JP4419625B2 - 車両用制振制御装置および車両用制振制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電動機を動力源として備える車両の制振制御装置および車両用制振制御方法に関する。

従来、車両情報に基づいて設定される第１のトルク目標値に、トルク指令値に基づいて求められるモータ回転速度の推定値と、モータ回転数の検出値との偏差に基づいて算出される第２のトルク目標値を加算して、モータトルク指令値とする制振制御装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２００３−９５６６号公報

しかしながら、従来の制振制御装置では、トルク指令値が出力されてから、実際にモータが指令トルクを発生するまでの間に時間的な遅れが存在するために、モータ回転速度の推定値と実際のモータ回転速度との間に位相差が生じ、制振制御の効果が減少するという問題があった。

（１）本発明による車両用制振制御装置は、車両情報に基づいて算出される第１のトルク目標値に対して、車両へのトルク入力とモータ回転速度の伝達特性のモデルＧp(s)および車両へのトルク入力とモータ回転速度の伝達特性の理想モデルＧm(s)で構成されるＧm(s)／Ｇp(s)なる特性を有するフィルタ処理を施して、第１のトルク目標修正値を算出する。また、バンドパスフィルタの特性を有する伝達特性Ｈ(s)および伝達特性のモデルＧp(s)で構成されるＨ(s)／Ｇp(s)なる特性を有するフィルタを用いて、モータ回転速度推定値およびモータ回転速度検出値の偏差に基づいて、第２のトルク目標値を算出する。この第２のトルク目標値と、第１のトルク目標修正値とを加算して得られるトルク指令値を所定時間遅らせて、モータ回転速度推定手段に入力することを特徴とする。
（２）本発明による車両用制振制御装置は、車両情報に基づいて算出される第１のトルク目標値に対して、車両へのトルク入力とモータ回転速度の伝達特性のモデルＧp(s)および車両へのトルク入力とモータ回転速度の伝達特性の理想モデルＧm(s)で構成されるＧm(s)／Ｇp(s)なる特性を有するフィルタ処理を施して、第１のトルク目標修正値を算出する。また、バンドパスフィルタの特性を有する伝達特性Ｈ(s)および伝達特性のモデルＧp(s)で構成されるＨ(s)／Ｇp(s)なる特性を有するフィルタを用いて、モータ回転速度推定値およびモータ回転速度検出値の偏差に基づいて、第２のトルク目標値を算出する。この第２のトルク目標値と、第１のトルク目標修正値とを加算して得られるトルク指令値に対して、モータの出力トルクの立ち上がり特性に応じたフィルタ処理を施して、モータ回転速度推定手段に出力することを特徴とする。
（３）本発明による車両用制振制御装置は、車両情報に基づいて算出される第１のトルク目標値に対して、車両へのトルク入力とモータ回転速度の伝達特性のモデルＧp(s)および車両へのトルク入力とモータ回転速度の伝達特性の理想モデルＧm(s)で構成されるＧm(s)／Ｇp(s)なる特性を有するフィルタ処理を施して、第１のトルク目標修正値を算出する。また、バンドパスフィルタの特性を有する伝達特性Ｈ(s)および伝達特性のモデルＧp(s)で構成されるＨ(s)／Ｇp(s)なる特性を有するフィルタを用いて、モータ回転速度推定値およびモータ回転速度検出値の偏差に基づいて、第２のトルク目標値を算出する。この第２のトルク目標値の位相を補正し、位相補正後の第２のトルク目標値と、第１のトルク目標修正値とを加算してトルク指令値を算出することを特徴とする。
（４）本発明による車両用制振制御方法は、車両情報に基づいて基本トルク指令値を算出し、基本トルク指令値に対して、車両の振動を抑制するフィルタ処理を施して第１のトルク目標値を算出し、最終的なトルク指令値を所定時間遅らせてから、モータ回転速度を推定するモータ回転速度推定手段に出力し、モータ回転速度推定手段によって推定されるモータ回転速度と実モータ回転速度との偏差に基づいて、第２のトルク目標値を算出し、第１のトルク目標値および第２のトルク目標値を加算して得られる最終的なトルク指令値に基づいて、モータを駆動することを特徴とする。
（５）本発明による車両用制振制御方法は、車両情報に基づいて基本トルク指令値を算出し、基本トルク指令値に対して、車両の振動を抑制するフィルタ処理を施して第１のトルク目標値を算出し、最終的なトルク指令値に対して、モータの出力トルクの立ち上がり特性に応じたフィルタ処理を施し、フィルタ処理が施された最終的なトルク指令値から推定されるモータ回転速度と実モータ回転速度との偏差に基づいて、第２のトルク目標値を算出し、第１のトルク目標値および第２のトルク目標値を加算して得られる最終的なトルク指令値に基づいて、モータを駆動することを特徴とする。
（６）本発明による車両用制振制御方法は、車両情報に基づいて基本トルク指令値を算出し、基本トルク指令値に対して、車両の振動を抑制するフィルタ処理を施して第１のトルク目標値を算出し、最終的なトルク指令値から推定されるモータ回転速度と実モータ回転速度との偏差に基づいて、第２のトルク目標値を算出し、第２のトルク目標値の位相を補正し、第１のトルク目標値および位相が補正された第２のトルク目標値を加算して得られる最終的なトルク指令値に基づいて、モータを駆動することを特徴とする。

