WO2013157318A1 - 電動車両の制振制御装置および電動車両の制振制御方法 - Google Patents

電動車両の制振制御装置および電動車両の制振制御方法 Download PDF

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雄史 勝又
伊藤　健
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Definitions

  • the present invention relates to a vibration suppression control device for an electric vehicle and a vibration suppression control method for an electric vehicle.
  • a drive torque target value is calculated by performing a filtering process to remove or reduce the natural vibration frequency component of the vehicle torque transmission system on the drive torque request value of the drive motor calculated from the accelerator opening or the vehicle speed.
  • a motor control device for an electric vehicle that controls the current of the drive motor so that the torque of the drive motor matches the drive torque target value is known (see JP2001-45613A).
  • the driving torque target value determined by the method described in JP2001-45613A is calculated from the driving torque target value in consideration of the motor characteristic model.
  • Torque command calculated by passing the deviation between the estimated motor rotational speed and the actual motor rotational speed through a filter composed of a bandpass filter whose center frequency is the natural vibration frequency of the driving force transmission system and an inverse system of the motor characteristic model
  • the final drive torque target value is calculated by adding the value. This eliminates the effects of road gradients, torque transmission system disturbances, motor characteristic model errors, etc., and also eliminates or reduces the natural vibration frequency component of the vehicle torque transmission system, thereby reducing the damping effect and steep torque. Can be achieved at the same time.
  • An object of the present invention is to suppress vibration on the vehicle spring as well as torsional vibration of the drive shaft of the vehicle.
  • the vibration suppression control apparatus for an electric vehicle performs a filtering process for suppressing vibration on the vehicle spring with respect to the motor torque command value, and applies torsional vibration of the drive shaft to the motor torque command value. Filtering processing is performed for suppression, and motor torque is controlled according to the motor torque command value after filtering processing.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a main configuration of an electric vehicle including a vibration suppression control device for an electric vehicle according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a flow of processing of motor current control performed by the electric motor controller.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of an accelerator opening-torque table.
  • FIG. 4 is a control block diagram for performing processing for calculating the third torque command value Tm3 * based on the second torque command value Tm2 * and the motor rotational speed ⁇ m by the method described in JP2003-9566A. It is.
  • FIG. 5 is a control block diagram for performing processing for setting the second torque command value Tm2 * .
  • FIG. 6 is an example of a table that defines the relationship between the torque command value change amount ⁇ T and the ratio ⁇ of the low-pass filter processing.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a control result by the control device for the electric vehicle according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a control result by the control device described in JP2003-9566A.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a main configuration of an electric vehicle including a vibration suppression control device for an electric vehicle according to an embodiment.
  • the vibration control device for an electric vehicle according to the present invention includes an electric motor as a part or all of the drive source of the vehicle, and can be applied to an electric vehicle that can run by the driving force of the electric motor. It can also be applied to hybrid vehicles and fuel cell vehicles.
  • the electric motor controller 2 uses, as digital signals, signals indicating the vehicle state such as the vehicle speed V, the accelerator opening ⁇ , the rotor phase ⁇ of the electric motor (three-phase AC motor) 4, and the currents iu, iv, iw of the electric motor 4. Based on the input signal, a PWM signal for controlling the electric motor 4 is generated. Further, a drive signal for the inverter 3 is generated according to the generated PWM signal.
  • the inverter 3 includes, for example, two switching elements (for example, power semiconductor elements such as IGBTs and MOS-FETs) for each phase.
  • the supplied direct current is converted into alternating current, and a desired current is passed through the electric motor 4.
  • the electric motor 4 generates a driving force by the alternating current supplied from the inverter 3, and transmits the driving force to the left and right driving wheels 9 a and 9 b via the speed reducer 5 and the driving shaft 8. Further, when the vehicle is driven and rotated by the drive wheels 9a and 9b, the kinetic energy of the vehicle is recovered as electric energy by generating a regenerative driving force. In this case, the inverter 3 converts an alternating current generated during the regenerative operation of the electric motor 4 into a direct current and supplies the direct current to the battery 1.
  • the current sensor 7 detects the three-phase alternating currents iu, iv, iw flowing through the electric motor 4. However, since the sum of the three-phase alternating currents iu, iv, and iw is 0, any two-phase current may be detected, and the remaining one-phase current may be obtained by calculation.
  • the rotation sensor 6 is, for example, a resolver or an encoder, and detects the rotor phase ⁇ of the electric motor 4.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a process flow of motor current control performed by the electric motor controller 2.
  • step S201 a signal indicating the vehicle state is input.
  • the vehicle speed V (km / h) the accelerator opening ⁇ (%), the rotor phase ⁇ (rad) of the electric motor 4, the rotational speed Nm (rpm) of the electric motor 4, and the three-phase AC flowing through the electric motor 4 Currents iu, iv, iw, and a DC voltage value Vdc (V) between the battery 1 and the inverter 3 are input.
  • the vehicle speed V (km / h) is acquired by communication from another controller such as a vehicle speed sensor (not shown) or a brake controller (not shown).
  • the vehicle rotational speed ⁇ m is multiplied by the tire dynamic radius R, and the vehicle speed v (m / s) is obtained by dividing by the gear ratio of the final gear, and unit conversion is performed by multiplying by 3600/1000 to obtain the vehicle speed V (Km / h) is obtained.
  • Accelerator opening ⁇ (%) is acquired from an accelerator opening sensor (not shown), or is acquired by communication from another controller such as a vehicle controller (not shown).
  • the rotor phase ⁇ (rad) of the electric motor 4 is acquired from the rotation sensor 6.
