JPWO2018020679A1 - 車両の制御方法および制御装置 - Google Patents

Abstract

駆動輪の駆動軸に繋がるモータの回生力によって減速する車両の制御装置は、モータの駆動力を定める目標トルクに対して駆動軸のねじり角速度をフィードバックすることにより駆動軸の振動成分を抑制するトルク指令値を演算し、トルク指令値に基づいてモータの動作を制御する。そして制御装置は、目標トルクに基づいてモータに生じるトルクが駆動軸に伝達されない車両の不感帯区間にあるか否かを推定し、車両が不感帯区間にあると推定される場合にはトルク指令値を制限する。

Description

この発明は、駆動輪の駆動軸に繋がるモータの回生制動によって減速する車両の制御方法および制御装置に関する。

ＪＰ２００２−１５２９１６Ａには、車両のモータ回転速度を駆動輪の回転速度に換算した値と駆動輪の平均回転速度との偏差を駆動軸のねじり速度としてフィードバックすることで、モータトルクの変動に伴う駆動軸のねじり振動を低減する車両が開示されている。

上述の車両の駆動力伝達系は、モータの動力が減速機を介して駆動輪に伝達される構成であるため、車両が減速状態から加速するシーンや加速状態から減速するシーンなどでは、ギアのバックラッシュによりモータトルクが駆動軸に伝達されない不感帯区間を通過する。

上述のようなモータ回転速度から駆動輪回転速度への換算値と駆動輪の平均回転速度との偏差をフィードバックする手法では、モータ回転速度の変化率が大きくなるほどモータトルクが増加する。その結果、車両が加速するシーンや減速するシーンなどでは不感帯区間においてモータトルクが増加するため、ギア同士が噛み合うタイミングで音や振動が発生することが懸念される。

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、その目的は、駆動軸のねじり振動を低減しつつ駆動力伝達系の不感帯区間を跨ぐことに伴う音振を抑制する車両の制御方法および制御装置を提供することにある。

本発明のある態様によれば、駆動輪の駆動軸に繋がるモータの回生制動により減速する車両の制御方法は、モータの動力を定める目標トルクに対して駆動軸のねじり角速度をフィードバックすることにより駆動軸の振動成分を抑制するトルク指令値を演算する演算ステップを含む。そして車両の制御方法は、目標トルクに基づいて、車両におけるモータのトルクが駆動軸に伝達されない不感帯区間を推定する推定ステップと、車両が不感帯区間にあると推定される場合には、トルク指令値を制限する制限ステップと、トルク指令値に基づいてモータの動作を制御する制御ステップと、を含む。

図１は、本発明の第１実施形態における車両の構成の一例を示す構成図である。 図２は、車両を制御する制御方法に関する処理手順の一例を示すフローチャートである。 図３は、車両に設けられたアクセルペダルの開度とモータのトルクとの関係を例示する観念図である。 図４は、本実施形態における制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 図５は、モータの目標トルクに駆動軸ねじり角速度をフィードバックしてトルク指令値を演算するねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部の一例を示すブロック図である。 図６は、モータのトルクが駆動軸トルクに伝達されない不感帯区間にあるか否かを推定する不感帯区間推定部の一例を示すブロック図である。 図７Ａは、車両モデルを説明する説明図である。 図７Ｂは、図７Ａに示した車両の側面図である。 図８は、本実施形態において車両が減速状態から加速する運転状態を説明する説明図である。 図９は、トルク指令値を制限しない場合における車両の運転状態を説明する比較図である。 図１０は、本実施形態におけるＦ／Ｂ演算部の他の例を示すブロック図である。 図１１は、本発明の第２実施形態におけるねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部の一例を示すブロック図である。 図１２は、本実施形態における不感帯区間推定部の一例を示すブロック図である。 図１３は、本実施形態における電動車両の制御方法に関する処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１２は、本実施形態における目標トルクの時間変化率と不感帯区間におけるトルク指令値との関係を示す図である。 図１５は、目標トルクの時間変化率ごとに不感帯区間におけるトルク指令値の変化を示すタイムチャートである。 図１６は、本発明の第３実施形態における制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 図１７は、モータの目標トルクに基づいてモータのトルク指令値およびモータ回転角速度の推定値をフィードフォワード演算するねじり角速度Ｆ／Ｆ補償器の一例を示すブロック図である。 図１８は、モータ回転角速度の推定値と検出値と偏差に応じてモータのトルクを補償する偏差Ｆ／Ｂ補償器の一例を示すブロック図である。 図１９は、本実施形態におけるねじり角速度Ｆ／Ｆ補償器の他の例を示すブロック図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態における車両の制御装置を備えた電気自動車の主要構成を示すブロック図である。

本実施形態の車両は、減速機５を介して駆動輪９ａ及び９ｂの駆動軸８に繋がれた電動モータ４を備え、制御装置である電動モータコントローラ２の制御に従って、電動モータ４の回生制動力により減速する。以下では、電動モータ４から駆動輪９ａ及び９ｂまでの減速機５及び駆動軸８を駆動力伝達系という。

本実施形態の車両は、電源であるバッテリ１からインバータ３を介して電動モータ４に電力を供給し、その電力によって生じる電動モータ４の動力を用いて車両を駆動する電動車両も含む。電動車両とは、車両の駆動源の一部または全部として電動モータ４を備え、電動モータ４の駆動力により走行可能な自動車のことであり、電気自動車だけでなく、ハイブリッド自動車や燃料電池自動車も含まれる。

電動モータコントローラ２には、車速Ｖ、アクセル開度θ、電動モータ４の回転子位相α、電動モータ４の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ等の車両状態を示す信号が入力され、入力された信号はデジタル信号に変換される。電動モータコントローラ２は、変換された信号に基づいて電動モータ４を制御するためのＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号に応じてインバータ３の駆動信号を生成する。

インバータ３は、例えば、各相ごとに２個のスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴやＭＯＳ−ＦＥＴ等のパワー半導体素子）を備える。インバータ３は、駆動信号に応じてスイッチング素子をオン／オフすることにより、バッテリ１から供給される直流の電流を交流に変換し、電動モータ４に所望の電流を流す。

電動モータ（三相交流モータ）４は、インバータ３から供給される交流電流により駆動力を発生し、減速機５および駆動軸８を介して、左右の駆動輪９ａ、９ｂに駆動力を伝達する。また、電動モータ４は、車両の走行時に駆動輪９ａ、９ｂの回転力によって回転するときに回生駆動力を発生させる。このとき、インバータ３は、電動モータ４の回生運転時に発生する交流電流を直流電流に変換してバッテリ１に供給する。このようにして、車両の運動エネルギーが電気エネルギーとして回収される。

回転センサ６は、例えばレゾルバやエンコーダであり、電動モータ４の回転子位相αを検出する。

電流センサ７は、電動モータ４に流れる３相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを検出する。ただし、３相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの和は０であるため、任意の２相の電流を検出して残りの１相の電流を演算により求めてもよい。

車輪回転センサ９１および９２は、それぞれ駆動輪９ａおよび９ｂに設けられる。車輪回転センサ９１および９２は、その駆動輪の回転角度（ｒａｄ）を検出する。

図２は、電動モータコントローラ２によって実行される制御方法の処理手順を示すフローチャートである。

ステップＳ２０１では、電動モータコントローラ２は、車両状態を示す信号を取得する。本実施形態では、車両状態を示す信号として、車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）、アクセル開度θ（％）、電動モータ４の回転子位相α（ｒａｄ）、電動モータ４の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）、回転子の角速度ω（ｒａｄ／ｓ）、電動モータ４の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ、駆動輪回転角速度ωｗおよびバッテリ１の直流電圧値Ｖｄｃ（Ｖ）が電動モータコントローラ２に入力される。

