(57)【要約】本発明は、制御モデル2016512676.tif 000036を使用してトルク設定値を調整するためのフィードバック型レギュレータ、運転者によって要求されるトルク設定値となるレギュレータの入力変数（Ｃｓｅｔｐｏｉｎｔ）、及び純粋遅延（Ｈｐａｄe（ｓ））を使用するレギュレータを備える、電気自動車又はハイブリッドモーター自動車の電気モーターの回転速度を制御するためのシステム及び対応する方法に関する。【選択図】図２
2016512676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御モデル
2016512676.tif 000034
を使用するトルク設定値のフィードバック型補正器を備える電気推進又はハイブリッド推進を有する自動車の電気モーターの回転速度を制御するためのシステムであって、前記補正器の入力量（Ｃｃｏｎｓ）が運転者によって要求されるトルク設定値である点、及び前記補正器は純粋遅延（Ｈｐａｄe（ｓ））を使用する点を特徴とするシステム。
【請求項２】
前記純粋遅延はパデ近似（Ｈｐａｄe（ｓ））である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記制御モデルは、電気機械的時定数に対応する第１の時定数（Ｔｐ１）を有する第１のローパスフィルタを備える、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記制御モデルは、前記第１の時定数よりも低い第２の時定数（Ｔｐ２）を有する第２のローパスフィルタを備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
運転者によって要求される前記トルク設定値（Ｃｃｏｎｓ）と、前記モーターの回転速度（ωｍｏｔ）を得るために車両の動力伝達装置（Ｇ（ｓ））とやりとりされるフィードバックによって得られるトルク設定値との和（１１）を計算するための手段、前記モーターの前記回転速度と制御モデル並びに純粋遅延を使用する前記補正器の出力との間の差分（１５）を計算するための手段、及び出力に対して、フィードバックによって得られる前記トルク設定値を有するこの差分の結果に対する追加の補正器（１６）を更に備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
フィードバックによって得られる前記トルク設定値の供給に適したハイパスフィルタ（１７）を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
制御モデル
2016512676.tif 000035
を使用するフィードバック型補正を備える電気推進又はハイブリッド推進を有する自動車の電気モーターの回転速度を制御するための方法であって、運転者によって要求されるトルク設定値（Ｃｃｏｎｓ）は純粋遅延（Ｈｐａｄe（ｓ））を使用するフィードバックによって補正される点を特徴とする方法。
【請求項８】
前記遅延はパデ近似（Ｈｐａｄe（ｓ））である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記補正は、電気機械的時定数に対応する第１の時定数（Ｔｐ１）を有する第１のローパスフィルタ処理を備える、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
前記制御モデルは、前記第１の時定数よりも低い第２の時定数（Ｔｐ２）を有する第２のローパスフィルタ処理を備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
運転者によって要求される前記トルク設定値（Ｃｃｏｎｓ）と、前記モーターの回転速度（ωｍｏｔ）を得るために前記車両の動力伝達装置（Ｇ（ｓ））に伝えられるフィードバックによって得られるトルク設定値との和の計算、前記モーターの前記回転速度と制御モデル並びに純粋遅延を使用する前記補正の結果との間の差分の計算、及びフィードバックによって得られる前記トルク設定値を得るためこの差分の結果に対する追加の補正を更に含む、請求項７から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
フィードバックによって得られる前記トルク設定値を得るためのハイパスフィルタ処理（１７）を備える、請求項７から１１のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車の電気モーターの回転速度の制御に関し、より具体的には回転速度の振動の低減に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気モーターの回転速度の制御は概して、アクセルペダル及びブレーキペダルに作用を及ぼして、正又は負のトルク設定値を生成する運転者の意図を解釈することができる。このトルク設定値は電力電子部品（チョッパ、インバータ、など）に送信され、所望のトルクと最終的にモーターの回転速度を得るため、電気設定値（電流及び電圧）を生成する。
【０００３】
概して、「動力伝達装置」は、トルク設定値を車輪に確実に伝達する電子機械部品すべて（電力工学、電気モーター、エンジンサスペンション、減速ギアなど）を表わすのに使用される。
