特許 6541407 モータ制御装置およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6541407

(24)【登録日】2019年6月21日

(45)【発行日】2019年7月10日

(54)【発明の名称】モータ制御装置およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/40 20160101AFI20190628BHJP

   H02P 27/06 20060101ALI20190628BHJP

【ＦＩ】

   H02P29/40

   H02P27/06

【請求項の数】8

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-88107(P2015-88107)

(22)【出願日】2015年4月23日

(65)【公開番号】特開2016-208680(P2016-208680A)

(43)【公開日】2016年12月8日

【審査請求日】2018年2月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000145806

【氏名又は名称】株式会社小野測器

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 宏治

(72)【発明者】

【氏名】槌本 みさき

【審査官】 尾家 英樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０１５８４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２１９５１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ２１／００− ３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

供給されたトルク指令値に基づいてモータに駆動電圧を印加するインバータに対して、前記トルク指令値を供給するモータ制御装置であって、
前記モータにて未来に実現すべきと推定されるトルクに対応する未来トルク推定値を演算する未来トルク演算部と、
前記未来トルク推定値に基づいて前記トルク指令値を出力するトルク指令値出力部と、
前記モータに接続された負荷を、第１の要素を含むモデルにモデル化し、前記第１の要素の角速度推定値を出力する負荷モデル部と、
を有し、
前記未来トルク演算部は、前記モータの角速度推定値と、前記第１の要素の角速度推定値とに基づいて、前記未来トルク推定値を出力するものである
ことを特徴とするモータ制御装置。

【請求項2】

前記モータおよび前記インバータの動作をエミュレートし、前記未来トルク推定値に基づいて、前記モータの現在トルク推定値を出力するエミュレーション部
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項3】

前記現在トルク推定値と、前記モータのトルクを測定した結果であるトルク測定値とに基づいて、前記モータの角速度推定値を出力する速度演算部
をさらに有することを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。

【請求項4】

前記負荷モデル部は、前記負荷を、前記第１の要素と、前記第１の要素との間で相互に影響を及ぼすとともに前記モータに連動する第２の要素とにモデル化し、前記現在トルク推定値に基づいて、前記第１の要素の角速度推定値を出力する
ことを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。

【請求項5】

前記モータの角速度推定値と、前記モータの角速度測定値とが入力されると、前記モータの角速度推定値を前記角速度測定値に漸近させるためのトルク補正値を出力する回転補償コントローラ
をさらに有し、
前記トルク指令値出力部は、前記未来トルク推定値と前記トルク補正値との加算結果を前記トルク指令値として出力するものである
ことを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。

【請求項6】

前記未来トルク推定値は、現在よりも所定の時間差だけ未来に前記モータにて実現すべきトルクに対応する値であり、
前記未来トルク演算部は、
前記第１の要素の角速度推定値と前記モータの角速度推定値との差である現在角速度差推定値を出力する減算器と、
前記現在角速度差推定値に対して前記時間差に対応する所定値を乗算する第１の比例器と、
前記第１の比例器の出力信号を微分する微分器と、
前記現在角速度差推定値と前記微分器の出力信号とを加算する第１の加算器と、
前記第１の加算器の出力信号を積分する積分器と、
前記積分器の出力信号に対して、前記第１の要素と前記第２の要素との間のバネ定数を乗算する第２の比例器と、
前記第１の加算器の出力信号に対して、前記第１の要素と前記第２の要素との間の粘性減衰係数を乗算する第３の比例器と、
前記第２の比例器の出力信号と前記第３の比例器の出力信号とを加算し、加算結果を前記未来トルク推定値として出力する第２の加算器と
を有することを特徴とする請求項５に記載のモータ制御装置。

【請求項7】

供給されたトルク指令値に基づいてモータに駆動電圧を印加するインバータに対して、前記トルク指令値を供給するコンピュータを、
前記モータにて未来に実現すべきと推定されるトルクに対応する未来トルク推定値を演算する未来トルク演算部、
前記未来トルク推定値に基づいて前記トルク指令値を出力するトルク指令値出力部、
前記モータに接続された負荷を、第１の要素を含むモデルにモデル化し、前記第１の要素の角速度推定値を出力する負荷モデル部、
として機能させ、
前記未来トルク演算部は、前記モータの角速度推定値と、前記第１の要素の角速度推定値とに基づいて、前記未来トルク推定値を出力するものである
ことを特徴とするプログラム。

【請求項8】

前記コンピュータを、さらに、
前記モータおよび前記インバータの動作をエミュレートし、前記未来トルク推定値に基づいて、前記モータの現在トルク推定値を出力するエミュレーション部、
前記現在トルク推定値と、前記モータのトルクを測定した結果であるトルク測定値とに基づいて、前記モータの角速度推定値を出力する速度演算部、
として機能させ、
前記負荷モデル部は、前記負荷を、前記第１の要素と、前記第１の要素との間で相互に影響を及ぼすとともに前記モータに連動する第２の要素とにモデル化し、前記現在トルク推定値に基づいて、前記第１の要素の角速度推定値を出力する
ことを特徴とする請求項７に記載のプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータを精密に制御できるモータ制御装置およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