車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）は、図示しない車速センサや、図示しないブレーキコントローラ等の他のコントローラから通信によって取得される。または、電動モータ４の機械的な角速度であるモータ回転角速度ωｍにタイヤ動半径Ｒを乗算して得られた値をファイナルギアのギア比で除算して車速ｖ（ｍ／ｓ）を求める。そして求めた車速ｖ（ｍ／ｓ）に３６００／１０００を乗算することにより、単位変換して車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）を求めるようにしてもよい。

アクセル開度θ（％）は、図示しないアクセル開度センサから取得される。または、アクセル開度θ（％）は、図示しない車両コントローラ等の他のコントローラから通信によって取得される。

電動モータ４の回転子位相α（ｒａｄ）は、回転センサ６から取得される。電動モータ４の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）については、回転子の角速度ω（電気角）を電動モータ４の極対数で除算してモータ回転角速度ωｍ（ｒａｄ／ｓ）を求め、そのモータ回転角速度ωｍに６０／（２π）を乗算して電動モータ４の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）が求められる。回転子の角速度ω（ｒａｄ／ｓ）は、回転子位相αを微分することにより求められる。

電動モータ４の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ（Ａ）は、電流センサ７から取得される。

駆動輪回転角速度ωｗ（ｒａｄ／ｓ）は、車輪回転センサ９１および９２によりそれぞれ検出された値の平均値を微分することにより算出される。

直流電圧値Ｖｄｃ（Ｖ）は、バッテリ１とインバータ３との間の直流電源ラインに設けられた電圧センサ（不図示）、または、図示しないバッテリコントローラから送信される電源電圧値を用いて求める。

ステップＳ２０２において電動モータコントローラ２は、目標とする電動モータ４のトルク（トルク目標値）を示す目標トルク指令値Ｔｍｔ^*を設定する。すなわち、電動モータコントローラ２は、基本となるトルク目標値を演算する。本実施形態の電動モータコントローラ２は、ステップＳ２０１で入力されたアクセル開度θおよび車速Ｖに基づいて、予め定められたアクセル開度−トルクテーブルを参照することにより、目標トルク指令値Ｔｍｔ^*を設定する。なお、アクセル開度−トルクテーブルについては後述する。

ステップＳ２０３では、電動モータコントローラ２は、目標トルク指令値Ｔｍｔ^*とモータ回転角速度ωｍとを算出し、駆動軸トルクの応答を犠牲にすることなく、駆動力伝達系の振動（駆動軸８のねじり振動など）を抑制する最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を設定する。なお、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を設定する方法の詳細については後述する。

ステップＳ２０４では、電動モータコントローラ２は、ステップＳ２０３で設定された最終トルク指令値Ｔｍｆ^*、モータ回転角速度ωｍ、および、直流電圧値Ｖｄｃに基づいて、ｄ軸電流目標値ｉｄ^*、ｑ軸電流目標値ｉｑ^*を求める。

ステップＳ２０５では、電動モータコントローラ２は、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑをそれぞれ、ステップＳ２０４で求めたｄ軸電流目標値ｉｄ^*およびｑ軸電流目標値ｉｑ^*と一致させるための電流制御を行う。

例えば、電動モータコントローラ２は、まず、ステップＳ２０１で入力された三相交流電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗと、電動モータ４の回転子位相αとに基づいて、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑを求める。続いて、電動モータコントローラ２は、ｄ軸、ｑ軸電流指令値ｉｄ^*、ｉｑ^*と、ｄ軸、ｑ軸電流ｉｄ、ｉｑとの偏差から、ｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖｄ、ｖｑを算出する。

次に、電動モータコントローラ２は、ｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖｄ、ｖｑと、電動モータ４の回転子位相αから、三相交流電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗを求める。そして、電動モータコントローラ２は、求めた三相交流電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗと直流電圧値Ｖｄｃから、ＰＷＭ信号ｔｕ（％）、ｔｖ（％）、ｔｗ（％）を求める。

このようにして求められたＰＷＭ信号ｔｕ、ｔｖ、ｔｗにより、インバータ３のスイッチング素子が開閉されることで、トルク指令値に示された所望のトルクで電動モータ４が駆動することになる。

図３は、目標トルク指令値Ｔｍｔ^*の設定に用いられるアクセル開度−トルクテーブルの一例を示す観念図である。

図３に示すように、アクセル開度ごとに、モータ回転角速度ωｍと目標トルク指令値Ｔｍｔ^*との関係が設定されている。本実施形態では、アクセル開度が０に近づくほど、目標トルク指令値Ｔｍｔ^*が負（マイナス）側に大きくなるので、電動モータ４の回生制動力により車両が減速する。したがって、ドライバがアクセルペダルを離すことにより車両が減速して停止する。

図４は、電動モータコントローラ２における制振制御演算部２００の機能構成の一例を示すブロック図である。

制振制御演算部２００は、目標トルク指令値Ｔｍｔ^*に基づいて、車両の振動が抑制されるよう、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を設定する制御ブロックである。

制振制御演算部２００は、駆動軸換算器１１と、ねじり角速度演算器１２と、不感帯区間推定部２０と、ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部３０とを備える。

駆動軸換算器１１は、モータ回転角速度ωｍをオーバーオールのギア比Ｎで除算することにより、駆動軸回転角速度に換算した値を求める。

ねじり角速度演算器１２は、駆動輪回転角速度ωｗと駆動軸換算器１１から出力される換算値との偏差を、駆動軸ねじり角速度ωｄとして算出する。

不感帯区間推定部２０は、目標トルク指令値Ｔｍｔ^*に基づいて車両の不感帯区間を推定する。ここにいう車両の不感帯区間とは、電動モータ４に生じるトルクが駆動軸８のトルクに伝達されない特定の区間のことをいう。

本実施形態では、目標トルク指令値Ｔｍｔ^*が不感帯区間推定部２０に入力され、不感帯区間推定部２０は、目標トルク指令値Ｔｍｔ^*を用いて駆動軸８のねじり角を推定する。不感帯区間推定部２０は、推定した値を示す駆動軸ねじり角推定値ωｄ＾を、車両の駆動力伝達系が不感帯区間にあるか否かを判定するための判定信号Ｓとしてねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部３０に出力する。

ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部３０は、目標トルク指令値Ｔｍｔ^*に対して駆動軸８のねじり角速度をフィードバックすることにより、駆動軸８によるねじり振動成分を抑制する最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を演算する。また、駆動力伝達系が不感帯区間にあると推定された場合には、ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部３０は、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を制限する。

本実施形態では、目標トルク指令値Ｔｍｔ^*および駆動軸ねじり角度推定値θｄ＾がそれぞれねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部３０に入力される。そしてねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部３０は、目標トルク指令値Ｔｍｔ^*を用いて最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を演算する。これと共に、ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部３０は、駆動軸ねじり角度推定値θｄ＾に基づいて電動モータ４に生じるトルクが不感帯区間にあるか否かを判断する。不感帯区間にあると判断された場合には、ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部３０は、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*の絶対値が小さくなるよう最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を補正する。