本発明による車両用制振制御装置および車両用制振制御方法によれば、モータ回転速度推定値と、モータ回転速度検出値との間の位相差を解消して、制振制御の効果を向上させることができる。

−第１の実施の形態−
図１は、本発明の第１の実施の形態における車両用制振制御装置を備えた電気自動車の全体構成を示すブロック図である。この車両は、３相交流モータ５の回転力が車輪７ａ，７ｂに伝達されることにより駆動する。回転速度センサ６は、モータ５の回転速度を検出する。

アクセル開度センサ１は、アクセル開度を検出して、モータトルク設定部２に出力する。モータトルク設定部２は、アクセル開度センサ１により検出されたアクセル開度と、回転速度センサ６により検出されるモータ５の回転速度とに基づいて、第１のトルク目標値Ｔm1^*を設定する。

制振制御部３は、モータトルク設定部２により設定された第１のトルク目標値Ｔm1^*と、回転速度センサ６により検出されるモータ５の回転速度とを入力して、モータトルク指令値Ｔ^*を算出する。モータトルク指令値Ｔ^*を算出する方法については、後述する。モータトルク制御部４は、制振制御部３により算出されたモータトルク指令値Ｔ^*と、３相交流モータ５の出力トルクが一致するように制御する。

図２は、モータトルク設定部２および制振制御部３の具体的な構成を示すブロック図である。モータトルク設定部２は、トルクマップ２１と、Ｇm(s)／Ｇp(s)なる特性を有する制御ブロック２２とを備える。Ｇp(s)は、車両へのトルク入力とモータ回転速度との間の伝達特性を示すモデルであり、Ｇm(s)は、車両へのトルク入力とモータ回転速度の応答目標との間の伝達特性を示すモデル（理想モデル）である。

トルクマップ２１は、複数のアクセル開度に対するモータ５の回転速度とモータ５の出力トルクとの関係を示すマップであり、アクセル開度センサ１により検出されるアクセル開度、および、回転速度センサ６により検出されるモータ５の回転速度に基づいて、トルク目標値Ｔm^*を求める。制御ブロック２２は、振動を抑制するためのフィードフォワード制御を行う。すなわち、トルク目標値Ｔm^*をＧm(s)／Ｇp(s)なるフィルタに通すことにより、制振効果の高い第１のトルク目標値Ｔm1^*を求める。なお、トルク目標値Ｔm^*を第１のトルク目標値と呼ぶ場合には、トルク目標値Ｔm1^*は、第１のトルク目標修正値と呼ぶことができる。

制振制御部３は、伝達特性Ｇp(s)を有する制御ブロック３１と、減算器３２と、Ｈ(s)／Ｇp(s)なる伝達特性を有する制御ブロック３３と、加算器３４と、時間遅れ制御器３５とを備える。加算器３４は、上述した制御ブロック２２から出力される第１のトルク目標値Ｔm1^*と、後述する制御ブロック３３から出力される第２のトルク目標値Ｔm2^*とを加算して、トルク指令値を算出する。

加算器３４による加算結果（トルク指令値）は、図示しないインバータを介して、モータ５に入力されるとともに、時間遅れ制御器３５に入力される。図２では、モータ５を示す制御ブロックを、Ｇp'(s)なる伝達特性を有する制御ブロック１１で表している。なお、制御ブロック１１には、加算器３４から出力されるトルク指令値と、外部から入力される外乱Ｔdの加算値が入力される。

時間遅れ制御器３５は、加算器３４から出力されたトルク指令値を所定の時間だけ遅らせて、制御ブロック３１に出力する。この所定の時間は、モータ５を示す制御ブロック１１にトルク指令値が入力されてから指令トルクが発生するまでの時間、および、モータ５の回転速度が検出されて、後述する減算器３２に入力するまでの時間を加算した時間である。

制御ブロック３１は、時間遅れ制御器３５を介して入力されるトルク指令値に基づいて、モータ５の回転速度を推定する。減算器３２は、制御ブロック３１で推定されたモータ回転速度と、実際のモータ回転速度ωmとの偏差を算出する。すなわち、時間遅れ制御器３５は、制御ブロック３１で求められるモータ回転速度推定値と、実際のモータ回転速度検出値ωmとの位相差が零になるように、時間遅れを設定する。

