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JP6237789B2 - Electric vehicle control device and electric vehicle control method - Google Patents

Electric vehicle control device and electric vehicle control method Download PDF

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JP6237789B2 JP2015550893A JP2015550893A JP6237789B2 JP 6237789 B2 JP6237789 B2 JP 6237789B2 JP 2015550893 A JP2015550893 A JP 2015550893A JP 2015550893 A JP2015550893 A JP 2015550893A JP 6237789 B2 JP6237789 B2 JP 6237789B2
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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。   The present invention relates to an electric vehicle control device and an electric vehicle control method.

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)。   2. Description of the Related Art Conventionally, a regenerative brake control device for an electric vehicle that includes a setting unit that can arbitrarily set a regenerative braking force of an electric motor and performs regeneration of the electric motor with a regenerative braking force set by the setting unit is known (see JP8-79907A). ).

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。   However, when the regenerative braking force set by the setting means is large, there is a problem that vibration occurs in the front-rear direction of the vehicle body when the electric vehicle decelerates to zero with the set regenerative braking force. Occurs.

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。   An object of the present invention is to provide a technique for suppressing the occurrence of vibration in the front-rear direction of a vehicle body when an electric vehicle is stopped by a regenerative braking force.

本発明の一態様における電動車両の制御装置は、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し、モータに作用する外乱トルクを推定し、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。外乱トルクは、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Gp(s)に基づいて推定される。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、モータの回転速度の低下とともにモータトルク指令値を外乱トルクに収束させる。 An electric vehicle control device according to one aspect of the present invention is a control device for an electric vehicle that uses a motor as a travel drive source and decelerates due to the regenerative braking force of the motor, and detects disturbance amount of an accelerator , and disturbance torque that acts on the motor Is estimated, a motor torque command value is calculated, and the motor is controlled based on the calculated motor torque command value. The disturbance torque is estimated based on the model Gp (s) of the transfer characteristic between the torque input to the vehicle and the rotational speed of the motor. When the accelerator operation amount is equal to or smaller than the predetermined value and the electric vehicle is about to stop, the motor torque command value is converged to the disturbance torque as the rotational speed of the motor decreases.

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。   Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

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。FIG. 1 is a block diagram illustrating a main configuration of an electric vehicle including an electric vehicle control device according to an embodiment. 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。FIG. 2 is a flowchart showing a flow of processing of motor current control performed by the motor controller. 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。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an accelerator opening-torque table. 図4は、車両の駆動力伝達系をモデル化した図である。FIG. 4 is a diagram modeling a vehicle driving force transmission system. 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。FIG. 5 is a block diagram for realizing the stop control process. 図6は、モータ回転速度ωmに基づいて、モータ回転速度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。FIG. 6 is a diagram for explaining a method of calculating the motor rotation speed F / B torque Tω based on the motor rotation speed ωm. 図7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。FIG. 7 is a block diagram for explaining a method of calculating the disturbance torque estimated value Td based on the motor rotational speed ωm and the motor torque command value Tm * . 図8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。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a control result by the control device for the electric vehicle according to the embodiment. 図9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。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a control result by the control device for an electric vehicle according to the embodiment, and is a time chart when the accelerator operation amount is set to zero. 図10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。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a control result by the control device for an electric vehicle according to the embodiment, and is a time chart when the accelerator operation amount is constant. 図11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。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a control result by the control apparatus for an electric vehicle according to the embodiment, and is a time chart when the accelerator operation amount is gradually increased. 図12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。FIG. 12 is a block diagram for realizing the stop control process when the motor rotational speed F / B torque Tω is set as the second torque target value Tm2 * .

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。なお、車両の減速とは、車速がゼロに近づくことをいう。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a main configuration of an electric vehicle including an electric vehicle control device according to an embodiment. The control device for an electric vehicle according to the present invention is applicable to an electric vehicle that includes an electric motor as a part or all of a 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. In particular, 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. In this vehicle, the driver depresses the accelerator pedal at the time of acceleration and reduces the amount of depression of the accelerator pedal at the time of deceleration or stop, or sets the depression amount of the accelerator pedal to zero. Note that the deceleration of the vehicle means that the vehicle speed approaches zero.

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信号に応じてインバータ3の駆動信号を生成する。   The motor controller 2 inputs signals indicating the vehicle state such as the vehicle speed V, the accelerator opening AP, the rotor phase α 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 generates a drive signal for the inverter 3 in accordance with the generated PWM signal.

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。   The inverter 3 includes, for example, two switching elements (for example, power semiconductor elements such as IGBTs and MOS-FETs) for each phase, and turns on / off the switching elements in accordance with a drive signal, thereby removing from the battery 1. The supplied direct current is converted into alternating current, and a desired current is passed through the electric motor 4.

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。   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. In this case, 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.

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。   The current sensor 7 detects 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.

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。   The rotation sensor 6 is, for example, a resolver or an encoder, and detects the rotor phase α of the electric motor 4.

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。   FIG. 2 is a flowchart showing a flow of processing of motor current control performed by the motor controller 2.

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。   In step S201, a signal indicating the vehicle state is input. Here, the vehicle speed V (km / h), the accelerator opening AP (%), the rotor phase α (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 Currents iu, iv, iw, and a DC voltage value Vdc (V) between the battery 1 and the inverter 3 are input.

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。   The vehicle speed V (km / h) is acquired by communication from a vehicle speed sensor (not shown) or another controller. Alternatively, the rotor mechanical angular speed ωm 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.

