JP6597174B2 - Electric vehicle control device and electric vehicle control method - Google Patents
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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。 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(特許文献1参照)。 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 Patent Document 1). ).
しかしながら、特許文献1に開示された技術は、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。 However, in the technique disclosed in Patent Document 1, when the regenerative braking force set by the setting unit is large, when the electric vehicle decelerates with the set regenerative braking force and the speed becomes zero, There is a problem that vibration (acceleration vibration) occurs in the longitudinal direction of the vehicle body.
この問題に対して、本願発明者らは、モータトルクからモータ回転速度までの線形な伝達特性に基づき構成された車両モデルを用いて、モータ回転速度の低下とともにモータトルクを調整し、モータトルクを概ね勾配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ことで、平坦路、登坂路、降坂路によらず、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。 In response to this problem, the inventors of the present invention adjust the motor torque as the motor rotational speed decreases and reduce the motor torque using a vehicle model configured based on a linear transfer characteristic from the motor torque to the motor rotational speed. By executing stop control that converges to a disturbance torque estimated value that is roughly a gradient resistance, smooth deceleration without acceleration vibration is achieved immediately before stopping regardless of flat roads, uphill roads, and downhill roads. I'm considering holding.
しかしながら、車両が登坂路において減速し停車する場面では、モータトルクが負から正に変化するため、ギアバックラッシュによりモータトルクが駆動輪に伝達されない区間(不感帯)が発生する。前述の外乱トルク推定値は、線形な伝達特性に基づき構成された車両モデルを用いて算出されるため、上記不感帯において車両モデルと実際の車両状態との間にモデル化誤差が生じ、外乱トルクを正確に推定できない課題がある。 However, when the vehicle decelerates and stops on an uphill road, the motor torque changes from negative to positive, and therefore a section (dead zone) in which the motor torque is not transmitted to the drive wheels occurs due to gear backlash. Since the estimated disturbance torque is calculated using a vehicle model configured based on a linear transfer characteristic, a modeling error occurs between the vehicle model and the actual vehicle state in the dead zone, and the disturbance torque is reduced. There are issues that cannot be estimated accurately.
本発明は、上記不感帯において車両モデルと実際の車両状態との間に生じるモデル化誤差の影響を抑制し、外乱トルクを正確に推定することを目的とする。 An object of the present invention is to suppress the influence of modeling errors that occur between the vehicle model and the actual vehicle state in the dead zone, and to accurately estimate the disturbance torque.
本発明による電動車両の制御方法は、車両情報に基づいてモータトルク指令値を設定し、駆動輪につながるモータのトルクを制御する電動車両の制御方法であって、ドライバのアクセル操作量を検出し、モータの回転速度に比例する車両パラメータを検出し、モータトルク指令値を入力して、モータトルクが車両の駆動軸に伝達されないギアバックラッシュの不感帯特性を含むモータトルクからモータの回転速度までの非線形な伝達特性モデルを用いて、モータに作用する外乱トルクを推定する。そして、アクセル操作量が低下して電動車両が停車間際になると、車両パラメータの低下とともにモータのトルクを外乱トルクに収束させる。 An electric vehicle control method according to the present invention is an electric vehicle control method that sets a motor torque command value based on vehicle information and controls the torque of a motor connected to a drive wheel, and detects an accelerator operation amount of a driver. Detecting vehicle parameters proportional to motor rotation speed, inputting motor torque command value, motor torque including dead zone characteristics of gear backlash that motor torque is not transmitted to the drive shaft of the vehicle, to motor rotation speed The disturbance torque acting on the motor is estimated using a nonlinear transfer characteristic model. When the accelerator operation amount decreases and the electric vehicle is about to stop, the motor torque is converged to disturbance torque as the vehicle parameters decrease.
本発明によれば、線形な伝達特性に基づき構成された車両モデルに加えて、ギアバックラッシュの不感帯特性を含むモータトルクからモータ回転速度までの非線形な伝達特性モデルを用いて外乱トルクを推定する。これにより、線形な伝達特性に基づき構成された車両モデルと実際の車両状態との間に生じるモデル化誤差の影響を抑制し、外乱トルクを正確に推定することができる。 According to the present invention, disturbance torque is estimated using a non-linear transfer characteristic model from a motor torque including a dead band characteristic of a gear backlash to a motor rotation speed in addition to a vehicle model configured based on a linear transfer characteristic. . Thereby, it is possible to suppress the influence of the modeling error generated between the vehicle model configured based on the linear transfer characteristic and the actual vehicle state, and accurately estimate the disturbance torque.
−第1実施形態−
図1は、第1実施形態における制御装置を備えた電動車両の主要構成を示すブロック図である。なお、電動車両とは、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自動車のことであり、電気自動車や、ハイブリッド自動車が含まれる。
-First embodiment-
FIG. 1 is a block diagram illustrating a main configuration of an electric vehicle including the control device according to the first embodiment. The electric vehicle is an automobile that includes an electric motor as a part or all of the drive source of the vehicle and can run by the driving force of the electric motor, and includes an electric car and a hybrid car.
モータコントローラ2には、車速V、アクセル開度θ、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が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電動モータ4を制御するためのPWM信号を生成する。また、生成したPWM信号に応じてインバータ3の駆動信号を生成する。 The motor controller 2 receives signals indicating vehicle states such as the vehicle speed V, the accelerator opening θ, the rotor phase α of the electric motor 4, and the currents iu, iv, iw of the electric motor 4 as digital signals. The motor controller 2 generates a PWM signal for controlling the electric motor 4 based on the input signal. Further, a drive signal for the inverter 3 is generated according to the generated PWM signal.
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、電動モータ4に所望の電流を流す。 The inverter 3 converts the direct current supplied from the battery 1 into alternating current by turning on / off two switching elements (for example, power semiconductor elements such as IGBT and MOS-FET) provided for each phase. Then, a desired current is passed through the electric motor 4.
電動モータ(三相交流モータ)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、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 (three-phase AC motor) 4 generates a driving force by the AC 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 driving 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、モータ4の回転速度に比例する車両パラメータとして、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 motor 4 as a vehicle parameter proportional to the rotation speed of the motor 4.
図2は、モータコントローラ2によって行われる処理の流れを示すフローチャートである。ステップS201からステップS205に係る処理は、車両システムが起動している間、一定の間隔で常時実行される。 FIG. 2 is a flowchart showing a flow of processing performed by the motor controller 2. The processing from step S201 to step S205 is always executed at regular intervals while the vehicle system is activated.
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(%)、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、および、バッテリ1の直流電圧値Vdc(V)が入力される。 In step S <b> 201, a signal indicating the vehicle state is input to the motor controller 2. Here, the vehicle speed V (km / h), the accelerator opening θ (%), 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 The currents iu, iv, iw and the DC voltage value Vdc (V) of the battery 1 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を乗算することで単位変換して、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 motor controller 2 obtains the vehicle speed v (m / s) by multiplying the rotor mechanical angular velocity ωm by the tire dynamic radius r and dividing by the gear ratio of the final gear, and multiplying the unit by multiplying by 3600/1000. The vehicle speed V (km / h) is obtained by conversion.
モータコントローラ2は、アクセル開度θ(%)を、図示しないアクセル開度センサ(アクセル操作量検出部)から取得する。なお、アクセル開度θ(%)は、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取得するようにしても良い。 The motor controller 2 acquires the accelerator opening θ (%) from an accelerator opening sensor (accelerator operation amount detection unit) (not shown). The accelerator opening degree θ (%) may be acquired 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から取得される。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。 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, and the motor rotational speed ωm (rad / s) that is the mechanical angular speed of the electric motor 4. ) And the obtained motor rotation speed ωm is multiplied 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から取得される。 Currents iu, iv, iw (A) flowing through the electric motor 4 are acquired from the current sensor 7.
直流電流値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)により検出する。なお、直流電圧値Vdc(V)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検出するようにしてもよい。 The DC current value V dc (V) is detected by a voltage sensor (not shown) provided on the DC power supply line between the battery 1 and the inverter 3. The DC voltage value V dc (V) may be detected by a signal transmitted from a battery controller (not shown).
ステップS202では、モータコントローラ2が基本目標トルクとしての第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θ及び車速V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−トルクテーブルは一例であり、図3に示すものに限定されるものではない。 In step S202, the motor controller 2 sets a first torque target value Tm1 * as a basic target torque. Specifically, the motor controller 2 refers to the accelerator opening-torque table shown in FIG. 3 on the basis of the accelerator opening θ and the vehicle speed V input in step S201, whereby the first torque target value Tm1. Set * . However, the accelerator opening-torque table is an example and is not limited to that shown in FIG.
