(57)【要約】      （修正有）【課題】車両のバネ下の前後方向の振動を抑制する車両の制御装置を提供する。【解決手段】車両の制御装置は、Ｓ２０２で車両の駆動源の第１のトルク指令値を設定し、この第１のトルク指令値に対して、Ｓ２０３で車両のバネ下前後振動系の固有振動周波数成分を低減する処理を行い、車両のバネ下前後振動系の固有振動周波数成分を低減する処理が行われた第２のトルク指令値を設定し、この指令値に基づいて、車両の駆動源のトルクを制御する。【選択図】図２
2015195698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動源のトルク指令値を設定するトルク指令値設定手段と、
前記トルク指令値に対して、車両のバネ下前後振動系の固有振動周波数成分を低減する処理を行う振動低減手段と、
前記車両のバネ下前後振動系の固有振動周波数成分を低減する処理が行われたトルク指令値に基づいて、前記車両の駆動源のトルクを制御するトルク制御手段と、
を備えることを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両の制御装置において、
前記振動低減手段は、前記トルク指令値に対して、車両のバネ下前後振動系の伝達特性の逆特性を含む伝達特性を有するフィルタを用いたフィルタ処理を施す、
ことを特徴とする車両の制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車両の制御装置において、
前記振動低減手段は、車両のバネ下前後振動系の固有振動周波数を低減するフィルタと、
出力軸トルクの不感帯特性を補償する出力軸トルクの線形伝達関数と、
前記出力軸トルクの不感帯特性を補償する際に算出される出力軸ねじり角の上限および下限を制限する飽和関数と、を備える、
ことを特徴とする車両の制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の車両の制御装置において、
前記出力軸トルクの線形伝達関数は、出力軸ねじり角のダイナミクスからバネ下前後振動系のダイナミクスを抽出した特性とする、
ことを特徴とする車両の制御装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の車両の制御装置において、
前記飽和関数の上限および下限は、前記駆動源から出力軸までに存在するギアのバックラッシュ量に基づいて設定する、
ことを特徴とする車両の制御装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の車両の制御装置において、
前記車両のバネ下前後振動系の固有振動周波数は、サスペンション車体支持部の剛性に基づいて求める、
ことを特徴とする車両の制御装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の車両の制御装置において、
前記車両の駆動源は、車輪のホイール内に設けられたインホイールモータである、
ことを特徴とする車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アクセル開度や車速などから算出される駆動モータの駆動トルク要求値に対して、車両のトルク伝達系の固有振動周波数成分を除去又は低減するフィルタリング処理を行って駆動トルク目標値を算出し、駆動モータのトルクが駆動トルク目標値に一致するように、駆動モータの電流を制御する電気自動車のモータ制御装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−４５６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、バネ下の重量が重い車両、例えば、インホイールモータを搭載した車両では、加速時に駆動輪のばね下の前後方向の振動が発生しやすい。しかしながら、特許文献１に記載のモータ制御装置は、駆動軸の捻り振動の抑制を目的とするものであるため、バネ下の前後方向の振動を抑制することができない。
【０００５】
本発明は、車両のバネ下の前後方向の振動を抑制する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による車両の制御装置は、車両の制御装置は、車両の駆動源のトルク指令値に対して、車両のバネ下前後振動系の固有振動周波数成分を低減する処理を行い、車両のバネ下前後振動系の固有振動周波数成分を低減する処理が行われたトルク指令値に基づいて、車両の駆動源のトルクを制御する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、車両のバネ下前後振動の発生を抑制することができる。
【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車両の制御装置を備えた電動車両の主要構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、電動モータコントローラによって行われるモータ電流制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】図３は、アクセル開度−トルクテーブルの一例を示す図である。
