(57)【要約】【課題】振動を抑制できると共に振動抑制後には要求されたトルクを精度良く実現できる振動抑制制御装置を提供する。【解決手段】電動機の回転速度Ｎに対してフィルタ処理を施す可変ローパスフィルタ１０と、回転速度Ｎとフィルタ処理後回転速度ｙとの偏差を検出する減算器１２と、検出された偏差に基づいて補正値を演算する増幅器１３と、演算された補正値によってトルク指令値を補正する加算器１４と、補正されたトルク指令値で電動機を駆動制御する電流制御部１１と、を備え、トルク指令値が変化した時からの経過時間に基づいて可変ローパスフィルタ１０の時定数を低下させるように構成した振動抑制制御装置。トルク指令値が変化した時からの経過時間に基づいてフィルタの時定数を低下させることにより、振動を抑制すると共に、振動収束後には要求されたトルクを精度良く発生できる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の回転に伴う振動を抑制する振動抑制制御装置において、
電動機に対するトルク指令値を発生するトルク指令値発生手段と、
電動機の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記回転速度検出手段で検出した電動機回転速度に対して、フィルタ処理を施すフィルタ手段と、
前記回転速度検出手段で検出された電動機回転速度と、前記フィルタ手段でフィルタ処理されたフィルタ処理後回転速度との偏差を検出する偏差検出手段と、
前記偏差検出手段で検出された偏差に基づいて、トルク指令値の補正値を演算する補正値演算手段と、
前記補正値演算手段で演算された補正値によって前記トルク指令値を補正するトルク指令値補正手段と、
前記トルク指令値補正手段で補正されたトルク指令値に基づいて、電動機を駆動制御する電動機制御手段と、
トルク指令値が変化した後の経過時間に基づいて、前記フィルタ手段の時定数を低下させる時定数低下手段と、
を備えたことを特徴とする振動抑制制御装置。
【請求項２】
前記時定数低下手段は、トルク指令値が変化した後の経過時間に基づいて、前記フィルタ手段の時定数を徐々に低下させることを特徴とする請求項１に記載の振動抑制制御装置。
【請求項３】
前記時定数低下手段は、トルク指令値が変化した場合には、前記フィルタ手段の時定数を初期値に復帰させることを特徴とする請求項１に記載の振動抑制制御装置。
【請求項４】
電動機の回転に伴う振動を抑制する振動抑制制御装置において、
電動機に対するトルク指令値を発生するトルク指令値発生手段と、
電動機の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記回転速度検出手段で検出した電動機回転速度に対して、フィルタ処理を施すフィルタ手段と、
前記回転速度検出手段で検出された電動機回転速度と、前記フィルタ手段でフィルタ処理されたフィルタ処理後回転速度との偏差を検出する偏差検出手段と、
前記偏差検出手段で検出された偏差に増幅ゲインを乗算することでトルク指令値の補正値を演算する補正値演算手段と、
前記補正値演算手段で演算された補正値によって前記トルク指令値を補正するトルク指令値補正手段と、
前記トルク指令値補正手段で補正されたトルク指令値に基づいて、電動機を駆動制御する電動機制御手段と、
振動が収束したか否かを判断し、振動収束前は前記補正値演算手段における増幅ゲインを一定値に維持し、振動収束後は経過時間に基づいて前記増幅ゲインを低下させるゲイン調整手段と、
を備えたことを特徴とする振動抑制制御装置。
【請求項５】
前記ゲイン調整手段は、前記電動機回転速度の時間変化量が所定値以下になった場合、または前記トルク指令値の補正値の時間変化量が所定値以下になった場合に、振動が収束したものと判断することを特徴とする請求項４に記載の振動抑制制御装置。
【請求項６】