  • the rotational speed Nm (rpm) of the electric motor 4 is obtained by dividing the angular speed ⁇ (electrical angle) of the rotor by the number of pole pairs of the electric motor 4 to obtain a motor rotational speed ⁇ m (rad / s) is obtained by multiplying the obtained motor rotational speed ⁇ m by 60 / (2 ⁇ ).
  • the angular velocity ⁇ of the rotor is obtained by differentiating the rotor phase ⁇ .
  • the currents iu, iv, iw (A) flowing through the electric motor 4 are acquired from the current sensor 7.
  • DC voltage value Vdc (V) is obtained from a voltage sensor (not shown) provided on a DC power supply line between battery 1 and inverter 3 or a power supply voltage value transmitted from a battery controller (not shown).
  • a first torque command value Tm1 * which is a basic target torque command value, is set.
  • the first torque command value Tm1 * is set by referring to the accelerator opening-torque table shown in FIG. 3 based on the accelerator opening ⁇ and the vehicle speed V input in step S201.
  • step S203 the second torque command value Tm2 * is set by performing filter processing for suppressing the vehicle sprung vibration on the first torque command value Tm1 * set in step S202.
  • Vehicle sprung vibration is vibration caused by a suspension having a natural frequency of about 20 to 40 Hz. Details of the method of setting the second torque command value Tm2 * will be described later.
  • step S204 the driving force is calculated without sacrificing the response of the drive shaft torque based on the second torque command value Tm2 * set in step S203 and the motor rotational speed ⁇ m by the method described in JP2003-9566A.
  • a third torque command value Tm3 * that suppresses vibration of the transmission system (torsional vibration of the drive shaft 8) is calculated. More specifically, in the vibration damping control device of JP2003-9566A, the vibration damping control unit 4 calculates the motor torque command value T ′ * based on the first torque command value Tm1 * and the motor rotation speed ⁇ m. Use the method.
  • FIG. 4 is a control block diagram for performing processing for calculating the third torque command value Tm3 * based on the second torque command value Tm2 * and the motor rotational speed ⁇ m by the method described in JP2003-9566A. It is.
  • the control block 400 having a transmission characteristic of Gm (s) / Gp (s) performs feedforward control for suppressing vibration of the driving force transmission system. That is, by passing the second torque command value Tm2 * through a filter of Gm (s) / Gp (s), a torque command value having a high vibration damping effect is output.
  • Gp (s) is a model indicating a transmission characteristic between the torque input to the vehicle and the motor rotational speed
  • Gm (s) is a transmission between the torque input to the vehicle and the response target of the motor rotational speed. It is a model (ideal model) showing characteristics.
  • the control block 401 having a transfer characteristic of Gp (s) receives the third torque command value Tm3 * and outputs a motor rotation speed estimation value.
  • the subtractor 403 calculates a deviation between the estimated motor rotation speed value output from the control block 401 and the detected motor rotation speed value.
  • the control block 402 has a reverse characteristic of the vehicle transfer characteristic Gp (s) and a transfer characteristic H (s) / Gp (s) composed of a bandpass filter H (s).
  • a feedback component for suppressing torsional vibration is calculated based on the deviation from the rotational speed detection value.
  • H (s) has the characteristics of a bandpass filter whose center frequency matches the torsional resonance frequency of the vehicle drive system.
  • the adder 404 adds the torque command value output from the control block 400 and the output value of the control block 402 to calculate a third torque command value Tm3 * .
  • step S205 the d-axis current target value id * and the q-axis current target value iq * are obtained based on the third torque command value Tm3 * , the motor rotation speed ⁇ m, and the DC voltage value Vdc set in step S204.
  • step S206 current control is performed to match the d-axis current id and the q-axis current iq with the d-axis current target value id * and the q-axis current target value iq * obtained in step S205, respectively. For this reason, first, the d-axis current id and the q-axis current iq are obtained based on the three-phase AC current values iu, iv, iw input in step S201 and the rotor phase ⁇ of the electric motor 4.
  • d-axis and q-axis voltage command values vd and vq are calculated from a deviation between the d-axis and q-axis current command values id * and iq * and the d-axis and q-axis current id and iq.
  • three-phase AC voltage command values vu, vv, and vw are obtained from the d-axis and q-axis voltage command values vd and vq and the rotor phase ⁇ of the electric motor 4.
  • PWM signals tu (%), tv (%), and tw (%) are obtained from the obtained three-phase AC voltage command values vu, vv, and vw and the DC voltage value Vdc.
  • the electric motor 4 can be driven with a desired torque indicated by the torque command value by opening and closing the switching element of the inverter 3 by the PWM signals tu, tv, and tw obtained in this way.
  • FIG. 5 is a control block diagram for performing processing for setting the second torque command value Tm2 * performed in step S203 of the flowchart shown in FIG.
  • the control block 501 performs an approximate differentiation process indicated by s / ( ⁇ 1 s + 1) on the first torque command value Tm1 * set in step S202 of the flowchart shown in FIG. ⁇ T is calculated.
  • the time constant ⁇ 1 of this approximate differentiation is set to about 4 to 10 times the control calculation cycle, for example.
  • the control block 502 refers to a table that defines the relationship between the torque command value change amount ⁇ T and the low-pass filter processing ratio ⁇ based on the torque command value change amount ⁇ T calculated by the control block 501, thereby A ratio ⁇ for performing a low-pass filter (LPF) that is a filter for suppressing the upper vibration is obtained.
  • LPF low-pass filter
  • FIG. 6 is an example of a table that defines the relationship between the torque command value change amount ⁇ T and the ratio ⁇ of the low-pass filter processing.