【図４】図４は、第１の実施形態における車両の制御装置において、第１のトルク指令値Ｔｍ1*を算出してから、モータ４Ｒの最終トルク指令値ＴｍR2*と、モータ４Ｌの最終トルク指令値ＴｍL2*とを算出する制御ブロックを示す図である。
【図５】図５は、車両のバネ下前後振動系をモデル化した図である。
【図６】図６は、車幅方向内方の下側から見たサスペンション装置の全体斜視図である。
【図７】図７は、バネ下前後振動を抑制するフィルタ処理を行わない従来の制御装置の制御結果を示す図である。
【図８】図８は、第１の実施形態における電動車両の制御装置の制御結果を示す図である。
【図９】図９は、第２の実施形態における車両の制御装置において、第１のトルク指令値Ｔｍ１＊を算出してから、モータ４Ｒの最終トルク指令値ＴｍＲ２＊と、モータ４Ｌの最終トルク指令値ＴｍＬ２＊とを算出するブロック図である。
【図１０】図１０は、第２の実施形態の車両の制御装置におけるバネ下制振制御演算処理のＦＦ演算部のブロック図である。
【図１１】図１１は、図１０に示すＦＦ演算部のブロック図と等価な構成のブロック図である。
【図１２】図１２は、第２の実施形態の車両の制御装置におけるバネ下制振制御演算処理のＦＢ演算部のブロック図である。
【図１３】図１３は、ＦＦ演算部のブロック図と共に、図１２に示すＦＢ演算部のブロック図と等価な構成のブロック図を示す。
【図１４】図１４は、伝達関数Ｈ（ｓ）のフィルタ特性を示す図である。
【図１５】図１５は、ＦＦ演算部およびＦＢ演算部の別の構成を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、バネ下前後振動を抑制するフィルタ処理を行わない従来の制御装置の制御結果を示す図である。
【図１７】図１７は、第２の実施形態における電動車両の制御装置の制御結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下では、本発明による車両の制御装置を電動車両に搭載した例を挙げて説明する。
【００１０】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態における電動車両の制御装置を備えた電動車両の主要構成を示すブロック図である。電動車両は、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、電動モータの駆動力により走行可能な車両であって、例えば電気自動車であるが、電気自動車に限定されることはなく、ハイブリッド自動車や燃料電池自動車であってもよい。
【００１１】
電動モータコントローラ２は、車速Ｖ、アクセル開度θ、電動モータ（三相交流モータ）４Ｒ、４Ｌの回転子位相α、電動モータ４の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ等の車両状態を示す信号をデジタル信号として入力し、入力された信号に基づいて、電動モータ４Ｒ、４Ｌを制御するためのＰＷＭ信号を生成する。また、生成したＰＷＭ信号に応じてインバータ３の駆動信号を生成する。
【００１２】
インバータ３は、例えば、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、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１から供給される直流の電流を交流に変換し、電動モータ４Ｒに所望の電流を流す。
【００１３】
電動モータ４Ｒは、駆動輪９Ｒのホイール内に配置されたインホイールモータであり、インバータ３から供給される交流電流により駆動力を発生し、右側の駆動輪９Ｒに駆動力を伝達する。また、車両の走行時に駆動輪９Ｒ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３は、電動モータ４Ｒ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１に供給する。
【００１４】
電流センサ７Ｒは、電動モータ４Ｒに流れる３相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを検出する。ただし、３相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの和は０であるため、任意の２相の電流を検出して、残りの１相の電流は演算により求めてもよい。
【００１５】
回転センサ６Ｒは、例えば、レゾルバやエンコーダであり、電動モータ４Ｒの回転子位相αを検出する。
【００１６】
インバータ３は、また、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１から供給される直流の電流を交流に変換し、電動モータ４Ｌに所望の電流を流す。
【００１７】
電動モータ４Ｌは、駆動輪９Ｌのホイール内に配置されたインホイールモータであり、インバータ３から供給される交流電流により駆動力を発生し、左側の駆動輪９Ｌに駆動力を伝達する。また、車両の走行時に駆動輪９Ｌ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３は、電動モータ４Ｌ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１に供給する。
【００１８】
