(57)【要約】【課題】モータの出力トルクの変動を抑制する。【解決手段】矩形波制御モードで前記インバータを制御するときには、モータの各相の電流と回転角検出センサにより検出されたモータの回転角とを用いて演算された第１推定トルクと目標トルクとの差が値０となるように積分ゲインを用いたフィードバック処理で得られる矩形波電圧を用いてインバータを制御し、矩形波制御モードでインバータを制御する場合において、モータの回転数の変動の周波数が車軸のねじれ共振周波数帯内であり、且つ、第１推定トルクとモータの各相の電流および各相の電圧と前記モータの回転数とを用いて演算された第２推定トルクとの差が所定値以上である所定時には、所定時ではないときに比して積分ゲインを小さくする。【選択図】図４
2018143054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車軸に連結された駆動軸に回転軸が接続されたモータと、
前記モータを駆動するインバータと、
前記モータの回転角を検出する回転角検出センサと、
前記モータが目標トルクで駆動されるように矩形波制御モードを含む複数の制御モードで前記インバータを制御する制御装置と、
を備える車両であって、
前記制御装置は、前記矩形波制御モードで前記インバータを制御するときには、前記モータの各相の電流と前記回転角検出センサにより検出された前記モータの回転角とを用いて演算された第１推定トルクと前記目標トルクとの差が値０となるように積分ゲインを用いたフィードバック処理によって得られる矩形波電圧を用いて前記インバータを制御し、
更に、前記制御装置は、前記矩形波制御モードで前記インバータを制御する場合において、前記モータの回転数の変動の周波数が前記車軸のねじれ共振周波数帯内であり、且つ、前記第１推定トルクと前記モータの各相の電流および各相の電圧と前記モータの回転数とを用いて演算された第２推定トルクとの差が所定値以上である所定時には、前記所定時ではないときに比して前記積分ゲインを小さくする、
車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に関し、詳しくは、モータと、インバータと、回転角検出センサと、制御装置と、を備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ駆動装置として、モータ駆動するインバータと、モータの回転角を検出する回転角検出センサと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、モータが目標トルクで駆動されるように矩形波制御モードを含む複数の制御モードでインバータを制御している。そして、矩形波制御モードでインバータを制御するときには、モータの各相電流と回転角検出センサにより検出されたモータの回転角とを用いてｄ軸電流とｑ軸電流とを演算し、演算したｄ軸電流とｑ軸電流とトルク演算マップとを用いてモータの出力トルクを推定する。そして、モータの出力トルクの推定値とモータのトルク指令との差が値０となるように矩形波電圧の電圧位相を調整することにより、インバータを制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１５９３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のモータ駆動装置を搭載し、モータの回転軸が車軸に連結された駆動軸に接続された車両では、矩形波制御モードでインバータを制御する際に、外乱によりモータの回転数が変化すると、回転角センサの検出遅れによって、モータの出力トルクの推定値の位相と実際にモータから出力されている実トルクの位相とが大きくずれることがある。推定値と実トルクとの位相が大きくずれた状態で推定値とトルク指令との差が値０となるように矩形波電圧の電圧位相を調整すると、制御応答が振動的になって、モータから出力されるトルクに上述した変化より短い周期の変動が生じる。こうした変動の周波数が、車軸のねじれ共振周波数帯内となると車両の振動が大きくなることから、こうした変動を抑制されることが望ましい。
【０００５】
本発明の車両は、矩形波制御モードでインバータを制御する際に、モータの出力トルクの変動を抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の車両は、
車軸に連結された駆動軸に回転軸が接続されたモータと、
前記モータを駆動するインバータと、
前記モータの回転角を検出する回転角検出センサと、
前記モータが目標トルクで駆動されるように矩形波制御モードを含む複数の制御モードで前記インバータを制御する制御装置と、
を備える車両であって、
前記制御装置は、前記矩形波制御モードで前記インバータを制御するときには、前記モータの各相の電流と前記回転角検出センサにより検出された前記モータの回転角とを用いて演算された第１推定トルクと前記目標トルクとの差が値０となるように積分ゲインを用いたフィードバック処理によって得られる矩形波電圧を用いて前記インバータを制御し、
