JP5857781B2 - 電動モータを用いた車両の制振制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動モータを用いた車両の制振制御装置に関するものである。

従来より、電気自動車やハイブリッド車両などの電動モータを用いた車両において、該車両で発生する振動を抑制する制振制御装置が知られている。たとえば、特許文献１では、アクセル開度や車速などから算出される駆動モータの駆動トルク目標値Ｔｍに対して、車両のトルク伝達系の固有振動周波数成分を除去または低減する制振フィルタ処理を行うことで第１のトルク目標値Ｔｍ１を算出するとともに、モータ回転数の推定値とモータ回転数の実測値との偏差に基づいて外乱抑制フィルタ処理を行うことで第２のトルク目標値Ｔｍ２を算出し、これらを加算する事で駆動トルク指令値を得て、駆動モータのトルクを駆動トルク指令値に一致するように、駆動モータの電流を制御することで、振動の抑制を図っている。

この特許文献１では、モータのトルク制御によって、モータと、モータから車輪に至る車輪駆動系との共振などに基づく回転振動を抑制することを目的としており、これにより、停止状態ある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を可能としている。

特開２００３−９５６６号公報

ところで、電気自動車やハイブリッド車両のような電動車両にあっては、雨天や寒地などで、路面摩擦係数（路面μ）が変化する場合においては、これに伴って、電動モータから車輪に至る車輪駆動系の共振点も変化することとなる。

しかしながら、上記特許文献１の技術においては、高摩擦係数路面（高μ路）に対応する制御パラメータを用いて、低摩擦係数路面（低μ路）を走行した場合に、実路面における共振点と制振制御における共振点との間に差異が生じてしまうこととなる。そのため、上記特許文献１の技術においては、路面摩擦係数（路面μ）が変化した場合に、制振制御効果を十分に得ることができず、そのため、路面摩擦係数（路面μ）が変化する場面において、停止状態あるいは減速状態からアクセルを踏み込んだ場合等において、ハンチングを起こしてしまうという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、路面摩擦係数が変化した場合でも、制振制御効果を十分に得ることができる電動モータを用いた車両の制振制御装置を提供することにある。

本発明は、電動モータを動力源とする車両の振動を抑制する制振制御装置において、前記車両の車両情報に基づいて、駆動トルク目標値を設定する駆動トルク目標値設定手段と、前記車両の車両情報に基づいて、車両駆動系のねじり振動と等しい周波数成分を除去あるいは低減させる特性を有する制振フィルタと、外乱を抑制する外乱抑制フィルタとを備え、前記制振フィルタとして、前記車両へのトルク入力とモータ回転速度の伝達特性のモデルＧｐ（ｓ）と、予め設定されるトルク入力とモータ回転速度との伝達特性の理想モデルＧｍ（ｓ）とで構成されるＧｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる特性を有するものを用いて、該制振フィルタにより、前記駆動トルク目標値をフィルタ処理することで、第１のトルク目標値を算出し、該第１のトルク目標値に基づいて算出されたモータトルク指令値を用いて、前記電動モータの駆動を行なわせることで、車両駆動系のねじり振動を低減する制振制御手段と、車両が走行する路面の摩擦係数を推定する摩擦係数推定手段と、前記摩擦係数推定手段により推定された路面の摩擦係数に基づいて、該摩擦係数に応じた、駆動モータと車輪駆動系との共振周波数である固有振動周波数を算出し、算出した固有振動周波数を用いて、前記制振フィルタを構成するＧｐ（ｓ）の制御パラメータを補正する制御パラメータ補正手段と、を備え、前記制御パラメータ補正手段は、前記摩擦係数推定手段により推定された路面の摩擦係数が低いほど、前記制振フィルタを構成するＧｐ（ｓ）の制御パラメータ中における、固有振動周波数の値が高くなるように補正を行うことを特徴とする電動モータを用いた車両の制振制御装置によって、上記課題を解決する。

本発明によれば、車両が走行する路面の摩擦係数が変化した場合でも、車両駆動系のねじり振動を低減するための制振制御を行う際における制御パラメータを、路面の摩擦係数に応じて調整することができるため、制振制御効果を十分に得ることができる。

図１は、本発明の一実施の形態に係る電動車両のシステム構成図である。 図２は、電動モータコントローラの制御フローチャートである。 図３は、モータ回転数と、アクセル開度、および出力トルクの関係のマップを示す特性図である。 図４は、図２のステップＳ３の路面μ推定処理の手順を示す制御ブロック図である。 図５は、本実施形態に係る制振制御の手順を示す制御ブロック図である。 図６は、車両の運動方程式を示す説明図である。 図７は、路面μ推定処理のフローチャートである。 図８は、図５に示す制御ブロック図を等価変換した場合の制御ブロック図である。 図９は、本実施形態で用いる伝達関数Ｈ（ｓ）の特性曲線を示す図である。 図１０は、制振制御定数変更処理のフローチャートである。 図１１は、路面摩擦係数に応じた固有振動周波数ｆｐの特性を示す図である。 図１２は、路面摩擦係数に応じた減衰係数ζの特性を示す図である。 図１３は、比較例の制御を示すタイムチャートである。 図１４は、本実施形態の制御を示すタイムチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る電動車両のシステム構成を示す図であり、駆動系部品として、バッテリ２と、インバータ３と、電動モータ４と、変速機７と、減速機８と、駆動輪９とを備える。また、制御系部品として、電動モータコントローラ１と、モータ回転センサ５と、電流センサ６と、アクセル開度センサ１０と、車速センサ１１と、車輪速度センサ１２とを備える。

