JP6728632B2 - Electric vehicle control method and control device - Google Patents

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Description

本発明は、電動車両の制御方法、及び、制御装置に関する。 The present invention relates to a control method for an electric vehicle and a control device.

電動機の回生制動力を任意に設定し得る設定手段を設け、設定手段によって設定された回生制動力で電動機の回生を行う電気自動車用の回生ブレーキ制御装置が知られている。 There is known a regenerative brake control device for an electric vehicle, which is provided with a setting unit that can arbitrarily set the regenerative braking force of the electric motor and regenerates the electric motor with the regenerative braking force set by the setting unit.

しかしながら、このような回生ブレーキ制御装置により制御される電気自動車では、モータから駆動輪にトルクが伝達されるトルク伝達系において、車輪特性に起因するモータにおける位相ずれやギアの不感帯などが存在することが知られている。そのため、アクセル開度や車速などから算出されたモータに対するトルク目標値をそのまま用いてモータを制御して電動車両を停車しようとしても、車両のトルク伝達系の固有振動周波数成分の振動が発生してしまうことがある。 However, in an electric vehicle controlled by such a regenerative brake control device, in the torque transmission system in which torque is transmitted from the motor to the drive wheels, there are phase shifts in the motor and dead zones of the gear due to wheel characteristics. It has been known. Therefore, even if an electric vehicle is stopped by controlling the motor by directly using the target torque value for the motor calculated from the accelerator opening degree, the vehicle speed, etc., vibration of the natural vibration frequency component of the torque transmission system of the vehicle occurs. It may end up.

これに対して、特許文献1には、制振制御のためにフィルタリング処理を行うFF(フィードフォワード)演算部を用いる技術が開示されている。この技術によれば、FF演算部は、車両のトルク伝達の固有振動周波数成分を低減する線形フィルタと、駆動軸ねじり角を演算するフィルタと、飽和関数(リミッタ)と、駆動軸ねじり角の車輪イナーシャとタイヤ摩擦力による位相ずれを補償するフィルタとにより構成される。このような飽和関数を含むFF演算部を用いることでギアのバックラッシュによる不感帯特性が考慮されるので、駆動軸に発生するねじり振動を抑制することができる。 On the other hand, Patent Document 1 discloses a technique using an FF (feed forward) calculation unit that performs a filtering process for damping control. According to this technique, the FF calculation unit includes a linear filter that reduces a natural vibration frequency component of torque transmission of a vehicle, a filter that calculates a drive shaft torsion angle, a saturation function (limiter), and a wheel having a drive shaft torsion angle. It is composed of inertia and a filter that compensates for a phase shift due to tire frictional force. By using the FF calculation unit including such a saturation function, the dead zone characteristic due to the backlash of the gear is taken into consideration, so that the torsional vibration generated in the drive shaft can be suppressed.

特開2013−223373号公報JP, 2013-223373, A

実際の電動車両においてはモータから駆動軸までのトルク伝達経路に機械損失が存在しており、この損失がトルク外乱として作用することがある。例えば、フィルタ処理における駆動軸捻り角などの車両状態量の算出結果に誤差が生じてしまい、駆動軸においてねじり振動が生じてしまう。しかしながら、特許文献1においては、トルク伝達経路の機械損失が考慮されていないため、駆動軸に発生するねじり振動を十分に抑制することができない。 In an actual electric vehicle, mechanical loss exists in the torque transmission path from the motor to the drive shaft, and this loss may act as torque disturbance. For example, an error occurs in the calculation result of the vehicle state quantity such as the drive shaft torsion angle in the filter processing, and torsional vibration occurs in the drive shaft. However, in Patent Document 1, since the mechanical loss of the torque transmission path is not taken into consideration, the torsional vibration generated in the drive shaft cannot be sufficiently suppressed.

本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、駆動軸に発生するねじり振動を抑制することができる電動車両の制御方法、及び、制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a control method and a control device for an electric vehicle that can suppress torsional vibration generated in a drive shaft.

本発明の電動車両の制御方法の一態様は、車両情報に基づいてモータに対する目標トルク指令値を設定し、該目標トルク指令値を用いて駆動輪につながるモータを制御する電動車両の制御方法であって、目標トルク指令値に対してモータから駆動軸までのトルク損失に応じた補正を行う補正ステップと、補正後の目標トルク指令値に対してモータのトルクが車両の駆動軸に伝達されない不感帯を有する車両の駆動力伝達系の固有振動周波数を低減するフィルタ処理を行うフィルタ処理ステップと、フィルタ処理後の目標トルク指令値に基づいてモータを制御するモータ制御ステップと、を有する。 One aspect of a control method for an electric vehicle according to the present invention is a control method for an electric vehicle that sets a target torque command value for a motor based on vehicle information and controls the motor connected to a drive wheel using the target torque command value. There is a correction step for correcting the target torque command value according to the torque loss from the motor to the drive shaft, and a dead zone where the motor torque is not transmitted to the drive shaft of the vehicle for the corrected target torque command value. And a motor control step of controlling the motor based on the target torque command value after the filter processing.

本発明の一態様によれば、車両の駆動力伝達系の固有振動周波数を低減するフィルタ処理ステップ、及び、モータから駆動軸までのトルク損失分を考慮した補正ステップが実行される。フィルタ処理ステップに加えて補正ステップが行われることでトルク損失分を加味した制御系の車両状態量を正確に求める事ができるようになるので、トルク損失が存在する場合でも駆動軸トルクの振動を抑制することができる。 According to one aspect of the present invention, the filtering step of reducing the natural vibration frequency of the driving force transmission system of the vehicle and the correction step of considering the torque loss amount from the motor to the drive shaft are executed. By performing the correction step in addition to the filter processing step, it becomes possible to accurately obtain the vehicle state quantity of the control system that takes into account the torque loss amount, so even if there is a torque loss, the vibration of the drive shaft torque can be reduced. Can be suppressed.

図1は、本発明の制御方法により制御される電動車両の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electric vehicle controlled by the control method of the present invention. 図2は、モータコントローラによるモータ制御のフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart of motor control by the motor controller. 図3は、アクセル開度とトルクとの関係を示すテーブルである。FIG. 3 is a table showing the relationship between the accelerator opening and the torque. 図4は、制振制御演算処理のフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart of the damping control calculation process. 図5は、制振制御演算処理の制御ブロック図である。FIG. 5 is a control block diagram of the vibration suppression control calculation processing. 図6は、電動車両の車両モデルを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a vehicle model of an electric vehicle. 図7は、FF演算部の一例の制御ブロック図である。FIG. 7 is a control block diagram of an example of the FF calculation unit. 図8は、FF演算部の他の一例の制御ブロック図である。FIG. 8 is a control block diagram of another example of the FF calculation unit. 図9は、FB演算部の一例の制御ブロック図である。FIG. 9 is a control block diagram of an example of the FB calculation unit. 図10は、FF演算部、及び、FB演算部の一例の制御ブロック図である。FIG. 10 is a control block diagram of an example of the FF calculation unit and the FB calculation unit. 図11は、H(s)の周波数特性を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing frequency characteristics of H(s). 図12は、電動車両の状態の説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram of a state of the electric vehicle.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の制御方法により制御される電動車両を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing an electric vehicle controlled by the control method of the present invention.

電動車両に搭載されるバッテリ1は、充放電可能な電池である。バッテリ1から放電される電力は、インバータ2を介してモータ3に供給される。また、モータ3にて回生電力が発生する時には、モータ3で生じる回生電力が、インバータ2を介してバッテリ1に充電される。なお、インバータ2とモータ3との間には、電流センサ4が設けられており、電流センサ4はインバータ2とモータ3との間の電流を測定する。 Battery 1 mounted on an electric vehicle is a chargeable/dischargeable battery. The electric power discharged from the battery 1 is supplied to the motor 3 via the inverter 2. When regenerative power is generated by the motor 3, the regenerative power generated by the motor 3 is charged in the battery 1 via the inverter 2. A current sensor 4 is provided between the inverter 2 and the motor 3, and the current sensor 4 measures the current between the inverter 2 and the motor 3.