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。   The accelerator opening AP (%) is acquired from an accelerator opening sensor (not shown), or is acquired by communication from another controller such as a vehicle controller (not shown).

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。   The rotor phase α (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 ω (electrical angle) by the pole pair number p of the electric motor 4 to obtain a motor rotational speed ωm (rad / s) is obtained by multiplying the obtained motor rotational speed ωm by 60 / (2π). The rotor angular velocity ω is obtained by differentiating the rotor phase α.

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。   Currents iu, iv, iw (A) flowing through the electric motor 4 are acquired from the current sensor 7.

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。   The DC voltage value Vdc (V) is obtained from a power supply voltage value transmitted from a voltage sensor (not shown) provided on a DC power supply line between the battery 1 and the inverter 3 or a battery controller (not shown).

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。In step S202, a first torque target value Tm1 * is set. Specifically, 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 ωm input in step S201. To do. As described above, the control device for an electric vehicle according to the present embodiment 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. In order to make it possible to stop, in the accelerator opening-torque table shown in FIG. 3, the motor torque is set so that the motor regeneration amount becomes large when the accelerator opening is 0 (fully closed). . That is, 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). However, the accelerator opening-torque table is not limited to that shown in FIG.

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推定値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。In step S203, stop control processing is performed. Specifically, the stop time of the electric vehicle is determined. Before the stop, the first torque target value Tm1 * calculated in step S202 is set to the motor torque command value Tm *. The second torque target value Tm2 * that converges to the disturbance torque estimated value Td as the 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.

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。In 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 ωm, and the DC voltage value Vdc calculated in step S203. For example, by preparing in advance a table that defines the relationship between the torque command value, the motor rotation speed, 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.

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。In 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 α of the electric motor 4. Subsequently, 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. In addition, you may make it add the non-interference voltage required in order to cancel the interference voltage between dq orthogonal coordinate axes with respect to the calculated d-axis and q-axis voltage command values vd and vq.

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。Next, three-phase AC voltage command values vu, vv, vw are obtained from the d-axis and q-axis voltage command values vd, vq and the rotor phase α of the electric motor 4. Then, PWM signals tu (%), tv (%), and tw (%) are obtained from the obtained three-phase AC voltage command values vu, vv, and vw and the DC voltage value Vdc. 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.

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。   Here, before describing the stop control process performed in step S203, the transfer characteristic Gp (s) from the motor torque Tm to the motor rotation speed ωm in the control apparatus for the electric vehicle in the present embodiment will be described.

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。
m:電動モータのイナーシャ
w:駆動輪のイナーシャ
M:車両の重量
d:駆動系の捻り剛性
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
ωm:電動モータの角速度
m:トルク目標値
d: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
FIG. 4 is a diagram in which a driving force transmission system of a vehicle is modeled, and each parameter in the figure is as shown below.
J m : Inertia of electric motor J w : Inertia of drive wheel M: Vehicle weight K d : Torsional rigidity of drive system K t : Coefficient related to friction between tire and road surface N: Overall gear ratio r: Tire load radius ω m : the electric motor angular velocity T m: torque target value T d: a torque of the drive wheel F: force applied to the vehicle V: vehicle speed omega w: angular velocity of the drive wheel

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。

Figure 0006237789
Figure 0006237789
Figure 0006237789
Figure 0006237789
Figure 0006237789
Then, the following equation of motion can be derived from FIG. However, the asterisk ( * ) attached to the upper right of the code | symbol in Formula (1)-(3) represents the time differentiation.
Figure 0006237789
Figure 0006237789
Figure 0006237789
Figure 0006237789
Figure 0006237789

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 0006237789
When the transfer characteristic Gp (s) from the torque target value Tm of the electric motor 4 to the motor rotational speed ωm is obtained based on the equation of motion represented by the expressions (1) to (5), it is expressed by the following expression (6). .
Figure 0006237789

ただし、式(6)中の各パラメータは、次式(7)で表される。

Figure 0006237789
However, each parameter in Formula (6) is represented by following Formula (7).
Figure 0006237789

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 0006237789
When the poles and zeros of the transfer function shown in equation (6) are examined, it can be approximated to the transfer function of the following equation (8), and one pole and one zero show extremely close values. This corresponds to that α and β in the following formula (8) show extremely close values.
Figure 0006237789

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 0006237789
Therefore, by performing pole-zero cancellation (approximate α = β) in equation (8), Gp (s) is transmitted as (second order) / (third order) as shown in the following equation (9). Configure characteristics.
Figure 0006237789

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。   Next, details of the stop control process performed in step S203 of FIG. 2 will be described. FIG. 5 is a block diagram for realizing the stop control process.

モータ回転速度F/Bトルク設定器501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モータ回転速度フィードバックトルクTω(以下、モータ回転速度F/BトルクTωと呼ぶ)を算出する。   The motor rotation speed F / B torque setter 501 is based on the detected motor rotation speed ωm, and the motor rotation speed feedback torque Tω (hereinafter referred to as the motor rotation speed) for stopping the electric vehicle by the regenerative braking force of the electric motor 4. F / B torque Tω) is calculated.

