JP7201071B2 - 電動車両の制御装置及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及び電動車両の制御方法に関する。

ＪＰ２０１７－１３９２３０には、アクセル操作量が減少し、かつ、電動車両が停車間際になると、モータの回転速度の低下とともにモータトルクを調整し、概ね勾配負荷抵抗となる外乱トルク推定値に収束させる停止制御を実行する電動車両の制御方法が開示されている。

上述の停止制御は、モータ回転速度から車体速度までの伝達特性を用いて推定された車体速度に基づいて実行される。これにより、平坦路、登坂路、又は降坂路に依らず、加速度振動の無い常に滑らかな減速を停車間際で実現することができ、なおかつ停車状態を保持することができる。

しかしながら、例えば車両への積載量の増加やトレーラの牽引等によって車両の総質量が変化した場合には、上述の伝達特性が実際の車両の伝達特性と乖離するため、電動車両の停止距離が想定より長くなるおそれがある。

本発明は、電動車両の総質量が変化した場合でも、電動車両の停止距離が長くなることを抑制し、かつ電動車両を滑らかに停止させる電動車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様における電動車両の制御方法は、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方法である。電動車両の制御方法は、アクセル操作量を取得し、電動車両の総質量を取得し、電動車両が別体を牽引する際は牽引部に加わる荷重を取得し、電動車両が別体を牽引する際には、計測した牽引部に加わる荷重とトルク指令値とに基づいて電動車両の総質量を補正し、電動車両に作用する外乱トルクを推定し、電動車両を駆動する駆動軸の回転速度に相関のある回転体の角速度を取得し、回転体の角速度から電動車両の速度までの伝達特性を用いて電動車両の車体速度を推定し、補正した電動車両の総質量に基づいてモータに対する新たなトルク指令値を算出し、新たなトルク指令値に基づいてモータに生じるトルクを制御する。さらに、電動車両の制御方法は、アクセル操作量が所定値以下になり、電動車両が停車する際には、推定された車体速度の低下とともに、新たなトルク指令値を外乱トルクに収束させる。

図１は、第１実施形態における電動車両の制御方法が適用される制御システムの主要構成を示すブロック図である。 図２は、図１で示す制御システムの詳細を示すブロック図である。 図３は、第１実施形態における電動車両の制御方法が適用され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４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、車両の駆動力伝達系をモデル化した図である。 図７は、停止制御処理を実現するためのブロック図である。 図８は、車体速度を推定して車体速度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、第１実施形態における質量設定値と質量設定ゲインとの関係を示す図である。 図１０は、第１実施形態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１１は、質量設定値の算出処理を実現するためのブロック図である。 図１２は、制振制御処理を実現する機能構成の一例を示す図である。 図１３は、バンドパスフィルタの一例を示す図である。 図１４は、制振制御処理に用いられる伝達特性の比較例を示す図である。 図１５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１６は、第２実施形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１７は、車両質量設定値の算出処理を実現するためのブロック図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における電動車両の制御方法が適用される電動車両の主要なシステム構成の一例を示すブロック図である。

本実施形態における電動車両の制御システム１００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４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。

図１に例示す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。この電動車両のドライバは、加速時には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、又はアクセルペダルの踏み込み量をゼロに操作する。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、車体速度Ｖ、アクセル開度ＡＰ、電動モータ４の回転子位相α、電動モータ４の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ等の車両状態を示す信号をデジタル信号として入力する。そしてモータコントローラ２は、入力された信号に基づいて、電動モータ４に供給される電力を制御するためのＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号をインバータ３に供給してインバータ３のスイッチング素子を開閉制御する。

インバータ３は、例えば、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、例えば、三相交流モータにより実現される。電動モータ４は、インバータ３から出力される交流電流を用いて駆動力を発生し、減速機５及び駆動軸８を介して、左右の駆動輪９ａ、９ｂに駆動力を伝達する。また、電動モータ４は、電動車両の走行時に駆動輪９ａ、９ｂに連れ回されて回転する場合に、回生駆動力を発生させることで電動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。

磁極位置センサ６は、例えば、レゾルバやエンコーダにより実現され、電動モータ４の回転子位相αを検出する。

電流センサ７は、電動モータ４に供給される三相交流電流ｉｕ、ｉｖ及びｉｗを検出する。ただし、三相交流電流ｉｕ、ｉｖ及びｉｗの和は０（ゼロ）であるため、任意の２相の電流を検出して、残りの１相の電流については演算により求めてもよい。

図２は、第１実施形態の電動車両の制御方法が適用される車両の制御システム１００であって、特にコントローラ２の詳細を示すブロック図である。図１と同様の構成には同じ符号を付して説明は省略する。

本実施形態のコントローラ２は、その機能部として、駆動力マップ格納器２０、停止制御器２１、トルク比較器２２、車両質量設定器２３、制振制御器２４、電流電圧マップ格納器２５、電流制御器２６、座標変換器２７，２９、ＰＷＭ変換器２８、及び回転数演算器３０、を含んで構成される。

駆動力マップ格納器２０は、基本トルク目標値算出処理を実行する（後述のステップＳ２０１参照）。駆動力マップ格納器２０は、後述のアクセル開度－トルクテーブルを格納（記憶）しており、アクセル開度θおよびモータ回転数に基づいて第１のトルク目標値Ｔｍ１を算出し、トルク比較器２２に出力する。

停止制御器２１、及びトルク比較器２２は、停止制御処理を実行する（後述のステップＳ２０３参照）。

停止制御器２１は、最終トルク指令値Ｔｍｆｆ^*と、モータ回転角速度ωｍｆと、車両質量推定値Ｍ＾に基づいて、停車の際に電動モータ４につながるドライブシャフト（駆動軸）８の回転速度に相関のある速度パラメータ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を算出し、トルク比較器２２に出力する。

トルク比較器２２は、第１のトルク目標値Ｔｍ１と第２のトルク目標値Ｔｍ２とを比較して、大きい方の値を第３のトルク目標値Ｔｍ３として制振制御器２４に出力する。

制振制御器２４は、制振制御処理を実行する（後述のステップＳ２０４参照）。制振制御器２４は、目標トルク指令値Ｔｍ３^*に対して駆動軸のねじり振動等の駆動力伝達系振動を抑制する制振制御処理を施し、最終トルク指令値Ｔｍｆｆ^*を算出する。最終トルク指令値Ｔｍｆｆ^*は、電流電圧マップ格納器２５に出力される。

電流電圧マップ格納器２５は、最終トルク指令値Ｔｍｆｆ^*と、モータの回転角速度ωｍｆと、インバータ３に入力されるバッテリ１の電圧検出値Ｖｄｃとを指標としたマップを予め格納している。そして、電流電圧マップ格納器２５は、入力される最終トルク指令値Ｔｍｆｆ^*と、モータ回転角速度ωｍｆと、バッテリ１の電圧検出値Ｖｄｃとから、上記マップを参照することにより、ｄｑ軸電流指令値ｉｄ^*、ｉｑ^*およびｄｑ軸非干渉電圧指令値Ｖｄ_ｄｃｐｌ^*、Ｖｑ_ｄｃｐｌ^*を算出して、電流制御器２６に出力する。なお、電圧検出値Ｖｄｃは、バッテリ１からの直流電源ラインに設けられた電圧センサ（不図示）、又はバッテリコントローラ（不図示）から送信される信号により取得される。

