(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータのトルクで駆動輪を駆動する自動車において、ＰＴＣ法によるディジタル電流制御を行うスリップ率制御装置であって、
ＰＷＭホールドに基づく離散化モデルに基づいて前記モータを駆動するＰＷＭインバータと、
前記モータの電流値をフィードバックする電流ループの電流値フィードバック制御手段と、
前記モータの角速度をフィードバックする角速度ループの角速度フィードバック制御手段と、
前記モータの電流値及び角速度に基づいて、前記モータの駆動力の推定値をトルク換算した値をフィードバックする外乱オブザーバと
を備えたことを特徴とするスリップ率制御装置。
【請求項２】
前記電流値フィードバック制御手段は、極零相殺によって設計されたことを特徴とする請求項１に記載のスリップ率制御装置。
【請求項３】
前記角速度フィードバック制御手段は、前記駆動輪の慣性モーメントのみを考慮して極配置法により制御ゲインが決められたことを特徴とする請求項１又は２に記載のスリップ率制御装置。
【請求項４】
前記角速度フィードバック制御手段は、前記駆動輪の慣性モーメントとスリップ率に応じて極配置法により制御ゲインを変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載のスリップ率制御装置。
【請求項５】
モータのトルクで駆動輪を駆動する自動車において、ＰＴＣ法によるディジタル電流制御を行うスリップ率制御方法であって、
ＰＷＭホールドに基づく離散化モデルに基づいて前記モータを駆動するモータ駆動ステップと、
前記モータの電流値をフィードバックする電流値フィードバック制御ステップと、
前記モータの角速度をフィードバックする角速度フィードバック制御ステップと、
前記モータの電流値及び角速度に基づいて、前記モータの駆動力の推定値をトルク換算した値をフィードバックする外乱抑制ステップと、
を有することを特徴とするスリップ率制御方法。
【請求項６】
前記電流値フィードバック制御ステップは、極零相殺によって設計されたことを特徴とする請求項５に記載のスリップ率制御方法。
【請求項７】
前記角速度フィードバック制御ステップは、前記駆動輪の慣性モーメントのみを考慮して極配置法により制御ゲインが決められたことを特徴とする請求項５又は６に記載のスリップ率制御方法。
【請求項８】
前記角速度フィードバック制御ステップは、前記駆動輪の慣性モーメントとスリップ率に応じて極配置法により制御ゲインを変化させることを特徴とする請求項５又は６に記載のスリップ率制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スリップ率制御装置及びその制御方法に関し、より詳細には、電流ループとＰＷＭホールドを考慮したスリップ率制御装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車（ＥＶ）の特徴はモータを動力とする点である。動力にモータを使うと内燃機関に比べ、数百倍も高速なトルク応答が実現でき、かつ正確なトルクの把握が可能となる。またモータがエンジンに比べて小さいことにより、各車輪に分散配置することができるなどの利点がある。これまで自動車のトラクション制御に関して、エンジン駆動のものについて自動車企業などでも様々な研究が成されてきている（非特許文献１参照）。また、電気自動車の利点を生かした高度な車両制御に関する研究が数多く発表されている（非特許文献２〜４参照）。
【０００３】
従来の電気自動車のトラクション制御においては、車両の力学特性にのみ注目し、車両モデルを一輪モデルによる車輪と車体の運動方程式から導出するのが一般的であった。このときトルク指令値は、入力電圧からインバータを介して正確に実現でき、またトルク応答はトラクション制御に比べて十分早いということを仮定している。
【０００４】
【非特許文献１】永江明、細見宗史、山本真輔、大庭正春、高比良洋介、石川俊美、「アクティブトラクションコントロールシステムの開発」、トヨタテクニカルレビュー、２０００年、Ｖｏｌ．５０、Ｎｏ．１、ｐｐ．６８−７３
【非特許文献２】鶴岡慶雅、豊田靖、堀洋一、「電気自動車のトラクションコントロールに関する基礎研究」、電気学会論文誌Ｄ、１９９８年、Ｖｏｌ．１１８−Ｄ、Ｎｏ．１、ｐｐ．４４−５０
【非特許文献３】H. Sado, S. Sakai and Y. Hori: “Road Condition Estimation for Traction Control in Electric Vehicle”, In Proc. 1999 IEEE International Symposium on Industrial Electronics, pp. 973-978, 1999.
