电动车辆的控制装置以及电动车辆的控制方法

电动车辆的控制装置以及电动车辆的控制方法
【专利摘要】将电动机(4)作为行驶驱动源并利用电动机(4)的再生制动力而减速的电动车辆的控制装置，基于车辆信息对第1扭矩目标值进行计算，并且对伴随着与电动车辆的行驶速度成正比的速度参数的降低而收敛于零第2扭矩目标值进行计算。而且，如果判定为车辆处于即将停车以前，则将第1扭矩目标值设定为电动机扭矩指令值，如果判定为车辆即将停车，则将第2扭矩目标值设定为电动机扭矩指令值，基于所设定的电动机扭矩指令值对电动机(4)进行控制。
【专利说明】
电动车辆的控制装置以及电动车辆的控制方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种电动车辆的控制装置以及电动车辆的控制方法。
【背景技术】
[0002] 当前，已知一种电动汽车用再生制动控制装置，其设置有能够任意设定电动机的 再生制动力的设定单元，并利用由设定单元设定的再生制动力进行电动机的再生（参照 JP8-79907A)。

【发明内容】

[0003] 然而，在由设定单元设定的再生制动力大的情况下，存在如下问题，即，在电动汽 车因设定的再生制动力而减速且速度变为〇时，在车体的前后方向上产生振动。
[0004] 本发明的目的在于提供一种在利用再生制动力使电动车辆停止时，抑制在车体的 前后方向产生振动的技术。
[0005] 本发明的一个方式的电动车辆的控制装置，该电动车辆以电动机作为行驶驱动 源，利用所述电动机的再生制动力而减速，该电动车辆的控制装置基于车辆信息对第1扭矩 目标值进行计算，并且对伴随着与电动车辆的行驶速度成正比的速度参数的降低而收敛于 零的第2扭矩目标值进行计算。而且，如果判定为车辆处于即将停车以前，则将第1扭矩目标 值设定为电动机扭矩指令值，如果判定为车辆即将停车，则将第2扭矩目标值设定为电动机 扭矩指令值，基于所设定的电动机扭矩指令值对电动机进行控制。
[0006] 对于本发明的实施方式、本发明的优点，参照随附的附图而在下面详细说明。
【附图说明】
[0007] 图1是表示具备一个实施方式的电动车辆的控制装置的电动汽车的主要结构的框 图。
[0008] 图2是表示利用电动机控制器进行的电动机电流控制的处理流程的流程图。
[0009] 图3是表示加速器开度-扭矩表的一个例子的图。
[0010] 图4是用于说明设定第1扭矩目标值Tml$的方法的详细内容的框图。
[0011] 图5是表示干扰扭矩推定器的详细结构的框图。
[0012] 图6是表示干扰校正扭矩设定器的详细结构的框图。
[0013] 图7是表示对干扰扭矩推定值Td和坡度校正扭矩Td5之间的关系进行规定的表的 一个例子的图。
[0014] 图8是对电动机转速com和速度校正增益Kco之间的关系进行规定的表的一个例 子。
[0015]图9是将车辆的驱动力传递系统模型化后的图。
[0016] 图10是用于实现停止控制处理的框图。
[0017] 图11是用于说明基于所检测出的电动机转速com对电动机转速F/B扭矩Tco进行计 算的方法的图。
[0018] 图12是表示在上坡路上使电动车辆停止的停止控制的控制结果的图。
[0019] 图13是表示在下坡路上使电动车辆停止的停止控制的控制结果的图。
[0020] 图14是在将电动机转速F/B扭矩T ?设定为第2扭矩目标值Tm2$的情况下用于实现 停止控制处理的框图。
【具体实施方式】
[0021]图1是表示具备一个实施方式的电动车辆的控制装置的电动汽车的主要结构的框 图。本发明的电动车辆的控制装置能够应用于作为车辆的驱动源的一部分或者全部而具备 电动机、利用电动机的驱动力而能够行驶的电动车辆。电动车辆中不仅包含电动汽车，还包 含混合动力汽车、燃料电池汽车。特别是本实施方式的电动车辆的控制装置，能够应用于仅 通过加速器踏板的操作而能够对车辆的加减速、停止进行控制的车辆。在该车辆中，驾驶员 在加速时踏入加速器踏板，在减速时、停止时减小所踏入的加速器踏板的踏入量，或者使加 速器踏板的踏入量变为零。
[0022]电动机控制器2中作为数字信号而输入车速V、加速器开度AP、电动机(三相交流电 动机)4的转子相位a、电动机4的电流iu、iv、iw等表示车辆状态的信号，并基于所输入的信 号而生成用于控制电动机4的PWM信号。另外，电动机控制器2根据生成的PWM信号而生成逆 变器3的驱动信号。
[0023] 逆变器3例如针对各相而具备2个开关元件（例如，IGBT、M0S-FET等功率半导体元 件），根据驱动信号而将开关元件接通/断开，由此将从电池1供给的直流电流变换为交流， 使所需的电流在电动机4流动。
