JP2014082916A - 電気自動車のアンチジャーク制御方法及びシステム - Google Patents

電気自動車のアンチジャーク制御方法及びシステム Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、モータの動力を使用する電気自動車の振動低減のためのアンチジャーク制御方法及びシステムを提供する。
【解決手段】モータの動力を使用する電気自動車のアンチジャーク制御方法において、モータの実際速度を算出する段階；モータのモデル速度を算出する段階；前記算出されたモータモデル速度と実際速度との偏差に基づいた振動成分を求める段階；前記振動成分に含まれている誤差成分を除去するために、前記振動成分の高周波フィルタリングを行う段階；前記高周波フィルタリング時に発生した位相先行を補償するために、前記フィルタリングが行われた振動成分を設定時間位相遅延させる段階；及び前記設定時間位相遅延した振動成分に、設定されたゲイン値を適用して、これに基づいてアンチジャーク補償トルクを生成する段階；を含むことができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、モータの動力を使用する電気自動車の振動低減のためのアンチジャーク（ａｎｔｉ−ｊｅｒｋ）制御方法及びシステムに関する。
周知のように、電気自動車（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ）は、バッテリの電源を利用して走行が可能な自動車であって、バッテリだけの電源を利用して走行する純粋電気自動車（ｐｕｒｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ）、及び伝統的な内燃機関エンジン（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅ）とバッテリ電源を共に使用するハイブリッド電気自動車（ｈｙｂｒｉｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ）等を含む。
前記純粋電気自動車は、バッテリ電源によって動作するモータの動力だけで駆動され、前記ハイブリッド電気自動車は、内燃機関エンジンの動力とモータの動力を効率的に組み合わせて駆動される。
前記ハイブリッド電気自動車は、一例として、図１に示すようにエンジン１０；モータ２０；エンジン１０とモータ２０の間で動力を断続するエンジンクラッチ３０；変速機４０；差動ギヤ装置５０；バッテリ６０；前記エンジン１０を始動するか、または前記エンジン１０の出力によって発電をする始動／発電モータ７０；及び車輪８０を含むことができる。
また、前記ハイブリッド電気自動車は、ハイブリッド電気自動車の全体動作を制御するハイブリッド制御器（ＨＣＵ；ｈｙｂｒｉｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）１１０；バッテリ６０を管理制御するバッテリ制御器（ＢＣＵ；ｂａｔｔｅｒｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）１２０；及びモータ２０の動作を制御するモータ制御器（ＭＣＵ；ｍｏｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）２００を含むことができる。バッテリ制御器１２０は、バッテリ管理システム（ＢＭＳ；ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ）と呼称することができる。
前記ハイブリッド電気自動車の構成要素は当業者に自明であるので、さらなる詳細な開示は省略する。
前記始動／発電モータ７０は、自動車業界でＩＳＧ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｓｔａｒｔｅｒ＆ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）またはＨＳＧ（ｈｙｂｒｉｄ ｓｔａｒｔｅｒ＆ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）と呼称されることもある。
このようなハイブリッド電気自動車は、モータ２０の動力だけを利用する純粋電気自動車モードであるＥＶモード（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｍｏｄｅ）；エンジン１０の回転力を主動力としながら、モータ２０の回転力を補助動力として利用するＨＥＶモード（ｈｙｂｒｉｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｍｏｄｅ）；及び車両の制動あるいは慣性による走行時の制動及び慣性エネルギーを前記モータ２０の発電によって回収して、バッテリ６０に充電する回生制動モード（ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ ｂｒａｋｉｎｇ ｍｏｄｅ）（ＲＢモード）；などの走行モードで走行することができる。