【非特許文献４】藤井淳、藤本博志、「車体速検出不要な電気自動車の車輪速制御に基づくスリップ率制御」、電気学会自動車研究会、２００７年、ＶＴ−０７−０５、ｐｐ．２７−３２
【非特許文献５】河村篤男、「現代パワーエレクトロニクス」、数理工学社、２００５年
【非特許文献６】H. B. Pacejka, and E. Bakker, “The Magic Formula Tyre Model”, Tyre models for vehicle dynamic analysis: proceedings of the 1st International Colloquiumon Tyre Models for Vehicle Dynamics Analysis, held in Delft，The Netherlands, Oct 21-22, 1991
【非特許文献７】坂田晃一、藤本博志、「電流ループとＰＷＭホールドを考慮した厳密モデルに基づくサーボモータの完全追従制御法」、電気学会論文誌Ｄ、２００７年、Ｖｏｌ．１２７−Ｄ、Ｎｏ６、ｐｐ．５８７−５９３
【非特許文献８】藤本博志、堀洋一、河村篤男、「マルチレートフィードフォワード制御を用いた完全追従制御法」、計測自動制御学会論文集、２０００年、３６巻９号、ｐｐ．７６６−７７２
【非特許文献９】島田明、「モーションコントロール」、オーム社、２００４年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、インバータでモータを駆動させる際には単相インバータでは０かインバータの印加電圧±Ｅ［Ｖ］しか出力電圧にできないので任意の電圧値を得ることができないという課題があった。
【０００６】
さらに、トラクション制御を数十ミリ秒で実現しようとすると、トルク応答がトラクションの応答より十分早いという仮定が成立しなくなる。このことから制御対象のモデル設計において、モータの電流ループとＰＷＭホールド（非特許文献５参照）によるモデル化誤差が存在するという課題があった。従って厳密には正確なトラクション制御が実現できなかった。また制御面では、主に電流ループに関してＰＩ制御で行うことが中心となっている。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、制御対象のモータとインバータについて、電流ループとＰＷＭホールドを考慮した完全追従制御を施すことによってより正確で高速なスリップ率制御装置及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、モータのトルクで駆動輪を駆動する自動車において、ＰＴＣ法によるディジタル電流制御を行うスリップ率制御装置であって、ＰＷＭホールドに基づく離散化モデルに基づいて前記モータ制御手段を駆動するＰＷＭインバータと、前記モータの電流をフィードバックする電流ループの電流制御手段と、前記モータの角速度をフィードバックする角速度ループの角速度制御手段と、前記モータの電流及び角速度に基づいて、目標とするスリップ率を保つように路面と前記駆動輪との摩擦力を補償する電流指令値をフィードバックする外乱オブザーバとを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のスリップ率制御装置であって、前記電流制御手段が、極零相殺によって設計されたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のスリップ率制御装置であって、前記角速度制御手段が、前記駆動輪の慣性モーメントのみを考慮して極配置法により制御ゲインが決められたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載のスリップ率制御装置であって、前記角速度制御手段は、前記駆動輪の慣性モーメントとスリップ率に応じて極配置法により制御ゲインを変化させることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、モータのトルクで駆動輪を駆動する自動車において、ＰＴＣ法によるディジタル電流制御を行うスリップ率制御方法であって、スリップ率を考慮した車両モデルに基づいて前記モータを制御するモータ制