図6は、モータ回転速度ωmに基づいて、モータ回転速度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。モータ回転速度F/Bトルク設定器501は、乗算器601を備え、モータ回転速度ωmにゲインKvrefを乗算することにより、モータ回転速度F/BトルクTωを算出する。ただし、Kvrefは、電動車両の停止間際に電動車両を停止させるのに必要な負(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。すなわち、モータ回転速度F/BトルクTωは、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設定される。   FIG. 6 is a diagram for explaining a method of calculating the motor rotation speed F / B torque Tω based on the motor rotation speed ωm. The motor rotation speed F / B torque setter 501 includes a multiplier 601 and calculates a motor rotation speed F / B torque Tω by multiplying the motor rotation speed ωm by a gain Kvref. However, Kvref is a negative (minus) value required to stop the electric vehicle just before the electric vehicle stops, and is appropriately set based on, for example, experimental data. That is, the motor rotation speed F / B torque Tω is set as a torque that provides a larger regenerative braking force as the motor rotation speed ωm increases.

なお、モータ回転速度F/Bトルク設定器501は、モータ回転速度ωmにゲインKvrefを乗算することにより、モータ回転速度F/BトルクTω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、モータ回転速度F/BトルクTωを算出してもよい。   The motor rotation speed F / B torque setter 501 has been described as calculating the motor rotation speed F / B torque Tω by multiplying the motor rotation speed ωm by the gain Kvref. The motor rotation speed F / B torque Tω may be calculated using a regenerative torque table that defines torque, an attenuation rate table that stores in advance the attenuation rate of the motor rotation speed ωm, or the like.

外乱トルク推定器502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。The disturbance torque estimator 502 calculates a disturbance torque estimated value Td based on the detected motor rotation speed ωm and the motor torque command value Tm * .

図7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。FIG. 7 is a block diagram for explaining a method of calculating the disturbance torque estimated value Td based on the motor rotational speed ωm and the motor torque command value Tm * .

制御ブロック701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。   The control block 701 functions as a filter having a transfer characteristic of H (s) / Gp (s), and performs the filtering process by inputting the motor rotation speed ωm, whereby the first motor torque estimated value is obtained. Is calculated. Gp (s) is a model of transmission characteristics of torque input to the vehicle and the rotational speed of the motor, and H (s) is the difference between the denominator order and the numerator order, and the denominator order and numerator 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 order.

制御ブロック702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。The control block 702 functions as a low-pass filter having a transfer characteristic of H (s), and calculates a second motor torque estimated value by performing a filtering process by inputting the motor torque command value Tm *. To do.

減算器703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。   The subtractor 703 calculates a disturbance torque estimated value by subtracting the first motor torque estimated value from the second motor torque estimated value.

本実施形態では、第2のモータトルク推定値と第1のモータトルク推定値との偏差に対して、制御ブロック704によりフィルタリング処理を施すことにより、外乱トルク推定値Tdを算出する。制御ブロック704は、Hz(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2のモータトルク推定値と第1のモータトルク推定値と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、外乱トルク推定値Tdを算出する。   In the present embodiment, the disturbance torque estimated value Td is calculated by filtering the deviation between the second motor torque estimated value and the first motor torque estimated value by the control block 704. The control block 704 functions as a filter having a transfer characteristic of Hz (s), and performs a filtering process by inputting a deviation between the second motor torque estimated value and the first motor torque estimated value. Thus, the disturbance torque estimated value Td is calculated.

ここで、伝達特性Hz(s)について説明する。式(9)を書き換えると、次式(10)が得られる。ただし、式(10)中のξz、ωz、ξp、ωpはそれぞれ、式(11)で表される。

Figure 0006237789
Figure 0006237789
Here, the transfer characteristic Hz (s) will be described. When equation (9) is rewritten, the following equation (10) is obtained. However, ξ z , ω z , ξ p , and ω p in the equation (10) are each expressed by the equation (11).
Figure 0006237789
Figure 0006237789

以上より、Hz(s)を次式(12)で表す。ただし、ξc>ξzとする。また、ギアのバックラッシュを伴う減速シーンで振動抑制効果を高めるために、ξc>1とする。

Figure 0006237789
From the above, Hz (s) is expressed by the following equation (12). However, ξ c > ξ z . Also, ξ c > 1 is set in order to enhance the vibration suppression effect in a deceleration scene with gear backlash.
Figure 0006237789

なお、本実施形態では、外乱トルクは、図7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。   In this embodiment, the disturbance torque is estimated by a disturbance observer as shown in FIG. 7, but may be estimated using a measuring instrument such as a vehicle front-rear G sensor.

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502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。Here, 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. Although the disturbance factor varies depending on the driving conditions, the disturbance torque estimator 502 calculates the disturbance torque estimated value Td based on the motor torque command value Tm * , the motor rotation speed ωm, and the vehicle model Gp (s). Disturbance factors can be estimated collectively. This makes it possible to realize a smooth stop from deceleration under any driving condition.

図5に戻って説明を続ける。加算器503は、モータ回転速度F/Bトルク設定器501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502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。Returning to FIG. The adder 503 adds the motor rotational speed F / B torque Tω calculated by the motor rotational speed F / B torque setter 501 and the disturbance torque estimated value Td calculated by the disturbance torque estimator 502, A second torque target value Tm2 * is calculated.