このように、不感帯区間に最終トルク指令値Ｔｍｆ^*の絶対値を小さくすることにより、減速機５におけるバックラッシュでのギア間の相対変化速度が小さくなるので、ギア同士の衝突による振動や音の発生を抑制することができる。

図５は、ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部３０の機能構成の一例を示すブロック図である。

ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部３０は、ゲイン乗算器３１および３２と、ゲイン切替器３３と、ねじれ補償器３４と、トルク制限部３５と、トルク切替器３６とを備える。

ゲイン乗算器３１は、上述の不感帯区間以外において設定される第１のフィードバック（ＦＢ）ゲインｋ１を保持する。第１のＦＢゲインｋ１は、あらかじめ定められた値であり、不感帯区間以外における規範応答の粘性係数ζｒ１により求められる。

ゲイン乗算器３１は、ねじり角速度演算器１２からの駆動軸ねじり角速度ωｄに第１のＦＢゲインｋ１を乗じてねじり角補償量を算出する。ゲイン乗算器３１は、算出したねじり角補償量をゲイン切替器３３に出力する。

ゲイン乗算器３２は、駆動力伝達系の不感帯区間中に設定される第２のＦＢゲインｋ２を保持する。第２のＦＢゲインｋ２は、あらかじめ定められた値であり、不感帯区間における規範応答の粘性係数ζｒ２により求められる。本実施形態では、第２のＦＢゲインｋ２は、第１のＦＢゲインｋ１よりも小さな値に設定される。これにより、駆動軸８のねじれを低減する力、すなわち駆動軸８の回転方向に対する反対方向の力が小さくなるので、不感帯区間における車両の応答性を高めることが可能になる。

ゲイン乗算器３２は、ねじり角速度演算器１２からの駆動軸ねじり角速度ωｄに第２のＦＢゲインｋ２を乗じて、ねじり角補償量を算出する。ゲイン乗算器３２は、算出したねじり角補償量をゲイン切替器３３に出力する。

ゲイン切替器３３は、電動モータ４のトルクが不感帯区間にあるか否かに応じて、ゲイン乗算器３１および３２のうちいずれか一方のねじり角補償量に切り替える。

本実施形態では、ゲイン切替器３３は、駆動軸８のねじり角度推定値θｄ＾に応じて、ゲイン乗算器３１および３２のうちのいずれか一方のねじり角補償量を出力する。具体的には、駆動軸８のねじり角度推定値θｄ＾が０でない場合、すなわち電動モータ４のトルクが不感帯区間にない場合には、ゲイン切替器３３は、ゲイン乗算器３１からのねじり角補償量をねじれ補償器３４に出力する。

一方、駆動軸８のねじり角度推定値θｄ＾が０である場合、すなわち電動モータ４のトルクが不感帯区間にある場合には、ゲイン切替器３３は、ゲイン乗算器３２からのねじり角補償量をねじれ補償器３４に出力する。

ねじれ補償器３４は、駆動軸８のねじれを補償するように目標トルク指令値Ｔｍｔ^*を補正する。ねじれ補償器３４は、ゲイン切替器３３からのねじり角補償量を目標トルク指令値Ｔｍｔ^*から減じて最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を算出する。ねじれ補償器３４は、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*をトルク切替器３６およびトルク制限部３５に出力する。

トルク制限部３５は、ねじれ補償器３４からの最終トルク指令値Ｔｍｆ^*の絶対値を制限する。すなわち、トルク制限部３５は、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を予め定められ許容範囲内の値に制限する。許容範囲は、バックラッシュに伴う音振が抑えられるよう実験やシミュレーション等を通じて求められる。

例えば、車両が減速した状態から加速するようなシーンでは、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*が増加する。このよう状況においてトルク制限部３５は、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*が許容範囲の上限値よりも大きくなる場合には、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を許容範囲の上限値に設定する。

一方、車両が加速した状態から減速するようなシーンでは、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*が減少する。このような状況においてトルク制限部３５は、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*が許容範囲の下限値よりも小さくなる場合に、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を許容範囲の下限値に設定する。

トルク制限部３５は、制限した最終トルク指令値Ｔｍｆ^*をトルク切替器３６に出力する。

トルク切替器３６は、電動モータ４のトルクが不感帯区間にあるか否かに応じて、ねじれ補償器３４およびトルク制限部３５のうちいずれか一方の最終トルク指令値Ｔｍｆ^*に切り替える。

本実施形態では、トルク切替器３６は、駆動軸ねじり角推定値ωｄ＾が０でない場合、には、ねじれ補償器３４からの最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を出力する。すなわち、電動モータ４のトルクが不感帯区間にない場合には、トルク切替器３６は、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*の制限を行わない。

一方、トルク切替器３６は、駆動軸ねじり角推定値ωｄ＾が０である場合には、トルク制限部３５からの最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を出力する。すなわち、電動モータ４のトルクが不感帯区間にある場合には、トルク切替器３６は、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を制限する。これにより、バックラッシュを跨ぐ際のギア間の相対変化速度が低下するので、ギア同士の衝突による振動や音の発生を抑制することができる。

図６は、本実施形態における不感帯区間推定部２０の機能構成の一例を示すブロック図である。

不感帯区間推定部２０は、ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部２１および車両モデル２２を備える。

ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部２１は、図５に示したねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部３０と同一の構成である。そのため、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

車両モデル２２は、車両の応答特性を模擬したモデルであり、本実施形態では車両パラメータと、減速機５におけるギアのバックラッシュを模擬した不感帯モデルとによって構成される。車両モデル２２は、比例要素２２ａと、減算器２２ｂと、駆動軸８のねじり角速度推定値ωｄ＾を生成する積分要素２２ｃと、駆動軸８のねじり角度推定値θｄ＾を生成する積分要素２２ｄと、不感帯要素２２ｅと、比例要素２２ｆと、フィルタ２２ｇとを備える。

車両モデル２２の導出手法について以下に説明する。

図７Ａは、ギアを介して駆動輪に繋がるモータを有する車両の駆動力伝達系をモデル化した模式図であり、図７Ｂは、図７Ａに示した車両の側面図である。図７Ａ及び図７Ｂに示した車両の運動方程式は、式（１）〜（６）により表わされる。

なお、式（１）〜（６）における各パラメータは、下記の通りである。

Ｊｍ：モータイナーシャ
Ｊｗ：駆動輪イナーシャ（１軸分）
Ｍ：車両の質量
Ｋｄ：ドライブシャフトのねじり剛性
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：タイヤの荷重半径
ωｍ：モータ角速度
ωｗ：駆動輪回転角速度
Ｔｍ：モータトルク
Ｔｄ：駆動軸トルク
Ｆ：駆動力（２軸分）
Ｖ：車両の速度
θｄ：ドライブシャフトのねじり角

式（１）〜（６）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、式（７）および式（８）となる。

なお、式（８）中の各パラメータは、次式（９）〜（１６）により表わされる。

また、モータトルクＴｍから駆動軸トルクＴｄまでの伝達特性は、式（１７）となり、式（１７）中のパラメータｃ１、ｃ０は、それぞれ、式（１８）および（１９）により表わされる。

