JP3831264B2

JP3831264B2 - Electric vehicle control device

Info

Publication number: JP3831264B2
Application number: JP2002011302A
Authority: JP
Inventors: 和俊永山; 利貞三井
Original assignee: Hitachi Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-01-21
Filing date: 2002-01-21
Publication date: 2006-10-11
Anticipated expiration: 2022-01-21
Also published as: JP2003219514A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機（この明細書ではモーターと呼ぶ）を走行駆動源とする電気自動車の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モーターを走行駆動源とする電気自動車、あるいは内燃機関とモーターの両方を備え、常時または一時的にモーターのみの駆動力により走行するハイブリッド自動車では、駆動系の細い駆動軸の両端にモーターの慣性と自動車の慣性とが接続された共振系となり、発進時や追い越し加速時などのモーターが大きな駆動力を発生するときに、駆動軸を含む駆動系のねじれによる共振が発生し、自動車に振動が発生して運転フィーリングが低下するという問題がある。
【０００３】
そこで、モータートルクを入力とし車速を出力とする自動車の数式化モデルを設定し、この自動車モデルにトルク指令値を入力してモーター速度を演算により推定し、実際のモーター速度と自動車モデルによるモーター速度推定値との速度差に応じた振動補償トルクを算出し、この振動補償トルクによりモーターのトルク指令値を補正することによって、モーター駆動時の共振振動を抑制するようにした電気自動車の制御装置が提案されている（例えば特開平０７−１６３０１１号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の電気自動車の制御装置では、モータートルクがトルク指令値に一致するようにモーターに流れる電流を制御しており、電流制御系の応答遅れのためにトルク指令値に対して実際のモータートルクに遅れが生じる。そのため、モーター電流制御系のカットオフ周波数が抑制したい共振周波数に近い場合には、モータートルクが振動補償後のトルク指令値に追従せず、充分な振動抑制効果が得られないという問題がある。
【０００５】
図５はモーター電流制御系を１次遅れの系と仮定した場合の周波数応答特性を示し、図６は振動補償後のトルク指令値に対する実際のモータートルクのトルク減衰と位相ずれを示す。モーター電流制御系の周波数応答特性を１次遅れ、
【数１】
１／（１＋ｓ・τ）（ｓ；ラプラス演算子、τ；時定数）
の系と仮定した場合に、ω・τ（ωは角速度）が１を超えるとトルク指令値と実際のモータートルクとの間の位相ずれφとトルク減衰量Ｋがともに増大し、必要なモータートルクが得られないために共振を抑制する性能が低下する。
【０００６】
本発明の目的は、駆動系の共振周波数とモーター電流制御系のカットオフ周波数とが近接していても充分な振動抑制効果が得られる電気自動車の制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
一実施の形態の構成を示す図１に対応づけて本発明を説明すると、
（１）請求項１の発明は、自動車を走行駆動するモーター５と、自動車の駆動系の共振を抑制するための振動補償トルクＴhを演算する振動補償トルク演算手段２１〜２４と、振動補償トルクＴhに対してモーター電流制御系の応答遅れを補償するために、モーター電流制御系のカットオフ周波数近傍において位相を進ませ、且つゲインを増加させる位相進み補償手段２５と、自動車を走行駆動させるためのモータートルク指令値Ｔ^＊に、位相進み補償手段２５による位相進み補償後の振動補償トルクＴxを加算して補正するトルク指令値補正手段２６と、トルク指令値補正手段２６による補正後のモータートルク指令値Ｔrefに応じたモーター電流指令値Ｉ^＊を演算する電流指令値演算手段２７と、モーター５に流れる電流Ｉfbがモーター電流指令値Ｉ^＊に一致するように電流制御を行う電流制御手段２８とを備え、これにより上記目的を達成する。
