KR101372762B1

KR101372762B1 - 전동 차량의 제진 제어 장치 및 전동 차량의 제진 제어 방법

Info

Publication number: KR101372762B1
Application number: KR1020137001685A
Authority: KR
Inventors: 준 모토스기; 사토루 후지모토; 히로유키 아시자와
Original assignee: 닛산 지도우샤 가부시키가이샤
Priority date: 2010-07-23
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2014-03-10
Also published as: JP2012029474A; KR20130032366A; MX2013000833A; EP2597772B1; US20130184918A1; WO2012011521A1; JP5573456B2; BR112013001748B1; EP2597772A1; CN103026616B; RU2013107962A; RU2527916C1; CN103026616A; EP2597772A4; US8694189B2; BR112013001748A2

Abstract

토크 전달의 인터럽션 중에 있어서, 예상 밖의 진동이나 쇼크가 발생하는 것을 억제하는 전동 차량을 제공하는 것이다. 전동 모터(1)를 동력원으로 갖는 전기 자동차에 있어서, F/F 연산부(91)와, F/B 연산부(92)와, 가산기(97)와, 모델 판정부(93, 95)와, 토크 목표값 전환부(94, 96)를 구비하고 있다. F/F 연산부(91)는, F/F 연산에 의해 제1 토크 목표값(Tm^*1)을 산출한다. F/B 연산부(92)는, 모델 Gp(s)를 사용한 F/B 연산에 의해 제2 토크 목표값(Tm^*2)을 산출한다. 가산기(97)는, 제1 토크 목표값(Tm^*1)과 제2 토크 목표값(Tm^*2)을 더하여 모터 토크 지령값(Tm)으로 한다. 모델 판정부(93, 95)는, 구동축(4, 4)에의 토크 전달의 인터럽션을 판정한다. 토크 목표값 전환부(94, 96)는, 토크 전달의 인터럽션 중이라고 판정하고 있는 동안, F/F 연산과 F/B 연산을 정지한다.

Description

전동 차량의 제진 제어 장치 및 전동 차량의 제진 제어 방법 {VIBRATION-INHIBITION CONTROL APPARATUS FOR ELECTRICALLY DRIVEN VEHICLE, AND VIBRATION-INHIBITION CONTROL METHOD FOR ELECTRICALLY DRIVEN VEHICLE}

본 발명은, 동력원으로 전동 모터를 갖는 전동 차량에 적용되고, 피드 포워드 연산과 피드백 연산에 의해 취득되는 모터 토크 지령값에 대해 제진 제어를 행하는 전동 차량의 제진 제어 장치 및 전동 차량의 제진 제어 방법에 관한 것이다.

종래, 전동 모터를 동력원으로 하는 차량에 있어서, 각종 차량 정보에 기초하여 정상 토크 목표값을 결정하고, 피드 포워드 연산(이하, F/F 연산)에 의해 제1 토크 목표값을 산출하고, 피드백 연산(이하, F/B 연산)에 의해 제2 토크 목표값을 산출한다. 그리고 제1 토크 목표값과 제2 토크 목표값을 더하여 모터 토크 지령값으로 하고, 모터 토크 제어를 행하는 전동 모터를 사용한 차량의 제진 제어 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

일본 특허 출원 공개 제2003-9566호 공보

그러나 종래의 전동 모터를 사용한 차량의 제진 제어 장치에 있어서는, 모든 주행 씬에 있어서, 차량에의 토크 입력과 모터 회전 속도의 전달 특성의 모델 Gp(s)를 사용하여 제1 토크 목표값(＝F/F 토크)과 제2 토크 목표값(＝F/B 토크)을 산출하고 있다.

이로 인해, 모터 토크의 변화에 대해 구동계의 비틀림 진동이 거의 발생하지 않는 주행 씬에 있어서, F/F 연산과 F/B 연산이 오동작해 버려, 예상 밖의 진동이나 쇼크가 발생할 가능성이 있다고 하는 문제가 있었다.

예를 들어, 구동 슬립에 의한 타이어 공회전시, 혹은 구동계에 갖는 클러치가 슬립 또는 해방되어 있는 경우 등에 의해, 토크 전달이 인터럽션되어 있는 주행 씬에 있어서는, 모터 토크의 변화에 대해 구동계의 비틀림 진동이 거의 발생하지 않는다. 이러한 주행 씬에서는, 차량에의 토크 입력에 대한 모터 회전 속도의 전달 특성이, 미리 상정한 모델 Gp(s)와는 크게 다르므로, 모델 Gp(s)를 사용한 F/F 연산과 F/B 연산이 오동작해 버린다.

본 발명은, 상기 문제에 착안하여 이루어진 것으로, 토크 전달의 인터럽션 중에 있어서, 예상 밖의 진동이나 쇼크가 발생하는 것을 억제할 수 있는 전동 차량의 제진 제어 장치 및 전동 차량의 제진 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 전동 차량의 제진 제어 장치는, 전동 모터를 동력원으로 갖는 전동 차량에 있어서, 회전수 검출 수단과, 모터 토크 목표값 산출 수단과, 제1 토크 목표값 산출 수단과, 제2 토크 목표값 산출 수단과, 모터 토크 지령값 설정 수단과, 판정 수단과, 제진 제어 수단을 구비한 수단으로 하였다.

상기 회전수 검출 수단은, 상기 모터의 회전수를 검출한다.

상기 모터 토크 목표값 산출 수단은, 운전자의 요구에 기초하여, 모터 토크 목표값을 산출한다.

상기 제1 토크 목표값 산출 수단은, 상기 모터 토크 목표값에 대해, 토크 입력-모터 회전수의 전달 특성의 모델을 사용한 피드 포워드 연산에 의해 제1 토크 목표값을 산출한다.

상기 제2 토크 목표값 산출 수단은, 상기 모터의 회전수에 기초하여, 상기 토크 입력-모터 회전수의 전달 특성의 모델을 사용한 피드백 연산에 의해 제2 토크 목표값을 산출한다.

상기 모터 토크 지령값 설정 수단은, 상기 제1 토크 목표값과 상기 제2 토크 목표값을 더하여, 상기 모터에의 모터 토크 지령값으로 한다.

상기 판정 수단은, 상기 토크 입력-모터 회전수의 전달 특성의 모델이 실제의 전달 특성과 일치하고 있는지 여부를 판정한다.

상기 제진 제어 수단은, 상기 토크 입력-모터 회전수의 전달 특성의 모델이 실제의 전달 특성과 일치하지 않는다고 판정하고 있는 동안, 상기 제1 토크 목표값 산출 수단에 의한 제1 토크 목표값의 피드 포워드 연산과, 상기 제2 토크 목표값 산출 수단에 의한 제2 토크 목표값의 피드백 연산을 정지하고, 상기 모터 토크 목표값을 상기 모터 토크 지령값으로 한다.

따라서, 토크 입력-모터 회전수의 전달 특성의 모델이 실제의 전달 특성과 일치하지 않는다고 판정하고 있는 동안, 피드 포워드 연산과 피드백 연산이 정지된다.

즉, 구동축에의 토크 전달의 인터럽션 중에는, 차량에의 토크 입력에 대한 모터 회전 속도의 전달 특성이, 미리 상정한 모델과는 크게 다르다. 이로 인해, 토크 전달의 인터럽션 중, 피드 포워드 연산과 모델을 사용한 피드백 연산을 정지함으로써, 양 연산을 실행하는 것에 의한 오동작이 방지된다.

이 결과, 토크 전달의 인터럽션 중에 있어서, 예상 밖의 진동이나 쇼크가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

도 1은 제1 실시예의 전기 자동차(전동 차량의 일례)의 제진 제어 장치를 도시하는 전체 구성도이다.
도 2는 차량 구동계의 운동 방정식을 나타내는 설명도로, (a)는 비틀림 진동계의 평면도를 도시하고, (b)는 비틀림 진동계의 측면도를 도시한다.
도 3은 제1 실시예의 모터 컨트롤러(9)에 갖는 제진 제어부(9b)를 도시하는 제어 블록도이다.
도 4는 비교예의 제진 제어부를 도시하는 제어 블록도이다.
도 5는 비교예의 제진 제어를 적용한 전동 차량에서의 발진시에 있어서의 FF 토크ㆍFB 토크ㆍ최종 출력 토크ㆍ구동 토크의 각 특성을 나타내는 시뮬레이션 결과의 타임차트이다.
도 6은 제1 실시예의 제진 제어를 적용한 전동 차량에서의 발진시에 있어서의 FF 토크ㆍFB 토크ㆍ최종 출력 토크ㆍ구동 토크의 각 특성을 나타내는 시뮬레이션 결과의 타임차트이다.
도 7은 제2 실시예의 모터 컨트롤러(9)에 갖는 제진 제어부(9b)를 도시하는 제어 블록도이다.
도 8은 제2 실시예의 제진 제어를 적용한 전동 차량에서의 발진시에 있어서의 FF 토크ㆍFB 토크ㆍ최종 출력 토크ㆍ구동 토크의 각 특성을 나타내는 시뮬레이션 결과의 타임차트이다.
도 9는 제3 실시예의 모터 컨트롤러(9)에 갖는 제진 제어부(9b)를 도시하는 제어 블록도이다.