本実施形態の電動車両は、バッテリ２から電動モータ４に電力を送電し、バッテリ２に充電された電力により駆動輪を駆動する車両である。

電動モータコントローラ１は、車速センサ１１により検出された車速Ｖ、アクセル開度センサ１０により検出されたアクセル開度θ、モータ回転センサ５により検出された電動モータの回転数ωｍ、および、電流センサ６により検出された電動モータ４の電流（三相交流の場合はｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）等の各種車両変数の信号をデジタル信号として、これら各センサから入力し、各種車両変数に応じて電動モータ４を制御するためのＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号に応じてドライブ回路を通じてインバータ３の駆動信号の生成を行なう。

バッテリ２は、充放電可能な二次電池から構成され、電動モータ４による回生電力を充電したり、電動モータ４へ駆動電力を放電したりする。

インバータ３は、バッテリ２と電動モータ４とのそれぞれに接続され、電動モータ４が発電する三相交流電力を直流に変換してバッテリ２に供給したり、また、バッテリ２の直流電力を三相交流電力に逆変換して電動モータ４に供給したりする。なお、インバータ３としては、たとえば、各相ごとに２個のスイッチング素子（例えばＩＧＢＴ等のパワー半導体素子）を備え、駆動信号に応じてスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、直流電流を交流に変換・逆変換するものなどを用いることができる。

電動モータ４は、インバータ３より供給される交流電流により駆動力を発生し、変速機７および減速機８を通して左右の駆動輪９に駆動力を伝達する。一方、電動車両の減速走行時などに左右の駆動輪９に連れ回されて回転することにより、回生駆動力を発生させることでエネルギーを回生する。また、電動モータ４には、図１に示すように、各相の電流を検出するための電流センサ６や、電動モータ４の回転数ωｍを検出するためのモータ回転センサ５が設けられている。モータ回転センサ５としては、たとえば、レゾルバやエンコーダなどが挙げられる。

変速機７は、ローギアとハイギアの２段変速機であり、通常、電動車両の加速性能と最高速度の両立を狙ったセッティングとされる。本実施形態においては、２段変速機に代えて、多段変速機、または無段変速機も用いることができ、あるいは変速機を有しないような構成とすることもできる。

次いで、電動モータコントローラ１の主動作を、路面の摩擦係数（以下、「路面μ」とする）が低い状態（たとえば、圧雪路面や濡れた路面）の場合を例に、図２に示す制御フローチャートに基づいて説明する。なお、以下に説明する演算は、電動モータコントローラ１において所定の制御演算周期、例えば１０ｍｓｅｃ毎に実行される。

ステップＳ１の入力処理では、以下に説明する各種制御演算に必要となる各種信号を、センサ入力、または他のコントローラより通信にて取得する。本実施形態においては、ステップＳ１の入力処理において、たとえば、電動モータ４に流れる三相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ、電動モータ４の回転数ωｍ、車速Ｖ（従動輪速度Ｖ）、アクセル開度θ、および直流電圧値Ｖｄｃを取得する。

具体的には、ステップＳ１においては、電動モータ４に流れる三相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを、電流センサ６から取得する。なお、この際において、三相の電流値の合計はゼロになることから、例えばｉｗはセンサ入力せず、ｉｕとｉｖとの値から計算で求めてもよい。また、電動モータ４の回転数ωｍは、レゾルバやエンコーダなどから構成されるモータ回転センサ５により取得する。車速Ｖ（従動輪速度Ｖ）は、車速センサ１１により取得する。アクセル開度θは、アクセル開度センサ１０により取得する。さらに、直流電圧値Ｖｄｃ[Ｖ]は、直流電源ラインに備え付けられた電圧センサ（不図示）、またはバッテリ２に備えられたバッテリコントローラ（不図示）より送信される電源電圧値により求めることができる。

ステップＳ１に続くステップＳ２の目標トルク算出処理では、アクセル開度θおよび駆動モータ回転数ωｍに基づき、図３に示すアクセル開度−トルクテーブルを用いて、駆動トルク目標値Ｔｍを算出する。

