JP7127553B2 - モータ制御装置 - Google Patents

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Description

本開示は、モータ制御装置に関する。
従来、エンジンのクランクシャフトの振動を低減するダンパであって、入力慣性部材と出力慣性部材とを含んだダンパが発生させるダンパトルクを推定し、推定したダンパトルクと逆位相のモータトルクをモータジェネレータにより出力することで、ダンパトルクに応じて発生する振動を低減する技術が知られている。このような従来の技術において、ダンパトルクは、たとえば、入力慣性部材と出力慣性部材との間の捩れ角に対応した捩れトルクとして推定される。
特開2013-169953号公報
ここで、ダンパの構成として、入力慣性部材および出力慣性部材に加えて動吸振器を含んだ構成も考えられる。この構成のダンパトルクを推定するためには、捩れトルクに加えて、動吸振器の特性、すなわち動吸振器が発生させる動吸振トルクをさらに考慮することが必要となる。
しかしながら、上述した従来の技術は、動吸振トルクを考慮することなく、捩れトルクのみを考慮している。したがって、動吸振器を含んだダンパに対して上述した従来の技術をそのまま適用しても、ダンパトルクを正確に推定することができず、ダンパトルクに応じて発生する振動を有効に低減することができない。
そこで、本開示の課題の一つは、動吸振器を含んだダンパのダンパトルクに応じて発生する振動を低減することが可能なモータ制御装置を提供することである。
本開示にかかるモータ制御装置は、動力源としてのエンジンおよびモータジェネレータと、エンジンのクランクシャフトのエンジントルクおよびモータジェネレータのモータシャフトのモータトルクのうち少なくとも一方に基づく駆動トルクを選択された変速比で車輪側に伝達するトランスミッションと、クランクシャフトに接続される入力慣性部材と当該入力慣性部材に対して弾性部材を介して接続される出力慣性部材と入力慣性部材および出力慣性部材のうち少なくとも一方に設けられる動吸振器とを有してクランクシャフトの振動を低減するダンパと、を備えた車両のモータ制御装置であって、車両に設けられる第1センサにより検出されるクランクシャフトの回転角度としてのクランク角と、車両に設けられる第2センサにより検出されるモータシャフトの回転角度としてのモータ角と、の差分に基づいて、エンジントルクの変動に応じてダンパが発生させる計算上のダンパトルクを算出するダンパトルク算出部と、ダンパトルク算出部により算出された計算上のダンパトルクと逆位相の逆相トルクを算出する逆相トルク算出部と、少なくとも第1センサにより検出されるクランク角と第2センサにより検出されるモータ角とに基づいて、動吸振器が発生させる動吸振トルクに起因して発生する、ダンパが発生させる実際のダンパトルクと計算上のダンパトルクとの間の位相ズレおよび振幅ズレをそれぞれ補正するための位相補正量および振幅補正量のうち少なくとも一方を算出する補正量算出部と、位相補正量および振幅補正量のうち少なくとも一方に基づいて補正された逆相トルクに基づいて、モータジェネレータに与えるモータトルク指令を出力するモータトルク指令出力部と、を備える。
上述したモータ制御装置によれば、位相補正量および振幅補正量のうち少なくとも一方に基づいて、動吸振トルクに起因して発生する位相ズレおよび振幅ズレのうち少なくとも一方をキャンセルするように逆相トルクを補正し、補正後の逆相トルクに応じたモータトルク指令を出力することができるので、動吸振器を含んだダンパのダンパトルクに応じて発生する振動を低減することができる。
また、上述したモータ制御装置において、モータトルク指令出力部は、エンジンとトランスミッションとの間に設けられるクラッチが、エンジンのクランクシャフトとトランスミッションのインプットシャフトとを接続する接続状態になっている場合に、モータトルク指令を出力し、クラッチがクランクシャフトとインプットシャフトとの接続を遮断する遮断状態になっている場合に、モータトルクをゼロにするモータトルク指令を出力する。このような構成によれば、ダンパトルクがクラッチを介して車輪側に伝達されるか否かに応じて、当該ダンパトルクの影響を低減するためのモータトルクを発生させるか否かを切り替えることができる。
この場合において、モータトルク指令出力部は、クラッチが接続状態になっている場合であっても、車両を加速させる加速操作が行われていない場合には、モータトルクをゼロにするモータトルク指令を出力する。このような構成によれば、クラッチの状態に加えて加速操作の有無をさらに考慮して、ダンパトルクがクラッチを介して車輪側に伝達されるか否かに応じて、当該ダンパトルクの影響を低減するためのモータトルクを発生させるか否かを切り替えることができる。
また、上述したモータ制御装置において、補正量算出部は、動吸振トルクが発生しないと仮定した場合に想定されるクランク角とモータ角との位相差に対応した第1の値と、第1センサにより検出されるクランク角および第2センサにより検出されるモータ角の、エンジンの爆発の一次周波数に対応した振動成分の位相差に対応した第2の値と、の差分に基づいて、位相補正量を算出する。このような構成によれば、第1の値と第2の値との差分に基づいて、動吸振トルクに起因して発生する位相ズレに対応した位相補正量を容易に取得することができる。
この場合において、補正量算出部は、車両に設けられる第3センサにより検出されるエンジンの回転数と、車両に設けられる第4センサにより検出されるトランスミッションの変速段と、に基づいて、第1の値を取得する。このような構成によれば、第1の値が変化する要因として考えられる、エンジンの回転数およびトランスミッションの変速段を考慮して、適切な第1の値を取得することができる。
また、この場合において、モータ制御装置は、エンジンの回転数と、トランスミッションの変速段と、第1の値と、の関係を示す第1マップをさらに備え、補正量算出部は、第3センサにより検出されるエンジンの回転数および第4センサにより検出されるトランスミッションの変速段に基づいて第1マップを参照することで、第1の値を取得する。このような構成によれば、第1マップを利用して、適切な第1の値を容易に取得することができる。