  • ⁇ is 0 when the torque command value change amount ⁇ T is equal to or less than the first threshold value ⁇ T1, and when the torque command value change amount ⁇ T becomes larger than the first threshold value ⁇ T1, Also grows.
  • ⁇ becomes equal to or larger than the second threshold value ⁇ T2, ⁇ becomes the upper limit value ⁇ 2.
  • the upper limit value ⁇ 2 is a value of 1 or less. Note that the values of the first threshold value ⁇ T1, the second threshold value ⁇ T2, and the upper limit value ⁇ 2 are determined in advance through experiments or the like.
  • the value of ⁇ may be increased as the torque command value change amount ⁇ T increases.
  • a table that defines the relationship between the accelerator opening change amount and the ratio ⁇ of the low-pass filter processing is prepared, and ⁇ is obtained based on the accelerator opening change amount. May be. Also in this case, appropriate threshold values for comparison with the accelerator opening change amount are set like the first threshold value ⁇ T1 and the second threshold value ⁇ T2. Note that the table defining the relationship between the accelerator opening change amount and the low-pass filter processing ratio ⁇ also has characteristics as shown in FIG.
  • the subtracter 503 obtains and outputs a ratio (1- ⁇ ) for outputting the first torque command value Tm1 * as it is without passing through the low-pass filter.
  • the control block 504 performs low-pass filter processing (filter processing for suppressing vehicle sprung vibration) indicated by 1 / ( ⁇ 2 s + 1) on the first torque command value Tm1 * , and after the low-pass filter processing Torque command value Tm1LPF * is calculated.
  • ⁇ 2 of the low-pass filter processing is expressed by the following equation (1), where fv (Hz) is the vibration frequency of the vehicle sprung vibration (suspension vibration of about 20 to 40 Hz) measured in advance by experiments or the like. Set to satisfy. ⁇ 2 > 1 / (2 ⁇ ⁇ fv) (1)
  • the cutoff frequency is set to be smaller than the resonance frequency (natural vibration frequency) of the vehicle sprung vibration system.
  • the resonance frequency naturally vibration frequency
  • the cutoff frequency of the low-pass filter processing is set to about 1/5 of the resonance frequency of the vehicle sprung vibration system.
  • a value suitable for the effect of suppressing the on-vehicle vehicle sprung vibration is determined based on the result of a vehicle experiment or the like.
  • the multiplier 505 multiplies the first torque command value Tm1 * by (1 ⁇ ) obtained by the subtractor 503.
  • the multiplier 506 multiplies the torque command value Tm 1LPF * after low-pass filter processing output from the control block 504 by ⁇ obtained by the control block 502.
  • the adder 507 calculates the torque command candidate value T cnd by adding the output from the multiplier 505 and the output from the multiplier 506 as shown in the following equation (2).
  • T cnd (1 ⁇ ) ⁇ Tm1 * + ⁇ ⁇ Tm1LPF * (2)
  • the control block 508 performs low-pass filter processing (vehicle sprung vibration suppression processing) performed in the control block 504 when the torque increases, and outputs regenerative torque as much as possible when the torque decreases, so low-pass filter processing performed in the control block 504 is performed.
  • the first torque command value Tm1 * is compared with the torque command candidate value T cnd calculated by the adder 507 so that the second torque command value Tm2 * is selected as the second torque command value Tm2 *.
  • Output. That is, the second torque command value Tm2 * is calculated by the following equation (3).
  • MIN (x, y) is a function that selects the smaller value of x and y.
  • Tm2 * MIN (Tm1 * , Tm1LPF * ) (3)
  • the control block 501 and 502 the subtracter 503, the proportion of the low-pass filter process performed on the first torque command value Tm1 * alpha, and the percentage that outputs a first torque command value Tm1 * as (1- ⁇ ) is calculated, and the control block 504, the multipliers 505 and 506, and the adder 507 apply a low-pass filter process to a portion ⁇ of the first torque command value Tm1 * , and the remaining proportion (1- ⁇ ). Performs a filter process for suppressing vehicle sprung vibration such that the first torque command value Tm1 * is output as it is.
  • the second torque command value Tm2 * is calculated without performing the vehicle sprung vibration suppression filter process on the deceleration side, that is, when the torque is reduced.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a control result by the control device for the electric vehicle according to the embodiment.
  • FIG. 7 shows, in order from the top, the time change of the torque command value, the time change of the motor rotation speed, the time change of the drive shaft torque, and the time change of the acceleration.
  • the vibration is suppressed, the rise is smooth, and almost converges to a steady value at time t2.
  • the vehicle sprung vibration of about 20 to 40 Hz, it is possible to realize a steep acceleration performance that does not impair the response without causing the vehicle occupant to feel a shock or an unpleasant vibration. .
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a control result by the control device described in JP2003-9566A. As in FIG. 7, the change in torque command value, the change in motor rotation time, the change in drive shaft torque, and the change in acceleration are shown in order from the top.
  • FIG. 8 shows the control result when the basic target torque command value suddenly rises by stepping on the accelerator step by step at time t1 from the stop state, as in FIG.
  • the torque command value that suppresses the vibration frequency component of the driving force transmission system with respect to the basic target torque command value by the vibration suppression control for suppressing the vibration of the driving force transmission system (torsional vibration of the drive shaft).
  • the motor is driven, and the drive shaft torque rises stepwise without vibration and converges to a steady value until time t2.
  • vibrations of about 20 to 40 Hz remain in the acceleration from immediately after rising up to time t2.
  • the filtering process for suppressing the vehicle sprung vibration and the torsional vibration of the drive shaft are suppressed with respect to the motor torque command value.
  • a filtering process is performed, and the motor torque is controlled according to the motor torque command value after the filtering process.