電流制御器２６には、ｄｑ軸電流指令値ｉｄ^*、ｉｑ^*、ｄｑ軸非干渉電圧指令値Ｖｄ_ｄｃｐｌ^*、Ｖｑ_ｄｃｐｌ^*、および座標変換器２９から出力されるｄｑ軸電流検出値ｉｄ、ｉｑが入力される。そして、電流制御器２６は、ｄｑ軸電流検出値ｉｄ、ｉｑをｄｑ軸電流指令値ｉｄ^*、ｉｑ^*に定常偏差なく所望の応答性で追従させるためのｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ＊、Ｖｑ＊を算出して、座標変換器２７に出力する。なお、本実施形態の電流制御器２６は、簡単なＰＩフィードバック補償器、又は、いわゆるロバストモデルマッチング補償器のような公知の補償器により実現することができる。

座標変換器２７は、ｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ^*、Ｖｑ^*とモータ４が備える回転子の磁極位置検出値θを入力し、以下式（１）を用いて座標変換処理を行うことによってｕｖｗ各相の電圧指令値ｖ^*ｕ、ｖ^*ｖ、ｖ^*ｗを算出する。算出した値は、ＰＷＭ変換器２８に出力される。

ＰＷＭ変換器２８は、電圧指令値ｖ^*ｕ、ｖ^*ｖ、ｖ^*ｗに応じてインバータ３のスイッチング素子を駆動するための強電素子駆動信号Ｄｕｕ^*、Ｄｕｌ^*、Ｄｖｕ^*、Ｄｖｌ^*、Ｄｗｕ^*、Ｄｗｌ^*を生成し、インバータ３に出力する。そして、インバータ３は、強電素子駆動信号Ｄｕｕ^*、Ｄｕｌ^*、Ｄｖｕ^*、Ｄｖｌ^*、Ｄｗｕ^*、Ｄｗｌ^*に従いスイッチング素子を駆動させることでバッテリ１の直流電圧を交流電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗに変換して電動モータ４に供給する。

座標変換器２９には、電流センサ７が検出した少なくとも２相の電流（例えばｕ相、ｖ相のｉｕ、ｉｖ）が入力される。この場合、座標変換器２９は、電流センサ７により検出されなかった残り１相（例えばＷ相のｉｗ）の電流値を次式（２）で求める。そして、座標変換器２９は、三相の電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗに対して次式（３）を用いて座標変換処理を行うことによって、ｄｑ軸電流指令値ｉｄ^*、ｉｑ^*を算出する。算出した値は、電流制御器２６に出力される。

回転数演算器３０は、磁極位置センサ６から出力される電動モータ４の磁極位置θから、電動モータ４の回転角速度ωｍｆを算出して、電流電圧マップ格納器２５と停止制御器２１とに出力する。なお、フロントモータ回転角速度ωｍｆは電動モータ４の回転子位相αを検出して、当該回転子位相αを微分することによっても求められる。

図３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、モータコントローラ２は電動車両の作動状態を示す信号を入力する。ここにいう作動状態とは、バッテリ１とインバータ３との間の直流電圧値Ｖｄｃ（Ｖ）、電動車両の車体速度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）、並びに電動モータ４に供給される三相交流電流値ｉｕ、ｉｖ及びｉｗなどのことである。

車体速度Ｖ（ｋｍ／ｈ）は、図示しない車速センサから、又は他のコントローラから通信にて取得される。または、モータコントローラ２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して車速ｖ（ｍ／ｓ）を求め、車速ｖ（ｍ／ｓ）に３６００／１０００を乗算することにより、単位変換して車体速度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されるか、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される。

電動モータ４の回転子位相α（ｒａｄ）は、磁極位置センサ６から取得される。電動モータ４の回転速度Ｎｍ（ｒｐｍ）は、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）に６０／（２π）を乗じて求められる。モータ回転速度ωｍ（ｒａｄ／ｓ）は、回転子角速度ω（電気角）を電動モータ４の極対数ｐで除して得られる。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られる。

電動モータ４に流れる電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ（Ａ）は、電流センサ７から取得される。

直流電圧値Ｖｄｃ（Ｖ）は、バッテリ１とインバータ３との間の直流電源ラインに設けられた電圧センサ（不図示）から取得されるか、又はバッテリコントローラ(不図示)により送信される電源電圧値から求められる。

ステップＳ２０２では、モータコントローラ２は第１のトルク目標値Ｔｍ１を設定する。具体的には、モータコントローラ２は、ステップＳ２０１で入力されたアクセル開度ＡＰ及びモータ回転数に基づいて、例えばアクセル開度－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。なお、モータコントローラ２は、モータ回転数に代えてモータ回転速度ωｍに基づくアクセル開度－トルクテーブルを参照して第１のトルク目標値Ｔｍ１を設定してもよい。

例えば、図４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値を示す時であって、少なくともアクセル開度が０（全閉）の時には、電動車両に回生制動力が働くように負のモータトルクが設定される。ただし、図示するアクセル開度－トルクテーブルは一例であって、図４に示すものに限定されない。

ステップＳ２０３では、モータコントローラ２（トルク比較器２２）は停止制御処理を行う。具体的には、モータコントローラ２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Ｔｍ３^*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Ｔｍ３^*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、第２のトルク目標値によって車両を滑らかに停止させ、かつ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、モータコントローラ２（制振制御器２４）は、駆動軸トルクを無駄にすることなく、駆動軸８のねじり振動などの駆動力伝達系振動を抑制する制振制御処理を行う。具体的には、モータコントローラ２は、ステップＳ２０２で設定されたモータトルク指令値Ｔｍ３^*とモータ回転速度ωｍとに基づいて、制振制御処理が施されたモータトルク指令値Ｔｍｆｆ^*を算出する。制振制御処理の詳細については後述する。以下の説明では、第１のトルク目標値Ｔｍ１はモータ回転速度ωｍに基づいて設定されるものとする。

ステップＳ２０５では、モータコントローラ２（電流電圧マップ格納器２５）は、モータトルク指令値Ｔｍｆｆ^*、モータ回転速度ωｍ及び直流電圧値Ｖｄｃに基づいて、ｄ軸電流目標値ｉｄ、及びｑ軸電流目標値ｉｑを求める。例えば、実験結果やシミュレーション結果などを通じて、モータトルク指令値、モータ回転速度及び直流電圧値と、ｄ軸電流目標値及びｑ軸電流目標値との関係を求めたテーブルをあらかじめ用意しておく。そして、モータコントローラ２は、モータトルク指令値Ｔｍｆｆ^*、モータ回転速度ωｍ、及び直流電圧値Ｖｄｃを取得すると、用意した上記のテーブルを参照してｄ軸電流目標値ｉｄ及びｑ軸電流目標値ｉｑを求める。

ステップＳ２０６では、モータコントローラ２（電流電圧マップ格納器２５）は、ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑをそれぞれｄ軸電流目標値ｉｄ及びｑ軸電流目標値ｉｑに一致させるための電流制御を行う。

