の制御結果であり、各図において、上から順にモータ回転速度、モータトルク指令値、車両前後加速度を表している。

時刻ｔ１０では、図２のステップＳ２０２で算出される第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。

時刻ｔ１１において、停車間際判断トルクが第１のトルク目標値Ｔｍ１^*より大きくなって停車間際と判断されることにより、モータトルク指令値Ｔｍ^*が第１のトルク目標値Ｔｍ１^*から第２のトルク目標値Ｔｍ２^*に切り替わる。この後、モータ回転速度ωｍの低下に応じて、モータトルク指令値Ｔｍ^*は、外乱トルク推定値Ｔｄに少しずつ近づいていく。

時刻ｔ１３では、図１２Ａ〜図１２Ｃに示すように、登坂路、平坦路、降坂路によらず、モータトルク指令値Ｔｍ^*は外乱トルク推定値Ｔｄに収束する。これにより、停車時に前後方向の加速度振動のない滑らかな停車を実現することができる。時刻ｔ１２以後は、登坂路、平坦路、降坂路によらず、モータ回転速度ωｍは０であり、停車状態が維持されていることが分かる。

続いて、図１３〜１５を参照して、アクセル操作量を加味した、より具体的な一実施の形態における電動車両の制御装置による制御結果について説明する。

図１３〜１５は、図１２と同様、一実施の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、アクセル操作量をゼロとした場合の制御結果、図１４は、アクセル操作量を一定とした場合の制御結果、図１５は、アクセル操作量を徐々に増加させた場合の制御結果を示している。図１３（ａ）〜（ｃ）、図１４（ａ）〜（ｃ）、図１５（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、登坂路、平坦路、降坂路で停車する場合の制御結果を表している。また、各図において、上から順にモータ回転速度、モータトルク指令値、車両前後加速度、および、アクセル開度を表している。

また、図１３〜１５においてモータトルク指令値を示す図には、モータトルク指令値（実線）および外乱トルク推定値（一点鎖線）に加えて、第１のトルク目標値(点線)、および、第２のトルク目標値（破線）を示している。

時刻ｔ０では、図２のステップＳ２０２で算出される第１のトルク目標値Ｔｍ１^*に基づいて、電動モータの減速が行われる。

時刻ｔ１では、停車間際判断トルクが第１のトルク目標値Ｔｍ１^*より大きくなって停車間際と判断されることにより、モータトルク指令値Ｔｍ^*が第１のトルク目標値Ｔｍ１^*から第２のトルク目標値Ｔｍ２^*に切り替わる。この後、モータ回転速度ωｍの低下に応じて、モータトルク指令値Ｔｍ^*は、外乱トルク推定値Ｔｄに少しずつ近づいていく。この間、図９〜１１で示すとおり、モータトルク指令値Ｔｍ^*は、アクセル操作量に依存せず、外乱トルク推定値Ｔｄに収束していく。

時刻ｔ３では、図１３〜１５の各図の（ａ）〜（ｃ）に示すように、アクセル開度、および路面状況（登坂路、平坦路、降坂路）によらず、モータトルク指令値Ｔｍ^*は、外乱トルク推定値Ｔｄに収束する。これにより、停車時に前後方向の加速度振動のない滑らかな停車を実現することができる。時刻ｔ３以後は、アクセル開度、路面状況によらず、モータ回転速度ωｍは０であり、停車状態が維持されていることが分かる。

このように、停車間際判断トルクが第１のトルク目標値Ｔｍ１^*より大きくなって停車間際と判断された場合は、アクセル操作量によらず、モータトルク指令値Ｔｍ^*は、第１のトルク目標値Ｔｍ１^*から第２のトルク目標値Ｔｍ２^*に切り替わり、モータ回転速度の低下とともに外乱トルク推定値に収束する。なお、図１３〜図１５のモータトルク指令値および車両前後加速度の各図（ａ）のｔ２の直前に、図１２には見られない滑らかでない部分があるが、作図の都合上現れたものであり、本願の作用効果に影響を及ぼすものではない。

ここで、上述した説明では、モータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωと外乱トルク推定値Ｔｄとを加算することによって、第２のトルク目標値Ｔｍ２^*を算出したが、モータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωを第２のトルク目標値Ｔｍ２^*として設定してもよい。図１６は、モータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωを第２のトルク目標値Ｔｍ２^*として設定する場合において、停止制御処理を実現するためのブロック図である。図１６において、図５に示す構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付している。

モータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωを第２のトルク目標値Ｔｍ２^*として設定した場合も、停車間際判断トルクが第１のトルク目標値Ｔｍ１^*より大きくなって停車間際と判断されることにより、モータトルク指令値Ｔｍ^*が第１のトルク目標値Ｔｍ１^*から第２のトルク目標値Ｔｍ２^*に切り替わる。このとき、第２のトルク目標値Ｔｍ２^*は、モータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωと略等しいため、モータ回転速度ωｍの低下に応じて、モータトルク指令値Ｔｍ^*はゼロに収束する。

以上、一実施の形態における電動車両の制御装置であるコントローラ４は、モータとしての電動モータ４を走行駆動源とし、電動モータ４の回生制動力により減速し、アクセル操作量を検出するとともに、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電動モータ４を制御する。

これと共に、電動車両の走行速度に比例する速度パラメータとしてモータ回転速度ωｍを検出し、そのモータ回転速度ωｍに基づいて電動車両を停止させるためのＦ／Ｂ（フィードバック）トルクを算出する。また電動車両の状態に応じて速度パラメータのモータ回転速度を推定し、その推定した値（モータ回転速度推定値）に基づいてＦ／Ｂトルクを補うためのＦ／Ｆ（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、走行速度に比例する速度パラメータの低下とともに、Ｆ／ＢトルクとＦ／Ｆトルクとに基づいてモータトルク指令値Ｔｍ^*をゼロに収束させる。すなわち、コントローラ４は、アクセル操作量検出手段、車速検出手段、車速推定手段、フィードバックトルク算出手段、フィードフォワードトルク算出手段、モータトルク指令値算出手段、及びモータ制御手段として機能する。なお、アクセル操作量が所定値以下とは、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。

これにより、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、電動車両の走行速度の低下とともにモータトルク指令値をゼロに収束させるので、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る。特に平坦路において、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。なお、走行速度の低下とは、車速がゼロに近づくことをいう。

さらにＦ／ＦトルクをＦ／Ｂトルクと併用することにより、モータトルク指令値Ｔｍ^*の振動を抑制するためにＦ／Ｂトルクを小さくし、その不足分をＦ／Ｆトルクにより補うことが可能となるので、制動距離を延ばすことなく制御系の安定性を確保できる。

また、フットブレーキなどの機械的制動手段によるブレーキ制動力を使わなくても車両を停車状態まで減速させることができるので、停車間際においても電動モータ４を回生運転させることができ、電費を向上させることができる。さらに、アクセル操作のみで車両の加減速および停車を実現することができるので、アクセルペダルとブレーキペダルの踏み替え操作が必要なく、ドライバの負担を軽減することができる。

ドライバがブレーキペダルを用いて車両を停車させる場合、運転に慣れていないドライバはアクセルペダルを強く踏みすぎて、停車時に車両の前後方向に加速度振動が発生する。また、アクセル操作のみで車両の加減速および停車を実現する車両において、一定の減速度で減速および停車を実現しようとすると、減速時に十分な減速を実現するためには減速度を大きくする必要があるため、停車時に車両の前後方向に加速度振動が発生する。しかしながら、一実施の形態における電動車両の制御装置によれば、どのようなドライバであっても、上述したように、アクセル操作のみで滑らかな減速および停車を実現することができる。

また、一実施の形態における電動車両の制御装置は、検出したモータ回転速度ωｍ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Ｆ／Ｂトルクを算出し、所定のゲインＫ１に応じて設定される特定のゲインＫ２をモータ回転速度推定値に乗算してＦ／Ｆ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、Ｆ／ＢトルクにＦ／Ｆトルクを加算したモータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωをモータトルク指令値Ｔｍ^*として設定する。

モータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωは、粘性（ダンパ）として働くため、停車間際においてモータ回転速度ωｍは滑らか（漸近的に）にゼロに収束する。これにより、前後加速度にショックのない滑らかな停車を実現することができる。

また、一実施の形態における電動車両の制御装置では、所定のゲインＫ１は、ゼロよりも小さく、車両を停止させるのに必要なトータルゲインＫｖｒｅｆよりも大きな値に設定される。そして特定のゲインＫ２は、トータルゲインＫｖｒｅｆから所定のゲインＫ１を減算した値に設定される。すなわち、ゲインＫ１とゲインＫ２とは、次式の関係を満たすように設定される。

式（１１）の関係を満たすように、トータルゲインＫｖｒeｆをゲインＫ１及びゲインＫ２に分配することにより、制動距離を延ばすことなく制御系の安定性を確保することができる。このため、システムに適した設定が可能となる。