図２に戻り、ステップＳ２に続くステップＳ３の路面μ推定処理では、従動輪速度Ｖ、従動輪速度Ｖから算出される従動輪加速度ｄＶ/ｄｔ、駆動モータ回転数ωｍ、および従動輪イナーシャを含む車両等価質量Ｍに基づいて、車両が現在走行している路面の路面μを推定する。なお、ステップＳ３の路面μ推定処理については、詳細を後述する。

ステップＳ４の制振制御定数変更処理では、上述したステップＳ３で推定した路面μに基づいて、車両の固有振動周波数ｆｐを判断し、制振制御の制御パラメータの変更を行う。そして、上述したステップＳ２で算出した駆動トルク目標値Ｔｍに対して、制振フィルタ処理を行なうことで第１のトルク目標値Ｔｍ１を算出し、また、外乱抑制フィルタを用いて第２のトルク目標値Ｔｍ２を算出し、これらを加算することで、駆動トルク指令値Ｔｍ＊を算出する。なお、ステップＳ４の制振制御定数変更処理については、詳細を後述する。

ステップＳ５の電流指令値算出処理では、上述したステップＳ４で算出した駆動トルク指令値Ｔｍ＊と、電動モータ回転数ωｍおよび直流電圧値Ｖｄｃから、ｄｑ軸電流目標値ｉｄ＊，ｉｑ＊を所定のテーブルより参照して求める。

ステップＳ６の電流制御では、まず、三相電流値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗと駆動モータ回転速度ωｍとからｄｑ軸電流値ｉｄ，ｉｑの演算を実行する。そして、上述したステップＳ５で算出したｄｑ軸電流目標値ｉｄ＊，ｉｑ＊と、演算したｄｑ軸電流値ｉｄ，ｉｑとの偏差からｄｑ軸電圧指令値ｖｄ，ｖｑを演算する。なお、この部分には非干渉制御を加えることもある。

次いで、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ，ｖｑと駆動モータ回転速度ωｍとから三相電圧指令値ｖｕ，ｖｖ，ｖｗを演算する。演算した三相電圧指令値ｖｕ，ｖｖ，ｖｗと直流電圧ＶｄｃとからＰＷＭ信号（ｏｎ ｄｕｔｙ）ｔｕ［％］，ｔｖ［％］，ｔｗ［％］を演算する。このようにして求めたＰＷＭ信号によりインバータ３のスイッチング素子を開閉制御することにより、電動モータ４を駆動トルク指令値Ｔｍ＊で指示された所望のトルクで駆動することができる。

次に、図２のステップＳ３の路面μ推定処理における、詳細な処理について、図４に示す制御ブロック図、および図７に示すフローチャートに基づいて具体的に説明する。

本実施形態の路面μ推定処理においては、まず、高摩擦係数路面（以下、「高μ路」とする）にて予め設定した係数Ｋｔ’と、従動輪速Ｖ、従動輪加速度ｄＶ/ｄｔ、およびモータ回転数ωｍとより低摩擦係数路面（以下、「低μ路」とする）における係数Ｋｔを推定し、これらＫｔ’， Ｋｔを用いて、Ｋｔ／Ｋｔ’を演算することにより、リアルタイムに路面μの推定を行なうものである。なお、ここにおいて、係数Ｋｔ’は、高μ路走行時のタイヤと路面の摩擦に関する係数であり、係数Ｋｔは、低μ路走行時の実路面摩擦に関する係数である。

ここで、路面μ推定処理の詳細について説明する。図６は、駆動ねじり振動系の運動方程式を示す説明図であり、同図における各符号は、以下に示す通りである。
Ｊｍ：駆動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：駆動系のねじり剛性
Ｋｔ：タイヤと路面の摩擦に関する係数
Ｎ：オーバーオールギヤ比
ｒ：タイヤの過重半径
ωｍ：駆動モータの角速度
Ｔｍ＊：駆動トルク指令値
ＴＤ：駆動輪のトルク
Ｆ：車両に加えられる力
Ｖ：車両の速度
ωｗ：駆動輪の角速度

そして、図６より、以下の運動方程式を導くことができる。
Ｊｍ・ω^＊ｍ＝Ｔｍ−ＴＤ／Ｎ ・・・（１）
２Ｊｗ・ω^＊ｗ＝ＴＤ−ｒＦ ・・・（２）
ＭＶ^＊＝Ｆ ・・・（３）
ＴＤ＝ＫＤ∫（ωｍ／Ｎ−ωｗ）ｄｔ ・・・（４）
Ｆ＝ＫＴ（ｒωｗ−Ｖ） ・・・（５）
ここで、上記式（１）〜（５）において、各符号の右上に付されている「＊」は、時間微分を表す。