具体的には、モータコントローラ２（電流制御器２６）は、ステップＳ２０１で入力された三相交流電流値ｉｕ、ｉｖ及び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及びｑ軸電流ｉｑを求める。続いてモータコントローラ２は、ｄ軸及びｑ軸電流目標値ｉｄ及びｉｑと、ｄ軸及びｑ軸電流ｉｄ及びｉｑとの偏差から、ｄ軸及びｑ軸電圧指令値ｖｄ及びｖｑを算出する。

なお、モータコントローラ２で算出したｄ軸及びｑ軸電圧指令値ｖｄ及び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となる非干渉電圧を加算するようにしてもよい。

続いてモータコントローラ２（座標変換器２７）は、ｄ軸及びｑ軸電圧指令値ｖｄ及びｖｑと、電動モータ４の回転子位相αと、三相交流電圧指令値ｖｕ^*、ｖｖ^*及びｖｗ^*と、直流電圧値Ｖｄｃとから、ＰＷＭ信号ｔｕ（％）、ｔｖ（％）及びｔｗ（％）を求める。このようにして求めたＰＷＭ信号ｔｕ、ｔｖ及びｔｗに従ってインバータ３のスイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦすることにより、モータトルク指令値Ｔｍｆｆ^*に示された所望のトルクで電動モータ４を駆動することができる。

次に、ステップＳ２０３で行われる停止制御処理について説明するにあたり、まず、本実施形態における電動車両のモータトルク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５及び図６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 ：車両の総質量
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 ：タイヤの過重半径
ω_m ：モータ回転速度
Ｔ_m ^*：モータトルク指令値
Ｔ_d ：駆動輪のトルク
Ｆ ：車両に加えられる駆動力
Ｖ ：車体の速度（車体速度）
ω_w ：駆動輪の角速度

そして、図５及び図６に示した駆動力伝達系のモデルを用いることにより、以下の運動方程式を導くことができる。

上述の式（４）乃至（８）により表される運動方程式に基づいて、電動モータ４のモータトルクＴｍからモータ回転速度ωｍまでの伝達関数である伝達特性Ｇｐ（ｓ）を求めると、次式（９）により表される。なお、この伝達特性Ｇｐ（ｓ）は、伝達特性を模擬した車両モデルＧｐ（ｓ）としても用いられる。

ただし、式（９）中の各パラメータは、次式（１０）により表わされる。

上式（９）により表される伝達特性Ｇｐ（ｓ）の極と零点を調べると、伝達特性Ｇｐ（ｓ）を次式（１１）のような伝達特性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、式（１１）の伝達特性Ｇｐ（ｓ）中のαとβが極めて近い値を示すことを意味する。

したがって、上式（１１）における極零相殺（α＝βと近似する）を行うことで導出される車両モデルＧｐ（ｓ）は、次式（１２）に示すように（２次）／（３次）の伝達特性を有する。

車両モデルＧｐ(ｓ)と制振制御のアルゴリズムとにより、式（１２）の車両モデルＧｐ(ｓ)は、次式（１３）に示す伝達特性Ｇｒ(ｓ)と見なすことができる。

続いて、モータトルクＴｍから車体速度Ｖまでの伝達特性Ｇｐｖ(ｓ)について説明する。

上述の式（４）乃至（８)に基づいて伝達特性Ｇｐｖ(ｓ)を求めると、伝達特性Ｇｐｖ(ｓ)は、次式(１４)により表される。

上述の式(１１)及び(１４)に基づいてモータ回転速度ωｍから車体速度Ｖまでの伝達特性Ｇωｖ(ｓ)を求めると、伝達特性Ｇωｖ(ｓ)は、次式(１５)により表される。

続いて、モータトルクＴｍから電動車両の駆動力Ｆまでの伝達特性ＧｐＦ(ｓ)について説明する。上述の式(４)乃至(８)に基づいて伝達特性ＧｐＦ(ｓ)を求めると、伝達特性ＧｐＦ(ｓ)は、次式(１６)により表わされる。

次に、図３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７は、停止制御処理を実現する機能構成の一例を示すブロック図である。図７には、停止制御処理を実現する機能構成として、車体速度Ｆ／Ｂトルク設定器１０１と、外乱トルク推定器１０２と、減算器１０３と、トルク比較器１０４と、車両質量設定器１０５と、が示されている。

車体速度Ｆ／Ｂトルク設定器１０１は、検出されたモータ回転速度ωｍに基づいて、電動モータ４の回生制動力を用いて電動車両を停止させるための車体速度フィードバックトルクＴω（以下、車体速度Ｆ／ＢトルクＴωと呼ぶ）を算出する。

図８は、車体速度Ｆ／Ｂトルク設定器１０１の詳細を示す図であって、モータ回転速度ωｍに基づいて車体速度Ｆ／ＢトルクＴωを算出する方法を説明するための図である。

車体速度Ｆ／Ｂトルク設定器１０１は、制御ブロック２０１と乗算器２０２とを備える。

制御ブロック２０１は、上式（１５）の伝達特性Ｇωｖ(ｓ)を模擬又は近似したフィルタ、すなわち伝達特性Ｇωｖ(ｓ)を有するフィルタとしての機能を担っている。このため、制御ブロック２０１は、モータ回転速度ωｍを入力し、伝達特性Ｇωｖ(ｓ)を考慮したフィルタリング処理を行うことにより、車体速度Ｖの推定値を示す推定車体速度Ｖ＾を算出する。

なお、式(１５)の伝達特性Ｇωｖ（ｓ）は、次式（１７）のように近似することができる。

このため、制御ブロック２０１は、式（１５）の伝達特性Ｇωｖ（ｓ）に代えて、式（１７）の伝達特性Ｇωｖ（ｓ）を用いてフィルタリング処理を行うものであってもよい。これにより、式（１５）の伝達特性Ｇωｖ（ｓ）を用いる場合に比べて演算処理を低減することができる。

なお、上式（１７）中の時定数τωｖに代えて、式(１６)により特定される極ωpを用いても良い。このように、モータ回転速度ωｍから車体速度Ｖまでの伝達特性の分母の極を一つ用いることにより推定車体速度Ｖ＾を算出することが可能になる。

また、制御ブロック２０１は、上式（１５）のモータ回転速度ωｍから車体速度Ｖまでの伝達特性Ｇωｖ(ｓ)に加えて、上式（１６）のモータトルクＴｍから電動車両の駆動力Ｆまでの伝達特性ＧｐＦ(ｓ)を考慮したフィルタリング処理を行うものであっても良い。例えば、制御ブロック２０１は、次式（１８）の伝達特性Ｇωｖ(ｓ)を有するフィルタリング処理を行う。

上式（１８）において、ギア比、及びタイヤ同半径などを考慮したゲインｋを乗算することにより、伝達特性Ｇωｖ(ｓ)のうち入力をモータ回転速度ωｍとし、出力を推定車体速度Ｖ＾とすることができる。

上式（１８）の伝達特性Ｇωｖ(ｓ)を制御ブロック２０１に適用することにより、モータトルクＴｍから電動車両の駆動力Ｆまでの伝達特性を考慮したモータトルク指令値である第３のトルク目標値Ｔｍ３を算出することが可能になる。

