JP2013099018A - 制振制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタへの余剰トルク成分の蓄積を抑制する制振制御装置を提供する。
【解決手段】車両に設けられたモータを制振させる制振制御装置において、車両の車両情報を入力として、車両へのトルク入力と前記モータの回転速度の理想伝達特性のモデルＧｍ（ｓ）と、車両へのトルク入力とモータの回転速度の実伝達特性のモデルＧｐ（ｓ）とを用いたモデルＧｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）を含むフィルタにより第１トルク目標値を算出する第１トルク目標値算出手段と、モータの回転速度を検出するモータ回転速度検出手段と、モデルＧｐ（ｓ）を含むフィルタを用いて、トルク指令値及び回転速度検出手段により検出された検出回転速度に基づいて、第２トルク目標値を算出する第２トルク目標値算出手段と、第１トルク目標値と前記第２トルク目標値とを加算してトルク指令値を算出する加算手段と、トルク指令値に基づいて、モータを制御するモータ制御手段とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、制振制御装置に関するものである。

動力源にモータ/ジェネレータを有するＦＲハイブリッド車両において、駆動トルクからモータ回転速度を推定するモータ回転速度推定部と、モータ回転速度を検出するレゾルバと、モータ回転速度推定値とモータ回転速度検出値の偏差から外乱を推定する外乱推定部と、車両の振動成分を抽出して振動を抑制するための第２トルク目標値を算出する第２トルク目標値演算手段と、モータ回転速度擬似値を算出する擬似モータ回転速度演算部とを備え、外乱推定部は、制振制御を開始する前の制振制御停止中、モータ回転速度検出値に代え、モータ回転速度検出値擬似値を用いて外乱を推定する制振制御装置が知られている（特許文献１）。

特開２０１０−２００５８７号公報

しかしながら、モータの回転速度が高い場合には疑似回転速度の推定精度が低下し、モータ回転速度推定値とモータ回転速度検出値との偏差が大きくなるため、回転速度検出値を用いたフィードバック制御復帰時に、当該偏差による余剰トルクが発生し、フィルタに余剰なトルク成分が蓄積するという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、フィルタへの余剰トルク成分の蓄積を抑制する制振制御装置を提供することである。

本発明は、トルク指令値に基づく値とモータの検出回転速度に基づく値との偏差である第１偏差を算出し、当該第１偏差に基づいて前記第２トルク目標値を算出する第１制御系と、前記トルク指令値を入力としてモデルＧｐ（ｓ）を含むフィルタにより算出される推定回転速度を算出し、前記トルク指令値に基づく値と、前記検出回転速度に代えて前記推定回転速度に基づく値との偏差である第２偏差を算出し、前記第２偏差に基づいて前記第２トルク目標値を出力する第２制御系とを有することによって上記課題を解決する。

本発明は、検出回転速度を用いていない第２制御系のフィードバックでは、回転速度に基づく余剰トルク成分がフィードバックされないため、フィルタへ蓄積される余剰トルクを抑制することができる。

本発明の実施形態に係る制振制御装置を含む車両の概要を示すブロック図である。 図１の制振制御部のブロック図である。 図１の車両における、駆動ねじり振動系の運動方程式を示す説明図である。 図１の制振制御装置における制振効果のシミュレーション結果を示す図であり、（ａ）は最終出力トルクの時間特性のグラフであり、（ｂ）はドライブシャフトトルクの時間特性のグラフであり、（ｃ）は回転速度の時間特性のグラフである。 本発明の変形例に係る制振制御装置の制振制御部のブロック図である。 本発明の変形例に係る制振制御装置の制振制御部のブロック図である。 本発明の他の実施形態に係る制振制御装置の制振制御部のブロック図である。 図７の制振制御装置における制振効果のシミュレーション結果を示す図であり、（ａ）は最終出力トルクの時間特性のグラフであり、（ｂ）はドライブシャフトトルクの時間特性のグラフであり、（ｃ）は回転速度の時間特性のグラフである。 本発明の他の実施形態に係る制振制御装置の制振制御部のブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

《第１実施形態》
図１は、発明の実施形態に係る制振制御装置を含む車両の概要を示すブロック図である。以下、本例のモータ制御装置を電気自動車に適用した例を挙げて説明するが、本例のモータ制御装置は、例えばハイブリッド自動車（ＨＥＶ）等の電気自動車以外の車両にも適用可能である。

図１に示すように、本例のモータ制御装置を含む車両は、アクセル開度センサ１、モータトルク設定部２、制振制御部３、モータトルク制御部４、モータ５、モータ回転角センサ６、駆動軸７及び車輪８、９を備えている。

アクセル開度センサ１は、ドライバーによるアクセル操作量を検出センサである。モータトルク設定部２は、車両情報としてアクセル開度センサ１で検出されるアクセル開度とモータ回転角センサ６により検出されるモータ回転速度とに基づいて、モータトルクの目標値（第１トルク目標値（Ｔ_ｍ１ ^＊））を算出し、設定する。モータトルク設定部２には、アクセル開度とモータ回転速度とを指標として、モータ５の出力トルクの目標値と対応させるマップが予め記憶されている。そして、モータトルク設定部２は、アクセル開度とモータ回転速度とから当該マップを参照して目標値を算出し、さらに当該目標値を、Ｇｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）からなる伝達特性を有するフィルタに通して、第１トルク目標値を演算する。なお、モータトルク設定部２は、アクセル開度及びモータ回転速度の代わりに、外部から入力されるトルク指令値を用いて、第１トルク目標値を演算してもよい。ここで、Ｇｍ（ｓ）は車両へのトルク入力とモータ回転速度の応答目標を示すモデル（理想伝達特性のモデル）であり、Ｇｐ（ｓ）は車両へのトルク入力とモータ回転速度の実伝達特性を示すモデルである。