【０００４】
従来、ゼロから正の値に変化するトルク設定値に追随するため、モーターの回転速度は所望のトルクに対応する値まで増加する。しかしながら、この増加は概して直線的（理想的な応答）ではなく、振動が発生する。
【０００５】
正常に動作しているときでも、トルク設定値は変動を経験する。このような変動は概して、モーターの速度に完全に追随するわけではなく、モーターの回転速度が増大するときに振動の減衰が観測されることがあり得る。このような振動は、車両の運転者には好ましくないものである。
【０００６】
また、非常に短い遅延で非常に強力なトルクレベルを生成し得る電気機械では、熱エンジンによってもたらされる動力伝達装置と比較して、上述の現象が増幅される。
【０００７】
エンジン速度（又は車両の速度）の測定に基づいて、トルク設定値を補正することによって、振動を低減することが提唱されてきた。より具体的には、不快な振動だけを除外するためにエンジン速度を２回導き出すこと、さらに、最終的にトルク設定値からその結果を差し引くため、２回導き出したエンジン速度に係数を乗ずることが提唱されてきた。
【０００８】
この解決策は、熱エンジンを有する車両に発生する振動には適している。この解決策は確実なものではなく、電気駆動式又はハイブリッド駆動式の車両での振動に対処するには十分でない。また、この解決策には、予測できない振動に対しては遅延する欠点がある。
【０００９】
直接補正器及びフィードバック型補正器の使用を提案している文書ＷＯ２０１２／０１１５２１を参照することもできる。この文書に記載の直接補正器は、動力伝達装置の共振領域での周波数の過剰な励起を避けるため、トルク設定値の変動をフィルタ処理する。フィードバック型補正器は、共振領域での動力伝達装置の周波数応答の利得と位相を修正することによって、振動を低減する。
【００１０】
図１は、文書ＷＯ２０１２／０１１５２１における直接補正器とフィードバック型補正器との関連性の概略図を示している。トルク設定値Ｃｃｏｎｓは最初に、例えば、車両のペダルによって供給される情報から生成され、運転者の望むトルク設定値に対応している。この設定値Ｃｃｏｎｓは、次の伝達関数を有する直接補正器１の入力に適用される。
2016512676.tif 000003
ここで、Ｇｏｂｊ（ｓ）は目的伝達関数、すなわち振動がない状態の関数で、
2016512676.tif 000004
は制御モデル、すなわち動力伝達装置のモデルである。
【００１１】
加算器２は第１の入力によって補正器１の出力にリンクされている。加算器２の出力は、別の加算器３の第１の入力、外乱Ｃｐｅｒｔｕｒｂを受け取る加算器の別の入力にリンクされている。加算器３の出力は、伝達関数Ｇ（ｓ）を有する動力伝達装置４とやりとりを行う。動力伝達装置４によって、モーターの回転速度ωｍｏｔを得ることが可能になる。
【００１２】
本明細書に記載のフィードバック型補正器は、その出力がモーターの回転速度ωｍｏｔ（減算器６）と比較される伝達関数
2016512676.tif 000005
を有する補正器を備える。減算器６の出力は、伝達関数を有する追加の補正器７にリンクされている。
2016512676.tif 000006
ここで、振動を補正するため、Ｈ（ｓ）が選択される。
【００１３】
制御モデル
2016512676.tif 000007
は、位相シフトに付随する共振領域を明らかにする周波数応答を有する。さらに、この制御モデルは不完全で、動力伝達装置に正確に対応していないが、次の関係が実証される場合には、動作するように意図されている。
2016512676.tif 000008
【００１４】
この関係式によって、動力伝達装置の経年劣化及び多数の車両での特性のばらつきを考慮することが可能になるわけではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、電気自動車に適した振動低減を得ることであり、より良い制御モデルを提供することであり、さらにより良い周波数応答を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
１つの態様によれば、制御モデルを使用するトルク設定値のフィードバック型補正器を備える電気推進又はハイブリッド推進を有する自動車の電気モーターの回転速度を制御するためのシステムが提示される。
【００１７】
一般的な特徴では、補正器の入力量は運転者によって要求されるトルク設定値で、補正器は純粋遅延を使用する。
【００１８】
したがって、先行技術で提示される解決策とは対照的に、これは運転者によって要求され、補正器への入力に適用される直接的なトルク設定値であって、フィードバックループ後に得られる設定値ではない。したがって、制御モデルの開発が容易になり、補正も単純化される。
【００１９】
また、先行技術では純粋遅延は使用されないが、ここでは、このような遅延を使用する補正が適用される。共振周波数よりも高い周波数に対しても、動力伝達装置のより適切な表示が得られる。
【００２０】
純粋遅延は、パデ近似、例えば、２つの多項式の比の形式で表わされる有理関数になり得る。パデ近似は、純粋遅延の近似に十分に適合する。
【００２１】