式（２）および式（４）〜（６）より、モータ回転角速度ωｍから駆動輪回転角速度ωｗまでの伝達特性を求めると、次式（２０）となる。

式（７）、式（８）および式（２０）より、トルク指令値Ｔｍから駆動輪回転角速度ωｗまでの伝達特性は次式（２１）となる。

式（１７）および式（２１）より、駆動軸トルクＴｄから駆動軸角速度ωｗまでの伝達特性は、次式（２２）となる。

ここで、式（１）を変形すると、次式（２３）となる。

従って、式（２２）および式（２３）より、駆動軸ねじり角速度ωｄは次式（２４）により表せる。

なお、式（２４）中のＨｗ（ｓ）は、式（２５）〜（２９）により表わされる。

また、式（１７）は、次式（３０）のように変形することができる。

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。

さらに、式（３０）の極と零点を調べると、α≒ｃ₀／ｃ₁となる。このため、極零相殺すると、次式（３１）となる。

ここで、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を次式（３２）のように仮定する。

式（３２）は、式（４）および式（６）により、次式（３３）のように変形することができる。

Ｔｍ＝Ｔｍｆ^*とし式（３３）を式（３１）に代入すると、駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ系の伝達特性は、次式（３４）により表わされる。

また、目標トルク指令値Ｔｍｔ^*をモータトルクＴｍとみなすと、モータトルクＴｍから駆動軸トルクＴｄまでの規範応答は次式（３５）により表わされる。

式（３４）および式（３５）が一致する条件、すなわち駆動軸ねじり角速度Ｆ／Ｂ系の伝達特性と規範応答が一致する条件は、次式（３６）および（３７）となる。

なお、式（３６）中の係数ζｒ１は、不感帯区間以外における規範応答の粘性係数であり、式（３７）中の係数ζｒ２は、不感帯区間内における規範応答の粘性係数である。例えば、不感帯区間での粘性係数ζｒ２を、不感帯区間以外での粘性係数ζｒ１と等しい値（ζｒ２＝ζｒ１）に設定してもよい。

本実施形態においては、不感帯区間における応答遅れを小さくするために不感帯区間での粘性係数ζｒ２は不感帯区間以外での粘性係数ζｒ１よりも小さな値（ζｒ２＜ζｒ１）に設定される。これにより、第２のＦＢゲインｋ２が第１のＦＢゲインｋ１よりも小さくなり、駆動軸８のねじれを抑制する補償量が小さくなるので、車両の応答性が低下するのを抑制することができる。

次に、式（１）〜（２９）を適用し、モータから駆動軸までのバックラッシュ特性を不感帯によりモデル化すると、駆動軸トルクＴｄは、次式（３０）により表わされる。

なお、θｄｅａｄは、モータから駆動軸までのオーバーオールのバックラッシュ量である。

このように、図６に示した車両モデル２２は、上述の式（１）〜（３８）により、車両パラメータとギアのバックラッシュを模擬した不感帯モデルとを考慮した演算処理を実行する。

図６に示すように、車両モデル２２は、ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部２１から最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を取得し、その最終トルク指令値Ｔｍｆ^*に基づいて駆動軸８のねじり角速度推定値ωｄ＾を算出する。車両モデル２２は、そのねじり角速度推定値ωｄ＾をねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部２１のゲイン乗算器３１および３２にそれぞれ出力する。

そして、車両モデル２２は、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*に基づいて駆動軸８のねじり角度推定値θｄ＾を算出し、そのねじり角度推定値θｄ＾をねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部２１のゲイン切替器３３およびトルク切替器３６にそれぞれ出力する。

ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部２１は、ねじり角度推定値θｄ＾が０でない場合には、減速機５が不感帯区間にないと判断する。この場合には、ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部２１は、第１のＦＢゲインｋ１をねじり角速度推定値ωｄ＾に乗じてねじれ補償量を求め、そのねじれ補償量を目標トルク指令値Ｔｍｔ^*から減じた値を最終トルク指令値Ｔｍｆ^*として出力する。

一方、ねじり角度推定値θｄ＾が０である場合には、ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部２１は、減速機５が不感帯区間にあると判断する。この場合には、ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部２１は、第１のＦＢゲインｋ１よりも小さい第２のＦＢゲインｋ２をねじり角速度推定値ωｄ＾に乗じてねじれ補償量を求め、そのねじれ補償量を目標トルク指令値Ｔｍｔ^*から減じて最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を出力する。

そして、車両モデル２２は、ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部２１から最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を取得すると、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*に基づいてねじり角度推定値θｄ＾を演算し、演算結果を不感帯区間の判定信号としてねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部３０に出力する。

このように、不感帯区間推定部２０は、目標トルク指令値Ｔｍｔ^*を取得すると、その目標トルク指令値Ｔｍｔ^*を用いてフィードフォワード制御により不感帯区間の判定信号を生成し、その判定信号をねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部３０に出力する。

図８は、本実施形態における車両の制御方法によるバックラッシュでの騒音の大きさを説明する図である。図８では、車両が減速状態から加速したときの車両の状態が示されている。

図８（ａ）には、実線により最終トルク指令値Ｔｍｆ^*、すなわち電動モータ４に生じるトルクの変化が示され、破線により目標トルク指令値Ｔｍｔ^*が示されている。図８（ｂ）にはモータ回転角速度ωｍの変化が示されている。図８（ｃ）には車両において生じる騒音の変化が示されている。図８（ａ）〜（ｃ）の横軸は互いに共通の時間軸である。

時刻ｔ０においては、図８（ａ）に示すように目標トルク指令値Ｔｍｔ^*が負の値であり、電動モータ４の回生制動力により車両が減速する。

時刻ｔ１において目標トルク指令値Ｔｍｔ^*が正側に増加し始める。これに伴って、電動モータ４の回生制動力が小さくなり、車両が減速状態から加速状態へと徐々に遷移する。このとき、モータ回転角速度ωｍの変化率が大きくなるほど最終トルク指令値Ｔｍｆ^*が大きくなる。

時刻ｔ１の直後は、駆動軸８のねじり角速度が大きくなるため、ねじり角振動が小さくなるよう目標トルク指令値Ｔｍｔ^*に対して最終トルク指令値Ｔｍｆ^*が小さな値に設定される。駆動軸８のねじり角速度が大きくなるほど、目標トルク指令値Ｔｍｔ^*からのズレは大きくなる。

時刻ｔ２においては、減速機５が不感帯区間に入るため、図８（ａ）に示すように最終トルク指令値Ｔｍｆ^*が所定の許容範囲の上限値に制限される。

本実施形態では、不感帯区間推定部２０により駆動軸８のねじり角度推定値θｄ＾が０に設定される。これにより、ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部３０において、第１のＦＢゲインｋ１よりも小さい第２のＦＢゲインｋ２が選択される。これにより、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*が急峻に大きくなるので、バックラッシュを跨ぐ際の応答性が低下するのを抑制することが可能になる。

時刻ｔ２では、第２のＦＢゲインｋ２への切替えによって大きくなった最終トルク指令値Ｔｍｆ^*が許容範囲の上限値よりも大きくなるため、トルク制限部３５により最終トルク指令値Ｔｍｆ^*が許容範囲の上限値に設定されている。

このように、電動モータ４から駆動力伝達系に入力されるトルクが大きくなり過ぎないように抑えられるため、図８（ｃ）に示すように、減速機５におけるバックラッシュを跨ぐ際のギア同士の衝突による騒音が小さく抑制される。

図９は、不感帯区間中に最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を制限しない制御方法によるバックラッシュでの騒音の変化を示す比較図である。