また、上述したモータ制御装置において、補正量算出部は、車両に設けられる第3センサにより検出されるエンジンの回転数と、車両に設けられる第4センサにより検出されるトランスミッションの変速段と、に基づいて、振幅補正量を取得する。このような構成によれば、動吸振トルクに起因して発生する振幅ズレに対応した振幅補正量が変化する要因として考えられる、エンジンの回転数およびトランスミッションの変速段を考慮して、適切な振幅補正量を取得することができる。
この場合において、モータ制御装置は、エンジンの回転数と、トランスミッションの変速段と、振幅補正量と、の関係を示す第2マップをさらに備え、補正量算出部は、第3センサにより検出されるエンジンの回転数および第4センサにより検出されるトランスミッションの変速段に基づいて第2マップを参照することで、振幅補正量を取得する。このような構成によれば、第2マップを利用して、適切な振幅補正量を容易に取得することができる。
また、上述したモータ制御装置において、補正量算出部は、位相補正量および振幅補正量の両方を取得し、モータトルク指令出力部は、位相成分に対して位相補正量が加算または減算され、かつ、振幅成分に振幅補正量が乗算されるように補正された逆相トルクに基づいて、モータトルク指令を出力する。このような構成によれば、位相補正量および振幅補正量の両方に基づいて逆相トルクを適切に補正し、補正後の逆相トルクに応じた適切なモータトルク指令を出力することができる。
図1は、実施形態にかかるモータ制御装置を含む車両の駆動システムの構成を示した例示的かつ模式的なブロック図である。 図2は、実施形態にかかるダンパの構成を示した例示的かつ模式的な図である。 図3は、実施形態にかかるダンパの特性を示した例示的かつ模式的な図である。 図4は、実施形態にかかるモータ制御装置が有する機能モジュール群を示した例示的かつ模式的なブロック図である。 図5は、実施形態におけるクランク角とモータ角との位相差の一例を示した例示的かつ模式的な図である。 図6は、実施形態における位相補正用マップの一例を示した例示的かつ模式的な図である。 図7は、実施形態にかかる振幅補正用マップの一例を示した例示的かつ模式的な図である。 図8は、実施形態にかかるモータ制御装置が実行する一連の処理を示した例示的かつ模式的なフローチャートである。 図9は、実施形態の効果についてのシミュレーション結果を示した例示的かつ模式的な図である。
以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。以下に記載する実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果(効果)は、あくまで一例であって、以下の記載内容に限られるものではない。
図1は、実施形態にかかるモータ制御装置110を含む車両Vの駆動システム100の構成を示した例示的かつ模式的なブロック図である。
図1に示されるように、実施形態にかかる車両Vの駆動システム100は、エンジン101と、モータジェネレータ102と、トランスミッション103と、ダンパ104と、クラッチ105と、モータ制御装置110と、を備えている。
エンジン101およびモータジェネレータ102は、車両Vの動力源である。エンジン101は、エンジンECU(不図示)の制御に応じてエンジントルクを出力し、クランクシャフト121を回転させる。同様に、モータジェネレータ102は、モータ制御装置110の制御に応じてモータトルクを出力し、モータシャフト122を回転させる。
トランスミッション103は、エンジン101のクランクシャフト121のエンジントルクおよびモータジェネレータ102のモータシャフト122のモータトルクのうち少なくとも一方に基づく駆動トルクを選択された変速比で車輪W側に伝達する。駆動トルクは、ドライブシャフト123を介したドライブシャフトトルクとして車輪W側に伝達される。
ダンパ104は、クランクシャフト121の振動、すなわちエンジントルクの変動を低減(吸収)するトルク変動吸収装置である。ダンパ104は、次の図2に示されるような構成に基づき、エンジントルクの変動に応じて、捩れトルクおよび動吸振トルクに基づくダンパトルクを発生させる。
図2は、実施形態にかかるダンパ104の構成を示した例示的かつ模式的な図である。図2に示されるように、実施形態にかかるダンパ104は、入力慣性部材201と、出力慣性部材202と、動吸振器211と、弾性部材221と、を備えている。入力慣性部材201および出力慣性部材203は、たとえば同一の回転中心に対して互いに相対的に回転可能な構造を有している。
入力慣性部材201は、エンジン101のクランクシャフト121に接続される。すなわち、入力慣性部材201は、ダンパ104においてエンジントルクの変動が入力される入力側に設けられる。
出力慣性部材202は、入力慣性部材201に対して弾性部材221を介して接続される。これにより、入力慣性部材201と出力慣性部材202との間では、弾性部材221の捩れ変形に起因して発生する捩れトルク(矢印A201参照)が伝達される。
動吸振器211は、出力慣性部材202に設けられる。動吸振器211は、たとえば振動可能な質量体を含んでおり、当該質量体の振動に起因して発生する動吸振トルク(矢印A202参照)により、出力慣性部材202の振動を低減する。
このような構成により、実施形態にかかるダンパ104は、次の図3に示されるように、弾性部材221が発生させる捩れトルクと、動吸振器211が発生させる動吸振トルクと、の合成トルクを、(トータルの)ダンパトルクとして発生させる。
図3は、実施形態にかかるダンパ104の特性を示した例示的かつ模式的な図である。図3に示される例において、実線L300は、ダンパ104が発生させる(トータルの)ダンパトルクの時間変化に対応し、一点鎖線L301は、ダンパトルクのうち、弾性部材221が発生させる捩れトルクの時間変化に対応し、二点鎖線L302は、ダンパトルクのうち、動吸振器211が発生させる動吸振トルクに対応する。
図3に示される一点鎖線L301および二点鎖線L302(および図2に示される矢印A201およびA202)の関係から分かるように、動吸振トルクは、捩れトルクを打ち消すような態様を示す。ただし、動吸振トルクの振幅は捩れトルクの振幅よりも小さく、動吸振トルクの位相と捩れトルク位相とは、完全な逆位相の関係ではない。
したがって、実施形態において、捩れトルクと動吸振トルクとの合成トルクとしてのダンパトルクは、捩れトルクに対して、寸法D301で示される位相ズレと、寸法D302で示される振幅ズレと、を有するような時間変化を示す(実線L300および一点鎖線L301参照)。
