(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、駆動輪につながるモータのトルクを制御する機能を有する車両の制振制御装置において、
モータトルク指令値を入力し、予めモデル化された車両の伝達特性を用いて第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、
制御系の持つ遅れ要素に応じた遅れ処理を行う遅れ処理手段と、
車両状態量を検出する車両状態量検出手段と、
車両状態量を推定する車両状態量推定手段と、
車両へのトルク入力とモータ角速度の伝達特性のモデルＧｐ（ｓ）および車両の捻り振動周波数近傍の周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタＨ（ｓ）で構成されるモデルＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる特性を有するフィルタを有し、前記車両状態量の検出値と前記車両状態量の推定値との偏差を入力して、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１のトルク目標値と前記第２のトルク目標値とを加算して得られる最終トルク目標値に従ってモータトルクを制御するモータトルク制御手段と、
を備え、
前記車両状態量推定手段は、前記第２のトルク目標値、および、前記遅れ処理が行われた前記第１のトルク目標値に基づいて、前記車両状態量を推定する、
ことを特徴とする車両用制振制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用制振制御装置において、
前記車両状態量は、モータの角速度である、
ことを特徴とする車両用制振制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の車両用制振制御装置において、
前記制御系の持つ遅れ要素には、前記車両状態量検出手段が前記車両状態量を検出して所定の処理を施すのに伴う時間遅れ、前記モータトルク指令値が入力されてから前記最終トルク目標値を算出するのに要する時間遅れ、および、前記最終トルク目標値に対して実際にモータトルクが発生するまでの時間遅れのうちの少なくとも１つの時間遅れが含まれる、
ことを特徴とする車両用制振制御装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両用制振制御装置において、
前記第１のトルク目標値算出手段は、トルク入力とモータ角速度との伝達特性の理想モデルＧｍ（ｓ）と前記モデルＧｐ（ｓ）で構成されるモデルＧｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる特性を有する線形フィルタである、
ことを特徴とする車両用制振制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の車両用制振制御装置において、
前記第１のトルク目標値算出手段は、不感帯を有する車両の駆動力伝達系の固有振動周波数を低減するフィルタを備える、
ことを特徴とする車両用制振制御装置。
【請求項６】
請求項１に記載の車両用制振制御装置において、
前記第１のトルク目標値算出手段は、モータトルク指令値を入力として、モータトルクから駆動軸ねじり角速度までの特性をモデル化した車両モデルと、前記モータトルク指令値から、前記車両モデルによって求められる駆動軸ねじり角速度にフィードバックゲインを積算して得られる値を減算して、前記第１のトルク目標値を算出する駆動軸ねじり角速度フィードバックモデルとを備える、
ことを特徴とする車両用制振制御装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の車両用制振制御装置において、
前記車両状態量推定手段は、前記遅れ処理が行われた前記第１のトルク目標値、および、前記第２のトルク目標値に基づいて、前記車両状態量を推定する、
ことを特徴とする車両用制振制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用制振制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、線形近似した制御対象の伝達特性Ｇｐ（ｓ）と規範応答Ｇｍ（ｓ）からなるフィードフォワード補償器Ｇｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）と、最終トルク目標値を入力し、制御対象の伝達特性Ｇｐ（ｓ）を用いてモータ角速度を推定するモータ角速度推定部と、モータ角速度推定値と検出値の偏差を、制御対象の伝達特性Ｇｐ（ｓ）の逆特性とバンドパスフィルタＨ（ｓ）からなるフィルタＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）に通してフィードバックトルクを計算するフィードバックトルク演算部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１参照）。このようなフィードフォワード制御＋フィードバック制御系とすることにより、制御系に遅れ要素がない場合には、トルク指令値に対しても、外乱に対しても設計者が意図する理想的な車両応答が得られる。
【０００３】