さらに、一実施の形態における電動車両の制御装置では、車両モデルＧｐ（ｓ）に基づいてモータ回転速度推定値を算出し、モータ回転速度推定値の低下とともに車両モデルＧｐ（ｓ）へ入力されるモータトルク推定値がゼロに収束するＦ／Ｆ補償器５０１を備える。そしてＦ／Ｆ補償器５０１によりモータ回転速度推定値を取得する。なお、車両モデルＧｐ（ｓ）は、式（６）に示したように、電動車両へのトルク入力と電動モータ４の回転速度の伝達特性をモデル化したものである。

Ｆ／Ｆ補償器５０１を設けることにより、オープンループでモータ回転速度を推定することが可能になる。このため、モータ回転速度推定値によってモータトルク指令値Ｔｍ^*を振動させないＦ／Ｆトルクを算出でき、このＦ／ＦトルクをＦ／Ｂトルクに加算することにより、制御系の安定性に影響を与えずにＦ／Ｂトルクの不足分を補うことができる。

また、一実施の形態における電動車両の制御装置では、Ｆ／Ｆ補償器５０１は、モータ回転速度推定値にトータルゲインＫｖｒｅｆを乗算してモータトルク推定値を算出し、そのモータトルク推定値を車両モデルＧｐ（ｓ）に入力してモータ回転速度推定値を算出する。

モータトルク推定値は、モータトルク推定値からモータ回転速度推定値までの動特性に対して粘性（ダンパ）要素として働くため、停車間際においてモータ回転速度推定値は滑らか（漸近的に）にゼロに収束する。これにより、前後加速度にショックのない滑らかな停車を実現することができる。

また、一実施の形態における電動車両の制御装置では、Ｆ／Ｆ補償器５０１には、車両モデルＧｐ（ｓ）として、式（１０）の車両簡易モデルＧｐ’（ｓ）が用いられる。そしてＦ／Ｆ補償器５０１は、Ｆ／Ｆトルク設定器５０３に出力するモータ回転速度推定値に対しては、所定のローパスフィルタ処理Ｈｃ（ｓ）を施す。また、Ｆ／Ｆ補償器５０１は、ローパスフィルタ処理Ｈｃ（ｓ）を施していないモータ回転速度推定値に対しては、トータルゲインＫｖｒｅｆを乗算して得られるモータトルク推定値を車両簡易モデルＧｐ’（ｓ）に入力する。

このように、車両簡易モデルＧｐ’（ｓ）を使用し、Ｆ／Ｆトルクの算出に用いるモータ回転速度推定値についてのみ、ローパスフィルタ処理Ｈｃ（ｓ）を行う。これにより、車両簡易モデルＧｐ’（ｓ）を使用に伴うＦ／Ｆトルクの応答特性のズレを調整することができる。

したがって、Ｆ／Ｆ補償器５０１によるモータ回転速度の推定精度を確保しつつ、演算量を削減することができる。

また、一実施の形態における電動車両の制御装置としてのコントローラ４は、車両情報に基づいて第１のトルク目標値Ｔｍ１^*を算出する第１のトルク目標値算出手段、モータ回転速度フィードバックトルクＴωを第２のトルク目標値Ｔｍ２^*として算出する第２のトルク目標値算出手段、モータ回転速度ωｍに所定のトータルゲインＫｖｒeｆを乗算して得た値に外乱トルクを加算して停車間際判断トルクを算出する停車間際判断トルク算出手段、及び第１のトルク目標値Ｔｍ１^*と停車間際判断トルクの大きさを比較するトルク比較手段として機能する。そして第１のトルク目標値Ｔｍ１^*に対して前記停車間際判断トルクが大きいと判断した場合には、停車間際であると判断して、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。

これにより、車両情報に基づいた第１のトルク目標値Ｔｍ１^*で減速した後に、停車間際において第２のトルク目標値Ｔｍ２^*に切り替えて、減速からの滑らかな停車を実現することができる。また、第１のトルク目標値Ｔｍ１^*と第２のトルク目標値Ｔｍ２^*のうちの大きい方の値をモータトルク指令値Ｔｍ^*に設定するので、いかなる勾配においても、トルク目標値の切り替えタイミングにおいてトルク段差が発生することがなく、滑らかな減速を実現することができる。

また、一実施の形態における電動車両の制御装置としてのコントローラ４は、外乱トルクを推定する外乱トルク推定手段として機能し、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^*を外乱トルクに収束させる。