そして、路面μを推定する際には、リアルタイムに演算したタイヤと路面の摩擦に関する係数Ｋｔを推定する必要があるところ、上記式（３）および上記式（５）から、下記式（６）を導くことができ、これを変形することで、下記式（７）を得ることができる。
ＭＶ^＊＝Ｋｔ（ｒωｗ−Ｖ） ・・・（６）
Ｋｔ＝ＭＶ^＊／（ｒωｗ−Ｖ） ・・・（７）
そのため、本実施形態では、上記式（７）を用いて、リアルタイムに演算した係数Ｋｔと、予め算出した高μ路走行時のタイヤと路面の摩擦に関する係数であるＫｔとに基づいて、Ｋｔ／Ｋｔ’を演算することにより、低μ路における路面μを推定するものである。

すなわち、本実施形態では、図４の制御ブロック図に示すように、上記式（７）に従い、駆動モータ回転数ωｗに、タイヤの荷重半径ｒ、車速Ｖ（従動輪速Ｖ）、および車両重量Ｍに基づいて、実路面摩擦に関する係数（低μ路走行時の摩擦に関する係数）Ｋｔを算出し、これと、予め算出した高μ路走行時のタイヤと路面の摩擦に関する係数であるＫｔとを用いて、Ｋｔ／Ｋｔ’を演算することで、低μ路における路面μを推定する。

そして、このような図４に示す制御ブロック図にしたがって実行される路面μ推定処理の具体的な流れについて、図７に示すフローチャートに基づいて説明する。

まず、ステップＳ３１では、高μ路の相当のタイヤと路面摩擦に関する係数Ｋｔ’を取得する。

ステップＳ３２では、車速Ｖ（従動輪速Ｖ）、車両の加速度ｄＶ/ｄｔ（従動輪加速度ｄＶ/ｄｔ）、駆動モータ回転数ωｍ、従動輪イナーシャを含む車両等価質量Ｍに基づいて、上記式（７）にしたがい、実路面の摩擦に関する係数Ｋｔを算出する。

ステップＳ３３では、高μ路相当の係数Ｋｔ’と実路面の係数Ｋｔとに基づいて、下記式（８）にしたがって、路面μ’を算出する。
μ’＝Ｋｔ／Ｋｔ’ ・・・（８）

ステップＳ３４では、ステップＳ３３で算出した路面μ’と、前回処理時に算出した路面μおよび前々回処理時に算出した路面μを、それぞれ前回値μ１，前々回値μ２として読出し、下記式（９）にしたがって、フィルタ処理を行なうことで、路面μを算出し、算出した値を、現在走行中の路面の路面μとして設定する。なお、フィルタ処理としては、ローパスフィルタ等を用いたものとしてもよい。
μ＝（μ’＋μ１＋μ２）／３ ・・・（９）

最後に、ステップＳ３５において、ステップＳ３４にて得られた路面μを、次回以降の演算処理において用いるために、前回値μ１（μ１←μ）として保存するとともに、ステップＳ３４で読出した前回値μ１を、前々回値μ２（μ２←μ１）として保存して、本処理を終了する。

次いで、図２のステップＳ４の制振制御定数変更処理における、詳細な処理について、図５に示す制御ブロック図、および図１０に示すフローチャートに基づいて具体的に説明する。

まず、本実施形態における制振制御について、説明する。本実施形態では、図５の制御ブロック図に示すように、駆動トルク目標値Ｔｍに対して、制振フィルタ処理を行なうことで第１のトルク目標値Ｔｍ１を算出し、また、外乱抑制フィルタを用いて第２のトルク目標値Ｔｍ２を算出し、これらを加算することで、駆動トルク指令値Ｔｍ＊を算出し、このようにして算出された駆動トルク指令値Ｔｍ＊を用いることにより、駆動モータから車輪に至る車輪駆動系との共振に基づく回転振動を抑制するものである。

図５に示すように、本実施形態の制御ブロックは、伝達特性Ｇｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）を有する制御ブロック２０を有しており、アクセル開度θおよび駆動モータ回転数ωｍに基づいて、図３に示すアクセル開度−トルクテーブルを用いて算出された駆動トルク目標値Ｔｍに、制御ブロック２０により、Ｇｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有する制御フィルタを用いて、フィルタ処理を行なうことにより、第１のトルク目標値Ｔｍ１を算出する。ここで、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を示すモデルであり、Ｇｍ（ｓ）は、車両へのトルク入力とモータ回転速度の応答目標を示すモデル（理想モデル）を示す。

また、本実施形態の制御ブロックは、上記の伝達特性Ｇｐ（ｓ）を有する制御ブロック３０と、制御ブロック３０の出力値とモータ回転数ωｍとの偏差を演算する減算器６０と、Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有し、減算器６０で求められる偏差を入力としてフィルタ出力する制御ブロック４０と、該制御ブロック４０の出力と、第１のトルク目標値Ｔ＊とを加算する加算器７０と、をさらに備えている。なお、上記の伝達特性Ｈ（ｓ）は、該伝達特性Ｈ（ｓ）の分母次数と分子次数との差分が、伝達特性Ｇｐ（ｓ）の分母次数と分子次数との差分以上となるように設定されている。