なお、式（１６）の伝達特性ＧｐＦ(ｓ)に代えて、次式（１９）の伝達特性ＧｐＦ(ｓ)を用いても良い。

上式（１９）の伝達特性ＧｐＦ(ｓ)は、式（１６）の伝達特性ＧｐＦ(ｓ)において複素平面上で原点から遠い極αを近似した特性である。

以上のように、制御ブロック２０１は、モータ回転速度ωｍから車体速度Ｖまでの伝達特性Ｇωｖ(ｓ)により特定される分母の極を一つ以上用いて推定車体速度Ｖ＾を算出する。

乗算器２０２は、推定車体速度Ｖ＾に所定のゲインＫｖｒｅｆを乗じることにより、車体速度Ｆ／ＢトルクＴωを算出する。この乗算器２０２には、車両質量設定器１０５（図７参照）において設定された車両質量推定値Ｍ＾が入力される。乗算器２０２は、入力された車両質量推定値Ｍ＾に応じたゲインＫｖｒｅｆを決定する。車両質量設定器１０５の詳細は後述する。

なお、このゲインＫｖｒｅｆは、シミュレーションや実験等によって適切な値をあらかじめ導出し、車両質量推定値Ｍ＾と推定車体速度Ｖ＾とに関連付けられたテーブル形式で乗算器２０２に記憶されていてもよい。この場合、乗算器２０２は、車体速度Ｆ／Ｂトルクの算出時にこのテーブルを参照し、車両質量推定値Ｍ＾に応じたゲインＫｖｒｅｆを決定する。

図９は、車両質量推定値Ｍ＾とゲインＫｖｒｅｆとの関係の一例を示す図である。図９の設計質量Ｍｉｎｉは出荷時における車両それ自身の質量であり、車両質量推定値Ｍ＾は車両に人が乗ったり荷物が積載されたりした場合における車両の総質量である。なお、本実施形態における車両の総質量とは、車両そのものの質量である設計質量Ｍｉｎｉに対して、車両の乗員の質量、車両の積載物の質量、トレーラＴ等を牽引する場合には当該トレーラＴの質量等の質量を含む車両の質量の総量である。なお、設計質量Ｍｉｎｉは、必ずしも車両のみの質量の値である必要はない、例えば、数人分の乗員の質量があらかじめ含まれていてもよい。

図９に示すように、ゲインＫｖｒｅｆの絶対値は、車両質量推定値Ｍ＾の増加に応じて大きく設定される。ただし、ゲインＫｖｒｅｆは、電動車両の停車間際に電動車両を停止させるために負（マイナス）の値をとることを前提とする。これにより、車体速度Ｆ／ＢトルクＴωは、推定車体速度Ｖ＾が大きくなるほど、大きな回生制動力が得られるようなトルク値に設定される。

なお、車体速度Ｆ／Ｂトルク設定器１０１は、推定車体速度Ｖ＾にゲインＫｖｒｅｆを乗じて車体速度Ｆ／ＢトルクＴωを算出するものとして説明したが、推定車体速度Ｖ＾と回生トルクとの関係を予め記憶した回生トルクテーブル、又は推定車体速度Ｖ＾の減衰率を予め記憶した減衰率テーブルを用いて車体速度Ｆ／ＢトルクＴωを算出するものであってもよい。

図７に示す外乱トルク推定器１０２は、モータ回転速度ωｍ、第３のトルク目標値Ｔｍ３、及び車両質量推定値Ｍ＾に基づいて外乱トルク推定値Ｔｄを算出する。

図１０は、外乱トルク推定器１０２の詳細を示す図である。図１０を参照すると、外乱トルク推定器１０２は、制御ブロック３０１と、制御ブロック３０２と、減算器３０３と、を備える。

制御ブロック３０１は、Ｈ１（ｓ）／Ｇｒ（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。

制御ブロック３０１の伝達特性のうち、分母を構成するＧｒ（ｓ）は、上述の式（１０）に示した伝達特性であり、式（９）の車両モデルＧｐ(ｓ)と制振制御のアルゴリズムとから導かれる車両モデルである。また、伝達特性の分子を構成するＨ１（ｓ）は、分母次数と分子次数との差分が車両モデル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。

また、制御ブロック３０１には、車両質量設定器１０５において設定された車両質量推定値Ｍ＾が入力される。制御ブロック３０１は、分母を構成するＧｒ（ｓ）に含まれる質量成分を入力された車両質量推定値Ｍ＾に応じて補正する。具体的には、例えば式（１０）のｂ₁に含まれるＭを車両質量推定値Ｍ＾に補正することにより、ｂ₁を含む式（１３）の伝達特性Ｇｒ（Ｓ）が車両質量推定値Ｍ＾に基づいて補正される。これにより、制御ブロック３０１において算出される第１のモータトルク推定値は、車両質量推定値Ｍ＾に応じた値として算出される。

制御ブロック３０２は、伝達特性Ｈ１（ｓ）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、伝達特性Ｈ１（ｓ）を考慮した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３０３は、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外乱トルク推定値Ｔｄとして出力する。本実施形態の減算器３０３は、第１のモータトルク推定値を第２のモータトルク推定値から減じることにより、外乱トルク推定値Ｔｄを算出する。

図７に示す車両質量設定器１０５は、車両に設けられたセンサによって取得されるパラメータ及び第３のトルク目標値Ｔｍ３に基づいて車両の総質量である車両質量推定値Ｍ＾を設定する。

図１１は、車両質量設定器１０５の詳細を示す図である。図１１を参照すると、車両質量設定器１０５は、センサ信号処理部４０１、加速度推定部４０２、加速度変化量算出部４０３、補正質量算出部４０４、車両質量設定部４０５、駆動力演算部４０６、及び加速度演算部４０７を備える。

センサ信号処理部４０１は、車両に設けられたセンサ（不図示）からの出力値が入力される。本実施形態における当該センサは、車両の前後加速度ａを取得するセンサ、例えば加速度センサである。センサ信号処理部４０１は、センサの検出値である前後加速度ａが入力されると、その絶対値を算出して加速度変化量算出部４０３に出力する。

加速度推定部４０２は、後述の加速度演算部４０７において算出された前後加速度推定値ａ＾が入力されると、その絶対値を算出して加速度変化量算出部４０３に出力する。

加速度変化量算出部４０３は、入力された前後加速度ａの絶対値と前後加速度推定値ａ＾の絶対値との差分である加速度差分Δａを演算する。

補正質量算出部４０４は、加速度変化量算出部４０３において演算された加速度差分Δａが入力される。補正質量算出部４０４は、入力された加速度差分Δａに対して質量設定ゲインＫｍを乗算することによって補正質量ΔＭを算出する。なお、このゲインＫｍは、例えば、あらかじめシミュレーションなどによって求められ、加速度差分Δａと補正質量ΔＭとに関連付けられた値としてテーブル形式で記憶されている。

車両質量設定部４０５は、補正質量算出部４０４から出力された補正質量ΔＭが入力される。車両質量設定部４０５は、受付けた補正質量ΔＭを演算ごとに加算することによって車両質量推定値Ｍ＾を演算する。

