JP2003219508A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】トルク制御を用いて、極低速域でモータが回転
駆動するときにもコギングトルクによる振動を抑制す
る。 【解決手段】トルク指令に基づいて電力変換装置５を制
御することによりバッテリ７から供給される直流電力を
交流電力に変換して車両駆動用モータ２に印加するよう
にした車両の制御装置において、トルク指令に基づい
て、モータ２のトルクに対する車両１の動作を模擬して
車両モデル速度を演算する車両モデル１５と、車両モデ
ル速度とモータ２のモータ速度と振動抑制ゲインとを用
いて振動抑制補償トルクを演算する補償トルク回路１６
と、モータ２の回転数に応じて振動抑制ゲインの値を変
える振動抑制ゲイン演算回路１６とを備える

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両の制御装置、
特に電気自動車やハイブリッド車の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁石を用いた同期モータを電気自動車の
走行用モータとして用いる場合、極低速域でモータが回
転駆動するときにコギングトルクにより振動が発生する
ので、乗員は、車両の発進時や極低速走行時に不快感を
感ずることがあった。この振動を抑制する方法として、
特開平７−３３６８０８号公報に開示されている電気自
動車の駆動制御装置がある。この電気自動車の駆動制御
装置では、コギングトルクの影響を避けるために、微低
速走行時に速度フィードバック制御を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電気自動車の駆動制御装置では、微低速走行時において
速度フィードバック制御を行うため、微低速走行時にト
ルク制御を行うことができず、運転者のアクセル操作に
対する加速フィーリングが悪化する可能性があった。

【０００４】本発明の目的は、トルク制御を用いて、極
低速域でモータが回転駆動するときにもコギングトルク
による振動を抑制することができる車両の制御装置を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図
２，図３を参照して本発明を説明する。 （１）請求項１の発明は、トルク指令に基づいて電力変
換装置５を制御することによりバッテリから供給される
直流電力を交流電力に変換して車両駆動用モータ２に印
加するようにした車両の制御装置において、トルク指令
に基づいて、モータ２のトルクに対する車両１の動作を
模擬して車両モデル速度を演算する車両モデル１５と、
車両モデル速度とモータ２のモータ速度と振動抑制ゲイ
ンとを用いて振動抑制補償トルクを演算する補償トルク
回路１６と、モータ２の回転数に応じて振動抑制ゲイン
の値を変える振動抑制ゲイン演算回路２０とを備えるこ
とにより、上記目的を達成する。 （２）請求項２の発明は、請求項１の車両の制御装置に
おいて、振動抑制ゲイン演算回路２０は、モータ２の回
転数が所定の回転数以下のときの振動抑制ゲインを、モ
ータ２の回転数が所定の回転数より大きいときの振動抑
制ゲインより大きくすることを特徴とする。 （３）請求項３の発明は、請求項２の車両の制御装置に
おいて、振動抑制ゲイン演算回路２０は、振動抑制ゲイ
ンを徐々に大きくしていくことを特徴とする。 （４）請求項４の発明は、請求項３の車両の制御装置に
おいて、振動抑制ゲインを徐々に大きくしていく時間
は、車両１の駆動系の共振周波数の周期に対して２倍以
上の時間であることを特徴とする。 （５）請求項５の発明は、請求項１の車両の制御装置に
おいて、振動抑制ゲイン演算回路２０は、モータ２の回
転数が所定の回転数より大きくなったときに、振動抑制
ゲインを徐々に小さくしていくことを特徴とする。 （６）請求項６の発明は、請求項５の車両の制御装置に
おいて、振動抑制ゲインを徐々に小さくしていく時間
は、車両１の駆動系の共振周波数の周期に対して２倍以
上の時間であることを特徴とする。

【０００６】なお、上記課題を解決するための手段の項
では、本発明をわかりやすく説明するために実施の形態
の図２，図３と対応づけたが、これにより本発明が実施
の形態に限定されるものではない。