ここで、上述したように、図６に示す駆動ねじり振動系において算出される上記式（１）〜（５）に示す運動方程式から、駆動モータトルクから駆動モータ回転数までの伝達特性Ｇｐ（ｓ）を求めると、下記式（１０）〜（１８）の如くとなる。
Ｇｐ（ｓ）＝（ｂ_３ｓ^３＋ｂ_２ｓ^２＋ｂ_１ｓ＋ｂ_０）
／ｓ（ａ_４ｓ^３＋ａ_３ｓ^２＋ａ_２ｓ＋ａ_１） ・・・（１０）
ａ_４＝２Ｊｍ・Ｊｗ・Ｍ ・・・（１１）
ａ_３＝Ｊｍ（２Ｊｗ＋Ｍｒ^２）ＫＴ ・・・（１２）
ａ_２＝（Ｊｍ＋２Ｊｗ／Ｎ^２）Ｍ・ＫＤ ・・・（１３）
ａ_１＝（Ｊｍ＋２Ｊｗ／Ｎ^２＋Ｍｒ^２／Ｎ^２）ＫＤ・ＫＴ ・・・（１４）
ｂ_３＝２Ｊｗ・Ｍ ・・・（１５）
ｂ_２＝（２Ｊｗ＋Ｍｒ^２）ＫＴ ・・・（１６）
ｂ_１＝Ｍ・ＫＤ ・・・（１７）
ｂ_０＝ＫＤ・ＫＴ ・・・（１８）

そして、上記式（１０）に示す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、下記式（１９）のαとβとが極めて近い値を示すことに相当する。
Ｇｐ（ｓ）＝（ｓ＋β）（ｂ_２′ｓ^２＋ｂ_１′ｓ＋ｂ_０′）
／ｓ（ｓ＋α）（ａ_３′ｓ^２＋ａ_２′ｓ＋ａ_１′） ・・・（１９）

従って、上記式（１９）における極零相殺（α＝βと近似する）を行うことにより、下記式（２０）に示す如くの（２次）／（３次）の伝達特性Ｇｐ（ｓ）を構成する。
Ｇｐ（ｓ）＝（ｂ_２′ｓ^２＋ｂ_１′ｓ＋ｂ_０′）
／ｓ（ａ_３′ｓ^２＋ａ_２′ｓ＋ａ_１′） ・・・（２０）

本実施形態では、上記式（２０）をマイコン処理により具現化するため、たとえば、下記式（２１）を用いてＺ変換し、離散化する。
ｓ＝（２／Ｔ）・｛（１−Ｚ^−１）／（１＋Ｚ^−１）｝ ・・・（２１）
ここで、上記式（２１）式に示す伝達特性Ｇｐ（ｓ）は、純積分項を有するため、図５に示す制御ブロックは、図８に示す制御ブロックに等価変換することができる。すなわち、伝達特性Ｈ（ｓ）を有する制御ブロックと、伝達特性Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）を有する制御ブロックとを有する構成に変換することができ、これにより、ドリフトの発生を防止することができる。

また、伝達特性Ｇｐ（ｓ）は、車両の変速比が可変の場合には、変速比に応じて各定数を変更する構成とすれば、変速比によらずに、常に、高精度な制振効果を得ることができる。

次いで、図５に示す、外乱抑制フィルタの伝達特性Ｈ（ｓ）について説明する。伝達特性Ｈ（ｓ）は、バンドパスフィルタとした場合に、振動のみを低減するフィードバック要素となる。この際、図９に示すようにバンドパスフィルタの特性を設定すると、最も大きな効果を得ることができる。すなわち、伝達特性Ｈ（ｓ）は、ローパス側、およびハイパス側の減衰特性が略一致し、かつ、駆動系のねじり共振周波数が、対数軸（ｌｏｇスケール）上で、通過帯域の中央部近傍となるように設定されている。そして、たとえば、伝達特性Ｈ（ｓ）を一次のハイパスフィルタとする場合、周波数ｆｐを駆動系のねじり共振周波数とし、ｋを任意の値として下記式（２２）に示すように構成する。
Ｈ（ｓ）＝τＨｓ／｛（１＋τＨｓ）・（１＋τＬｓ）｝ ・・・（２２）
ただし、τＬ＝１／（２πｆＨＣ）、ｆＨＣ＝ｋｆｐ、τＨ＝１／（２πｆＬＣ）、ｆＬＣ＝ｆｐ／ｋである。
上記の定数「ｋ」は、制御系の安定性を保つため大きさに限界があるが、大きい程効果が大きい。また、場合によっては、１以下の値を選ぶことが可能である。これを前述の場合と同様にＺ変換し、離散化して用いることができる。

