(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両情報に基づき、モータの出力トルクの目標値である第１トルク目標値を算出する第１トルク目標値算出手段と、
トルク指令値により前記モータを制御するモータ制御手段と、
前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記回転数検出手段により検出される回転数に基づいて、第２トルク目標値を算出する第２トルク目標値算出手段と、
前記第１トルク目標値算出手段により算出される第１トルク目標値と前記第２トルク目標値算出手段により算出される第２トルク目標値とを加算して、前記トルク指令値を算出するトルク指令値算出手段と、
前記第１トルク目標値の符号と前記トルク指令値の符号とを同符号にして、前記第１トルク目標値に応じて前記トルク指令値に制限をかけるトルク制限手段とを備え、
前記トルク制御手段は、
前記第１トルク目標値の絶対値の正の値を上限値とし、前記絶対値の負の値を下限値として、前記第２トルク目標値に制限をかけることにより、前記トルク指令値に制限をかけることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記トルク制御手段は、
第１トルク目標値と前記第２トルク目標値とを加算した目標値に制限をかけることにより、前記トルク指令値に制限をかけることを特徴とする
請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
車両情報に基づき、モータの出力トルクの目標値である第１トルク目標値を算出する第１トルク目標値算出工程と
トルク指令値により前記モータを制御する工程と、
前記モータの回転数を検出する回転数検出工程と、
前記回転数検出工程により検出される回転数に基づいて、第２トルク目標値を算出する第２トルク目標値算出工程と、
前記第１トルク目標値算出工程により算出される第１トルク目標値と前記第２トルク目標値算出工程により算出される第２トルク目標値とを加算して、前記トルク指令値を算出する工程と、
前記第１トルク目標値の符号と前記トルク指令値の符号とを同符号にして、前記第１トルク目標値に応じて前記トルク指令値に制限をかけるトルク制限工程とを含み、
前記トルク制御工程は、
前記第１トルク目標値の絶対値の正の値を上限値とし、前記絶対値の負の値を下限値として、前記第２トルク目標値に制限をかけることにより、前記トルク指令値に制限をかける
ことを特徴とするモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置及びモータ制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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モータを制御するモータ制御手段と、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、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、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、第４のトルク目標値に対して、フィルタ処理を施して、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、モータ回転速度推定手段にて推定された回転速度推定値と、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をフィルタに通すことにより、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、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、第２のトルク目標値算出手段により算出された第２のトルク目標値とを加算して、第４のトルク目標値を算出する第４のトルク目標値算出手段と、第２のトルク目標値算出手段により算出された第２のトルク目標値を所定のトルク範囲内に制限して、第３のトルク目標値を算出する第３のトルク目標値算出手段と、第１のトルク目標値算出手段により算出された第１のトルク目標修正値と、第３のトルク目標値算出手段により算出された第３のトルク目標値とを加算して、前記モータ制御手段に入力するトルク指令値を算出するトルク指令値算出手段とを備える、車両用制振制御装置が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２６９８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