(57)【要約】【課題】タイヤと地面との接触に起因して発生する車両の振動（つまり、タイヤ振動）を除去することができるシリーズハイブリッド車両を提供する。【解決手段】モータの速度信号が速度ダンピング制御系に入力されると、２次のハイパスフィルタ（２次ＨＰＦ２３）により、通常の速度変動に起因する速度信号の０．１[Ｈｚ]成分を含む直流成分が遮断される。これによって、タイヤ振動に起因する１．２[Ｈｚ]の振幅成分は適正に２次ＨＰＦ２３を通過し、補償信号として抽出される。その結果、１．２[Ｈｚ]の周波数帯域の振幅成分は０．１[Ｈｚ]の振幅成分のリミッタ３０にかかることなく、適正なトルク電流指令補正値として出力される。これによって、タイヤ振動に起因する速度変動成分は適正に除去されるので、車両に対してタイヤ振動が発生するおそれはなくなる。【選択図】図７
2008167612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝達系の振動周波数による速度変動成分を打ち消すためのトルク電流指令補正値をモータ制御系にフィードバックして車両の振動を除去する速度ダンピング制御系を備えたシリーズハイブリッド車両であって、
前記速度ダンピング制御系は、前記伝達系によって駆動されるタイヤが地面に接して生じる摩擦力と前記タイヤの回転力とによって、前記タイヤが変形することに起因するタイヤ振動周波数による前記速度変動成分を通過または実質的に通過させるとともに、直流成分近傍の周波数帯域の通過を抑制するフィルタを備える
ことを特徴とするシリーズハイブリッド車両。
【請求項２】
前記フィルタは、２次のハイパスフィルタまたは２次のバンドパスフィルタの集合体によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシリーズハイブリッド車両。
【請求項３】
前記タイヤ振動周波数は、前記タイヤと前記地面との間に形成されるバネ／ダンパのパラメータ値に依存することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシリーズハイブリッド車両。
【請求項４】
モータ回転速度検出値を入力され、前記タイヤ振動周波数、モータ軸振動周波数、またはギア軸振動周波数の振動成分を成分分析する振動周波数成分分析手段を備え、
前記振動周波数成分分析手段は、
前記モータ回転速度検出値が所定値を超えた時点から所定時間後までの観測期間のモータ回転速度検出値を記憶する波形メモリと、
０次から所定次数までごとに、記憶した前記モータ回転速度検出値をおのおの高速フーリエ変換（ＦＦＴ）する複数の高速フーリエ変換処理部と、
複数の前記高速フーリエ変換処理部の処理結果に基づき対応する次数の前記振動成分を成分分析し振動成分分析結果を演算する振動成分振幅演算部と、
を備えることを特徴とする請求項３に記載のシリーズハイブリッド車両。
【請求項５】
前記振動成分分析結果を入力され、前記タイヤ振動周波数、モータ軸振動周波数、またはギア軸振動周波数を推定する機械振動周波数検索手段を備え、
前記機械振動周波数検索手段は、
前記振動成分分析結果の各振動周波数を振動点候補とし、得られた速度信号の振動成分スペクトラムから最も直流分近辺に存在するピーク値を前記振動点候補から除外する直流分除外処理と、
除外されていない前記振動点候補から振幅が最も大きな成分を選別して、その振動周波数を第１の振動点と判断し、当該第１の振動点の近傍で単調減少する振動周波数を前記振動点候補から除外する第１の振動点選択処理と、
前記第１の振動点選択処理において、前記第１の振動点を、前記振幅の大きさが２番目，３番目，…，ｎ番目である第２，第３，…，第ｎの振動点の順で置き換えて、第２，第３，…，第ｎの振動点を選択する第２，第３，…，第ｎの振動点選択処理と、を実行する
ことを特徴とする請求項４に記載のシリーズハイブリッド車両。
【請求項６】
前記速度ダンピング制御系は、２次ハイパスフィルタを含み、前記機械振動周波数検索手段による処理結果を基に、前記第１，第２，…，第ｎの振動点から最も低い振動周波数のものを前記タイヤ振動周波数と推定し、前記２次ハイパスフィルタの遮断周波数を、推定した前記タイヤ振動周波数に一定の係数を乗じたものに調整すること
を特徴とする請求項５に記載のシリーズハイブリッド車両。
【請求項７】
前記速度ダンピング制御系は、複数の２次バンドバスフィルタからなるフィルタ集合体を含み、前記機械振動周波数検索手段による処理結果を基に、前記第１，第２，…，第ｎの振動点から前記タイヤ振動周波数または機械軸振動周波数を推定し、前記複数の２次バンドバスフィルタの中心周波数を、推定した前記タイヤ振動周波数または機械軸振動周波数に調整すること
を特徴とする請求項５に記載のシリーズハイブリッド車両。
【請求項８】
伝達系の振動周波数による速度変動成分を打ち消すためのトルク電流指令補正値をモータ制御系にフィードバックして車両の振動を除去する速度ダンピング制御系を備え、シリーズハイブリッド車両に搭載されたモータ制御装置であって、
前記速度ダンピング制御系は、前記伝達系によって駆動されるタイヤが地面に接して生じる摩擦力と前記タイヤの回転力とによって、前記タイヤが変形することに起因するタイヤ振動周波数による前記速度変動成分を通過または実質的に通過させるとともに、直流成分近傍の周波数帯域の通過を抑制するフィルタを備える
ことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項９】
前記フィルタは、２次のハイパスフィルタまたは２次のバンドパスフィルタの集合体によって構成されていることを特徴とする請求項８に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
前記タイヤ振動周波数は、前記タイヤと前記地面との間に形成されるバネ／ダンパのパラメータ値に依存することを特徴とする請求項８または請求項９に記載のモータ制御装置。
【請求項１１】
モータ回転速度検出値を入力され、前記タイヤ振動周波数、モータ軸振動周波数、またはギア軸振動周波数の振動成分を成分分析する振動周波数成分分析手段を備え、
前記振動周波数成分分析手段は、
前記モータ回転速度検出値が所定値を超えた時点から所定時間後までの観測期間のモータ回転速度検出値を記憶する波形メモリと、
０次から所定次数までごとに、記憶した前記モータ回転速度検出値をおのおの高速フーリエ変換（ＦＦＴ）する複数の高速フーリエ変換処理部と、
複数の前記高速フーリエ変換処理部の処理結果に基づき対応する次数の前記振動成分を成分分析し振動成分分析結果を演算する振動成分振幅演算部と、
を備えることを特徴とする請求項１０に記載のモータ制御装置。
【請求項１２】
前記振動成分分析結果を入力され、前記タイヤ振動周波数、モータ軸振動周波数、またはギア軸振動周波数を推定する機械振動周波数検索手段を備え、
前記機械振動周波数検索手段は、
前記振動成分分析結果の各振動周波数を振動点候補とし、得られた速度信号の振動成分スペクトラムから最も直流分近辺に存在するピーク値を前記振動点候補から除外する直流分除外処理と、
除外されていない前記振動点候補から振幅が最も大きな成分を選別して、その振動周波数を第１の振動点と判断し、当該第１の振動点の近傍で単調減少する振動周波数を前記振動点候補から除外する第１の振動点選択処理と、
前記第１の振動点選択処理において、前記第１の振動点を、前記振幅の大きさが２番目，３番目，…，ｎ番目である第２，第３，…，第ｎの振動点の順で置き換えて、第２，第３，…，第ｎの振動点を選択する第２，第３，…，第ｎの振動点選択処理と、を実行する
ことを特徴とする請求項１１に記載のモータ制御装置。
【請求項１３】
前記速度ダンピング制御系は、２次ハイパスフィルタを含み、前記機械振動周波数検索手段による処理結果を基に、前記第１，第２，…，第ｎの振動点から最も低い振動周波数のものを前記タイヤ振動周波数と推定し、前記２次ハイパスフィルタの遮断周波数を、推定した前記タイヤ振動周波数に一定の係数を乗じたものに調整する
ことを特徴とする請求項１２に記載のモータ制御装置。
【請求項１４】
前記速度ダンピング制御系は、複数の２次バンドパスフィルタからなるフィルタ集合体を含み、前記機械振動周波数検索手段による処理結果を基に、前記第１，第２，…，第ｎの振動点から前記タイヤ振動周波数または機械軸振動周波数を推定し、前記複数の２次バンドパスフィルタの中心周波数を、推定した前記タイヤ振動周波数または機械軸振動周波数に調整すること
を特徴とする請求項１２に記載のモータ制御装置。
【請求項１５】
伝達系の振動周波数による速度変動成分を打ち消すためのトルク電流指令補正値をモータ制御系にフィードバックして車両の振動を除去する速度ダンピング制御系を備え、シリーズハイブリッド車両に搭載されたモータ制御装置によって制御されるモータ制御回路とインバータとモータからなるモータ駆動システムであって、
