JP6493540B2 - 電動車両の制御方法、及び、制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動車両の制御方法、及び、制御装置に関する。

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（ＪＰＨ０８−７９９０７Ａ参照）。

しかしながら、ＪＰＨ０８−７９９０７Ａの技術は、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ゼロになったときに、車体の前後方向に振動（加速度振動）が発生するという問題を有している。

この問題に対して、本願発明者らは、モータ回転速度の低下とともにモータトルクを調整し、概ね勾配抵抗となる外乱トルク推定値に収束させるトルク制御手段を有することで、平坦路、登坂路、降坂路に依らず、加速度振動の無い滑らかな減速を停車間際で実現し、なおかつ、停車状態を保持することを検討している。

ところが、特に坂路など、車両に外乱トルクが作用する状況において停車状態をモータトルクで保持し続ける場面では、モータに電流を供給し続ける必要があるため、電費が悪化する。

本発明は、加速度振動の無い滑らかな減速を停車間際で実現するとともに、停車状態を保持する場面におけるモータの電流消費量を抑制し、電費を向上させる技術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、走行駆動源として機能するとともに、車両に回生制動力を与えるモータと、車両に摩擦制動力を与える摩擦制動部とを備える電動車両において、当該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、モータに作用する外乱トルクを推定し、速度パラメータの低下とともに、モータトルクが外乱トルクの推定値に収束するように制御する。そして、速度パラメータが概ねゼロとなった場合に、摩擦制動部の摩擦制動量を外乱トルクの推定値に基づいて定まる値に収束するように制御するとともに、モータトルクを概ねゼロに収束させる。

本発明の実施形態については、添付された図面とともに以下に詳細に説明される。

図１は、第１実施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、モータ回転速度に基づいてモータ回転速度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７は、モータ回転速度と、第３のトルク目標値と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８は、第１実施形態における切り替え処理の流れを表したフローチャートである。 図９は、モータトルク指令値に対して、摩擦制動量の応答性を考慮したフィルタ処理を施す方法を説明するための図である。 図１０は、第１実施形態における切り替えフラグの設定の流れを示すフローチャートである。 図１１は、第１実施形態における電動車両の制御装置による制御結果を説明するための図である。 図１２は、第１実施形態における電動車両の制御装置による制御結果を説明するための図である。 図１３は、第２実施形態における切り替えフラグの設定の流れを示すフローチャートである。 図１４は、第３実施形態における切り替えフラグの設定の流れを示すフローチャートである。 図１５は、停車時間算出の流れを示すフローチャートである。 図１６は、第４実施形態における切り替えフラグの設定の流れを示すフローチャートである。

以下では、本発明による車両の制御装置を電気自動車に適用した例について説明する。

−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。特に、本実施形態における車両の制御装置は、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、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には、車速Ｖ、アクセル開度ＡＰ、モータ（三相交流モータ）４の回転子位相α、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される。モータコントローラ２は、入力された信号に基づいて、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。モータコントローラ２はさらに、後述する方法により、摩擦制動量指令値を生成する。なお、モータコントローラ２は、外乱トルク推定部、摩擦制動量制御部、および、モータトルク制御部としての機能を有する。

インバータ３は、相ごとに備えられた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、モータ４に所望の電流を流す。

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、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、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、速度パラメータ検出部としての機能を有し、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、モータ４の回転子位相αを検出する。

液圧センサ１０は、摩擦ブレーキ１２のブレーキ液圧を検出する。

モータ温度センサ１２は、モータ４の温度を検出する。

ブレーキコントローラ１１は、摩擦制動量制御部としての機能を有し、モータコントローラ２で生成された摩擦制動量指令値に応じたブレーキ液圧を発生させる。ブレーキコントローラ１１はまた、液圧センサ１０により検出されるブレーキ液圧が摩擦制動量指令値に応じて決まる値に追従するようにフィードバック制御を行う。

摩擦ブレーキ１２は、摩擦制動部として機能する。具体的には、摩擦ブレーキ１２は、左右の駆動輪９ａ、９ｂに設けられ、ブレーキ液圧に応じてブレーキパッドをブレーキロータに押しつけて、車両に制動力を発生させる。

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がモータコントローラ２に入力される。ここでは、車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）、アクセル開度θ（％）、モータ４の回転子位相α（ｒａｄ）、モータ４の回転速度Ｎｍ（ｒｐｍ）、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Ｖ_dc（Ｖ）、モータ４の消費電力（以下、モータ消費電力という）、及び、ブレーキ液圧が入力される。

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される。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θ（％）（アクセル操作量）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。

モータ４の回転子位相α（ｒａｄ）は、回転センサ６から取得される。モータ４の回転速度Ｎｍ（ｒｐｍ）は、回転子角速度ω（電気角）をモータ４の極対数ｐで除算して、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。

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Ｖ_dc（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られる。

ブレーキ液圧は、液圧センサ１０によって検出される。

モータ消費電力Ｐ（Ｗ）は、モータ４に流れる電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ（Ａ）と、モータ４の固定子に巻き回された巻線（不図示）の巻線抵抗Ｒ[Ω]とに基づいて、Ｐ＝Ｒ×（ｉｕ^２＋ｉｖ^２＋ｉｗ^２）により求められる。

ステップＳ２０２では、モータコントローラ２が第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。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、モータコントローラ２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^*を第３のトルク目標値Ｔｍ３^*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、後述する外乱トルク推定値Ｔ_dに収束する第２のトルク目標値Ｔｍ２^*を第３のトルク目標値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、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。また、停車状態では、第３のトルク目標値Ｔｍ３^*は、外乱トルク推定値Ｔ_dと一致する（Ｔｍ３^*＝Ｔ_d）。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は、本発明に特徴的な処理である切り替え処理を行う。切り替え処理では、切り替えフラグを確認し、切り替えフラグが１の場合は、停車状態を保持する手段を、モータ４のモータトルクから摩擦ブレーキ１２の摩擦制動量へ切り替える処理が実行される。他方、切り替えフラグが０の場合は、モータトルクでの停車状態を保持する。