[0024] 电动机4利用从逆变器3供给的交流电流而产生驱动力，经由减速器5以及驱动轴8 而向左右的驱动轮9a、9b传递驱动力。另外，电动机4在车辆的行驶时被驱动轮9a、9b带动而 旋转时，产生再生驱动力，由此将车辆的动能作为电能而回收。在该情况下，逆变器3将在电 动机4的再生运转时所产生的交流电流变换为直流电流，供给至电池1。
[0025] 电流传感器7对在电动机4中流动的3相交流电流iu、iv、iw进行检测。其中，由于3 相交流电流iu、iv、iw的和是0，因此可以检测出任意2相的电流，剩余1相的电流通过运算而 求出。
[0026] 旋转传感器6例如是解析器或编码器，对电动机4的转子相位a进行检测。
[0027] 图2是表示利用电动机控制器2进行的电动机电流控制的处理流程的流程图。
[0028] 在步骤S201中，将表示车辆状态的信号输入。这里，将车速V(km/h)、加速器开度AP (% )、电动机4的转子相位a (rad)、电动机4的转速Nm(rpm)、在电动机4中流动的三相交流电 流111、"、^、电池1与逆变器3之间的直流电压值￥(1^)输入。
[0029] 车速V(km/h)由未图示的车速传感器或其他控制器通过通信而获取。或者，对转子 机械角速度乘以轮胎转动半径并除以终级齿轮的齿轮比而求出车速v(m/s)，通过乘以 3600/1000而进行单位变换，由此求出车速V(km/h)。
[0030] 加速器开度AP( %)由未图示的加速器开度传感器获取、或者由未图示的车辆控制 器等其他控制器通过通信而获取。
[0031] 电动机4的转子相位a(rad)从旋转传感器6获取。通过对转子角速度co (电气角)除 以电动机4的极对数p而求出电动机4的机械的角速度即电动机转速《 m(rad/s )，并通过对 所求出的电动机转速《 m乘以60/ (2JI)而求出电动机4的转速Nm(rpm)。转子角速度《通过对 转子相位a进行微分而求出。
[0032]在电动机4中流动的电流iu、i v、i w (A)从电流传感器7获取。
[0033] 直流电压值Vdc(V)根据从在电池1与逆变器3之间的直流电源线处设置的电压传 感器(未图示）、或者电池控制器(未图示)发送的电源电压值而求出。
[0034]在步骤S202中，设定第1扭矩目标值Tml*。具体而言，首先基于在步骤S201中输入 的加速器开度AP以及电动机转速com并参照图3所示的加速器开度-扭矩表，由此设定扭矩 表目标值(基本扭矩目标值)TmO*。然后，求出后述的干扰扭矩推定值Td，并且基于干扰扭矩 推定值Td，求出干扰校正扭矩Td*。而且，通过将扭矩表目标值TmO*和干扰校正扭矩Td*相加 而设定第1扭矩目标值Tml*。
[0035]在步骤S203中，进行以控制为使得电动车辆停止的停止控制处理。具体而言，判断 电动车辆的即将停车，在即将停车以前，将步骤S202中计算出的第1扭矩目标值Tml*设定为 电动机扭矩指令值Tm*，在即将停车以后，将伴随着电动机转速的降低而收敛于干扰扭矩推 定值Td的第2扭矩目标值Tm2*设定为电动机扭矩指令值Tm*。该第2扭矩目标值Tm2*在上坡 路为正扭矩、在下坡路为负扭矩、在平坦路大致为零。由此，如后述所示，无论路面的坡度如 何，都能够维持停车状态。对于停止控制处理的详细内容后述。
[0036] 在步骤S204中，基于在步骤S203中计算出的电动机扭矩目标值Tm*、电动机转速《 m以及直流电压值Vdc，求出d轴电流目标值id*、q轴电流目标值iq*。例如，预先准备对扭矩 指令值、电动机转速以及直流电压值、和d轴电流目标值以及q轴电流目标值之间的关系进 行规定的表，并参照该表，由此求出d轴电流目标值i d*、q轴电流目标值i q*。
[0037] 在步骤S205中，进行用于使d轴电流id及q轴电流iq分别与步骤S204中求出的d轴 电流目标值id*及q轴电流目标值iq*-致的电流控制。因此，首先基于步骤S201中输入的三 相交流电流值iu、iV、iw、以及电动机4的转子相位a而求出d轴电流id及q轴电流iq。然后，根 据d轴、q轴电流指令值id*、iq*、与d轴、q轴电流id、iq的偏差而对d轴、q轴电压指令值vd、vq 进行计算。此外，可以对计算出的d轴、q轴电压指令值vd、vq加上为了抵消d_q正交坐标轴之 间的干涉电压而所需的非干涉电压。
[0038]然后，根据d轴、q轴电压指令值vd、vq、和电动机4的转子相位a而求出三相交流电 压指令值^11、￥￥、￥￥。并且，根据求出的三相交流电压指令值￥11、￥￥、￥￥和直流电压值￥(1〇而求 出P丽信号tu( % )、tv( % )、tw( % )。根据以该方式求出的PWM信号tu、tv、tw而对逆变器3的 开关元件进行开闭，由此能够以由扭矩指令值Tm*指示的所需的扭矩对电动机4进行驱动。 [0039]使用图4说明在图2的步骤S202中进行的处理即设定第1扭矩目标值Tml*的方法的 详细内容。
