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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025012187
(43)【公開日】2025-01-24
(54)【発明の名称】モータ駆動装置およびモータ駆動装置の制御方法
(51)【国際特許分類】
H02P 23/04 20060101AFI20250117BHJP
B60L 9/18 20060101ALI20250117BHJP
【ＦＩ】
H02P23/04
B60L9/18 J
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023114843
(22)【出願日】2023-07-13
(71)【出願人】
【識別番号】000006105
【氏名又は名称】株式会社明電舎
(74)【代理人】
【識別番号】100086232
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 博通
(74)【代理人】
【識別番号】100092613
【弁理士】
【氏名又は名称】富岡 潔
(74)【代理人】
【識別番号】100104938
【弁理士】
【氏名又は名称】鵜澤 英久
(74)【代理人】
【識別番号】100210240
【弁理士】
【氏名又は名称】太田 友幸
(72)【発明者】
【氏名】山本 康弘
(72)【発明者】
【氏名】藤曲 央武
【テーマコード（参考）】
5H125
5H505
【Ｆターム（参考）】
5H125AA01
5H125AC12
5H125BA00
5H125BB00
5H125CA01
5H125EE08
5H125EE09
5H505AA16
5H505BB04
5H505DD06
5H505EE49
5H505HB01
5H505JJ04
5H505LL01
5H505LL38
(57)【要約】
【課題】モータ駆動装置においてガタ位相の推定方法を簡素化または省略しかつできるだけ時間遅れの少ないジャーク抑制対策とジャークの変化抑制対策とを両立する。
【解決手段】外乱トルクオブザーバ１１０ａはモータトルクＴｍ（トルク信号Ｔｒ）とモータの速度検出値ωｍ＿ｄｅｔとに基づいて推定モータ加速トルク＾ＴｍＡと推定軸トルク＾Ｔｄｍと推定外乱トルク＾Ｔｄ＿ｄｉｓｔを出力する。ガタ詰め制御機能部２０２はバックラッシュが発生する際にトルク指令Ｔｒｅｆを制限した制限トルクＴｒＬｉｍを第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１として出力しそれ以外の時はトルク指令Ｔｒｅｆを第１中間トルク指令として出力する。振動抑制補償部１１２は推定モータ加速トルク＾ＴｍＡに基づいて振動抑制の補償トルクＴＦｃｏｍｐを生成し第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１から補償トルクＴＦｃｏｍｐを減算した値に基づいてモータトルクＴｍ（トルク信号Ｔｒ）を生成する。
【選択図】図１０
【解決手段】外乱トルクオブザーバ１１０ａはモータトルクＴｍ（トルク信号Ｔｒ）とモータの速度検出値ωｍ＿ｄｅｔとに基づいて推定モータ加速トルク＾ＴｍＡと推定軸トルク＾Ｔｄｍと推定外乱トルク＾Ｔｄ＿ｄｉｓｔを出力する。ガタ詰め制御機能部２０２はバックラッシュが発生する際にトルク指令Ｔｒｅｆを制限した制限トルクＴｒＬｉｍを第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１として出力しそれ以外の時はトルク指令Ｔｒｅｆを第１中間トルク指令として出力する。振動抑制補償部１１２は推定モータ加速トルク＾ＴｍＡに基づいて振動抑制の補償トルクＴＦｃｏｍｐを生成し第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１から補償トルクＴＦｃｏｍｐを減算した値に基づいてモータトルクＴｍ（トルク信号Ｔｒ）を生成する。
【選択図】図１０
【特許請求の範囲】
【請求項1】
制御部と主回路部と備え、モータを駆動源とする車両システムを制御するモータ駆動装置であって、
前記制御部は、
軸トルクがトルク指令に追従し、かつ、共振成分を含まないように、モータトルクに相当するトルク信号を制御する振動抑制・ガタ詰め制御部を有し、
前記振動抑制・ガタ詰め制御部は、
前記トルク信号とモータの速度検出値とに基づいて、推定モータ加速トルクと推定軸トルクと推定外乱トルクとを出力する外乱トルクオブザーバと、
前記トルク指令に基づいて第０中間トルク指令を出力するフィルタと、
前記トルク指令の極性が変化してバックラッシュが発生する際に、前記トルク指令を制限した制限トルクを第１中間トルク指令として出力し、それ以外の時は前記第０中間トルク指令を前記第１中間トルク指令として出力するガタ詰め制御機能部と、
前記推定モータ加速トルクに基づいて振動抑制の補償トルクを生成し、前記第１中間トルク指令から前記補償トルクを減算した値に基づいて前記トルク信号を生成する振動抑制補償部と、
を備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
前記制御部は、
軸トルクがトルク指令に追従し、かつ、共振成分を含まないように、モータトルクに相当するトルク信号を制御する振動抑制・ガタ詰め制御部を有し、
前記振動抑制・ガタ詰め制御部は、
前記トルク信号とモータの速度検出値とに基づいて、推定モータ加速トルクと推定軸トルクと推定外乱トルクとを出力する外乱トルクオブザーバと、
前記トルク指令に基づいて第０中間トルク指令を出力するフィルタと、
前記トルク指令の極性が変化してバックラッシュが発生する際に、前記トルク指令を制限した制限トルクを第１中間トルク指令として出力し、それ以外の時は前記第０中間トルク指令を前記第１中間トルク指令として出力するガタ詰め制御機能部と、
前記推定モータ加速トルクに基づいて振動抑制の補償トルクを生成し、前記第１中間トルク指令から前記補償トルクを減算した値に基づいて前記トルク信号を生成する振動抑制補償部と、
を備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項2】
制御部と主回路部と備え、モータを駆動源とする車両システムを制御するモータ駆動装置であって、
前記制御部は、
軸トルクがトルク指令に追従し、かつ、共振成分を含まないように、モータトルクに相当するトルク信号を制御する振動抑制・ガタ詰め制御部を有し、
前記振動抑制・ガタ詰め制御部は、
前記トルク信号とモータの速度検出値とに基づいて、推定モータ加速トルクと推定軸トルクと推定外乱トルクとを出力する外乱トルクオブザーバと、
前記トルク指令に基づいて第０中間トルク指令を出力するフィルタと、
前記トルク指令の極性が変化してバックラッシュが発生する際に、前記トルク指令を制限した制限トルクを第１中間トルク指令として出力し、それ以外の時は前記第０中間トルク指令を前記第１中間トルク指令として出力するガタ詰め制御機能部と、
加速トルク補償期間は前記第１中間トルク指令に加速トルクを加算して第２中間トルク指令として出力し、それ以外の時は前記第１中間トルク指令を前記第２中間トルク指令として出力するモータ加速トルク補正部と、
前記推定モータ加速トルクに基づいて振動抑制の補償トルクを生成し、前記第２中間トルク指令から前記補償トルクを減算した値に基づいて前記トルク信号を生成する振動抑制補償部と、
を備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
前記制御部は、
軸トルクがトルク指令に追従し、かつ、共振成分を含まないように、モータトルクに相当するトルク信号を制御する振動抑制・ガタ詰め制御部を有し、
前記振動抑制・ガタ詰め制御部は、
前記トルク信号とモータの速度検出値とに基づいて、推定モータ加速トルクと推定軸トルクと推定外乱トルクとを出力する外乱トルクオブザーバと、
前記トルク指令に基づいて第０中間トルク指令を出力するフィルタと、
前記トルク指令の極性が変化してバックラッシュが発生する際に、前記トルク指令を制限した制限トルクを第１中間トルク指令として出力し、それ以外の時は前記第０中間トルク指令を前記第１中間トルク指令として出力するガタ詰め制御機能部と、
加速トルク補償期間は前記第１中間トルク指令に加速トルクを加算して第２中間トルク指令として出力し、それ以外の時は前記第１中間トルク指令を前記第２中間トルク指令として出力するモータ加速トルク補正部と、
前記推定モータ加速トルクに基づいて振動抑制の補償トルクを生成し、前記第２中間トルク指令から前記補償トルクを減算した値に基づいて前記トルク信号を生成する振動抑制補償部と、
を備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項3】
前記モータ加速トルク補正部は、
前記推定軸トルクまたは前記トルク信号の零クロスを検出する零クロス検出部と、
零クロスの検出から第２設定時間まで加速トルク補償期間を生成するトルク補正タイマ部と、
前記加速トルク補償期間に前記第１中間トルク指令をラッチし、前記加速トルク補償期間に、そのラッチ成分に前記加速トルクを加算して前記第２中間トルク指令として出力するトルク補正部と、
を備えたことを特徴とする請求項２記載のモータ駆動装置。
前記推定軸トルクまたは前記トルク信号の零クロスを検出する零クロス検出部と、
零クロスの検出から第２設定時間まで加速トルク補償期間を生成するトルク補正タイマ部と、
前記加速トルク補償期間に前記第１中間トルク指令をラッチし、前記加速トルク補償期間に、そのラッチ成分に前記加速トルクを加算して前記第２中間トルク指令として出力するトルク補正部と、
を備えたことを特徴とする請求項２記載のモータ駆動装置。
【請求項4】