自動車の特性試験を行うにあたっては、自動車を実際にテストコース上で走らせることが一つの方法として考えられる。しかし、特性試験の都度、テストコースを確保することも、自動車をテストコースに運搬することも煩雑である。また、特性試験は、乾いた路面、濡れた路面、凍結路等、様々な条件下で実施する必要がある。テストコースの状態を所望の状態に設定することは非常に困難であり、気象条件が整うまで待つと時間がかかりすぎてしまい、特性試験を適正かつ迅速に実施することが難しかった。

【0003】

このような問題に対処するため、例えば特許文献１に示されるように、路面等から自動車が受ける力をシミュレートし、実験室内で自動車の特性試験を行う試験装置が提案されている。この種の試験装置を用いて特性試験を行う際、自動車の４軸のハブからホイールが外され、ホイールに代えて４台の吸収用モータが装着される。これらの吸収用モータは、インバータによって駆動される。自動車を実際にテストコースで走らせた際に４軸のハブに加わると予測されるトルクをコンピュータによって計算し、計算したトルクを吸収用モータで再現すると、自動車を実際にテストコースで走らせた場合と同様の現象を再現できるものと考えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−１３５１５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上述した試験装置によって得られた走行特性と、テストコースにおける実走行特性とを比較すると、両者の間には、若干の差異が生じていた。例えば、自動車に振動を起こすような試験を行った場合、実走行特性による振動状態と比較して、試験装置における振動状態は、振動周波数が異なり、振動振幅の減衰率が異なる等の差異が見られる。このような差異の原因を調査した結果、吸収用モータのトルク制御に遅れが生じることが主因であることが判明した。すなわち、インバータに対してトルク指令を与えた後、数ミリ秒の無駄時間と、時定数が数ミリ秒である一次遅れとを伴って、トルク指令が吸収用モータに反映される。これらによって、測定結果に差異が生じていたものと考えられる。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、モータを精密に（つまり、遅れを補償して）制御できるモータ制御装置およびプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明のモータ制御装置は、供給されたトルク指令値に基づいてモータに駆動電圧を印加するインバータに対して、前記トルク指令値を供給するモータ制御装置であって、前記モータにて未来に実現すべきと推定されるトルクに対応する未来トルク推定値を演算する未来トルク演算部と、前記未来トルク推定値に基づいて前記トルク指令値を出力するトルク指令値出力部と、前記モータに接続された負荷を、第１の要素を含むモデルにモデル化し、前記第１の要素の角速度推定値を出力する負荷モデル部と、を有し、前記未来トルク演算部は、前記モータの角速度推定値と、前記第１の要素の角速度推定値とに基づいて、前記未来トルク推定値を出力するものであることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明のモータ制御装置およびプログラムによれば、モータを精密に制御できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態の自動車試験システムのブロック図である。

【図2】本実施形態にて採用する物理モデルの模式図である。

【図3】本実施形態のアルゴリズムの全体構成を示すブロック図である。

【図4】未来トルク演算部のアルゴリズムの構成を示すブロック図である。

【図5】（ａ）はインバータおよび吸収用モータのトルク伝達特性のゲイン線図であり、（ｂ）はその位相線図である。

【図6】比較例のアルゴリズムの構成を示すブロック図である。

【図7】（ａ）は自動車のエンジンから見たトルク伝達特性のゲイン線図であり、（ｂ）はその位相線図である。

【図8】（ａ）は自動車の駆動輪の回転速度の測定結果であり、（ｂ）はその軸トルクの測定結果である。

【図9】図８（ａ），（ｂ）の時間軸を拡大した図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［実施形態の構成］
（ハードウエア構成）
まず、図１に示すブロック図を参照し、本発明の一実施形態による自動車試験システムのハードウエア構成を説明する。
図１において自動車４０は、エンジン４１、トランスミッション４２等を備え、実際に路面を走行可能な状態にまで完成されている。自動車４０は、前輪駆動、後輪駆動、四輪駆動の何れであっても良い。但し、自動車４０においては、左前輪、右前輪、左後輪、右後輪の４軸のハブからはホイールが外され、それぞれタイヤ型軸受５０ＦＬ，５０ＦＲ，５０ＲＬ，５０ＲＲが装着されている。以下、これら４個のタイヤ型軸受５０ＦＬ，５０ＦＲ，５０ＲＬ，５０ＲＲを総称して、「タイヤ型軸受５０」と呼ぶ。タイヤ型軸受５０は、実際のホイールおよびタイヤに類似した外形を有している。但し、自動車４０は、タイヤ型軸受５０が床面に接しないように、床面から所定距離隔てて浮いた状態で支持されている。