このように、ハイブリッド電気自動車ではエンジンの機械的エネルギーとバッテリの電気エネルギーを共に利用し、エンジンとモータの最適作動領域を利用することはもちろん、制動時にはモータでエネルギーを回収するので、燃費向上及び効率的なエネルギー利用が可能となる。
しかし、このようなハイブリッド電気自動車においては、トルクコンバータの代わりにエンジンクラッチを利用してエンジンと自動変速機が結合することにより、既存のトルクコンバータが有する機械的（ｐａｓｓｉｖｅ）ダンピング効果が得られない短所がある。
このように、電気自動車では別途のダンピング手段を設けないか、またはダンピング手段が小さくなることによって、変速時、チップ−イン／アウト（Ｔｉｐ−ｉｎ／ｏｕｔ、加速ペダルを踏んだり離す動作）時、そしてエンジンクラッチの結合時に、駆動軸の振動発生と共にショック及びジャーク（Ｓｈｏｃｋ＆Ｊｅｒｋ：瞬間的な急激な動き）のような振動現象が発生して、乗車感及び運転性の低下を招く問題点があった。
つまり、前記ハイブリッド電気自動車を含む電気自動車は、トルクソース（ｔｏｒｑｕｅ ｓｏｒｃｅ）（エンジン、モータ）と駆動系の間に存在するダンピング手段を設けないか、またはダンピング手段が小さいため、前記トルクソースからの振動や外部からの振動がうまく減殺されない問題点がある。
したがって、前記電気自動車は、前記トルクソースからの振動や外部からの振動を効果的に低減させない場合に、運転性及び乗車感が良くない恐れがある。
このような問題点を解決するための従来の技術の一例の振動抑制方法としてアンチジャーク（ａｎｔｉ−ｊｅｒｋ）制御方法は、モータのモデル速度と実際速度との偏差（差）を振動として認識して、これら二つの速度間の偏差に一定の値をかけてフィードバックすることによって振動を抑制する。
このような従来の技術の一例のアンチジャーク制御方法は、大韓民国公開特許１０−２０１１−００４９９３４（出願番号１０−２００９−０１０６７０７）に開示されている。
しかし、前記のようにモータのモデル速度と実際速度との間の偏差を通して振動成分を抽出する時、図２に示すように、前記抽出された振動成分に誤差が含まれる可能性がある。このように振動成分に誤差が含まれれば、実際振動がない状況でも振動が存在することと判断を誤って振動抑制トルクを印加することがあり、そのため運転性及び乗車感に問題を起こせる。
本明細書の全体で電気自動車とは、前記純粋電気自動車及びハイブリッド電気自動車のようにモータの動力を使用する全ての自動車をいう。
この背景技術の部分に記載された事項は、発明の背景に対する理解を増進させるために作成されたもので、この技術が属する分野における通常の知識を有する者に既に知られた従来の技術でない事項を含むことができる。
そこで、本発明の目的は、電気自動車モータのモデル速度と実際速度に基づいた振動成分の抽出時に、前記振動成分に含まれる誤差成分をほとんど除去して、誤差成分をほぼゼロ（０）にすることができる電気自動車のアンチジャーク制御方法及びシステムを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、電気自動車モータのモデル速度と実際速度との間の偏差に基づいた振動成分の高周波フィルタリング（ｈｉｇｈ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）を行って、前記高周波フィルタリングが行われた振動成分を設定時間遅延させることによって、前記高周波フィルタリング時に発生した位相先行（Ｐｈａｓｅ Ａｎｔｅｃｅｄｅｎｃｅ）を補償して、高周波フィルタによって発生する位相誤差の影響を最小化した電気自動車のアンチジャーク制御方法及びシステムを提供することにある。
上記課題を解決するための本発明の実施例によるモータの動力を使用する電気自動車のアンチジャーク制御方法は、モータの実際速度（ａｃｔｕａｌ ｓｐｅｅｄ）を算出する段階；モータのモデル速度（ｍｏｄｅｌ ｓｐｅｅｄ）を算出する段階；前記算出されたモータモデル速度と実際速度との偏差に基づいた振動成分（ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を求める段階；前記振動成分に含まれている誤差成分（ｅｒｒｏｒ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を除去するために、前記振動成分の高周波フィルタリング（ｈｉｇｈ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）を行う段階；前記高周波フィルタリング時に発生した位相先行（ｐｈａｓｅ ａｎｔｅｃｅｄｅｎｃｅ）を補償するために、前記フィルタリングが行われた振動成分を設定時間位相遅延させる段階；及び前記設定時間位相遅延した振動成分に、設定されたゲイン（ｇａｉｎ）値を適用して、これに基づいてアンチジャーク（ａｎｔｉ−ｊｅｒｋ）補償トルクを生成する段階；を含むことができる。
前記設定されたゲイン値は、前記電気自動車の走行モード、変速段情報、及び走行状態に基づいて求められる。
前記本発明の電気自動車のアンチジャーク制御方法は、前記アンチジャーク（ａｎｔｉ−ｊｅｒｋ）補償トルクが下限設定値以下であれば、前記アンチジャーク補償トルクを使用しない段階をさらに含むことができる。