前記ガタ詰め制御機能部は、
前記第０中間トルク指令を正側のトルク制限値、負側のトルク制限値内に制限して前記制限トルクを出力するトルク指令制限部と、
前記第０中間トルク指令が前記正側のトルク制限値または前記負側のトルク制限値を超過したことを検出した直後から第１設定時間だけガタ詰め制御信号を出力する制限期間発生部と、
を備え、
前記ガタ詰め制御信号の発生中は前記制限トルクを前記第１中間トルク指令として出力することを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
前記第０中間トルク指令を正側のトルク制限値、負側のトルク制限値内に制限して前記制限トルクを出力するトルク指令制限部と、
前記第０中間トルク指令が前記正側のトルク制限値または前記負側のトルク制限値を超過したことを検出した直後から第１設定時間だけガタ詰め制御信号を出力する制限期間発生部と、
を備え、
前記ガタ詰め制御信号の発生中は前記制限トルクを前記第１中間トルク指令として出力することを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項5】
前記ガタ詰め制御機能部は、
前記第０中間トルク指令を正側のトルク制限値、負側のトルク制限値内に制限して前記制限トルクを出力するトルク指令制限部と、
前記第０中間トルク指令が前記正側のトルク制限値と前記負側のトルク制限値を超過したことを検出した直後から第１設定時間だけガタ詰め制御信号を出力する制限期間発生部と、
を備え、
前記ガタ詰め制御信号の発生中は前記制限トルクを前記第１中間トルク指令として出力することを特徴とする請求項２記載のモータ駆動装置。
前記第０中間トルク指令を正側のトルク制限値、負側のトルク制限値内に制限して前記制限トルクを出力するトルク指令制限部と、
前記第０中間トルク指令が前記正側のトルク制限値と前記負側のトルク制限値を超過したことを検出した直後から第１設定時間だけガタ詰め制御信号を出力する制限期間発生部と、
を備え、
前記ガタ詰め制御信号の発生中は前記制限トルクを前記第１中間トルク指令として出力することを特徴とする請求項２記載のモータ駆動装置。
【請求項6】
前記トルク指令制限部は、
前記推定軸トルクまたは前記トルク信号の前回値に前記推定外乱トルクに基づいて算出された外乱トルク補償成分を加算する第１加算部と、
前記第１加算部の出力の絶対値を演算する絶対値関数部と、
前記絶対値関数部の出力に緩和ゲインを乗算する第１乗算部と、
前記第１乗算部の出力にトルク制限の下限値を加算する第２加算部と、
前記第２加算部の出力に－１を乗算する符号反転部と、
前記第２加算部の出力から前記外乱トルク補償成分を減算して前記正側のトルク制限値を出力する第１減算部と、
前記符号反転部の出力から前記外乱トルク補償成分を減算して前記負側のトルク制限値を出力する第２減算部と、
前記第０中間トルク指令が前記正側のトルク制限値または前記負側のトルク制限値を超過した場合、超過状態信号を出力する範囲比較部と、
前記第０中間トルク指令を前記正側のトルク制限値と前記負側のトルク制限値内に制限して前記制限トルクとして出力する飽和関数部と、を備えたことを特徴とする請求項４または５記載のモータ駆動装置。
前記推定軸トルクまたは前記トルク信号の前回値に前記推定外乱トルクに基づいて算出された外乱トルク補償成分を加算する第１加算部と、
前記第１加算部の出力の絶対値を演算する絶対値関数部と、
前記絶対値関数部の出力に緩和ゲインを乗算する第１乗算部と、
前記第１乗算部の出力にトルク制限の下限値を加算する第２加算部と、
前記第２加算部の出力に－１を乗算する符号反転部と、
前記第２加算部の出力から前記外乱トルク補償成分を減算して前記正側のトルク制限値を出力する第１減算部と、
前記符号反転部の出力から前記外乱トルク補償成分を減算して前記負側のトルク制限値を出力する第２減算部と、
前記第０中間トルク指令が前記正側のトルク制限値または前記負側のトルク制限値を超過した場合、超過状態信号を出力する範囲比較部と、
前記第０中間トルク指令を前記正側のトルク制限値と前記負側のトルク制限値内に制限して前記制限トルクとして出力する飽和関数部と、を備えたことを特徴とする請求項４または５記載のモータ駆動装置。
【請求項7】
状態信号を出力するトルク制限の動作条件判定部を備え、
前記制限期間発生部は、
超過状態信号の立ち上がり時にトリガ信号を生成し、それから前記第１設定時間が経過した後にリセット信号を出力するエッジ遅延部と、
前記トリガ信号と前記状態信号と反転信号の論理積を出力する論理積部と、
前記論理積部の出力と前記リセット信号により前記ガタ詰め制御信号を生成する第１ＳＲラッチと、
前記リセット信号を入力してから延長期間だけ遅延した信号を出力する遅延部と、
前記論理積部の出力と前記遅延部の出力を入力とする第２ＳＲラッチと、
前記第２ＳＲラッチの出力を１演算周期遅延させ再トリガ禁止信号として出力するバッファ２２３と、
前記再トリガ禁止信号を反転させ、前記反転信号として出力する論理反転部と、
を備えたことを特徴とする請求項４記載のモータ駆動装置。
前記制限期間発生部は、
超過状態信号の立ち上がり時にトリガ信号を生成し、それから前記第１設定時間が経過した後にリセット信号を出力するエッジ遅延部と、
前記トリガ信号と前記状態信号と反転信号の論理積を出力する論理積部と、
前記論理積部の出力と前記リセット信号により前記ガタ詰め制御信号を生成する第１ＳＲラッチと、
前記リセット信号を入力してから延長期間だけ遅延した信号を出力する遅延部と、
前記論理積部の出力と前記遅延部の出力を入力とする第２ＳＲラッチと、
前記第２ＳＲラッチの出力を１演算周期遅延させ再トリガ禁止信号として出力するバッファ２２３と、
前記再トリガ禁止信号を反転させ、前記反転信号として出力する論理反転部と、
を備えたことを特徴とする請求項４記載のモータ駆動装置。
【請求項8】
状態信号を出力するトルク制限の動作条件判定部を備え、
前記制限期間発生部は、
超過状態信号の立ち上がり時にトリガ信号を生成し、それから前記第１設定時間が経過した後にリセット信号を出力するエッジ遅延部と、
前記トリガ信号と前記状態信号と反転信号の論理積を出力する論理積部と、
前記リセット信号と加速トルク補償期間前回値の論理和を出力する第１論理和部と、
前記論理積部の出力と前記第１論理和部の出力により前記ガタ詰め制御信号を生成する第１ＳＲラッチと、
前記第１論理和部の出力を入力してから延長期間だけ遅延した信号を出力する遅延部と、
前記論理積部の出力と前記遅延部の出力を入力とする第２ＳＲラッチと、
前記第２ＳＲラッチの出力を１演算周期遅延させ再トリガ禁止信号として出力するバッファと、
前記再トリガ禁止信号と前記加速トルク補償期間前回値の論理和を第２再トリガ禁止信号として出力する第２論理和部と、
前記第２再トリガ禁止信号を反転させ、前記反転信号として出力する論理反転部と、
を備えたことを特徴とする請求項５記載のモータ駆動装置。
前記制限期間発生部は、
超過状態信号の立ち上がり時にトリガ信号を生成し、それから前記第１設定時間が経過した後にリセット信号を出力するエッジ遅延部と、
前記トリガ信号と前記状態信号と反転信号の論理積を出力する論理積部と、
前記リセット信号と加速トルク補償期間前回値の論理和を出力する第１論理和部と、
前記論理積部の出力と前記第１論理和部の出力により前記ガタ詰め制御信号を生成する第１ＳＲラッチと、
前記第１論理和部の出力を入力してから延長期間だけ遅延した信号を出力する遅延部と、
前記論理積部の出力と前記遅延部の出力を入力とする第２ＳＲラッチと、
前記第２ＳＲラッチの出力を１演算周期遅延させ再トリガ禁止信号として出力するバッファと、
前記再トリガ禁止信号と前記加速トルク補償期間前回値の論理和を第２再トリガ禁止信号として出力する第２論理和部と、
前記第２再トリガ禁止信号を反転させ、前記反転信号として出力する論理反転部と、
を備えたことを特徴とする請求項５記載のモータ駆動装置。
【請求項9】
制御部と主回路部と備え、モータを駆動源とする車両システムを制御するモータ駆動装置の制御方法であって、
前記制御部は、
軸トルクがトルク指令に追従し、かつ、共振成分を含まないように、モータトルクに相当するトルク信号を制御する振動抑制・ガタ詰め制御部を有し、
前記振動抑制・ガタ詰め制御部は、
外乱トルクオブザーバが、前記トルク信号とモータの速度検出値とに基づいて、推定モータ加速トルクと推定軸トルクと推定外乱トルクとを出力し、
前記トルク指令に基づいて第0中間トルク指令を出力し、
ガタ詰め制御機能部が、前記トルク指令の極性が変化してバックラッシュが発生する際に、前記第０中間トルク指令を制限した制限トルクを第１中間トルク指令として出力し、それ以外の時は前記第０中間トルク指令を前記第１中間トルク指令として出力し、
振動抑制補償部が、前記推定モータ加速トルクに基づいて振動抑制の補償トルクを生成し、前記第１中間トルク指令から前記補償トルクを減算した値に基づいて前記トルク信号を生成する、
ことを特徴とするモータ駆動装置の制御方法。
前記制御部は、
軸トルクがトルク指令に追従し、かつ、共振成分を含まないように、モータトルクに相当するトルク信号を制御する振動抑制・ガタ詰め制御部を有し、
前記振動抑制・ガタ詰め制御部は、
外乱トルクオブザーバが、前記トルク信号とモータの速度検出値とに基づいて、推定モータ加速トルクと推定軸トルクと推定外乱トルクとを出力し、
前記トルク指令に基づいて第0中間トルク指令を出力し、
ガタ詰め制御機能部が、前記トルク指令の極性が変化してバックラッシュが発生する際に、前記第０中間トルク指令を制限した制限トルクを第１中間トルク指令として出力し、それ以外の時は前記第０中間トルク指令を前記第１中間トルク指令として出力し、
振動抑制補償部が、前記推定モータ加速トルクに基づいて振動抑制の補償トルクを生成し、前記第１中間トルク指令から前記補償トルクを減算した値に基づいて前記トルク信号を生成する、