インバータ2は、複数の電子デバイスにより構成される回路であり、直流と交流との変換を行う。例えば、インバータ2は、各相で2個のスイッチング素子で構成されている。なお、例えば、スイッチング素子として、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やMOS−FET(Metal−Oxide−Semiconductor Field−Effect Transistor)等のパワー半導体素子が用いられる。 The inverter 2 is a circuit composed of a plurality of electronic devices and converts direct current and alternating current. For example, the inverter 2 is composed of two switching elements for each phase. Note that, for example, a power semiconductor element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a MOS-FET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) is used as the switching element.

インバータ2においては、モータコントローラ5が生成するPWM信号に応じてスイッチング素子のON/OFFの切り替え操作が行われる。このような切り替え操作によって、バッテリ1からインバータ2に供給される直流の電流が交流に変換され、モータ3に所望の大きさの交流電流が印加される。なお、モータ3が回生制動を行う時には、モータ3にて発生する回生電力は交流電流として出力され、インバータ2によって直流に変換された後にバッテリ1に充電される。 In the inverter 2, ON/OFF switching operation of the switching element is performed according to the PWM signal generated by the motor controller 5. By such a switching operation, the direct current supplied from the battery 1 to the inverter 2 is converted into alternating current, and an alternating current of a desired magnitude is applied to the motor 3. When the motor 3 performs regenerative braking, the regenerative power generated by the motor 3 is output as an alternating current, converted into direct current by the inverter 2, and then charged in the battery 1.

モータコントローラ5は、モータ3の駆動トルクを制御するコントローラである。モータコントローラ5には、車速V、アクセル開度θ、モータ3の回転子位相α、モータ3に流れる電流I、直流電源ラインにおける直流電流値Vdc等の車両変数の信号がデジタル信号として入力される。 The motor controller 5 is a controller that controls the drive torque of the motor 3. Signals of vehicle variables such as a vehicle speed V, an accelerator opening θ, a rotor phase α of the motor 3, a current I flowing through the motor 3 and a DC current value Vdc in a DC power supply line are input to the motor controller 5 as digital signals. ..

なお、モータコントローラ5に入力される回転子位相αは、モータ3に併設された回転センサ6(例えば、レゾルバやエンコーダ)により測定される。直流電流値Vdcは、バッテリ1を制御するバッテリコントローラ1aにより測定される。また、モータ3は三相交流モータであるため、電流センサ4は、モータ3に流れる電流iu、iv、iwを測定し、その測定した電流値をモータコントローラ5に出力する。 The rotor phase α input to the motor controller 5 is measured by the rotation sensor 6 (for example, resolver or encoder) provided in the motor 3. The DC current value Vdc is measured by the battery controller 1a that controls the battery 1. Further, since the motor 3 is a three-phase AC motor, the current sensor 4 measures the currents iu, iv, iw flowing in the motor 3 and outputs the measured current value to the motor controller 5.

モータコントローラ5は、入力される車両変数に基づいてモータ3の回転制御に用いるPWM信号を生成する。そして、モータコントローラ5は、ドライブ回路(不図示)を用いて、PWM信号に応じたインバータ2の駆動信号を生成する。 The motor controller 5 generates a PWM signal used for rotation control of the motor 3 based on the input vehicle variable. Then, the motor controller 5 uses a drive circuit (not shown) to generate a drive signal for the inverter 2 according to the PWM signal.

モータ3は、インバータ2から供給される交流電流によって駆動トルクを発生させる。モータ3の駆動トルクは、減速機7及び駆動軸(ドライブシャフト)8を介して駆動輪9a、9bに駆動力を伝達する。また、モータ3は、車両の走行時に駆動輪に連れて回転し、回生制動力を発生させるとともに回生電力を発生させる。このようにして、車両の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収することができる。 The motor 3 generates drive torque by the alternating current supplied from the inverter 2. The drive torque of the motor 3 transmits the drive force to the drive wheels 9a and 9b via the speed reducer 7 and the drive shaft (drive shaft) 8. Further, the motor 3 rotates along with the driving wheels when the vehicle is running, and generates regenerative braking force and regenerative electric power. In this way, the kinetic energy of the vehicle can be recovered as electrical energy.

図2は、モータコントローラ5により行われるモータ制御のフローチャートである。 FIG. 2 is a flowchart of motor control performed by the motor controller 5.

ステップS201においては、入力処理が行われる。具体的には、モータ制御に必要な車両情報を示す信号(車両変数)が、センサ入力または他コントローラとの通信により取得される。 In step S201, input processing is performed. Specifically, a signal (vehicle variable) indicating vehicle information necessary for motor control is acquired by sensor input or communication with another controller.

上述のように、モータ3に流れる三相電流iu、iv、iwは、電流センサ4により取得される。なお、三相の電流値の合計はゼロになることが知られているので、例えばiwをセンサ入力で取得するのではなく、iuとivとから計算で求めてもよい。 As described above, the three-phase currents iu, iv, iw flowing through the motor 3 are acquired by the current sensor 4. Since it is known that the sum of the three-phase current values becomes zero, for example, iw may be calculated from iu and iv instead of being acquired by the sensor input.

モータ3の回転子位相α(電気角)[rad]は、レゾルバやエンコーダなどの回転センサにより取得される。その回転子位相α(電気角)を微分することで、回転子角速度ω(電気角)[rad/s]が求められる。そして、モータ3の機械的な角速度であるモータ角速度ωm[rad/s]は、回転子角速度ω(電気角)をモータ3の極対数で除することで求められる。 The rotor phase α (electrical angle) [rad] of the motor 3 is acquired by a rotation sensor such as a resolver or an encoder. By differentiating the rotor phase α (electrical angle), the rotor angular velocity ω (electrical angle) [rad/s] is obtained. The motor angular velocity ω m [rad/s] that is the mechanical angular velocity of the motor 3 is obtained by dividing the rotor angular velocity ω (electrical angle) by the number of pole pairs of the motor 3.

車速V[km/h]は、以下のように算出することができる。まず、モータ角速度ωmにタイヤ動半径Rを乗じ、ファイナルギヤのギヤ比で除することにより、車両速度v[m/s]を求める。そして、車両速度v[m/s]に、[m/s]から[km/h]への単位変換係数(3600/1000)を乗ずることで、車速V[km/h]を求めることができる。なお、車速V[km/h]は、不図示のメータやブレーキコントローラ等の他のコントローラより通信にて取得してもよい。 The vehicle speed V [km/h] can be calculated as follows. First, the vehicle speed v [m/s] is obtained by multiplying the motor angular velocity ω m by the tire radius R and dividing by the gear ratio of the final gear. Then, the vehicle speed V [km/h] can be obtained by multiplying the vehicle speed v [m/s] by a unit conversion coefficient (3600/1000) from [m/s] to [km/h]. .. The vehicle speed V [km/h] may be acquired by communication from another controller such as a meter or a brake controller (not shown).

アクセル開度θ[%]は、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に応じた値である。アクセル開度θは、アクセル開度センサにより取得してもよいし、車両コントローラや他のコントローラより通信にて取得してもよい。 The accelerator opening degree θ [%] is a value corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal by the driver. The accelerator opening θ may be acquired by an accelerator opening sensor or may be acquired by communication from a vehicle controller or another controller.

直流電圧値Vdc[V]は、バッテリコントローラ1aから出力される。なお、直流電圧値Vdc[V]は、直流電源ラインに設けられた電圧センサにより測定されてもよい。 The DC voltage value Vdc [V] is output from the battery controller 1a. The DC voltage value Vdc [V] may be measured by a voltage sensor provided on the DC power supply line.

ステップS202においては、基本目標トルク算出処理が行われる。モータコントローラ5は、図3に示されるアクセル開度とトルクとの関係を示すテーブルを用いて、アクセル開度θ及び車速Vに基づき、基本目標トルク指令値Tm *を設定する。 In step S202, basic target torque calculation processing is performed. The motor controller 5 sets the basic target torque command value T m * based on the accelerator opening θ and the vehicle speed V using the table showing the relationship between the accelerator opening and the torque shown in FIG.