電流センサ７Ｌは、電動モータ４Ｌに流れる３相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを検出する。ただし、３相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの和は０であるため、任意の２相の電流を検出して、残りの１相の電流は演算により求めてもよい。
【００１９】
回転センサ６Ｌは、例えば、レゾルバやエンコーダであり、電動モータ４Ｌの回転子位相αを検出する。
【００２０】
図２は、電動モータコントローラ２によって行われるモータ電流制御の処理の流れを示すフローチャートである。以下では、電動モータ４Ｒを対象とした説明を行うが、電動モータ４Ｌに対しても同じ処理を行う。ただし、ステップＳ２０２およびステップＳ２０３の処理は、電動モータ４Ｒ、４Ｌの両方に共通する同じ処理であるため、一方のモータを対象として処理を行った場合、他方のモータに対しては、算出済みの値を用いるようにしてもよい。
【００２１】
ステップＳ２０１では、車両状態を示す信号を入力する。ここでは、車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）、アクセル開度θ（％）、電動モータ４Ｒの回転子位相α（ｒａｄ）、電動モータ４Ｒの回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）、電動モータ４Ｒに流れる三相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ、バッテリ１とインバータ３間の直流電圧値Ｖｄｃ（Ｖ）を入力する。
【００２２】
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、左右のモータ回転速度の平均値にタイヤ動半径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。
【００２３】
アクセル開度θ（％）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。
【００２４】
電動モータ４Ｒの回転子位相α（ｒａｄ）は、回転センサ６Ｒから取得する。電動モータ４Ｒの回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）は、回転子の角速度ω（電気角）を電動モータ４Ｒの極対数で除算して、電動モータ４の機械的な角速度であるモータ回転速度ωｍ（ｒａｄ／ｓ）を求め、求めたモータ回転速度ωｍに６０／（２π）を乗算することによって求める。回転子の角速度ωは、回転子位相αを微分することによって求める。
【００２５】
電動モータ４Ｒに流れる電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ（Ａ）は、電流センサ７Ｒから取得する。
【００２６】
直流電圧値Ｖｄｃ（Ｖ）は、バッテリ１とインバータ３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。
【００２７】
ステップＳ２０２では、第１のトルク指令値Ｔｍ1*を設定する。具体的には、ステップＳ２０１で入力されたアクセル開度θおよび車速Ｖに基づいて、図３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、第１のトルク指令値Ｔｍ1*を設定する。
【００２８】
ステップＳ２０３では、ステップＳ２０２で算出された第１のトルク指令値Ｔｍ1*に対して、バネ下前後振動を抑制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Ｔｍ2*を算出する。また、算出した第２のトルク指令値Ｔｍ2*を１／２倍することによって、モータ４Ｒの最終トルク指令値ＴｍR2*（＝Ｔｍ2*／２）と、モータ４Ｌの最終トルク指令値ＴｍL2*（＝Ｔｍ2*／２）とを算出する。第２のトルク指令値Ｔｍ2*の詳しい算出方法については後述する。
【００２９】
ステップＳ２０４では、ステップＳ２０３で算出したモータ４Ｒの最終トルク指令値ＴｍR2*、モータ回転速度ωｍおよび直流電圧値Ｖｄｃに基づいて、ｄ軸電流目標値ｉｄ*、ｑ軸電流目標値ｉｑ*を求める。例えば、トルク指令値、モータ回転速度、および直流電圧値と、ｄ軸電流目標値およびｑ軸電流目標値との関係を定めたテーブルを予め用意しておいて、このテーブルを参照することにより、ｄ軸電流目標値ｉｄ*、ｑ軸電流目標値ｉｑ*を求める。
【００３０】
ステップＳ２０５では、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑをそれぞれ、ステップＳ２０４で求めたｄ軸電流目標値ｉｄ*およびｑ軸電流目標値ｉｑ*と一致させるための電流制御を行う。このため、まず初めに、ステップＳ２０１で入力された三相交流電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗと、電動モータ４Ｒの回転子位相αとに基づいて、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑを求める。続いて、ｄ軸、ｑ軸電流指令値ｉｄ*、ｉｑ*と、ｄ軸、ｑ軸電流ｉｄ、ｉｑとの偏差から、ｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖｄ、ｖｑをそれぞれ算出する。なお、算出したｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖｄ、ｖｑに対して、ｄ−ｑ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を加算するようにしてもよい。