（２）請求項２の発明は、自動車を走行駆動するモーター５と、モーター５の回転速度を検出する回転速度検出手段１１，２１と、モータートルクを入力としモーター回転速度を出力として制御対象の自動車の動作を模擬する自動車の数式化モデルを有し、数式化モデルによりモータートルク指令値に対するモーター回転速度推定値Ｎ ^Ｓを演算する回転速度推定手段２２，２３と、モーター回転速度検出値Ｎとモーター回転速度推定値Ｎ ^Ｓとの差に応じた振動補償トルクＴ h を演算する補償トルク演算手段２４と、振動補償トルクＴ h に対してモーター電流制御系の応答遅れを補償するために、モーター電流制御系のカットオフ周波数近傍において位相を進ませ、且つゲインを増加させる位相・ゲイン調整手段２５と、位相・ゲイン調整手段２５による調整後の振動補償トルクＴ x をモータートルク指令値Ｔ ^＊に加算する加算手段２６と、加算手段２６による加算値Ｔ ref に応じたモーター電流指令値Ｉ ^＊を演算する電流指令値演算手段２７と、モーター電流Ｉ fb を検出する電流検出手段１０と、モーター電流検出値Ｉ fb がモーター電流指令値Ｉ ^＊に一致するように電流制御を行う電流制御手段２８とを備え、これにより上記目的を達成する。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、モーター電流制御系のカットオフ周波数が抑制したい共振周波数に近い場合でも、実際のモータートルクが振動補償後のトルク指令値に追従し、充分な共振振動抑制効果が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は一実施の形態の構成を示す。車両コントローラー１は、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサー（不図示）からの加速信号、ブレーキペダルの踏み込み圧力を検出するブレーキセンサー（不図示）からの減速信号、車速センサー（不図示）からの車速信号などに基づいて、自動車を走行駆動するためのトルク指令値Ｔ^＊を演算し、モーターコントローラー２へ出力する。
【００１０】
モーターコントローラー２は、トルク指令値Ｔ^＊、モーター回転速度Ｎなどに基づいてモーター電流指令値Ｉ^＊を演算し、モーター電流Ｉfbがモーター電流指令値Ｉ^＊に一致するように電流制御を行い、モーター電圧指令値Ｖ^＊を演算してインバーター３を制御する。モーターコントローラー２はまた、自動車の数式化モデルを用いてモーター回転速度推定値Ｎ^Ｓを演算し、実際のモーター回転速度Ｎと推定値Ｎ^Ｓとに基づいて振動補償トルクＴhを演算し、トルク指令値Ｔ^＊を補正する。
【００１１】
インバーター３はバッテリー４の直流電力を交流電力に変換し、３相交流モーター５に供給する。なお、３相交流モーター５は永久磁石同期モーターでもよいし、誘導モーターでもよい。モーター５の駆動力は変減速機６へ伝達され、さらに駆動軸７ａ、７ｂを介して駆動輪８ａ、８ｂに伝達される。
【００１２】
電圧センサー９はバッテリー電圧Ｖbを検出する。また、電流センサー１０はモーター５に流れる電流Ｉfb（この実施の形態では３相交流電流Ｉu、Ｉv、Ｉw）を検出する。さらに、回転センサー１１はモーター５の所定の回転角度ごとにパルス信号を発生する。
【００１３】
次に、モーターコントローラー２の振動抑制機能について詳細に説明する。モーターコントローラー２はマイクロコンピューターとその周辺部品から構成され、マイクロコンピューターのソフトウエア形態により図１に示す制御ブロック２１〜２８を構成する。回転速度検出部２１は、回転センサー１１から出力されるパルス信号の単位時間当たりの個数および周期に基づいてモーター５の実際の回転速度Ｎを検出する。加算器２２は、車両コントローラー１から入力したトルク指令値Ｔ^＊と、後述する振動補償トルクＴhとの和ＴL（＝Ｔ^＊＋Ｔh）を算出する。