ここで、図3を参照すると、アクセル開度θの値に応じて、モータ3が回転数N[rpm]である時に、モータ3が発生すべきトルク[T・m]が示されている。モータコントローラ5は、このテーブルを用いてアクセル開度θ及びモータ角速度ωmから求められるトルクを、基本目標トルク指令値Tm *として設定する。なお、モータ3の回転数N[rpm]は、モータ角速度ωm[rad/s]から変換することができる。 Here, referring to FIG. 3, there is shown the torque [Tm] that should be generated by the motor 3 when the motor 3 is at the rotation speed N [rpm] according to the value of the accelerator opening θ. The motor controller 5 sets a torque obtained from the accelerator opening θ and the motor angular velocity ω m using this table as a basic target torque command value T m * . The rotation speed N [rpm] of the motor 3 can be converted from the motor angular velocity ω m [rad/s].

ステップS203においては、制振制御演算処理が行われる。なお、この制振制御演算処理において制振制御が考慮された処理が行われることにより、駆動軸トルクの振動を抑制することができる。モータコントローラ5は、基本目標トルク指令値Tm *とモータ角速度ωmとに応じて、駆動軸トルクの応答を犠牲にすることなく、駆動力伝達系振動(駆動軸のねじり振動など)を抑制するように、最終トルク目標値Tm3 *を算出する。なお、制振制御演算処理の詳細については、後に、図4を用いて説明する。 In step S203, damping control calculation processing is performed. It should be noted that the vibration of the drive shaft torque can be suppressed by performing the processing in consideration of the vibration suppression control in the vibration suppression control calculation processing. The motor controller 5 suppresses drive force transmission system vibration (torsional vibration of the drive shaft, etc.) according to the basic target torque command value T m * and the motor angular velocity ω m without sacrificing the response of the drive shaft torque. Thus, the final torque target value T m3 * is calculated. The details of the damping control calculation process will be described later with reference to FIG.

ステップS204においては、電流指令値算出処理が行われる。モータコントローラ5は、S203にて算出された最終トルク目標値Tm3 *、モータ角速度ωm、直流電圧値Vdcから、モータ3に流すべき電流の目標値を同期回転座標で示したdq軸電流目標値id*、iq*を求める。具体的には、モータコントローラ5は、直流電圧値Vdc、モータ角速度ωm、及び、基本目標トルク指令値Tm *と、d軸電流目標値id*及びq軸電流目標値iq*との関係が示されたテーブルを予め記憶しており、このテーブルを用いて、dq軸電流目標値id*、iq*を求める。 In step S204, a current command value calculation process is performed. Motor controller 5, the final torque value T m3 * calculated in S203, the motor angular speed omega m, from the DC voltage value Vdc, dq axis current target showing the target value of the current to flow to the motor 3 in a synchronous rotating coordinate The values id * and iq * are obtained. Specifically, the motor controller 5 determines the relationship between the DC voltage value Vdc, the motor angular velocity ω m , the basic target torque command value T m *, and the d-axis current target value id * and the q-axis current target value iq *. Is stored in advance, and the dq-axis current target values id * , iq * are obtained using this table.

ステップS205においては、電流制御演算処理が行われる。モータコントローラ5は、まず、三相電流値iu、iv、iwと、モータ3の回転子位相αとから、dq軸電流値id、iqを演算する。次に、S204で算出したdq軸電流目標値id*、iq*と、dq軸電流id、iqとの偏差を求め、その偏差に応じて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てもよい。 In step S205, current control calculation processing is performed. The motor controller 5 first calculates the dq-axis current values id, iq from the three-phase current values iu, iv, iw and the rotor phase α of the motor 3. Next, the deviations between the dq-axis current target values id * , iq * calculated in S204 and the dq-axis currents id, iq are obtained, and the dq-axis voltage command values vd, vq are calculated according to the deviations. Note that non-interference control may be added to this portion.

そして、モータコントローラ5は、dq軸電圧指令値vd、vqとモータ3の回転子位相αとから三相電圧指令値vu、vv、vwを算出する。この三相電圧指令値vu、vv、vwと直流電圧Vdcとから、PWM信号(on duty)tu[%]、tv[%]、tw[%]を求める。 Then, the motor controller 5 calculates the three-phase voltage command values vu, vv, vw from the dq axis voltage command values vd, vq and the rotor phase α of the motor 3. From the three-phase voltage command values vu, vv, vw and the DC voltage Vdc, the PWM signals (on duty) tu[%], tv[%], tw[%] are obtained.

S201〜S205により求められPWM信号を用いて、インバータ2のスイッチング素子のON/OFFを操作する。このようにすることで、モータ3に所望の電力が供給されるので、モータ3はトルク指令値に応じたトルクで駆動することになる。 The PWM signal obtained in S201 to S205 is used to operate ON/OFF of the switching element of the inverter 2. By doing so, desired electric power is supplied to the motor 3, so that the motor 3 is driven with a torque according to the torque command value.

次に、図4、及び、図5を用いて、図2に示された制振制御演算処理(S203)の詳細について説明する。 Next, the details of the vibration suppression control calculation process (S203) shown in FIG. 2 will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

図4は、モータコントローラ5により実行される制振制御演算処理のフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart of the vibration suppression control calculation process executed by the motor controller 5.

制振制御演算処理においては、損失考慮処理(S401)、FF(フィードフォワード)演算処理(S402)、FB(フィードバック)演算処理(S403)、補償値加算処理(S404)、及び、損失補償処理(S405)が行われる。 In the vibration suppression control calculation process, loss consideration process (S401), FF (feed forward) calculation process (S402), FB (feedback) calculation process (S403), compensation value addition process (S404), and loss compensation process ( S405) is performed.

本実施形態においては、損失考慮処理(S401)によって、FF演算処理(S402)への入力値は、トルク損失に起因する減少分を考慮した有効な値に補正される。あわせて、補償値加算処理(S404)からの出力値に対して損失補償処理(S405)を行うことにより、トルク損失に起因する指令値に対する駆動トルクの減少分が補償される。 In the present embodiment, the loss consideration process (S401) corrects the input value to the FF calculation process (S402) to an effective value in consideration of the decrease due to the torque loss. At the same time, the loss compensation process (S405) is performed on the output value from the compensation value addition process (S404), so that the reduction amount of the drive torque with respect to the command value due to the torque loss is compensated.

このように損失考慮処理(S401)、及び、損失補償処理(S405)を行うことで、FF演算処理(S402)、FB演算処理(S403)、及び、補償値加算処理(S404)のみによって電動車両の振動を抑制する場合と比較すると、トルク損失が考慮されるので、さらに制振性を高めることができる。 By performing the loss consideration process (S401) and the loss compensation process (S405) as described above, the electric vehicle is operated only by the FF calculation process (S402), the FB calculation process (S403), and the compensation value addition process (S404). Since the torque loss is taken into consideration, the vibration damping property can be further improved as compared with the case of suppressing the vibration.

これらのS401〜S405までの処理の詳細について、図5を用いて説明する。 Details of the processing in S401 to S405 will be described with reference to FIG.

図5は、制振制御演算処理の制御ブロック図である。この図においては、損失考慮処理(S401)を実行する損失考慮部501と、FF演算処理(S402)を実行するFF演算部502と、FB演算処理(S403)を実行するFB演算部503と、補償値加算処理(S404)を行う補償値加算部504と、損失補償処理(S405)を行う損失補償部505と、が示されている。 FIG. 5 is a control block diagram of the vibration suppression control calculation processing. In this figure, a loss consideration unit 501 that executes a loss consideration process (S401), an FF calculation unit 502 that executes an FF calculation process (S402), an FB calculation unit 503 that executes an FB calculation process (S403), A compensation value addition unit 504 that performs a compensation value addition process (S404) and a loss compensation unit 505 that performs a loss compensation process (S405) are shown.

損失考慮部501は、基本目標トルク指令値Tm *をモータ3から駆動軸8までのトルク損失によるトルクの目減りを考慮した値に補正する。具体的には、回転運動に寄与する有効トルク成分Tm1 *が、次式にて算出される。 The loss consideration unit 501 corrects the basic target torque command value T m * to a value that takes into account the loss of torque due to the torque loss from the motor 3 to the drive shaft 8. Specifically, the effective torque component T m1 * that contributes to the rotational movement is calculated by the following equation.