更に、前記制御装置は、前記矩形波制御モードで前記インバータを制御する場合において、前記モータの回転数の変動の周波数が前記車軸のねじれ共振周波数帯内であり、且つ、前記第１推定トルクと前記モータの各相の電流および各相の電圧と前記モータの回転数とを用いて演算された第２推定トルクとの差が所定値以上である所定時には、前記所定時ではないときに比して前記積分ゲインを小さくする、
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明の車両では、矩形波制御モードでインバータを制御するときには、モータの各相の電流と回転角検出センサにより検出されたモータの回転角とを用いて演算された第１推定トルクと目標トルクとの差が値０となるように積分ゲインを用いたフィードバック処理よって得られる矩形波電圧を用いてインバータを制御する。そして、矩形波制御モードでインバータを制御する場合において、モータの回転数の変動の周波数が車軸のねじれ共振周波数帯内であり、且つ、第１推定トルクとモータの各相の電流および各相の電圧とモータの回転数とを用いて演算された第２推定トルクとの差が所定値以上である所定時には、所定時ではないときに比して積分ゲインを小さくする。モータの回転数の変動の周波数が車軸のねじれ共振周波数帯内であるときには、共振により比較的大きな振動が生じる。また、第１推定トルクは、モータの各相の電流と回転角検出センサにより検出されたモータの回転角とを用いて演算されることから、回転角検出センサの検出遅れから受ける影響が大きい。第２推定トルクは、モータの各相の電流および各相の電圧と前記モータの回転数とを用いて演算されるから、回転角検出センサの検出遅れから受ける影響が小さい。そのため、回転角検出センサの検出値に遅れが生じると、第１推定トルクはモータから実際に出力されている実トルクから乖離するが、第２推定トルクは実トルクに近い値となる。したがって、モータの回転数の変動の周波数が車軸のねじれ共振周波数帯内であり、且つ、第１推定トルクと第２推定トルクとの差が所定値より大きい所定時には、所定時ではないときに比して積分ゲインを小さくすることにより、制御応答が振動的になることを抑制できる。これにより、モータの回転数や出力トルクの変動を抑制することができる。
【０００９】
また、本発明の車両において、前記第１推定トルクの位相と前記第２推定トルクの位相との位相差が１８０°を含む所定範囲であるときに、前記第１推定トルクと前記第２推定トルクとの差が前記所定値以上であると判定してもよい。この場合において、前記第１推定トルクと前記第１推定トルクの平均値との差が値０となる時刻と、前記第２推定トルクと前記第２推定トルクの平均値との差が値０となる時刻と、の差を用いて前記位相差を演算してもよい。
【００１０】
更に、本発明の車両において、前記複数の制御モードは、前記矩形波制御モードと、ＰＷＭ制御モードと、を含んでいてもよい。この場合において、前記ＰＷＭ制御モードは、前記モータの各相の電流と前記回転角とを用いて演算したｄ軸の電流とｑ軸の電流とを用いて前記インバータを制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例としてのモータ駆動装置を備える電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】モータ３２の回転数Ｎｍ，トルク指令Ｔｍ＊とインバータ３４の制御モードＭｄとの関係の一例を説明するための説明図である。
【図３】矩形波制御モードでのインバータ３４の制御を説明するためのブロック図である。
【図４】電子制御ユニット５０により実行される積分ゲイン設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑとモータ３２から出力されるトルクとの関係を示す説明図である。
【図６】推定出力トルクＴｒｑ１，Ｔｒｑ２の時間変化の一例を示す示す説明図である。
【図７】ステップＳ１６０の処理で位相差θｒｑが所定値θｒｅｆ以上であると判定されたときにおいて積分ゲインＫｉを値Ｋ２としたときの実施例の電圧位相指令θｐ＊と、ステップＳ１３０，Ｓ１５０，Ｓ１６０の処理に拘わらず積分ゲインＫｉを値Ｋ１とする第１比較例の電圧位相指令θｐ１と、実際に出力されている実トルクＴｒを推定トルクとして矩形制御フィードバック演算する第２比較例の電圧位相指令θｐ２と、の時間変化の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は、本発明の一実施例としての電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車２０は、図示するように、モータ３２と、インバータ３４と、バッテリ３６と、昇圧コンバータ４０と、電子制御ユニット５０と、を備える。
【００１４】
モータ３２は、同期発電電動機として構成されており、永久磁石が埋め込まれた回転子と、三相コイルが巻回された固定子と、を備える。このモータ３２の回転子は、駆動輪２２ａ，２２ｂに車軸２３およびデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２６に接続されている。
【００１５】
