JP5228996B2 - 電動車両の制振制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、動力源に電動モータを有するハイブリッド車両や電気自動車等の電動車両に適用され、F/F演算とF/B演算により取得されるモータトルク指令値に対し制振制御を行う電動車両の制振制御装置に関する。
従来、電動車両の制振制御装置としては、車両情報に応じて基本トルク指令値が指令され、この基本トルク指令値と規範応答に基づいてトルク規範値を算出し、このトルク規範値から回転数規範値を演算し、この回転数規範値と制御対象の回転数との偏差からトルク補正値を演算するトルク補正手段とを含む応答性補償手段と、基本トルク指令値と前記トルク補正値に基づいて目標トルク指令値を演算する目標トルク指令値演算手段と、目標トルク指令値に基づいて制御対象の出力を制御する制御手段を備えている。そして、ブレーキによる減速時、ブレーキの作動状態に応じて減速力相当のモータトルクをブレーキトルクとして算出し、前記トルク規範値から算出したブレーキトルクを減じてトルク規範値を補正するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、従来の電動車両の制振制御装置にあっては、「モータトルクから制御対象の回転数」への伝達特性と「ブレーキ制動力から制御対象の回転数」への伝達特性の違いを原因として、回転数規範値と実際の回転数には差が生じる。このため、ブレーキ制動時、余分な振動抑制補償の出力を回避することができない、という問題があった。
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、ブレーキ制動力の発生時、余分な振動抑制補償の出力を抑え、ブレーキ効き感の悪化を防止することができる電動車両の制振制御装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の電動車両の制振制御装置では、動力源に電動モータを有する。この電動車両の制振制御装置において、第１トルク目標値算出手段と、第２トルク目標値算出手段と、モータトルク指令値設定手段と、を備えた。
前記第１トルク目標値算出手段は、ドライバー要求に基づくフィードフォワード演算により第１トルク目標値を算出する。
前記第２トルク目標値算出手段は、トルク入力−モータ回転数の伝達特性のモデルを用いたフィードバック演算により第２トルク目標値を算出する。
前記モータトルク指令値設定手段は、前記第１トルク目標値と前記第２トルク目標値に基づく演算によりモータトルク指令値とする。
そして、前記第２トルク目標値算出手段は、ブレーキ制動力を入力し、ブレーキ制動力に対するモータ回転数の伝達関数によるフィルタを用いてモータ回転数推定値補正量を算出する規範応答補正量算出部を有する。
前記第１トルク目標値算出手段は、ドライバー要求に基づくフィードフォワード演算により第１トルク目標値を算出する。
前記第２トルク目標値算出手段は、トルク入力−モータ回転数の伝達特性のモデルを用いたフィードバック演算により第２トルク目標値を算出する。
前記モータトルク指令値設定手段は、前記第１トルク目標値と前記第２トルク目標値に基づく演算によりモータトルク指令値とする。
そして、前記第２トルク目標値算出手段は、ブレーキ制動力を入力し、ブレーキ制動力に対するモータ回転数の伝達関数によるフィルタを用いてモータ回転数推定値補正量を算出する規範応答補正量算出部を有する。
よって、本発明の電動車両の制振制御装置にあっては、第２トルク目標値算出手段にてフィードバック演算により第２トルク目標値を算出するに際し、規範応答補正量算出部において、ブレーキ制動力を入力し、ブレーキ制動力に対するモータ回転数の伝達関数によるフィルタを用いてモータ回転数推定値補正量が算出される。
すなわち、ブレーキ制動力発生時でも、ブレーキ制動力に対するモータ回転数の伝達関数を用いることで、規範応答による正しいモータ回転数推定値補正量を算出できる。このため、余分な振動抑制補償の出力を抑えることが可能となり、発生する減速度を減じてブレーキ効き感を悪化させるのを防ぐ。
この結果、ブレーキ制動力の発生時、余分な振動抑制補償の出力を抑え、ブレーキ効き感の悪化を防止することができる。
すなわち、ブレーキ制動力発生時でも、ブレーキ制動力に対するモータ回転数の伝達関数を用いることで、規範応答による正しいモータ回転数推定値補正量を算出できる。このため、余分な振動抑制補償の出力を抑えることが可能となり、発生する減速度を減じてブレーキ効き感を悪化させるのを防ぐ。
この結果、ブレーキ制動力の発生時、余分な振動抑制補償の出力を抑え、ブレーキ効き感の悪化を防止することができる。
以下、本発明の電動車両の制振制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例３に基づいて説明する。
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の制振制御装置が適用された後輪駆動によるＦＲハイブリッド車両（電動車両の一例）を示す全体システム図である。
図１は、実施例１の制振制御装置が適用された後輪駆動によるＦＲハイブリッド車両（電動車両の一例）を示す全体システム図である。
実施例１におけるＦＲハイブリッド車両の駆動系は、図１に示すように、エンジンEngと、フライホイールFWと、第１クラッチCL1と、モータ/ジェネレータMG（駆動モータ）と、第２クラッチCL2と、自動変速機ATと、プロペラシャフトPSと、ディファレンシャルDFと、左ドライブシャフトDSLと、右ドライブシャフトDSRと、左後輪RLと、右後輪RRと、を有する。なお、FLは左前輪、FRは右前輪である。
前記エンジンEngは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンであり、エンジンコントローラ１からのエンジン制御指令に基づいて、エンジン始動制御やエンジン停止制御やスロットルバルブのバルブ開度制御やフューエルカット制御等が行われる。なお、エンジン出力軸には、フライホイールFWが設けられている。
前記第１クラッチCL1は、前記エンジンEngとモータ/ジェネレータMGの間に介装されたクラッチであり、第１クラッチコントローラ５からの第１クラッチ制御指令に基づいて、第１クラッチ油圧ユニット６により作り出された第１クラッチ制御油圧により、締結・スリップ締結（半クラッチ状態）・開放が制御される。この第１クラッチCL1としては、例えば、ダイアフラムスプリングによる付勢力にて完全締結を保ち、ピストン１４ａを有する油圧アクチュエータ１４を用いたストローク制御により、スリップ締結から完全開放までが制御されるノーマルクローズの乾式単板クラッチが用いられる。
前記モータ/ジェネレータMGは、ロータに永久磁石を埋設しステータにステータコイルが巻き付けられた同期型モータ/ジェネレータであり、モータコントローラ２からの制御指令に基づいて、インバータ３により作り出された三相交流を印加することにより制御される。このモータ/ジェネレータMGは、バッテリ４からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作することもできるし（以下、この動作状態を「力行」と呼ぶ）、ロータがエンジンEngや駆動輪から回転エネルギーを受ける場合には、ステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機として機能し、バッテリ４を充電することもできる（以下、この動作状態を「回生」と呼ぶ）。なお、このモータ/ジェネレータMGのロータは、ダンパーを介して自動変速機ATの変速機入力軸に連結されている。
前記第２クラッチCL2は、前記モータ/ジェネレータMGと左右後輪RL,RRの間に介装されたクラッチであり、ＡＴコントローラ７からの第２クラッチ制御指令に基づいて、第２クラッチ油圧ユニット８により作り出された制御油圧により、締結・スリップ締結・開放が制御される。この第２クラッチCL2としては、例えば、比例ソレノイドで油流量および油圧を連続的に制御できるノーマルオープンの湿式多板クラッチや湿式多板ブレーキが用いられる。なお、第１クラッチ油圧ユニット６と第２クラッチ油圧ユニット８は、自動変速機ATに付設されるAT油圧コントロールバルブユニットCVUに内蔵している。