しかしながら、実際の制御装置においては、制御演算時間に起因する時間遅れ、モータ応答遅れ、各種センサで信号を検出・処理するのに要する時間に起因する時間遅れが存在するため、全く外乱がない状態でもモータ角速度推定値と検出値に位相差が生じて不要なフィードバックトルクが発生するため、実際の車両挙動は規範応答と一致しなくなる。
【０００４】
この問題を解決するため、特許文献２に記載の車両用制振制御装置では、バンドパスフィルタＨ（ｓ）の代わりに、バンドパスフィルタＨ（ｓ）の中心周波数とゲインを調整したＨｃ（ｓ）を用いることにより、フィードバックトルクの位相ズレを解消している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−９５６６号公報
【特許文献２】特開２００５−２６９８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載の車両用制振制御装置の構成では、外乱が入力された場合の応答にオーバーシュートが発生し軽微な振動が続くという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による車両用制振制御装置は、モータトルク指令値を入力し、予めモデル化された車両の伝達特性を用いて第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、制御系の持つ遅れ要素に応じた遅れ処理を行う遅れ処理手段と、車両状態量を検出する車両状態量検出手段と、車両状態量を推定する車両状態量推定手段と、車両へのトルク入力とモータ角速度の伝達特性のモデルＧｐ（ｓ）および車両の捻り振動周波数近傍の周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタＨ（ｓ）で構成されるモデルＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる特性を有するフィルタを有し、車両状態量の検出値と車両状態量の推定値との偏差を入力して、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、第１のトルク目標値と第２のトルク目標値とを加算して得られる最終トルク目標値に従ってモータトルクを制御するモータトルク制御手段とを備える。車両状態量推定手段は、遅れ処理が行われた第１のトルク目標値、および第２のトルク目標値に基づいて、車両状態量を推定する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、制御系の遅れ要素を第１のトルク目標値に加味して車両状態量を推定することにより推定値と検出値との間の位相差をなくし、第２のトルク目標値には制御系の遅れ要素を加味せずに車両状態量を推定することにより、トルク指令値に対して規範応答と一致させつつ、外乱に対する応答のオーバーシュートと振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施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主要構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、モータトルク設定部および制振制御部の具体的な構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、本実施形態における車両用制振制御装置と、特開２００５−２６９８３５号公報に記載の車両用制振制御装置との制御結果の比較図である。
【図４】図４は、図２に示すブロック図と等価な回路構成のブロック図である。
【図５】図５は、図２および図４に示すブロック図と等価な回路構成のブロック図である。
【図６】図６は、図２、図４および図５に示すブロック図と等価な回路構成のブロック図である。
【図７】図７は、第２の実施形態における車両用制振制御装置におけるモータトルク設定部および制振制御部の具体的な構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、車両の駆動力伝達系をモデル化した図である。
【図９】図９は、第２の実施形態における車両用制振制御装置による制御結果と、時間遅れ制御器およびモータ応答遅れ制御器を設けない構成による制御結果との比較図である。
【図１０】図１０は、第３の実施形態における車両用制振制御装置におけるモータトルク設定部および制振制御部の具体的な構成を示すブロック図である。
【図１１】図ｌ１は、フィードフォワード補償器の詳細な構成を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、ＦＢ補償器の制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
−第１の実施形態−