制御モデルは、電気機械的時定数に対応する第１の時定数、すなわち、すべての電気機械システムに特有の時定数を有する第１のローパスフィルタを備えることができる。このようなローパスフィルタにより、動力伝達装置の応答に近づくことが可能になる。
【００２２】
制御モデルは、第１の時定数よりも低い、第１の時定数よりも相当に低い第２の時定数を有する第２のローパスフィルタを備えることができる。したがって、動力伝達装置のより適切な表示は、周波数応答の位相シフトに対して得られる。
【００２３】
システムは更に、運転者によって要求されるトルク設定値と、モーターの回転速度を得るために車両の動力伝達装置とやりとりされるフィードバックによって得られるトルク設定値との和を計算するための手段、モーターの回転速度と制御モデル並びに純粋遅延を使用する補正器の出力との間の差分（１５）を計算するための手段、及び出力に対して、フィードバックによって得られる前記トルク設定値を有するこの差分の結果に対する追加の補正器を備える。
【００２４】
システムは、フィードバックによって得られる前記トルク設定値の供給に適した、追加の補正器の出力をフィルタ処理するためのハイパスフィルタを備えることができる。ハイパスフィルタの使用により、特に、動力伝達装置と補正器との間の静誤差すべての影響を減衰することができる。
【００２５】
別の態様によれば、制御モデルを使用するフィードバック型補正を含む電気推進又はハイブリッド推進を有する自動車の、電気モーターの回転速度を制御するための方法が提案されている。
【００２６】
本方法の一般的な特徴によれば、運転者によって要求されるトルク設定値は、純粋遅延を使用するフィードバックによって補正される。
【００２７】
純粋遅延は、パデ近似になり得る。
【００２８】
補正は、電気機械的時定数に対応する第１の時定数を有する第１のローパスフィルタ処理を含み得る。
【００２９】
制御モデルは、前記第１の時定数を下回る第２の時定数を有する第２のローパスフィルタ処理を含む。
【００３０】
本方法は更に、運転者によって要求されるトルク設定値と、モーターの回転速度を得るために車両の動力伝達装置に伝えられるフィードバックによって得られるトルク設定値との和を計算すること、モーターの回転速度と制御モデル並びに純粋遅延を使用する補正の結果との間の差分を計算すること、及びフィードバックによって得られる前記トルク設定値を得るため、この差分の結果に追加補正を施すことを含む。
【００３１】
本方法は、フィードバックによって得られる前記トルク設定値を得るためのハイパスフィルタ処理である。
【００３２】
純粋に非限定的な実施例として示された後述の説明を読み、添付図面を参照することにより、他の目的、特徴及び利点が明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】既に述べたように、先行技術によるモーターの回転速度の制御を概略的に図解している。
【図２】本発明の１つの実装及び実施形態に従って、モーターの回転速度の制御を図解している。
【図３】本発明による制御モデルの周波数応答を図解している。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図２は、ぺダルを介して運転者によって要求されるトルク設定値Ｃｃｏｎｓが、一方においては加算器１１の第１の入力及び補正器１２に供給される、制御システム１０を示している。加算器１１の出力は、外乱Ｃｐｅｒｔｕｒｂを加えるため加算器１３に接続される。加算器１３の出力は、伝達関数Ｇ（ｓ）を有し、これに応答して回転速度ωｍｏｔを得るために電気モーターを制御する動力伝達装置１４に供給されるトルク設定値である。
【００３５】
補正器１２は伝達関数
2016512676.tif 000009
を有し、ここでＨＰａｄe（ｓ）は純粋遅延、例えば、パデ近似である。補正器１２の出力は、純粋遅延を有する制御モデルによってモデル化された回転速度とモーターの実速度ωｍｏｔとの差分を計算する減算器１５に接続されている。
【００３６】
減算器１５の出力は、振動の減衰を目的とした追加の補正器１６とやりとりを行い、補正器は次の伝達関数を有する。
2016512676.tif 000010
【００３７】
追加の補正器１６の出力は、補正された設定値を加算器１１の別の入力に供給するハイパスフィルタ１７とやりとりする。ハイパスフィルタは、カットオフ脈動ωＨＰによって定義される伝達関数を有することができる。
2016512676.tif 000011
【００３８】
パデ近似は、特に遅延の近似によく適合し、次の有理関数の形式で表わすことができる。
2016512676.tif 000012
【００３９】
ここでＰｍ（ｓ）とＱｎ（ｓ）は、次の２つの方程式で定義される多項式である。
2016512676.tif 000013
【００４０】
ｎをｍに等しくし、位数を２に限定する（ｎ＝ｍ＝２）ように選択することができる。純粋遅延τの伝達関数ＨＰａｄeは、次の方程式によって表わされる。
2016512676.tif 000014
【００４１】
また、制御モデル
2016512676.tif 000015
は２つのローパスフィルタを備えることができる。より具体的には、制御モデル