前記本発明の電気自動車のアンチジャーク制御方法は、前記アンチジャーク（ａｎｔｉ−ｊｅｒｋ）補償トルクが上限設定値以上であれば、前記アンチジャーク補償トルクを、定めた値に制限して使用する段階をさらに含むことができる。
前記本発明の電気自動車のアンチジャーク制御方法は、前記アンチジャーク補償トルクの適用の要否を判断する段階をさらに含むことができる。
前記振動成分の高周波フィルタリングを行う段階では、ラプラス変換に基づいて時間に対する多項関数で表現される誤差成分を除去することができる。
前記振動成分の高周波フィルタリングを行う段階では、ボードプロット（ｂｏｄｅ ｐｌｏｔ）を使用して前記振動成分の通過周波数を選択することができる。
前記振動成分の高周波フィルタリングを行う段階では、下記のラプラス変換公式により前記振動成分の高周波フィルタリングを行うことができる。下記式において、Ｈ（ｓ）は、高周波通過フィルタを意味し、構造は下記の通りである。下記フィルタにおける設計因子は、ａｉとｋである。
そして、次の式において、ｕは、抽出しようとする振動成分と、制御しようとする誤差成分で構成されており、誤差成分は時間に対する多項関数と仮定した。
上記式において、最初の行の括弧の中の第１項は、除去しようとする時間に対する多項関数形式の誤差成分であり、第２項は、抽出しようとするダンピング（ｄａｍｐｉｎｇ）係数がζで、ωｎである振動成分である。ここで、フィルタの設計因子のａｉは、ζとωｎによって設計される。つまり、通過させようとする振動の周波数によってａｉは決定する。また、他の因子であるｋは、除去しようとする誤差成分の次数、つまり、多項関数の次数によって決定される。一般に、多項関数の次数が２以下であるので、ｋは３程度であれば十分であるが、状況によってはそれ以上でありうる。
前記フィルタリングが行われた振動成分を位相遅延、つまり、時間を遅延させる段階は、下記の公式を用いて位相遅延を求めることができる。
位相あるいは時間を遅延する理由は、高周波フィルタリングによって位相先行が生じるからである。下記式において、ωとｆは、抽出しようとする振動の角速度及び周波数であり、δＴは、下記式によって求めようとする位相先行を補償するための時間遅延である。
下記式において、最初の行の最後の項は、Ｈ（ｓ）が角速度ωにおける位相先行を表す。
そして、上記課題を解決するための本発明の他の実施例によるモータの動力を使用する電気自動車のアンチジャーク制御システムは、前記モータの駆動電源を提供するバッテリ；前記バッテリの充放電状態を管理制御するバッテリ制御器（ＢＣＵ；ｂａｔｔｅｒｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）；及び前記モータの駆動を制御するモータ制御器（ＭＣＵ；ｍｏｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）；を含み、前記モータ制御器は、前記本発明の実施例による電気自動車のアンチジャーク制御方法を行うための命令を実行することができる。
前記モータ制御器は、前記モータの実際速度を算出する実際速度算出部；前記モータのモデル速度を算出するモデル速度算出部；前記モータのモデル速度と実際速度との偏差に基づいた振動成分を算出する振動成分算出部；前記振動成分算出部で算出された前記振動成分に含まれている誤差成分を除去するために、前記振動成分の高周波フィルタリング（ｈｉｇｈ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）を行うハイパスフィルタ；前記ハイパスフィルタで前記振動成分のフィルタリングが行われたときに発生した位相先行（ｐｈａｓｅ ａｎｔｅｃｅｄｅｎｃｅ）を補償するために、前記ハイパスフィルタリングが行われた振動成分を設定時間位相遅延させる位相遅延部；及び前記設定時間位相遅延した振動成分に、設定されたゲイン（ｇａｉｎ）値を適用して、これに基づいてアンチジャーク（ａｎｔｉ−ｊｅｒｋ）補償トルクを生成するアンチジャーク補償トルク生成部；を含むことができる。
前記設定されたゲイン値は、前記電気自動車の走行モード、変速段情報、及び走行状態に基づいて求められる。
前記本発明の電気自動車のアンチジャーク制御システムは、前記アンチジャーク（ａｎｔｉ−ｊｅｒｋ）補償トルクが下限設定値以下であれば、前記アンチジャーク補償トルクを使用しないようにするデッドバンド部（ｄｅａｄ ｂａｎｄ）をさらに含むことができる。
前記本発明の電気自動車のアンチジャーク制御システムは、前記アンチジャーク（ａｎｔｉ−ｊｅｒｋ）補償トルクが上限設定値以上であれば、前記アンチジャーク補償トルクを、定めた値に制限して使用するようにするアンチジャーク補償トルク制限部をさらに含むことができる。
前記本発明の電気自動車のアンチジャーク制御システムは、前記アンチジャーク補償トルクの適用の要否を判断するアンチジャーク補償トルク適用判断部をさらに含むことができる。
上述のように、本発明の実施例によれば、電気自動車モータのモデル速度と実際速度に基づいた振動成分の抽出時に、前記振動成分に含まれる誤差成分を除去してアンチジャーク制御を行うことによって、電気自動車で発生する振動を効果的に抑制することができる。
