(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両情報に基づいてモータトルク指令値を設定し、駆動輪につながる誘導モータを制御する誘導モータ制御装置において、
前記モータトルク指令値に基づいて、第１のトルク電流指令値および第１の励磁電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、
前記第１の励磁電流指令値に基づいて、ロータ磁束を推定するロータ磁束推定手段と、
前記ロータ磁束の推定値および前記第１のトルク電流指令値に基づいて、第１のトルク指令値を算出する第１のトルク指令値算出手段と、
前記第１のトルク指令値に対して、車両の駆動軸トルク伝達系の固有振動周波数成分を除去するフィルタ処理を施すことによって、第２のトルク指令値を算出する第２のトルク指令値算出手段と、
前記第２のトルク指令値および前記ロータ磁束の推定値に基づいて、第２のトルク電流指令値を算出するトルク電流指令値算出手段と、
前記第１の励磁電流指令値および前記第２のトルク電流指令値に基づいて、前記誘導モータの駆動を制御する制御手段と、
を備える誘導モータ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の誘導モータ制御装置において、
前記トルク電流指令値算出手段は、前記第２のトルク指令値を前記ロータ磁束の推定値で除算することによって、前記第２のトルク電流指令値を算出する、
誘導モータ制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の誘導モータ制御装置において、
前記ロータ磁束推定手段は、励磁電流に対するロータ磁束の応答を模擬した伝達特性に基づいて、前記ロータ磁束を推定する、
誘導モータ制御装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の誘導モータ制御装置において、
前記ロータ磁束推定手段は、励磁電流指令値に対する励磁電流値の応答を模擬した伝達特性と、励磁電流に対するロータ磁束の応答を模擬した伝達特性に基づいて、前記ロータ磁束を推定する、
誘導モータ制御装置。
【請求項５】
車両情報に基づいてモータトルク指令値を設定し、駆動輪につながる誘導モータを制御する誘導モータ制御方法において、
前記モータトルク指令値に基づいて、第１のトルク電流指令値および第１の励磁電流指令値を演算し、
前記第１の励磁電流指令値に基づいて、ロータ磁束を推定し、
前記ロータ磁束の推定値および前記第１のトルク電流指令値に基づいて、第１のトルク指令値を算出し、
前記第１のトルク指令値に対して、車両の駆動軸トルク伝達系の固有振動周波数成分を除去するフィルタ処理を施すことによって、第２のトルク指令値を算出し、
前記第２のトルク指令値および前記ロータ磁束の推定値に基づいて、第２のトルク電流指令値を算出し、
前記第１の励磁電流指令値および前記第２のトルク電流指令値に基づいて、前記誘導モータの駆動を制御する、
誘導モータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導モータの制御装置および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
杉本英彦、小山正人、玉井伸三著の「ＡＣサーボシステムの理論と設計の実際」の７２−９８頁には、誘導電動機のステータに流す三相交流電流を、電源角周波数（＝モータ電気角周波数＋すべり角周波数）に同期した直交二軸座標系に変換した磁束電流とトルク電流を調整することによってモータトルクを制御する誘導モータ用ベクトル制御が開示されている。すべり角周波数をトルク電流とロータ磁束の比率に比例するように制御する場合、励磁電流に対して遅れを伴って発生するロータ磁束と、直交するトルク電流との積に誘導モータトルクは比例する。【０００３】
ＪＰ２００１−４５６１３Ａに記載の同期モータの制振制御装置は、駆動トルク要求値（Ｔ*）を、車両の駆動軸のねじり振動を抑制する制振フィルタに通して、駆動トルク目標値（Ｔ１*）を算出している。この同期モータでは、ロータに設けられた永久磁石によってロータ磁束が一定に発生し、一定値であるロータ磁束とトルク電流の積に比例する同期モータの出力トルクは線形な応答値となり、上記駆動トルク目標値（Ｔ１*）に一致する。【０００４】
しかしながら、ＪＰ２００１−４５６１３Ａに記載の制振フィルタを誘導モータの制御系に単純に適用する場合、後述する問題が生じる。すなわち、駆動トルク要求値に対して制振フィルタを適用することにより得られる駆動トルク目標値は、ねじり振動を低減できる目標値となっているが、誘導モータでは、ロータ磁束遅れに起因してモータの出力トルクが非線形な応答値となってしまうため、駆動トルク目標値に一致しなくなる。このため、駆動軸のねじり振動を抑制することができなくなる。【０００５】