Ｈ(s)／Ｇp(s)なる伝達特性を有する制御ブロック３３は、減算器３２から入力されるモータ回転速度の偏差に基づいて、制振制御のフィードバック成分である第２のトルク目標値Ｔm2^*を求める。ここで、Ｈ(s)は、中心周波数が車両の駆動系のねじり共振周波数と一致しているバンドパスフィルタの特性を有する。制御ブロック３３により算出された第２のトルク目標値Ｔm2^*は、加算器３４に入力される。

図３（ａ）は、第１のトルク目標値Ｔm1^*を０（Ｎｍ）から２００（Ｎｍ）に変更し、かつ、外乱Ｔdが２０（Ｎｍ）入力された場合に、モータ５から出力されるトルクの変化を示す図であり、図３（ｂ）は、その時のモータ回転速度の変化を示す図である。ここで、モータ５を示す制御ブロック１１にトルク指令値が入力されてから指令トルクが発生するまでの無駄時間を２（ｍｓ）、出力トルクが指令トルクに収束するまでの応答時定数を１０（ｍｓ）、モータ５の回転速度が検出されて、減算器３２に入力されるまでの時間を４（ｍｓ）とする。従って、時間遅れ制御器３５における遅れ時間は、６（ｍｓ）とする。図３（ａ）および図３（ｂ）において、実線は、第１の実施の形態における車両用制振制御装置により制御を行った場合の結果であり、点線は、時間遅れ制御器３５を設けずに制御を行った場合の結果である。

図３（ａ）に示すように、時間遅れ制御器３５を備えた第１の実施の形態における車両用制振制御装置により制御を行った場合には、時間遅れ制御器３５を設けずに制御を行った場合に比べて、出力トルクが指令トルクに一致するまでの時間が短くなる。また、図３（ｂ）に示すように、第１の実施の形態における車両用制振制御装置により制御を行った場合には、モータ回転速度の変動も低減している。

第１の実施の形態における車両用制振制御装置によれば、トルク指令値に基づいてモータ５の回転速度推定値を求める制御ブロック３１の前に時間遅れ制御器３５を設け、減算器３２に入力されるモータ回転速度推定値と、モータ回転速度検出値との間の位相差が０になるようにしたので、制振制御の効果を向上させることができる。

−第２の実施の形態−
図４は、第２の実施の形態における車両用制振制御装置において、モータトルク設定部２および制振制御部３ａの具体的な構成を示すブロック図である。図２に示すブロック図との相違は、制振制御部３ａに制御ブロック３６が追加されていることである。すなわち、時間遅れ制御器３５と、制御ブロック３１の間に制御ブロック３６が設けられている。制御ブロック３６は、モータ５の出力トルクが指令トルクに収束するまでの応答時定数に相当する伝達特性を有するフィルタを備えている。

図５は、トルク指令値と、モータ５から出力されるトルクとの関係を示す図である。図５に示すように、モータ５から出力されるトルクが指令トルクに収束するまでには、所定の応答時定数が存在する。従って、トルク指令値を制御ブロック３１に入力する前に制御ブロック３６に通すことにより、さらに、実際のモータ回転速度ωmと推定回転速度との間の位相差を低減させることができる。

図６（ａ）は、第１のトルク目標値Ｔm1^*を０（Ｎｍ）から２００（Ｎｍ）に変更し、かつ、外乱Ｔdが２０（Ｎｍ）入力された場合に、モータ５から出力されるトルクの変化を示す図であり、図６（ｂ）は、その時のモータ回転速度の変化を示す図である。図３（ａ）および図３（ｂ）と同様に、制御ブロック１１にトルク指令値が入力されてから指令トルクが発生するまでの無駄時間を２（ｍｓ）、出力トルクが指令トルクに収束するまでの応答時定数を１０（ｍｓ）、モータ５の回転速度が検出されて、減算器３２に入力されるまでの時間を４（ｍｓ）とする。また、図６（ａ）および図６（ｂ）において、実線は、第２の実施の形態における車両用制振制御装置により制御を行った場合の結果であり、点線は、第１の実施の形態における車両用制振制御装置により制御を行った場合の結果である。

図６（ａ）に示すように、第２の実施の形態における車両用制振制御装置により制御を行った場合には、第１の実施の形態における車両用制振制御装置により制御を行った場合に比べて、出力トルクが指令トルクに一致するまでの時間がさらに短くなる。また、図３（ｂ）に示すように、第２の実施の形態における車両用制振制御装置により制御を行った場合には、モータ回転速度の変動もさらに抑制される。