制振制御部３は第１トルク目標値（Ｔ_ｍ１ ^＊）とモータ回転速度とを入力とし、トルク指令値（Ｔ^＊）を算出し、モータトルク制御部４に出力する。なお、制振制御部３によるトルク指令値（Ｔ^＊）の算出方法は後述する。

モータトルク制御部４は、モータ５の出力トルクを、制振制御部３から出力されるトルク指令値（Ｔ^＊）に一致させる、又は、追随させるように制御する。モータトルク制御部４は、トルク指令値（Ｔ^＊）に基づいてＰＷＭ信号を生成し、当該スイッチング信号を、モータ５を駆動させるインバータの駆動回路に出力することで、モータ５を制御する。

モータ５は、三相交流電力の永久磁石モータであり、走行駆動源として駆動し、電気自動車の駆動軸７に結合されており、駆動軸７を介して車輪８、９を回転させる。

次に、図２を用いて、制振制御部３の具体的な構成を説明する。図２は、モータトルク設定部２、制振制御部３及びモータ５の制御ブロックを示すブロック図である。

第１トルク目標値算出部２１は、モータトルク設定部２に相当し、Ｇｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）からなる伝達特性を含むフィルタを用いて、第１トルク目標値（Ｔ_ｍ１ ^＊）を算出し、加算器３１に出力する。

制振制御部３は、加算器３１、時間遅れ制御器３２、制御ブロック３３、回転速度推定部３４、第一項算出部３５、スイッチ３６、第二項算出部３７、減算器３８を有している。加算器３１は、第１トルク設定部２１から出力される第１トルク目標値（Ｔ_ｍ１）と、減算器３８から出力される第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）とを加算し、その加算値をトルク指令値（Ｔ^＊）とし、加算器４１に出力する。

時間遅れ制御器３２はトルク指令値（Ｔ^＊）を所定の時間だけ遅らせて、制御ブロック３３に出力する。当該所定の時間は、モータ５を示す制御ブロック５１にトルク指令値が（Ｔ^＊）が入力されたから指令トルクが発生するまでの時間、及び、回転角センサ６によりモータ５回転速度が検出されて減算器３８に入力するまでの時間を加算した時間である。制御ブロック３３は、モータ５の出力トルクが指令トルクに収束するまでの応答時定数に相当する伝達特性を示すフィルタを備えている。時間遅れ制御器３２及び制御ブロック３３は、モータ５の回転速度の位相差を補償するための補償器に相当する。制御ブロック３３の出力値は、回転速度推定部３４及び第１項算出部３５に出力される。

回転速度推定部３４は、制御ブロック３３からの出力値に、後述するＧｐ（ｓ）からなる伝達関数を有するフィルタを通して、モータ５の回転速度を推定し、スイッチ３６を介して第二項算出部３７に出力する。第一項算出部３５は、制御ブロック３３からの出力値に、後述するＨ（ｓ）からなる伝達関数を有するバンドパスフィルタを通して、第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）の第一項を算出する。

スイッチ３６は、回転速度推定部３４と第二項算出部３７との間の制御ラインと、回転角センサ６により検出されるモータ５の検出回転速度の出力と第二項算出部３７との間の制御ラインとを切り替えるためのスイッチである。すなわち、スイッチ３６により、回転速度推定部３４と第二項算出部３７との間がオンになっている場合には、回転速度推定部３４により推定された推定回転速度が検出回転速度の代わりに、第二項算出部３７に入力される。一方、スイッチ３６により、回転角センサ６の出力と第二項算出部３７との間がオンになっている場合には、モータ５の検出回転速度が第二項算出部３７に入力される。

第二項算出部３７は、回転速度推定部３４の推定回転速度、または、回転角センサ６の検出回転速度を入力として、後述するＨ（ｓ）と後述するＧｐ（ｓ）の逆系のモデルとからなる伝達関数（Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ））を有するフィルタを通して、第２トルク目標値の第二項であるトルク算出値を算出する。減算手段３８は、第一項算出部３５により算出される第２トルク目標値の第一項から、第二項算出部３７により算出される第２トルク目標値の第二項を減算することで、第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）を算出し、加算器３１に出力する。

加算器４１は、加算器３１から出力されるトルク指令値（Ｔ^＊）と、外部から実プラントに入力される外乱トルク（Ｔｄ）とを加算し、モータ５の制御ブロック５１に出力する。制御ブロック５１は、モータ５に相当し、伝達特性Ｇｐ’（ｓ）を有し、加算器３１からの出力値に基づいて、回転速度（ω_ｍ）で駆動する。そして、当該回転速度（ω_ｍ）が回転角センサ６で検出される。なお、図１に示すモータトルク制御部４は、伝達特性に影響しないため、図２には表示していないが、加算器３１と制御ブロック５１との間に設けられる。

