JP2016073161A - 電動車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バネ下のワインドアップ方向の振動を抑制する。【解決手段】バネ下に駆動源を有する電動車両の制御装置は、駆動源のトルク指令値を設定し、設定したトルク指令値に対して、車両のバネ下のワインドアップ方向における振動の固有振動周波数成分を低減する処理を行い、振動低減振動低減処理が行われたトルク指令値に基づいて、車両の駆動源のトルクを制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、電動車両の制御装置に関する。

従来、上下方向における車両の振動を、制駆動力の反力の垂直成分によって抑制する走行装置が知られている（特許文献１参照）。この走行装置では、車輪の回転速度変動及び車輪の制駆動力に基づいて得られる車輪の接地荷重変動と、車両の上下方向における荷重変動との関係に基づいて制駆動の反力の垂直成分を求め、この垂直成分から得られた制駆動力で車輪を駆動する。このような構成によって、車両の上下方向に対する振動を検出するためのセンサを別個に設けることなく、車両の振動を抑制する。

特開２００８−１７９２７７号公報

ここで、バネ下に電動機等の駆動源を有する電動車両は、バネ下の重量が増加するためバネ下の固有振動数が低下し、かつ急峻に駆動力を発生させることができるため、電動機ユニットを含むバネ下のワインドアップ方向の振動、すなわち、駆動輪の回転軸周りの振動が発生しやすく、サスペンションを介して車体に振動・異音が伝わってしまう。特許文献１に記載の技術は、車両の上下方向における振動を抑制することを目的としているため、バネ下のワインドアップ方向の振動を抑制することができない。

本発明は、バネ下のワインドアップ方向の振動を抑制する技術を提供することを目的とする。

本発明による電動車両の制御装置は、バネ下に駆動源を有する電動車両の制御装置であって、駆動源のトルク指令値を設定し、設定したトルク指令値に対して、車両のバネ下のワインドアップ方向における振動の固有振動周波数成分を低減する処理を行い、振動低減処理が行われたトルク指令値に基づいて、車両の駆動源のトルクを制御する。

本発明によれば、駆動源のトルク指令値に対して、車両のバネ下のワインドアップ方向における振動の固有振動周波数成分を低減する処理を行うので、バネ下のワインドアップ方向の振動を抑制することができる。

図１は、一実施の形態における電動車両の制御装置を備えた電動車両の主要構成を示すブロック図である。 図２は、電動モータコントローラによって行われるモータ電流制御の処理の流れを示すフローチャートである。 図３は、アクセル開度−トルクテーブルの一例を示す図である。 図４は、第１のトルク指令値Ｔｍ₁ ^*を算出してから、モータ４Ｒの最終トルク指令値Ｔｍ_R2 ^*と、モータ４Ｌの最終トルク指令値Ｔｍ_L2 ^*とを算出する制御ブロックを示す図である。 図５は、車両のバネ下前後振動系をモデル化した図である。 図６は、バネ下制振制御演算処理のＦＦ演算部のブロック図である。 図７は、図６に示すＦＦ演算部のブロック図と等価な構成のブロック図である。 図８は、ＦＢ演算部の構成を示すブロック図である。 図９は、ＦＦ演算部のブロック図と共に、図８に示すＦＢ演算部のブロック図と等価な構成のブロック図を示す。 図１０は、伝達関数Ｈ₁（ｓ）のフィルタ特性を示す図である。 図１１は、ＦＦ演算部およびＦＢ演算部の別の構成を示すブロック図である。 図１２は、トルク指令値を急峻に立ち上げた場合の車両の挙動を示す図であって、バネ下ワインドアップ振動を抑制するバネ下制振制御演算処理を行わない従来の制御結果を示す図である。 図１３は、トルク指令値を急峻に立ち上げた場合の車両の挙動を示す図であって、バネ下ワインドアップ振動を抑制するバネ下制振制御演算処理を行う本実施形態の制御結果を示す図である。