トルク比較器504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モータトルク指令値Tm*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。従って、トルク比較器504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、モータトルク指令値Tm*を第1のトルク目標値Tm1*に設定する。また、トルク比較器504は、第2のトルク目標値Tm2*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。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。The torque comparator 504 compares the magnitudes of the first torque target value Tm1 * and the second torque target value Tm2 * , and sets the torque target value having the larger value as the motor torque command value Tm * . While the vehicle is running, the second torque target value Tm2 * is smaller than the first torque target value Tm1 * , and when the vehicle decelerates and comes to a stop (the vehicle speed is equal to or less than a predetermined vehicle speed), the first torque target value Tm1 * Be bigger than. Therefore, if the first torque target value Tm1 * is larger than the second torque target value Tm2 * , the torque comparator 504 determines that the vehicle is just before stopping and determines the motor torque command value Tm * as the first torque target value. Set to Tm1 * . Further, when the second torque target value Tm2 * becomes larger than the first torque target value Tm1 * , the torque comparator 504 determines that the vehicle is about to stop and sets the motor torque command value Tm * as the first torque target value. The value Tm1 * is switched to the second torque target value Tm2 * . In order to maintain the stop state, 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.

図8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8(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。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a control result by the control device for the electric vehicle according to the embodiment. FIGS. 8A to 8C show control results when the vehicle stops on an uphill road, a flat road, and a downhill road. In each figure, the motor rotation speed, the motor torque command value, and the vehicle longitudinal acceleration are sequentially shown from the top. Represents.

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4の減速が行われる。At time t0, the electric motor 4 is decelerated based on the first torque target value Tm1 * calculated in step S202 of FIG.

時刻t1では、図5のS504において、第2のトルク目標値Tm2*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。At time t1, the second torque target value Tm2 * is greater than the first torque target value Tm1 * in step S504 in FIG. 5, and it is determined that the vehicle is about to stop, so that the motor torque command value Tm * is the first value. It switched from the torque target value Tm1 * of the second torque target value Tm2 *. Thereafter, as the motor rotation speed ωm decreases, the motor torque command value Tm * gradually approaches the estimated disturbance torque value Td.

時刻t3では、図8(a)〜(c)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t3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。At time t3, as shown in FIGS. 8A to 8C, the motor torque command value Tm * converges to the disturbance torque estimated value Td regardless of the uphill road, the flat road, and the downhill road. Thereby, the smooth stop without the acceleration vibration of the front-back direction at the time of a stop is realizable. After time t3, it can be seen that the motor rotation speed ωm is 0 regardless of the uphill road, the flat road, and the downhill road, and the stopped state is maintained.

続いて、図9〜11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。   Next, with reference to FIGS. 9 to 11, a description will be given of a control result by the control device for an electric vehicle in a more specific embodiment in consideration of the accelerator operation amount.

図9〜11は、図8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9は、アクセル操作量をゼロとした場合の制御結果、図10は、アクセル操作量を一定とした場合の制御結果、図11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9(a)〜(c)、図10(a)〜(c)、図11(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。   FIGS. 9-11 is a figure which shows an example of the control result by the control apparatus of the electric vehicle in one Embodiment similarly to FIG. 9 shows the control result when the accelerator operation amount is zero, FIG. 10 shows the control result when the accelerator operation amount is constant, and FIG. 11 shows the control result when the accelerator operation amount is gradually increased. Show. 9 (a) to (c), FIGS. 10 (a) to (c), and FIGS. 11 (a) to (c) represent control results when stopping on an uphill road, a flat road, and a downhill road, respectively. Yes. In each figure, the motor rotation speed, motor torque command value, vehicle longitudinal acceleration, and accelerator opening are shown in order from the top.

また、図9〜11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。   In addition to the motor torque command value (solid line) and the disturbance torque estimated value (one-dot chain line), the diagrams showing the motor torque command values in FIGS. 9 to 11 include the first torque target value (dotted line), 2 shows a torque target value (broken line).

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。At time t0, the electric motor is decelerated based on the first torque target value Tm1 * calculated in step S202 of FIG.

時刻t1では、図5のS504において、第2のトルク目標値Tm2*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。At time t1, the second torque target value Tm2 * is greater than the first torque target value Tm1 * in step S504 in FIG. 5, and it is determined that the vehicle is about to stop, so that the motor torque command value Tm * is the first value. It switched from the torque target value Tm1 * of the second torque target value Tm2 *. Thereafter, as the motor rotation speed ωm decreases, the motor torque command value Tm * gradually approaches the estimated disturbance torque value Td. During this time, as shown in FIGS. 9 to 11, the motor torque command value Tm * does not depend on the accelerator operation amount and converges to the disturbance torque estimated value Td.

時刻t3では、図9〜11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。At time t3, as shown in (a) to (c) of FIGS. 9 to 11, the motor torque command value Tm regardless of the accelerator opening and the road surface condition (uphill road, flat road, downhill road). * Converges to the estimated disturbance torque Td. Thereby, the smooth stop without the acceleration vibration of the front-back direction at the time of a stop is realizable. After the time t3, the motor rotation speed ωm is 0 regardless of the accelerator opening and the road surface condition, and it can be seen that the stopped state is maintained.

このように、S504において停車間際と判断する場合は、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。As described above, when it is determined that the vehicle is about to stop in S504, the motor torque command value Tm * is switched from the first torque target value Tm1 * to the second torque target value Tm2 * regardless of the accelerator operation amount. As the rotational speed decreases, it converges to the estimated disturbance torque.