이하, 본 발명의 전동 차량의 제진 제어 장치 및 전동 차량의 제진 제어 방법을 실현하는 최량의 형태를, 도면에 나타내는 제1 실시예 내지 제3 실시예에 기초하여 설명한다.

제1 실시예

우선, 구성을 설명한다.

도 1은 제1 실시예의 전기 자동차(전동 차량의 일례)의 제진 제어 장치를 도시하는 전체 구성도이다. 이하, 도 1에 기초하여 전체 구성을 설명한다.

제1 실시예의 제진 제어 장치가 적용된 전기 자동차의 구동계는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 전동 모터(1)(모터)와, 유단 변속기(2)와, 디퍼렌셜 기어(3)와, 좌우의 구동축(4, 4)과, 좌우의 구동륜(5, 5)을 구비하고 있다.

제1 실시예의 제진 제어 장치가 적용된 전기 자동차의 제어계는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 액셀러레이터 개방도 센서(6)와, 모터 회전각 센서(7)와, 구동축 회전각 센서(8)와, 모터 컨트롤러(9)를 구비하고 있다.

상기 액셀러레이터 개방도 센서(6)는, 운전자의 액셀러레이터 조작에 의한 액셀러레이터 개방도 APO를 검출한다. 상기 모터 회전각 센서(7)는, 리졸버 등을 사용함으로써 모터 각속도 ωm을 검출한다. 상기 구동축 회전각 센서(8)는, 구동륜 각속도 ωw를 검출한다.

상기 모터 컨트롤러(9)는, 입력 정보에 기초하여 전동 모터(1)의 모터 토크를 제어하는 제어 수단으로, 모터 토크 설정부(9a)와, 제진 제어부(9b)와, 모터 토크 제어부(9c)를 갖는다.

상기 모터 토크 설정부(9a)는, 액셀러레이터 개방도 센서(6)로부터의 액셀러레이터 개방도 APO와, 모터 회전각 센서(7)로부터의 모터 각속도 ωm에 기초하여, 정상 토크 목표값(Tm^*)을 산출한다.

상기 제진 제어부(9b)는, 정상 토크 목표값(Tm^*)과 모터 각속도 ωm과 구동륜 각속도 ωw를 입력한다. 그리고 토크 전달 인터럽션 판정시 이외일 때, 차량에의 토크 입력과 모터 회전 속도의 전달 특성의 이상 모델 Gm(s)와 모델 Gp(s)를 사용한 F/F 연산과, 모델 Gp(s)와 밴드패스 필터 H(s)를 사용한 F/B 연산을 행하여 모터 토크 지령값(Tm)을 결정한다.

상기 모터 토크 제어부(9c)는, PWM 신호 등으로 도시하지 않은 인버터를 구동시켜, 전동 모터(1)의 출력 토크를 모터 토크 지령값(Tm)에 추종시키도록 제어한다.

다음에, 도 2에 기초하여, 차량에의 입력 토크와 모터 회전 속도의 전달 특성의 모델 Gp(s)에 대해 설명한다.

도 2의 (a), (b)는, 차량 구동계의 운동 방정식을 나타내는 설명도이며, 각 부호는,

Jm : 모터의 이너셔

Jw : 구동륜의 이너셔

M : 차량의 질량

Kd : 구동계의 비틀림 강성

Kt : 타이어와 노면의 마찰에 관한 계수

N : 오버올 기어비

r : 타이어의 하중 반경

ωm : 모터의 각속도

Tm : 모터의 토크

TD : 구동륜의 토크

F : 차량에 가해지는 힘

V : 차량의 속도

ωw : 구동륜의 각속도

이다.

그리고 도 2에 기초하여,

라고 하는 운동 방정식 (1) 내지 (5)를 도출할 수 있다.

그리고 상기한 운동 방정식 (1) 내지 (5)에 기초하여, 모터 토크로부터 모터 회전 속도의 전달 함수 Gp(s)를 구하면,

의 식으로 된다.

여기서, 식 (6)의 전달 함수의 극과 0점을 조사하면, 1개의 극과 1개의 0점은 극히 가까운 값을 나타낸다. 이것은, 하기 식 (15)에서 α와 β가 극히 가까운 값을 나타내는 것에 상당한다.

따라서, 식 (15)에 있어서의 극영 상쇄(α＝β와 근사)에 의해,

으로 된다. 따라서, 차량에의 입력 토크와 모터 회전 속도의 전달 특성의 모델 Gp(s)는, 상기 식 (16)에 나타내는 바와 같이, (2차)/(3차)의 전달 특성을 구성한다.

다음에, 밴드패스 필터 H(s)에 대해 설명한다.

전달 특성 H(s)는, 밴드패스 필터로 한 경우에, 진동만을 저감하는 피드백 요소로 된다. 이때, 주파수 fp를 구동계의 비틀림 공진 주파수로 하고, 다음 식 (17)과 같이 전달 특성 H(s)를 구성하면, 로우 패스측의 감쇠 특성 및 하이패스측의 감쇠 특성이 대략 일치하고, 또한 구동계의 비틀림 공진 주파수가, 로그축(log 스케일)상에서, 통과 대역의 중앙부 근방으로 되도록 설정된다.

단,

τL＝1/(2πfHC), fHC＝fp, τH＝1/(2πfLC), fLC＝fp

이다.

따라서, 상기 식 (17)에 의해 나타내어지는 전달 특성에 의해, 밴드패스 필터 H(s)가 구성된다.

도 3은 제1 실시예의 모터 컨트롤러(9)에 갖는 제진 제어부(9b)를 도시하는 제어 블록도이다. 이하, 도 3에 기초하여 제진 제어부(9b)의 구성을 설명한다.

상기 제진 제어부(9b)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, F/F 연산부(91)(제1 토크 목표값 산출 수단)와, F/B 연산부(92)(제2 토크 목표값 산출 수단)와, 제1 모델 판정부(93)(판정 수단)와, 제1 토크 목표값 전환부(94)(제진 제어 수단)와, 제2 모델 판정부(95)(판정 수단)와, 제2 토크 목표값 전환부(96)(제진 제어 수단)와, 가산기(97)(모터 토크 지령값 설정 수단)를 구비하고 있다.

상기 F/F 연산부(91)는, 정상 토크 목표값(Tm^*)을 입력하고, 차량에의 토크 입력과 모터 회전 속도의 전달 특성의 이상 모델 Gm(s)와 모델 Gp(s)를 사용한 Gm(s)/Gp(s)인 필터를 통과시킴으로써 제1 토크 목표값(Tm^*1)을 산출한다.

상기 F/B 연산부(92)에서는, 모터 토크 지령값(Tm)과 모델 Gp(s)로부터 모터 각속도 추정값 ωm^#을 산출한다. 한편, 모터 토크 지령값(Tm)을, 인버터를 통해 실제 플랜트 Gp'(s)에 입력하였을 때에 모터 회전각 센서(7)에 의해 모터 각속도 ωm을 검출한다. 그리고 모터 각속도 추정값 ωm^#과 모터 각속도 ωm의 편차 Δω를 산출하고, 이 편차 Δω를, 모델 Gp(s)와 밴드패스 필터 H(s)를 사용한 H(s)/Gp(s)인 필터를 통과시킴으로써 제2 토크 목표값(Tm^*2)을 산출한다.

상기 제1 모델 판정부(93)는, 실제의 전달 특성이, 차량에의 토크 입력과 모터 회전 속도의 전달 특성의 모델 Gp(s)와 대략 일치하고 있는지 여부를 판정한다.

이 제1 모델 판정부(93)에서의 판정 방법은, 모터 회전각 센서(7)에 의해 검출한 모터 각속도 ωm과, 구동축 회전각 센서(8)에 의해 검출한 구동륜 각속도 ωw의 차분의 절대값이 소정값 이내이면 대략 일치라고 하여 ON 판정한다(예를 들어, 도 6의 시각 Tff는, 「대략 일치 판정 시간」임). 한편, 모터 각속도 ωm과 구동륜 각속도 ωw의 차분의 절대값이 소정값을 초과하고 있으면, 실제의 전달 특성이 모델 Gp(s)와 다른 토크 전달 인터럽션 상태라고 하여 OFF 판정한다.

또한, 구동축 각속도 ωw는, 유단 변속기(2)의 기어비를 사용하여 모터축 상당의 각속도로 되도록 환산하지만, 변속 중과 같이 전동 모터(1)∼구동륜(5, 5)의 기어비가 정해지지 않는 경우는, 변속 종료 후의 기어비를 사용한다. 또한, 제1 모델 판정부(93)가 ON 판정하면, F/F 연산부(91)에 의한 F/F 연산을 개시한다.