図１は、第１の実施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主要構成を示すブロック図である。電気自動車とは、車両の駆動源の一部または全部として電動モータを備え、モータの駆動力により走行可能な自動車のことであり、ハイブリッド自動車や燃料電池自動車も含まれる。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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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、フィードフォワード補償器である、Ｇｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる特性を有する制御ブロック２１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。
【００１４】
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、トルク指令値を求める。図２では、トルク指令値を求める制御ブロックについては省略し、求めたトルク指令値を制御ブロック２１に入力するところだけを示している。
【００１５】
制御ブロック２１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、トルク指令値を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。
【００１６】
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、時間遅れ制御器３２と、モータ応答遅れ制御器３３と、Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック３４と、加算器３５と、加算器３６と、減算器３７とを備える。このうち、時間遅れ制御器３２とおよびモータ応答遅れ制御器３３は、制御系遅れ要素を構成している。
【００１７】
加算器３５は、制御ブロック２１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３４から出力される第２のトルク目標値Ｔｍ２＊とを加算して、最終トルク目標値Ｔｍ＊を算出する。
【００１８】
時間遅れ制御器３２は、ｅ-(L1+L2)sなる伝達特性を有し、制御ブロック２１から出力される第１のトルク目標値Ｔｍ１＊を所定の時間だけ遅らせて、モータ応答遅れ制御器３３に出力する。伝達特性ｅ-(L1+L2)sのうち、ｅ-L1sは本実施形態において行われるねじり振動制御演算に要する時間、すなわち、モータトルク指令値が入力されてから最終トルク目標値を算出するのに要する時間の時間遅れ分に相当し、ｅ-L2sは回転速度センサ６等の各種センサで信号を検出するのに要する時間や検出した信号値を処理するのに要する時間の時間遅れ分に相当する。すなわち、所定の時間には、本実施形態において行われるねじり振動制御演算に要する時間、および回転速度センサ６等の各種センサで信号を検出するのに要する時間や検出した信号値を処理するのに要する時間等が含まれる。
【００１９】
モータ応答遅れ制御器３３は、Ｇａ（ｓ）なる伝達特性を有し、所定の時間遅らせられた第１のトルク目標値Ｔｍ１＊に対して、モータ５の応答遅れを考慮したトルク目標値を出力する。モータ５の応答遅れとは、最終トルク目標値に対して、実際にモータトルクが発生するまでの時間である。
【００２０】
加算器３６は、モータ応答遅れ制御器３３から出力されるトルク目標値と、制御ブロック３４から出力される第２のトルク目標値Ｔｍ２＊とを加算して、最終トルク目標値を求める。
【００２１】
制御ブロック３１は、加算器３６から出力される最終トルク目標値に基づいて、モータ５の角速度を推定する。
【００２２】
減算器３７は、制御ブロック３１で推定されたモータ５の角速度と、実際のモータ５の角速度との偏差を算出する。
【００２３】
制御ブロック３４は、車両の伝達特性Ｇｐ（ｓ）の逆特性とバンドパスフィルタＨ（ｓ）からなるフィルタＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有し、減算器３７から出力される角速度偏差に基づいて、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＊を算出する。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。
【００２４】
図３は、本実施形態における車両用制振制御装置と、特開２００５−２６９８３５号公報に記載の車両用制振制御装置との制御結果の比較図である。図中、上から順に、外乱の時間変化、最終トルク目標値Ｔｍ＊の時間変化、前後加速度の時間変化をそれぞれ示している。
【００２５】
図３に示すように、外乱が加わった場合、特開２００５−２６９８３５号公報に記載の車両用制振制御装置による制御では、前後加速度のオーバーシュートが発生し、その後も軽微な振動が続く。これに対して、本実施形態における車両用制振制御装置による制御によれば、前後加速度のオーバーシュートは発生せず、また、振動も速やかに収束している。
【００２６】
図４は、図２に示すブロック図と等価な回路構成のブロック図である。図２に示すブロック図の構成要素と同じ構成要素については、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。図４に示す構成において、制振制御部３は、時間遅れ制御器３２と、モータ応答遅れ制御器３３と、Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック３４と、加算器３５と、Ｈ（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック４０と、加算器４１と、減算器４２とを備える。