前記速度ダンピング制御系は、前記伝達系によって駆動されるタイヤが地面に接して生じる摩擦力と前記タイヤの回転力とによって、前記タイヤが変形することに起因するタイヤ振動周波数による前記速度変動成分を通過または実質的に通過させるとともに、直流成分近傍の周波数帯域の通過を抑制するフィルタを備える
ことを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項１６】
前記フィルタは、２次のハイパスフィルタまたは２次のバンドパスフィルタの集合体によって構成されていることを特徴とする請求項１５に記載のモータ駆動システム。
【請求項１７】
前記タイヤ振動周波数は、前記タイヤと前記地面との間に形成されるバネ／ダンパのパラメータ値に依存することを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載のモータ駆動システム。
【請求項１８】
モータ回転速度検出値を入力され、前記タイヤ振動周波数、モータ軸振動周波数、またはギア軸振動周波数の振動成分を成分分析する振動周波数成分分析手段を備え、
前記振動周波数成分分析手段は、
前記モータ回転速度検出値が所定値を超えた時点から所定時間後までの観測期間のモータ回転速度検出値を記憶する波形メモリと、
０次から所定次数までごとに、記憶した前記モータ回転速度検出値をおのおの高速フーリエ変換（ＦＦＴ）する複数の高速フーリエ変換処理部と、
複数の前記高速フーリエ変換処理部の処理結果に基づき対応する次数の前記振動成分を成分分析し振動成分分析結果を演算する振動成分振幅演算部と、
を備えることを特徴とする請求項１７に記載のモータ駆動システム。
【請求項１９】
前記振動成分分析結果を入力され、前記タイヤ振動周波数、モータ軸振動周波数、またはギア軸振動周波数を推定する機械振動周波数検索手段を備え、
前記機械振動周波数検索手段は、
前記振動成分分析結果の各振動周波数を振動点候補とし、得られた速度信号の振動成分スペクトラムから最も直流分近辺に存在するピーク値を前記振動点候補から除外する直流分除外処理と、
除外されていない前記振動点候補から振幅が最も大きな成分を選別して、その振動周波数を第１の振動点と判断し、当該第１の振動点の近傍で単調減少する振動周波数を前記振動点候補から除外する第１の振動点選択処理と、
前記第１の振動点選択処理において、前記第１の振動点を、前記振幅の大きさが２番目，３番目，…，ｎ番目である第２，第３，…，第ｎの振動点の順で置き換えて、第２，第３，…，第ｎの振動点を選択する第２，第３，…，第ｎの振動点選択処理と、を実行する
ことを特徴とする請求項１８に記載のモータ駆動システム。
【請求項２０】
前記速度ダンピング制御系は、２次ハイパスフィルタを含み、前記機械振動周波数検索手段による処理結果を基に、前記第１，第２，…，第ｎの振動点から最も低い振動周波数のものを前記タイヤ振動周波数と推定し、前記２次ハイパスフィルタの遮断周波数を、推定した前記タイヤ振動周波数に一定の係数を乗じたものに調整する
ことを特徴とする請求項１９に記載のモータ駆動システム。
【請求項２１】
前記速度ダンピング制御系は、複数の２次バンドパスフィルタからなるフィルタ集合体を含み、前記機械振動周波数検索手段による処理結果を基に、前記第１，第２，…，第ｎの振動点から前記タイヤ振動周波数または機械軸振動周波数を推定し、前記複数の２次バンドパスフィルタの中心周波数を、推定した前記タイヤ振動周波数または機械軸振動周波数に調整すること
を特徴とする請求項１９に記載のモータ駆動システム。
【請求項２２】
速度ダンピング制御系によって、伝達系の振動周波数による速度変動成分を打ち消すようなトルク電流指令補正値をモータ制御系にフィードバックして車両の振動を除去するシリーズハイブリッド車両におけるモータ制御方法であって、
前記速度ダンピング制御系が、所定のフィルタを用いて、前記伝達系によって駆動されるタイヤと地面との摩擦力と前記タイヤの回転力とによるタイヤの変形に起因するタイヤ振動周波数による前記速度変動成分を通過または実質的に通過させるとともに、直流成分近傍の周波数帯域の通過を抑制して前記トルク電流指令補正値を得る
ことを特徴とするモータ制御方法。
【請求項２３】
伝達系の振動周波数による速度変動成分を打ち消すようなトルク電流指令補正値をモータ制御系にフィードバックして車両の振動を除去する速度ダンピング制御系を備えたシリーズハイブリッド車両であって、
前記速度ダンピング制御系は、前記伝達系によって駆動されるタイヤと地面との摩擦力と前記タイヤの回転力とによるタイヤの変形に起因するタイヤ振動周波数による前記速度変動成分の通過率を、直流成分近傍の周波数帯域の通過率より大きくする
ことを特徴とするシリーズハイブリッド車両。
【請求項２４】
伝達系の振動周波数による速度変動成分を打ち消すようなトルク電流指令補正値をモータ制御系にフィードバックして車両の振動を除去する速度ダンピング制御系を備え、シリーズハイブリッド車両に搭載されたモータ制御装置であって、
前記速度ダンピング制御系は、前記伝達系によって駆動されるタイヤと地面との摩擦力と前記タイヤの回転力とによるタイヤの変形に起因するタイヤ振動周波数による前記速度変動成分の通過率を、直流成分近傍の周波数帯域の通過率より大きくする
ことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２５】
伝達系の振動周波数による速度変動成分を打ち消すようなトルク電流指令補正値をモータ制御系にフィードバックして車両の振動を除去する速度ダンピング制御系を備え、シリーズハイブリッド車両に搭載されたモータ制御装置によって制御されるモータ制御回路とインバータとモータからなるモータ駆動システムであって、
前記速度ダンピング制御系は、前記伝達系によって駆動されるタイヤと地面との摩擦力と前記タイヤの回転力とによるタイヤの変形に起因するタイヤ振動周波数による前記速度変動成分の通過率を、直流成分近傍の周波数帯域の通過率より大きくする
ことを特徴とするモータ駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン発電機を用いて走行するシリーズハイブリッド車両、シリーズハイブリッド車両に搭載されるモータ制御装置、モータ制御装置によって制御されるモータ制御回路とインバータとモータとからなるモータ駆動システム、およびモータ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
乗用車では、環境保全の観点からは、電気駆動車両（ＥＶ）を利用することが好まれていた。しかし、従来の電気駆動車両は、バッテリの電力を主動力源とし電気モータを駆動して走行するものであるから、１回の充電ごとに走行できる最長距離は、搭載するバッテリの容量に依存していた。そこで、電気駆動車両において、充電用電源の所在地に立ち寄ってバッテリを充電する手間および時間を省き、また、充電せずに走行可能な距離を伸ばすことが望まれていた。
【０００３】
そこで、エンジンによって駆動される発電機を搭載したシリーズハイブリッド車両（Ｓ−ＨＥＶ）が開発され、普及しつつある（例えば、特許文献１参照）。シリーズハイブリッド車両では、エンジンは発電機に直結されて発電に用いられ、電気モータは車両の駆動軸に連結されている。シリーズハイブリッド車両は、近距離走行時または軽負荷時は、発電機を停止させバッテリを動力源として走行するいわゆるＥＶ走行を行い、重負荷時またはバッテリの残存容量の減少時などは、発電機による発電電力を、バッテリの充電と、車両の走行との両方に用いる、いわゆるＳ−ＨＥＶ走行を行う。
【０００４】
より具体的には、シリーズハイブリッド車両がＳ−ＨＥＶ走行を行う場合、エンジンによって発電機を駆動しながら、その発電機の発電電力によってバッテリを充電するとともに、インバータを介してモータを駆動し車両を走行させている。この場合、アクセルペダルの踏み込み量およびブレーキペダルの踏み込み量に対応したモータトルク指令（トルク指令）に基づいてモータの駆動力（トルク）が制御され、当該車両の速度制御が行われる。
【０００５】