ことを特徴とするモータ駆動装置の制御方法。
【請求項10】
制御部と主回路部と備え、モータを駆動源とする車両システムを制御するモータ駆動装置の制御方法であって、
前記制御部は、
軸トルクがトルク指令に追従し、かつ、共振成分を含まないように、モータトルクに相当するトルク信号を制御する振動抑制・ガタ詰め制御部を有し、
前記振動抑制・ガタ詰め制御部は、
外乱トルクオブザーバが、前記トルク信号とモータの速度検出値とに基づいて、推定モータ加速トルクと推定軸トルクと推定外乱トルクとを出力し、
ガタ詰め制御機能部が、前記トルク指令の極性が変化してバックラッシュが発生する際に、前記第０中間トルク指令を制限した制限トルクを第１中間トルク指令として出力し、それ以外の時は前記第０中間トルク指令を前記第１中間トルク指令として出力し、
モータ加速トルク補正部が、加速トルク補償期間は前記第１中間トルク指令に加速トルクを加算して第２中間トルク指令として出力し、それ以外の時は前記第１中間トルク指令を前記第２中間トルク指令として出力し、
振動抑制補償部が、前記推定モータ加速トルクに基づいて振動抑制の補償トルクを生成し、前記第２中間トルク指令から前記補償トルクを減算した値に基づいて前記トルク信号を生成する、
ことを特徴とするモータ駆動装置の制御方法。
前記制御部は、
軸トルクがトルク指令に追従し、かつ、共振成分を含まないように、モータトルクに相当するトルク信号を制御する振動抑制・ガタ詰め制御部を有し、
前記振動抑制・ガタ詰め制御部は、
外乱トルクオブザーバが、前記トルク信号とモータの速度検出値とに基づいて、推定モータ加速トルクと推定軸トルクと推定外乱トルクとを出力し、
ガタ詰め制御機能部が、前記トルク指令の極性が変化してバックラッシュが発生する際に、前記第０中間トルク指令を制限した制限トルクを第１中間トルク指令として出力し、それ以外の時は前記第０中間トルク指令を前記第１中間トルク指令として出力し、
モータ加速トルク補正部が、加速トルク補償期間は前記第１中間トルク指令に加速トルクを加算して第２中間トルク指令として出力し、それ以外の時は前記第１中間トルク指令を前記第２中間トルク指令として出力し、
振動抑制補償部が、前記推定モータ加速トルクに基づいて振動抑制の補償トルクを生成し、前記第２中間トルク指令から前記補償トルクを減算した値に基づいて前記トルク信号を生成する、
ことを特徴とするモータ駆動装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電動機（モータ）を駆動源とする車両システムのモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【0002】
本願発明では特許文献１と同様に、例えば、図１のモータ駆動装置１により、図２の車両システムを制御するものである。図１のモータ２には固定子２ａと回転子２ｂ間に電磁気的なモータトルクＴｍが発生しており、これが図２の伝達機構部３の軸トルクＴｄとなりタイヤ４や車体５を駆動する。モータ駆動装置１はこの軸トルクＴｄがトルク指令Ｔｒｅｆに追従するように、モータトルクＴｍを制御する。
【0003】
図１に示すモータ駆動装置１は電圧型インバータを利用した構成例であり、制御部６と主回路部７および電流検出器８などにより構成されている。制御部６は、「振動抑制・ガタ詰め制御部６ａ」、「トルク／電流変換部６ｂ」、「電流制御部６ｃ」、「電圧／ＰＷＭ変換部６ｄ」、「速度検出部６ｅ」などから構成されている。
【0004】
制御部６の出力は主回路部７のスイッチング素子に与えるゲート信号Ｇ６であり、主回路部７の電圧型インバータによりＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）波形に変換した電圧をモータ２に供給する。主回路部７からモータ２へ出力された電流は電流検出器８により検出され電流検出値Ｉｍとして電流制御部６ｃに出力される。
【0005】
「振動抑制・ガタ詰め制御部６ａ」では、トルク指令Ｔｒｅｆに追従し、さらに軸共振も抑制できるトルク信号Ｔｒを出力する。「トルク／電流変換部６ｂ」は、トルク信号Ｔｒを電流指令値Ｉｒに変換する。「電流制御部６ｃ」は、電流指令値Ｉｒと電流検出値Ｉｍに基づいて電圧指令値Ｖｒを出力しモータ２の入力電流を制御する。「電圧／ＰＷＭ変換部６ｄ」は電圧指令値Ｖｒに基づいてＰＷＭ制御を行い、ゲート信号Ｇ６を出力する。これにより、トルク信号Ｔｒに相当するモータトルクＴｍを発生させている。なお、位置検出器によりモータ２のモータ位相θｍが検出され、「速度検出部６ｅ」により速度検出値ωｍ＿ｄｅｔが生成される。
【0006】
以降では、電流制御には誤差が無く、トルク信号Ｔｒと実機のモータトルクＴｍとは等しいものとみなして、振動抑制・ガタ詰め制御部６ａの出力信号も「モータトルクＴｍ」に統一して表現し、中間の電流制御やインバータ部の動作説明は省略する。
【0007】
図２は車両システムの模式図であり、各変数に「定格トルクと定格速度を基準とする正規化」を適用して表現している。正規化することにより、モータの慣性モーメントＪｍは時定数ＴＪｍに変換され、同様にタイヤ４や車体５などの慣性成分も時定数ＴＪｗや時定数ＴＪＭになる。
【0008】
一般的にはモータ定格トルクの表示には定常時の「機械的な軸トルクＴｍＳ」を使用するが、モータ速度が変化している場合には、慣性モーメントＪｍ（時定数ＴＪｍ）を加速させるトルク成分も必要になる。そのため、モータ２の加減速時には電磁気的なモータトルクＴｍと機械的な軸トルクＴｍｓとは一致しない。
【0009】
以降で取り扱う振動抑制・ガタ詰め制御部６ａの出力であるトルク信号ＴｒはこのモータトルクＴｍ成分に相当している。また、（１）式に示すモータトルクＴｍと軸トルクＴｍｓの差分を「モータ加速トルクＴｍＡ」と定義すると、このモータ加速トルクＴｍＡと「モータ速度ωｍ」と「モータ加速度Ａｍ」とは（２）式のような関係になる。なお、ｓはラプラス演算子である。
【0010】
【数1】
【0011】
【数2】
【0012】
図２の伝達機構部３では、モータの軸トルクＴｍＳがギヤ３ａを介してシャフト３ｂ（弾性軸）の軸トルクＴｄとなり、これがタイヤ４や車体５を駆動している。シャフト３ｂは弾性軸であるので両端に接続された慣性モーメントと共振する問題があり、ギヤ３ａにはバックラッシュ（ガタ・遊び）が存在するので軸トルクの極性反転時にガタショックが発生する問題がある。
【0013】
これらの課題に対して、特許文献１では、図３に示されたモデルを使用して「外乱トルクオブザーバ」を構成し、このモデルから得られる推定モータ加速トルク＾ＴｍＡを利用して振動抑制制御を構築している。この振動抑制制御方式は、前置フィルタのようなトルク指令Ｔｒｅｆから共振周波数成分を除去する機能と、モータ速度の検出信号をフィードバックして外乱などにより生じた振動を減衰させる振動抑制機能という２種類の機能を有していることが特長である。
【0014】
さらに、外乱トルクオブザーバを利用して軸トルク成分やモデルには含まれない外乱トルク成分を推定し、これを利用したガタ詰め制御機能も付加している。このガタ詰め制御には、外乱トルクの影響まで考慮してバックラッシュ中のガタ位相を推定しているので、勾配路などでも正確なガタショックの抑制が可能になる。
【0015】
「車両プラントモデルとオブザーバモデル」
（１）車両プラントモデルの定義
図２の模式図に示した車両システムを制御対象（プラント）としており、シャフト３ｂのモータ２側にギヤ３ａが存在し、ギヤ３ａとモータ２は直結している構成例である。図中に、使用する各変数や記号の定義を示している。四角枠で囲っている速度や位相などの変数は「２変数間の相対値」であり、この相対関係を矢印で示してある。
（１）車両プラントモデルの定義
図２の模式図に示した車両システムを制御対象（プラント）としており、シャフト３ｂのモータ２側にギヤ３ａが存在し、ギヤ３ａとモータ２は直結している構成例である。図中に、使用する各変数や記号の定義を示している。四角枠で囲っている速度や位相などの変数は「２変数間の相対値」であり、この相対関係を矢印で示してある。
【0016】
これを伝達関数のブロック図として表現したものが図４のプラントモデルである。ここでは各変数に「トルクと速度の基底値よる正規化」を適用してあるので、「ギヤ比」や「タイヤ径」などの係数は積分係数や積分時定数内に統合されている。
【0017】
ブロック図の「ｓ」はラプラス演算子であり連続系の微分や積分などを表現する。また以降では、「ｚ＾（－１）＝１／ｚ」を離散系の遅延演算子として取り扱う。
【0018】
図４に使用した定数や変数を下記に列記する。
【0019】
ＴＪｍ：モータの慣性モーメントＪｍに相当する時定数（小文字のｍ）
ＴＪｗ：駆動輪（タイヤ）の慣性モーメントＪｗに相当する時定数
ＴＪＭ：車体の慣性モーメントＪＭに相当する時定数（大文字のＭ）
Ｋｄ：弾性軸のねじれ剛性係数（バネ定数）
Ｋｔ：タイヤと路面の摩擦に関する係数
ωｍ：モータの角速度（モータ速度）
ωｗ：タイヤの角速度（タイヤ速度）
ωＭ：車速の角速度変換値（等価角速度）
Ｔｍ：モータトルク（固定子と回転子間の電磁気的なトルク≒制御の出力トルク）
Ｔｄ：弾性軸の伝達トルク（軸トルク）
ＴｍＡ：モータの慣性モーメントを加速するトルク成分（モータ加速トルク）
Ｔｔ：タイヤと接地面間の作用力のトルク変換値
ＴＦ：車体に加えられる外力のトルク換算値（外乱トルク）
θｄ：弾性軸のねじれ位相（軸ねじり位相）
θｇ：ギヤ間の位相差（ガタ位相，バックラッシュ内の相対位相）
θｍ：モータ位相
θｗ：タイヤ位相
θｍｗ：モータ軸とタイヤ軸との位相差（θｍｗ＝θｍ－θｗ）
θＢＬ：バックラッシュ位相（ギヤ遊び幅の位相換算値であり、片振幅はθＢＬ／２）