駆動力演算部４０６は、第３のトルク目標値Ｔｍ３が入力される。駆動力演算部４０６は、受付けた第３のトルク目標値Ｔｍ３に伝達特性Ｇｐｆ（ｓ）を適用することによって駆動力Ｆを演算する。

加速度演算部４０７は、車両質量設定部４０５からの車両質量推定値Ｍ＾と、駆動力演算部４０６からの駆動力Ｆと、に基づいて前後加速度の推定値として前後加速度推定値a＾を算出する。具体的には、駆動力Ｆを車両質量推定値Ｍ＾で除算することによって前後加速度推定値ａ＾を導出する。この前後加速度推定値ａ＾は、上記のとおり加速度推定部４０２に入力されて、加速度差分Δａの演算に用いられる。このように、加速度差分Δａは、走行中常時演算可能であり、補正質量ΔＭもまた走行中常時演算可能である。

また、破線で示されるように、上記の車両質量推定値Ｍ＾の演算過程において、電動車両の総質量が変化する前に行われるドライバの所定の操作に応じて車両質量推定値Ｍ＾は初期化されてもよい。所定の操作として、例えば、シフトレバーをＰレンジに、又はパーキングに切り替えるシフト操作が行われたとき、車両質量設定部４０５はこの所定の操作に応じて車両質量推定値Ｍ＾を初期化するように構成されてもよい。ドライバがこのような操作を行った後には、例えばドライバが車両を停車させて乗員を乗り降りさせる等して車両質量推定値Ｍ＾が変化する可能性が高い。したがって、コントローラ２は、このようなドライバの操作に基づいて車両の総質量Ｍが変化する可能性を検知し、車両質量推定値Ｍ＾が変化する前に車両質量推定値Ｍ＾を初期化してもよい。これにより、車両質量推定値Ｍ＾が変化した場合でも、変化した後の車両質量推定値Ｍ＾を前後加速度ａに基づいて適切に推定することができる、なお、所定の操作は、このようなシフト操作に限らず、例えば、ＩＧＮオフ状態とする、シートベルトを外す、又はバックドアを開ける等の動作でもよい。

図７に戻って説明を続ける。減算器１０３は、車体速度Ｆ／Ｂトルク設定器１０１からの車体速度Ｆ／ＢトルクＴωから、外乱トルク推定器１０２からの外乱トルク推定値Ｔｄを減算することにより、第２のトルク目標値Ｔｍ２を算出する。

トルク比較器１０４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、値が大きい方のトルク目標値を第３のトルク目標値Ｔｍ３に設定する。車両の走行中、第２のトルク目標値Ｔｍ２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。したがって、トルク比較器１０４は、第１のトルク目標値Ｔｍ１が第２のトルク目標値Ｔｍ２より大きければ、停車間際以前と判断して、第１のトルク目標値Ｔｍ１を第３のトルク目標値Ｔｍ３に設定する。

また、トルク比較器１０４は、第２のトルク目標値Ｔｍ２が第１のトルク目標値Ｔｍ１よりも大きくなると、車両が停車間際と判断して、第３のトルク目標値Ｔｍ３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。この第２のトルク目標値Ｔｍ２は、停車状態を維持するため、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。

次に、図２のステップＳ２０４で行われる制振制御処理の詳細について説明する。

図１２は、電動車両の駆動力伝達系の振動を抑制する制振制御処理を実現する機能構成の一例を示すブロック図である。制振制御処理は、Ｆ／Ｆ補償器とＦ／Ｂ補償器との組み合わせにより構成される。

図１２には、Ｆ／Ｆ補償器として制御ブロック５０１が示され、Ｆ／Ｂ補償器として、加算器５０２と、制御ブロック５０３と、減算器５０４と、制御ブロック５０５と、乗算器５０６とが示されている。

制御ブロック５０１は、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、電動車両のねじり振動を低減するフィルタリング処理を行うことにより、第４のトルク目標値Ｔｍ４を算出する。

制御ブロック５０１の伝達特性のうち、分母を構成するＧｐ（ｓ）は、式（１２）の車両モデルＧｐ(ｓ)であり、分子を構成するＧｒ（ｓ）は、車両モデルＧｐ(ｓ)及び制振制御のアルゴリズムから導かれる式（１３）の車両モデルである。

加算器５０２は、フィードフォワード制御により得られた第４のトルク目標値Ｔｍ４にＦ／Ｂ補償器の出力を加算することにより、第６のトルク目標値Ｔｍ６を出力する。

制御ブロック５０３は、車両モデルＧｐ(ｓ)を有するフィルタとしての機能を担っている。このため、制御ブロック５０３は、第６のトルク目標値Ｔｍ６を入力し、車両モデルＧｐ(ｓ)を考慮したフィルタリング処理を行うことにより、モータ回転速度ωｍの推定値を示すモータ回転速度推定値ωｍ＾を算出する。

減算器５０４は、モータ回転速度推定値ωｍ＾とモータ回転速度ωｍとの偏差を出力する。本実施形態の減算器５０４は、モータ回転速度推定値ωｍ＾からモータ回転速度ωｍを減じることにより得た値を制御ブロック５０５に出力する。

制御ブロック５０５は、Ｈ２（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、減算器５０４の偏差を入力してフィルタリング処理を行うことにより、外乱トルクの推定値を含む推定外乱ｄ＾を算出する。

制御ブロック５０５の伝達特性のうち、式（１２）の車両モデルＧｐ(ｓ)と制振制御のアルゴリズムとから導かれる車両モデルであり、分子を構成するＨ２（ｓ）は、駆動系のねじり振動のみを低減するフィードバック要素となる伝達特性を有するバンドパスフィルタである。

乗算器５０６は、制御ブロック５０５からの推定外乱ｄ＾にフィードバックゲインＫ_FBを乗じて、モータ回転速度ωｍの制御誤差を考慮した第５のトルク目標値Ｔｍ５を算出する。そして加算器５０２により第５のトルク目標値Ｔｍ５が第４のトルク目標値Ｔｍ４^*に加算されることで第６のトルク目標値Ｔｍ６が算出される。電動車両のねじり振動の発生を抑制する第６のトルク目標値Ｔｍ６にモータ回転速度ωｍがフィードバックされる。このように、第６のトルク目標値Ｔｍ６にモータ回転速度ωｍがＦ／Ｂされることにより、電動車両のねじり振動を抑制することができる。

次に、制御ブロック５０５が有する伝達特性Ｈ２（ｓ）について説明する。

図１３は、伝達特性Ｈ２（ｓ）を実現するためのバンドパスフィルタの一例を示す図である。図示するようにフィルタの特性を設定することにより、最も大きな効果を得ることができる。

すなわち、伝達特性Ｈ２（ｓ）は、ローパス側での減衰特性とハイパス側での減衰特性とが略一致し、かつ、駆動系のねじり共振周波数が対数軸（ｌｏｇスケール）上で通過帯域の中央部近傍となるように設定される。

そして、例えば、１次のハイパスフィルタ及び１次のローパスフィルタを用いて伝達特性Ｈ２（ｓ）を構成する場合、伝達特性Ｈ２（ｓ）は次式（２０）で表され、周波数ｆｐが駆動系のねじり共振周波数に設定され、ｋが任意の値に設定される。