【0010】

各タイヤ型軸受５０には、誘導電動機である吸収用モータ６０ＦＬ，６０ＦＲ，６０ＲＬ，６０ＲＲの回転軸が結合されている。そして、これら吸収用モータの回転軸には、該回転軸の回転速度および軸トルクを検出する４個のセンサユニット５２ＦＬ，５２ＦＲ，５２ＲＬ，５２ＲＲが装着されている。また、４台のインバータ６２ＦＬ，６２ＦＲ，６２ＲＬ，６２ＲＲは、各吸収用モータ６０ＦＬ，６０ＦＲ，６０ＲＬ，６０ＲＲに対して、ＰＷＭ変調した交流電圧を供給する。上述した４台の吸収用モータ６０ＦＬ，６０ＦＲ，６０ＲＬ，６０ＲＲを総称して「吸収用モータ６０」と呼び、４個のセンサユニット５２ＦＬ，５２ＦＲ，５２ＲＬ，５２ＲＲを総称して「センサユニット５２」と呼び、４台のインバータ６２ＦＬ，６２ＦＲ，６２ＲＬ，６２ＲＲを総称して「インバータ６２」と呼ぶ。

【0011】

制御装置３０は、例えば一般的なコンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３２と、ＩＰＬ（Initial Program Loader）等を記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）３３と、ＣＰＵ３２のワークメモリとして用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）３４と、ＯＳ（Operating System）、アプリケーションプログラムや各種データを格納したＨＤＤ（Hard Disk Drive）３５と、これらを相互に接続するバス３６とを備えている。

【0012】

ＯＳおよびアプリケーションプログラムは、ＲＡＭ３４に展開され、ＣＰＵ３２によって実行される。また、制御装置３０は、ＣＰＵ３２の制御の下、各インバータ６２にトルク指令信号を出力する出力インタフェース３７と、センサユニット５２によって検出された４軸の軸トルクおよび回転速度を受信（入力）しバス３６に出力する入力インタフェース３８とを備えている。

【0013】

（物理モデル）
次に、図２に示す模式図を参照し、本実施形態にて採用する物理モデルを説明する。
図２は、線形２慣性モデルのモデル図であり、要素１はイナーシャＪ₁を有し、要素２はイナーシャＪ₂を有する。要素１，２の角速度をω₁，ω₂とし、トルクをτ₁，τ₂とする。これらの数値の間には、τ₁＝Ｊ₁・ｄω₁／ｄｔ、τ₂＝Ｊ₂・ｄω₂／ｄｔの関係がある。また、要素１，２は、バネ定数Ｋ、粘性減衰係数Ｃの伝達系によって結合されていることとする。

【0014】

図２における「要素２」は、自動車４０の４軸のハブに相当する。図１に示した構成では、４軸のハブにはタイヤ型軸受５０が装着されているため、要素２はタイヤ型軸受５０に相当すると考えてもよい。そして、「要素１」とは、自動車４０の４軸のハブに対して力を及ぼしてゆく、自動車４０の様々な要素に対応する。自動車４０からタイヤ型軸受５０を外し、実際のホイールおよびタイヤを装着して路面を走行させた場合を想定してみる。

【0015】

タイヤはゴムを主成分としているために弾性を有し、回転方向に歪むため、フックの法則を用いたバネの計算により、タイヤの回転状態からハブに及ぼすトルクを算出できる。また、タイヤはスリップするものであり、スリップ特性に応じて、より複雑な力をハブに及ぼす。さらに、自動車４０のサスペンション（図示せず）の動きもハブに力を及ぼす。図２では、これら様々な要素をまとめて「要素１」としてモデル化している。

【0016】

（アルゴリズム）
次に、図３に示すブロック図を参照し、本実施形態におけるアルゴリズムの全体構成を説明する。
このアルゴリズムは、制御装置３０にて実行されるアプリケーションプログラムの機能を、ブロック図によって示したものである。制御装置３０は、４軸のタイヤ型軸受５０に発生させるべきトルク指令値τ_v（ｔ）を、時刻ｔにおいてインバータ６２に出力する。なお、図３では「トルク指令値τ_v（ｔ）」のように、一つの値のように表しているが、実際には４軸のそれぞれに対して独立した値である。これは、図３に示す他の様々な値についても同様である。

【0017】

トルク指令値τ_v（ｔ）は、吸収用モータ６０のトルクとして直ちに反映されるわけではなく、無駄時間Ｔ_bと、時定数Ｔ_cの一次遅れとを伴って反映される。従って、インバータ６２および吸収用モータ６０は、伝達関数「ｅｘｐ(−Ｔ_b・ｓ)／（１＋Ｔ_c・ｓ）」を有することになる。無駄時間Ｔ_bおよび時定数Ｔ_cは、インバータ６２および吸収用モータ６０の特性を測定することにより、求めることができる。

【0018】

エミュレーション部１４には、現在時刻ｔから時間差Δｔだけ未来の時刻（ｔ＋Δｔ）におけるトルクτ₂（図２参照）の推定値である未来トルク推定値τ_e2（ｔ＋Δｔ）が入力される。なお、未来トルク推定値τ_e2（ｔ＋Δｔ）の算出方法については後述する。エミュレーション部１４は、ユーザによって設定された無駄時間Ｔ_ebと時定数Ｔ_ecとに基づいて、入力された未来トルク推定値τ_e2（ｔ＋Δｔ）に対して、伝達関数「ｅｘｐ(−Ｔ_eb・ｓ)／（１＋Ｔ_ec・ｓ）」による変換を施し、その結果を現在トルク推定値τ_e2（ｔ）として出力する。