상기 제1 토크 목표값 전환부(94)는, 제1 모델 판정부(93)의 판정 결과에 기초하여 출력을 전환하는 스위치이다. 즉, 제1 모델 판정부(93)에서의 판정 결과가 OFF 판정이면, 정상 토크 목표값(Tm^*)을 가산기(97)에 출력한다. 제1 모델 판정부(93)에서의 판정 결과가 ON 판정이면, 제1 토크 목표값(Tm^*1)을 가산기(97)에 출력한다.

상기 제2 모델 판정부(95)는, 실제의 전달 특성이, 차량에의 토크 입력과 모터 회전 속도의 전달 특성의 모델 Gp(s)와 완전히 일치하고 있는지 여부를 판정한다.

이 제2 모델 판정부(95)에서의 판정 방법은, 모터 회전각 센서(7)에 의해 검출한 모터 각속도 ωm과, 구동축 회전각 센서(8)에 의해 검출한 구동륜 각속도 ωw의 차분의 절대값이 소정값 이내인 상태를 유지한 채 소정 시간을 경과하면 완전히 일치라고 하여 ON 판정한다(예를 들어, 도 6의 시각 Tfb는, 「완전 일치 판정 시간」임). 한편, 모터 각속도 ωm과 구동륜 각속도 ωw의 차분의 절대값이 소정값을 초과하고 있거나, 혹은 차분의 절대값이 소정값 이내이지만 소정 시간의 경과 전이면, 실제의 전달 특성이 모델 Gp(s)와 다른 토크 전달 인터럽션 상태라고 하여 OFF 판정한다. 즉, 제2 모델 판정부(95)는, ON 판정에 소정 시간을 필요로 하므로, 제1 모델 판정부(93)보다 반드시 ON 판정의 타이밍은 늦어진다.

또한, 구동축 각속도 ωw는, 제1 모델 판정부(93)와 마찬가지로, 유단 변속기(2)의 기어비를 사용하여 모터축 상당의 각속도로 되도록 환산하지만, 변속 중과 같이 전동 모터(1)∼구동륜(5, 5)의 기어비가 정해지지 않는 경우는, 변속 종료 후의 기어비를 사용한다. 또한, 제1 모델 판정부(93)가 ON 판정하면, F/B 연산부(92)에 의한 F/B 연산을 개시한다.

상기 제2 토크 목표값 전환부(96)는, 제2 모델 판정부(95)의 판정 결과에 기초하여 출력을 전환하는 스위치이다. 즉, 제2 모델 판정부(95)에서의 판정 결과가 OFF 판정이면 0Nm을 가산기(97)에 출력한다. 제2 모델 판정부(95)에서의 판정 결과가 ON 판정이면, 제2 토크 목표값(Tm^*2)을 가산기(97)에 출력한다.

상기 가산기(97)는, 제1 토크 목표값 전환부(94)로부터의 출력과, 제2 토크 목표값 전환부(96)로부터의 출력을 더하여 모터 토크 지령값(Tm)으로 한다. 제1 토크 목표값 전환부(94)와 제2 토크 목표값 전환부(96)가 모두 ON 판정일 때에는, Tm＝Tm^*1＋Tm^*2로 한다. 제1 토크 목표값 전환부(94)와 제2 토크 목표값 전환부(96)가 모두 OFF 판정일 때에는, Tm＝Tm^*로 한다. 제1 토크 목표값 전환부(94)가 ON 판정이고, 제2 토크 목표값 전환부(96)가 OFF 판정일 때에는, Tm＝Tm^*1로 한다.

다음에, 작용을 설명한다.

우선, 「비교예의 과제에 대해」의 설명을 행한다. 계속해서, 제1 실시예의 전기 자동차의 제진 제어 장치에 있어서의 작용을, 「전달 특성이 모델 Gp(s)와 다른 주행 씬에서의 제진 작용」, 「전달 특성이 모델 일치로 이행하는 주행 씬에서의 제진 작용」으로 나누어 설명한다.

[비교예의 과제에 대해]

비교예는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 제진 제어부에, F/F 연산부와, F/B 연산부와, 가산기를 구비하고 있는 것으로 한다.

상기 F/F 연산부는, 정상 토크 목표값(Tm^*)을 입력하고, 차량에의 토크 입력과 모터 회전 속도의 전달 특성의 이상 모델 Gm(s)와 모델 Gp(s)를 사용한 Gm(s)/Gp(s)인 필터를 통과시키는 F/F 연산에 의해 제1 토크 목표값(Tm^*1)을 산출한다. 정상 토크 목표값(Tm^*)은, 액셀러레이터 개방도나 모터 회전수에 의해 결정한다.

상기 F/B 연산부는, 차량에의 토크 입력과 모터 회전 속도의 전달 특성의 모델 Gp(s)로부터 모터 회전 속도의 추정값을 산출한다. 그리고 모터 회전 속도의 추정값과 검출값의 편차를 입력하고, 모델 Gp(s)와 밴드패스 필터 H(s)를 사용한 H(s)/Gp(s)인 필터를 통과시키는 F/B 연산에 의해 제2 토크 목표값(Tm^*2)을 산출한다.

상기 가산기는, 제1 토크 목표값(Tm^*1)과 제2 토크 목표값(Tm^*2)을 더하여 모터 토크 지령값(Tm)으로 한다. 그리고 모터 토크 지령값(Tm)에 실제 모터의 출력 토크가 일치 혹은 추종하도록 제어를 행한다.

상기 비교예에서는, 모든 주행 씬에 있어서, 모터 회전 속도 검출값과 모델 Gp(s)로부터 산출한 모터 회전 속도 추정값의 편차로부터 F/B 토크[제2 토크 목표값(Tm^*2)]를 산출한다고 하는 구성으로 되어 있다. 이로 인해, 모터 토크의 변화에 대해 구동계가 거의 비틀어지지 않아 진동이 발생하지 않는 주행 씬[예를 들어, 이하에 서술하는 (a)나 (b)의 주행 씬]에서는, 차량에의 토크 입력에 대한 모터 회전 속도의 전달 특성이, 미리 상정한 모델 Gp(s)와는 크게 다르기 때문에, F/B 연산이 오동작해 버려, 예상 밖의 진동이나 쇼크가 발생할 가능성이 있다.

(a) 구동륜과 노면간의 마찰 계수가 작아, 구동륜이 과잉으로 슬립하고 있는 경우, 모터 토크가 변화되어도 노면으로부터의 반력이 작으므로 타이어가 공회전할 뿐이고 거의 구동계가 비틀어지지 않는다.

(b) 구동 모터와 구동륜간에 동력을 단속(斷續)하는 클러치를 적어도 하나 이상 갖는 시스템에 있어서, 클러치가 슬립 또는 해방되어 있는 경우, 모터 토크가 변화되어도 구동륜에의 전달이 클러치에 의해 차단되므로 모터 회전수가 공회전할 뿐이고 거의 구동계가 비틀어지지 않는다.

상기 F/B 연산의 오동작에 대해, 차량에의 토크 입력에 대한 모터 회전 속도의 전달 특성이 모델 Gp(s)와 일치하고 있다고 판정하고 나서 F/B 연산을 개시하는 방책이 생각된다. 이때, 차량 상태를 계측하는 센서에 계측 지연이나 계측 오차가 반드시 존재하기 때문에, 완벽한 타이밍에 판정하는 것은 곤란하다. 따라서, F/B 연산의 오동작을 방지하기 위해서는, 실제보다 약간 늦은 타이밍에 확실하게 판정하게 하는 것이 필요하다. 그러나, 실제로는 일치하고 있지만, 판정이 지연되고 있는 동안에 정상 토크 목표값이 변화되면, F/F 연산이 작용하지 않으므로 정상 토크의 변화에 의해 진동해 버릴 가능성이 있다.

다음에, 비교예의 시뮬레이션 결과를, 도 5에 기초하여 설명한다.

도 5에 나타내는 각각의 파형과, 도 4의 블록도의 상관은,

「FF 토크」＝「제1 토크 목표값(Tm^*1)」

「FB 토크」＝「제2 토크 목표값(Tm^*2)」

「최종 출력 토크」＝「Tm^*1＋Tm^*2」

이다.

다음에, 비교예의 발진 동작(주행 씬의 일례)을 설명한다. 과제 비교를 위해 F/B 연산의 OFF 조건을 추가한 것으로 하고 있다.