図1に戻り、クラッチ105は、エンジン101とトランスミッション103との間に設けられ、エンジン101のクランクシャフト121とトランスミッション103のインプットシャフト124との接続/遮断を切り替える。
より具体的に、クラッチ105は、クランクシャフト121とインプットシャフト124とを接続する接続状態になっている場合に、クランクシャフト121とインプットシャフト124との間のトルク(の少なくとも一部)の伝達を実施し、クランクシャフト121とインプットシャフト124との接続を遮断する接続状態になっている場合に、クランクシャフト121とインプットシャフト124との間のトルクの伝達を遮断する。
モータ制御装置110は、たとえば、プロセッサやメモリなどといった通常のコンピュータと同様のハードウェアを備えたマイクロコンピュータとして構成されたECU(Electronic Control Unit)である。モータ制御装置110は、モータジェネレータ102に指令値としてのモータトルク指令を与えることで、モータジェネレータ102のモータトルクを制御する。
モータ制御装置110は、車両Vに設けられる各種のセンサを、制御に利用することができる。図1に示される例では、各種のセンサとして、クランク角センサ131と、モータ角センサ132と、アクセルポジションセンサ133と、クラッチポジションセンサ134と、シフトポジションセンサ135と、が例示されている。
クランク角センサ131は、クランクシャフト121の回転角度としてのクランク角を検出する。クランク角センサ131の検出結果を利用すれば、エンジン101の回転数を検出することも可能である。クランク角センサ131は、「第1センサ」の一例であるとともに、「第3センサ」の一例である。
モータ角センサ132は、モータシャフト122の回転角度としてのモータ角を検出する。モータ角センサ132は、「第2センサ」の一例である。
アクセルポジションセンサ133は、たとえばアクセルペダルなどといった、車両Vを加速させる加速操作を行うための加速操作部(不図示)の操作量(操作位置)などを検出することで、ドライバにより加速操作が行われているか否かを検出する。
クラッチポジションセンサ134は、たとえばクラッチペダルなどといった、クラッチ105を操作するためのクラッチ操作部(不図示)の操作量(操作位置)などを検出することで、クラッチ105が接続状態になっているか遮断状態になっているかを検出する。
シフトポジションセンサ135は、トランスミッション103に現在設定されている変速段(シフト段)を検出する。シフトポジションセンサ135は、「第4センサ」の一例である。
ところで、従来、実施形態にかかる動吸振器211に対応した構成を含まないダンパ、すなわち、入力慣性部材201に対応した構成と出力慣性部材203に対応した構成と(のみ)を含んだダンパが発生させるダンパトルクを推定し、推定したダンパトルクと逆位相のモータトルクを出力することで、ダンパトルクに起因して発生する振動を低減する技術が知られている。このような従来の技術において、ダンパトルクは、クランク角とモータ角との差分に基づいて、入力慣性部材201と出力慣性部材203との間の捩れ角に対応した捩れトルクとして推定される。
しかしながら、実施形態にかかるダンパ104のような、動吸振器211を含んだ構成においては、捩れトルクに加えて、動吸振器211の特性、すなわち動吸振器211が発生させる動吸振トルクをさらに考慮しないと、ダンパトルクに応じて発生する振動を適切に低減することができない。
より具体的に、動吸振器211を含んだダンパ104は、前述したように、捩れトルクと動吸振トルクとの合成トルクとして、捩れトルクに対して位相ズレおよび振幅ズレを有したダンパトルクを発生させる。しかしながら、上述した従来の技術は、捩れトルクのみを考慮している。したがって、動吸振器211を含んだダンパ104に上述した従来の技術をそのまま適用しても、モータトルクで打ち消すべきダンパトルクを正確に推定することができず、結果として、ダンパトルクに応じて発生する振動を適切に低減することができない。
そこで、実施形態は、次の図4に示されるような機能モジュール群をモータ制御装置110内に実現することで、動吸振器211を含んだダンパ104のダンパトルクに応じて発生する振動を適切に低減することを実現する。
図4は、実施形態にかかるモータ制御装置110が有する機能モジュール群を示した例示的かつ模式的なブロック図である。図4に示される機能モジュール群は、たとえば、モータ制御装置110のプロセッサがメモリなどに記憶された制御プログラムを読み出した結果として、ハードウェアとソフトウェアとの協働により実現される。ただし、実施形態では、図4に示される機能モジュール群の一部または全部が、専用のハードウェア(回路)によって実現されてもよい。
図4に示されるように、モータ制御装置110は、判定部401と、ダンパトルク算出部402と、フィルタ処理部403と、逆相トルク算出部404と、フィルタ処理部405と、補正量算出部406と、補正処理部407と、指令決定部408と、制御部409と、を備えている。また、モータ制御装置110は、制御に使用するデータとして、位相補正用マップ411と、振幅補正用マップ412と、を備えている。
判定部401は、アクセルポジションセンサ133およびクラッチポジションセンサ134の検出結果に基づいて、ダンパトルクを相殺してドライブシャフト123の振動を低減するためのモータトルクの出力の要否を判定する。なお、以下では、ドライブシャフト123の振動を低減するためのモータトルクを、制振トルクと表現することがある。
たとえば、クラッチ105が遮断状態になっている場合や、クラッチ105が接続状態になっていたとしても加速操作が行われていない場合などにおいては、エンジントルクの変動がドライブシャフト123に伝達されないので、制振トルクを出力する必要がない。したがって、このような場合、判定部401は、制振トルクがゼロになるように、制振トルクを出力する必要がない旨を指令決定部408に通知する。
一方、クラッチ105が接続状態になっており、かつ加速操作が行われている場合は、エンジントルクの変動がドライブシャフト123に伝達されるので、制振トルクによって振動を低減する必要がある。したがって、このような場合、判定部401は、ダンパトルクを相殺するための制振トルクが出力されるように、制振トルクを出力する必要がある旨を指令決定部408に通知する。