ただし、τ_L＝１／（２πｆ_HC）、ｆ_HC＝ｋ・ｆ_p、τ_H＝１／（２πｆ_LC）、ｆ_LC＝ｆ_p／ｋである。なお、本実施形態では、電動車両の駆動力伝達系にねじり振動が発生するため停止制御と制振制御を併用した例を説明したが、省略することもできる。この場合は、第３のトルク目標値Ｔｍ３が最終トルク指令値Ｔｍｆｆ^*となる。

以下、本実施形態における電動車両の制御方法を電気自動車に適用した際の効果について、図１４及び図１５を参照して、平坦路で停止制御を実行した場合の制御結果について説明する。

図１４は、比較例として、従来の停止制御、すなわち車両の総質量Ｍを推定し、推定した総質量Ｍに応じたトルク指令値の算出を行わない場合の停止制御による制御結果の一例を示すタイムチャートである。図１５は、本実施形態の停止制御であって、車両の総質量の推定値である車両質量推定値Ｍ＾に基づいて停止制御を行った場合の制御結果の一例を示すタイムチャートである。

図１４及び図１５において、（ａ）にはモータトルク指令値に相当する最終トルク指令値としての第３のトルク目標値Ｔｍ３が示され、（ｂ）にはモータ回転速度が示され、（ｃ）には車両前後加速度が示されている。また（ａ）～（ｃ）の横軸は共通の時間軸である。

また、図中の破線は、車両の設計質量Ｍｉｎｉと実際の車両の総質量とが一致している場合の停止制御を示す線である。一方、図中の実線は、車両の設計質量Ｍｉｎｉに対して実際の車両の総質量が大きい場合の停止制御を示す線である。なお、停止制御は、時刻ｔ１から開始する。

従来例である図１４（ａ）の実線に示すように、車両の総質量Ｍが補正質量ΔＭ増加した場合、モータ回転速度は図１４（ｂ）の実線で示されるように時刻ｔ１から時刻ｔ３にかけて漸近的にゼロに収束していく。一方、本図の破線に示すように、車両の総質量Ｍが設計質量Ｍｉｎｉから変化していない場合、モータ回転速度は時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて漸近的にゼロに収束する。

このように、従来技術では、車両の総質量が増加しても角速度フィードバックゲインが一定値であるため、車両の総質量の変化が無い破線のような変化と比較して、収束までの時間が長くなることがわかる。

これに対して、本実施形態を適用した電動車両の停止制御によれば、図１５（ａ）の実線に示すように、車両の総質量Ｍが設計質量Ｍｉｎｉに対して増加した場合であっても、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけてモータ回転速度は漸近的にゼロに収束していく。本実施形態では車両の総質量Ｍの増加に応じて角速度フィードバックゲインが調整されるので、図１４の従来技術に比べて停止制御中の制御誤差が小さくなる。このため、車両の総質量Ｍが増加した場合でも、車両の総質量と設計質量Ｍｉｎｉとが一致する場合と同じタイミングで停止することが可能となる。

その結果、図１５（ｃ）に示すように、車両前後加速度の急峻な変動を抑制しつつ、図１５（ｂ）の実線に示すように、停止制御処理の開始からモータ回転速度ωｍがゼロに収束するまでの期間を時刻t３から時刻ｔ２に短縮することができる。

すなわち、本実施形態のモータコントローラ２は、フィードバック制御系の安定性を確保しつつ、ドライバの意図する停止距離を実現することができる。したがって、本実施形態によれば、電動車両の停止距離を短くし、かつ、滑らかな停車を実現することができる。

このように、本実施形態によれば、車両の総質量によらず、停車間際から停車までの時間や停車間際の車両挙動を一致させることができる。すなわち、電動車両の総質量が変化した場合でも、電動車両の停止距離が長くなることを抑制し、かつ電動車両を滑らかに停止させることができる。

なお、本実施形態において、車両に設けられたセンサが取得するパラメータは、上記の前後加速度ａに限られず、総質量Ｍの変化に関連する種々のパラメータであってもよい。例えば、前後加速度ａに代えて車体速度Ｖ又は駆動力Ｆなどが用いられてもよい。この場合、車体速度Ｖ又は駆動力Ｆから前後加速度ａ及び推定加速度ａ＾を算出した後に車両質量推定値Ｍ＾を算出するか、又はこれらから加速度ａ，ａ＾以外の他のパラメータを演算することにより車両質量推定値Ｍ＾を算出してもよい。このように、パラメータの種類は適宜変更可能である。

本発明の実施形態によれば以下の作用効果を生じる。

本実施形態の電動車両の制御方法は、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する電動車両の制御方法である。この制御方法は、アクセル操作量を取得し、電動車両の総質量Ｍ＾を取得（推定）し、電動車両に作用する外乱トルクを推定し、電動車両を駆動する駆動軸８の回転速度に相関のある回転体の角速度を取得し、回転体の角速度から電動車両の速度までの伝達特性Ｇｐ（ｓ）を用いて電動車両の車体速度を推定し、取得した電動車両の総質量Ｍ＾に基づいて電動モータ４に対する第２のトルク目標値Ｔｍ２（トルク指定値）を算出し、第２のトルク目標値Ｔｍ２に基づいて電動モータ４に生じるトルクを制御する。さらに、制御方法は、アクセル操作量が所定値以下になり、電動車両が停車する際には、推定された車体速度Ｖの低下とともに、第２のトルク目標値Ｔｍ２を外乱トルクＴｄに収束させる。

このように、本実施形態の制御方法は、総質量Ｍ＾に基づいて第２のトルク指令値Ｔｍ２^*を算出して電動モータ４に生じるトルクを制御するため、車両の総質量Ｍ＾に応じて電動モータ４の制御を行うことができる。このため、電動車両の総質量が変化した場合でも、停車間際から停車までの時間や停車間際の車両の挙動を、車両の総質量が設計質量Ｍｉｎｉと同じ場合の規範応答と一致させることができるので、電動車両の停止距離が長くなることを抑制することができる。また、電動車両が停車する際には車体速度Ｖの低下とともに外乱トルクＴｄに収束するので、平坦路、登坂路、及び降坂路において加速度振動の無い常に滑らかな減速を停車間際で実現することができ、なおかつ停車状態を保持することができる。

また、本実施形態の電動車両の制御方法は、推定された車体速度Ｖ＾に所定のゲインＫｖｒｅｆを乗算することにより車体速度フィードバックトルクＴωを算出する。また、第２のトルク目標値Ｔｍ２（トルク指令値）は、車体速度フィードバックトルクＴωに基づいて算出される。そして、所定のゲインＫｖｒｅｆは電動車両の総質量Ｍ＾に応じて設定される。

このように、車体速度フィードバックトルクＴωが総質量Ｍ＾に応じて演算されるため、車体速度フィードバックＴωに基づいて決定される第２のトルク指令値Ｔｍ２^*もまた、車両の総質量Ｍ＾に応じた値が適切に算出される。これにより、電動車両の総質量が変化した場合であっても、伝達特性Ｇｐ（ｓ）に基づいて算出されるトルクと実際の車両のトルクとが乖離することを抑制できるので、車両の総質量Ｍ＾に適合した停止制御を実現できる。