前記ゲイン調整手段は、トルク指令値が変化した場合には、前記補正値演算手段における増幅ゲインを初期値に復帰させることを特徴とする請求項４に記載の振動抑制制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
電気自動車等におけるトルク伝達系の振動を抑制する制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２０００−１２５４１０号公報
電気自動車のトルク伝達系の振動（電動機トルクにより発生する、電動機−駆動軸−タイヤ間の振動）を抑制する制御装置としては特許文献１に記載のものがある。上記特許文献１においては、加減速時のドライバビリティを損なうことがないようにするため、電動機の回転速度センサで検出される回転速度検出値Ｎと、該回転速度検出値Ｎを低域通過フィルタを通過させて高周波の振動成分を除去させた低域通過成分Ｎｆとの差分値△Ｎに基づいて、トルク指令値振動成分△Ｔを算出し、アクセル開度およびブレーキ開度から決定されるトルク指令値を、前述のトルク指令値振動成分で補正した補正トルク指令値で電動機を駆動制御する技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、振動成分をフィードバックする方法として有効であるが、低域通過フィルタ（一次遅れフィルタ）を用いて、高周波振動成分を除去させているため、振動が収束した後も、電動機回転速度に対してフィルタ出力は偏差（差分値△Ｎ）を持つことになる。偏差の大きさはフィルタ時定数に因って決まるが、電動機回転の振動をカットするために時定数は比較的大きい値となっているので、振動収束後も電動機回転速度との差分値△Ｎが生じ、この差分値△Ｎに起因するトルク指令値振動成分△Ｔが生じてしまう。その結果として、振動が収束した後も、トルク指令値ヘの操作量が残るので、要求されたトルクを精度良く実現することが困難である、という問題があった。
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、振動を抑制することができると共に、振動収束後には要求されたトルクを精度良く実現することの出来る振動抑制制御装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１においては、電動機回転速度に対して、フィルタ処理を施すフィルタ手段と、電動機回転速度とフィルタ処理後回転速度との偏差を検出する偏差検出手段と、偏差検出手段で検出された偏差に基づいて、トルク指令値の補正値を演算する補正値演算手段と、補正値演算手段で演算された補正値によって前記トルク指令値を補正するトルク指令値補正手段と、トルク指令値補正手段で補正されたトルク指令値に基づいて、電動機を駆動制御する電動機制御手段と、トルク指令値が変化した時からの経過時間に基づいて、前記フィルタ手段の時定数を低下させる時定数低下手段と、を備えている。すなわち、請求項１においては、トルク指令値が変化した時からの経過時間に基づいてフィルタ手段の時定数を低下させるように構成している。
【０００５】
【発明の効果】
本発明によれば、トルク指令値が変化した以後の経過時間に応じてフィルタの時定数を低下させるように構成したことにより、振動が収束し始めて以降、フィルタの時定数が順次小さくなり、フィルタ出力と回転速度との偏差を小さくすることが出来るので、要求されるトルクを実現することが出来る。そのため振動を抑制することができると共に、振動収束後には要求されたトルクを精度良く発生することができる、という効果がある。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の振動抑制制御装置を用いた車両用駆動装置の全体構成を示すブロック図である。
図１において、車両コントローラ１は車両運転者の操作量に対応したアクセル開度信号とブレーキ開度信号を入力し、トルク指令値Ｔ＊を出力する。