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Td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Tdと一致する(Tm3*=Td)。そして、第3のトルク目標値Tm3*は、モータ4に所望のモータトルクを発生させるためのモータトルク指令値Tm*として、続くステップS204に係る電流指令値算出処理に用いられる。停止制御処理の詳細については、後述する。 In step S203, the motor controller 2 performs a stop control process for controlling the electric vehicle to stop. 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 third torque target value Tm3 * . As the motor rotation speed decreases, a second torque target value Tm2 * that converges to a disturbance torque estimated value Td described later is set as a third torque target value Tm3 * . 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, a stop state can be maintained regardless of the gradient of the road surface. Further, in the stopped state, the third torque target value Tm3 * coincides with the disturbance torque estimated value Td (Tm3 * = Td ). Then, the third torque target value Tm3 * is used as a motor torque command value Tm * for causing the motor 4 to generate a desired motor torque, in the subsequent current command value calculation process according to step S204. 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指令値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、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。 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 command 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 motor torque command value, motor rotation speed, DC voltage value, d-axis current target value, and q-axis current target value, and referring to this table D-axis current target value id * and 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。 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 S205, 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 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、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、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。 Next, three-phase AC voltage command values vu, vv, and vw are obtained from the d-axis and q-axis voltage command values vd and vq and the rotor phase α of the 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 motor 4 can be driven with a desired torque indicated by the motor 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の詳細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までの車両モデルを構成する伝達特性Gp(s)について説明する。 Here, before describing the details of the stop control process performed in step S203, the transfer characteristic G p (which constitutes the vehicle model from the motor torque Tm to the motor rotational speed ωm of the control device for the electric vehicle in the present embodiment). s) 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。
Jm:電動モータのイナーシャ
Jw:駆動輪のイナーシャ(1軸分)
M:車体重量
Kd:駆動系のねじり剛性
Kt:タイヤと路面の摩擦に関する係数
Nal:オーバーオールギヤ比
r:タイヤの荷重半径
ωm:モータ回転速度
Tm:モータトルク
Td:駆動輪トルク
F:駆動力(2軸分)
V:車体速度
ωw:駆動輪の角速度
θ:駆動軸のねじり角
バックラッシュによる不感帯を線形関数と飽和関数の差分で表現すると、図4より以下の運動方程式(1)〜(6)を導くことができる。
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 (for one axis)
M: body weight K d : torsional rigidity K t of drive system: coefficient N al regarding friction between tire and road surface: overall gear ratio r: tire load radius ω m : motor rotation speed T m : motor torque T d : drive wheel Torque F: Driving force (for 2 axes)
V: body speed ω w : angular velocity of driving wheel θ: torsion angle of driving shaft When the dead zone due to backlash is expressed by the difference between the linear function and the saturation function, the following equations of motion (1) to (6) are derived from FIG. be able to.
ただし、式(4)におけるSat(θ)は、飽和関数であり、次式(7)により定義される。 However, Sat (θ) in the equation (4) is a saturation function and is defined by the following equation (7).
式(7)中のθBLは、モータ4から駆動軸8までのオーバーオールのギアバックラッシュ量(不感帯幅)である。 Θ BL in the equation (7) is an overall gear backlash amount (dead band width) from the motor 4 to the drive shaft 8.
上記式(1)〜(6)をラプラス変換して、トルク指令値からモータ回転速度までの伝達特性を求めると、次式(8)で表せる。 When the above formulas (1) to (6) are Laplace converted and the transfer characteristic from the torque command value to the motor rotation speed is obtained, it can be expressed by the following formula (8).
式(8)において、Gp(s)を含む右辺第1項は、ギアバックラッシュの不感帯特性を含まない線形な伝達特性モデルを表し、第2項は、ギアバックラッシュ補償用として機能する伝達特性Gps(s)と飽和関数とからなる非線形な伝達特性モデルを表す。Gp(s)と、Gps(s)は、それぞれ以下式(9)、(10)で表される。 In Expression (8), the first term on the right side including Gp (s) represents a linear transfer characteristic model that does not include the dead band characteristic of the gear backlash, and the second term represents a transfer characteristic that functions as gear backlash compensation. This represents a non-linear transfer characteristic model composed of Gps (s) and a saturation function. Gp (s) and Gps (s) are represented by the following equations (9) and (10), respectively.
ただし、式(9)、(10)中のb3、b2、b1、b0、c2、c1は、それぞれ次式(11)で表される。 However, b 3 , b 2 , b 1 , b 0 , c 2 , c 1 in the formulas (9) and (10) are represented by the following formula (11), respectively.
式(9)を整理すると、Gp(s)は、次式(12)のように表すことができる。一般的な車両では、式(12)の伝達関数の極と零点を調べると、1つの極と1つの零点は極めて近い値を示す。これは、式(12)のαとβが極めて近い値を示すことに相当する。ただし、以下式中のζpは、駆動軸ねじり振動系の減衰係数であり、ωpは駆動軸ねじり振動系の固有振動周波数である。 By rearranging equation (9), Gp (s) can be expressed as in the following equation (12). In a general vehicle, when the poles and zeros of the transfer function of Expression (12) are examined, one pole and one zero show extremely close values. This corresponds to the fact that α and β in Equation (12) show extremely close values. However, ζ p in the following expression is a damping coefficient of the drive shaft torsional vibration system, and ω p is a natural vibration frequency of the drive shaft torsional vibration system.
従って、式(12)における極零相殺(α=βと近似)を行うことにより、次式(13)に示すように、(2次)/(3次)の伝達特性Gp(s)を構成する。 Therefore, by performing pole-zero cancellation (approximate with α = β) in equation (12), the transfer characteristic G p (s) of (second order) / (third order) is obtained as shown in the following equation (13). Constitute.
続いて、モータコントローラ2で実行される停止制御処理の詳細について、図5を参照して説明する。 Next, details of the stop control process executed by the motor controller 2 will be described with reference to FIG.
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。本実施形態における停止制御処理は、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、減算器503と、トルク比較器504と、制振制御演算器505とを用いて行われる。以下、それぞれの構成の詳細を説明する。 FIG. 5 is a block diagram for realizing the stop control process. The stop control process in the present embodiment is performed using a motor rotation speed F / B torque setter 501, a disturbance torque estimator 502, a subtractor 503, a torque comparator 504, and a vibration suppression control calculator 505. Is called. Details of each configuration will be described below.
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。 The motor rotation speed F / B torque setter 501 calculates a motor rotation speed feedback torque (hereinafter referred to as “motor rotation speed F / B torque”) Tω based on the detected motor rotation speed ωm. Details will be described with reference to FIG.
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。 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. The motor rotation speed F / B torque Tω is set as a torque that provides a greater 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.
図5に戻って説明を続ける。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Tdを算出する。外乱トルク推定器502の詳細は、後述する。 Returning to FIG. The disturbance torque estimator 502 calculates a disturbance torque estimated value Td based on the detected motor rotation speed ωm and the third torque target value Tm3 * . Details of the disturbance torque estimator 502 will be described later.
減算器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との偏差を演算して、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Tdに収束していく。 The subtractor 503 calculates a deviation between the motor rotation speed F / B torque Tω calculated by the motor rotation speed F / B torque setting unit 501 and the disturbance torque estimation value T d calculated by the disturbance torque estimator 502. Then, the second torque target value Tm2 * is calculated. When the motor rotation speed ωm decreases and approaches 0, the motor rotation speed F / B torque Tω also approaches 0. Therefore, the second torque target value Tm2 * is estimated as disturbance torque according to the decrease in the motor rotation speed ωm. It converges to the value Td .
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、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。 The torque comparator 504 compares the magnitudes of the first torque target value Tm1 * and the second torque target value Tm2 * , and sets the larger torque target value as the third torque target value Tm3 * . . 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 first torque target value Tm1 * as the third torque. Set as target value Tm3 * . In addition, 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 uses the third torque target value Tm3 * 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.
制振制御演算器505は、トルク比較器504から出力される第3のトルク目標値Tm3*に対して、駆動力伝達系のねじり振動を抑制する制振制御を施して、制振制御後の第3のトルク目標値Tm3*(以下、単に第3のトルク目標値Tm3*と呼ぶ)を出力する。制振制御は、例えば、国際公開番号WO2013/157315号公報に記載された制振制御を適用する。 The vibration suppression control computing unit 505 performs vibration suppression control that suppresses torsional vibration of the driving force transmission system on the third torque target value Tm3 * output from the torque comparator 504, and performs post-vibration control. The third torque target value Tm3 * (hereinafter simply referred to as the third torque target value Tm3 * ) is output. As the vibration suppression control, for example, the vibration suppression control described in International Publication No. WO2013 / 157315 is applied.
次に、本発明に特徴的な外乱トルク推定器502の詳細について、図7を参照して説明する。 Next, details of the disturbance torque estimator 502 characteristic of the present invention will be described with reference to FIG.