【００２７】
モータトルクを入力、モータ角速度を出力とした場合、Ｇｐ（ｓ）は純積分を有する特性になる。この場合、車載用コントローラのプログラムとして具現化すると、演算誤差によるドリフトが懸念されるが、図４に示す構成とすることにより、伝達特性Ｇｐ（ｓ）を有する制御ブロックが含まれなくなり、純積分項が無くなるので、ドリフトの発生を防止することができる。
【００２８】
図５は、図２および図４に示すブロック図と等価な回路構成のブロック図である。図２および図４に示すブロック図の構成要素と同じ構成要素については、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。図５に示す構成において、制振制御部３は、時間遅れ制御器３２と、モータ応答遅れ制御器３３と、Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック３４と、加算器３５と、Ｈ（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック４０と、減算器５１と、１／（１−Ｈ（ｓ））なる伝達特性を有する制御ブロック５２とを備える。
【００２９】
図４に示す回路構成において、各伝達特性ブロックをよく用いられるタスティン近似で離散化すると、代数ループができてしまう。しかしながら、図５に示す回路構成によれば、代数ループができない。
【００３０】
図６は、図２、図４および図５に示すブロック図と等価な回路構成のブロック図である。図２、図４および図５に示すブロック図の構成要素と同じ構成要素については、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。図６に示す構成において、制振制御部３は、時間遅れ制御器３２と、モータ応答遅れ制御器３３と、Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック３４と、加算器３５と、減算器６１と、Ｈ（ｓ）／（１−Ｈ（ｓ））なる伝達特性を有する制御ブロック６２と、減算器６３とを備える。図６に示す回路構成によれば、図５に示す回路構成に比べて、演算負荷を低減することができる。
【００３１】
以上、第１の実施形態における車両用制振制御装置は、車両情報に基づいてモータトルク指令値を設定し、駆動輪につながるモータのトルクを制御する機能を有する車両の制振制御装置であって、モータトルク指令値を入力し、予めモデル化された車両の伝達特性を用いて第１のトルク目標値を算出する制御ブロック２１（第１のトルク目標値算出手段）と、制御系の持つ遅れ要素に応じた遅れ処理を行う時間遅れ制御器３２およびモータ応答遅れ制御器３３（遅れ処理手段）と、車両状態量を検出する回転速度センサ６（車両状態量検出手段）と、車両状態量を推定する制御ブロック３１（車両状態量推定手段）と、車両へのトルク入力とモータ角速度の伝達特性のモデルＧｐ（ｓ）および車両の捻り振動周波数近傍の周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタＨ（ｓ）で構成されるモデルＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる特性を有するフィルタを有し、車両状態量の検出値と車両状態量の推定値との偏差を入力して、第２のトルク目標値を算出する制御ブロック３４（第２のトルク目標値算出手段）と、第１のトルク目標値と第２のトルク目標値とを加算して得られる最終トルク目標値に従ってモータトルクを制御するモータトルク制御部４（モータトルク制御手段）とを備える。制御ブロック３１（車両状態量推定手段）は、遅れ処理が行われた後の第１のトルク目標値、および第２のトルク目標値に基づいて、車両状態量（モータ角速度）を推定する。第１のトルク目標値に対しては、制御系の遅れ要素（時間遅れ制御器３２、モータ応答遅れ制御器３３）を加味して車両状態量（モータ角速度）を推定することにより、推定値と検出値との位相差を無くし、第２のトルク目標値に対しては、制御系の遅れ要素を加味せずに車両状態量（モータ角速度）を推定することにより、トルク指令値に対して規範応答と一致させつつ、外乱の入力に対して前後加速度のオーバーシュートや振動の発生を抑制することができる（図３参照）。
【００３２】
また、制御系の持つ遅れ要素には、車両状態量を検出して所定の処理を施すのに伴う時間遅れ、該車両用制振制御装置における処理に要する時間遅れ、および、最終トルク目標値に対して実際にモータトルクが発生するまでの時間遅れのうちの少なくとも１つの時間遅れが含まれる。これにより、実際の制御系の持つ遅れ要素を考慮して、より精度良く制振制御を行うことができる。
【００３３】
また、トルク入力とモータ角速度との伝達特性の理想モデルＧｍ（ｓ）とモデルＧｐ（ｓ）で構成されるモデルＧｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる特性を有する線形フィルタにモータトルク指令値を入力して、第１のトルク目標値を算出するので、制振効果の高いトルク目標値を算出することができる。