本発明は、駆動軸のねじり振動を抑制可能な誘導モータ制御装置を提供することを目的とする。【０００６】
本発明による誘導モータ制御装置は、車両情報に基づいてモータトルク指令値を設定し、駆動輪につながる誘導モータを制御する。この誘導モータ制御装置は、モータトルク指令値に基づいて、第１のトルク電流指令値および第１の励磁電流指令値を演算し、第１の励磁電流指令値に基づいて、ロータ磁束を推定する。また、ロータ磁束推定値および第１のトルク電流指令値に基づいて、第１のトルク指令値を算出し、算出した第１のトルク指令値に対して、車両の駆動軸トルク伝達系の固有振動周波数成分を除去するフィルタ処理を施すことによって、第２のトルク指令値を算出する。そして、第２のトルク指令値およびロータ磁束推定値に基づいて、第２のトルク電流指令値を算出し、第１の励磁電流指令値および第２のトルク電流指令値に基づいて、誘導モータの駆動を制御する。【０００７】
本発明の実施形態については、添付された図面とともに以下に詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態における誘導モータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、アクセル開度−トルクテーブルである。
【図３】図３は、制振制御演算器の詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、磁束推定器の詳細な構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、車両の駆動軸トルク伝達系をモデル化した図である。
【図６Ａ】図６Ａは、永久磁石型同期モータにＪＰ２００１−４５６１３Ａに記載の制振フィルタを適用した場合の制御内容を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、ＪＰ２００１−４５６１３Ａに記載の制振フィルタを誘導モータに単純に適用した場合の制御内容を示す図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、第１の実施形態における誘導モータ制御装置の制御内容を示す図である。
【図７】図７は、第１の実施形態における誘導モータ制御装置による制御結果の一例を示す図である。
【図８】図８は、第２の実施形態における磁束推定器の詳細な構成を示すブロック図である。
【図９】図９は、第３の実施形態における磁束推定器の詳細な構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、第３の実施形態における誘導モータ制御装置による制御結果の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、第４の実施形態におけるトルク目標値演算器の詳細な構成を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、第４の実施形態における誘導モータ制御装置による制御結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態における誘導モータ制御装置の構成を示すブロック図である。この誘導モータ制御装置は、例えば、電気自動車に適用される。図１では、電気自動車に適用した構成例を示している。なお、電気自動車以外に、例えば、ハイブリッド自動車や燃料電池自動車にも適用することが可能である。
【００１０】
モータコントローラ７は、車速、アクセル開度、回転子位置信号、駆動モータ１に流れる電流等の各種車両変数の信号をデジタル信号として入力し、各種車両変数に応じて駆動モータ１を制御するＰＷＭ信号を生成し、このＰＷＭ信号に応じてドライブ回路を通じてインバータ２の駆動信号を生成する。
【００１１】
インバータ２は、各相ごとに２対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）を備え、モータコントローラ７によって生成される駆動信号に応じてスイッチング素子をオン／オフすることにより、バッテリ６から供給される直流電圧を交流電圧ｖu、ｖv、ｖwに変換し、駆動モータ１に供給する。
【００１２】