図１は、一実施の形態における電動車両の制御装置を備えた電動車両の主要構成を示すブロック図である。電動車両は、車両の駆動源の一部または全部として電動モータを備え、電動モータの駆動力により走行可能な車両であって、例えば電気自動車であるが、電気自動車に限定されることはなく、ハイブリッド自動車や燃料電池自動車であってもよい。この電動車両は、バネ下に駆動源の電動モータを有する。

電動モータコントローラ２は、車速Ｖ、アクセル開度θ、電動モータ（三相交流モータ）４Ｒ、４Ｌの回転子位相α、電動モータ４に流れる電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ等の車両状態を示す信号をデジタル信号として入力し、入力された信号に基づいて、電動モータ４Ｒ、４Ｌを制御するためのＰＷＭ信号を生成する。また、生成したＰＷＭ信号に応じてインバータ３の駆動信号を生成する。

インバータ３は、例えば、各相ごとに２対のスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴやＭＯＳ−ＦＥＴ等のパワー半導体素子）を備える。電動モータコントローラ２からの駆動信号に応じてスイッチング素子がオン／オフすることにより、バッテリ１から供給される直流の電流を交流に変換し、電動モータ４Ｒに所望の電流を流す。

電動モータ４Ｒは、駆動輪９Ｒのホイール内に配置されたインホイールモータであり、インバータ３から供給される交流電流により駆動力を発生する。発生した駆動力は、減速ギア８Ｒを介して右側の駆動輪９Ｒに伝達される。電動モータ４Ｒはまた、車両の走行時に駆動輪９Ｒに連れ回されて回転するときに、回生駆動力を発生させることで、車両の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。この場合、インバータ３は、電動モータ４Ｒの回生運転時に発生する交流電流を直流電流に変換して、バッテリ１に供給する。

電流センサ７Ｒは、電動モータ４Ｒに流れる３相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを検出する。ただし、３相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの和は０であるため、任意の２相の電流を検出して、残りの１相の電流は演算により求めてもよい。

回転センサ６Ｒは、例えば、レゾルバやエンコーダであり、電動モータ４Ｒの回転子位相αを検出する。

インバータ３は、また、駆動信号に応じてスイッチング素子がオン／オフされることにより、バッテリ１から供給される直流の電流を交流に変換し、電動モータ４Ｌに所望の電流を流す。

電動モータ４Ｌは、駆動輪９Ｌのホイール内に配置されたインホイールモータであり、インバータ３から供給される交流電流により駆動力を発生する。発生した駆動力は、減速ギア８Ｌを介して左側の駆動輪９Ｌに伝達される。電動モータ４Ｌはまた、車両の走行時に駆動輪９Ｌに連れ回されて回転するときに、回生駆動力を発生させることで、車両の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。この場合、インバータ３は、電動モータ４Ｌの回生運転時に発生する交流電流を直流電流に変換して、バッテリ１に供給する。

電流センサ７Ｌは、電動モータ４Ｌに流れる３相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを検出する。ただし、３相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの和は０であるため、任意の２相の電流を検出して、残りの１相の電流は演算により求めてもよい。

回転センサ６Ｌは、例えば、レゾルバやエンコーダであり、電動モータ４Ｌの回転子位相αを検出する。

図２は、電動モータコントローラ２によって行われるモータ電流制御の処理の流れを示すフローチャートである。以下では、電動モータ４Ｒを対象とした説明を行うが、電動モータ４Ｌに対しても同じ処理を行う。ただし、ステップＳ２０２の処理は、電動モータ４Ｒ、４Ｌの両方に共通する同じ処理であるため、一方の電動モータを対象として処理を行った場合、他方の電動モータに対しては、算出済みの値を用いるようにしてもよい。

ステップＳ２０１では、車両状態を示す信号を入力する。ここでは、車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）、アクセル開度θ（％）、電動モータ４Ｒの回転子位相α（ｒａｄ）、電動モータ４Ｒの回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）、電動モータ４Ｒに流れる三相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ、バッテリ１とインバータ３間の直流電圧値Ｖｄｃ（Ｖ）を入力する。