[0040] 扭矩表目标值设定器401基于加速器开度AP以及电动机转速com并参照图3所示的 加速器开度-扭矩表，由此设定扭矩表目标值TmO*。
[00411干扰扭矩推定器402基于电动机扭矩指令值Tm*以及电动机转速《 m，求出干扰扭 矩推定值Td。
[0042]图5是表示干扰扭矩推定器402的详细结构的框图。干扰扭矩推定器402具备控制 模块501、控制模块502、减法器503和控制模块504。
[0043] 控制模块501承担作为具有H( s )/Gp( s)之类的传递特性的滤波器的功能，将电动 机转速《m输入而进行滤波处理，由此对第1电动机扭矩推定值进行计算。Gp(s)具有从电动 机扭矩Tm至电动机转速com为止的传递特性，详细内容后述。H(s)是具有分母次数和分子次 数的差值大于或等于模型Gr(s)的分母次数和分子次数的差值之类的传递特性的低通滤波 器。
[0044] 控制模块502承担作为具有H(s)之类的传递特性的低通滤波器的功能，将电动机 扭矩指令值Tm*输入而进行滤波处理，由此对第2电动机扭矩推定值进行计算。
[0045]减法器503通过从第2电动机扭矩推定值减去第1电动机扭矩推定值而对干扰扭矩 推定值Td进行计算。
[0046]在本实施方式中，针对第2电动机扭矩推定值和第1电动机扭矩推定值的偏差，利 用控制模块504实施滤波处理，由此对干扰扭矩推定值Td进行计算。控制模块504承担作为 具有Hz(s)之类的传递特性的滤波器的功能，将第2电动机扭矩推定值和第1电动机扭矩推 定值的偏差输入而进行滤波处理，由此对干扰扭矩推定值Td进行计算。Hz (s)的详细内容后 述。
[0047]图4的干扰校正扭矩设定器403基于由干扰扭矩推定器402计算出的干扰扭矩推定 值Td，求出干扰校正扭矩Td*。
[0048]图6是表示干扰校正扭矩设定器403的详细结构的框图。干扰校正扭矩设定器403 具备上坡校正扭矩计算器601、急上坡校正处理器602、下坡校正扭矩计算器603、急下坡校 正处理器604、坡度判定器605和速度校正扭矩设定处理器606。
[0049] 上坡校正扭矩计算器601通过对干扰扭矩推定值Td乘以规定的校正增益Kup而对 上坡校正扭矩Tdl进行计算。
[0050]急上坡校正处理器602基于图3所示的加速器开度-扭矩表的"加速器开度= 0/4 (完全关闭)"时的电动机扭矩指令值，针对上坡校正扭矩Tdl实施限制处理，对限制处理后 的上坡限制扭矩Td2进行计算。
[0051 ]下坡校正扭矩计算器603通过对干扰扭矩推定值Td乘以规定的下坡校正增益 Kdown而对下坡校正扭矩Td3进行计算。
[0052]急下坡校正处理器604在如急下坡那样干扰扭矩推定值Td的绝对值大于或等于规 定值的情况下，对将车辆的减速度设为恒定的下坡限制扭矩Td4进行计算。具体而言，对急 下坡的车辆的减速度进行规定，根据图3所示的加速器开度-扭矩表的"加速器开度= 0/4 (完全关闭)"时的电动机扭矩指令值和干扰扭矩推定值Td，对所需的下坡限制扭矩Td4进行 计算。
[0053]坡度判定器605基于干扰扭矩推定值Td的符号，判定路面的坡度，在上坡(干扰扭 矩推定值Td>0)将上坡限制扭矩Td2设定为坡度校正扭矩Td5,在下坡(干扰扭矩推定值Td <〇)将下坡限制扭矩Td4设定为坡度校正扭矩Td5。
[0054]此外，也可以预先准备对干扰扭矩推定值Td和坡度校正扭矩Td5的关系进行规定 的表，基于干扰扭矩推定值Td并参照表，由此求出坡度校正扭矩Td5。
[0055]图7是表示对干扰扭矩推定值Td和坡度校正扭矩Td5的关系进行规定的表的一个 例子的图。在路面为急上坡的情况即干扰扭矩推定值Td大于或等于规定值Tdl的情况下，将 坡度校正扭矩Td5设定为规定的上限值。另外，在不是急上坡的上坡路的情况即干扰扭矩推 定值Td大于0而小于规定值Tdl的情况下，干扰扭矩推定值Td越小，将坡度校正扭矩Td5设定 为越小的值(其中，Td5>0)。在路面为不是急下坡的下坡路的情况即干扰扭矩推定值Td小 于0而大于规定值Td2的情况下，干扰扭矩推定值Td越小，将坡度校正扭矩设定为越小的值 (其中，Td5<0)。在路面为急下坡的情况即干扰扭矩推定值Td小于或等于规定值Td2的情况 下，干扰扭矩推定值Td越小，将坡度校正扭矩设定为越小的值(其中，Td5<0)。其中，急下坡 的情况与不是急下坡的下坡路相比，干扰扭矩推定值越小，坡度校正扭矩Td5变为相对更越 小的值。
[0056] 图6的速度校正扭矩设定处理器606基于电动机转速com并参照对电动机转速com 和速度校正增益K co的关系进行规定的表，由此求出速度校正增益K co，通过对坡度校正扭 矩Td5乘以速度校正增益K co而对干扰校正扭矩Td*进行计算。