鉱山機械や建設機械は、取り扱う馬力や牽引力が乗用車に比べて非常に大きいため、従来、機械強度の制約のために、エンジンの動力を変速機を経由してタイヤを駆動する車両、すなわち機械駆動車両が一般的であった。しかし、機械駆動車両では、ブレーキ操作に伴うブレーキバッドの磨耗が著しいこと、変速機等の機械部品の定期交換間隔が短いこと、といった課題があった。こうして、保守費用の軽減が要請され、また、必要な蓄電エネルギー量に見合うバッテリのコストが高すぎるという制約を受けて、バッテリを搭載しないシリーズハイブリッド車両の利用が進んできた。このような車両の加速時においては、エンジン発電機は、モータを駆動させるのに必要な電力を常に供給する。また、減速時においては、モータは運動エネルギーを回生して電気エネルギーに変換し、チョッパ付き抵抗器などの適当な手段で、電気エネルギーを消費させる。このような車両では、機械機構の磨耗が少ないことが利点である。
【０００６】
乗用車や鉱山機械や建設機械では、従来の機械駆動車両においては、タイヤの駆動トルクを変化させるには、動力源であるエンジンのトルクを変化させる必要があった。この方法では、全駆動輪のトルクを同時に変化させるため個別調整ができない欠点や、エンジン自体の応答無駄時間・応答時間の影響で即時の調整をやりにくい欠点、がある。次に、バッテリを搭載しないシリーズハイブリッド車両においてはエンジン発電機が持つ機械慣性エネルギーと直流回路が持つ電気エネルギーを利用して、バッテリを搭載するシリーズハイブリッド車両においてはさらにバッテリの電気エネルギーを利用して、モータのトルクを各輪独立に高速に変化させることが可能である。これはエンジンのトルク制御とモータのトルク制御が独立しており、かつモータのトルク制御の応答時間がエンジンのトルク制御の応答時間に対して非常に短いからである。
【特許文献１】特開２０００−１６６００９号公報（段落［００１３］−［００１４］，図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、シリーズハイブリッド車両では、モータの駆動軸（モータ軸）の駆動力は、モータ軸、遊星ギア、ギア軸、ホイール、タイヤのサイドウォール部などを経て、地面に接したタイヤのトレッド部に伝達される。このため、シリーズハイブリッド車両が走行を行っているとき、駆動力の伝達系の一部を構成するモータ軸やギア軸にねじれ現象が生じて軸ねじれ振動が発生する。この軸ねじれ振動は、そのまま車体の振動として伝達されるので搭乗者に不快感を与えていた。
【０００８】
そこで、軸ねじれ振動に起因する振動周波数を有する速度変動成分をハイパスフィルタ（ＨＰＦ）やバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）によって抽出し、その速度変動成分を打ち消すためのモータトルク指令（トルク電流指令）補正値をモータ制御系にフィードバックして高速のモータトルクの制御を行うことにより、軸ねじれ振動を軽減することが可能になる。一般的に、このような制御系は速度ダンピング制御系と言われている。
【０００９】
ところが、車両には、前記した軸ねじれ振動以外に、タイヤ（のトレッド部）と路面との摩擦力と、タイヤに与えられる駆動力（減速に係るものを含む）とによってタイヤに不均等に力が加わり、タイヤ（の主にサイドウォール部）が歪んでタイヤ振動が発生する。このようなタイヤ振動は、一般的に軸ねじれ振動の周波数より低い周波数帯域に発生し、タイヤの空気圧や路面の状態や総質量によってその振動周波数が変化する。したがって、前記したハイパスフィルタやバンドパスフィルタを用いてタイヤ振動の周波数に起因する速度変動成分を抽出し、モータ制御系にフィードバックしても、
（１）タイヤ振動に起因する速度変動成分は１．２[Ｈｚ]〜２[Ｈｚ]程度と周波数が低いので、正常な速度変動成分の振幅が混入して補正値に誤差が混入する可能性が高いことと、
（２）タイヤ振動の振動周波数が刻々と変動するので、ある時点で最適のフィルタ特性を設定しても別の時点では最適ではなくなっていること、
からタイヤ振動に起因する速度変動成分を除去できない状況が存在する問題点があった。このように、タイヤ振動が生じると、走行中の車両に低周波の振動が発生するため、搭乗者に不快感を与えることとなる。
【００１０】
本発明は、前記した問題点に鑑みてなされたものであり、伝達系によって駆動されるタイヤと地面との摩擦力とタイヤの回転力とによるタイヤの変形に起因する車両の振動（つまり、タイヤ振動）を効果的に除去できるシリーズハイブリッド車両、シリーズハイブリッド車両に搭載されたモータ制御装置、モータ制御装置によって制御されるモータ制御回路とインバータとモータとからなるモータ駆動システム、およびモータ制御方法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】
【００１１】
前記した目的を達成するために、本発明のシリーズハイブリッド車両は、伝達系の振動周波数による速度変動成分を打ち消すようなトルク電流指令補正値をモータ制御系にフィードバックして車両の振動を除去する速度ダンピング制御系を備えたシリーズハイブリッド車両であって、速度ダンピング制御系は、伝達系によって駆動されるタイヤと地面と間に生じた振動に起因するタイヤ振動周波数による速度変動成分を通過させるとともに、直流成分近傍の周波数帯域の通過を阻止するフィルタ（例えば、２次のハイパスフィルタまたは２次のバンドパスフィルタ）を備える構成を採っている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、伝達系によって駆動されるタイヤと地面との摩擦力とタイヤの回転力とによるタイヤの変形に起因する車両の振動（つまり、タイヤ振動）を効果的に除去できる。
【００１３】
例えば、速度ダンピング制御系に構成された２次のハイパスフィルタによって、通常の速度変動に起因する速度信号の０．１[Ｈｚ]成分を含む直流成分の速度信号を遮断することができる。したがって、タイヤと地面との摩擦抵抗によって発生する１．２[Ｈｚ]のタイヤ振動周波数を通過させて、１．２[Ｈｚ]の速度変動成分に対応したトルク電流指令補正値を抽出し、このトルク電流指令補正値を用いてタイヤ振動による速度変動成分を除去することができる。その結果、伝達系によって駆動されるタイヤと地面との摩擦力とタイヤの回転力とによるタイヤの変形に起因する車両の振動（つまり、タイヤ振動）を効果的に除去できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
《実施形態の原理》
次に、本発明による一実施形態のシリーズハイブリッド車両の原理について、具体例を参照しながら説明する。
【００１５】
本実施形態のシリーズハイブリッド車両は、モータトルク指令に基づいてモータトルクを制御するシステムを有し、モータ軸２およびギア軸４（図３参照）に生じた軸ねじれ振動が除去された速度信号に対して、２次のハイパスフィルタによって０．１[Ｈｚ]近辺の周波数帯域を含む直流成分の通過を阻止すると同時に、タイヤ振動に起因する１．２[Ｈｚ]の周波数の振幅成分、軸ねじれ振動に起因する１．９[Ｈｚ]、２．４[Ｈｚ]の周波数の振幅成分、を通過させて速度変動成分Δｖを抽出する。ここで、通過させるとは、実質的に通過させることであってもよい。すなわち、通過または実質的に通過とは、所定の成分をほぼすべて通過させることのほか、所定の成分を他の成分と比較して有意に大きい比率で通過させることをも意味する概念である。さらに、この速度変動成分Δｖに対して所定の係数Ｋを掛けた反対トルク指令ＫΔｖをトルク電流指令補正値としてフィードバックし、モータ１（図３参照）の駆動トルクを制御する。このように、タイヤ５に与えられる回転力と地面６（図３参照）との摩擦力とによってタイヤが不均等に変形して（歪んで）生じるタイヤ振動が除去される。
【００１６】
また、図４に示すように、タイヤ５（５ａ，５ｂ）の空気圧、タイヤ５（５ａ，５ｂ）の温度による硬度変化、地面６の路面状態、積載した貨客等の荷重などによってタイヤ５と地面６との間のバネ／ダンパ７（７ａ，７ｂ）のパラメータ値が変化するため、タイヤ振動周波数の中心値は１．２[Ｈｚ]から変化することがある。そのため、本実施形態のシリーズハイブリッド車両では、走行状態に対応したタイヤ振動周波数の速度信号を通過させるようにハイパスフィルタの遮断周波数またはバンドパスフィルタの通過中心周波数・通過帯域幅を自動調整するように構成することもできる。つまり、タイヤ振動周波数のずれに対応するために、通過帯域の下限周波数または中心周波数を自動調整する機能（オートチューニング機能）を設けることができる。
【００１７】
《本実施形態の背景》
次に、添付した各図を参照し、本発明を実施するための最良の形態（以下「実施形態」という）について好適な例をあげて説明する。そのため、まず、本発明の実施形態の背景となる技術的事項について説明する。
図１は、モータ回転速度ｆｒｆｂとモータトルクとの関係を表わす一般的なモータ回転速度−トルク特性図であって、横軸にモータ回転速度ｆｒｆｂ、縦軸にモータトルクＴｒｑを示す。