上述のとおり、ステップＳ２０３の停止制御処理において車両が停車した後、モータトルクにより車両の停車状態を保持するためには、当該モータトルクが外乱トルク推定値Ｔ_dと一致した状態を維持し続ける必要がある。そのため、車両の停車位置が坂路であるなど、外乱トルク推定値Ｔ_dが０以外の場合は、停車を保持する間、モータに電流を供給し続ける必要があり、電費が悪化する。ステップＳ２０４の切り替え処理は、停車状態を保持する手段をモータ４から摩擦ブレーキ１２へ切り替えることで、停車を保持するためにモータ４が消費する電流を抑制し、車両の電費を向上させることを目的とする。

具体的には、モータコントローラ２は、ブレーキコントローラ１１へ出力する摩擦制動量指令値Ｔ_b ^*を、外乱トルク指令値Ｔ_dの絶対値以上の値へ収束させるとともに、モータトルク指令値Ｔｍ^*をゼロへ収束させる。切り替え処理の詳細については、後述する。

ステップＳ２０５では、ステップＳ２０４で算出したモータトルク指令値Ｔｍ^*、モータ回転速度ωｍおよび直流電圧値Ｖ_dc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、モータトルク指令値、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Ｓ２０６では、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑをそれぞれ、ステップＳ２０５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、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、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Ｖ_dc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、モータ４をモータトルク指令値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Ｇ_p（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：モータ回転速度
Ｔ_m：トルク目標値Ｔｍ^*
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
Ｔ_b：摩擦制動量（モータ軸換算トルク）（≧０）

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。また、式（２）中の±は、便宜上、登坂路および平坦路においては＋、降坂路においては−を用いる。

式（１）〜（５）で示す運動方程式に基づいて、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、それぞれ次式（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、Ｇ_p（ｓ）は、（２次）／（３次）の伝達特性を構成する。

次に、本実施形態における電動車両の制御装置の、モータトルクＴｍから車両前後加速度ａまでの伝達特性Ｇ_pa（ｓ）、及び、摩擦制動量Ｔ_bから車両前後加速度ａまでの伝達特性Ｇ_ba（ｓ）について説明する。

上述の運動方程式（１）〜（５）に基づいて伝達特性Ｇ_pa（ｓ）と、Ｇ_ba（ｓ）とを求めると、下記式（９）、（１０）のとおりに表すことができる。

ただし、式（１０）、（１１）中の各パラメータは、次式（１２）で表される。なお、式（１１）中の±は、便宜上、登坂路および平坦路においては＋、降坂路においては−を用いる。

＜停止制御処理＞
次に、図２のフローチャートのステップ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。停止制御処理は、モータ回転速度Ｆ／Ｂトルク設定器５０１と、外乱トルク推定器５０２と、加算器５０３と、トルク比較器５０４とを用いて行われる。以下、それぞれの構成について詳細を説明する。

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、モータ回転速度フィードバックトルク（以下、モータ回転速度Ｆ／Ｂトルクと呼ぶ）Ｔωを算出する。詳細は図６を用いて説明する。

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。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、大きい制動力が得られるトルクとして設定される。

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。

図５の外乱トルク推定器５０２は、検出されたモータ回転速度ωｍと、第３のトルク目標値Ｔｍ３^*とに基づいて、外乱トルク推定値Ｔ_dを算出する。詳細は図７を用いて説明する。

図７は、モータ回転速度ωｍと、第３のトルク目標値Ｔｍ３^*とに基づいて、外乱トルク推定値Ｔ_dを算出する方法を説明するためのブロック図である。外乱トルク推定器５０２は、制御ブロック７０１と、制御ブロック７０２と、減算器７０３とを備える。

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に対してフィルタリング処理を施すことにより、第１のモータトルク推定値を算出する。Ｈ（ｓ）は、分母次数と分子次数との差分が、モデルＧ_p（ｓ）（式（９）参照）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、第３のトルク目標値Ｔｍ３^*に対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。

そして、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Ｔ_dを算出する。

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。

ここで、本実施形態が対象とする外乱としては、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、第３のトルク目標値Ｔｍ３^*と、モータ回転速度ωｍと、車両モデルＧ_p（ｓ）とに基づいて、外乱トルク推定値Ｔ_d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Ｔ_d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。モータ回転速度ωｍが低下して０に近づくと、モータ回転速度Ｆ／ＢトルクＴωも０に近づくため、第２のトルク目標値Ｔｍ２^*は、モータ回転速度ωｍの低下に応じて、外乱トルク推定値Ｔ_dに収束していく。

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。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、第１のトルク目標値Ｔｍ１^*を第３のトルク目標値Ｔｍ３^*として設定する。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、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。

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。

以上が停止制御処理の詳細である。このような処理を行うことにより、車両が走行している路面の勾配に関わらず、モータトルクのみで滑らかに停車し、停車状態を保持することができる。

ここで、停止制御処理によってモータトルクのみで滑らかに停車した車両の停車状態をモータトルクのみで保持し続けることはできるが、上述のとおり、より消費電流の少ない摩擦ブレーキ１２の摩擦制動力により停車状態を保持する方が電費の観点から好ましい。以下では、本発明に特徴的な処理である、停車状態を保持する手段をモータ４から摩擦ブレーキ１２へ切り替える切り替え処理の詳細について説明する。

＜切り替え処理＞
図８は、本実施形態において、図２のステップＳ２０４において実行される切り替え処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ８０１では、モータコントローラ２は、アクセル開度が０か否かを判定することで、ドライバの発進意思を判定する。アクセル開度が０の場合は、ドライバの発進意思がないと判定し、続くステップＳ８０２の処理を実行する。アクセル開度が０ではない場合は、ドライバの発進意思があると判定し、ステップＳ８０５の処理を実行する。

ステップＳ８０２では、モータコントローラ２は、モータ回転速度ωｍが０か否かを判定することで、車両が停車状態か否かを確認する。モータ回転速度ωｍが０の場合は、車両が停車状態であると判定し、続くステップＳ８０３の処理を実行する。モータ回転速度ωｍが０ではない場合は、車両が走行状態であると判定し、ステップＳ８０５の処理を実行する。

なお、停車状態を判定するための指標となるモータ回転速度ωｍは、必ずしも０ではなく、極微小な所定値としてもよい。当該所定値は、例えば、モータトルクによって車両の停車状態を保持しても、電費の観点から許容できる値である。