[0057]图8是对电动机转速com和速度校正增益Kc〇的关系进行规定的表的一个例子。在 电动机转速《m低于规定转速《ml的低速区域，将速度校正增益K ?设为1，在电动机转速《 m大于或等于规定转速〇m2( 〇 1< 〇2)的高速区域，将速度校正增益K〇设为0。由此，在低 速区域，将坡度校正扭矩Td5作为干扰校正扭矩Td*而输出，在高速区域，干扰校正扭矩Td* 变为0。另外，在电动机转速大于或等于规定转速《 ml且小于规定转速《m2的中速区域， 以使得值随着电动机转速变高而变小的方式设定速度校正增益。
[0058] 返回图4继续说明。加法器404将由扭矩表目标值设定器401设定的扭矩表目标值 TmO*和由干扰校正扭矩设定器403设定的干扰校正扭矩Td*相加，由此对第1扭矩目标值 Tml*进行计算。
[0059] 通过以上述方法对第1扭矩目标值Tml*进行计算，能够对判定为即将停车为止的 减速度进行调整，因此，能够抑制从减速过程中的减速度起直至使电动机扭矩指令值Tm*收 敛于干扰扭矩推定值Td而停车时的减速度为止的变化量，能够提升驾驶时的感觉。
[0060] 下面，在说明在图2的步骤S203中进行的停止控制处理之前，说明本实施方式的电 动车辆的控制装置中，从电动机扭矩Tm至电动机转速《 m的传递特性Gp (s)。
[0061]图9是将车辆的驱动力传递系统模型化后的图，该图中的各参数如以下所示。
[0062] Jm:电动机的惯量 [0063] Jw:驱动轮的惯量 [0064] M:车辆的重量 [0065] Kd:驱动系统的扭转刚性
[0066] Kt:与轮胎和路面的摩擦相关的系数
[0067] N:总齿轮比
[0068] r:轮胎的载荷半径 [0069] ??:电动机的角速度
[0070] Tm:扭矩目标值 [0071] Td:驱动轮的扭矩 [0072] F:施加于车辆的力 [0073] V:车辆的速度 [0074] 驱动轮的角速度
[0075]而且，根据图9能够导出下面的运动方程式。其中，式（1)~（3)中的符号的右上标 注的星号(*)表不时间微分。
[0076] [式1]
[0077] Jm. ?m* = Tm-Td/N . . .(1)
[0078] [式2]
[0079] 2Jw* ?/ = Td-rF . . .(2)
[0080] [式 3]
[0081] M ? V* = F . . .(3)
[0082] [式 4]
[0083] Td = Kd ? f (c〇m/N-t〇w)dt . . . (4)
[0084] [式5]
[0085] F=Kt ? (rcow-V) . . . (5)
[0086] 如果基于由式（1)~（5)示出的运动方程式，求出从电动机4的扭矩目标值Tm至电 动机转速《 m的传递特性Gp (s)，则由下式(6)表示。
[0087][式6]
[0089]其中，式(6)中的各参数由下式(7)表示。
[0090][式 7] .N'hM 'Kd 2JW - M h2 b^K.-K,
[0092] 如果查阅式（6)所示的传递函数的极点和零点，则能够近似于下式(8)的传递函 数，1个极点和1个零点表示非常接近的值。这相当于下式(8)的a和0表示非常接近的值。
[0093] [式8]
[0095] 因此，通过进行式(8)中的极零抵消(与a = P近似），从而如下式(9)所示，传递特性 Gp (s)构成(2次)/(3次)的传递特性。
[0096] [式 9]
[0098]下面，说明在图2的步骤S203中进行的停止控制处理的详细内容。图10是用于实现 停止控制处理的框图。
[0099]电动机转速F/B扭矩设定器1001基于检测出的电动机转速com，对电动机转速反馈 扭矩(下面，称为电动机转速F/B扭矩)Tc〇进行计算。
[01 00]图11是用于说明基于检测出的电动机转速co m而对电动机转速F/B扭矩T co进行计 算的方法的图。电动机转速F/B扭矩设定器1001具备乘法器1101，通过对电动机转速com乘 以增益Kvref而对电动机转速F/B扭矩T ?进行计算。其中，Kvref是用于在电动车辆的即将 停止时使电动车辆停止所需的负(minus)值，例如通过实验数据等适当设定。电动机转速F/ B扭矩T ?设定为电动机转速com越大能够得到越大的再生制动力的扭矩。
[0101 ]此外，对于电动机转速F/B扭矩设定器1001，说明了其是通过对电动机转速com乘 以增益Kvref而计算出电动机转速F/B扭矩Tco的扭矩设定器，但也可以使用相对于电动机 转速com而规定了再生扭矩的再生扭矩表、或预先存储有电动机转速com的衰减率的衰减率 表等而对电动机转速F/B扭矩T co进行计算。
[0102]返回图10继续说明。干扰扭矩推定器1002基于所检测出的电动机转速com和电动 机扭矩指令值Tm*，对干扰扭矩推定值Td进行计算。干扰扭矩推定器1002的结构与图4的干 扰扭矩推定器402的结构即图5所示的结构相同。