車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）は、図示しない車速センサや、図示しないブレーキコントローラ等の他のコントローラより通信にて取得する。または、左右のモータ回転速度の平均値にタイヤ動半径Ｒを乗算し、ファイナルギアのギア比で除算することにより車速ｖ（ｍ／ｓ）を求め、３６００／１０００を乗算することにより単位変換して、車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）を求める。

アクセル開度θ（％）は、図示しないアクセル開度センサから取得するか、図示しない車両コントローラ等の他のコントローラから通信にて取得する。

電動モータ４Ｒの回転子位相α（ｒａｄ）は、回転センサ６Ｒから取得する。電動モータ４Ｒの回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）は、回転子の角速度ω（電気角）を電動モータ４Ｒの極対数で除算して、電動モータ４の機械的な角速度であるモータ回転速度ωｍ（ｒａｄ／ｓ）を求め、求めたモータ回転速度ωｍに６０／（２π）を乗算することによって求める。回転子の角速度ωは、回転子位相αを微分することによって求める。

電動モータ４Ｒに流れる電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ（Ａ）は、電流センサ７Ｒから取得する。

直流電圧値Ｖｄｃ（Ｖ）は、バッテリ１とインバータ３間の直流電源ラインに設けられた電圧センサ（不図示）、または、図示しないバッテリコントローラから送信される電源電圧値から求める。

ステップＳ２０２では、第１のトルク指令値Ｔｍ₁ ^*を設定する。具体的には、ステップＳ２０１で入力されたアクセル開度θおよび車速Ｖに基づいて、図３に示すアクセル開度−トルクテーブルを参照することにより、第１のトルク指令値Ｔｍ₁ ^*を設定する。

ステップＳ２０３では、ステップＳ２０２で算出された第１のトルク指令値Ｔｍ₁ ^*を１／２倍することによって、電動モータ４Ｒのトルク指令値Ｔｍ_R1 ^*を算出し、算出したトルク指令値Ｔｍ_R1 ^*に対して、バネ下のワインドアップ方向における振動（以下、バネ下ワインドアップ振動と呼ぶ）の固有振動周波数成分を低減するバネ下制振制御演算処理を行うことによって、電動モータ４Ｒの最終トルク指令値Ｔｍ_R2 ^*を算出する。最終トルク指令値Ｔｍ_R2 ^*の詳しい算出方法については後述する。

ステップＳ２０４では、ステップＳ２０３で算出したモータ４Ｒの最終トルク指令値Ｔｍ_R2 ^*、モータ回転速度ωｍおよび直流電圧値Ｖｄｃに基づいて、ｄ軸電流目標値ｉｄ^*、ｑ軸電流目標値ｉｑ^*を求める。例えば、トルク指令値、モータ回転速度、および直流電圧値と、ｄ軸電流目標値およびｑ軸電流目標値との関係を定めたテーブルを予め用意しておいて、このテーブルを参照することにより、ｄ軸電流目標値ｉｄ^*、ｑ軸電流目標値ｉｑ^*を求める。

ステップＳ２０５では、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑをそれぞれ、ステップＳ２０４で求めたｄ軸電流目標値ｉｄ^*およびｑ軸電流目標値ｉｑ^*と一致させるための電流制御を行う。このため、まず初めに、ステップＳ２０１で入力された三相交流電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗと、電動モータ４Ｒの回転子位相αとに基づいて、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑを求める。続いて、ｄ軸、ｑ軸電流指令値ｉｄ^*、ｉｑ^*と、ｄ軸、ｑ軸電流ｉｄ、ｉｑとの偏差から、ｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖｄ、ｖｑをそれぞれ算出する。なお、算出したｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖｄ、ｖｑに対して、ｄ−ｑ直交座標軸間の干渉電圧を相殺するために必要な非干渉電圧を加算するようにしてもよい。