ダンパトルク算出部402は、クランク角センサ131およびモータ角センサ132の検出結果に基づいて、次に説明するような計算により、上述した比較例にかかる技術と同様の、入力慣性部材201と出力慣性部材203との間の捩れ角に対応した捩れトルクとしての計算上のダンパトルクを算出(推定)する。
すなわち、クランク角センサ131の検出結果としてのクランク角をθ1とし、モータ角センサ132の検出結果としてのモータ角をθ2とすると、ダンパトルク算出部402は、θ1とθ2との差分を表す(θ1-θ2)という式に基づいて、入力慣性部材201と出力慣性部材203との間の捩れ角を算出する。そして、ダンパ104の回転ばね定数をKとすると、ダンパトルク算出部402は、(θ1-θ2)という式で表されるダンパ104の捩れ角と、弾性部材221の回転ばね定数Kとの乗算に基づいて、計算上のダンパトルクを算出する。
フィルタ処理部403は、ダンパトルク算出部402の算出結果にフィルタリング処理を施し、エンジン101の爆発の一次周波数に対応した振動成分を抽出する。フィルタ処理部403は、このような抽出処理を、たとえば、エンジン101の爆発の一次周波数に対応した周波数帯域を通過帯域とするバンドパスフィルタによって実現する。
逆相トルク算出部404は、フィルタ処理部403の抽出結果に対する位相の反転処理などを実行することで、制振トルクを算出する基となる、推定上のダンパトルクとは逆位相の逆相トルクを算出する。
ところで、前述したように、実施形態にかかるダンパ104において真に打ち消すべきダンパトルクは、弾性部材221が発生させる捩れトルクと、動吸振器211が発生させる動吸振トルクと、の合成トルクである。
これに対して、逆相トルクを算出する基として逆相トルク算出部404に入力される計算上のダンパトルクは、入力慣性部材201と出力慣性部材203との間の捩れ角に基づいて算出される値、すなわち、弾性部材221が発生させる捩れトルクのみに対応した値である。
したがって、ダンパトルクに応じて発生する振動を有効に低減するためには、逆相トルク算出部404により算出される逆相トルクに対して、動吸振器211が発生させる動吸振トルクに起因して発生するズレ(前述した位相ズレおよび振幅ズレ)の補正を施す必要がある。
そこで、実施形態は、以下に説明するような構成により、前述した位相ズレおよび振幅ズレをそれぞれ補正するための位相補正量および振幅補正量を算出し、算出結果に基づいて、逆相トルク算出部404により算出される逆相トルクを補正する。
フィルタ処理部405は、クランク角センサ131およびモータ角センサ132の検出結果にフィルタリング処理を施し、エンジン101の爆発の一次周波数に対応した振動成分を抽出する。前述したフィルタ処理部403と同様、フィルタ処理部405は、このような抽出処理を、たとえば、エンジン101の爆発の一次周波数に対応した周波数帯域を通過帯域とするバンドパスフィルタによって実現する。
補正量算出部406は、フィルタ処理部405の抽出結果と、アクセルポジションセンサ133およびシフトポジションセンサ135の検出結果と、に基づいて、動吸振器211が発生させる動吸振トルクに起因して発生する、ダンパ104が発生させる実際のダンパトルクと、計算上のダンパトルク(弾性部材221が発生させる捩れトルク)と、の間の位相ズレおよび振幅ズレをそれぞれ補正するための位相補正量および振幅補正量を算出する。
まず、逆相トルクの位相成分に加算または減算すべき位相補正量の算出方法について説明する。
補正量算出部406は、動吸振トルクが発生しないと仮定した場合に想定されるクランク角とモータ角との位相差に対応した第1の値と、クランク角センサ131により検出されるクランク角およびモータ角センサ132により検出されるモータ角の、エンジン101の爆発の一次周波数に対応した振動成分の位相差に対応した第2の値と、の差分に基づいて、位相補正量を算出する。なお、以下では、第1の値を参照位相差と表現し、第2の値を実位相差と表現することがある。
実位相差は、フィルタ処理部405の抽出結果に基づいて算出することができる。すなわち、前述したように、フィルタ処理部405は、クランク角センサ131の検出結果としてのクランク角と、モータ角センサ132の検出結果としてのモータ角と、のそれぞれの、エンジン101の爆発の一次周波数に対応した振動成分を抽出しているので、補正量算出部406は、これらの抽出結果を比較することで、たとえば次の図5に示されるような形で、位相補正量を算出する。
図5は、実施形態におけるクランク角とモータ角との位相差の一例を示した例示的かつ模式的な図である。図5に示される例において、実線L501は、クランク角の、エンジン101の爆発の一次周波数に対応した振動成分の時間変化を表しており、実線L502は、モータ角の、エンジン101の爆発の一次周波数に対応した振動成分の時間変化を表している。
図5に示されるように、クランク角が所定の閾値Thを超えるタイミングT1と、モータ角が所定の閾値Thを超えるタイミングT2と、の間には、所定の時間差Δta(=T1-T2)が存在する。補正量算出部406は、フィルタ処理部405の抽出結果に基づいて時間差Δtaを取得し、当該時間差Δtaに基づいて、実位相差を算出する。このように算出された実位相差は、モータ角およびクランク角に関する情報の実測値に基づいているので、ダンパ104の実際の構造を反映した値、すなわち、捩れトルクおよび動吸振器トルクの両方の影響を考慮した値となっている。
なお、図5に示される例において、実位相差は、クランク角が所定の閾値Thを下回るタイミングと、モータ角が所定の閾値Thを下回るタイミングと、の差分に基づいて算出されてもよい。
一方、参照位相差は、クランク角センサ131およびシフトポジションセンサ135の検出結果と、次の図6に示されるような位相補正用マップ411と、に基づいて算出することができる。位相補正用マップ411は、「第1マップ」の一例である。
図6は、実施形態にかかる位相補正用マップ411の一例を示した例示的かつ模式的な図である。図6に示されるように、位相補正用マップ411とは、エンジン101の回転数と、トランスミッション103の変速段と、参照位相差と、の関係を示す情報として予め設定されたデータである。