第２の実施の形態における車両用制振制御装置によれば、第１の実施の形態における車両用制振制御装置の構成に加えて、制御ブロック３１の前に、モータ５の出力トルクが指令トルクに収束するまでの応答時定数に相当する伝達特性を有するフィルタを備える制御ブロック３６を設けた。これにより、モータ回転速度推定値とモータ回転速度検出値との間の位相差がさらに低減するので、制振制御の効果をさらに高めることができる。

−第３の実施の形態−
図７は、第３の実施の形態における車両用制振制御装置において、モータトルク設定部２および制振制御部３ｂの具体的な構成を示すブロック図である。図４に示すブロック図との相違は、制振制御部３ｂ内に設けられている制御ブロック３３ａの伝達特性である。すなわち、第１および第２の実施の形態における車両用制振制御装置が備える制御ブロック３３が有するフィルタの伝達特性がＨ(s)／Ｇp(s)であったのに対し、制御ブロック３３ａが有するフィルタの伝達特性は、Ｈ'(s)／Ｇp(s)である。

第１および第２の実施の形態では、フィルタＨ(s)を、中心周波数を車両の駆動系のねじり共振周波数と一致させたバンドパスフィルタとしていた。第３の実施の形態における車両用制振制御装置では、フィルタＨ'(s)の中心周波数を、トルク指令値の出力から実際にモータ５が指令トルクを発生するまでの無駄時間、トルクの立ち上がり特性、モータ回転速度の検出に伴う時間遅れ等の遅れ時間に基づいて算出される周波数分だけシフト（位相補償）させる。

以下では、モータ５の出力トルクの応答が無駄時間ｔ１（ｓｅｃ）で応答時定数τ（ｓｅｃ）の１次遅れであり、モータ回転速度の検出に伴う時間遅れをｔ２（ｓｅｃ）、ねじり共振周波数をｆp（Hz）（＝ωp（rad／ｓ）／２π）とした場合の位相補償後の中心周波数ｆc（Hz）（＝ωc（rad/s）／２π）を求める。

応答時定数τの１次遅れを伝達関数で表すと、次式（１）となる。ただし、ｓはラプラス演算子である。
１／（１＋τｓ） …（１）
式（１）に、ｓ＝ｊ×ωpを代入すると、
１／（１＋τｓ）＝１／（１＋τ×ｊ×ωp）
＝（１−τ×ｊ×ωp）／（１−τ×ｊ×ωp）（１＋τ×ｊ×ωp）
＝［１／（１＋（τ×ωp）²）］
＋［（−τ×ωp）／（１＋（τ×ωp）²）］ｊ …（２）

ここで、式（２）を、Ａ＋Ｂｊとおくと、１次遅れ成分による位相補償後の位相αは、
α＝tan^-1（Ｂ／Ａ）＝tan^-1（−τ×ωp） …（３）
となる。

また、無駄時間成分による位相補償後の位相βは、次式（４）により表される。
β＝ωp×ｔ＝ωp×（ｔ１＋ｔ２） …（４）

従って、トータルの位相補償補後の位相γは、次式（５）により表される。
γ＝α＋β …（５）

バンドパスフィルタＨ(s)を１次のハイパスフィルタとローパスフィルタとで構成した場合の伝達関数は、次式（６）となる。
［ωc／（ωc＋ｓ）］×［ｓ／（ωc＋ｓ）］
＝（ωc×ｓ）／（ωc＋ｓ）² …（６）
式（６）に、ｓ＝ｊ×ωpを代入すると、
＝（ωc×ｊ×ωp）／（ωc²＋２×ωc×ｊ×ωp−ωp²）
＝（ωc×ｊ×ωp）／［（ωc²−ωp²）＋（２×ωc×ωp）×ｊ］
＝（ωc×ｊ×ωp）×［（ωc²−ωp²）−（２×ωc×ωp）×ｊ］
／［（ωc²−ωp²）²＋（２×ωc×ωp）²］
＝［（（ωc²−ωp²）×ωc×ωp）×ｊ＋２×ωc²×ωp²］
／［（ωc²＋ωp²）²］
＝［（２×ωc²×ωp²）／（ωc²＋ωp²）²］
＋［（（ωc²−ωp²）×ωc×ωp）／（ωc²＋ωp²）²］×ｊ …（７）

ここで、式（７）を、Ｃ＋Ｄｊとおくと、
tanγ＝Ｄ／Ｃ
＝（（ωc²−ωp²）×ωc×ωp）／（２×ωc²×ωp²）
＝（ωc²−ωp²）／（２×ωc×ωp） …（８）
式（８）を変形すると、次式（９）が導かれる。
ωc²−（２×ωc×ωp×tanγ）−ωp² ＝０ …（９）