【０００７】

【発明の効果】本発明によれば、次のような効果を奏す
る。 （１）請求項１〜６の発明によれば、振動抑制補償トル
クを演算する際に用いる振動抑制ゲインを、モータの回
転数に応じて変えるので、モータの状態に応じた振動抑
制補償トルクを発生させることができ、車両に発生する
振動を効果的に抑制することができる。 （２）請求項２の発明によれば、モータの回転数が所定
の回転数以下のときの振動抑制ゲインを、モータの回転
数が所定の回転数より大きいときの振動抑制ゲインより
大きくするので、モータが所定の回転数以下で駆動する
ときに影響を受けやすいコギングトルク等に起因する振
動を効果的に抑制することができる。 （３）請求項３の発明によれば、振動抑制ゲインは徐々
に大きくしていくので、急激に振動抑制補償トルクが変
化することによる車両への影響を防ぐことができる。 （４）請求項４の発明によれば、振動抑制ゲインを徐々
に大きくしていく時間は、車両の駆動系の共振周波数の
周期に対して２倍以上の時間であるので、車両共振に対
する影響を防ぐことができる。ゲインの値が急激に切り
替わることによる振動の増長を防ぐことができる。 （５）請求項５の発明によれば、モータの回転数が所定
の回転数より大きくなったときに、振動抑制ゲインを徐
々に小さくしていくので、コギングトルク以外の要因に
より車両に振動が発生しても、過大な補償トルクを生じ
させず、かつ、急激に振動抑制補償トルクが変化するこ
とによる車両への影響を防ぐことができる。 （６）請求項６の発明によれば、振動抑制ゲインを徐々
に小さくしていく時間は、車両の駆動系の共振周波数の
周期に対して２倍以上の時間であるので、車両共振に対
する影響を防ぐことができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下では、制御装置を搭載する車
両を電気自動車とした場合について説明する。まず、本
発明の基本的な考え方を図１により説明する。

【０００９】図１（ａ）は本発明が適用される電気自動
車１の概略構成を示す図である。同期モータ２を駆動す
ることにより、車軸３を介して前輪４ａ，４ｂが回転
し、電気自動車１が前進あるいは後進する。

【００１０】図１（ｂ）はこのような電気自動車１の駆
動系の制御モデルである。この制御モデルは、同期モー
タ２のモータ慣性ＪM，車両慣性ＪV（車両重量を同期モ
ータ２から見た回転方向の慣性に等価変換したもの）、
および、これらを接続する車軸３のねじり剛性ＫＬで構
成される。図１（ｂ）において、モータトルクτMが同
期モータ２に入力されると、軸トルクτＳとの差により
モータ慣性ＪＭが発生し、モータ速度ωＭが増加する。
モータ速度ωＭと車両速度ωV(前後方向の車速ｖを回転
方向のモータ速度ωＭに等価変換したもの)との速度差
Δωを積分すると、車軸３のねじり角度に相当する値が
得られる。このねじり角度に相当する値にねじり剛性Ｋ
Ｌを乗じたものが軸トルクτSである。この軸トルクτS
に負荷トルクτLを加算したトルクにより、車両慣性ＪV
が発生し、車両速度ωVが増加する。このとき、ねじり
剛性ＫLの大きさにより、モータ慣性ＪMと車両慣性ＪV
との間で固有の共振周波数が存在することになる。ねじ
り剛性ＫLが小さいと、車軸３が大きくねじれたとき、
軸トルクτSはモータ慣性ＪMと車両慣性ＪVに対してそ
れぞれ反対方向に回転させるトルクとなる。このトルク
が自動車の発進時における前後方向の振動の原因となっ
ている。

【００１１】図２は、本発明による制御装置を搭載した
電気自動車１の一実施の形態の構成を示す図である。イ
ンバータ５は、電流制御回路８から出力される３相のＰ
ＷＭパルスＰU，ＰV，ＰW により制御され、バッテリー
７の直流電圧を３相交流電圧に変換する。インバータ５
で交流に変換された電圧は、同期モータ２に印加されて
同期モータ２が駆動することにより、車軸３を介して前
輪４ａ，４ｂが回転し、電気自動車１が前進あるいは後
進する。

【００１２】電流制御回路８は、制御装置６から出力さ
れる３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の電流指令ｉUR，ｉVR，
ｉWＲに対して、同期モータ２に流れる各相の電流ｉU，
ｉV，ｉＷを電流センサ１８で検出してフィードバック
する電流フィードバック制御を行う。電流フィードバッ
ク制御が行われた後の３相のＰＷＭパルスＰU，ＰV，Ｐ
Ｗは、インバータ５に出力される。以上の制御により、
モータ２を流れる各相の電流ｉU，ｉV，ｉＷはそれぞれ
電流指令値と一致するようになり、同期モータ２は所定
のトルクを発生する。