【００１４】
回転速度推定部２３は、自動車の駆動トルクに相当するモーター５の出力トルクを入力とし、車速に相当するモーター５の回転速度を出力とする自動車モデルＧvを有する。自動車モデルＧvには簡易的なものから厳密なものまで種々考えられるが、この実施の形態では次式に示す簡易的な数式化モデルを採用する。
【数２】
Ｇv(s)＝１／（Ｊv・ｓ）
数式２において、Ｊvはモーター５の出力軸に換算したモーター５と自動車の慣性である。回転速度推定部２３は、数式２に示す自動車モデルＧvに対してトルク指令値Ｔ^＊と振動補償トルクＴhとの和ＴLを入力し、モーター５の回転速度推定値Ｎ^Ｓを演算により推定する。
【数３】
Ｎ^Ｓ＝ＴL・Ｇv(s)＝ＴL／（Ｊv・ｓ）
【００１５】
振動補償トルク演算部２４は、駆動系のねじれによる共振振動を抑制するための振動補償トルクＴhを演算する。自動車の駆動系は、図１に示すように、細い駆動軸７ａ、７ｂの両端に走行駆動源であるモーター５の慣性と自動車の慣性とが接続された共振系であり、自動車の発進時や追い越し加速時にモーター５が大きな駆動力を発生すると、駆動軸７ａ、７ｂにおける軸トルクが振動する。ところが、自動車の慣性はモーター５の慣性に対して非常に大きいので、共振振動にともなってモーター５の回転速度Ｎが振動しても車速はほとんど振動しない。このことから、自動車モデルＧvを用いて演算したモーター回転速度推定値Ｎ^Ｓは、実際の車速に比例していると考えることができる。したがって、実際のモーター回転速度Ｎとモーター回転速度推定値Ｎ^Ｓとの速度差は、駆動系のねじれによる共振振動により発生していると見なすことができる。振動補償トルク演算部２４は、モーター回転速度Ｎとモーター回転速度推定値Ｎ^Ｓとの速度差（Ｎ^Ｓ−Ｎ）に所定のゲインＫ1を乗じて振動補償トルクＴhを演算する。
【数４】
Ｔh＝Ｋ1・（Ｎ^Ｓ−Ｎ）
【００１６】
位相・ゲイン調整部２５は、車両コントローラー２のトルク指令値Ｔ^＊に加算する振動補償トルクＴhの位相とゲインを調整することによって、モーター電流制御系の応答遅れ起因したトルク指令値Ｔ^＊に対する実際のモータートルクの遅れを補償する。位相・ゲイン調整部２５は、次式に示す進み遅れ要素の伝達特性を有する。
【数５】
Ｇa(s)＝（１＋Ｔ1・ｓ）／（１＋Ｔ2・ｓ）
数式５において、Ｔ1、Ｔ2は時定数である。具体的には、数式５に示す進み遅れ要素と等価な次式により振動補償トルクＴhに対して位相とゲイン調整を行い、補正トルクＴxを演算する。
【数６】
Ｔx＝Ｋ2（Ｔh−Ｔx1），
Ｔx1＝Ｔx／（１＋τ・ｓ）
数式６において、Ｋ2はゲイン、τは時定数である。図２に位相・ゲイン調整部２５の制御ブロック図を示す。
【００１７】
図３(ａ)は位相・ゲイン調整部２５のゲイン特性を示し、図３(ｂ)は位相・ゲイン調整部２５の位相特性を示す。位相・ゲイン調整部２５では、図３(ａ)に示すように所定の周波数より高い波数領域におけるゲインを増加し、図３(ｂ)に示すように所定の周波数付近の位相を進ませる。この所定の周波数がモーター電流制御系のカットオフ周波数近傍の値となるように上記数式６の時定数τを設定し、図３に示すような特性の位相・ゲイン調整を振動補償トルクＴhに対して施すことによって、振動補償トルクＴhの所定の周波数、すなわちモーター電流制御系のカットオフ周波数近傍の位相を進ませ、且つゲインを増加させることができる。
【００１８】
加算器２６は、車両コントローラー１のトルク指令値Ｔ^＊に位相・ゲイン調整後の振動補償トルクＴxを加算して補正し、補正後のトルク指令値Ｔrefを出力する。
【数７】
Ｔref＝Ｔ^＊＋Ｔx
トルク指令値Ｔ^＊に対して、所定の周波数より高い波数領域におけるゲインを増加させ、所定の周波数付近の位相を進ませた位相・ゲイン調整後の振動補償トルクＴxを加算、補正することによって、図６に示すようなトルク指令値Ｔ^＊に対する実際のモータートルクのトルク減衰Ｋと位相のずれφを抑制することができる。これにより、モーター電流制御系のカットオフ周波数が抑制したい共振周波数に近い場合でも、実際のモータートルクが振動補償後のトルク指令値に追従し、充分な共振振動抑制効果が得られる。