ここで、登坂路では、ギアのバックラッシュを跨ぐ区間(図8〜11の各図(a)の時刻t2の直前)が発生する。モータ回転速度に、ギアのバックラッシュを跨ぐシーン等に発生するGp(s)とのモデル化誤差に起因する外乱が印加されると、Gp(s)のゼロ点の特性により減衰係数ξzが1より小さいと、伝達特性H(s)/Gp(s)のフィルタ(制御ブロック701)によるフィルタ処理にて、1〜3Hz程度の振動が励起されてモータトルク指令値に伝播する。この1〜3Hz程度の振動は、加速度振動として車両に現れ、滑らかな停車を損なうことになるが、本実施形態では、第2のモータトルク推定値と第1のモータトルク推定値との偏差に対して、伝達特性Hz(s)を有するフィルタ(制御ブロック703)によるフィルタ処理を施すことによって、外乱トルク推定値Tdを算出するので、図8〜11の各図(a)に示すように、ギアのバックラッシュを跨ぐシーンにおいても滑らかに減速および停車することができる。Here, on the uphill road, a section straddling the gear backlash (immediately before time t2 in FIGS. 8A to 11A) occurs. When a disturbance caused by a modeling error with Gp (s) generated in a scene or the like straddling a gear backlash is applied to the motor rotation speed, the attenuation coefficient ξ z is determined by the characteristics of the zero point of Gp (s). If it is smaller than 1, vibrations of about 1 to 3 Hz are excited and propagated to the motor torque command value by the filter processing by the filter (control block 701) of the transfer characteristic H (s) / Gp (s). The vibration of about 1 to 3 Hz appears in the vehicle as acceleration vibration and impairs a smooth stop. In the present embodiment, the deviation between the second motor torque estimated value and the first motor torque estimated value is caused. On the other hand, a disturbance torque estimated value Td is calculated by performing a filter process using a filter (control block 703) having a transfer characteristic Hz (s), so that as shown in each of FIGS. It is possible to smoothly decelerate and stop even in a scene across the gear backlash.

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12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12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。Here, in the above description, the second torque target value Tm2 * is calculated by adding the motor rotation speed F / B torque Tω and the disturbance torque estimated value Td, but the motor rotation speed F / B torque Tω is calculated. May be set as the second torque target value Tm2 * . FIG. 12 is a block diagram for realizing the stop control process when the motor rotational speed F / B torque Tω is set as the second torque target value Tm2 * . 12, the same components as those shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals.

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、第2のトルク目標値Tm2*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と同一値であるため、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。Even if you set the motor speed F / B torque Tω as the second torque target value Tm2 *, the second torque target value Tm2 * is determined to stop just before become the first torque target value Tm1 * greater As a result, the motor torque command value Tm * is switched from the first torque target value Tm1 * to the second torque target value Tm2 * . At this time, since the second torque target value Tm2 * is the same value as the motor rotation speed F / B torque Tω, the motor torque command value Tm * converges to zero as the motor rotation speed ωm decreases.

以上、一実施の形態における電動車両の制御装置は、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Tm*を算出し、算出したモータトルク指令値Tm*に基づいて、電動モータ4を制御する。特に、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*をゼロに収束させるので、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。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。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。As described above, the control device for an electric vehicle in the embodiment is a control device for an electric vehicle that uses the electric motor 4 as a travel drive source and decelerates by the regenerative braking force of the electric motor 4, and detects the accelerator operation amount. A motor torque command value Tm * is calculated, and the electric motor 4 is controlled based on the calculated motor torque command value Tm * . In particular, when the accelerator operation amount is equal to or less than a predetermined value and the electric vehicle is about to stop, the motor torque command value Tm * is converged to zero as the rotational speed of the electric motor 4 decreases. Smooth deceleration without acceleration vibration in the vehicle can be realized just before stopping, and the stopped state can be maintained. In addition, since the vehicle can be decelerated to the stop state without using a brake braking force by a mechanical braking means such as a foot brake, the electric motor 4 can be regenerated even immediately before the stop, thereby improving the power consumption. be able to. Furthermore, since acceleration / deceleration and stopping of the vehicle can be realized only by the accelerator operation, it is not necessary to switch between the accelerator pedal and the brake pedal, and the burden on the driver can be reduced. Note that the accelerator operation amount is equal to or less than a predetermined value means that the accelerator operation 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, separately from regenerative braking. The amount is intended. Needless to say, the vehicle speeds mentioned in the examples are only examples.

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。   When the driver uses the brake pedal to stop the vehicle, a driver who is not used to driving depresses the accelerator pedal too much, and acceleration vibration occurs in the front-rear direction of the vehicle when the vehicle stops. In addition, in a vehicle that realizes acceleration / deceleration and stopping of the vehicle only by the accelerator operation, if it is attempted to reduce and stop at a constant deceleration, it is necessary to increase the deceleration in order to achieve sufficient deceleration during deceleration. Therefore, acceleration vibration occurs in the front-rear direction of the vehicle when the vehicle is stopped. However, according to the control device for an electric vehicle in one embodiment, any driver can realize smooth deceleration and stop by only the accelerator operation as described above.

また、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。モータ回転速度フィードバックトルク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。In the control device for an electric vehicle according to the embodiment, the motor rotation speed ωm is detected, and the motor rotation speed feedback torque Tω is calculated by multiplying the detected motor rotation speed ωm by a predetermined gain Kvref. When the accelerator operation amount is equal to or less than a predetermined value and the electric vehicle is about to stop, the motor rotation speed feedback torque Tω is set as the motor torque command value Tm * . Since the motor rotation speed feedback torque Tω works as a viscosity (damper), the motor rotation speed ωm smoothly (asymptotically) converges to zero immediately before stopping. Thereby, the smooth stop without a shock in the longitudinal acceleration can be realized.