ステップＳ８０３では、停車状態を保持する手段を決定する。切り替えフラグが１の場合は、停車保持を摩擦ブレーキ１２にて実施することを決定し、ステップＳ８０４の処理を実行する。切り替えフラグが０の場合は、停車保持をモータ４にて実施することを決定し、ステップＳ８０５の処理を実行する。

本処理によって、モータ回転速度ωｍが概ねゼロとなった場合に一律して停車保持手段をモータ４から摩擦ブレーキ１２に切り替えるのではなく、車両状態を示す指標であってモータ回転速度ωｍとは異なるパラメータ（以下、単に車両状態という）によってはモータ４による停車状態を保持し続けることができるので、摩擦ブレーキ１２による停車保持状態からの発進頻度を必要最小限にすることができる。本処理によって考慮される車両状態、および切り替えフラグの設定については、図１０を参照して後述する。

ステップＳ８０４では、ドライバに発進意思がなく、且つ、車両が停車状態であって、切り替えフラグが１であるため、停車状態を保持する手段をモータトルクから摩擦ブレーキへと切り替える処理が実行される。具体的には、モータコントローラ２は、モータトルク指令値Ｔｍ^*を０に設定するとともに、摩擦制動量指令値Ｔ_b ^*を第３のトルク目標値Ｔｍ^*の絶対値とする。

なお、本ステップにおいてモータトルク指令値Ｔｍ^*を収束させる値は必ずしも０ではなく、電費の観点から許容できる、例えば１〜２Ｎ程度の極小さい値であっても良い。このような値とすることで、摩擦制動量が解放されて車両が停止状態から発進する場合に、より早く走行状態に移行できる。

上述のとおり、停車状態では第３のトルク目標値Ｔｍ^*は外乱トルク推定値Ｔ_dと一致する値である為、摩擦制動量指令値Ｔ_b ^*は、外乱トルク推定値Ｔ_dとつり合い、車両の停車状態を保持することができる摩擦制動量をブレーキコントローラ１１を介して摩擦ブレーキ１２に出力させる指令値である。これにより、停車状態を保持する手段をモータ４から摩擦ブレーキ１２へと切り替えるとともに、車両の停車状態を保持することができる。

なお、このとき、摩擦制動量指令値Ｔ_b ^*を収束させる値は、外乱トルク推定値Ｔ_dとモータトルク指令値Ｔｍ^*の差分の絶対値以上（Ｔ_b ^*≧｜Ｔ_d−Ｔｍ^*｜）としてもよい。これにより、例えば、摩擦ブレーキ１２の摩耗状態や、温度により油の粘性が変化する事に起因する摩擦制動量のバラツキに対するロバスト性を担保し、車両のずり下がり／ずり進みをすることなく、停車状態を保持することができる。

他方、ステップＳ８０５では、ドライバの発進意思がある、または、車両が走行状態である、または、切り替えフラグが０である為、モータトルク指令値Ｔｍ^*は第３のトルク目標値Ｔｍ３^*の値とし、摩擦制動量指令値Ｔ_b ^*は０とする。すなわち、摩擦ブレーキ１２の介入はなくなり、車両はモータトルクによって走行するように設定される。

続くステップＳ８０６では、モータコントローラ２は、摩擦制動量の応答性を考慮したフィルタ処理をモータトルク指令値Ｔｍ^*に対して実行する。

本処理では、モータトルク指令値Ｔｍ^*をステップＳ８０４及びステップＳ８０５において設定された値（０、あるいは、第３のトルク目標値Ｔｍ３^*）に収束させる際の変化率を摩擦制動量の応答性を考慮して調整するためのフィルタ処理が実行される。このような処理を行うことにより、停車状態を保持する手段をモータトルクと摩擦制動量との間で切り替える時でも、車両としての停車保持力を一定に保つことができる。具体的には図９を用いて説明する。

図９は、モータトルク指令値Ｔｍ^*に対して行われる摩擦制動量の応答性を考慮したフィルタ処理を説明するためのブロック図である。

ステップＳ８０６では、モータトルク指令値Ｔｍ^*に対して、次式（１３）で表されるフィルタＨ_ba（ｓ）を施すことで、フィルタ処理後のモータトルク指令値Ｔｍ^*を算出する。

ただし、式（１３）中のＨ_brk（ｓ）は、次式（１４）で表される。

式（１４）中のτ_bは、摩擦ブレーキ１２のアクチュエータ応答遅れを表す。

ステップＳ８０６において、モータトルク指令値Ｔｍ^*に式（１３）で表されるフィルタＨ_ba（ｓ）によるフィルタ処理が施されることで、摩擦制動量指令値に対する摩擦ブレーキ１２の摩擦制動量の応答遅れを考慮したモータトルク指令値Ｔｍ^*を算出することができる。これにより、モータトルクと摩擦ブレーキ１２による摩擦制動力との切り替えタイミングにおいても、実際の車両に作用する停車保持力を一定に保つことができる。

以上でステップＳ２０４に係る切り替え処理は終了する。そして、図２に示すステップＳ２０５以降の処理において、ステップＳ２０４で求められたモータトルク指令値Ｔｍ^*と摩擦制動量指令値Ｔ_b ^*とに基づき、モータ４及び摩擦ブレーキ１２が制御される。

続いて、ステップＳ８０３にて判定される切り替えフラグについて、図１０を参照して説明する。図１０は、切り替えフラグの設定の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ１００１では、モータコントローラ２は、アクセル開度が０か否かを判定することで、ドライバの発進意思を判定する。アクセル開度が０の場合は、ドライバの発進意思がないと判定し、続くステップＳ１００２の処理を実行する。アクセル開度が０ではない場合は、ドライバの発進意思があると判定し、ステップＳ１００５の処理を実行する。

ステップＳ１００２では、モータコントローラ２は、モータ回転速度ωｍが０か否かを判定することで、車両が停車状態か否かを確認する。モータ回転速度ωｍが０の場合は、車両が停車状態であると判定し、続くステップＳ１００３の処理を実行する。モータ回転速度ωｍが０ではない場合は、車両が走行状態であると判定し、ステップＳ１００５の処理を実行する。

