JP5387138B2 - 電動車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動車両の制御装置に関する。

例えば、特許文献１には、電動モータを用いた車両の制御装置が開示されている。この制御装置は、制振制御を行うために、Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロックと、この制御ブロックの出力とモータ回転速度との偏差を求める減算器と、Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロックとを有する。この際、Ｈ（ｓ）の分母次数と分子次数との差分は、Ｇｐ（ｓ）の分母次数と分子次数の差以上となるように設定される。これにより、停止状態、或いは減速状態からアクセルを踏み込んだ場合においても、制振効果を得ることができる。

特開２００３−９５６６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された手法によれば、制御対象とする車両のねじり振動特性を同定モデルＧｐ（ｓ）とした場合、その特性を用いたＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有するフィルタを用いて、モータに対するトルク指令値を決定するためのトルク目標値等を算出している。そのため、車両伝達特性が同定モデルＧｐ（ｓ）から乖離した場合に、１／Ｇｐ（ｓ）の共振特性に応じて、出力トルク（フィードバックトルク）に振動が発生する可能性がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、制振効果を図りつつ、トルク振動の発生を抑止することである。

かかる課題を解決するために、本発明において、第１項演算手段は、トルク指令値に対して、バンドパスフィルタの特性を有する伝達特性からなる第１のフィルタ処理を施し、第２のトルク目標値の第１項を出力する。また、第２項演算手段は、モータ回転速度に対して、バンドパスフィルタの特性を有する伝達特性と、車両へのトルク入力とモータ回転速度との伝達特性のモデルとからなる第２のフィルタ処理を施し、第２のトルク目標値の第２項を出力する。トルク目標値演算手段は、第２のトルク目標値の第１項と、第２のトルク目標値の第２項との偏差に基づいて、トルク指令値を演算するための第２のトルク目標値を演算する。この場合、第２項演算手段は、第２のフィルタ処理において、伝達特性のモデルの同定値よりも大きい値に設定された減衰係数を用いる。

本発明によれば、第２のフィルタ処理における伝達特性のモデルの減衰係数が、そのモデル同定値よりも大きい値によって置き換えられることとなる。これにより、車両伝達特性がその同定モデルから乖離するような場合でも、トルク振動の発生を抑止することができる。

第１の実施形態に係る電動車両の制御装置の構成を模式的に示すブロック図 制振制御部７の具体的な構成を示すブロック図 制御ブロック７ｅの説明図 実プラントＧp'（ｓ）としてデッドハンド付車両モデルを用いた場合のシミュレーション結果を示す図 周波数解析の結果としての伝達特性Ｈ（ｓ）・ｓ×１／（ｓ・Ｇｐ（ｓ））のボーデ線図 周波数解析の結果としての伝達特性Ｈ（ｓ）・ｓ×１／（ｓ・Ｇｐ（ｓ））のボーデ線図 実プラントＧp'（ｓ）としてデッドハンド付車両モデルを用いた場合のシミュレーション結果を示す図 周波数解析の結果としての伝達特性Ｈ（ｓ）・ｓ×１／（ｓ・Ｇｐ（ｓ））のボーデ線図 周波数解析の結果としての伝達特性Ｈ（ｓ）・ｓ×１／（ｓ・Ｇｐ（ｓ））のボーデ線図 実プラントＧp'（ｓ）としてデッドハンド付車両モデルを用いた場合のシミュレーション結果を示す図 実プラントＧp'（ｓ）としてデッドハンド付車両モデルを用いた場合のシミュレーション結果を示す図 第４の実施形態にかかる制御ブロック７ｅの説明図 実プラントＧp'（ｓ）としてデッドハンド付車両モデルを用いた場合のシミュレーション結果を示す図 周波数解析の結果としての伝達特性Ｈ（ｓ）・ｓ×１／（ｓ・Ｇｐ（ｓ））のボーデ線図