インバータ３４は、モータ３２に接続されると共に高電圧系電力ライン４２を介して昇圧コンバータ４０に接続されている。このインバータ３４は、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６と、６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６と、を有する。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６は、それぞれ高電圧系電力ライン４２の正極母線と負極母線とに対してソース側とシンク側になるように２個ずつペアで配置されている。６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６は、それぞれトランジスタＴ１１〜Ｔ１６に逆方向に並列接続されている。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６の対となるトランジスタ同士の接続点の各々には、モータ３２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、インバータ３４に電圧が作用しているときに、電子制御ユニット５０によって、対となるトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータ３２が回転駆動される。高電圧系電力ライン４２の正極母線と負極母線とには、平滑用のコンデンサ４６が取り付けられている。
【００１６】
バッテリ３６は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、低電圧系電力ライン４４を介して昇圧コンバータ４０に接続されている。低電圧系電力ライン４４の正極母線と負極母線とには、平滑用のコンデンサ４８が取り付けられている。
【００１７】
昇圧コンバータ４０は、インバータ３４が接続された高電圧系電力ライン４２とバッテリ３６が接続された低電圧系電力ライン４４とに接続されている。この昇圧コンバータ４０は、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２と、２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２と、リアクトルＬと、を有する。トランジスタＴ３１は、高電圧系電力ライン４２の正極母線に接続されている。トランジスタＴ３２は、トランジスタＴ３１と、高電圧系電力ライン４２および低電圧系電力ライン４４の負極母線と、に接続されている。２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２は、それぞれ、トランジスタＴ３１，Ｔ３２に逆方向に並列接続されている。リアクトルＬは、トランジスタＴ３１，Ｔ３２同士の接続点と、低電圧系電力ライン４４の正極母線と、に接続されている。昇圧コンバータ４０は、電子制御ユニット５０によって、トランジスタＴ３１，Ｔ３２のオン時間の割合が調節されることにより、低電圧系電力ライン４４の電力を昇圧して高電圧系電力ライン４２に供給したり、高電圧系電力ライン４２の電力を降圧して低電圧系電力ライン４４に供給したりする。
【００１８】
電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ５２の他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ５４やデータを一時的に記憶するＲＡＭ５６，入出力ポートを備える。
【００１９】
電子制御ユニット５０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット５０に入力される信号としては、例えば、モータ３２の回転子の回転角（回転位置）を検出する回転角検出センサ（例えば、レゾルバと、レゾルバからの信号をデジタル値に変換するＲ／Ｄコンバータと、を備える周知の回転角検出センサ）３２ａからのモータ３２の回転子の回転角θｍや、モータ３２の各相に流れる電流を検出する電流センサ３２ｕ，３２ｖからのモータ３２に流れる相電流Ｉｕ，Ｉｖ，モータ３２の各相の電圧を検出する電圧センサ３２ｂからの相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを挙げることができる。また、バッテリ３６の端子間に取り付けられた電圧センサ３６ａからの電圧Ｖｂや、バッテリ３６の出力端子に取り付けられた電流センサ３６ｂからの電流Ｉｂも挙げることができる。更に、コンデンサ４６の端子間に取り付けられた電圧センサ４６ａからのコンデンサ４６（高電圧系電力ライン４２）の電圧ＶＨや、コンデンサ４８の端子間に取り付けられた電圧センサ４８ａからのコンデンサ４８（低電圧系電力ライン４４）の電圧ＶＬも挙げることができる。加えて、イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号や、シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰも挙げることができる。また、アクセルペダル６３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃや、ブレーキペダル６５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ６６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ６８からの車速Ｖも挙げることができる。