、車両が走行する路面の凹凸等の外乱により、第３のトルク目標値が変動し、トルク指令値の正負の符号が反転する場合があるため、例えば減速機のギアにおいて、異音が発生する可能性があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、外乱による、トルク指令値の正負の符号の反転を防ぎ、ギア等における異音を抑制することができる、モータ制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１トルク目標値の符号と前記トルク指令値の符号とを同符号にして、第１トルク目標値に応じてトルク指令値に制限をかけることによって上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、制限されたトルク指令値の符号が頻繁に変わらないため、例えば減速機のギアの接触方向が頻繁に変化せず、当該ギアにおける異音を防ぐことができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係るモータ制御装置を含む車両の概要を示すブロック図である。
【図２】図１の制振制御部とモータの制御ブロックとを示すブロック図である。
【図３】図１における、駆動ねじり振動系の運動方程式を示す説明図である。
【図４】図２のバンドパスフィルタＨ（ｓ）のフィルタ特性を示すグラフである。
【図５】図２のブロック線図を簡略化したブロック図である。
【図６】図２における、第１トルク目標値に対するトルク制限値を示すグラフである。
【図７】図２に対してトルク制限部を設けない場合における、（ａ）はモータ回転数（モータ回転速度）の時間的な推移を示すグラフであり、（ｂ）はトルク指令値（Ｔ＊）の時間的な推移を示すグラフである。
【図８】図２における、（ａ）はモータ回転数（モータ回転速度）の時間的な推移を示すグラフであり、（ｂ）はトルク指令値（Ｔ＊）の時間的な推移を示すグラフである。
【図９】本発明の変形例にかかるモータ制御装置における、制振制御部とモータの制御ブロックとを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
《第１実施形態》
図１は、発明の実施形態に係るモータ制御装置を含む車両の概要を示すブロック図である。以下、本例のモータ制御装置を電気自動車に適用した例を挙げて説明するが、本例のモータ制御装置は、例えばハイブリッド自動車（ＨＥＶ）等の電気自動車以外の車両にも適用可能である。
【００１１】
図１に示すように、本例のモータ制御装置を含む車両は、アクセル開度センサ１、モータトルク設定部２、制振制御部３、モータトルク制御部４、モータ５、モータ回転角センサ６、駆動軸７及び車輪８、９を備える。
【００１２】
アクセル開度センサ１は、ドライバーによるアクセル操作量を検出センサである。モータトルク設定部２は、車両情報としてアクセル開度センサ１で検出されるアクセル開度とモータ回転角センサ６により検出されるモータ回転速度とに基づいて、モータトルクの目標値（第１トルク目標値（Ｔ１））を算出し、設定する。モータトルク設定部２には、アクセル開度とモータ回転速度とを指標として、モータ５の出力トルクの目標値と対応させるマップが予め記憶されている。そして、モータトルク設定部２は、アクセル開度とモータ回転速度とから当該マップを参照して目標値を算出し、さらに当該目標値を、Ｇｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）からなる伝達特性を有するフィルタに通して、第１トルク目標値を演算する。なお、モータトルク設定部２は、アクセル開度及びモータ回転速度の代わりに、外部から入力されるトルク指令値を用いて、第１トルク目標値（Ｔ１）を演算してもよい。ここで、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を示すモデル（理想モデル）であり、Ｇｐ（ｓ）は車両へのトルク入力とモータ回転速度の伝達特性を示すモデルである。
【００１３】
制振制御部３は第１トルク目標値（Ｔ１）とモータ回転速度とを入力とし、トルク指令値（Ｔ＊）を算出し、モータトルク制御部４に出力する。なお、制振制御部３によるトルク指令値（Ｔ＊）の算出方法は後述する。
【００１４】
モータトルク制御部４は、モータ５の出力トルクを、制振制御部３から出力されるトルク指令値（Ｔ＊）に一致させる、又は、追随させるように制御する。モータトルク制御部４は、トルク指令値（Ｔ＊）に基づきＰＷＭ信号を生成し、当該スイッチング信号を、モータ５を駆動させるインバータの駆動回路に出力することで、モータ５を制御する。
【００１５】
モータ５は、三相交流電力の永久磁石モータであり、走行駆動源として駆動し、電気自動車の駆動軸７に結合されており、駆動軸７を介して車輪８、９を回転させる。