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電動車両の制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。本実施形態にかかる電動車両は、バッテリ（図示せず）からの電力で動作するモータ１が搭載されており、モータ１の出力軸は減速機（図示せず）に接続されている。モータ１からの動力は、減速機およびドライブシャフト２を介して左右の駆動輪３，４に伝達される。バッテリとモータ１との間にはインバータ（図示せず）が設けられ、バッテリの直流電力はインバータによって３相交流電力に変換された上でモータ１に供給される。

電動車両には、モータ１の出力トルクを制御する制御装置５が搭載されており、この制御装置５は、トルク設定部６と、制振制御部７と、トルク制御部８とで構成されている。この制御装置５としては、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェースを主体に構成されたマイクロコンピュータを用いることができる。制御装置５には、トルク制御を行うために、各種センサによって検出される車両情報が入力されている。回転角センサ９は、モータ１の回転角を検出することにより、モータ回転速度ωｍを検出するセンサである。アクセル開度センサ１０は、ドライバによるアクセル操作量（例えば、アクセル開度）を検出するセンサである。本実施形態では、回転角センサ９およびアクセル開度センサ１０が、車両情報を検出する検出手段として機能する。

トルク設定部６は、車両情報、具体的には、検出されたアクセル操作量およびモータ回転速度ωｍに基づいて、第１のトルク目標値Ｔm*を設定する（トルク目標値設定手段）。設定されたトルク目標値Ｔm*は、制振制御部７に出力される。制振制御部７は、検出されたモータ回転速度ωｍと、トルク目標値Ｔm*とを入力として演算を行い、トルク指令値（モータトルク指令値）Ｔ*を決定する。決定されたトルク指令値Ｔ*は、トルク制御部８に出力される。トルク制御部８は、ＰＷＭ制御などを用いてインバータを制御することにより、モータ１の出力トルクをモータトルク指令値Ｔ*に追従させるような制御を行う。

図２は、制振制御部７の具体的な構成を示すブロック図である。制振制御部７において、第１のトルク目標値Ｔm*と、後述する第２のトルク目標値Ｔm*２とが加算器７ａによって加算される。この加算器７ａは、トルク指令値Ｔm*を演算するトルク指令値演算手段としての機能を担っており、第１のトルク目標値Ｔm*と、後述する第２のトルク目標値Ｔm*２とに基づいて、両者Ｔm*，Ｔm*２の和をトルク指令値Ｔm*として演算する。加算器７ａからの出力であるトルク指令値Ｔ*は、制御ブロック７ｂに入力される。

ここで、図１に示すように、制御装置５において、制振制御部７の一部をなす加算器７ａからの出力であるトルク指令値Ｔ*は、トルク制御部８に入力される。そして、トルク制御部８がこのトルク指令値Ｔ*に基づいてインバータを介してモータ１を制御する。この制御により、モータ１が駆動することにより、そのモータ１の回転速度ωｍが回転角センサ９によって検出され、検出されたモータ回転速度ωｍが制御系にフィードバックされる。

図２に示すブロック図において、制御ブロック７ｂは、Ｇp'（ｓ）なる伝達特性を有しており、トルク制御部８によりインバータを介して制御される電動車両上のモータ１としての実プラントを代替的に表している。この制御ブロック７ｂは、トルク指令値Ｔ*を入力として、実プラントＧp'（ｓ）であるモータ１のモータ回転速度を出力する。なお、実プラントＧp'（ｓ）に入るトルク外乱要素を反映すべく、加算器７ａから出力されたトルク指令値Ｔ*は、加算器７ｃによりトルク外乱要素Ｔｄが加算された上で、制御ブロック７ｂに入力される。また、実プラントＧp'（ｓ）に入るモータ回転速度外乱要素を反映すべく、制御ブロック７ｂから出力されるモータ回転速度には、加算器７ｄによりモータ回転速度外乱要素ωｄが加算される。加算器７ｄからの出力（モータ回転速度）は、回転角センサ９によって検出されるモータ回転速度ωｍと対応する。加算器７ｄから出力されるモータ回転速度ωｍは、制御ブロック７ｅに入力される。