【００２０】
電子制御ユニット５０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。電子制御ユニット５０から出力される信号としては、例えば、インバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６へのスイッチング制御信号や、昇圧コンバータ４０のトランジスタＴ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御信号を挙げることができる。電子制御ユニット５０は、回転角検出センサ３２ａからのモータ３２の回転子の回転角θｍに基づいてモータ３２の電気角θｅや回転数Ｎｍを演算している。また、電子制御ユニット５０は、電流センサ３６ｂからのバッテリ３６の電流Ｉｂの積算値に基づいてバッテリ３６の蓄電割合ＳＯＣを演算している。ここで、蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ３６の全容量に対するバッテリ３６から放電可能な電力の容量の割合である。
【００２１】
こうして構成された実施例の電気自動車２０では、電子制御ユニット５０は、以下の走行制御を行なう。走行制御では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸２６に要求される要求トルクＴｄ＊を設定し、設定した要求トルクＴｄ＊をモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に設定し、モータ３２がトルク指令Ｔｍ＊で駆動されるようにインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御を行なう。また、モータ３２をトルク指令Ｔｍ＊で駆動できるように高電圧系電力ライン４２の目標電圧ＶＨ＊を設定し、高電圧系電力ライン４２の電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるように昇圧コンバータ４０のトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御を行なう。
【００２２】
ここで、インバータ３４の制御について説明する。実施例では、インバータ３４については、モータ３２の目標動作点（トルク指令Ｔｍ＊および回転数Ｎｍ）に基づいて、正弦波ＰＷＭ（パルス幅変調）制御モード，過変調ＰＷＭ制御モード，矩形波制御モードのうちの何れかを制御モードＭｄとして制御するものとした。ここで、正弦波ＰＷＭ制御モードは、擬似的な三相交流電圧がモータ３２に印加（供給）されるようにインバータ３４を制御する制御モードであり、過変調ＰＷＭ制御モードは、過変調電圧がモータ３２に印加されるようにインバータ３４を制御する制御モードであり、矩形波制御モードは、矩形波電圧がモータ３２に印加されるようにインバータ３４を制御する制御モードである。図２は、モータ３２の回転数Ｎｍ，トルク指令Ｔｍ＊とインバータ３４の制御モードＭｄとの関係の一例を説明するための説明図である。インバータ３４の制御モードＭｄは、図示するように、モータ３２の回転数Ｎｍやトルク指令Ｔｍ＊が小さい側から大きい側に向けて正弦波ＰＷＭ制御モード，過変調ＰＷＭ制御モード，矩形波制御モードとなるように定められる。
【００２３】
正弦波ＰＷＭ制御モードや過変調ＰＷＭ制御モードでは、電子制御ユニット５０は、まず、モータ３２の各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）に流れる電流の総和が値０であるとして、電流センサ３２ｕ，３２ｖによって検出されたモータ３２の相電流Ｉｕ，Ｉｖと、回転角検出センサ３２ａによって検出されたモータ３２の回転子の回転角θｍに基づいて演算された電気角θｅと，を用いて、Ｕ相，Ｖ相の相電流Ｉｕ，Ｉｖをｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに座標変換（３相−２相変換）する。続いて、トルク指令Ｔｍ＊と予め定めたマップとからｄ−ｑ座標系におけるｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定する。次に、ｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊とｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑとの差分ΔＩｄ，ΔＩｑとに基づくフィードバック項としてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を演算する。そして、モータ３２の電気角θｅを用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に座標変換（２相−３相変換）し、この電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗと搬送波電圧との比較によってトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のＰＷＭ信号を生成して、このＰＷＭ信号を用いてトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御を行なう。