制御装置２は、本発明の振動抑制制御装置に相当する部分であり、トルク指令値Ｔ＊と電動機の回転速度Ｎを入力し、３相用の電流制御信号を出力する。この制御装置２は例えばマイクロコンピュータおよびその周辺機器等で構成される。
【０００７】
インバータ３は上記の電流制御信号に応じて駆動され、ｕ、ｖ、ｗの３相交流電流を電動機４に送る。これにより電動機４は駆動される。
電動機４の回転速度Ｎは回転センサ５で検出され、制御装置２へ送られる。
その他、６は電動機のトルクを伝達する駆動軸、７はディファレンシャル・ギア、８は車軸、９は車輪（タイア）である。
【０００８】
（第１実施例）
図２は、本発明の第１実施例であり、図１の制御装置２の内容を示すブロック図である。
図２においては、図１の回転センサ５で検出した電動機の回転速度Ｎを可変時定数ローパスフィルタ１０で処理したフィルタ出力ｙと回転速度Ｎとの偏差を減算器１２で検出し、それに乗算器（増幅器）１３でゲインＫを乗じた値を補正トルクΔＴとする。そして車両コントローラ１から与えられたトルク指令値Ｔ＊に上記補正トルクΔＴを加算器１４で加算した値Ｔ＊＊（＝Ｔ＊＋ΔＴ）を最終的なトルク指令値として電流制御部１１へ送る。
【０００９】
電流制御部１１では、通常のＰＩ制御等によって上記のトルク指令値Ｔ＊＊に相当するトルクを発生させる電流値を演算し、それに応じた３相の電流制御信号（スイッチング用の電圧信号）をインバータ３へ送る。これによりインバータ３は駆動され、３相交流電流を発生させて電動機４を駆動する。
なお、可変時定数ローパスフィルタ１０は、請求項１に記載のフィルタ手段と時定数低下手段に相当する。
【００１０】
上記の可変時定数ローパスフィルタ（以下、フィルタと略記する）１０は、フィルタの時定数τが可変のローパスフィルタであり、以下、その内容について説明する。
フィルタの出力をｙ、フィルタの時定数をτ、フィルタ出力ｙと回転速度Ｎとの偏差をＮ−ｙとすれば、以下のような関係がある。なお、図２中のＧは１／τ、ｓはラプラス演算子であり、ゲインＫは定数である。
フィルタ出力ｙは、ｙ＝〔１／（τｓ＋１）〕Ｎであり、これは時間領域で、下記（数１）式で示される。
【００１１】
【数１】
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電動機の回転速度がＮ＝ａｔ＋ｂで上昇し、回転速度Ｎと傾きが等しくなった、過渡後のフィルタ出力をｙ＝ａｔ＋ｃとし、前記（数１）式にそれぞれ代入すると、
Ｎ−ｙ＝ｂ−ｃ＝τａ
となり、偏差Ｎ−ｙの大きさが時定数に因ることがわかる。
時定数τの値は、まず回転速度Ｎの振動周波数をカットする大きさで決定されるが、最終的には偏差が十分小さくなる値、或いは０まで下げるものとする。時定数τはＧを操作することで変えることが出来るので、減少させる方法は予め設定した方法を用いる。例えば図４（ａ）に示すように段階的に減少させる。
【００１２】
図３は、図２における制御の処理内容を示すフローチャートである。
図３において、まず、ステップＳ１０では、アクセル開度およびブレーキ開度を検出する。
ステップＳ２０では、アクセル開度およびブレーキ開度に基づいてトルク指令値Ｔ＊を算出する。
ステップＳ３０では、トルク指令値Ｔ＊が変化したか否かを判断する。トルク指令値Ｔ＊が変化する場合は、車両の発進時や加減速時の場合に相当する。そして変化がない場合はステップＳ１０へ戻る。変化した場合はステップＳ４０へ移行する。
【００１３】
ステップＳ４０では、フィルタの時定数τを初期値（振動周波数をカットする大きさ）に設定する。
ステップＳ５０では、規定時間が経過したか否かを判断する。この規定時間とは、図４（ａ）のように時定数τをステップ状に変化させる場合における変化の間隔（一定に保つ時間）を意味する。規定時間が経過した場合にはステップＳ６０へ移行する。
ステップＳ６０では、時定数τを一段階低下させた値とする。なお、１回ごとに低下させる値は予め設定しておくが、図４（ａ）のように、最初は大幅に減少させ、次第に減少幅を小さくすることも出来る。