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Td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、駆動軸ねじり角推定器702と、リミッタ703と制御ブロック704とで構成される非線形な伝達特性モデル710と、加算器705と、減算器706と、制御ブロック707とを備える。 FIG. 7 is a block diagram for explaining a method of calculating a disturbance torque estimated value Td based on the motor rotation speed ωm and the third torque target value Tm3 * . The disturbance torque estimator 502 includes a control block 701, a drive shaft torsion angle estimator 702, a non-linear transfer characteristic model 710 including a limiter 703 and a control block 704, an adder 705, a subtractor 706, And a control block 707.
制御ブロック701は、上記式(13)で表されるGp(s)なる線形な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*に対してフィルタリング処理を施すことにより、第1のモータ回転速度推定値を算出する。算出した第1のモータ回転速度推定値は、加算器705へ出力される。 The control block 701 functions as a filter having a linear transfer characteristic Gp (s) expressed by the above equation (13), and performs a filtering process on the third torque target value Tm3 * . Thus, a first motor rotational speed estimated value is calculated. The calculated first motor rotation speed estimated value is output to adder 705.
駆動軸ねじり角推定器702は、第3のトルク目標値Tm3*に基づいて、駆動軸ねじり角推定値θdを算出する。駆動軸ねじり角推定器702の詳細は、図8を参照して説明する。 The drive shaft torsion angle estimator 702 calculates the drive shaft torsion angle estimated value θ d based on the third torque target value Tm3 * . Details of the drive shaft torsion angle estimator 702 will be described with reference to FIG.
図8は、第3のトルク目標値Tm3*に基づいて、駆動軸ねじり角推定値θd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に示すブロック図は、以下に説明する式(16)に基づいて導出される。 FIG. 8 is a block diagram for explaining a method of calculating the drive shaft torsion angle estimated value θ d based on the third torque target value Tm3 * . The block diagram shown in FIG. 8 is derived based on Expression (16) described below.
まず、上記式(1)〜(6)をラプラス変換すると、駆動軸ねじり角速度ωm/N−ωwは、次式(14)で表される。なお、Nはファイナルギア比を表す。 First, when the above equations (1) to (6) are Laplace transformed, the drive shaft torsion angular velocity ω m / N−ω w is expressed by the following equation (14). N represents the final gear ratio.
ただし、式(14)中のHw(s)は、次式(15)で表される。 However, H w (s) in Expression (14) is represented by the following Expression (15).
上記式(4)、(6)、(14)より、次式(16)が得られる。 From the above equations (4), (6) and (14), the following equation (16) is obtained.
式(16)から、図8で示すブロック図が導出される。図8は、式(16)に基づいて構成された、ギアバックラッシュの不感帯特性を含む、モータトルクから駆動軸ねじり角までの特性をモデル化した車両モデル810を表したものである。なお、式(16)中のTmは、第3のトルク目標値Tm3*に対応し、式(4)に基づく(θ−Sat(θ))は、リミッタ801に対応する。これにより、駆動軸ねじり角推定器702は、第3のトルク目標値Tm3*に基づいて、駆動軸ねじり角推定値θdを算出することができる。 From the equation (16), the block diagram shown in FIG. 8 is derived. FIG. 8 shows a vehicle model 810 that is configured based on the equation (16) and that models the characteristics from the motor torque to the drive shaft torsion angle, including the dead band characteristics of the gear backlash. Tm in Expression (16) corresponds to the third torque target value Tm3 * , and (θ−Sat (θ)) based on Expression (4) corresponds to the limiter 801. Accordingly, the drive shaft torsion angle estimator 702 can calculate the drive shaft torsion angle estimated value θd based on the third torque target value Tm3 * .
図7に戻って説明を続ける。駆動軸ねじり角推定器702から出力される駆動軸ねじり角推定値は、非線形な伝達特性モデル710に入力される。伝達特性モデル710は、リミッタ703と、上記式(10)で表されるGps(s)なる伝達特性を有する制御ブロック704とで構成される。 Returning to FIG. 7, the description will be continued. The drive shaft torsion angle estimated value output from the drive shaft torsion angle estimator 702 is input to the nonlinear transfer characteristic model 710. The transfer characteristic model 710 includes a limiter 703 and a control block 704 having a transfer characteristic of Gps (s) expressed by the above equation (10).
リミッタ703では、上記式(7)に基づいて、駆動軸ねじり角推定値θdから、駆動軸ねじり角推定値リミット値が算出される。算出された値は、制御ブロック704に出力される。 In limiter 703, based on the equation (7), from the drive shaft estimated torsion angle value theta d, estimated torsion angle value limits the drive shaft is calculated. The calculated value is output to the control block 704.
制御ブロック704は、上記式(10)で表されるGps(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いる。Gps(s)は、不感帯特性を補償するように構成されたギアバックアッシュ補償用フィルタとして機能する。制御ブロック704は、リミッタ703からの出力である駆動軸ねじり角推定値リミット値に基づいて、ギアバックラッシュの不感帯特性を補償するためのモータ回転速度補正値を算出する。 The control block 704 functions as a filter having a transfer characteristic of Gps (s) represented by the above formula (10). Gps (s) functions as a gear back ash compensation filter configured to compensate for the dead band characteristics. The control block 704 calculates a motor rotation speed correction value for compensating for the dead band characteristic of the gear backlash based on the drive shaft torsion angle estimated value limit value that is an output from the limiter 703.
加算器705は、線形な伝達特性を有する制御ブロック701の出力である第1のモータ回転速度推定値と、非線形な伝達特性モデル710の出力であるモータ回転速度補正値とを加算して、第2のモータ回転速度推定値を算出する。 The adder 705 adds the first motor rotation speed estimated value that is the output of the control block 701 having a linear transfer characteristic and the motor rotation speed correction value that is the output of the nonlinear transfer characteristic model 710 to add the first motor rotation speed correction value. 2 is estimated.
これにより、線形な伝達特性Gp(s)を用いて算出される第1のモータ回転速度推定値が、非線形な伝達特性モデル710を用いて算出されたモータ回転速度補正値によって補正される。第1のモータ回転速度推定値がこのように補正されることで、線形な伝達特性有するGp(s)を用いて算出される第1のモータ回転速度推定値から、非線形な特性を有するギアバックラッシュの不感帯特性が補償される。これにより、車両がギアバックラッシュ区間を跨ぐ区間が生じても、第3のトルク目標値Tm3*から、モータ回転速度を適切に推定することができる。 As a result, the first estimated motor rotation speed value calculated using the linear transfer characteristic Gp (s) is corrected by the motor rotation speed correction value calculated using the nonlinear transfer characteristic model 710. By correcting the first motor rotational speed estimated value in this way, the gear back having a non-linear characteristic is obtained from the first motor rotational speed estimated value calculated using Gp (s) having a linear transfer characteristic. The dead zone characteristics of the rush are compensated. Thereby, even if the section where the vehicle straddles the gear backlash section occurs, the motor rotation speed can be appropriately estimated from the third torque target value Tm3 * .
ただし、非線形な伝達特性モデル710は、上述の構成に限らず、リミッタ703を用いずに、駆動軸ねじり角推定器702が備えるリミッタ801(図8参照)と、制御ブロック704とで構成されても良い。その場合は、リミッタ801から出力される駆動軸ねじり角推定値リミット値は、リミッタ703を介さずに、制御ブロック704へ直接入力される。 However, the non-linear transfer characteristic model 710 is not limited to the above-described configuration, and includes a limiter 801 (see FIG. 8) included in the drive shaft torsion angle estimator 702 and a control block 704 without using the limiter 703. Also good. In that case, the drive shaft torsion angle estimated value limit value output from the limiter 801 is directly input to the control block 704 without going through the limiter 703.
減算器706は、モータ回転速度ωmと、第2のモータ回転速度推定値との差分を演算して、モータ回転速度偏差を算出する。 The subtractor 706 calculates a difference between the motor rotation speed ωm and the second motor rotation speed estimated value, and calculates a motor rotation speed deviation.
制御ブロック707は、ローパスフィルタH(s)と、下記式(17)に基づき構成される伝達特性Gr(s)の逆系とから構成されるフィルタとしての機能を担っており、モータ回転速度偏差に対してフィルタリング処理を施すことにより、外乱トルク推定値を算出する。 The control block 707 has a function as a filter composed of a low-pass filter H (s) and an inverse system of the transfer characteristic Gr (s) configured based on the following equation (17). Is subjected to filtering processing to calculate a disturbance torque estimated value.
伝達特性Gr(s)は、第3のトルク目標値Tm3*の算出において、図5で示す制振制御演算器505を併用する際に用いられる車両応答である。Gr(s)は、上記式(13)で表されるGp(s)と、制振制御演算器505を構成する制振制御アルゴリズムにより、次式(17)で表される。 The transfer characteristic Gr (s) is a vehicle response used when the vibration suppression control computing unit 505 shown in FIG. 5 is used in the calculation of the third torque target value Tm3 * . Gr (s) is expressed by the following equation (17) by Gp (s) expressed by the above equation (13) and the vibration suppression control algorithm constituting the vibration suppression control computing unit 505.