ここで、車両へのトルク入力とモータ回転速度の伝達特性のモデルＧｐ（ｓ）について、図３を用いて説明する。図３は、駆動ねじり振動系の運動方程式を示す説明図であり、同図における各符号は、以下に示すとおりである。

そして、図３より、以下の運動方程式を導くことができる。

そして、運動方程式（１）〜（５）に基づいて、モータトルクからモータ回転数までの伝達特性Ｇｐ（ｓ）を求めると、以下に示す式（６）〜（１４）で表される。

上記（６）式に示す伝達関数の極と零点を調べると、１つの極と１つの零点は極めて近い値を示す。これは、次の（１５）式のαとβが極めて近い値を示すことに相当する。

従って、式（１５）における極零相殺（α＝βと近似する）を行うことにより、次の式（１６）に示す如く、（２次）／（３次）の伝達特性Ｇｐ（ｓ）を構成する。

さらに、上記の運動方程式に基づいて、駆動系の固有振動周波数（ねじり共振周波数）をｆｐ、共振角速度をωｐとし、ωｍをωｐに近似させ、式（１６）で表される伝達特性のモデルＧｐ（ｓ）を、２次振動系モデルで近似すると、伝達特性Ｇｐ（ｓ）は式（１７）で表される。

ただし、

次に、伝達特性Ｈ（ｓ）について説明する。Ｈ（ｓ）は、バンドパスフィルタであり、振動を低減するフィードバック要素となる。当該バンドパスフィルタの特性は、ローパス側及びハイパス側の減衰特性が一致し、少なくともねじり共振周波数（ｆｐ）を通過帯域にもつ。

図２に戻り、本例の制振制御装置の制御について説明する。上記の通り、本例ではスイッチ３６の切り換えにより、制御ループが切り替わる。以下、回転角センサ６の出力と第二項算出部３７と間が繋がっている状態を第１制御系と称し、回転速度推定部３４と第二項算出部３７と間が繋がっている状態を第２制御系と称す。

第１制御系はモータ５を含めた制御対象が線形領域に属する場合に選択され、第２制御系はモータ５を含めた制御対象が非線形領域に属する場合に選択される。線形領域に属する場合とは、制振制御を行っている状態であり、例えば、モータ５の軸と駆動軸とが図示しないトランスミッションを介して繋がり動力が伝達可能な状態であって、回転角センサ６により検出回転数を制振制御に有効に用いることできる状態である。一方、非線形領域に属する場合とは、制振制御を停止している状態であって、例えば、当該トランスミッションにより、モータ５の軸と駆動軸との間で動力が遮断されている状態である。非線形領域では、ユーザのアクセル操作等に基づく入力トルクに対して、モータ５は当該入力トルクに基づいて制御できない状態であるため、回転角センサ６の検出回転速度を制振制御のために有効に用いることができない。

まず第１制御系について説明する。第１制御系において、第一項算出部３５から出力されるトルク値は、トルク指令値（Ｔ^＊）から位相補償され、かつ、バンドパスフィルタＨ（ｓ）により振動成分が除去された値となる。また第二項算出部３７から出力されるトルク算出値は、回転角センサ６の検出回転速度から、Ｇｐ（ｓ）の逆系のモデルを用いて算出され、かつ、外乱による振動成分が除去された後のトルクである。そして、減算器３８により、これらのトルク算出値のトルク差をとり、当該トルク差を加算器３１に出力することで、第１制御系では、トルク指令値（Ｔ^＊）に実トルクが一致もしくは追随するよう制御する。

次に第２制御系について説明する。第２制御系において、制御ブロック３３から出力されるトルク値をＴ_ｍｎとすると、第一項算出部３５から出力される第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）の第一項は、Ｔ_ｍｎ×Ｈ（ｓ）となる。回転速度推定部３４には、トルク値（Ｔ_ｍｎ）が入力されるため、推定回転速度は、Ｔ_ｍｎ×Ｇｐ（ｓ）で表される。第２制御系では、スイッチ３６を介して、推定回転速度（Ｔ_ｍｎ×Ｇｐ（ｓ））が入力され、第二項算出部３７により算出される第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）の第二項は、Ｔ_ｍｎ×Ｇｐ（ｓ）×（Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ））から、Ｔ_ｍｎ×Ｈ（ｓ）となる。そして、減算器３８には、第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）の第一項と、当該第一項と逆符号の同じ値である第二項とが入力されることになり、第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）の第一項と第二項との偏差を算出するとゼロになる。

これにより、制振制御停止中、第１のトルク目標値（Ｔ_ｍ１ ^＊）の挙動がどのようになっても、あるいは、第１のトルク目標値（Ｔ_ｍ１ ^＊）が過渡的に変動したとしても、第２のトルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）はゼロになる。

次に、図４を用いて、本例における制振効果のシミュレーション結果を、比較例と比較して説明する。図４の（ａ）は最終出力トルクの時間特性を示し、（ｂ）はドライブシャフトトルクの時間特性を示し、（ｃ）は回転速度の時間特性を示す。またグラフａは本発明の特性を、グラフｂは比較例の特性を示す。比較例では、第１トルク目標値算出部２１によるフィードフォワード制御のみを行い、図２のうちフィードバック制御に係る制御は行っていない。そして、時間ｔ_１の時点で所定のステップトルク指令を入力し、時間ｔ_２の時点で所定の外乱トルクを入力することを条件に、シミュレーションを行った。また本例では、時間ｔ_３より前では、第２制御系でフィードバック制御を行い、時間ｔ_３の時点で、第２制御系から第１制御系に切り換え、時間ｔ_３以降、第１制御系でフィードバック制御を行った。