なお、このモータ回転速度−トルク特性図においては、モータトルク（単にトルクともいう）Ｔｒｑのプラス側が加速トルク、モータトルクＴｒｑのマイナス側が減速トルクを表わしている。図１に示すように、加速トルク、減速トルクともに所定のモータ回転速度ｆｒｆｂに上昇するまでは一定のトルクで推移し、その後はモータ回転速度ｆｒｆｂが上昇するに従ってトルクは減少している。
【００１８】
図２は、モータ回転速度ｆｒｆｂと時間との関係を表わすモータの速度信号特性図であり、横軸は時間[ｓｅｃ]、縦軸はモータ回転速度ｆｒｆｂ[Ｈｚ]を示している。なお、この速度信号特性図は、図１に示すモータ回転速度−トルク特性図に対応した加速／減速特性を表わしている。すなわち、図１に示すモータ回転速度−トルク特性図における加速トルクの区間（１）→（２）→（３）に対応して、図２に示す区間（１）→（２）→（３）のようにモータ回転速度ｆｒｆｂが上昇（加速）する。また、図１に示すモータ回転速度−トルク特性図における減速トルクの区間（３）→（４）→（５）に対応して、図２の区間（３）→（４）→（５）のようにモータ回転速度ｆｒｆｂが下降（減速）するが、このとき、図２に示すように、加速時、減速時ともにモータ回転速度ｆｒｆｂには速度変動成分が発生している。この速度変動成分は、図３を参照して後記するように、モータ１とギア（遊星ギア）３とを直結するモータ軸２や、ギア（遊星ギア）３とタイヤ５とを直結したギア軸４などに発生した軸ねじれ振動と、タイヤ５に与えられる回転力と地面６との摩擦力によってタイヤ５が変形して生じたタイヤ振動、路面状態変化による摩擦率変化、に起因するものである。
【００１９】
図３は、本実施形態のシリーズハイブリッド車両におけるモータ１からタイヤ５を経由して地面６に至るまでの駆動力の伝達構成を示す概念図である。
図３に示すように、モータ１の駆動力はモータ軸２を介してギア（遊星ギア）３に伝達され、ギア３の駆動力はそのギア３の外周およびギア軸４を介してタイヤ５に伝達され、タイヤ５と地面６の摩擦抵抗によって車両を走行させる。このとき、モータ軸２およびギア軸４に軸ねじれに起因する軸ねじれ振動が発生し、さらに、タイヤ５においてタイヤ振動が発生する。このような軸ねじれ振動およびタイヤ振動が、図２に示す速度信号特性における加速時および減速時を含む走行時の速度変動成分となって現われる。
【００２０】
図４は、本実施形態のシリーズハイブリッド車両の駆動力の伝達構成を模式的に示すシステム構成図である。なお、このシステム構成図では、シリーズハイブリッド車両の実際の構成に合わせて、右系統と左系統とを分けて記載してある。
【００２１】
図４に示すように、エンジン１１は、駆動力を整流器付同期発電機１２へ伝達する。整流器付同期発電機１２は、交流電力を発電する。この交流電力は直流電力へ変換され、右インバータ１３ａおよび左インバータ１３ｂへ供給される。右インバータ１３ａおよび左インバータ１３ａは、ＰＷＭ電力または１パルス電力を右モータ１ａおよび左モータ１ｂへ供給し、回転駆動する。そして、右モータ１ａおよび左モータ１ｂは、それぞれのモータ軸２（図３参照）が回転することによって、右ギア３ａおよび左ギア３ｂを駆動し、さらに、右ギア３ａおよび左ギア３ｂのそれぞれの外周およびギア軸４（図３参照）によって右タイヤ５ａおよび左タイヤ５ｂを回転させる。こうして、右タイヤ５ａおよび左タイヤ５ｂが地面６との摩擦抵抗を受けながら回転し、車両が走行する。
【００２２】
このとき、右モータ１ａおよび左モータ１ｂから右ギア３ａおよび左ギア３ｂへ各回転力を伝達させるそれぞれのモータ軸２（図３参照）の挙動は、バネ／ダンパ２ａおよびバネ／ダンパ２ｂと等価に表現できる。また、右ギア３ａおよび左ギア３ｂから右タイヤ５ａおよび左タイヤ５ｂへ各回転力を伝達させるそれぞれの外周およびギア軸４（図３参照）は、バネ／ダンパ４ａおよびバネ／ダンパ４ｂと等価に表現できる。さらに、右タイヤ５ａおよび左タイヤ５ｂから地面６へ回転力を伝達するための摩擦抵抗は、バネ／ダンパ７ａおよびバネ／ダンパ７ｂと等価に表現できる。
【００２３】
図４に示すように、モータ軸２（図３参照）に相当するバネ／ダンパ２ａおよびバネ／ダンパ２ｂと、ギア軸４（図３参照）によるバネ／ダンパ４ａおよびバネ／ダンパ４ｂとによって軸ねじれ振動が発生する。さらに、右タイヤ５ａおよび左タイヤ５ｂと地面６との間の摩擦抵抗によってバネ／ダンパ７ａおよびバネ／ダンパ７ｂにタイヤ振動が発生する。
【００２４】
なお、図４に示す、右チョッパ１５ａおよび右抵抗器１６ａ、ならびに、左チョッパ１５ｂおよび左抵抗器１６ｂは、それぞれ、電気ブレーキ使用時に右モータ１ａ、左モータ１ｂから回生された電力を、消費させるものである。
【００２５】
また、図４に示すシリーズハイブリッド車両の制御系においては、制御装置１０によって、エンジン１１、整流器付同期発電機１２、右インバータ１３ａおよび左インバータ１３ｂ、右モータ１ａおよび左モータ１ｂの制御を行う。すなわち、制御装置１０は、図示しない加速減速指令に応じた速度指令によってエンジン１１の速度制御を行い、図示しない直流電圧指令と直流電圧検出信号の差分に応じた励磁電圧によって整流器付同期発電機１２の出力電圧制御を行い、モータ回転速度ｆｒｆｂに応じｑ軸電流指令によって右インバータ１３ａおよび左インバータ１３ｂのＰＷＭ制御（または１パルス制御）を行いモータ電圧を調整し、図示しないモータトルク電流指令とモータ電流検出信号のうちのトルク成分（ｑ軸分）に応じたすべり指令（インバータ周波数とモータ回転速度（電気周波数）の差分）によって右モータ１ａおよび左モータ１ｂのトルクを制御する。
【００２６】
図５は、軸ねじれ振動による速度変動成分を除去するための速度ダンピング制御系のフィルタ構成を示すブロック図である。
この速度ダンピング制御系は、通過帯域の設定周波数（遮断周波数）が０．４[Ｈｚ]の１次ＨＰＦ（１次ハイパスフィルタ）２０と、１次ＨＰＦ２０から出力された周波数帯域の補償信号に対して一定の定数を掛ける比例ゲイン２１と、比例ゲイン２１から出力された補償信号を制限するリミッタ３０によって構成されている。
【００２７】
このような速度ダンピング制御系によれば、トルク電流指令からこのトルク電流指令補正値を減算することにより、モータ軸やギア軸の軸ねじれ振動に起因する速度変動成分を除去することができる。
【００２８】
さらに詳しく述べると、図５に示すような速度ダンピング制御系のフィルタにおいて、例えば、図４に示す右モータ１ａの生のモータ回転速度ｆｒｆｂ（速度信号）を入力すると、右モータ１ａから右ギア３ａへ回転力を伝達させるモータ軸２（図３参照）に等価なバネ／ダンパ２ａ、および右ギア３ａから右タイヤ５ａへ回転力を伝達させるギア軸４（図３参照）に等価なバネ／ダンパ４ａによって発生する軸ねじれ振動の周波数成分は１次ＨＰＦ２０を通過する。したがって、速度ダンピング制御系から出力され、トルク電流指令値Ｉｑ＊を補正するためのトルク電流指令補正値ΔＩｑ＊は、軸ねじれ振動の周波数成分を減算する補正値として出力される。このため、軸ねじれ振動に起因する車両の振動が抑圧される。
【００２９】
しかし、軸ねじれ振動の周波数より低い周波数成分からなるタイヤ振動（つまり、図４に示す右タイヤ５ａから地面６へ回転力を伝達するための摩擦抵抗に等価なバネ／ダンパ７ａによって発生する周波数成分）に起因する速度変動成分による車両の振動は、このままでは残ってしまう。そこで、その原因について説明する。
【００３０】
図６は、図５に示す速度ダンピング制御系に入力されるモータ１の速度信号と１次ＨＰＦ２０の出力の補償信号の周波数特性を表わす特性図であって、横軸に周波数[Ｈｚ]、縦軸に信号の速度換算振幅[Ｈｚ]を示す。この特性図において、破線（ａ）は、速度ダンピング制御系（図５参照）に入力されるモータ１の生の速度信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理した速度信号の特性であり、実線（ｂ）は１次ＨＰＦ２０の出力の補償信号をＦＦＴ処理した補償信号の特性である。
【００３１】
図６に示すように、速度ダンピング制御系に入力されるモータの速度信号（ａ）には、軸ねじれ振動に起因する周波数成分（つまり、１．９[Ｈｚ]、および２．４[Ｈｚ]の周波数成分）が含まれるとともに、右タイヤ５ａから地面６へ回転力を伝達する状態と等価なバネ／ダンパ７ａによって発生する周波数成分として、軸ねじれ振動の周波数成分より低い周波数帯域にある１．２[Ｈｚ]の周波数成分の速度信号が含まれている。さらに、通常の速度変動に起因する信号成分である直流成分に極めて近い０．１[Ｈｚ]の速度信号が含まれている。この０．１[Ｈｚ]の速度信号の速度換算振幅は約１．８４[Ｈｚ]であり、１．２[Ｈｚ]の速度信号の速度換算振幅は０．１５[Ｈｚ]であり、１．９[Ｈｚ]の速度信号の速度換算振幅は０．０６[Ｈｚ]であって、２．４[Ｈｚ]の速度信号の速度換算振幅が０．０４[Ｈｚ]であるのと比べてかなり高い振幅値を示している。
