JP2024073921A - 駆動制御装置、駆動制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トルクオフセットを防止しつつ、タイヤスリップ時の制振効果を確保できる。【解決手段】駆動制御装置は、駆動部を有する車両に搭載可能な駆動制御装置であって、トルク指令値を取得または生成するトルク指令取得部と、駆動部における共振を制御対象の回転速度に基づき低減するように、補正トルクを用いてトルク指令値を補正するトルク補正部と、タイヤの空転有無に関する情報を取得する空転情報取得部とを備え、トルク補正部は、空転情報取得部によりタイヤ空転発生の情報を取得した後、トルク指令値の大きさが減少すると、補正トルクが大きくなるように、回転速度から補正トルクを決定するパラメータを変更する。【選択図】図４

Description

本発明は、駆動制御装置、および駆動制御方法に関する。

従来、車載の駆動装置からドライブシャフトを介して車輪および該車輪に設けられたタイヤに動力が伝達される車両において、ドライブシャフトのねじれによる共振の影響を考慮しつつ、車輪および該車輪に設けられたタイヤの空転状態を判定して空転抑制する駆動制御技術が知られている。特許文献１には、車輪を駆動する動力源として少なくともモータ/ジェネレータを具え、車輪のスリップ率が所定スリップ率となるよう車輪動力を制御する車輪スリップ制御手段と、前記モータ/ジェネレータから車輪に至る車輪駆動系の回転振動を該モータ/ジェネレータのトルク制御により抑制する制振制御手段とを有した車両において、前記車輪スリップ制御手段の作動中は、前記制振制御手段による制振作用を抑制するよう構成したことを特徴とする車両用制振制御装置が開示されている。

特開２００９－２７３３２８号公報

特許文献１に記載されている発明では、タイヤスリップ時の処理に改善の余地がある。

本発明の第１の態様による駆動制御装置は、駆動部を有する車両に搭載可能な駆動制御装置であって、トルク指令値を取得または生成するトルク指令取得部と、前記駆動部における共振を制御対象の回転速度に基づき低減するように、補正トルクを用いて前記トルク指令値を補正するトルク補正部と、タイヤの空転有無に関する情報を取得する空転情報取得部とを備え、前記トルク補正部は、前記空転情報取得部によりタイヤ空転発生の情報を取得した後、前記トルク指令値の大きさが減少すると、前記補正トルクが大きくなるように、前記回転速度から前記補正トルクを決定するパラメータを変更する。
本発明の第２の態様による駆動制御方法は、駆動部を有する車両に搭載可能な駆動制御装置が実行する駆動制御方法であって、トルク指令値を取得または生成するトルク指令取得ステップと、前記駆動部における共振を制御対象の回転速度に基づき低減するように、補正トルクを用いて前記トルク指令値を補正するトルク補正ステップと、タイヤの空転有無に関する情報を取得する空転情報取得ステップとを含み、前記トルク補正ステップでは、前記空転情報取得ステップによりタイヤ空転発生の情報が取得された後に、前記トルク指令値の大きさが減少すると、前記補正トルクが大きくなるように、前記回転速度から前記補正トルクを決定するパラメータを変更する。

本発明によれば、トルクオフセットを防止しつつ、タイヤスリップ時の制振効果を確保できる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。

駆動制御装置を搭載する車両の全体構成図 車両の駆動部を説明する図 粘着時と空転時のモータの挙動を示す図 第１の実施の形態における駆動制御装置のブロック図 シミュレータ追従制御のブロック線図 規範回転速度の補正方法の一例を示す図 規範回転速度の挙動を説明する図 ハイパスフィルタＦＢ方式の制振制御方法を示すブロック線図 ＦＢゲインを変更する手法の概要を示す図 閾値の決定方法の一例を示す図 ＦＢゲインを元に戻す方法の一例を示す図 ＦＢゲインを元に戻す異なる方法を示す図 空転発生時のトルク変化をシミュレーションした結果を示す図 空転発生時のトルク変化をシミュレーションした結果を示す図 空転発生時のトルク変化をシミュレーションした結果を示す図 第２の実施の形態における駆動制御装置のブロック図 車両情報としてブレーキ動作量を取得する場合のトルク補正部の挙動を示す図 車両情報としてタイヤ回転速度を取得する場合のトルク補正部における制振制御の構成 車両情報として上位制御器からの空転情報を取得する場合のトルク補正部の挙動を示す図

―第１の実施の形態―
以下、図１～図１５を参照して、駆動制御装置の第１の実施の形態を説明する。

図１は、駆動制御装置１を搭載する車両２１の全体構成図である。車両２１は、タイヤ２０、車輪速センサ３１、およびホイルシリンダ３６を備える。以下では、車輪および車輪に設けられたタイヤ２０をまとめて「車輪」と呼ぶことがある。タイヤ２０、車輪速センサ３１、およびホイルシリンダ３６は、車両２１の前方（Front）と後方（Rear）、および左（Left）と右（Right）にそれぞれ備えられ、ＦとＲおよびＬとＲの組み合わせで位置が特定される。具体的には、ＦＬ輪は左前輪、ＦＲ輪は右前輪、ＲＬ輪は左後輪、ＲＲ輪は右後輪をそれぞれ意味し、それぞれのＦＬ輪、ＦＲ輪、ＲＬ輪、ＲＲ輪に、路面と接地（粘着）するタイヤ２０ＦＬ、２０ＦＲ、２０ＲＬ、２０ＲＲが装着されている。車輪速センサ３１およびホイルシリンダ３６も同様にＦＬやＦＲなどが付されている。

車両２１は、車両２１の進行方向の加減速度を制御するための駆動トルク、すなわち駆動力を発生させる駆動装置としてのモータ２２を搭載する。駆動制御装置１は、車両２１に搭載された不図示のバッテリから電力を受けて、モータ２２の電流を制御して後述するトルク指令値に従った駆動トルクを発生させる。モータ２２で発生した駆動トルクは、デファレンシャルギヤ２３を介して左右のドライブシャフト２４Ｌ、２４Ｒに伝達され、各ドライブシャフト２４Ｌ、２４Ｒに直結した前輪左右のタイヤ２０ＦＬ、２０ＦＲに伝達されることで、駆動制御装置１は車両２１を加減速させる。なお、ここではモータ２２を搭載した電動車両として説明したが、モータ２２の代わりにエンジンを駆動装置（駆動源）としてもよい。また、ここでは車両２１は前輪駆動として説明したが、後輪駆動や四輪駆動としてもよい。

車両２１は、進行方向を制御するためのステアリング制御機構３０、ブレーキ制御機構３３、駆動制御装置１への指令値を演算する走行制御装置２５（上位制御器と呼ぶ場合がある）を備える。また、車両２１は、走行制御装置２５からの指令値に基づき上記ステアリング制御機構３０を制御する操舵制御装置２８と、当該指令値に基づき上記ブレーキ制御機構３３を制御し各輪のブレーキ力配分を調整する制動制御装置３５と、を備える。

駆動制御装置１は、図１に詳細に示していないが、モータ２２の電流をスイッチングにより制御するパワー半導体（たとえばＩＧＢＴ）、パワー半導体のスイッチングを制御するためのＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび入出力装置を有する。このＲＯＭには、後述する駆動制御を実現するプログラムが格納されている。詳細は後述するが、駆動制御装置１は、走行制御装置２５から受信したトルク指令値２と、モータ２２に取り付けられた回転角センサ５１により取得したモータ回転角６０およびモータ回転速度６１とを用いて次の演算を行う。すなわち駆動制御装置１は、発生させるべきモータトルクを演算し、このモータトルクが得られるようパワー半導体をスイッチングしてモータ２２に流れる電流を制御する。

次に、車両２１のブレーキの動作を説明する。ドライバが車両２１を運転している状態では、ドライバがブレーキペダル３２を踏む踏力を、必要であれば不図示のブレーキブースタで倍力し、不図示のマスタシリンダによって、その力に応じた油圧を発生させる。発生した油圧は、ブレーキ制御機構３３を介して、各輪に設けられたホイルシリンダ３６ＦＬ、３６ＦＲ、３６ＲＬ、３６ＲＲに供給される。ホイルシリンダ３６ＦＬ～３６ＲＲは、不図示のシリンダ、ピストン、パッド、ディスクロータ等から構成されており、マスタシリンダから供給された作動液によってピストンが推進され、ピストンに連結されたパッドがディスクロータに押圧される。