【００２４】
次に、こうして構成された実施例の電気自動車２０の動作、特に、矩形波制御モードでインバータ３４を制御する際の動作について説明する。図３は、電気自動車２０において、矩形波制御モードでのインバータ３４の制御を説明するためのブロック図である。
【００２５】
矩形波制御モードでは、電子制御ユニット５０は、図示するように、まず、正弦波ＰＷＭ制御モードや過変調ＰＷＭ制御モードと同一の処理で、Ｕ相，Ｖ相の相電流Ｉｕ，Ｉｖをｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに座標変換（３相−２相変換）する。続いて、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに基づいて、モータ３２から出力されていると推定される推定出力トルクＴｒｑ１を設定する（推定トルク設定）。そして、矩形フィードバック制御のための積分ゲインＫｉを設定する（ＦＢゲイン設定）。積分ゲインＫｉの設定については後述する。そして、設定した積分ゲインＫｉと予め定められた比例ゲインＫｐとを用いて、推定出力トルクＴｒｑ１とトルク指令Ｔｍ＊との差分が打ち消されるように、次式（１）により電圧位相指令θｐ＊を演算する（矩形制御フィードバック演算）。こうして電圧位相指令θｐ＊を計算すると、電圧位相指令θｐ＊に基づく矩形波電圧がモータ３２に印加されるように矩形波信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを生成する（スイッチングパターン出力）。そして、生成した矩形波信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗをインバータ３４に出力することにより、インバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御を行なう。電子制御ユニット５０は、こうした一連の処理を所定時間Ｔｃ毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎など）に実行する。このように、正弦波ＰＷＭ制御モードや過変調ＰＷＭ制御モードと同一の状態量（相電流Ｉｕ，Ｉｖと回転角θｍ）を用いてｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑを演算し、電流Ｉｄ，Ｉｑに基づく推定出力トルクＴｒｑ１とトルク指令Ｔｍ＊との差分が打ち消されるように電圧位相指令θｐ＊を演算し、演算した電圧位相指令θｐ＊に基づく矩形波電圧がモータ３２に印加されるようにインバータ３４を制御することにより、正弦波ＰＷＭ制御モードや過変調ＰＷＭ制御モードと矩形波制御との間で制御モードを切り替える際にモータ３２からの出力トルクが急変することを抑制している。
【００２６】
θp*=Kp・(Tm*-Trq1)+∫Ki・(Tm*-Trq1)dt   ・・・(1)
【００２７】
次に、上述した積分ゲインＫｉの設定について説明する。図４は、電子制御ユニット５０により実行される積分ゲイン設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【００２８】
本ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０は、Ｕ相，Ｖ相の相電流Ｉｕ，ＩｖとＵ相，Ｖ相，Ｗ相の相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとモータ２２の回転数Ｎｍと回転角θｍとを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。相電流Ｉｕ，Ｉｖは、電流センサ２２ｕ，２２ｖで検出されたものを入力している。相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、電圧センサ３２ｂにより検出されたものを入力している。回転数Ｎｍは、モータ２２の回転子の回転角θｍに基づいて演算したものを入力している。回転角θｍは、回転角検出センサ３２ａにより検出されたものを入力している。
【００２９】
続いて、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに基づいて、モータ２２から出力されていると推定される推定出力トルクＴｒｑ１を設定する（ステップＳ１１０）。この処理は、上述の推定トルク設定に対応する処理である。推定出力トルクＴｒｑ１の設定は、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑとモータ２２から出力されるトルクとの関係を実験や解析などで定めてマップとして記憶しておき、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑが与えられたときに対応するトルクを推定出力トルクＴｒｑ１に設定する。図５は、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑとモータ２２から出力されるトルクとの関係を示す説明図である。