制御ブロック７ｅは、フィルタとしての機能を担っており、Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有している。ここで、Ｈ（ｓ）は、バンドパスフィルタの特性を有する伝達特性であり、Ｇｐ（ｓ）は、車両へのトルク入力とモータ回転速度との伝達特性のモデル（車両伝達特性の同定モデル）である（以下「伝達特性のモデル」という）。この制御ブロック７ｅは、モータ回転速度ωｍを入力とし、これにフィルタ処理（第２のフィルタ処理）を施すことにより、第２のトルク目標値の第２項Ｔm*2_2を出力（演算）する（第２項演算手段）。この第２のトルク目標値の第２項Ｔm*2_2は、減算器７ｇに出力される。

一方、加算器７ａからの出力であるトルク指令値Ｔ*は、制御ブロック７ｂの他に、制御ブロック７ｆにも入力されている。制御ブロック７ｆは、フィルタとしての機能を担っており、バンドパスフィルタの特性の伝達特性、具体的には、Ｈ（ｓ）なる伝達特性を有している。この制御ブロック７ｆは、トルク指令値Ｔ*を入力とし、これをフィルタ処理することにより、第２のトルク目標値の第１項Ｔm*2_1を出力（演算）する（第１項演算手段）。この第２のトルク目標値の第１項Ｔm*2_1は、減算器７ｇに出力される。

減算器７ｇは、第２のトルク目標値の第１項Ｔm*2_1から、第２のトルク目標値の第２項Ｔm*2_2を減算する。この減算器７ｇは、第２のトルク目標値Ｔm*２を演算するトルク目標値演算手段としての機能を担っており、第２のトルク目標値の第１項Ｔm*2_1と、第２のトルク目標値の第２項Ｔm*2_2との偏差に基づいて、第２のトルク目標値Ｔm*２を演算する。減算器７ｇからの出力である第２のトルク目標値Ｔm*２は、上述したように、加算器７ａに出力される。

本実施形態の特徴の一つは、このような制振制御部７のシステム構成に基づいて、制御ブロック７ｅにおける伝達特性のモデルＧｐ（ｓ）と、実プラントＧp'（s）との間に乖離が発生した場合や、モータ回転速度外乱要素ωｄが発生した場合に、出力トルクに振動が生じることを抑制するものである。

図３は、制御ブロック７ｅの説明図である。以下、制御ブロック７ｅにかかる伝達特性Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なるフィルタについて説明する。伝達特性Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）を備える制御ブロック７ｅは、等価変換により、伝達特性ｓ・Ｈ（ｓ）を有する制御ブロック７ｅａと、伝達特性１／（ｓ・Ｇp（ｓ））を有する制御ブロック７ｅｂとに分割することができる。

ここで、伝達特性のモデルＧｐ（ｓ）について説明する。駆動ねじり振動系の運動方程式として、下式を導くことができる。

数式１において、符号の右上に付されている「＊」は、時間微分を表す。また、Ｊｍはモータ１のイナーシャであり、Ｊｗは駆動輪のイナーシャであり、Ｍは車両の質量である。また、ＫＤは駆動系のねじり剛性であり、ＫＴはタイヤと路面の摩擦に関する係数であり、Ｎはオーバーオールギヤ比であり、ｒはタイヤの荷重半径である。ωｍはモータ回転速度であり、Ｔｍはモータ１のトルクであり、ＴＤは駆動輪のトルクである。さらに、Ｆは車両に加えられる力であり、Ｖは車両の速度であり、ωｗは駆動輪の回転速度である。

そして、上記の運動方程式に基づいて、モータトルクからモータ回転速度までの伝達特性のモデルＧｐ（ｓ）を求めると、Ｇｐ（ｓ）は下式で示される。

ここで、数式２における各パラメータは、下式で示される。

数式２に示す伝達関数の極と零点とを調べると、１つの極と１つの零点は極めて近い値を示す。これは、次式で示すαとβとが極めて近い値を示すことに相当する。

数式４における極零相殺（α＝βと近似する）を行うことにより、下式に示すように、Ｇｐ（ｓ）は、（２次）／（３次）の伝達特性を構成する（（１）式）。また、この（１）式は、（２）式に変形することができる。