ＪＫＭ：車体の角加加速度変換値（ωＭの二階微分成分、性能評価のみに使用）。
ＴＪｗ：駆動輪（タイヤ）の慣性モーメントＪｗに相当する時定数
ＴＪＭ：車体の慣性モーメントＪＭに相当する時定数（大文字のＭ）
Ｋｄ：弾性軸のねじれ剛性係数（バネ定数）
Ｋｔ：タイヤと路面の摩擦に関する係数
ωｍ：モータの角速度（モータ速度）
ωｗ：タイヤの角速度（タイヤ速度）
ωＭ：車速の角速度変換値（等価角速度）
Ｔｍ：モータトルク（固定子と回転子間の電磁気的なトルク≒制御の出力トルク）
Ｔｄ：弾性軸の伝達トルク（軸トルク）
ＴｍＡ：モータの慣性モーメントを加速するトルク成分（モータ加速トルク）
Ｔｔ：タイヤと接地面間の作用力のトルク変換値
ＴＦ：車体に加えられる外力のトルク換算値（外乱トルク）
θｄ：弾性軸のねじれ位相（軸ねじり位相）
θｇ：ギヤ間の位相差（ガタ位相，バックラッシュ内の相対位相）
θｍ：モータ位相
θｗ：タイヤ位相
θｍｗ：モータ軸とタイヤ軸との位相差（θｍｗ＝θｍ－θｗ）
θＢＬ：バックラッシュ位相（ギヤ遊び幅の位相換算値であり、片振幅はθＢＬ／２）
ＪＫＭ：車体の角加加速度変換値（ωＭの二階微分成分、性能評価のみに使用）。
【0020】
図４のブロック図ではバックラッシュ特性を、図５のような「ガタ位相θｇの特性」の飽和関数として取り扱っている。一般的にバックラッシュ特性は不感帯関数で表されることが多いが、ここではガタ詰め制御が表現しやすいように、モータ２とタイヤ４間の位相差θｍｗに飽和関数部２２を適用したものをガタ位相θｇとし、減算部２３で位相差θｍｗからガタ位相θｇを減算したものを軸ねじり位相θｄとしている。相対する２個のギヤ位相を（θｇｍ，θｇｄ）と定義し、その差分をギヤのガタ位相θｇとする。これらのギヤ位相とモータ位相θｍやタイヤ位相θｗおよびバックラッシュ位相θＢＬとの間には（３）式～（７）式のような関係がある。
【0021】
【数3】
【0022】
【数4】
【0023】
【数5】
【0024】
【数6】
【0025】
【数7】
【0026】
この各位相や相対位相を時間微分したものが各種の速度成分に相当する。
【0027】
図４の微分部２５は、ガタ詰め制御の性能を評価するための観測信号「角加加速度ＪＫＭ」を生成するために追加したものである。これは（８）式のような、車速をタイヤ半径で除して等価角速度ωＭとし、さらに二階微分した成分であり、「車体のジャーク（加加速度・躍度）」に比例する成分であるので、以降ではこのＪＫＭを「ジャーク」と呼ぶことにする。
【0028】
【数8】
【0029】
（２）オブザーバモデル
制御部の外乱トルクオブザーバに使用したモデルを図３に示す。これは図４のプラントモデルからバックラッシュ機構を削除し、さらに「タイヤ４と車体５のモデル２６（ＧＴｄＷｗ（ｓ））」に近似を適用して、積分次数を低減したモデル３１（ＧＴｄＷｗ２（ｓ））に簡素化したものである。
制御部の外乱トルクオブザーバに使用したモデルを図３に示す。これは図４のプラントモデルからバックラッシュ機構を削除し、さらに「タイヤ４と車体５のモデル２６（ＧＴｄＷｗ（ｓ））」に近似を適用して、積分次数を低減したモデル３１（ＧＴｄＷｗ２（ｓ））に簡素化したものである。
【0030】
【0031】
＾ＴＪｍ：モータの慣性モーメントに相当する時定数
＾Ｋｄ：弾性軸のねじれ剛性係数（バネ定数）
＾ＴＪｗＭ：タイヤと車体の合成慣性モーメントに相当する時定数
＾Ｄｓ：トルクと路面間の等価トルクからスリップ速度＾ωｓｌｉｐへの変換ゲイン（すべり係数）
＾ＴＢＬ：バックラッシュ位相θＢＬにバネ定数＾Ｋｄを乗算したガタによる不感帯トルク幅
＾ωｍ：モータの角速度（モータ速度）
＾ωｗ：タイヤの角速度（タイヤ速度）
＾ωｍｗ：モータとタイヤ間の相対速度（速度差），バックラッシュが無ければ軸ねじり速度（＾ωｄ）と等しい
＾ωｓｌｉｐ：タイヤと路面間のすべり速度
＾ωＭ：車両速度の角速度換算（等価加速度）
＾ＴｍＡ：モータの慣性モーメントを加速する推定モータ加速トルク（＾ＴｍＡ＝Ｔｍ－＾Ｔｄ）
＾Ｔｄ０：弾性軸伝達トルク
ＴＦ２：車体の外乱力の軸トルク換算成分（ＴＦ）を近似モデルに換算した外乱トルク成分
＾Ｔｄ＿ｄｉｓｔ：外乱トルクオブザーバが推定する推定外乱トルク
図３の近似成分のモデル３１（ＧＴｄＷｗ２（ｓ））についての説明は特許文献１に記載されているので省略し、ここでは関係式だけを（９）式～（１１）式に示しておく。この近似は「タイヤの時定数ＴＪｗ」に比べて「車体の時定数ＴＪＭ」が十分に大きい場合に適用でき、ゲイン＾Ｄｓは「タイヤに作用するトルク（＾Ｔｄ０－ＴＦ２）」と「タイヤと路面間のすべり速度＾ωｓｌｉｐ」との比例関係を示す「すべり係数」に相当し、＾ＴＪｗＭは「時定数の和（ＴＪｗ＋ＴＪＭ）」であり「タイヤと車体の合成慣性モーメント」に相当する。
＾Ｋｄ：弾性軸のねじれ剛性係数（バネ定数）
＾ＴＪｗＭ：タイヤと車体の合成慣性モーメントに相当する時定数
＾Ｄｓ：トルクと路面間の等価トルクからスリップ速度＾ωｓｌｉｐへの変換ゲイン（すべり係数）
＾ＴＢＬ：バックラッシュ位相θＢＬにバネ定数＾Ｋｄを乗算したガタによる不感帯トルク幅
＾ωｍ：モータの角速度（モータ速度）
＾ωｗ：タイヤの角速度（タイヤ速度）
＾ωｍｗ：モータとタイヤ間の相対速度（速度差），バックラッシュが無ければ軸ねじり速度（＾ωｄ）と等しい
＾ωｓｌｉｐ：タイヤと路面間のすべり速度
＾ωＭ：車両速度の角速度換算（等価加速度）
＾ＴｍＡ：モータの慣性モーメントを加速する推定モータ加速トルク（＾ＴｍＡ＝Ｔｍ－＾Ｔｄ）
＾Ｔｄ０：弾性軸伝達トルク
ＴＦ２：車体の外乱力の軸トルク換算成分（ＴＦ）を近似モデルに換算した外乱トルク成分
＾Ｔｄ＿ｄｉｓｔ：外乱トルクオブザーバが推定する推定外乱トルク
図３の近似成分のモデル３１（ＧＴｄＷｗ２（ｓ））についての説明は特許文献１に記載されているので省略し、ここでは関係式だけを（９）式～（１１）式に示しておく。この近似は「タイヤの時定数ＴＪｗ」に比べて「車体の時定数ＴＪＭ」が十分に大きい場合に適用でき、ゲイン＾Ｄｓは「タイヤに作用するトルク（＾Ｔｄ０－ＴＦ２）」と「タイヤと路面間のすべり速度＾ωｓｌｉｐ」との比例関係を示す「すべり係数」に相当し、＾ＴＪｗＭは「時定数の和（ＴＪｗ＋ＴＪＭ）」であり「タイヤと車体の合成慣性モーメント」に相当する。
【0032】
【数9】
【0033】
【数10】
【0034】
【数11】
【0035】
モデル３１（ＧＴｄＷｗ２（ｓ））に近似変換することにより外乱トルクＴＦに対してフィルタ項３５が生じるが、オブザーバでは全ての外乱成分を一括してモータ加速トルクに加わる推定外乱トルク＾Ｔｄ＿ｄｉｓｔとして推定しているので、このフィルタの影響も含めた外乱を推定できる。
【0036】
振動抑制制御では「推定モータ加速トルク＾ＴｍＡ」を使用するので、破線に示すように推定モータ加速トルク＾ＴｍＡを出力成分に変更し、モータ速度＾ωｍはこの出力に積分部１２ａを適用して得ることにする。モデル３０（Ｇｐ２（ｓ））の出力を変更すると、「モータトルクＴｍから推定モータ加速トルク＾ＴｍＡまでの伝達関数＾ＧｐＴｍＡ２（ｓ）」となり、（１２）式のような二次式で表せる。
【0037】
【数12】
【0038】
この分母が「共振周波数ωｒとその粘性係数ζｒ」であり、分子が「反共振周波数ωａとその粘性係数ζａ」であることが知られている。
【0039】
推定モータ速度＾ωｍは、このモデル３０（伝達関数＾ＧｐＴｍＡ２（ｓ））と積分部１２ａの直列構成により得られる。
【0040】
以上が、特許文献１から引用する「制御対象のプラントモデル」と「外乱トルクオブザーバに使用するモデル」の概要である。
【0041】
「外乱トルクオブザーバ」
外乱トルクオブサーバの構成は、図６の外乱トルクオブザーバ１１０ａ（ＴｄｉｓｔＯＢＳ）の部分に相当する。この入力は「モータトルクＴｍ」であり、減算部５５でモータトルクＴｍから後述する推定外乱トルク＾Ｔｄ＿ｄｉｓｔを減算した差分トルクΔＴｍをモデル３０（伝達関数＾ＧｐＴｍＡ２（ｓ））に入力する。モデル３０（伝達関数＾ＧｐＴｍＡ２（ｓ））では推定モータ加速トルク＾ＴｍＡを計算し、さらに時定数＾ＴＪｍの積分部１２ａによりモータ速度＾ωｍを出力している。
外乱トルクオブサーバの構成は、図６の外乱トルクオブザーバ１１０ａ（ＴｄｉｓｔＯＢＳ）の部分に相当する。この入力は「モータトルクＴｍ」であり、減算部５５でモータトルクＴｍから後述する推定外乱トルク＾Ｔｄ＿ｄｉｓｔを減算した差分トルクΔＴｍをモデル３０（伝達関数＾ＧｐＴｍＡ２（ｓ））に入力する。モデル３０（伝達関数＾ＧｐＴｍＡ２（ｓ））では推定モータ加速トルク＾ＴｍＡを計算し、さらに時定数＾ＴＪｍの積分部１２ａによりモータ速度＾ωｍを出力している。
【0042】
外乱推定フィードバックは、差分部５２にてモデルと実機の速度差Δωｍ＝（＾ωｍ－ωｍ＿ｄｅｔ）を求め、次に乗算部５４でオブザーバゲインＫｇを乗算して推定外乱トルク＾Ｔｄ＿ｄｉｓｔとする。これが前述のモデル入力であるモータトルクＴｍから減算部５５で減算する成分に相当する。実機の速度検出値ωｍ＿ｄｅｔは、モータ位相（検出）θｍを時間微分部５１で時間微分すれば得ることができる。
【0043】
（１）式の関係があるので、（１３）式のように差分部５６によりオブザーバ入力のモータトルクＴｍと推定モータ加速トルク＾ＴｍＡの差である推定軸トルク＾Ｔｄが計算できる。これは図３においては、「モデルの弾性軸伝達トルク＾Ｔｄ０」と「推定外乱トルク成分＾Ｔｄ＿ｄｉｓｔ」の和に相当している。
【0044】
【数13】
【0045】
バックラッシュや外乱トルクを無視したモデルにモータトルクＴｍを入力したときの弾性軸伝達トルク＾Ｔｄ０であるので、推定外乱トルク＾Ｔｄ＿ｄｉｓｔはモデルに含まれていない全外乱を合算した成分を推定することになる。
【0046】