図９では、図８と同様、車両が減速状態から加速したときの車両の状態が示されている。図９（ａ）〜（ｃ）の縦軸は、それぞれ図８（ａ）〜（ｃ）の縦軸と同一であり、図９（ａ）〜（ｃ）の横軸は互いに共通の時間軸である。

時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までの期間は、減速機５が不感帯区間内にあるため、車両の応答遅れが小さくなるように、ねじれ補償量の算出用ＦＢゲインが第１のＦＢゲインｋ１から第２のＦＢゲインｋ２に切り替えられる。これにより、目標トルク指令値Ｔｍｔ^*から減算されるねじれ補償量が小さくなるので、図９（ａ）に示すように最終トルク指令値Ｔｍｆ^*がパルス状に増加する。

この例では、不感帯区間中に最終トルク指令値Ｔｍｆ^*が制限されないため、フィードバック制御によりモータ回転角速度ωｍが徐々に増加し、図９（ｂ）に示すように減速機５におけるギア同士の相対速度が大きくなり過ぎてしまう。その結果、図９（ｃ）に示すようにギア同士の衝突による騒音が増大する。

このように、不感帯区間における車両の応答性を確保しようとすると、バックラッシュに起因する騒音が大きくなってしまう。これに対して本実施形態では、図８に示したように、不感帯区間中に最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を制限することにより、車両の応答性を確保しつつ、バックラッシュを跨ぐ際に発生する音振を抑制することができる。

図８の例では車両が減速状態から加速するシーンで最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を許容範囲の上限値に制限したが、車両が加速状態から減速するシーンであっても最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を制限することにより、同様の作用効果が得られる。

例えば、目標トルク指令値Ｔｍｔ^*が正側から負側へ単調減少する状況において不感帯区間中に最終トルク指令値ｍｆ^*が許容範囲の下限値よりも小さくなる場合は、トルク制限部３５は最終トルク指令値ｍｆ^*を許容範囲の下限値に設定する。このように不感帯区間中に最終トルク指令値ｍｆ^*の絶対値を所定の値に制限することにより、バックラッシュに起因する騒音を抑制することができる。

図１０は、本実施形態におけるねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部３０の他の機能構成例を示す図である。

図１０に示したねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部３０は、図５に示したねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部のゲイン切替器３３に代えてねじれ補償器３７を備えている。他の構成については、図５に示したねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部の構成と同一であるため、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

ねじれ補償器３４は、ゲイン乗算器３１により駆動軸ねじり角速度ωｄに第１のＦＢゲインｋ１が乗算されたねじれ補償量を目標トルク指令値Ｔｍｔ^*から減算することにより、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を算出する。ねじれ補償器３４は、その最終トルク指令値Ｔｍｆ^*をトルク切替器３６に出力する。

ねじれ補償器３７は、ゲイン乗算器３２により駆動軸ねじり角速度ωｄに第２のＦＢゲインｋ２を乗じたねじれ補償量を目標トルク指令値Ｔｍｔ^*から減算することにより、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を算出する。ねじれ補償器３７は、その最終トルク指令値Ｔｍｆ^*をトルク制限部３５に出力する。

このように、図５に示したゲイン切替器３３に代えてねじれ補償器３７を備える構成であっても、不感帯区間内においてねじれ補償量を減少させるとともに最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を制限することができる。これにより、車両の応答性遅れを抑制しつつ、ギアのバックラッシュに起因する音振の発生を抑制することができる。

なお、本実施形態の不感帯区間推定部２０のねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部２１の構成は、図６に示した構成の代わりに図１０に示した構成と同一の構成を適用してもよい。

本発明の第１実施形態によれば、電動モータコントローラ２は、車両の駆動輪９ａおよび９ｂの駆動軸８に繋がる電動モータ４の回生制動により減速する。電動モータコントローラ２は、電動モータ４の動力を定める目標トルクＴｍｔ^*に対して駆動軸８のねじり角速度ωｄをフィードバックすることにより駆動軸８の振動成分を抑制するトルク指令値Ｔｍｆ^*を演算する。そして、電動モータコントローラ２は、目標トルクＴｍｔ^*に基づいて電動モータ４のトルクが駆動軸８に伝達されない不感帯区間を推定し、電動モータ４のトルクが不感帯区間にあると推定される場合には、トルク指令値Ｔｍｆ^*を制限する。電動モータコントローラ２は、トルク指令値Ｔｍｆ^*に基づいて電動モータ４の動作を制御する。

駆動軸８のねじり振動が小さくなるよう駆動軸８のねじり角速度ωｄをフィードバックすることに伴って、不感帯区間においてはモータ回転角速度の変化率が大きくなるほどトルク指令値Ｔｍｆ^*が大きくなる。その結果、車両のバックラッシュに起因する騒音や振動が発生する。

この対策として、本実施形態によれば、車両における不感帯区間を推定して不感帯区間中にトルク指令値Ｔｍｆ^*を制限することにより、駆動軸８のねじり振動を抑制しつつバックラッシュに起因する騒音や振動を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、電動モータコントローラ２は、駆動軸８のねじり角速度ωｄにフィードバック（ＦＢ）ゲインｋ１を乗じた値であるねじれ補償量を目標トルクＴｍｔ^*から減じることにより、トルク指令値Ｔｍｆ^*を算出する。電動モータコントローラ２は、電動モータ４に生じるトルクが不感帯区間にあると推定された場合には、電動モータ４の応答性が高くなるよう、フィードバックゲインｋ１からフィードバックゲインｋ２に切り替えてねじれ補償量の算出に用いるフィードバックゲインを小さくする。

このように、不感帯区間中に駆動軸８のねじり角速度ωｄに乗算するフィードバックゲインを小さくすることにより、トルク指令値Ｔｍｆ^*から減算されるねじれ補償量が小さくなるので、車両の応答性を向上させることができる。したがって、不感帯区間におけるバックラッシュに起因する音振を抑制しつつ車両の応答性を確保することができる。

また、本実施形態によれば、電動モータコントローラ２は、車両の応答特性を模擬した車両モデル２２により算出されるねじり角度の推定値θｄ＾に応じて、電動モータ４に生じるトルクが不感帯区間にあるか否かを判断する。電動モータコントローラ２は、ねじり角度の推定値θｄ＾が所定の値、例えば０（ゼロ）である場合には、不感帯区間にあると判断し、ねじり角度の推定値θｄ＾が０でない場合には、不感帯区間以外であると判断する。

このように、ギアのバックラッシュを模擬した不感帯モデルによって構成される車両モデル２２を用いることにより、車両が不感帯区間にあるか否かを精度よく判断することが可能になるので、的確にトルク指令値Ｔｍｆ^*を制限することができる。

（第２実施形態）
図１１は、本発明の第２実施形態におけるねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部３０の機能構成を示すブロック図である。

本実施形態のねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部３０は、図１０に示したねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部の構成に加えてマックスセレクト３８を備えている。他の構成については、図１０に示した構成と同一であるため、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

マックスセレクト３８は、ねじれ補償器３４から不感帯区間以外の最終トルク指令値Ｔｍｆ^*と、トルク制限部３５から不感帯区間中の最終トルク指令値Ｔｍｆ^*とを取得する。そして、マックスセレクト３８は、不感帯区間以外の最終トルク指令値Ｔｍｆ^*と不感帯区間中の最終トルク指令値Ｔｍｆ^*とのうち大きい方の値を選択し、選択した値を不感帯区間中の最終トルク指令値Ｔｍｆ^*としてトルク切替器３６に出力する。