<조건>

차량에의 토크 입력에 대한 모터 회전 속도의 전달 특성이 모델 Gp(s)와 실제로 일치하는 시간 Tma : 0.1[s]

정상 토크 목표값 입력 시간 Tin : 0.3[s]

F/F 연산 개시 시간 Tff : 0.0[s]

F/B 연산 개시 시간 Tfb : 0.0[s](실선), F/B 연산 OFF(점선)

<설명>

차량에의 토크 입력에 대한 모터 회전 속도의 전달 특성이 모델 Gp(s)와 실제로 일치하는 시간 Tma의 전인 시간 Tff로부터 F/B 연산을 개시하고 있다. 이로 인해, 차량에의 토크 입력에 대한 모터 회전 속도의 전달 특성이 모델 Gp(s)와 실제로 일치할 때에 제어 대상이 갑자기 전환됨으로써, 도 5의 화살표 A의 FB 토크 특성으로 나타내는 바와 같이, F/B 연산이 오동작해 버린다. 이 결과, 도 5의 화살표 B의 구동 토크 특성으로 나타내는 바와 같이, 운전자에게 있어서 위화감이 되는 토크 변동이, 모델 Gp(s)와 실제로 특성이 일치하는 시간 Tma로부터 정상 토크 목표값 입력 시간 Tin의 사이에서 발생해 버린다. 그리고 목표값 입력 시간 Tin 이후, 구동 토크의 주기적인 변화에 의한 진동이 보인다.

덧붙여 말하면, F/B 연산을 OFF로 하는 이상 상태(점선)의 구동 토크 특성은, 모델 Gp(s)와 실제 특성이 일치하는 시간 Tma로부터 정상 토크 목표값 입력 시간 Tin의 사이에 있어서 토크 변동이 보이지 않는다.

[전달 특성이 모델 Gp(s)와 다른 주행 씬에서의 제진 작용]

상기한 바와 같이, 전달 특성이 모델 Gp(s)와 다른 주행 씬에서는, 모델 Gp(s)를 사용하는 F/F 연산과 F/B 연산의 오동작에 의해 받는 영향을 피하는 것이 필요하다. 이하, 이것을 반영하는 전달 특성이 모델 Gp(s)와 다른 주행 씬에서의 제진 작용을 설명한다.

상기한 바와 같이, 구동 슬립에 의한 타이어 공회전시, 혹은 구동계에 갖는 클러치가 슬립 또는 해방되어 있는 경우 등에 의해, 토크 전달이 인터럽션되어 있는 주행 씬에 있어서는, 모터 토크의 변화에 대해 구동계의 비틀림 진동이 거의 발생하지 않는다.

이러한 주행 씬에서는, 실제의 전달 특성이 모델 Gp(s)와 다름으로써, 모터 회전각 센서(7)에 의해 검출한 모터 각속도 ωm과, 구동축 회전각 센서(8)에 의해 검출한 구동륜 각속도 ωw의 차분의 절대값이 소정값을 초과한다. 이로 인해, 제1 모델 판정부(93)에 있어서, 토크 전달 인터럽션 상태라고 하여 OFF 판정이 행해져, 제1 토크 목표값 전환부(94)에 있어서, 정상 토크 목표값(Tm^*)을 가산기(97)에 출력하는 측으로 전환할 수 있다. 또한, 제2 모델 판정부(95)에 있어서도, 토크 전달 인터럽션 상태라고 하여 OFF 판정이 행해져, 제2 토크 목표값 전환부(96)에 있어서, 0Nm을 가산기(97)에 출력하는 측으로 전환할 수 있다.

따라서, 가산기(97)에 있어서, 모터 토크 지령값(Tm)이, Tm＝(Tm^*＋0)＝Tm^*에 의해 부여된다.

상기한 바와 같이, 제1 실시예에서는, 토크 전달의 인터럽션 중이라고 판정하고 있는 동안, 모델 Gp(s)를 사용한 F/F 연산과 F/B 연산을 정지하는 구성을 채용하였다.

즉, 구동축(5, 5)에의 토크 전달의 인터럽션 중에는, 차량에의 토크 입력에 대한 모터 회전 속도의 전달 특성이, 미리 상정한 모델 Gp(s)와는 크게 달라, 모델 Gp(s)를 사용하는 F/F 연산과 F/B 연산을 실행함으로써 오동작이 발생한다.

이로 인해, 토크 전달의 인터럽션 중이라고 판정되는 주행 씬일 때, F/F 연산과 F/B 연산을 실행하는 것에 의한 오동작을 방지함으로써, 예상 밖의 진동이나 쇼크가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

[전달 특성이 모델 일치로 이행하는 주행 씬에서의 제진 작용]

상기한 바와 같이, F/F 연산과 F/B 연산이 OFF인 상태로부터 토크 제어를 개시할 때, F/B 연산의 오동작에 의한 변동 토크의 발생을 억제하기 위해서는, F/F 연산의 개시를 선행하여, F/B 연산의 개시 타이밍을 F/F 연산의 개시 타이밍보다 늦추는 것이 필요하다. 이하, 이것을 반영하는 전달 특성이 모델 일치로 이행하는 주행 씬에서의 제진 작용을 설명한다.

상기한 바와 같이, 토크 전달이 인터럽션되어 있는 주행 씬으로부터, 구동 슬립의 억제나 클러치 체결 등에 의해, 정상적인 토크 전달 상태로 복귀하는 이행시에 있어서는, 정지하고 있는 F/F 연산과 F/B 연산을 복귀시킬 필요가 있다. 즉, 기어의 백래쉬 등에 기인하는 외란 토크에 기초하여, 구동력 전달계의 비틀림에 수반되는 진동에 대한 억제 효과를, F/F 연산과 F/B 연산에 의해 얻을 필요가 있다.

이러한 주행 씬의 이행 상태에서는, 차량에의 토크 입력에 대한 모터 회전 속도의 전달 특성이, 미리 상정한 모델 Gp(s)에 대해 서서히 근접해 가므로, 모터 회전각 센서(7)에 의해 검출한 모터 각속도 ωm과, 구동축 회전각 센서(8)에 의해 검출한 구동륜 각속도 ωw의 차분의 절대값이 소정값 이내로 된다. 이로 인해, 제1 모델 판정부(93)에 있어서, 실제의 전달 특성이 모델 Gp(s)와 대략 일치한다고 하여 ON 판정이 행해져, 제1 토크 목표값 전환부(94)에 있어서, 제1 토크 목표값(Tm^*1)을 가산기(97)에 출력하는 측으로 전환할 수 있다.

한편, 주행 씬의 이행 상태에 있어서, 차량에의 토크 입력에 대한 모터 회전 속도의 전달 특성이, 미리 상정한 모델 Gp(s)에 완전히 일치하기 위해서는, 모터 각속도 ωm과 구동륜 각속도 ωw의 차분의 절대값이 소정값 이내인 상태를 유지한 채 소정 시간의 경과를 기다릴 필요가 있다. 이로 인해, 제2 모델 판정부(95)에 있어서는, 모터 각속도 ωm과 구동륜 각속도 ωw의 차분의 절대값이 소정값 이내로 되고 나서 소정 시간을 경과한 후, ON 판정이 행해져, 제2 토크 목표값 전환부(96)에 있어서, 제2 토크 목표값(Tm^*2)을 가산기(97)에 출력하는 측으로 전환할 수 있다.

따라서, 제1 토크 목표값 전환부(94)가 ON 판정이고 제2 토크 목표값 전환부(96)가 OFF 판정인 동안에는, 가산기(97)에 있어서, 모터 토크 지령값(Tm)이, Tm＝Tm^*1에 의해 부여된다. 그리고 제1 토크 목표값 전환부(94)와 제2 토크 목표값 전환부(96)가 모두 ON 판정으로 되면, 가산기(97)에 있어서, 모터 토크 지령값(Tm)이, Tm＝Tm^*1＋Tm^*2에 의해 부여된다.

다음에, 제1 실시예의 시뮬레이션 결과를, 도 6에 기초하여 설명한다. 도 6에 나타내는 각각의 파형과, 도 3의 블록도의 상관은,

「FF 토크」＝「제1 토크 목표값(Tm^*1)」

「FB 토크」＝「제2 토크 목표값(Tm^*2)」

「최종 출력 토크」＝「Tm^*1＋Tm^*2」

이다.

다음에, 도 6의 발진 동작(주행 씬의 일례)을 설명한다. 비교를 위해 F/B 연산의 OFF 조건도 부가하고 있다.

<조건>

정상 토크 목표값 입력 시간 Tin : 0.3[s]

F/F 연산 개시 시간(대략 일치 판정 시간) Tff : 0.0[s]

F/B 연산 개시 시간(완전 일치 판정 시간) Tfb : 0.6[s](실선), F/B 연산 OFF(점선)

<설명>

차량에의 토크 입력에 대한 모터 회전 속도의 전달 특성이 모델 Gp(s)와 실제로 일치하는 시간을 모델 일치 시간 Tma라 한다. F/B 연산은, 모델 일치 시간 Tma(0.1[s])보다 이후의 지연된 타이밍인 완전 일치 판정 시간 Tfb(0.6[s])로부터 개시하고 있다. 이로 인해, 비교예에서 발생되고 있었던 F/B 연산의 오동작을 방지할 수 있어(도 6의 화살표 A), 운전자에게 있어서 위화감이 되는 토크 변동을 억제할 수 있다(도 6의 화살표 B).