次いで、制振制御定数変更処理について、説明する。
まず、車両の駆動トルク入力と駆動モータ回転速度の伝達特性のモデルＧｐ（ｓ）である上記式（２０）の分母の係数ａ_１′とａ₃′とを用いると、固有振動角速度ω_ｐは、下記式（２３）に示すとおりとなる。
ω_ｐ＝（ａ_１′／ａ_３′）^1/2 ・・・（２３）
そして、固有振動角速度ω_ｐは、下記式（２４）により、固有振動周波数ｆｐに変換することができる。
ｆｐ＝ω_ｐ ／２π ・・・（２４）

そして、本実施形態においては、上述した方法（図７のステップＳ３４参照）にしたがって算出された路面μに応じて、路面μによる固有振動周波数ｆｐを図１１に示すマップを用いて算出し、これを用いて、制振フィルタＧｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）を構成する制御パラメータ、具体的にはＧｐ（ｓ）の制御パラメータを調整する。すなわち、算出した固有振動周波数ｆｐから構成される周波数成分を発電電力から除去あるいは低減させるために、駆動トルク目標値Ｔｍに、固有振動周波数ｆｐにより制御パラメータを調整した制振フィルタＧｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）を用いて、フィルタ処理を行なうことで、第１のトルク目標値Ｔｍ１を算出する。なお、本実施形態では、図１１に示すように、算出された路面μが低いほど、固有振動周波数ｆｐを高く設定し、逆に、路面μが高いほど、固有振動周波数ｆｐを低く設定する。

また、本実施形態においては、上述した方法（図７のステップＳ３４参照）にしたがって算出された路面μに応じて、路面μによる減衰係数ζを図１２に示すマップを用いて算出し、これを用いて、制振フィルタＧｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）を構成する制御パラメータ、具体的にはＧｍ（ｓ）の制御パラメータを調整する。特に、本実施形態によれば、このような構成を採用することで、路面μが低くなった場合でも、モデル化誤差の発生を有効に抑制することができる。なお、本実施形態では、図１２に示すように、算出された路面μが低いほど、減衰係数ζを高く設定し、逆に、路面μが高いほど、減衰係数ζを低く設定する。また、減衰係数ζは１より大きくな値とすることが望ましく、これにより、固有振動周波数付近の減衰幅をより広くすることができるため、モデル化誤差があった際も、車両駆動系のねじり振動に対する振動抑制に効果を得ることができる。

加えて、本実施形態においては、上述した方法（図７のステップＳ３４参照）にしたがって算出された路面μに応じて、路面μによる固有振動周波数ｆｐを図１１に示すマップを用いて算出し、これを用いて、外乱抑制フィルタＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）を構成する制御パラメータ、具体的にはＨ（ｓ）およびＧｐ（ｓ）の制御パラメータを調整する。特に、本実施形態によれば、このような構成を採用することで、路面μが低くなった場合でも、車両駆動系のねじり振動に対する振動抑制効果をより向上させることが可能となる。

次いで、このような図５に示す制御ブロック図にしたがって実行される制振制御定数変更処理の具体的な流れについて、図９に示すフローチャートに基づいて説明する。

まず、ステップＳ４１では、図７のステップＳ３４により算出された路面μに基づいて、路面μに応じた固有振動周波数ｆｐを、図１１に示すマップに基づいて算出する処理を実行する。

ステップＳ４２では、上述したステップＳ４１で算出された固有振動周波数ｆｐを用いて、制振フィルタＧｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）のＧｐ（ｓ）を構成する制御パラメータを調整する処理を実行する。

ステップＳ４３では、上述したステップＳ４１で算出された固有振動周波数ｆｐを用いて、外乱抑止フィルタＨ（ｓ）／Ｇ p（ｓ）のＨ（ｓ）およびＧ p（ｓ）の制御パラメータを調整する処理を実行する。

ステップＳ４４では、図７のステップＳ３４により算出された路面μに基づいて、路面μに応じたＧｍ（ｓ）の減衰係数ζを、図１２に示すマップに基づいて算出する処理を実行する。

ステップＳ４５では、ステップＳ４４で算出した減衰係数ζを用いて、制振フィルタＧｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）のＧｍ（ｓ）を構成する制御パラメータを調整する処理を実行する。

最後に、ステップＳ４６では、図５に示すように、ステップＳ２で算出された駆動トルク目標値Ｔｍに対して、上述したステップＳ４１〜Ｓ４５で算出された各制御パラメータを用いて、制振フィルタ処理を実行することで、第１のトルク目標値Ｔｍ１を算出し、駆動トルク指令値Ｔｍ＊と、モータ回転数の実測値に基づいて外乱抑制フィルタ処理を実行することで、第２のトルク目標値Ｔｍ２を算出し、これらをそれぞれ加算することで、駆動トルク指令値Ｔｍ＊を得て、本処理を終了する。