【００３１】
次に、ｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖｄ、ｖｑと、電動モータ４Ｒの回転子位相αから、三相交流電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗを求める。そして、求めた三相交流電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗと直流電圧値Ｖｄｃから、ＰＷＭ信号ｔｕ（％）、ｔｖ（％）、ｔｗ（％）を求める。このようにして求めたＰＷＭ信号ｔｕ、ｔｖ、ｔｗにより、インバータ３のスイッチング素子を開閉することによって、電動モータ４Ｒをトルク指令値で指示された所望のトルクで駆動することができる。
【００３２】
図４は、第１のトルク指令値Ｔｍ1*を算出してから、モータ４Ｒの最終トルク指令値ＴｍR2*（＝Ｔｍ2*／２）と、モータ４Ｌの最終トルク指令値ＴｍL2*（＝Ｔｍ2*／２）とを算出する制御ブロックを示す図である。フィルタ演算部４０１は、第１のトルク指令値Ｔｍ1*に対して、バネ下前後振動を抑制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Ｔｍ2*を算出する。
【００３３】
乗算器４０２は、第２のトルク指令値Ｔｍ2*に１／２を乗算することによって、モータ４Ｒの最終トルク指令値ＴｍR2*を算出する。また、乗算器４０３は、第２のトルク指令値Ｔｍ2*に１／２を乗算することによって、モータ４Ｌの最終トルク指令値ＴｍL2*を算出する。
【００３４】
図２のステップＳ２０３で行うバネ下前後振動を抑制するフィルタリング処理（フィルタ演算部４０１で行われるフィルタリング処理）の詳細について説明する。
【００３５】
図５は、車両のバネ下前後振動系をモデル化した図であり、車両の運動方程式は、次式（１）〜（７）で表される。
【００３６】
【数１】
2015195698.tif 000003
【００３７】
【数２】
2015195698.tif 000004
【００３８】
【数３】
2015195698.tif 000005
【００３９】
【数４】
2015195698.tif 000006
【００４０】
【数５】
2015195698.tif 000007
【００４１】
【数６】
2015195698.tif 000008
【００４２】
【数７】
2015195698.tif 000009
【００４３】
ここで、式（１）〜（７）中の各パラメータは、以下に示す通りである。
Ｊm：モータイナーシャ
Ｊw：駆動軸のイナーシャ（１軸分）
Ｍ：車両質量
ｍ：モータユニット質量（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
Ｋb：サスペンションの仮想的な車体支持部のねじり剛性
Ｎal：オーバーオールギア比
ｒ：タイヤ荷重半径
Ｒ：サスペンションの仮想的な車体支持部から出力軸までの長さ
ωm：モータ角速度
ωw：駆動輪角速度
ωb：サスペンションねじれ角速度
Ｔm：モータトルク
Ｔd：駆動軸トルク
Ｆ：駆動力（１軸分）
Ｖ：車体速度
ｖ：モータユニット速度
図５に示すサスペンションの仮想的な車体支持部５１の位置は、車体へのサスペンションの取り付け点ではなく、サスペンションの構成やレイアウト、取り付け位置などによって決まる。
【００４４】
本実施形態では、車体のメインフレームに、井桁形状のサスペンションメンバ（サブフレーム）がインシュレータを介して取り付けられ、サスペンションメンバにアッパーアームおよびロアアームを介してインホイールモータを含むインホイールモータユニットが取り付けられている。
【００４５】
図６は、車幅方向内方の下側から見たサスペンション装置の全体斜視図である。図６では、サスペンションメンバを省略しているが、サスペンションメンバにアッパーアーム６１およびロアアーム６２を介してインホイールモータユニット６３が取り付けられている。上述したように、インホイールモータユニット６３は、駆動輪６０のホイール内に配置されている。ロアアーム６２と車体のメインフレームとの間には、図示しないコイルスプリングが設けられている。すなわち、バネ下の部材には、サスペンションメンバやインホイールモータユニット６３などが含まれる。
【００４６】
アッパーアームおよびロアアームはリンク部材であり、これらのリンク部材の連結部は、インシュレータを介してサスペンションメンバやインホイールモータユニット６３に連結されている。従って、車体のメインフレームとインホイールモータユニット６３との間の全てのインシュレータや、ロアアーム６２と車体との間のコイルスプリング（不図示）などによって、車体支持部５１のねじり剛性Ｋbが決まる。なお、図示しないショックアブソーバの取り付け方によっては、ショックアブソーバも車体支持部５１のねじり剛性Ｋbに影響を及ぼすことがあるため、その場合には、ショックアブソーバの要素も考慮して、車体支持部５１のねじり剛性Ｋbを求めてもよい。
【００４７】