또한, F/F 연산은, 모델 일치 시간 Tma(0.1[s])보다 이전의 빠른 타이밍인 대략 일치 판정 시간 Tff(0.0[s])로부터 개시하고 있다. 이로 인해, 도 6의 화살표 C의 FF 토크 특성으로 나타내는 바와 같이, F/F 연산이 목표대로 작용하여, 도 6의 화살표 D의 구동 토크 특성으로 나타내는 바와 같이, 이상 상태(점선)에 가까운 과도 응답을 실현할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 제1 실시예에서는, 구동축(5, 5)에의 토크 전달 인터럽션으로부터 토크 전달 개시로의 이행을 판정하면, F/F 연산을 F/B 연산보다 먼저 개시하는 구성을 채용하였다.

즉, 토크 전달 개시로의 이행 판정에 기초하여, F/F 연산과 F/B 연산을 동시에 개시하면, 전달 특성이 미리 상정한 모델 Gp(s)와 실제로 일치할 때에 제어 대상이 갑자기 전환됨으로써, F/B 연산이 오동작해 버려, 전달 토크가 변동되어, 구동계의 비틀림 진동이 유기되는 경우가 있다(비교예를 참조). 이에 대해, 전달 특성이 미리 상정한 모델 Gp(s)와 실제로 일치하기 이전인 빠른 타이밍으로부터 정상 토크의 변화에 대한 F/F 연산이 작용하므로, 전달 특성이 미리 상정한 모델 Gp(s)와 일치한 후의 정상 토크의 변화에 의한 진동의 유기가 억제된다. 이에 더하여, 전달 특성이 미리 상정한 모델 Gp(s)와 실제로 일치한 이후의 늦은 타이밍으로부터 F/B 연산을 개시하므로, 전달 특성이 미리 상정한 모델 Gp(s)와 실제로 일치하기 전에 F/B 연산을 행하는 것에 의한 오동작이 방지된다. 이 결과, 발진시, 혹은 주행 도중에 해방 클러치를 체결할 때 등과 같이 토크 전달 개시 영역이 되는 주행 씬에 있어서, 예상 밖의 진동이나 쇼크가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

다음에, 효과를 설명한다.

제1 실시예의 전기 자동차의 제진 제어 장치에 있어서는, 하기에 열거하는 효과를 얻을 수 있다.

(1) 전동 모터[전동 모터(1)]를 동력원으로 갖는 전동 차량(전기 자동차)에 있어서,

상기 모터[전동 모터(1)]의 회전수(모터 각속도 ωm)를 검출하는 회전수 검출 수단[모터 회전각 센서(7)]과,

운전자의 요구에 기초하여, 모터 토크 목표값[정상 토크 목표값(Tm^*)]을 산출하는 모터 토크 목표값 산출 수단[모터 토크 설정부(9a)]과,

상기 모터 토크 목표값[정상 토크 목표값(Tm^*)]에 대해, 토크 입력-모터 회전수의 전달 특성의 모델 Gp(s)를 사용한 F/F 연산에 의해 제1 토크 목표값(Tm^*1)을 산출하는 제1 토크 목표값 산출 수단[F/F 연산부(91)]과,

상기 모터[전동 모터(1)]의 회전수(모터 각속도 ωm)에 기초하여, 상기 토크 입력-모터 회전수의 전달 특성의 모델 Gp(s)를 사용한 F/B 연산에 의해 제2 토크 목표값(Tm^*2)을 산출하는 제2 토크 목표값 산출 수단[F/B 연산부(92)]과,

상기 제1 토크 목표값(Tm^*1)과 상기 제2 토크 목표값(Tm^*2)을 더하여, 상기 모터[전동 모터(1)]에의 모터 토크 지령값(Tm)으로 하는 모터 토크 지령값 설정 수단[가산기(97)]과,

상기 토크 입력-모터 회전수의 전달 특성의 모델 Gp(s)가 실제의 전달 특성과 일치하고 있는지 여부를 판정하는 판정 수단[제1 모델 판정부(93), 제2 모델 판정부(95)]과,

상기 토크 입력-모터 회전수의 전달 특성의 모델 Gp(s)가 실제의 전달 특성과 일치하지 않는다고 판정하고 있는 동안, 상기 제1 토크 목표값 산출 수단[F/F 연산부(91)]에 의한 제1 토크 목표값(Tm^*1)의 F/F 연산과, 상기 제2 토크 목표값 산출 수단[F/B 연산부(92)]에 의한 제2 토크 목표값(Tm^*2)의 F/B 연산을 정지하고, 상기 모터 토크 목표값[정상 토크 목표값(Tm^*)]을 상기 모터 토크 지령값(Tm)으로 하는 제진 제어 수단[제1 토크 목표값 전환부(94), 제2 토크 목표값 전환부(96)]을 구비하였다.

이로 인해, 토크 전달의 인터럽션 중에 있어서, 예상 밖의 진동이나 쇼크가 발생하는 것을 억제하는 전동 차량(전기 자동차)의 제진 제어 장치를 제공할 수 있다.

(2) 상기 제진 제어 수단[제1 토크 목표값 전환부(94), 제2 토크 목표값 전환부(96)]은, 복귀 조건을 만족시킨다고 판정하면, 상기 제1 토크 목표값 산출 수단[F/F 연산부(91)]에 의한 제1 토크 목표값(Tm^*1)의 F/F 연산을, 상기 제2 토크 목표값 산출 수단[F/B 연산부(92)]에 의한 제2 토크 목표값(Tm^*2)의 F/B 연산보다 먼저 개시하여, 상기 모터 토크 지령값(Tm)을 연산한다.

이로 인해, (1)의 효과에 더하여, 토크 전달 인터럽션으로부터의 토크 전달 개시 영역에 있어서, 예상 밖의 진동이나 쇼크가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

(3) 상기 판정 수단[제1 모델 판정부(93), 제2 모델 판정부(95)]은, 모터 각속도 ωm과 구동륜 각속도 ωw의 차분의 절대값이 소정값을 초과할 때, 토크 입력-모터 회전수의 전달 특성의 모델 Gp(s)가 실제의 전달 특성과 일치하지 않는다고 판정한다.

이로 인해, (1) 또는 (2)의 효과에 더하여, 모터 각속도 ωm과 구동륜 각속도 ωw의 차분 절대값에 의해, 토크 입력-모터 회전수의 전달 특성의 모델 Gp(s)가 실제의 전달 특성과 일치하지 않는 것을 고정밀도로 판정할 수 있다.

(4) 상기 판정 수단[제1 모델 판정부(93), 제2 모델 판정부(95)]은, 모터 각속도 ωm과 구동륜 각속도 ωw의 차분의 절대값이 소정값 이내로 될 때, 복귀 조건을 만족시킨다고 판정한다.

이로 인해, (2) 또는 (3)의 효과에 더하여, 모터 각속도 ωm과 구동륜 각속도 ωw의 차분 절대값에 의해, 토크 입력-모터 회전수의 전달 특성의 모델 Gp(s)가 실제의 전달 특성과 일치하지 않는 상태로부터의 복귀로의 이행을 고정밀도로 판정할 수 있다.

(5) 상기 제1 토크 목표값 산출 수단[F/F 연산부(91)]은, 운전자의 요구에 기초하여 결정한 정상 토크 목표값(Tm^*)을 입력하고, 차량에의 토크 입력과 모터 회전 속도의 전달 특성의 이상 모델 Gm(s)와 모델 Gp(s)를 사용한 필터 Gm(s)/Gp(s)를 통과시키는 F/F 연산에 의해 제1 토크 목표값(Tm^*1)을 산출하고,

상기 제2 토크 목표값 산출 수단[F/B 연산부(92)]은, 차량에의 토크 입력과 모터 회전 속도의 전달 특성의 모델 Gp(s)로부터 모터 회전 속도의 추정값 ωm^#을 산출하고, 상기 모터 회전 속도의 추정값 ωm^#과 상기 모터 회전 속도의 검출값 ωm의 편차 Δω를 입력하고, 상기 모델 Gp(s)와 밴드패스 필터 H(s)를 사용한 필터 H(s)/Gp(s)를 통과시키는 F/B 연산에 의해 제2 토크 목표값(Tm^*2)을 산출한다. 이로 인해, (1) 내지 (4)의 효과에 더하여, 미리 상정한 모델 Gp(s)를, F/F 연산과 F/B 연산에 사용함으로써, 토크 전달 중에 외란 토크에 의한 구동계 비틀림 진동을 효과적으로 억제하는 동시에, 토크 전달의 인터럽션 중에 있어서, F/B 연산과 F/F 연산의 오동작에 기인하여 예상 밖의 진동이나 쇼크가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

(6) 상기 판정 수단은, 차량에의 토크 입력과 모터 회전 속도의 전달 특성이 미리 상정한 모델 Gp(s)와 실제로 일치하는 타이밍을 기준 타이밍이라 하였을 때, 상기 기준 타이밍보다 빠른 타이밍에 토크 전달 인터럽션 종료를 판정하는 제1 모델 판정부(93)와, 상기 기준 타이밍보다 늦은 타이밍에 토크 전달 인터럽션 종료를 판정하는 제2 모델 판정부(95)를 갖고,

상기 제진 제어 수단은, 상기 제1 모델 판정부(93)에 의한 토크 전달 인터럽션 종료 판정(ON 판정)에 의해 F/F 연산을 개시하는 제1 토크 목표값 전환부(94)와, 상기 제2 모델 판정부(95)에 의한 토크 전달 인터럽션 종료 판정(ON 판정)에 의해 F/B 연산을 개시하는 제2 토크 목표값 전환부(96)를 갖는다.