【００３０】
続いて、次式（２）を用いて推定出力トルクＴｒｑ２を演算する（ステップＳ１２０）。推定出力トルクＴｒｑ２は、式（２）に示されるように、モータ２２の各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）に流れる電流の総和が値０であるとして、相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ（＝０−Ｉｕ−Ｉｖ）と電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと回転数Ｎｍとから演算している。回転数Ｎｍは、回転角検出センサ３２ａにより検出された回転角θｍを用いて演算されている。一般に、回転角検出センサ３２ａの検出遅れによる誤差が生じた場合において、回転数Ｎｍと実際のモータ２２の回転数との乖離はさほど大きくない。そのため、推定出力トルクＴｒｑ２は、モータ２２から実際に出力されているトルクと近い値となっている。
【００３１】
Trq2=(Iu・Vu+Iv・Vv+Iw・Vw)/Nm  ・・・(2)
【００３２】
続いて、回転数Ｎｍの変動量ΔＮｍが所定変動量ｄＮｍｒｅｆを超えているか否かを判定する（ステップＳ１３０）。変動量ΔＮｍは、ステップＳ１００の処理で入力されたモータ３２の回転数Ｎｍから前回本ルーチンを実行したときにステップＳ１００の処理で入力された回転数Ｎｍを減じることにより演算される。所定変動量ｄＮｍｒｅｆは、外乱によりモータ３２の回転数Ｎｍに変動が生じている否かを判定するための閾値であり、例えば、５０ｒｐｍ，１００ｒｐｍ，１５０ｒｐｍなどに設定される。
【００３３】
ステップＳ１３０の処理により変動量ΔＮｍが所定変動量ｄＮｍｒｅｆ以下であると判定されたときには、モータ３２の回転数Ｎｍが変動していないと判断して、積分ゲインＫｉに値Ｋ１を設定して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。値Ｋ１は、トルク指令Ｔｍ＊と推定出力トルクＴｒｑ１との差分を迅速に打ち消すための積分ゲインとして予め定めた値である。こうして積分ゲインＫｉを設定すると、設定した積分ゲインＫｉと上述した比例ゲインＫｐとを用いてトルク指令Ｔｍ＊と推定出力トルクＴｒｑ１との差分が打ち消されるように、式（１）と用いて電圧位相指令θｐ＊を計算し、電圧位相指令θｐ＊に基づく矩形波電圧がモータ３２に印加されるように矩形波信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを生成する。そして、生成した矩形波信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗをインバータ３４に出力することにより、インバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御を行なう。これにより、モータ３２から出力されるトルクを迅速にトルク指令Ｔｍ＊に近づけることができる。
【００３４】
ステップＳ１３０の処理により変動量ΔＮｍが所定変動量ｄＮｍｒｅｆ未満であると判定されたときには、回転数Ｎｍの変動の周波数ｆｎｍがねじれ共振周波数ｆｒ付近であるか否かを判定する（ステップＳ１５０）。ここで、ねじれ共振周波数ｆｒは、車軸２３のねじれにより車軸２３に接続された駆動系（モータ３２やデファレンシャルギヤ２４，駆動輪２２ａ，２２ｂ）に共振が生じる周波数である。ステップＳ１５０の処理では、周波数ｆｎｍが共振周波数ｆｒを中心とする所定周波数帯（共振周波数帯）内の周波数であるときに、周波数ｆｎｍが共振周波数ｆｒ付近であると判定する。
【００３５】
回転数Ｎｍの変動の周波数ｆｎｍがねじれ共振周波数ｆｒ付近ではないときには、車両に振動が生じていないと判断して、積分ゲインＫｉに値Ｋ１を設定して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。こうした積分ゲインＫｉを設定すると、設定した積分ゲインＫｉと上述した比例ゲインＫｐとを用いてトルク指令Ｔｍ＊と推定出力トルクＴｒｑ１との差分が打ち消されるように、電圧位相指令θｐ＊を計算し、電圧位相指令θｐ＊に基づく矩形波電圧がモータ３２に印加されるように矩形波信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを生成する。そして、生成した矩形波信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗをインバータ３４に出力することにより、インバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御を行なう。これにより、モータ３２から出力されるトルクを迅速にトルク指令Ｔｍ＊に近づけることができる。