御ステップと、ＰＷＭホールドに基づく離散化モデルに基づいて前記モータを駆動するモータ駆動ステップと、前記モータの電流をフィードバックする電流制御ステップと、前記モータの角速度をフィードバックする角速度制御ステップと、前記モータの電流及び角速度に基づいて、目標とするスリップ率を保つように路面と前記駆動輪との摩擦力を補償する電流指令値をフィードバックする外乱抑制ステップとを有することを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のスリップ率制御方法であって、前記電流制御ステップが、極零相殺によって設計されたことを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載のスリップ率制御方法であって、前記角速度制御ステップが、前記駆動輪の慣性モーメントのみを考慮して極配置法により制御ゲインが決められたことを特徴とする。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項５又は６に記載のスリップ率制御方法であって、前記角速度制御ステップは、前記駆動輪の慣性モーメントとスリップ率に応じて極配置法により制御ゲインを変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電流ループとＰＷＭホールドを考慮した完全追従制御を施すことによってより正確で高速なスリップ率制御が可能になり、車輪速、スリップ率ともに数十ミリ秒で目標値に追従させる制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
電気自動車は、駆動輪に接続されたモータの駆動力が駆動輪に伝達されて走行する。電源から出力された電流を、インバータを介してモータに供給する。モータは、制御手段としての電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と称す）にインバータを介して電気的に接続されており、モータの出力を、ECUからの指令に基づいてインバータによって制御する。ＥＣＵは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、および記憶装置等を含むものである。またＥＣＵには、モータの発生トルクを測定するトルク測定器、モータに装備された位置センサ、車体に生じる加速度を測定する加速度センサを、電気的にそれぞれ接続している。
【００１８】
制御系としては車輪速度を状態変数とする速度制御により設計する。
【００１９】
図７に、本発明の一実施形態に係るスリップ率制御において用いるマルチレートフィードフォワード制御器のブロック図を示す。本発明は、モータとＰＷＭホールドに基づく離散化モデルに基づいてモータを駆動するインバータに対して、電流ループのフィードバック制御器ＣPI、角速度ループのフィードバック制御器Ｃ2、および、摩擦力を補償する外乱オブザーバを考慮して完全追従制御（ＰＴＣ）を行う。ＰＴＣを用いることにより、１サンプル先の状態変数を入力変数とする制御対象の安定な逆システムを構築している。また、外乱やプラント変動による誤差はフィードバック制御器ＣPI、Ｃ2によって抑制することができ、路面との摩擦力の変動による外乱は外乱オブザーバによってスリップ率を目標値に制御することで抑制することができる。
【００２０】
以下、図面を参照しながらECUに実装される本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２１】
１．  車両の運動方程式
図１に、一輪モデルを説明する模式図を示す。走行抵抗が十分に小さいと仮定する時、車両の運動方程式は図１のようなモデルより以下の式で表現できる（非特許文献４参照）。
【００２２】
【数１】
0005217524.tif 000002
【００２３】
各変数は、モータの回転角速度ω［ｒａｄ／ｓ］、車体速度Ｖ［ｍ／ｓ］、モータトルクＴ［Ｎｍ］、駆動力Ｆd［Ｎ］である。各定数は、車体重量Ｍ［ｋｇ］、タイヤ半径ｒ［ｍ］、車輪回転部慣性モーメントＪ［Ｎｍｓ2］とする。またスリップ率λは、車体速度Ｖ、車輪速度Ｖωの関数であり以下の式で定義される。
【００２４】