なおディスクロータは、車輪とともに回転しているため、ディスクロータに作用したブレーキトルクは、車輪と路面との間に作用するブレーキ力となる。以上により、ドライバのブレーキペダル操作に応じて、各輪に制動力を発生させることができる。なお、車両２１がブレーキブースタやマスタシリンダを搭載することは必須の構成ではない。たとえば、ブレーキペダル３２とブレーキ制御機構３３を直結させ、ドライバがブレーキペダル３２を踏めば直接ブレーキ制御機構３３が動作する機構であってもよい。

制動制御装置３５は、図１に詳細に示していないが、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、および入出力装置を有する。制動制御装置３５には、例えば、前後加速度、横加速度、ヨーレートを検出可能なコンバインセンサ３４、各輪に設置された車輪速センサ３１ＦＬ、３１ＦＲ、３１ＲＬ、３１ＲＲ、後述する操舵制御装置２８を介したハンドル角検出装置４１からのセンサ信号、上述の走行制御装置２５からのブレーキ力指令値などが入力される。制動制御装置３５の出力は、不図示のポンプ、制御バルブを有するブレーキ制御機構３３に接続されており、ドライバのブレーキペダル操作とは独立に、各輪に任意の制動力を発生させることができる。

走行制御装置２５が制動制御装置３５にブレーキ力指令値を通信することで、車両２１に任意のブレーキ力を発生させることができ、ドライバの操作が生じない自動運転においては自動的に制動を行う役割を担っている。ただし、制動制御装置３５は車両２１に必須の構成ではなく、ブレーキバイワイヤ等のほかのアクチュエータを用いてもよい。

次に、車両２１のステアリングの動作を説明する。ドライバがハンドル２６を介して入力した操舵トルクとハンドル角はそれぞれ、操舵トルク検出装置２７とハンドル角検出装置４１が検出する。操舵制御装置２８は、検出された操舵トルクとハンドル角に基づいて、操舵用モータ２９を制御してアシストトルクを発生させる。なお、操舵制御装置２８も、図１に詳細に示していないが、制動制御装置３５と同様に、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、および入出力装置を有する。

上記ドライバの操舵トルクと操舵用モータ２９によるアシストトルクの合力により、ステアリング制御機構３０が可動し、前輪（ＦＬ輪、ＦＲ輪）が操作される。一方で、前輪の操作に応じて路面からの反力がステアリング制御機構３０に伝わり、路面反力としてドライバに伝わる構成となっている。なお、操舵トルク検出装置２７は車両２１に必須の構成ではなく、ドライバがハンドル２６を操作する際には操舵制御装置２８が動作せず、アシストトルクが発生しない（いわゆるオモステの）機構であってもよい。

操舵制御装置２８は、ドライバのステアリング操作とは独立に、操舵用モータ２９によりトルクを発生させ、ステアリング制御機構３０を制御することができる。従って、走行制御装置２５は、操舵制御装置２８に操舵力指令値を通信することで、前輪を任意の切れ角に制御することができ、ドライバの操作が生じない自動運転においては自動的に操舵を行う役割を担っている。ただし、操舵制御装置２８は車両２１に必須の構成ではなく、車両２１はステアバイワイヤ等のほかのアクチュエータを備えてもよい。

次に、車両２１のアクセルの動作を説明する。ドライバのアクセルペダル３７の踏み込み量はストロークセンサ３８で検出され、走行制御装置２５においてトルク指令値２に変換され、駆動制御装置１に入力される。走行制御装置２５および駆動制御装置１も、図１に詳細に示していないが、制動制御装置３５と同様に、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、および入出力装置を有する。走行制御装置２５は、例えば上記アクセルペダル３７の踏み込み量に応じてモータ２２のモータトルクを制御する。以上により、ドライバのアクセルペダル操作に応じて車両２１を加速させることができる。

また、走行制御装置２５は、ドライバのアクセル操作とは独立にモータ２２のモータトルクを指令することができる。従って、走行制御装置２５は、駆動制御装置１にトルク指令値２を通信することで、モータ２２のモータトルクを制御して車両２１に任意の加速度を発生させることができ、ドライバの操作が生じない自動運転においては自動的に加速を行う役割を担っている。

また、滑りやすい路面においては、ドライバのアクセルやブレーキ指令によらず、タイヤの空転（以下、「スリップ」とも呼ぶ）を防止するようにトルク指令値２を変更し、スリップ制御（トラクションコントロール）を行う役割を持つ。なお、車両２１は主要駆動装置が電気モータである電動車両である必要は必ずしもなく、主要駆動装置がエンジンであってもよい。この場合には走行制御装置２５は、上記アクセルペダル３７の踏み込み量に応じてスロットル開度を算出し、駆動制御装置１は、スロットル開度を実現するようにエンジン運転状態を制御する。

前述したように、本実施の形態では、走行制御装置２５は、車両２１に配備された各種センサ等から得られる信号に基づき指令値（ブレーキ力指令値、操舵力指令値、トルク指令値２（加速指令値））を演算し、演算した指令値（ブレーキ力指令値、操舵力指令値、トルク指令値２）を各制御装置（制動制御装置３５、操舵制御装置２８、駆動制御装置１）に送信することで、車両２１のブレーキ力、前輪切れ角、加速度などを制御し、車両２１の走行状態を任意に制御することができる。

なお、以上の説明において車両２１は、ハンドル２６、アクセルペダル３７、ブレーキペダル３２を備えたが、これら入力装置を備えなくてもよい。この場合は、ドライバの操作が生じない完全自動運転車、遠隔で走行指令を受けて走行する遠隔運転車などとなり、走行制御装置２５がその頭脳の役割を果たす。なお、走行制御装置２５が存在せず、駆動制御装置１がこの指令値を演算（生成）する構成であってもよい。

以下では説明を簡素化するために、モータ２２に連結されて回転駆動される駆動輪に連結されるドライブシャフトをドライブシャフト２４、駆動輪に装着されるタイヤをタイヤ２０、駆動輪に設置される車輪速を測定するセンサを車輪速センサ３１と記載する。

図２および図３を参照して車両２１の駆動部を説明する。駆動部は、モータ２２、デファレンシャルギヤ２３、およびドライブシャフト２４を含む。図２（ａ）は駆動部の部品構成を示し、図２（ｂ）は駆動部の物理モデルを示す。モータ２２において発生した駆動トルクは、減速機５２を経由してデファレンシャルギヤ２３に伝達され、デファレンシャルギヤ２３により左右輪に配分される。左右輪に配分された駆動トルクは、ドライブシャフト２４を介してタイヤ２０に伝達される。

駆動部は、図２（ｂ）に示すように、慣性を有するモータ２２およびタイヤ２０の間をドライブシャフト２４というバネが連結する二慣性系の物理モデルで表される。また、本図では示していないが、タイヤ２０は路面と接触し、タイヤ２０と路面との間では非線形の摩擦力が生じる。さらに、モータ２２はモータマウント５３を介して車体に設置されている。モータマウント５３は衝撃吸収のための弾性材を有することが一般的であるため、図２（ｂ）に示す通りモータ２２と車体との間にもバネ要素が想定される。

図３は粘着時と空転時のモータ２２の挙動を示す図である。モータ２２のトルクが急激に変動すると、図３に示すようにモータ回転速度６１の振動が発生する。図３（ａ）は粘着時のモータ２２の挙動を示す図であり、図３（ｂ）は空転時のモータ２２の挙動を示す図である。図３ではいずれも、横軸に時刻、縦軸にモータ回転速度６１を示している。図３（ａ）、（ｂ）では、０．５秒時点からモータ２２にステップ状のトルクを発生させている。その結果、０．５秒時点からモータ回転速度６１が振動している。