【００１３】制御装置６は、基準トルク演算回路１３，
モータ制御回路１４，車両モデル１５、トルク補償回路
１６、およびトルク補償制限回路１７を備える。基準ト
ルク演算回路１３は、アクセルペダル検出器９，ブレー
キペダル検出器１０，シフトレバー検出器１１，位置検
出器（例えばレゾルバ）１２からそれぞれ出力される加
速信号Ｘa，減速信号Ｘb，シフト信号ＳDR，同期モータ
のモータ位置ωθに基づいて、電気自動車１の加減速を
行うための基準トルクτ*を決定する。基準トルクτ*
は、加速信号Ｘaにより増加し、減速信号Ｘbにより減少
する。なお、シフト信号ＳDＲは車両の前進と後進を切
替えるための信号であり、後進するときは、基準トルク
τ*の符号を変更する処理を行う。また、モータ位置ω
θが増加するに従い、基準トルクτ* の絶対量を低減す
る制御を行う。これにより、一般的な自動車の運転感覚
に適した基準トルク演算が行われる。

【００１４】基準トルク演算回路１３から出力される基
準トルクτ*と、後述する補償トルクτVＮとの差に基づ
いて、トルク指令τＲが算出される。算出されたトルク
指令τRは、モータ制御回路１４に入力される。モータ
制御回路１４は、トルク指令τRとモータ位置ωθを用
いて、ベクトル制御演算を行う。ベクトル制御とは、同
期モータ等の交流モータに対して、トルク制御性を線形
化して制御性を向上する手法である。ベクトル制御演算
方法について、詳しく説明する。

【００１５】まず、トルク指令τRとモータ位置ωθか
ら、同期モータ２の界磁を発生させるための界磁電流指
令ｉＤとそれに直交するトルク電流指令ｉＱを演算す
る。次に、界磁電流指令ｉＤとトルク電流指令ｉＱを座
標変換（２相／３相変換）することにより、電流指令ｉ
UR，ｉVR，ｉWＲを算出する。なお、ベクトル制御演算
では、同期モータ２の界磁と界磁電流指令ｉＤとの回転
座標系の角度を一致させることが重要である。ベクトル
制御を行うことにより、同期モータ２で発生するモータ
トルクτＭを、過渡時においてもトルク指令τRと一致
させることができる。

【００１６】車両モデル１５は、モータトルクτＭに対
する車両の動作を模擬したものである。本実施の形態で
は、モータトルクτＭの代わりに、トルク指令τRを用
いて車両速度ωＶを模擬した車両モデル速度ωVＭを算
出している。トルク補償回路１６は、モータ速度ωＭと
車両モデル１５から入力された車両モデル速度ωVＭと
に基づいて、車両の振動を抑制するための補償トルクτ
Ｖを演算する。なお、モータ速度ωＭは、モータ位置ω
θの時間変換により求めるものであり、車両モデル速度
ωVＭは回転方向のモータ速度ωＭに等価変換したもの
である。補償トルクτＶの詳しい演算方法については、
後述する。演算した補償トルクτＶは、トルク補償制限
回路１７に出力する。また、トルク補償回路１６は、負
荷トルクτＬを推定したモデル負荷トルクτLＭを演算
し、車両モデル１５に出力する。

【００１７】トルク補償制限回路１７は、トルク補償回
路１６から入力された補償トルクτＶを所定の制限値と
比較する。補償トルクτＶが所定の制限値より大きけれ
ば、後述する方法にて新たに補償トルクτＶＮを演算す
る。所定の制限値以下であれば、τＶをそのまま補償ト
ルクτＶＮとして出力する。すなわち、トルク補償制限
回路１７は、補償トルクのリミッタの役割を果たしてい
る。