Figure 0006728632
Figure 0006728632

(1)式にて示されるように、トルク損失は、トランスミッションの伝達効率などに起因してトルクの大きさに比例する成分(ηTm1 *)と、静止摩擦力のようにトルクの大きさによらず略一定の大きさであるオフセット成分(Tf)とにより構成される。ただし、ηは、トルク伝達効率であり、0以上かつ1より小さい値である(0≦η<1)。また、オフセットトルクTfは回転方向の逆向きに作用するため、モータ3が正回転の場合は負の値となり、負回転の場合は正の値となる。なお、トルク伝達効率η、及び、オフセットトルクTfは、固定値としてもよいが、損失をより厳密に考慮するために、必要に応じてモータ角速度やモータトルク等の関連するパラメータに応じて変化させてもよい。 As shown in the equation (1), the torque loss depends on the component (ηT m1 * ) proportional to the magnitude of the torque due to the transmission efficiency of the transmission and the magnitude of the torque such as the static friction force. , And an offset component (T f ) having a substantially constant magnitude. However, η is a torque transmission efficiency and is a value of 0 or more and less than 1 (0≦η<1). Further, since the offset torque T f acts in the direction opposite to the rotation direction, it has a negative value when the motor 3 is positively rotating, and has a positive value when the motor 3 is negatively rotating. Note that the torque transmission efficiency η and the offset torque T f may be fixed values, but in order to more accurately consider the loss, the torque transmission efficiency η and the offset torque T f change according to related parameters such as the motor angular velocity and the motor torque as necessary. You may let me.

FF演算部502は、損失考慮部501から出力される有効トルク成分Tm1 *に対してFF演算処理(S402)を行い、FF演算部出力FFoutを出力する。なお、FF演算部502の詳細な構成は、後に図7を用いて説明する。 The FF calculation unit 502 performs FF calculation processing (S402) on the effective torque component T m1 * output from the loss consideration unit 501 and outputs the FF calculation unit output FF out . The detailed configuration of the FF calculation unit 502 will be described later with reference to FIG. 7.

FB演算部503には、モータ3への指令値であるFF演算部出力FFoutと、モータ3の応答値であるモータ角速度ωmとが入力される。FB演算部503は、モータ3における指令値と応答値との偏差を求め、この偏差に応じてFB演算部出力FBoutを出力する。なお、FB演算部503の詳細な構成は、図7及び8にて説明する。 The FB calculation unit 503 is supplied with an FF calculation unit output FF out which is a command value to the motor 3 and a motor angular velocity ω m which is a response value of the motor 3. The FB calculation unit 503 obtains the deviation between the command value and the response value in the motor 3, and outputs the FB calculation unit output FB out according to this deviation. The detailed configuration of the FB calculation unit 503 will be described with reference to FIGS.

補償値加算部504は、FF演算部出力FFoutと、FB演算部出力FBoutとを加算して、制振制御後トルク指令値Tm2 *を生成する。 The compensation value addition unit 504 adds the FF calculation unit output FF out and the FB calculation unit output FB out to generate the post-damping control torque command value T m2 * .

損失補償部505は、補償値加算部504から出力される制振制御後トルク指令値Tm2 *に対して、モータ3から駆動軸までのトルク損失を上乗せする。具体的には、次の式を用いて最終トルク目標値Tm3 *を算出する。 The loss compensation unit 505 adds the torque loss from the motor 3 to the drive shaft to the post-damping control torque command value T m2 * output from the compensation value addition unit 504. Specifically, the final torque target value Tm3 * is calculated using the following formula.

Figure 0006728632
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なお、この(2)式においても、(1)式と同様に、ηはトルク伝達効率(0≦η<1)を示し、Tfはトルクオフセット成分を示している。なお、(2)式における制振制御後トルク指令値Tm2 *に対する最終トルク目標値Tm3 *の関係は、(1)式における基本目標トルク指令値Tm *に対する有効トルク成分Tm1 *の関係の逆の関係になる。これは、(1)式によってトルク損失分が考慮された有効値を求めるのに対して、(2)式によってトルク損失分が補償されるためである。 In the equation (2) as well, similarly to the equation (1), η indicates the torque transmission efficiency (0≦η<1), and T f indicates the torque offset component. Note that the relationship between the final torque target value T m3 * and the post-damping control torque command value T m2 * in the formula (2) is the effective torque component T m1 * of the basic target torque command value T m * in the formula (1). It is the opposite of the relationship. This is because the torque loss component is compensated by the equation (2) while the effective value in which the torque loss component is taken into consideration is calculated by the equation (1).

ここで、FF演算処理(S402)が行われるFF演算部502、及び、FB演算処理(S403)が行われるFB演算部503は、電動車両の駆動力伝達系をモデル化した車両モデルが用いて設計される。そこで、電動車両の駆動力伝達系を示す車両モデルについて説明する。 Here, the FF calculation unit 502 that performs the FF calculation process (S402) and the FB calculation unit 503 that performs the FB calculation process (S403) are used by a vehicle model that models the driving force transmission system of the electric vehicle. Designed. Therefore, a vehicle model showing the driving force transmission system of the electric vehicle will be described.

図6は、電動車両の駆動力伝達系をモデル化した図である。 FIG. 6 is a diagram modeling a driving force transmission system of an electric vehicle.

ここで、駆動力伝達系に含まれるギアにて発生するバックラッシュによる不感帯を線形関数と飽和関数の差分で表現すると、車両の運動方程式は(3)〜(8)式で表される。 Here, when the dead zone due to the backlash generated in the gear included in the driving force transmission system is expressed by the difference between the linear function and the saturation function, the equation of motion of the vehicle is expressed by Equations (3) to (8).

Figure 0006728632
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Figure 0006728632
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Figure 0006728632
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Figure 0006728632
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ただし、これらの式における各パラメータは下記の通りである。
m:モータイナーシャ
w:駆動軸イナーシャ(1軸分)
d:駆動軸のねじり剛性
t:タイヤと路面の摩擦に関する係数
al:オーバーオールギア比
r:タイヤ荷重半径
ωm:モータ角速度
ωw:駆動輪角速度
m:モータトルク
D:駆動軸トルク
F:駆動力(2軸分)
V:車体速度
θ:駆動軸のねじり角
また、(6)式におけるSt(θ)は、駆動軸ねじり角θを変数とする飽和関数であり、以下のように示される。
However, each parameter in these equations is as follows.
J m : Motor inertia J w : Drive axis inertia (for 1 axis)
K d : Torsional rigidity of drive shaft K t : Coefficient of friction between tire and road surface N al : Overall gear ratio r: Tire load radius ω m : Motor angular velocity ω w : Drive wheel angular velocity T m : Motor torque T D : Drive shaft Torque F: Driving force (for 2 axes)
V: Vehicle speed θ: Torsional angle of drive shaft Further, St(θ) in the equation (6) is a saturation function having the drive shaft torsional angle θ as a variable, and is expressed as follows.

Figure 0006728632
Figure 0006728632

なお、θBLはモータ3から駆動軸8までのオーバーオールでのギアバックラッシュ量である。 Note that θ BL is the gear backlash amount in the overall from the motor 3 to the drive shaft 8.

(3)〜(8)式により、モータトルクTmから駆動軸ねじり角θまでの伝達特性は次式のように求められる。 From the equations (3) to (8), the transfer characteristic from the motor torque T m to the drive shaft torsion angle θ can be obtained by the following equation.

Figure 0006728632
Figure 0006728632

なお、Gt(s)、Fs(s)は、次の式で示される伝達関数である。 Note that Gt(s) and Fs(s) are transfer functions represented by the following equation.

Figure 0006728632
Figure 0006728632

Figure 0006728632
Figure 0006728632

ただし、これらの式における各パラメータは下記の通りである。 However, each parameter in these equations is as follows.

Figure 0006728632
Figure 0006728632

なお、ζpは駆動トルク伝達系の減衰係数であり、ωpは駆動トルク伝達系の固有振動周波数である。 Note that ζ p is the damping coefficient of the drive torque transmission system, and ω p is the natural vibration frequency of the drive torque transmission system.

駆動軸トルクTdは、(6)、(10)式より、次のように表すことができる。 The drive shaft torque Td can be expressed as follows from the equations (6) and (10).

Figure 0006728632
Figure 0006728632

ここで、駆動軸トルクの規範応答は、次式のように示される。 Here, the normative response of the drive shaft torque is expressed by the following equation.

Figure 0006728632
Figure 0006728632

ただし、Gtm(s)は、次の式で示される伝達関数である。 However, G tm (s) is a transfer function represented by the following equation.