[0103]这里，说明图5的控制模块504的传递特性Hz(s)。对式（9)进行改写，得到下式 (10)。其中，式(10)中的。、《2、^5、《1)分别由式(11)表示。
[0111] 根据上述，Hz(s)由下式(12)表示。其中，设为。另外，为了提高在与齿轮的齿 隙相伴的减速情况下的振动抑制效果，设为1>1。
[0112] [式 12]
[0114] 此外，本实施方式中如图5所示，干扰扭矩根据干扰观测器而推定，但也可以使用 车辆前后G传感器等的测量器进行推定。
[0115] 这里，作为干扰，能够想到空气阻力、因乘员数量或载重量引起的车辆质量的变动 而产生的模型化误差、轮胎的滚动阻力、路面的坡度阻力等，但在即将停车时起支配作用的 干扰因素是坡度阻力。干扰因素根据运转条件而不同，但干扰扭矩推定器402以及干扰扭矩 推定器1002基于电动机扭矩指令值Tm*、电动机转速〇 m、车辆模型Gp(s )，对干扰扭矩推定 值Td进行计算，因此能够统一对上述的干扰因素进行推定。由此，无论在任何驾驶条件下都 能够实现从减速开始的顺滑的停车。
[0116] 返回图10继续说明。加法器1003通过将由电动机转速F/B扭矩设定器1001计算出 的电动机转速F/B扭矩T co、和由干扰扭矩推定器1002计算出的干扰扭矩推定值Td相加，从 而对第2扭矩目标值Tm2*进行计算。
[0117] 扭矩比较器1004对第1扭矩目标值Tml*和第2扭矩目标值Tm2*的大小进行比较，将 值大的一方的扭矩目标值设定为电动机扭矩指令值Tm*。对于第2扭矩目标值Tm2*，在车辆 的行驶过程中比第1扭矩目标值Tml*小，如果车辆减速而变为即将停车(车速小于或等于规 定车速），则变得比第1扭矩目标值Tml*大。因此，如果第1扭矩目标值Tml*比第2扭矩目标值 Tm2*大，贝IJ扭矩比较器1004判断为处于即将停车以前，将电动机扭矩指令值Tm*设定为第1 扭矩目标值Tml*。另外，如果第2扭矩目标值Tm2*比第1扭矩目标值Tml*大，则扭矩比较器 1004判断为车辆即将停车，将电动机扭矩指令值Tm*从第1扭矩目标值Tml*切换为第2扭矩 目标值Tm2*。此外，为了维持停车状态，第2扭矩目标值Tm2*在上坡路收敛于正扭矩，在下坡 路收敛于负扭矩，在平坦路大致收敛于零。
[0118] 图12是表示在上坡路使电动车辆停止的停止控制的控制结果的图。图12(a)是在 对第1扭矩目标值Tml*进行计算时，不对扭矩表目标值TmO*进行校正（没有图4的干扰扭矩 推定器402以及干扰校正扭矩设定器403)的结构的对比例的控制结果，图12(b)是通过本实 施方式的电动车辆的控制装置得到的控制结果，从上起按顺序表示车轮速度、减速度、电动 机扭矩指令值。
[0119] 图12(a)中，直至时刻t3为止，基于扭矩表目标值TmO*而减速，该扭矩表目标值 TmO*是基于加速器开度和电动机转速而计算的。
[0120] 在时刻t3,无论路面的坡度如何，通过电动机转速com降低至规定转速为止而判断 为即将停车，将电动机扭矩指令值Tm*从第1扭矩目标值Tml*切换为第2扭矩目标值Tm2*。由 此，在时刻t3~t5,电动机扭矩指令值Tm*急剧变化以与干扰扭矩推定值Td-致。由于电动 机扭矩指令值Tm*的急剧的变化，驾驶员感觉到由在电动机扭矩指令值的切换定时的扭矩 阶差、急剧的扭矩变化产生的冲击。即，无论路面的坡度如何，均以相同转速(车速)对电动 机扭矩指令值进行切换，因此，在上坡路，电动机扭矩指令值的变化变大，驾驶员容易感觉 到因急剧的扭矩变化产生的冲击。
[0121 ]时刻t5以后，车轮速度变为0，维持停车状态。
[0122]图12(b)中，直至时刻t0为止，处于图8的高速区域，由图4的干扰校正扭矩设定器 403计算出的干扰校正扭矩Td*为0。因此，至时刻tO为止，基于从扭矩表目标值设定器401输 出的扭矩表目标值TmO*而减速。
[0123] 时刻t0~tl的区间处于图8的中速区域。在该区间，通过对基于干扰扭矩推定值Td 而求出的坡度校正扭矩Td5乘以与电动机转速com相应的速度校正增益K ，从而对干扰校 正扭矩Td*进行计算（图6的速度校正扭矩设定处理器606)，通过将从扭矩表目标值设定器 401输出的扭矩表目标值TmO*和干扰校正扭矩Td*相加，从而对第1扭矩目标值Tml*进行计 算。然后，基于计算出的第1扭矩目标值Tml*而减速。
[0124] 时刻tl及其以后的区间处于图8的低速区域。在该区间，由图4的干扰校正扭矩设 定器403计算出的干扰校正扭矩Td*与由干扰扭矩推定器402求出的干扰扭矩推定值Td相 同，通过将从扭矩表目标值设定器401输出的扭矩表目标值TmO*和干扰校正扭矩Td*相加， 从而对第1扭矩目标值Tml*进行计算。然后，基于计算出的第1扭矩目标值Tml*而减速。