次に、本実施形態の制御と従来の制御とを比較する。図１３は従来の制御の問題点を示すタイムチャートであり、図１４は本実施形態の制御を示すタイムチャートである。図１３、図１４に示す例においては、低μ路において、時刻１ｓｅｃにて、駆動トルク目標値Ｔｍをステップ的に入力して加速した場合を例示しており、時刻０ｓｅｃ〜１ｓｅｃにおいては、モータ指令トルクが０[Ｎｍ]で、停車状態としている。

まず、図１３に示す従来例としては、駆動トルク目標値Ｔｍに、高μ路に対応する制振フィルタおよび外乱抑制フィルタを使い、駆動トルク指令値Ｔｍ＊を算出し加速した場合の結果を示している。図１３に示すように、従来例においては、時刻１ｓｅｃでの加速開始と共に、制振制御パラメータが最適に合っておらず、時刻１ｓｅｃから時刻２ｓｅｃにかけて、モータ回転数にハンチングが起こる結果となった。

これに対し、本実施形態に係る例として、駆動トルク目標値Ｔｍに、路面μに応じた制振フィルタと外乱抑制フィルタとを用いて、フィルタ処理を行なうことで、駆動トルク指令値Ｔｍ＊を算出し加速した場合の結果を、図１４に示す。図１４に示すように、本実施形態においては、時刻１ｓｅｃでの加速開始と共に、制振制御パラメータが適切となっており、そのため、車両駆動系のねじり振動に対する振動抑制に効果を確実に得られており、低μ路においてもスムーズな加速を実現している。

以上のとおり本発明の実施の形態によれば、車両駆動系のねじり振動を低減するための制振制御を行う際に、制振制御に用いる制御パラメータを、路面μに応じて調整するため、路面μが変化する場合においても、駆動モータ４と、駆動モータ４から車輪に至る車輪駆動系との共振点を確実に捉えることができ、制振制御へこの共振点を反映させることにより、路面μが変化した際の車両駆動系のねじり振動を効果的に抑制することができる。そして、その結果として、本実施形態によれば、低μ路における、停止状態あるいは減速状態からアクセルを踏み込んだ場合等においても、確実な制振効果を得ることができ、これにより、ハンチングを低減し、スムーズな加速を実現することができる。

また、本実施形態によれば、制振フィルタＧｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）によるフィルタ処理を、駆動トルク目標値Ｔｍに対して行うことにより、路面μが変化した場合に、制振フィルタＧｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）の制御パラメータを変更することで、低μ路においても、車両駆動系のねじり振動に対する振動抑制効果を的確に得ることができる。

さらに、本実施形態においては、外乱抑制フィルタＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）を構成するＨ（ｓ）は、中心周波数が路面μに応じた車両の駆動系のねじり固有振動周波数と一致しているバンドパスフィルタ特性を有するものであるため（図９参照）、駆動系のねじり固有振動周波数が対数軸上でＨ（ｓ）の通常帯域の中央となるように構成することにより、理論上不要な振動に対し、位相差ゼロでキャンセルトルクを与えられるため、振動抑制に効果を発揮することができる。そのため、本実施形態によれば、路面μが変化した場合に、外乱抑制フィルタＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）を構成するＨ（ｓ）を変更することで、低μ路においても、車両駆動系のねじり振動に対する振動抑制効果を的確に得ることができる。

また、本実施形態においては、制振フィルタＧｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）のＧｍ（ｓ）は、駆動トルク目標値Ｔｍを入力とし、規範となる応答を算出するものであるが、路面μが変化した場合に、Ｇｍ（ｓ）の制御パラメータを変更することで、規範応答であるＧｍ（ｓ）の伝達特性の安定性を重視することができ、これにより、モデル化誤差が生じた場合でも、車両駆動系のねじり振動に対する振動抑制効果を的確に得ることができる。特に、路面μが低くなる程、制振フィルタは、モデル化誤差が発生する傾向にある一方で、このような不具合を適切に防止することができる。

加えて、本実施形態においては、路面μを推定する際には、従動輪速、加速度、モータ回転数から演算される駆動輪速、および従動輪イナーシャを含む車両等価重量に基づいて推定するため、走行中、リアルタイムで路面μの推定を行なうことができ、そのため、駆動輪と従動輪の偏差でスリップ率を出し、パラメータ変更を行う方法と比較して、より正確に路面μの推定を行なうことができる。

なお、上述した実施形態において、電動モータコントローラ１は、本発明の制振制御手段、摩擦係数推定手段、制御パラメータ補正手段、駆動トルク目標値設定手段、およびモータ回転速度推定手段にそれぞれ相当する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

１：電動モータコントローラ
２：バッテリ
３：インバータ
４：電動モータ
５：モータ回転センサ
６：電流センサ
７：変速機
８：減速機
９：駆動輪
１０：アクセル開度センサ
１１：車速センサ
１２：車輪速度センサ

Claims (6)