【００１８】図３は、車両モデル１５、トルク補償回路
１６、トルク補償制限回路１７の演算内容をブロック図
で示したものである。車両モデル１５は、トルク指令τ
Ｒとトルク補償回路１６で算出したモデル負荷トルクτ
LＭとのトルク和τＫを算出する。算出したトルク和τ
Ｋを車両駆動の実質的なトルクとみなして、車両モデル
特性ＧVM(ｓ)に応じて車両モデル速度ωVＭを算出す
る。車両モデル特性ＧVM(ｓ)の選択方法としては様々な
ものが考えられるが、本実施の形態では、次式（１）に
より算出している。 ＧVM(ｓ)＝１／{(ＪM＋ＪV)ｓ} …（１）

【００１９】式（１）にて算出される車両モデル特性Ｇ
ＶＭ（ｓ）は、ねじり剛性ＫＬが非常に大きい場合の特
性と一致する。なお、車両モデル１５は本来、車両の動
作を模擬するための処理を行うものであり、図１（ｂ）
に示す共振系の動作まで模擬することもできる。しか
し、本実施の形態では、車両慣性ＪＶがモータ慣性ＪＭ
と比べて大きいことを考慮して、車両速度ωVを式
（１）の特性を用いて模擬することにした。車両モデル
１５で算出された車両モデル速度ωＶＭは、トルク補償
回路１６に入力される。

【００２０】トルク補償回路１６は、実際のモータ速度
ωＭと車両モデル１５で算出した車両モデル速度ωVＭ
との差から、モデル速度差ΔωＭを算出する。モデル速
度差ΔωＭは図１（ｂ）の速度差Δωを模擬したものに
相当する。このとき、算出したモデル速度差ΔωＭと速
度差リミッタ値ωlimとの大きさを比較して、速度差リ
ミッタ値ωlimの方が大きければ、速度差リミッタ値ωl
imをモデル速度差ΔωＭに置き換える。このモデル速度
差ΔωＭを用いて振動補償演算Ｇω(ｓ)を行い、補償ト
ルクτＶを算出する。振動補償演算Ｇω(ｓ)は、比例，
積分、および微分制御演算を組み合わせて算出すること
ができるが、比例制御演算だけを用いて算出してもよ
い。比例制御演算だけを用いて振動補償演算Ｇω(ｓ)を
算出しても、以下の理由により、ほぼ振動を抑制するこ
とができる。

【００２１】車両モデル速度ωVＭが車両速度ωＶに一
致していれば、トルク補償回路１６で算出されるモデル
速度差ΔωＭと速度差Δωは一致する。すなわち、モデ
ル速度差ΔωＭを算出することにより、速度差Δωを検
出したことになる。振動を抑制するためには、図１
（ｂ）において、振動の原因となる軸トルクτＳを減少
することが重要である。軸トルクτＳによる振動は、そ
の微分要素となる速度差Δωを積分したものであるの
で、速度差Δωに比例演算を行ってフィードバックする
ことにより、振動の成分を初期段階で抑えることができ
る。

【００２２】従って、本実施の形態では、振動補償演算
Ｇω(ｓ)は比例制御演算とし、補償トルクτＶと速度差
Δωとの関係を次式（２）により表す。 τＶ＝Ｇ×Δω …（２） ただし、Ｇは振動抑制ゲイン（以下、単にゲインと呼
ぶ）であり、同期モータ２の回転速度により異なる値を
用いることにする。すなわち、同期モータ２の回転速度
が遅い領域（極低速域）では、車両に与えるコギングト
ルクによる振動の影響が大きいので、補償トルクτＶを
大きい値にするため、ゲインＧも大きくする。ゲインＧ
の算出は、振動抑制ゲイン演算回路２０で行われる。本
実施の形態では、同期モータ２が中高速で回転駆動する
ときの、通常制御時のゲインＧsに対して、極低速域で
のゲインＧをＧ＝１０Ｇsとした。

【００２３】なお、極低速域でのゲインＧは実験等によ
り求めることができる。極低速域ではコギングトルクの
影響が大きいので、式（２）において補償トルクτＶを
コギングトルクτＣに置き換えると、ゲインＧは次式
（３）にて表すことができる。 Ｇ＝τＣ／Δω …（３） 従って、コギングトルクτＣによりどれだけ同期モータ
２の回転数が変動するかを測定すれば、式（３）により
ゲインＧを算出することができる。このような算出手法
により極低速域でのゲインＧを算出すれば、通常制御時
のゲインＧsに対して、何倍のゲインを用いればよいか
を定めることができる。