ステップＳ１００３では、モータコントローラ２は、切り替えフラグの前回値が０か１かを判定する。切り替えフラグ前回値が０の場合は、停車保持手段をモータトルクから摩擦ブレーキ１２の摩擦制動力に切り替えるか否かを判定するために、ステップＳ１００４の処理を実行する。切り替えフラグ前回値が１の場合は、摩擦ブレーキ１２による停車状態を保持するために、ステップＳ１００６の処理を実行する。本処理により、停車保持手段をモータトルクから摩擦ブレーキ１２に切り替えた後は、摩擦ブレーキ１２による停車保持状態が発進に至るまで維持される。別言すると、ステップＳ２０３における停止制御によってモータトルクが外乱トルク推定値に収束するように制御された後に、停車保持手段をモータトルクから摩擦ブレーキ１２に切り替えた後は、アクセル開度が上昇するまで摩擦ブレーキ１２による停車保持状態を維持する。これにより、停車保持手段が頻繁に切り替わることによる音の発生や処理負荷の増大等を回避することができる。

ステップＳ１００４では、モータコントローラ２は、車両状態を示す指標としての外乱トルク推定値の絶対値が、閾値Ｔｄ_ｔｈ以下か否かを判定する。外乱トルク推定値の絶対値が閾値Ｔｄ_ｔｈ以下の場合は、勾配が小さい、あるいは平坦路であると判定し、ステップＳ１００５の処理を実行する。外乱トルク推定値の絶対値が閾値Ｔｄ_ｔｈよりも大きい場合は、勾配が大きいと判定し、ステップＳ１００６の処理を実行する。

ここで、閾値Ｔｄ_ｔｈについて説明する。上述の通り、停車保持を行うための摩擦制動量は外乱トルク推定値に基づいて決定される。外乱トルク推定値は、勾配抵抗に限らず、路面の摩擦抵抗やモータのフリクションによる抵抗成分も外乱とみなすため、平坦路であっても値を持つ。しかしながら、平坦路では、摩擦ブレーキ１２による停車保持を行う必要はない。また、例えば１〜２％程度の勾配であれば、モータトルクによって車両の停車状態を保持しても電費の観点から許容できるので、発進性を優先すれば、停車保持をモータトルクにより行うほうが好ましい。

したがって、本実施形態における閾値Ｔｄ_ｔｈは、平坦路と判定し得る、あるいは、電費向上効果を期待できない程度の勾配と判定し得る外乱トルク推定値が設定される。これにより、平坦路あるいは小さい勾配での不要な摩擦ブレーキへの切り替えが発生しないので、モータトルクによる滑らかな発進を行うことができる。

ステップＳ１００５では、モータコントローラ２は、平坦路あるいは小さい勾配路であり、発進性の観点から摩擦ブレーキへの切り替えを必要としないため、切り替えフラグを０にセットする。

ステップＳ１００６では、モータコントローラ２は、勾配が大きく、電費の観点から摩擦ブレーキへの切り替えを必要とするため、切り替えフラグを１にセットする。

ステップＳ１００７では、モータコントローラ２は、ステップＳ１００５又はステップＳ１００６で設定した切り替えフラグを切り替えフラグ前回値に格納する。

以下では、これまで説明した一実施形態に係る制御装置を電動車両に適用した際の効果について、図１１、１２を参照して説明する。

図１１及び図１２は、本実施形態の制御装置を電動車両に適用した際の制御結果を示すタイムチャートである。図１１（ａ）及び図１２（ａ）は降坂路、図１１（ｂ）及び図１２（ｂ）は、登坂路による制御結果を表している。また、図１１及び図１２は、横軸で表す時間に対して、上から順に、モータトルク指令値、摩擦制動量指令値、モータ回転速度、車両前後加速度センサ検出値、アクセル開度、および、切り替えフラグを表している。

また、モータトルク指令値を表すチャートにおける実線はモータトルク指令値、破線は外乱トルク推定値、点線は第１のトルク目標値、一点鎖線は第２のトルク目標値を示す。また、摩擦制動量指令値を表すチャートにおける実線は摩擦制動力指令値、破線は外乱トルク推定値を示している。

図１１（ａ）、（ｂ）は、停止制御処理によって、車両がモータトルクで滑らかに停車した後、停車保持手段をモータ４から摩擦ブレーキ１２に切り替えるシーンを示すタイムチャートである。

時刻ｔ０では、ステップＳ２０２で算出された第１のトルク目標値Ｔｍ１^*に基づいてモータ４が制御され、車両が減速する。

時刻ｔ１では、図５で示すトルク比較器５０４において停車間際と判断されることで、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^*に切り替わる。

時刻ｔ２では、勾配に関わらず、モータトルク指令値Ｔｍ^*は外乱トルク推定値Ｔ_dに収束するとともに、モータ回転速度ωｍは０に漸近的に収束しており、車両は、加速度振動を伴わずに滑らかに停車する。そして、モータトルクのみで停車状態が保持される。

時刻ｔ３では、アクセル開度が０、且つ、モータ回転速度が０であり、更に、切り替えフラグが１であるため、車両は停車状態にあると判定され、停車保持手段がモータ４から摩擦ブレーキ１２へ切り替えられる。この際、摩擦ブレーキ制動量指令Ｔ_b ^*は、０から外乱トルク推定値Ｔ_dの絶対値｜Ｔ_d｜へと収束させ、モータトルク指令値Ｔｍ^*は、摩擦制動量の応答性を考慮した変化率で、外乱トルク推定値Ｔ_dと一致した値から０へ収束させる。

そして、時刻ｔ４では、モータ４から摩擦ブレーキ１２への切り替えが完了し、摩擦ブレーキ１２のみで停車状態を保持する。

以上、図１１で示す制御結果から、時刻ｔ２における停車時、及び、時刻ｔ３における切り替え処理時における車両前後加速度センサ検出値に加速度振動を引き起こすような乱れは発生しておらず、降坂路（ａ）又は登坂路（ｂ）において車両は滑らかに停車するとともに、停車保持手段を切り替える際でも車両としての停車保持力を一定に保てていることが分かる。