また、本実施形態の電動車両の制御方法では、所定のゲインＫｖｒｅｆは、電動車両の総質量Ｍの増加に応じて大きく設定される。

図８において説明したように、車両の総質量Ｍの増加に応じてゲインＫｖｒｅｆを大きくすることによって、車体速度Ｆ／ＢトルクＴωを車両の総質量Ｍ＾に応じた適切な値に調整することができる。これにより、伝達特性Ｇｐ（ｓ）に基づいて算出されるトルクと実際の車両のトルクとが乖離することをより確実に抑制できるので、車両の総質量Ｍ＾により適合した停止制御を実現できる。

また、本実施形態の電動車両の制御方法では、電動車両の総質量に相関のあるパラメータを取得し、電動車両の総質量Ｍ＾は、取得したパラメータに基づいて推定される。

本実施形態によれば、電動車両の総質量を直接測定しなくても、電動車両の総質量に相関のある所定のパラメータを取得し、これに基づいて間接的に総質量Ｍ＾を求めることができる。したがって、電動車両に質量を直接計測するための装置を別途設ける必要がないので、簡易な構成によって電動車両の総質量Ｍ＾を推定することができる。

また、本実施形態における電動車両の制御方法では、パラメータは、電動車両の前後加速度ａであって、電動車両の総質量Ｍ＾は、取得した電動車両の前後加速度ａと第２のトルク目標値Ｔｍ２（第３のトルク目標値Ｔｍ３）とに基づいて推定される。

図１１で説明したように、車両の加速度センサによって取得された車両の前後加速度ａ基づいて車両の総質量Ｍの変化量としての補正質量ΔＭが求められる。加速度ａは、例えば車両に簡単に取り付けられる加速度センサによって取得することができる。

また、本実施形態における電動車両の制御方法によれば、電動車両の総質量Ｍ＾は、電動車両の総質量が変化する前に行われる所定の操作に応じて初期化される。

例えば、演算された車両質量推定値Ｍ＾の演算誤差がある場合には、その積算誤差をリセットできるので、車両質量推定値Ｍ＾を精度よく推定することができる。これにより、車両の総質量Ｍ＾に適合した停止制御を常に実現できる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態にかかる車両の制御方法について説明する。第２実施形態は、車両の総質量Ｍを設定する車両質量設定器１０６の構成が第１実施形態と相違する。以下では当該相違点の詳細について説明する。

図１６は、車両の駆動力伝達系をモデル化した図である。第２実施形態では、一例として、車両ＷがトレーラＴを牽引する場合について説明する。車両ＷとトレーラＴとは牽引部としてのトレーラヒッチＦによって連結されており、トレーラヒッチＦには車両ＷがトレーラＴを牽引する際に車両に作用する重量を検知するためのトレーラヒッチ荷重センサＦｔが設けられている。

また、本実施形態では、車両Ｗの車輪、具体的には左右の駆動輪９ａ，９ｂ（図１参照）及び左右の後輪（不図示）のそれぞれに対応するサスペンション、及びこれらのサスペンションのそれぞれのストローク量を検出する四つのサスペンションストロークセンサＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬが設けられている。

図１６における各パラメータは、以下に示すとおりである。

Ｍ：車両ＷとトレーラＴとを含む総質量
Ｍｃ：車両Ｗの質量
Ｍｔ：トレーラＴの質量（トレーラの従動輪等価質量（車輪イナーシャ）を含む）
Ｆｔ：トレーラヒッチ荷重センサ

ここで、車両ＷとトレーラＴとが剛体で連結していると仮定すると、車両の総質量Ｍは次式（２１）式で表される。

また、駆動力Ｆによって車両Ｗが加減速している際の、駆動力Ｆとトレーラヒッチ荷重センサＦｔとの関係は次式（２２）で表される。

上記の式（２１）及び式（２２）から車両の総質量Ｍは次式（２３）式で表される。

続いて、本実施形態に係る車両質量設定器１０６について説明する。図１７は、車両質量設定器１０６の詳細を示す図である。車両質量設定器１０６は、総ストローク量演算部６０１、サスペンションストローク変化量演算部６０２、車両増加質量演算部６０３、車両質量演算部６０４、駆動力演算部６０５、車両駆動力演算部６０６、牽引力比率演算部６０７、牽引質量演算部６０８、及び総質量演算部６０９を備える。

まず、車両Ｗの車両質量Ｍｃの演算処理について説明する。総ストローク量演算部６０１は、四つのサスペンションストロークセンサＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬの出力を加算する事で、車両Ｗにおける全ての駆動輪にそれぞれ対応するサスペンションにかかる総ストローク量ＳＴを算出する。この総ストローク量は、例えば、サスペンションマウントに取り付けられる圧力センサ、又はストローク量センサによって取得される。

サスペンションストローク変化量演算部６０２は、総ストローク量演算部６０１において演算された総ストローク量ＳＴ、及び設計質量Ｍｉｎｉによって事前に規定された四輪のストローク量の合計値としての設計質量ストローク量ＳＴｉｎｉが入力される。サスペンションストローク変化量演算部６０２は、設計質量ストローク量ＳＴｉｎｉから、総ストローク量ＳＴを減算することによって、車両Ｗの設計質量Ｍｉｎｉからの質量の増加の影響で沈み込んだサスペンションストローク量としてのストローク変化量ΔＳＴを算出する。

車両増加質量演算部６０３は、サスペンションストローク変化量演算部６０２において算出されたストローク変化量ΔＳＴに、サスペンションを構成するバネのバネ定数Ｋｓｔ（Ｎ／ｍｍ）を乗算することによって、車両Ｗの質量変化量ΔＭｃを算出する。

車両質量演算部６０４は、車両Ｗの設計質量Ｍｉｎｉ、及び車両増加質量演算部６０３において算出した車両質量変動量ΔＭが入力され、これらを加算することによって、車両Ｗの車両質量Ｍｃを算出する。このように、車両Ｗの車両質量Ｍｃは、サスペンションストローク量を示すサスペンションストロークセンサＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬからの信号を用いて算出される。

次に、トレーラＴのトレーラ質量Ｍｔの演算処理について説明する。駆動力演算部６０５は、第３のトルク目標値Ｔｍ３を入力とし、式（１６）を用いて駆動力Ｆを算出する。

車両駆動力演算部６０６は、駆動力演算部６０５で算出した車両Ｗの駆動力Ｆ、及びトレーラヒッチ荷重センサＦｔにおける重量の検出値である牽引力Ｆｔｏが入力される。ここにいう牽引力Ｆｔｏは、車両ＷがトレーラＴを牽引する力に相当する値である。車両駆動力演算部６０６は、駆動力Ｆから牽引力Ｆｔｏを減算することにより、車両Ｗを駆動する力としての車両駆動力Ｆｗを算出する。

牽引力比率演算部６０７は、トレーラヒッチ荷重センサＦｔからの牽引力Ｆｔｏ、及び車両駆動力演算部６０６において算出された車両駆動力Ｆｗが入力される。牽引力比率演算部６０７は、牽引力Ｆｔｏに対して車両駆動力Ｆｗを除算する事で、車両駆動力Ｆｗに対する牽引力Ｆｔｏの比率Ｋｔを算出する。