モータ回転速度６１の振動は、ドライブシャフト２４がバネとして働くことから発生する共振現象である。ただし、モータマウント５３のバネ要素により生じている共振現象の場合もある。その際のモータ回転速度６１の振動周波数は、タイヤ２０が路面に対して粘着しているか、空転しているかによって変動することが知られている。この周波数は、車両２１に構成されているタイヤ２０やドライブシャフト２４の形状によって、すなわち車種によって異なる。図３に示す例では、タイヤ粘着時には図３（ａ）に示すように４Ｈｚ程度の振動が発生し、タイヤ空転時には図３（ｂ）に示すように１０Ｈｚ程度の振動が発生している。

図４は、駆動制御装置１のブロック図である。駆動制御装置１は、トルク指令取得部３、回転速度算出部４、空転情報取得部５、およびトルク補正部６を備える。

トルク指令取得部３は、上位制御器である走行制御装置２５からトルク指令値２を受信する。トルク指令値２は、車両２１に所定の加速度を発生させるために、モータ２２にモータトルクを発生させるための指令値である。

トルク指令値２は、例えばドライバがアクセルペダル３７を踏んでいるときは車両２１を加速させるための正の値として受信される。またトルク指令値２は、ドライバがアクセルペダル３７を踏んでいないときや、ブレーキペダル３２を踏んでいるときは、回生ブレーキまたはエンジンブレーキに相当する負の値として受信される。トルク指令取得部３は、たとえばＣＡＮ（Controller Area Network）などのデジタル通信を用いて走行制御装置２５からトルク指令値２を受信する。なお前述の通り、走行制御装置２５が存在せず、駆動制御装置１が指令値を演算（生成）する構成であってもよい。

回転速度算出部４は、モータ２２に取り付けられた回転角センサ５１により取得したモータ回転角６０を時間微分（単位時間あたりの変化量を算出）し、モータ回転速度６１を算出する。回転角センサ５１には、一般にエンコーダ、レゾルバなど、モータ２２の絶対角度が取得可能なセンサが用いられる。空転情報取得部５は、回転速度算出部４で算出したモータ回転速度６１から、タイヤ２０が路面に対して空転（スリップ）状態であるか否かを推定する。ただし空転情報取得部５は、後述するように、上位コントローラ（例えば走行制御装置２５）から空転検知情報やトラクションコントロール動作情報を取得してもよい。

空転情報取得部５はたとえば、モータ回転速度６１から特定の周波数成分を抽出することでタイヤ２０の空転有無を推定することができる。例えば図３に示すように、タイヤ粘着時に４Ｈｚ程度、タイヤ空転時に１０Ｈｚ程度の共振周波数となる制御対象では、１０Ｈｚの周波数成分、または４Ｈｚと１０Ｈｚの周波数成分の両方を抽出する。空転情報取得部５は、抽出されたモータ回転速度６１の周波数成分に基づきタイヤ２０が粘着状態にあるか空転状態にあるかを判定し、その空転判定結果を空転情報８として出力する。この判定はたとえば、モータ回転速度６１における所定の周波数成分の存在の有無や、モータ回転速度６１における第１周波数の成分と第２周波数の成分との大小比較に基づき行うことができる。

空転情報取得部５は、バンドパスフィルタやフーリエ変換などを用いて、タイヤ粘着時、タイヤ空転時の共振周波数成分の差異を算出する場合には、タイヤ空転時の共振周波数成分がタイヤ粘着時の共振周波数成分より大きい場合に空転と判定する。またはタイヤ空転時の共振周波数を周波数ｆとするフーリエ変換で振幅を算出する場合、空転情報取得部５は、その振幅が所定値を超えた場合にタイヤ２０が空転状態と判定する。空転情報取得部５による空転情報８は、例えば粘着を０、空転を１とする二進数で表してもよいし、タイヤの推定スリップ率に応じて０（完全粘着）～１（空転）の連続値として表してもよい。

トルク補正部６は、トルク指令取得部３から得たトルク指令値２、モータ回転角６０、回転速度算出部４から得たモータ回転速度６１、および空転情報取得部５から得た空転情報８に基づき、駆動部における共振を低減するようにトルクを補正し、トルク最終値７を算出する。この算出の詳細は後述する。そして、モータ２２がトルク最終値７を発生させるようにパワー半導体をスイッチングしてモータ２２に流れる電流を制御する。このとき、モータ２２が永久磁石同期モータの場合、モータ回転角６０に基づくベクトル制御を行うことが一般的である。モータ２２のモータ回転角６０は、モータ２２に取り付けられた回転角センサ５１により取得され、駆動制御装置１の回転速度算出部４に入力される。

図５～図７を参照して、トルク補正部６における共振を低減するトルク補正方法を説明する。

図５は、車両２１の駆動制御装置に広く使われているシミュレータ追従制御（SFC: Simulator Following Control）のブロック線図である。本制御手法では、まずトルク指令値２に対してバンド除去フィルタ（ノッチフィルタ）７３を適用してトルク指令値２から共振周波数相当の周波数成分を除去する。次に、１サンプル前の後述する補正トルク７６を加算し、トルク最終値７を生成する。トルク最終値７は最終的に制御対象であるモータ２２が発生するトルクとなるが、同時にトルク補正部６内でトルク最終値７がシミュレータ７０に入力される。シミュレータ７０は入力されたトルク最終値７に基づき、制御対象の物理モデルを用いて規範回転速度７１を生成する。

この規範回転速度７１の役割は、振動のない理想的な回転速度を表しており、例えばトルク最終値７を積分してモータ軸まわりに換算した車体重量を除算することで振動成分のない規範回転速度７１を得る。そして、規範回転速度７１を指令値としてモータ回転速度６１との差を算出し、ＦＢ（フィードバック）ゲイン７２を介して制振制御の補正トルク７６とする。ＦＢゲイン７２は比例定数の乗算を表すが、位相進みまたは位相遅れ特性を有するフィルタと組み合わせてもよい。一般に、位相進み補償器を入れることでフィードバック制御の安定性が向上する傾向にある。

この規範回転速度７１は、制御対象の物理モデルのモデル化誤差や外乱の影響により、モータ回転速度６１との定常偏差を生じることがある。この定常偏差は後述の通り、トルク指令値２に対するトルク最終値７のオフセットを生じることになり、不都合である。したがって、シミュレータ７０はトルク最終値７だけでなく、モータ回転速度６１や空転情報８を取得して規範回転速度７１を補正する。

図６は、規範回転速度７１の補正方法の一例を示す図である。ここでは同一次元オブザーバを用いた補正方法を説明する。図６の同一次元オブザーバは、制御対象の回転運動方程式が数式１の状態方程式および数式２の出力方程式の形で表せると仮定している。

ｄｘ／ｄｔ ＝ Ａ ｘ ＋ Ｂ ｕ ・・・（数式１）

ｙ ＝ Ｃ ｘ ・・・（数式２）

ここでｘは状態ベクトル、ｄｘ／ｄｔは状態ベクトルの時間微分を表す。また、Ａ、Ｂ、Ｃはいずれも制御対象の物理モデルにより決まる行列、ｕは制御対象に対する入力、ｙは制御対象において観測可能な出力である。また、図６においてＫはゲイン行列であり、オブザーバによる出力の推定値と、観測された実際の出力との差にＫ行列を乗算してフィードバックすることで、出力の推定値と実際の出力との誤差を低減する働きをする。図６において、入力ｕはトルク最終値７、出力ｙは実際の制御対象においてはモータ回転速度６１、オブザーバの出力においてはモータ回転速度６１の推定値を表す。例えば駆動部のねじり振動を含まない理想的な回転運動方程式は、数式３の状態方程式および数式４の出力方程式の通り表せる。

ここで、Ｊ_ｍはモータ２２のイナーシャ、Ｊ_Ｌは負荷側のイナーシャを表す。なお、本モデリングにおいてはタイヤの粘着か空転かによらず、Ｊ_Ｌはタイヤと車体の合計とする。また、ω_ｍはモータ回転速度６１、Nはモータ回転軸と車軸回転軸の間の減速比、Ｔ_ｄは外乱トルク、Ｔ_ｍはトルク最終値７を表す。なお減速比は、モータ自体の減速ギヤと差動ギヤの減速比を掛け合わせたものである。この運動方程式は状態ベクトルが２次元のため、以降「２次元オブザーバ」と呼ぶ。