前記自動変速機ATは、例えば、前進７速/後退１速等の有段階の変速段を車速やアクセル開度等に応じて自動的に切り換える有段変速機であり、前記第２クラッチCL2は、専用クラッチとして新たに追加したものではなく、自動変速機ATの各変速段にて締結される複数の摩擦締結要素のうち、トルク伝達経路に配置される最適なクラッチやブレーキを選択している。そして、前記自動変速機ATの出力軸は、プロペラシャフトPS、ディファレンシャルDF、左ドライブシャフトDSL、右ドライブシャフトDSRを介して左右後輪RL,RRに連結されている。
実施例１のハイブリッド駆動系は、電気車両走行モード（以下、「EVモード」という。）と、ハイブリッド車走行モード（以下、「HEVモード」という。）と、駆動トルクコントロール走行モード（以下、「WSCモード」という。）等の走行モードを有する。
前記「EVモード」は、第１クラッチCL1を開放状態とし、モータ/ジェネレータMGの動力のみで走行するモードである。前記「HEVモード」は、第１クラッチCL1を締結状態とし、モータアシスト走行モード・走行発電モード・エンジン走行モードの何れかにより走行するモードである。前記「WSCモード」は、「HEVモード」からのP,N→Dセレクト発進時、あるいは、「EVモード」や「HEVモード」からのDレンジ発進時等において、モータ/ジェネレータMGの回転数制御により第２クラッチCL2のスリップ締結状態を維持し、第２クラッチCL2を経過するクラッチ伝達トルクが、車両状態やドライバー操作に応じて決まる要求駆動トルクとなるようにクラッチトルク容量をコントロールしながら発進するモードである。なお、「WSC」とは「Wet Start clutch」の略である。
次に、ハイブリッド車両の制御系を説明する。
実施例１におけるＦＲハイブリッド車両の制御系は、図１に示すように、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、インバータ３と、バッテリ４と、第１クラッチコントローラ５と、第１クラッチ油圧ユニット６と、ＡＴコントローラ７と、第２クラッチ油圧ユニット８と、ブレーキコントローラ９と、統合コントローラ１０と、を有して構成されている。なお、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、第１クラッチコントローラ５と、ＡＴコントローラ７と、ブレーキコントローラ９と、統合コントローラ１０とは、情報交換が互いに可能なＣＡＮ通信線１１を介して接続されている。
実施例１におけるＦＲハイブリッド車両の制御系は、図１に示すように、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、インバータ３と、バッテリ４と、第１クラッチコントローラ５と、第１クラッチ油圧ユニット６と、ＡＴコントローラ７と、第２クラッチ油圧ユニット８と、ブレーキコントローラ９と、統合コントローラ１０と、を有して構成されている。なお、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、第１クラッチコントローラ５と、ＡＴコントローラ７と、ブレーキコントローラ９と、統合コントローラ１０とは、情報交換が互いに可能なＣＡＮ通信線１１を介して接続されている。
前記エンジンコントローラ１は、エンジン回転数センサ１２からのエンジン回転数情報と、統合コントローラ１０からの目標エンジントルク指令と、他の必要情報を入力する。そして、エンジン動作点（Ne,Te）を制御する指令を、エンジンEngのスロットルバルブアクチュエータ等へ出力する。
前記モータコントローラ２は、モータ/ジェネレータMGのロータ回転位置を検出するレゾルバ１３からの情報と、統合コントローラ１０からの目標MGトルク指令および目標MG回転数指令と、他の必要情報を入力する。そして、モータ/ジェネレータMGのモータ動作点（Nm,Tm）を制御する指令をインバータ３へ出力する。なお、このモータコントローラ２では、バッテリ４の充電容量をあらわすバッテリSOCを監視していて、このバッテリSOC情報は、モータ/ジェネレータMGの制御情報に用いられると共に、ＣＡＮ通信線１１を介して統合コントローラ１０へ供給される。
前記第１クラッチコントローラ５は、油圧アクチュエータ１４のピストン１４ａのストローク位置を検出する第１クラッチストロークセンサ１５からのセンサ情報と、統合コントローラ１０からの目標CL1トルク指令と、他の必要情報を入力する。そして、第１クラッチCL1の締結・スリップ締結・開放を制御する指令をAT油圧コントロールバルブユニットCVU内の第１クラッチ油圧ユニット６に出力する。
前記ＡＴコントローラ７は、アクセル開度センサ１６と、車速センサ１７と、他のセンサ類１８（変速機入力回転数センサ、インヒビタースイッチ等）からの情報を入力する。そして、Ｄレンジを選択しての走行時、アクセル開度APOと車速VSPにより決まる運転点がシフトマップ上で存在する位置により最適な変速段を検索し、検索された変速段を得る制御指令をAT油圧コントロールバルブユニットCVUに出力する。なお、シフトマップとは、アクセル開度と車速に応じてアップシフト線とダウンシフト線を書き込んだマップをいう。上記自動変速制御に加えて、統合コントローラ１０から目標CL2トルク指令を入力した場合、第２クラッチCL2のスリップ締結を制御する指令をAT油圧コントロールバルブユニットCVU内の第２クラッチ油圧ユニット８に出力する第２クラッチ制御を行う。また、統合コントローラ１０から変速制御変更指令が出力された場合、通常に変速制御に代え、変速制御変更指令にしたがった変速制御を行う。
前記ブレーキコントローラ９は、４輪の各車輪速を検出する車輪速センサ１９と、ブレーキストロークセンサ２０からのセンサ情報と、統合コントローラ１０からの回生協調制御指令と、他の必要情報を入力する。そして、例えば、ブレーキ踏み込み制動時、ブレーキストロークBSから求められる要求制動力に対し回生制動力だけでは不足する場合、その不足分を機械制動力（液圧制動力やモータ制動力）で補うように、回生協調ブレーキ制御を行う。
前記統合コントローラ１０は、車両全体の消費エネルギーを管理し、最高効率で車両を走らせるための機能を担うもので、モータ回転数Nmを検出するモータ回転数センサ２１や他のセンサ・スイッチ類２２からの必要情報およびＣＡＮ通信線１１を介して情報を入力する。そして、エンジンコントローラ１へ目標エンジントルク指令、モータコントローラ２へ目標MGトルク指令および目標MG回転数指令、第１クラッチコントローラ５へ目標CL1トルク指令、ＡＴコントローラ７へ目標CL2トルク指令、ブレーキコントローラ９へ回生協調制御指令を出力する。
図２は、実施例１の制振制御装置が適用されたＦＲハイブリッド車両の制振制御系の構成を示すブロック図である。以下、図２に基づき、実施例１の制振制御系の構成を説明する。
実施例１の制振制御系は、図２に示すように、モータ/ジェネレータMG（駆動モータ）と、ディファレンシャルDFと、プロペラシャフトPS、左ドライブシャフトDSLと、右ドライブシャフトDSRと、左後輪RLと、右後輪RRと、モータコントローラ２と、統合コントローラ１０と、レゾルバ１３と、アクセル開度センサ１６と、ブレーキストロークセンサ２０と、を備えている。
前記統合コントローラ１０は、モータトルク指令値設定部１０ａを有し、アクセル開度センサ１６からのアクセル開度APOと、ブレーキストロークセンサ２０からのブレーキストロークBSと、レゾルバ１３からのモータ回転数ωmに基づいて、モータトルク指令値Ｔｍ*を設定する。
前記モータコントローラ２は、PWM信号等にてインバータ３を駆動し、モータ/ジェネレータMGの出力トルクを、モータトルク指令値Ｔｍ*に追従させるように制御する。
図３は、実施例１の制振制御装置が適用されたＦＲハイブリッド車両の統合コントローラ１０に有する制振制御系を示す制御ブロック図である。以下、図３に基づき、実施例１の制振制御系を説明する。