式（９）の２次方程式を解くと、ωcは、次式（１０）により表される。
ωc＝［（２×tanγ×ωp）＋√（（−２×tanγ×ωp）²＋４×ωp²）］／２ …（１０）
従って、位相補償後の中心周波数ｆcは、次式（１１）により表される。
ｆc＝ωc／２π
＝［（２×tanγ×ωp）＋√（（−２×tanγ×ωp）²＋４×ωp²）］／（４π）
…（１１）

図８は、ねじり共振周波数ｆpが１０(Hz)、モータ回転速度の検出に伴う時間遅れが４（ｍｓ）、モータ５の出力トルクの応答が無駄時間２（ｍｓ）であり、かつ、応答時定数が１０（ｍｓ）の１次遅れの特性を有している場合に、中心周波数をシフトさせた時とシフトさせない時のバンドパスフィルタＨ(s)のボード線図である。図８（ａ）は、ゲイン特性曲線を示し、図８（ｂ）は、位相特性曲線を示している。

図８（ａ），（ｂ）において、ねじり共振周波数ｆpに対して、中心周波数をシフトさせた場合の結果を実線で示し、中心周波数をシフトさせない場合の結果を点線で示す。この場合、式（１１）より、位相補償後の中心周波数ｆcは、約16.9（Hz）となる。図８に示すように、中心周波数をシフトさせない場合には、１０(Hz)入力に対して位相差が０(deg)であるのに対し、中心周波数をシフトさせた場合には、位相が約２９(deg)進んでいる。

図９（ａ）は、第１のトルク目標値Ｔm1^*を０（Ｎｍ）から２００（Ｎｍ）に変更し、かつ、外乱Ｔdが２０（Ｎｍ）入力された場合に、モータ５から出力されるトルクの変化を示す図であり、図９（ｂ）は、その時のモータ回転速度の変化を示す図である。図３および図６の場合と同様に、制御ブロック１１にトルク指令値が入力されてから指令トルクが発生するまでの無駄時間を２（ｍｓ）、出力トルクが指令トルクに収束するまでの応答時定数を１０（ｍｓ）、モータ５の回転速度が検出されて、減算器３２に入力されるまでの時間を４（ｍｓ）とする。

図９（ａ）および図９（ｂ）において、実線は、第３の実施の形態における車両用制振制御装置により制御を行った場合の結果（位相補償あり）であり、点線は、第２の実施の形態における車両用制振制御装置により制御を行った場合の結果（位相補償なし）である。図９（ｂ）に示すように、第３の実施の形態における車両用制振制御装置によれば、さらにモータ回転速度の変動を抑制することができる。

第３の実施の形態における車両用制振制御装置によれば、第２の実施の形態における車両用制振制御装置の構成に加えて、加算器３４に第２のトルク目標値Ｔm2^*を入力させる（フィードバックさせる）際に、位相を補正するので、さらに、制振効果を向上させることができる。

−第４の実施の形態−
図１０は、第４の実施の形態における車両用制振制御装置において、モータトルク設定部２および制振制御部３ｂの具体的な構成を示すブロック図である。図７に示すブロック図との相違は、制振制御部３ｃ内に設けられている制御ブロック３３ｂの伝達特性である。すなわち、第３の実施の形態における車両用制振制御装置では、Ｈ(s)／Ｇp(s)なるフィルタのうち、バンドパスフィルタＨ(s)の中心周波数をシフトさせて、Ｈ'(s)／Ｇp(s)なるフィルタを用いたが、第４の実施の実施の形態における車両用制振制御装置では、このフィルタＨ'(s)／Ｇp(s)に対して、ゲインＧ'をかけたフィルタＧ'Ｈ'(s)／Ｇp(s)を用いる。

バンドパスフィルタＨ(s)の中心周波数をシフトさせた場合、図８（ａ）に示すボード線図から明らかなように、１０(Hz)入力に対するゲインが減少する。従って、第４の実施の実施の形態における車両用制振制御装置では、ゲインＧ'を設定することにより、上述したゲイン減少を補償する。ゲインＧ'の設定方法について、以下で説明する。

応答時定数τ（ｓｅｃ）の１次遅れを表した伝達関数は、上式（２）で表され、式（２）をＡ＋Ｂｊと置き換えると、応答時定数τの１次遅れによるゲインＧ１は、次式（１２）により表される。
Ｇ１＝√（Ａ²＋Ｂ²）＝√［１／（１＋（τ×ωp）²）］ …（１２）

バンドパスフィルタＨ(s)を１次のハイパスフィルタおよびローパスフィルタにより構成した場合の伝達関数は、上式（７）で表され、式（７）をＣ＋Ｄｊと置き換えると、周波数ｆp(Hz)入力に対するバンドパスフィルタＨ(s)の位相補償によるゲインＧ２は、次式（１３）により表される。
Ｇ２＝√（Ｃ²＋Ｄ²）
＝√［［（２×ωc²×ωp²）²＋（ωc×ωp×（ωc²−ωp²））²］／（ωc²＋ωp²）⁴］
…（１３）