【００２４】一方、同期モータ２の回転速度が速い領域
でゲインＧが大きいと、コギングトルク以外の要因によ
り車両の駆動系に振動が発生したときに、補償トルクτ
ＶＮが過大となる。従って、同期モータ２の回転数Ｎが
上昇したときには、通常制御時のゲインＧsを用いる。
ゲインＧを切り替えるときの同期モータ２の回転数は、
予め実験等により求めておく。ゲインＧを切り替える際
のしきい値となる回転数の算出方法の一例について説明
する。

【００２５】同期モータ２のスロット数をＮs、極数を
Ｐとすると、コギングトルクは、一回転につきＮs／
（Ｐ／２）回発生する。従って、４８スロット１６極モ
ータの場合、４８／（１６／２）＝６ …（４） より、一回転につき６回発生することになる。ゲインＧ
の切り替えは、コギングトルクの影響の大きさを考慮し
て決めればよく、本実施の形態では、１秒間に６０回以
上コギングトルクが発生し、また、車両の捻れ系の共振
周波数に対しても５倍以上の周波数となるように、しき
い値となる回転数を求めている。すなわち、 ６０／６×６０＝６００ …（５） より、１分間当たりの回転数が６００ｒｐｍ以上であれ
ば、１秒間に６０回以上コギングトルクが発生するとい
う条件を満たし、かつ、車両の捻れ系の共振周波数（本
実施の形態では１０Ｈｚ）に対する条件をも満たす。

【００２６】このように、しきい値となる回転数以下の
ときにゲインＧの値を大きく（Ｇ＝１０Ｇs）し、しき
い値となる回転数以上のときにゲインＧの値を小さく
（Ｇ＝Ｇs）とすることにより、同期モータ２の低回転
時には、コギングトルクによる振動が発生せず、乗員
は、車両の発進時、減速時、極低速走行時に従来のよう
な振動による不快感を感じることがなくなる。また、し
きい値となる回転数以上で同期モータ２を駆動するとき
は、駆動周波数の増大に伴いコギングトルクの影響を受
けることはなくなり、コギングトルク以外の要因により
車両の駆動系に振動が発生しても、通常制御時のゲイン
Ｇsを用いるので、過大な補償トルクが発生することも
ない。

【００２７】また、ゲインＧの切り替えに際しては、急
激に切り替えるのではなく、徐々に値を変えていくよう
にする。すなわち、車両の共振に対して十分長い時間を
かけてゲインＧを切り替えるようにする。本実施の形態
では、車両の共振周波数が１０Ｈｚであり、その周期は
１００ｍｓであることから、共振周波数の周期の２倍の
２００ｍｓの時間をかけて、ゲインＧ＝１０ＧsからＧ
＝Ｇs、またはゲインＧ＝ＧsからＧ＝１０Ｇsに切り替
えるようにしている。これにより、ゲインＧの値を急激
に切り替えることによる振動の増長を防ぎ、車両挙動が
不安定になるのを回避することができる。

【００２８】また、トルク補償回路１６は、補償トルク
τＶを算出するとともに、モデル速度差ΔωMを用い
て、負荷トルク補償演算Ｇτ(ｓ)を行い、演算結果をモ
デル負荷トルクτLMとしている。モデル速度差ΔωＭ
は、振動成分を除くと負荷トルクτＬの影響を反映して
いる。従って、モデル速度差ΔωMを用いて、負荷トル
クτＬを模擬したモデル負荷トルクτLMを算出すること
ができる。なお、負荷トルク補償演算Ｇτ(ｓ)は、比例
演算によりモデル負荷トルクτLMを算出することができ
るが、積分，微分演算を用いてもよい。算出したモデル
負荷トルクτＬＭは、所定のリミッタ値と比較して、リ
ミッタ値以下であればそのまま算出した値を用い、リミ
ッタ値よりも大きければ所定のリミッタ値をモデル負荷
トルクτＬＭに置き換えて、車両モデル速度ωＶＭの演
算のために車両モデル１５にフィードバックする。これ
により、実際の車両をよりよく制御することが可能にな
る。