次に、ｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖｄ、ｖｑと、電動モータ４Ｒの回転子位相αから、三相交流電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗを求める。そして、求めた三相交流電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗと直流電圧値Ｖｄｃから、ＰＷＭ信号ｔｕ（％）、ｔｖ（％）、ｔｗ（％）を求める。このようにして求めたＰＷＭ信号ｔｕ、ｔｖ、ｔｗにより、インバータ３のスイッチング素子を開閉することによって、電動モータ４Ｒをトルク指令値で指示された所望のトルクで駆動することができる。

図４は、第１のトルク指令値Ｔｍ₁ ^*を算出してから、モータ４Ｒの最終トルク指令値Ｔｍ_R2 ^*（＝Ｔｍ₂ ^*／２）と、モータ４Ｌの最終トルク指令値Ｔｍ_L2 ^*（＝Ｔｍ₂ ^*／２）とを算出する制御ブロックを示す図である。

乗算器４１Ｒは、第１のトルク指令値Ｔｍ₁ ^*に１／２を乗算することにより、電動モータ４Ｒのトルク指令値Ｔｍ_R1 ^*を算出する。乗算器４１Ｌは、第１のトルク指令値Ｔｍ₁ ^*に１／２を乗算することにより、電動モータ４Ｌのトルク指令値Ｔｍ_L1 ^*を算出する。

バネ下制振制御演算部４００Ｒは、フィードフォワード演算部４０１Ｒ（以下、ＦＦ演算部４０１Ｒと呼ぶ）と、フィードバック演算部４０２Ｒ（以下、ＦＢ演算部４０２Ｒと呼ぶ）と、加算部４０３Ｒとを備え、電動モータ４Ｒのトルク指令値Ｔｍ_R1 ^*を入力して、図２のステップＳ２０３の処理、すなわち、バネ下ワインドアップ振動を抑制するバネ下制振制御演算処理を行う。また、バネ下制振制御演算部４００Ｌは、フィードフォワード演算部４０１Ｌ（以下、ＦＦ演算部４０１Ｌと呼ぶ）と、フィードバック演算部４０２Ｌ（以下、ＦＢ演算部４０２Ｌと呼ぶ）と、加算部４０３Ｌとを備え、電動モータ４Ｌのトルク指令値Ｔｍ_L1 ^*を入力して、バネ下ワインドアップ振動を抑制するバネ下制振制御演算処理を行う。なお、図４における電流指令値演算処理部４２Ｒ、４２Ｌは、図２のステップＳ２０４の処理を行い、電流制御演算部４３Ｒ、４３Ｌは、図２のステップＳ２０５の処理を行う。

ＦＦ演算部４０１Ｒで行われる処理内容について以下で説明する。

図５は、車両のバネ下前後振動系をモデル化した図であり、車両の運動方程式は、次式（１）〜（１０）で表される。

ここで、式（１）〜（１０）中の各パラメータは、以下に示す通りである。
Ｊ_m：モータイナーシャ
Ｊ_w：駆動軸イナーシャ（１軸分）
Ｍ：車両質量
ｍ：モータユニット質量（１軸分）
ｍ_u：モータユニット支持部質量（１軸分）
Ｋ_d：出力軸のねじり剛性
Ｋ_t：タイヤと路面の摩擦に関する係数
Ｋ_b：サスペンション車体支持部のねじり剛性
Ｋ_u：サスペンションのモータユニット支持部のねじり剛性
Ｎ：オーバーオールギア比
ｒ：タイヤ荷重半径
Ｒ_b：サスペンション車体支持部からモータユニット支持部までの長さ
Ｒ_u：サスペンションのモータユニット支持部からモータユニット回転中心までの長さ
ω_m：モータ回転速度
ω_w：駆動輪角速度
ω_b：サスペンションねじれ角速度
ω_u：モータユニットワインドアップ角速度
Ｔ_m：モータトルク
Ｔ_d：駆動軸トルク
Ｆ：駆動力（１軸分）
Ｖ：車体速度
ｖ：モータユニット速度
ｖ_u：モータユニット支持部速度
θ_d：出力軸ねじり角
ただし、式（５）中のＳｔ（θ）は、出力軸ねじり角θ_dの上限および下限を制限する飽和関数であり、次式（１１）で定義する。