実施例１の制振制御系は、図３に示すように、ドライバー要求に基づくF/F演算により第１トルク目標値Ｔm*1を算出する第１トルク目標値算出手段101と、トルク入力−モータ回転数の伝達特性のモデルGp(s)を用いたF/B演算により第２トルク目標値Ｔm*2を算出する第２トルク目標値算出手段102と、前記第１トルク目標値Ｔm*1と前記第２トルク目標値Ｔm*2に基づく演算によりモータトルク指令値Ｔｍ*とするモータトルク指令値設定手段103と、を備えている。そして、前記第２トルク目標値算出手段102は、ブレーキ制動力Fbrkを入力し、ブレーキ制動力に対するモータ回転数の伝達関数Gpb(s)によるフィルタを用いてモータ回転数推定値補正量を算出する規範応答補正量算出部102aを有する。
前記第１トルク目標値算出手段101は、アクセル開度APOに基づいて設定される定常トルク目標値Ｔms*を、トルク入力−モータ回転数の伝達特性のモデルGp(s)とトルク入力−モータ回転数の伝達特性の理想応答を表すモデルGm(s)の比Gm(s)/Gp(s)によるF/Fフィルタを通すF/F演算により第１トルク目標値Ｔm*1を算出する。
前記規範応答補正量算出部102aは、ブレーキストロークセンサ２０からのブレーキストロークBSに基づいて算出されるブレーキ制動力Fbrkを、ブレーキ制動力−モータ回転数の伝達関数Gpb(s)によるフィルタを通してモータ回転数推定値補正量を算出する。
ここで、ブレーキ制動力−モータ回転数の伝達関数Gpb(s)は、伝達関数Gpb(s)が持つ２次振動特性の減衰係数ζpを、ブレーキ制動力による振動も含めて規範応答を算出する車両同定値に設定している。
ここで、ブレーキ制動力−モータ回転数の伝達関数Gpb(s)は、伝達関数Gpb(s)が持つ２次振動特性の減衰係数ζpを、ブレーキ制動力による振動も含めて規範応答を算出する車両同定値に設定している。
前記第２トルク目標値算出手段102は、モータトルク指令値Ｔｍ*とトルク入力−モータ回転数の伝達特性のモデルGp(s)を用いてモータ回転数推定値を算出し、このモータ回転数推定値に前記モータ回転数推定値補正量を加算してモータ回転数補正値を算出し、このモータ回転数補正値とモータ回転数検出値の偏差値を算出し、この偏差値を、バンドパスフィルタの特性を有する伝達特性H(s)とトルク入力−モータ回転数の伝達特性のモデルGp(s)の比H(s)/Gp(s)によるF/Bフィルタを通すF/B演算により第２トルク目標値Ｔm*2を算出する。
前記モータトルク指令値設定手段103は、加算器により構成され、第１トルク目標値Ｔm*1と前記第２トルク目標値Ｔm*2に基づく演算によりモータトルク指令値Ｔｍ*とする。
そして、モータトルク指令値Ｔｍ*は、これにトルク外乱要素Tdを加え、インバータ３を介して実プラントGp'(s)に入り、実プラントGp'(s)からの出力によってモータ回転数ωmが得られる。
そして、モータトルク指令値Ｔｍ*は、これにトルク外乱要素Tdを加え、インバータ３を介して実プラントGp'(s)に入り、実プラントGp'(s)からの出力によってモータ回転数ωmが得られる。
図４は、車両駆動捩り振動系の運動方程式を説明する図である。以下、ブレーキ制動力−モータ回転数の伝達関数Gpb(s)について説明する。
図４の各符号は、
Jm：モータのイナーシャ
Jw：駆動輪のイナーシャ
M：車両の質量
Kd：駆動系の捩り剛性
Kt：タイヤと路面の摩擦に関する係数
N：オーバーオールギア比
ｒ：タイヤの荷重半径
ωm：モータの角速度（＝モータ回転数）
Tm：モータのトルク
TD：駆動輪のトルク
Fbrk：ブレーキ制動力
F：車両に加えられる力
V：車両の速度
ωw：駆動輪の角速度
であり、図４から以下の運動方程式を導くことができる。
Jm・d(ωm)＝Tm−TD/N …(1)
2Jw・d(ωm)＝TD−rF−Fbrk …(2)
M・d(V)＝F …(3)
TD＝KD∫(ωm/N−ωw)dt …(4)
F＝KT(rωw−V) …(5)
ここで、符号に付されている「d(符号)」は時間微分を表す。
Jm：モータのイナーシャ
Jw：駆動輪のイナーシャ
M：車両の質量
Kd：駆動系の捩り剛性
Kt：タイヤと路面の摩擦に関する係数
N：オーバーオールギア比
ｒ：タイヤの荷重半径
ωm：モータの角速度（＝モータ回転数）
Tm：モータのトルク
TD：駆動輪のトルク
Fbrk：ブレーキ制動力
F：車両に加えられる力
V：車両の速度
ωw：駆動輪の角速度
であり、図４から以下の運動方程式を導くことができる。
Jm・d(ωm)＝Tm−TD/N …(1)
2Jw・d(ωm)＝TD−rF−Fbrk …(2)
M・d(V)＝F …(3)
TD＝KD∫(ωm/N−ωw)dt …(4)
F＝KT(rωw−V) …(5)
ここで、符号に付されている「d(符号)」は時間微分を表す。
上記運動方程式に基づいて、モータ/ジェネレータMGのトルク:Tm＝0とした時のブレーキ制動力−モータ回転数の伝達関数Gpb(s)を求めると下式となる。
Gpb(s)＝(b1・s＋b0)/s(a4・s3＋a3・s2＋a2・s＋a1) …(6)
a4＝2Jm・Jw・M …(7)
a3＝Jm(2Jw＋Mr2)・KT …(8)
a2＝{Jm＋(2Jw/N2)}・M・KD …(9)
a1＝{Jm＋(2Jw/N2)＋(Mr2/N2)}・KD・KT …(10)
b1＝(−KD・M/N) …(11)
b0＝(−KD・KT/N) …(12)
そして、伝達関数Gpb(s)は２次の振動特性を有することがわかっているので、式(6)は、
Gpb(s)＝(b1・s＋b0)/s(ｓ＋α）(s2＋2ζpωps＋ωp2) …(6')
但し、０＜ζp（減衰係数）＜１
と表すことができる。
Gpb(s)＝(b1・s＋b0)/s(a4・s3＋a3・s2＋a2・s＋a1) …(6)
a4＝2Jm・Jw・M …(7)
a3＝Jm(2Jw＋Mr2)・KT …(8)
a2＝{Jm＋(2Jw/N2)}・M・KD …(9)
a1＝{Jm＋(2Jw/N2)＋(Mr2/N2)}・KD・KT …(10)
b1＝(−KD・M/N) …(11)
b0＝(−KD・KT/N) …(12)
そして、伝達関数Gpb(s)は２次の振動特性を有することがわかっているので、式(6)は、
Gpb(s)＝(b1・s＋b0)/s(ｓ＋α）(s2＋2ζpωps＋ωp2) …(6')
但し、０＜ζp（減衰係数）＜１
と表すことができる。
次に、作用を説明する。
まず、「比較例の課題」の説明を行い、続いて、実施例１のＦＲハイブリッド車両の制振制御装置における「ブレーキ制動力発生時の補償出力による振動抑制作用」を説明する。
まず、「比較例の課題」の説明を行い、続いて、実施例１のＦＲハイブリッド車両の制振制御装置における「ブレーキ制動力発生時の補償出力による振動抑制作用」を説明する。
［比較例の課題］
比較例１（例えば、特開2003−9566号公報）では、電動モータを動力源とする車両において、モータ回転数検出手段と、第１のトルク目標値設定手段と、後述するモータトルク指令値を入力して、車両へのトルク入力−モータ回転数の伝達特性のモデルGp(s)に相当する特性を有するフィルタを通して、モータ回転数を推定するモータ回転数推定手段と、前記モータ回転数推定値と前記モータ回転数検出値の偏差をとる減算手段と、前記減算手段で算出された偏差を入力し、伝達特性のモデルGp(s)を用いた、H(s)/Gp(s)なるフィルタを通して、第２のトルク目標値の算出手段とから構成される。
比較例１（例えば、特開2003−9566号公報）では、電動モータを動力源とする車両において、モータ回転数検出手段と、第１のトルク目標値設定手段と、後述するモータトルク指令値を入力して、車両へのトルク入力−モータ回転数の伝達特性のモデルGp(s)に相当する特性を有するフィルタを通して、モータ回転数を推定するモータ回転数推定手段と、前記モータ回転数推定値と前記モータ回転数検出値の偏差をとる減算手段と、前記減算手段で算出された偏差を入力し、伝達特性のモデルGp(s)を用いた、H(s)/Gp(s)なるフィルタを通して、第２のトルク目標値の算出手段とから構成される。