また、本発明の実施例によれば、電気自動車モータのモデル速度と実際速度との間の偏差に基づいた振動成分の高周波フィルタリングを行い、前記高周波フィルタリングが行われた振動成分を設定時間遅延させることによって、前記高周波フィルタリング時に発生した位相先行（Ｐｈａｓｅ ａｎｔｅｃｅｄｅｎｃｅ）を補償して、高周波フィルタによって発生する位相誤差による影響を最小化することによって、電気自動車の運転性及び乗車感を向上させることができる。
一般的なハイブリッド電気自動車の概略的な構成図である。 従来の技術のアンチジャーク制御方法により抽出される振動成分に含まれる誤差成分を示すグラフである。 本発明の実施例による電気自動車のアンチジャーク制御方法のフローチャートである。 本発明の他の実施例による電気自動車のアンチジャーク制御方法のフローチャートである。 本発明の実施例による電気自動車のアンチジャーク制御システムの構成図である。 本発明の実施例による電気自動車のアンチジャーク制御動作を説明するためのグラフ図面である。 本発明の実施例による電気自動車のアンチジャーク制御動作を説明するためのグラフ図面である。 本発明の実施例による電気自動車のアンチジャーク制御動作を説明するためのグラフ図面である。
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施例について、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明はここで説明される実施例に限定されず、他の形態に具体化することもできる。
また、明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」という時、これは特に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
これと共に、明細書の全体で使用された種々の公式の変数、記号及び定数などと関連して当業者にとって自明なものは、説明の単純明瞭化のためにその具体的な説明を省略する。
図１は、本発明の実施例によるアンチジャーク制御システムが適用されるハイブリッド電気自動車を概略的に示した図面である。
図１に示すように、本発明の実施例によるアンチジャーク制御システムが適用されるハイブリッド電気自動車は、エンジン１０；モータ２０；エンジン１０とモータ２０の間で動力を断続するエンジンクラッチ３０；変速機４０；差動ギヤ装置５０；バッテリ６０；前記エンジン１０を始動するか、または前記エンジン１０の出力によって発電をする始動／発電モータ７０；車輪８０；ハイブリッド電気自動車の全体の動作を制御するハイブリッド制御器（ＨＣＵ；ｈｙｂｒｉｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）１１０；バッテリ６０を管理制御するバッテリ制御器（ＢＣＵ；ｂａｔｔｅｒｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）１２０；及びモータ２０の動作を制御するモータ制御器（ＭＣＵ；ｍｏｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）２００を含むことができる。
図５は、本発明の実施例によるアンチジャーク制御システムを示したブロック図である。
図５に示したアンチジャーク制御システムは、図１のモータ制御器２００内に含めることができる。
本発明の実施例によるアンチジャーク制御システムは、エンジン１０及び／またはモータ２０のようなトルクソースからの振動や外部からの振動を抑制したり減殺するアンチジャークシステムである。
このような本発明の実施例によるアンチジャークシステムは、モータ２０の実際速度を算出する実際速度算出部２１０；モータ２０のモデル速度を算出するモデル速度算出部２２０；モータ２０のモデル速度と実際速度との偏差に基づいた振動成分を算出する振動成分算出部２３０；前記振動成分算出部２３０で算出された前記振動成分に含まれている誤差成分を除去するために、前記振動成分の高周波フィルタリング（ｈｉｇｈ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）を行うハイパスフィルタ２４０；前記ハイパスフィルタ２４０で前記振動成分のフィルタリングが行われたときに発生した位相先行（ｐｈａｓｅ ａｎｔｅｃｅｄｅｎｃｅ）を補償するために、前記ハイパスフィルタリングが行われた振動成分を設定時間位相遅延させる位相遅延部２５０；及び前記設定時間位相遅延した振動成分に、設定されたゲイン（ｇａｉｎ）値を適用して、これに基づいてアンチジャーク（ａｎｔｉ−ｊｅｒｋ）補償トルクを生成するアンチジャーク補償トルク生成部２６０；を含むことができる。
また、本発明の実施例によるアンチジャークシステムは、前記アンチジャーク（ａｎｔｉ−ｊｅｒｋ）補償トルクが下限設定値以下であれば、前記アンチジャーク補償トルクを使用しないようにするデッドバンド部（ｄｅａｄ ｂａｎｄ）２７０；前記アンチジャーク（ａｎｔｉ−ｊｅｒｋ）補償トルクが上限設定値以上であれば、前記アンチジャーク補償トルクを、定めた値に制限して使用するようにするアンチジャーク補償トルク制限部２８０；及び前記アンチジャーク補償トルクの適用の要否を判断するアンチジャーク補償トルク適用判断部２９０；を含むことができる。