【００１４】
ステップＳ７０では、時定数τがゼロになったか否かを判断し、ゼロであれば、ステップＳ１０へ戻り、前述の処理を繰り返す。ゼロでない場合はステップＳ８０へ移行する。
ステップＳ８０では、トルク指令値Ｔ＊が変化したか否かを判断し、変化した場合には再度ステップＳ４０以降を繰り返すためにステップＳ４０へ進み、トルク指令値Ｔ＊が変化しない場合は、時定数τの低下を継続するためにステップＳ５０へ戻る。
【００１５】
上記のように、図３に示したフローでは、車両コントローラ１から与えられるトルク指令値Ｔ＊が変化した場合、つまり発進や加減速の操作が行われた場合には、可変時定数ローパスフィルタ１０の時定数τを初期値（振動周波数をカットする大きさ）に設定し、その後、時間の経過に伴って順次時定数τを減少させるように制御している。なお、時定数τの時間変化は回転速度Ｎの振動を拾わない範囲で調整する。
【００１６】
図４（ａ）は、上記の制御における時定数τの変化を示す図であり、図中▲１▼は従来例の特性、▲２▼は第１実施例の特性を示す。図４（ｂ）は、上記の制御における電動機の出力トルクの変化を示す図であり、図中▲１▼は従来例の特性、▲２▼は第１実施例の特性、▲３▼はトルク指令値Ｔ＊の変化を示す。
図３に示した制御では、図４（ａ）の▲２▼に示すごとく、時間の経過に伴って順次時定数τが減少する。これにより図４（ｂ）の▲２▼に示すごとく、発生トルクが▲３▼のトルク指令値Ｔ＊に良く追従した値となる。
なお、図４（ａ）、（ｂ）においては、トルク指令値Ｔ＊が変化しない場合を例示しているが、トルク指令値Ｔ＊が変化した場合には、時定数τを初期値つまり図４（ａ）の▲１▼の値まで復帰し、そこから再び時間の経過に伴って順次減少させることになる。この際、フィルタの積分値をクリアし、その時点での回転速度を初期値に再設定して振動成分の計算を行っていく。
【００１７】
上記のように、第１実施例においては、ローパスフィルタを通した信号ｙと電動機回転速度Ｎとの偏差をフィードバックする制御装置において、トルク指令値Ｔ＊が変化した以後の経過時間と共にローパスフィルタの時定数τを順次低下させるように構成したことにより、振動が収束し始めて以降、ローパスフィルタの時定数τが小さくなり、フィルタ出力と回転速度との偏差を小さくすることが出来るので、要求されるトルクを実現することが出来る。
【００１８】
（第２実施例）
図５は、本発明の第２実施例であり、図１の制御装置２の内容を示すブロック図である。
図５においては、図１の回転センサ５で検出した電動機の回転速度Ｎをローパスフィルタ１５で処理したフィルタ出力ｙと回転速度Ｎとの偏差を減算器１２で検出し、それに可変利得増幅器１６で可変ゲインＫを乗じた値を補正トルクΔＴとする。そして車両コントローラ１から与えられたトルク指令値Ｔ＊に上記補正トルクΔＴを加算器１４で加算した値Ｔ＊＊（＝Ｔ＊＋ΔＴ）を最終的なトルク指令値として電流制御部１１へ送る。以後の動作は図２と同様である。
図５においては、ローパスフィルタ１５の時定数τは固定であり、偏差に対するゲインＫを可変にするように構成している。
なお、可変利得増幅器１６は、請求項４に記載のゲイン調整手段に相当する。
【００１９】
図６は、図５における制御の処理内容を示すフローチャートである。
図６において、ステップＳ１０〜ステップＳ３０は前記図３と同じである。
次に、ステップＳ１４０では、ゲインＫを初期値とする。この初期値は、振動を抑制するに最適な値に設定される。
ステップＳ１５０では、電動機の回転速度Ｎの変化量が所定値以下になったか否か、つまり振動が収束したか否かを判断し、ＮＯ（収束していない）の場合には、ステップＳ１９０でトルク指令値Ｔ＊が変化したか否かを検出する。トルク指令値Ｔ＊が変化していない場合にはステップＳ１５０へ戻って上記のサイクルを繰り返し、トルク指令値Ｔ＊が変化した場合には、ステップＳ１４０へ戻る。振動が収束したと判断した場合はステップＳ１６０へ移行する。
【００２０】