【００１９】
電流指令値演算部２７は、補正後のトルク指令値Ｔref、バッテリー電圧Ｖbおよびモーター回転速度Ｎに基づいてモーター電流指令値Ｉ^＊（この実施の形態では３相交流電流指令値Ｉu^＊、Ｉv^＊、Ｉw^＊）を演算する。電流制御部２８は、モーター電流指令値Ｉ^＊（Ｉu^＊、Ｉv^＊、Ｉw^＊）とモーター電流検出値Ｉfb（Ｉu、Ｉv、Ｉw）との偏差に対して例えばＰＩ（比例積分）制御を施し、モーター電流検出値Ｉfbをその指令値Ｉ^＊に一致させるためのモーター電圧指令値Ｖ^＊（この実施の形態では３相交流電圧指令値Ｖu^＊、Ｖv^＊、Ｖw^＊）を演算する。
【００２０】
図４は、モーターコントローラー２のモーター制御プログラムを示すフローチャートである。このフローチャートにより、一実施の形態の動作を整理して説明する。モーターコントローラー２は自動車のメインスイッチが投入されると、このモーター制御プログラムを繰り返し実行する。
【００２１】
ステップ１において、回転センサー１１のパルス信号に基づいてモーター回転速度Ｎを検出する。続くステップ２で、自動車モデルＧvを用いて上記数式３によりモーター回転速度推定値Ｎ^Ｓを算出する。なお、このとき、数式３の振動補償トルクＴhには前回のモーター制御プログラム実行時に算出した値を用いて今回のモーター回転速度推定値Ｎ^Ｓを算出する。ステップ３では、上記数式４により実際のモーター回転速度Ｎとモーター回転速度推定値Ｎ^Ｓとの速度差に応じた振動補償トルクＴhを演算する。
【００２２】
ステップ４において、振動補償トルクＴhに対して位相とゲイン調整を施し、所定周波数付近の位相を進ませるとともに、所定周波数より高い周波数領域のゲインを増加する。ステップ５で、位相とゲイン調整後の振動補償トルクＴxをトルク指令値Ｔ^＊に加算して補正し、トルク指令値Ｔrefを求める。ステップ６では、補正後のトルク指令値Ｔref、バッテリー電圧Ｖbおよびモーター回転速度Ｎに基づいてモーター電流指令値Ｉ^＊を演算する。そしてステップ７で、モーター電流指令値Ｉ^＊と実際のモーター電流Ｉfbとに基づいて電流制御を行い、モーター電圧指令値Ｖ^＊を演算、出力する。
【００２３】
なお、上述した一実施の形態ではモーター電流制御系が一次遅れの系であると仮定して位相・ゲイン調整部２５の特性を決定したが、モーター電流制御系が一次遅れ以外の応答遅れ特性の場合には、モーター電流制御系の応答遅れ特性を改善できるような位相・ゲイン調整部２５の特性とすればよい。
【００２４】
また、上述した一実施の形態ではモーターのみを走行駆動源とする電気自動車を例に上げて説明したが、内燃機関とモーターの両方を備え、常時または一時的にモーターのみの駆動力により走行するハイブリッド自動車に対しても本願発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】位相・ゲイン調整部の詳細な構成を示す図である。
【図３】位相・ゲイン調整部の特性を示す図である。
【図４】一実施の形態のモーター制御プログラムを示すフローチャートである。
【図５】モーター電流制御系を一次遅れの系と仮定した場合の周波数応答特性を示す図である。
【図６】振動補償後のトルク指令値に対する実際のモータートルクのトルク減衰と位相ずれを示す図である。
【符号の説明】
１車両コントローラー
２モーターコントローラー
３インバーター
４バッテリー
５モーター
６変減速機
７ａ、７ｂ駆動軸
８ａ、８ｂ駆動輪
９電圧センサー
１０電流センサー
１１回転センサー
２１回転速度検出部
２２加算器
２３回転速度推定部
２４振動補償トルク演算部
２５位相・ゲイン調整部
２６加算器
２７電流指令演算部
２８電流制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an electric vehicle using a rotating electrical machine (referred to as a motor in this specification) as a travel drive source.