主要な外乱は勾配路やブレーキなどによりタイヤ側に加わるトルク成分と、モデルに含まれていないバックラッシュによるトルク成分である。タイヤ側の外乱トルクはほとんどが車体の加速として吸収されるので、推定外乱トルク＾Ｔｄ＿ｄｉｓｔには緩やかに変化する成分しか現れない。そのため、推定外乱トルク＾Ｔｄ＿ｄｉｓｔのうち急変成分や高い周波数成分はバックラッシュまたは軸共振などによる外乱と見なすことができる。
【0047】
モデル３０（伝達関数＾ＧｐＴｍＡ２（ｓ））が一種の高域通過フィルタ特性であるため、推定軸トルク＾Ｔｄに使用する推定モータ加速トルク＾ＴｍＡには、速度検出部６ｅのノイズが拡大された成分も含まれる。この対策として低域フィルタを追加する代わりに、モデル３０（伝達関数＾ＧｐＴｍＡ２（ｓ））をその直流ゲインＫｐＴｍＡ２に近似して、ゲイン乗算部５７により差分トルクΔＴｍに直流ゲインＫｐＴｍＡ２を乗算する。そして、差分部５８によりモータトルクＴｍからゲイン乗算部５７の出力を減算して高域成分が抑制された軸トルク＾Ｔｄ＿ＬＰを推定する方法もある。ノイズの影響はシステムにより異なるので、ここでは用途に応じて推定軸トルク＾Ｔｄまたは軸トルク＾Ｔｄ＿ＬＰをセレクタＳＥＬ０で選択したものを推定軸トルク＾Ｔｄｍとしておく。この直流ゲインＫｐＴｍＡ２は小さい値になるので、ある程度の誤差が許容できるのであれば、さらに「＾Ｔｄｍ≒Ｔｍ」と近似することもできる。
【0048】
「振動抑制制御」
図６は、制御対象であるプラント４０に特許文献１の振動抑制制御を適用した構成例を示している。
図６は、制御対象であるプラント４０に特許文献１の振動抑制制御を適用した構成例を示している。
【0049】
プラント４０のモデルは、図４の「バックラッシュを含む車両のモデル１０のＧｐ（ｓ）」と積分部４１に相当する。このモデルの入力はモータトルクＴｍであり、モータ速度ωｍを積分部４１で時間積分したモータ位相θｍを出力する。
【0050】
振動抑制制御の主要部は、外乱トルクオブザーバ１１０ａ（Ｔｄｉｓｔ＿ＯＢＳ）と振動抑制補償部４２を組み合わせた部分である。低域通過フィルタ４５（ＬＰＦ１）は、トルク指令Ｔｒｅｆが離散的に更新される場合の対策であり、階段波形を平滑化して連続波形に変換するために付加しており、共振周波数成分を除去するものではない。
【0051】
振動抑制補償部４２では、推定モータ加速トルク＾ＴｍＡに補償フィルタ４３（Ｆｃｏｍｐ（ｓ））を適用して補償トルクＴＦｃｏｍｐを求める。減算部４４で上位から入力されるトルク指令Ｔｒｅｆ（またはその平滑化後の第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１）からこの補償トルクＴＦｃｏｍｐを減算し、トルク信号Ｔｒ（≒モータトルクＴｍ）を出力する。そして、後段の電流制御やインバータなどにより、この出力信号と等しいモータトルクＴｍを発生させる。この補償フィルタ４３（Ｆｃｏｍｐ（ｓ））は（１４）式に示す二次フィルタであり、（１２）式の分子や分母の係数を利用している。
【0052】
【数14】
【0053】
上記の振動抑制制御の効果を説明するための動作例を図７に示す。この波形名は図４と図６の変数名を使用し、さらに実機成分には末尾に「（Ｐ）」を付加して明示した。ここでは、トルク指令Ｔｒｅｆの極性切り替えパターンをステップ波形や台形波に設定し、また低域通過フィルタ４５（ＬＰＦ１）は無効（遅延＝０）に設定している。
【0054】
外乱トルクオブザーバ１１０ａ（Ｔｄｉｓｔ＿ＯＢＳ）の入力にはモータトルクＴｍと速度検出値ωｍ＿ｄｅｔの２種類の成分があるので、２種類の振動抑制効果が得られる。各部波形のシミュレーション結果を示す図７では、それらを分離・比較できるように下記のようにモデルの設定条件を変えている。
＜適用モデル（変更要素）＞
プラント部：図４（バックラッシュ位相θＢＬの有・無の２種類）
制御部：図６（オブザーバゲインＫｇの有効・無効（＝０）の２種類）
＜設定条件＞
図７（ａ）：バックラッシュが無い条件（θＢＬ＝０），オブザーバゲイン（Ｋｇ＝０）に設定。
図７（ｂ）：θＢＬを有効化，オブザーバゲイン（Ｋｇ＝０）に設定。
図７（ｃ）：θＢＬを有効化，オブザーバゲインＫｇを有効化。
＜適用モデル（変更要素）＞
プラント部：図４（バックラッシュ位相θＢＬの有・無の２種類）
制御部：図６（オブザーバゲインＫｇの有効・無効（＝０）の２種類）
＜設定条件＞
図７（ａ）：バックラッシュが無い条件（θＢＬ＝０），オブザーバゲイン（Ｋｇ＝０）に設定。
図７（ｂ）：θＢＬを有効化，オブザーバゲイン（Ｋｇ＝０）に設定。
図７（ｃ）：θＢＬを有効化，オブザーバゲインＫｇを有効化。
【0055】
図７（ａ）は実機プラントモデルのバックラッシュを無効にした場合である。さらに、オブザーバゲインを「Ｋｇ＝０」に設定しており、推定モータ加速トルク＾ＴｍＡには速度検出に起因する成分は含まれず「モータトルクＴｍとモデル３０（伝達関数＾ＧｐＴｍＡ２（ｓ））および補償フィルタ４３（Ｆｃｏｍｐ（ｓ））による補正成分」のみが作用する。トルク指令Ｔｒｅｆがステップ変化してもこの補正作用によりモータトルクＴｍの急変成分が抑制されており、速度差ωｍｗ（Ｐ）や軸ねじり位相θｄ（Ｐ）には共振成分が発生しない。
【0056】
これは、ノッチフィルタを前置フィルタとして挿入した場合と同等な効果であり、バックラッシュが無い理想的な条件であればこれだけでも共振を抑制できる。軸トルクＴｄは軸ねじり位相θｄ（Ｐ）に比例するので、軸トルクＴｄにも振動が発生しないことが確認できる。
【0057】
図７（ｂ）は図７（ａ）の条件から実機プラントモデルのバックラッシュを有効にした場合であり、ガタ位相θｇ（Ｐ）が変化している区間がバックラッシュである。まだオブザーバゲインを「Ｋｇ＝０」としているので、速度検出による振動抑制成分が無効になっており、バックラッシュを外乱・起振源とする異常な共振が発生している。
【0058】
図７（ｃ）では図７（ｂ）の条件からさらにオブザーバゲインＫｇを有効にした。モデルと実機の速度差による推定外乱トルク＾Ｔｄ＿ｄｉｓｔが生じるようになり、推定モータ加速トルク＾ＴｍＡにはこの成分も含まれる。これによりバックラッシュ期間中の振動が抑制されており、さらに期間終了後も軸ねじり位相θｄ（Ｐ）に少しオーバーシュートが生じているものの直ぐに振動を減衰させている。
【0059】
以上の比較より、外乱トルクオブザーバを利用した振動抑制制御には、「前置フィルタによるモータトルクから共振帯域を除去する機能」と「速度検出による外乱成分の減衰機能」の両方を有するという特長が確認できる。
【0060】
図７（ｃ）では、バックラッシュ期間中にモータ・タイヤ間の速度差ωｍｗ（Ｐ）が変動量Δωｇだけ増速する。この増速分がギヤの歯当たり時の相対速度となり、ガタショックを発生させる。バックラッシュ期間中の外乱トルクオブザーバの推定外乱トルク＾Ｔｄ＿ｄｉｓｔに着目すると、歯部が離れて軸反力が消失した影響を外乱トルクとして推定しようとしているが、推定遅れがあるため変動量Δωｇの変動を抑制する効果は少ない。そのため、特許文献１ではさらに次項のガタ詰め制御を追加している。
【0061】
図７（ｃ）の最下段には、ジャークに相当する（８）式の角加加速度ＪＫＭも描いてある。バックラッシュ直前の角加加速度ＪＫＭの振幅を抑制するためには、後述の変化率制限部１０３ａにてトルク指令の変化を制限すればよい。バックラッシュ後のピークは、後述のガタ詰め制御も適用してある程度は低減できる。しかし、バックラッシュ期間に零に急変することは原理的に避けられず、これらの制御を適用しただけでは、この不連続幅をさらに抑制することはできない。
【0062】
「ガタ詰め制御」
特許文献１では図８のような、前述の振動抑制制御に対してガタ詰め制御を追加した構成が示されている。ここでは最も簡単な構成例を示してあり、一部分をサンプル値系で表現してある。
特許文献１では図８のような、前述の振動抑制制御に対してガタ詰め制御を追加した構成が示されている。ここでは最も簡単な構成例を示してあり、一部分をサンプル値系で表現してある。
【0063】
図６の振動抑制補償部４２は、図８では振動抑制制御部１００に相当している。図６の低域通過フィルタ４５（ＬＰＦ１）は、図８ではフィルタ４５ａに相当し、「遅延部１０１，減算部１０２、フィルタ係数乗算部１０３、加算部１０４」で構成されており、さらに後述するジャークを抑制するための変化率制限部１０３ａも付加している。
【0064】
【0065】
具体的には、外乱トルクオブザーバ１１０（Ｔｄｉｓｔ＿ＯＢＳ）が出力する推定モータ加速トルク＾ＴｍＡから補償フィルタ１０５（Ｆｃｏｍｐ（ｓ））で補償トルクＴＦｃｏｍｐを生成する。減算器１０６はフィルタ出力（第０中間トルク指令）Ｔｒｅｆ０から補償トルクＴＦｃｏｍｐを減算してガタ詰め制御前の中間トルク指令ＴｒｅｆＦｃを生成してモータトルクＴｍを補正する、また、加算器１０７では、モータトルクＴｍに補償トルクＴＦｃｏｍｐを加算する。
【0066】
図８のガタ詰め制御は、ガタ位相演算部１２０（ＢＬ＿Ｅｓｔ）とセレクタｓｗＡで構成されている。ガタ位相演算部１２０（ＢＬ＿Ｅｓｔ）ではバックラッシュに相当するガタ期間Ｓ＿ＢＬを推定し、ガタ期間Ｓ＿ＢＬ中はセレクタｓｗＡを「ガタ詰め制御側（＝１）」に切り替えて、「飽和関数部ＴＬＩＭ１」により中間トルク指令ＴｒｅｆＦｃを制限トルク以下に抑制したトルク指令を選択し、これを最終的な制御出力であるモータトルクＴｍとしている。セレクタｓｗＡはガタ期間ＳＢ＿Ｌ以外は中間トルク指令ＴｒｅｆＦＣをモータトルクＴｍとして出力する。
【0067】