이로 인해, (5)의 효과에 더하여, 차량에의 토크 입력에 대한 모터 회전 속도의 전달 특성이 모델 Gp(s)와 실제로 일치하는 것보다 빠른 타이밍으로부터 정상 토크의 변화에 대한 F/F 연산이 작용하므로, 일치한 후의 정상 토크의 변화에 의한 진동의 유기를 확실하게 억제할 수 있다. 또한, 실제로 일치하는 것보다 늦은 타이밍에 F/B 연산을 개시하므로, 일치하기 전에 F/B 연산을 행하는 것에 의한 오동작을 확실하게 방지할 수 있다.

(7) 전동 모터[전동 모터(1)]를 동력원으로 갖고, 구동축(4, 4)을 통한 토크 전달에 의해 구동륜(5, 5)을 구동하는 전동 차량(전기 자동차)에 있어서,

상기 토크 입력-모터 회전수의 전달 특성의 모델 Gp(s)가 실제의 전달 특성과 일치하고 있다고 판정하고 있는 주행 씬의 동안, F/F 연산에 의한 제1 토크 목표값(Tm^*1)과, F/B 연산에 의한 제2 토크 목표값(Tm^*2)을 더하여 상기 전동 모터(1)에의 모터 토크 지령값(Tm)으로 하는 토크 전달 모드 제어 수순과,

상기 토크 입력-모터 회전수의 전달 특성의 모델 Gp(s)가 실제의 전달 특성과 일치하고 있지 않다고 판정하고 있는 주행 씬의 동안, 상기 F/F 연산과 상기 F/B 연산을 정지하고, 운전자의 요구에 기초하여 결정한 정상 토크 목표값(Tm^*)을, 상기 전동 모터(1)에의 모터 토크 지령값(Tm)으로 하는 토크 인터럽션 모드 제어 수순과,

상기 토크 입력-모터 회전수의 전달 특성의 모델 Gp(s)가 실제의 전달 특성과 일치하지 않는다는 판정으로부터 일치로의 이행을 판정하면, 전달 특성이 미리 상정한 모델 Gp(s)와 실제로 일치하기 전의 빠른 타이밍으로부터 정상 토크의 변화에 대한 F/F 연산을 선행하여 개시하여, 제1 토크 목표값(Tm^*1)을 상기 전동 모터(1)로의 모터 토크 지령값(Tm)으로 하고, 전달 특성이 미리 상정한 모델 Gp(s)와 실제로 일치한 후의 늦은 타이밍으로부터 F/B 연산을 개시하여, 선행하는 F/F 연산에 의한 제1 토크 목표값(Tm^*1)에 제2 토크 목표값(Tm^*2)을 더하여 상기 전동 모터(1)에의 모터 토크 지령값(Tm)으로 하는 토크 과도 모드 제어 수순을 구비하였다.

이로 인해, 토크 전달의 인터럽션 중 및 토크 전달 개시 영역에 있어서, 예상 밖의 진동이나 쇼크가 발생하는 것을 억제하는 전동 차량(전기 자동차)의 제진 제어 방법을 제공할 수 있다.

제2 실시예

제2 실시예는, 필터를 사용하여 F/B 연산의 개시 영역에서의 구동 토크의 변동을 억제하는 모터 토크 지령값의 보정을 행하는 예이다.

우선, 구성을 설명한다.

도 7은 제2 실시예의 모터 컨트롤러(9)에 갖는 제진 제어부(9b)를 도시하는 제어 블록도이다. 이하, 도 7에 기초하여 제진 제어부(9b)의 구성을 설명한다.

상기 제진 제어부(9b)는, 도 7에 도시하는 바와 같이, F/F 연산부(91)(제1 토크 목표값 산출 수단)와, F/B 연산부(92)(제2 토크 목표값 산출 수단)와, 제1 모델 판정부(93)(판정 수단)와, 제1 토크 목표값 전환부(94)(제진 제어 수단)와, 제2 모델 판정부(95)(판정 수단)와, 제2 토크 목표값 전환부(96)(제진 제어 수단)와, 가산기(97)(모터 토크 지령값 설정 수단)와, 모터 토크 지령값 보정부(98)(모터 토크 지령값 보정 수단)와, 감산기(99)를 구비하고 있다.

상기 모터 토크 지령값 보정부(98)는, 제2 모델 판정부(95)에 의해 토크 전달 인터럽션 종료가 판정(ON 판정)되면, F/B 연산부(92)에 의한 모터 회전 속도 추정값 ωm^#을 산출하기 위한 입력인 모터 토크 지령값(Tm)은 보정하지 않는다. 그리고, 실제 플랜트 Gp'(s)에 입력하는 최종 출력 토크에 상당하는 모터 토크 지령값을, F/B 연산의 개시 전후에 매끄럽게 연결하도록 보정하는 동시에, 소정 시간 내에 보정값을 제로까지 감소시킨다.

상기 모터 토크 지령값 보정부(98)는, 제2 이상 모델 Gm'(s)와 모델 Gp(s)로 구성되는 Gm'(s)/Gp(s)에 의한 필터(98a)와, 제2 모델 판정부(95)로부터의 판정 결과에 의해 전환하는 보정 전환부(98b)와, 제2 토크 목표값(Tm^*2)을 1샘플만 기억하는 기억부(98d)를 갖는다.

상기 필터(98a)는, Gm'(s)/Gp(s)인 특성을 갖는다. 여기서, 모델 Gp(s)는, 차량에의 토크 입력과 모터 회전 속도 ωm의 전달 특성을 나타내는 모델이다. 제2 이상 모델 Gm'(s)는, 차량에의 토크 입력과 모터 회전 속도의 응답 목표를 나타내는 모델이다. 제2 모델 판정부(95)가 ON 판정할 때마다, 기억부(98d)로부터의 제2 토크 목표값(Tm^*2)의 전회 값이 무한 시간 입력된 상태로 초기화한다. 이로 인해, 제2 모델 판정부(95)가 ON 판정한 직후에는, 제2 토크 목표값(Tm^*2)의 전회 값을 출력하지만, 그 후에는 0Nm을 필터(98a)에 통과시킨 값으로 되어, 정상적으로는 0Nm으로 된다.

상기 보정 전환부(98b)는, 제2 모델 판정부(95)의 판정 결과에 기초하여 출력을 전환하는 스위치이다. 판정 결과가 OFF 판정이면 0Nm을 출력하고, ON 판정이면 Gm'(s)/Gp(s)인 특성을 갖는 필터(98a)의 연산 결과를 출력한다.

상기 기억부(98d)는, 제2 토크 목표값(Tm^*2)을 1샘플만 기억해 두는 기능을 갖고, 제2 토크 목표값(Tm^*2)의 전회 값을 출력한다.

상기 감산기(99)는, 가산기(97)로부터 출력되는 모터 토크 지령값(Tm)으로부터, 모터 토크 지령값 보정부(98)로부터 출력되는 토크 보정값(Tm^*3)을 감산함으로써, 실제 플랜트 Gp'(s)에 입력하는 최종 토크 지령값(Tm-Tm^*3)을 산출한다.

또한, 다른 구성[F/F 연산부(91)∼가산기(97)]은, 제1 실시예와 마찬가지이므로, 대응하는 구성에 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.

다음에, 작용을 설명한다.

제2 실시예의 시뮬레이션 결과를, 도 8에 기초하여 설명한다.

도 8에 나타내는 각각의 파형과, 도 7의 블록도의 상관은,

「FF 토크」＝「제1 토크 목표값(Tm^*1)＋토크 보정값(Tm^*3)」

「FB 토크」＝「제2 토크 목표값(Tm^*2)」

「최종 출력 토크」＝「Tm^*1＋Tm^*2＋토크 보정값(Tm^*3)」

이다.

다음에, 도 8의 발진 동작(주행 씬의 일례)을 설명한다. 비교를 위해 제1 실시예의 토크 보정을 행하지 않는 예도 부가하고 있다.