【0019】

無駄時間Ｔ_ebおよび時定数Ｔ_ecは、ユーザによって任意に設定できる値であるが、実際には、インバータ６２および吸収用モータ６０の無駄時間Ｔ_bおよび時定数Ｔ_cの測定結果とほぼ等しい値に設定される。これにより、エミュレーション部１４は、インバータ６２および吸収用モータ６０の特性をエミュレートする機能を有する。なお、上述した時間差Δｔとは、無駄時間Ｔ_ebと時定数Ｔ_ecとに基づいて決定される時間遅れの値である。

【0020】

また、ホイール速度演算部１６には、現在トルク推定値τ_e2（ｔ）と、センサユニット５２によって測定されたトルクτ₂の測定値であるトルク測定値τ_s2（ｔ）とが入力される。ここで、現在トルク推定値τ_e2（ｔ）とトルク測定値τ_s2（ｔ）の相違点について説明しておく。現在トルク推定値τ_e2（ｔ）は、ＣＰＵ３２の内部で計算される値であり、６４ビットの倍精度浮動小数点を適用したとすると、１０進換算で約１６桁の有効桁を有する。一方、トルク測定値τ_s2（ｔ）の制御装置３０内の有効桁は現在トルク推定値τ_e2（ｔ）と同様であるが、実質的な有効桁は、センサユニット５２の精度や入力インタフェース３８の分解能に依存する。

【0021】

センサユニット５２や入力インタフェース３８として高精度なものを使用したとしても、トルク測定値τ_s2（ｔ）の実質的な有効桁は現在トルク推定値τ_e2（ｔ）のものより少なくなる。従って、現在トルク推定値τ_e2（ｔ）とトルク測定値τ_s2（ｔ）とがほぼ一致しているならば（より正確には、両者の差分が所定の差分閾値Δτ_th以下であるならば）、有効桁の多い現在トルク推定値τ_e2（ｔ）の値をそのまま用いることが望ましいと考えられる。従って、かかる場合、ホイール速度演算部１６は、現在トルク推定値τ_e2（ｔ）をイナーシャＪ₂（図２参照）で除算し、除算結果を積分（時間積分）することによって角速度ω₂の推定値である角速度推定値ω_e2（ｔ）を出力する。

【0022】

一方、τ_e2（ｔ）とτ_s2（ｔ）との差分が差分閾値Δτ_thを超えていたとすると、この差分は、センサユニット５２の誤差や分解能、吸収用モータ６０にて実際に発生するトルクの誤差や分解能に起因するものと考えられる。すなわち、これらの誤差や分解能により、吸収用モータ６０の発生するトルクがトルク指令値τ_v（ｔ）からずれ、このずれた量がτ_e2（ｔ）とτ_s2（ｔ）との間の差分として現れたものと考えられる。そこで、かかる場合には、角速度推定値ω_e2（ｔ）が若干増減されるように修正される。すなわち、現在トルク推定値τ_e2（ｔ）がトルク測定値τ_s2（ｔ）に漸近するように、角速度推定値ω_e2（ｔ）を介してフィードバック制御される。

【0023】

回転補償コントローラ１８には、角速度推定値ω_e2（ｔ）と、角速度ω₂の測定値（速度センサの出力値）である角速度測定値ω_s2（ｔ）とが入力される。両者の間に差分が生じていたとすると、これは、吸収用モータ６０にて実際に発生するトルクの誤差や分解能によるものと考えられる。すなわち、吸収用モータ６０の発生するトルクが誤差や分解能の影響によってトルク指令値τ_v（ｔ）からずれ、このずれた量が最終的にω_e2（ｔ）とω_s2（ｔ）との差として現れたものと考えられる。そこで、回転補償コントローラ１８は、この差分に基づいて、トルク補正値Δτ（ｔ）を出力する。これにより、角速度推定値ω_e2（ｔ）は、角速度測定値ω_s2（ｔ）に漸近してゆくようにフィードバック制御される。

【0024】

車両モデル部１０（負荷モデル部）は、自動車４０の挙動をエミュレートするものであり、現在トルク推定値τ_e2（ｔ）が逐次入力されることにより、角速度ω₁（図２参照）の推定値である角速度推定値ω_e1（ｔ）を逐次出力する。未来トルク演算部１２は、現在時刻ｔにおける、要素１，２の角速度推定値ω_e1（ｔ），ω_e2（ｔ）に基づいて、上述した未来トルク推定値τ_e2（ｔ＋Δｔ）を出力する。