駆動モータ１は、三相交流誘導モータであり、インバータ２から供給される交流電流により駆動力を発生し、減速機３およびドライブシャフト４を介して、左右の駆動輪５に駆動力を伝達する。また、車両の走行時に駆動輪５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２は、駆動モータ１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６に供給する。
【００１３】
モータコントローラ７の詳細な動作について説明する。
【００１４】
電流センサ８は、三相交流電流のうち、少なくとも２相の電流（例えば、Ｕ相電流ｉu、Ｖ相電流ｉv）を検出する。検出された２相の電流ｉu、ｉvは、Ａ／Ｄ変換器９でデジタル信号に変換され、三相／二相電流変換器１０に入力される。なお、電流センサ８を２相のみに取り付ける場合、残りの１相の電流ｉwは、次式（１）により求めることができる。
【数１】
0005939316.tif 000002
【００１５】
三相／二相電流変換器１０は、３相交流座標系（ｕｖｗ軸）から、後述の電源角速度ωで回転する直交２軸直流座標系（γ−δ軸）への変換を行う。具体的には、ｕ相電流ｉu、ｖ相電流ｉv、ｗ相電流ｉwと、変換用角度演算器１１によって求められる電源角θを入力し、次式（２）より、γ軸電流（励磁電流）ｉγ、δ軸電流（トルク電流）ｉδを算出する。電源角θは、電源角速度ωを積分することによって求められる。
【数２】
0005939316.tif 000003
【００１６】
磁極位置検出器１２は、駆動モータ１の回転子位置（角度）に応じたＡ相Ｂ相Ｚ相のパルスを出力する。パルスカウンタ１３は、Ａ相Ｂ相Ｚ相のパルスを入力して、回転子機械角度θrmを出力する。角速度演算器１４は、回転子機械角度θrmを入力して、その時間変化率より、回転子機械角速度ωrm、および回転子機械角速度ωrmにモータ極対数ｐを乗じた回転子電気角速度ωreを求める。
【００１７】
モータトルク指令値演算器１５は、アクセル開度ＡＰＯおよび車速Ｖに基づいて、図２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、モータトルク指令値Ｔm*を算出する。
【００１８】
車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）は、図示しない車速センサや、図示しないブレーキコントローラ等の他のコントローラより通信にて取得する。または、回転子機械角速度ωrm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を乗算することにより単位変換して、車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）を求める。
【００１９】
アクセル開度ＡＰＯ（％）は、図示しないアクセル開度センサから取得するか、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通信にて取得する。
【００２０】
制振制御演算器１６は、モータトルク指令値Ｔm*、回転子機械角速度ωrm、直流電圧値Ｖdcを入力し、駆動軸トルクの応答を犠牲にすることなく、駆動力伝達系振動（ドライブシャフト４のねじり振動）を抑制するγ軸電流指令値（励磁電流指令値）ｉγ*およびδ軸電流指令値（トルク電流指令値）ｉδ*を算出する。γ軸電流指令値（励磁電流指令値）ｉγ*およびδ軸電流指令値（トルク電流指令値）ｉδ*の算出方法については後述する。
【００２１】
直流電圧値Ｖdc（Ｖ）は、バッテリ６とインバータ２間の直流電源ラインに設けられた電圧センサ（不図示）、または、図示しないバッテリコントローラから送信される電源電圧値から求める。
【００２２】
励磁電流制御器１７、トルク電流制御器１８はそれぞれ、γ軸電流指令値（励磁電流指令値）ｉγ*、δ軸電流指令値（トルク電流指令値）ｉδ*のそれぞれに、計測されたγ軸電流（励磁電流）ｉγ、δ軸電流（トルク電流）ｉδを定常偏差なく所望の応答性で追従させるための電圧指令値を求める。通常、非干渉制御器２０によるγ−δ直交座標軸間の干渉電圧を相殺する制御が理想的に機能すれば、１入力１出力の単純な制御対象特性となるので、簡単なＰＩフィードバック補償器で実現可能である。励磁電流制御器１７、トルク電流制御器１８の出力である各電圧指令値を、非干渉制御器２０の出力である非干渉電圧Ｖγ*#dcpl、Ｖδ*#dcplを用いて補正（加算）した値を、γ軸電圧指令値（励磁電圧指令値）Ｖγ*、δ軸電圧指令値（トルク電圧指令値）Ｖδ*とする。
【００２３】