このようにトルク制限部３５の後段にマックスセレクト３８を備えることにより、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*の時間変化率が大きい場合に最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を音振許容範囲内に制限した値よりも増加させることができる。

したがって、車両の加速度が大きく、不感帯区間以外の最終トルク指令値Ｔｍｆ^*が音振許容範囲の上限値を上回る場合は、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*が音振許容範囲の上限値よりも大きな値に設定されるので、車両の応答性が低下するのを抑制することができる。このため、目標トルク指令値Ｔｍｔ^*の時間変率がある程度大きくなると、バックラッシュに起因する音振の抑制よりも車両の応答性の確保を優先させることができる。

すなわち、本実施形態によれば、目標トルク指令値Ｔｍｔ^*の時間変化率の大きさに応じて、ギアのバックラッシュに起因する音振の抑制と車両応答性の確保とをバランスさせることができる。

図１２は、本実施形態における不感帯区間推定部２０の機能構成の一例を示すブロック図である。

本実施形態の不感帯区間推定部２０は、ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部２１と車両モデル２２と備えている。

本実施形態のねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部２１の構成は、図１１に示したねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部３０の構成と基本的に同じである。また、車両モデル２２の構成は、図５に示した車両モデルの構成と同一である。

このように、不感帯区間推定部２０におけるねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部２１と図１１に示したねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部３０とを同一の構成にすることにより、精度良く不感帯区間を推定することができる。

図１３は、ステップＳ２０３において実行される制振制御演算処理に関する処理手順例を示すフローチャートである。

ステップＳ１１において電動モータコントローラ２は、ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部３０において、駆動軸ねじり角速度ωｄを目標トルク指令値Ｔｍｔ^*にフィードバックすることにより最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を演算する。

本実施形態では、電動モータコントローラ２は、駆動軸８のねじり角速度ωｄに第１のＦＢゲインｋ１を乗じたねじれ補償量を求め、そのねじれ補償量を目標トルク指令値Ｔｍｔ^*から減じて第１トルク指令値Ｔｍ１^*を算出する。さらに電動モータコントローラ２は、駆動軸８のねじり角速度ωｄに第２のＦＢゲインｋ２を乗じたねじれ補償量を求め、そのねじれ補償量を目標トルク指令値Ｔｍｔ^*から減じて第２トルク指令値Ｔｍ２^*を算出する。

ステップＳ１２において電動モータコントローラ２は、不感帯区間推定部２０において、目標トルク指令値Ｔｍｔ^*に基づき車両における電動モータ４及び駆動輪９ａ、９ｂ間の駆動伝達系が不感帯区間を推定する。本実施形態の電動モータコントローラ２は、ギアのバックラッシュを考慮した車両モデル２２を用いて、目標トルク指令値Ｔｍｔ^*から駆動軸８のねじり角度推定値θｄ＾を算出して不感帯区間を判定する判定信号Ｓとして出力する。

ステップＳ１３において電動モータコントローラ２は、減速機５が不感帯区間にあるか否かを判断する。

本実施形態の電動モータコントローラ２は、トルク切替器３６において、ねじり角度推定値θｄ＾が０である場合には減速機５が不感帯区間にあると判断し、ねじり角度推定値θｄ＾が０でない場合には減速機５が不感帯区間にないと判断する。

ステップＳ１４〜Ｓ１７において電動モータコントローラ２は、減速機５が不感帯区間にある場合には、トルク制限部３５において第２トルク指令値Ｔｍ２^*を制限する。

ステップＳ１４において電動モータコントローラ２は、減速機５が不感帯区間にある場合には、第２トルク指令値Ｔｍｆ^*が音振許容範囲の上限値Ｔｍａｘよりも大きい否かを判断する。

ステップＳ１８において電動モータコントローラ２は、第２トルク指令値Ｔｍ２^*が音振許容範囲の上限値Ｔｍａｘよりも大きい場合には、その上限値Ｔｍａｘと第１トルク指令値Ｔｍ１^*とのうち大きい方の値を最終トルク指令値Ｔｍｆ^*として出力する。

ステップＳ１５において電動モータコントローラ２は、第２トルク指令値Ｔｍ２^*が音振許容範囲の上限値Ｔｍａｘ以下である場合には、第２トルク指令値Ｔｍ２^*が音振許容範囲の下限値Ｔｍｉｎよりも小さいか否かを判断する。

ステップＳ１７において電動モータコントローラ２は、第２トルク指令値Ｔｍ２^*が音振許容範囲の下限値Ｔｍｉｎよりも小さい場合には、その下限値Ｔｍｉｎと第１トルク指令値Ｔｍ１^*とのうち小さい方の値を最終トルク指令値Ｔｍｆ^*として出力する。

ステップＳ１６において電動モータコントローラ２は、第２トルク指令値Ｔｍ２^*が上限値Ｔｍａｘ以下であり、かつ、下限値Ｔｍｉｎ以上である場合、すなわち音振許容範囲以内にある場合には、第２トルク指令値Ｔｍ２^*を最終トルク指令値Ｔｍｆ^*として出力する。

ステップＳ１９において電動モータコントローラ２は、ねじり角度推定値θｄ＾が０でない場合には減速機５が不感帯区間にないと判断し、第１トルク指令値Ｔｍ１^*を最終トルク指令値Ｔｍｆ^*として出力する。

そして、ステップＳ１６〜Ｓ１９のいずれかの処理が終了すると、制振制御演算処理に関する一連の処理手順が終了する。

図１４は、本実施形態における不感帯区間中の目標トルク指令値Ｔｍｔ^*の時間変化率と最終トルク指令値Ｔｍｆ^*との関係を示す観念図である。

図１４には、点線により第１トルク指令値Ｔｍ１^*が示され、破線により第２トルク指令値Ｔｍ２^*が示され、実線により最終トルク指令値Ｔｍｆ^*が示されている。

目標トルク指令値Ｔｍｔ^*の時間変化率が０からＶ１までの低速区間では、不感帯区間中の車両の応答性を確保するために、第２トルク指令値Ｔｍ２^*が最終トルク指令値Ｔｍｆ^*として設定される。低速区間は、目標トルク指令値Ｔｍｔ^*の時間変化率が大きくなるほど、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*が大きくなる。

目標トルク指令値Ｔｍｔ^*の時間変化率がＶ１からＶ２までの中速区間では、トルク制限部３５により最終トルク指令値Ｔｍｆ^*が音振許容範囲の上限値Ｔｍａｘに制限される。これにより、不感帯区間中の車両の応答性を確保しつつバックラッシュに起因する音振の発生を抑制することができる。

目標トルク指令値Ｔｍｔ^*の時間変化率がＶ２よりも大きい高速区間では、第１トルク指令値Ｔｍ１^*が上限値Ｔｍａｘよりも大きくなるため、マックスセレクト３８により第１トルク指令値Ｔｍ１^*が最終トルク指令値Ｔｍｆ^*として設定される。これにより、バックラッシュに起因する音振の増大を極力抑制しつつ、車両の応答性が低下しすぎることを回避することができる。

図１５は、図１４に示した３つの点ａ〜ｃにおける最終トルク指令値Ｔｍｆ^*の時間変化を示すタイムチャートである。

図１５（ａ）は、図１４に示した実線中の低速区間の点ａにおける最終トルク指令値Ｔｍｆ^*の時間変化を示し、図１５（ｂ）は、中速区間の点ｂにおける最終トルク指令値Ｔｍｆ^*の時間変化を示し、高速区間の点ｃにおける最終トルク指令値Ｔｍｆ^*の時間変化を示す。