[0002]
[Prior art]
In an electric vehicle that uses a motor as a driving source, or a hybrid vehicle that has both an internal combustion engine and a motor, and that always or temporarily runs using the driving force of only the motor, the inertia of the motor is applied to both ends of the thin drive shaft of the drive system. When the motor generates a large driving force when starting or overtaking acceleration, resonance occurs due to torsion of the drive system including the drive shaft, causing vibration in the car. And there is a problem that driving feeling is lowered.
[0003]
Therefore, a motor vehicle mathematical model with motor torque as input and vehicle speed as output is set, the torque command value is input to this car model and the motor speed is estimated by calculation, and the actual motor speed and motor speed by the car model are estimated. A control device for an electric vehicle that suppresses resonance vibration when the motor is driven by calculating a vibration compensation torque according to the speed difference from the estimated value and correcting the torque command value of the motor by the vibration compensation torque. It has been proposed (see, for example, JP-A-07-163011).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional electric vehicle control device described above, the current flowing through the motor is controlled so that the motor torque matches the torque command value. The motor torque is delayed. Therefore, when the cut-off frequency of the motor current control system is close to the resonance frequency to be suppressed, there is a problem that the motor torque does not follow the torque command value after vibration compensation and a sufficient vibration suppressing effect cannot be obtained.
[0005]
FIG. 5 shows frequency response characteristics when the motor current control system is assumed to be a first-order lag system, and FIG. 6 shows torque attenuation and phase shift of actual motor torque with respect to a torque command value after vibration compensation. First order delay of frequency response characteristics of motor current control system,
[Expression 1]
1 / (1 + s · τ) (s: Laplace operator, τ; time constant)
When ω · τ (ω is an angular velocity) exceeds 1, both the phase shift φ between the torque command value and the actual motor torque and the torque attenuation amount K increase, and the necessary motor torque is assumed. Therefore, the ability to suppress resonance is reduced.
[0006]
An object of the present invention is to provide a control device for an electric vehicle that can obtain a sufficient vibration suppressing effect even if the resonance frequency of the drive system and the cutoff frequency of the motor current control system are close to each other.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention will be described with reference to FIG. 1 showing the configuration of an embodiment.
(1) The invention of claim 1 includes a motor 5 for driving and driving a vehicle, vibration compensation torque calculating means 21 to 24 for calculating a vibration compensation torque Th for suppressing resonance of the drive system of the vehicle, and vibration compensation torque. In order to compensate for the response delay of the motor current control system with respect to Th, the phase advance compensation means 25 for advancing the phase and increasing the gain in the vicinity of the cut-off frequency of the motor current control system, and driving the automobile The torque command value correcting means 26 for correcting the motor torque command value T ^* by adding the vibration compensation torque Tx after the phase advance compensation by the phase advance compensating means 25, and the motor torque corrected by the torque command value correcting means 26 a current command value calculating unit 27 for calculating a command value the motor current instruction value corresponding to Tref I ^*, the current flowing to the motor 5 Ifb is the motor current And a current control unit 28 for performing the current control to match the decree value I ^*, any one of the thereby achieve the object.
(2) The invention of claim 2 includes a motor 5 for driving the automobile, rotation speed detection means 11 and 21 for detecting the rotation speed of the motor 5, and motor torque as an input and motor rotation speed as an output. It has a car formula model for simulating vehicle operation, the rotation speed estimation unit 22 for calculating the motor rotation speed estimation value N ^S for the motor torque command value by mathematical expression model, and the motor rotation speed detection value N the compensation torque calculating means 24 for calculating the vibration-compensating torque T h corresponding to a difference between the motor rotation speed estimation value N ^S, in order to compensate for the response delay of the motor current control system against vibration compensation torque T h, motor Phase / gain adjusting means 25 for advancing the phase and increasing the gain in the vicinity of the cutoff frequency of the current control system, and phase / gain adjusting means And adding means 26 for adding the motor torque command value T ^* vibration compensation torque T x after adjustment by 25, the current command value computing means for computing a motor current command value I ^* corresponding to the added value T ref by the adding means 26 27, current detection means 10 for detecting the motor current Ifb, and current control means 28 for controlling the current so that the motor current detection value Ifb matches the motor current command value I ^*. To achieve.