すべり角周波数制御器１９は、γ軸電流（励磁電流）ｉγ、δ軸電流（トルク電流）ｉδを入力とし、次式（３）、（４）からすべり角速度ωseを算出する。ただし、Ｍ、Ｒｒ、Ｌｒは誘導モータのパラメータであり、それぞれ相互インダクタンス、ロータ抵抗、ロータ自己インダクタンスを示す。τφは、ロータ磁束の応答時定数であり、ｓはラプラス演算子である。
【数３】
0005939316.tif 000004
【数４】
0005939316.tif 000005
【００２４】
回転子電気角速度ωreにすべり角速度ωseを加算した値を電源角速度ωとする。このすべり角周波数制御を実施することで、誘導モータトルクは、γ軸電流（励磁電流）ｉγ、δ軸電流（トルク電流）iδの積に比例する。
【００２５】
非干渉制御器２０は、計測されたγ軸電流（励磁電流）ｉγ、δ軸電流（トルク電流）ｉδs、電源角周波数ωを入力して、γ−δ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Ｖγ*#dcpl、Ｖδ*#dcplを次式（５）より算出する。ただし、σ、Ｌsは、誘導モータのパラメータであり、それぞれ漏れ係数、ステータの自己インダクタンスを示す。
【数５】
0005939316.tif 000006
【００２６】
二相／三相電圧変換器２１は、電源角速度ωで回転する直交２軸直流座標系（γ−δ軸）から３相交流座標系（ｕｖｗ軸）への変換を行う。具体的には、γ軸電圧指令値（励磁電圧指令値）Ｖγ*、δ軸電圧指令値（トルク電圧指令値）Ｖδ*と、電源角速度ωを積分した電源角θを入力し、次式（６）による座標変換処理を行うことによって、ＵＶＷ各相の電圧指令値Ｖu*、Ｖv*、Ｖw*を算出し、出力する。
【数６】
0005939316.tif 000007
【００２７】
ここで、モータトルクＴmは、次式（７）で表される。
【数７】
0005939316.tif 000008
【００２８】
ただし、φγ、ｉγ、ｉδは、それぞれ次式（８）〜（１０）で表される。
【数８】
0005939316.tif 000009
【数９】
0005939316.tif 000010
【数１０】
0005939316.tif 000011
【００２９】
ただし、式（７）中のＫTは、誘導モータのパラメータで決まる係数、式（８）〜（１０）中のτφ、τγ、τδは、それぞれロータ磁束の応答時定数、γ軸電流の応答時定数、δ軸電流の応答時定数である。
【００３０】
図３は、制振制御演算器１６の詳細な構成を示すブロック図である。制振制御演算器１６は、電流指令値演算器２２と、磁束推定器２３と、トルク目標値演算器２４と、トルク電流指令値演算器２５とを備え、電流指令値演算器２２で演算されるγ軸電流指令値ｉγ1*およびトルク電流指令値演算器２５で演算されるδ軸電流指令値ｉδ2*を、γ軸電流指令値（励磁電流指令値）ｉγ*およびδ軸電流指令値（トルク電流指令値）ｉδ*としてそれぞれ出力する。
【００３１】
電流指令値演算器２２は、モータトルク指令値Ｔm*、回転子機械角速度ωrm、および直流電圧値Ｖdcを入力し、第１のγ軸電流指令値ｉγ1*および第１のδ軸電流指令値ｉδ1*を算出する。第１のγ軸電流指令値ｉγ1*および第１のδ軸電流指令値ｉδ1*は各々、目標モータトルク、モータ回転数（機械角速度ωrm）、直流電圧Ｖdcと、γ軸電流指令値、δ軸電流指令値との関係を定めたマップデータを予めメモリに記憶させておき、このマップデータを参照することで求めることができる。
【００３２】
図４は、磁束推定器２３の詳細な構成を示すブロック図である。磁束推定器２３は、励磁電流応答演算器４１と、トルク電流応答演算器４２と、磁束応答演算器４３と、乗算器４４とを備える。
【００３３】
第１のトルク指令値Ｔ1*およびロータ磁束推定値φ^は、それぞれ次式（１１）、（１２）より算出される。
【数１１】
0005939316.tif 000012
【数１２】
0005939316.tif 000013
【００３４】
また、式（１１）中のｉδ1**、および式（１２）中のｉγ1**は、それぞれ式（１３）、（１４）より算出される。
【数１３】
0005939316.tif 000014
【数１４】
0005939316.tif 000015
【００３５】
ただし、式（１１）中のＫTは誘導モータのパラメータで決まる係数であり、式（１２）〜（１４）中のτφ、τγ、τδは、それぞれロータ磁束の応答時定数、γ軸電流の応答時定数、δ軸電流の応答時定数である。
【００３６】
励磁電流応答演算器４１は、式（１３）より、第２のγ軸電流指令値ｉγ1**を算出し、トルク電流応答演算器４２は、式（１４）より、第２のδ軸電流指令値ｉδ1**を算出する。磁束応答演算器４３は、式（１２）より、ロータ磁束推定値φ^を算出する。第１のトルク指令値Ｔ1*は、式（１１）に示すように、乗算器４４によってロータ磁束推定値φ^と第２のδ軸電流指令値ｉδ1**とが乗算され、さらにＫTが乗算されて求められる。