ただし、式(17)中のζrは、駆動軸ねじり振動系の規範減衰係数を表す。 However, ζ r in the equation (17) represents a reference damping coefficient of the drive shaft torsional vibration system.
なお、第3のトルク目標値Tm3*の算出において制振制御を併用しない場合は、制振制御との干渉を考慮する必要がないので、制御ブロック707は、伝達特性Gr(s)に代えて、上記式(13)で表される伝達特性Gp(s)を用いて構成される。また、制振制御を併用しない場合は、図5で示すトルク比較器504の出力を第3のトルク目標値Tm3*とする。 Note that if the vibration suppression control is not used in the calculation of the third torque target value Tm3 * , it is not necessary to consider the interference with the vibration suppression control. Therefore, the control block 707 replaces the transfer characteristic Gr (s). The transfer characteristic Gp (s) represented by the above equation (13) is used. When the vibration suppression control is not used together, the output of the torque comparator 504 shown in FIG. 5 is set as the third torque target value Tm3 * .
以上の処理により外乱トルク推定値を算出することにより、登坂路における停止間際に車両がギアバックラッシュを跨ぐシーンにおいても、ギアバックラッシュの不感帯特性を補償して、外乱トルク推定値を算出することができるので、外乱トルク推定値の変動を抑制し、車両を滑らかに停止させることができる。 By calculating the estimated disturbance torque by the above processing, the estimated disturbance torque can be calculated by compensating for the deadband characteristics of the gear backlash even in a scene where the vehicle straddles the gear backlash just before stopping on the uphill road. Therefore, the fluctuation of the estimated disturbance torque can be suppressed and the vehicle can be stopped smoothly.
以上、第1実施形態の電動車両の制御装置は、車両情報に基づいてモータトルク指令値を設定し、駆動輪9a、9bにつながるモータ4のトルクを制御する電動車両の制御方法を実現する制御装置であって、ドライバのアクセル操作量を検出し、モータ回転速度ωmに比例する車両パラメータを検出し、第3のトルク目標値Tm3*を入力して、モータトルクが車両の駆動軸に伝達されないギアバックラッシュの不感帯特性を含むモータトルクからモータ4の回転速度までの非線形な伝達特性モデル710を用いて、モータに作用する外乱トルク推定値を推定する。そして、アクセル操作量が低下して電動車両が停車間際になると、車両パラメータの低下とともにモータ4のトルクを外乱トルクに収束させる。 As described above, the control device for the electric vehicle according to the first embodiment sets the motor torque command value based on the vehicle information, and realizes the control method for the electric vehicle that controls the torque of the motor 4 connected to the drive wheels 9a and 9b. The device detects the accelerator operation amount of the driver, detects a vehicle parameter proportional to the motor rotational speed ωm, inputs the third torque target value Tm3 * , and the motor torque is not transmitted to the drive shaft of the vehicle A disturbance torque estimated value acting on the motor is estimated using a nonlinear transfer characteristic model 710 from the motor torque including the dead band characteristic of the gear backlash to the rotational speed of the motor 4. When the accelerator operation amount decreases and the electric vehicle is about to stop, the torque of the motor 4 is converged to disturbance torque as the vehicle parameters decrease.
これにより、例えば登坂路における停止間際にモータトルクが負から正に変化する場面においても外乱トルク推定値を正確に算出することができるので、車両モデルと実車との間のモデル化誤差の影響による外乱トルク推定値の変動を抑制し、外乱トルク推定値の変動に起因する加速度ショックを抑制することができる。 This makes it possible to accurately calculate the disturbance torque estimate even when the motor torque changes from negative to positive just before stopping on an uphill road, for example, due to the effects of modeling errors between the vehicle model and the actual vehicle. The fluctuation of the disturbance torque estimated value can be suppressed, and the acceleration shock caused by the fluctuation of the disturbance torque estimated value can be suppressed.
また、第1実施形態の電動車両の制御装置は、モータトルク指令値としての第3のトルク目標値Tm3*に基づいて駆動軸ねじり角推定値θdを算出し、第3のトルク目標値Tm3*を入力して、不感帯特性を含まないモータトルクからモータ4の回転速度までの線形な伝達特性モデルGp(s)を用いて、第1のモータ回転速度推定値を算出し、駆動軸ねじり角推定値θdを入力して、上下限値を制限するリミッタ703と、ギアバックラッシュを補償するバックラッシュ補償用フィルタGps(s)とで構成される非線形な伝達特性モデル710を用いて、モータ回転速度補正値を算出する。そして、第1のモータ回転速度推定値をモータ回転速度補正値により補正した第2のモータ回転速度推定値とモータ回転速度ωmとに基づいて、第2のモータ回転速度偏差を算出する。そして、モータ回転速度偏差に対して、伝達特性Gp(s)の逆モデル1/Gp(s)と、ローパスフィルタH(s)とで構成されるフィルタを用いたフィルタリング処理を施すことによって外乱トルク推定値を算出する。 Further, the control device for the electric vehicle according to the first embodiment calculates the drive shaft torsion angle estimated value θd based on the third torque target value Tm3 * as the motor torque command value, and the third torque target value Tm3 *. To calculate the first motor rotational speed estimated value using the linear transfer characteristic model Gp (s) from the motor torque not including the dead band characteristic to the rotational speed of the motor 4 to estimate the drive shaft torsion angle. Using a nonlinear transfer characteristic model 710 composed of a limiter 703 that limits the upper and lower limit values by inputting the value θd and a backlash compensation filter Gps (s) that compensates for gear backlash, A correction value is calculated. Then, a second motor rotational speed deviation is calculated based on the second motor rotational speed estimated value obtained by correcting the first motor rotational speed estimated value by the motor rotational speed correction value and the motor rotational speed ωm. Then, a disturbance torque is obtained by subjecting the motor rotational speed deviation to a filtering process using a filter composed of an inverse model 1 / Gp (s) of the transfer characteristic Gp (s) and a low-pass filter H (s). Calculate an estimate.
これにより、線形のバックラッシュ補償用フィルタとして機能するGps(s)と飽和関数とで構成される非線形な伝達特性モデルでギアバックラッシュの不感帯特性を模擬することができるので、バックラッシュがある場合と、バックラッシュが無い場合とで制御を切り替える必要がなく、ギアバックラッシュの不感帯特性を補償することができる。すなわち、車両状態に応じた複雑な条件分岐を要さずに、演算式のみでギアバックラッシュを補償することができる。 As a result, the deadband characteristic of the gear backlash can be simulated by a nonlinear transfer characteristic model composed of Gps (s) and a saturation function that functions as a linear backlash compensation filter. Thus, there is no need to switch the control when there is no backlash, and the deadband characteristics of the gear backlash can be compensated. That is, the gear backlash can be compensated only by the arithmetic expression without requiring a complicated conditional branch according to the vehicle state.
また、第1実施形態の電動車両の制御装置は、モータトルクからモータ回転速度ωmまでの駆動力伝達系のねじり振動を抑制する制振制御(制振制御演算器505)を施すことにより第3のトルク目標値Tm3*が算出され、第3のトルク目標値Tm3*に基づいて外乱トルクが推定される場合は、モータトルク指令値としての第3のトルク目標値Tm3*に基づいて駆動軸ねじり角推定値を算出し、第3のトルク目標値Tm3*を入力して、不感帯特性を含まないモータトルクからモータ4の回転速度までの線形な伝達特性モデルGp(s)を用いて、第1のモータ回転速度推定値を算出し、駆動軸ねじり角推定値θdを入力して、上下限値を制限するリミッタ703と、ギアバックラッシュを補償するバックラッシュ補償用フィルタGps(s)とで構成される非線形な伝達特性モデル710を用いて、モータ回転速度補正値を算出する。そして、第1のモータ回転速度推定値をモータ回転速度補正値により補正した第2のモータ回転速度推定値とモータ回転速度ωmとに基づいて、第2のモータ回転速度偏差を算出する。そして、伝達特性Gp(s)と、モータトルク指令値からモータ回転速度までの駆動力伝達系のねじり振動を抑制する制振制御のアルゴリズムとから導かれる伝達特性Gr(s)の逆モデル1/Gr(s)と、ローパスフィルタH(s)とで構成されるフィルタを用いたフィルタリング処理を施すことによって外乱トルクを推定する。 In addition, the control apparatus for the electric vehicle according to the first embodiment performs the vibration suppression control (vibration suppression control calculator 505) for suppressing the torsional vibration of the driving force transmission system from the motor torque to the motor rotation speed ωm. the desired torque value Tm3 * is calculated, if the disturbance torque is estimated on the basis of the third torque target value Tm3 * are torsion drive shaft on the basis of the third torque target value as a motor torque command Tm3 * An angle estimated value is calculated, a third torque target value Tm3 * is input, and a linear transfer characteristic model Gp (s) from the motor torque not including the dead band characteristic to the rotational speed of the motor 4 is used to The estimated rotational speed of the motor is calculated, the estimated drive shaft torsion angle θd is input, the limiter 703 that limits the upper and lower limit values, and the backlash compensation filter Gps ( ) And using the constructed nonlinear transfer characteristic model 710 exits, and calculates the motor rotational speed compensation value. Then, a second motor rotational speed deviation is calculated based on the second motor rotational speed estimated value obtained by correcting the first motor rotational speed estimated value by the motor rotational speed correction value and the motor rotational speed ωm. Then, an inverse model 1 / of the transfer characteristic Gp (s) derived from the transfer characteristic Gp (s) and an algorithm of damping control for suppressing torsional vibration of the driving force transmission system from the motor torque command value to the motor rotation speed. A disturbance torque is estimated by performing a filtering process using a filter composed of Gr (s) and a low-pass filter H (s).