<조건>

정상 토크 목표값 입력 시간 Tin : 0.3[s]

F/F 연산 개시 시간(대략 일치 판정 시간) Tff : 0.0[s]

F/B 연산 개시 시간(완전 일치 판정 시간) Tfb : 0.6[s](실선), 제1 실시예의 F/B 연산(점선)

<설명>

제1, 제2 실시예의 경우, 도 8의 화살표 F의 점선 특성과 실선 특성으로 나타내는 바와 같이, F/B 연산 개시 직후에 있어서, 진동 억제에 필요하지 않은 F/B 토크를 출력해 버린다. 이로 인해, 제1 실시예의 경우, 도 8의 화살표 G의 점선 특성으로 나타내는 바와 같이, 구동 토크가 변동되어 버린다. 그러나 제2 실시예의 경우, 도 8의 화살표 E의 실선 특성으로 나타내는 바와 같이, 필요하지 않은 F/B 토크를 상쇄하는 보정 토크(Tm^*3)를, FF 토크에 더하여 출력한다. 이로 인해, 도 8의 화살표 G의 실선 특성으로 나타내는 바와 같이, 제1 실시예의 구동 토크 특성(점선 특성)에 비해, 구동 토크를 이상 상태에 근접시킬 수 있다. 또한, 다른 작용은, 제1 실시예와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.

다음에, 효과를 설명한다.

제2 실시예의 전기 자동차의 제진 제어 장치에 있어서는, 하기하는 효과를 얻을 수 있다.

(8) 상기 제2 모델 판정부(95)에 의해 복귀 조건을 만족시킨다고 판정되면, 상기 제2 토크 목표값 산출 수단[F/B 연산부(92)]에 의한 모터 회전 속도 추정값 ωm^#을 산출하기 위한 입력인 모터 토크 지령값(Tm)은 보정하지 않고, 실제 플랜트 Gp'(s)에 입력하는 최종 출력 토크에 상당하는 모터 토크 지령값을, F/B 연산의 개시 전후에 매끄럽게 연결하도록 보정하는 동시에, 소정 시간 내에 토크 보정값(Tm^*3)을 제로까지 감소시키는 모터 토크 지령값 보정 수단[모터 토크 지령값 보정부(98)]을 설치하였다.

이로 인해, 제1 실시예의 (6)의 효과에 더하여, 모터 토크 지령값(Tm)을, F/B 연산의 개시 전후에 매끄럽게 연결하도록 보정함으로써, F/B 연산 개시 직후에 발생하는 제2 토크 목표값(Tm^*2)(＝F/B 토크)의 단차가 최종 출력되는 것을 상쇄할 수 있다. 또한, 토크 보정값(Tm^*3)을 소정 시간 내에 제로로 함으로써 정상적인 토크 편차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

(9) 상기 모터 토크 지령값 보정 수단[모터 토크 지령값 보정부(98)]은, 미리 설정되는 토크 입력과 모터 회전 속도의 전달 특성의 제2 이상 모델 Gm'(s)와, 상기 모델 Gp(s)로 구성되는 필터(98a)를 갖고, 상기 제2 모델 판정부(95)에 의해 복귀 조건을 만족시킨다고 판정(ON 판정)될 때마다, 판정 직후는 제2 토크 목표값(Tm^*2)의 전회 값에 의해 초기화하여 전회 값을 출력하고, 초기화 후에는, 제로 입력을 상기 필터(98a)에 통과시킨 값으로 한다.

이로 인해, (8)의 효과에 더하여, 모터 토크 지령값(Tm)의 토크 보정값(Tm^*3)에 대해 F/F 연산이 작용함으로써, 진동을 유기하는 일 없이, 최종 출력의 토크 단차를 상쇄할 수 있는 동시에, 정상적인 토크 편차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

즉, ON 판정 직후에는 제2 토크 목표값(Tm^*2)을 초기화하고(전회 값을 출력), 초기화 후에는 제로 입력을 필터(98a)에 통과시킨 값으로 함으로써, 토크 보정값(Tm^*3)에 대해서는, FB 토크 단차를 FF 토크에 의해 상쇄하도록 F/F 연산이 작용한다. 그리고 전달 특성 H(s)를 밴드패스 필터로 하면, 제2 토크 목표값(Tm^*2)은, 정상적으로는 0Nm으로 된다.

제3 실시예

제3 실시예는, 변화율 제한부를 사용하여 F/B 연산의 개시 영역에서의 구동 토크의 변동을 억제하는 모터 토크 지령값의 보정을 행하는 예이다.

우선, 구성을 설명한다.

도 9는, 제3 실시예의 모터 컨트롤러(9)에 갖는 제진 제어부(9b)를 도시하는 제어 블록도이다. 이하, 도 9에 기초하여 제진 제어부(9b)의 구성을 설명한다.

상기 제진 제어부(9b)는, 도 9에 도시하는 바와 같이, F/F 연산부(91)(제1 토크 목표값 산출 수단)와, F/B 연산부(92)(제2 토크 목표값 산출 수단)와, 제1 모델 판정부(93)(판정 수단)와, 제1 토크 목표값 전환부(94)(제진 제어 수단)와, 제2 모델 판정부(95)(판정 수단)와, 제2 토크 목표값 전환부(96)(제진 제어 수단)와, 가산기(97)(모터 토크 지령값 설정 수단)와, 모터 토크 지령값 보정부(98')(모터 토크 지령값 보정 수단)와, 감산기(99)를 구비하고 있다.

상기 모터 토크 지령값 보정부(98')는, 제2 실시예와 마찬가지로, 제2 모델 판정부(95)에 의해 토크 전달 인터럽션 종료가 판정(ON 판정)되면, F/B 연산부(92)에 의한 모터 회전 속도 추정값 ωm^#을 산출하기 위한 입력인 모터 토크 지령값(Tm)은 보정하지 않는다. 그리고, 실제 플랜트 Gp'(s)에 입력하는 최종 출력 토크에 상당하는 모터 토크 지령값을, F/B 연산의 개시 전후에 매끄럽게 연결하도록 보정하는 동시에, 소정 시간 내에 보정값을 제로까지 감소시킨다.

상기 모터 토크 지령값 보정부(98')는, 변화율 제한부(98c)와, 제2 모델 판정부(95)로부터의 판정 결과에 의해 전환하는 보정 전환부(98b)와, 제2 토크 목표값(Tm^*2)을 1샘플만 기억하는 기억부(98d)를 갖는다.

상기 변화율 제한부(98c)는, 진동을 유기시키지 않는 미리 설정한 변화율로 제한한다. 제2 모델 판정부(95)가 ON 판정할 때마다, 제2 토크 목표값(Tm^*2)의 전회 값으로 초기화함으로써, 제2 모델 판정부(95)가 ON 판정한 직후에는, 제2 토크 목표값(Tm^*2)의 전회 값을 출력하지만, 그 후에는 0Nm을 변화율 제한에 통과시킨 값으로 되어, 정상적으로는 0Nm으로 된다.

또한, 다른 구성은, 제1 실시예 및 제2 실시예와 마찬가지이므로, 대응하는 구성에 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다. 또한, 제3 실시예의 작용은, 제2 실시예와 거의 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.

다음에, 효과를 설명한다.

제3 실시예의 전기 자동차의 제진 제어 장치에 있어서는, 하기하는 효과를 얻을 수 있다.

(10) 상기 모터 토크 지령값 보정 수단[모터 토크 지령값 보정부(98')]은, 진동을 유기시키지 않는 미리 설정한 변화율로 제한하는 변화율 제한부(98c)를 갖고, 상기 제2 모델 판정부(95)에 의해 복귀 조건을 만족시킨다고 판정(ON 판정)될 때마다, 판정 직후에는 제2 토크 목표값(Tm^*2)의 전회 값에 의해 초기화하여 전회 값을 출력하고, 초기화 후에는, 제로 입력을 상기 변화율 제한부(98c)에 통과시킨 값으로 한다.

이로 인해, 제2 실시예의 (8)의 효과에 더하여, 모터 토크 지령값(Tm)의 토크 보정값(Tm^*3)에 대해 F/F 연산이 작용함으로써, 진동을 유기하는 일 없이, 최종 출력의 토크 단차를 상쇄할 수 있는 동시에, 정상적인 토크 편차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

즉, ON 판정 직후에는 제2 토크 목표값(Tm^*2)을 초기화하고(전회 값을 출력), 초기화 후에는 제로 입력을 변화율 제한부(98c)에 통과시킨 값으로 함으로써, 토크 보정값(Tm^*3)에 대해서는, FB 토크 단차를 FF 토크에 의해 상쇄하도록 F/F 연산이 작용한다. 그리고 전달 특성 H(s)를 밴드패스 필터로 하면, 제2 토크 목표값(Tm^*2)은, 정상적으로는 0Nm으로 된다.