図１５（ａ）〜（ｃ）の各々には、実線により最終トルク指令値Ｔｍｆ^*が示され、破線により目標トルク指令値Ｔｍｔ^*が示されている。図１５（ａ）〜（ｃ）の横軸は、互いに共通の時間軸である。

図１５（ａ）に示すように低速区間では、ギア間の相対速度が遅くなるため、減速機５が不感帯区間に入ると第２トルク指令値Ｔｍ２^*が制限されることなく最終トルク指令値Ｔｍｆ^*として設定される。これにより、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*が若干高くなって目標トルク指令値Ｔｍｔ^*に近接するので、バックラッシュを跨ぐ時間を短縮することができる。

図１５（ｂ）に示すように中速区間では、減速機５におけるギア間の相対速度が速くなるため、第２トルク指令値Ｔｍ２^*が音振許容範囲の上限値Ｔｍａｘよりも大きくなる。このため、トルク制限部３５により最終トルク指令値Ｔｍｆ^*が上限値Ｔｍａｘに制限されるので、ギアのバッククラッシュに起因する音振を抑制することができる。

図１５（ｃ）に示すように高速区間は、ドライバがアクセルペダルを深く踏むようなシーンであることから、この区間では、車両の加速性の確保を優先するため、マックスセレクト３８により第１トルク指令値Ｔｍ１^*が最終トルク指令値Ｔｍｆ^*として設定される。

このように、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*として第２トルク指令値Ｔｍ２^*よりも小さい第１トルク指令値Ｔｍ１^*を設定することにより、ギア同士の衝突に伴う音振の増大を抑制しつつドライバの操作性を確保することができる。

以上のように、第１トルク指令値Ｔｍ１^*とトルク制限部３５の出力値のうち大きい方を最終トルク指令値Ｔｍｆ^*に設定することにより、目標トルク指令値Ｔｍｔ^*の時間変化率に応じてバックラッシュに起因する音振の抑制とドライバの操作性確保の優先度を適切に分配することができる。したがって、ドライバに違和感を与えることなく不感帯区間における停滞感や騒音の発生を回避することができるので、ドライバの乗り心地を向上させることができる。

本発明の第２実施形態によれば、電動モータコントローラ２は、車両が前記不感帯区間にないと推定された場合には、第１フィードバックゲインｋ１を駆動軸８のねじり角速度ωｄに乗じることにより第１トルク指令値Ｔｍ１^*を算出する。また、電動モータコントローラ２は、車両が不感帯区間にあると推定された場合には、第１フィードバックゲインｋ１よりも小さな第２フィードバックゲインｋ２をねじり角速度ωｄに乗じることにより第２トルク指令値Ｔｍ２^*を算出する。

そして電動モータコントローラ２は、ステップＳ１４乃至Ｓ１８において、第２トルク指令値Ｔｍ２^*を所定の音振許容範囲に制限した値と第１トルク指令値Ｔｍ１^*のうち大きい方の値を最終トルク指令値Ｔｍｆ^*として設定する。

これにより、図１４に示したように、目標トルク指令値Ｔｍｔ^*の変化速度が大きくなるほど最終トルク指令値Ｔｍｆ^*が音振許容範囲の制限値に対して大きくなるので、バックラッシュに起因する音振の抑制よりも車両の応答性の確保を優先させることができる。

（第３実施形態）
図１６は、本発明の第３実施形態における制振制御演算部２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。

制振制御演算部２０１は、第１実施形態における制振制御演算部２００に対応する。制振制御演算部２０１は、ねじり角速度Ｆ／Ｆ補償器４０と偏差Ｆ／Ｂ補償器５０と加算器６０とを備える。

ねじり角速度Ｆ／Ｆ補償器４０は、目標トルク指令値Ｔｍｔ^*を入力し、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*および最終トルク指令値Ｔｍｆ^*に対するモータ回転角速度推定値ωｍ＾を出力する。

偏差Ｆ／Ｂ補償器５０は、モータ回転角速度推定値ωｍ＾およびモータ回転角速度検出値ωｍを入力し、駆動軸８のねじれを補償するための偏差トルク補償量Ｔｄ^*を出力する。

加算器６０は、ねじり角速度Ｆ／Ｆ補償器４０から出力される最終トルク指令値Ｔｍｆ^*と、偏差Ｆ／Ｂ補償器５０から出力される偏差トルク補償量Ｔｄ^*とに基づいて、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を補正する。本実施形態では、加算器６０は、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*と偏差トルク補償量Ｔｄ^*を加算して、補正後の最終トルク指令値Ｔｍｆｃ^*を出力する。

図１７は、ねじり角速度Ｆ／Ｆ補償器４０の詳細構成を示すブロック図である。ねじり角速度Ｆ／Ｆ補償器４０は、ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部４１および車両モデル４２を備える。

車両モデル４２は、車両パラメータとギアバックラッシュを模擬した不感帯モデルにより構成される。車両モデル４２は、最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を入力とし、駆動軸８のねじり角速度推定値ωｄ＾とモータ角速度推定値ωｍ＾を出力する。車両モデル４２は、式（１）〜（２９）を適用する。電動モータ４から駆動軸８までのバックラッシュ特性については式（３８）を適用する。

ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部４１は、図６に示したねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部４１と同様の構成である。ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部４１は、目標トルク指令値Ｔｍｔ^*とモータ角速度推定値ωｍ＾とを用いて最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を算出する。

具体的には、ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部４１には目標トルク指令値Ｔｍｔ^*およびモータ角速度推定値ωｍ＾が入力される。ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部４１は、駆動軸８のねじり角度推定値θｄ＾が０以外である場合、すなわち減速機５が不感帯区間以外にある場合には、駆動軸８のねじり角速度推定値ωｄ＾に第１のＦＢゲインｋ１を乗算した値を目標トルク指令値Ｔｍｔ^*から減じて最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を算出する。

一方、ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部４１は、ねじり角度推定値θｄ＾が０である場合、すなわち減速機５が不感帯区間にある場合には、ねじり角速度推定値ωｄ＾に第２のＦＢゲインｋ２を乗算した値を目標トルク指令値Ｔｍｔ^*から減じて基本トルク指令値Ｔｍｂ^*を算出する。そして、ねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部４１は、不感帯区間において最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を音振許容範囲の上限値及び下限値により制限する。

なお、第１のＦＢゲインｋ１は、式（３６）に基づき算出され、第２のＦＢゲインｋ２は、式（３７）に基づき算出される。

図１８は、偏差Ｆ／Ｂ補償器５０の詳細構成を示すブロック図である。

偏差Ｆ／Ｂ補償器５０は、偏差トルク補償量Ｔｄ^*に対するモータ回転角度を推定する演算部５１と、フィルタを構成する処理部５２と、ゲイン乗算器５３とを備える。

演算部５１は、偏差トルク補償量Ｔｄ^*を入力として制御対象の伝達特性Ｇｐ（ｓ）を用いてモータ回転角度推定値を出力する。制御対象の伝達特性Ｇｐ（ｓ）は、式（８）を適用する。

処理部５２は、伝達特性Ｇｐ（ｓ）の逆特性およびバンドパスフィルタＨ（ｓ）からなるフィルタ（Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ））により構成される。バンドパスフィルタＨ（ｓ）は、ローパス側およびハイパス側の減衰特性がほぼ一致し、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る。