【0025】

ここで、図４に示すブロック図を参照し、未来トルク演算部１２の詳細を説明する。
図４において減算器７０は、角速度推定値ω_e2（ｔ）から角速度推定値ω_e1（ｔ）を減算し、その結果を角速度差推定値Δω_e（ｔ）として出力する。比例器７１は、角速度差推定値Δω_e（ｔ）に所定値Ｐを乗算する。この所定値Ｐとは、上述した時間差Δｔに相当する値である。これにより、比例器７１は、現在時刻ｔの回転角を基準として、時間差Δｔだけ未来に、要素１，２に現れるであろう回転角の差の推定値である推定角度差Δθを出力する。

【0026】

微分器７２は、推定角度差Δθを微分（時間微分）することにより、時間差Δｔだけ未来における角速度差推定値Δω_e（ｔ＋Δｔ）と現在時刻ｔの角速度差推定値Δω_e（ｔ）との差分を出力する。なお、実際に推定角度差Δθを微分することは、未来トルク演算部１２の動作が不安定になる可能性があるため、微分器７２では、近似微分を行うことが望ましい。加算器７３は、微分器７２から出力された差分と、現在時刻ｔの角速度差推定値Δω_e（ｔ）とを加算することによって、時間差Δｔだけ未来における角速度差推定値Δω_e（ｔ＋Δｔ）を出力する。

【0027】

バネ計算部８０は、フックの法則に基づいて、図２に示したバネ定数Ｋおよび粘性減衰係数Ｃの挙動をシミュレートするものである。積分器８１は、角速度差推定値Δω_e（ｔ＋Δｔ）を積分し、比例器８２は積分結果に対してバネ定数Ｋを乗算する。比例器８４は、角速度差推定値Δω_e（ｔ＋Δｔ）に対して粘性減衰係数Ｃを乗算する。加算器８３は、比例器８２，８４の乗算結果を加算し、その結果を時間差Δｔだけ未来の未来トルク推定値τ_e2（ｔ＋Δｔ）として出力する。

【0028】

図３に戻り、未来トルク演算部１２から出力された未来トルク推定値τ_e2（ｔ＋Δｔ）は、上述したエミュレーション部１４に供給されるとともに、加算器２０にも供給される。加算器２０においては、未来トルク推定値τ_e2（ｔ＋Δｔ）とトルク補正値Δτ（ｔ）とが加算され、その加算結果がトルク指令値τ_v（ｔ）としてインバータ６２に供給される。このように、本実施形態においては、吸収用モータ６０にて未来に実現すべきと推定されるトルクに対応する未来トルク推定値τ_e2（ｔ＋Δｔ）に基づいてトルク指令値τ_v（ｔ）を求め、インバータ６２に供給するため、無駄時間Ｔ_bと、時定数Ｔ_cの一次遅れとを補償することができ、吸収用モータ６０を精密に制御することができる。

【0029】

（時間差Δｔの決定方法）
次に、上述した時間差Δｔの決定方法について説明する。
時間差Δｔを設定するにあたっては、トルク指令値τ_v（ｔ）に対するトルク測定値τ_s2（ｔ）の伝達関数、すなわち、インバータ６２および吸収用モータ６０の伝達特性を実測するとよい。その際、吸収用モータ６０にはタイヤ型軸受５０を装着しないことが理想的であるが、タイヤ型軸受５０を介して自動車４０に接続されていてもよい。

【0030】

トルク指令値τ_v（ｔ）として、正弦波、スイープ信号等のテスト信号を、インバータ６２に供給すると、これに応じたトルク測定値τ_s2（ｔ）がセンサユニット５２から出力され、これによってゲイン線図および位相線図を描くことができる。図５（ａ）は、トルク指令値τ_v（ｔ）に対するトルク測定値τ_s2（ｔ）の実測に基づいたゲイン線図であり、図５（ｂ）はその位相線図である。図５（ｂ）において、トルク指令値τ_v（ｔ）の周波数が１００［Ｈｚ］であるとき、トルク測定値τ_s2（ｔ）に生ずる位相遅れは、図中の一点鎖線で示すように、約５２［ｄｅｇ］である。

【0031】

この位相遅れを時間に変換すると、（５２［ｄｅｇ］／３６０［ｄｅｇ］）／１００［Ｈｚ］＝１．４４［ｍｓ］になる。よって、時間差Δｔを１．４４［ｍｓ］に設定するとよい。但し、時間差Δｔは、実際に良好な応答が得られるように、１．４４［ｍｓ］から適宜増減してもよい。また、図５（ａ），（ｂ）の特性は、特定のインバータ６２および吸収用モータ６０について実測した特性であるから、インバータ６２および吸収用モータ６０の種類が変わると、時間差Δｔの望ましい範囲も変動することは勿論である。

【0032】

［比較例］
次に、上記実施形態の効果を一層明らかにするため、比較例の内容を説明する。本比較例のハードウエア構成は、上記実施形態のもの（図１）と同様であるが、制御装置３０において実行されるアルゴリズムの内容が異なっている。そこで、図６に示すブロック図を参照し、本比較例におけるアルゴリズムを説明する。なお、図６において、図１〜４の各部に対応する部分には、同一の符号を付す。また、本比較例は、線形２慣性モデル（図２）を想定しているわけではないが、ホイールの回転速度やホイールの軸トルクの推定値を求めている。これらは、図２における要素２に対応するものであるため、図６において、図３に示した信号と対応する信号には、同一の信号名を付している。