式（１１）において、θ_BLは、電動モータから出力軸までのオーバーオールでのギアバックラッシュ量である。

式（１）〜（１０）をラプラス変換してトルク指令値Ｔｍから出力軸ねじり角θ_dまでの伝達特性を求めると、次式（１２）となる。ただし、式（１２）中のＧｄ（ｓ）、Ｆ（ｓ）はそれぞれ式（１３）、（１４）で表される。

式（１３）、（１４）において、各項の定数は上述した車両諸元によって求まる定数である。式（１３）、（１４）からバネ下ワインドアップ振動系とバネ下前後振動系のダイナミクス（力学特性）を抽出すると、次式（１５）、（１６）となる。

式（１５）において、ω_p1、ζ_p1はそれぞれ、バネ下ワインドアップ振動系の固有振動周波数と減衰係数であり、ω_p2、ζ_p2はそれぞれ、バネ下前後振動系の固有振動周波数と減衰係数である。また、式（１５）におけるｋ_dsは、車両諸元によって決まる定数であり、式（１５）、（１６）におけるｇ_d（ｓ）、ｋ_f（ｓ）はそれぞれ、車両諸元によって決まる伝達特性である。ω_p1は、サスペンションのモータユニット支持部のねじり剛性によって決まるパラメータであり、ω_p2は、サスペンション車体支持部のねじり剛性によって決まるパラメータである。なお、モータユニットには、電動モータ４Ｒ（４Ｌ）が含まれる。

サスペンションのモータユニット支持部のねじり剛性は、ロアサスペンションメンバ取り付け点のワインドアップ方向の剛性、アッパーサスペンションメンバ取り付け点のワインドアップ方向の剛性、およびサスペンションコイルスプリングのワインドアップ方向の剛性をそれぞれ加味して求めてもよいし、実験的に求めてもよい。

また、サスペンション車体支持部のねじり剛性は、サスペンションサブフレーム車体取り付け点の前後方向の剛性、ロアサスペンションメンバ取り付け点の前後方向の剛性、およびアッパーサスペンションメンバ取り付け点の前後方向の剛性をそれぞれ加味して求めてもよいし、実験的に求めてもよい。

駆動軸トルクＴｄは、式（５）、（１２）より、次式（１７）で表される。

ここで、駆動軸トルクの規範応答を次式（１８）、（１９）とする。

式（１９）において、ζ_r1、ω_r1はそれぞれ、バネ下ワインドアップ振動系の理想モデルの減衰係数と固有振動周波数であり、ζ_r2、ω_r2はそれぞれ、バネ下前後振動系の理想モデルの減衰係数と固有振動周波数である。

Ｔｄ＝Ｔｄｒとなるようなトルク指令値Ｔｍを求めると、次式（２０）で表される。

ただし、式（２０）中のＧ_INVは、車両のバネ下ワインドアップ振動系の固有振動周波数を除去または低減するフィルタであり、次式（２１）で表される。

トルク入力に対する車両のバネ下ワインドアップ振動伝達特性は、式（１５）で表されるので、式（２１）で表されるフィルタＧ_INVは、トルク入力に対する車両のバネ下ワインドアップ振動伝達特性の逆特性を含む伝達特性を有する。