図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、比較例では、時間ｔ_２以降、外乱トルクの入力により、ドライブシャフトトルク及び回転速度がそれぞれ振動している。一方、本例では、時間ｔ_３以降、制振制御を行うことで、ドライブシャフトトルク及び回転速度の振動がそれぞれ速やかに収束している。これにより、本例は、振動発生時に、外乱に対して遅れて制振制御を行った場合でも、制振効果を得ることができる。

上記のように、本例は、トルク指令値（Ｔ^＊）に基づいて算出された第２トルク目標値の第一項と、検出回転速度に基づいて算出された第２トルク目標値の第二項との偏差（第１偏差に相当）を算出し、当該偏差に基づいて第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）を算出する第１制御系と、第一項算出部３５によりトルク指令値（Ｔ^＊）に基づいて算出された第２トルク目標値の第一項と、第二項算出部３７により検出回転速度の代わりに推定回転速度に基づいて算出された第２トルク目標値の第二項との偏差（第２偏差に相当）を算出し、当該偏差に基づいて第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）を算出する第２制御系とを切り替えて、フィードバック制御を行う。これにより、第２制御系によりフィードバック制御をしている時には、減算器３８の出力がゼロになるため、モデルＧｐ（ｓ）を含むフィルタに、実回転速度（ω_ｍ）による余計なフィードバックトルク成分が蓄積することを防ぐことができる。また、第２制御系から第１制御系に切り替える際には、第１制御系の制御開始時に、余剰トルクがないため、トルクが急変することを防ぐことができる。また、本例では、第２制御系において、検出回転速度を用いていないため、モータの回転速度が過渡状態になった場合でも、減算器３８における偏差をゼロにすることができ、余剰トルクがフィルタに蓄積することを防ぐことができる。また本例では、制振制御の停止中であっても、第２制御系によるフィードバック制御を継続させることができるため、フィードバック制御に含まれる各フィルタの状態が最新の状態になり、制振効果を得ることができる。

また本例は、モータ５を含む制御対象が線形領域に属する場合には、第１制御系で第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）を算出し、制御対象が線形領域に属する場合には、第２制御系で第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）を出力する。これにより、制御対象が非線形領域から線形領域に属するようになった場合に、第１制御系の制御開始時に、余剰トルクがないため、トルクが急変することを防ぐことができる。また本例では、制御対象が非線形状態に属する状態であっても、第２制御系によるフィードバック制御を継続させることができるため、フィードバック制御に含まれる各フィルタの状態が最新の状態になり、制振効果を得ることができる。

また本例において、第１制御系は、トルク指令値（Ｔ^＊）に基づいて算出された第２トルク目標値の第一項と、検出回転速度を入力としてモデルＧｐ（ｓ）の逆系のモデルを含むフィルタにより第２トルク目標値の第二項を算出し、当該第一項と当該第二項との偏差に基づいて第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）を算出し、第２制御系で、推定回転速度を、スイッチ３６を介して第二項算出部３７に入力して、モデルＧｐ（ｓ）の逆系のモデルを含むフィルタにより第２トルク目標値の第二項を算出し、当該第一項と当該第二項との偏差に基づいて第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）を出力する。これにより、第２制御系によりフィードバック制御をしている時には、減算器３８の出力がゼロになるため、モデルＧｐ（ｓ）を含むフィルタに、実回転速度（ω_ｍ）による余計なフィードバックトルク成分が蓄積することを防ぐことができる。また、第２制御系から第１制御系に切り替える際には、第１制御系の制御開始時に、余剰トルクがないため、トルクが急変することを防ぐことができる。また、本例では、第２制御系において、検出回転速度を用いていないため、余剰トルクがフィルタに蓄積することを防ぐことができる。また本例では、制振制御の停止中であっても、第２制御系によるフィードバック制御を継続させることができるため、制振効果を得ることができる。

また本例において、第１制御系は、第一項算出部３５により、トルク指令値（Ｔ^＊）を入力として、Ｈ（ｓ）を含むフィルタにより第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）の第一項を算出し、第二項算出部３７により、検出回転速度を入力としてＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）を含むフィルタにより第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）の第二項を算出する。これにより、第２制御系から第１制御系に切り替える際には、第１制御系の制御開始時に、余剰トルクがないため、トルクが急変することを防ぐことができる。

なお本例において、制振制御部３は、必ずしも時間遅れ制御部３２及び制御ブロック３３を用いて、第１制御系及び第２制御系のフィードバック制御を行う必要はなく、図５に示すように、時間遅れ制御部３２及び制御ブロック３３を有さない構成で、フィードバック制御を行ってもよい。図５は、本発明の変形例に係る制振制御装置の制振制御部のブロック図である。図５に示すように、加算器３１により算出されたトルク指令値（Ｔ^＊）は、回転速度推定部３４及び第一項算出部３５にそれぞれ入力され、第１制御系で、当該トルク指令値（Ｔ^＊）に基づいて第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）の第一項を算出し、第２制御系で、当該トルク指令値（Ｔ^＊）に基づいて第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）の第二項を算出する。また、図５に示す変形例において、本発明はバンドパスフィルタＨ（ｓ）を省略してもよい。