【００３４】
−第２の実施形態−
図７は、第２の実施形態における車両用制振制御装置における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。第２の実施形態における車両用制振制御装置では、モータ−車輪間のバックラッシュによるショックを低減する。
【００３５】
図８は、車両の駆動力伝達系をモデル化した図である。バックラッシュによる不感帯を線形関数と飽和関数の差分で表現すると、車両の運動方程式は、次式（１）〜（６）で表される。
【００３６】
【数１】
0005861554.tif 000002
【００３７】
【数２】
0005861554.tif 000003
【００３８】
【数３】
0005861554.tif 000004
【００３９】
【数４】
0005861554.tif 000005
【００４０】
【数５】
0005861554.tif 000006
【００４１】
【数６】
0005861554.tif 000007
【００４２】
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：駆動輪イナーシャ（１軸分）
Ｋｄ：駆動軸のねじり剛性
Ｋｔ：タイヤと路面の摩擦に関する係数
Ｎal：オーバーオールギヤ比
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：駆動輪トルク
Ｆ：駆動力（２軸分）
Ｖ：車体速度
θ：駆動軸のねじり角
ただし、式（４）におけるＳｔ（θ）は、飽和関数であり、次式（７）より定義する。
【００４３】
【数７】
0005861554.tif 000008
【００４４】
式（７）中のθBLは、モータから駆動軸までのオーバーオールでのギアバックラッシュ量である。
【００４５】
式（１）〜（６）より、トルク指令値から駆動軸ねじり角までの伝達特性は、次式（８）〜（１０）で表せる。
【００４６】
【数８】
0005861554.tif 000009
【００４７】
【数９】
0005861554.tif 000010
【００４８】
【数１０】
0005861554.tif 000011
【００４９】
ただし、式（９）、（１０）中のｐ１、ｐ０、ａ３、ａ２、ａ１、ａ０はそれぞれ、式（１１）〜（１６）により表される。また、ζｐは駆動トルク伝達系の減衰係数であり、ωｐは駆動トルク伝達系の固有振動周波数である。
【００５０】
【数１１】
0005861554.tif 000012
【００５１】
【数１２】
0005861554.tif 000013
【００５２】
【数１３】
0005861554.tif 000014
【００５３】
【数１４】
0005861554.tif 000015
【００５４】
【数１５】
0005861554.tif 000016
【００５５】
【数１６】
0005861554.tif 000017
【００５６】
従って、駆動軸トルクは、式（４）、（８）より、次式（１７）で表される。
【００５７】
【数１７】
0005861554.tif 000018
【００５８】
ここで、駆動軸トルクの規範応答を、次式（１８）、（１９）で定義する。
【００５９】
【数１８】
0005861554.tif 000019
【００６０】
【数１９】
0005861554.tif 000020
【００６１】
ここで、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。
【００６２】
駆動軸トルクＴｄとモータトルクＴｍが一致するようなトルク指令値を求めると、次式（２０）、（２１）となる。
【００６３】
【数２０】
0005861554.tif 000021
【００６４】
【数２１】
0005861554.tif 000022
【００６５】
従って、車両のトルク伝達の固有振動周波数成分を低減する線形フィルタＧINV（ｓ）と、駆動軸ねじり角を演算するフィルタＧｔｍ（ｓ）、飽和関数（リミッタ）、駆動軸ねじり角の車輪イナーシャとタイヤ摩擦力による位相ずれを補償するフィルタＦｓ（ｓ）より、フィードフォワード補償器７００の構成は、図７で表される。図７に基づいて説明すると、フィードフォワード補償器７００は、Ｇｍ（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック７１と、リミッタ７２と、Ｆｓ（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック７３と、加算器７４と、加算器７５と、ＧINV（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック７６と、減算器７７とを備える。
【００６６】
加算器７４は、トルク目標値Ｔｍ＊と、制御ブロック７３の出力とを加算する。
【００６７】
制御ブロック７１は、加算器７４の加算結果を入力し、駆動軸の捻り角θを演算結果として出力する。
【００６８】
リミッタ７２は、制御ブロック７１から出力される駆動軸の捻り角θが所定の上限値を超えている場合には、所定の上限値となるように制限するとともに、駆動軸の捻り角θが所定の下限値を下回っている場合には、所定の下限値となるように制限する。
【００６９】
制御ブロック７３は、リミッタ７２で上下限値が制限された後の駆動軸捻り角Ｓｔ（θ）を入力し、駆動軸捻り角の車輪イナーシャとタイヤ摩擦力による位相ずれを補償する。