  • the filtering process for suppressing the vehicle sprung vibration is performed on a part of the motor torque command value, the vehicle vibration can be suppressed without causing an excessive delay in the acceleration characteristics. Thereby, the shock at the time of sudden acceleration can be reduced, and it is possible to realize smooth and steep acceleration.
  • filtering processing for suppressing torsional vibration of the drive shaft is performed on the motor torque command value that has been subjected to filtering processing for suppressing vehicle sprung vibration.
  • the filtering process for suppressing the torsional vibration of the drive shaft may be configured in consideration of a detection delay of the motor speed, assuming a model to be controlled from the motor torque to the motor speed. In this case, if the filtering process for suppressing the vibration on the vehicle spring is performed after the filtering process for suppressing the torsional vibration of the drive shaft, the performance of the process for suppressing the torsional vibration of the drive shaft may deteriorate. .
  • the vibration on the vehicle spring is also suppressed while suppressing the torsional vibration of the drive shaft. Can be suppressed.
  • the vibration suppression control device for an electric vehicle when the accelerator opening change amount or the motor torque command value change amount is equal to or greater than a predetermined value, Since the filtering process for suppressing the vibration is performed, when the occupant feels the vibration remarkably, the filtering process for suppressing the vibration can be performed so that the occupant does not feel the shock.
  • the accelerator opening change amount or the motor torque command value change amount is small, it is difficult for the occupant to feel vibration, so that a direct feeling of torque is left without performing filtering processing for suppressing vibration on the vehicle spring. be able to.
  • the accelerator opening change amount or the motor torque command value change amount is changed.
  • Filtering processing can be appropriately performed according to the command value change amount.
  • the greater the accelerator opening change amount or the motor torque command value change amount is, the larger the ratio of the motor torque command value that is subjected to the filtering process for suppressing the vehicle sprung vibration is.
  • the filtering process for suppressing the vehicle sprung vibration is a low-pass filter process that passes a motor torque command value of a predetermined frequency or less, and the predetermined frequency is set to be equal to or lower than the natural vibration frequency of the vehicle sprung vibration.
  • the excitation of the upper vibration can be effectively suppressed, and it is possible to avoid giving a shock or vibration to the occupant.
  • the filtering process for suppressing the vehicle sprung vibration is not performed.
  • the accelerator opening or the motor torque command value decreases as the accelerator is turned off, there is a high possibility that vibration at a lower frequency than the vibration on the vehicle spring of about 20 to 40 Hz, such as the effect of gear backlash, will occur. For this reason, it is less necessary to perform processing for suppressing vibration on the vehicle spring of about 20 to 40 Hz.