【００３７】
図３に示すトルク目標値演算器２４は、第１のトルク指令値Ｔ1*に対して、車両の駆動軸トルク伝達系の固有振動周波数成分を除去するフィルタ処理を行って、第２のトルク指令値Ｔ2*を算出する（式（１５）参照）。
【数１５】
0005939316.tif 000016
【００３８】
車両の駆動軸トルク伝達系の固有振動周波数成分を除去するフィルタＧINV（ｓ）の導出方法について説明する。図５は、車両の駆動軸トルク伝達系をモデル化した図であり、車両の運動方程式は、次式（１６）〜（２０）で表される。
【数１６】
0005939316.tif 000017
【数１７】
0005939316.tif 000018
【数１８】
0005939316.tif 000019
【数１９】
0005939316.tif 000020
【数２０】
0005939316.tif 000021
【００３９】
ここで、各パラメータは下記の通りである。
Ｊm：モータイナーシャ
Ｊw：駆動軸イナーシャ（１軸分）
Ｋd：ドライブシャフトのねじり剛性
Ｋt：タイヤと路面の摩擦に関する係数
Ｎal：オーバーオールギア比
ｒ：タイヤ荷重半径
ωm：モータ角速度
ωw：駆動輪角速度
Ｔm：モータトルク
Ｔd：駆動軸トルク
Ｆ：駆動力（２軸分）
Ｖ：車速
【００４０】
式（１６）〜（２０）をラプラス変換してモータトルク指令値Ｔmからモータ角速度ωmまでの伝達特性Ｇｐ（ｓ）を求めると、式（２１）、（２２）となる。
【数２１】
0005939316.tif 000022
【数２２】
0005939316.tif 000023
【００４１】
ただし、式（２２）中の各パラメータａ3〜ａ0、ｂ3〜ｂ0は、次式（２３）で表される。
【数２３】
0005939316.tif 000024
【００４２】
式（２２）を整理して、次式（２４）で表す。ただし、式（２４）中のζpとωpは、それぞれ駆動ねじり振動系の減衰係数と固有振動周波数である。
【数２４】
0005939316.tif 000025
【００４３】
次に、車両へのトルク入力に対するモータ回転速度の応答目標を示す理想モデルＧm（ｓ）と伝達関数ＧINV（ｓ）について説明する。理想モデルＧm（ｓ）を式（２５）で表すと、ＧINV（ｓ）は、式（２６）で表される。ただし、式中のζmとωmは、理想モデルの減衰係数と固有振動周波数である。
【数２５】
0005939316.tif 000026
【数２６】
0005939316.tif 000027
【００４４】
図３中のトルク電流指令値演算器２５は、第２のトルク指令値Ｔ2*とロータ磁束推定値φ^を入力して、次式（２７）より、δ軸電流指令値ｉδ2*を算出する。
【数２７】
0005939316.tif 000028
【００４５】
図６Ａは、永久磁石型同期モータに制振フィルタ（ＪＰ２００１−４５６１３Ａ参照）を適用した場合の制御内容を示す図、図６Ｂは、ＪＰ２００１−４５６１３Ａに記載の制振フィルタを誘導モータに単純に適用した場合の制御内容を示す図、図６Ｃは、第１の実施形態における誘導モータ制御装置の制御内容を示す図である。
【００４６】
図６Ａに示すように、永久磁石型同期モータに制振フィルタを適用する場合には、駆動トルク要求値Ｔ*を制振フィルタＧｍ／Ｇｐに通して駆動トルク目標値Ｔ2*を求め、駆動トルク目標値Ｔ2*に基づいて、ｄ軸電流指令値ｉd*およびｑ軸電流指令値ｉq*を求めている。永久磁石型同期モータでは、ロータに設けられた永久磁石によってロータ磁束φが一定に発生し、一定値であるロータ磁束φとｑ軸電流の積に比例する同期モータの出力トルクＴは線形な応答となり、上記駆動トルク目標値Ｔ2*と一致する。
【００４７】
制振フィルタＧｍ／Ｇｐを誘導モータに単純に適用した場合、図６Ｂに示すように、駆動トルク要求値Ｔ*を制振フィルタＧｍ／Ｇｐに通して得られる駆動トルク目標値Ｔ2*に基づいて、γ軸電流指令値ｉγ*およびδ軸電流指令値ｉδ*を求めることになる。誘導モータでは、ロータ磁束遅れが生じるため、モータ出力トルクＴが非線形な応答値となって、駆動トルク要求値Ｔ*と一致せず、駆動軸のねじり振動を抑制することができなくなる。
【００４８】
なお、誘導モータでロータ磁束の発生遅れが生じる理由を説明しておく。永久磁石式同期モータでは、ロータに設けられた永久磁石によりロータ磁束が発生するが、誘導モータでは、永久磁石がないため、ロータ自体がロータ磁束を発生することはない。誘導モータでは、ステータに電流を流すことによって発生する磁束によって、かご型形状のロータの金属棒に誘導電流が発生してロータ磁束が発生するため、ロータで発生する磁束は、ステータで発生する磁束に対して遅れが生じるのである。