一方、より高次元なモデル化として、モータ２２とタイヤ２０の慣性に分けて両者間のねじりを含んだ回転運動方程式を立式すると、数式５の状態方程式および数式６の出力方程式の通り表せる。

ここで、Ｊ_ｍはモータ２２のイナーシャ、Ｊ_Ｌは負荷側のイナーシャを表す。ただし負荷側のイナーシャは、タイヤ粘着時はタイヤと車体の合計であり、タイヤ空転時はタイヤのみの値である。また、ω_ｍはモータ回転速度６１、θ_ｓはねじり角度（モータ回転角６０とタイヤ回転角の差）、ω_ｗはタイヤ回転速度６３、Ｋ_ｓはドライブシャフト２４のねじり剛性、Ｋ_ｓｄはドライブシャフト２４のねじり粘性、Ｎはモータ回転軸と車軸回転軸の間の減速比、Ｔ_ｄは外乱トルク、Ｔ_ｍはトルク最終値７を表す。この運動方程式は状態ベクトルが４次元のため、以降「４次元オブザーバ」と呼ぶ。

数式５に示す通り、４次元オブザーバはＡ行列に負荷側のイナーシャＪ_Ｌが含まれており、タイヤ粘着時と空転時で値が異なるモデリングを行っているため、両者間で変数値の変更が必要である。また、Ｋ行列は一般に行列Ａ－ＫＣの固有値（オブザーバの極）を所定値とするように設定し、Ａ行列が変わればＫ行列も変更する必要がある。したがって、図６中に示す通り、空転情報８に基づきＡ行列およびＫ行列の値を変更する。このオブザーバの極は、高い数値に設定するほどオブザーバの推定値が実際の値に近くなる特徴を持つ。さらに図６に示すように、数式６に示すＣ行列とは別に、数式７に示すＣ行列を用いることで、タイヤ回転速度６３の推定値である推定タイヤ回転速度６３ｅを得る。

図７を参照して、２次元オブザーバと４次元オブザーバのそれぞれにおける規範回転速度７１の挙動を説明する。図７は、シミュレーション結果を示す図である。図７（ａ）は、２次元オブザーバによる推定値である推定モータ回転速度６１ｅを規範回転速度７１とした場合の時間波形を示す図である。図７（ｂ）は４次元オブザーバによる推定値である推定モータ回転速度６１ｅおよび推定タイヤ回転速度６３ｅを示す図である。図７（ａ）および図７（ｂ）のいずれも、０．２秒時点でタイヤスリップが発生し、その後０．１秒遅れた０．３秒で上位制御器（走行制御装置２５）が空転を検知してトルク指令値２を低減させている。このとき、シミュレーションで想定した車両モデルでは１２Ｈｚのねじり共振が発生している。

図７（ａ）に示す２次元オブザーバを用いた場合のシミュレーション結果を説明する。シミュレータ追従制御の規範回転速度７１をモータ回転速度６１とする場合は、振動成分の影響を避けるためにオブザーバの極を小さくする。図７（ａ）ではオブザーバの極を２Ｈｚに設定しており、ねじれの共振周波数に比べて十分小さい。したがって、規範回転速度７１はねじれの振動がほぼ見えない。ただし実際のモータ回転速度６１に対して０．１秒程度の遅延が生じており、この遅延は制振性能に影響する場合があるため、制振効果を最大化するようにオブザーバの極を設計する。２次元オブザーバを用いることには、制御設計の見通しがよく、実装が容易という利点がある。

図７（ｂ）に示す４次元オブザーバを用いた場合のシミュレーション結果を説明する。詳細は後述するが、シミュレータ追従制御の規範回転速度７１をタイヤ回転速度６３とする場合は、オブザーバの極を十分に高くして高精度かつ低誤差でタイヤ回転速度６３を推定することで制振効果が高くなる。ここではオブザーバの極を２０Ｈｚと、ねじれの共振周波数に比べて大きい値に設定しており、図７（ｂ）上段ではモータ回転速度６１と推定モータ回転速度６１ｅとに乖離は全く見られない。図７（ｂ）下段に示すタイヤ回転速度６３も０．３秒以降はタイヤ回転速度６３と推定タイヤ回転速度６３ｅとにあまり乖離は見られない。

図７（ｂ）下段の０．２～０．３秒にかけて乖離が生じているのは、この０．１秒間のみ、実際にはタイヤが空転しているがタイヤの空転情報８が粘着状態のままとなっていることからモデル化誤差によるものである。ただし、この時間帯は後述するように制振制御のＦＢゲイン７２を小さくしているため、制振制御には影響が小さい。４次元オブザーバを用いると、オブザーバの極を上げられるため振動を含めたタイヤ回転速度６３が得られる。そのためシミュレータ追従制御の規範回転速度７１にタイヤ回転速度６３を採用する「速度差フィードバック制御」により、高い制振効果が得られるという利点がある。ただし、ここでいう「タイヤ回転速度６３」は、モータ２２とタイヤ２０のギヤ比に起因する回転速度差を乗算してモータ軸に換算した値である。

以上、制振制御としてシミュレータ追従制御を例にとって説明し、オブザーバによる規範回転速度７１の修正方法を説明した。ただし、トルク補正部６内部で適用可能な制振制御はシミュレータ追従制御に限定されない。たとえば図８はハイパスフィルタＦＢ方式の制振制御方法を示したものである。モータ回転速度６１に２段のハイパスフィルタを適用し、振動成分を抽出してＦＢゲイン７２を乗じ、トルク指令値２に減算してトルク最終値７とする。ハイパスフィルタＦＢ方式は、前述したオブザーバの実装が不要という点で簡便で実装しやすい手法である。

図９～図１２を参照して、トルク補正部６がＦＢゲイン７２を変更する方法を説明する。従来から、制振制御がトランクションコントロールなどの車輪スリップ制御の応答性を悪化させる場合があることが知られている。そこで本実施の形態では、トランクションコントロールが空転検知によるトルク変化、すなわちトルクダウンを起こしている最中はＦＢゲイン７２を増加させず、トルクが十分に変化した後にＦＢゲイン７２を増加させて制振効果を高める。

図９は、ＦＢゲイン７２を変更する手法の概要を示す図である。図９上段は上位からのトルク指令値２の時間変化を表し、図９下段はＦＢゲイン７２の時間変化を示す。図９上段と図９下段は、縦方向の時刻が一致している。１つ目の一点鎖線で示すタイミングを時刻ｔ１１と呼び、２つ目の一点鎖線で示すタイミングを時刻ｔ１２と呼ぶ。

図９では、左端の時刻ｔ０からしばらく時間が経過した時刻ｔ１１の時点において上位制御器が空転を検知し、その後に上位制御器がトルク指令値２を低減させた。トルク補正部６は、時刻ｔ１１の時点ではＦＢゲイン７２を変更させず、その後にトルク指令値２が十分変化した時刻ｔ１２からＦＢゲイン７２が増加させている。このようにトルク補正部６は、空転を検知してから所定時間が経過した、または所定の条件を満たした後にＦＢゲイン７２を増加させる。

ＦＢゲイン７２を増加させる条件として、たとえば次の３つの条件が考えられる。以下に説明する３つの条件は、いずれか１つのみを採用してもよいし、複数を採用してもよい。複数を採用する場合には、ＡＮＤ条件としてもよいし、ＯＲ条件としてもよいし、ＡＮＤ条件とＯＲ条件を組み合わせてもよい。具体的には、第１条件または第２条件が成立し、かつ第３条件が成立した場合にＦＢゲイン７２を増加させてもよい。

第１の条件は、符号８１で示すように空転検知後からのトルク指令値２の変化量が閾値を超えることである。たとえばその閾値を１００Ｎｍに設定すると、時刻ｔ１１におけるトルク指令値２が１５０Ｎｍであり空転検知してトルクダウンを起こすと、５０Ｎｍ（１５０－１００）までトルク指令地が減少した時点が時刻ｔ１２となる。