これにより、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。

外乱トルクは、登坂路では正の値、降坂路では負の値になるので、坂路においても滑らかに停車し、フットブレーキを必要とせずに停車状態を保持することができる。また、平坦路では外乱トルク推定値Ｔｄはゼロとなるので、平坦路において、滑らかに停車し、フットブレーキを必要とせずに停車状態を保持することができる。

一実施の形態における電動車両の制御装置では、モータ回転速度ωｍを検出し、検出したモータ回転速度ωｍに所定のゲインＫｖｒｅｆを乗算して、モータ回転速度フィードバックトルクＴω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、モータ回転速度フィードバックトルクＴωと外乱トルクＴｄとの和を、モータトルク指令値Ｔｍ^*として算出する。

モータ回転速度フィードバックトルクＴωは、モータトルクからモータ回転速度までの動特性に対して粘性（ダンパ）として働くため、停車間際においてモータ回転速度ωｍは滑らか（漸近的に）にゼロに収束する。これにより、前後加速度の振動を抑制した滑らかな停車を実現することができる。

また、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）に基づいて、外乱トルクを推定するので、精度良く外乱トルク推定値Ｔｄを求めることができる。

特に、モデルＧｐ（ｓ）と、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Ｈ（ｓ）とで構成されるＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有するフィルタにモータ回転速度ωｍを入力して第１のモータトルク推定値を算出するとともに、伝達特性Ｈ（ｓ）を有するフィルタにモータトルク指令値Ｔｍ^*を入力して第２のモータトルク推定値を算出し、第１のモータトルク推定値と第２のモータトルク推定値との偏差を演算することにより、外乱トルク推定値Ｔｄを求める。これにより、精度良く外乱トルク推定値Ｔｄを求めることができる。

一実施の形態における電動車両の制御装置としてのコントローラ４は、車両情報に基づいて第１のトルク目標値Ｔｍ１^*を算出する第１のトルク目標値算出手段、モータ回転速度ωｍの低下とともに外乱トルク推定値Ｔｄに収束する第２のトルク目標値Ｔｍ２^*を算出する第２のトルク目標値算出手段、モータ回転速度ωｍに所定のトータルゲインＫｖｒeｆを乗算して得た値に外乱トルクを加算して停車間際判断トルクを算出する停車間際判断トルク算出手段、及び第１のトルク目標値Ｔｍ１^*と停車間際判断トルクの大きさを比較するトルク比較手段として機能する。そして第１のトルク目標値Ｔｍ１^*に対して前記停車間際判断トルクが大きいと判断した場合には、停車間際であると判断して、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。

これにより、車両情報に基づいた第１のトルク目標値Ｔｍ１^*で減速した後に、停車間際において第２のトルク目標値Ｔｍ２^*に切り替えて、減速からの滑らかな停車を実現することができる。

本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、上述した説明では、電動車両の走行速度に比例する速度パラメータとしてモータ回転速度を検出する例について説明した。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についても、車両の走行速度と比例関係にあるため、速度パラメータとして用いることができる。

例えば、電動車両の走行速度に比例する速度パラメータとして車輪速を検出し、その車輪速に基づいてＦ／Ｂトルクを算出するとともに、電動車両の状態に応じて車輪速を推定し、その推定値に基づいてＦ／Ｆトルクを算出するようにしてもよい。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、車輪速によって定まる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モータトルク指令値Ｔｍ^*をゼロに収束させる。このようにモータ回転速度以外の速度パラメータを用いたとしても、本実施形態と同様の効果が得られる。

また、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^*に切り替えるものとして説明した。しかし、トルク比較器５０８は、第１のトルク目標値Ｔｍ１^*と第２のトルク目標値Ｔｍ２^*の大きさを比較し、値が大きい方をモータトルク指令値Ｔｍ^*に設定するようにしてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

本願は２０１３年１２月２日に日本国特許庁に出願された特願２０１３−２４９０９８に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (9)