【0033】

図６においては、図３におけるエミュレーション部１４は設けられておらず、車両モデル部１０に代えて車両モデル部１１０が設けられ、未来トルク演算部１２に代えてトルク演算部１１２が設けられている。車両モデル部１１０は、自動車４０の挙動をエミュレートするものであり、現在トルク推定値τ_e2（ｔ）が逐次入力されることにより、ホイールの角速度を車両モデルに基づいて求めた値である、角速度モデル推定値ω_m2（ｔ）を逐次出力する。

【0034】

トルク演算部１１２には、車両モデル部１１０から出力された角速度モデル推定値ω_m2（ｔ）と、ホイール速度演算部１６から出力された角速度推定値ω_e2（ｔ）とが入力される。角速度モデル推定値ω_m2（ｔ）は、自動車４０の挙動をエミュレートして求められたものであり、角速度推定値ω_e2（ｔ）は、現在トルク推定値τ_e2（ｔ）をホイールのイナーシャで除算し、除算結果を積分することによって単純に求められたものである。従って、通常は、角速度モデル推定値ω_m2（ｔ）がホイールの角速度をより精密に表しているものと考えられる。

【0035】

一方、角速度推定値ω_e2（ｔ）は、ホイール速度演算部１６にて、現在トルク推定値τ_e2（ｔ）とトルク測定値τ_s2（ｔ）とを照合しつつ求められたものであるため、吸収用モータ６０の実際の角速度との間に大きなずれは生じない。そこで、トルク演算部１１２は、角速度モデル推定値ω_m2（ｔ）と角速度推定値ω_e2（ｔ）との差が所定の角速度閾値Δω_th以下である場合には、角速度モデル推定値ω_m2（ｔ）を時間微分し、ホイールのイナーシャを乗算することによって現在トルク推定値τ_e2（ｔ）を計算する。

【0036】

一方、角速度モデル推定値ω_m2（ｔ）と角速度推定値ω_e2（ｔ）との差が角速度閾値Δω_thを超える場合には、角速度推定値ω_e2（ｔ）を時間微分し、ホイールのイナーシャを乗算することによって現在トルク推定値τ_e2（ｔ）が計算される。そして、加算器２０において現在トルク推定値τ_e2（ｔ）と、トルク補正値Δτ（ｔ）とが加算され、この加算結果がトルク指令値τ_v（ｔ）としてインバータ６２に出力される。

【0037】

［実施形態の効果］
次に、本実施形態の効果について詳述する。
図７（ａ），（ｂ）は、自動車４０のエンジン４１から見たトルクの伝達特性であり、図７（ａ）はゲイン線図、図７（ｂ）は位相線図である。図７（ａ），（ｂ）とも、太破線は、自動車４０をテストコースで走行させた際の実走行特性である。細実線は、本実施形態（図３）による特性であり、細破線は比較例（図６）による特性である。本実施形態の特性は、実走行特性とほとんど一致していることが解る。一方、比較例については、特に４〜６Ｈｚ付近の特性が、実走行特性からやや乖離していることが解る。

【0038】

次に、図８（ａ），（ｂ）を参照し、自動車４０においてチップイン・チップアウトを行った際の試験結果について説明する。なお、チップイン、チップアウトとは、アクセルの開度をステップ状に変化させることである。図８（ａ）は自動車４０の駆動輪の回転速度の測定結果であり、図８（ｂ）は軸トルクの測定結果である。図８（ａ）に示す期間Ｔｘは、「１秒間」である。太破線で示す実走行特性によれば、チップイン・チップアウトを行った際に、約６Ｈｚの減衰振動が起こる。そして、細実線で示す本実施形態の特性は、ほとんど実走行特性に重なっていることが解る。

【0039】

また、細破線で示す比較例の特性によれば、確かに減衰振動は起こっているが、実走行特性と比較すると、周波数が約５．５Ｈｚまで低くなっている。しかも、実走行特性よりも振動の収束が早くなっていることが解る。次に、図９（ａ），（ｂ）に、図８（ａ），（ｂ）の期間Ｔｘ付近の時間軸を拡大した拡大図を示す。時間軸を拡大したにもかかわらず、細実線で示す本実施形態の特性は、太破線で示す実走行特性とほぼ一致していることが解る。

【0040】

［構成・効果の総括］
以上のように、本実施形態に適用されるモータ制御装置（３０）は、供給されたトルク指令値（τ_v（ｔ））に基づいてモータ（６０）に駆動電圧を印加するインバータ（６２）に対して、前記トルク指令値（τ_v（ｔ））を供給するモータ制御装置（３０）であって、前記モータにて未来に実現すべきと推定されるトルクに対応する未来トルク推定値（τ_e2（ｔ＋Δｔ））を演算する未来トルク演算部（１２）と、前記未来トルク推定値（τ_e2（ｔ＋Δｔ））に基づいて前記トルク指令値（τ_v（ｔ））を出力するトルク指令値出力部（２０）とを有することを特徴とする。