第２の条件は、符号８２で示すように空転検知後のトルク指令値２が所定の閾値に達することである。たとえばその閾値を３０Ｎｍに設定すると、空転を検知した時刻ｔ１１の後にトルク指令値２が減少したタイミングが時刻ｔ１２となる。この場合は、時刻ｔ１１におけるトルク指令値２の大きさは考慮しない。なお、トルク指令値２そのものではなく、時刻ｔ１１におけるトルク指令値２を基準とする値を閾値としてもよい。たとえば閾値を１／２（５０％）とする場合には、時刻ｔ１１のトルク指令値２が１５０Ｎｍの場合に、その半分の７５Ｎｍまでトルクが減少した時点が時刻ｔ１２となる。

第３の条件は、符号８３で示すように空転検知から所定の閾値の時間経過することである。たとえばその閾値を０．２秒に設定すると、空転検知後からのトルク指令値２の変化によらず、時刻ｔ１１から０．２秒経過時点が時刻ｔ１２となる。

以上説明した３つの条件は、それぞれ有効なユースケースが異なっており、また組み合わせて使用してもよい。なお、図９では条件を満たすまでＦＢゲイン７２を増加させない例を示したが、空転検知と同時にＦＢゲイン７２の増加を開始し、条件を満たすとＦＢゲイン７２の増加率を増加させてもよい。

図１０を参照して、上述した閾値の決定方法の一例を示す。ここでは所定値８２、すなわち空転検知後のトルク指令値２の変化後の閾値の設定を説明する。図１０は上から、モータ回転速度６１、タイヤ力推定値６４、トルク指令値２、およびＦＢゲイン７２の時間推移である。ただし図１０では、モータ軸のトルクに換算したタイヤ力推定値６４を図示している。図１０に示す４つの図は縦方向の時刻が一致している。１つ目の破線は時刻ｔ２１を示し、２つ目の破線は時刻ｔ２２を示す。図１０に示す時間推移例は、車両２１が加速中に滑りやすい路面である低μ路に突入して時刻ｔ２１に駆動輪がスリップし、その後少し遅れて上位制御器が空転を検知してトルク指令値２を減少させた例を示している。

まず、モータ回転速度６１に着目すると、時刻ｔ２１に空転が発生し、回転速度が急激に上昇している。このとき、タイヤ力推定値６４は急激に減少する。これは低μ路で路面摩擦係数が小さいために、タイヤ力が十分生成できなくなるためである。本実施の形態では車両２１はモータ駆動を想定しており、モータ２２の回転速度ω_ｍ、モータトルク（トルク最終値７）Ｔ_ｍ、モータ２２のイナーシャＪ_ｍを用いることで、数式８に示すようにタイヤ力推定値６４がモータ軸換算トルクＴ_ｔとして推定できる。

Ｊ_ｍ ｄω_ｍ／ｄｔ ＝ Ｔ_ｍ － Ｔ_ｔ ・・・（数式８）

この数式８は、モータ２２のイナーシャＪ_ｍとモータ２２の回転速度ω_ｍの積が、モータトルクＴ_ｍとモータ軸換算トルクＴ_ｔの差に等しいことを示している。したがって、空転が発生した直後のタイヤ力推定値６４がその路面で発生可能な最大の力と考えられ、スリップを防止するためには少なくともその最大のタイヤ力よりもモータトルクを小さくすることが必須である。したがって、この場合は空転発生直後のタイヤ力推定値６４（ただしモータ軸トルクに換算）である符号８２Ｓを所定値８２に設定し、トルク指令値２が符号８２Ｓの値を下回った後でＦＢゲイン７２を増加させることで、トラクション制御によるトルクダウンを妨げることなく制振制御の効果を向上できる。

なお、ここまでＦＢゲイン７２を上げ始めるタイミングについて述べてきた。ＦＢゲイン７２の増加させ方については、図１０までで示してきた例では徐々に増加させているが、その増加率は状況に応じて変化させてもよい。また、徐々にではなくステップ状に急激に増加させてもよい。この場合、トルクの急激な変化が駆動部の共振を誘発する可能性がある一方、ＦＢゲイン７２を増加させたことによる制振効果の向上も早期に行われることになる。したがって、総合してどのような上げ方が空転時の振動低減を最も早く完了するかによって変化率を決定する。

ここまでＦＢゲイン７２を増加させることを説明したが、ＦＢゲイン７２を元に戻す方法の一例について図１１を参照して説明する。図１１は上から、トルク最終値７、モータ回転速度６１、およびＦＢゲイン７２の時間推移である。図１１に示す３つの図は縦方向の時刻が一致している。この時間推移例は、車両２１が加速中にある時点で低μ路に突入して時刻ｔ３１に駆動輪がスリップし、時刻ｔ３２にトルク指令値２の減少が閾値を超えＦＢゲイン７２が増加し、時刻ｔ３３にタイヤが再粘着して再びトルク指令値２が増加を開始している。

ＦＢゲイン７２を減少させるタイミングは、少なくとも以下の３つのタイミングが考えられる。第１のタイミングは、空転情報取得部５によりタイヤ粘着を判定したタイミングである。第２のタイミングは、タイヤ空転が判定された後からのモータ回転速度６１の変化量が所定以内に低減したタイミングである。図１１においては、タイヤ空転検知時のモータ回転速度６１の大きさを二点鎖線で表しており、ＦＢゲイン７２を戻すタイミングは、モータ回転速度６１が再び二点鎖線で表される値に戻ってきた時点を示している。第３のタイミングは、所定時間が経過したタイミングである。これは、上位制御器のトラクション制御が正常に働いている場合は、十分に時間が経過すればタイヤスリップが抑制されるという考え方に基づいている。

図１２は、トルク補正部６がＦＢゲイン７２を元に戻すもう一つの方法を示している。図１２は上から、トルク指令値２、モータ回転速度６１、空転情報８、ＦＢゲイン７２、およびトルク最終値７の時間推移である。図１２に示す５つの図は縦方向の時刻が一致している。この時間推移例では、車両２１が加速中である時刻ｔ４１にドライバが急にアクセルから足を話してブレーキを踏み、タイヤは粘着状態にもかかわらず、その際の急激なモータ回転速度変化を誤って空転と判定した。時刻ｔ４１以降では、ドライバはアクセルから足を離しているためにトルク指令値２が減少しており、ＦＢゲイン７２を増加させる条件（閾値）を満たす。そのため、トルク補正部６は時刻ｔ４２にＦＢゲイン７２を増加させ、時刻ｔ４３に判定の誤りを判断してＦＢゲイン７２を元に戻した。

このように、タイヤが粘着状態であるにも関わらず空転情報取得部５が空転の情報を誤って取得（または判定）し、かつ上位からのトルク指令値２が所定以上に減少する場合にも、トルク補正部６はＦＢゲイン７２を増加させてしまう。この状況におけるＦＢゲイン７２の増加は望ましくないが、本実施の形態ではＦＢゲイン７２の増加を避けることができない。このＦＢゲイン７２の増加により、図１２の時刻ｔ４２～時刻ｔ４３の期間において、トルク最終値７に示すように減速を妨げる方向にトルクオフセットが生じる。そこでトルク補正部６は、ＦＢゲイン７２を増加させた時刻ｔ４２の後、所定時間の間にトルク指令値２とトルク最終値７との偏差の平均値を算出し、この平均値が一定値以上になると空転を誤認識していると判断してＦＢゲイン７２の値を元の値に戻す。

たとえば空転判断に誤りがなく正常な制御が行われている場合には、トルク最終値７は、トルク指令値２に略一致するか、トルク指令値２を中心に増加と減少を繰り返す。これに対して、図１２の時刻ｔ４２のトルク最終値７はトルク指令値２との偏差が広がり続けているので、時刻ｔ４３において偏差の時刻平均が閾値を超えてトルク補正部６は誤認識と判断した。このように、空転情報８が実際のタイヤの状態と異なる場合や、上位制御器の空転判断と異なる場合には、トルク補正部６が誤ってＦＢゲイン７２を増加させる可能性があり、これを是正する仕組みが必要となる。

なお、同様の条件で、上位制御器または実際のタイヤ状態が「空転」、空転情報８が「粘着」と誤判定した場合には、ＦＢゲイン７２が増加しないため制振効果は改善しないが、干渉すなわちトルクオフセットは生じにくい。また、上位制御器または実際のタイヤ状態が「粘着」、空転情報８が「空転」となって、かつ上位からのトルク指令値２に大きな変化がない場合は同様にＦＢゲイン７２は増加せず、トルクオフセットの発生は想定しにくい。