【００１６】
次に、図２を用いて、制振制御部３の具体的な構成を説明する。図２は、制振制御部３とモータ５の制御ブロック２０を示すブロック図である。
【００１７】
制振制御部３は、制御ブロック１０、減算器１１、制御ブロック１２、トルク制限部１３及び加算器１４を備える。制御ブロック２０は、モータ５を示す制御ブロックであり、Ｇｐ（ｓ）からなる伝達特性を有する制御ブロックで表されている。制御ブロック２０には、加算器１４により加算されたトルク指令値（Ｔ＊）と、外部から入力される外乱トルク（ｄ）との加算値が入力される。
【００１８】
制御ブロック１０は、後述する加算器１４から出力されるトルク指令値（Ｔ＊）にＧｐ（ｓ）からなる伝達関数を有するフィルタを通して、モータ４の回転速度を推定する。減算器１１は、制御ブロック１０から出力される推定回転速度と、制御部ブロック２０から出力される、モータ４の回転速度との偏差を算出し、制御ブロック１２に出力する。制御ブロック１２は、Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）からなる伝達特性のフィルタを有する制御部であって、減算器１１から出力される偏差を、当該フィルタに通し、トルク制限部１３に第２トルク目標値（Ｔ２）を出力する。なお、Ｈ（ｓ）はバンドパスフィルタの伝達特性を示すモデルである。
【００１９】
ここで、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）について、図３を用いて説明する。図３は、駆動ねじり振動系の運動方程式を示す説明図であり、同図における各符号は、以下に示すとおりである。
【００２０】
【数１】
0005644330.tif 000002
そして、図３より、以下の運動方程式を導くことができる。
【００２１】
【数２】
0005644330.tif 000003
そして、運動方程式（１）〜（５）に基づいて、モータトルクからモータ回転数までの伝達特性Ｇｐ（ｓ）を求めると、以下に示す式（６）〜（１４）で表される。
【００２２】
【数３】
0005644330.tif 000004
上記（６）式に示す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、次の（１５）式のαとβが極めて近い値を示すことに相当する。
【００２３】
【数４】
0005644330.tif 000005
従って、式（１５）における極零相殺（α＝βと近似する）を行うことにより、次の式（１６）に示す如く、（２次）／（３次）の伝達特性Ｇｐ（ｓ）を構成する。
【００２４】
【数５】
0005644330.tif 000006
上記（１６）式をマイコン処理により具現化するため、例えば（１７）式を用いてｚ変換し、離散化する。
【００２５】
【数６】
0005644330.tif 000007
ただし、Ｔはサンプリング周期を示す。
【００２６】
次に、バンドパスフィルタを示す伝達特性のモデルＨ（ｓ）について、図４を用いて説明する。Ｈ（ｓ）はバンドパスフィルタであるため、振動のみを低減するフィードバック要素となる。図４は、バンドパスフィルタＨ（ｓ）のフィルタ特性を示すグラフである。図４に示すように、バンドパスフィルタＨ（ｓ）は、ローパス側、及びハイパス側の減衰特性が一致し、且つ、駆動系のねじり共振周波数（ｆｐ）が、対数軸（ｌｏｇスケール）上で、通過帯域の中央部となるように設定されている。そして、例えばＨ（ｓ）を一次のローパスフィルタとハイパスフィルタとで構成する場合、Ｈ（ｓ）は、Ｇｐ（ｓ）のねじり共振角周波数をωｐとし、下記の式（１８）で表される。
【００２７】
【数７】
0005644330.tif 000008
式（１８）において、制振効果が最も高くなるｋを求める。説明を簡単にするために、図５に示すブロック図を用いる。図５は、モータ制御装置を示すブロック構成図である。図５に示すブロック図において、第１トルク目標値Ｔ１を０とすると、次式（１９）〜（２２）が導かれる。なお、ラプラス演算子は省略して記載する。Ｔｍ２＊は、制御ブロック１２から出力される第２トルク目標値を示す。
【００２８】
【数８】
0005644330.tif 000009
式（２２）を式（１９）に代入すると、外乱トルクｄに対するモータ回転速度の応答は、式（２３）により表される。
【００２９】
【数９】
0005644330.tif 000010
式（２３）において、ｄからｙへの伝達特性Ｇp（１−Ｈ）に、式（１７）、（１８）を代入すると、式（２４）となる。
【００３０】
【数１０】
0005644330.tif 000011
制振効果が高いということは、外乱トルクｄにより振動を起こさないということであるので、２−ｋ＝２ξpとすれば、式（２４）中の分母と分子が極零相殺されて、式（２５）となり、振動を起こさない伝達特性となる。