【００３６】
回転数Ｎｍの変動の周波数ｆｎｍがねじれ共振周波数ｆｒ付近であるときには、車両に振動が生じているか振動が生じるが可能性があると判断して、続いて、推定出力トルクＴｒｑ１と推定出力トルクＴｒｑ２との位相差θｒｑが所定値θｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１６０）。所定値θｒｅｆは、推定出力トルクＴｒｑ１と推定出力トルクＴｒｑ２との差が大きくなる位相差として予め実験や解析などにより求めた値であり、実施例では、１８０°に設定されている。図６に、推定出力トルクＴｒｑ１，Ｔｒｑ２の時間変化の一例を示す。図中、実線は、推定出力トルクＴｒｑ２の時間変化の一例を示している。破線は、推定出力トルクＴｒｑ１の時間変化の一例を示している。推定出力トルクＴｒｑ１，Ｔｒｑ２は、図示するように、正弦波状であり、回転角検出センサ３２ａの検出遅れにより、推定出力トルクＴｒｑ１の位相は、推定出力トルクＴｒｑ２の位相に比して遅くなる。回転角検出センサ３２ａは、応答性の良いことが望ましいが、応答性が良すぎるとノイズ耐性が低下するため、応答性が若干低下するよう構成されている。そのため、外乱によりモータ３２の回転数Ｎｍが変化すると、回転角検出センサ３２ａによるモータ３２の回転角θｍの検出遅れが生じる。こうした検出遅れが生じるから、図示するように、推定出力トルクＴｒｑ２の位相に対して推定出力トルクＴｒｑ１の位相が遅くなるのである。
【００３７】
ステップＳ１６０の判定は、より具体的には、以下のように行なわれる。まずは、次式（３），（４）を用いて推定出力トルクＴｒｑ１，Ｔｒｑ２の平均値であるトルク平均値Ｔｒｑ１＿ａｖ，Ｔｒｑ２＿ａｖを演算する。式（３），（４）中、「Ｔｒｑ１＿Ｎ」，「Ｔｒｑ２＿Ｎ」は、本ルーチンをＮ（Ｎは値１以上の実数）回目に実行したときにステップＳ１１０，Ｓ１２０の処理で設定または演算された推定出力トルクＴｒｑ１，Ｔｒｑ２である。また、値Ｎｔｈは、次式（５）を用いて演算される。式（５）中、「ωｅ」は、モータ３２を含む駆動系のねじれ振動の共振周波数（ねじれ共振周波数ｆｒ）である。駆動系としては、モータ３２の回転軸が車両の駆動軸に接続されるときには、駆動軸に接続される駆動系（モータや駆動輪，デファレンシャルギヤなど）を挙げることができる。なお、「Ｎ」は、本ルーチンの繰り返し回数が値Ｎｔｈになったときに値０にリセットされる。
【００３８】
【数１】
2018143054.tif 000003
【００３９】
【数２】
2018143054.tif 000004
【００４０】
Nth=(1/ωｅ）／Ｔｃ・・・（５）
【００４１】
そして、推定出力トルクＴｒｑ１からトルク平均値Ｔｒｑ１＿ａｖを減じて推定出力トルクＴｒｑ１のトルク平均値Ｔｒｑ１＿ａｖからの変動量ΔＴｒｑ１を演算する。推定出力トルクＴｒｑ２からトルク平均値Ｔｒｑ２＿ａｖを減じて推定出力トルクＴｒｑ２のトルク平均値Ｔｒｑ２＿ａｖからの変動量ΔＴｒｑ２を演算する。そして、変動量ΔＴｒｑ１が値０となる時刻と変動量ΔＴｒｑ２が値０となる時刻との差Ｔｄが推定出力トルクＴｒｑ２の周期Ｔｔの２分の１倍以上であるか否かを判定することにより行なわれ、差Ｔｄが周期Ｔｔ以上であるときには、位相差θｒｑが所定値θｒｅｆ以上であると判定する。
【００４２】
ステップＳ１６０の処理で位相差θｒｑが所定値θｒｅｆ未満であると判定されたときには、推定出力トルクＴｒｑ２に対して推定出力トルクＴｒｑ１が遅れていないと判断して、積分ゲインＫｉに値Ｋ１を設定して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。こうした積分ゲインＫｉを設定すると、設定した積分ゲインＫｉと比例ゲインＫｐとを用いてトルク指令Ｔｍ＊と推定出力トルクＴｒｑ１との差分が打ち消されるように、電圧位相指令θｐ＊を計算し、電圧位相指令θｐ＊に基づく矩形波電圧がモータ３２に印加されるように矩形波信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを生成する。そして、生成した矩形波信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗをインバータ３４に出力することにより、インバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御を行なう。これにより、モータ３２から出力されるトルクを迅速にトルク指令Ｔｍ＊に近づけることができる。
【００４３】
ステップＳ１６０の処理で位相差θｒｑが所定値θｒｅｆ以上であると判定されたときには、積分ゲインＫｉを値Ｋ１より小さい値Ｋ２に設定して（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。こうして積分ゲインＫｉを設定すると、設定した積分ゲインＫｉと比例ゲインＫｐとを用いてトルク指令Ｔｍ＊と推定出力トルクＴｒｑ１との差分が打ち消されるように、電圧位相指令θｐ＊を計算し、電圧位相指令θｐ＊に基づく矩形波電圧がモータ３２に印加されるように矩形波信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを生成する。そして、生成した矩形波信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗをインバータ３４に出力することにより、インバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御を行なう。