【0041】

未来トルク推定値（τ_e2（ｔ＋Δｔ））に基づいてトルク指令値（τ_v（ｔ））を出力することにより、モータ（６０）およびインバータ（６２）における遅れを補償することができ、モータ（６０）を精密に制御することができる。

【0042】

また、モータ制御装置（３０）は、前記モータ（６０）および前記インバータ（６２）の動作をエミュレートし、前記未来トルク推定値（τ_e2（ｔ＋Δｔ））に基づいて、前記モータ（６０）の現在トルク推定値（τ_e2（ｔ））を出力するエミュレーション部（１４）をさらに有することを特徴とする。これにより、未来トルク推定値（τ_e2（ｔ＋Δｔ））に加えて、現在トルク推定値（τ_e2（ｔ））も取得できる。

【0043】

また、モータ制御装置（３０）は、前記現在トルク推定値（τ_e2（ｔ））と、前記モータ（６０）のトルクを測定した結果であるトルク測定値（τ_s2（ｔ））とに基づいて、前記モータ（６０）の角速度推定値（ω_e2（ｔ））を出力する速度演算部（１６）をさらに有することを特徴とする。このように、現在トルク推定値（τ_e2（ｔ））とトルク測定値（τ_s2（ｔ））の双方を用いてモータ（６０）の角速度推定値（ω_e2（ｔ））を求めるため、精密な角速度推定値（ω_e2（ｔ））を取得できる。

【0044】

また、モータ制御装置（３０）は、前記モータ（６０）に接続された負荷（４０）を、第１の要素（１）と、前記第１の要素（１）との間で相互に影響を及ぼすとともに前記モータ（６０）に連動する第２の要素（２，５０）とにモデル化し、前記現在トルク推定値（τ_e2（ｔ））に基づいて、前記第１の要素（１）の角速度推定値（ω_e1（ｔ））を出力する負荷モデル部（１０）をさらに有することを特徴とする。これにより、負荷のモデルに基づいて、第１の要素（１）の角速度推定値（ω_e1（ｔ））を取得できる。

【0045】

また、前記未来トルク演算部（１２）は、前記モータ（６０）の角速度推定値（ω_e2（ｔ））と、前記第１の要素（１）の角速度推定値（ω_e1（ｔ））とに基づいて、前記未来トルク推定値（τ_e2（ｔ＋Δｔ））を出力するものであることを特徴とする。これにより、負荷のモデルに基づいて、未来トルク推定値（τ_e2（ｔ＋Δｔ））を取得できる。

【0046】

また、モータ制御装置（３０）は、前記モータ（６０）の角速度推定値（ω_e2（ｔ））と、前記モータ（６０）の角速度測定値（ω_s2（ｔ））とが入力されると、前記モータ（６０）の角速度推定値（ω_e2（ｔ））を前記角速度測定値（ω_s2（ｔ））に漸近させるためのトルク補正値（Δτ（ｔ））を出力する回転補償コントローラ（１８）をさらに有し、前記トルク指令値出力部（２０）は、前記未来トルク推定値（τ_e2（ｔ＋Δｔ））と前記トルク補正値（Δτ（ｔ））との加算結果を前記トルク指令値（τ_v（ｔ））として出力するものであることを特徴とする。これにより、モータ（６０）の角速度推定値（ω_e2（ｔ））の誤差を小さくすることができる。

【0047】

また、前記未来トルク推定値（τ_e2（ｔ＋Δｔ））は、現在よりも所定の時間差（Δｔ）だけ未来に前記モータにて実現すべきトルクに対応する値であり、前記未来トルク演算部（１２）は、前記第１の要素（１）の角速度推定値（ω_e1（ｔ））と前記モータ（６０）の角速度推定値（ω_e2（ｔ））との差である現在角速度差推定値（Δω_e（ｔ））を出力する減算器（７０）と、前記現在角速度差推定値（Δω_e（ｔ））に対して前記時間差（Δｔ）に対応する所定値（Ｐ）を乗算する第１の比例器（７１）と、前記第１の比例器（７１）の出力信号を微分する微分器（７２）と、前記現在角速度差推定値（Δω_e（ｔ））と前記微分器（７２）の出力信号とを加算する第１の加算器（７３）と、前記第１の加算器（７３）の出力信号を積分する積分器（８１）と、前記積分器（８１）の出力信号に対して、前記第１の要素（１）と前記第２の要素（２，５０）との間のバネ定数（Ｋ）を乗算する第２の比例器（８２）と、前記第１の加算器（７３）の出力信号に対して、前記第１の要素（１）と前記第２の要素（２，５０）との間の粘性減衰係数（Ｃ）を乗算する第３の比例器（８４）と、前記第２の比例器（８２）の出力信号と前記第３の比例器（８４）の出力信号とを加算し、加算結果を前記未来トルク推定値（τ_e2（ｔ＋Δｔ））として出力する第２の加算器（８３）とを有することを特徴とする。これにより、簡単な構成で、未来トルク推定値（τ_e2（ｔ＋Δｔ））を取得できる。