【数２】
0005217524.tif 000003
【００２５】
εは零割を防ぐ定数であり、またＶω＝ｒωである。本明細書では、駆動時のみを考えているので、常にｍａｘ（Ｖω，Ｖ，ε）＝Ｖωとする。スリップ率λと摩擦係数μの関係は、シミュレーションにおいては代表的なモデルであるＭａｇｉｃ  Ｆｏｒｍｕｌａ（非特許文献６参照）を採用する。路面とタイヤ間の摩擦力Fdは、摩擦係数μに垂直抗力Ｎをかけて得られる。
【００２６】
【数３】
0005217524.tif 000004
【００２７】
またモータの電気系の回路方程式は式（５）のようになる。
【００２８】
【数４】
0005217524.tif 000005
【００２９】
ただし各変数は、電機子電圧ｖ［Ｖ］、電機子抵抗Ｒ［Ω］、電機子インダクタンスＬ［Ｈ］、電機子電流ｉ［Ａ］、誘起電圧定数Ｋe［Ｖ・ｓ／ｒａｄ］である。さらに、トルクと電流との関係は式（６）のようになる。
【００３０】
【数５】
0005217524.tif 000006
【００３１】
ただし、Ｋt［Ｎ・ｍ／Ａ］はトルク定数である。
【００３２】
式（１）〜（６）より、図２に、モータモデルを考慮した車両モデルのブロック図を示す。本明細書では簡単のため、ＤＣモータの回路方程式を適用しているが、当業者であればベクトル制御を用いることによって本発明をＡＣモータにも容易に適用可能である。
【００３３】
２．  ＰＷＭホールドに基づく離散化モデルの導出と完全追従制御法（ＰＴＣ）
〈２・１〉ＰＷＭホールドに基づく離散化
本節ではＰＷＭホールドに基づく制御対象の離散化について説明する（非特許文献５、７参照）。単相インバータシステムは図３のように任意の出力電圧Ｖ［ｋ］は出力できず、０かインバータの直流印加電圧±Ｅ［Ｖ］のみ出力される。これをＰＷＭホールドととらえ、そのパルス幅を制御することを考える。
【００３４】
制御対象の状態方程式を式（７）とすると、式（８）のようにスイッチング時間ΔＴ［ｋ］を制御入力ｕ［ｋ］としたより緻密な離散化モデルを作ることができる。
【００３５】
【数６】
0005217524.tif 000007
【００３６】
ただし、ΔＴ［ｋ］が負の時は−Ｅ［Ｖ］を出力することにする。
【００３７】
〈２・２〉完全追従制御法（ＰＴＣ法）とマルチレートフィードフォワード制御器の導出
図４に、２自由度制御系のPTCの構造を示したブロック図を示す。各周期を、目標値入力のサンプリング周期Ｔr、速度ループのサンプリング周期Ｔy、フィードフォワード制御器からの制御入力のサンプリング周期Ｔuと区別して扱う。ＰＴＣは、図５のように周期Ｔrの間に制御入力ｕ（ｔ）をｎ回（ｎ：プラントの次数）切り替えるマルチレートフィードフォワード制御を用いている（非特許文献８参照）。
【００３８】
図４中のＨMは、周期Ｔrごとに生成された制御入力ｕ［ｉ］＝［ｕ1［ｋ］・・・ｕn［ｋ］］Tを周期Ｔuごとに順番に出力するマルチレートホールダである。またＳはサンプラである。
【００３９】
次に、マルチレートフィードフォワード制御器の導出について説明する。周期Ｔrで離散化された制御対象のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ行列は、周期Ｔuで離散化された制御対象の可制御正準系状態方程式、式（１０）が得られると、式（１１）のように導出できる。
【００４０】
【数７】
0005217524.tif 000008
【００４１】
ここで式（１１）のＢ行列は正則となるので、
【００４２】
【数８】
0005217524.tif 000009
【００４３】
と、上式に示すようにマルチレート化することにより、１サンプル先の状態変数ｘd［ｉ＋１］を入力変数とする制御対象の安定な逆システムの構成を実現できる。これにより、ノミナルプラントに対して周期Ｔr毎の完全追従が保証できる。
【００４４】
また外乱やプラント変動によってノミナルな（所望の）出力と実際の出力に誤差が生じた場合、フィードバック制御器Ｃ2［ｚ］が働き、その誤差を抑圧することができるように構成している。
【００４５】
３．  制御系設計
上述したように、本明細書では便宜上、プラントをＤＣモータのモデルとする。制御対象の入力電圧ｖから角速度ωまでの伝達関数は式（１４）となる。これを可制御正準系の状態方程式で表すと、式（７）の係数は式（１５）となる。