式（１２）および式（２０）より、車両のバネ下ワインドアップ振動系の固有振動周波数を除去または低減するフィルタＧ_INV（６０１）と、出力軸トルクの不感帯特性を補償する出力軸トルクの線形伝達関数Ｇｄ（ｓ）（６０２）、Ｆ（ｓ）（６０４）と、飽和関数（６０３）より、バネ下制振制御演算処理のＦＦ演算部４０１Ｒのブロック図は、図６のように構成される。出力軸トルクの不感帯特性を補償する出力軸トルクの線形伝達関数Ｇｄ（ｓ）（６０２）、Ｆ（ｓ）（６０４）は、出力軸ねじり角のダイナミクスからバネ下ワインドアップ振動系のダイナミクスを抽出した特性である。

式（１２）に式（２０）を代入すると、次式（２２）に等価変換できる。

従って、図７に示すように、車両のバネ下ワインドアップ振動系の固有振動周波数を除去または低減するフィルタＧ_INV（７０１）と、出力軸トルクの不感帯特性を補償する出力軸トルクの理想線形伝達関数Ｇｄｒ（ｓ）（７０２）、Ｆ（ｓ）（７０４）と、飽和関数（７０３）より、バネ下制振制御演算処理のＦＦ演算部４０１Ｒを構成することもできる。

詳細な説明は省略するが、ＦＦ演算部４０１Ｌで行われる処理およびブロック構成図についても、ＦＦ演算部４０１Ｒで行われる処理およびブロック構成図と同様である。

続いて、図４のＦＢ演算部４０２Ｒで行われる処理について説明する。

図８は、ＦＢ演算部４０２Ｒの構成を示すブロック図である。ＦＢ演算部４０２Ｒは、伝達関数Ｇｐ（ｓ）（８０１）と、伝達関数Ｇｐｓ（ｓ）（８０２）と、伝達関数Ｇｄ（ｓ）（８０３）と、飽和関数（８０４）と、フィルタＦ（ｓ）（８０５）と、伝達関数Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）（８０６）とを備える。

伝達関数Ｇｐ（ｓ）は、車両へのモータトルク入力に対するモータ回転速度の伝達特性を示す線形プラントモデルであり、伝達関数Ｇｐｓ（ｓ）は、モータ回転速度のバックラッシュ補償分を算出する伝達関数である。伝達関数Ｈ（ｓ）は、分母の次数と分子の次数との差分が伝達関数Ｇｐ（ｓ）の分母の次数と分子の次数との差分以上となるように設定されている。バネ下制振制御後のトルク指令値Ｔｍ_R2 ^*とＦＦ演算部４０１Ｒの出力ＦＦ_outRを入力として、伝達関数Ｇｐ（ｓ）（８０１）、伝達関数Ｇｐｓ（ｓ）（８０２）、伝達関数Ｇｄ（ｓ）（８０３）、飽和関数（８０４）、フィルタＦ（ｓ）（８０５）により、モータ回転速度の推定値ω_m＾を求める。そして、求めたモータ回転速度の推定値ω_m＾と、実モータ回転速度ω_mとの差分を伝達関数Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）（８０６）に入力することにより、ＦＢ演算部４０２Ｒの出力ＦＢ_outRを算出する。

図９は、ＦＦ演算部４０１Ｒのブロック図と共に、図８に示すＦＢ演算部４０２Ｒのブロック図と等価な構成のブロック図を示す。図９に示すように、ＦＦ演算部４０１Ｒで算出された出力軸ねじり角θ_dのリミット値Ｓｔ（θ_d）を伝達関数Ｇｐｓ（ｓ）の入力としてもよい。

以下、伝達関数Ｇｐ（ｓ）および伝達関数Ｇｐｓ（ｓ）について説明する。式（１）〜（８）をラプラス変換してトルク指令値からモータ回転速度までの伝達特性を求めると、次式（２３）が得られる。ただし、Ｇｐ（ｓ）、Ｇｐｓ（ｓ）はそれぞれ、式（２４）、（２５）で表される。