ステップＳ１６０では、振動が収束したので、ゲインＫを初期値から順次低下させる。
ステップＳ１７０では、ゲインＫがゼロまで低下したか否かを判断し、ゼロまで至った場合にはステップＳ１０へ戻り、ゼロまで至らない場合には、ステップＳ１８０へ移行する。
ステップＳ１８０では、トルク指令値の変化を判断し、変化した場合にはステップＳ１４０へ、変化していない場合にはステップＳ１６０へ戻る。
【００２１】
上記のように、図６の制御においては、ゲインＫの初期値を、振動を抑制するに最適な値に設定し、振動収束後は、トルク指令値に影響が出ない値、あるいはは０まで順次減少させるように制御している。
なお、図６のステップＳ１５０では、振動が収束したか否かの判断は、電動機の回転速度の時間変化量が所定値以下の場合に、振動が収束したものと判断しているが、補正トルクΔＴの時間変化量が所定値以下になった場合に振動が収束したものと判断するように構成してもよい。
【００２２】
図７（ａ）は、上記の制御におけるゲインＫの変化を示す図であり、図中▲１▼は従来例の特性、▲２▼は第２実施例の特性を示す。図７（ｂ）は、上記の制御における電動機の出力トルクの変化を示す図であり、図中▲１▼は従来例の特性、▲２▼は第１実施例の特性、▲３▼はトルク指令値Ｔ＊の変化を示す。
図６に示した制御では、図７（ａ）の▲２▼に示すごとく、時間の経過に伴って順次時定数τが減少する。これにより図７（ｂ）の▲２▼に示すごとく、発生トルクが▲３▼のトルク指令値Ｔ＊に良く追従した値となる。
なお、図７（ａ）、（ｂ）においては、トルク指令値Ｔ＊が変化しない場合を例示しているが、トルク指令値Ｔ＊が変化した場合には、ゲインＫを初期値つまり図７（ａ）の▲１▼の値まで復帰し、そこから再び時間の経過に伴って順次減少させることになる。この際、フィルタの積分値をクリアし、その時点での回転速度を初期値に再設定して振動成分の計算を行っていく。
【００２３】
上記のように第２実施例においては、振動収束後に、フィルタ出力と回転速度との偏差により増大する補正トルクを強制的に下げることが出来、要求されるトルクを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振動抑制制御装置を用いた車両用駆動装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第１実施例であり、図１の制御装置２の内容を示すブロック図。
【図３】図２における制御の処理内容を示すフローチャート。
【図４】図４（ａ）は制御における時定数τの変化を示す図、図４（ｂ）は制御における電動機の出力トルクの変化を示す図。
【図５】本発明の第２実施例であり、図１の制御装置２の内容を示すブロック図。
【図６】図５における制御の処理内容を示すフローチャート。
【図７】図７（ａ）は制御におけるゲインＫの変化を示す図、図４（ｂ）は制御における電動機の出力トルクの変化を示す図。
【符号の説明】
１…車両コントローラ                ２…制御装置
３…インバータ                      ４…電動機
５…回転センサ                      ６…駆動軸
７…ディファレンシャル・ギア        ８…車軸
９…車輪（タイア）                １０…可変時定数ローパスフィルタ
１１…電流制御部                    １２…減算器
１３…乗算器（増幅器）              １４…加算器
１５…ローパスフィルタ              １６…可変利得増幅器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004272741.tif 000008
【図６】
2004272741.tif 000009
【図７】
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