  • by stopping the filtering process for suppressing the vehicle sprung vibration for example, by outputting the regenerative torque as soon as possible, the kinetic energy consumed by the running resistance can be recovered quickly, It leads to improvement.
  • the intention of the driver can be reflected quickly by stopping the filtering process for suppressing the vehicle sprung vibration.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment.

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Abstract

　車両情報に基づいてモータトルク指令値を設定し、駆動輪につながるモータのトルクを制御する機能を有する電動車両の制振制御装置は、モータトルク指令値に対して、車両ばね上振動を抑制するためのフィルタリング処理を施すとともに、モータトルク指令値に対して、駆動軸のねじり振動を抑制するためのフィルタリング処理を施し、車両ばね上振動を抑制するためのフィルタリング処理および駆動軸のねじり振動を抑制するためのフィルタリング処理が施されたモータトルク指令値に従って、モータトルクを制御する。

Description

電動車両の制振制御装置および電動車両の制振制御方法
　本発明は、電動車両の制振制御装置および電動車両の制振制御方法に関する。
　従来、アクセル開度や車速などから算出される駆動モータの駆動トルク要求値に対して、車両のトルク伝達系の固有振動周波数成分を除去又は低減するフィルタリング処理を行って駆動トルク目標値を算出し、駆動モータのトルクが駆動トルク目標値に一致するように、駆動モータの電流を制御する電気自動車のモータ制御装置が知られている（ＪＰ２００１－４５６１３Ａ参照）。
　また、ＪＰ２００３－９５６６Ａに記載の車両の制振制御装置では、例えばＪＰ２００１－４５６１３Ａに記載の方法により決定した駆動トルク目標値に対して、駆動トルク目標値からモータ特性モデルを考慮して算出されるモータ回転速度推定値と実モータ回転速度との偏差を、駆動力伝達系の固有振動周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタとモータ特性モデルの逆系で構成されたフィルタに通して算出したトルク指令値を加えることによって、最終駆動トルク目標値を算出している。これにより、道路勾配やトルク伝達系の外乱やモータ特性モデル誤差などによる影響を除去し、かつ、車両のトルク伝達系の固有振動周波数成分を除去または低減することにより、制振効果と急峻なトルクの立ち上がりを両立することができる。
　しかしながら、ＪＰ２００１－４５６１３ＡおよびＪＰ２００３－９５６６Ａに記載の制御装置において、車両の出力軸トルクを急峻に立ち上げた場合、固有振動数が２０～４０Ｈｚ程度のサスペンション等による振動など、ドライブシャフトのねじり振動よりも振動数の高い車両ばね上振動成分を励起してしまう場合がある。サスペンション等による車両ばね上振動は、駆動軸トルクやモータ回転速度にその振動成分が発生しないので、ＪＰ２００１－４５６１３ＡおよびＪＰ２００３－９５６６Ａに記載の制御装置では除去することができない。
　本発明は、車両の駆動軸のねじり振動とともに、車両ばね上振動を抑制することを目的とする。
　一実施形態における電動車両の制振制御装置は、モータトルク指令値に対して、車両ばね上振動を抑制するためのフィルタリング処理を施すとともに、モータトルク指令値に対して、駆動軸のねじり振動を抑制するためのフィルタリング処理を施し、フィルタリング処理後のモータトルク指令値に従って、モータトルクを制御する。
　本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面とともに以下に詳細に説明される。
図１は、一実施の形態における電動車両の制振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。 図２は、電動モータコントローラによって行われるモータ電流制御の処理の流れを示すフローチャートである。 図３は、アクセル開度－トルクテーブルの一例を示す図である。 図４は、ＪＰ２００３－９５６６Ａに記載の方法により、第２のトルク指令値Ｔｍ２＊、およびモータ回転速度ωｍに基づいて、第３のトルク指令値Ｔｍ３＊を算出する処理を行うための制御ブロック図である。 図５は、第２のトルク指令値Ｔｍ２＊を設定する処理を行うための制御ブロック図である。 図６は、トルク指令値変化量ΔＴとローパスフィルタ処理の割合αとの関係を定めたテーブルの一例である。 図７は、一実施の形態における電動車両の制御装置による制御結果の一例を示す図である。 図８は、ＪＰ２００３－９５６６Ａに記載の制御装置による制御結果の一例を示す図である。
　図１は、一実施の形態における電動車両の制振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。本発明の電動車両の制振制御装置は、車両の駆動源の一部または全部として電動モータを備え、電動モータの駆動力により走行可能な電動車両に適用可能であり、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にも適用可能である。
　電動モータコントローラ２は、車速Ｖ、アクセル開度θ、電動モータ（三相交流モータ）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をデジタル信号として入力し、入力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信号を生成する。また、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、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、車両の走行時に駆動輪９ａ、９ｂに連れ回されて回転するときに、回生駆動力を発生させることで、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。この場合、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。
　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相の電流は演算により求めてもよい。
　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。