なお、本例は、減算器３８においてトルク差を算出して、当該トルク差に基づいて、第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）を算出したが、図６に示すように、回転速度差に基づいて第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）を算出してもよい。図６は本発明の変形例に係る制振制御装置の制振制御部のブロック図である。図６に示すように、制振制御部３は、回転数推定部６１及び制御ブロック６２を有している。

回転速度推定部６１は、トルク指令値（Ｔ^＊）を入力として、モデルＧｐ（ｓ）を含むフィルタを用いて回転速度を推定し、推定回転速度として減算器３８に出力する。そして、減算器３８に入力される推定回転速度が、第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）の第一項となる。また回転速度推定部６１と減算器３８との間からスイッチ３６に向かって制御ラインが接続されている。減算器３８と加算器３１との間には、制御ブロック６２が接続され、制御ブロック６２はモデルＧｐ（ｓ）の逆系のモデルとバンドパスフィルタのモデルＨ（ｓ）とを用いたモデルＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）を含むフィルタを有している。制御ブロック６２は、減算器３８により算出される回転速度差を入力として、モデルＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）を含むフィルタを用いて第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）を算出し、加算器３１に出力する。

次に、図６に示す変形例に係る制振制御装置の制御について説明する。スイッチ３６により、回転角センサ６の出力と減算器３８とを繋げると、第１制御系の閉ループが形成され、回転速度推定部６１と減算器３８との間からスイッチ３６に繋がる制御ラインと、減算器３８の入力ラインとを繋げると、第２制御系の閉ループが形成される。

第１制御系において、減算器３８は、回転速度推定部６１の推定回転速度と、回転角センサ６の検出回転速度との偏差（第１偏差に相当）を算出し、制御ブロック６２は当該偏差に基づいて第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）を算出する。第２の制御系において、減算器３８は、回転速度推定部６１の推定回転速度と、前記スイッチ３６を介した当該推定回転速度との偏差（第２偏差に相当）を算出する。そして、当該偏差はゼロになるため、第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）はゼロで出力される。すなわち、減算器３８に入力される、第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）の第二項は、第１制御系では検出回転速度に基づく値となり、第２制御系では検出回転速度の代わりに推定回転速度に基づく値となる。

上記のようの本発明の変形例において、第１制御系は、トルク指令値（Ｔ^＊）に基づく値と検出回転速度に基づく値との偏差から第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）を算出し、第２の制御系では、トルク指令値（Ｔ^＊）に基づく値と検出回転速度に代えて推定回転速度に基づく値との偏差から第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）を出力する。これにより、第２制御系によりフィードバック制御をしている時には、減算器３８の出力がゼロになるため、モデルＧｐ（ｓ）を含むフィルタに、実回転速度（ω_ｍ）による余計なフィードバックトルク成分が蓄積することを防ぐことができる。また、第２制御系から第１制御系に切り替える際には、第１制御系の制御開始時に、余剰トルクがないため、トルクが急変することを防ぐことができる。また、本例では、第２制御系において、検出回転速度を用いていないため、モータの回転速度が過渡状態になった場合でも、減算器３８における偏差をゼロにすることができ、余剰トルクがフィルタに蓄積することを防ぐことができる。また本例では、制振制御の停止中であっても、第２制御系によるフィードバック制御を継続させることができるため、フィードバック制御に含まれる各フィルタの状態が最新の状態になり、制振効果を得ることができる。

また本発明の変形例において、第１制御系は、トルク指令値（Ｔ^＊）を入力としてモデルＧｐ（ｓ）を含むフィルタにより推定回転速度を算出し、当該推定回転速度と検出回転速度との差から偏差を算出し、当該偏差に基づいて第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）を演算し、第２制御系では、推定回転速度と、スイッチ３６を介した推定回転速度との差により偏差を算出する。これにより、回転速度の差を用いても、減算器３８の出力がゼロになるため、モデルＧｐ（ｓ）を含むフィルタに、実回転速度（ω_ｍ）による余計なフィードバックトルク成分が蓄積することを防ぐことができる。

また本発明の変形例において、第１制御系は、制御ブロック６２において、推定回転速度と検出回転速度との偏差を入力として、モデルＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）を含むフィルタにより第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）を算出する。これにより、第２制御系から第１制御系に切り替える際には、第１制御系の制御開始時に、余剰トルクがないため、トルクが急変することを防ぐことができる。

なお、図６に示す変形例において、本発明はバンドパスフィルタＨ（ｓ）を省略してもよい。

上記第１トルク目標値算出部２１は、本発明の「第１トルク目標値算出手段」に相当し、回転角センサ６は本発明の「モータ回転速度検出手段」に相当し、加算器３１が「加算手段」に相当し、モータトルク制御部４が「モータ制御手段」に相当し、回転速度推定部３４、６１、第一項算出部３５、スイッチ３６、第二項算出部３７、減算器３８、制御ブロック６２のうち、少なくとも一部の制御ブロックが本発明の「第２トルク目標値算出手段」に相当し、スイッチ３６が本発明の「切替部」に相当する。

《第２実施形態》
図７は、発明の他の実施形態に係る制振制御装置における、回転速度の時間特性を示す。本例では上述した第１実施形態に対して、制振制御部の制御の一部が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであるため、その記載を援用する。以下、図１、図２及び図７を用いて、本例の制振制御装置の制御について説明する。