この比較例１では、第１のトルク目標値と第２のトルク目標値を加え合わせてモータトルク指令値として振動を抑制している。しかし、ブレーキ減速時の回転数変動を外乱とみなして不要なフィードバック出力を発生してしまい、減速度の立ち上がりを遅くして、ブレーキのレスポンスを劣化させてしまうという問題がある。
図５は、比較例１での制振制御によるモータ回転数とF/Bトルクの各シミュレーション結果を示すタイムチャートである。以下、ブレーキ減速時、比較例１の制御による振動抑制作用を説明する。
シミュレーション条件は、入力として、モータトルク指令0Nm-100Nmを0.5秒の時点でステップ的に与えて発進し、モータトルク指令100Nm-0Nmを1.3秒の時点でステップ的に与えてR/L走行（ロード・ロード走行）に移行し、さらに、2.0秒の時点で0.2Gブレーキ制動を与えて停止する。
シミュレーション条件は、入力として、モータトルク指令0Nm-100Nmを0.5秒の時点でステップ的に与えて発進し、モータトルク指令100Nm-0Nmを1.3秒の時点でステップ的に与えてR/L走行（ロード・ロード走行）に移行し、さらに、2.0秒の時点で0.2Gブレーキ制動を与えて停止する。
このシミュレーション条件で、ブレーキ制動力を考慮しない比較例１の制御を行ったとき、図５のF/Bトルク特性をみると、ブレーキ開始時にF/Bトルクが加速側に出力してしまい、減速度を減じてブレーキ効き感が悪化する状態である。
次に、比較例２（例えば、特開2005−102492号公報）では、電動モータを動力源とする車両において、車両情報に応じて基本トルク指令値が指令され、この基本トルク指令値と規範応答に基づいてトルク規範値を算出し、このトルク規範値から回転数規範値を演算し、この回転数規範値と制御対象の回転数との偏差から補正値を演算する補正値演算手段とを含む応答性補償手段と、基本トルク指令値と前記補正値に基づいて目標指令値を演算する目標指令値演算手段と、目標指令値に基づいて制御対象の出力を制御する制御手段を備えている。この制振制御装置において、ブレーキによる減速時にブレーキの作動状態に応じて減速力相当のモータトルクをブレーキトルクとして算出し、前記トルク規範値からブレーキトルクを減じてトルク規範値を補正する。
この比較例２では、比較例１で述べたブレーキ制動を外乱とみなして振動を抑制する補償を回避するができる。しかし、ブレーキ制動力をモータトルクに置き換えて、トルク規範値を補正するという構成になっている。このため、「モータトルクから制御対象の回転数」への伝達特性と、「ブレーキ制動力から制御対象の回転数」への伝達特性の違いに起因し、回転数規範値と実際の回転数には、必ず差が生じるためにブレーキ制動時の抑制補償を充分に回避することはできない。
図６は、比較例２での制振制御によるモータ回転数とF/Bトルクの各シミュレーション結果を示すタイムチャートである。以下、ブレーキ減速時、比較例２の制御による振動抑制作用を説明する。
シミュレーション条件は、入力として、モータトルク指令0Nm-100Nmを0.5秒の時点でステップ的に与えて発進し、モータトルク指令100Nm-0Nmを1.3秒の時点でステップ的に与えてR/L走行（ロード・ロード走行）に移行し、さらに、2.0秒の時点で0.2Gブレーキ制動を与えて停止する。
シミュレーション条件は、入力として、モータトルク指令0Nm-100Nmを0.5秒の時点でステップ的に与えて発進し、モータトルク指令100Nm-0Nmを1.3秒の時点でステップ的に与えてR/L走行（ロード・ロード走行）に移行し、さらに、2.0秒の時点で0.2Gブレーキ制動を与えて停止する。
このシミュレーション条件で、ブレーキ制動力をモータトルクに置き換えてトルク規範値を補正する比較例２の制御を行ったとき、図６のF/Bトルク特性をみると、ブレーキ減速時に余分なF/Bトルクを出力している。
［ブレーキ減速時における振動抑制作用］
実施例１では、第２トルク目標値算出手段102にてF/B演算により第２トルク目標値Ｔm*2を算出するに際し、規範応答補正量算出部102aにおいて、ブレーキ制動力Fbrkを入力し、ブレーキ制動力に対するモータ回転数の伝達関数Gpb(s)によるフィルタを用いてモータ回転数推定値補正量が算出される。
すなわち、ブレーキ制動力発生時でも、ブレーキ制動力に対するモータ回転数の伝達関数Gpb(s)を用いることで、規範応答による正しいモータ回転数推定値補正量を算出できる。このため、余分な振動抑制補償の出力を抑えることが可能となり、発生する減速度を減じてブレーキ効き感を悪化させるのを防ぐ。
したがって、ブレーキ制動力Fbrkの発生時、余分な振動抑制補償の出力（＝余分なF/Bトルクの出力）を抑え、ブレーキ効き感の悪化を防止することができる。
実施例１では、第２トルク目標値算出手段102にてF/B演算により第２トルク目標値Ｔm*2を算出するに際し、規範応答補正量算出部102aにおいて、ブレーキ制動力Fbrkを入力し、ブレーキ制動力に対するモータ回転数の伝達関数Gpb(s)によるフィルタを用いてモータ回転数推定値補正量が算出される。
すなわち、ブレーキ制動力発生時でも、ブレーキ制動力に対するモータ回転数の伝達関数Gpb(s)を用いることで、規範応答による正しいモータ回転数推定値補正量を算出できる。このため、余分な振動抑制補償の出力を抑えることが可能となり、発生する減速度を減じてブレーキ効き感を悪化させるのを防ぐ。
したがって、ブレーキ制動力Fbrkの発生時、余分な振動抑制補償の出力（＝余分なF/Bトルクの出力）を抑え、ブレーキ効き感の悪化を防止することができる。
図７は、実施例１での制振制御によるモータ回転数とF/Bトルクの各シミュレーション結果を示すタイムチャートである。以下、ブレーキ減速時、実施例１の制御による振動抑制作用を説明する。
シミュレーション条件は、入力として、モータトルク指令0Nm-100Nmを0.5秒の時点でステップ的に与えて発進し、モータトルク指令100Nm-0Nmを1.3秒の時点でステップ的に与えてR/L走行（ロード・ロード走行）に移行し、さらに、2.0秒の時点で0.2Gブレーキ制動を与えて停止する。
シミュレーション条件は、入力として、モータトルク指令0Nm-100Nmを0.5秒の時点でステップ的に与えて発進し、モータトルク指令100Nm-0Nmを1.3秒の時点でステップ的に与えてR/L走行（ロード・ロード走行）に移行し、さらに、2.0秒の時点で0.2Gブレーキ制動を与えて停止する。
このシミュレーション条件で、ブレーキ制動力Fbrkと伝達関数Gpb(s)を用いた実施例１の制御を行ったとき、図７のF/Bトルク特性をみると、ブレーキ減速時にF/Bトルクが発生せず、良好な結果となっている。
しかも、実施例１では、ブレーキ制動力に対するモータ回転数の伝達関数Gpb(s)が持つ２次振動特性の減衰係数ζpを、ブレーキ制動力Fbrkによる振動も含めて規範応答を算出する車両同定値に設定している。
このため、ブレーキ制動力Fbrkによる振動も含めた規範応答により、ブレーキ制動時に回転数変動があってもF/Bトルクを出力せず、振動を整然と抑えたブレーキ減速を実現することができる。
このため、ブレーキ制動力Fbrkによる振動も含めた規範応答により、ブレーキ制動時に回転数変動があってもF/Bトルクを出力せず、振動を整然と抑えたブレーキ減速を実現することができる。
次に、効果を説明する。
実施例１のＦＲハイブリッド車両の制振制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
実施例１のＦＲハイブリッド車両の制振制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
(1) 動力源に電動モータ（モータ/ジェネレータMG）を有する電動車両（ＦＲハイブリッド車両）の制振制御装置において、ドライバー要求に基づくF/F演算により第１トルク目標値Ｔm*1を算出する第１トルク目標値算出手段101と、トルク入力−モータ回転数の伝達特性のモデルGp(s)を用いたF/B演算により第２トルク目標値Ｔm*2を算出する第２トルク目標値算出手段102と、前記第１トルク目標値Ｔm*1と前記第２トルク目標値Ｔm*2に基づく演算によりモータトルク指令値Ｔｍ*とするモータトルク指令値設定手段103と、を備え、前記第２トルク目標値算出手段102は、ブレーキ制動力Fbrkを入力し、ブレーキ制動力に対するモータ回転数の伝達関数Gpb(s)によるフィルタを用いてモータ回転数推定値補正量を算出する規範応答補正量算出部102aを有する。