図１２（ａ）、（ｂ）は、摩擦ブレーキ１２による制動力にて車両の停車状態を保持している状態から、ドライバがアクセルペダルを踏み込むことにより車両が発進するシーンを示すタイムチャートである。

時刻ｔ０では、外乱トルク推定値Ｔ_dの絶対値｜Ｔ_d｜相当の摩擦制動量で停車状態を保持している。

時刻ｔ１では、ドライバがアクセルペダルを踏み込むことにより、第１のトルク目標値Ｔｍ１^*が徐々に大きくなる。また、アクセル開度が上昇するため、ドライバの発進意図があると判定されるので、摩擦制動量指令値Ｔ_b ^*は、外乱トルク推定値Ｔ_dの絶対値｜Ｔ_d｜からゼロへ収束させ、モータトルク指令値Ｔｍ^*は、摩擦制動量の応答性を考慮した変化率で、ゼロから外乱トルク推定値Ｔ_dと一致する値に収束させる。これにより、停車保持手段としてモータ４から切り替えられた摩擦ブレーキ１２から、再び、駆動源としてのモータ４へと切り替えられる。

時刻ｔ２では、図５で示すトルク比較器５０４において第２のトルク目標値Ｔｍ２^*よりも第１のトルク目標値Ｔｍ１^*の方が大きいと判定されるので、モータトルク指令値Ｔｍ^*が、第２のトルク目標値Ｔｍ２^*から第１のトルク目標値Ｔｍ１^*に切り替わる。

時刻ｔ３では、車両は第１のトルク目標値Ｔｍ１^*に応じて加速する。

以上、図１２で示す制御結果から、時刻ｔ１における摩擦ブレーキ１２からモータ４への切り替え時でも車両前後加速度センサ検出値に加速度振動を引き起こすような乱れは発生しておらず、切り替えに伴う停車状態から走行状態への移行が滑らかに行われていることが分かる。

このように、モータ４から摩擦ブレーキ１２へ切り替えることにより、坂路で停車状態を保持し続けるシーンでの電流消費量を低減することができるとともに、モータ４と摩擦ブレーキ１２間の切り替えを、車両に加速度振動を生じさせることなくスムーズに実行できていることが分かる。

以上、第１実施形態の電動車両の制御装置は、走行駆動源として機能するとともに、車両に回生制動力を与えるモータ４と車両に摩擦制動力を与える摩擦ブレーキ１２とを備える電動車両において、当該電動車両の走行速度に比例するモータ回転速度ωｍを検出し、モータ４に作用する外乱トルクを推定し、モータ回転速度ωｍの低下とともに、モータトルク指令値が外乱トルク推定値_Tdに収束するように制御する。そして、モータ回転速度ωｍが概ねゼロとなった場合に、摩擦ブレーキ１２に対する摩擦制動量指令値を外乱トルク推定値Ｔ_dに基づいて定まる値に収束するように制御するとともに、モータトルク指令値を概ねゼロに収束させる。これにより、摩擦制動力により車両の停車状態を保持しつつ、モータ４の電流消費量を抑制することができるので、車両の電費を向上させることができる。

また、第１実施形態の電動車両の制御装置は、モータ回転速度ωｍが予め定められた所定値以下となった場合に、摩擦ブレーキ１２に対する摩擦制動量指令値Ｔ_b ^*を外乱トルク推定値Ｔ_dとモータトルク指令値Ｔｍ^*との差分以上の値に収束させる。これにより、摩擦制動量指令値Ｔ_b ^*に応じて駆動輪に作用する摩擦制動量のバラツキに対するロバスト性を担保し、車両のずり下がり／ずり進みを生じさせることなく、停車状態を保持することができる。

また、第１実施形態の電動車両の制御装置において、モータトルク指令値Ｔｍ^*を外乱トルク推定値Ｔ_dへ収束させる時の当該モータトルク指令値Ｔｍ^*の変化率は、摩擦制動量の摩擦制動量指令値Ｔ_b ^*に対する応答遅れに応じて調整される。これにより、モータ４から摩擦ブレーキ１２への切り替え時においても、車両としての停車保持力を一定に保つことができる。また、停車保持力を一定に保つのに必要なモータ消費電流を最小に抑えることができるので、電費をより向上させることができる。

また、第１実施形態の電動車両の制御装置は、電動車両が摩擦制動量によって停車状態を保持した状態から発進する場合は、モータトルク指令値Ｔｍ^*を第３のトルク目標値Ｔｍ３^*に収束させるとともに、摩擦制動量指令値Ｔ_b ^*をゼロに収束させる。これにより、車両のずり下がり／ずり進みを生じさせることなく、車両を停車状態からスムーズに発進させることができる。

さらに、第１実施形態の電動車両の制御装置において、モータトルク指令値Ｔｍ^*を第３のトルク目標値Ｔｍ３^*へ収束させる時の当該モータトルク指令値Ｔｍ^*の変化率は、摩擦制動量の摩擦制動量指令値Ｔ_b ^*に対する応答遅れに応じて調整される。これにより、摩擦ブレーキ１２からモータ４への切り替え時においても、車両としての停車保持力を一定に保つことができる。また、停車保持力を一定に保つのに必要なモータ消費電流を最小に抑えることができるので、電費をより向上させることができる。

また、第１実施形態の電動車両の制御装置は、モータ回転速度ωｍが概ねゼロとなり、且つ、車両状態を示す指標であって、モータ回転速度ωｍとは異なるパラメータが所定値以上である場合に、摩擦ブレーキ１２の摩擦制動量が外乱トルク推定値に基づいて定まる値に収束するように制御するとともに、モータトルクを概ねゼロに収束させる。。これにより、モータ回転速度が概ねゼロとなった場合に一律して停車保持手段をモータ４から摩擦ブレーキ１２に切り替えるのではなく、シーンによってはモータ４にて停車を保持し続けることができるので、摩擦ブレーキ１２による停車状態からの発進頻度を必要最小限にすることができる。

また、第１実施形態の電動車両の制御装置は、モータ回転速度ωｍが概ねゼロとなり、且つ、外乱トルク推定値が所定の閾値Ｔｄ_ｔｈ以上の場合に、摩擦ブレーキ１２の摩擦制動量が外乱トルク推定値に基づいて定まる値に収束するように制御するとともに、モータトルクを概ねゼロに収束させる。これにより、平坦路あるいは、小さい勾配路において摩擦ブレーキ１２への不要な切り替えを回避することができるので、モータトルクによる停車からの滑らかな発進を行うことができる。