【００３１】
【数１１】
0005644330.tif 000012
以上より、制振効果が最も高くなるｋは、次式（２６）により表される。
【００３２】
【数１２】
0005644330.tif 000013
式（２６）を式（１８） に代入すると、Ｈ(s)は、式（２７）により表される。
【００３３】
【数１３】
0005644330.tif 000014
図２に戻り、トルク制限部１３は、第１トルク目標値（Ｔ１）に応じて、第２トルク目標値（Ｔ２）に制限をかけて、加算器１４に、制限をかけられた第２トルク目標値（Ｔ’２）を出力する。そして、加算器１４は、第１トルク目標値（Ｔ１）と第２トルク目標値（Ｔ’２）とを加算して、トルク指令値（Ｔ＊）を演算し、当該トルク指令値（Ｔ＊）を制御ブロック１０及び制御ブロック２０に出力する。また、トルク制限部１３は、第１トルク目標値（Ｔ１）の符号と加算器１４から出力されるトルク指令値（Ｔ＊）の符号とが反転しないように、第２トルク目標値（Ｔ２）に制限をかける。すなわち、第２トルク目標値（Ｔ２）の符号が、第１トルク目標値（Ｔ１）の符号の反対であり、第２目標値（Ｔ２）の絶対値が第１目標値（Ｔ１）の絶対値より大きい場合には、第１トルク目標値（Ｔ１）と第２のトルク目標値（Ｔ２）とを加算した、トルク指令値（Ｔ＊）の符号は、第１トルク目標値（Ｔ１）と反対になる。この際、本例のトルク制限部１３は、第２トルク目標値（Ｔ２）の絶対値を第１目標値（Ｔ１）の絶対値より小さくすることで、第２トルク（Ｔ２）に制限をかけて、第２トルク目標値（Ｔ’２）を出力する。これにより、本例は、第２トルク（Ｔ２）に制限をかけることでトルク指令値（Ｔ＊）に制限をかけ、第１トルク目標値（Ｔ１）の符号とトルク指令値（Ｔ＊）との符号が同符号になるように制御する。
【００３４】
具体的には、トルク制御ブロック１３は、図６に示すように、第２トルク指令値（Ｔ２）に制限をかける。図６は、第１トルク目標値（Ｔ１）に対するトルク制限値を示すグラフであり、実線は上限値を、一点破線は下限値を示す。
【００３５】
図６に示すように、上限値は第１のトルク目標値（Ｔ１）の絶対値に設定され、下限値は第１のトルク目標値（Ｔ１）の絶対値を符号反転した値に設定されている。トルク制限部１３は、第１のトルク目標値（Ｔ１）に応じて、第１のトルク目標値（Ｔ１）の絶対値の正の値を上限値に、第１トルク目標値（Ｔ１）の絶対値の負の値を下限値に設定する。例えば、第１のトルク目標値（Ｔ１）が、Ｔ１ａとした場合に、トルク制限値の上限値（Ｔ２Ｈ）はＴ１ａの絶対値の正の値（＋｜Ｔ１ａ｜）となり、トルク制限値の下限値（Ｔ２Ｌ）はＴ１ａの絶対値の負の値（−｜Ｔ１ａ｜）となる。
【００３６】
そして、トルク制御部１３は、第２トルク指令値（Ｔ２）と、上限値及び下限値とを比較する。第２トルク指令値（Ｔ２）がトルク制限値の上限値から下限値の範囲外である場合には、トルク制限部１３は、正の第２トルク指令値（Ｔ２）を上限値に、又は、負の第２トルク指令値を下限値になるように、制限をかけて、第２トルク目標値（Ｔ’２）を出力する。一方、第２トルク指令値（Ｔ２）がトルク制限値の上限値から下限値の範囲内である場合には、制限をかけず、第２トルク指令値（Ｔ２）を第２トルク目標値（Ｔ’２）として出力する。これにより、加算器１４において、第１のトルク指令値（Ｔ１）と第２トルク目標値（Ｔ’２）との差がゼロより大きくなるため、第１トルク目標値（Ｔ１）に対するトルク指令値（Ｔ＊）のトルクの向きが反転せず、トルク指令値（Ｔ＊）のトルクの向きは第１トルク目標値（Ｔ１）のトルクの向きと同一方向となる。
【００３７】
次に、図７及び図８を用いて、本例におけるトルク指令値（Ｔ＊）について説明する。図７及び図８は、回転センサ６の検出値に振動的な誤差がある場合における、回転角センサ６により検出されるモータ回転数（モータ回転速度）の時間的な推移を示し（図７（ａ）及び図８（ａ）に相当）、トルク指令値（Ｔ＊）の時間的な推移を示している（図７（ｂ）及び図８（ｂ）に相当）。図７は本例に対してトルク制限部１３を設けない場合における、モータ回転数及びトルク指令値（Ｔ＊）の時間的な推移を示し、図８は本例における、モータ回転数及びトルク指令値（Ｔ＊）の時間的な推移を示す。ここで、振動的な誤差は、回転角センサ６に用いられるレゾルバの角度検出誤差に起因しており、レゾルバにて検出した角度を変換して回転速度を検出することにより発生する誤差に相当する。
【００３８】