これにより、外乱トルク推定値の算出において、第3のトルク目標値Tm3*の算出における制振制御が考慮されるので、当該制振制御に干渉することなく、外乱トルク推定値を適切に推定することができる。 Thereby, in the calculation of the disturbance torque estimated value, since the vibration suppression control in the calculation of the third torque target value Tm3 * is taken into consideration, the disturbance torque estimated value is appropriately estimated without interfering with the vibration suppression control. be able to.
また、第1実施形態の電動車両の制御装置によれば、リミッタ703、801の上下限値は、ギアバックラッシュの不感帯幅に基づいて算出される。これにより、ギアバックラッシュに対する補償量を算出することができる。 Further, according to the control apparatus for an electric vehicle of the first embodiment, the upper and lower limit values of the limiters 703 and 801 are calculated based on the dead band width of the gear backlash. Thereby, the compensation amount for the gear backlash can be calculated.
また、第1実施形態の電動車両の制御装置によれば、駆動軸ねじり角推定値は、モータトルク指令値を入力して、ギアバックラッシュの不感帯特性を含む、モータトルクから駆動軸ねじり角速度までの特性をモデル化した車両モデル810を用いて算出される。これにより、駆動輪9a、9bの回転速度を検出するセンサ等を用いることなく、駆動軸ねじり角推定値を算出することができる。 Further, according to the control apparatus for an electric vehicle according to the first embodiment, the estimated value of the drive shaft torsion angle is input from the motor torque command value and includes the dead band characteristic of gear backlash to the drive shaft torsion angular velocity. It is calculated using a vehicle model 810 in which the characteristics of the above are modeled. Thereby, the estimated value of the drive shaft torsion angle can be calculated without using a sensor or the like that detects the rotational speed of the drive wheels 9a and 9b.
−第2実施形態−
第2実施形態は、第1実施形態とは、図7を参照して説明した外乱トルク推定器502の構成が異なる。以下、第2実施形態における外乱トルク推定器502の詳細について、図9および図10を参照して説明する。
-Second Embodiment-
The second embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the disturbance torque estimator 502 described with reference to FIG. Hereinafter, details of the disturbance torque estimator 502 in the second embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
図9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Tdを算出する方法を説明するためのブロック図である。本実施形態の外乱トルク推定器502は、制御ブロック901と、駆動軸ねじり角推定器902と、リミッタ903と制御ブロック904とで構成される非線形な伝達特性モデル910と、加算器905と、減算器906と、制御ブロック907とを備える。 FIG. 9 is a block diagram for explaining a method of calculating the disturbance torque estimated value Td based on the motor rotation speed ωm and the third torque target value Tm3 * . The disturbance torque estimator 502 of this embodiment includes a control block 901, a drive shaft torsion angle estimator 902, a non-linear transfer characteristic model 910 including a limiter 903 and a control block 904, an adder 905, and a subtraction. And a control block 907.
制御ブロック901は、上記式(13)で表されるGp(s)なる線形な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*に対してフィルタリング処理を施すことにより、第1のモータ回転速度推定値を算出する。算出した第1のモータ回転速度推定値は、加算器905へ出力される。 The control block 901 functions as a filter having a linear transfer characteristic Gp (s) represented by the above equation (13), and performs a filtering process on the third torque target value Tm3 * . Thus, a first motor rotational speed estimated value is calculated. The calculated first motor rotation speed estimation value is output to adder 905.
駆動軸ねじり角推定器902は、第3のトルク目標値Tm3*と、外乱トルク推定値とに基づいて、駆動軸ねじり角推定値θdを算出する。駆動軸ねじり角推定器902の詳細は、図10を参照して説明する。 The drive shaft torsion angle estimator 902 calculates the drive shaft torsion angle estimated value θ d based on the third torque target value Tm3 * and the disturbance torque estimated value. Details of the drive shaft torsion angle estimator 902 will be described with reference to FIG.
図10は、第3のトルク目標値Tm3*と外乱トルク推定値とに基づいて、駆動軸ねじり角推定値θdを算出する方法を説明するためのブロック図である。以下、駆動軸ねじり角推定値θdを算出するために行われる具体的な処理について説明する。 FIG. 10 is a block diagram for explaining a method of calculating the drive shaft torsion angle estimated value θ d based on the third torque target value Tm3 * and the disturbance torque estimated value. Hereinafter, a specific process performed to calculate the drive shaft torsion angle estimated value θ d will be described.
ギアバックラッシュによる不感帯を線形関数と飽和関数の差分で表現した運動方程式(1)〜(6)に対して、主に勾配外乱を示す車体駆動力外乱Fdvと、ブレーキ制動や、ころがり摩擦等の外乱を示す駆動輪外乱Fdwとを車両に作用する外乱として考慮すると、車両の運動方程式は、以下式(18)〜(23)で表される。 For the equations of motion (1) to (6) expressing the dead zone due to gear backlash by the difference between the linear function and the saturation function, the vehicle body driving force disturbance F dv which mainly shows gradient disturbance, brake braking, rolling friction, etc. When the driving wheel disturbance F dw indicating the disturbance is considered as a disturbance acting on the vehicle, the equation of motion of the vehicle is expressed by the following equations (18) to (23).
ただし、式(19)中のFdvは車体駆動力外乱を表し、式(20)中のFdwは、2輪分の駆動輪外乱を表す。 However, F dv in Expression (19) represents a vehicle body driving force disturbance, and F dw in Expression (20) represents driving wheel disturbance for two wheels.
式(18)〜(23)をラプラス変換して、車体駆動力外乱Fdvと駆動輪外乱Fdwとが考慮された、モータトルク指令値Tmからモータ回転速度ωmまでの伝達特性を求めると、次式(24)で表される。 Expressions (18) to (23) are subjected to Laplace transform to obtain a transfer characteristic from the motor torque command value T m to the motor rotational speed ω m in consideration of the vehicle body driving force disturbance F dv and the driving wheel disturbance F dw. And expressed by the following equation (24).
ただし、式(24)中の関数、Gp(s)、Gps(S)、Gdw1(s)、Gdv1(2)は、それぞれ、以下式(25)〜(28)で表される。 However, the functions, Gp (s), Gps (S), Gdw1 (s), and Gdv1 (2) in Expression (24) are respectively expressed by Expressions (25) to (28) below.
ただし、式(27)中のd11、式(28)中のd10は、次式(29)の通りである。 However, d11 in Formula (27) and d10 in Formula (28) are as the following Formula (29).
式(24)、(27)、(28)より、外乱トルクに関する項をdと置いて整理すると、次式(30)のように表される。 From the formulas (24), (27), and (28), when the term relating to the disturbance torque is arranged as d, the following formula (30) is obtained.
次に、駆動軸ねじり角θを算出する。式(18)〜(23)をラプラス変換して、駆動軸ねじり角の伝達関数を算出すると、次式(31)で表される。 Next, the drive shaft torsion angle θ is calculated. When formulas (18) to (23) are Laplace transformed to calculate a drive function of the drive shaft torsion angle, it is expressed by the following formula (31).
ただし、式(31)中のd21、d20は次式(32)の通りである。 However, d21 and d20 in Formula (31) are as the following Formula (32).
また、式(30)より、式(31)は、外乱トルクに関する項をdに置き換えて、次式(33)のように変形することができる。 Further, from Expression (30), Expression (31) can be modified as the following Expression (33) by replacing the term relating to the disturbance torque with d.
式(33)中のGd´(s)は、次式(34)の通りである。 Gd ′ (s) in the equation (33) is as the following equation (34).
式(34)は、分子次数(3次)が分母次数(1次)よりも大きく、いわゆる非プロパーな伝達関数である。したがって、非プロパーを解消するため、Gd´(s)に対して、ローパスフィルタGL(s)=ωn 2/(s2+2ωns+ωn 2)を施す処理を行うことにより、次式(35)のとおり、3次/3次のプロパーな伝達関数を構成する。 Equation (34) is a so-called non-proper transfer function in which the numerator order (third order) is larger than the denominator order (first order). Therefore, in order to eliminate non-properity, a process of applying a low-pass filter G L (s) = ω n 2 / (s 2 + 2ω n s + ω n 2 ) to Gd ′ (s) is performed as follows: As shown in 35), a third-order / third-order proper transfer function is constructed.