本実施形態では、同式の（２）式の分母の項に着目する。１／ｓ・Ｇｐ（ｓ）の２次振動特性における減衰係数ζｚは、（２）式の分母の項との関係式（下式（１））から導出される（下式（２）式）。

本実施形態の制御ブロック７ｅは、数式６より導出される値（減衰係数）ζｚを、当該導出値ζｚ、すなわち、伝達特性のモデルＧｐ（ｓ）の同定値よりも大きく、かつ１以下の値ζ（ζｚ＜ζ≦１）によって置き換えることとする。これにより、伝達特性のモデルＧｐ（ｓ）と、実プラントＧp'（ｓ）との間に乖離が発生した場合や、モータ回転速度外乱ωｄが発生した場合の出力トルクのトルク振動を抑制する。

図４は、実プラントＧp'（ｓ）としてドライブシャフトの伝達トルクに±１０Ｎｍの不感帯を有するデッドハンド付車両モデルを用いた場合のシミュレーション結果を示す図である。同図において、（ａ）は出力トルクＴｆの推移を示し、（ｂ）はモータ回転速度ωｍの推移を示し、（ｃ）はドライブシャフトの伝達トルクＴｄの推移を示す。同図は、０Ｎｍから１５０Ｎｍへのトルクステップ指令Ｓｔに対する発進時のシミュレーション結果である。ここで、各パラメータＴｆ，ωｍ，Ｔｄにおいて、添え字「ｃ」を付したものは、減衰係数ζｚの置き換えを行う本制御手法を適用した場合のシミュレーション結果であり、添え字「ｉ」を付したものは、本制御手法を適用しない場合のシミュレーション結果である。また、本制御手法を適用したケースでは、上述した減衰係数ζｚはζ＝１によって置き換えられている。

同図から分かるように、本制御手法を適用しない場合には、出力トルクＴｆｉおよびおよびドライブシャフトの伝達トルクＴｄｉは、約１．３Ｈｚで振動が継続している。これに対して、本制御手法を適用した場合には、出力トルクＴｆｃおよびドライブシャフトの伝達トルクＴｄｃについて、トルク振動が概ね１周期程度で収束していることが分かる。

このように本実施形態において、Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性のフィルタ処理を行う制御ブロック７ｅは、そのフィルタ処理において、伝達特性のモデルＧｐ（ｓ）の同定値ζｚよりも大きい値に設定された減衰係数ζ（ζ＜ｚ≦ζ）を用いている。かかる構成によれば、車両伝達特性がその同定モデルＧｐ（ｓ）から乖離するような場合でも、トルク振動の発生を抑止することができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態にかかる電動車両の制御装置について説明する。本実施形態の制御装置５が第１の実施形態と相違する点は、制振制御部７による制御手法である。なお、第１の実施形態と共通する構成については説明を省略することとし、以下相違点を中心に説明を行う。

図５は、周波数解析の結果としての伝達特性Ｈ（ｓ）・ｓ×１／（ｓ・Ｇｐ（ｓ））のボーデ線図である。同図において、（ａ）は周波数Ｆに対応するゲインＧａを示す図であり、（ｂ）は周波数Ｆに対応する位相Ｐｈを示す図である。また、（ｃ）は（ａ）の一部を拡大して示す図であり、（ｄ）は（ｂ）の一部を拡大して示す図である。ここで、各パラメータＧａ，Ｐｈにおいて、添え字「ｃ」を付したものは、第１の実施形態の制御手法を適用した場合のシミュレーション結果であり、添え字「ｉ」を付したものは、第１の実施形態の制御手法を適用しない場合のシミュレーション結果である。また、第１の実施形態の制御手法を適用したケースでは、上述した減衰係数ζｚはζ＝１によって置き換えられている。