また、図１１および図１２において、ＦＢゲイン７２の戻し方については徐々に戻す方法を例示しているが、その変化率は前述したＦＢゲイン７２を増加させる場合と同様に状況に応じて変化させてよく、徐々にではなくステップ状に減少させてもよい。

図１３～図１５を参照して、本実施の形態の効果を説明する。図１３～図１５は、空転発生時のトルク変化をシミュレーションした結果である。図１３と図１４では、ＦＢゲイン７２を切り替えずＦＢゲイン７２の値を高く保つ構成と、スリップ防止制御動作中にＦＢゲイン７２を減少させる構成と、上述した本実施の形態の構成であって４次元オブザーバを用いる構成と、の３つを比較する。図１３および図１４では、この３つを上から順に、「（ａ）パラメータ切り替え無し」、「（ｂ）公知技術」、「（ｃ）本実施の形態」として記載している。なお、「（ｂ）公知技術」ではＳＦＣの規範回転速度７１としてモータ回転速度６１の推定値を用い、「（ｃ）本実施の形態」ではＳＦＣの規範回転速度７１として４次元オブザーバによるタイヤ回転速度６３の推定値を用いている。図１５では、この３つから「（ｂ）公知技術」を除いた２つを比較している。まずは図１３および図１４を参照して説明する。

図１３および図１４は、同一の時間帯における時間変化を示している。図１３はトルク指令値２とトルク最終値７との乖離に着目した図である。図１３では各図におけるトルク指令値２およびトルク最終値７をａ～ｃの枝番号を付して区別している。図１３（ａ）では、図の０．２秒以降のようにトルク指令値２ａとトルク最終値７ａの間に乖離がある。そのため、加速方向に乖離しておりスリップ防止制御との干渉の恐れがある。図１３（ｂ）では、トルク指令値２ｂとトルク最終値７ｂの間のトルク乖離は、図１３（ａ）よりも小さい。図１３（ｃ）は、図１３（ｂ）と同様にトルク指令値２ｃの変化後、トルク指令値２ｃに対してトルク最終値７ｃの乖離は少なくなっている。

一方、図１４はモータ回転速度６１に着目し、制振制御の性能を比較した図である。図１４（ａ）では、ＦＢゲイン７２が高いために制振効果は高く、振動は低減傾向である。一方、図１４（ｂ）の公知技術のようにスリップ防止制御動作中にＦＢゲイン７２を減少させる場合は、制振制御の効果が小さいためにタイヤ空転検知後の振動が持続することが示されている。図１４（ｃ）では、タイヤ空転検知からＦＢゲイン７２の増加にかけては振動が発生しているが、その後、ＦＢゲイン７２の増加後に振動が収束していることが示されている。このように、本実施の形態ではトルク変化後に、トルク指令値２に対してトルク最終値７の乖離が少なく、かつパラメータ変更後に振動が収束する利点を有する。

図１５は、図１３および図１４とは異なる状況であり、外乱要因でモータ回転速度６１が急激に変化する場合のトルクオフセット発生有無に着目したシミュレーション結果である。図１５（ａ）に示すモータ回転速度６１のように、０．３秒時点でドライバがブレーキ操作し急減速した場合を示す。図１５（ｂ）はＦＢゲイン７２を切り替えることなく大きく値に固定する場合におけるトルク指令値２ｂおよびトルク最終値７ｂを示しており、トルク指令値２に対してトルク最終値７の乖離が生じていることが示されている。この乖離は、加速方向（正方向）に生じており、ブレーキ動作との干渉が起きている。

その一方で、図１５（ｃ）では、タイヤ粘着状態において空転情報８も正しく「粘着」を判定または取得している場合には、ＦＢゲイン７２が小さいままとなっているため、トルク指令値２に対してトルク最終値７の乖離が小さいことが示されている。このように、本実施の形態の構成は従来技術に比べて、外乱発生時のトルクオフセット、すなわち上位制御器との干渉を低減できる。

なお、図１５では減速中に負の外乱が発生した場合を例にとって説明したが、実際のユースケースとしては、加速中か減速中か、外乱が正方向か負方向かで計４通りのパターンがある。いずれも本実施の形態における構成により、トルク指令値２に対してトルク最終値７の乖離が小さいという効果が得られる。

例えば加速中に下り勾配などの正の外乱が発生した場合には、モータ回転速度６１が急激に上昇し、従来技術ではトルクを下げる方向に働く。安全性に影響するわけではないが、ドライバにとっての違和感につながる可能性がある。一方、加速中に負の外乱、すなわち上り勾配、風などによる走行抵抗、ブレーキなどが発生した場合には、従来技術ではトルクが増加するため、ドライバの意図しない加速が発生する可能性がある。本実施の形態における構成では、このようなトルク乖離が小さいことから優位である。さらに、減速中に下り勾配などの正の外乱が発生した場合に、従来技術ではトルクを下げる（負の方向に大きくする）方向に影響するため、滑りやすい路面でタイヤロックの原因になるなどの不都合が生じる可能性ある。本実施の形態における構成では、このようなトルク乖離が小さいことから優位である。

以上説明した第１の実施の形態では、モータ回転速度６１の情報のみを用いてねじり共振の制振制御を実施可能であり、かつ上位制御器との干渉、すなわちトルクオフセットを防止しつつ、タイヤスリップ時の制振効果を確保する駆動制御装置１の提供が可能である。

上述した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）モータ２２やエンジンなどの駆動部を有する車両２１に搭載可能な駆動制御装置１は、トルク指令値２を取得または生成するトルク指令取得部３と、駆動部における共振を制御対象の回転速度であるモータ回転速度６１に基づき低減するように、トルク指令値２を補正するトルク補正部６と、タイヤの空転有無に関する情報を取得する空転情報取得部５とを備える。トルク補正部６は、空転情報取得部５によりタイヤ空転発生の情報を取得した後に、トルク指令値２の大きさが減少すると、補正トルク７６が大きくなるようにモータ回転速度６１から補正トルク７６を決定するパラメータであるＦＢゲイン７２を変更する。そのため、図１３（ｃ）および図１４（ｃ）に示すように、トルクオフセットを防止しつつ、タイヤスリップ時の制振効果を確保できる。

（２）トルク補正部６は、図５および図６に示すように、トルク指令値２に基づき算出する規範回転速度７１と、モータ回転速度６１との差に基づきトルク指令値２を補正する。

（３）トルク補正部６は、図６に示すように規範回転速度７１の計算方法と制御対象の挙動との誤差、およびタイヤに発生する路面からの外乱の少なくとも一つに起因する、規範回転速度７１とモータ回転速度６１の定常誤差を低減するように、規範回転速度７１を修正する。

（４）トルク補正部６は、図６に示すようにトルク指令値２とモータ回転速度６１の少なくとも一つに基づき算出する規範回転速度７１の計算方法を、タイヤの空転有無に基づき変更する。

（５）規範回転速度７１は、トルク指令値２とモータ回転速度６１により予測されたタイヤ回転速度６３である。

（６）トルク補正部６は、空転情報取得部５によりタイヤ空転が判定された後であって、トルク指令値２が所定の第１閾値（初期値２Ｓから符号８１の大きさを引いた値）以下となる、トルク指令値２の変化率が所定の第２閾値（初期値２Ｓと符号８２の大きさの比）以上となる、または符号８３で示す所定時間経過後、のいずれかの条件を満たすとＦＢゲイン７２の大きさを変更する。

（７）第１閾値および第２閾値は、タイヤ空転が判定された際のタイヤと路面間に発生している力であるタイヤ力の推定値、すなわち図１０の符号８２Ｓの大きさに起因して設定される。

（８）トルク補正部６は、モータ回転速度６１から補正トルク７６を決定するための比例ゲインであるＦＢゲイン７２の大きさをパラメータとして変更する。

（９）トルク補正部６は、比例ゲインの大きさを所定の変化率で徐々に大きくする。

（１０）トルク補正部６は、補正トルク７６が大きくなるようにＦＢゲイン７２を変更した後で、空転情報取得部５によりタイヤ粘着を判定し、タイヤ空転が判定された後からの回転速度の変化量が所定以内に低減、所定時間が経過、補正トルク７６の時間平均値が所定値を超過、の少なくとも一つの条件が満たされた場合に、ＦＢゲイン７２を元の値に戻す。