【００３２】
このように、通常の速度変動に起因する速度信号（ａ）の０．１[Ｈｚ]成分の絶対値がかなり大きいため、１次ＨＰＦ２０（図５参照）を通過した補償信号（ｂ）においても０．１[Ｈｚ]の振幅成分（速度換算振幅）は０．２０[Ｈｚ]とかなり大きな値を示している。つまり、０．１[Ｈｚ]の振幅成分が、タイヤ振動や軸ねじれ振動による１．２[Ｈｚ]、１．９[Ｈｚ]、および２．４[Ｈｚ]の振幅成分よりかなり大きく表われているため、０．１[Ｈｚ]の振幅成分の補償信号に比例ゲインを乗じたトルク電流指令補正値は、例えば、トルク制御の過補償を防止するための制御リミッタ（図示せず）で制限される。
【００３３】
このように、タイヤ振動による１．２[Ｈｚ]の振幅成分は、１次ＨＰＦ２０を通過した補償信号として抽出されても、０．１[Ｈｚ]の振幅成分が大きいため、これに埋もれてしまう。そのため、タイヤ振動に起因する１．２[Ｈｚ]の振幅成分に対応したトルク電流指令補正値は、タイヤ振動の補償のために有効に用いることができない。言い換えると、図５に示す速度ダンピング制御系の１次ＨＰＦ２０では、タイヤ振動の周波数成分である１．２[Ｈｚ]に対する補償効果が不充分である。
【００３４】
そこで、本実施形態では、０．１[Ｈｚ]の振幅成分を含めた直流成分を通過させないようなフィルタ機能を備えた速度ダンピング制御系を構築することによって、タイヤ振動に起因する１．２[Ｈｚ]の振幅成分を適正に通過させるようにした。そして、この１．２[Ｈｚ]の振幅成分をトルク電流指令補正値として用いることにより、タイヤ振動に起因する速度変動成分を除去して車両の振動抑制を実現することができる。
【００３５】
《第１実施形態》
図７は、本発明の第１実施形態に係る速度ダンピング制御系のフィルタ構成を示すブロック図である。
この第１実施形態の速度ダンピング制御系のフィルタ構成は、図５に示す軸ねじれ振動による速度変動成分を抽出するフィルタ構成を１次ハイパスフィルタから、２次ハイパスフィルタに変更したものである。
【００３６】
図７に示す速度ダンピング制御系は、通過帯域の設定周波数（遮断周波数）が０．４[Ｈｚ]の２次ＨＰＦ（２次ハイパスフィルタ）２３と、２次ＨＰＦ（２次ハイパスフィルタ）２３から出力された周波数帯域の補償信号に対して一定の定数を掛ける比例ゲイン２１と、比例ゲイン２２から出力された補償信号を制限するリミッタ３０とによって構成されている。
【００３７】
図７に示す速度ダンピング制御系においては、２次ハイパスフィルタ（２次ＨＰＦ２３）を適用することにより、通常の速度変動に起因する速度信号の０．１[Ｈｚ]成分を含む直流成分が遮断されて、直流成分および０．１[Ｈｚ]成分の速度信号の通過量が大幅に減少する。これによって、タイヤ振動に起因する１．２[Ｈｚ]の振幅成分は適正に通過し、かつ、この周波数帯域の振幅成分は０．１[Ｈｚ]の振幅成分の浸潤によるリミッタ３０の飽和が起きることなく、適正なトルク電流指令補正値として出力される。これによって、タイヤ振動に起因する速度変動成分は適正に除去されるので、車両に対してタイヤ振動が発生するおそれはなくなる。
【００３８】
図８は、図７に示す速度ダンピング制御系に入力されるモータの速度信号と２次ＨＰＦ２３の出力の補償信号の周波数特性を表わす特性図であり、横軸に周波数[Ｈｚ]、縦軸に信号の速度換算振幅[Ｈｚ]を示している。図８の特性図において、破線は図７の速度ダンピング制御系に入力されるモータ１の生の速度信号をＦＦＴ処理した速度信号特性であり、実線は２次ＨＰＦ２３の出力の振動成分信号をＦＦＴ処理した速度変動信号特性である。
【００３９】
図８に示すように、図７の速度ダンピング制御系に入力されるモータの速度信号（ａ）には、軸ねじれ振動に起因する周波数成分（つまり、１．９[Ｈｚ]、および２．４[Ｈｚ]の周波数成分）が含まれるとともに、右タイヤ５ａから地面６へ回転力を伝達するための摩擦抵抗に等価なバネ／ダンパ７ａによって発生する周波数成分として、軸ねじれ振動の周波数成分より低い周波数帯域にある１．２[Ｈｚ]の速度信号が含まれている。さらに、通常の速度変動に起因する信号成分である直流成分に極めて近い０．１[Ｈｚ]の速度信号が含まれている。この０．１[Ｈｚ]の速度信号の速度換算振幅は約１．８４[Ｈｚ]であり、１．２[Ｈｚ]の速度信号の速度換算振幅である０．１５[Ｈｚ]、１．９[Ｈｚ]の速度信号の速度換算振幅である０．０６[Ｈｚ]、および２．４[Ｈｚ]の速度信号の速度換算振幅である０．０４[Ｈｚ]に比べて、かなり高い振幅値を示している。
【００４０】
ところが、通常の速度変動に起因する速度信号（ａ）の０．１[Ｈｚ]成分の絶対値は非常に大きいにも拘わらず、図７に示す速度ダンピング制御系の２次ＨＰＦ２３によって０．１[Ｈｚ]成分はほとんど遮断されてしまう。したがって、図８の補償信号（ｂ）の特性に示すように、２次ＨＰＦ２３を通過した補償信号（ｂ）の０．１[Ｈｚ]の振幅成分（速度換算振幅）は０．０２[Ｈｚ]以下にまで低減される。
【００４１】
このようにして、２次ＨＰＦ２３によって直流成分および０．１[Ｈｚ]成分の速度信号の通過量を大幅に減少させることができるので、２次ＨＰＦ２３を通過した補償信号（ｂ）は、０．１[Ｈｚ]の振幅成分（速度換算振幅）のリミッタで制限されるおそれはなくなる。これによって、タイヤ振動による１．２[Ｈｚ]の振幅成分は、０．１[Ｈｚ]の振幅成分に埋もれてしまうことなく、適正に比例ゲインを乗じたトルク電流指令補正値として出力される。したがって、そのトルク電流指令補正値に基づいてタイヤ振動による速度変動成分を補正することにより、タイヤ振動に起因する車両の振動を防止することができる。
【００４２】
図９は、本実施形態の速度ダンピング制御系を実現するための電動機制御回路２００の機能構成を示すブロック図である。
前記した速度ダンピング制御系の機能は、制御装置１０（図４参照）に含まれる電動機制御回路２００によって実現される。
【００４３】
この電動機制御回路２００は、モータ回転速度ｆｒｆｂと、電動機電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗと、トルク指令（モータトルク指令）Ｔｒｑ＊と、直流電圧Ｅｄｃとに基づいて、インバータ（１３ａ，１３ｂ；図４参照）に印加する制御パルス信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗを生成するものである。なお、モータ回転速度ｆｒｆｂは、機械角から電気角に換算した値を用いている。
【００４４】
また、電動機制御回路２００は、パルス生成器２１０と、３相−２軸変換器２１５と、変調率算出器２２０と、ｄｑ軸−極座標変換器２２５と、ＶｄＶｑ電圧指令器２３０と、周波数−位相変換器２３５と、トルク−電流変換器２４０と、ｑ軸ＡＣＲ２４５と、すべり周波数指令演算器２５０と、１／Ｍ演算器２５５と、ＬＰＦａ２６０と、磁束指令演算器２７０と、加算器２８０，２８１，２８２，２８３と、本実施形態の特徴構成である速度ダンピングフィルタ３００と、を備える。なお、各部の機能は図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるコンピュータおよびプログラムによって実現される。
【００４５】
ｄｑ軸−極座標変換器２２５は、ｑ軸指令電圧Ｖｑｍと、ｄ軸指令電圧Ｖｄｍとを、次の（１）式および（２）式に基づいて、電圧位相δｄｑと電圧振幅Ｖ１ｄｑとに変換する。
δｄｑ＝ｔａｎ−１（Ｖｑｍ／Ｖｄｍ）                          …（１）
Ｖ１ｄｑ＝√（Ｖｄｍ２＋Ｖｑｍ２）                            …（２）
【００４６】
パルス生成器２１０は、電圧振幅Ｖ１ｄｑと電圧位相δｄｑとに基づいた信号が入力され、右インバータ（図示せず）を制御する制御パルス信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗを出力する。このとき、電圧振幅Ｖ１ｄｑは、変調率算出器２２０によって直流電圧Ｅｄｃとの比率が演算されて、演算結果である変調率Ｖ１ｋｈがパルス生成器２１０に入力される。また、基準座標位相θｎｏｗと電圧位相δｄｑとπ／２の位相角とが、加算器２８３により加算されてインバータ位相θｉｎｖとなり、パルス生成器２１０に入力される。
【００４７】