ただし、ωnは、ローパスフィルタGL(s)のカットオフ周波数である。 However, ω n is a cutoff frequency of the low-pass filter G L (s).
式(21)、(33)、(35)から、次式(36)を得ることができる。 From the equations (21), (33), (35), the following equation (36) can be obtained.
そして、式(36)から、図10のブロック図が導出される。図10は、ギアバックラッシュの不感帯特性を含む、モータトルクから駆動軸ねじり角までの特性をモデル化した車両モデル1010と、車両モデル1010に入力される外乱トルク推定値とをブロック図で表したものである。これにより、駆動軸ねじり角推定器902は、第3のトルク目標値Tm3*と、外乱トルク推定値とに基づいて、駆動軸ねじり角推定値θdを算出することができる。 And the block diagram of FIG. 10 is derived | led-out from Formula (36). FIG. 10 is a block diagram showing a vehicle model 1010 that models the characteristics from the motor torque to the drive shaft torsion angle, including the dead band characteristics of the gear backlash, and the estimated disturbance torque input to the vehicle model 1010. Is. Accordingly, the drive shaft torsion angle estimator 902 can calculate the drive shaft torsion angle estimated value θd based on the third torque target value Tm3 * and the disturbance torque estimated value.
図9に戻って説明を続ける。駆動軸ねじり角推定器902から出力される駆動軸ねじり角推定値は、非線形な伝達特性モデル910に入力される。伝達特性モデル910は、リミッタ903と、上記式(10)で表されるGps(s)なる伝達特性を有する制御ブロック904とで構成される。 Returning to FIG. 9, the description will be continued. The drive shaft torsion angle estimated value output from the drive shaft torsion angle estimator 902 is input to the nonlinear transfer characteristic model 910. The transfer characteristic model 910 includes a limiter 903 and a control block 904 having a transfer characteristic of Gps (s) expressed by the above equation (10).
リミッタ903では、上記式(7)に基づいて、駆動軸ねじり角推定値θdから、駆動軸ねじり角推定値リミット値が算出される。算出された値は、制御ブロック904に出力される。 In limiter 903, based on the equation (7), from the drive shaft estimated torsion angle value theta d, estimated torsion angle value limits the drive shaft is calculated. The calculated value is output to the control block 904.
制御ブロック904は、上記式(10)で表されるGps(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、ギアバックラッシュ補償用フィルタとして機能する。制御ブロック904は、リミッタ903からの出力である駆動軸ねじり角推定値リミット値に基づいて、ギアバックラッシュの不感帯特性を補償するためのモータ回転速度補正値を算出する。 The control block 904 has a function as a filter having a transfer characteristic of Gps (s) expressed by the above formula (10), and functions as a gear backlash compensation filter. The control block 904 calculates a motor rotation speed correction value for compensating for the dead band characteristic of the gear backlash based on the drive shaft torsion angle estimated value limit value that is an output from the limiter 903.
加算器905は、線形な伝達特性を有する制御ブロック901の出力である第1のモータ回転速度推定値と、非線形な伝達特性を有する伝達特性モデル910の出力であるモータ回転速度補正値とを加算して、第2のモータ回転速度推定値を算出する。 The adder 905 adds the first motor rotation speed estimated value that is the output of the control block 901 having a linear transfer characteristic and the motor rotation speed correction value that is the output of the transfer characteristic model 910 having a nonlinear transfer characteristic. Then, a second estimated motor rotation speed value is calculated.
これにより、線形な伝達特性を有する伝達特性Gp(s)を用いて算出される第1のモータ回転速度推定値が、非線形な伝達特性モデル910を用いて算出されたモータ回転速度補正値により補正される。第1のモータ回転速度推定値がこのように補正されることで、線形な伝達特性を有するGp(s)を用いて算出される第1のモータ回転速度推定値から、非線形な特性を有するギアバックラッシュの不感帯特性が補償される。 Thus, the first motor rotation speed estimated value calculated using the transfer characteristic Gp (s) having a linear transfer characteristic is corrected by the motor rotation speed correction value calculated using the nonlinear transfer characteristic model 910. Is done. By correcting the first motor rotational speed estimated value in this way, the gear having nonlinear characteristics from the first motor rotational speed estimated value calculated using Gp (s) having linear transfer characteristics. Backlash deadband characteristics are compensated.
さらに、式(36)中においてGd(s)・dが加算されていることから示されるように、駆動軸ねじり角推定器902には、外乱トルク推定値がフィードバック入力される。これにより、車両モデル1010が外乱トルク推定値により補正され、勾配等の外乱によって生じる駆動軸ねじり角の誤差を補償することができる。これにより、駆動軸ねじり角推定値をより正確に推定することができるので、車両がギアバックラッシュ区間を跨ぐ区間が生じても、第3のトルク目標値Tm3*と、外乱トルク推定値とに基づいて、モータ回転速度を正確に推定することができる。 Further, as indicated by the addition of Gd (s) · d in equation (36), the disturbance torque estimated value is fed back to the drive shaft torsion angle estimator 902. As a result, the vehicle model 1010 is corrected with the estimated disturbance torque value, and an error in the drive shaft torsion angle caused by a disturbance such as a gradient can be compensated. As a result, the drive shaft torsion angle estimated value can be estimated more accurately, so that even if the vehicle straddles the gear backlash section, the third torque target value Tm3 * and the disturbance torque estimated value are Based on this, the motor rotation speed can be accurately estimated.
ただし、非線形な伝達特性モデル910は、上述の構成に限らず、リミッタ903を用いずに、図10のリミッタ1001と、制御ブロック904とで構成されても良い。その場合は、リミッタ1001から出力される駆動軸ねじり角推定値リミット値は、リミッタ903を介さずに、制御ブロック904へ直接出力される。 However, the nonlinear transfer characteristic model 910 is not limited to the above-described configuration, and may be configured by the limiter 1001 of FIG. 10 and the control block 904 without using the limiter 903. In that case, the drive shaft torsion angle estimated value limit value output from the limiter 1001 is directly output to the control block 904 without going through the limiter 903.
減算器906は、モータ回転速度ωmと、第2のモータ回転速度推定値との差分を演算して、モータ回転速度偏差を算出する。 The subtractor 906 calculates a difference between the motor rotation speed ω m and the second motor rotation speed estimated value to calculate a motor rotation speed deviation.
制御ブロック907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、外乱トルク推定値を算出する。 The control block 907 functions as a filter having a transfer characteristic of H (s) / Gp (s), and calculates an estimated disturbance torque value by performing a filtering process on the motor rotation speed deviation.
伝達特性Gp(s)は、上述の通り、上記式(13)で表される線形な伝達特性を有するフィルタである。ローパスフィルタH(s)は、ローパスフィルタH(s)の分母次数と分子次数との差分が伝達特性Gp(s)の分母次数と分子次数との差分以上となるように設定される。ただし、本実施形態においては、モータトルクからモータ回転速度までの駆動力伝達系のねじり振動を抑制する制振制御(図5、制振制御演算器505を参照)を適用することによりモータトルク指令値が算出されている。このため、ローパスフィルタH(s)のカットオフ周波数を、駆動軸ねじり振動系の固有周波数よりも小さい値に設定する。これにより、制振制御に干渉することになく、ギアバックラッシュの不感帯特性が補償された外乱トルク推定値を適切に推定することができる。 As described above, the transfer characteristic Gp (s) is a filter having a linear transfer characteristic represented by the above equation (13). The low-pass filter H (s) is set so that the difference between the denominator order and the numerator order of the low-pass filter H (s) is equal to or greater than the difference between the denominator order and the numerator order of the transfer characteristic Gp (s). However, in the present embodiment, the motor torque command is applied by applying damping control (see FIG. 5, damping control calculator 505) that suppresses torsional vibration of the driving force transmission system from the motor torque to the motor rotation speed. A value has been calculated. For this reason, the cutoff frequency of the low-pass filter H (s) is set to a value smaller than the natural frequency of the drive shaft torsional vibration system. Thereby, it is possible to appropriately estimate the disturbance torque estimated value in which the dead band characteristic of the gear backlash is compensated without interfering with the vibration suppression control.
以上の処理によって外乱トルク推定値を算出することにより、登坂路における停止間際に車両がギアバックラッシュを跨ぐ場面においても、外乱トルク推定値の変動を抑制し、車両を滑らかに停止させることができる。 By calculating the estimated disturbance torque value by the above processing, the fluctuation of the estimated disturbance torque value can be suppressed and the vehicle can be stopped smoothly even when the vehicle straddles the gear backlash just before stopping on the uphill road. .