さらに、一実施の形態における電動車両の制御装置では、車両情報に基づいて第1のトルク目標値Tm1*を算出するとともに、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*として算出し、第1のトルク目標値Tm1*と第2のトルク目標値Tm2*のうち、大きい方の値をモータトルク指令値Tm*に設定する。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。Furthermore, in the control apparatus for an electric vehicle according to the embodiment, the first torque target value Tm1 * is calculated based on the vehicle information, and the motor rotation speed feedback torque Tω is calculated as the second torque target value Tm2 *. The larger one of the first torque target value Tm1 * and the second torque target value Tm2 * is set as the motor torque command value Tm * . Thereby, after decelerating at the first torque target value Tm1 * based on the vehicle information, it is possible to realize a smooth stop from deceleration by switching to the second torque target value Tm2 * immediately before stopping. In addition, since the larger one of the first torque target value Tm1 * and the second torque target value Tm2 * is set as the motor torque command value Tm * , the torque target value is switched at any timing. A torque step does not occur and smooth deceleration can be realized.

また、一実施の形態における電動車両の制御装置では、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。Further, in the control apparatus for an electric vehicle in one embodiment, when the disturbance torque is estimated, the accelerator operation amount is equal to or less than a predetermined value, and the electric vehicle is about to stop, the motor torque command value is reduced along with a decrease in the motor rotation speed. Since Tm * is converged to disturbance torque estimate value 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 stop state Can be held.

外乱トルク推定値Tdは、登坂路では正の値、降坂路では負の値として推定するので、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をゼロとして推定するので、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。   The estimated disturbance torque Td is estimated as a positive value on an uphill road and a negative value on a downhill road, so that the vehicle can smoothly stop on a slope and can maintain a stopped state without requiring a foot brake. Further, since the estimated disturbance torque Td is estimated to be zero on a flat road, the vehicle can be stopped smoothly on the flat road, and the stopped state can be maintained without requiring a foot brake.

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との加算値を、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。In the control apparatus for an electric vehicle in one embodiment, the motor rotation speed ωm is detected, and the motor rotation speed feedback torque Tω is calculated by multiplying the detected motor rotation speed ωm by a predetermined gain Kvref. When the accelerator operation amount is equal to or less than a predetermined value and the electric vehicle is about to stop, an added value of the motor rotation speed feedback torque Tω and the disturbance torque Td is calculated as a motor torque command value Tm * . Since the motor rotation speed feedback torque Tω acts as a viscosity (damper) on the dynamic characteristics from the motor torque to the motor rotation speed, the motor rotation speed ωm smoothly (asymptotically) converges to zero immediately before stopping. Thereby, the smooth stop which suppressed the vibration of the longitudinal acceleration is realizable.

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。   Further, since the disturbance torque is estimated based on the model Gp (s) of the torque input to the vehicle and the transmission characteristic of the rotational speed of the motor, the disturbance torque estimated value Td can be obtained with high accuracy.

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2のモータトルク推定値と第1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。In particular, H (s) composed of the model Gp (s) and a transfer characteristic H (s) in which the difference between the denominator order and the numerator order is equal to or greater than the difference between the denominator order and the numerator order of the model Gp (s). ) / Gp (s) is input to the filter having the transfer characteristic to calculate the first motor torque estimated value, and the motor torque command value Tm * is applied to the filter having the transfer characteristic H (s). The input is used to calculate a second motor torque estimated value, and a disturbance torque estimated value Td is obtained by calculating a deviation between the second motor torque estimated value and the first motor torque estimated value. Thereby, the disturbance torque estimated value Td can be obtained with high accuracy.

また、モデルGp(s)の分子が2次式で表される場合に、2次式の分子と2次式の分母で構成されるフィルタHz(s)を用いて第2のモータトルク推定値と第1のモータトルク推定値との偏差に対してフィルタリング処理を施すことにより、外乱トルク推定値Tdを求める。このフィルタHz(s)の分子の2次式は、モデルGp(s)の分子の2次式であり、フィルタHz(s)の分母の2次式は、モデルGp(s)の分子の2次式から演算される第1の減衰係数ξzよりも大きい値に設定された第2の減衰係数ξcを有する2次式である。モータ回転速度ωmに、ギアのバックラッシュを跨ぐシーン等で発生するGp(s)とのモデル化誤差を含む外乱が印加されると、Gp(s)のゼロ点の特性により、ξzが1より小さいと、H(s)/Gp(s)なる伝達特性を有するフィルタによるフィルタ処理で1〜3Hz程度の振動が励起され、モータトルク指令値に伝播してしまう。このため、第2のモータトルク推定値と第1のモータトルク推定値との偏差に対して、フィルタHz(s)によりフィルタ処理を施すことで、ギアのバックラッシュを跨ぐシーン等においても、滑らかに減速および停車することができる。Further, when the numerator of the model Gp (s) is expressed by a quadratic expression, a second motor torque estimated value is obtained using a filter Hz (s) composed of the numerator of the quadratic expression and the denominator of the quadratic expression. The disturbance torque estimated value Td is obtained by performing a filtering process on the deviation between the first motor torque estimated value and the first motor torque estimated value. The quadratic expression of the numerator of the filter Hz (s) is a quadratic expression of the numerator of the model Gp (s), and the quadratic expression of the denominator of the filter Hz (s) is 2 of the numerator of the model Gp (s). This is a quadratic expression having a second attenuation coefficient ξ c set to a value larger than the first attenuation coefficient ξ z calculated from the following expression. When a disturbance including a modeling error with Gp (s) generated in a scene or the like straddling a gear backlash is applied to the motor rotation speed ωm, ξ z is 1 due to the characteristics of the zero point of Gp (s). If it is smaller, vibration of about 1 to 3 Hz is excited by a filter process using a filter having a transfer characteristic of H (s) / Gp (s) and propagates to the motor torque command value. For this reason, the difference between the second motor torque estimated value and the first motor torque estimated value is filtered by the filter Hz (s), so that it can be smoothed even in a scene straddling a gear backlash. You can slow down and stop.