同図から分かるように、減衰係数ζｚの置き換えを行うことにより、これを行わないケースと比較して、制御対象周波数（Ｆ＝３．８５Ｈｚ）において、−１．９ｄＢのゲイン差が生じ、また、３３degの位相差が生じていることがわかる。本実施形態の特徴の一つは、この位相差を補正することである。ここで、補正すべき位相差をγとする。本実施形態では、この位相差γを、バンドパスフィルタの特性を有する伝達特性Ｈ（ｓ）で補正する。第１の実施形態では、伝達特性Ｈ（ｓ）、すなわち、バンドパスフィルタの中心周波数は、車両の駆動系のねじり共振周波数と一致させていた。本実施形態では、伝達特性Ｈ（ｓ）の中心周波数を、所定の周波数分だけシフトさせることにより、位相差γ分の位相補償を行う。

バンドパスフィルタを１次のハイパスフィルタとローパスフィルタとで組んだ場合、その伝達関数は、下式で示される。

ここで、ωｃは、ねじり共振周波数をｆｐ（ｆｐ（Ｈｚ）＝ωｐ（rad／ｓ）／２π）とした場合の位相補償後の中心周波数ｆｃに対応するパラメータである（ｆｃ（Ｈｚ）＝ωｃ（rad／ｓ）／２π）。

ここで、数式７の右辺の「ｓ」にｊ×ωｐを代入すると、当該右辺は下式となる。

数式８に示す右辺において、分子分母の双方に、その分母をそれぞれ積算することにより、当該右辺は、下式へと変形することができる。

ここで、数式９に示す右辺をＣ＋Ｄ・ｊと置き換えると、tanγは下式を満たす。

数式１０は、下式に示すように変形することができる。

数式１１より、ωｃは、下式の関係を満たす。

これにより、数式１２に示すωｃに基づいて、補正した中心周波数ｆｃを算出することができる。

図６は、周波数解析の結果としての伝達特性Ｈ（ｓ）・ｓ×１／（ｓ・Ｇｐ（ｓ））のボーデ線図である。同図において、（ａ）は周波数Ｆに対応するゲインＧａを示す図であり、（ｂ）は周波数Ｆに対応する位相Ｐｈを示す図である。また、（ｃ）は（ａ）の一部を拡大して示す図であり、（ｄ）は（ｂ）の一部を拡大して示す図である。ここで、各パラメータＧａ，Ｐｈにおいて、添え字「ｃ」を付したものは、減衰係数ζｚの置き換えおよび中心周波数ｆｃによる位相補償を行う本制御手法を適用した場合のシミュレーション結果であり、添え字「ｉ」を付したものは、本制御手法を適用しない場合のシミュレーション結果である。また、本制御手法を適用したケースでは、上述した減衰係数ζｚはζ＝１によって置き換えられている。同図（ｄ）から分かるように、本制御手法により、制御対象周波数（Ｆ＝３．８５Ｈｚ）における位相差を補正できていることが分かる。

図７は、実プラントＧp'（ｓ）としてドライブシャフトの伝達トルクに±１０Ｎｍの不感帯を有するデッドハンド付車両モデルを用いた場合のシミュレーション結果を示す説明図である。同図において、（ａ）は出力トルクＴｆの推移を示し、（ｂ）はモータ回転速度ωｍの推移を示す。また、（ｃ）は（ｂ）の領域Ａを拡大して示し、（ｄ）はドライブシャフトの伝達トルクＴｄの推移を示す。同図は、０Ｎｍから１５０Ｎｍへのトルクステップ指令Ｓｔに対する発進時のシミュレーション結果である。ここで、各パラメータＴｆ，ωｍ，Ｔｄにおいて、添え字「ｃ」を付したものは、本制御手法を適用した場合のシミュレーション結果であり、添え字「ｉ」を付したものは、本制御手法を適用しない場合のシミュレーション結果である。

同図から分かるように、本制御手法を適用した場合には、本制御手法を適用しないケースと比較して、出力トルクＴｆｉおよびドライブシャフトの伝達トルクＴｄｉのオーバーシュートが減少し、モータ回転速度ωｍの制振効果も向上するのが分かる。