【００４６】
【数９】
0005217524.tif 000010
【００４７】
ここで、式（８）のようにスイッチング時間ΔＴを制御入力として周期ＴuでＰＷＭホールドに基づいた離散化をすることができるので、式（１１）からＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ行列を設計できる。
【００４８】
また、入力電圧ｖから電流ｉまでの伝達関数は式（１６）となる。従って、式（１５）の状態方程式はＣc行列のみ式（１７）となる。
【００４９】
【数１０】
0005217524.tif 000011
【００５０】
ここでノミナルな電流ｉ0を出力するために、Ｃ行列のみ別に設計し、これをＣ′とする。
【００５１】
また、自動車が走行する際には路面から摩擦力が働く。摩擦力はプラントのＤＣモータに対する外乱となる。図６に、本発明の一実施形態に係るスリップ率制御に用いる外乱オブザーバ（点線部）とプラントの一部のブロック図を示す。本発明では、このオブザーバを用いることにより摩擦力の影響を補償する。
【００５２】
以上より、図７のように、本発明の一実施形態に係るスリップ率制御において用いる、ＰＷＭホールドを含めたＤＣモータに対して安定な逆システムのマルチレートフィードフォワード制御器が得られる。フィードバック制御器には、電流制御器ＣPIと角速度制御器Ｃ2を用いることができる。
【００５３】
４．  シミュレーション
本発明、従来法１、２における車輪速制御器に基づいてそれぞれシミュレーションを行った。
【００５４】
〈４・１〉従来法１との比較
図８に、従来法１におけるスリップ率を考慮した車輪速制御器のブロック図を示す。ｔ＝０．０３［ｓ］までは空転状態を作り出すため、一定のトルク入力８０［Ｎｍ］を与え制御は行わない。ｔ＝０．０３［ｓ］より空転状態から粘着状態へ制御するため、スリップ率指令値λ*を図９のように５次多項式（非特許文献９参照）を用いて５０［ｍｓ］で目標スリップ率０．２に収束するように与える。また車体速度Ｖについては、これを推定する手法が提案されており（非特許文献４参照）、推定された車体速度Ｖを用いてもよいが、簡単のため本明細書では車体速度を検出可能として角速度の指令値ω*を生成する。各パラメータは実験車両のインホイールモータのパラメータを用いた。これを表１に示す。
【００５５】
【表１】
0005217524.tif 000012
【００５６】
以上のようにして与えたλ*、ω*に実際のλ、ωが追従するようなシミュレーションを行う。電流ループのフィードバック制御器ＣPIは極零相殺によって式（１８）のように設計した。このときτi＝１［ｍｓ］とした。また角速度ループのフィードバック制御器Ｃ2は車輪の慣性モーメントのみを考慮した式（１９）に基づいて極配置法により制御ゲインを決定した。極は５０［ｒａｄ／ｓ］とした。
【００５７】
【数１１】
0005217524.tif 000013
【００５８】
またＰＴＣ制御系の各サンプリング周期は、Ｔr＝２００［μｓ］、Ｔu＝Ｔy＝１００［μｓ］とし、オブザーバの時定数τは１０［ｍｓ］とした。角速度の指令値ω*は式（３）を変形して式（２０）のように生成する。
【００５９】
【数１２】
0005217524.tif 000014
【００６０】
ここで制御開始時にフィードフォワード制御器に与える状態変数が初期値を持っているので、初期値補償を行う。式（２１）のように制御開始時点ｔ＝ｔ0でのフィードフォワード制御器の状態変数ｘc［ｉ0］にｔ0におけるプラントのωとその時間微分である
【００６１】
【数１３】
0005217524.tif 000015
【００６２】
を入力することによってこれを行う。
【００６３】
【数１４】
0005217524.tif 000016
【００６４】