　図２は、電動モータコントローラ２によって行われるモータ電流制御の処理の流れを示すフローチャートである。
　ステップＳ２０１では、車両状態を示す信号を入力する。ここでは、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）、電動モータ４に流れる三相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ、バッテリ１とインバータ３間の直流電圧値Ｖｄｃ（Ｖ）を入力する。
　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より通信にて取得する。または、モータ回転速度ωｍにタイヤ動半径Ｒを乗算し、ファイナルギアのギア比で除算することにより車速ｖ（ｍ／ｓ）を求め、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。
　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するか、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て取得する。
　電動モータ４の回転子位相α（ｒａｄ）は、回転センサ６から取得する。電動モータ４の回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）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、電動モータ４の機械的な角速度であるモータ回転速度ωｍ（ｒａｄ／ｓ）を求め、求めたモータ回転速度ωｍに６０／（２π）を乗算することによって求める。回転子の角速度ωは、回転子位相αを微分することによって求める。
　電動モータ４に流れる電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ（Ａ）は、電流センサ７から取得する。
　直流電圧値Ｖｄｃ（Ｖ）は、バッテリ１とインバータ３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から求める。
　ステップＳ２０２では、基本目標トルク指令値である第１のトルク指令値Ｔｍ１＊を設定する。具体的には、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、図３に示すアクセル開度－トルクテーブルを参照することにより、第１のトルク指令値Ｔｍ１＊を設定する。
　ステップＳ２０３では、ステップＳ２０２で設定された第１のトルク指令値Ｔｍ１＊に対して、車両ばね上振動を抑制するためのフィルタ処理を行うことによって、第２のトルク指令値Ｔｍ２＊を設定する。車両ばね上振動とは、固有振動数が２０～４０Ｈｚ程度のサスペンション等による振動である。第２のトルク指令値Ｔｍ２＊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、ＪＰ２００３－９５６６Ａに記載の方法により、ステップＳ２０３で設定した第２のトルク指令値Ｔｍ２＊、およびモータ回転速度ωｍに基づいて、駆動軸トルクの応答を犠牲にすることなく、駆動力伝達系の振動（駆動軸８のねじり振動）を抑制する第３のトルク指令値Ｔｍ３＊を算出する。より具体的には、ＪＰ２００３－９５６６Ａの制振制御装置において、制振制御部４が第１のトルク指令値Ｔｍ１＊、およびモータ回転速度ωｍに基づいて、モータトルク指令値Ｔ’＊を算出する方法を用いる。
　図４は、ＪＰ２００３－９５６６Ａに記載の方法により、第２のトルク指令値Ｔｍ２＊、およびモータ回転速度ωｍに基づいて、第３のトルク指令値Ｔｍ３＊を算出する処理を行うための制御ブロック図である。
　Ｇｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック４００は、駆動力伝達系の振動を抑制するためのフィードフォワード制御を行う。すなわち、第２のトルク指令値Ｔｍ２＊をＧｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なるフィルタに通すことにより、制振効果の高いトルク指令値を出力する。Ｇｐ（ｓ）は、車両へのトルク入力とモータ回転速度との間の伝達特性を示すモデルであり、Ｇｍ（ｓ）は、車両へのトルク入力とモータ回転速度の応答目標との間の伝達特性を示すモデル（理想モデル）である。
　Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック４０１は、第３のトルク指令値Ｔｍ３＊を入力して、モータ回転速度推定値を出力する。
　減算器４０３は、制御ブロック４０１から出力されるモータ回転速度推定値と、モータ回転速度検出値との偏差を算出する。
　制御ブロック４０２は、車両の伝達特性Ｇｐ（ｓ）の逆特性とバンドパスフィルタＨ（ｓ）からなるフィルタＨ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有し、モータ回転速度推定値とモータ回転速度検出値との偏差に基づいて、ねじり振動を抑制するためのフィードバック成分を算出する。Ｈ（ｓ）は、中心周波数が車両の駆動系のねじり共振周波数と一致しているバンドパスフィルタの特性を有する。
　加算器４０４は、制御ブロック４００から出力されるトルク指令値と、制御ブロック４０２の出力値とを加算して、第３のトルク指令値Ｔｍ３＊を算出する。
　ステップＳ２０５では、ステップＳ２０４で設定した第３のトルク指令値Ｔｍ３＊、モータ回転速度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Ｓ２０６では、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑをそれぞれ、ステップＳ２０５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。このため、まず初めに、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、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、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、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を開閉することによって、電動モータ４をトルク指令値で指示された所望のトルクで駆動することができる。
　図５は、図２に示すフローチャートのステップＳ２０３で行う、第２のトルク指令値Ｔｍ２＊を設定する処理を行うための制御ブロック図である。
　制御ブロック５０１は、図２に示すフローチャートのステップＳ２０２で設定された第１のトルク指令値Ｔｍ１＊に対して、ｓ／（τ１ｓ＋１）で示される近似微分処理を施し、トルク指令値変化量ΔＴを算出する。この近似微分の時定数τ１は、例えば、制御演算周期の４～１０倍程度に設定する。
　制御ブロック５０２は、制御ブロック５０１で算出されたトルク指令値変化量ΔＴに基づいて、トルク指令値変化量ΔＴとローパスフィルタ処理の割合αとの関係を定めたテーブルを参照することにより、車両ばね上振動を抑制するためのフィルタであるローパスフィルタ（ＬＰＦ）を行う割合αを求める。