以上、第2実施形態の電動車両の制御装置は、モータトルクからモータ回転速度ωmまでの駆動力伝達系のねじり振動を抑制する制振制御(制振制御演算器505)を施すことにより第3のトルク目標値Tm3*を算出し、第3のトルク目標値Tm3*に基づいて外乱トルクが推定される場合は、ローパスフィルタH(s)のカットオフ周波数を、駆動力伝達系のねじり振動の固有周波数よりも低く設定する。 As described above, the control device for an electric vehicle according to the second embodiment performs the vibration suppression control (vibration suppression control calculator 505) for suppressing the torsional vibration of the driving force transmission system from the motor torque to the motor rotation speed ωm. the calculated torque target value Tm3 *, if the disturbance torque is estimated on the basis of the third torque target value Tm3 * is the cut-off frequency of the low pass filter H (s), the torsional vibration of the drive force transmission system Set lower than the natural frequency.
これにより、第3のトルク目標値Tm3*の算出に係る制振制御に干渉することなく、外乱トルク推定値を適切に推定することができる。 Thereby, the disturbance torque estimated value can be appropriately estimated without interfering with the vibration suppression control related to the calculation of the third torque target value Tm3 * .
また、第2実施形態の電動車両の制御装置によれば、駆動軸ねじり角推定値の算出に用いられる車両モデル1010は、外乱トルク推定値に応じて補正される。これにより、駆動軸ねじり角の推定に際して、勾配等の外乱によって生じる駆動軸ねじり角の推定誤差を補償することが可能となり、駆動軸ねじり角を正確に推定することができるので、外乱トルク推定値をより正確に算出することができる。 Further, according to the control apparatus for an electric vehicle of the second embodiment, the vehicle model 1010 used for calculating the estimated drive shaft torsion angle is corrected according to the estimated disturbance torque value. As a result, when estimating the drive shaft torsion angle, it becomes possible to compensate for the estimation error of the drive shaft torsion angle caused by disturbance such as a gradient, and the drive shaft torsion angle can be accurately estimated. Can be calculated more accurately.
ここで、車両が、登坂路において停止制御を実施する場面において、上述した第1実施形態および第2実施形態を電動車両に適用した場合の制御結果を、従来例による制御結果との比較に基づいて説明する。 Here, in the scene where the vehicle performs stop control on the uphill road, the control result when the first embodiment and the second embodiment described above are applied to the electric vehicle is based on the comparison with the control result according to the conventional example. I will explain.
図11は、車両が登坂路において停止制御を実施した場合のタイムチャートである。図11は、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、外乱トルク推定値を表している。図11(a)は従来例、図11(b)は第1実施形態、図11(c)は、第2実施形態に係る制御結果である。 FIG. 11 is a time chart when the vehicle performs stop control on the uphill road. FIG. 11 shows the motor rotation speed, the motor torque command value, the vehicle longitudinal acceleration, and the disturbance torque estimated value in order from the top. FIG. 11A shows a conventional example, FIG. 11B shows a control result according to the first embodiment, and FIG. 11C shows a control result according to the second embodiment.
時刻t0では、図2のステップS202で算出した第1のトルク目標値Tm1*により減速する。 At time t0, the vehicle decelerates with the first torque target value Tm1 * calculated in step S202 of FIG.
時刻t1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*が第1のトルク目標値Tm1*を上回ることで車両が停車間際と判断され、最終トルク目標値としての第3のトルク目標値が、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。 At time t1, the torque comparator 504 shown in FIG. 5 determines that the vehicle is about to stop when the second torque target value Tm2 * exceeds the first torque target value Tm1 * , and the final torque target value is the first torque target value. The torque target value 3 is switched from the first torque target value Tm1 * to the second torque target value Tm2 * .
時刻t2の直前では、モータトルク指令値が負から正に変化するため、ギアバックラッシュを跨ぐ区間が発生する。 Immediately before time t2, since the motor torque command value changes from negative to positive, a section over the gear backlash occurs.
この時、従来例による制御(図11(a))では、線形な伝達特性Gp(s)を用いて外乱トルク推定値が算出されるため、非線形な特性を有するギアバックラッシュの不感帯特性を適切に補償することができず、伝達特性Gp(s)で構成される車両モデルと実車との間にモデル化誤差が生じる。そのため、外乱トルク推定値が振動的に変動してしまう。結果、外乱トルク推定値の変動に応じてモータトルク指令値が変動してしまい、車両前後加速度の振動に伴う加速度ショックが発生している。 At this time, in the control according to the conventional example (FIG. 11A), the disturbance torque estimation value is calculated using the linear transfer characteristic Gp (s), and therefore the dead band characteristic of the gear backlash having a non-linear characteristic is appropriately set. Therefore, a modeling error occurs between the vehicle model constituted by the transfer characteristic Gp (s) and the actual vehicle. Therefore, the disturbance torque estimated value fluctuates in a vibrational manner. As a result, the motor torque command value fluctuates in accordance with fluctuations in the estimated disturbance torque value, and an acceleration shock accompanying vibration of the vehicle longitudinal acceleration occurs.
他方、第一実施形態による制御(図11(b))では、リミッタ703と、伝達特性Gps(s)とで構成される非線形な伝達特性モデル710を用いて外乱トルク推定値を算出するため、ギアバックラッシュの不感帯特性が補償され、伝達特性Gp(s)で構成される車両モデルと実車との間のモデル化誤差の影響が低減される。結果、外乱トルク推定値の変動が低減されるため、モータトルク指令値の変動も低減されるので、車両前後加速度の振動を抑制することができる。 On the other hand, in the control according to the first embodiment (FIG. 11B), the disturbance torque estimation value is calculated using a nonlinear transfer characteristic model 710 composed of the limiter 703 and the transfer characteristic Gps (s). The dead band characteristic of the gear backlash is compensated, and the influence of the modeling error between the vehicle model constituted by the transfer characteristic Gp (s) and the actual vehicle is reduced. As a result, since the fluctuation of the estimated disturbance torque value is reduced, the fluctuation of the motor torque command value is also reduced, so that the vibration of the vehicle longitudinal acceleration can be suppressed.
第2実施形態による制御(図11(c))では、リミッタ903と、伝達特性Gps(s)とで構成される非線形な伝達特性モデル910を用いるのに加えて、駆動軸ねじり角推定器902に外乱トルク推定値をフィードバックさせ、勾配外乱によって生じる駆動軸ねじり角の誤差を補償することで駆動軸ねじり角推定値をより正確に推定する。そして、この駆動軸ねじり角推定値に基づいて、外乱トルク推定値が算出される。このため、伝達特性Gp(s)で構成される車用モデルと実車との間のモデル化誤差の影響を完全に補償できている。結果、外乱トルク推定値の変動が抑制され、モータトルク指令値の変動も抑制されるため、車両前後加速度の振動を伴わない滑らかな停車を実現することができる。 In the control according to the second embodiment (FIG. 11C), in addition to using the nonlinear transfer characteristic model 910 including the limiter 903 and the transfer characteristic Gps (s), the drive shaft torsion angle estimator 902 is used. The estimated value of the drive shaft torsion angle is fed back to compensate for the error of the drive shaft torsion angle caused by the gradient disturbance. Then, a disturbance torque estimated value is calculated based on this drive shaft torsion angle estimated value. For this reason, the influence of the modeling error between the vehicle model constituted by the transfer characteristic Gp (s) and the actual vehicle can be completely compensated. As a result, fluctuations in the estimated disturbance torque value are suppressed and fluctuations in the motor torque command value are also suppressed, so that a smooth stop without vibration of the vehicle longitudinal acceleration can be realized.
時刻t3では、モータトルク指令値は外乱トルク推定値に、モータ回転速度はゼロに漸近的に収束し、加速度振動の無い、滑らかな停車を行う。 At time t3, the motor torque command value asymptotically converges to the disturbance torque estimated value and the motor rotation speed to zero, and the vehicle stops smoothly without acceleration vibration.
そして、時刻t3以降は、停車状態が保持される。 And after time t3, a stop state is hold | maintained.
以上、第1実施形態と、第2実施形態とで一態様を例示した本発明を電動車両に適用することで、車両がギアのバックラッシュシーンを跨ぐシーンにおいても、車両を滑らかに減速ないし停車させることができる。 As described above, by applying the present invention exemplified in the first embodiment and the second embodiment to an electric vehicle, the vehicle can be smoothly decelerated or stopped even in a scene where the vehicle straddles a gear backlash scene. Can be made.
本発明は、上述した一実施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、アクセル操作量が減少またはゼロになり、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 above-described embodiment, and various modifications and applications are possible. For example, in the above description, when the accelerator operation amount decreases or becomes zero and the electric vehicle is about to stop, the motor torque command value Tm * is reduced to the disturbance torque estimated value Td (or zero) as the rotational speed of the motor 4 decreases. ). However, since the speed parameters such as the wheel speed, the vehicle body speed, and the rotational speed of the drive shaft are proportional to the rotational speed of the electric motor 4, the motor torque command value is reduced with a decrease in the speed parameter proportional to the rotational speed of the electric motor 4. You may make it converge Tm * to disturbance torque estimated value Td (or zero).