[0008]
【The invention's effect】
According to the present invention, even when the cutoff frequency of the motor current control system is close to the resonance frequency to be suppressed, the actual motor torque follows the torque command value after vibration compensation, and a sufficient resonance vibration suppressing effect can be obtained.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows the configuration of an embodiment. The vehicle controller 1 receives an acceleration signal from an accelerator sensor (not shown) that detects the depression amount of an accelerator pedal, a deceleration signal from a brake sensor (not shown) that detects the depression pressure of the brake pedal, and a vehicle speed sensor (not shown). Based on the vehicle speed signal, etc., a torque command value T ^* for driving the vehicle is calculated and output to the motor controller 2.
[0010]
The motor controller 2 calculates the motor current command value I ^* based on the torque command value T ^* , the motor rotation speed N, etc., and performs current control so that the motor current Ifb matches the motor current command value I ^*. The inverter 3 is controlled by calculating the voltage command value V ^* . The motor controller 2 calculates the motor rotation speed estimation value N ^S using Equation model of automobile, and calculating a vibration compensation torque Th based on the actual motor rotational speed N and the estimated value N ^S, the torque command Correct the value T ^* .
[0011]
The inverter 3 converts the DC power of the battery 4 into AC power and supplies it to the three-phase AC motor 5. The three-phase AC motor 5 may be a permanent magnet synchronous motor or an induction motor. The driving force of the motor 5 is transmitted to the variable speed reducer 6 and further transmitted to the drive wheels 8a and 8b via the drive shafts 7a and 7b.
[0012]
The voltage sensor 9 detects the battery voltage Vb. The current sensor 10 detects a current Ifb (three-phase alternating currents Iu, Iv, Iw in this embodiment) flowing through the motor 5. Further, the rotation sensor 11 generates a pulse signal at every predetermined rotation angle of the motor 5.
[0013]
Next, the vibration suppression function of the motor controller 2 will be described in detail. The motor controller 2 is composed of a microcomputer and its peripheral components, and constitutes control blocks 21 to 28 shown in FIG. 1 according to the software form of the microcomputer. The rotation speed detection unit 21 detects the actual rotation speed N of the motor 5 based on the number and period of pulse signals output from the rotation sensor 11 per unit time. The adder 22 calculates a sum TL (= T ^* + Th) of a torque command value T ^* input from the vehicle controller 1 and a vibration compensation torque Th described later.
[0014]
The rotation speed estimation unit 23 has an automobile model Gv that receives the output torque of the motor 5 corresponding to the driving torque of the automobile and outputs the rotation speed of the motor 5 corresponding to the vehicle speed. Various types of vehicle models Gv can be considered, from simple ones to strict ones. In this embodiment, a simple mathematical model shown in the following equation is adopted.
[Expression 2]
Gv (s) = 1 / (Jv · s)
In Equation 2, Jv is the inertia of the motor 5 and the automobile converted to the output shaft of the motor 5. Rotation speed estimation unit 23 inputs the sum TL of the torque command value T ^* and the vibration compensation torque Th against car models Gv shown in Equation 2, is estimated by calculation rotational speed estimation value N ^S of the motor 5.
[Equation 3]
N ^S = TL · Gv (s) = TL / (Jv · s)
[0015]
The vibration compensation torque calculator 24 calculates a vibration compensation torque Th for suppressing resonance vibration due to torsion of the drive system. As shown in FIG. 1, the drive system of the automobile is a resonance system in which the inertia of the motor 5 that is a traveling drive source and the inertia of the automobile are connected to both ends of the thin drive shafts 7a and 7b. When the motor 5 generates a large driving force during overtaking acceleration, the shaft torque in the drive shafts 7a and 7b vibrates. However, since the inertia of the automobile is very large relative to the inertia of the motor 5, the vehicle speed hardly oscillates even if the rotational speed N of the motor 5 oscillates due to the resonance vibration. Therefore, the motor rotation speed estimation value N ^S computed using car model Gv may be considered to be proportional to the actual vehicle speed. Therefore, the speed difference between the actual motor rotational speed N and the motor rotation speed estimation value N ^S can be considered to be generated by the resonance vibration due to the torsion of the drive system. Vibration compensation torque calculation unit 24 calculates the vibration compensation torque Th in the motor rotational speed N and the motor rotation speed estimation value speed difference between the N ^S (N S ^-N) is multiplied by a predetermined gain K1.