[0125] 在时刻t2,第2扭矩目标值Tm2*变得比第1扭矩目标值Tml*大，判断为车辆即将停 车，将电动机扭矩指令值Tm*从第1扭矩目标值Tml*切换为第2扭矩目标值Tm2*。该切换的定 时根据路面的坡度而不同。由此，在时刻t2~t5,电动机扭矩指令值Tm*以收敛于干扰扭矩 推定值Td的方式顺滑地变化。
[0126] 在时刻t5，电动机扭矩指令值Tm*渐近地收敛于干扰扭矩推定值Td，电动机转速《 m渐近地收敛于零。由此，能够进行无加速度振动的顺滑的停车。时刻t5及其以后，保持停车 状态。
[0127] 即，根据本实施方式的电动车辆的控制装置，基于干扰扭矩推定值对干扰校正扭 矩Td*进行计算，并且还考虑计算出的干扰校正扭矩Td*进行车辆是否即将停止的判断，将 电动机扭矩指令值Tm*从第1扭矩目标值Tml*切换为第2扭矩目标值Tm2*，因此，在上坡路也 能够实现与平坦路等同的顺滑的减速以及停车。
[0128] 图13表示在下坡路使电动车辆停止的停止控制的控制结果的图。图13(a)是在对 第1扭矩目标值Tml*进行计算时不对扭矩表目标值TmO*进行校正(没有图4的干扰扭矩推定 器402以及干扰校正扭矩设定器403)的结构的对比例的控制结果，图13(b)是通过本实施方 式的电动车辆的控制装置得到的控制结果，从上按顺序表示车轮速度、减速度、电动机扭矩 指令值。
[0129] 图13(a)中，直至时刻t3为止，基于扭矩表目标值TmO*而减速，该扭矩表目标值 TmO*是基于加速器开度和电动机转速而计算的。
[0130] 在时刻t3,无论路面的坡度如何，通过电动机转速降低至规定转速为止而判断 为即将停车，将电动机扭矩指令值Tm*从第1扭矩目标值Tml*切换为第2扭矩目标值Tm2*。由 此，在时刻t3~t6,由于缓慢的扭矩变化，至停车为止的时间、停止距离变长，驾驶的感觉恶 化，不利于顺滑的停车。即，在无论路面的坡度如何均以相同转速(车速)对电动机扭矩指令 值进行切换的对比例的结构中，在下坡路，电动机扭矩指令值Tm*收敛于干扰扭矩推定值Td 为止的时间变长，驾驶的感觉恶化。
[0131 ]时刻t6以后，车轮速度变为0，维持停车状态。
[0132]图13(b)中，至时刻t0为止，处于图8的高速区域，由图4的干扰校正扭矩设定器403 计算出的干扰校正扭矩Td*为0。因此，至时刻t0为止，基于从扭矩表目标值设定器401输出 的扭矩表目标值TmO*而减速。
[0133] 时刻tO~tl的区间处于图8的中速区域。在该区间，通过对基于干扰扭矩推定值Td 而求出的坡度校正扭矩Td5乘以与电动机转速com相应的速度校正增益K ，从而对干扰校 正扭矩Td*进行计算（图6的速度校正扭矩设定处理器606)，通过将从扭矩表目标值设定器 401输出的扭矩表目标值TmO*和干扰校正扭矩Td*相加，从而对第1扭矩目标值Tml*进行计 算。然后，基于计算出的第1扭矩目标值Tml*而减速。
[0134] 时刻tl及其以后的区间处于图8的低速区域。在该区间，由图4的干扰校正扭矩设 定器403计算出的干扰校正扭矩Td*与由干扰扭矩推定器402求出的干扰扭矩推定值Td相 同，通过将从扭矩表目标值设定器401输出的扭矩表目标值TmO*和干扰校正扭矩Td*相加， 从而对第1扭矩目标值Tml*进行计算。然后，基于计算出的第1扭矩目标值Tml*而减速。
[0135] 在时刻t4,第2扭矩目标值Tm2*变得比第1扭矩目标值Tml*大，判断为车辆即将停 车，将电动机扭矩指令值Tm*从第1扭矩目标值Tml*切换为第2扭矩目标值Tm2*。该切换的定 时根据路面的坡度而不同。
[0136] 在时刻t5，电动机扭矩指令值Tm*渐近地收敛于干扰扭矩推定值Td，电动机转速《 m渐近地收敛于零。由此，能够进行无加速度振动的顺滑的停车。时刻t5及其以后，保持停车 状态。
[0137] 即，根据本实施方式的电动车辆的控制装置，基于干扰扭矩推定值对干扰校正扭 矩Td*进行计算，并且还考虑计算出的干扰校正扭矩Td*进行车辆是否即将停止的判断（决 定将电动机扭矩指令值Tm*从第1扭矩目标值Tml*切换为第2扭矩目标值Tm2*的定时），因 此，在下坡路也能够实现与平坦路等同的顺滑的减速以及停车。
[0138] 这里，在上述说明中，通过将电动机转速F/B扭矩Tco和干扰扭矩推定值Td相加而 计算出第2扭矩目标值Tm2*，但也可以将电动机转速F/B扭矩T ?设定为第2扭矩目标值 Tm2*。图14是将电动机转速F/B扭矩T 设定为第2扭矩目标值Tm2*的情况下用于实现停止 控制处理的框图。图14中，对与图10所示的结构要素相同的结构要素，标注相同的标号。在 该情况下，在计算第1扭矩目标值Tml*时，将干扰扭矩推定值Td作为零而进行运算（图4)。