2…モータコントローラ(外乱トルク推定部、モータトルク制御部)
4…モータ
6…回転センサ(車両パラメータ検出部)
8…駆動軸
9a、9b…駆動輪
2. Motor controller (disturbance torque estimation unit, motor torque control unit)
4 ... motor 6 ... rotation sensor (vehicle parameter detection unit)
8 ... Drive shaft 9a, 9b ... Drive wheel
Claims (8)
ドライバのアクセル操作量を検出し、
前記モータの回転速度に比例する車両パラメータを検出し、
前記モータトルク指令値を入力して、モータトルクが車両の駆動軸に伝達されないギアバックラッシュの不感帯特性を含むモータトルクから前記モータの回転速度までの非線形な伝達特性モデルを用いて前記モータに作用する外乱トルクを推定し、
前記アクセル操作量が低下して電動車両が停車間際になると、前記車両パラメータの低下とともに前記モータのトルクを前記外乱トルクに収束させる、
電動車両の制御方法。 In a control method for an electric vehicle that sets a motor torque command value based on vehicle information and controls the torque of a motor connected to a drive wheel,
Detects the amount of driver's accelerator operation,
Detecting a vehicle parameter proportional to the rotational speed of the motor;
The motor torque command value is input, and the motor torque is applied to the motor using a nonlinear transfer characteristic model from the motor torque including the dead band characteristic of the gear backlash to which the motor torque is not transmitted to the drive shaft of the vehicle to the rotation speed of the motor. The disturbance torque to be
When the accelerator operation amount is reduced and the electric vehicle is about to stop, the torque of the motor is converged to the disturbance torque as the vehicle parameter decreases,
Control method of electric vehicle.
前記モータトルク指令値を入力して、前記不感帯特性を含まないモータトルクから前記モータの回転速度までの線形な伝達特性モデルGp(s)を用いてモータ回転速度推定値を算出し、
前記駆動軸ねじり角推定値を入力して、上下限値を制限するリミッタと、前記ギアバックラッシュを補償するバックラッシュ補償用フィルタGps(s)とで構成される前記非線形な伝達特性モデルを用いてモータ回転速度補正値を算出し、
前記モータ回転速度推定値を前記モータ回転速度補正値により補正した補正後モータ回転速度推定値と、前記モータの回転速度の検出値とに基づいて、モータ回転速度偏差を算出し、
前記モータ回転速度偏差に対して、前記伝達特性モデルGp(s)の逆モデル1/Gp(s)と、ローパスフィルタH(s)とで構成されるフィルタを用いたフィルタリング処理を施すことによって前記外乱トルクを算出する、
請求項1に記載の電動車両の制御方法。 Calculate a drive shaft torsion angle estimated value based on the motor torque command value,
The motor torque command value is input, and a motor rotation speed estimated value is calculated using a linear transfer characteristic model Gp (s) from the motor torque not including the dead band characteristic to the rotation speed of the motor,
Using the nonlinear transfer characteristic model configured by inputting the estimated value of the drive shaft torsion angle and limiting the upper and lower limit values and the backlash compensation filter Gps (s) for compensating the gear backlash. To calculate the motor rotation speed correction value,
Based on a corrected motor rotational speed estimated value obtained by correcting the motor rotational speed estimated value by the motor rotational speed correction value and a detected value of the rotational speed of the motor, a motor rotational speed deviation is calculated,
The motor rotation speed deviation is subjected to a filtering process using a filter composed of an inverse model 1 / Gp (s) of the transfer characteristic model Gp (s) and a low-pass filter H (s). Calculate the disturbance torque,
The method for controlling an electric vehicle according to claim 1.
前記モータトルク指令値に基づいて駆動軸ねじり角推定値を算出し、
前記モータトルク指令値を入力して、前記不感帯特性を含まないモータトルク指令値から前記モータの回転速度までの線形な伝達特性モデルGp(s)を用いてモータ回転速度推定値を算出し、
前記駆動軸ねじり角推定値を入力して、上下限値を制限するリミッタと、前記ギアバックラッシュを補償するバックラッシュ補償用フィルタGps(s)とで構成される前記非線形な伝達特性モデルを用いてモータ回転速度補正値を算出し、
前記モータ回転速度推定値を前記モータ回転速度補正値により補正した補正後モータ回転速度推定値と、前記モータの回転速度の検出値とに基づいて、モータ回転速度偏差を算出し、
前記モータ回転速度偏差に対して、前記伝達特性モデルGp(s)と、モータトルク指令値からモータ回転速度までの駆動力伝達系のねじり振動を抑制する制振制御のアルゴリズムとから導かれる伝達特性Gr(s)の逆モデル1/Gr(s)と、ローパスフィルタH(s)とで構成されるフィルタを用いたフィルタリング処理を施すことによって前記外乱トルクを推定する、
請求項1に記載の電動車両の制御方法。 When the motor torque command value is calculated by performing vibration suppression control that suppresses the torsional vibration of the driving force transmission system from the motor torque to the motor rotation speed, and the disturbance torque is estimated based on the motor torque command value Is
Calculate a drive shaft torsion angle estimated value based on the motor torque command value,
The motor torque command value is input, and a motor rotation speed estimation value is calculated using a linear transfer characteristic model Gp (s) from the motor torque command value not including the dead band characteristic to the rotation speed of the motor,
Using the nonlinear transfer characteristic model configured by inputting the estimated value of the drive shaft torsion angle and limiting the upper and lower limit values and the backlash compensation filter Gps (s) for compensating the gear backlash. To calculate the motor rotation speed correction value,
Based on a corrected motor rotational speed estimated value obtained by correcting the motor rotational speed estimated value by the motor rotational speed correction value and a detected value of the rotational speed of the motor, a motor rotational speed deviation is calculated,
Transfer characteristics derived from the transfer characteristic model Gp (s) and a damping control algorithm for suppressing torsional vibration of the driving force transmission system from the motor torque command value to the motor rotation speed with respect to the motor rotation speed deviation. Estimating the disturbance torque by applying a filtering process using a filter composed of an inverse model 1 / Gr (s) of Gr (s) and a low-pass filter H (s);
The method for controlling an electric vehicle according to claim 1.
前記ローパスフィルタH(s)のカットオフ周波数を、前記駆動力伝達系のねじり振動の固有周波数よりも低く設定する、
請求項2に記載の電動車両の制御方法。 When the motor torque command value is calculated by performing vibration suppression control that suppresses the torsional vibration of the driving force transmission system from the motor torque to the motor rotation speed, and the disturbance torque is estimated based on the motor torque command value Is
A cutoff frequency of the low-pass filter H (s) is set lower than a natural frequency of torsional vibration of the driving force transmission system;
The method for controlling an electric vehicle according to claim 2.
請求項2から4のいずれか1項に記載の電動車両の制御方法。 The upper and lower limit values of the limiter are calculated based on the dead band width of the gear backlash.
The control method of the electric vehicle of any one of Claim 2 to 4.
請求項2から5のいずれか1項に記載の電動車両の制御方法。 The drive shaft torsion angle estimated value is calculated using a vehicle model that inputs the motor torque command value and models the characteristics from the motor torque to the drive shaft torsion angle, including the dead band characteristics of the gear backlash. The
The control method of the electric vehicle of any one of Claim 2 to 5.
請求項6に記載の電動車両の制御方法。 The vehicle model used for calculating the drive shaft torsion angle estimated value is corrected according to the disturbance torque.
The method for controlling an electric vehicle according to claim 6.
ドライバのアクセル操作量を検出するアクセル操作量検出部と、
前記モータの回転速度に比例する車両パラメータを検出する車両パラメータ検出部と、
前記モータトルク指令値を入力して、モータトルクが車両の駆動軸に伝達されないギアバックラッシュの不感帯特性を含むモータトルクから前記モータの回転速度までの非線形な伝達特性モデルを用いて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、
前記アクセル操作量が低下して電動車両が停車間際になると、前記車両パラメータの低下とともに前記モータのトルクを前記外乱トルクに収束させるモータトルク制御部と、を備える、
電動車両の制御装置。 In a control device for an electric vehicle that sets a motor torque command value based on vehicle information and controls the torque of a motor connected to a drive wheel,
An accelerator operation amount detector for detecting the driver's accelerator operation amount;
A vehicle parameter detector for detecting a vehicle parameter proportional to the rotational speed of the motor;
The motor torque command value is inputted, and the motor torque is not transmitted to the drive shaft of the vehicle. A disturbance torque estimation unit for estimating the disturbance torque to be
A motor torque control unit for converging the torque of the motor to the disturbance torque as the vehicle parameter decreases when the accelerator operation amount decreases and the electric vehicle is about to stop;
Control device for electric vehicle.
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