1. 電動モータを動力源とする車両の振動を抑制する制振制御装置において、
   前記車両の車両情報に基づいて、駆動トルク目標値を設定する駆動トルク目標値設定手段と、
   前記車両の車両情報に基づいて、車両駆動系のねじり振動と等しい周波数成分を除去あるいは低減させる特性を有する制振フィルタと、外乱を抑制する外乱抑制フィルタとを備え、前記制振フィルタとして、前記車両へのトルク入力とモータ回転速度の伝達特性のモデルＧｐ（ｓ）と、予め設定されるトルク入力とモータ回転速度との伝達特性の理想モデルＧｍ（ｓ）とで構成されるＧｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる特性を有するものを用いて、該制振フィルタにより、前記駆動トルク目標値をフィルタ処理することで、第１のトルク目標値を算出し、該第１のトルク目標値に基づいて算出されたモータトルク指令値を用いて、前記電動モータの駆動を行なわせることで、車両駆動系のねじり振動を低減する制振制御手段と、
   車両が走行する路面の摩擦係数を推定する摩擦係数推定手段と、
   前記摩擦係数推定手段により推定された路面の摩擦係数に基づいて、該摩擦係数に応じた、駆動モータと車輪駆動系との共振周波数である固有振動周波数を算出し、算出した固有振動周波数を用いて、前記制振フィルタを構成するＧｐ（ｓ）の制御パラメータを補正する制御パラメータ補正手段と、を備え、
   前記制御パラメータ補正手段は、前記摩擦係数推定手段により推定された路面の摩擦係数が低いほど、前記制振フィルタを構成するＧｐ（ｓ）の制御パラメータ中における、固有振動周波数の値が高くなるように補正を行うことを特徴とする電動モータを用いた車両の制振制御装置。
2. モータトルク指令値を入力することで、前記電動モータの回転速度推定値を算出するモータ回転速度推定手段をさらに備え、
   前記制振制御手段は、前記外乱抑制フィルタとして、前記モデルＧｐ（ｓ）と、分母次数と分子次数との差分が、前記モデルＧｐ（ｓ）の分母次数と分子次数との差分以上となる伝達特性Ｈ（ｓ）とで構成されるＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる特性を有するものを用いて、前記電動モータの回転速度推定値と、前記電動モータの実際の回転速度との差分を、前記外乱抑制フィルタで処理することにより、第２のトルク目標値を算出し、前記第１のトルク目標値および前記第２のトルク目標値に基づいて算出されたモータトルク指令値を用いて、前記電動モータの駆動を行なわせるとともに、
   前記制御パラメータ補正手段は、前記摩擦係数推定手段により推定された路面の摩擦係数に応じた固有振動周波数に基づいて、前記外乱抑制フィルタを構成するＨ（ｓ）、Ｇｐ（ｓ）の制御パラメータを補正することを特徴とする請求項１に記載の電動モータを用いた車両の制振制御装置。
3. 前記制御パラメータ補正手段は、前記摩擦係数推定手段により推定された路面の摩擦係数が低いほど、前記外乱抑制フィルタを構成するＨ（ｓ）、Ｇｐ（ｓ）の制御パラメータの固有振動周波数を高く設定することを特徴とする請求項２に記載の電動モータを用いた車両の制振制御装置。
4. 前記車両の車両情報に基づいて、駆動トルク目標値を設定する駆動トルク目標値設定手段をさらに備え、
   前記制振制御手段は、前記制振フィルタとして、前記車両へのトルク入力とモータ回転速度の伝達特性のモデルＧｐ（ｓ）と、予め設定されるトルク入力とモータ回転速度との伝達特性の理想モデルＧｍ（ｓ）とで構成されるＧｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる特性を有するものを用いて、該制振フィルタにより、前記駆動トルク目標値をフィルタ処理することで、第１のトルク目標値を算出し、該第１のトルク目標値に基づいて算出されたモータトルク指令値を用いて、前記電動モータの駆動を行なわせるとともに、
   前記制御パラメータ補正手段は、前記摩擦係数推定手段により推定された路面の摩擦係数に応じて、前記制振フィルタを構成するＧｍ（ｓ）の制御パラメータを補正することを特徴とする請求項１に記載の電動モータを用いた車両の制振制御装置。
5. 前記制御パラメータ補正手段は、前記摩擦係数推定手段により推定された路面の摩擦係数が低いほど、前記制振フィルタを構成するＧｍ（ｓ）の制御パラメータ中における、減衰特性を示す減衰係数の減衰幅を、前記摩擦係数推定手段により推定された路面の摩擦係数が低いほど、大きくなるように補正を行うことを特徴とする請求項４に記載の電動モータを用いた車両の制振制御装置。
6. 前記摩擦係数推定手段は、従動輪速、加速度、モータ回転数から演算される駆動輪速、および従動輪イナーシャを含む車両等価重量に基づいて、前記車両が走行する路面の摩擦係数を推定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電動モータを用いた車両の制振制御装置。

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