例えば、バンドパスフィルタＨ（ｓ）を１次のハイパスフィルタおよび１次のローパスフィルタにより構成する場合は、次式（３９）〜（４３）により表わされる。

ここで、式（４１）および（４２）中の係数ｋは任意の値であり、周波数ｆｐは駆動力伝達系のねじり共振周波数である。

ゲイン乗算器５３は、Ｆ／Ｂ系制御系の安定余裕（ゲイン余裕、位相余裕）を調整するために配置される。ゲイン乗算器５３に設定されるゲインＫは、大きさが１以下の値である。

このように、偏差Ｆ／Ｂ補償器５０は、車両モデル４２により算出した最終トルク指令値Ｔｍｆ^*に対するモータ回転角速度推定値ωｍ＾と、偏差トルク補償量Ｔｄ^*に対するモータ回転角度推定値とを加算して最終モータ回転角速度推定値を求める。そして、偏差Ｆ／Ｂ補償器５０は、求めた最終モータ回転数推定値とモータ回転角速度検出値ωｍとの偏差を、処理部５２を通して偏差トルク補償量Ｔｄ^*を算出する。

なお、車両の制御装置の構成として偏差Ｆ／Ｂ補償器５０を設けることは望ましいが、偏差Ｆ／Ｂ補償器５０を設けずに、ねじり角速度Ｆ／Ｆ補償器４０から出力される最終トルク指令値Ｔｍｆ^*に基づいてモータトルク制御を行うことも可能である。また、偏差Ｆ／Ｂ補償器５０は、モータ角速度推定値ωｍ＾とモータ角速度の検出値ωｍとの偏差に所定のゲインを乗じて偏差トルク補償量Ｔｄ^*を算出するものであってもよい。

以上のように、本実施形態の電動モータコントローラ２は、不感帯区間において最終トルク指令値Ｔｍｆ^*の絶対値を所定の値に制限することにより、ギアが噛み合う際に生じる騒音を抑制することができる。

図１９は、本実施形態におけるねじり角速度Ｆ／Ｆ補償器４０の他の機能構成例を示す図である。図１９に示したねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部４１は、図１０に示したねじり角速度Ｆ／Ｂ演算部の構成と同一である。このような構成であっても同様の作用効果が得られる。

本発明の第３実施形態によれば、電動モータコントローラ２は、目標トルク指令値Ｔｍｔ^*を入力し、車両の応答特性を模擬した車両モデル４２を用いて電動モータ４の回転角速度の推定値ωｍ＾および最終トルク指令値Ｔｍｆ^*の算出に用いられるねじり角速度の推定値ωｄ＾を出力する。

そして、電動モータコントローラ２は、駆動軸８のねじり角速度の推定値ωｄ＾に第２のＦＢゲインｋ２を乗じた値を目標トルク指令値Ｔｍｔ^*から減じて最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を算出する。電動モータコントローラ２は、不感帯区間において最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を所定の音振許容範囲内に制限するとともに、電動モータ４の回転角速度の検出値ωｍと推定値ωｍ＾に基づいてフィードバック制御により最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を補正する。

このように、車両モデル４２を用いてフィードフォワード制御により最終トルク指令値Ｔｍｆ^*を求める構成であるため、フィードバック制御系の安定性を損なうことなく、ギアのバックラッシュを跨ぐ際の騒音を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、電動モータコントローラ２は、図１７に示したように、車両モデル４２を用いて駆動軸８のねじり角度の推定値θｄ＾を算出し、そのねじり角度推定値θｄ＾の大きさに応じて車両が不感帯区間にあるか否かを判断する。

このように、電動モータ４の回転角速度の推定値ωｍ＾を出力する車両モデル４２を利用して駆動軸８のねじり角度推定値θｄ＾が求められるので、演算処理の重複を回避することができ、電動モータコントローラ２の処理負荷を低減することができる。

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。

上記実施形態ではアクセル開度を０に近づけることにより電動モータ４の回生制動力を大きくして減速する車両について説明したが、ドライバがブレーキペダルを踏み込むことにより電動モータ４の回生制動力を利用して減速する車両にも本発明を適用することが可能である。

なお、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。

Claims (6)

1. 駆動輪の駆動軸に繋がるモータの回生制動により減速する車両の制御方法であって、
   前記モータの動力を定める目標トルクに対して前記駆動軸のねじり角速度をフィードバックすることにより、前記駆動軸の振動成分を抑制するトルク指令値を演算する演算ステップと、
   前記目標トルクに基づいて、前記車両における前記モータのトルクが前記駆動軸に伝達されない不感帯区間を推定する推定ステップと、
   前記車両が前記不感帯区間にあると推定される場合には、前記トルク指令値を制限する制限ステップと、
   前記トルク指令値に基づいて、前記モータの動作を制御する制御ステップと、
   を含む車両の制御方法。
2. 請求項１に記載の車両の制御方法であって、
   前記演算ステップでは、
   前記ねじり角速度にフィードバックゲインを乗じた値を前記目標トルクから減じることにより、前記トルク指令値を算出し、
   前記制限ステップでは、前記車両が前記不感帯区間にあると推定された場合には、前記モータの応答性が高くなるよう前記フィードバックゲインを小さくする、
   車両の制御方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車両の制御方法であって、
   前記モータの回転角速度を検出する検出ステップと、
   前記トルク指令値を入力し、前記車両の応答特性を模擬した車両モデルを用いて前記モータの回転角速度の推定値および前記演算ステップで用いられる前記ねじり角速度の推定値を出力する処理ステップと、
   前記モータの回転角速度と前記回転角速度の推定値とに基づいて前記トルク指令値を補正する補正ステップと、
   を含む車両の制御方法。
4. 請求項３に記載の車両の制御方法であって、
   前記推定ステップでは、
   前記車両モデルを用いて前記駆動軸のねじり角度の推定値を算出し、当該推定値に応じて前記車両が前記不感帯区間にあるか否かを判断する、
   車両の制御方法。
5. 請求項２に記載の車両の制御方法であって、
   前記演算ステップでは、
   前記車両が前記不感帯区間にないと推定された場合には、第１フィードバックゲインを前記ねじり角速度に乗じることにより第１トルク指令値を算出し、
   前記車両が前記不感帯区間にあると推定された場合には、前記第１フィードバックゲインよりも小さな第２フィードバックゲインを前記ねじり角速度に乗じることにより第２トルク指令値を算出し、
   前記制御ステップでは、前記制限ステップにて前記第２トルク指令値を所定の範囲に制限した値と、前記第１トルク指令値とのうち大きい方の値を前記トルク指令値として設定する、
   車両の制御方法。
6. 駆動輪の駆動軸に繋がるモータの回生制動により減速する車両の制御装置であって、
   前記モータの動力を定める目標トルクに対して前記駆動軸のねじり角速度をフィードバックすることにより、前記駆動軸の振動成分を抑制するトルク指令値を演算する演算部と、
   前記トルク指令値に基づいて、前記モータの動作を制御する制御部と、
   前記目標トルクに基づいて、前記車両における前記モータのトルクが前記駆動軸に伝達されない不感帯区間を推定する推定部と、
   前記車両が前記不感帯区間にある場合には、前記トルク指令値を制限する制限部と、
   を含む車両の制御装置。

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