なお、車両の加速時には、図５の車体支持部５１を回転中心としてインホイールモータユニット６３が揺動するため、バネ下の前後方向の振動とは、厳密には円弧状の軌跡で振動する。しかし、円弧の半径は実際にはかなり大きいため、本明細書では、バネ下前後振動と記載する。
【００４８】
式（１）〜式（７）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（車両モデル）Ｇp（ｓ）を求めると、次式（８）、（９）で表される。ただし、式（９）中のパラメータα0〜α6、β0〜β5は、車両諸元によって求まる定数である。
【００４９】
【数８】
2015195698.tif 000010
【００５０】
【数９】
2015195698.tif 000011
【００５１】
式（９）を整理すると、次式（１０）のように書き換えることができる。ただし、ζp、ωpはそれぞれ、バネ下前後振動系の減衰係数、固有振動周波数である。バネ下前後振動系の固有振動周波数ωpは、サスペンションの仮想的な車体支持部のねじり剛性Ｋbによって決まる。サスペンションの仮想的な車体支持部のねじり剛性Ｋbは、車体に対するモータユニットの前後方向のねじり剛性である。具体的には、ねじり剛性Ｋbは、サスペンションメンバ（サブフレーム）の車体取り付け点の前後方向剛性、ロアサスペンションメンバ取り付け点の前後方向剛性、アッパーサスペンションメンバ取り付け点の前後方向剛性、およびサスペンションコイルスプリングの前後方向剛性をそれぞれ加味して求めてもよいし、実験的に求めてもよい。式（１０）中のＡ（ｓ）は４次の多項式、Ｂ（ｓ）は５次の多項式である。
【００５２】
【数１０】
2015195698.tif 000012
【００５３】
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Ｇr（ｓ）と、車両のバネ下前後振動系の固有振動周波数成分を除去するフィルタＧINV（ｓ）の導出について説明する。理想モデルＧr（ｓ）を次式（１１）で表すと、フィルタＧINV（ｓ）は、次式（１２）で表される。ただし、式（１１）、（１２）中のζr、ωrはそれぞれ、理想モデルの減衰係数と固有振動周波数である。
【００５４】
【数１１】
2015195698.tif 000013
【００５５】
【数１２】
2015195698.tif 000014
【００５６】
すなわち、車両のバネ下前後振動系の固有振動周波数成分を除去するフィルタＧINV（ｓ）は、車両のバネ下前後振動系の伝達特性の逆特性を含む伝達特性を有するフィルタである。
【００５７】
本実施形態における電動車両の制御装置の制御結果を、バネ下前後振動を抑制するフィルタ処理を行わない従来の制御装置の制御結果と比較しながら説明する。
【００５８】
図７は、バネ下前後振動を抑制するフィルタ処理を行わない従来の制御装置の制御結果を示す図である。図７では上から順に、トルク指令値、車両の加速度、モータ回転数を示している。
【００５９】
時刻Ｔ１でドライバがアクセルペダルをステップ的に踏み込み、トルク指令値が急激に大きくなった場合、駆動力に起因するバネ下前後振動が発生し、車両加速度およびモータ回転数に振動が発生している。
【００６０】
図８は、第１の実施形態における電動車両の制御装置の制御結果を示す図である。図８では上から順に、トルク指令値、車両の加速度、モータ回転数を示している。
【００６１】
時刻Ｔ１でドライバがアクセルペダルをステップ的に踏み込むと、トルク指令値が急激に大きくなる。本実施形態における電動車両の制御装置では、アクセル開度θおよび車速Ｖに基づいて算出される第１のトルク指令値Ｔｍ1*に対して、バネ下前後振動を抑制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Ｔｍ2*を算出するので、車両加速度およびモータ回転数の振動が抑制されている。これにより、高レスポンスかつショックの少ない滑らかな車両応答を得ることができる。
【００６２】
以上、第１の実施形態における電動車両の制御装置によれば、車両の駆動源のトルク指令値に対して、車両のバネ下前後振動系の固有振動周波数成分を低減する処理を行い、車両のバネ下前後振動系の固有振動周波数成分を低減する処理が行われたトルク指令値に基づいて、車両の駆動源のトルクを制御する。これにより、車両のバネ下前後振動の発生を抑制することができる。
【００６３】
駆動源が車輪のホイール内に設けられたインホイールモータである車両の場合、バネ下の重量が重いため、加速時に駆動輪のばね下の前後方向の振動が発生しやすい。しかしながら、第１の実施形態における電動車両の制御装置を適用することにより、車両のバネ下前後振動の発生を効果的に抑制することができる。
【００６４】
また、第１の実施形態における電動車両の制御装置によれば、トルク指令値に対して、車両のバネ下前後振動系の伝達特性の逆特性を含む伝達特性を有するフィルタを用いたフィルタ処理を施すので、車両のバネ下前後振動の発生を効果的に抑制することができる。
【００６５】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００６６】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態の車両の制御装置は、これまで説明した第１の実施形態とは、バネ下前後振動を抑制するフィルタリング処理（図２のステップＳ２０３参照）の内容が異なる。以下では、特にこの点について、図面等を参照しながら詳細を説明する。
【００６７】