【0048】

［変形例］
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、若しくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。

【0049】

（１）上記実施形態においては、吸収用モータ６０として、誘導電動機を適用したが、吸収用モータ６０は、同期電動機、直流電動機等、他のモータであってもよい。
（２）エミュレーション部１４において設定される無駄時間Ｔ_ebおよび時定数Ｔ_ecは、通常は、インバータ６２および吸収用モータ６０において発生する無駄時間Ｔ_bおよび時定数Ｔ_cと、一致することが望ましい。しかし、これらが一致しなかったとしても、比較例よりも優れた結果を奏することは可能である。

【0050】

（３）上記実施形態における制御装置３０のハードウエアは一般的なコンピュータによって実現できるため、図３、図４に示したアルゴリズムを実現するプログラム等を記憶媒体に格納し、または伝送路を介して頒布してもよい。
（４）図３、図４に示したアルゴリズムは、上記実施形態ではプログラムを用いたソフトウエア的な処理によって実現したが、その一部または全部をＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit；特定用途向けＩＣ)、あるいはＦＰＧＡ(field-programmable gate array)等を用いたハードウエア的な処理に置き換えても良い。

【0051】

（５）上記実施形態において、未来トルク演算部１２は、図４に示したアルゴリズムによって未来トルク推定値τ_e2（ｔ＋Δｔ）を求めたが、未来トルク推定値τ_e2（ｔ＋Δｔ）を求める方法は、これに限定されるわけではない。例えば、要素２の角加速度に時間差Δｔを乗算し、この乗算結果に現在の角速度推定値ω_e2（ｔ）を加算して角速度差推定値Δω_e（ｔ＋Δｔ）としてもよい。また、角速度推定値ω_e1（ｔ），ω_e2（ｔ）にそれぞれ時間差Δｔを乗算し、これら乗算結果を要素１，２の現在の角度に加算することによって、時間差Δｔだけ未来の要素１，２の角度を算出し、未来の要素１，２の角度差に基づいて未来トルク推定値τ_e2（ｔ＋Δｔ）を求めても良い。

【0052】

（６）また、上記実施形態は、完成した自動車４０の特性試験を行うものであったが、自動車４０の部品に対して吸収用モータを接続し、部品毎の特性試験を行う試験システムに本発明を適用してもよい。例えば、エンジン４１のみが完成している場合には、エンジン４１に吸収用モータを接続し、エンジン４１を単体で試験することができる。また、トランスミッション４２のみが完成している場合には、エンジン４１を模擬するモータと、一対の吸収用モータとをトランスミッション４２に接続し、トランスミッション４２を単体で試験することができる。これらの吸収用モータや、エンジン４１を模擬するモータは、何れも精密なトルク制御が求められるため、本発明を適用して、これらのトルク制御を行うとよい。

【0053】

（７）また、本発明は、自動車またはその部品の試験のみならず、精密なトルク制御が求められる種々の用途に適用することができる。例えば、産業用ロボット、工作機械、建設機械等に適用してもよい。

【符号の説明】

【0054】

１ 要素（第１の要素）
２ 要素（第２の要素）
１０ 車両モデル部（負荷モデル部）
１２ 未来トルク演算部
１４ エミュレーション部
１６ ホイール速度演算部
１８ 回転補償コントローラ
２０ 加算器（トルク指令値出力部）
３０ 制御装置（モータ制御装置，コンピュータ）
３７ 出力インタフェース
３８ 入力インタフェース
４０ 自動車（負荷）
５０，５０ＦＬ，５０ＦＲ，５０ＲＬ，５０ＲＲ タイヤ型軸受（第２の要素）
５２，５２ＦＬ，５２ＦＲ，５２ＲＬ，５２ＲＲ センサユニット
６０，６０ＦＬ，６０ＦＲ，６０ＲＬ，６０ＲＲ 吸収用モータ（モータ）
６２，６２ＦＬ，６２ＦＲ，６２ＲＬ，６２ＲＲ インバータ
７０ 減算器
７１ 比例器（第１の比例器）
７２ 微分器
７３ 加算器（第１の加算器）
８０ バネ計算部
８１ 積分器
８２ 比例器（第２の比例器）
８３ 加算器（第２の加算器）
８４ 比例器（第３の比例器）
Ｃ 粘性減衰係数
Ｋ バネ定数
Ｐ 所定値
Δｔ 時間差
Δτ（ｔ） トルク補正値
Δω_e（ｔ） 角速度差推定値（現在角速度差推定値）
τ_v（ｔ） トルク指令値
τ_e2（ｔ） 現在トルク推定値
τ_e2（ｔ＋Δｔ） 未来トルク推定値
τ_s2（ｔ） トルク測定値
ω_e1（ｔ） 第１の要素の角速度推定値
ω_e2（ｔ） 第２の要素の角速度推定値
ω_s2（ｔ） 角速度測定値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】