【００４９】
第１の実施形態における誘導モータ制御装置では、図６Ｃに示すように、駆動トルク要求値Ｔ*に基づいてγ軸電流指令値ｉγ1*およびδ軸電流指令値ｉδ1*を求め、γ軸電流指令値ｉγ1*に基づいて、ロータ磁束遅れを考慮したロータ磁束推定値φ^を求める。また、ロータ磁束推定値φ^およびδ軸電流指令値ｉδ1*に基づいて、第１のトルク指令値Ｔ1*を求め、求めた第１のトルク指令値Ｔ1*を制振フィルタＧｍ／Ｇｐに通すことによって、第２のトルク指令値Ｔ2*を求める。そして、ロータ磁束推定値φ^および第２のトルク指令値Ｔ2*に基づいて、最終的なδ軸電流指令値ｉδ2*を求める。
【００５０】
図７は、第１の実施形態における誘導モータ制御装置による制御結果の一例を示す図である。図７（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、モータトルク指令値、γ軸電流、δ軸電流、車両前後加速度を示しており、実線は本実施形態の制御結果を、点線は比較例の制御結果を示している。比較例とは、ＪＰ２００１−４５６１３Ａに記載の制振フィルタを誘導モータの制御系に単純に適用した技術、すなわち、駆動トルク要求値に対して制振フィルタを適用することにより得られる駆動トルク目標値に基づいて、駆動モータを制御する技術のことである。
【００５１】
比較例では、ロータ磁束遅れに起因して、駆動トルク目標値と実トルクが一致しないため、駆動軸ねじり振動が発生し、車両前後加速度ショック（車両前後加速度の振動）が発生している。これに対し、本実施形態における誘導モータ制御装置では、δ軸電流で駆動軸ねじり振動を抑制するモータトルクを実現することにより、駆動軸ねじり振動を抑制しており、ショックのない滑らかな応答を得ることができる。
【００５２】
以上、第１の実施形態における誘導モータ制御装置は、車両情報に基づいてモータトルク指令値Ｔm*を設定し、駆動輪につながる誘導モータ１を制御するものであって、モータトルク指令値Ｔm*に基づいて、第１のδ軸電流指令値ｉδ1*および第１のγ軸電流指令値ｉγ1*を演算し、第１のγ軸電流指令値ｉγ1*に基づいて、ロータ磁束を推定する。また、ロータ磁束推定値φ^および第１のδ軸電流指令値ｉδ1*に基づいて、第１のトルク指令値Ｔ1*を算出し、算出した第１のトルク指令値Ｔ1*に対して、車両の駆動軸トルク伝達系の固有振動周波数成分を除去するフィルタ処理を施すことによって、第２のトルク指令値Ｔ2*を算出する。そして、第２のトルク指令値Ｔ2*およびロータ磁束推定値φ^に基づいて、第２のδ軸電流指令値ｉδ2*を算出し、第１のγ軸電流指令値ｉγ1*および第２のδ軸電流指令値ｉδ2*に基づいて、モータの駆動を制御する。特徴を簡単に説明すると、ロータ磁束の推定値φ^および第１のδ軸電流指令値ｉδ1*に基づいて算出した第１のトルク指令値Ｔ1*に対して、車両の駆動軸トルク伝達系の固有振動周波数成分を除去するフィルタ処理を施して、非線形の第２のトルク指令値Ｔ2*を算出し、第２のトルク指令値Ｔ2*およびロータ磁束推定値φ^に基づいて算出した第２のδ軸電流指令値ｉδ2*と第１のγ軸電流指令値ｉγ1*に基づいて、誘導モータの駆動を制御する。これにより、誘導モータ特有のロータ磁束遅れの影響を受けることなく、車両の駆動軸のねじり振動を抑制することができる。
【００５３】
特に、車両の駆動軸トルク伝達系の固有振動周波数成分を除去した第２のトルク指令値Ｔ2*をロータ磁束推定値φ^で除算することによって、第２のδ軸電流指令値ｉδ2*を算出するので、トルク応答の非線形性による実トルクの位相ずれを防止することができ、駆動軸のねじり振動を抑制することができる。
【００５４】
また、γ軸電流指令値に対するγ軸電流値の応答を模擬した伝達特性と、γ軸電流に対するロータ磁束の応答を模擬した伝達特性に基づいて、ロータ磁束を推定するので、ロータ磁束推定値をフィルタリング処理により算出することができる。
【００５５】
＜第２の実施形態＞
電流応答がロータ磁束応答と比べて十分速い場合には、磁束推定器２３で行う電流応答推定演算処理を省略することができる。
【００５６】
図８は、第２の実施形態における磁束推定器２３の詳細な構成を示すブロック図である。第２の実施形態における磁束推定器２３は、磁束応答演算器６１および乗算器６２を備え、次式（２８）、（２９）により、第１のトルク指令値Ｔ1*とロータ磁束推定値φ^を算出する。ただし、ＫTは誘導モータのパラメータで決まる係数であり、τφはロータ磁束応答の時定数である。