（１１）共振は、駆動部とタイヤ間の伝達部材であるドライブシャフト２４のねじれ共振を含む。

（１２）共振は、駆動部を車体に固定するマウント部材であるモータマウント５３の弾性による共振を含む。

―第２の実施の形態―
図１６～図１９を参照して、駆動制御装置の第２の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。

上述した第１の実施の形態では、トルク補正部６がモータ回転速度６１の情報のみを用いてタイヤ空転を判定し、規範回転速度７１を修正する構成であった。これにより、駆動制御装置１が最も高速かつ高分解能に取得可能なモータ回転速度６１を使用し、高い制振効果を発揮することとともに、その他の情報を取り込む必要がないためにコスト面や耐故障等の観点で優位である。一方、前述したトルクオフセットの課題をより確実に解決するために、上位制御器から車両情報６５を追加で取得し、車両情報６５を踏まえて本発明におけるＦＢゲイン７２の変更を実施してもよい。

図１６は、第２の実施の形態における駆動制御装置１Ａのブロック図である。駆動制御装置１Ａは、トルク指令取得部３、回転速度算出部４、空転情報取得部５、トルク補正部６、および車両情報取得部９を備える。トルク指令取得部３および回転速度算出部４の動作は、第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。空転情報取得部５およびトルク補正部６の動作は概ね第１の実施の形態と同様であり、以下では相違点を説明する。

車両情報取得部９は、上位制御器である走行制御装置２５より車両情報６５を取得する。車両情報６５はたとえば、後述するブレーキペダル３２のストローク量もしくは各輪のブレーキ制御機構３３の動作量（液圧等）であるブレーキ動作量６２、車両２１にモータ２２が複数台搭載されている場合は他のモータのトルク最終値７、走行制御装置２５内における空転判定結果である。車両情報６５はは、コンバインセンサ３４による車両２１の並進方向加速度や回転速度、タイヤ回転速度６３などの車両２１の走行状態を表す情報でもよい。これらの情報は、ＣＡＮ通信により取得することが一般的である。

図１７を参照して、車両情報６５としてブレーキ動作量６２を取得する場合のトルク補正部６の挙動の一例を説明する。図１７は上からモータ回転速度６１、車両情報６５（ブレーキ動作量６２）、規範回転速度７１、トルク最終値７の時間推移の一例を示している。図１７に示す４つの図は縦方向の時刻が一致している。図１７では、一点鎖線で示す時刻ｔ５１においてドライバがブレーキ操作し急減速した。

まずモータ回転速度６１に着目すると、時刻ｔ５１からブレーキが作動したことでモータ回転速度６１が急激に減少している。このとき、車両情報６５として取得したブレーキ動作量６２は、時刻ｔ５１の以前は０であり、時刻ｔ５１から急激に増加して一定値に収束している。これはドライバがブレーキペダル３２を目いっぱい踏んでいることを想定している。このとき、規範回転速度７１の図が示す通り、数式５や数式７に示すオブザーバによる規範回転速度７１の算出方法では、実際のモータ回転速度６１との差に偏差（応答遅れ）が生じる。そこで取得したブレーキ動作量６２を数式５や数式７の入力に重畳することにより、規範回転速度７１の推定値である推定規範回転速度７１ｅとなり、モータ回転速度６１と同等となる。これにより、トルク最終値７は符号７ｅで示す値になり、トルク最終値７のトルク指令値２との乖離をさらに小さくできる。

図１８を参照して、車両情報６５としてタイヤ回転速度６３を取得する場合のトルク補正部６における制振制御の構成の一例を説明する。図１８は、タイヤ回転速度６３に、モータ２２とタイヤ２０の回転速度比であるギヤ比考慮ゲイン７５を乗算して規範回転速度７１とするＳＦＣ（速度差フィードバック）のブロック線図である。これは第１の実施の形態の図１３～図１５において、４次元オブザーバによるタイヤ回転速度６３を用いた速度差フィードバックに代わり、車両情報６５として取得したタイヤ回転速度６３をそのまま規範回転速度７１とする速度差フィードバック手法である。４次元オブザーバによるタイヤ回転速度６３には、オブザーバの極の大きさやモデル化誤差によって、推定誤差や遅れが生じうるが、タイヤ回転速度６３を車両情報６５として取得することで、この推定誤差や遅れが低減され、より性能の高い制振制御が実現できる。

さらに車両情報６５として、上位制御器から空転情報８ｅを取得してもよい。この場合には、空転情報取得部５は、上位制御器である走行制御装置２５におけるタイヤ空転有無の判定結果、またはトラクション制御の動作状況を取得する。トルク補正部６は、それらの結果をもとに空転情報８を決定する。図３を参照して説明した共振周波数の変化による空転判定方法などは、モータ回転速度６１の特徴的な挙動から空転を推定しており、推定誤差や遅れが生じる場合がある。それに対し、上位制御器では通常、タイヤ回転速度６３や外界情報等を用いてより正確なタイヤ空転判定を行っている。したがって、上位制御器におけるタイヤ空転判定の判定結果を空転情報８として用いることで、ＦＢゲイン７２の変更がより確実となる利点を有する。

図１９を参照して、車両情報６５として、上位制御器からの空転情報８ｅを取得した場合のトルク補正部６の挙動の一例を示す。図１９は上からモータ回転速度６１、車両情報６５（上位からの空転情報８ｅ）、ＦＢゲイン７２、トルク指令値２、およびトルク最終値７の時間推移の一例を示している。図１９に示す４つの図は縦方向の時刻が一致している。図１９ではモータ回転速度６１の図にのみ４つの一点鎖線が示されており、他の図では２番目と４番目の一点鎖線のみが示されている。それぞれの一点鎖線で示されるタイミングを、順番に時刻ｔ６１～時刻ｔ６４と呼ぶ。

図１９に示す時間推移例は、加速中の時刻ｔ６１に駆動輪が低μ路に突入して空転が発生し、少し遅れて時刻ｔ６２に上位制御器による空転検知とトラクション制御（トルクダウン）がなされている。その後、時刻ｔ６３にタイヤ空転が十分に収束して再粘着し、そこから少し遅れて時刻ｔ６４の時点で上位制御器が粘着と判定してトルクアップして加速を再開した場合を示している。なお、本来であれば時刻ｔ６１から暫くの間、モータ回転速度６１には共振による振動が生じるが、本図では振動を省略している。

まずモータ回転速度６１に着目すると、図示左端の時刻ｔ０において加速中のため回転速度が上昇しているが、時刻ｔ６１において空転が発生して回転速度が急激に上昇を始め、時刻ｔ６２以降は上位制御器による空転検知とトルクダウンが行われたために回転速度の上昇速度は減少し、その後回転速度自体が減少に向かっている。時刻ｔ６３の時点で回転速度は十分低下して横ばいとなり、時刻ｔ６４以降は再度増加をしている。

このとき、上位からの空転情報８ｅは、時刻ｔ６２で空転を検知して値が０から１に変化し、空転判定が終了した時刻ｔ６４において値が１から０に変化している。この情報を空転情報８として使うと、ＦＢゲイン７２は、時刻ｔ６２からしばらく時間が経過し、トルク指令値２が十分減少した時点で徐々に増加して一定値、その後空転判定が終了となった時刻ｔ６４の後に徐々に減少して元の値に戻っている。その結果、トルク最終値７は、ＦＢゲイン７２が増加している間に制振制御のためのトルク補正が行われて振動的な波形となる。このように、車両情報６５として、上位制御器からの空転情報８ｅを取得した場合は、空転情報８ｅをそのまま空転情報８として使用することで、ＦＢゲイン７２の増加および減少をより確実に行うことができる。

以上説明した第２の実施の形態では、車両情報６５を取り込むことで、規範回転速度７１の修正をより確実に行うことや、ＦＢゲイン７２の増加および減少のタイミングをより適切に把握することを可能とする。これにより上位制御器との干渉、すなわちトルクオフセットをより確実に防止しつつ、タイヤスリップ時の制振効果を確保する駆動制御装置１Ａを提供できる。