制振制御部３は、制振制御中、回転角センサ６の検出回転速度を補正し、補正後の検出回転速度を入力回転速度として第二項算出部３７に入力し、第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）の第二項を演算する。また、制振制御部３は、検出回転速度を補正する際のオフセット値（補正値）を演算し、当該オフセット値を用いて、制振制御中における検出回転速度の補正を行う。

制振制御停止中であって、スイッチ３６により回転速度推定部３４と第二項算出部３７との間の制御ラインが繋がっている場合に、制振制御部３は、フィードバック周期で、回転速度推定部３４の出力である推定回転速度を図示しないメモリなどに保存する。スイッチ３６の切り換えにより、回転角センサ６の出力と第二項算出部３７との間の制御ラインが繋がると、制振制御部３は、スイッチ３６の切り換え前の推定回転速度と、スイッチ３６の切り換え後の検出回転速度との偏差からオフセット値を算出する。そして、制振制御部３は、モータ５の検出回転速度からオフセット値を減算した回転速度を第二項算出部３７に入力し、第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）の第二項を演算する。

すなわち、制振制御部３は、第１制御系と第２制御系との間の切り換え前の、第二項算出部３７に入力される入力回転速度と、第１制御系と第２制御系との間の切り換え後の、第二項算出部３７に入力される入力回転速度との偏差からオフセット値を算出し、制振制御中に、検出回転速度を当該オフセット値で補正する。

図７について、実施形態１の図４に示す条件と同様に、時刻ｔ_２の時点で所定の外乱トルクが入力され、時間ｔ_３の時点で第２制御系から第１制御系に切り換え、時間ｔ_３以降、第１制御系でフィードバック制御を行ったとする。時刻ｔ_２の時点で外乱の入力により、検出回転速度が変化している。この時点で、第二項算出部３７への入力回転速度は回転速度推定部３４の推定回転速度であるため、入力回転速度は、外乱による検出回転速度の変化には影響されない。そして、時刻ｔ_３の時点でスイッチ３６を切り換え制振制御が行われると、図７のグラフｂに示すように、入力回転速度は検出回転速度（グラフａ）をオフセットした状態で推移する。

次に、図８を用いて、本例（本発明２）における制振効果のシミュレーション結果を、実施形態１に係る制振制御装置（本発明１）と比較して説明する。図８の（ａ）は最終出力トルクの時間特性を示し、（ｂ）はドライブシャフトトルクの時間特性を示し、（ｃ）は回転速度の時間特性を示す。またグラフａは本発明１の特性を、グラフｃは本発明２の特性を示す。時間ｔ_１の時点で所定のステップトルク指令を入力し、時間ｔ_２の時点で所定の外乱トルクを入力することを条件に、シミュレーションを行った。また本例では、時間ｔ_３より前では、第２制御系でフィードバック制御を行い、時間ｔ_３の時点で、第２制御系から第１制御系に切り換え、時間ｔ_３以降、第１制御系でフィードバック制御を行った。

図８（ｂ）に示すように、本発明１と同様に本発明２においても時間ｔ_３以降、制振制御を行うことで、ドライブシャフトトルクの振動が速やかに収束している点から、本発明２は制振効果を得ることができる。また本発明２では、スイッチ３６の切り換え前後における過渡的な要素が補正されるため、図８（ａ）に示すように、時間ｔ_３以降のトルク出力の変化がより抑制されている。

上記のように、本例は、第１制御系と第２制御系との間で制御系を切り換え制御系の切り換え前の推定回転速度と制御系の切り換え後の検出回転速度との偏差をオフセット値として算出し、当該オフセット値を用いて制御系の切り換え後の検出回転速度を補正する。これにより、第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）を算出する際の入力回転数に対して、制御系の切り換えによる影響を排除し、制御系の切り換え後の出力トルクの変動を抑制することができる。

なお本例は、オフセット値を用いて、第二項算出部３７への入力回転速度を補正したが、図６において、スイッチ３６から減算器３８に入力される入力回転速度を補正してもよい。

《第３実施形態》
図９は、発明の他の実施形態に係る制振制御装置の制振制御部及びエンジントルク設定部を示すブロック図である。本例では上述した第１実施形態に対して、エンジントルク設定部を設けた点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１実施形態及び第２実施形態に係る記載を適宜、援用する。

本例では制振制御装置は図示しないエンジン及びモータ５を動力源とするハイブリッド車両に搭載されている。エンジントルク設定部９０は、車両情報としてアクセル開度センサ１で検出されるアクセル開度とモータ回転角センサ６により検出されるモータ回転速度とに基づいて、エンジントルクの指令値を算出し、設定する。エンジントルク設定部９０には、アクセル開度とモータ回転速度とを指標として、モータ５の出力トルクの目標値と対応させるマップが予め記憶されている。そして、エンジントルク設定部９０は、アクセル開度とモータ回転速度とから当該マップを参照して指令値を算出する。