【数２８】
0005939316.tif 000029
【数２９】
0005939316.tif 000030
【００５７】
以上、第２の実施形態における誘導モータ制御装置においても、第１の実施形態における誘導モータ制御装置と同様に、誘導モータ特有のロータ磁束遅れの影響を受けることなく、車両の駆動軸のねじり振動を抑制することができる。また、γ軸電流に対するロータ磁束の応答を模擬した伝達特性に基づいて、ロータ磁束を推定するので、ロータ磁束推定値をフィルタリング処理により求めることができる。
【００５８】
＜第３の実施形態＞
誘導モータは、ロータ磁束ゼロの状態からトルクを発生させる場合、ロータ磁束応答の遅れによってトルク発生の応答遅れが生じる。第３の実施形態における誘導モータ制御装置では、モータトルク指令値を入力する前から、予め一定量のロータ磁束を発生させる。
【００５９】
図９は、第３の実施形態における磁束推定器２３の詳細な構成を示すブロック図である。第３の実施形態における磁束推定器２３は、磁束応答演算器７１、乗算器７２、減算器７３、加算器７４を備え、次式（３０）、（３１）により、第１のトルク指令値Ｔ1*とロータ磁束推定値φ^を算出する。ただし、ＫTは誘導モータのパラメータで決まる係数であり、τφはロータ磁束応答の時定数である。また、ｉγ1#offsetは、予め入力されるγ軸電流オフセット値である。
【数３０】
0005939316.tif 000031
【数３１】
0005939316.tif 000032
【００６０】
図１０は、第３の実施形態における誘導モータ制御装置による制御結果の一例を示す図である。図１０（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、モータトルク指令値、γ軸電流、δ軸電流、前後加速度を示しており、実線は本実施形態の制御結果を、点線は比較例による制御結果を示している。
【００６１】
本実施形態では、モータトルク指令値を入力する前から予め一定量のγ軸電流ｉγ1#offsetを流すので、トルク応答を改善しつつ駆動軸ねじり振動を抑制し、高レスポンスかつショックのない滑らかな応答を得ることができる。
【００６２】
以上、第３の実施形態における誘導モータ制御装置は、モータトルク指令値を入力する前から、予め一定量のロータ磁束を発生させるので、モータトルクの応答を改善しつつ、駆動軸ねじり振動を抑制することができる。
【００６３】
＜第４の実施形態＞
コーストや減速から加速するような走行シーンでも、ギアのバックラッシュの影響を加味して車両の駆動軸トルク伝達系の固有振動周波数成分を除去する方法について説明する。
【００６４】
図１１は、第４の実施形態におけるトルク目標値演算器２４の詳細な構成を示すブロック図である。トルク目標値演算器２４は、車両パラメータとギアバックラッシュを模擬した不感帯モデルにより構成される車両モデル８１と、第１のトルク指令値Ｔ1*から、疑似駆動軸ねじり角速度にＦ／ＢゲインＫFBIを積算した値を減算する駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂモデル８２とを備える。第１のトルク指令値Ｔ1*と、疑似駆動軸ねじり角速度ω^dにＦ／ＢゲインＫFBIを積算した値との偏差を第２のトルク指令値Ｔ2*とする。
【００６５】
車両モデル８１で行われる処理について説明する。
【００６６】
式（１６）〜（２０）をラプラス変換してモータトルク指令値Ｔmから駆動軸トルクＴdまでの伝達特性を求めると、次式（３２）で表される。
【数３２】
0005939316.tif 000033
【００６７】
式（１７）、（１９）、（２０）より、モータ角速度ωmから駆動輪角速度ωwまでの伝達特性を求めると、次式（３３）で表される。
【数３３】
0005939316.tif 000034
【００６８】
式（２１）、（２２）、（３３）より、モータトルク指令値Ｔmから駆動輪角速度ωwまでの伝達特性は、次式（３４）で表される。
【数３４】
0005939316.tif 000035
【００６９】
式（３２）、（３４）より、駆動軸トルクＴdから駆動軸角速度ωwまでの伝達特性は次式（３５）で表される。
【数３５】
0005939316.tif 000036
【００７０】
式（１６）を変形すると、次式（３６）が得られる。
【数３６】
0005939316.tif 000037
【００７１】
式（３５）、（３６）より、駆動軸ねじり角速度ωm／Ｎ−ωwは、次式（３７）で表される。
【数３７】
0005939316.tif 000038
【００７２】
ただし、式（３７）中のＨw（ｓ）は、次式（３８）で表される。