ガタ位相演算部１２０（ＢＬ＿Ｅｓｔ）の動作は、まず、推定軸トルク＾Ｔｄの零クロスを検出しこれを「ガタ開始」とする。次に、開始時の推定軸トルク＾Ｔｄの時間微分を弾性軸のねじれ剛性係数Ｋｄで除算した成分を「初期ガタ速度ωｇ０」としてラッチする。ガタ詰め期間中は、モータトルクＴｍや推定外乱トルク＾Ｔｄ＿ｄｉｓｔなどからモータ・タイヤ間の速度差の変動量Δωｇを計算しておき、これと初期ガタ速度ωｇ０との和をガタ速度＾ωｇとし、これを時間積分してガタ位相＾θｇを推定する。そして、ガタ位相が「バックラッシュ位相θＢＬ」に到達すれば「ガタ終了」と判断する。このガタ開始から終了までの期間をガタ期間Ｓ＿ＢＬとして出力している。
【0068】
前述の図７（ｃ）と同じ条件に対して、ガタ詰め制御機能を追加したときの動作例が図９（ａ）である。図９（ｂ）は一部分の時間拡大図である。ここではガタ期間の推定誤差がない理想状態（Ｓ＿ＢＬ＝ＳＧ（Ｐ））とし、低域通過フィルタ４５（ＬＰＦ１）や変化率制限部１０３ａをバイパスさせて無効にした。
【0069】
図７（ｃ）と図９（ａ）は全体的にほぼ同じ特性だが、バックラッシュ期間（区間Ｂ）における速度差ωｍｗ（Ｐ）の変動量Δωｇに差異が生じている。図７（ｃ）では区間Ｂの終了時に速度差ωｍｗ（Ｐ）はピークに達しており変動量Δωｇが大きい。図９（ｂ）では区間Ｂにおける速度差ωｍｗ（Ｐ）の変化率は小さく、変動量Δωｇが大幅に小さくなっている。この変動量Δωｇを縮小したので「ガタショック・歯打ち音」が小さくなり、これが特許文献１に適用したガタ詰め制御の効果となる。
【0070】
しかし、図７（ｃ）と図９（ａ）の角加加速度（ジャーク波形）ＪＫＭ（Ｐ）を比較すると、ピークレベルの差異は少ない。これはトルク指令と振動抑制制御により決まる成分であり、特許文献１のガタ詰め制御を適用しても変化しない。そのため、バックラッシュ期間の前後に発生するジャークの不連続成分を抑制する効果も得られない。このジャークのピークを抑制するためには変化率制限部１０３ａの制限値を小さくすればよいが、トルク変化が制限されるため追従遅れが長くなり実用的な問題になる。言い換えれば、できるだけ短時間に、かつバックラッシュの前後に生じるジャークの不連続部分の幅も減少する対策方法が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0071】
【特許文献1】特許第６９７７８４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0072】
トルクの応答性よりも乗り心地の方を重視する用途では、ガタ詰め期間の長期化を許容する代わりに、ジャークのピーク振幅や不連続幅を抑制する方が好ましい。その観点では、特許文献１の方式には下記のような課題がある。
【0073】
課題１－ガタ詰め期間の推定誤差
図９（ａ）の前半パターンのように、トルク変化率が大きく速度差ωｍｗ（Ｐ）も大きい場合には、ガタ期間の誤推定によってガタ詰め制御期間が短くなると大きなガタショックが発生する。そのため、車体側の外乱トルクの影響も考慮することにより誤差を抑制しているが、ガタ位相推定部の構成が複雑になってしまう。
図９（ａ）の前半パターンのように、トルク変化率が大きく速度差ωｍｗ（Ｐ）も大きい場合には、ガタ期間の誤推定によってガタ詰め制御期間が短くなると大きなガタショックが発生する。そのため、車体側の外乱トルクの影響も考慮することにより誤差を抑制しているが、ガタ位相推定部の構成が複雑になってしまう。
【0074】
また、図９（ａ）の後半パターンのように、トルク変化率が小さくなるにつれてガタ詰め期間が長くなってくる。この対策として、モータトルクに加速成分を加算することによりガタ詰め期間を短縮している。しかし、モータのみ加速させるだけなので加算する加速トルクは微小になり、相対的に後段の電流指令などによるトルク制御誤差の影響を受けやすい。
【0075】
以上のような課題については、ガタ位相の推定方法を簡素化または省略でき、またトルク制御誤差による影響も抑制できることが望ましい。
【0076】
課題２－ジャークの変化成分
前述の先行技術の説明では、振動抑制制御とガタ詰め制御を適用することにより、バックラッシュ期間中の変動量Δωｇを抑制でき、「ガタショック（ガタ打ち）対策」となることを示した、しかし、ジャークの波形には大きな変化はなかった。
前述の先行技術の説明では、振動抑制制御とガタ詰め制御を適用することにより、バックラッシュ期間中の変動量Δωｇを抑制でき、「ガタショック（ガタ打ち）対策」となることを示した、しかし、ジャークの波形には大きな変化はなかった。
【0077】
図９（ｂ）の時間拡大図の区間Ａと区間ＣではモータトルクＴｍの変化率に応じてジャーク成分が発生しているが、区間Ｂのバックラッシュ期間では零になるため、区間Ｂの前後にジャークの不連続が発生する。開始時の不連続はギヤの反力が急に抜けるためであり、終了時の不連続は、トルク指令への追従遅れを挽回するためのトルク増加とバックラッシュ期間中に発生したガタ速度の運動エネルギーが軸ねじり位相に変換されて生じる過渡トルク成分とが合成されるので、さらに振幅が大きくなる。
【0078】
以降では、区間Ｂ（バックラッシュ期間）の変動量Δωｇを抑制することを「ガタショック（ガタ打ち）対策」とよび、区間Ａと区間Ｃにてモータトルクの変化率に応じて発生するジャーク波形のピークを低減することを「ジャーク抑制対策」、区間Ｂの前後に発生するジャークの不連続を縮小することを「ジャークの変化抑制対策」と呼ぶことにする。
【0079】
前述したように、ジャークの変化抑制対策としてトルク指令のフィルタ４５ａに組み込んだ変化率制限部１０３ａの制限有値を小さくすると、区間Ａと区間Ｃの時間が長くなりすぎる。区間Ｂのモータトルクを小さくすると変動量Δωｇが小さくなり、バックラッシュの通過時間が長くなりすぎる。そこで、できるだけ時間遅れの少ない、「ジャーク抑制対策」と「ジャークの変化抑制対策」とを両立できることが望ましい。この機能の実現を課題２とする。
【0080】
以上示したようなことから、モータ駆動装置において、ガタ位相の推定方法を簡素化または省略し、かつ、できるだけ時間遅れの少ないジャーク抑制対策とジャークの変化抑制対策とを両立することが課題となる。
【課題を解決するための手段】
【0081】
本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、制御部と主回路部と備え、モータを駆動源とする車両システムを制御するモータ駆動装置であって、前記制御部は、軸トルクがトルク指令に追従し、かつ、共振成分を含まないように、モータトルクに相当するトルク信号を制御する振動抑制・ガタ詰め制御部を有し、前記振動抑制・ガタ詰め制御部は、前記トルク信号とモータの速度検出値とに基づいて、推定モータ加速トルクと推定軸トルクと推定外乱トルクとを出力する外乱トルクオブザーバと、前記トルク指令に基づいて第０中間トルク指令を出力するフィルタと、前記トルク指令の極性が変化してバックラッシュが発生する際に、前記トルク指令を制限した制限トルクを第１中間トルク指令として出力し、それ以外の時は前記第０中間トルク指令を前記第１中間トルク指令として出力するガタ詰め制御機能部と、前記推定モータ加速トルクに基づいて振動抑制の補償トルクを生成し、前記第１中間トルク指令から前記補償トルクを減算した値に基づいて前記トルク信号を生成する振動抑制補償部と、を備えたことを特徴とする。
【0082】
また、他の態様として、制御部と主回路部と備え、モータを駆動源とする車両システムを制御するモータ駆動装置であって、前記制御部は、軸トルクがトルク指令に追従し、かつ、共振成分を含まないように、モータトルクに相当するトルク信号を制御する振動抑制・ガタ詰め制御部を有し、前記振動抑制・ガタ詰め制御部は、前記トルク信号とモータの速度検出値とに基づいて、推定モータ加速トルクと推定軸トルクと推定外乱トルクとを出力する外乱トルクオブザーバと、前記トルク指令に基づいて第０中間トルク指令を出力するフィルタと、前記トルク指令の極性が変化してバックラッシュが発生する際に、前記トルク指令を制限した制限トルクを第１中間トルク指令として出力し、それ以外の時は前記第０中間トルク指令を前記第１中間トルク指令として出力するガタ詰め制御機能部と、加速トルク補償期間は前記第１中間トルク指令に加速トルクを加算して第２中間トルク指令として出力し、それ以外の時は前記第１中間トルク指令を前記第２中間トルク指令として出力するモータ加速トルク補正部と、前記推定モータ加速トルクに基づいて振動抑制の補償トルクを生成し、前記第２中間トルク指令から前記補償トルクを減算した値に基づいて前記トルク信号を生成する振動抑制補償部と、
を備えたことを特徴とする。
を備えたことを特徴とする。
【0083】
また、その一態様として、前記モータ加速トルク補正部は、前記推定軸トルクまたは前記トルク信号の零クロスを検出する零クロス検出部と、零クロスの検出から第２設定時間まで加速トルク補償期間を生成するトルク補正タイマ部と、前記加速トルク補償期間に前記第１中間トルク指令をラッチし、前記加速トルク補償期間に、そのラッチ成分に前記加速トルクを加算して前記第２中間トルク指令として出力するトルク補正部と、を備えたことを特徴とする。
【0084】
また、その一態様として、前記ガタ詰め制御機能部は、前記第０中間トルク指令を正側のトルク制限値、負側のトルク制限値内に制限して前記制限トルクを出力するトルク指令制限部と、前記第０中間トルク指令が前記正側のトルク制限値または前記負側のトルク制限値を超過したことを検出した直後から第１設定時間だけガタ詰め制御信号を出力する制限期間発生部と、を備え、前記ガタ詰め制御信号の発生中は前記制限トルクを前記第１中間トルク指令として出力することを特徴とする。
【0085】
また、一態様として、前記ガタ詰め制御機能部は、前記第０中間トルク指令を正側のトルク制限値、負側のトルク制限値内に制限して前記制限トルクを出力するトルク指令制限部と、前記第０中間トルク指令が前記正側のトルク制限値と前記負側のトルク制限値を超過したことを検出した直後から第１設定時間だけガタ詰め制御信号を出力する制限期間発生部と、を備え、前記ガタ詰め制御信号の発生中は前記制限トルクを前記第１中間トルク指令として出力することを特徴とする。