上述した第２の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１３）トルク補正部６は、図１８に示すように、タイヤ回転速度６３に基づき算出する規範回転速度７１と、モータ回転速度６１との差に基づきトルク指令値２を補正する。

（１４）駆動制御装置１Ａは、制御対象と連結するタイヤの回転速度、タイヤに動作している機械ブレーキ量、他の駆動輪を駆動する駆動制御装置１Ａの駆動トルク、上位制御器におけるタイヤ空転判定情報の少なくとも一つを車両情報６５として取得する車両情報取得部９を備える。トルク補正部６は車両情報６５に基づき規範回転速度７１を修正する。

（１５）駆動制御装置１Ａは、制御対象と連結するタイヤの回転速度であるタイヤ回転速度６３を取得するタイヤ回転速度取得部としても機能する車両情報取得部９を備える。トルク補正部６は、図１８に示すように、タイヤ回転速度６３と規範回転速度７１との差に基づきトルク指令値２を補正する。

以上で説明した第１の実施の形態および第２の実施の形態において、車両２１は電気駆動モータを動力源としたが、動力がドライブシャフト２４のような細いシャフトを介してタイヤに伝達されれば動力源に制限はない。たとえば車両２１は、エンジン車、ハイブリッド自動車建設機械（鉱山ダンプなど）、一人乗り小型自動車のような小型モビリティなどでもよい。また、デファレンシャルギヤ２３を介して動力を左右輪に分配することは必須の構成ではなく、左右独立に電気モータを搭載し、それぞれがシャフトを通じて左右輪に動力を伝達する構成でもよい。

なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、および置換が可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。さらに、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

上述した各実施の形態および変形例において、機能ブロックの構成は一例に過ぎない。別々の機能ブロックとして示したいくつかの機能構成を一体に構成してもよいし、１つの機能ブロック図で表した構成を２以上の機能に分割してもよい。また各機能ブロックが有する機能の一部を他の機能ブロックが備える構成としてもよい。

上述した各実施の形態および変形例において、プログラムは不図示のＲＯＭに格納されるとしたが、プログラムは書き換え可能な不揮発性の記憶装置に格納されていてもよい。また、駆動制御装置１が不図示の入出力インタフェースを備え、必要なときに入出力インタフェースと駆動制御装置１が利用可能な媒体を介して、他の装置からプログラムが読み込まれてもよい。ここで媒体とは、例えば入出力インタフェースに着脱可能な記憶媒体、または通信媒体、すなわち有線、無線、光などのネットワーク、または当該ネットワークを伝搬する搬送波やディジタル信号、を指す。また、プログラムにより実現される機能の一部または全部がハードウエア回路やＦＰＧＡにより実現されてもよい。

１、１Ａ ：駆動制御装置
２ ：トルク指令値
３ ：トルク指令取得部
４ ：回転速度算出部
５ ：空転情報取得部
６ ：トルク補正部
７ ：トルク最終値
８ ：空転情報
９ ：車両情報取得部
２１ ：車両
６１ ：モータ回転速度
６３ ：タイヤ回転速度
６３ｅ ：推定タイヤ回転速度
６５ ：車両情報
７１ ：規範回転速度
７２ ：フィードバックゲイン

Claims (15)

1. 駆動部を有する車両に搭載可能な駆動制御装置であって、
   トルク指令値を取得または生成するトルク指令取得部と、
   前記駆動部における共振を制御対象の回転速度に基づき低減するように、補正トルクを用いて前記トルク指令値を補正するトルク補正部と、
   タイヤの空転有無に関する情報を取得する空転情報取得部とを備え、
   前記トルク補正部は、前記空転情報取得部によりタイヤ空転発生の情報を取得した後、前記トルク指令値の大きさが減少すると、前記補正トルクが大きくなるように、前記回転速度から前記補正トルクを決定するパラメータを変更する、駆動制御装置。
2. 請求項１に記載の駆動制御装置において、
   前記トルク補正部は、前記トルク指令値と前記回転速度の少なくとも一つに基づき算出する規範回転速度と、前記回転速度との差に基づき前記トルク指令値を補正する、駆動制御装置。
3. 請求項２に記載の駆動制御装置において、
   前記トルク補正部は、前記規範回転速度の計算方法と前記制御対象の挙動との誤差と、前記タイヤに発生する路面からの外乱の少なくとも一つに起因する、前記規範回転速度と前記回転速度の定常誤差を低減するように、前記規範回転速度を修正する、駆動制御装置。
4. 請求項３に記載の駆動制御装置において、
   前記トルク補正部は、前記計算方法を前記タイヤの空転有無に基づき変更する、駆動制御装置。
5. 請求項２に記載の駆動制御装置において、
   前記規範回転速度は、前記トルク指令値と前記回転速度により予測されたタイヤ回転速度である、駆動制御装置。
6. 請求項１に記載の駆動制御装置において、
   前記トルク補正部は、前記空転情報取得部により前記タイヤが空転していると判定された後であって、前記トルク指令値が所定の第一閾値以下になる、前記トルク指令値の変化率が所定の第二閾値以上となる、または所定時間経過する、のいずれかの条件を満たすと前記パラメータを変更する、駆動制御装置。
7. 請求項６に記載の駆動制御装置において、
   前記第一閾値および前記第二閾値は、前記タイヤが空転していると判定された際の前記タイヤと路面間に発生している力であるタイヤ力の推定値に起因して設定されている、駆動制御装置。
8. 請求項１に記載の駆動制御装置において、
   前記トルク補正部は、前記回転速度から前記補正トルクを決定するための比例ゲインの大きさを前記パラメータとして変更する、駆動制御装置。
9. 請求項８に記載の駆動制御装置において、
   前記トルク補正部は、前記比例ゲインの大きさを所定の変化率で徐々に大きくする、駆動制御装置。
10. 請求項１に記載の駆動制御装置において、
    前記トルク補正部は、前記補正トルクが大きくなるように前記パラメータを変更した後、前記空転情報取得部によりタイヤ粘着を判定、前記タイヤが空転していると判定された後からの前記回転速度の変化量が所定以内に低減、所定時間が経過、前記補正トルクの時間平均値が所定値を超過、の少なくとも一つの条件が満たされた場合に、前記パラメータを元の値に戻す、駆動制御装置。
11. 請求項３に記載の駆動制御装置において、
    前記回転速度、前記タイヤに動作している機械ブレーキ量、他の駆動輪を駆動する駆動制御装置の駆動トルク、上位制御器におけるタイヤ空転判定情報の少なくとも一つを車両情報として取得する車両情報取得部をさらに備え、前記トルク補正部は前記車両情報に基づき前記規範回転速度を修正する、駆動制御装置。
12. 請求項１に記載の駆動制御装置において、
    前記制御対象と連結する前記タイヤの回転速度であるタイヤ回転速度を取得するタイヤ回転速度取得部を備え、
    前記トルク補正部は、前記タイヤ回転速度と、前記回転速度との差に基づき前記トルク指令値を補正する、駆動制御装置。
13. 請求項１に記載の駆動制御装置において、
    前記共振は、前記駆動部と前記タイヤとの間に配される伝達部材のねじれ共振を含む、駆動制御装置。
14. 請求項１に記載の駆動制御装置であって、
    前記共振は、前記駆動部を前記車両に固定するマウント部材の弾性による共振を含む、駆動制御装置。
15. 駆動部を有する車両に搭載可能な駆動制御装置が実行する駆動制御方法であって、
    トルク指令値を取得または生成するトルク指令取得ステップと、
    前記駆動部における共振を制御対象の回転速度に基づき低減するように、補正トルクを用いて前記トルク指令値を補正するトルク補正ステップと、
    タイヤの空転有無に関する情報を取得する空転情報取得ステップとを含み、
    前記トルク補正ステップでは、前記空転情報取得ステップによりタイヤ空転発生の情報が取得された後に、前記トルク指令値の大きさが減少すると、前記補正トルクが大きくなるように、前記回転速度から前記補正トルクを決定するパラメータを変更する、駆動制御方法。
    

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