1. 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、車両の減速から停止までを制御可能な電動車両の制御装置であって、
   車両の加減速及び停止を指示するためのアクセルペダルと、
   前記アクセルペダルの操作状態である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前記速度パラメータを推定する車速推定手段と、
   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、
   前記車速推定手段により推定される速度パラメータに基づいて、前記フィードバックトルクの不足分を補うことで制動距離を短縮する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、
   外乱トルクを推定する外乱トルク推定手段と、
   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得られるトルクとしての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の割り当て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が大きくなるほど小さな値に設定される特定のゲインＫ２を、前記車速推定手段により推定される前記速度パラメータに乗算して、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、前記アクセルペダルが操作されることによって前記アクセル操作量が所定値以下となり、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と前記外乱トルクとの和を、前記モータトルク指令値として設定し、走行速度の低下とともに、当該モータトルク指令値を前記外乱トルクに収束させる、
   電動車両の制御装置。
2. 請求項１に記載の電動車両の制御装置において、
   前記所定のゲインＫ１は、ゼロよりも小さく、前記モータトルク指令値をゼロに収束させるために定められたトータルゲインＫｖｒｅｆよりも大きな値に設定され、
   前記特定のゲインＫ２は、前記トータルゲインＫｖｒｅｆから前記所定のゲインＫ１を減算した値に設定される、
   電動車両の制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の電動車両の制御装置において、
   前記車速推定手段は、前記電動車両へのトルク入力と前記モータの回転速度の伝達特性のモデルＧｐ（ｓ）に基づいて前記モータの回転速度を推定し、当該モータの回転速度の低下とともに前記モデルＧｐ（ｓ）へ入力されるモータトルク推定値がゼロに収束するフィードフォワード補償器を備え、
   前記車速推定手段は、前記フィードフォワード補償器で推定される前記モータの回転速度を前記速度パラメータとして取得する、
   電動車両の制御装置。
4. 請求項３に記載の電動車両の制御装置において、
   前記フィードフォワード補償器は、前記モータの回転速度を推定した値に予め定められた負の値であるトータルゲインＫｖｒｅｆを乗算して前記モータトルク推定値を算出し、当該モータトルク推定値を前記モデルＧｐ（ｓ）に入力して前記モータの回転速度を推定した値を出力する、
   電動車両の制御装置。
5. 請求項４に記載の電動車両の制御装置において、
   前記フィードフォワード補償器は、前記モデルＧｐ（ｓ）として、前記モデルＧｐ（ｓ）を簡易化した一次関数で表される簡易モデルＧｐ’（ｓ）を使用し、前記フィードフォワードトルク算出手段に出力する前記モータの回転速度を推定した値に対しては、所定のローパスフィルタ処理Ｈｃ（ｓ）を施し、
   前記フィードフォワード補償器は、前記ローパスフィルタ処理Ｈｃ（ｓ）を施していない前記モータの回転速度を推定した値に対しては、前記トータルゲインＫｖｒｅｆを乗算して前記モータトルク推定値を前記簡易モデルＧｐ’（ｓ）に入力する、
   電動車両の制御装置。
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制御装置において、
   前記外乱トルク推定手段は、前記外乱トルクを、登坂路では正の値、降坂路では負の値として推定する、
   電動車両の制御装置。
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制御装置において、
   前記外乱トルク推定手段は、平坦路では前記外乱トルクをゼロとする、
   電動車両の制御装置。
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制御装置において、
   車両情報に基づいて第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と、
   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の低下とともに前記外乱トルクに収束する第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と、
   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予め定められた負の値であるトータルゲインＫｖｒeｆを乗算して得た値に外乱トルクを加算して停車間際判断トルクを算出する停車間際判断トルク算出手段と、
   前記第１のトルク目標値と前記停車間際判断トルクの大きさを比較するトルク比較手段と、
   をさらに備え、
   前記モータトルク指令値算出手段は、前記第１のトルク目標値に対して前記停車間際判断トルクが大きいと判断した場合には、停車間際であると判断して、前記モータトルク指令値を前記第１のトルク目標値から前記第２のトルク目標値に切り替える、
   電動車両の制御装置。
9. モータを走行駆動源とし、電動車両の加減速及び停止を指示するためのアクセルペダルを有し、前記モータの回生制動力により、車両の減速から停止までを制御可能な電動車両の制御方法であって、
   前記アクセルペダルの操作状態である前記アクセル操作量を検出するアクセル操作量検出ステップと、
   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ステップと、
   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する車速推定ステップと、
   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するフィードバックトルク算出ステップと、
   車速推定ステップで推定される速度パラメータに基づいて、前記フィードバックトルクの不足分を補うことで制動距離を短縮する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ステップと、
   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ステップと、
   外乱トルクを推定する外乱トルク推定ステップと、
   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ステップと、
   を備え、
   前記フィードバックトルク算出ステップでは、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得られるトルクとしての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の割り当て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ステップでは、前記所定のゲインＫ１が大きくなるほど小さな値に設定される特定のゲインＫ２を、前記車速推定手段により推定される前記速度パラメータに乗算して、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ステップでは、前記アクセルペダルが操作されることによって前記アクセル操作量が所定値以下となり、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と前記外乱トルクとの和を、前記モータトルク指令値として設定し、走行速度の低下とともに、当該モータトルク指令値を前記外乱トルクに収束させる、
   電動車両の制御方法。

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