前記モータ制御器２００に含まれる本発明の実施例によるアンチジャーク制御システムの各構成要素は、マイクロプロセッサーによって実行されるソフトウェアプログラムモジュールで構成することができる。
つまり、モータ制御器２００は、設定されたプログラムによって動作する一つ以上のマイクロプロセッサーであって、前記設定されたプログラムは、後述する本発明の実施例によるアンチジャーク制御方法を行うための一連の命令で形成することができる。
本発明の実施例によるアンチジャーク制御はモータ制御器２００で行われ、モータ制御器２００は、一例としてＥＶモード走行中のチップ−イン／アウト操作、またはクリープ（ｃｒｅｅｐ）走行、ＨＥＶモード中の変速時、エンジンクラッチ解除時などのような状況で、駆動軸に振動が発生することを防止する制御を行う。
モータ制御器２００の実際速度算出部２１０は、公知の技術によってモータの実際速度を算出することができる。例えば、実際速度算出部２１０は、従来の技術の一例として言及された大韓民国公開特許１０−２０１１−００４９９３４（以下、「公開特許」と称する）と同様にモータの実際速度を算出することができる。
モータ制御器２００のモデル速度算出部２１０は、例えば、振動がない状態でのモータ速度であるモデル速度を算出する。
また、前記モデル速度算出部２１０は、モータトルク指令、負荷トルク、変速段情報、走行状態、ホイール速度、変速機入出力速度、及び車両モードなどに基づいてモータのモデル速度を算出することができる。
前記負荷トルクには道路傾斜、空気抵抗ドラッグなどが含まれ；前記走行状態にはチップ−イン／チップ−アウト、ブレーキ、変速などが含まれ；前記車両モードにはＥＶモード、ＨＥＶモード、エンジンクラッチスリップなどが含まれる。
前記モデル速度算出部２１０は、公開特許に開示されたように、モータトルク指令値からドラッグトルクを含む負荷トルクを差引いた後、さらに駆動軸の総トルクを差引いたものを積分してモータモデル速度を計算することができる。
前記モータ制御器２００の振動成分算出部２３０は、一例としてモータモデル速度算出部２２０で算出されたモータモデル速度から、前記モータ実際速度算出部２１０で算出されたモータ実際速度を差引いて振動成分を算出することができる。前記振動成分算出部２３０で算出された振動成分には、図２に示したような誤差成分が含まれうる。
前記モータ制御器２００のハイパスフィルタ２４０は、前記振動成分算出部２３０で算出された振動成分に含まれている誤差成分を除去するように構成される。前記ハイパスフィルタ２４０は、前記振動成分に含まれている誤差成分を除去して、図６に示したように理想的な振動成分となるようにする。
このために、ハイパスフィルタ２４０は、ラプラス変換に基づいて１次関数以上の関数で表現される誤差成分を除去する。前記ハイパスフィルタ２４０によって１次関数以上の関数で表現される誤差成分を除去するためのラプラス変換公式の一例は、下記の公式とすることができる。下記の公式における変数、記号、及び定数は、一般的なラプラス変換公式において通常扱われるものであり、当業者に自明なので、本明細書でこれらに対する説明は省略する。
上記ラプラス変換公式中、ｋは誤差成分によって決定される。つまり、前記誤差成分は、定数及び１次関数以上の関数で構成される。したがって、前記誤差成分がラプラス変換公式に基づいたハイパスフィルタ２４０を通過すれば、前記誤差成分がゼロ（０）に収束するようにｋ値を設定することができる。
つまり、本発明の実施例のハイパスフィルタ２４０を、ラプラス変換公式を利用して誤差成分がハイパスフィルタ２４０を通過時ゼロ（０）に収束するように前記ｋ値を設定することによって、振動成分を図６に示したように形成することができる。
前記ハイパスフィルタ２４０の通過周波数（ｃｕｔｏｆｆ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）は、図７に示したようにボードプロットを用いて選択することができる。図７において、ω１は通過周波数であり、ω２は振動成分の周波数である。
前記振動成分の周波数ω２は、ω２＝式（６）によって求められる。そして、振動成分の周波数を考慮したハイパスフィルタ（Ｈ（ｓ））２４０を下記の公式の通り設定することができる。
前記モータ制御器２００の位相遅延部２５０は、ハイパスフィルタ２４０を通過した振動成分を図８に示したように位相遅延させる。このように位相を遅延させる理由は、前記誤差成分が含まれている振動成分が、ハイパスフィルタ２４０を通過しながら理想的な振動成分だけが出力される時、前記理想的な振動成分の位相はハイパスフィルタ２４０の特性上、位相が先行するので、これを補償するためである。ハイパスフィルタ２４０による位相先行は下記の公式に従うことができる。
したがって、前記位相遅延部２５０による位相遅延角度（∠θ）は、下記の公式によって求められる。
もし、Ｈ（ｓ）を上記式中のＨτ（ｓ）のように設計すれば、下記式の通りに遅延角度あるいは遅延時間を求めることができる。