이상, 본 발명의 전동 차량의 제진 제어 장치를 제1 실시예 내지 제3 실시예에 기초하여 설명해 왔지만, 구체적인 구성에 대해서는, 이들 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위의 각 청구항에 관한 발명의 요지를 일탈하지 않는 한, 설계의 변경이나 추가 등은 허용된다.

제1 내지 제3 실시예에서는, 전동 모터(1)와 유단 변속기(2)를 탑재한 전기 자동차에의 적용 예를 나타냈다. 그러나 전동 모터와 감속 기구를 탑재한 전기 자동차에 적용하는 예로 해도 된다. 또한, 전동 모터를 동력원으로 갖는 전동 차량이면, 예를 들어 하이브리드 차량이나 연료 전지 차량 등에의 적용 예라도 좋다.

Claims

전동 모터를 동력원으로 갖는 전동 차량에 있어서,
상기 모터의 회전수를 검출하는 회전수 검출 수단과,
운전자의 요구에 기초하여, 모터 토크 목표값을 산출하는 모터 토크 목표값 산출 수단과,
상기 모터 토크 목표값에 대해, 토크 입력-모터 회전수의 전달 특성의 모델을 사용한 피드 포워드 연산에 의해 제1 토크 목표값을 산출하는 제1 토크 목표값 산출 수단과,
상기 모터의 회전수에 기초하여, 상기 토크 입력-모터 회전수의 전달 특성의 모델을 사용한 피드백 연산에 의해 제2 토크 목표값을 산출하는 제2 토크 목표값 산출 수단과,
상기 제1 토크 목표값과 상기 제2 토크 목표값을 더하여, 상기 모터에의 모터 토크 지령값으로 하는 모터 토크 지령값 설정 수단과,
상기 토크 입력-모터 회전수의 전달 특성의 모델이 실제의 전달 특성과 일치하고 있는지 여부를 판정하는 판정 수단과,
상기 토크 입력-모터 회전수의 전달 특성의 모델이 실제의 전달 특성과 일치하지 않는다고 판정하고 있는 동안, 상기 제1 토크 목표값 산출 수단에 의한 제1 토크 목표값의 피드 포워드 연산과, 상기 제2 토크 목표값 산출 수단에 의한 제2 토크 목표값의 피드백 연산을 정지하고, 상기 모터 토크 목표값을 상기 모터 토크 지령값으로 하는 제진 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는, 전동 차량의 제진 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 제진 제어 수단은, 복귀 조건을 만족시킨다고 판정하면, 상기 제1 토크 목표값 산출 수단에 의한 제1 토크 목표값의 피드 포워드 연산을, 상기 제2 토크 목표값 산출 수단에 의한 제2 토크 목표값의 피드백 연산보다 먼저 개시하여, 상기 모터 토크 지령값을 연산하는 것을 특징으로 하는, 전동 차량의 제진 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 판정 수단은, 모터 각속도와 구동륜 각속도의 차분의 절대값이 소정값을 초과할 때, 상기 토크 입력-모터 회전수의 전달 특성의 모델이 실제의 전달 특성과 일치하지 않는다고 판정하는 것을 특징으로 하는, 전동 차량의 제진 제어 장치.
제2항에 있어서, 상기 판정 수단은, 모터 각속도와 구동륜 각속도의 차분의 절대값이 소정값 이내로 될 때, 복귀 조건을 만족시킨다고 판정하는 것을 특징으로 하는, 전동 차량의 제진 제어 장치.
제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 토크 목표값 산출 수단은, 운전자의 요구에 기초하여 결정한 정상 토크 목표값을 입력하고, 차량에의 토크 입력과 모터 회전 속도의 전달 특성의 이상 모델과 모델을 사용한 필터를 통과시키는 피드 포워드 연산에 의해 제1 토크 목표값을 산출하고,
상기 제2 토크 목표값 산출 수단은, 차량에의 토크 입력과 모터 회전 속도의 전달 특성의 모델로부터 모터 회전 속도의 추정값을 산출하고, 상기 모터 회전 속도의 추정값과 상기 모터 회전 속도의 검출값의 편차를 입력하고, 상기 모델과 밴드패스 필터를 사용한 필터를 통과시키는 피드백 연산에 의해 제2 토크 목표값을 산출하는 것을 특징으로 하는, 전동 차량의 제진 제어 장치.
제5항에 있어서, 상기 판정 수단은, 차량에의 토크 입력과 모터 회전 속도의 전달 특성이 미리 상정한 모델과 실제로 일치하는 타이밍을 기준 타이밍으로 하였을 때, 상기 기준 타이밍보다 빠른 타이밍에 복귀 조건을 만족시킨다고 판정하는 제1 모델 판정부와, 상기 기준 타이밍보다 늦은 타이밍에 복귀 조건을 만족시킨다고 판정하는 제2 모델 판정부를 갖고,
상기 제진 제어 수단은, 상기 제1 모델 판정부에 의한 복귀 조건을 만족시킨다는 판정에 의해 피드 포워드 연산을 개시하는 제1 토크 목표값 전환부와, 상기 제2 모델 판정부에 의한 복귀 조건을 만족시킨다는 판정에 의해 피드백 연산을 개시하는 제2 토크 목표값 전환부를 갖는 것을 특징으로 하는, 전동 차량의 제진 제어 장치.
제6항에 있어서, 상기 제2 모델 판정부에 의해 복귀 조건을 만족시킨다고 판정되면, 상기 제2 토크 목표값 산출 수단에 의한 모터 회전 속도 추정값을 산출하기 위한 입력인 모터 토크 지령값은 보정하지 않고, 실제 플랜트에 입력하는 최종 출력 토크에 상당하는 모터 토크 지령값을, 피드백 연산의 개시 전후에서 매끄럽게 연결하도록 보정하는 동시에, 소정 시간 내에 토크 보정값을 제로까지 감소시키는 모터 토크 지령값 보정 수단을 설치한 것을 특징으로 하는, 전동 차량의 제진 제어 장치.
제7항에 있어서, 상기 모터 토크 지령값 보정 수단은, 미리 설정되는 토크 입력과 모터 회전 속도의 전달 특성의 제2 이상 모델과, 상기 모델로 구성되는 필터를 갖고, 상기 제2 모델 판정부에 의해 복귀 조건을 만족시킨다고 판정될 때마다, 판정 직후에는 제2 토크 목표값의 전회 값에 의해 초기화하여 전회 값을 출력하고, 초기화 후에는, 제로 입력을 상기 필터에 통과시킨 값으로 하는 것을 특징으로 하는, 전동 차량의 제진 제어 장치.
제7항에 있어서, 상기 모터 토크 지령값 보정 수단은, 진동을 유기시키지 않는 미리 설정한 변화율로 제한하는 변화율 제한부를 갖고, 상기 제2 모델 판정부에 의해 복귀 조건을 만족시킨다고 판정될 때마다, 판정 직후에는 제2 토크 목표값의 전회 값에 의해 초기화하여 전회 값을 출력하고, 초기화 후에는, 제로 입력을 상기 변화율 제한부에 통과시킨 값으로 하는 것을 특징으로 하는, 전동 차량의 제진 제어 장치.
전동 모터를 동력원으로 갖고, 구동축을 통한 토크 전달에 의해 구동륜을 구동하는 전동 차량에 있어서,
상기 토크 입력-모터 회전수의 전달 특성의 모델이 실제의 전달 특성과 일치하고 있다고 판정하고 있는 주행 씬의 동안, 피드 포워드 연산에 의한 제1 토크 목표값과, 피드백 연산에 의한 제2 토크 목표값을 더하여 상기 모터에의 모터 토크 지령값으로 하는 토크 전달 모드 제어 수순과,
상기 토크 입력-모터 회전수의 전달 특성의 모델이 실제의 전달 특성과 일치하고 있지 않다고 판정하고 있는 주행 씬의 동안, 상기 피드 포워드 연산과 상기 피드백 연산을 정지하고, 운전자의 요구에 기초하여 결정한 정상 토크 목표값을, 상기 모터에의 모터 토크 지령값으로 하는 토크 인터럽션 모드 제어 수순과,
상기 토크 입력-모터 회전수의 전달 특성의 모델이 실제의 전달 특성과 일치하지 않는다는 판정으로부터 일치로의 이행을 판정하면, 전달 특성이 미리 상정한 모델과 실제로 일치하기 전의 빠른 타이밍으로부터 정상 토크의 변화에 대한 피드 포워드 연산을 선행하여 개시하여, 제1 토크 목표값을 상기 모터에의 모터 토크 지령값으로 하고, 전달 특성이 미리 상정한 모델과 실제로 일치한 후의 늦은 타이밍으로부터 피드백 연산을 개시하여, 선행하는 피드 포워드 연산에 의한 제1 토크 목표값에 제2 토크 목표값을 더하여 상기 모터에의 모터 토크 지령값으로 하는 토크 과도 모드 제어 수순을 구비한 것을 특징으로 하는, 전동 차량의 제진 제어 방법.