図１０（ａ）に、車輪の角速度の指令値とＰＩ制御のみの従来法１におけるシミュレーション結果を示し、図１０（ｂ）に、車輪の角速度の指令値とＰＴＣとオブザーバを組み合わせた本発明におけるシミュレーション結果を示す。また、図１１に、スリップ率の指令値、本発明におけるシミュレーション結果、従来法１におけるシミュレーション結果を示す。図１０（ａ）、図１１より従来法１の場合では、角速度指令値とスリップ率指令値に追従するまで約５００［ｍｓ］かかっている。これは、スリップ率の変動により等価的に慣性モーメントが大きくなり、等価的に速度制御系の極が約１０［ｒａｄ／ｓ］程度に大きく減少した為、追従が非常に遅くなってしまっている。一方図１０（ｂ）、図１１より本発明を用いると、角速度ω、スリップ率λともにほぼ指令値に追従していることがわかる。
【００６５】
〈４・２〉従来法２との比較
図１４に、従来法２におけるスリップ率とスリップ率に応じて変動する慣性モーメントを考慮した車輪速制御器のブロック図を示す。スリップ率と慣性モーメントと間には相関があるので、スリップ率の変化に応じて制御ゲインを調整する可変ゲインの手法である。
【００６６】
従来法２スリップ率の定義式である式（３）を両辺時間微分し、整理すると式（２２）が得られる。
【００６７】
【数１５】
0005217524.tif 000017
【００６８】
また、式（１）、（２）より式（２３）が得られる。
【００６９】
【数１６】
0005217524.tif 000018
【００７０】
式（２２）に式（２３）を代入して整理すると、式（２４）を得ることができる。
【００７１】
【数１７】
0005217524.tif 000019
【００７２】
式（２４）は、スリップ率の時間微分項を考慮した運動方程式である。式（２４）が示すように、慣性モーメントはスリップ率に応じて変化することから、制御ゲインを固定すると、スリップ率の変動に応じて極が相対的に変動してしまう。そこで、スリップ率に応じて制御ゲインを変化させる。スリップ率に応じて変動する慣性モーメントを考慮した式（７）に基づき、極配置法により制御ゲインを決定する。
【００７３】
【数１８】
0005217524.tif 000020
【００７４】
図１５（ａ）、（ｃ）に可変ゲインを用いた従来法２のスリップ率制御について、図１５（ｂ）に本発明を用いたスリップ率制御について、スリップ率λ、角速度ωの追従特性を比較したシミュレーション結果を示す。また、図１５（ｄ）に本発明と従来法２との角速度誤差についてのシミュレーション結果を示す。可変ゲインを用いた従来法２は、スリップ率の変動が起きても常に制御系の極は一定になるため、従来法１に比べて追従が早い。しかし、本発明と従来法２を比較すると、角速度の目標値に対する追従は従来法２よりも本発明の方がさらに早い。
【００７５】
５．  実験
〈５・１〉ＥＶシミュレータによる実験
ベクトル制御を用いることによって本発明を３相のＳＰＭモータに適用し、実験を行った。本実験で用いたモータは位置制御用として開発され、百万パルスの高分解能のエンコーダを備えたものである。表２にモータの仕様を示す。
【００７６】
【表２】
0005217524.tif 000021
【００７７】
ここでは駆動側を電気自動車のインホイールモータと仮定し、負荷側より路面からの摩擦トルクを入力することで擬似的に電気自動車の状態を再現するＥＶシミュレータを用いた。ＥＶシミュレータは車輪速を検出し、図２のブロック図に従って、スリップ率λ、摩擦係数μ、駆動力Ｆd、摩擦トルクｒＦd、車体速Ｖをプログラム上で計算によって求める。更に得られた摩擦トルクの値を電流値に変換し、負荷側のモータを電流制御することにより、負荷側から駆動側のモータに摩擦トルクに相当する外乱トルクをかけることで路面とタイヤの関係を模擬するものである。
【００７８】
−３〜０［ｓ］までの間は速度制御を行わず、空転状態を作り出すため、ステップ状の電流指令を与える。ステップ状の電流指令値は９［Ａ］とした。０［ｓ］より目標スリップ率を与え、これと計算によって求めた車体速Ｖを用いて速度指令値を生成して速度制御を開始し、目標値にω、λを追従させる。各制御器の設計はシミュレーションと同様の極、時定数によって行っている。このようにして従来法１と本発明について追従特性の比較を行った。
【００７９】
図１２（ａ）、（ｃ）に、従来法１を用いたＥＶシミュレータにおける実験結果を示し、図１２（ｂ）、（ｄ）に、本発明を用いたＥＶシミュレータにおける実験結果を示す。従来法１の場合、図１２（ａ）、図１２（ｃ）に示すように、角速度ω、スリップ率λが指令値追従まで数秒かかっているのに対し、本発明を用いることによって、図１２（ｂ）、図１２（ｄ）のように制御開始後ただちに角速度ω、スリップ率λを目標値に追従させることができることが確認できた。