位相補正用マップ411には、エンジン101の回転数と参照位相差との関係が、変速段の段階に応じた複数の線(実線L601、破線L602、一点鎖線L603、および二点鎖線L604)として定義されている。実線L601は、低速~中速(たとえば第1速~第3速)の変速段におけるエンジン101の回転数と参照位相差との関係に対応し、破線L602は、実線L601の変速段よりも高速(たとえば第4速)の変速段におけるエンジン101の回転数と参照位相差との関係に対応する。また、一点鎖線L603は、破線L602の変速段よりもさらに高速(たとえば第5速)の変速段におけるエンジン101の回転数と参照位相差との関係に対応し、二点鎖線L604は、最高速(たとえば第6速)の変速段におけるエンジン101の回転数と参照位相差との関係に対応する。
位相補正用マップ411によれば、上述した複数の線から、シフトポジションセンサ135の検出結果に基づいて取得される変速段に応じた1つの線を選択した上で、クランク角センサ131の検出結果に基づいて取得されるエンジン101の回転数に対応した点を抽出することで、状況に応じた適切な参照位相差を容易に特定することができる。
このように、実施形態において、補正量算出部406は、クランク角センサ131により検出されるエンジン101の回転数とシフトポジションセンサ135により検出されるトランスミッション103の変速段とに基づいて位相補正用マップ411を参照することで、参照位相差を取得する。なお、参照位相差は、動吸振トルクが発生しないとの仮定に基づく値であるので、捩れトルクおよび動吸振トルクのうち、捩れトルクのみの影響を考慮した値であるといえる。
実施形態において、補正量算出部406は、上記の方法で取得された実位相差と参照位相差との差分に基づいて、逆相トルクの位相成分に加算または減算すべき位相補正量を算出する。前述したように、実位相差は、捩れトルクおよび動吸振器トルクの両方の影響を考慮した値であり、参照位相差は、捩れトルクのみの影響を考慮した値であるので、実位相差をΔtaとし、参照位相差をΔtbとすると、両者の差分を示す(Δta-Δtb)という式により算出される位相補正量は、動吸振トルクの影響により発生する位相ズレに対応する。
次に、逆相トルクの振幅成分に乗算すべき振幅補正量の算出方法について説明する。
補正量算出部406は、クランク角センサ131により検出されるエンジン101の回転数と、シフトポジションセンサ135により検出されるトランスミッション103の変速段と、に基づいて、次の図7に示される振幅補正用マップ412を参照することで、振幅補正量を算出する。振幅補正用マップ412は、「第2マップ」の一例である。
図7は、実施形態にかかる振幅補正用マップ412の一例を示した例示的かつ模式的な図である。図7に示されるように、振幅補正用マップ412とは、エンジン101の回転数と、トランスミッション103の変速段と、振幅補正量と、の関係を示す情報として予め設定されたデータである。
振幅補正用マップ412には、エンジン101の回転数と振幅補正量との関係が、変速段の段階に応じた複数の線(実線L701、破線L702、一点鎖線L703、および二点鎖線L704)として定義されている。実線L701は、低速~中速(たとえば第1速~第3速)の変速段におけるエンジン101の回転数と振幅補正量との関係に対応し、破線L702は、実線L701の変速段よりも高速(たとえば第4速)の変速段におけるエンジン101の回転数と振幅補正量との関係に対応する。また、一点鎖線L603は、破線L702の変速段よりもさらに高速(たとえば第5速)の変速段におけるエンジン101の回転数と振幅補正量との関係に対応し、二点鎖線L704は、最高速(たとえば第6速)の変速段におけるエンジン101の回転数と振幅補正量との関係に対応する。
振幅補正用マップ412によれば、上述した複数の線から、シフトポジションセンサ135の検出結果に基づいて取得される変速段に応じた1つの線を選択した上で、クランク角センサ131の検出結果に基づいて取得されるエンジン101の回転数に対応した点を抽出することで、状況に応じた適切な振幅補正量を容易に特定することができる。
このような方法により、実施形態において、補正量算出部406は、フィルタ処理部405の抽出結果と、クランク角センサ131およびシフトポジションセンサ135の検出結果と、位相補正用マップ411および振幅補正用マップ412と、に基づいて、動吸振トルクに起因して発生する実際のダンパトルクと計算上のダンパトルクとの間の位相ズレおよび振幅ズレにそれぞれ対応した位相補正量および振幅補正量を取得する。
そして、図2に戻り、補正処理部407は、逆相トルク算出部404により算出された逆相トルクの位相成分および振幅成分を、補正量算出部406により算出された位相補正量および振幅補正量に基づいてそれぞれ補正する。より具体的に、補正処理部407は、逆相トルクの位相成分を位相補正量の分だけずらす(遅らせる)とともに、逆相トルクの振幅成分を振幅補正量倍する。これにより、動吸振トルクに起因して逆相トルク(計算上のダンパトルク)に発生する位相ズレおよび振幅ズレの影響をキャンセルし、捩れトルクおよび動吸振トルクの両方の合成トルクとしての実際のダンパトルクを適切に相殺可能な制振トルクを算出することができる。
なお、上記のような補正処理は、逆相トルクをTq、位相補正量をΔt、振幅補正量をG、制御周期をTsとすると、遅延演算子z-1を利用した、G×Tq×(z-1Δt/Tsという式によって実現することができる。
指令決定部408は、制振トルクを出力する必要があると判定部401により判定された場合に、補正処理部407により算出された制振トルクに基づいて、モータジェネレータ102に与えるモータトルク指令を決定する。
そして、制御部409は、指令決定部408により決定されたモータトルク指令に基づいて、モータジェネレータ102を駆動する。
このように、指令決定部408および制御部409は、補正量算出部406の算出結果としての位相補正量および振幅補正量によって補正された逆相トルクに基づいて、モータジェネレータ102に与えるモータトルク指令を出力するモータトルク指令出力部として機能する。
以上の構成に基づき、実施形態にかかるモータ制御装置110は、次の図8に示されるような処理フローに従って一連の処理を実行する。
図8は、実施形態にかかるモータ制御装置110が実行する一連の処理を示した例示的かつ模式的なフローチャートである。
図8に示されるように、実施形態では、まず、S801において、モータ制御装置110の判定部401は、制振トルクによる制振が必要か否かを判断する。前述したように、この判断は、アクセルポジションセンサ133の検出結果と、クラッチポジションセンサ134の検出結果と、に基づいて行われる。