【0086】
また、一態様として、前記トルク指令制限部は、前記推定軸トルクまたは前記トルク信号の前回値に前記推定外乱トルクに基づいて算出された外乱トルク補償成分を加算する第１加算部と、前記第１加算部の出力の絶対値を演算する絶対値関数部と、前記絶対値関数部の出力に緩和ゲインを乗算する第１乗算部と、前記第１乗算部の出力にトルク制限の下限値を加算する第２加算部と、前記第２加算部の出力に－１を乗算する符号反転部と、前記第２加算部の出力から前記外乱トルク補償成分を減算して前記正側のトルク制限値を出力する第１減算部と、前記符号反転部の出力から前記外乱トルク補償成分を減算して前記負側のトルク制限値を出力する第２減算部と、前記第０中間トルク指令が前記正側のトルク制限値または前記負側のトルク制限値を超過した場合、超過状態信号を出力する範囲比較部と、前記第０中間トルク指令を前記正側のトルク制限値と前記負側のトルク制限値内に制限して前記制限トルクとして出力する飽和関数部と、を備えたことを特徴とする。
【0087】
また、一態様として、状態信号を出力するトルク制限の動作条件判定部を備え、前記制限期間発生部は、超過状態信号の立ち上がり時にトリガ信号を生成し、それから前記第１設定時間が経過した後にリセット信号を出力するエッジ遅延部と、前記トリガ信号と前記状態信号と反転信号の論理積を出力する論理積部と、前記論理積部の出力と前記リセット信号により前記ガタ詰め制御信号を生成する第１ＳＲラッチと、前記リセット信号を入力してから延長期間だけ遅延した信号を出力する遅延部と、前記論理積部の出力と前記遅延部の出力を入力とする第２ＳＲラッチと、前記第２ＳＲラッチの出力を１演算周期遅延させ再トリガ禁止信号として出力するバッファ２２３と、前記再トリガ禁止信号を反転させ、前記反転信号として出力する論理反転部と、を備えたことを特徴とする。
【0088】
また、一態様として、状態信号を出力するトルク制限の動作条件判定部を備え、前記制限期間発生部は、超過状態信号の立ち上がり時にトリガ信号を生成し、それから前記第１設定時間が経過した後にリセット信号を出力するエッジ遅延部と、前記トリガ信号と前記状態信号と反転信号の論理積を出力する論理積部と、前記リセット信号と加速トルク補償期間前回値の論理和を出力する第１論理和部と、前記論理積部の出力と前記第１論理和部の出力により前記ガタ詰め制御信号を生成する第１ＳＲラッチと、前記第１論理和部の出力を入力してから延長期間だけ遅延した信号を出力する遅延部と、前記論理積部の出力と前記遅延部の出力を入力とする第２ＳＲラッチと、前記第２ＳＲラッチの出力を１演算周期遅延させ再トリガ禁止信号として出力するバッファと、前記再トリガ禁止信号と前記加速トルク補償期間前回値の論理和を第２再トリガ禁止信号として出力する第２論理和部と、前記第２再トリガ禁止信号を反転させ、前記反転信号として出力する論理反転部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0089】
本発明によれば、モータ駆動装置において、ガタ位相の推定方法を簡素化または省略し、かつ、できるだけ時間遅れの少ないジャーク抑制対策とジャークの変化抑制対策とを両立することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0090】
【図1】モータ制御装置のシステム構成を示す図。
【図2】機構部分のシステム構成を示す図。
【図3】外乱トルクオブザーバを簡素化した制御モデルを示す図。
【図4】制御対象のプラントモデルを示す図。
【図5】ギヤのバックラッシュ特性を示す図。
【図6】特許文献１の外乱トルクオブザーバと振動抑制制御を示す図。
【図7】特許文献１の外乱トルクオブザーバによる振動抑制効果を示す図。
【図8】特許文献１の振動抑制・ガタ詰め制御部の構成を示す図。
【図9】特許文献１の外乱トルクオブザーバによる振動抑制とガタ詰め制御の効果を示す図。
【図10】実施形態１の振動抑制・ガタ詰め制御部の構成図。
【図11】トルク制限部の構成図。
【図12】実施形態１のガタ詰め制御の動作例を示す図。
【図13】実施形態１のガタ詰め制御の動作例の拡大図。
【図14】制限トルクＴｒＬｉｍの特性例を示す図。
【図15】実施形態２の振動抑制・ガタ詰め制御部の構成図。
【図16】ガタ詰め制御部（ＳＲＢＣ）の詳細構成図。
【図17】実施形態２のガタ詰め制御の動作例を示す図。
【図18】実施形態２のガタ詰め制御の動作例の拡大図。
【発明を実施するための形態】
【0091】
モータ（電動機）を駆動源とする車両システムには、駆動力伝達機構がシャフトやギヤなどで構成されている。シャフトの剛性が低い場合には弾性軸となりモータの慣性モーメントなどと共振して異常な振動が発生する。また、ギヤのバックラッシュにより、駆動トルクが正負に反転するときに「ガタ打ちショック・歯打ち音」や、ジャーク成分の異常な変化が発生することがある。
【0092】
これを対策するために、弾性軸の共振を抑制する「振動抑制制御」やバックラッシュの影響を低減する「ガタ詰め制御」が適用されている。本発明ではこれらの制御方式を組み合わせた構成を実現する。
【0093】
想定している本発明の適用対象は、高いトルクの応答性は要求されておらず、トルク指令の変化率が小さくまたガタ詰め期間が長くても問題ない車両システムである。制御方式も、ガタ詰め期間を最短に制御するのではなく、余裕を待たせた少し長めのガタ詰め制御時間を設定しておき、実機のバックラッシュ期間がこの範囲内になるように制御する。また、バックラッシュの前後に生じるジャークの不連続部分の変化量についても抑制する。そして、これらの機能の制御構成や実装形態を簡素化することも目的とする。
【0094】
【0095】
［実施形態１］
本実施形態１の振動抑制・ガタ詰め制御部６ａの構成例を図１０に、その一部の詳細構成例を図１１に示す。なお、モータ駆動装置と機構部分の構成は図１、図２と同様とする。図８に示した特許文献１の構成と比較すると、トルク指令Ｔｒｅｆに対するフィルタ４５ａおよび外乱トルクオブザーバ１１０ａ（Ｔｄｉｓｔ＿ＯＢＳ）と補償フィルタＦｃｏｍｐ（ｓ）による振動抑制補償部１１２はほぼ同じ構成である。
本実施形態１の振動抑制・ガタ詰め制御部６ａの構成例を図１０に、その一部の詳細構成例を図１１に示す。なお、モータ駆動装置と機構部分の構成は図１、図２と同様とする。図８に示した特許文献１の構成と比較すると、トルク指令Ｔｒｅｆに対するフィルタ４５ａおよび外乱トルクオブザーバ１１０ａ（Ｔｄｉｓｔ＿ＯＢＳ）と補償フィルタＦｃｏｍｐ（ｓ）による振動抑制補償部１１２はほぼ同じ構成である。
【0096】
図８との差異は、振動抑制制御の補償トルク成分を作用させる減算器１０６とガタ詰め制御のトルク指令切替用のセレクタｓｗＬｉｍ（ｓｗＡ）の順序を入れ替えていること、また、元のガタ詰め制御のガタ位相演算部１２０（ＢＬ＿Ｅｓｔ）を新たなトルク制限部２００（Ｔｒｅｆ－Ｌｉｍ）に置き換えたことである。
【0097】
減算部１０２は、トルク指令Ｔｒｅｆからフィードバック成分Ｔｒｅｆ１＿ｚを減算する。フィルタ係数乗算部１０３は減算部１０２の出力にフィルタ係数ＫＬＰ１を乗算する。変化率制限部１０３ａはトルク指令Ｔｒｅｆ（フィルタ係数乗算部１０３の出力）の変化率を制限する。加算部１０４は変化率制限部１０３ａの出力にフィードバック成分Ｔｒｅｆ１＿ｚを加算してフィルタ出力Ｔｒｅｆ０を出力する。ここで、遅延部１０１、減算部１０２、フィルタ係数乗算部１０３、変化率制限部１０３ａ、加算部１０４をフィルタ４５ａとする。
【0098】
トルク指令Ｔｒｅｆに対するフィルタ４５ａでは、図８と同様にフィルタ出力Ｔｒｅｆ０を出力している。この後段に、ガタ詰め制御機能部２０２を設け、通常時は第０中間トルク指令Ｔｒｅｆ０（フィルタ出力Ｔｒｅｆ０）を出力し、トルク指令Ｔｒｅｆの極性が変化してバックラッシュが発生する際にはトルク制限部２００（Ｔｒｅｆ－Ｌｉｍ）が出力する制限トルクＴｒＬｉｍを出力する。このように、第０中間トルク指令Ｔｒｅｆ０（フィルタ出力Ｔｒｅｆ０）と制限トルクＴｒＬｉｍをセレクタｓｗＬｉｍにより切り替えて第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１として出力している。さらに、減算器１０６で第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１から振動抑制のための補償トルクＴＦｃｏｍｐを減算して第３中間トルク指令Ｔｒｅｆ３を生成し、第３中間トルク指令Ｔｒｅｆ３に基づいて最終的な制御出力であるモータトルクＴｍを出力する。
【0099】
入力部のフィルタ４５ａに使用するフィードバック成分Ｔｒｅｆ１＿ｚは、加算器１０７でモータトルクＴｍに補償トルクＴＦｃｏｍｐを加算した後に遅延部１０１を適用したものに変更する。その他、図中の飽和関数部１０９は主回路保護などのために挿入されるトルク制限機能であり、本実施形態１には必須ではないが参考として示している。これを省略する場合には第３中間トルク指令Ｔｒｅｆ３がモータトルクＴｍとなる。また、減算器１０６と加算器１０７を相殺させて、第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１を遅延部１０１の入力とし、この後段に加算器１０７で補償トルクＴＦｃｏｍｐの減算を行う構成に変更することもできる。
【0100】