また、第2の減衰係数ξcを1よりも大きい値に設定するので、振動抑制効果を高めることができる。Moreover, since the second damping coefficient ξ c is set to a value larger than 1, the vibration suppressing effect can be enhanced.

一実施の形態における電動車両の制御装置によれば、車両情報に基づいて第1のトルク目標値Tm1*を算出するとともに、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*を算出し、第1のトルク目標値Tm1*より第2のトルク目標値Tm2*が大きくなると、電動車両が停車間際であると判断して、第2のトルク目標値Tm2*をモータトルク指令値Tm*として設定する。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。According to the control apparatus for the electric vehicle in the embodiment, the first torque target value Tm1 * is calculated based on the vehicle information, and the second torque converges to the disturbance torque estimated value Td as the motor rotational speed ωm decreases. The torque target value Tm2 * is calculated, and when the second torque target value Tm2 * becomes larger than the first torque target value Tm1 * , it is determined that the electric vehicle is about to stop, and the second torque target value Tm2 * Is set as the motor torque command value Tm * . Thereby, after decelerating at the first torque target value Tm1 * based on the vehicle information, it is possible to realize a smooth stop from deceleration by switching to the second torque target value Tm2 * immediately before stopping.

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、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車両パラメータ(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車両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。The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, in the above description, when the accelerator operation amount is equal to or less than a predetermined value and the electric vehicle is about to stop, 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). However, since vehicle parameters (speed parameters) such as wheel speed, vehicle body speed, and drive shaft rotation speed are proportional to the rotation speed of the electric motor 4, the vehicle parameter decreases in proportion to the rotation speed of the electric motor 4. The motor torque command value Tm * may be converged to the disturbance torque estimated value Td (or zero).

本願は、2013年11月29日に日本国特許庁に出願された特願2013−247407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。   This application claims the priority based on Japanese Patent Application No. 2013-247407 for which it applied to Japan Patent Office on November 29, 2013, All the content of this application is integrated in this specification by reference.

Claims (9)