エンジントルク設定部９０は、制御ブロック９１、９２及び第三項算出部９３を有している。制御ブロック９１は、上記のマップにより算出されたトルク指令値を入力として、Ｇｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）からなる伝達特性を有するフィルタを用いて、エンジントルク目標値を演算する。制御ブロック９２は、Ｇｅ（ｓ）なる伝達特性を有している。Ｇｅ（ｓ）は、エンジン設定部９０により算出されたエンジンのトルク指令値が図示しないエンジンコントローラに出力されたから実際のエンジントルクが発生するまでの遅れを示すモデルである。そして、制御ブロック９１から出力されるエンジントルク目標値を、制御ブロック９２を通すことで、エンジントルク指令値（Ｔ_ｅｎ ^＊）が算出される。エンジントルク指令値（Ｔ_ｅｎ ^＊）は加算器３９及び第三項算出部９３に出力される。

第三項算出部９３は、制御ブロック９２からの出力されるエンジントルク指令値（Ｔ_ｅｎ ^＊）に、Ｈ（ｓ）からなる伝達関数を有するバンドパスフィルタを通して、第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）の第三項を算出する。

制振制御部３は加算器３９を有している。加算器３９は、エンジントルク指令値（Ｔ_ｅｎ ^＊）と制御ブロック３３から出力されるトルク値（Ｔ_ｍｎ）とを加算し、その加算値を回転速度推定部３４に出力する。加算器３８は、第一項算出部３５から出力される第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）の第一項と第三項算出部９３から出力され第三項との加算値から、第二項算出部３７から出力される第二項を減算することで、第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）を算出する。

本例において、第１制御系では、回転角センサ６の出力と第二項算出部３７との間の制御ラインが繋がり、第２制御系では、加算器３９の出力から回転速度推定部３４を介して第二項算出部３７までの制御ラインが繋がる。第２制御系では、加算器３８に対して、エンジントルク指令値（Ｔ_ｅｎ）に基づく第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）の第三項が入力されるため、本例は、加算器３８の出力値をゼロにするよう、回転速度推定部３４の前に加算器３９を設け、加算器３９にエンジントルク指令値（Ｔ_ｅｎ）を入力する。

第２制御系において、第一項算出部３５から出力される第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）の第一項は、Ｔ_ｍｎ×Ｈ（ｓ）となる。回転速度推定部３４からスイッチ３６を介して第二項算出部３７に入力される推定回転速度は、（Ｔ_ｍｎ＋Ｔ_ｅｎ）×Ｇｐ（ｓ）となるため、第二項算出部３７から出力される第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）の第二項は、（Ｔ_ｍｎ＋Ｔ_ｅｎ）×Ｇｐ（ｓ）×（Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ））から、（Ｔ_ｍｎ＋Ｔ_ｅｎ）×Ｈ（ｓ）となる。第三項算出部９３から出力される第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）の第三項は、Ｔ_ｅｎ×Ｈ（ｓ）となる。そして、減算器３８には、第一項と第三項との加算値（（Ｔ_ｍｎ＋Ｔ_ｅｎ）×Ｈ（ｓ））と、当該加算値と逆符号の同じ値である第二項とが入力されることになり、第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）の第一項と第二項との偏差を算出するとゼロになる。

これにより、制振制御停止中、第１のトルク目標値（Ｔ_ｍ１ ^＊）及びエンジントルク指令値（Ｔ_ｅｎ）の挙動がどのようになっても、あるいは、第１のトルク目標値（Ｔ_ｍ１ ^＊）及びエンジントルク指令値（Ｔ_ｅｎ）が過渡的に変動したとしても、第２のトルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）はゼロになる。

上記のように、本例において、第１制御系は、トルク指令値（Ｔ^＊）に基づく第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）の第一項と、エンジントルク目標値に基づく第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）の第三項とを加算し、その加算値から、第二項算出部３７により算出されるトルク算出値（第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）の第二項に相当）を減算することで偏差を算出し、その偏差に基づいて第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）を演算する。また、第２制御系は、検出回転速度の代わりに、エンジントルク指令値とトルク指令値から推定された推定回転速度を用いて第二項算出部３７のトルク算出値を算出し、第一項と第三項との加算値から当該トルク算出値を減算することで偏差を算出し、その偏差に基づいて第２トルク目標値（Ｔ_ｍ２ ^＊）を演算する。これにより、第２制御系によりフィードバック制御をしている時には、減算器３８の出力がゼロになるため、モデルＧｐ（ｓ）を含むフィルタに、余計なフィードバックトルク成分が蓄積することを防ぐことができる。また、第２制御系から第１制御系に切り替える際には、第１制御系の制御開始時に、余剰トルクがないため、トルクが急変することを防ぐことができる。また、本例では、第２制御系において、検出回転速度を用いていないため、モータの回転速度及びエンジンの回転速度が過渡状態になった場合でも、減算器３８における偏差をゼロにすることができ、余剰トルクがフィルタに蓄積することを防ぐことができる。また本例では、制振制御の停止中であっても、第２制御系によるフィードバック制御を継続させることができるため、フィードバック制御に含まれる各フィルタの状態を最新の状態になり、制振効果を得ることができる。

１…アクセル開度センサ
２…モータトルク設定部
２１…第１トルク目標値算出部
３…制振制御部
３１…加算器
３２…時間遅れ制御部
３３…制御ブロック
３４…回転速度推定部
３５…第一項算出部
３６…スイッチ
３７…第二項算出部
３８…減算器
６１…回転速度推定部
６２…制御ブロック
４…モータトルク制御部
５…モータ
５１…制御ブロック
６…回転角センサ
７…駆動軸
８、９…タイヤ
９０…エンジントルク設定部
９１、９２…制御ブロック
９３…第三項算出部

Claims (8)