【００２９】図４は、本発明による車両の制御装置によ
る制御手順を示す一実施の形態のフローチャートであ
る。ステップＳ１０から始まる制御は、所定の周期（本
実施の形態では、１０ｍｓ）ごとに行われる。ステップ
Ｓ１０では、車両モデル１５に入力されるトルク指令τ
Ｒを、図示しないメモリから読み出す。このトルク指令
τＲは、後述するステップＳ１７０で算出され、図示し
ないメモリに記憶されているものである。トルク指令τ
Ｒを読み出すと、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２
０では、モデル負荷トルクτＬＭを算出してステップＳ
３０に進む。なお、モデル負荷トルクτＬＭの算出方法
については、すでに述べたので省略する。

【００３０】ステップＳ３０では、ステップＳ１０で読
み出したトルク指令τＲと、ステップＳ２０で算出した
モデル負荷トルクτＬＭとの和を求めることにより、ト
ルク和τＫ（＝τＲ＋τＬＭ）を算出する。次のステッ
プＳ４０では、ステップＳ３０で算出したトルク和τＫ
を用いて車両モデル速度ωＶＭを算出する。これらのス
テップＳ２０〜ステップＳ４０の処理は、車両モデル１
５で行われる。ステップＳ４０で算出された車両モデル
速度ωＶＭは、トルク補償回路１６に入力される。

【００３１】ステップＳ５０では、実際のモータ速度ω
Ｍと、ステップＳ５０で算出した車両モデル速度ωＶＭ
との差を求めることにより、モデル速度差ΔωＭ（＝ω
Ｍ−ωＶＭ）を算出する。モデル速度差ΔωＭを算出す
るとステップＳ６０に進む。ステップＳ６０では、ステ
ップＳ５０で算出したモデル速度差ΔωＭが速度差リミ
ッタ値ωlimより大きいか否かを判定する。モデル速度
差ΔωＭがリミッタ値ωlimより大きいときは、ステッ
プＳ７０においてリミッタ値ωlimをモデル速度差Δω
Ｍに置き換えてステップＳ８０に進む。モデル速度差Δ
ωＭがリミッタ値ωlim以下であるときは、そのままス
テップＳ８０に進む。

【００３２】ステップＳ８０では、同期モータ２の回転
数Ｎが所定の回転数より大きいか否かを判定する。本実
施の形態では、上述したように、この所定の回転数を６
００ｒｐｍとしている。同期モータ２の回転数Ｎが所定
の回転数より大きいときは、ステップＳ９０に進む。ス
テップＳ９０，Ｓ１００では、ゲインＧを、同期モータ
２の回転数Ｎが所定の回転数より大きいときに用いるゲ
インＧsとするための制御を行う。ステップＳ９０で
は、現在のゲインＧがゲインＧsと一致しないか判定す
る。一致しないと判定するとステップＳ１００に進み、
一致すると判定するとステップＳ１３０に進む。

【００３３】ステップＳ１００では、現在のゲインＧを
少しずつ小さくしてゲインＧsとするための制御を行
う。上述したように、同期モータ２の回転数Ｎが所定の
回転数以下のときは、所定の回転数より大きいときに用
いるゲインＧsの１０倍のゲインを用いる。従って、ゲ
インＧ＝１０Ｇsから徐々に値を小さくしてゲインＧ＝
Ｇsとする制御を行う。ゲインＧの切り替えの時間は、
上述したように、２００ｍｓとし、本フローチャートの
演算は１０ｍｓごとに行うことから、本フローチャート
の演算を２０（２００／１０）回行う間にゲインＧの切
り替えを行う必要がある。従って、式（６）で示すよう
に、現在のゲインＧから、９Ｇsの２０分の１の大きさ
の値を引いたものを新たなゲインＧとする。 Ｇ＝Ｇ−９／２０×Ｇs …（６）

【００３４】１０ｍｓごとに本フローチャートの演算を
繰り返し行われると、式（６）による演算により、ゲイ
ンＧが１０ＧsからＧsに切り替わる。ゲインＧがＧsに
なると、ステップＳ９０での判定は否定されるので、同
期モータ２の回転数Ｎが所定の回転数より大きい領域で
は、ゲインＧ＝Ｇsの状態が維持される。