上式（１２）および（１３）を次式（１４）に代入することにより、補償するゲインＧ'を算出することができる。
Ｇ'＝１／（Ｇ１×Ｇ２） …（１４）

図１１（ａ），（ｂ）は、位相補償後の中心周波数ｆcを約16.9（Hz）とし、さらに、ゲインＧ'によりゲイン補償を行った場合のボード線図である。図１１（ａ）は、ゲイン特性曲線を示し、図１１（ｂ）は、位相特性曲線を示している。図１１（ａ），（ｂ）において、点線Ｌ１は、フィルタＨ(s)の中心周波数を車両の駆動系のねじり共振周波数（１０Hz）と一致させた場合の結果、実線Ｌ２は、フィルタＨ'(s)の中心周波数をシフトさせて約16.9（Hz）とした時の結果、一点鎖線Ｌ３は、フィルタＨ'(s)の中心周波数をシフトさせて約16.9（Hz）とし、かつ、ゲインＧ'によりゲイン補償を行った場合の結果である。

図１１（ａ）に示すように、第３の実施の形態における車両用制振制御装置では、１０（Hz）入力に対するゲインが減少してしまうが、第４の実施の形態における車両用制振制御装置では、フィルタＨ(s)の中心周波数を車両の駆動系のねじり共振周波数（１０Hz）と一致させた場合のゲインと一致させることができる。

図１２（ａ）は、第１のトルク目標値Ｔm1^*を０（Ｎｍ）から２００（Ｎｍ）に変更し、かつ、外乱Ｔdが２０（Ｎｍ）入力された場合に、モータ５から出力されるトルクの変化を示す図であり、図１２（ｂ）は、その時のモータ回転速度の変化を示す図である。図３，図６，図９の場合と同様に、制御ブロック１１にトルク指令値が入力されてから指令トルクが発生するまでの無駄時間を２（ｍｓ）、出力トルクが指令トルクに収束するまでの応答時定数を１０（ｍｓ）、モータ５の回転速度が検出されて、減算器３２に入力するまでの時間を４（ｍｓ）とする。

図１２（ａ）および図１２（ｂ）において、実線は、ゲイン補償を行う第４の実施の形態における車両用制振制御装置により制御を行った場合の結果であり、点線は、ゲイン補償を行わない第３の実施の形態における車両用制振制御装置により制御を行った場合の結果である。図１２（ｂ）に示すように、第４の実施の形態における車両用制振制御装置によれば、モータ回転速度の変動をさらに抑制することができる。

第４の実施の形態における車両用制振制御装置によれば、第３の実施の形態における車両用制振制御装置の構成に加えて、第２のトルク目標値Ｔm2^*の位相補償に伴うゲインの減少に対して、ゲイン補償を行うので、制振効果をさらに向上させることができる。

本発明は、上述した各実施の形態に限定されることはない。例えば、第２の実施の形態における車両用制振制御装置では、図２に示す第１の実施の形態における車両用制振制御装置の構成に加えて、制御ブロック３６を設けた。しかし、時間遅れ制御器３５を設けない構成に、制御ブロック３６を設けるようにしてもよい。

また、第３の実施の形態における車両用制振制御装置において、時間遅れ制御器３５を設けないようにしてもよいし、制御ブロック３６を設けないようにしてもよい。例えば、時間遅れ制御器３５および制御ブロック３６を設けない構成において、制御ブロック３３の代わりに、伝達特性がＨ'(s)／Ｇp(s)であるフィルタを有する制御ブロック３３ａを設けても良い。

上述した各実施の形態では、モータ５の出力トルクの応答を「無駄時間＋１次遅れ」として説明したが、「無駄時間＋２次遅れ」のような応答を示す場合でも、制御対象に合わせた伝達特性を有する制御ブロックを設けるようにすればよい。

上述した説明では、車両用制振制御装置を電気自動車に適用した例について説明したが、ハイブリッド電気自動車に適用することもできる。

特許請求の範囲の構成要素と第１〜第４の実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、回転速度センサ６が回転速度検出手段を、モータトルク制御部４がモータ制御手段を、トルクマップ２１が第１のトルク目標値算出手段を、制御ブロック２２が第１のトルク目標修正値算出手段を、制御ブロック３１がモータ回転速度推定手段を、制御ブロック３３が第２のトルク目標値算出手段を、加算器３４が加算手段を、時間遅れ制御器３５が時間遅延手段を、制御ブロック３６が応答特性補正手段をそれぞれ構成する。また、制御ブロック３３ａが第２のトルク目標値算出手段および位相補正手段を、制御ブロック３３ｂがゲイン補償手段をそれぞれ構成する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。