【００７０】
加算器７５は、トルク目標値Ｔｍ＊と、制御ブロック７３の出力とを加算する。
【００７１】
制御ブロック７６は、加算器７５の加算結果を入力し、車両のトルク伝達の固有振動周波数成分を低減する。
【００７２】
減算器７７は、制御ブロック７６の出力と、制御ブロック７３の出力との偏差ＦＦoutを算出し、算出した偏差ＦＦoutを第１のトルク目標値として出力する。
【００７３】
制振制御部３は、伝達特性Ｇｐ（ｓ）を有する制御ブロック８１と、伝達特性Ｇｐｓ（ｓ）を有する制御ブロック８２と、Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック８３と、時間遅れ制御器８４と、モータ応答遅れ制御器８５と、加算器８６と、加算器８７と、減算器８８とを備える。Ｇｐｓ（ｓ）は、モータ回転速度のバックラッシュ補償分を算出する伝達関数である。
【００７４】
時間遅れ制御器８４は、リミッタ７２で上下限値が制限された後の駆動軸捻り角Ｓｔ（θ）を所定の時間だけ遅らせて、モータ応答遅れ制御器８５に出力する。所定の時間には、本実施形態において行われるねじり振動制御演算に要する時間、および回転速度センサ６等の各種センサで信号を検出するのに要する時間や検出した信号値を処理するのに要する時間等が含まれる。
【００７５】
モータ応答遅れ制御器８５は、Ｇａ（ｓ）なる伝達特性を有し、最終トルク目標値に対して実際にモータトルクが発生するまでの時間遅れを考慮したトルク目標値を出力する。
【００７６】
制御ブロック８２は、モータ応答遅れ制御器８５の出力を入力し、モータ角速度のバックラッシュ補償分を算出する。
【００７７】
加算器８７は、制御ブロック８１で推定されたモータ５の角速度と、制御ブロック８２で算出されたモータ角速度のバックラッシュ補償分とを加算して、バックラッシュを考慮した角速度推定値を算出する。
【００７８】
減算器８８は、加算器８７で算出された角速度推定値と、実際のモータ５の角速度との偏差を算出する。
【００７９】
制御ブロック８３は、減算器８８から出力される角速度偏差に基づいて、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＊を算出する。
【００８０】
なお、時間遅れ制御器８４およびモータ応答遅れ制御器８５は、制御ブロック８２の後段に配置しても良い。
【００８１】
ここで、伝達関数Ｇｐ（ｓ）およびＧｐｓ（ｓ）について説明する。
【００８２】
式（１）〜（６）をラプラス変換してトルク指令値からモータ角速度までの伝達特性を求めると、次式（２２）となり、Ｇｐ（ｓ）、Ｇｐｓ（ｓ）はそれぞれ、式（２３）、（２４）で表せる。
【００８３】
【数２２】
0005861554.tif 000023
【００８４】
【数２３】
0005861554.tif 000024
【００８５】
【数２４】
0005861554.tif 000025
【００８６】
ただし、各パラメータは、次式（２５）〜（３０）の通りである。
【００８７】
【数２５】
0005861554.tif 000026
【００８８】
【数２６】
0005861554.tif 000027
【００８９】
【数２７】
0005861554.tif 000028
【００９０】
【数２８】
0005861554.tif 000029
【００９１】
【数２９】
0005861554.tif 000030
【００９２】
【数３０】
0005861554.tif 000031
【００９３】
式（１９）を整理して式（３１）のように表す。
【００９４】
【数３１】
0005861554.tif 000032
【００９５】
一般的な車両では、式（３１）の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、式（３１）のαとβが極めて近い値を示すことに相当する。ここで、ζｐは駆動ねじり振動系の減衰係数であり、ωｐは駆動トルク伝達系の固有振動周波数である。従って、式（３１）における極零相殺（α＝βと近似）を行うことにより、次式（３２）に示すように、（２次）／（３次）の伝達特性Ｇｐ（ｓ）を構成する。
【００９６】
【数３２】
0005861554.tif 000033
【００９７】
図９は、第２の実施形態における車両用制振制御装置による制御結果と、時間遅れ制御器８４およびモータ応答遅れ制御器８５を設けない構成による制御結果との比較図である。図中、上から順に、外乱の時間変化、最終トルク目標値の時間変化、前後加速度の時間変化をそれぞれ示している。制御系に遅れが存在する場合、外乱が入力されると、時間遅れ制御器８４およびモータ応答遅れ制御器８５を設けない構成では、規範応答からずれが生じるが、本実施形態による制御によれば、不要なフィードバック補償が行われることはなく、規範応答に概ね一致する滑らかな応答を得ることができる。
【００９８】
以上、第２の実施形態における車両用制振制御装置によれば、フィードフォワード補償器７００（第１トルク目標値算出手段）は、不感帯を有する車両の駆動力伝達系の固有振動周波数を低減するフィルタを備える。これにより、モータ−車輪間のバックラッシュに起因するショックを低減することができる。また、第１のトルク目標値に対する車両状態量推定値の演算に制御系遅れ要素の影響を加味したことにより、不要なフィードバック補償が行われること無く、規範応答に概ね一致した滑らかな応答を得ることができる。