【００３５】一方、ステップＳ８０で、同期モータ２の
回転数Ｎが所定の回転数以下であると判定されたとき
は、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０，Ｓ１
２０では、ゲインＧを、同期モータ２の回転数Ｎが所定
の回転数以下のときに用いるゲイン１０Ｇsとするため
の制御を行う。ステップＳ１１０では、現在のゲインＧ
がゲイン１０Ｇsと一致しないか判定する。一致しない
と判定するとステップＳ１２０に進み、一致すると判定
するとステップＳ１３０に進む。ステップＳ１２０で
は、ステップＳ１００で行う制御と逆の制御、すなわち
ゲインＧ＝Ｇsから徐々に値を大きくしてゲインＧ＝１
０Ｇsとする制御を行う。新たなゲインＧは、次式
（７）で算出される。 Ｇ＝Ｇ＋９／２０×Ｇs …（７） ステップＳ１００およびステップＳ１２０で新たなゲイ
ンＧを算出するとステップＳ１３０に進む。

【００３６】ステップＳ１３０では、次式（８）により
補償トルクτＶを算出する。 τＶ＝ΔωＭ×Ｇ …（８） 補償トルクτＶを算出するとステップ１４０に進む。上
述したステップＳ５０〜ステップＳ１３０の処理は、ト
ルク補償回路１６により行われる。特に、ステップＳ８
０〜ステップＳ１２０で行うゲインＧの演算処理は、振
動抑制ゲイン演算回路２０で行われる。また、後述する
ステップＳ１４０〜ステップＳ１６０の処理は、トルク
補償制限回路１７にて行われる。ステップＳ１４０で
は、ステップＳ１３０で算出した補償トルクτＶが、補
償トルク制限値τlimより大きいか否かを判定する。補
償トルク制限値τlimより大きいと判定すると、ステッ
プＳ１６０に進み、補償トルク制限値τlimを新たな補
償トルク制限値τＶＮとして、ステップＳ１７０に進
む。一方、補償トルクτＶが補償トルク制限値τlim以
下であると判定すると、ステップＳ１３０で算出した補
償トルクτＶを新たな補償トルクτＶＮとしてステップ
Ｓ１７０に進む。

【００３７】ステップＳ１７０では、トルク指令τＲを
算出して、図示しないメモリに記憶する。トルク指令τ
Ｒの算出は、上述したように、基準トルクτ*と、ステ
ップＳ１５０またはステップＳ１６０で算出した補償ト
ルクτＶＮとの差を求めることにより行われ、車両モデ
ル１５で行われる。図示しないメモリに記憶されたトル
ク指令τＲは、次回行われる制御のステップＳ１０で読
み出される。

【００３８】本発明による車両の制御装置によれば、車
両の振動抑制のための補償トルクτＶ（リミッタ制御後
は補償トルクτＶＮ）を算出するために用いるゲインＧ
を、同期モータ２の回転数Ｎに応じて異なる値とした。
すなわち、同期モータ２の回転数Ｎが所定の回転数より
小さい領域では、コギングトルクの影響が大きいので、
補償トルクτＶＮを大きい値とするために、ゲインＧを
通常制御時のゲインＧsより大きくしている（ステップ
Ｓ１１０，１２０）。これにより、従来、車両の発進
時、減速時、極低速走行時等で発生していたコギングト
ルクによる振動が発生せず、乗員が不快感を感じること
はなくなる。また、同期モータ２の回転数Ｎが所定の回
転数より大きい領域では、ゲインの値を通常制御時のゲ
インＧsとしている（ステップＳ９０，Ｓ１００）。こ
の領域では、駆動周波数の増大に伴いコギングトルクの
影響を受けることはなく、コギングトルク以外の要因に
より車両の駆動系に振動が発生しても、過大な補償トル
クτＶＮが発生することはない。

【００３９】また、ゲインＧの切り替えは、車両の共振
周波数の周期の２倍以上の時間をかけて、少しずつ値を
変えることにより行う（ステップＳ１００，Ｓ１２０）
ので、ゲインＧの値を急激に切り替えることによる振動
の増長や車両共振に対する影響を防ぐことができる。

【００４０】本発明は上述した実施の形態に限定される
ことはない。例えば、同期モータ２が極低回転で駆動す
るときのゲインＧを、通常時のゲインＧsの１０倍とし
たが、コギングトルクによる振動を防ぐことができれ
ば、１０倍以外でもよい。また、ゲインＧを切り替える
際の同期モータ２の回転数Ｎも、上述したように、コギ
ングトルクの影響、および車両の捻れ系の共振周波数を
考慮して定めればよく、６００ｒｐｍに限定されること
はない。