また、パルス生成器２１０は、加算された位相信号（θｎｏｗ＋δｄｑ＋π／２）に基づいた三角波信号の値と、電圧振幅Ｖ１ｄｑの値とを比較してＰＷＭ制御パルス信号を生成して、制御パルス信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗとして出力する。また、変調率Ｖ１ｋｈが所定の値を超えた場合は、パルス生成器２１０は、インバータ位相θｉｎｖに対応した長さの１パルス制御信号を生成して、制御パルス信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗとして出力する。
【００４８】
周波数−位相変換器２３５は、インバータ周波数ｆｉｎｖ＊を２π／ｓ倍に積分することにより、基準座標位相θｎｏｗに変換するものである。なお、インバータ周波数ｆｉｎｖ＊は、加算器２８２により、モータ回転速度ｆｒｆｂと、すべり周波数指令ｓｌｉｐ＊とを加算したものである。
【００４９】
３相−２軸変換器２１５は、次の（３）式乃至（６）式に基づいて、右電動機（図示せず）に流れる電動機電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをｄ軸電流Ｉｄｆとｑ軸電流Ｉｑｆとにｄｑベクトル変換するものである。
Ｉαｆ＝２／３・Ｉｕ−１／３・Ｉｖ−１／３・Ｉｗ                …（３）
Ｉβｆ＝１／√｛３・（Ｉｖ−Ｉｗ）｝                            …（４）
Ｉｄｆ＝＋Ｉαｆ・cos（θｎｏｗ）＋Ｉβｆ・sin（θｎｏｗ）      …（５）
Ｉｑｆ＝−Ｉαｆ・sin（θｎｏｗ）＋Ｉβｆ・cos（θｎｏｗ）      …（６）
【００５０】
トルク−電流変換器２４０は、ｄ軸磁束指令φｄ＊に基づいて、トルク指令Ｔｒｑ＊をｑ軸電流指令Ｉｑ＊に変換するものであり、次の（７）式により変換を行う。
Ｉｑ＊＝Ｔｒｑ＊／（Ｋ・φｄ＊）                                  …（７）
ここで、ｄ軸磁束指令φｄ＊は、直流電圧Ｅｄｃとインバータ周波数ｆｉｎｖ＊との関数であり、磁束指令演算器２７０がテーブルを参照して演算する。例えば、低速度領域では一定磁束（定トルク駆動）となるようにし、高速度領域では一定出力（ＥＭ＝ｆｒｆｂ・Ｔｒｑ＝一定）となるように磁束を低減するようにする。
【００５１】
磁束指令演算器２７０は、インバータ周波数ｆｉｎｖ＊に基づいてｄ軸磁束指令φｄ＊を演算するものであり、これらの関係がテーブルとして記憶されている。インバータ周波数ｆｉｎｖ＊が所定周波数よりも低いときには、ｄ軸磁束指令φｄ＊を一定値とし、インバータ周波数ｆｉｎｖ＊が所定周波数よりも高いときには、ｄ軸磁束指令φｄ＊を徐々に減衰させる。これにより、インバータ周波数ｆｉｎｖ＊が低いときには、定トルク駆動が可能になり、インバータ周波数ｆｉｎｖ＊が高いときには、定出力駆動が可能となる。
【００５２】
ｑ軸ＡＣＲ２４５は、ＬＰＦａ２６０によって基本波成分を抽出されたｑ軸電流Ｉｑｆとｑ軸電流指令Ｉｑ１＊との差分に基づいて比例積分制御（ＰＩ制御）するものであり、この差分が加算器２８１によって演算される。ここで、ｑ軸電流指令Ｉｑ１＊は、加算器２８０を用いて、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊からモータ回転速度ｆｒｆｂに含まれる外乱成分に相当するトルク電流指令補正値を減算した値である。また、ｑ軸ＡＣＲ２４５の出力には、リミッタ２４７が接続されており、ｑ軸電流指令Ｉｑｖを出力する。
【００５３】
ＶｄＶｑ電圧指令器２３０は、ｑ軸電流指令Ｉｑｖと、ｄ軸磁束指令φｄ＊と、ｄ軸磁束指令φｄ＊を１／Ｍ演算器２５５で変換したｄ軸電流指令Ｉｄ＊と、インバータ周波数ｆｉｎｖ＊とを入力して、次の（８）式，（９）式に基づいて、ｑ軸指令電圧Ｖｑｍとｄ軸指令電圧Ｖｄｍとを生成する。
【００５４】
Ｖｑｍ＝Ｒσ・Ｉｑｖ＋２πｆｉｎｖ＊・Ｌσ・Ｉｄ＊
＋２πｆｒｆｂ・Ｍ／Ｌ２・φｄ＊            …（８）
Ｖｄ＊＝Ｒσ・Ｉｄ＊−２πｆｉｎｖ＊・Ｌσ・Ｉｑｖ
−Ｍ／（Ｔ２・Ｌ２）・φｄ＊                  …（９）
ここで、Ｒσ＝Ｒ１＋Ｒ２’、Ｌσ＝Ｌ１−Ｍ２／Ｌ２であって、Ｒσ：１次換算抵抗、Ｒ１：１次抵抗、Ｒ２’：１次換算２次抵抗、Ｌσ：１次換算漏れインダクタンス、Ｍ：相互インダクタンス、Ｌ１：１次自己インダクタンス、Ｌ２：２次自己インダクタンス、Ｔ２：２次時定数（Ｔ２＝Ｌ２／Ｒ２），Ｒ２：２次抵抗である。これらの定数は、誘導電動機の等価回路パラメータである。
【００５５】
本実施形態の特徴構成である速度ダンピングフィルタ３００は、モータ回転速度ｆｒｆｂを用いて右モータ（図示せず）の負荷に印加される外乱を除去・補正するためのものであり、ｑ軸補正電流ΔＩｑ＊を出力する。
【００５６】
すべり周波数指令演算器２５０は、ｄ軸磁束指令φｄ＊とｑ軸電流指令Ｉｑｖとから、次の（１０）式に基づいて、すべり周波数指令ｓｌｉｐ＊を演算する。
ｓｌｉｐ＊＝Ｋ・Ｉｑｖ／φｄ＊                              …（１０）
ここで、Ｋは定数である。
【００５７】
《第２実施形態》
第２実施形態では、モータ回転速度ｆｒｆｂ[Ｈｚ]の検出値からタイヤ振動周波数、モータ軸２の軸ねじれ振動周波数、ギア軸４の軸ねじれ振動周波数、等の固有振動周波数を探索し、最終的に速度ダンピング制御における、２次ハイパスフィルタの遮断周波数を自動調整する（あるいは複数の２次バンドパスフィルタの通過中心周波数を自動調整する）オートチューニングシステムについて説明する。すなわち、タイヤ５の空気圧や地面６の路面状態によってタイヤ５と地面６との間のバネ／ダンパ（つまり、図４に示すバネ／ダンパ７ａ、７ｂ）のパラメータ値が変化するため、タイヤ振動周波数の中心値は１．２[Ｈｚ]から変化する。そのため、車両の走行状態に対応したタイヤ振動周波数の速度信号を通過させることが望ましい。
【００５８】
言い換えると、前記した第１実施形態においては、タイヤ振動周波数は、例えば１．２[Ｈｚ]の固定であるとしたが、実際には、タイヤ５の空気圧や地面６の路面状態によってタイヤ振動周波数は１．２[Ｈｚ]よりずれることがある。したがって、タイヤ振動周波数のずれに対応するために通過帯域の中心周波数を自動調整する機能（オートチューニング機能）を設ける必要があるので、第２実施形態ではタイヤ５の空気圧や地面６の路面状態に対応した通過帯域の中心周波数の自動調整方法について説明する。
【００５９】
図１０は、本発明の第２実施形態における振動周波数成分分析装置４０の構成を示すブロック図である。
図１０において、波形メモリには、モータ回転速度ｆｒｆｂの検出値が所定値を超えた（走行状態が変化したことを意味する）値となる状態を起点とし、それから所定時間後を終点とした波形の観測期間Ｔsample[ｓ]について、モータ回転速度ｆｒｆｂが記憶される。この所定値は、典型的には零であって、モータ回転速度ｆｒｆｂの検出値が零でなくなるとは、この車両が走行開始することを意味する。走行開始直後のデータを取得する理由は、路面抵抗が大きく変動する高速走行時に比べると、このタイミング（前記した観測期間）の方が機械固有振動を捕まえ易い、すなわちノイズが少ないからである。なお、記憶開始後に観測期間Ｔsampleが経過する前にモータ回転速度ｆｒｆｂの検出値が零となった場合には、記憶動作を中止し、再びモータ回転速度ｆｒｆｂの検出値が零でない値となったら、同様の処理を繰り返す。
【００６０】
波形メモリに正常に記憶処理が終わった場合は、ｎ次ＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理とｎ次変動成分振幅算出を０次からＮｍａｘ次まで順次実施していく。ここで、１次変動成分の周波数（基本周波数）は、１／Ｔsampleになる。Ｔsample＝１０[ｓ]の場合、０．１[Ｈｚ]となる。また、分析最大次数Ｎｍａｘは、観測したい振動成分周波数の最大値に応じて決める。観測されるであろう振動成分周波数が１．２[Ｈｚ]〜４[Ｈｚ]の場合は、観測最大周波数を例えば５[Ｈｚ]に想定する。すなわち、次式によって設定すればよい。
観測最大次数Ｎｍａｘ＝５[Ｈｚ]／０．１[Ｈｚ]＝５０[次]
【００６１】
ｎ次ＦＦＴの一般式は、次の式（１１）および式（１２）で表せる。
【００６２】
【数１】
2008167612.tif 000003
【００６３】
振幅算出の一般式は、次の式（１３）で表せる。
frfb_Amp(n)＝√｛frfb_Re(n)2 + frfb_Im(n)2｝      …（１３）
【００６４】
観測期間Ｔsampleにおけるモータ回転速度の成分振幅を求めるには、これらの式（１１）、式（１２）、式（１３）の処理を０次からＮｍａｘ次まで順番に処理すればよい。
【００６５】
図１１は、振動周波数成分分析装置４０の処理手順を時間軸に沿って示した図である。
図１１（ａ）には、入力信号であるモータ回転速度ｆｒｆｂの検出値の波形を示す。