また、第１実施形態の電動車両の制御装置は、アクセルペダルの操作状態であるアクセル開度を検出し、摩擦ブレーキ１２の摩擦制動量が外乱トルク推定値に基づいて定まる値に収束するとともに、モータトルクが概ねゼロに収束するように制御された場合は、アクセル開度が上昇するまで摩擦ブレーキ１２の摩擦制動量が外乱トルクに収束した状態を維持する。これにより、車両の停車状態において、停車保持手段が頻繁に切り替わることを防止することができる。

−第２実施形態−
第２実施形態の電動車両の制御装置は、第１実施形態とは、切り替えフラグの設定方法が異なる。より具体的には、切り替えフラグ設定において考慮する車両状態が異なる。以下では、第２実施形態の電動車両の制御装置について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

図１３は、第２実施形態の切り替えフラグの設定の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ１３０１では、モータコントローラ２は、アクセル開度が０か否かを判定することで、ドライバの発進意思を判定する。アクセル開度が０の場合は、ドライバの発進意思がないと判定し、続くステップＳ１３０２の処理を実行する。アクセル開度が０ではない場合は、ドライバの発進意思があると判定し、ステップＳ１３０５の処理を実行する。

ステップＳ１３０２では、モータコントローラ２は、モータ回転速度ωｍが０か否かを判定することで、車両が停車状態か否かを確認する。モータ回転速度ωｍが０の場合は、車両が停車状態であると判定し、続くステップＳ１３０３の処理を実行する。モータ回転速度ωｍが０ではない場合は、車両が走行状態であると判定し、ステップＳ１３０５の処理を実行する。

ステップＳ１３０３では、モータコントローラ２は、切り替えフラグの前回値が０か１かを判定する。切り替えフラグ前回値が０の場合は、停車保持手段をモータトルクから摩擦ブレーキ１２の摩擦制動力に切り替えるか否かを判定するために、ステップＳ１３０４の処理を実行する。切り替えフラグ前回値が１の場合は、摩擦ブレーキ１２による停車状態を保持するために、ステップＳ１３０６の処理を実行する。

ステップＳ１３０４では、モータコントローラ２は、車両状態を示す指標としてのモータ温度が、閾値ＴＭ_ｔｈ以下か否かを判定する。閾値ＴＭ_ｔｈは、モータ４あるいはインバータ３の温度が熱制限に介入される温度（熱制限介入温度）に対して十分なマージンを有するように設定される。モータ温度が閾値ＴＭ_ｔｈ以下の場合は、熱制限介入温度に対して十分なマージンがあると判定し、ステップＳ１３０５の処理を実行する。モータ温度が閾値ＴＭ_ｔｈよりも大きい場合は、熱制限介入温度に対して十分なマージンが無いと判定し、ステップＳ１３０６の処理を実行する。

車両状態を示す指標としてモータ温度を考慮することで、例えば、大きなトルクを要する急勾配や、長時間の停車を行う場合等に、モータ４やインバータ３が温度上昇することによる熱制限の影響を回避することができる。なお、モータ温度は、センサで検出した実効値を使用しても良いし、公知の技術を用いて推定された推定値を使用しても良い。

ステップＳ１３０５では、モータコントローラ２は、熱制限介入温度に十分なマージンがあり、発進性の観点から摩擦ブレーキ１２への切り替えを必要としないため、切り替えフラグを０にセットする。

ステップＳ１３０６では、モータコントローラ２は、熱制限介入温度に十分なマージンがなく、摩擦ブレーキ１２への切り替えを必要とするため、切り替えフラグを１にセットする。

ステップＳ１３０７では、モータコントローラ２は、ステップＳ１３０５又はステップＳ１３０６で設定した切り替えフラグを切り替えフラグ前回値に格納する。

以上、第２実施形態の電動車両の制御装置は、モータ回転速度ωｍが概ねゼロとなり、且つ、モータ４の温度が所定の閾値ＴＭ_ｔｈ以上の場合に、摩擦ブレーキ１２の摩擦制動量が外乱トルク推定値に基づいて定まる値に収束するように制御するとともに、モータトルクを概ねゼロに収束させる。これにより、発進性の観点から摩擦ブレーキ１２への不要な切り替えを回避することができるので、熱制限の影響を回避しつつ、モータトルクによる停車からの滑らかな発進を行うことができる。

−第３実施形態−
第３実施形態の電動車両の制御装置は、第１、第２実施形態とは、切り替えフラグの設定において考慮される車両状態が相違する。以下では、第３実施形態の電動車両の制御装置について、切り替えフラグ設定に係る上述した実施形態との相違点を中心に説明する。

図１４は、第３実施形態の切り替えフラグの設定の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ１４０１では、モータコントローラ２は、アクセル開度が０か否かを判定することで、ドライバの発進意思を判定する。アクセル開度が０の場合は、ドライバの発進意思がないと判定し、続くステップＳ１４０２の処理を実行する。アクセル開度が０ではない場合は、ドライバの発進意思があると判定し、ステップＳ１４０５の処理を実行する。

ステップＳ１４０２では、モータコントローラ２は、モータ回転速度ωｍが０か否かを判定することで、車両が停車状態か否かを確認する。モータ回転速度ωｍが０の場合は、車両が停車状態であると判定し、続くステップＳ１４０３の処理を実行する。モータ回転速度ωｍが０ではない場合は、車両が走行状態であると判定し、ステップＳ１４０５の処理を実行する。

ステップＳ１４０３では、モータコントローラ２は、切り替えフラグの前回値が０か１かを判定する。切り替えフラグ前回値が０の場合は、停車保持手段をモータトルクから摩擦ブレーキ１２の摩擦制動力に切り替えるか否かを判定するために、ステップＳ１４０４の処理を実行する。切り替えフラグ前回値が１の場合は、摩擦ブレーキ１２による停車状態を保持するために、ステップＳ１４０６の処理を実行する。