前記アンチジャーク補償トルク生成部２６０は、位相遅延部２５０を通過した前記振動成分に、設定されたゲイン（ｇａｉｎ）値を適用して、これに基づいてアンチジャーク（ａｎｔｉ−ｊｅｒｋ）補償トルクを生成するように構成されている。
前記アンチジャーク補償トルク生成部２６０は、前記ゲイン値を設定するために前記電気自動車の走行モード、変速段情報、及び走行状態などを参照することができる。
前記デッドバンド部２７０は、前記アンチジャーク補償トルク生成部２６０から出力されたアンチジャーク補償トルクが、設定された下限値以下であれば、前記アンチジャーク補償トルクを使用しないように構成されている。前記デッドバンド部２７０は、前記下限値設定のために走行モード、変速段情報、及び走行状態などを参照することができる。
前記アンチジャーク補償トルク制限部２８０は、前記アンチジャーク（ａｎｔｉ−ｊｅｒｋ）補償トルクが設定された上限値以上であれば、前記アンチジャーク補償トルクを、定めた値に制限して使用するように構成されている。前記アンチジャーク補償トルク制限部２８０は、前記上限値設定のために走行モード、変速段情報、及び走行状態などを参照することができる。
前記アンチジャーク補償トルク適用判断部２９０は、前記アンチジャーク補償トルク生成部２６０または前記アンチジャーク補償トルク制限部２８０から出力されたアンチジャーク補償トルクの適用の要否を判断するように構成されている。
前記アンチジャーク補償トルク適用判断部２９０は、前記アンチジャーク補償トルクの適用禁止状況を判断するために前記電気自動車の走行モード、変速段情報、及び走行状態などを参照することができる。
以下、本発明の実施例による電気自動車のアンチジャーク制御方法について、添付した図面を参照して詳細に説明する。
図３は、本発明の実施例による電気自動車のアンチジャーク制御方法を示したフローチャートである。
図３に示すように、モータ制御器２００のモータ実際速度算出部２１０及びモータモデル速度算出部２２０のそれぞれは、一例として公開特許に開示された技術または公知技術によりモータの実際速度及びモータのモデル速度を算出する（Ｓ１００）。
前記モータモデル速度算出部２２０が前記モデル速度を算出する時、モータトルク指令及び負荷トルクなどを参照することは上述の通りである。
前記のようにモータの実際速度とモデル速度が算出されたら、モータ制御器２００の振動成分算出部２３０は、前記算出されたモータモデル速度と実際速度との偏差に基づいた振動成分を算出する（Ｓ１２０）。
前記算出されたモータモデル速度とモータ実際速度との偏差は、一例として前記算出されたモータモデル速度から前記モータ実際速度を差引いた速度とすることができるが、本発明の保護範囲が必ずこれに限定されるものと理解してはならない。
Ｓ１２０段階で算出された振動成分には、図２に示したような誤差成分が含まれ得る。
したがって、図６に示したように、誤差成分が除去された振動成分のみを抽出するために、Ｓ１２０段階で算出された振動成分は、モータ制御器２００のハイパスフィルタ２４０を通過するようになっている（Ｓ１３０）。
Ｓ１２０段階で算出された振動成分がハイパスフィルタ２４０を通過すれば、公開特許のローパスフィルタを前記振動成分が通過時に除去されなかった誤差成分を除去することができる。
つまり、公開特許のローパスフィルタは、バタワース（ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ）形式のローパスフィルタを使用するため、前記誤差成分を除去することができないが、その理由は次の通りである。
公開特許で使用するローパスフィルタ（Ｌ（ｓ））の構造は、下記のような公式に従う。
上記公式の構造を有する公開特許のローパスを使用して前記振動成分（Δω）を（１−Ｌ（ｓ））に通過させれば、その結果、前記振動成分（Δω）が時間に対して１次、２次あるいはそれ以上の次数である場合に、必然的に振動成分に誤差が存在することが下記の公式によって分かる。
上記公式中、以下の式（１３）は、振動成分（Δω）から除去する誤差成分であり、以下の式（１４）は、純粋な振動成分である。
つまり、上記公式においてｉ＝１の場合だけ、ｔ→∞によって以下の式（１５）が０に収束し、ｉ＞１であれば、０に収束せずに誤差成分が生じる。これは逆ラプラス変換を行ってみれば分かるということが、当業者に自明なので、これに対する詳細な説明は省略する。
したがって、公開特許のローパスフィルタの場合には、１次以上の成分が入力される場合、誤差成分が振動成分に含まれるようになる。
一方、本発明の実施例による下記のような公式構造を有するハイパスフィルタ（Ｈ（ｓ））２４０を使用する場合には、振動成分（Δω）に含まれている１次及び２次、そしてそれ以上の次数の誤差成分を除去することができるが、その理由は次の通りである。
上記公式において、分母の根（式（１８））の実数部（ｒｅａｌ ｐａｒｔ）が全て負数となるようにａｉを選定することができる。
そして、前記公式において、ｋ≧ｎを満たすようにｋを設定すれば、以下の式（１９）がｔ→∞によって０に収束するようになって、結果的に振動成分だけが残るようになる。その理由は、ハイパスフィルタ（Ｈ（ｓ））の設計時に当該振動成分の当該振動数を通過させるように、ボードプロット方法を用いてａｉを選定することができるからである。