1. 車両に設けられたモータを制振させる制振制御装置において、
   前記車両の車両情報を入力として、前記車両へのトルク入力と前記モータの回転速度の理想伝達特性のモデルＧｍ（ｓ）と、前記車両へのトルク入力と前記モータの回転速度の実伝達特性のモデルＧｐ（ｓ）とを用いたモデルＧｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）を含むフィルタにより第１トルク目標値を算出する第１トルク目標値算出手段と、
   前記モータの回転速度を検出するモータ回転速度検出手段と、
   前記モデルＧｐ（ｓ）を含むフィルタを用いて、トルク指令値及び前記回転速度検出手段により検出された検出回転速度に基づいて、第２トルク目標値を算出する第２トルク目標値算出手段と、
   前記第１トルク目標値と前記第２トルク目標値とを加算して前記トルク指令値を算出する加算手段と、
   前記トルク指令値に基づいて、前記モータを制御するモータ制御手段とを備え、
   前記第２トルク目標値算出手段は、
   前記トルク指令値に基づく値と前記検出回転速度に基づく値との偏差である第１偏差を算出し、前記第１偏差に基づいて前記第２トルク目標値を算出する第１制御系と、
   前記トルク指令値を入力として前記モデルＧｐ（ｓ）を含むフィルタにより算出される推定回転速度を算出し、前記トルク指令値に基づく値と、前記検出回転速度に代えて前記推定回転速度に基づく値との偏差である第２偏差を算出し、前記第２偏差に基づいて前記第２トルク目標値を出力する第２制御系とを有する
   ことを特徴とする制振制御装置。
2. 前記第２トルク目標値算出手段は、
   前記モータを含む制御対象が線形領域に属する場合には、前記第１制御系で前記第２トルク目標値を算出し、
   前記モータを含む制御対象が線形領域に属する場合には、前記第２制御系で前記第２トルク目標値を出力する
   ことを特徴とする請求項１記載の制振制御装置。
3. 前記第２トルク目標値算出手段は、
   前記第１制御系と前記第２制御系とを切り替える切替部を有し、
   前記第１制御系は、
   前記トルク指令値を入力として前記モデルＧｐ（ｓ）を含むフィルタにより前記推定回転速度を算出し、
   前記推定回転速度と前記検出回転速度との差により前記第１偏差を算出し、
   前記第１偏差を入力として前記モデルＧｐ（ｓ）の逆系のモデルを含むフィルタにより前記第２トルク目標値を算出し、
   前記第２制御系は、
   前記推定回転速度と、前記切替部を介した前記推定回転速度との差により前記第２偏差を算出する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の制振制御装置。
4. 前記第２トルク目標値算出手段は、
   前記第１制御系と前記第２制御系とを切り替える切替部を有し、
   前記第１制御系は、
   前記検出回転速度を入力として前記モデルＧｐ（ｓ）の逆系のモデルを含むフィルタによりトルク算出値を算出し、
   前記トルク指令値に基づく値と前記トルク算出値との差により前記第１偏差を算出し、
   前記第２制御系は、
   前記切替部を介して前記検出回転速度の代わりに前記推定回転速度を入力として前記モデルＧｐ（ｓ）の逆系のモデルを含むフィルタにより前記トルク算出値を算出し、
   前記トルク指令値に基づく値と前記トルク算出値との差により前記第２偏差を出力する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の制振制御装置。
5. 前記第１制御系は、
   前記第１偏差を入力として、前記モデルＧｐ（ｓ）及びバンドパスフィルタの伝達特性を示すモデルＨ（ｓ）を用いたモデルＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）を含むフィルタにより前記第２トルク目標値を算出する
   ことを特徴とする請求項３記載の制振制御装置。
6. 前記第１制御系は、
   前記検出回転速度を入力として前記モデルＧｐ（ｓ）及びバンドパスフィルタの伝達特性を示すモデルＨ（ｓ）を用いたモデルＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）を含むフィルタにより前記トルク算出値を算出し、
   前記トルク指令値を入力として前記Ｈ（ｓ）を含むフィルタにより前記トルク指令値に基づく値を算出する
   ことを特徴とする請求項４記載の制振制御装置。
7. 前記車両に含まれるエンジンの目標トルク指令を入力として、前記Ｇｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）を含むフィルタによりエンジントルク目標値を算出するエンジン目標値算出手段をさらに備え、
   前記第１制御系は、
   前記トルク指令値に基づく値と前記エンジントルク目標値に基づく値とを加算した加算値から前記トルク算出値の差をとった値を前記第１偏差として算出し、
   前記第２制御系は、
   前記トルク指令値及び前記エンジントルク目標値を入力として前記モデルＧｐ（ｓ）を含むフィルタにより前記推定回転速度を算出し、
   前記トルク指令値に基づく値と前記エンジントルク目標値に基づく値とを加算した加算値から前記トルク算出値の差をとった値を前記第２偏差として算出する
   ことを特徴とする請求項４又は６に記載の制振制御装置。
8. 前記第２トルク目標値算出手段は、
   前記第１制御系と前記第２制御系との間で制御系を切り換え、
   前記制御系の切り換え前の前記推定回転速度と切り換え後の前記検出回転速度との偏差をオフセット値として算出し、
   前記オフセット値を用いて、前記制御系の切り換え後の前記検出回転速度を補正する
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の制振制御装置。

Images