Figure 0006728632
Figure 0006728632

なお、ζmは理想モデルの減衰係数であり、ωmは理想モデルの固有振動周波数である。 Note that ζ m is the damping coefficient of the ideal model, and ω m is the natural vibration frequency of the ideal model.

ここで、Td=Tdmとなるようなトルク指令値Tmを求めると、次式となる。 Here, when the torque command value T m such that T d =T dm is obtained, the following equation is obtained.

Figure 0006728632
Figure 0006728632

ただし、GINVは、次の式で示される伝達関数である。 However, G INV is a transfer function represented by the following equation.

Figure 0006728632
Figure 0006728632

ここで、上述の、式(10)、(16)を用いることでFF演算部502を設計することができる。 Here, the FF operation unit 502 can be designed by using the above equations (10) and (16).

図7は、FF演算部502の制御ブロック図の一例である。 FIG. 7 is an example of a control block diagram of the FF calculation unit 502.

この図においては、FF演算部502においては、入力された有効トルク成分Tm1 *に対してFF演算処理が行われ、FF演算部出力FFoutとして出力される。また、FF演算部502は、GINV(s)のフィルタ処理を行うブロック701と、Gt(s)のフィルタ処理を行うブロック702と、(9)式に示された飽和関数であるブロック703と、(12)式に示されたFs(s)のフィルタ処理を行うブロック704とにより構成されている。 In this figure, in the FF calculation unit 502, the FF calculation process is performed on the input effective torque component T m1 * , and the result is output as the FF calculation unit output FF out . In addition, the FF operation unit 502 includes a block 701 that filters G INV (s), a block 702 that filters G t (s), and a block 703 that is a saturation function shown in Expression (9). And a block 704 that performs a filter process of Fs(s) shown in Expression (12).

なお、線形フィルタGINV(s)は、車両のトルク伝達の固有振動周波数成分を低減するフィルタとなる。フィルタGtm(s)は、駆動軸捻り角を演算するフィルタとなる。また、フィルタFs(s)は、駆動軸捻り角の車輪イナーシャとタイヤ摩擦力による位相ずれを補償するフィルタとなる。 The linear filter G INV (s) is a filter that reduces the natural vibration frequency component of the torque transmission of the vehicle. The filter G tm (s) is a filter that calculates the drive shaft torsion angle. Further, the filter F s (s) is a filter that compensates for the phase shift due to the wheel inertia of the drive shaft torsion angle and the tire frictional force.

ここで、式(10)は、以下のように理解することができる。まず、モータトルクTmと、駆動軸捻り角θを用いて示される飽和関数St(θ)に対してフィルタFs(s)の処理を行ったものとが加算される。そして、その加算値に対して、トルク指令値から駆動軸捻り角を演算するフィルタGt(s)を処理することで、駆動軸捻り角θが求められる。 Here, the equation (10) can be understood as follows. First, the motor torque T m and the value obtained by performing the processing of the filter F s (s) on the saturation function St(θ) indicated using the drive shaft twist angle θ are added. Then, a filter G t (s) that calculates the drive shaft twist angle from the torque command value is processed for the added value to obtain the drive shaft twist angle θ.

ここで、出力値であるモータトルクTmは、FF演算部出力FFoutに相当する。したがって、図7に示されるように、フィルタGt(s)であるブロック702の前段において、FF演算部出力FFoutと、飽和関数であるブロック703からの出力に対してブロック704のフィルタFs(s)の処理を行うことで求められるSt(θ)・Fs(s)とが加算される。そして、その加算値がフィードバックされてブロック702においてフィルタGt(s)の処理が行われることで、駆動軸捻り角θが求められる。 Here, the motor torque T m, which is the output value, corresponds to the FF calculation unit output FF out . Therefore, as shown in FIG. 7, in the preceding stage of the block 702 which is the filter G t (s), the output FF out of the FF operation unit and the filter Fs( St(θ)·Fs(s) obtained by performing the process of (s) is added. Then, the added value is fed back and the processing of the filter G t (s) is performed in the block 702, whereby the drive shaft torsion angle θ is obtained.

また、式(16)は、以下のように理解することができる。まず、有効トルク成分Tm1 *と、Fs(s)・St(θ)とが加算される。そして、その加算値に対してGINV(s)の処理が行われる。そして、GINV(s)の処理後の加算値から、Fs(s)・St(θ)を減ずることで、モータトルクTm(FF演算部出力FFoutに相当する)が求められる。 Further, the equation (16) can be understood as follows. First, the effective torque component T m1 * and F s (s)·St(θ) are added. Then, the processing of G INV (s) is performed on the added value. Then, the motor torque T m (corresponding to the FF calculation unit output FF out ) is obtained by subtracting F s (s)·St(θ) from the added value after the processing of G INV (s).

図7を参照すると、ブロック704からの出力は、Fs(s)・St(θ)である。したがって、GINV(s)であるブロック701の前段において、有効トルク成分Tm1 *と、ブロック704からの出力値であるFs(s)・St(θ)とが加算される。そして、その加算値がブロック701に入力されて、Ginv(s)の処理が行われる。そして、GINV(s)であるブロック701からの出力値から、ブロック704から出力されるFs(s)・St(θ)を減ずることで、FF演算部出力FFoutが求める。 Referring to FIG. 7, the output from block 704 is F s (s)·St(θ). Therefore, in the preceding stage of the block 701 which is G INV (s), the effective torque component T m1 * and the output value from the block 704, F s (s)·St(θ), are added. Then, the added value is input to the block 701, and the process of G inv (s) is performed. Then, by subtracting F s (s)·St(θ) output from the block 704 from the output value from the block 701 that is G INV (s), the FF calculation unit output FF out is obtained.

また、FF演算部502は、図7に示された構成に限られず、他の構成であってもよい。 Further, the FF calculation unit 502 is not limited to the configuration shown in FIG. 7, and may have another configuration.

図8は、FF演算部502の制御ブロック図の他の一例である。このブロック図においては、FF演算部502の構成として、フィルタGt(s)ではなく、駆動軸捻り角の理想応答を演算するフィルタGtm(s)を用いて構成されている。 FIG. 8 is another example of a control block diagram of the FF calculation unit 502. In this block diagram, not the filter G t (s) but the filter G tm (s) that calculates the ideal response of the drive shaft torsion angle is used as the configuration of the FF calculation unit 502.

まず、式(10)に式(16)を代入すると、次の式に等価変換できる。 First, by substituting the equation (16) into the equation (10), the equivalent conversion can be performed into the following equation.

Figure 0006728632
Figure 0006728632

式(18)を、図7の構成を導いた式(10)と比較すると、図7のフィルタGt(s)にはFF演算部出力FFoutであるモータトルクTmが入力されているのに対して、図8のフィルタGtm(s)には有効トルク成分Tm1 *が入力されている点が異なる。 Comparing the equation (18) with the equation (10) that derives the configuration of FIG. 7, it can be seen that the motor torque T m that is the FF calculation unit output FF out is input to the filter G t (s) of FIG. 7. In contrast, the effective torque component T m1 * is input to the filter G tm (s) in FIG.

ここで、図8の構成と図7の構成とを比較すると、図8においては、フィルタGt(s)であるブロック702の代わりにフィルタGtm(s)であるブロック801が用いられている。そして、ブロック801には、出力値であるFF補償器出力FFoutでなく、入力値である有効トルク成分Tm1 *が入力される。 Here, comparing the configuration of FIG. 8 with the configuration of FIG. 7, in FIG. 8, a block 801 that is a filter G tm (s) is used instead of the block 702 that is a filter G t (s). .. Then, to the block 801, not the output FF compensator output FF out which is an output value but the effective torque component T m1 * which is an input value is input.

次に、FB演算部503から出力されるFB演算部出力FBoutの算出方法について説明する。 Next, a method of calculating the FB calculation unit output FB out output from the FB calculation unit 503 will be described.

(3)〜(8)式をラプラス変換して、モータトルクTmからモータ角速度ωmまでの伝達特性を求めると次式となる。 When the transfer characteristics from the motor torque T m to the motor angular velocity ω m are obtained by Laplace transforming the expressions (3) to (8), the following expression is obtained.