ステップＳ１４０４では、モータコントローラ２は、車両状態を示す指標としての停車継続時間（停車時間）が、閾値Ｔ_ｔｈ以下か否かを判定する。閾値Ｔ_ｔｈは、電費やモータ温度上昇による熱制限への影響を考慮するとともに、短い停車時間中に停車保持手段が摩擦ブレーキ１２に切り替わることにより生じる違和感をドライバに感じさせない時間に設定される。停車時間が閾値Ｔ_ｔｈ以下の場合は、ステップＳ１４０５の処理を実行する。停車時間が閾値Ｔ_ｔｈよりも大きい場合は、ステップＳ１４０６の処理を実行する。停車時間の算出方法については後述する。

ステップＳ１４０５では、モータコントローラ２は、停車時間が短く、電費やモータ温度上昇による熱制限の影響が小さいこと、また、信号待ちや渋滞などで停車／発進の度に切り替えを行うとドライバにとって違和感となることから摩擦ブレーキへの切り替えを必要としないため、切り替えフラグを０にセットする。

ステップＳ１４０６では、モータコントローラ２は、停車時間が長く、電費やモータへの熱制限の観点から摩擦ブレーキへの切り替えを必要とするため、切り替えフラグを１にセットする。

ステップＳ１４０７では、モータコントローラ２は、ステップＳ１４０５又はステップＳ１４０６で設定した切り替えフラグを切り替えフラグ前回値に格納する。

図１５を参照して、停車時間の算出方法について説明する。

ステップＳ１５０１では、モータコントローラ２は、モータ回転速度ωｍが０か否かを判定する。モータ回転速度ωｍが０の場合は、車両が停車状態であると判定し、続くステップＳ１５０２の処理を実行する。モータ回転速度ωｍが０ではない場合は、車両が走行状態であると判定し、ステップＳ１５０３の処理を実行する。

ステップＳ１５０２では、モータコントローラ２は、カウント前回値ＣＮＴ_ｚに１を加算することにより、カウント値ＣＮＴを算出する。

他方、ステップＳ１５０３では、モータコントローラ２は、カウント値ＣＮＴを０にリセットする。

ステップＳ１５０４では、モータコントローラ２は、モータコントローラ２の演算周期Ｔｓｍｐと、カウント値ＣＮＴとを乗算することにより、停車時間を算出する。算出された停車時間は、上述のステップＳ１４０４にて、車両状態を示す指標としての停車継続時間（停車時間）として用いられる。

ステップＳ１５０５では、モータコントローラ２は、カウント前回値ＣＮＴ_ｚにカウント値ＣＮＴを格納する。

以上、第３実施形態の電動車両の制御装置は、モータ回転速度ωｍが概ねゼロとなり、且つ、停車時間が所定の閾値Ｔ_ｔｈ以上の場合に、摩擦ブレーキ１２の摩擦制動量が外乱トルク推定値に基づいて定まる値に収束するように制御するとともに、モータトルクを概ねゼロに収束させる。これにより、信号待ちや渋滞などの停車時間が短いシーンにおいての停車保持手段の頻繁な切り替えを回避することができるので、停車時間が短いシーンにおけるモータトルクによるスムーズな停止／発進を行うことができる。

−第４実施形態−
第４実施形態の電動車両の制御装置は、第１〜第３実施形態とは、切り替えフラグの設定において考慮される車両状態が相違する。以下では、第４実施形態の電動車両の制御装置について、切り替えフラグ設定に係る上述した実施形態との相違点を中心に説明する。

図１６は、第４実施形態の切り替えフラグの設定の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ１６０１では、モータコントローラ２は、アクセル開度が０か否かを判定することで、ドライバの発進意思を判定する。アクセル開度が０の場合は、ドライバの発進意思がないと判定し、続くステップＳ１６０２の処理を実行する。アクセル開度が０ではない場合は、ドライバの発進意思があると判定し、ステップＳ１６０５の処理を実行する。

ステップＳ１６０２では、モータコントローラ２は、モータ回転速度ωｍが０か否かを判定することで、車両が停車状態か否かを確認する。モータ回転速度ωｍが０の場合は、車両が停車状態であると判定し、続くステップＳ１６０３の処理を実行する。モータ回転速度ωｍが０ではない場合は、車両が走行状態であると判定し、ステップＳ１６０５の処理を実行する。

ステップＳ１６０３では、モータコントローラ２は、切り替えフラグの前回値が０か１かを判定する。切り替えフラグ前回値が０の場合は、停車保持手段をモータトルクから摩擦ブレーキ１２の摩擦制動力に切り替えるか否かを判定するために、ステップＳ１６０４の処理を実行する。切り替えフラグ前回値が１の場合は、摩擦ブレーキ１２による停車状態を保持するために、ステップＳ１６０６の処理を実行する。

ステップＳ１６０４では、モータコントローラ２は、車両状態を示す指標としてのモータ４の消費電力が、閾値ＴＰ_ｔｈ以下か否かを判定する。閾値ＴＰ_ｔｈは、電費を向上させるとともに、消費電力が大きくなることによるモータ温度上昇が、熱制限介入温度に対して十分なマージンを有するように設定される。消費電力が閾値ＴＰ_ｔｈ以下の場合は、ステップＳ１６０５の処理を実行する。消費電力が閾値ＴＰ_ｔｈよりも大きい場合は、ステップＳ１６０６の処理を実行する。

ステップＳ１６０５では、モータコントローラ２は、緩勾配など消費電力が小さく、電費やモータ温度上昇による熱制限の影響が小さく、発進性の観点から摩擦ブレーキへの切り替えを必要としないため、切り替えフラグを０にセットする。

ステップＳ１６０６では、モータコントローラ２は、消費電力が大きく、電費やモータへの熱制限の観点から摩擦ブレーキへの切り替えを必要とするため、切り替えフラグを１にセットする。

ステップＳ１６０７では、モータコントローラ２は、ステップＳ１６０５又はステップＳ１６０６で設定した切り替えフラグを切り替えフラグ前回値に格納する。

以上、第４実施形態の電動車両の制御装置は、モータ回転速度ωｍが概ねゼロとなり、且つ、消費電力が所定の閾値ＴＰ_ｔｈ以上の場合に、摩擦ブレーキ１２の摩擦制動量が外乱トルク推定値に基づいて定まる値に収束するように制御するとともに、モータトルクを概ねゼロに収束させる。これにより、緩い勾配路など、モータ消費電力が小さく電費への影響が小さいシーンでは摩擦ブレーキへの切り替えを行わず、モータトルクによる停車からの滑らかな発進を行うことができる。