【数３８】
0005939316.tif 000039
【００７３】
また、モータから駆動軸までのバックラッシュ特性を不感帯でモデル化すると、駆動軸トルクＴｄは次式（３９）で表される。
【数３９】
0005939316.tif 000040
【００７４】
ここで、θdは、モータから駆動軸までのオーバーオールのバックラッシュ量である。
【００７５】
次に、駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂモデル８２について説明する。
【００７６】
車両モデル８１より算出した疑似駆動軸ねじり角速度ω^d＝ωm／Ｎ−ωwを用いて、駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ指令値ＴFBを次式（４０）で表すと、式（１９）より、式（４１）のように書き換えることができる。
【数４０】
0005939316.tif 000041
【数４１】
0005939316.tif 000042
【００７７】
また、式（３２）は、次式（４２）に変形できる。ただし、ζpとωpは、それぞれ駆動トルク伝達系の減衰係数と固有振動周波数である。
【数４２】
0005939316.tif 000043
【００７８】
式（４２）の極と零点を調べると、一般的な車両ではα≒Ｃ0／Ｃ1となるため、極零相殺すると、次式（４３）となる。
【数４３】
0005939316.tif 000044
【００７９】
式（４１）、（４３）より、駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ指令値ＴFBをモータトルク指令値Ｔmから減算した場合、駆動軸トルクＴdは、次式（４４）で表される。
【数４４】
0005939316.tif 000045
【００８０】
式（４４）を変形すると、駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ系の伝達特性は、次式（４５）で表される。
【数４５】
0005939316.tif 000046
【００８１】
規範応答を次式（４６）で表すと、駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ系の伝達特性と、規範応答が一致する条件は、式（４７）で表される。
【数４６】
0005939316.tif 000047
【数４７】
0005939316.tif 000048
【００８２】
式（４７）より、Ｆ／ＢゲインＫFBIは、次式（４８）で表される。
【数４８】
0005939316.tif 000049
【００８３】
図１２は、第４の実施形態における誘導モータ制御装置による制御結果の一例を示す図である。図１２（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、モータトルク指令値、γ軸電流、δ軸電流、前後加速度を示しており、実線は本実施形態の制御結果を、点線は比較例による制御結果を示している。
【００８４】
比較例では、コーストから加速するようなシーンでは、ギアのバックラッシュの影響により駆動軸ねじり振動が大きく発生し、車両前後加速度の振動が発生している。これに対し、本実施形態では、ギアのバックラッシュを加味したモータトルクを発生させることができ、ショックのない滑らかな応答を得ることができる。
【００８５】
本発明は、上述した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。
【００８６】
本願は、２０１３年１月２５日に日本国特許庁に出願された特願２０１３−０１２５３５に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【図１】
0005939316.tif 000050
【図２】
0005939316.tif 000051
【図３】
0005939316.tif 000052
【図４】
0005939316.tif 000053
【図５】
0005939316.tif 000054
【図６Ａ】
0005939316.tif 000055
【図６Ｂ】
0005939316.tif 000056
【図６Ｃ】
0005939316.tif 000057
【図７】
0005939316.tif 000058
【図８】
0005939316.tif 000059
【図９】
0005939316.tif 000060
【図１０】
0005939316.tif 000061
【図１１】
0005939316.tif 000062
【図１２】
0005939316.tif 000063