Figure 0006728632
Figure 0006728632

なお、伝達関数Gp(s)、Gps(s)は、次の式で示される。 The transfer functions G p (s) and G ps (s) are expressed by the following equations.

Figure 0006728632
Figure 0006728632

Figure 0006728632
Figure 0006728632

なお、Gp(s)は、電動車両へのモータトルク入力に対するモータ角速度ωmの伝達特性を示す線形プラントモデルであり、Gps(s)は、ギアバックラッシュ量に対してモータ角速度のバックラッシュ補償分を求める伝達関数である。 Note that G p (s) is a linear plant model showing the transfer characteristic of the motor angular velocity ω m with respect to the motor torque input to the electric vehicle, and G ps (s) is the back of the motor angular velocity with respect to the gear backlash amount. This is a transfer function for obtaining a rush compensation amount.

ただし、これらの式における各パラメータは次式の通りである。 However, each parameter in these equations is as follows.

Figure 0006728632
Figure 0006728632

ここで、(20)式を整理すると、(22)式のように表すことができる。 Here, rearranging equation (20) can be expressed as equation (22).

Figure 0006728632
Figure 0006728632

ただし、ζpは駆動ねじり振動系の減衰係数であり、ωpは駆動ねじり振動系の固有振動周波数である。 Here, ζ p is the damping coefficient of the drive torsional vibration system, and ω p is the natural vibration frequency of the drive torsional vibration system.

車両モデルが一般的な車両であることを前提として(22)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、(22)式のαとβが極めて近い値を示すことに相当する。そこで、(22)式における極零相殺(α=βと近似する)を行うことにより、次の式に示すような(2次)/(3次)の伝達特性Gp(s)を構成することができる。 Assuming that the vehicle model is a general vehicle, when the poles and zeros of the transfer function of equation (22) are examined, one pole and one zero show extremely close values. This corresponds to that α and β in equation (22) show extremely close values. Therefore, by performing pole-zero cancellation (approximates to α=β) in the equation (22), a (second-order)/(third-order) transfer characteristic G p (s) as shown in the following equation is formed. be able to.

Figure 0006728632
Figure 0006728632

ここで、フィードバックされるFB演算部出力FBoutにおいては、振動が低減されることが好ましい。そこで、FB演算部出力FBoutに対して、さらに、バンドパスフィルタH(s)を用いた処理を行う。 Here, it is preferable that vibration is reduced in the FB calculation unit output FB out that is fed back. Therefore, the FB calculation unit output FB out is further processed using the band pass filter H(s).

なお、バンドパスフィルタH(s)の詳細については、後に図11を用いて説明する。 The details of the bandpass filter H(s) will be described later with reference to FIG.

このような、線形プラントモデルGp(s)、伝達関数Gps(s)、及び、フィルタH(s)を用いて、FB演算部503を構成することができる。 The FB calculation unit 503 can be configured using such a linear plant model G p (s), transfer function G ps (s), and filter H(s).

図9は、FB演算部503及び補償値加算部504の制御ブロック図である。 FIG. 9 is a control block diagram of the FB calculation unit 503 and the compensation value addition unit 504.

FB演算部503においては、モータ3への指令値に対応するモータ角速度推定値ωmeと、モータ3からの応答値であるモータ角速度ωmとの差に応じて、FB演算部出力FBoutが求められている。 The FB calculation unit 503 outputs the FB calculation unit output FB out according to the difference between the motor angular velocity estimated value ω me corresponding to the command value to the motor 3 and the motor angular velocity ω m which is the response value from the motor 3. It has been demanded.

(19)式は、以下のように理解することができる。モータトルクTmに対して伝達関数Gp(s)を処理したものと、駆動軸捻り角θを用いて示される飽和関数St(θ)に対して伝達関数Gps(s)を処理したものとが加算されて、モータ角速度ω(モータ角速度推定値ωme)が求められる。 The equation (19) can be understood as follows. Transfer function G p (s) processed for the motor torque T m , and transfer function G ps (s) processed for the saturation function St(θ) shown using the drive shaft torsion angle θ. And are added to obtain the motor angular velocity ω (motor angular velocity estimated value ω me ).

図9を参照すると、線形プラントモデルGp(s)であるブロック905には制振制御後トルク指令値Tm2 *が入力される。一方、伝達関数Gps(s)であるブロック904には、飽和関数St(θ)が入力される。そして、ブロック904とブロック905とからの出力が加算されて、モータ角速度推定値ωmeが求められる。 Referring to FIG. 9, the post-damping control torque command value T m2 * is input to the block 905 which is the linear plant model G p (s). On the other hand, the saturation function St(θ) is input to the block 904 which is the transfer function G ps (s). Then, the outputs from the block 904 and the block 905 are added to obtain the motor angular velocity estimated value ω me .

また、飽和関数St(θ)に関連する処理はブロック901〜903である。これは、式(10)により導かれた図7のブロック702〜704と同様の構成である。図9においては、ブロック902から出力される飽和関数St(θ)が、ブロック904に入力されるように構成される。 Further, the processing related to the saturation function St(θ) is blocks 901 to 903. This is a configuration similar to blocks 702 to 704 of FIG. 7 derived by the equation (10). In FIG. 9, the saturation function St(θ) output from the block 902 is input to the block 904.

そして、指令値であるモータ角速度推定値ωmeと、応答値であるモータ角速度ωmとの差分が算出される。その差分に対して、ブロック906の伝達関数H(s)/Gp(s)の処理を行うことで、FB演算部出力FBoutが求められる。そして、補償値加算部504がFF補償器出力FFoutとFB演算部出力FBoutとを加算することで、制振制御後トルク指令値Tm2 *が求められる。なお、伝達関数H(s)は分母次数と分子次数との差分が、伝達関数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るものとする。 Then, the difference between the motor angular velocity estimated value ω me which is the command value and the motor angular velocity ω m which is the response value is calculated. By processing the transfer function H(s)/G p (s) of the block 906 with respect to the difference, the FB calculation unit output FB out is obtained. Then, the compensation value adder 504 adds the FF compensator output FF out and the FB calculator output FB out to obtain the post-damping control torque command value T m2 * . The transfer function H(s) is set so that the difference between the denominator order and the numerator order is equal to or larger than the difference between the denominator order and the numerator order of the transfer function G p (s).

また、FB演算部503は、図9のように構成されなくてもよい。例えば、図9のブロック901、902は、図7のブロック702、703に相当することに着目して、ブロック904に対して、ブロック902からでなく、ブロック703から駆動軸捻り角のリミット値St(θ)が入力されるように構成してもよい。このように構成されたFB演算部503が図10に示されている。 Further, the FB calculation unit 503 may not be configured as shown in FIG. For example, paying attention to the fact that blocks 901 and 902 in FIG. 9 correspond to blocks 702 and 703 in FIG. 7, with respect to block 904, the limit value St of the drive shaft torsion angle from block 703, not from block 902. (Θ) may be input. The FB calculation unit 503 configured in this way is shown in FIG.

図10は、FF演算部502、FB演算部503、及び、補償値加算部504の他の一例のブロック図である。 FIG. 10 is a block diagram of another example of the FF calculation unit 502, the FB calculation unit 503, and the compensation value addition unit 504.

この図においては、図9の構成と比較すると、FB演算部503にてブロック901〜903が削除されているとともに、FF演算部502のブロック703から出力される飽和関数St(θ)が、FB演算部503のブロック904に入力されている。このようにすることで、FF演算部502、及び、FB演算部503の構成を簡略化することができる。 In this figure, as compared with the configuration of FIG. 9, the blocks 901 to 903 are deleted in the FB operation unit 503, and the saturation function St(θ) output from the block 703 of the FF operation unit 502 is FB. It is input to the block 904 of the arithmetic unit 503. By doing so, the configurations of the FF calculation unit 502 and the FB calculation unit 503 can be simplified.

ここで、バンドパスフィルタである伝達関数H(s)について説明する。 Here, the transfer function H(s) that is a bandpass filter will be described.

図11は、H(s)の特性の一例を示す図である。 FIG. 11 is a diagram showing an example of the characteristic of H(s).