本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはなく、様々な変形や応用が可能である。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、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Ｔ_d（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速度パラメータは、モータ４の回転速度と比例関係にあるため、モータ４の回転速度に比例する速度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Ｔ_d（またはゼロ）に収束させるようにしてもよい。

また、上述した説明では、摩擦制動部として機能する構成として駆動輪９ａ、９ｂに作用する摩擦ブレーキ１２を挙げたが、必ずしもこれに限定されず、例えばドライブシャフト８の回転に作用するシャフトブレーキ等であっても良い。

本願は、２０１５年８月２６日に日本国特許庁に出願された特願２０１５−１６７１７３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 (12)

1. 走行駆動源として機能するとともに、車両に回生制動力を与えるモータと、
   車両に摩擦制動力を与える摩擦制動部と、を備える電動車両の制御方法において、
   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し、
   前記モータに作用する外乱トルクを推定し、
   前記速度パラメータの低下とともに、モータトルクが前記外乱トルクの推定値に収束するように制御し、
   前記速度パラメータが概ねゼロとなり車両が停車状態と判定された場合は、前記摩擦制動部の摩擦制動量が前記外乱トルクの推定値に基づいて定まる値に収束するように制御するとともに、前記モータトルクを概ねゼロに収束させる、
   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において、
   前記摩擦制動量を収束させる値は、前記外乱トルクの推定値と前記モータトルクとの差分以上である、
   電動車両の制御方法。
3. 請求項１または２に記載の電動車両の制御方法において、
   前記モータトルクを所定値へ収束させる時の当該モータトルクの変化率は、前記摩擦制動量の指令値に対する応答遅れに応じて調整される、
   電動車両の制御方法。
4. 請求項１に記載の電動車両の制御方法において、
   車両情報に基づいて第１のトルク目標値を設定し、
   前記速度パラメータの低下とともに前記外乱トルクの推定値に収束する第２のトルク目標値を設定し、
   前記第１のトルク目標値と前記第２のトルク目標値とを比較し、大きい方の値を第３のトルク目標値として設定し、
   前記電動車両が前記摩擦制動量によって停車状態を保持した状態から発進する場合は、前記モータトルクを前記第３のトルク目標値に収束させるとともに、当該摩擦制動量をゼロに収束させる、
   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において、
   前記モータトルクを前記第３のトルク目標値に収束させる時の当該モータトルクの変化率は、前記摩擦制動量の指令値に対する応答遅れに応じて調整される、
   電動車両の制御方法。
6. 請求項１に記載の電動車両の制御方法において、
   前記速度パラメータが概ねゼロとなり、且つ、車両状態を示す指標であって、前記速度パラメータとは異なるパラメータが所定値以上である場合に、前記摩擦制動部の摩擦制動量が前記外乱トルクの推定値に基づいて定まる値に収束するように制御するとともに、前記モータトルクを概ねゼロに収束させる、
   電動車両の制御方法。
7. 請求項６に記載の電動車両の制御方法において、
   前記パラメータは、前記モータに作用する外乱トルクの推定値であって、
   前記速度パラメータが概ねゼロとなり、且つ、前記外乱トルクの推定値が所定の閾値以上の場合に、前記摩擦制動部の摩擦制動量が前記外乱トルクの推定値に基づいて定まる値に収束するように制御するとともに、前記モータトルクを概ねゼロに収束させる、
   電動車両の制御方法。
8. 請求項６に記載の電動車両の制御方法において、
   前記パラメータとしての前記モータの温度を検出し、
   前記速度パラメータが概ねゼロとなり、且つ、前記モータの温度が所定の閾値以上の場合に、前記摩擦制動部の摩擦制動量が前記外乱トルクの推定値に基づいて定まる値に収束するように制御するとともに、前記モータトルクを概ねゼロに収束させる、
   電動車両の制御方法。
9. 請求項６に記載の電動車両の制御方法において、
   前記パラメータとしての前記電動車両の停車時間を算出し、
   前記速度パラメータが概ねゼロとなり、且つ、前記停車時間が所定の閾値以上の場合に、前記摩擦制動部の摩擦制動量が前記外乱トルクの推定値に基づいて定まる値に収束するように制御するとともに、前記モータトルクを概ねゼロに収束させる、
   電動車両の制御方法。
10. 請求項６に記載の電動車両の制御方法において、
    前記パラメータとしての前記モータの消費電力を算出し、
    前記速度パラメータが概ねゼロとなり、且つ、前記消費電力が所定の閾値以上の場合に、前記摩擦制動部の摩擦制動量が前記外乱トルクの推定値に基づいて定まる値に収束するように制御するとともに、前記モータトルクを概ねゼロに収束させる、
    電動車両の制御方法。
11. 請求項６から１０のいずれか一項に記載の電動車両の制御方法において、
    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し、
    前記摩擦制動部の摩擦制動量が前記外乱トルクの推定値に基づいて定まる値に収束するとともに、前記モータトルクが概ねゼロに収束するように制御された場合は、前記アクセル操作量が上昇するまで前記摩擦制動量が前記外乱トルクに収束した状態を維持する、
    電動車両の制御方法。
12. 走行駆動源として機能するとともに、車両に回生制動力を与えるモータと、
    車両に摩擦制動力を与える摩擦制動部と、を備える電動車両の制御装置において、
    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速度パラメータ検出部と、
    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部と、
    前記摩擦制動部の摩擦制動量を制御する摩擦制動量制御部と、
    前記モータのトルクを制御するモータトルク制御部と、を備え、
    前記速度パラメータが概ねゼロとなり車両が停車状態と判定された場合は、前記摩擦制動量制御部が前記摩擦制動量を前記外乱トルクの推定値に基づいて定まる値に電気的に収束させるとともに、前記モータトルク制御部は、前記モータトルクを概ねゼロに収束させる、
    電動車両の制御装置。

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