S801において、制振が必要だと判断された場合、S802に処理が進む。そして、S802において、モータ制御装置110のダンパトルク算出部402は、クランク角センサ131の検出結果と、モータ角センサ132の検出結果と、ダンパ104の回転ばね定数と、に基づく前述した計算により、計算上のダンパトルクを算出する。
そして、S803において、モータ制御装置110のフィルタ処理部403は、S802で算出された計算上のダンパトルクに対するフィルタリング処理を実行する。このS803で実行されるフィルタリング処理は、前述したように、計算上のダンパトルクから、エンジン101の爆発の一次周波数に対応した振動成分を抽出する処理である。
そして、S804において、モータ制御装置110の逆相トルク算出部404は、S803の処理の結果に対する位相の反転処理などを実行することで、計算上のダンパトルクとは逆位相の逆相トルクを算出する。
そして、S805において、モータ制御装置110のフィルタ処理部405は、クランク角センサ131およびモータ角センサ132のそれぞれの検出結果としてのクランク角およびモータ角に対するフィルタリング処理を実行する。このS805で実行されるフィルタリング処理は、前述したように、クランク角およびモータ角から、エンジン101の爆発の一次周波数に対応した振動成分を抽出する処理である。
そして、S806において、モータ制御装置110の補正量算出部406は、S805で抽出された2つの振動成分の差分に基づいて、弾性部材221が発生させる捩れトルクおよび動吸振器211が発生させる動吸振器トルクの両方の影響を考慮した値としての実位相差を算出する。
そして、S807において、モータ制御装置110の補正量算出部406は、クランク角センサ131の検出結果から取得されるエンジン101の回転数と、シフトポジションセンサ135の検出結果から取得されるトランスミッション103の変速段と、に基づいて位相補正用マップ411を参照することで、弾性部材221が発生させる捩れトルクのみの影響を考慮した値としての参照位相差を算出する。
そして、S808において、モータ制御装置110の補正量算出部406は、S806で算出された実位相差と、S807で算出された参照位相差と、の差分に基づいて、動吸振トルクの影響により発生する位相ズレに対応した位相補正量を算出する。
そして、S809において、モータ制御装置110の補正量算出部406は、クランク角センサ131の検出結果から取得されるエンジン101の回転数と、シフトポジションセンサ135の検出結果から取得されるトランスミッション103の変速段と、に基づいて振幅補正用マップ412を参照することで、動吸振トルクの影響により発生する振幅ズレに対応した振幅補正量を算出する。
そして、S810において、モータ制御装置110の補正処理部407は、S808およびS809でそれぞれ算出された位相補正量および振幅補正量により、S804で算出された逆相トルクを補正する。より具体的に、補正処理部407は、逆相トルクの位相成分に位相補正量を加算または減算するとともに、逆相トルクの振幅成分に振幅補正量を乗算する。これにより、動吸振トルクに起因して逆相トルク(計算上のダンパトルク)に発生する位相ズレおよび振幅ズレの影響をキャンセルし、捩れトルクおよび動吸振トルクの両方の合成トルクとしての実際のダンパトルクを適切に相殺可能な制振トルクを算出することができる。
そして、S811において、モータ制御装置110の指令決定部408は、S810で補正された逆相トルクに応じたモータトルクである制振トルクを発生させるためのモータトルク指令を決定する。
そして、S812において、モータ制御装置110の制御部409は、S811で決定されたモータトルク指令をモータジェネレータ102に出力する。そして、処理が終了する。
なお、実施形態では、S801において制振が必要だと判断された場合、S813に処理が進む。この場合、制振トルクの出力は不要であるので、S813において、モータ制御装置110の指令決定部408は、モータトルクをゼロにするためのモータトルク指令を決定する。
S813の処理の後は、S811の処理の後と同様、S812に処理が進む。そして、S812において、モータ制御装置110の制御部409は、S813で決定された、モータトルクをゼロにするためのモータトルク指令をモータジェネレータ102に出力する。そして、処理が終了する。
以上説明したように、実施形態にかかるモータ制御装置110は、クランクシャフト121に接続される入力慣性部材201と、当該入力慣性部材201に対して弾性部材221を介して接続される出力慣性部材203と、当該出力慣性部材203に設けられる動吸振器211と、を含むダンパ104を備えた車両Vに適用される。
また、実施形態にかかるモータ制御装置110は、ダンパトルク算出部402と、逆相トルク算出部404と、補正量算出部406と、モータトルク指令出力部としての指令決定部408および制御部409と、を備えている。ダンパトルク算出部402は、クランク角センサ131により検出されるクランク角とモータ角センサ132により検出されるモータ角との差分に基づいて、エンジントルクの変動に応じてダンパ104が発生させる計算上のダンパトルクを算出する。逆相トルク算出部404は、ダンパトルク算出部402により算出された計算上のダンパトルクと逆位相の逆相トルクを算出する。補正量算出部406は、少なくともクランク角センサ131により検出されるクランク角とモータ角センサ132により検出されるモータ角とに基づいて、動吸振器211が発生させる動吸振トルクに起因して発生する、ダンパ104が発生させる実際のダンパトルクと計算上のダンパトルクとの間の位相ズレおよび振幅ズレをそれぞれ補正するための位相補正量および振幅補正量を算出する。指令決定部308および制御部309は、位相補正量および振幅補正量に基づいて補正された逆相トルクに基づいて、モータジェネレータ102に与えるモータトルク指令を出力する。
上記のような構成によれば、位相補正量および振幅補正量に基づいて、動吸振トルクに起因して発生する位相ズレおよび振幅ズレをキャンセルするように逆相トルクを補正し、補正後の逆相トルクに応じたモータトルク指令を出力することができるので、動吸振器を含んだダンパのダンパトルクに応じて発生する振動を低減することができる。