[Expression 4]
Th = K1 · (N ^S −N)
[0016]
The phase / gain adjustment unit 25 adjusts the phase and gain of the vibration compensation torque Th to be added to the torque command value T ^* of the vehicle controller 2 to adjust the actual torque command value T ^* resulting from the response delay of the motor current control system. Compensate for motor torque delay. The phase / gain adjustment unit 25 has the transfer characteristic of the advance / delay element shown in the following equation.
[Equation 5]
Ga (s) = (1 + T1 · s) / (1 + T2 · s)
In Equation 5, T1 and T2 are time constants. Specifically, the phase and gain are adjusted with respect to the vibration compensation torque Th by the following equation equivalent to the advance / delay element shown in Equation 5, and the correction torque Tx is calculated.
[Formula 6]
Tx = K2 (Th-Tx1),
Tx1 = Tx / (1 + τ · s)
In Equation 6, K2 is a gain and τ is a time constant. FIG. 2 shows a control block diagram of the phase / gain adjustment unit 25.
[0017]
FIG. 3A shows the gain characteristics of the phase / gain adjustment unit 25, and FIG. 3B shows the phase characteristics of the phase / gain adjustment unit 25. The phase / gain adjustment unit 25 increases the gain in the wave number region higher than the predetermined frequency as shown in FIG. 3A, and advances the phase near the predetermined frequency as shown in FIG. The time constant τ of Equation 6 is set so that this predetermined frequency becomes a value in the vicinity of the cut-off frequency of the motor current control system, and the phase / gain adjustment of characteristics as shown in FIG. 3 is performed with respect to the vibration compensation torque Th. As a result, it is possible to advance the predetermined frequency of the vibration compensation torque Th, that is, the phase near the cutoff frequency of the motor current control system, and increase the gain.
[0018]
The adder 26 corrects the torque command value T ^* of the vehicle controller 1 by adding the vibration compensation torque Tx after phase / gain adjustment, and outputs the corrected torque command value Tref.
[Expression 7]
Tref = T ^* + Tx
By adding and correcting the vibration compensation torque Tx after the phase / gain adjustment in which the gain in the wave number region higher than the predetermined frequency is increased with respect to the torque command value T ^{* and} the phase near the predetermined frequency is advanced, Torque attenuation K and phase shift φ of the actual motor torque with respect to the torque command value T ^* as shown in FIG. 6 can be suppressed. Thereby, even when the cutoff frequency of the motor current control system is close to the resonance frequency to be suppressed, the actual motor torque follows the torque command value after vibration compensation, and a sufficient resonance vibration suppressing effect can be obtained.
[0019]
Based on the corrected torque command value Tref, battery voltage Vb, and motor rotation speed N, the current command value calculation unit 27 calculates the motor current command value I ^* (in this embodiment, the three-phase AC current command values Iu ^* and Iv ^* , Iw ^* ). The current control unit 28 performs, for example, PI (proportional integration) control on the deviation between the motor current command value I ^* (Iu ^* , Iv ^* , Iw ^* ) and the motor current detection value Ifb (Iu, Iv, Iw). Then, a motor voltage command value V ^* (in this embodiment, a three-phase AC voltage command value Vu ^* , Vv ^* , Vw ^* ) for making the motor current detection value Ifb coincide with the command value I ^* is calculated.
[0020]
FIG. 4 is a flowchart showing a motor control program of the motor controller 2. With reference to this flowchart, the operation of the embodiment will be described in an organized manner. When the main switch of the automobile is turned on, the motor controller 2 repeatedly executes this motor control program.