本発明の一実施例においては、前記ボードプロットを用いてハイパスフィルタ（Ｈ（ｓ））が次の通り作動するように設計することができる。
図７に示したボードプロットにおいて、ω１はコーナ周波数（ｃｏｒｎｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）であって、ハイパスフィルタの遮断周波数であり、ω２は振動成分の振動周波数（＝式（２０））である。ボードプロットでω２＞ω１を満たすようにハイパスフィルタ（Ｈ（ｓ））を設計することができる。
図７に示したボードプロットは理想的な場合であるので、実際の設計時にはω２＞γω１（γ＞１）となるようにγを設定することができる。
ハイパスフィルタ（Ｈ（ｓ））の設計を容易にするために、ハイパスフィルタ（Ｈ（ｓ））を下記公式の通り設定することができる。
前記ハイパスフィルタ２４０から誤差成分が除去されて振動成分だけが出力されると、位相遅延部２５０は、前記ハイパスフィルタ２４０を通過する時に発生した位相先行を補償するために、前記振動成分の位相を遅延設定値により位相遅延させる（Ｓ１４０）。
ハイパスフィルタ２４０による位相先行は、下記公式に従うことができる。
したがって、前記位相遅延部２５０による位相遅延角度（∠θ）は、下記公式によって求められる。
もし、Ｈ（ｓ）を前記Ｈτ（ｓ）に設計すれば、位相遅延角度は次の通りである。
前記位相遅延部２５０を通過した振動成分が前記アンチジャーク補償トルク生成部２６０に入力されると、前記アンチジャーク補償トルク生成部２６０は、前記位相遅延部２５０を通過した前記振動成分に、設定されたゲイン（ｐｒｅｓｅｔ ｇａｉｎ）値を適用して、これに基づいてアンチジャーク（ａｎｔｉ−ｊｅｒｋ）補償トルクを生成して出力する（Ｓ１５０）。
前記アンチジャーク補償トルク生成部２６０で生成されたアンチジャーク補償トルクは、アンチジャークトルクとして利用できることはもちろんである。
一方、前記アンチジャーク補償トルク生成部２６０で生成されたアンチジャーク補償トルクは、デッドバンド部２７０に入力できる。
前記デッドバンド部２７０は、前記入力されたアンチジャーク補償トルクが設定された下限値以下であるかを確認して、前記入力されたアンチジャーク補償トルクが設定された下限値以下であれば、前記アンチジャーク補償トルクを使用しないようにする（Ｓ２００、Ｓ２５０）。
前記設定された下限値は、一例としてアンチジャーク補償トルクを適用しても運転性及び乗車感に影響を与えない場合の値とすることができる。
前記デッドバンド部２７０に入力されたアンチジャーク補償トルクが設定された下限値を超えれば、アンチジャーク補償トルク制限部２８０で前記アンチジャーク補償トルクが設定された上限値以上であるか判別される（Ｓ２１０）。
前記アンチジャーク補償トルクが設定された上限値以上であれば、前記アンチジャーク補償トルクを、定めた値（ｐｒｅｓｅｔ ｖａｌｕｅ）に制限する（Ｓ２２０）。
前記設定された上限値は、一例として前記アンチジャーク補償トルク適用時に運転性及び乗車感に悪影響を及ぼす場合の値とすることができる。
前記アンチジャーク補償トルクが設定された上限値未満であれば、モータ制御器２００は、アンチジャーク補償トルク適用判断部２９０を通じて現在車両の状況がアンチジャークを禁止しなければならない状況であるかを判断し（Ｓ２３０）、アンチジャークを禁止しなければならない状況でなければ、前記アンチジャーク補償トルクを適用して車両の振動を低減することによって、車両の運転性及び乗車感を良くする（Ｓ２４０）。
もし、現在車両の状況がアンチジャークを禁止しなければならない状況であれば、前記アンチジャーク補償トルクの適用を保留する。
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、次の請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の種々の変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。
２００ モータ制御器
２１０ モータ実際速度算出部
２２０ モータモデル速度算出部
２３０ 振動成分算出部
２４０ ハイパスフィルタ
２５０ 位相遅延部
２６０ アンチジャーク補償トルク生成部
２７０ デッドバンド部（ｄｅａｄ ｂａｎｄ）
２８０ アンチジャーク補償トルク制限部
２９０ アンチジャーク補償トルク適用判断部

Claims (15)

  1. モータの動力を使用する電気自動車のアンチジャーク制御方法において、
    モータの実際速度を算出する段階；
    モータのモデル速度を算出する段階；
    前記算出されたモータモデル速度と実際速度との偏差に基づいた振動成分を求める段階；
    前記振動成分に含まれている誤差成分を除去するために、前記振動成分の高周波フィルタリングを行う段階；
    前記高周波フィルタリング時に発生した位相先行を補償するために、前記フィルタリングが行われた振動成分を設定時間位相遅延させる段階；及び
    前記設定時間位相遅延した振動成分に、設定されたゲイン値を適用して、これに基づいてアンチジャーク補償トルクを生成する段階；