[0139] 在将电动机转速F/B扭矩T 设定为第2扭矩目标值Tm2*的情况下，第2扭矩目标值 Tm2*变得比第1扭矩目标值Tml*大而判断为即将停车，由此，电动机扭矩指令值Tm*从第1扭 矩目标值Tml*切换为第2扭矩目标值Tm2*。此时，第2扭矩目标值Tm2*是与电动机转速F/B扭 矩T ?相同的值，因此对应于电动机转速com的降低，电动机扭矩指令值Tm*收敛于零。
[0140]根据上述，一个实施方式的电动车辆的控制装置是将电动机4作为行驶驱动源、且 利用电动机4的再生制动力而减速的电动车辆的控制装置，基于车辆信息对第1扭矩目标值 Tml*进行计算，并且对伴随着电动机转速m的降低而收敛于零的第2扭矩目标值Tm2*进行 计算。而且，如果判定为车辆处于即将停车以前，则将第1扭矩目标值Tml*设定为电动机扭 矩指令值Tm*，如果判定为车辆即将停车，则将第2扭矩目标值Tm2*设定为电动机扭矩指令 值Tm*，基于所设定的电动机扭矩指令值Tm*，对电动机4进行控制。即，在基于根据车辆信息 而得到的第1扭矩目标值Tml*进行减速之后，变为即将停车，将电动机扭矩指令值Tm*从第1 扭矩目标值Tml*切换为第2扭矩目标值Tm2*，因此能够实现从减速开始的顺滑的停车。由 此，在平坦路，能够实现无前后方向的加速度振动的顺滑的减速以及停车。另外，能够不使 用通过脚制动器等机械性制动单元而实现的制动器制动力而使车辆减速直至停车状态为 止，因此，即使在即将停车时也能够使电动机4再生运转，能够提高节电率。并且，仅通过加 速器操作便能够实现车辆的加减速以及停车，因此无需加速器踏板与制动器踏板的轮换踏 入操作，能够减轻驾驶员的负担。
[0141] 在驾驶员利用制动器踏板而使车辆停车的情况下，未习惯驾驶的驾驶员过度强力 地踏入加速器踏板，在停车时在车辆的前后方向上产生加速度振动。另外，在仅通过加速器 操作而实现车辆的加减速以及停车的车辆中，如果想要以恒定的减速度实现减速及停车， 则在减速时为了实现充分的减速而需要使减速度增大，因此在停车时在车辆的前后方向上 产生加速度振动。然而，根据一个实施方式的电动车辆的控制装置，如上所述，无论何种驾 驶员都能够仅通过加速器操作而实现顺滑的减速及停车。
[0142] 另外，根据一个实施方式的电动车辆的控制装置，如果第1扭矩目标值Tml*比第2 扭矩目标值Tm2*大，则判定为处于即将停车以前，如果第2扭矩目标值Tm2*比第1扭矩目标 值Tml*大，则判定为即将停车，因此在即将停车时，能够不产生扭矩阶差而将电动机扭矩指 令值Tm*从第1扭矩目标值Tml*切换为第2扭矩目标值Tm2*。另外，将第1扭矩目标值Tml*和 第2扭矩目标值Tm2*中较大一方的值设定为电动机扭矩指令值Tm*，因此无论在何种坡度， 均能够在扭矩目标值的切换定时不产生扭矩阶差而实现顺滑的减速。
[0143] 特别是，根据一个实施方式的电动车辆的控制装置，求出干扰扭矩推定值Td，将伴 随着电动机转速《 m的降低而收敛于干扰扭矩推定值Td的扭矩目标值作为第2扭矩目标值 Tm2*而进行计算，因此，无论上坡路、平坦路、下坡路，均能够在即将停车时实现无前后方向 的加速度振动的顺滑的减速，并且能够保持停车状态。
[0144] 对于干扰扭矩的推定值Td，在上坡路推定为正值，在下坡路推定为负值，因此即使 在坡路也能够顺滑地停车，无需脚制动器而保持停车状态。另外，在平坦路将干扰扭矩的推 定值Td推定为零，因此在平坦路能够顺滑地停车，无需脚制动器而保持停车状态。
[0145] 另外，基于车辆信息而对扭矩表目标值TmO*进行计算，基于干扰扭矩推定值Td对 计算出的扭矩表目标值TmO*进行校正，由此对第1扭矩目标值Tml*进行计算，因此，能够基 于干扰扭矩推定值Td对判定为即将停车为止的减速度进行调整。由此，能够抑制从即将停 车以前的电动机扭矩指令值Tm*至停车时电动机扭矩指令值Tm*所收敛的干扰扭矩推定值 Td为止的扭矩变化量，能够抑制因扭矩变化产生的冲击，提升驾驶的感觉。
[0146] 特别是对干扰扭矩推定值Td乘以规定的增益(Kup、Kdown)而对干扰校正扭矩Td* 进行计算，将扭矩表目标值TmO*和干扰校正扭矩Td*相加，由此对第1扭矩目标值Tml*进行 计算，因此能够对应于干扰而线性地对扭矩表目标值TmO*进行校正，对第1扭矩目标值Tml* 进行计算。
[0147 ]并且，在对干扰扭矩推定值Td乘以规定的增益(Kup、Kdown)之后，对得到的结果乘 以与电动机转速《 m相应的速度校正增益K co，由此对干扰校正扭矩Td*进行计算，对于速度 校正增益K 〇,如果电动机转速〇 m比第1规定转速〇 m 1小则设定为1，如果电动机转速〇 m比 第1规定转速w ml大且比第2规定转速〇m2大则为0,在电动机转速大于或等于第1规定 转速coml且小于或等于第2规定转速m2的情况下，设定为大于或等于0而小于或等于1且 电动机转速越大越接近0的值。高速区域的干扰扭矩的支配性因素为空气阻力，电动机 转速《越大使干扰校正扭矩Td*越小，从而能够使高速区域的加速?减速感与驾驶的感觉 一致。