このように本実施形態において、制御ブロック７ｅは、制御対象周波数におけるフィルタ（伝達特性Ｈ（ｓ）・ｓ×１／（ｓ・Ｇｐ（ｓ）））の周波数特性のずれを補正する補正機能を有している。この場合、制御ブロック７ｅは、バンドパスフィルタの特性を有する伝達特性Ｈ（ｓ）の中心周波数ｆｃを補正することにより、制御対象周波数における位相Ｐｈを補正する。かかる構成によれば、指令トルクに対する出力トルクのオーバーシュートを減少し、振動抑止効果の向上を図ることができる。

（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態にかかる電動車両の制御装置について説明する。本実施形態の制御装置５が第１の実施形態と相違する点は、制振制御部７による制御手法である。なお、第１の実施形態と共通する構成については説明を省略することとし、以下相違点を中心に説明を行う。

第２の実施形態では、減衰係数ζｚを置き換えた結果、伝達特性Ｈ（ｓ）・ｓ×１／（ｓ・Ｇｐ（ｓ））の制御対象周波数において生じる位相差γをバンドパスフィルタの特性を有する伝達特性Ｈ（ｓ）で補正した。本実施形態では、伝達特性１／（ｓ・Ｇｐ（ｓ））を数式５（２）式とした場合の２次振動特性における共振周波数ωｚを下式から導出する。

そして、この共振周波数ωｚを可変することで、位相差γを補正する。

図８は、周波数解析の結果としての伝達特性Ｈ（ｓ）・ｓ×１／（ｓ・Ｇｐ（ｓ））のボーデ線図である。同図において、（ａ）は周波数Ｆに対応するゲインＧａを示す図であり、（ｂ）は周波数Ｆに対応する位相Ｐｈを示す図である。また、（ｃ）は（ａ）の一部を拡大して示す図であり、（ｄ）は（ｂ）の一部を拡大して示す図である。ここで、各パラメータＧａ，Ｐｈにおいて、添え字「ｃ」を付したものは、減衰係数ζｚの置き換えおよび共振周波数ωｚによる位相補償を行う本制御手法を適用した場合のシミュレーション結果であり、添え字「ｉ」を付したものは、本制御手法を適用しない場合のシミュレーション結果である。また、本制御手法を適用したケースでは、上述した減衰係数ζｚはζ＝１によって置き換えられており、さらに共振周波数ωｚを可変(−０．７Ｈｚ相当)にして位相補償を行っている。同図（ｄ）から分かるように、本制御手法により、図５に示すケースと比較して、制御対象周波数（Ｆ＝３．８５Ｈｚ）における位相差を補正できていることが分かる。

図９は、周波数解析の結果としての伝達特性Ｈ（ｓ）・ｓ×１／（ｓ・Ｇｐ（ｓ））のボーデ線図であり、図８に対応する図である。図９において、本制御手法を適用したケースでは、上述した減衰係数ζｚはζ＝１によって置き換えられており、さらに共振周波数ωｚを可変(−１．１Ｈｚ相当)にして位相補償を行っている。同図（ｄ）から分かるように、本制御手法により、図５に示すケースと比較して、制御対象周波数（Ｆ＝３．８５Ｈｚ）における位相差をより補正できていることが分かる。

図１０，１１は、実プラントＧp'（ｓ）としてドライブシャフトの伝達トルクに±１０Ｎｍの不感帯を有するデッドハンド付車両モデルを用いた場合のシミュレーション結果を示す説明図である。同図において、（ａ）は出力トルクＴｆの推移を示し、（ｂ）はモータ回転速度ωｍの推移を示す。また、（ｃ）は（ｂ）の領域Ａを拡大して示し、（ｄ）はドライブシャフトの伝達トルクＴｄの推移を示す。同図は、０Ｎｍから１５０Ｎｍへのトルクステップ指令Ｓｔに対する発進時のシミュレーション結果である。ここで、各パラメータＴｆ，ωｍ，Ｔｄにおいて、添え字「ｉ」を付したものは、本制御手法を適用しない場合のシミュレーション結果であり、添え字「ｃ」を付したものは、本制御手法を適用した場合のシミュレーション結果である。