本発明の第１の実施の形態における車両用制振制御装置を備えた車両の全体構成を示すブロック図 モータトルク設定部２および制振制御部３の具体的な構成を示すブロック図 図３（ａ）は、第１のトルク目標値Ｔm1^*を０（Ｎｍ）から２００（Ｎｍ）に変更し、かつ、外乱Ｔdが２０（Ｎｍ）入力された場合に、モータ５から出力されるトルクの変化を示す図であり、図３（ｂ）は、その時のモータ回転速度の変化を示す図である。 第２の実施の形態における車両用制振制御装置において、モータトルク設定部２および制振制御部３ａの具体的な構成を示すブロック図 トルク指令値と、モータ５から出力されるトルクとの関係を示す図 図６（ａ）は、第２の実施の形態における車両用制振制御装置において、第１のトルク目標値Ｔm1^*を０（Ｎｍ）から２００（Ｎｍ）に変更し、かつ、外乱Ｔdが２０（Ｎｍ）入力された場合に、モータ５から出力されるトルクの変化を示す図であり、図６（ｂ）は、その時のモータ回転速度の変化を示す図 第３の実施の形態における車両用制振制御装置において、モータトルク設定部２および制振制御部３ｂの具体的な構成を示すブロック図 ねじり共振周波数ｆpが１０(Hz)、モータ回転速度の検出に伴う時間遅れが４（ｍｓ）、モータ５の出力トルクの応答が無駄時間２（ｍｓ）であり、かつ、応答時定数が１０（ｍｓ）の１次遅れの特性を有している場合に、中心周波数をシフトさせた時とシフトさせない時のバンドパスフィルタＨ(s)のボード線図 図９（ａ）は、第３の実施の形態における車両用制振制御装置において、第１のトルク目標値Ｔm1^*を０（Ｎｍ）から２００（Ｎｍ）に変更し、かつ、外乱Ｔdが２０（Ｎｍ）入力された場合に、モータ５から出力されるトルクの変化を示す図であり、図９（ｂ）は、その時のモータ回転速度の変化を示す図 第４の実施の形態における車両用制振制御装置において、モータトルク設定部２および制振制御部３ｂの具体的な構成を示すブロック図 位相補償後の中心周波数ｆcを約16.9（Hz）とし、さらに、ゲインＧ'によりゲイン補償を行った場合のボード線図 図１２（ａ）は、第４の実施の形態における車両用制振制御装置において、第１のトルク目標値Ｔm1^*を０（Ｎｍ）から２００（Ｎｍ）に変更し、かつ、外乱Ｔdが２０（Ｎｍ）入力された場合に、モータ５から出力されるトルクの変化を示す図であり、図１２（ｂ）は、その時のモータ回転速度の変化を示す図

符号の説明

１…アクセル開度センサ
２…モータトルク設定部
３…制振制御部
４…モータトルク制御部
５…モータ
６…回転角センサ
７ａ，７ｂ…車輪
１１…制御ブロック
２１…トルクマップ
２２…制御ブロック
３１…制御ブロック
３２…減算器
３３，３３ａ，３３ｂ…制御ブロック
３４…加算器
３５…時間遅れ制御器
３６…制御ブロック
４１…電流指令値算出部
４２…電流制御部
４３…ｄｑ／３相変換部
４４…電力変換部
４５…３相／ｄｑ変換部
４６ａ，４６ｂ…電流センサ
６１…回転位置センサ
６２…位相速度演算部

Claims (8)

1. モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
   トルク指令値に基づいて、前記モータを制御する電動モータ制御手段と、
   車両情報に基づいて、第１のトルク目標値を算出する第１のトルク目標値算出手段と、
   前記第１のトルク目標値算出手段により算出された第１のトルク目標値に対して、車両へのトルク入力とモータ回転速度の伝達特性のモデルＧp(s)および車両へのトルク入力とモータ回転速度の伝達特性の理想モデルＧm(s)で構成されるＧm(s)／Ｇp(s)なる特性を有するフィルタ処理を施して、第１のトルク目標修正値を算出する第１のトルク目標修正値算出手段と、
   前記伝達特性のモデルＧp(s)に相当する特性を有するフィルタを備え、前記トルク指令値に基づいて、前記モータの回転速度推定値を求めるモータ回転速度推定手段と、
   バンドパスフィルタの特性を有する伝達特性Ｈ(s)および前記伝達特性のモデルＧp(s)で構成されるＨ(s)／Ｇp(s)なる特性を有するフィルタを備え、前記モータ回転速度推定手段にて推定されたモータ回転速度推定値と、前記回転速度検出手段により検出されたモータ回転速度との偏差に基づいて、第２のトルク目標値を算出する第２のトルク目標値算出手段と、
   前記第２のトルク目標値算出手段により算出される第２のトルク目標値の位相を補正する位相補正手段と、
   前記位相補正手段により位相が補正された第２のトルク目標値と、前記第１のトルク目標修正値算出手段により算出された第１のトルク目標修正値とを加算して、前記トルク指令値を算出する加算手段とを備え、
   前記位相補正手段は、車両の駆動系のねじり共振周波数を基準として、前記バンドパスフィルタの中心周波数をシフトさせることにより、前記第２のトルク目標値の位相を補正し、
   前記位相補正手段は、前記トルク指令値が出力されてから前記モータが指令トルクを発生するまでの時間遅れ、前記回転速度検出手段によるモータ回転速度の検出遅れ、および、前記モータの出力トルクの立ち上がり特性のうち、少なくともいずれか一つの要素に基づいて、前記バンドパスフィルタの中心周波数をシフトさせる量を決定することを特徴とする車両用制振制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用制振制御装置において、
   前記位相補正手段により前記第２のトルク目標値の位相を補正した際に生ずるゲインの減少を補償するゲイン補償手段をさらに備えることを特徴とする車両用制振制御装置。
3. 請求項２に記載の車両用制振制御装置において、
   前記ゲイン補償手段は、車両の駆動系のねじり共振周波数におけるゲイン減少量を補償することを特徴とする車両用制振制御装置。
4. 請求項１に記載の車両用制振制御装置において、
   前記加算手段により算出されるトルク指令値を所定時間遅らせて前記モータ回転速度推定手段に出力する時間遅延手段をさらに備えることを特徴とする車両用制振制御装置。
5. 請求項４に記載の車両用制振制御装置において、
   前記時間遅延手段は、前記トルク指令値が出力されてから前記モータが指令トルクを発生するまでの時間遅れ、および、前記回転速度検出手段によるモータ回転速度の検出遅れ時間のうち、少なくともいずれか一方の時間に基づいて、前記所定時間を決定することを特徴とする車両用制振制御装置。
6. 請求項４または５に記載の車両用制振制御装置において、
   前記トルク指令値を前記モータ回転速度推定手段に入力する前に、前記モータの出力トルクの立ち上がり特性に応じたフィルタ処理を施す応答特性補正手段をさらに備えることを特徴とする車両用制振制御装置。
7. 請求項４または６に記載の車両用制振制御装置において、
   前記位相補正手段は、前記時間遅延手段における遅延時間、または、前記応答特性補正手段が有するフィルタの特性に基づいて、前記補正する位相量を決定することを特徴とする車両用制振制御装置。
8. モータの回転速度を検出し、
   トルク指令値に基づいて、前記モータを制御し、
   車両情報に基づいて、第１のトルク目標値を算出し、
   前記第１のトルク目標値算出手段により算出された第１のトルク目標値に対して、車両へのトルク入力とモータ回転速度の伝達特性のモデルＧp(s)および車両へのトルク入力とモータ回転速度の伝達特性の理想モデルＧm(s)で構成されるＧm(s)／Ｇp(s)なる特性を有するフィルタ処理を施して、第１のトルク目標修正値を算出し、
   前記トルク指令値に基づいて、前記伝達特性のモデルＧp(s)に相当する特性を有するフィルタ処理を施して、前記モータの回転速度推定値を求め、
   前記モータ回転速度推定手段にて推定されたモータ回転速度推定値と、前記回転速度検出手段により検出されたモータ回転速度との偏差に基づいて、バンドパスフィルタの特性を有する伝達特性Ｈ(s)および前記伝達特性のモデルＧp(s)で構成されるＨ(s)／Ｇp(s)なる特性を有するフィルタ処理を施して、第２のトルク目標値を算出し、
   前記第２のトルク目標値算出手段により算出される第２のトルク目標値の位相を補正し、
   前記位相補正手段により位相が補正された第２のトルク目標値と、前記第１のトルク目標修正値算出手段により算出された第１のトルク目標修正値とを加算して、前記トルク指令値を算出し、
   前記第２のトルク目標値の位相は、車両の駆動系のねじり共振周波数を基準として、前記バンドパスフィルタの中心周波数をシフトさせることにより、補正され、
   前記バンドパスフィルタの中心周波数は、前記トルク指令値が出力されてから前記モータが指令トルクを発生するまでの時間遅れ、前記回転速度検出手段によるモータ回転速度の検出遅れ、および、前記モータの出力トルクの立ち上がり特性のうち、少なくともいずれか一つの要素に基づいて、決定されるシフト量でシフトされることを特徴とする車両用制振制御方法。
   

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