2016512676.tif 000016
はすべての電気機械システムに固有の第１の時定数Ｔｐ１を有する第１のローパスフィルタを備えることができる。この第１のローパスフィルタは、次の伝達関数を有することができる。
2016512676.tif 000017
【００４２】
更に、制御モデル
2016512676.tif 000018
は、Ｔｐ１よりもはるかに低くなるように（Ｔｐ１＜＜Ｔｐ２）選択された時定数Ｔｐ２を有する別のローパスフィルタを備えることができる。この第２のローパスフィルタは、次の伝達関数を有することができる。
2016512676.tif 000019
【００４３】
したがって、周波数応答の位相シフトに関して、より適切な表示を得ることを可能にする制御モデルを有することができる。
【００４４】
更に、次の形式の２つのローパスフィルタを備える制御モデルを選択することが可能である。
2016512676.tif 000020
ここで、ｂ２、ｂ１及びｂ０は伝達関数のゼロ、ｂ２は静的利得を表わし、
ωｐは共振周波数で、更にζは共振周波数での減衰係数である。
【００４５】
先行技術（ＷＯ  ２０１２／０１１５２１）で使用されている制御モデルとは反対に、インテグレータ（すなわち、１／ｓ）はなく、２つのローパスフィルタがあることに留意されたい。インテグレータなしのモデルは、動力伝達装置の応答によりうまく合致する。
【００４６】
補正器の伝達関数は、最終的に次のように記述できる。
2016512676.tif 000021
【００４７】
図３は、補正器のデシベル利得のトレンド
2016512676.tif 000022
を、モーターの回転速度（ラジアン／秒）の関数として、連続線（曲線Ｃ１）で示している。この図では、車両の動力伝達装置上で測定された利得はまた、不連続線（曲線Ｃ２）で表わされる。また、図３で、位相はモデル
2016512676.tif 000023
（曲線Ｃ３）で度単位で表わされ、車両の動力伝達装置上で測定された位相は不連続線で表わされる。
【００４８】
得られた位相シフトは、測定されたものに特に近いことに留意されたい。したがって、伝達関数
2016512676.tif 000024
を有する制御モデルは、より良い周波数応答を得ることを可能にする。
【００４９】
また、本発明により、特に利得マージン、位相マージン及び遅延マージンに関しては、より安定性の高いマージンを得ることが可能になることにも留意されたい。
【００５０】
これらのマージンを決定するため、より具体的には、外乱とモーターの速度との間の伝達関数を考慮することによって、理想的なケース
2016512676.tif 000025
で想定することによって、システムの伝達関数を得ることが必要である。
2016512676.tif 000026
【００５１】
この伝達関数では、また上に示したように、補正器の関数Ｈ（ｓ）は、振動を低減することができる。Ｈ（ｓ）に次の形式を当てはめることができる。
2016512676.tif 000027
ここで、次の方程式を解くため、ｐ１およびｐ０が計算される。
2016512676.tif 000028
【００５２】
この式では、項βにより、補正器Ｈ（ｓ）の時定数を制御モデルの共振周波数の関数として、パラメータ化することが可能である。この方程式は１つの解を有し、パラメータｑ２、ｑ１、ｑ０、ｐ１及びｐ０はβ、ω０及びζの関数として表わされる。
【００５３】
上記で定義したように、位数２のパデ近似を使用することで、次の方程式により、係数ｐ１及びｐ０が計算される。
2016512676.tif 000029
【００５４】
また、外乱とモーターの回転速度との間の伝達関数は、次のように記される。
2016512676.tif 000030
【００５５】
振動がないこと、すなわち、項が消えていることに留意されたい。
2016512676.tif 000031
【００５６】
フィードバックによって、補正器の安定性マージンを計算することが最終的に可能で、ハイパスフィルターにより、次の伝達関数が得られる。
2016512676.tif 000032
【００５７】
このような伝達の（図２を参照）オープンループ伝達関数Ｈｂｏ（ｓ）は次式となる。
2016512676.tif 000033
【００５８】
当業者であれば、このような伝達関数の前記マージンが計算できるであろう。ここで、４．１６デシベルの利得マージン、１２２．１６度の位相マージン、及び４９．８ミリ秒の遅延マージンが得られる。フィルタ処理のカットオフ脈動は５ｘω０である。
【００５９】
より良好な安定性及び遅延に由来するばらつきに対する良好なロバスト性が得られることに留意されたい。
【００６０】
本発明により、良好な周波数応答を有するより良い制御モデルを使用することにより、電気自動車に適した振動低減が得られる。
【図１】
2016512676.tif 000037
【図２】
2016512676.tif 000038
【図３】
2016512676.tif 000039
【国際調査報告】
2016512676.tif 000040
2016512676.tif 000041
2016512676.tif 000042
2016512676.tif 000043