図９は、第１のトルク目標値Ｔｍ1*を算出してから、モータ４Ｒの最終トルク指令値ＴｍR2*（＝Ｔｍ2*／２）と、モータ４Ｌの最終トルク指令値ＴｍL2*（＝Ｔｍ2*／２）とを算出するバネ下制振制御演算部（９００Ｒ、９００Ｌ）のブロック図である。バネ下制振制御演算部は、第１のトルク指令値Ｔm1*に対して、バネ下前後振動を抑制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Ｔｍ2*を算出する。
【００６８】
乗算器９０１Ｒは、第１のトルク指令値Ｔｍ1*に１／２を乗算することにより、電動モータ４Ｒのトルク指令値ＴｍR1*を算出して、算出した値をフィードフォワード演算部９０２Ｒ（以下、ＦＦ演算部９０２Ｒと呼ぶ）に出力する。乗算器９０１Ｌは、第１のトルク指令値Ｔｍ1*に１／２を乗算することにより、電動モータ４Ｌのトルク指令値ＴｍL1*を算出して、算出した値をフィードフォワード演算部９０２Ｌ（以下、ＦＦ演算部９０２Ｌと呼ぶ）に出力する。
【００６９】
バネ下制振制御演算部９００Ｒは、ＦＦ演算部９０２Ｒと、フィードバック演算部９０３Ｒ（以下、ＦＢ演算部９０３Ｒと呼ぶ）とを備え、電動モータ４Ｒのトルク指令値ＴｍR1*を入力して、図２のステップＳ２０３の処理、すなわち、バネ下前後振動を抑制するバネ下制振制御演算処理を行う。また、バネ下制振制御処理部９００Ｌは、ＦＦ演算部９０２Ｌと、フォードバック演算部９０３Ｌ（以下、ＦＢ演算部９０３Ｌと呼ぶ）とを備え、電動モータ４Ｌのトルク指令値ＴｍL1*を入力して、バネ下前後振動を抑制するバネ下制振制御演算処理を行う。
【００７０】
以下では、ＦＦ演算部９０２Ｒで行われる処理内容について説明する。
【００７１】
ここで、再び図５を参照して、本実施形態においての車両の運動方程式を、次式（１３）〜（１９）により表す。なお、第１の実施形態において用いた車両の運動方程式（数式１〜７）と異なる数式だけではなく、重複する数式も以下に同時に記載する。
【００７２】
【数１３】
2015195698.tif 000015
【００７３】
【数１４】
2015195698.tif 000016
【００７４】
【数１５】
2015195698.tif 000017
【００７５】
【数１６】
2015195698.tif 000018
【００７６】
【数１７】
2015195698.tif 000019
【００７７】
【数１８】
2015195698.tif 000020
【００７８】
【数１９】
2015195698.tif 000021
【００７９】
【数２０】
2015195698.tif 000022
【００８０】
ここで、式（１３）〜（２０）中の各パラメータは、以下に示す通りである。
Ｊm：モータイナーシャ
Ｊw：駆動軸のイナーシャ（１軸分）
Ｍ：車両質量
ｍ：モータユニット質量（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
Ｋb：サスペンションの仮想的な車体支持部のねじり剛性
Ｎal：オーバーオールギア比
ｒ：タイヤ荷重半径
Ｒ：サスペンションの仮想的な車体支持部から出力軸までの長さ
ωm：モータ角速度
ωw：駆動輪角速度
ωb：サスペンションねじれ角速度
Ｔm：モータトルク
Ｔd：駆動軸トルク
Ｆ：駆動力（１軸分）
Ｖ：車体速度
ｖ：モータユニット速度
θd：出力軸ねじり角
ただし、式（１７）中のＳｔ（θ）は出力軸ねじり角θdの上限および下限を制限する飽和関数であり、次式（２１）で定義される。
【００８１】
【数２１】
2015195698.tif 000023
【００８２】
ただし、式（２１）中のθBLは、電動モータから出力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。
【００８３】
式（１３）〜式（１９）をラプラス変換してトルク指令値Ｔｍから出力軸ねじり角θdまでの伝達特性を求めると次式（２２）となる。ただし、式（２２）中のＧd（ｓ）、Ｆ（ｓ）は、それぞれ式（２３）、（２４）で表される。また、式（２３）、（２４）中の各項の定数α0〜α5、ｃ0〜ｃ3、ｄ0〜ｄ3は、車両緒元によって求まる定数である。
【００８４】
【数２２】
2015195698.tif 000024
【００８５】
【数２３】
2015195698.tif 000025
【００８６】
【数２４】
2015195698.tif 000026
【００８７】
式（２３）、（２４）からバネ下前後振動系のダイナミクス（力学特性）を抽出すると、次式（２５）、（２６）のように表すことができる。
【００８８】
【数２５】
2015195698.tif 000027
【００８９】
【数２６】
2015195698.tif 000028
【００９０】
ただし、式（２５）中の、ζpはバネ下前後振動系の減衰係数、ωpはバネ下前後振動系の固有振動周波数であり、ｋdsは車両緒元によって求まる定数である。また、バネ下前後振動系の固有振動数ωpは、サスペンションの仮想的な車体支持部のねじり剛性によって決まるパラメータである。サスペンションの仮想的な車体支持部のねじり剛性は、サスペンションサブフレーム車体取り付け点の前後方向剛性、ロアサスペンションメンバ取り付け点の前後方向剛性、及びアッパーサスペンションメンバ取り付け点の前後方向剛性をそれぞれ加味して求めてもよいし、実験的に求めてもよい。
【００９１】