このため、ブレーキ制動力Fbrkの発生時、余分な振動抑制補償の出力を抑え、ブレーキ効き感の悪化を防止することができる。
このため、ブレーキ制動力Fbrkの発生時、余分な振動抑制補償の出力を抑え、ブレーキ効き感の悪化を防止することができる。
(2) 前記第１トルク目標値算出手段101は、アクセル開度APOに基づいて設定される定常トルク目標値Ｔms*を、トルク入力−モータ回転数の伝達特性のモデルGp(s)とトルク入力−モータ回転数の伝達特性の理想応答を表すモデルGm(s)の比Gm(s)/Gp(s)によるF/Fフィルタを通すF/F演算により第１トルク目標値Ｔm*1を算出し、前記規範応答補正量算出部102aは、ブレーキ制動力Fbrkを、ブレーキ制動力−モータ回転数の伝達関数Gpb(s)によるフィルタを通してモータ回転数推定値補正量を算出し、前記第２トルク目標値算出手段102は、モータトルク指令値Ｔｍ*とトルク入力−モータ回転数の伝達特性のモデルGp(s)を用いてモータ回転数推定値を算出し、このモータ回転数推定値に前記モータ回転数推定値補正量を加算してモータ回転数補正値を算出し、このモータ回転数補正値とモータ回転数検出値の偏差値を算出し、この偏差値を、バンドパスフィルタの特性を有する伝達特性H(s)とトルク入力−モータ回転数の伝達特性のモデルGp(s)の比H(s)/Gp(s)によるF/Bフィルタを通すF/B演算により第２トルク目標値Ｔm*2を算出する。
このため、ブレーキ制動力Fbrkの発生時、余分な振動抑制補償の出力を抑えながら、バンドパスフィルタの特性を有する伝達特性H(s)の遮断周波数、ゲインを最適化することで、ギアのバックラッシュなどに起因する外乱トルクによる振動に対する抑制効果を向上させることができる。
このため、ブレーキ制動力Fbrkの発生時、余分な振動抑制補償の出力を抑えながら、バンドパスフィルタの特性を有する伝達特性H(s)の遮断周波数、ゲインを最適化することで、ギアのバックラッシュなどに起因する外乱トルクによる振動に対する抑制効果を向上させることができる。
(3) 前記規範応答補正量算出部102aは、ブレーキ制動力に対するモータ回転数の伝達関数Gpb(s)が持つ２次振動特性の減衰係数ζpを、ブレーキ制動力Fbrkによる振動も含めて規範応答を算出する車両同定値に設定した。
このため、ブレーキ制動時に回転数変動があってもF/Bトルクを出力せず、振動を整然と抑えたブレーキ減速を実現することができる。
このため、ブレーキ制動時に回転数変動があってもF/Bトルクを出力せず、振動を整然と抑えたブレーキ減速を実現することができる。
実施例２は、ブレーキ制動時に回転数変動のうち振動抑制分だけのF/Bトルクを出力して振動を抑制する例である。
まず、構成を説明する。
実施例２の制振制御系は、図８に示すように、ドライバー要求に基づくF/F演算により第１トルク目標値Ｔm*1を算出する第１トルク目標値算出手段101と、トルク入力−モータ回転数の伝達特性のモデルGp(s)を用いたF/B演算により第２トルク目標値Ｔm*2を算出する第２トルク目標値算出手段102と、前記第１トルク目標値Ｔm*1と前記第２トルク目標値Ｔm*2に基づく演算によりモータトルク指令値Ｔｍ*とするモータトルク指令値設定手段103と、を備えている。そして、前記第２トルク目標値算出手段102は、ブレーキ制動力Fbrkを入力し、ブレーキ制動力に対するモータ回転数の伝達関数Gpb'(s)によるフィルタを用いてモータ回転数推定値補正量を算出する規範応答補正量算出部102bを有する。
実施例２の制振制御系は、図８に示すように、ドライバー要求に基づくF/F演算により第１トルク目標値Ｔm*1を算出する第１トルク目標値算出手段101と、トルク入力−モータ回転数の伝達特性のモデルGp(s)を用いたF/B演算により第２トルク目標値Ｔm*2を算出する第２トルク目標値算出手段102と、前記第１トルク目標値Ｔm*1と前記第２トルク目標値Ｔm*2に基づく演算によりモータトルク指令値Ｔｍ*とするモータトルク指令値設定手段103と、を備えている。そして、前記第２トルク目標値算出手段102は、ブレーキ制動力Fbrkを入力し、ブレーキ制動力に対するモータ回転数の伝達関数Gpb'(s)によるフィルタを用いてモータ回転数推定値補正量を算出する規範応答補正量算出部102bを有する。
前記規範応答補正量算出部102bは、ブレーキストロークセンサ２０からのブレーキストロークBSに基づいて算出されるブレーキ制動力Fbrkを、ブレーキ制動力−モータ回転数の伝達関数Gpb'(s)によるフィルタを通してモータ回転数推定値補正量を算出する。
ここで、ブレーキ制動力−モータ回転数の伝達関数Gpb'(s)は、伝達関数Gpb'(s)が持つ２次振動特性の減衰係数ζpを、ブレーキ制動力による振動も含めて規範応答を算出する車両同定値より大きな値（例えば、ζp＝１）に設定している。
ここで、ブレーキ制動力−モータ回転数の伝達関数Gpb'(s)は、伝達関数Gpb'(s)が持つ２次振動特性の減衰係数ζpを、ブレーキ制動力による振動も含めて規範応答を算出する車両同定値より大きな値（例えば、ζp＝１）に設定している。
ここで、実施例２で用いたブレーキ制動力−モータ回転数の伝達関数Gpb'(s)について説明する。なお、各符号については、図４を参照する。
運動方程式を導いて、ブレーキ制動力からモータ回転数の伝達関数Gpb(s)を求めた実施例１の場合と同様に、ブレーキ制動力Fbrkを、Fbrk＝0としてモータトルクからモータ回転数の伝達関数Gp(s)を求めると下式となる。
Gp(s)＝(c3・s3＋c2・s2＋c1・s＋c0)/s(a4・s3＋a3・s2＋a2・s＋a1) …(13)
a4＝2Jm・Jw・M …(14)
a3＝Jm(2Jw＋Mr2)・KT …(15)
a2＝{Jm＋(2Jw/N2)}・M・KD …(16)
a1＝{Jm＋(2Jw/N2)＋(Mr2/N2)}・KD・KT …(17)
c3＝2Jw・M …(18)
c2＝Jm(2Jw＋Mr2)・KT …(19)
c1＝M・KD …(20)
c0＝KD・KT …(21)
ここで、上記(13)式の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(22)式のαとβが極めて近い値を示すことに相当する。
Gp(s)＝（ｓ＋β）(c2'・s2＋c1'・s＋c0')/s（ｓ＋α）(a3'・s2＋a2'・s＋a1')…(22)
従って、式(22)における極零相殺（α＝βと近似）により、次式(23)に示すように、（２次）/（３次）の伝達特性Gp(s)を構成する。
Gp(s)＝(c2'・s2＋c1'・s＋c0')/s(a3'・s2＋a2'・s＋a1') …(23)
また、伝達特性Gp(s)は２次振動系となることがわかっているので、
Gp(s)＝(Cz・s)/s(s2+2ζpωps＋ωp2) …(24)
但し、０＜ζp（減衰係数）＜１
式(23)は式(24)と表すこともできる。
運動方程式を導いて、ブレーキ制動力からモータ回転数の伝達関数Gpb(s)を求めた実施例１の場合と同様に、ブレーキ制動力Fbrkを、Fbrk＝0としてモータトルクからモータ回転数の伝達関数Gp(s)を求めると下式となる。
Gp(s)＝(c3・s3＋c2・s2＋c1・s＋c0)/s(a4・s3＋a3・s2＋a2・s＋a1) …(13)
a4＝2Jm・Jw・M …(14)
a3＝Jm(2Jw＋Mr2)・KT …(15)
a2＝{Jm＋(2Jw/N2)}・M・KD …(16)
a1＝{Jm＋(2Jw/N2)＋(Mr2/N2)}・KD・KT …(17)
c3＝2Jw・M …(18)
c2＝Jm(2Jw＋Mr2)・KT …(19)
c1＝M・KD …(20)
c0＝KD・KT …(21)