図７（ｂ）に示すように、トルク制限部１３を設けない場合には、トルク指令値（Ｔ＊）がゼロトルクを境に上下に振動しており、トルク指令値（Ｔ＊）の正負符号が反転している。そのため、駆動軸７に結合される減速機（図示しない）のギアの接触方向が一定にならず、異音（歯打ち音）が発生してしまう。一方、図８（ｂ）に示すように、本例では、トルク指令値（Ｔ＊）がゼロトルクの上側の領域で振動しており、トルク指令値（Ｔ＊）の正負符号が反転しない。そのため、減速機のギアの接触方向が一定になり、異音が抑制される。また、本例では、下限値だけではなく上限値も制限されるため、振動的なトルク指令値（Ｔ＊）の平均値を第１トルク目標値（Ｔ１）にすることができる。そのため、トルク指令値（Ｔ＊）の平均値が、第１トルク目標値（Ｔ１）に対してオフセットされることを防ぐことができる。
【００３９】
上記のように、本例は、トルク制限部１３により、第１トルク目標値（Ｔ１）の符号とトルク指令値（Ｔ＊）の符号とを同符号にして、第１トルク目標値（Ｔ１）に応じてトルク指令値（Ｔ＊）に制限をかける。これにより、回転角センサ６の検出誤差や路面の凹凸面等の外乱により第２トルク目標値（Ｔ２）が変動した場合に、トルク指令値（Ｔ＊）の正負符号が当該第２トルク目標値（Ｔ２）の変動によって反転されることを抑制することができる。本例のモータ制御装置において、モータ５の出力軸後段にある減速機にはバックラッシュがあるため、第２トルク目標値（Ｔ２）の変動により、ギアの接触方向が一定に保たれず、異音が生じる可能性がある。本例では、減速機のギアの接触方向が一定になるため、異音の発生を防ぐことができる。
【００４０】
また本例において、トルク制御部１３は、第１トルク目標値（Ｔ１）の絶対値の正の値を上限値とし、第１トルク目標値（Ｔ１）の絶対値の負の値を下限値とし、第２トルク目標値（Ｔ２）に制限をかける。これにより、回転角センサ６の検出誤差等によりトルク指令値（Ｔ＊）が振動する場合に、トルクの正の値の領域、又は、トルクの負の値の領域のいずれか一方の領域でトルク指令値（Ｔ＊）を振動させることができるため、トルク指令値（Ｔ＊）の正負符号が反転されることを防ぐことができる。また、振動的なトルク指令値（Ｔ＊）の平均値を第１トルク目標値（Ｔ１）にすることができるため、トルク指令値（Ｔ＊）の平均値が、第１トルク目標値（Ｔ１）に対してオフセットされることを防ぐことができる。
【００４１】
なお、本例はトルク制御部１３を制御ブロック１２の出力側に設け、第２トルク目標値（Ｔ２）に制限をかけるが、図９に示すように、加算器１４の出力側に設け、第１トルク目標値（Ｔ１）と第２トルク目標値（Ｔ２）とを加算した目標値に制限をかけることにより、トルク指令値（Ｔ＊）に制限をかけてもよい。図９は、本発明の変形例のモータ制御装置における、制振制御部３とモータ５の制御ブロック２０を示すブロック図である。
【００４２】
図９に示すように、トルク制限部１３は、加算器１４からの出力であるトルク目標値（Ｔ１、２）を入力として、第１トルク目標値（Ｔ１）に応じて、トルク目標値（Ｔ１、２）に制限をかけて、トルク指令値（Ｔ＊）を出力する。加算器１４は、トルク目標値（Ｔ１）と制御ブロック１２から出力されるトルク目標値（Ｔ２）とを加算し、トルク目標値（Ｔ１、２）をトルク制限部１３に出力する。トルク制限部１３は、第１トルク指令値（Ｔ１）の符号とトルク目標値（Ｔ１、２）の符号とを比較する。そして、第１トルク指令値（Ｔ１）の符号とトルク目標値（Ｔ１、２）の符号が反転している場合には、トルク制限部１３は、トルク目標値（Ｔ１、２）をゼロにして、トルク指令値（Ｔ＊）として出力する。一方、第１トルク指令値（Ｔ１）の符号とトルク目標値（Ｔ１、２）の符号が反転していない場合には、トルク制限部１３は、トルク目標値（Ｔ１、２）に制限をかけずに、トルク目標値（Ｔ１、２）をトルク指令値（Ｔ＊）として出力する。これにより、これにより、回転角センサ６の検出誤差や路面の凹凸面等の外乱により第２トルク目標値（Ｔ２）が変動した場合に、トルク指令値（Ｔ＊）の正負符号が当該第２トルク目標値（Ｔ２）の変動によって反転されることを抑制することができる。
【００４３】
なお、本例のモータトルク設定部２が本発明の「第１トルク目標値算出手段」に、モータトルク制御部４が「モータ制御手段」に、回転角センサ６が「回転数検出手段」に、制御ブロック１２、又は、制御ブロック１０及び制御ブロック１２が「第２トルク目標値算出手段」に、加算器１４が「トルク指令値算出手段」に、トルク制限部１３が「トルク制限手段」に相当する。
【符号の説明】
【００４４】
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…モータ回転角センサ
７…駆動軸
８、９…車輪
１０…制御ブロック
１１…減算器
１２…制御ブロック
１３…トルク制限部
１４…加算器
２０…制御ブロック
【図１】
0005644330.tif 000015
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0005644330.tif 000023