図１１（ｂ）には、波形メモリに記憶された、観測期間Ｔsampleの間のモータ回転速度検出値の波形を示す。
図１１（ｃ）には、後記の機械振動周波数検索処理などの処理順序例をタイムチャートで示す。
このタイムチャートでも判るように、振動周波数成分分析および機械振動周波数探索の
一連の処理時間は、典型的には、約２０[ｓ]〜約６０[ｓ]程度である。これはタイヤ振動周波数の変化は２０[ｓ]程度の短時間で起こるものではなく、１分間以上の時間軸での温度変化、または停車時の積載・荷下しによる荷重変化によりもたらされると想定できるからである。
【００６６】
図１２は、振動周波数成分分析装置４０の出力結果の一例をＦＦＴ処理したものを示すグラフである。
図１２において、０[Ｈｚ]付近の大きな振幅はノイズであり、検索の対象外となる。タイヤ振動の最低周波数が判っている場合、これより若干低い周波数fw_min未満の成分は、検索対象から外して構わないことになる。
そして、次の手順により、残りの成分（検索対象から外されなかった周波数fw_min以上の成分）の振幅からピーク値の大きい順番に数点（例えば３点）の振動点を検索する。
【００６７】
この機械振動周波数検索処理の概要について説明する。
初期段階での振動点候補である振動成分振幅frfb_Amp(fw)を降順に並べ替え、一番大きな振幅の振動周波数fw0を確認する。
【００６８】
この振動周波数fw0が周波数fw_minより小さい場合は、検索対象ではない直流成分の一部と判断する。この振動周波数fw1を頂点として右肩下がりの成分を抽出していき、これらを振動点候補から外す。
この振動周波数fw0が周波数fw_minより大きい場合は、検索対象と判断し、０[Ｈｚ]から周波数fw_minまでの周波数を振動点候補から外す。
【００６９】
このように、直流分付近の振動点候補を除外したのち、振動振幅ピークが大きい周波数成分を、次の手順によって、例えば３点抽出する。
まず、振動点候補から最大値のものを見つけ、これに対応する振動周波数fw1を確認する。そして、この振動周波数fw1を保存し、振動点候補から外す。この振動周波数fw1を頂点として右肩下がりの成分を抽出していき、これらを振動点候補から外す。さらに振動周波数fw1を頂点として左肩下がりの成分を抽出していき、これらを振動点候補から外す。この振動周波数fw１が第１の振動点である。
【００７０】
残った振動点候補から最大値のものを見つけ、これに対応する振動周波数fw2を確認する。そして、この振動周波数fw2を保存し、振動点候補から外す。この振動周波数fw2を頂点として右肩下がりの成分を抽出していき、これらを振動点候補から外す。さらに振動周波数fw2を頂点として左肩下がりの成分を抽出していき、これらを振動点候補から外す。この振動周波数fw2が第２の振動点である。
【００７１】
残った振動点候補から最大値のものを見つけ、これに対応する振動周波数fw3を確認する。そして、この振動周波数fw2を保存し、振動点候補から外す。この振動周波数fw3を頂点として右肩下がりの成分を抽出していき、これらを振動点候補から外す。さらに振動周波数fw3を頂点として左肩下がりの成分を抽出していき、これらを振動点候補から外す。この振動周波数fw3が第３の振動点である。
同様に処理を繰り返せば、振動振幅の頂点が抽出され、さらなる振動点を見いだせるが、実用上は２点から３点程度求めればよい。
【００７２】
図１３は、機械振動周波数検索の一例を示すフローチャートである。
まず、振動成分振幅frfb_Amp(fw)を降順に並べ替える。そして、大きい順に、AmpM(k)  k＝１，２，３とする（ステップＳ１０１）。k＝１，２，３として図示したが、振動成分振幅frfb_Amp(fw)の数は、これよりずっと多数であって、同様に処理が施される。
【００７３】
そして、AmpM(1)＝frfb_Amp(fw)となるfw＜fw_minであるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。
AmpM(1)＝frfb_Amp(fw)となるfw＜fw_minである場合（ステップＳ１０２のＹｅｓ）、対応するfw〜０Ｈｚを振動点候補から外す（ステップＳ１０６）。
そして、Δ＝Δ＋Δminを行い（ステップＳ１０３）、ΔにΔminをインクリメントする。
さらに、frfb_Amp(fw)＞frfb_Amp(fw+Δ)であるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。
frfb_Amp(fw)＞frfb_Amp(fw+Δ)である場合（ステップＳ１０４のＹｅｓ）、対応するfw+Δを振動点候補から外し（ステップＳ１０５）、ステップＳ１０３以降の処理を繰り返す。
frfb_Amp(fw)＞frfb_Amp(fw+Δ)でない場合（ステップＳ１０４のＮｏ）、後記するステップＳ１１０以降の処理へ移る。
【００７４】
AmpM(1)＝frfb_Amp(fw)となるfw＜fw_minでない場合（ステップＳ１０２のＮｏ）、０[Ｈｚ]〜fw_min[Ｈｚ]を振動点候補から外し（ステップＳ１０７）、後記するステップＳ１１０以降の処理へ移る。
【００７５】
次に、候補に残っているAmpM(k)のうち最大値を探す（ステップＳ１１０）。そして、AmpM(k)＝frfb_Amp(fw)となるfwを選出する（ステップＳ１１１）。
【００７６】
そして、frfb_Amp(fw)+Δ＞frfb_Amp(fw+Δ)+Δminであるか否かを判断する（ステップＳ１１３）。
frfb_Amp(fw)+Δ＞frfb_Amp(fw+Δ)+Δminである場合（ステップＳ１１３のＹｅｓ）、対応するFw+Δを振動点候補から外し（ステップＳ１１４）、ステップＳ１０３と同様にΔ＝Δ+Δminを行い（ステップＳ１１２）、ステップＳ１１３以降の処理を繰り返す。
frfb_Amp(fw)+Δ＞frfb_Amp(fw+Δ)+Δminでない場合（ステップＳ１１３のＮｏ）、次の処理（ステップＳ１１６）へ進む。
【００７７】
そして、frfb_Amp(fw)-Δ＞frfb_Amp(fw-Δ)-Δminであるか否かを判断する（ステップＳ１１６）。
frfb_Amp(fw)-Δ＞frfb_Amp(fw-Δ)-Δminである場合（ステップＳ１１６のＹｅｓ）、対応するFw-Δを振動点候補から外し（ステップＳ１１７）、ステップＳ１０３と同様にΔ＝Δ+Δminを行い（ステップＳ１１５）、ステップＳ１１６以降の処理を繰り返す。
frfb_Amp(fw)-Δ＞frfb_Amp(fw-Δ)-Δminでない場合（ステップＳ１１６のＮｏ）、次の処理（ステップＳ１１８）へ進む。
【００７８】
次に、指定数の候補を選んだか否かを判断する（ステップＳ１１８）。この指定数は、一連の処理を行う際に、あらかじめ指定しておく。
指定数（例えば、２または３）の候補を選んでいない場合（ステップＳ１１８のＮｏ）、ステップＳ１１０以降の処理を繰り返す。
指定数（例えば、２または３）の候補を選んだ場合（ステップＳ１１８のＹｅｓ）、処理を終了する。
【００７９】
図１４は、速度ダンピング制御のフィルタが２次ハイパスフィルタの場合において、特性の自動調整を実施する例を示す説明図である。
２次ハイパスフィルタの特性は遮断角速度ωｃ（＝遮断周波数ｆｃ・２π）とダンピング係数ζで規定される。理論的にはこの両者を自動調整できるが、試行の結果、ダンピング係数ζは０．６で固定にして、遮断周波数ｆｃを自動調整することが合理的である。
１．０ｆｃにおけるゲインは、０．８３３倍
１．３ｆｃにおけるゲインは、０．９９１倍
であるから、最小値となる振動点周波数ｆｗｔに対して、ｆｃ＝ｆｗｔ／１．３に設定すると好ましい通過特性を得られることになる。
【００８０】
例えば、ｆｗ１＝１．２［Ｈｚ］、ｆｗ２＝１．４［Ｈｚ］、ｆｗ３＝２．４［Ｈｚ］の場合、これらの最小値がタイヤ振動周波数と考えてよい。よって、ｆｗｔ＝ｍｉｎ（ｆｗ１，ｆｗ２，ｆｗ３）＝１．２［Ｈｚ］となる。これから、２次ハイパスフィルタに設定すべき遮断周波数ｆｃは、ｆｃ＝ｆｗｔ／１．３＝１．１５［Ｈｚ］となる。
【００８１】
《第３実施形態》
図１５は、本発明の第３実施形態に係る速度ダンピング制御系のフィルタ構成を示すブロック図である。
この第３実施形態の速度ダンピング制御系のフィルタ構成は、図７に示す軸ねじれ振動による速度変動成分を抽出する２次ハイパスフィルタを、中心周波数の異なる２つの２次バンドパスフィルタに変更したものである。
【００８２】
図１５に示す速度ダンピング制御系は、中心周波数が１．２[Ｈｚ]の２次ＢＰＦ５１と、２次ＢＰＦ５１と並列接続され中心周波数が１．９[Ｈｚ]の２次ＢＰＦ５２と、２次ＢＰＦ５１および２次ＢＰＦ５２の出力を加算した周波数帯域の補償信号に対して一定の定数を掛ける比例ゲイン２１と、比例ゲイン２１から出力された補償信号を制限するリミッタ３０とによって構成されている。