[0021]
In step 1, the motor rotation speed N is detected based on the pulse signal from the rotation sensor 11. In step 2, to calculate a motor rotation speed estimation value N ^S by the equation 3 using a car model Gv. At this time, it calculates the current motor rotation speed estimation value N ^S using the value calculated at the previous execution of the motor control program in the vibration compensation torque Th Equation 3. In step 3, it computes the vibration compensation torque Th corresponding to the speed difference between the actual motor rotational speed N and the motor rotation speed estimation value N ^S by the equation 4.
[0022]
In step 4, the phase and gain are adjusted with respect to the vibration compensation torque Th to advance the phase near the predetermined frequency, and the gain in the frequency region higher than the predetermined frequency is increased. In step 5, the vibration compensation torque Tx after the phase and gain adjustment is added to the torque command value T ^* for correction to obtain the torque command value Tref. In step 6, the motor current command value I ^* is calculated based on the corrected torque command value Tref, the battery voltage Vb, and the motor rotation speed N. In step 7, current control is performed based on the motor current command value I ^* and the actual motor current Ifb, and the motor voltage command value V ^* is calculated and output.
[0023]
In the above-described embodiment, the characteristics of the phase / gain adjustment unit 25 are determined on the assumption that the motor current control system is a first-order lag system. However, the motor current control system has a response delay characteristic other than the first-order lag. In this case, the characteristics of the phase / gain adjusting unit 25 may be set so as to improve the response delay characteristic of the motor current control system.
[0024]
In the above-described embodiment, the electric vehicle using only the motor as the travel drive source has been described as an example. However, both the internal combustion engine and the motor are provided, and the vehicle travels constantly or temporarily with the drive force of only the motor. The present invention can also be applied to a hybrid vehicle.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of a phase / gain adjustment unit.
FIG. 3 is a diagram illustrating characteristics of a phase / gain adjustment unit.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a motor control program according to one embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing frequency response characteristics when the motor current control system is assumed to be a first-order lag system.
FIG. 6 is a diagram illustrating torque attenuation and phase shift of actual motor torque with respect to a torque command value after vibration compensation.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle controller 2 Motor controller 3 Inverter 4 Battery 5 Motor 6 Speed reducer 7a, 7b Drive shaft 8a, 8b Drive wheel 9 Voltage sensor 10 Current sensor 11 Rotation sensor 21 Rotation speed detection part 22 Adder 23 Rotation speed estimation part 24 Vibration Compensation torque calculation unit 25 Phase / gain adjustment unit 26 Adder 27 Current command calculation unit 28 Current control unit

Claims

A motor for driving the car,
Vibration compensation torque calculating means for calculating vibration compensation torque for suppressing resonance of an automobile drive system;
In order to compensate for the response delay of the motor current control system with respect to the vibration compensation torque, a phase advance compensation means that advances the phase in the vicinity of the cutoff frequency of the motor current control system and increases the gain ;
Torque command value correcting means for correcting the motor torque command value for driving the automobile by adding the vibration compensation torque after phase advance compensation by the phase advance compensation means;
Current command value calculation means for calculating a motor current command value according to the motor torque command value after correction by the torque command value correction means;
An electric vehicle control apparatus comprising: current control means for performing current control so that a current flowing through the motor matches the motor current command value.

A motor for driving the car,
A rotational speed detecting means for detecting the rotational speed of the motor;
Rotational speed estimation having a motor vehicle mathematical model that simulates the operation of a controlled vehicle using motor torque as an input and motor rotational speed as an output, and calculates a motor rotational speed estimated value for a motor torque command value using the mathematical model Means,
Compensation torque calculation means for calculating a vibration compensation torque according to the difference between the motor rotation speed detection value and the motor rotation speed estimation value;
In order to compensate for the response delay of the motor current control system with respect to the vibration compensation torque, a phase / gain adjustment unit that advances the phase in the vicinity of the cutoff frequency of the motor current control system and increases the gain;
Adding means for adding the vibration compensation torque adjusted by the phase / gain adjusting means to the motor torque command value;
Current command value calculating means for calculating a motor current command value corresponding to the added value by the adding means;
Current detection means for detecting motor current;
An electric vehicle control device comprising: current control means for performing current control so that the detected motor current value matches the motor current command value .