出力軸トルクは、式（１７）、（２２）より、次式（２７）と表すことができる。
【００９２】
【数２７】
2015195698.tif 000029
【００９３】
ここで、出力軸トルクの規範応答は、次式（２８）、（２９）と表される。
【００９４】
【数２８】
2015195698.tif 000030
【００９５】
【数２９】
2015195698.tif 000031
【００９６】
ただし、式（２９）中のζr、ωrはそれぞれ、理想モデルの、バネ下前後振動系の減衰係数、バネ下前後振動系の固有振動周波数である。
【００９７】
Ｔd＝Ｔdrとなるようなトルク指令値を求めると、次式（３０）、（３１）となる。
【００９８】
【数３０】
2015195698.tif 000032
【００９９】
【数３１】
2015195698.tif 000033
【０１００】
したがって、バネ下制振制御演算部ＲのＦＦ演算部９０２Ｒは、図１０に示すように、車両のバネ下前後振動系の固有振動数周波数ωpを除去、または低減するフィルタＧINV（ｓ）（６０１）と、出力軸トルクの不感帯特性を補償する出力軸トルクの線形伝達特性Ｇd（ｓ）（６０２）と、Ｆ（ｓ）（６０４）と、飽和関数６０３により構成することができる。
【０１０１】
また、式（２２）に、式（３０）を代入すると、次式（３２）と等価交換することができる。
【０１０２】
【数３２】
2015195698.tif 000034
【０１０３】
したがって、バネ下制振制御演算部ＲのＦＦ演算部９０２Ｒは、図１１に示すように、車両のバネ下前後振動系の固有振動周波数ωpを除去または低減するフィルタＧINV（ｓ）（７０１）と、出力軸トルクの不感帯特性を補償する出力軸トルクの理想線形伝達特性Ｇp（ｓ）（７０２）と、Ｆ（ｓ）（７０４）と、飽和関数７０３により構成してもよい。
【０１０４】
なお、ＦＦ演算器９０２Ｌも同様の構成である。
【０１０５】
次に、バネ下制振制御演算部９００ＲのＦＢ演算部９０３Ｒについて、図１２を参照して説明する。
【０１０６】
図１２は、ＦＢ演算部９０３Ｒのブロック図である。Ｇp（ｓ）（８０１）は、車両へのモータトルク入力に対するモータ回転速度の伝達特性を示すプラントモデルであり、Ｇps（ｓ）（８０２）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。ＦＢ演算部９０３Ｒは、バネ下制振制御後のトルク指令値ＴｍR2*と、ＦＦ補償器出力ＦＦoutRを入力として、線形プラントモデルＧp（ｓ）（８０１）、フィルタＧd（ｓ）（８０３）、フィルタＦ（ｓ）（８０４）、飽和関数８０６、および伝達特性Ｇps（ｓ）（８０２）より、モータ回転速度推定値ωm^を演算する。さらに、算出したモータ回転速度推定値ωm^と実モータ回転速度ωmの差分を入力として伝達関数Ｈ（ｓ）／Ｇp（ｓ）（８０５）よりＦＢ補償器出力ＦＢoutRを演算する。なお、上記の伝達関数Ｈ（ｓ）は、分母次数と分子次数との差分が、伝達関数Ｇp（ｓ）の分母次数と分子次数との差分以上となるように設定されている。
【０１０７】
また、図１３のＦＢ演算部９０３Ｒの等価ブロック図に示すように、ＦＦ演算部９０２Ｒで算出した出力軸ねじり角のリミット値Ｓｔ(θd)を、伝達関数Ｇps（ｓ）の入力としてもよい。
【０１０８】
続いて、以下では、車両へのモータトルク入力に対するモータ回転速度の伝達特性を示すプラントモデルＧp（ｓ）、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Ｇps（ｓ）の詳細について説明する。
【０１０９】
式（１３）〜（２０）をラプラス変換して、トルク指令値からモータ回転速度までの伝達特性を求めると、次式（３３）〜（３５）となる。
【０１１０】
【数３３】
2015195698.tif 000035
【０１１１】
【数３４】
2015195698.tif 000036
【０１１２】
【数３５】
2015195698.tif 000037
【０１１３】
ただし、式（３４）、（３５）中の各項のα0〜α5、ｃ1〜ｃ4、ｂ0〜ｂ5は、車両緒元によって求まる定数である。
【０１１４】
式（３４）、（３５）からバネ下前後振動系のダイナミクスを抽出すると次式（３６）、（３７）となる。
【０１１５】
【数３６】
2015195698.tif 000038
【０１１６】
【数３７】
2015195698.tif 000039
【０１１７】
ただし、式（３６）中のｋp、式（３７）中のｋpsは、車両緒元によって求まる定数である。
【０１１８】
続いて、伝達関数Ｈ（ｓ）の詳細について説明する。伝達関数Ｈ（ｓ）は、バンドパスフィルタとした場合に、振動のみを低減するフィードバック要素となる。この際、バンドパスフィルタを図１４に示すような周波数特性に設定すると、最も大きな効果を得ることができる。すなわち、伝達関数Ｈ（ｓ）は、ローパス側とハイパス側の減衰特性とが略一致し、かつ、バネ下前後振動周波数が、対数軸（logスケール）上において通過帯域の中央部近傍となるように設定する。そして、例えばＨ（ｓ）を１次のハイパスフィルタと１次のローパスフィルタで構成する場合、周波数ｆｐをバネ下前後振動周波数とし、ｋを任意の値として次式（３８）のように構成する。
【０１１９】
【数３８】
2015195698.tif 000040
【０１２０】
ただし、式（３８）において、各変数は次式（３９）〜（４２）で表される。
【０１２１】