【００９９】
−第３の実施形態−
図１０は、第３の実施形態における車両用制振制御装置における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。第３の実施形態における車両用制振制御装置でも、モータ−車輪間のバックラッシュによるショックを低減することを目的としている。
【０１００】
フィードフォワード補償器１０００は、ねじり角速度フィードバックモデル（ねじり角速度ＦＢモデル）１０１と車両モデル１０２を備える。図ｌ１は、フィードフォワード補償器１０００の詳細な構成を示すブロック図である。
【０１０１】
まず初めに、車両モデル１０２について説明する。車両の運動方程式は、次式（３３）〜（３８）で表わされる。
【０１０２】
【数３３】
0005861554.tif 000034
【０１０３】
【数３４】
0005861554.tif 000035
【０１０４】
【数３５】
0005861554.tif 000036
【０１０５】
【数３６】
0005861554.tif 000037
【０１０６】
【数３７】
0005861554.tif 000038
【０１０７】
【数３８】
0005861554.tif 000039
【０１０８】
ただし、各パラメータは、以下の通りである。
Ｊｍ：モータのイナーシャ
Ｊｗ：駆動輪のイナーシャ
Ｍ：車両の質量
Ｋｄ：駆動系のねじり剛性
Ｋｔ：タイヤと路面の摩擦に関する係数
Ｎ：オーバーオールギヤ比
ｒ：タイヤの過重半径
ωｍ：モータ回転速度
Ｔｍ＊：モータトルク指令値
Ｔｄ：駆動輪のトルク
Ｆ：車両に加えられる力
Ｖ：車両の速度
ωｗ：駆動輪の角速度
式（３３）〜（３８）をラプラス変換してトルク指令値Ｔｍからモータ角速度ωｍまでの伝達特性を求めると、次式（３９）、（４０）で表せる。
【０１０９】
【数３９】
0005861554.tif 000040
【０１１０】
【数４０】
0005861554.tif 000041
【０１１１】
ただし、式（４０）中の各パラメータは、次式（４１）〜（４８）で表される。
【０１１２】
【数４１】
0005861554.tif 000042
【０１１３】
【数４２】
0005861554.tif 000043
【０１１４】
【数４３】
0005861554.tif 000044
【０１１５】
【数４４】
0005861554.tif 000045
【０１１６】
【数４５】
0005861554.tif 000046
【０１１７】
【数４６】
0005861554.tif 000047
【０１１８】
【数４７】
0005861554.tif 000048
【０１１９】
【数４８】
0005861554.tif 000049
【０１２０】
また、トルク指令値Ｔｍから駆動軸トルクＴｄｍでの伝達特性は、次式（４９）〜（５１）で表される。
【０１２１】
【数４９】
0005861554.tif 000050
【０１２２】
【数５０】
0005861554.tif 000051
【０１２３】
【数５１】
0005861554.tif 000052
【０１２４】
式（３４）、（３６）、（３７）、（３８）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（５２）で表される。
【０１２５】
【数５２】
0005861554.tif 000053
【０１２６】
式（３９）、（４０）、（５２）より、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（５３）で表される。
【０１２７】
【数５３】
0005861554.tif 000054
【０１２８】
式（４９）、（５３）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（５４）で表される。
【０１２９】
【数５４】
0005861554.tif 000055
【０１３０】
式（３３）を変形すると、次式（５５）で表せる。
【０１３１】
【数５５】
0005861554.tif 000056
【０１３２】
従って、式（５４）、（５５）より、駆動軸ねじり角速度ωｍ／Ｎ−ωｗは、次式（５６）で表せる。
【０１３３】
【数５６】
0005861554.tif 000057
【０１３４】
ただし、
【０１３５】
【数５７】
0005861554.tif 000058
【０１３６】
【数５８】
0005861554.tif 000059
【０１３７】
【数５９】
0005861554.tif 000060
【０１３８】
【数６０】
0005861554.tif 000061
【０１３９】
【数６１】
0005861554.tif 000062
【０１４０】
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（６２）で表される。
【０１４１】
【数６２】
0005861554.tif 000063
【０１４２】
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。
【０１４３】
次に、ねじり角速度ＦＢモデル１０１について説明する。
【０１４４】