【００８０】
〈５・２〉実車による実験
実験機は市販の小型電気自動車（ＣＯＭＳ  ＬＯＮＧ  ＢＡＳＩＣ）を改造し使用している。Ｍｙｗａｙ技研と協力して製作したインバータシステムを用いて、モータを制御している。
【００８１】
まずアクセルの入力により、空転状態を作り出す。その後、空転状態から５０［ｍｓ］で収束する目標スリップ率を与える。また車体速は、簡単のため非駆動輪である前輪に取り付けたエンコーダにより得られた車輪速を車体速と等しいとしてこれを検出可能とした。目標スリップ率と検出した車体速を用いて速度指令値を生成して速度制御を開始し、目標値に角速度ω、スリップ率λを追従させる。シミュレーション、ＥＶシミュレータでの実験と同様に従来法１と本発明について比較を行った。
【００８２】
図１３（ａ）、（ｃ）に、従来法１を用いたＥＶにおける実験結果を示し、図１３（ｂ）、（ｄ）に、本発明を用いたＥＶにおける実験結果を示す。従来法１では、目標値追従まで０．５秒程度かかっていることが確認できる。これに対し、本発明では応答に若干の振動が見られるものの制御開始後、ただちに角速度ω、スリップ率λを指令値に追従させることができていることが確認できた。
【００８３】
以上のように、従来は無視されていた電流応答を考慮することによって、従来法１では、車輪速、スリップ率ともに指令値に追従するまで数百ミリ秒程の時間を要するが、本発明では、車輪速、スリップ率ともに数十ミリ秒で目標値に追従させる制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】一輪モデルを説明する模式図である。
【図２】モータモデルを考慮した車両モデルのブロック図である。
【図３】ＰＷＭホールドを説明する図である。
【図４】２自由度制御系のPTCの構造を示すブロック図である。
【図５】マルチレートＰＷＭ制御を説明する図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るスリップ率制御に用いる外乱オブザーバ（点線部）とプラントの一部のブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るスリップ率制御に用いるマルチレートフィードフォワード制御器のブロック図である。
【図８】従来の車輪速制御器のブロック図である。
【図９】シミュレーションに用いたスリップ率指令値を示す図である。
【図１０】（ａ）は、車輪の角速度の指令値とＰＩ制御のみの従来法１におけるシミュレーション結果を示す図であり、（ｂ）は、車輪の角速度の指令値とＰＴＣとオブザーバを組み合わせた本発明におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】スリップ率の指令値、本発明におけるシミュレーション結果、従来法１におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】（ａ）、（ｃ）は、従来法１を用いたＥＶシミュレータにおける実験結果である車輪の角速度、スリップ率を示す図であり、（ｂ）、（ｄ）に、本発明を用いたＥＶシミュレータにおける実験結果である車輪の角速度、スリップ率を示す図である。
【図１３】（ａ）、（ｃ）は、従来法１を用いたＥＶにおける実験結果である車輪の角速度、スリップ率を示す図であり、（ｂ）、（ｄ）は、本発明を用いたＥＶにおける実験結果である車輪の角速度、スリップ率を示す図である。
【図１４】従来法２で用いる制御器のブロック図である。
【図１５】（ａ）、（ｃ）は、従来法２を用いた場合のシミュレーション結果を示す図であり、（ｂ）、（ｃ）は本発明を用いたシミュレーション結果を示す図であり、（ｄ）は従来法２と提案法における車輪の角速度の指令値に対する誤差を示す図である。
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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