なお、実施形態において、指令決定部308および制御部309は、エンジン101とトランスミッション103との間に設けられるクラッチ105が、クランクシャフト121とインプットシャフト124とを接続する接続状態になっている場合に、モータトルク指令を出力し、クラッチ105がクランクシャフト121とインプットシャフト124との接続を遮断する遮断状態になっている場合に、モータトルクをゼロにするモータトルク指令を出力する。このような構成によれば、ダンパトルクがクラッチを介して車輪W側に伝達されるか否かに応じて、当該ダンパトルクの影響を低減するためのモータトルクを発生させるか否かを切り替えることができる。
また、実施形態において、指令決定部308および制御部309は、クラッチ105が接続状態になっている場合であっても、車両Vを加速させる加速操作が行われていない場合には、モータトルクをゼロにするモータトルク指令を出力する。このような構成によれば、クラッチ105の状態に加えて加速操作の有無をさらに考慮して、ダンパトルクがクラッチを介して車輪W側に伝達されるか否かに応じて、当該ダンパトルクの影響を低減するためのモータトルクを発生させるか否かを切り替えることができる。
また、実施形態において、補正量算出部406は、動吸振トルクが発生しないと仮定した場合に想定されるクランク角とモータ角との位相差に対応した参照位相差(第1の値)と、クランク角センサ131により検出されるクランク角およびモータ角センサ132により検出されるモータ角の、エンジン101の爆発の一次周波数に対応した振動成分の位相差に対応した実位相差(第2の値)と、の差分に基づいて、位相補正量を算出する。このような構成によれば、参照位相差と実位相差との差分に基づいて、動吸振トルクに起因して発生する位相ズレに対応した位相補正量を容易に取得することができる。
また、実施形態において、補正量算出部406は、クランク角センサ131により検出されるエンジン101の回転数と、シフトポジションセンサ135により検出されるトランスミッション103の変速段と、に基づいて、参照位相差を取得する。このような構成によれば、参照位相差が変化する要因として考えられる、エンジン101の回転数およびトランスミッション103の変速段を考慮して、適切な参照位相差を取得することができる。
より具体的に、実施形態において、モータ制御装置110は、エンジン101の回転数と、トランスミッション103の変速段と、参照位相差と、の関係を示す位相補正用マップ411をさらに備えており、補正量算出部406は、クランク角センサ131により検出されるエンジン101の回転数およびシフトポジションセンサ135により検出されるトランスミッション103の変速段に基づいて位相補正用マップ411を参照することで、参照位相差を取得する。このような構成によれば、位相補正用マップ411を利用して、適切な参照位相差を容易に取得することができる。
また、実施形態において、補正量算出部406は、クランク角センサ131により検出されるエンジン101の回転数と、シフトポジションセンサ135により検出されるトランスミッション103の変速段と、に基づいて、振幅補正量を取得する。このような構成によれば、動吸振トルクに起因して発生する振幅ズレに対応した振幅補正量が変化する要因として考えられる、エンジン101の回転数およびトランスミッション103の変速段を考慮して、適切な振幅補正量を取得することができる。
より具体的に、実施形態において、モータ制御装置110は、エンジン101の回転数と、トランスミッション103の変速段と、振幅補正量と、の関係を示す振幅補正用マップ412をさらに備え、補正量算出部406は、クランク角センサ131により検出されるエンジン101の回転数およびシフトポジションセンサ135により検出されるトランスミッション103の変速段に基づいて振幅補正用マップ412を参照することで、振幅補正量を取得する。このような構成によれば、振幅補正用マップ412を利用して、適切な振幅補正量を容易に取得することができる。
以下、実施形態の効果についてのさらなる説明を簡単に記載する。
図9は、実施形態の効果についてのシミュレーション結果を示した例示的かつ模式的な図である。なお、図9の縦軸の「D/Sトルク」という表現は、ドライブシャフトトルクを意味している。
図9に示される例において、実線L901は、動吸振トルクの影響を考慮して制振トルクを算出する実施形態にかかる技術によって実現される、エンジン101の回転数とドライブシャフトトルクの変動との関係を表している。また、破線L902は、従来と同様の技術的思想に基づいて動吸振トルクの影響を考慮せずに制振トルクを算出する比較例にかかる技術によって実現される、エンジン101の回転数とドライブシャフトトルクの変動との関係を表している。なお、一点鎖線L900は、制振トルクによる制振を全く実施しない場合におけるエンジン101の回転数とドライブシャフトトルクの変動との関係を表している。
一点鎖線L900、実線L901、および破線L902をそれぞれ比較すれば分かるように、実施形態にかかる技術によれば、比較例にかかる技術よりも、ドライブシャフトトルクの変動を小さくすることができる。これは、実施形態にかかる技術においては、比較例にかかる技術と異なり、捩れトルクに対応した計算上のダンパトルクに基づく逆相トルクを、動吸振トルクに起因して発生する位相ズレおよび振幅ズレを考慮して適切に補正した上で制振トルクを決定しているためである。
このように、実施形態にかかる技術によれば、比較例にかかる技術よりも、高い制振効果を得ることができる。
<変形例>
なお、上述した実施形態では、位相補正量および振幅補正量の両方に基づいて、逆相トルクの補正が実行されている。しかしながら、位相補正量および振幅補正量のうち一方だけに基づいて逆相トルクを補正しても、たとえば全く補正しない場合に比べて、実際のダンパトルクをある程度のレベルで打消し可能な制振トルクを得ることが可能である。
また、上述した実施形態では、動吸振器が出力慣性部材に設けられたダンパに本開示の技術が適用される例が示されている。しかしながら、本開示の技術は、入力慣性部材と出力慣性部材とのうち少なくとも一方に動吸振器が設けられた構成にも適用することが可能である。
また、上述した実施形態において、エンジンの回転数は、クランク角センサの検出結果を利用する方法以外の方法で求められてもよいし、トランスミッションの変速段は、シフトポジションセンサの検出結果を利用する以外の方法で求められてもよい。たとえば、駆動システムの状態が、ドライブシャフトにトルクが伝達される伝達状態になっている場合、エンジンの回転数およびトランスミッションの変速段は、モータジェネレータの回転数などから求めることが可能である。また、トランスミッションの変速段は、トランスミッションのインプットシャフトとアウトプットシャフト(実施形態では不図示)との回転数の比などから求めることも可能である。