ここで、上記(13)式の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(22)式のαとβが極めて近い値を示すことに相当する。
Gp(s)＝（ｓ＋β）(c2'・s2＋c1'・s＋c0')/s（ｓ＋α）(a3'・s2＋a2'・s＋a1')…(22)
従って、式(22)における極零相殺（α＝βと近似）により、次式(23)に示すように、（２次）/（３次）の伝達特性Gp(s)を構成する。
Gp(s)＝(c2'・s2＋c1'・s＋c0')/s(a3'・s2＋a2'・s＋a1') …(23)
また、伝達特性Gp(s)は２次振動系となることがわかっているので、
Gp(s)＝(Cz・s)/s(s2+2ζpωps＋ωp2) …(24)
但し、０＜ζp（減衰係数）＜１
式(23)は式(24)と表すこともできる。
次に伝達関数Gpb(s)の式(6)と伝達関数Gp(s)の式(13)を比較すると、分母が共通であることがわかる。よって、伝達関数Gpb(s)の式(6)は、次式(25)とあらわされ同様に２次の振動特性を有する。
Gpb(s)＝(b1・s＋b0)/s(ｓ＋α）(s2＋2ζpωps＋ωp2) …(25)
ここで、ブレーキ制動力からモータ回転数への伝達関数を振動のない理想モデルとするために、２次振動特性を持つ式(25)の減衰係数ζpを、ζp＝１とした式は、
Gpb’(s)＝(b1・s＋b0)/s(ｓ＋α）(s2＋2ωps＋ωp2) …(26)
となり、この式(26)を伝達関数Gpb'(s)とする。
なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。
Gpb(s)＝(b1・s＋b0)/s(ｓ＋α）(s2＋2ζpωps＋ωp2) …(25)
ここで、ブレーキ制動力からモータ回転数への伝達関数を振動のない理想モデルとするために、２次振動特性を持つ式(25)の減衰係数ζpを、ζp＝１とした式は、
Gpb’(s)＝(b1・s＋b0)/s(ｓ＋α）(s2＋2ωps＋ωp2) …(26)
となり、この式(26)を伝達関数Gpb'(s)とする。
なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。
次に、作用を説明すると、実施例２では、ブレーキ制動力Fbrkを入力とし、ブレーキ制動力−モータ回転数の伝達関数Gpb'(s)によってモータ回転数推定値補正量を算出し、加算器でフィルタGp(s)により推定したモータ回転数推定値に加算してモータ回転数補正値を算出する。そして、このモータ回転数補正値とモータ回転数検出値の偏差値を減算器で算出する構成において、伝達関数Gpb'(s)を振動のない理想モデルとすることで、モータ回転数推定値補正量、モータ回転数推定値が振動のない理想値となり、モータ回転数検出値に生じた振動は、偏差として減算器で算出され、F/B演算することで振動の抑制を行うことができる。
図９は、実施例２での制振制御によるモータ回転数とF/Bトルクの各シミュレーション結果を示すタイムチャートである。以下、ブレーキ減速時、実施例２の制御による振動抑制作用を説明する。
シミュレーション条件は、入力として、モータトルク指令0Nm-100Nmを0.5秒の時点でステップ的に与えて発進し、モータトルク指令100Nm-0Nmを1.3秒の時点でステップ的に与えてR/L走行（ロード・ロード走行）に移行し、さらに、2.0秒の時点で0.2Gブレーキ制動を与えて停止する。
シミュレーション条件は、入力として、モータトルク指令0Nm-100Nmを0.5秒の時点でステップ的に与えて発進し、モータトルク指令100Nm-0Nmを1.3秒の時点でステップ的に与えてR/L走行（ロード・ロード走行）に移行し、さらに、2.0秒の時点で0.2Gブレーキ制動を与えて停止する。
このシミュレーション条件で、ブレーキ制動力Fbrkと伝達関数Gpb'(s)を用いた実施例２の制御を行ったとき、図９のF/Bトルク特性をみると、図５及び図６のシミュレーション結果に比べ、少ないF/Bトルクで効果的に振動抑制できていることが分かる。
すなわち、制御対象とする伝達関数Gpb(s)を、そのまま用いた場合はブレーキ制動力Fbrkによる振動も含めた規範応答を算出するために、実際の回転数に生じる振動を打ち消す補償動作も発生しない。しかし、減衰係数ζpを高めた伝達関数Gpb'(s)を用いて規範応答を算出することで、振動のない規範応答の算出が可能となり、ブレーキ制動力発生時の余分な抑制補償の出力は防ぎつつ、発生する振動を抑制するための補償出力で振動抑制効果を得ることができる。
すなわち、制御対象とする伝達関数Gpb(s)を、そのまま用いた場合はブレーキ制動力Fbrkによる振動も含めた規範応答を算出するために、実際の回転数に生じる振動を打ち消す補償動作も発生しない。しかし、減衰係数ζpを高めた伝達関数Gpb'(s)を用いて規範応答を算出することで、振動のない規範応答の算出が可能となり、ブレーキ制動力発生時の余分な抑制補償の出力は防ぎつつ、発生する振動を抑制するための補償出力で振動抑制効果を得ることができる。
次に、効果を説明する。
実施例２のＦＲハイブリッド車両の制振制御装置にあっては、実施例１の(1),(2)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
実施例２のＦＲハイブリッド車両の制振制御装置にあっては、実施例１の(1),(2)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
(4) 前記規範応答補正量算出部102bは、ブレーキ制動力に対するモータ回転数の伝達関数Gpb'(s)が持つ２次振動特性の減衰係数ζpを、ブレーキ制動力Fbrkによる振動も含めて規範応答を算出する車両同定値より大きな値に設定した。
このため、急ブレーキ等で、減速度の応答が要求される場合、伝達関数Gpb'(s)によりブレーキ制動時の回転数変動のうち、振動抑制分だけのF/Bトルクを出力しブレーキ制動減速に対してF/Bトルクを出力しない制御とし、減速度の立ち上がりを妨げないようにすることで、減速度の応答要求に適した動作を実現することができる。
このため、急ブレーキ等で、減速度の応答が要求される場合、伝達関数Gpb'(s)によりブレーキ制動時の回転数変動のうち、振動抑制分だけのF/Bトルクを出力しブレーキ制動減速に対してF/Bトルクを出力しない制御とし、減速度の立ち上がりを妨げないようにすることで、減速度の応答要求に適した動作を実現することができる。
実施例３は、複数の伝達関数を持ち、複数の伝達関数のうち、ブレーキ制動時の減速要求に応じて適切な動作を行う伝達関数を選択できるようにした例である。
まず、構成を説明する。
実施例３の制振制御系は、図１０に示すように、ドライバー要求に基づくF/F演算により第１トルク目標値Ｔm*1を算出する第１トルク目標値算出手段101と、トルク入力−モータ回転数の伝達特性のモデルGp(s)を用いたF/B演算により第２トルク目標値Ｔm*2を算出する第２トルク目標値算出手段102と、前記第１トルク目標値Ｔm*1と前記第２トルク目標値Ｔm*2に基づく演算によりモータトルク指令値Ｔｍ*とするモータトルク指令値設定手段103と、を備えている。そして、前記第２トルク目標値算出手段102は、ブレーキ制動力Fbrkを入力し、ブレーキ制動力に対するモータ回転数の第１伝達関数Gpb(s)によるフィルタを用いて第１モータ回転数推定値補正量を算出する第１規範応答補正量算出部102aと、ブレーキ制動力に対するモータ回転数の第２伝達関数Gpb'(s)によるフィルタを用いて第２モータ回転数推定値補正量を算出する第２規範応答補正量算出部102bと、ABS（アンチロックブレーキシステム）のABS作動フラグが非作動を示すとき、第１規範応答補正量算出部102aを選択し、ABS作動フラグが非作動を示すとき、第２規範応答補正量算出部102bを選択する切り替え部102cと、を有する。