牽引質量演算部６０８は、牽引力比率演算部６０７において算出された比率Ｋｔ、及び車両質量演算部６０４において算出された車両Ｗの車両質量Ｍｃが入力される。牽引質量演算部６０８は、車両の車両質量Ｍｃに対して比率Ｋｔを乗算することにより、トレーラＴの質量としてのトレーラ質量Ｍｔを算出する。

総質量演算部６０９は、車両質量演算部６０４で算出した車両質量Ｍｃ、及び牽引質量演算部６０８で算出したトレーラ質量Ｍｔを加算することで、車両ＷとトレーラＴの総質量としての車両質量推定値Ｍ＾を算出する。

このように、本実施形態では、第３のトルク目標値Ｔｍ３とトレーラヒッチの荷重センサＦｔの検出値とを用いてトレーラ質量Ｍｔを推定する。そして、このトレーラ質量Ｍｔを用いて車両の車両質量Ｍｃを補正することにより、車両質量推定値Ｍ＾を算出する。なお、第１実施形態と同様に、コントローラ２は、ドライバによるシフト操作があったことを示す信号を検知した場合には、車両質量推定値Ｍ＾を初期化してもよい。

なお、トレーラが接続されない場合には、荷重センサを要さずに、サスペンションストロークセンサＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬを用いて車両の総質量Ｍ＾を推定することができる。その場合は、車両質量演算部６０４から出力されるＭｃが車両の総質量Ｍ＾として算出される。

以上の構成により、本実施形態によれば、第１実施形態において説明した図１４及び図１５と同様の制御結果を得ることができる。

上記実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

本実施形態における電動車両の制御方法では、パラメータは、電動車両に備わるサスペンションのストローク量であって、電動車両の総質量Ｍ＾は取得したストローク量に基づいて推定される。

このような構成によって、サスペンションストロークセンサＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬのストローク量を示すパラメータに基づいて間接的に車両質量変化量ΔＭを算出することでも、適切に車両質量推定値Ｍ＾を推定することができる。

本実施形態における電動車両の制御方法では、電動車両Ｗは、トレーラＴ（別体の対象）を牽引するためのトレーラヒッチ（牽引部）Ｆをさらに備え、電動車両ＷはトレーラＴを牽引する際にトレーラヒッチＦに加わる荷重を計測する。また、電動車両ＷはトレーラＴを牽引する際には、トレーラヒッチＦに加わる荷重Ｆｔｏと第２のトルク目標値（トルク指令値）Ｔｍ２に基づいて電動車両の総質量Ｍ＾を補正する。

このような構成によって、車両ＷがトレーラＴ等を牽引する場合であっても、車両の総質量Ｍ＾を正確に推定し、車両の総質量Ｍ＾に適合した停止制御を実現できる。

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。また、上記実施形態は、矛盾が生じない範囲で適宜組み合わせ可能である。例えば、第１実施形態の電動車両の制御方法は、図１６で示すトレーラが接続された状態の車両にも適用することもできる。その場合、トレーラが接続された車両の総質量を、図８を用いて説明した方法と同様の方法により前後加速度センサａに基づいて算出することができる。また、上述の実施形態において、総質量Ｍ＾は、所定のパラメータに基づいて推定されているが、質量を直接測定可能な構成を設けることによって測定されてもよい。例えば、上述のサスペンションにおいて、質量を測定可能なセンサを設ける等の方法によって、総質量Ｍ＾が直接測定されてもよい。このように、総質量Ｍ＾は種々の方法によって取得される。

Claims (8)

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方法であって、
   前記電動車両は、前記電動車両が別体の対象を牽引するための牽引部を備え、
   アクセル操作量を取得し、
   前記電動車両の総質量を取得し、
   前記電動車両が前記別体を牽引する際は前記牽引部に加わる荷重を計測し、
   前記電動車両が前記別体を牽引する際には、計測した前記牽引部に加わる荷重とトルク指令値とに基づいて前記電動車両の総質量を補正し、
   前記電動車両に作用する外乱トルクを推定し、
   前記電動車両を駆動する駆動軸の回転速度に相関のある回転体の角速度を取得し、
   前記回転体の角速度から前記電動車両の速度までの伝達特性を用いて前記電動車両の車体速度を推定し、
   補正した前記電動車両の総質量に基づいて前記モータに対する新たなトルク指令値を算出し、
   前記新たなトルク指令値に基づいて前記モータに生じるトルクを制御し、
   前記アクセル操作量が所定値以下になり、前記電動車両が停車する際には、推定された前記車体速度の低下とともに、前記新たな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。
2. 請求項１に記載の電動車両の制御方法であって、
   推定された前記車体速度に所定のゲインを乗算することにより車体速度フィードバックトルクを算出し、
   前記トルク指令値は、前記車体速度フィードバックトルクに基づいて算出され、
   前記所定のゲインは、前記電動車両の総質量に応じて設定される、
   電動車両の制御方法。
3. 請求項２に記載の電動車両の制御方法であって、
   前記所定のゲインは、前記電動車両の総質量の増加に応じて大きく設定される、
   電動車両の制御方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の電動車両の制御方法であって、
   前記電動車両の前記総質量に相関のあるパラメータを取得し、
   前記電動車両の総質量は、取得した前記パラメータに基づいて推定される、
   電動車両の制御方法。
5. 請求項４に記載の電動車両の制御方法であって、
   前記パラメータは、前記電動車両の前後加速度であって、
   前記電動車両の総質量は、取得した前記電動車両の前後加速度と前記トルク指令値とに基づいて推定される、
   電動車両の制御方法。
6. 請求項４に記載の電動車両の制御方法であって、
   前記パラメータは、前記電動車両の車輪に備わるサスペンションのストローク量であって、
   前記電動車両の総質量は、取得した前記ストローク量に基づいて推定される、
   電動車両の制御方法。
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方法であって、
   前記電動車両の総質量は、前記電動車両の総質量が変化する前に行われる所定の操作に応じて初期化される、
   電動車両の制御方法。
8. モータと、前記モータを制御するコントローラと、を備える電動車両の制御装置であって、
   前記電動車両は、前記電動車両が別体の対象を牽引するための牽引部を備え、
   前記コントローラが、
   アクセル操作量を取得し、
   前記電動車両の総質量を取得し、
   前記電動車両が前記別体を牽引する際は前記牽引部に加わる荷重を取得し、
   前記電動車両が前記別体を牽引する際には、計測した前記牽引部に加わる荷重とトルク指令値とに基づいて前記電動車両の総質量を補正し、
   前記電動車両に作用する外乱トルクを推定し、
   前記電動車両を駆動する駆動軸の回転速度に相関のある回転体の角速度を取得し、
   前記回転体の角速度から前記電動車両の速度までの伝達特性を用いて前記電動車両の車体速度を推定し、
   補正した前記電動車両の総質量に基づいて前記モータに対する新たなトルク指令値を算出し、
   前記新たなトルク指令値に基づいて前記モータに生じるトルクを制御し、
   前記アクセル操作量が所定値以下になり、前記電動車両が停車する際には、推定された前記車体速度の低下とともに、前記新たな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。

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