【００４４】
図７は、ステップＳ１６０の処理で位相差θｒｑが所定値θｒｅｆ以上であると判定されたときにおいて積分ゲインＫｉを値Ｋ２としたときの実施例の電圧位相指令θｐ＊と、ステップＳ１３０，Ｓ１５０，Ｓ１６０の処理に拘わらず積分ゲインＫｉを値Ｋ１とする第１比較例の電圧位相指令θｐ１と、実際に出力されている実トルクＴｒを推定トルクとして矩形制御フィードバック演算する第２比較例の電圧位相指令θｐ２と、の時間変化の一例を示す説明図である。図中、実線は、実施例の電圧位相指令θｐ＊である。破線は、第１比較例の電圧位相指令θｐ１である。一点鎖線は、第２比較例の電圧位相指令θｐ２である。図示するように、実施例の電圧位相指令θｐ＊は、第１比較例の電圧位相指令θｐ１に比して第２比較例の電圧位相指令θｐ２より遅れが小さくなっている。このように、積分ゲインＫｉを値Ｋ２として電圧位相指令θｐ＊を計算することにより、電圧位相指令θｐ＊を第第２比較例の電圧位相指令θｐ２に近づけることができる。これにより、制御応答が振動的になることによるモータ３２の回転数変動やトルク変動を抑制することができる。したがって、車両の振動を抑制することができる。
【００４５】
以上説明した実施例の電気自動車２０によれば、矩形波制御モードでインバータ３４を制御するときには、モータ３２の各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗと回転角検出センサ３２ａにより検出された回転角θｍとを用いて演算された推定出力トルクＴｒｑ１と目標トルクＴｍ＊との差が値０となるように積分ゲインＫｉを用いたフィードバック処理によって得られる矩形波電圧を用いてインバータ３４を制御し、モータ３２の回転数Ｎｍの変動の周波数ｆｎｍが共振周波数帯内であり、且つ、推定出力トルクＴｒｑ１の位相と推定出力トルクＴｒｑ２の位相との差θｒｑが所定位相θｒｅｆ以上であるときには、積分ゲインＫｉを値Ｋ１より小さい値Ｋ２に設定することにより、モータ３２の出力トルクの変動を抑制することができる。
【００４６】
実施例の電気自動車２０では、ステップＳ１６０の処理で、推定出力トルクＴｒｑ１と推定出力トルクＴｒｑ２との位相差θｒｑが所定値θｒｅｆ以上であるか否かを判定しているが、推定出力トルクＴｒｑ１と推定出力トルクＴｒｑ２との差が所定値以上であるか否かを判定すればよいから、位相差θｒｑが所定値θｒｅｆ以上であるか否かとは異なる手法を用いて判定してもよい。
【００４７】
実施例の電気自動車２０では、バッテリ３６とインバータ３４との間に昇圧コンバータ４０を備えているものとしているが、昇圧コンバータ４０を備えていないものとしても構わない。
【００４８】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ３２が「モータ」に相当し、インバータ３４が「インバータ」に相当し、回転角検出センサ３２ａが「回転角検出センサ」に相当し、電子制御ユニット５０が「制御装置」に相当する。
【００４９】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００５０】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
２０  電気自動車、２２ａ，２２ｂ  駆動輪、２３  車軸、２４  デファレンシャルギヤ、２６  駆動軸、３２  モータ、３２ａ  回転角検出センサ、３２ｕ，３２ｖ，３６ｂ  電流センサ、３４  インバータ、３６  バッテリ、３２ｂ，３６ａ，４６ａ，４８ａ  電圧センサ、４０  昇圧コンバータ、４２  高電圧系電力ライン、４４  低電圧系電力ライン、４６，４８  コンデンサ、５０  電子制御ユニット、５２  ＣＰＵ、５４  ＲＯＭ、５６  ＲＡＭ、６０  イグニッションスイッチ、６１  シフトレバー、６２  シフトポジションセンサ、６３  アクセルペダル、６４  アクセルペダルポジションセンサ、６５  ブレーキペダル、６６  ブレーキペダルポジションセンサ、６８  車速センサ、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ３１，Ｄ３２  ダイオード、Ｌ  リアクトル、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ３１，Ｔ３２  トランジスタ。
【図１】
2018143054.tif 000005
【図２】
2018143054.tif 000006
【図３】
2018143054.tif 000007
【図４】
2018143054.tif 000008
【図５】
2018143054.tif 000009
【図６】
2018143054.tif 000010
【図７】
2018143054.tif 000011