実施例３の制振制御系は、図１０に示すように、ドライバー要求に基づくF/F演算により第１トルク目標値Ｔm*1を算出する第１トルク目標値算出手段101と、トルク入力−モータ回転数の伝達特性のモデルGp(s)を用いたF/B演算により第２トルク目標値Ｔm*2を算出する第２トルク目標値算出手段102と、前記第１トルク目標値Ｔm*1と前記第２トルク目標値Ｔm*2に基づく演算によりモータトルク指令値Ｔｍ*とするモータトルク指令値設定手段103と、を備えている。そして、前記第２トルク目標値算出手段102は、ブレーキ制動力Fbrkを入力し、ブレーキ制動力に対するモータ回転数の第１伝達関数Gpb(s)によるフィルタを用いて第１モータ回転数推定値補正量を算出する第１規範応答補正量算出部102aと、ブレーキ制動力に対するモータ回転数の第２伝達関数Gpb'(s)によるフィルタを用いて第２モータ回転数推定値補正量を算出する第２規範応答補正量算出部102bと、ABS（アンチロックブレーキシステム）のABS作動フラグが非作動を示すとき、第１規範応答補正量算出部102aを選択し、ABS作動フラグが非作動を示すとき、第２規範応答補正量算出部102bを選択する切り替え部102cと、を有する。
前記第１規範応答補正量算出部102aは、ブレーキ制動力Fbrkを、ブレーキ制動力−モータ回転数の第１伝達関数Gpb(s)によるフィルタを通して第１モータ回転数推定値補正量を算出する。ここで、第１伝達関数Gpb(s)は、第１伝達関数Gpb(s)が持つ２次振動特性の減衰係数ζpを、ブレーキ制動力による振動も含めて規範応答を算出する車両同定値に設定している。
前記第２規範応答補正量算出部102bは、ブレーキ制動力Fbrkを、ブレーキ制動力−モータ回転数の第２伝達関数Gpb'(s)によるフィルタを通して第２モータ回転数推定値補正量を算出する。ここで、第２伝達関数Gpb'(s)は、第２伝達関数Gpb'(s)が持つ２次振動特性の減衰係数ζpを、ブレーキ制動力による振動も含めて規範応答を算出する車両同定値より大きな値（例えば、ζp＝１）に設定している。
次に、第２伝達関数Gpb'(s)を示す(26)式と等価なブロック構成について詳述する。
下式に再度示したように第２伝達関数Gpb'(s)を示す(26)式を、理想の減衰特性ζp＝１とした式は、Gpb(s)を示す(25)式からζpを消した式である。つまり、
Gpb(s)＝(b1・s＋b0)/s(ｓ＋α）(s2＋2ζpωps＋ωp2) …(25)
Gpb'(s)＝(b1・s＋b0)/s(ｓ＋α）(s2＋2ωps＋ωp2) …(26)
である。
ここで、Gm(s)/Gp(s)なる特性を有するフィルタに着目すると、Gp(s)はトルク入力とモータ回転数の伝達特性のモデル、Gm(s)はトルク入力とモータ回転数の応答目標を表すモデルであり、
Gp(s)＝(Cz・s)/s(s2+2ζpωps＋ωp2) …(24)
Gm(s)＝(Cz・s)/s(s2+2ωps＋ωp2) …(27)
Gm(s)/Gp(s)＝(s2＋2ζpωps＋ωp2)/(s2＋2ωps＋ωp2) …(28)
の式で表される。
よって、図１１に示すように、フィルタGm(s)/Gp(s)と第１伝達関数Gpb(s)を組み合わせることで、第２伝達関数Gpb'(s)を理想の減衰特性ζp＝１とした式と等価な動作を実現することができる。
下式に再度示したように第２伝達関数Gpb'(s)を示す(26)式を、理想の減衰特性ζp＝１とした式は、Gpb(s)を示す(25)式からζpを消した式である。つまり、
Gpb(s)＝(b1・s＋b0)/s(ｓ＋α）(s2＋2ζpωps＋ωp2) …(25)
Gpb'(s)＝(b1・s＋b0)/s(ｓ＋α）(s2＋2ωps＋ωp2) …(26)
である。
ここで、Gm(s)/Gp(s)なる特性を有するフィルタに着目すると、Gp(s)はトルク入力とモータ回転数の伝達特性のモデル、Gm(s)はトルク入力とモータ回転数の応答目標を表すモデルであり、
Gp(s)＝(Cz・s)/s(s2+2ζpωps＋ωp2) …(24)
Gm(s)＝(Cz・s)/s(s2+2ωps＋ωp2) …(27)
Gm(s)/Gp(s)＝(s2＋2ζpωps＋ωp2)/(s2＋2ωps＋ωp2) …(28)
の式で表される。
よって、図１１に示すように、フィルタGm(s)/Gp(s)と第１伝達関数Gpb(s)を組み合わせることで、第２伝達関数Gpb'(s)を理想の減衰特性ζp＝１とした式と等価な動作を実現することができる。
次に、作用を説明する。
実施例１として、ブレーキ制動時の回転数変動でF/Bトルクを出力しない例を示し、実施例２として、ブレーキ制動時に回転数変動のうち振動抑制分だけのF/Bトルクを出力して振動を抑制する例を述べた。しかし、車両状態やドライバー要求に応じて、例えば、ABS作動時等のように、指令トルクの正確なトレースが最優先となる場合と、ABS非作動時等のように、指令トルクのトレースがそれほど要求されない場合等で、制御を切り替えることにより必要に応じた出力を実現することができる。
実施例１として、ブレーキ制動時の回転数変動でF/Bトルクを出力しない例を示し、実施例２として、ブレーキ制動時に回転数変動のうち振動抑制分だけのF/Bトルクを出力して振動を抑制する例を述べた。しかし、車両状態やドライバー要求に応じて、例えば、ABS作動時等のように、指令トルクの正確なトレースが最優先となる場合と、ABS非作動時等のように、指令トルクのトレースがそれほど要求されない場合等で、制御を切り替えることにより必要に応じた出力を実現することができる。
これに対し、実施例３では、ABS非作動であり振動を抑えたブレーキ減速を実現する場合には、第１伝達関数Gpb(s)を選択し、ABS作動であり振動を無視して減速度の立ち上がりを優先する場合には、第２伝達関数Gpb'(s)を選択するというように、ABSの非作動/作動により伝達関数を切り替えるようにした。
したがって、ABS非作動である通常のブレーキ減速時には、振動を抑えたブレーキ減速を実現しつつ、急ブレーキ等でABS作動であり、減速度の応答が要求されるブレーキ減速時には、ブレーキ制動力に対する振動を許容する制御とし、減速度の立ち上がりを妨げない。このように、ブレーキ減速時には、要求シーンのそれぞれに適した車両のブレーキ減速動作を実現することができる。
次に、効果を説明する。
実施例３のＦＲハイブリッド車両の制振制御装置にあっては、実施例１の(1),(2),(3)の効果、実施例２の(4)の効果に加え、下記に列挙する効果を得ることができる。
実施例３のＦＲハイブリッド車両の制振制御装置にあっては、実施例１の(1),(2),(3)の効果、実施例２の(4)の効果に加え、下記に列挙する効果を得ることができる。
(5) 前記規範応答補正量算出部102a,102bは、ブレーキ制動力に対するモータ回転数の伝達関数として、２次振動特性の減衰係数ζpを異ならせた複数の伝達関数Gpb(s),Gpb'(s)を有し、制動減速要求シーンに応じて複数の伝達関数Gpb(s),Gpb'(s)から１つの伝達関数を選択可能とした。
このため、ブレーキ減速時に制動減速要求シーンのそれぞれに適したブレーキ減速動作を実現することができる。
このため、ブレーキ減速時に制動減速要求シーンのそれぞれに適したブレーキ減速動作を実現することができる。
(6) 前記規範応答補正量算出部は、２次振動特性の減衰係数ζpを車両同定値とする第１伝達関数Gpb(s)による第１規範応答補正量算出部102aと、２次振動特性の減衰係数ζpを車両同定値より大きな値とする第２伝達関数Gpb'(s)による第２規範応答補正量算出部102bと、振動を抑えたブレーキ減速を実現する制動減速要求に対しては前記第１規範応答補正量算出部102aを選択し、減速度の立ち上がりを優先する制動減速要求に対しては前記第２規範応答補正量算出部102bを選択する切り替え部102cと、を有する。
このため、通常のブレーキ減速時には、振動を抑えたブレーキ減速を実現することができると共に、急ブレーキ等によるブレーキ減速時には、応答良く減速度が立ち上がるブレーキ減速を実現することができる。
このため、通常のブレーキ減速時には、振動を抑えたブレーキ減速を実現することができると共に、急ブレーキ等によるブレーキ減速時には、応答良く減速度が立ち上がるブレーキ減速を実現することができる。
以上、本発明の電動車両の制振制御装置を実施例１〜実施例３に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