[0148]本发明不限定于上述的一个实施方式。例如，在上述的说明中，将第2扭矩目标值 Tm2*作为伴随着电动机转速com的降低而收敛于干扰扭矩推定值Td的扭矩目标值而进行了 说明。然而，车轮速度、车体速度、驱动轴的转速等速度参数与电动机4的转速存在比例关 系，因此，也可以伴随着与电动机4的转速成正比的速度参数的降低而使第2扭矩目标值 Tm2*收敛于干扰扭矩推定值Td(或者零）。
[0149]以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式只不过是本发明的应用 例的一部分，其主旨不是将本发明的权利要求书限定于上述实施方式的具体结构。
[0150] 本申请基于2014年1月10日向日本特许厅申请的特愿2014-003179主张优先权，通 过参照将该申请的全部内容并入本说明书。
【主权项】
1. 一种电动车辆的控制装置，该电动车辆以电动机作为行驶驱动源，利用所述电动机 的再生制动力而减速， 该电动车辆的控制装置具备： 加速器操作量检测单元，其对所述加速器操作量进行检测； 第1扭矩目标值计算单元，其基于车辆信息对第1扭矩目标值进行计算； 第2扭矩目标值计算单元，其对伴随着与电动车辆的行驶速度成正比的速度参数的降 低而收敛于零的第2扭矩目标值进行计算； 即将停车判定单元，其判定车辆是否即将停车； 电动机扭矩指令值设定单元，如果判定为车辆处于即将停车以前，则该电动机扭矩指 令值设定单元将所述第1扭矩目标值设定为电动机扭矩指令值，如果判定为车辆即将停车， 则该电动机扭矩指令值设定单元将所述第2扭矩目标值设定为所述电动机扭矩指令值；以 及 电动机控制单元，其基于所述电动机扭矩指令值对所述电动机进行控制。2. 根据权利要求1所述的电动车辆的控制装置，其中， 如果所述第1扭矩目标值比所述第2扭矩目标值大，则所述即将停车判定单元判定为处 于即将停车以前，如果所述第2扭矩目标值比所述第1扭矩目标值大，则所述即将停车判定 单元判定为即将停车。3. 根据权利要求1或2所述的电动车辆的控制装置，其中， 还具备干扰扭矩推定单元，该干扰扭矩推定单元对干扰扭矩进行推定， 所述第2扭矩目标值计算单元将伴随着所述速度参数的降低而收敛于所述干扰扭矩的 扭矩目标值作为所述第2扭矩目标值而进行计算。4. 根据权利要求3所述的电动车辆的控制装置，其中， 所述干扰扭矩推定单元在上坡路时将所述干扰扭矩推定为正值，在下坡路时将所述干 扰扭矩推定为负值。5. 根据权利要求3或4所述的电动车辆的控制装置，其中， 所述干扰扭矩推定单元在平坦路时将所述干扰扭矩设为零。6. 根据权利要求3至5中任一项所述的电动车辆的控制装置，其中， 所述第1扭矩目标值计算单元基于车辆信息对基本扭矩目标值进行计算，基于所述干 扰扭矩对计算出的基本扭矩目标值进行校正，由此对所述第1扭矩目标值进行计算。7. 根据权利要求6所述的电动车辆的控制装置，其中， 所述第1扭矩目标值计算单元通过对所述干扰扭矩乘以规定的增益而对干扰校正扭矩 进行计算，通过将所述基本扭矩目标值和所述干扰校正扭矩相加从而对所述第1扭矩目标 值进行计算。8. 根据权利要求7所述的电动车辆的控制装置，其中， 所述第1扭矩目标值计算单元在对所述干扰扭矩乘以所述规定的增益之后，对得到的 结果乘以与所述速度参数相应的速度校正增益，由此对所述干扰校正扭矩进行计算， 所述速度校正增益是如下值，即，如果所述速度参数比第1规定值小则为1，如果所述速 度参数比所述第1规定值大且比第2规定值大则为0,在所述速度参数大于或等于所述第1规 定值且小于或等于所述第2规定值的情况下，为大于或等于0而小于或等于1且所述速度参 数越大则越接近O的值。9. 一种电动车辆的控制方法，该电动车辆以电动机作为行驶驱动源，利用所述电动机 的再生制动力而减速， 该电动车辆的控制方法具备如下步骤： 对所述加速器操作量进行检测； 基于车辆信息对第1扭矩目标值进行计算； 对伴随着与电动车辆的行驶速度成正比的速度参数的降低而收敛于零的第2扭矩目标 值进行计算； 判定车辆是否即将停车； 如果判定为车辆处于即将停车以前，则将所述第1扭矩目标值设定为电动机扭矩指令 值，如果判定为车辆即将停车，则将所述第2扭矩目标值设定为所述电动机扭矩指令值；以 及 基于所述电动机扭矩指令值对所述电动机进行控制。
【文档编号】B60L15/20GK105899397SQ201580003837
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年1月5日
【发明人】泽田彰, 伊藤健, 中岛孝, 胜又雄史, 小松弘征
【申请人】日产自动车株式会社