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、
前記モータに作用する外乱トルクを推定する外乱トルク推定手段と、
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、
前記外乱トルク推定手段は、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)に基づいて前記外乱トルクを推定し、
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、電動車両が停車間際になると、前記モータの回転速度または前記モータの回転速度に比例する車両パラメータの低下とともに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、
電動車両の制御装置。
A control device for an electric vehicle using a motor as a travel drive source and capable of controlling from deceleration to stop of the vehicle by regenerative braking force of the motor,
An accelerator pedal for instructing acceleration / deceleration and stop of the vehicle;
An accelerator operation amount detection means for detecting an accelerator operation amount that is an operation state of the accelerator pedal;
Disturbance torque estimating means for estimating a disturbance torque acting on the motor;
Motor torque command value calculating means for calculating a motor torque command value;
Motor control means for controlling the motor based on the motor torque command value;
With
The disturbance torque estimating means estimates the disturbance torque based on a torque input to a vehicle and a model Gp (s) of transfer characteristics of the rotational speed of the motor,
The motor torque command value calculating means sets the rotation speed of the motor or the rotation speed of the motor when the accelerator operation amount becomes equal to or less than a predetermined value by operating the accelerator pedal and the electric vehicle is about to stop. Converging the motor torque command value to the disturbance torque with a decrease in the proportional vehicle parameter,
Control device for electric vehicle.
請求項1に記載の電動車両の制御装置において、
前記モータの回転速度を検出するモータ回転速度検出手段と、
前記モータの回転速度に所定のゲインを乗算して、モータ回転速度フィードバックトルクを算出するモータ回転速度フィードバックトルク算出手段と、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、前記モータ回転速度フィードバックトルクと前記外乱トルクとの加算値を前記モータトルク指令値として設定する、
電動車両の制御装置。
In the control apparatus of the electric vehicle according to claim 1,
Motor rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the motor;
Motor rotation speed feedback torque calculating means for calculating a motor rotation speed feedback torque by multiplying the rotation speed of the motor by a predetermined gain; and
The motor torque command value calculating means calculates an addition value of the motor rotation speed feedback torque and the disturbance torque when the accelerator operation amount is equal to or less than a predetermined value and the electric vehicle is about to stop. Set as
Control device for electric vehicle.
請求項2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、
前記モータの回転速度または前記モータの回転速度に比例する車両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、
前記第1のトルク目標値と前記第2のトルク目標値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のトルク目標値より前記第2のトルク目標値が大きくなると、前記電動車両が停車間際であると判断して、前記第2のトルク目標値を前記モータトルク指令値として設定する、
電動車両の制御装置。
In the control apparatus of the electric vehicle according to claim 2,
First torque target value calculating means for calculating a first torque target value based on vehicle information;
Second torque target value calculation means for calculating a second torque target value that converges on the disturbance torque with a decrease in the rotation speed of the motor or a vehicle parameter proportional to the rotation speed of the motor;
Torque comparison means for comparing the magnitudes of the first torque target value and the second torque target value;
Further comprising
The motor torque command value calculating means determines that the electric vehicle is about to stop when the second torque target value is larger than the first torque target value, and sets the second torque target value to the second torque target value. Set as motor torque command value,
Control device for electric vehicle.
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。
In the control apparatus of the electric vehicle as described in any one of Claims 1-3 ,
The disturbance torque estimating means estimates the disturbance torque as a positive value on an uphill road and a negative value on a downhill road,
Control device for electric vehicle.
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。
In the control apparatus of the electric vehicle as described in any one of Claims 1-4 ,
The disturbance torque estimating means sets the disturbance torque to zero on a flat road,
Control device for electric vehicle.
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、前記モデルGp(s)と、分母次数と分子次数との差分が、前記モデル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前記モータの回転速度を入力して第1のモータトルク推定値を算出するとともに、前記伝達特性H(s)を有するフィルタに前記モータトルク指令値を入力して第2のモータトルク推定値を算出し、前記第2のモータトルク推定値と前記第1のモータトルク推定値との偏差を演算することにより、前記外乱トルクを推定する、
電動車両の制御装置。
In the control apparatus of the electric vehicle as described in any one of Claims 1-5 ,
The disturbance torque estimating means includes the model Gp (s) and a transfer characteristic H (s) in which the difference between the denominator order and the numerator order is equal to or greater than the difference between the denominator order and the numerator order of the model Gp (s). A first motor torque estimated value is calculated by inputting the rotational speed of the motor to a filter having a transfer characteristic of H (s) / Gp (s), and the transfer characteristic H (s) is provided. By inputting the motor torque command value to the filter to calculate a second motor torque estimated value, and calculating the deviation between the second motor torque estimated value and the first motor torque estimated value, the disturbance Estimate torque,
Control device for electric vehicle.
請求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、前記モデルGp(s)の分子が2次式で表される場合に、2次式の分子と2次式の分母で構成されるフィルタHz(s)を用いて前記第2のモータトルク推定値と前記第1のモータトルク推定値との偏差に対してフィルタリング処理を施すことにより、前記外乱トルクを推定し、
前記フィルタHz(s)の分子の2次式は、前記モデルGp(s)の分子の2次式であり、前記フィルタHz(s)の分母の2次式は、前記モデルGp(s)の分子の2次式から演算される第1の減衰係数よりも大きい値に設定された第2の減衰係数を有する2次式である、
電動車両の制御装置。
In the control apparatus of the electric vehicle according to claim 6 ,
When the numerator of the model Gp (s) is expressed by a quadratic expression, the disturbance torque estimating means uses the filter Hz (s) composed of the numerator of the quadratic expression and the denominator of the quadratic expression. The disturbance torque is estimated by performing a filtering process on the deviation between the second motor torque estimated value and the first motor torque estimated value,
The quadratic expression of the numerator of the filter Hz (s) is the quadratic expression of the numerator of the model Gp (s), and the quadratic expression of the denominator of the filter Hz (s) is the quadratic expression of the model Gp (s). A quadratic expression having a second attenuation coefficient set to a value greater than the first attenuation coefficient calculated from the quadratic expression of the numerator;
Control device for electric vehicle.
請求項に記載の電動車両の制御装置において、
前記第2の減衰係数は、1よりも大きい値である、
電動車両の制御装置。
The control apparatus for an electric vehicle according to claim 7 ,
The second attenuation coefficient is a value greater than 1.
Control device for electric vehicle.
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、車両の減速から停車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アクセル操作量を検出するステップと、
前記モータに作用する外乱トルクを推定するステップと、
モータトルク指令値を算出するステップと、
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ステップと、
を備え、
前記外乱トルクを推定するステップでは、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)に基づいて前記外乱トルクを推定し、
前記モータトルク指令値を算出するステップでは、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、電動車両が停車間際になると、前記モータの回転速度または前記モータの回転速度に比例する車両パラメータの低下とともに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、
電動車両の制御方法。
A method for controlling an electric vehicle having a motor as a travel drive source, an accelerator pedal for instructing acceleration / deceleration and stop of the electric vehicle, and capable of controlling from deceleration of the vehicle to stopping by the regenerative braking force of the motor. And
Detecting an accelerator operation amount which is an operation state of the accelerator pedal;
Estimating a disturbance torque acting on the motor;
Calculating a motor torque command value;
Controlling the motor based on the motor torque command value;
With
In the step of estimating the disturbance torque, the disturbance torque is estimated based on a torque input to the vehicle and a model Gp (s) of transfer characteristics of the rotational speed of the motor,
In the step of calculating the motor torque command value, when the accelerator pedal operation is performed, the accelerator operation amount becomes a predetermined value or less, and when the electric vehicle is about to stop, the rotation speed of the motor or the rotation of the motor Converging the motor torque command value to the disturbance torque with a decrease in vehicle parameters proportional to speed,
Control method of electric vehicle.
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