以上、本開示の実施形態および変形例を説明したが、上述した実施形態および変形例はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上述した新規な実施形態および変形例は、様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上述した実施形態および変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲とに含まれる。
101 エンジン
102 モータジェネレータ
103 トランスミッション
104 ダンパ
105 クラッチ
110 モータ制御装置
121 クランクシャフト
122 モータシャフト
124 インプットシャフト
402 ダンパトルク算出部
404 逆相トルク算出部
406 補正量算出部
408 指令決定部(モータトルク指令出力部)
409 制御部(モータトルク指令出力部)
411 位相補正用マップ(第1マップ)
412 振幅補正用マップ(第2マップ)

Claims (9)

  1. 動力源としてのエンジンおよびモータジェネレータと、前記エンジンのクランクシャフトのエンジントルクおよび前記モータジェネレータのモータシャフトのモータトルクのうち少なくとも一方に基づく駆動トルクを選択された変速比で車輪側に伝達するトランスミッションと、前記クランクシャフトに接続される入力慣性部材と当該入力慣性部材に対して弾性部材を介して接続される出力慣性部材と前記入力慣性部材および前記出力慣性部材のうち少なくとも一方に設けられる動吸振器とを有して前記クランクシャフトの振動を低減するダンパと、を備えた車両のモータ制御装置であって、
    前記車両に設けられる第1センサにより検出される前記クランクシャフトの回転角度としてのクランク角と、前記車両に設けられる第2センサにより検出される前記モータシャフトの回転角度としてのモータ角と、の差分に基づいて、前記エンジントルクの変動に応じて前記ダンパが発生させる計算上のダンパトルクを算出するダンパトルク算出部と、
    前記ダンパトルク算出部により算出された前記計算上のダンパトルクと逆位相の逆相トルクを算出する逆相トルク算出部と、
    少なくとも前記第1センサにより検出される前記クランク角と前記第2センサにより検出される前記モータ角とに基づいて、前記動吸振器が発生させる動吸振トルクに起因して発生する、前記ダンパが発生させる実際のダンパトルクと前記計算上のダンパトルクとの間の位相ズレおよび振幅ズレをそれぞれ補正するための位相補正量および振幅補正量のうち少なくとも一方を算出する補正量算出部と、
    前記位相補正量および前記振幅補正量のうち少なくとも一方に基づいて補正された前記逆相トルクに基づいて、前記モータジェネレータに与えるモータトルク指令を出力するモータトルク指令出力部と、
    を備える、モータ制御装置。
  2. 前記モータトルク指令出力部は、前記エンジンと前記トランスミッションとの間に設けられるクラッチが、前記エンジンの前記クランクシャフトと前記トランスミッションのインプットシャフトとを接続する接続状態になっている場合に、前記モータトルク指令を出力し、前記クラッチが前記クランクシャフトと前記インプットシャフトとの接続を遮断する遮断状態になっている場合に、前記モータトルクをゼロにする前記モータトルク指令を出力する、
    請求項1に記載のモータ制御装置。
  3. 前記モータトルク指令出力部は、前記クラッチが接続状態になっている場合であっても、前記車両を加速させる加速操作が行われていない場合には、前記モータトルクをゼロにする前記モータトルク指令を出力する、
    請求項2に記載のモータ制御装置。
  4. 前記補正量算出部は、前記動吸振トルクが発生しないと仮定した場合に想定される前記クランク角と前記モータ角との位相差に対応した第1の値と、前記第1センサにより検出される前記クランク角および前記第2センサにより検出される前記モータ角の、前記エンジンの爆発の一次周波数に対応した振動成分の位相差に対応した第2の値と、の差分に基づいて、前記位相補正量を算出する、
    請求項1~3のうちいずれか1項に記載のモータ制御装置。
  5. 前記補正量算出部は、前記車両に設けられる第3センサにより検出される前記エンジンの回転数と、前記車両に設けられる第4センサにより検出される前記トランスミッションの変速段と、に基づいて、前記第1の値を取得する、
    請求項4に記載のモータ制御装置。
  6. 前記エンジンの回転数と、前記トランスミッションの変速段と、前記第1の値と、の関係を示す第1マップをさらに備え、
    前記補正量算出部は、前記第3センサにより検出される前記エンジンの回転数および前記第4センサにより検出される前記トランスミッションの変速段に基づいて前記第1マップを参照することで、前記第1の値を取得する、
    請求項5に記載のモータ制御装置。
  7. 前記補正量算出部は、前記車両に設けられる第3センサにより検出される前記エンジンの回転数と、前記車両に設けられる第4センサにより検出される前記トランスミッションの変速段と、に基づいて、前記振幅補正量を取得する、
    請求項1~6のうちいずれか1項に記載のモータ制御装置。
  8. 前記エンジンの回転数と、前記トランスミッションの変速段と、前記振幅補正量と、の関係を示す第2マップをさらに備え、
    前記補正量算出部は、前記第3センサにより検出される前記エンジンの回転数および前記第4センサにより検出される前記トランスミッションの変速段に基づいて前記第2マップを参照することで、前記振幅補正量を取得する、
    請求項7に記載のモータ制御装置。
  9. 前記補正量算出部は、前記位相補正量および前記振幅補正量の両方を取得し、
    前記モータトルク指令出力部は、位相成分に対して前記位相補正量が加算または減算され、かつ、振幅成分に前記振幅補正量が乗算されるように補正された前記逆相トルクに基づいて、前記モータトルク指令を出力する、
    請求項1~8のうちいずれか1項に記載のモータ制御装置。
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