【００４１】また、車両を駆動させるモータとして同期
モータを用いたが、磁石式の直流モータを用いても良
い。さらに、車両モデル１５が行う制御模擬には、モー
タ慣性および車両慣性等の慣性と、負荷トルクとを用い
たが、これ以外に車両の走行抵抗、モータ等の損失、機
械系の共振特性などを用いてもよい。

【００４２】また、上述した説明では、本発明による制
御装置を搭載する車両を電気自動車に適用した例につい
て説明したが、電気自動車以外にハイブリッド車などの
モータを用いて駆動するものに適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は、一般的な電気自動車の一実施の
形態の構成を示す図、図１（ｂ）は電気自動車の駆動系
の制御モデルを示す図

【図２】本発明による車両の制御装置を搭載した電気自
動車の一実施の形態の構成を示すブロック図

【図３】車両モデル、トルク補償回路、トルク補償制限
回路による演算内容を示す図

【図４】本発明の車両の制御装置による制御の一実施の
形態の手順を示すフローチャート

【符号の説明】

１…電気自動車、２…同期モータ、３…車軸、４ａ，４
ｂ…前輪、５…インバータ、６…制御装置、７…バッテ
リ、８…電流制御回路、９…アクセルペダル検出器、１
０…ブレーキペダル検出器、１１…シフトレバー検出
器、１２…位置検出器、１３…基準トルク演算回路、１
４…モータ制御回路、１５…車両モデル、１６…トルク
補償回路、１７…トルク補償制限回路、１８…電流セン
サ、２０…振動抑制ゲイン演算回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松井 大和 茨城県ひたちなか市高場2520 株式会社日 立製作所内 Ｆターム(参考） 5H115 PA01 PA05 PC06 PG04 PI16 PU10 PV09 QE01 QE02 QN02 QN06 QN09 RB21 SE03 TB01 TO04 TO12 5H576 AA15 BB04 CC04 DD02 DD07 EE18 EE19 FF01 FF07 GG02 GG04 GG08 HB01 JJ03 LL01 LL22 LL24

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トルク指令に基づいて電力変換装置を制御
   することによりバッテリから供給される直流電力を交流
   電力に変換して車両駆動用モータに印加するようにした
   車両の制御装置において、 前記トルク指令に基づいて、前記モータのトルクに対す
   る前記車両の動作を模擬して車両モデル速度を演算する
   車両モデルと、 前記車両モデル速度と前記モータのモータ速度と振動抑
   制ゲインとを用いて振動抑制補償トルクを演算する補償
   トルク回路と、 前記モータの回転数に応じて前記振動抑制ゲインの値を
   変える振動抑制ゲイン演算回路とを備えることを特徴と
   する車両の制御装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の車両の制御装置におい
   て、 前記振動抑制ゲイン演算回路は、前記モータの回転数が
   所定の回転数以下のときの振動抑制ゲインを、前記モー
   タの回転数が所定の回転数より大きいときの振動抑制ゲ
   インより大きくすることを特徴とする車両の制御装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載の車両の制御装置におい
   て、 前記振動抑制ゲイン演算回路は、前記振動抑制ゲインを
   徐々に大きくしていくことを特徴とする車両の制御装
   置。
4. 【請求項４】請求項３に記載の車両の制御装置におい
   て、 前記振動抑制ゲインを徐々に大きくしていく時間は、前
   記車両の駆動系の共振周波数の周期に対して２倍以上の
   時間であることを特徴とする車両の制御装置。
5. 【請求項５】請求項１に記載の車両の制御装置におい
   て、 前記振動抑制ゲイン演算回路は、前記モータの回転数が
   所定の回転数より大きくなったときに、前記振動抑制ゲ
   インを徐々に小さくしていくことを特徴とする車両の制
   御装置。
6. 【請求項６】請求項５に記載の車両の制御装置におい
   て、 前記振動抑制ゲインを徐々に小さくしていく時間は、前
   記車両の駆動系の共振周波数の周期に対して２倍以上の
   時間であることを特徴とする車両の制御装置。