【数３９】
2015195698.tif 000041
【０１２２】
【数４０】
2015195698.tif 000042
【０１２３】
【数４１】
2015195698.tif 000043
【０１２４】
【数４２】
2015195698.tif 000044
【０１２５】
また、式（１３）、（１７）、（２０）よりモータ回転速度を演算することもできる。したがって、図１５に示すように、ＦＦ演算部９０２Ｒで演算したモータ回転速度規範応答ωrと、ＦＢ補償器出力ＦＢoutRを線形プラントモデルＧp（ｓ）に入力して算出したモータ回転速度補償値とを加算して、モータ回転速度推定値ωm^を算出する構成としてもよい。
【０１２６】
なお、ＦＢ演算部９０３Ｌも同様の構成である。
【０１２７】
本実施形態における電動車両の制御装置の制御結果を、バネ下前後振動を抑制するフィルタ処理を行わない従来の制御装置の制御結果と比較しながら説明する。
【０１２８】
図１６は、バネ下前後振動を抑制するフィルタ処理を行わない従来の制御装置の制御結果を示す図である。図１６では上から順に、トルク指令値、車両の加速度、モータ回転数を示している。
【０１２９】
時刻Ｔ１でドライバがアクセルペダルをステップ的に踏み込み、トルク指令値が急激に大きくなった場合、駆動力に起因するバネ下前後振動が発生し、車両加速度およびモータ回転数に振動が発生している。
【０１３０】
図１７は、第２の実施形態における電動車両の制御装置の制御結果を示す図である。図１７では上から順に、トルク指令値、車両の加速度、モータ回転数を示している。
【０１３１】
時刻Ｔ１でドライバがアクセルペダルをステップ的に踏み込むと、トルク指令値が急激に大きくなる。本実施形態における電動車両の制御装置では、アクセル開度θおよび車速Ｖに基づいて算出される第１のトルク指令値Ｔｍ1*に対して、バネ下前後振動を抑制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Ｔｍ2*を算出するので、車両加速度およびモータ回転数の振動が抑制されている。これにより、高レスポンスかつショックの少ない滑らかな車両応答を得ることができる。
【０１３２】
以上、第２の実施形態における電動車両の制御装置によれば、車両のバネ下前後振動系の固有振動周波数を低減する処理を行うバネ下制振制御演算部（９００Ｒ、９００Ｌ）は、車両のバネ下前後振動系の固有振動周波数を低減するフィルタＧINV（６０１）と、出力軸トルクの不感帯特性を補償する際に算出される出力軸トルクの線形伝達関数Ｇd（ｓ）（６０２）、Ｆ（ｓ）（６０４）と、出力軸トルクの不感帯特性を補償する際に算出される出力軸ねじり角の上限および下限を制限する飽和関数（６０３）とを備える。これにより、トルク伝達系に不感帯が存在する場合でも、車両のバネ下の前後方向における振動を低減することができる。
【０１３３】
また、出力軸トルクの線形伝達関数Ｇd（ｓ）（６０２）、Ｆ（ｓ）（６０４）は、出力軸ねじり角のダイナミクスからバネ下前後振動系のダイナミクスを抽出した特性であるので、出力軸トルクの不感帯特性を効果的に補償することができる。
【０１３４】
また、飽和関数（６０３）の上限および下限は、駆動軸から出力軸までに存在するギアのバックラッシュ量に基づいて設定するので、出力軸トルクの不感帯幅を的確に設定して、出力軸トルクの不感帯特性を効果的に補償することができる。
【０１３５】
また、車両のバネ下前後振動系の固有振動周波数は、サスペンションの駆動源支持部の剛性に基づいて決定するので、車両のバネ下の前後方向における振動の固有振動周波数成分を効果的に低減することができる。
【０１３６】
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、上述した実施形態では、本発明による車両の制御装置を電動車両に適用した例を挙げて説明したが、内燃機関のみを駆動源とする車両にも適用することができる。
【０１３７】
図２のステップＳ２０２では、車速Ｖおよびアクセル開度θに基づいて、第１のトルク指令値Ｔｍ1*を設定したが、第１のトルク指令値Ｔｍ1*の設定方法は、この方法に限定されることはない。
【符号の説明】
【０１３８】
２…電動モータコントローラ（トルク指令値設定手段、振動低減手段、トルク制御手段）
３…インバータ
４Ｒ、４Ｌ…モータ
【図１】
2015195698.tif 000045
【図２】
2015195698.tif 000046
【図３】
2015195698.tif 000047
【図４】
2015195698.tif 000048
【図５】
2015195698.tif 000049
【図６】
2015195698.tif 000050
【図９】
2015195698.tif 000051
【図１０】
2015195698.tif 000052
【図１１】
2015195698.tif 000053
【図１３】
2015195698.tif 000054
【図１４】
2015195698.tif 000055
【図７】
2015195698.tif 000056
【図８】
2015195698.tif 000057
【図１２】
2015195698.tif 000058
【図１５】
2015195698.tif 000059
【図１６】
2015195698.tif 000060
【図１７】
2015195698.tif 000061