実施例３では、規範応答補正量算出部として、２つの伝達関数を有し、ABS作動フラグにより伝達関数を切り替える例を示した。しかし、規範応答補正量算出部に３以上の伝達関数を有する例としても良い。さらに、ABS作動フラグ以外に、例えば、ブレーキ操作速度が速いか遅いかにより伝達関数を切り替えるような例であっても良い。
実施例１では、本発明の制振制御装置をＦＲハイブリッド車両に適用した例を示したが、例えば、ＦＦハイブリッド車両、電気自動車、燃料電池車、等に対しても本発明の制振制御装置を適用することができる。要するに、動力源に電動モータを有する電動車両の制振制御装置であれば適用できる。
Eng エンジン
CL1 第１クラッチ
MG モータ/ジェネレータ（駆動モータ）
CL2 第２クラッチ
AT 自動変速機
PS プロペラシャフト
RL 左後輪
RR 右後輪
１ エンジンコントローラ
２ モータコントローラ
３ インバータ
４ バッテリ
５ 第１クラッチコントローラ
６ 第１クラッチ油圧ユニット
７ ＡＴコントローラ
８ 第２クラッチ油圧ユニット
９ ブレーキコントローラ
１０ 統合コントローラ
１０ａ モータトルク指令値設定部
１３ レゾルバ
１６ アクセル開度センサ
２０ ブレーキストロークセンサ
101 第１トルク目標値算出手段
102 第２トルク目標値算出手段
102a 規範応答補正量算出部（第１規範応答補正量算出部）
102b 規範応答補正量算出部（第２規範応答補正量算出部）
102c 切り替え部
103 モータトルク指令値設定手段
APO アクセル開度
ωm モータ回転数
Ｔms* 定常トルク目標値
Ｔｍ* モータトルク指令値
Ｔm*1 第１トルク目標値
Ｔm*2 第２トルク目標値
Gm(s)/Gp(s) F/Fフィルタ
H(s)/Gp(s) F/Bフィルタ
Gp(s) トルク入力−モータ回転数の伝達特性のモデル
Gm(s) トルク入力−モータ回転数の伝達特性の理想応答を表すモデル
H(s) バンドパスフィルタの特性を有する伝達特性
Gp'(s) 実プラント
Td トルク外乱要素
Gpb(s) ブレーキ制動力に対するモータ回転数の伝達関数（第１伝達関数）
Gpb'(s) ブレーキ制動力に対するモータ回転数の伝達関数（第２伝達関数）
ζp ２次振動特性の減衰係数
CL1 第１クラッチ
MG モータ/ジェネレータ（駆動モータ）
CL2 第２クラッチ
AT 自動変速機
PS プロペラシャフト
RL 左後輪
RR 右後輪
１ エンジンコントローラ
２ モータコントローラ
３ インバータ
４ バッテリ
５ 第１クラッチコントローラ
６ 第１クラッチ油圧ユニット
７ ＡＴコントローラ
８ 第２クラッチ油圧ユニット
９ ブレーキコントローラ
１０ 統合コントローラ
１０ａ モータトルク指令値設定部
１３ レゾルバ
１６ アクセル開度センサ
２０ ブレーキストロークセンサ
101 第１トルク目標値算出手段
102 第２トルク目標値算出手段
102a 規範応答補正量算出部（第１規範応答補正量算出部）
102b 規範応答補正量算出部（第２規範応答補正量算出部）
102c 切り替え部
103 モータトルク指令値設定手段
APO アクセル開度
ωm モータ回転数
Ｔms* 定常トルク目標値
Ｔｍ* モータトルク指令値
Ｔm*1 第１トルク目標値
Ｔm*2 第２トルク目標値
Gm(s)/Gp(s) F/Fフィルタ
H(s)/Gp(s) F/Bフィルタ
Gp(s) トルク入力−モータ回転数の伝達特性のモデル
Gm(s) トルク入力−モータ回転数の伝達特性の理想応答を表すモデル
H(s) バンドパスフィルタの特性を有する伝達特性
Gp'(s) 実プラント
Td トルク外乱要素
Gpb(s) ブレーキ制動力に対するモータ回転数の伝達関数（第１伝達関数）
Gpb'(s) ブレーキ制動力に対するモータ回転数の伝達関数（第２伝達関数）
ζp ２次振動特性の減衰係数
Claims (6)
- 動力源に電動モータを有する電動車両の制振制御装置において、
ドライバー要求に基づくフィードフォワード演算により第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、
トルク入力−モータ回転数の伝達特性のモデルを用いたフィードバック演算により第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トルク目標値に基づく演算によりモータトルク指令値とするモータトルク指令値設定手段と、を備え、
前記第２トルク目標値算出手段は、ブレーキ制動力を入力し、ブレーキ制動力に対するモータ回転数の伝達関数によるフィルタを用いてモータ回転数推定値補正量を算出する規範応答補正量算出部を有することを特徴とする電動車両の制振制御装置。 - 請求項１に記載された電動車両の制振制御装置において、
前記第１トルク目標値算出手段は、アクセル開度に基づいて設定される定常トルク目標値を、トルク入力−モータ回転数の伝達特性のモデルGp(s)とトルク入力−モータ回転数の伝達特性の理想モデルGm(s)の比Gm(s)/Gp(s)によるF/Fフィルタを通すF/F演算により第１トルク目標値を算出し、
前記規範応答補正量算出部は、ブレーキ制動力を、ブレーキ制動力−モータ回転数の伝達関数Gpb(s)によるフィルタを通してモータ回転数推定値補正量を算出し、
前記第２トルク目標値算出手段は、モータトルク指令値とトルク入力−モータ回転数の伝達特性のモデルGp(s)を用いてモータ回転数推定値を算出し、このモータ回転数推定値に前記モータ回転数推定値補正量を加算してモータ回転数補正値を算出し、このモータ回転数補正値とモータ回転数検出値の偏差値を算出し、この偏差値を、バンドパスフィルタの特性を有する伝達特性H(s)とトルク入力−モータ回転数の伝達特性のモデルGp(s)の比H(s)/Gp(s)によるF/Bフィルタを通すF/B演算により第２トルク目標値を算出することを特徴とする電動車両の制振制御装置。 - 請求項１または請求項２に記載された電動車両の制振制御装置において、
前記規範応答補正量算出部は、ブレーキ制動力に対するモータ回転数の伝達関数Gpb(s)が持つ２次振動特性の減衰係数ζpを、ブレーキ制動力による振動も含めて規範応答を算出する車両同定値に設定したことを特徴とする電動車両の制振制御装置。 - 請求項１または請求項２に記載された電動車両の制振制御装置において、
前記規範応答補正量算出部は、ブレーキ制動力に対するモータ回転数の伝達関数Gpb'(s)が持つ２次振動特性の減衰係数ζpを、ブレーキ制動力による振動も含めて規範応答を算出する車両同定値より大きな値に設定したことを特徴とする電動車両の制振制御装置。 - 請求項１から請求項４の何れか１項に記載された電動車両の制振制御装置において、
前記規範応答補正量算出部は、ブレーキ制動力に対するモータ回転数の伝達関数として、２次振動特性の減衰係数ζpを異ならせた複数の伝達関数を有し、制動減速の要求シーンに応じて複数の伝達関数から１つの伝達関数を選択可能としたことを特徴とする電動車両の制振制御装置。 - 請求項５に記載された電動車両の制振制御装置において、
前記規範応答補正量算出部は、２次振動特性の減衰係数ζpを車両同定値とする第１伝達関数Gpb(s)による第１規範応答補正量算出部と、２次振動特性の減衰係数ζpを車両同定値より大きな値とする第２伝達関数Gpb'(s)による第２規範応答補正量算出部と、振動を抑えたブレーキ減速を実現する制動減速要求に対しては前記第１規範応答補正量算出部を選択し、減速度の立ち上がりを優先する制動減速要求に対しては前記第２規範応答補正量算出部を選択する切り替え部と、を有することを特徴とする電動車両の制振制御装置。
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| JP2009045296A JP5228996B2 (ja) | 2009-02-27 | 2009-02-27 | 電動車両の制振制御装置 |
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