    を含むことを特徴とする、電気自動車のアンチジャーク制御方法。
  2. 前記設定されたゲイン値は、前記電気自動車の走行モード、変速段情報、及び走行状態に基づいて求めることを特徴とする、請求項１に記載の電気自動車のアンチジャーク制御方法。
  3. 前記アンチジャーク補償トルクが下限設定値以下であれば、前記アンチジャーク補償トルクを使用しない段階をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の電気自動車のアンチジャーク制御方法。
  4. 前記アンチジャーク補償トルクが上限設定値以上であれば、前記アンチジャーク補償トルクを、定めた値に制限して使用する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の電気自動車のアンチジャーク制御方法。
  5. 前記アンチジャーク補償トルクの適用の要否を判断する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気自動車のアンチジャーク制御方法。
  6. 前記振動成分の高周波フィルタリングを行う段階では、ラプラス変換に基づいて１次関数以上の関数で表現される誤差成分を除去することを特徴とする、請求項１に記載の電気自動車のアンチジャーク制御方法。
  7. 前記振動成分の高周波フィルタリングを行う段階では、ボードプロットを使用して前記振動成分の通過周波数を選択することを特徴とする、請求項６に記載の電気自動車のアンチジャーク制御方法。
  8. 前記振動成分の高周波フィルタリングを行う段階では、下記のラプラス変換公式によって前記振動成分の高周波フィルタリングを行うことを特徴とする、請求項６に記載の電気自動車のアンチジャーク制御方法。
    Ｈ（ｓ）：高周波通過フィルタ
    ａｉ、ｋ：設計因子
    ζ：ダンピング係数
    ωｎ：振動成分
    ω、ｆ：抽出しようとする振動の角速度、周波数
    δＴ：位相先行を補償するための時間遅延
  9. 前記フィルタリングが行われた振動成分を設定時間位相遅延させる段階では、下記の公式を用いて位相遅延角度（∠θ）を求めることを特徴とする、請求項１に記載の電気自動車のアンチジャーク制御方法。
  10. モータの動力を使用する電気自動車のアンチジャーク制御システムにおいて、
    前記モータの駆動電源を提供するバッテリ；
    前記バッテリの充放電状態を管理制御するバッテリ制御ユニット；及び
    前記モータの駆動を制御するモータ制御器；を含み、
    前記モータ制御器は、請求項１乃至９のいずれか一項の方法を行うための命令を実行することを特徴とする、電気自動車のアンチジャーク制御システム。
  11. 前記モータ制御器は、
    前記モータの実際速度を算出する実際速度算出部；
    前記モータのモデル速度を算出するモデル速度算出部；
    前記モータのモデル速度と実際速度との偏差に基づいた振動成分を算出する振動成分算出部；
    前記振動成分算出部で算出された前記振動成分に含まれている誤差成分を除去するために、前記振動成分の高周波フィルタリングを行うハイパスフィルタ；
    前記ハイパスフィルタで前記振動成分のフィルタリングが行われたときに発生した位相先行を補償するために、前記ハイパスフィルタリングが行われた振動成分を設定時間位相遅延させる位相遅延部；及び
    前記設定時間位相遅延した振動成分に、設定されたゲイン値を適用して、これに基づいてアンチジャーク補償トルクを生成するアンチジャーク補償トルク生成部；
    を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の電気自動車のアンチジャーク制御システム。
  12. 前記設定時間位相遅延した振動成分に前記電気自動車の走行モード、変速段情報、及び走行状態に基づいて求めたゲインを適用するゲイン部をさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載の電気自動車のアンチジャーク制御システム。
  13. 前記アンチジャーク補償トルクが下限設定値以下であれば、前記アンチジャーク補償トルクを使用しないようにするデッドバンド部をさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載の電気自動車のアンチジャーク制御システム。
  14. 前記アンチジャーク補償トルクが上限設定値以上であれば、前記アンチジャーク補償トルクを、定めた値に制限して使用するようにするアンチジャーク補償トルク制限部をさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載の電気自動車のアンチジャーク制御システム。
  15. 前記アンチジャーク補償トルクの適用の要否を判断するアンチジャーク補償トルク適用判断部をさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載の電気自動車のアンチジャーク制御システム。
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