式（２４）、（２５）中の各項のａ₀〜ａ₇、ｂ₀〜ｂ₇、ｃ₁〜ｃ₆は、上述した車両諸元によって求まる定数である。

式（２４）、（２５）からバネ下ワインドアップ振動系とバネ下前後振動系のダイナミクスを抽出すると、次式（２６）、（２７）となる。式（２６）、（２７）中のｋ_p、ｋ_ps、ｇ_ps（ｓ）は、車両諸元によって決まる定数と伝達特性である。

伝達関数Ｈ（ｓ）について説明する。伝達関数Ｈ（ｓ）は、Ｈ（ｓ）＝Ｈ₁（ｓ）・Ｈ₂（ｓ）で表される。Ｈ₁（ｓ）は、バンドパスフィルタとした場合に振動のみを低減するフィードバック要素となる。この際、図１０に示すようにフィルタの特性を設定すると、最も大きな効果を得ることができる。すなわち、伝達関数Ｈ₁（ｓ）は、ローパス側、およびハイパス側の減衰特性が一致し、かつ、バネ下ワインドアップ振動周波数が対数軸（ｌｏｇスケール）上で通過帯域の中央部近傍となるように設定されている。そして、例えばＨ₁（ｓ）を１次のハイパスフィルタと１次のローパスフィルタで構成する場合、周波数ｆ_p1をバネ下ワインドアップ振動周波数とし、ｋを任意の値として次式（２８）のように構成する。ただし、式（２８）において、τ_L＝１／（２πｆ_HC）、ｆ_HC＝ｋ・ｆ_p1、τ_H＝１／（２πｆ_LC）、ｆ_LC＝ｆ_p1／ｋである。

Ｈ₂（ｓ）もＨ₁（ｓ）と同様の構成であるが、通過帯域の中心周波数ｆ_p2をバネ下前後振動周波数とする。

また、式（１）、（５）、（８）よりモータ回転速度を演算することもできるので、図１１に示すように、モータ回転速度の規範応答ω_rをＦＦ演算部４０１Ｒで演算し、ＦＢ演算部４０２Ｒの出力ＦＢ_outRを伝達特性Ｇｐ（ｓ）に入力して算出したモータ回転速度補償値にモータ回転速度の規範応答ω_rを加算して、モータ回転速度の推定値ω_m＾を求めるようにしてもよい。

図１２および図１３は、トルク指令値を急峻に立ち上げた場合の車両の挙動を示す図であり、図１２は、バネ下ワインドアップ振動を抑制するバネ下制振制御演算処理を行わない従来の制御結果を示し、図１３は、バネ下ワインドアップ振動を抑制するバネ下制振制御演算処理を行う本実施形態の制御結果を示す。図１２および図１３では上から順に、トルク指令値、車両前後加速度、バネ下ワインドアップ加速度、モータ回転数を示している。

バネ下ワインドアップ振動を抑制するバネ下制振制御演算処理を行わない場合には、トルク指令値を急峻に立ち上げた場合に、駆動力に起因するバネ下ワインドアップ振動が発生し、車両前後加速度、バネ下ワインドアップ加速度およびモータ回転数に振動が発生している。

これに対して、本実施形態における電動車両の制御装置によれば、トルク指令値に対してバネ下ワインドアップ振動を抑制するバネ下制振制御演算処理を行うことにより、車両前後加速度、バネ下ワインドアップ加速度、およびモータ回転数の振動の発生が抑えられている。これにより、高レスポンスかつショックのない滑らかな車両応答を得ることができる。

以上、一実施の形態における電動車両の制御装置によれば、バネ下に駆動源を有する電動車両の制御装置であって、駆動源のトルク指令値を設定し、設定したトルク指令値に対して、車両のバネ下のワインドアップ方向における振動の固有振動周波数成分を低減する処理を行い、振動低減処理が行われたトルク指令値に基づいて、車両の駆動源のトルクを制御する。これにより、車両のバネ下のワインドアップ方向における振動の発生を抑制することができる。