ここで、図１０は、共振周波数ωｚを可変(−０．７Ｈｚ相当)にして位相補償を行って際のシミュレーション結果であり、図１１は、共振周波数ωｚを可変(−１．１Ｈｚ相当)にして位相補償を行って際のシミュレーション結果である。各図から分かるように、本制御手法を適用した場合、本制御手法を適用しないケースと比較して、モータ回転速度ωｍの制振効果は向上している。また、共振周波数ωｚを−１．１Ｈｚ相当とした位相補償の場合には（図１１参照）、出力トルクＴｆおよびドライブシャフトの伝達トルクＴｄｃの特性として、オーバーシュートがないという長所を有する。一方で、アンダーシュートが多く、復帰までの時間が長期化する傾向にある。一方、共振周波数ωｚを−０．７Ｈｚ相当とした位相補償の場合には（図１０参照）、多少のオーバーシュートは残るものの、アンダーシュート量が少なく、良好な傾向を示すことが分かる。位相補償量に応じて、出力トルクおよびドライブシャフトの伝達トルクの特性には差があるので、必要に応じて共振周波数ωｚを決定し、位相補償を行えばよい。

このように本実施形態において、制御ブロック７ｅは、制御対象周波数におけるフィルタ処理（伝達特性Ｈ（ｓ）・ｓ×１／（ｓ・Ｇｐ（ｓ）））の周波数特性のずれを補正する補正機能を有している。この場合、当該フィルタ処理、具体的には、伝達特性１／（ｓ・Ｇｐ（ｓ））の共振周波数特性の周波数ωｚを可変とすることにより、制御対象周波数における位相Ｐｈを補正する。かかる構成によれば、指令トルクに対する出力トルクのオーバーシュートを減少し、振動抑止効果の向上を図ることができる。

（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態にかかる電動車両の制御装置について説明する。本実施形態の制御装置５が第２または第３の実施形態と相違する点は、制振制御部７による制御手法である。なお、第１の実施形態と共通する構成については説明を省略することとし、以下相違点を中心に説明を行う。

図１２は、本実施形態にかかる制御ブロック７ｅの説明図である。本実施形態において、制御ブロック７ｅは、伝達特性ｓ・Ｈ（ｓ）を有する制御ブロック７ｅａと、伝達特性１／（ｓ・Ｇp（ｓ））を有する制御ブロック７ｅｂと、ゲインとして機能する伝達特性Ｋを有する制御ブロック７ｅｃとで構成されている。そして、このゲインＫの調整により、図５に示すような制御対象周波数におけるゲイン差を補償する。

図１３は、実プラントＧp'（ｓ）としてドライブシャフトの伝達トルクに±１０Ｎｍの不感帯を有するデッドハンド付車両モデルを用いた場合のシミュレーション結果を示す説明図である。同図において、（ａ）は出力トルクＴｆの推移を示し、（ｂ）はモータ回転速度ωｍの推移を示す。また、（ｃ）は（ｂ）の領域Ａを拡大して示し、（ｄ）はドライブシャフトの伝達トルクＴｄの推移を示す。同図は、０Ｎｍから１５０Ｎｍへのトルクステップ指令Ｓｔに対する発進時のシミュレーション結果である。ここで、各パラメータＴｆ，ωｍ，Ｔｄにおいて、添え字「ｃ」を付したものは、減衰係数ζｚの置き換えおよび位相補償に加え、ゲインＫによるゲイン補償を行う本制御手法を適用した場合のシミュレーション結果であり、添え字「ｉ」を付したものは、減衰係数ζｚの置き換えおよび位相補償のみを行う制御手法を適用した場合のシミュレーション結果である。