　図６は、トルク指令値変化量ΔＴとローパスフィルタ処理の割合αとの関係を定めたテーブルの一例である。図６に示すテーブルでは、トルク指令値変化量ΔＴが第１の閾値ΔＴ１以下の場合にはαが０であり、第１の閾値ΔＴ１より大きくなると、トルク指令値変化量ΔＴが大きくなるに従ってαも大きくなる。また、トルク指令値変化量ΔＴが第２の閾値ΔＴ２以上になると、αは上限値α２となる。上限値α２は、１以下の値とする。なお、第１の閾値ΔＴ１、第２の閾値ΔＴ２、上限値α２の値は、実験等により予め決定しておく。
　なお、上限値α２を設定せずに、トルク指令値変化量ΔＴが第１の閾値ΔＴ１より大きい場合には、トルク指令値変化量ΔＴが大きくなるほど、αの値を大きくするようにしてもよい。
　また、トルク指令値変化量ΔＴではなく、アクセル開度変化量とローパスフィルタ処理の割合αとの関係を定めたテーブルを用意しておき、アクセル開度変化量に基づいて、αを求めるようにしてもよい。この場合も、第１の閾値ΔＴ１、第２の閾値ΔＴ２の様に、アクセル開度変化量と比較するための適切な閾値を設定しておく。なお、アクセル開度変化量とローパスフィルタ処理の割合αとの関係を定めたテーブルも、図６に示すような特性となる。
　減算器５０３は、ローパスフィルタを通さずに第１のトルク指令値Ｔｍ１＊をそのまま出力する割合（１－α）を求めて出力する。
　制御ブロック５０４は、第１のトルク指令値Ｔｍ１＊に対して、１／（τ２ｓ＋１）で示されるローパスフィルタ処理（車両ばね上振動を抑制するためのフィルタ処理）を施し、ローパスフィルタ処理後のトルク指令値Ｔｍ1LPF ＊を算出する。
　ここで、ローパスフィルタ処理の時定数τ２は、実験等により予め計測した車両ばね上振動（２０～４０Ｈｚ程度のサスペンション振動）の振動周波数をｆｖ（Ｈｚ）とすると、次式（１）の関係を満たすように設定する。
τ２＞１／（２π・ｆｖ）　　　　　　　　　…（１）
　すなわち、カットオフ周波数以下のトルク指令値を通過させるローパスフィルタ処理において、カットオフ周波数を車両ばね上振動系の共振周波数（固有振動周波数）よりも小さく設定する。この結果、ローパスフィルタにより車両ばね上振動成分を抑制することができるため、振動を低減する効果が高くなる。実際には、ローパスフィルタ処理のカットオフ周波数を車両ばね上振動系の共振周波数の１／５程度にするとさらに効果が高くなる。ただし、不必要に小さな値にすると、本来の良好な加速レスポンスを損なうことになるため、対象とする車両ばね上振動の抑制効果に適した値を、車両実験等の結果に基づいて決定する。
　乗算器５０５は、第１のトルク指令値Ｔｍ１＊に、減算器５０３で求められた（１－α）を乗算する。
　乗算器５０６は、制御ブロック５０４から出力されるローパスフィルタ処理後のトルク指令値Ｔｍ1LPF ＊に、制御ブロック５０２で求められたαを乗算する。
　加算器５０７は、次式（２）で示すように、乗算器５０５からの出力と、乗算器５０６からの出力とを加算して、トルク指令候補値Ｔcndを算出する。
Ｔcnd＝（１－α）×Ｔｍ１＊＋α×Ｔｍ1LPF ＊　　　…（２）
　制御ブロック５０８は、トルク増加時に、制御ブロック５０４で行うローパスフィルタ処理（車両ばね上振動抑制処理）を実施し、トルク減少時には、極力回生トルクを出力するため、制御ブロック５０４で行うローパスフィルタ処理を実施しないように、第１のトルク指令値Ｔｍ１＊と、加算器５０７で算出したトルク指令候補値Ｔcndとを比較し、小さい方の値を選択して、第２のトルク指令値Ｔｍ２＊として出力する。すなわち、次式（３）により、第２のトルク指令値Ｔｍ２＊を算出する。ただし、ＭＩＮ（ｘ、ｙ）は、ｘとｙのうちの小さい方の値を選択する関数である。
Ｔｍ２＊＝ＭＩＮ（Ｔｍ１＊、Ｔｍ1LPF ＊）　　　　…（３）
　以上の通り、制御ブロック５０１、５０２、減算器５０３では、第１のトルク指令値Ｔｍ１＊に施すローパスフィルタ処理の割合α、および、第１のトルク指令値Ｔｍ１＊をそのまま出力する割合（１－α）を算出し、制御ブロック５０４、乗算器５０５、５０６、加算器５０７では、第１のトルク指令値Ｔｍ１＊の一部の割合αにローパスフィルタ処理を施し、残りの割合（１－α）は、第１のトルク指令値Ｔｍ１＊をそのまま出力するような車両ばね上振動を抑制するためのフィルタ処理を施す。制御ブロック５０８では、極力回生トルクを出力するため、減速側、すなわちトルク減少時は、車両ばね上振動抑制フィルタ処理を実施しないようにして、第２のトルク指令値Ｔｍ２＊を算出する。
　図７は、一実施の形態における電動車両の制御装置による制御結果の一例を示す図である。図７では、上から順に、トルク指令値の時間変化、モータ回転数の時間変化、駆動軸トルクの時間変化、加速度の時間変化を示している。
　停車状態から、時刻ｔ１でアクセルをステップ的に踏み込み、第１のトルク指令値Ｔｍ１＊が急激に立ち上がった場合、上述した車両ばね上振動抑制処理により、所定の割合だけローパスフィルタ処理が施された第２のトルク指令値Ｔｍ２＊は、時刻ｔ２でほぼ振動が収束している。さらに、駆動力伝達系の振動（駆動軸のねじり振動）を抑制するための制振制御が施され、最終的なトルク指令値（第３のトルク指令値Ｔｍ３＊）が出力される。この結果、駆動軸トルクは、時刻ｔ２でほぼ定常値に収束しており、加速度については、図８を用いて説明するＪＰ２００３－９５６６Ａに記載の制御装置では発生する２０～４０Ｈｚ程度の車両ばね上振動が抑制され、滑らかな立ち上がりとなり、時刻ｔ２に定常値にほぼ収束する。２０～４０Ｈｚ程度の車両ばね上振動を抑制することにより、車両の乗員にショックや不快な振動を感じさせることなく、滑らかでありながらレスポンスを損なうことのない急峻な加速性能を実現することができる。
　図８は、ＪＰ２００３－９５６６Ａに記載の制御装置による制御結果の一例を示す図である。図７と同様、上から順に、トルク指令値の時間変化、モータ回転数の時間変化、駆動軸トルクの時間変化、加速度の時間変化を示している。
　図８では、図７と同様、停車状態から、時刻ｔ１でアクセルをステップ的に踏み込み、基本目標トルク指令値が急激に立ち上がった場合の制御結果を示している。この場合、駆動力伝達系の振動（駆動軸のねじり振動）を抑制するための制振制御により、基本目標トルク指令値に対して駆動力伝達系の振動周波数成分を抑制したトルク指令値にてモータを駆動することになり、駆動軸トルクがステップ的に振動無く立ち上がり、時刻ｔ２に至るまでに定常値にほぼ収束する。これに対し、加速度は立ち上がり直後から時刻ｔ２にかけて、２０～４０Ｈｚ程度の振動が残っている。
　以上、一実施の形態における電動車両の制振制御装置によれば、モータトルク指令値に対して、車両ばね上振動を抑制するためのフィルタリング処理、および、駆動軸のねじり振動を抑制するためのフィルタリング処理を施し、フィルタリング処理後のモータトルク指令値に従って、モータトルクを制御する。これにより、駆動軸のねじり振動だけでなく、車両ばね上振動も抑制することができるので、乗員にショックや不快な振動を感じさせることなく、滑らかでありながらレスポンスを損なうことのない急峻な加速性能を実現することができる。
　特に、モータトルク指令値の一部に対して、車両ばね上振動を抑制するためのフィルタリング処理を施すので、加速特性に過度の遅れをきたすことなく車両振動を抑制することができる。これにより、急加速時のショックを低減することができ、スムーズでありながら急峻な加速を実現することができる。