トルク指令値に対して、車両のバネ下のワインドアップ方向における振動の固有振動周波数成分を低減する処理を行うバネ下制振制御演算部（４００Ｒ、４００Ｌ）は、車両のバネ下のワインドアップ方向における振動の固有振動周波数成分を低減するフィルタＧ_INV（６０１）と、出力軸トルクの不感帯特性を補償する出力軸トルクの線形伝達関数Ｇｄ（ｓ）（６０２）、Ｆ（ｓ）（６０４）と、出力軸トルクの不感帯特性を補償する際に算出される出力軸ねじり角の上限および下限を制限する飽和関数（６０３）とを備える。これにより、トルク伝達系に不感帯が存在する場合でも、車両のバネ下のワインドアップ方向における振動を低減することができる。

また、車両のバネ下のワインドアップ方向における振動の固有振動周波数は、サスペンションの駆動源支持部の剛性に基づいて決定するので、車両のバネ下のワインドアップ方向における振動の固有振動周波数を適確に設定することができる。

また、車両のバネ下のワインドアップ方向における振動の固有振動周波数成分を低減するフィルタＧ_INVは、トルク入力に対する車両のバネ下ワインドアップ振動伝達特性の逆特性を含む伝達特性を有するので、車両のバネ下のワインドアップ方向における振動の固有振動周波数成分を効果的に低減することができる。

出力軸トルクの不感帯特性を補償する出力軸トルクの線形伝達関数Ｇｄ（ｓ）、Ｆ（ｓ）は、出力軸ねじり角のダイナミクスからバネ下ワインドアップ振動系のダイナミクスを抽出した特性であるので、出力軸トルクの不感帯特性を効果的に補償することができる。

飽和関数（６０３）の上限および下限を、駆動源から出力軸までに存在するギアのバックラッシュ量に基づいて定めるので、出力軸トルクの不感帯幅を適確に設定して、出力軸トルクの不感帯特性を効果的に補償することができる。

本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。

２…電動モータコントローラ（トルク指令値設定手段、バネ下振動低減手段、トルク制御手段）
３…インバータ
４Ｒ、４Ｌ…電動モータ

Claims (6)

1. バネ下に駆動源を有する電動車両の制御装置において、
   前記駆動源のトルク指令値を設定するトルク指令値設定手段と、
   前記トルク指令値に対して、車両のバネ下のワインドアップ方向における振動の固有振動周波数成分を低減する処理を行うバネ下振動低減手段と、
   前記バネ下振動低減手段による振動低減処理が行われたトルク指令値に基づいて、前記車両の駆動源のトルクを制御するトルク制御手段と、
   を備えることを特徴とする電動車両の制御装置。
2. 請求項１に記載の電動車両の制御装置において、
   前記バネ下振動低減手段は、車両のバネ下のワインドアップ方向における振動の固有振動周波数成分を低減するフィルタと、出力軸トルクの不感帯特性を補償する出力軸トルクの線形伝達関数と、前記出力軸トルクの不感帯特性を補償する際に算出される出力軸ねじり角の上限および下限を制限する飽和関数とを備える、
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の電動車両の制御装置において、
   前記車両のバネ下のワインドアップ方向における振動の固有振動周波数は、サスペンションの駆動源支持部の剛性に基づいて決定する、
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。
4. 請求項２に記載の電動車両の制御装置において、
   前記車両のバネ下のワインドアップ方向における振動の固有振動周波数成分を低減するフィルタは、トルク入力に対する車両のバネ下ワインドアップ振動伝達特性の逆特性を含む伝達特性を有する、
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。
5. 請求項２に記載の電動車両の制御装置において、
   前記出力軸トルクの不感帯特性を補償する出力軸トルクの線形伝達関数は、出力軸ねじり角のダイナミクスからバネ下ワインドアップ振動系のダイナミクスを抽出した特性である、
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。
6. 請求項２に記載の電動車両の制御装置において、
   前記飽和関数の上限および下限を、前記駆動源から出力軸までに存在するギアのバックラッシュ量に基づいて定める、
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。

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