図１４は、周波数解析の結果としての伝達特性Ｈ（ｓ）・ｓ×１／（ｓ・Ｇｐ（ｓ））のボーデ線図である。同図において、（ａ）は周波数Ｆに対応するゲインＧａを示す図であり、（ｂ）は周波数に対応する位相Ｐｈを示す図である。また、（ｃ）は（ａ）の一部を拡大して示す図であり、（ｄ）は（ｂ）の一部を拡大して示す図である。ここで、各パラメータＧａ，Ｐｈにおいて、添え字「ｃ」を付したものは、本制御手法を適用した場合のシミュレーション結果であり、添え字「ｉ」を付したものは、本制御手法を適用しない場合のシミュレーション結果である。

図１３，１４から分かるように、位相補償のみ制御手法と比較して、位相補償に加えてゲイン補償した制御手法は、多少ではあるが出力トルクＴｆｃおよびドライブシャフトの伝達トルクのオーバーシュートが減少し、モータ回転速度の制振効果の向上を図ることができる。

このように本実施形態において、制御ブロック７ｅは、制御対象周波数におけるフィルタ処理（伝達特性Ｈ（ｓ）・ｓ×１／（ｓ・Ｇｐ（ｓ）））の周波数特性のずれを補正する補正機能を有している。この場合、制御ブロック７ｅは、バンドパスフィルタの特性を有する伝達特性Ｈ（ｓ）をゲイン補正することにより、制御対象周波数におけるゲインＧａを補正する。かかる構成によれば、指令トルクに対する出力トルクのオーバーシュートを減少し、振動抑止効果の向上を図ることができる。

１…モータ
２…ドライブシャフト
３，４…駆動輪
５…制御装置
６…トルク設定部
７…制振制御部
７ａ…加算器
７ｂ…制御ブロック
７ｃ…加算器
７ｄ…加算器
７ｅ…制御ブロック
７ｆ…制御ブロック
７ｇ…減算器
８…トルク制御部
９…回転角センサ
１０…アクセル開度センサ

Claims (4)

1. トルク指令値に基づいて駆動される電動モータを動力源とする電動車両の制御装置において、
   車両情報を検出する検出手段と、
   前記車両情報に基づいて、第１のトルク目標値を設定するトルク目標値設定手段と、
   電動モータへのトルク指令値を演算するトルク指令値演算手段と、
   前記トルク指令値に対して、バンドパスフィルタの特性を有する伝達特性からなる第１のフィルタ処理を施すことにより、第２のトルク目標値の第１項を出力する第１項演算手段と、
   前記車両情報の一つであるモータ回転速度に対して、前記バンドパスフィルタの特性を有する伝達特性と、車両へのトルク入力とモータ回転速度との伝達特性のモデルとからなる第２のフィルタ処理を施すことにより、第２のトルク目標値の第２項を出力する第２項演算手段と、
   前記第２のトルク目標値の第１項と、前記第２のトルク目標値の第２項との偏差に基づいて、第２のトルク目標値を演算するトルク目標値演算手段とを備え、
   前記トルク指令値演算手段は、前記第１のトルク目標値と前記第２のトルク目標値とに基づいて、前記トルク指令値を演算し、
   前記第２項演算手段は、前記第２のフィルタ処理において、前記伝達特性のモデルの同定値よりも大きい値に設定された減衰係数を用いることを特徴とする電動車両の制御装置。
2. 第２項演算手段は、制御対象周波数における前記第２のフィルタ処理の周波数特性のずれを補正する補正機能を有し、前記バンドパスフィルタの特性を有する伝達特性の中心周波数を補正することにより、前記制御対象周波数における位相を補正することを特徴とする請求項１に記載された電動車両の制御装置。
3. 第２項演算手段は、制御対象周波数における前記第２のフィルタ処理の周波数特性のずれを補正する補正機能を有し、前記第２のフィルタ処理の共振周波数特性の周波数を可変とすることにより、前記制御対象周波数における位相を補正することを特徴とする請求項１に記載された電動車両の制御装置。
4. 第２項演算手段は、制御対象周波数における前記第２のフィルタ処理の周波数特性のずれを補正する補正機能を有し、前記バンドパスフィルタの特性を有する伝達特性をゲイン補正することにより、前記制御対象周波数におけるゲインを補正することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載された電動車両の制御装置。

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