　また、車両ばね上振動を抑制するためのフィルタリング処理が施されたモータトルク指令値に対して、駆動軸のねじり振動を抑制するためのフィルタリング処理を施す。駆動軸のねじり振動を抑制するためのフィルタリング処理では、モータトルクからモータ回転数までの制御対象のモデルを想定し、モータ回転数の検出遅れ等を考慮して構成されていることがある。この場合、車両ばね上振動を抑制するためのフィルタリング処理を、駆動軸のねじり振動を抑制するためのフィルタリング処理の後に行うと、駆動軸のねじり振動を抑制する処理の性能が悪化する場合がある。このため、車両ばね上振動を抑制するためのフィルタリング処理を、駆動軸のねじり振動を抑制するためのフィルタリング処理の前に行うことにより、駆動軸のねじり振動を抑制しつつ、車両ばね上振動も抑制することができる。
　また、一実施の形態における電動車両の制振制御装置では、アクセル開度変化量またはモータトルク指令値変化量が所定値以上の場合に、モータトルク指令値の一部に対して、車両ばね上振動を抑制するためのフィルタリング処理を施すので、乗員が振動を顕著に感じる場合に振動を抑制するためのフィルタリング処理を施して、乗員にショックを感じさせないようにすることができる。また、アクセル開度変化量またはモータトルク指令値変化量が小さい場合には、乗員が振動を感じにくいので、車両ばね上振動を抑制するためのフィルタリング処理を行わずに、トルクのダイレクト感を残すことができる。
　また、アクセル開度変化量またはモータトルク指令値変化量に応じて、車両ばね上振動を抑制するためのフィルタリング処理を施すモータトルク指令値の割合を変更するので、アクセル開度変化量またはモータトルク指令値変化量に応じてフィルタリング処理を適切に行うことができる。特に、アクセル開度変化量またはモータトルク指令値変化量が大きいほど、車両ばね上振動を抑制するためのフィルタリング処理を施すモータトルク指令値の割合を大きくするので、車両ばね上振動を抑制するためのフィルタリング処理を施す割合を増やして最終トルク指令値をより緩やかに変化させることで、車両振動を抑制する効果を高くして、乗員にショックを感じさせることを抑制することができる。
　車両ばね上振動を抑制するためのフィルタリング処理は、所定周波数以下のモータトルク指令値を通過させるローパスフィルタ処理であって、所定周波数は、車両ばね上振動の固有振動周波数以下としたので、車両ばね上振動の励起を効果的に抑制することができ、乗員にショックや振動を与えることを回避することができる。
　一実施の形態における電動車両の制振制御装置では、アクセル開度またはモータトルク指令値が減少すると、車両ばね上振動を抑制するためのフィルタリング処理を行わない。アクセルオフに伴い、アクセル開度またはモータトルク指令値が減少した場合、ギヤのバックラッシュの影響など、２０～４０Ｈｚ程度の車両ばね上振動よりも低周波の振動が発生する可能性が高い。このため、２０～４０Ｈｚ程度の車両ばね上振動を抑制する処理を行う必要性が低い。このような場合、車両ばね上振動を抑制するためのフィルタリング処理を停止することにより、例えば回生トルクを極力早く出力することで、走行抵抗で消費される運動エネルギーをいち早く回収することができ、電費向上につながる。また、車両ばね上振動を抑制するためのフィルタリング処理を停止することにより、ドライバの意図をいち早く反映させることができる。
　本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。
　本願は、２０１２年４月１８日に日本国特許庁に出願された特願２０１２－０９４７０８に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (9)

  1. 　車両情報に基づいてモータトルク指令値を設定し、駆動輪につながるモータのトルクを制御する機能を有する電動車両の制振制御装置において、
    　モータトルク指令値に対して、車両ばね上振動を抑制するためのフィルタリング処理を施す車両ばね上振動抑制部と、
    　モータトルク指令値に対して、駆動軸のねじり振動を抑制するためのフィルタリング処理を施すねじり振動抑制部と、
    　前記車両ばね上振動を抑制するためのフィルタリング処理および前記駆動軸のねじり振動を抑制するためのフィルタリング処理が施されたモータトルク指令値に従って、モータトルクを制御するモータトルク制御部と、
    を備える電動車両の制振制御装置。
  2. 　請求項１に記載の電動車両の制振制御装置において、
    　前記車両ばね上振動抑制部は、前記モータトルク指令値の一部に対して、前記車両ばね上振動を抑制するためのフィルタリング処理を施す。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の電動車両の制振制御装置において、
    　前記ねじり振動抑制部は、前記車両ばね上振動を抑制するためのフィルタリング処理が施されたモータトルク指令値に対して、前記駆動軸のねじり振動を抑制するためのフィルタリング処理を施す。
  4. 　請求項２に記載の電動車両の制振制御装置において、
    　アクセル開度変化量またはモータトルク指令値変化量を検出する車両状態量検出部をさらに備え、
    　前記車両ばね上振動抑制部は、前記アクセル開度変化量またはモータトルク指令値変化量が所定値以上の場合に、前記モータトルク指令値の一部に対して、前記車両ばね上振動を抑制するためのフィルタリング処理を施す。
  5. 　請求項４に記載の電動車両の制振制御装置において、
    　前記車両ばね上振動抑制部は、前記アクセル開度変化量またはモータトルク指令値変化量に応じて、前記車両ばね上振動を抑制するためのフィルタリング処理を施すモータトルク指令値の割合を変更する。
  6. 　請求項５に記載の電動車両の制振制御装置において、
    　前記車両ばね上振動抑制部は、前記アクセル開度変化量またはモータトルク指令値変化量が大きいほど、前記車両ばね上振動を抑制するためのフィルタリング処理を施すモータトルク指令値の割合を大きくする。
  7. 　請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電動車両の制振制御装置において、
    　前記車両ばね上振動を抑制するためのフィルタリング処理は、所定周波数以下のモータトルク指令値を通過させるローパスフィルタ処理であって、前記所定周波数は、車両ばね上振動の固有振動周波数以下である。
  8. 　請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の電動車両の制振制御装置において、
    　前記車両ばね上振動抑制部は、アクセル開度またはモータトルク指令値が減少すると、前記車両ばね上振動を抑制するためのフィルタリング処理を行わない。
  9. 　車両情報に基づいてモータトルク指令値を設定し、駆動輪につながるモータのトルクを制御する機能を有する電動車両の制振制御方法において、
    　モータトルク指令値に対して、車両ばね上振動を抑制するためのフィルタリング処理を施す工程と、
    　モータトルク指令値に対して、駆動軸のねじり振動を抑制するためのフィルタリング処理を施す工程と、
    　前記車両ばね上振動を抑制するためのフィルタリング処理および前記駆動軸のねじり振動を抑制するためのフィルタリング処理が施されたモータトルク指令値に従って、モータトルクを制御する工程と、
    を備える電動車両の制振制御方法。
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