この図を参照すると、H(s)は、ローパス側及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な特性を有する。例えば、H(s)を1次のハイパスフィルタと1次のローパスフィルタで構成する場合には、周波数fpを駆動系のねじり共振周波数とすると、伝達関数H(s)は、kを任意の値として次の式のように構成することができる。 Referring to this figure, in H(s), the damping characteristics on the low-pass side and the high-pass side are substantially the same, and the torsional resonance frequency of the drive system is near the center of the pass band on the logarithmic axis (log scale). It has the following characteristics. For example, when H(s) is composed of a first-order high-pass filter and a first-order low-pass filter, and the frequency f p is the torsional resonance frequency of the drive system, the transfer function H(s) has a k of an arbitrary value. The value can be configured as in the following formula.

Figure 0006728632
Figure 0006728632

ただし、各パラメータは以下の通りである。 However, each parameter is as follows.

Figure 0006728632
Figure 0006728632

次に、図12を用いて電動車両の各状態を説明することで、本発明の効果を説明する。 Next, the effects of the present invention will be described by describing each state of the electric vehicle with reference to FIG.

図12は、電動車両の状態を示す図である。図12(a)には、基本目標トルク指令値Tm *が示され、図12(b)には、最終トルク目標値Tm3 *が示され、図12(c)には、電動車両の前後方向の加速度aが示されている。 FIG. 12 is a diagram showing a state of the electric vehicle. 12A shows a basic target torque command value T m * , FIG. 12B shows a final target torque value T m3 * , and FIG. 12C shows an electric vehicle. The longitudinal acceleration a is shown.

この図においては、アクセルオフ(コースト)で減速している状態で、時刻t0において、アクセルが踏み込まれる。そして、時刻t1になると車両の加速度が一定になる。このような車両の状態における、基本目標トルク指令値Tm *、最終トルク目標値Tm3 *、車両前後加速度aが示されている。なお、点線が従来の制振制御が行われている場合(損失考慮処理、及び、損失補償処理が行われていない場合)を示し、実線が本願の制振制御が行われている場合を示している。 In this figure, the accelerator is depressed at time t0 while the vehicle is decelerating with the accelerator off (coast). Then, at time t1, the acceleration of the vehicle becomes constant. The basic target torque command value T m * , the final target torque value T m3 * , and the vehicle longitudinal acceleration a in such a vehicle state are shown. The dotted line shows the case where the conventional damping control is being performed (the case where the loss consideration process and the loss compensation process are not being performed), and the solid line shows the case where the damping control of the present application is being performed. ing.

図12(a)の目標トルク指令値を参照すると、時刻t0まではアクセルペダルが踏まれていないため、モータ3は回生制動を行い車両が減速するように、基本目標トルク指令値Tm *は負の値となる。そしで、時刻t0にてアクセルペダルが踏まれると、モータ3にて駆動トルクが発生して車両が加速できるように、基本目標トルク指令値Tm *は正の値となる。 Referring to the target torque command value in FIG. 12A, since the accelerator pedal is not depressed until time t0, the basic target torque command value T m * is set so that the motor 3 performs regenerative braking to decelerate the vehicle. It will be a negative value. Then, when the accelerator pedal is depressed at time t0, the basic target torque command value T m * becomes a positive value so that the driving torque is generated in the motor 3 and the vehicle can be accelerated.

ここで、基本目標トルク指令値Tm *の符号が変わると、減速機7のモータ3側のギアが、駆動軸8側のギアとの間に存在するバックラッシュを通過する。 Here, when the sign of the basic target torque command value T m * changes, the gear on the motor 3 side of the speed reducer 7 passes through the backlash existing between the gear on the drive shaft 8 side.

減速機7のギアの相対位置関係を誤認識してしまうと、このような誤認識に起因して、図9(b)にて点線で示すように、過剰なFBトルクが生成されてしまう。そして、車両前後加速度aが一定の値となる時刻t1までの間に最終トルク目標値Tmf *がオーバーシュートしてしまう。そのため、図9(c)にて点線で示すように、車両前後加速度aが滑らかに変化せず、ドライバにとって違和感のある車両挙動を誘発してしまうことになる。 If the relative positional relationship of the gears of the speed reducer 7 is erroneously recognized, excessive FB torque is generated as shown by the dotted line in FIG. 9B due to such erroneous recognition. Then, the final torque target value T mf * overshoots by the time t1 when the vehicle longitudinal acceleration a becomes a constant value. Therefore, as indicated by the dotted line in FIG. 9C, the vehicle longitudinal acceleration a does not change smoothly, and the vehicle behavior that is uncomfortable for the driver is induced.

本発明によれば、トルク損失による外乱が考慮されているため、減速機7のギアの相対位置関係の誤認識が生じにくくなる。そのため、図9(b)にて実線で示すように、時刻t1までの間に最終トルク目標値Tmf *がオーバーシュートしにくくなる。したがって、図9(c)にて実線で示すように、車両前後加速度aが滑らかに変化して、ドライバにとって違和感のある車両挙動がおこりにくくなる。 According to the present invention, since the disturbance due to the torque loss is taken into consideration, the misrecognition of the relative positional relationship of the gears of the speed reducer 7 is less likely to occur. Therefore, as shown by the solid line in FIG. 9B, the final torque target value T mf * is less likely to overshoot by the time t1. Therefore, as shown by the solid line in FIG. 9C, the vehicle longitudinal acceleration a changes smoothly, and it becomes difficult for the driver to feel uncomfortable vehicle behavior.

本発明によれば、以下の効果を得ることができる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.

本発明の電動車両の制御方法によれば、FF演算処理(S402)の前段でトルク損失の影響を考慮した損失考慮処理(S401)を行うことで、制振性を向上させることができる。具体的には、図5に示したように、損失考慮部501においては、基本目標トルク指令値Tm*に対して、(1)式に示されたようなモータ3から駆動軸8までのトルク損失に応じた補正を行って有効トルク成分Tm1 *を算出する損失考慮処理(S401)が行われる。 According to the control method of the electric vehicle of the present invention, the vibration damping property can be improved by performing the loss consideration process (S401) in consideration of the influence of the torque loss before the FF calculation process (S402). Specifically, as shown in FIG. 5, in the loss consideration unit 501, the torque from the motor 3 to the drive shaft 8 as shown in the equation (1) is compared with the basic target torque command value Tm * . A loss consideration process (S401) of performing correction according to the loss and calculating the effective torque component T m1 * is performed.

そして、有効トルク成分Tm1 *に対して、モータ3のトルクが車両の駆動軸8に伝達されない不感帯をモデル化した飽和関数であるブロック703を有するFF演算部502によるFF演算処理(S402)、及び、車両の駆動力伝達系の固有振動周波数を低減するフィルタH(s)を有するFB演算部503によるFB演算処理(S403)が行われる。そして、補償値加算部504が、FF演算部502から出力されるFF演算部出力FFoutと、FB演算部503から出力されるFB演算部出力FBoutとを加算して、制振制御後トルク指令値Tm2 *を求める。そして、制振制御後トルク指令値Tm2 *に基づいてモータ3へ流す電流の制御処理(S205)が行われる。 Then, with respect to the effective torque component T m1 * , the FF calculation processing by the FF calculation unit 502 including the block 703 that is a saturation function that models the dead zone in which the torque of the motor 3 is not transmitted to the drive shaft 8 of the vehicle (S402), Further, the FB calculation processing (S403) is performed by the FB calculation unit 503 having the filter H(s) that reduces the natural vibration frequency of the driving force transmission system of the vehicle. Then, the compensation value addition unit 504 adds the FF calculation unit output FF out output from the FF calculation unit 502 and the FB calculation unit output FB out output from the FB calculation unit 503 to obtain the torque after vibration suppression control. Calculate the command value T m2 * . Then, the control process (S205) of the current flowing to the motor 3 is performed based on the torque command value T m2 * after the vibration suppression control.

ここで、実際の電動車両においては、モータ3にて発生するトルクから、駆動軸8までとの間にはトルク損失が存在する。そのため、FF演算処理(S401)に用いられる基本目標トルク指令値Tm *に対して、(1)式を用いて、トルク損失を考慮した実際に駆動輪にて働く有効成分を算出する補正を行う。このようにすることで、噛みあうギアの相対的な位置が正確に求められるので、車両を滑らかに加速及び減速することができる。 Here, in an actual electric vehicle, there is a torque loss between the torque generated by the motor 3 and the drive shaft 8. Therefore, for the basic target torque command value T m * used in the FF calculation process (S401), the correction for calculating the effective component actually acting on the drive wheels in consideration of the torque loss is performed using the equation (1). To do. By doing so, the relative position of the gears that mesh with each other can be accurately obtained, so that the vehicle can be smoothly accelerated and decelerated.