【００８３】
図１５に示す速度ダンピング制御系においては、２つの並列の２次のバンドパスフィルタを適用することにより、通常の速度変動に起因する速度信号の０．１[Ｈｚ]成分を含む直流成分が遮断されて、直流成分および０．１[Ｈｚ]成分の速度信号の通過量が大幅に減少する。これによって、タイヤ振動に起因する１．２[Ｈｚ]の振幅成分は適正に通過し、かつ、この周波数帯域の振幅成分は０．１[Ｈｚ]の振幅成分の浸潤によるリミッタ３０の飽和が起きることなく、適正なトルク電流指令補正値として出力される。これによって、タイヤ振動に起因する速度変動成分は適正に除去されるので、車両に対してタイヤ振動が発生するおそれはなくなる。
【００８４】
さらに、中心周波数が１．２[Ｈｚ]のＢＰＦ５１によって、１．２[Ｈｚ]の振動点がより明確に抽出され、また、中心周波数が１．９[Ｈｚ]のＢＰＦ５２によって、１．２[Ｈｚ]の振動点がより明確に抽出されるとともに、他の周波数の信号が効果的に抑圧される。
【００８５】
図１６は、図１５に示す速度ダンピング制御系に入力されるモータの速度信号と２つのバンドパスフィルタの出力の補償信号の周波数特性を表わす特性図であり、横軸に周波数[Ｈｚ]、縦軸に信号の速度換算振幅[Ｈｚ]を示している。図１６の特性図において、破線は図１５に示す速度ダンピング制御系に入力されるモータ１の生の速度信号をＦＦＴ処理した速度信号特性であり、実線はＢＰＦ５１，５３の出力を加算した振動成分信号をＦＦＴ処理した速度変動信号特性である。
【００８６】
図１６に示すように、図１５の速度ダンピング制御系に入力されるモータの速度信号（ａ）には、軸ねじれ振動に起因する周波数成分（つまり、１．９[Ｈｚ]、および２．４[Ｈｚ]の周波数成分）が含まれるとともに、右タイヤ５ａから地面６へ回転力を伝達するための摩擦抵抗に等価なバネ／ダンパ７ａによって発生する周波数成分として、軸ねじれ振動の周波数成分より低い周波数帯域にある１．２[Ｈｚ]の速度信号が含まれている。さらに、通常の速度変動に起因する信号成分である直流成分に極めて近い０．１[Ｈｚ]の速度信号が含まれている。この０．１[Ｈｚ]の速度信号の速度換算振幅は約１．８４[Ｈｚ]であり、１．２[Ｈｚ]の速度信号の速度換算振幅である０．１５[Ｈｚ]、１．９[Ｈｚ]の速度信号の速度換算振幅である０．０６[Ｈｚ]、および２．４[Ｈｚ]の速度信号の速度換算振幅である０．０４[Ｈｚ]に比べて、かなり高い振幅値を示している。
【００８７】
ところが、通常の速度変動に起因する速度信号（ａ）の０．１[Ｈｚ]成分の絶対値は非常に大きいにも拘わらず、図１５に示す速度ダンピング制御系の２次ＢＰＦ５１および２次ＢＰＦ５２によって０．１[Ｈｚ]成分はほとんど遮断されてしまう。したがって、図１６の補償信号（ｂ）の特性に示すように、２次ＢＰＦ５１および２次ＢＰＦ５２を通過した補償信号（ｂ）の０．１[Ｈｚ]の振幅成分（速度換算振幅）は０．０２[Ｈｚ]以下にまで低減される。
【００８８】
このようにして、２次ＢＰＦ５１および２次ＢＰＦ５２によって直流成分および０．１[Ｈｚ]成分の速度信号の通過量を大幅に減少させることができるので、２次ＢＰＦ５１および２次ＢＰＦ５２を通過した補償信号（ｂ）は、０．１[Ｈｚ]の振幅成分（速度換算振幅）のリミッタで制限されるおそれはなくなる。さらに、タイヤ振動による１．２[Ｈｚ]および１．９[Ｈｚ]の振幅成分は、０．１[Ｈｚ]の振幅成分に埋もれてしまうことなく、適正に比例ゲインを乗じたトルク電流指令補正値として出力される。したがって、そのトルク電流指令補正値に基づいてタイヤ振動による速度変動成分を補正することにより、タイヤ振動に起因する車両の振動を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】モータ回転速度とモータトルクとの関係を表わす一般的なモータ回転速度−トルク特性図である。
【図２】モータ回転速度と時間との関係を表わすモータの速度信号特性図である。
【図３】本実施形態のシリーズハイブリッド車両におけるモータからタイヤを経由して地面に至るまでの駆動力の伝達構成を示す概念図である。
【図４】本実施形態のシリーズハイブリッド車両の駆動力の伝達構成を模式的に示すシステム構成図である。
【図５】軸ねじれ振動による速度変動成分を除去するための速度ダンピング制御系のフィルタ構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示す速度ダンピング制御系に入力されるモータの速度信号とバンドパスフィルタの出力の補償信号の周波数特性を表わす特性図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る速度ダンピング制御系のフィルタ構成を示すブロック図である。
【図８】図７に示す速度ダンピング制御系に入力されるモータの速度信号とバンドパスフィルタ２０の出力の補償信号の周波数特性を表わす特性図である。
【図９】本実施形態の速度ダンピング制御系を実現するための電動機制御回路の機能構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第２実施形態における中心周波数自動調整装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】振動周波数成分分析装置の処理手順を時間軸に沿って示した図であって、（ａ）には、入力信号であるモータ回転速度の検出値の波形を示し、（ｂ）には、波形メモリに記憶された、観測期間の間のモータ回転速度検出値の波形を示し、（ｃ）には、後記の機械振動周波数検索処理などの処理順序例をタイムチャートで示す。
【図１２】振動周波数成分分析装置の出力結果の一例をＦＦＴ処理したものを示すグラフである。
【図１３】機械振動周波数検索の一例を示すフローチャートである。
【図１４】速度ダンピング制御のフィルタが２次ハイパスフィルタの場合において、特性の自動調整を実施する例を示す説明図である。
【図１５】本発明の第３実施形態に係る速度ダンピング制御系のフィルタ構成を示すブロック図である。
【図１６】図１５に示す速度ダンピング制御系に入力されるモータの速度信号と２つのバンドパスフィルタの出力を加算した補償信号の周波数特性を表わす特性図である。
【符号の説明】
【００９０】
１      モータ
１ａ    右モータ
１ｂ    左モータ
２      モータ軸
２ａ，２ｂ    ダンパ
３      ギア
３ａ    右ギア
３ｂ    左ギア
４      ギア軸
４ａ，４ｂ    ダンパ
５      タイヤ
５ａ    右タイヤ
５ｂ    左タイヤ
６      地面
７，７ａ，７ｂ    ダンパ
１０    制御装置
１１    エンジン
１２    整流器付同期発電機
１３ａ  右インバータ
１３ｂ  左インバータ
１５ａ  右チョッパ
１５ｂ  左チョッパ
１６ａ  右抵抗器
１６ｂ  左抵抗器
２０    １次ＨＰＦ
２１    比例ゲイン
２２    比例ゲイン
２３    ２次ＨＰＦ
３０    リミッタ
４０    振動周波数成分分析装置
５１，５２  ２次ＢＰＦ
２００  電動機制御回路
２１０  パルス生成器
２１５  ３相−２軸変換器
２２０  変調率算出器
２２５  ｄｑ軸−極座標変換器
２３０  ＶｄＶｑ電圧指令器
２３５  周波数−位相変換器
２４０  トルク−電流変換器
２４７  リミッタ
２５０  周波数指令演算器
２５５  １／Ｍ演算器
２６０  ＬＰＦａ
２７０  磁束指令演算器
２８０，２８１，２８２，２８３  加算器
３００  速度ダンピングフィルタ
【図１】
2008167612.tif 000004
【図２】
2008167612.tif 000005
【図３】
2008167612.tif 000006
【図４】
2008167612.tif 000007
【図５】
2008167612.tif 000008
【図６】
2008167612.tif 000009
【図７】
2008167612.tif 000010
【図８】
2008167612.tif 000011
【図９】
2008167612.tif 000012
【図１０】
2008167612.tif 000013
【図１１】
2008167612.tif 000014
【図１２】
2008167612.tif 000015
【図１３】
2008167612.tif 000016
【図１４】
2008167612.tif 000017
【図１５】
2008167612.tif 000018
【図１６】
2008167612.tif 000019