車両モデルより算出した疑似駆動軸ねじり角速度ωｄ＝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（６３）で表すと、式（３６）、（３８）より、式（６４）で表すことができる。
【０１４５】
【数６３】
0005861554.tif 000064
【０１４６】
【数６４】
0005861554.tif 000065
【０１４７】
また、式（４９）は、次式（６５）に変形することができる。
【０１４８】
【数６５】
0005861554.tif 000066
【０１４９】
ここで、ζpは駆動トルク伝達系の減衰係数、ωpは駆動トルク伝達系の固有振動周波数である。
【０１５０】
さらに、式（６５）の極と零点を調べると、α＝ｃ０／ｃ１となるため、極零相殺すると、次式（６６）となる。
【０１５１】
【数６６】
0005861554.tif 000067
【０１５２】
式（６４）、（６６）より、駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ指令値ＴFBをトルク指令値Ｔmから減算した場合、駆動軸トルクＴdは次式（６７）で表される。
【０１５３】
【数６７】
0005861554.tif 000068
【０１５４】
式（６７）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（６８）で表される。
【０１５５】
【数６８】
0005861554.tif 000069
【０１５６】
規範応答を次式（６９）とすると、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次式（７０）となる。
【０１５７】
【数６９】
0005861554.tif 000070
【０１５８】
【数７０】
0005861554.tif 000071
【０１５９】
式（７０）より、Ｆ／ＢゲインＫFBIは、次式（７１）で表される。
【０１６０】
【数７１】
0005861554.tif 000072
【０１６１】
図１２は、ＦＢ補償器１１００の制御ブロック図である。ＦＢ補償器１１００は、フィードフォワード補償器１０００の車両モデルより算出した第１のトルク目標値を時間遅れ制御器１２００およびモータ応答遅れ制御器１３００で遅れ処理が施されたトルク目標値に対するモータ角速度推定値と、第２のトルク目標値を入力して制御対象の伝達特性Ｇｐ（ｓ）を用いて算出した第２のトルク目標値に対するモータ角速度推定値とを加算して、最終モータ角速度推定値を算出する。そして、算出した最終モータ角速度推定値とモータ角速度検出値の偏差を、制御対象の伝達特性Ｇｐ（ｓ）の逆特性とバンドパスフィルタＨ（ｓ）からなるフィルタＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）を通して第２のトルク目標値を算出する。
【０１６２】
以上、第３の実施形態における車両用制振制御装置によれば、フィードフォワード補償器１０００（第１のトルク目標値算出手段）は、モータトルク指令値を入力として、モータトルクから駆動軸ねじり角速度までの特性をモデル化した車両モデル１０２と、モータトルク指令値から、車両モデル１０２によって求められる駆動軸ねじり角速度にフィードバックゲインを積算して得られる値を減算して、第１のトルク目標値を算出する駆動軸ねじり角速度フィードバックモデル１０１とを備える。これにより、モータ−車輪間のバックラッシュに起因するショックを低減することができる。また、第１のトルク目標値に対する車両状態量推定値の演算に制御系遅れ要素の影響を加味したことにより、不要なフィードバック補償が行われること無く、規範応答に概ね一致した滑らかな応答を得ることができる。
【０１６３】
本発明は、上述した実施形態に限定されることはない。例えば、第１の実施形態では、図４〜図６に車載コントローラに実装するための等価変換回路例を示したが、第２、第３の実施形態においても、純積分回避、ｚ変換した時の代数ループ回避、演算負荷低減等の目的で、図４〜図６と同様の、または、類似の等価変換を施せることは明白である。
【符号の説明】
【０１６４】
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（モータトルク制御手段）
５…３相交流モータ
６…回転速度センサ（車両状態量検出手段）
２１…制御ブロック（第１のトルク目標値算出手段）
３１…制御ブロック（車両状態量推定手段）
３２…時間遅れ制御器（遅れ処理手段）
３３…モータ応答遅れ制御器（遅れ処理手段）
３４…制御ブロック（第２のトルク目標値算出手段）
【図１】
0005861554.tif 000073
【図２】
0005861554.tif 000074
【図３】
0005861554.tif 000075
【図４】
0005861554.tif 000076
【図５】
0005861554.tif 000077
【図６】
0005861554.tif 000078
【図７】
0005861554.tif 000079
【図８】
0005861554.tif 000080
【図９】
0005861554.tif 000081
【図１０】
0005861554.tif 000082
【図１１】
0005861554.tif 000083
【図１２】
0005861554.tif 000084