特に、図12に示されたように、減速している状態で再加速するような場合においては、最終トルク目標値Tm3 *のオーバーシュートが発生しないので、車両を滑らかに加速することができる。 In particular, as shown in FIG. 12, when re-accelerating in a decelerating state, overshoot of the final torque target value T m3 * does not occur, so that the vehicle can be smoothly accelerated. ..

また、本発明の電動車両の制御方法によれば、図5を参照すると、補償値加算部504は、FF演算部502から出力されるFF演算部出力FFoutと、FB演算部503から出力されるFB演算部出力FBoutとを加算して、制振制御後トルク指令値Tm2 *を求める。そして、損失補償部505は、制振制御後トルク指令値Tm2 *に対して、損失補償処理(S405)を行って最終トルク目標値Tm3 *を求める。 Further, according to the control method for the electric vehicle of the present invention, referring to FIG. 5, the compensation value addition unit 504 outputs the FF calculation unit output FF out output from the FF calculation unit 502 and the FB calculation unit 503. The FB calculation unit output FB out is added to obtain the post-damping control torque command value T m2 * . Then, the loss compensation unit 505 performs a loss compensation process (S405) on the post-damping control torque command value T m2 * to obtain the final torque target value T m3 * .

実際の電動車両においては、トルク損失が存在するためモータ3への指令値に対して出力値が目減りしてしまう。そこで、補償値加算部504から出力される制振制御後トルク指令値Tm2 *に対して、(2)式を用いてトルク損失を補償する。このようにすることで、モータ3の駆動トルクにおける目減り分が補償されるので、モータ3のトルク損失の影響を低減することができる。 In an actual electric vehicle, the output value is reduced with respect to the command value to the motor 3 because of the torque loss. Therefore, the torque loss is compensated using the equation (2) with respect to the post-damping control torque command value T m2 * output from the compensation value adding unit 504. By doing so, the reduction in the drive torque of the motor 3 is compensated, so that the influence of the torque loss of the motor 3 can be reduced.

なお、機械損失に起因するトルク外乱を抑制するために、FB演算部503を用いることで、周期的に継続するような駆動軸ねじり振動の収束を早めることができる。しかしながら、ギアバックラッシュを通過した直後の駆動軸トルクの応答にて発生するオーバーシュートや立ち上がりの遅れなどは、FB演算部503では抑制することができず、損失考慮部501を用いることで抑制することができる。 By using the FB calculation unit 503 in order to suppress the torque disturbance caused by the mechanical loss, it is possible to accelerate the convergence of the drive shaft torsional vibration that continues periodically. However, the FB calculation unit 503 cannot suppress the overshoot or the delay in rising that occurs due to the response of the drive shaft torque immediately after passing through the gear backlash, and can be suppressed by using the loss consideration unit 501. be able to.

また、本発明の電動車両の制御方法によれば、(1)式、及び、(2)式に示すように、損失考慮処理(S401)においては、モータ3の駆動トルクの大きさに応じて変化する変動成分と、所定のオフ設定成分とのトルク損失が考慮されている。このように、実際のモータ3におけるトルク損失を正確にモデル化して、損失考慮処理(S401)、及び、損失補償処理(S405)が行われることで、車両の加速及び減速を滑らかに行うことができる。 Further, according to the control method of the electric vehicle of the present invention, as shown in the equations (1) and (2), in the loss consideration processing (S401), the magnitude of the drive torque of the motor 3 is changed. The torque loss between the changing component that changes and the predetermined off-setting component is taken into consideration. As described above, the torque loss in the actual motor 3 is accurately modeled, and the loss consideration process (S401) and the loss compensation process (S405) are performed, so that the acceleration and deceleration of the vehicle can be smoothly performed. it can.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the above embodiment merely shows a part of the application example of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiment. Absent.

1 バッテリ
2 インバータ
3 モータ
7 減速機
8 駆動軸(ドライブシャフト)
501 損失考慮部
502 FF演算部
503 FB演算部
504 補償値加算部
505 損失補償部
1 Battery 2 Inverter 3 Motor 7 Reducer 8 Drive shaft (drive shaft)
501 loss consideration unit 502 FF calculation unit 503 FB calculation unit 504 compensation value addition unit 505 loss compensation unit

Claims (4)

車両情報に基づいてモータに対する目標トルク指令値を設定し、該目標トルク指令値を用いて駆動輪につながるモータを制御する電動車両の制御方法であって、
前記目標トルク指令値に対して、前記モータから駆動軸までのトルク損失に応じた補正を行う、補正ステップと、
前記補正後の前記目標トルク指令値に対して、前記モータのトルクが車両の駆動軸に伝達されない不感帯を有する車両の駆動力伝達系の固有振動周波数を低減するフィルタ処理を行うフィルタ処理ステップと、
前記フィルタ処理ステップにおけるフィルタ処理後の前記目標トルク指令値に対して、前記トルク損失に応じた補償を行う補償ステップと、
前記補償ステップにより補償された前記目標トルク指令値に基づいて前記モータを制御するモータ制御ステップと、を有する、
ことを特徴とする電動車両の制御方法。
A method of controlling an electric vehicle that sets a target torque command value for a motor based on vehicle information, and controls a motor connected to driving wheels using the target torque command value,
A correction step of correcting the target torque command value according to the torque loss from the motor to the drive shaft;
With respect to the target torque command value after the correction, a filter processing step of performing a filter process for reducing the natural vibration frequency of the drive force transmission system of the vehicle having a dead zone in which the torque of the motor is not transmitted to the drive shaft of the vehicle,
Compensation step of performing compensation according to the torque loss for the target torque command value after the filter processing in the filter processing step,
Having a motor control step of controlling the motor based on the target torque command value compensated by the compensation step,
A method for controlling an electric vehicle, comprising:
請求項1記載の電動車両の制御方法であって、
前記トルク損失は、前記モータにて発生するトルクに応じた変動成分を含む、
ことを特徴とする電動車両の制御方法。
The method of controlling an electric vehicle according to claim 1,
The torque loss includes a fluctuation component according to the torque generated in the motor,
A method for controlling an electric vehicle, comprising:
請求項1または2に記載の電動車両の制御方法であって、
前記トルク損失は、所定のオフセット成分を含む、
ことを特徴とする電動車両の制御方法。
A method for controlling an electric vehicle according to claim 1 or 2 , wherein
The torque loss includes a predetermined offset component,
A method for controlling an electric vehicle, comprising:
車両情報に基づいてモータに対する目標トルク指令値を設定し、該目標トルク指令値を用いて駆動輪につながるモータを制御する電動車両の制御装置であって、
前記目標トルク指令値に対して、前記モータから駆動軸までのトルク損失に応じた補正を行う補正部と、
前記補正後の前記目標トルク指令値に対して、前記モータのトルクが車両の駆動軸に伝達されない不感帯を有する車両の駆動力伝達系の固有振動周波数を低減するフィルタ処理を行うフィルタ処理部と、
前記フィルタ処理部によるフィルタ処理後の前記目標トルク指令値に対して、前記トルク損失に応じた補償を行う補償部と、
前記補償部により補償された前記目標トルク指令値に基づいて前記モータを制御するモータ制御部と、を有する、
ことを特徴とする電動車両の制御装置。
A control device for an electric vehicle that sets a target torque command value for a motor based on vehicle information, and controls a motor connected to drive wheels using the target torque command value,
A correction unit that corrects the target torque command value according to the torque loss from the motor to the drive shaft;
With respect to the target torque command value after the correction, a filter processing unit that performs a filter process for reducing the natural vibration frequency of the driving force transmission system of the vehicle having a dead zone in which the torque of the motor is not transmitted to the drive shaft of the vehicle,
For the target torque command value after the filter processing by the filter processing unit, a compensation unit that performs compensation according to the torque loss,
Having a motor controller controlling the motor based on the target torque command value compensated by the compensation unit,
A control device for an electric vehicle, comprising:
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