図１０の振動抑制補償部１１２も図８とほぼ同じ構成であり、外乱トルクオブザーバ１１０ａ（Ｔｄｉｓｔ＿ＯＢＳ）ではモータトルク（前回値）Ｔｍ＿ｚと速度検出値ωｍ＿ｄｅｔを入力して、推定モータ加速トルク＾ＴｍＡと推定外乱トルク＾Ｔｄ＿ｄｉｓｔおよび推定軸トルク＾Ｔｄｍを出力する。補償フィルタ１０５（Ｆｃｏｍｐ（ｓ））により推定モータ加速トルク＾ＴｍＡを補償トルクＴＦｃｏｍｐに変換する。減算器１０６により第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１から補償トルクＴＦｃｏｍｐを減算し、第３中間トルク指令Ｔｒｅｆ３を生成し、制御出力のモータトルクＴｍの成分に作用させる。
【0101】
図１０のガタ詰め制御機能部２０２は、トルク制限部２００（Ｔｒｅｆ－Ｌｉｍ）とセレクタｓｗＬｉｍの部分である。ここで、トルク制限部２００（Ｔｒｅｆ－Ｌｉｍ）の入力信号Ｔｄ１は軸トルクに相当する成分であり、原理的には外乱トルクオブザーバ１１０ａの推定軸トルク＾Ｔｄｍを使用する。しかし、入力信号Ｔｄ１の精度が低くても問題ない場合には、推定軸トルク＾Ｔｄｍをモータトルク（前回値）Ｔｍ＿ｚ（すなわちトルク指令Ｔｒの前回値）で近似することが可能なので、セレクタＳＥＬ１によりどちらかを選択する構成としてある。
【0102】
トルク制限部２００（Ｔｒｅｆ－Ｌｉｍ）の詳細構成が図１１であり、トルク指令Ｔｒｅｆとフィルタ出力Ｔｒｅｆ０と推定軸トルクに相当する入力信号Ｔｄ１および外乱トルク補償成分＾Ｔｗ＿ｄｉｓｔを入力とし、フィルタ出力Ｔｒｅｆ０に制限を適用した制限トルクＴｒＬｉｍおよびガタ詰め制御信号ＳＨを出力している。
【0103】
内部は、「トルク指令制限部２３０」と「制限期間発生部２４０」および「トル
ク制限の動作条件判定部２５０」で構成され、「トルク制限の下限値ＴＬｉｍ＿ＯＦＳ」と「第１設定時間ｔ＿Ｌｉｍ」および「緩和ゲインＫＬｉｍ」が調整要素である。
ク制限の動作条件判定部２５０」で構成され、「トルク制限の下限値ＴＬｉｍ＿ＯＦＳ」と「第１設定時間ｔ＿Ｌｉｍ」および「緩和ゲインＫＬｉｍ」が調整要素である。
【0104】
外乱トルク補償成分＾Ｔｗ＿ｄｉｓｔは、ガタ詰め期間中のタイヤ速度変動を対策するための補償成分であり、タイヤ速度変動と等しいモータ速度変動を発生させるトルク成分である。外乱トルクオブザーバ１１０ａ（Ｔｄｉｓｔ＿ＯＢＳ）により推定した推定外乱トルク＾Ｔｄ＿ｄｉｓｔをタイヤの加速度に相当するトルクとみなし、図１０の乗算部２０１でこれに慣性モーメントの比（ＴＪｍ／ＴＪｗＭ）を乗算してモータ側の加速トルクに換算してある。もし、時定数ＴＪｍに対して時定数ＴＪｗＭが十分に大きな場合には、外乱トルク補償成分＾Ｔｗ＿ｄｉｓｔを零に近似することもできる。
【0105】
トルク指令制限部２３０では、第０中間トルク指令Ｔｒｅｆ０（フィルタ出力Ｔｒｅｆ０）に飽和関数部２１８を適用して制限トルクＴｒＬｉｍを生成している。この飽和関数の制限レベルは入力信号Ｔｄ１により演算しており、まず、第１加算部２１０で入力信号Ｔｄ１に外乱トルク補償成分＾Ｔｗ＿ｄｉｓｔを加算する。絶対値関数部２１１は第１加算部２１０の出力の絶対値を算出する。第１乗算部２１２で絶対値関数部２１１の出力に緩和ゲインＫＬｉｍを乗算する。それに、第２加算部２１３でトルク制限の下限値ＴＬｉｍ＿ＯＦＳを加算して正の制限値ＴＬｉｍを生成する。
【0106】
次に、符号反転部２１４により正の制限値ＴＬｉｍから負の制限値を生成する。最後に、第１減算部２１５、第２減算部２１６でこの正と負の両成分から外乱トルク補償成分＾Ｔｗ＿ｄｉｓｔを減算して飽和関数部２１８の上下限のトルク制限値（正側のトルク制限値ＴＬｉｍＰ，負側のトルク制限値ＴＬｉｍＮ）を得ている。飽和関数部２１８ではトルク指令Ｔｒｅｆ（フィルタ出力Ｔｒｅｆ０）を正側のトルク制限値ＴＬｉｍＰ、負側のトルク制限値ＴＬｉｍＮ内に制限して制限トルクＴｒＬｉｍとして出力する。また、飽和関数と並行して範囲比較部２１７により第０中間トルク指令Ｔｒｅｆ０（フィルタ出力Ｔｒｅｆ０）が正側のトルク制限値ＴＬｉｍＰ、負側のトルク制限値ＴＬｉｍＮを超過した状態を検出して超過状態信号ＳｏｖＬを出力している。
【0107】
ガタ詰め制御信号ＳＨは、制限期間発生部２４０とトルク制限の動作条件判定部２５０にて生成している。制限期間発生部２４０は、第０中間トルク指令Ｔｒｅｆ０が正側のトルク制限値ＴＬｉｍＰまたは負側のトルク制限値ＴＬｉｍＮを超過したことを検出した直後から第１設定時間ｔ＿Ｌｉｍだけガタ詰め制御信号ＳＨを出力する。
【0108】
具体的には、エッジ遅延部２２０（ＥｄｇＤｌｙ１）にて、超過状態信号ＳｏｖＬの立ち上がり時にトリガ信号Ｓ１を生成し、それから第１設定時間ｔ＿Ｌｉｍ経過した後にリセット信号Ｒ１を出力する。
【0109】
そして、このトリガ信号Ｓ１とリセット信号Ｒ１を第１ＳＲラッチＦＦ１によりガタ詰め制御信号ＳＨに変換する。ここで、チャタリング防止用に論理積部２２１と遅延部Ｄｌｙ２と第２ＳＲラッチＦＦ２とバッファ２２３と論理反転部２２５とを追加する。
【0110】
論理積部２２１は、トリガ信号Ｓ１と反転信号ＳＥと後述する状態信号ＥＮＬを入力し、その論理積を第１ＳＲラッチＦＦ１に出力する。第１ＳＲラッチＦＦ１は論理積部２２１の出力とリセット信号Ｒ１に基づいてガタ詰め制御信号ＳＨを出力する。
【0111】
遅延部Ｄｌｙ２は、リセット信号Ｒ１に対して延長期間ｔ＿ＮＥだけ遅延した信号を出力する。第２ＳＲラッチＦＦ２は論理積部２２１の出力と遅延部Ｄｌｙ２の出力を入力し、ガタ詰め制御信号ＳＨに対してリセット信号Ｒ１を一定時間遅延した信号を出力する。第２ＳＲラッチＦＦ２の出力は、バッファ２２３を介して再トリガ禁止信号ＳＮＥとして出力される。論理反転部２２５は再トリガ禁止信号ＳＮＥの信号を反転し、反転信号ＳＥとして出力する。これにより、ガタ詰め制御信号ＳＨと延長期間ｔ＿ＮＥの合成期間は再トリガを禁止して誤動作を防止する。
【0112】
トルク指令Ｔｒｅｆが零付近に減衰する場合には、バックラッシュが発生しないのに超過状態信号ＳｏｖＬが発生することもあり、このガタ詰め状態でない場合にはガタ詰め制御信号ＳＨを発生させたくない。そのため、動作条件判定部２５０にて入力信号Ｔｄ１とトルク指令Ｔｒｅｆの符号極性が異なる場合に状態信号ＥＮＬを出力し、トリガ信号Ｓ１の後段の論理積部２２１を拡張して状態信号ＥＮＬの論理積機能を追加することにより、ガタ詰め制御信号ＳＨをガタ詰めが必要な場合のみに制限する。
【0113】
具体的に、動作条件判定部２５０は、比較部２５１でトルク指令Ｔｒｅｆが０よりも大きいか否かを判定し、比較部２５２でトルク指令Ｔｒｅｆが０よりも小さいか否かを判定する。また、比較部２５３で入力信号Ｔｄ１が０よりも大きいか否かを判定し、比較部２５４で入力信号Ｔｄ１が０よりも小さいか否かを判定する。
【0114】
論理積部２５５は比較部２５１の出力と比較部２５４の出力を入力し、その論理積を出力する。すなわち、論理積部２５５はトルク指令Ｔｒｅｆの極性が正で入力信号Ｔｄ１の極性が負である場合に信号ＥＮＬ＿Ｒを出力する。
【0115】
論理積部２５６は比較部２５２の出力と比較部２５３の出力を入力し、その論理積を出力する。すなわち、論理積部２５６はトルク指令Ｔｒｅｆの極性が負で入力信号Ｔｄ１の極性が正である場合に信号ＥＮＬ＿Ｆを出力する。
【0116】
論理和部２５７は、論理積部２５５の出力と論理積部２５６の出力を入力し、その論理和を出力する。すなわち、論理和部２５７はトルク指令Ｔｒｅｆと入力信号Ｔｄ１の極性が異なる場合に状態信号ＥＮＬを出力する。
【0117】
この動作条件判定部２５０では運転停止中のリセット状態なども考慮して、入力信号Ｔｄ１またはトルク指令Ｔｒｅｆが零の特殊条件では禁止を選択する例とした。また、判定にフィルタ出力（第０中間トルク指令）Ｔｒｅｆ０ではなくトルク指令Ｔｒｅｆを使用したのは、後段の振動抑制制御の補償成分による変動を懸念したものであり、より安定な方を使用している。
【0118】
以上が本実施形態１の構成例である。図１１には第１論理和部２２２および第２論理和部２２４を破線で示しているが、これは実施形態２にて図１５のトルク制限部３００（Ｔｒｅｆ－Ｌｉｍ２）を実現するために追加する部分であり、本実施形態１では使用しない。ここではこれらの第１論理和部２２２、第２論理和部２２４をバイパスまたは加速トルク補償期間（前回値）ＳＧ２＿ｚを「Ｌ固定」として取り扱う。
【0119】
「作用・動作の説明」
本実施形態１の特徴は、バックラッシュが発生する前の期間からトルク指令に制限補正を加えること、また振動抑制制御を常に動作させていること、そして、ガタ詰め制御中の「ガタ速度のパターン（時間経過波形）」をほぼ一定に保つことにある。
本実施形態１の特徴は、バックラッシュが発生する前の期間からトルク指令に制限補正を加えること、また振動抑制制御を常に動作させていること、そして、ガタ詰め制御中の「ガタ速度のパターン（時間経過波形）」をほぼ一定に保つことにある。
【0120】
同じガタ速度パターンであれば、バックラッシュ期間もほぼ一定になるので、課題１で示したガタ位相の推定演算を削除して、ワンショットマルチバイブレータ回路のようなタイマ機能で代用できるようになる。
【0121】
さらに、バックラッシュ開始時のジャーク成分も制限できるので、課題２で示した乗り心地に関係するジャークの変化成分も抑制することができる。
【0122】
図１０では、トルク指令Ｔｒｅｆのフィルタ４５ａに変化率制限用の変化率制限部１０３ａを挿入しているが、これはトルク指令変化時のジャークを制限するための一般的なジャーク抑制対策である。本実施形態１では、ガタ詰め後にトルク指令Ｔｒｅｆに追従しようとして、モータトルクＴｍが急上昇するのを防止するために挿入した。
【0123】
実施形態１の動作例を図１２に示す。ここでは、トルク指令Ｔｒｅｆの振幅と変化率を組み合わせた６種類の極性切り替えパターン（（１）～（６））に対する特性を描いてある。特性（１）だけは本実施形態１が作用しないようにトルク指令Ｔｒｅｆの振幅と変化率を微小に設定してあるが、それ以降は本実施形態１が作用している。
【0124】
一段目には各種のトルク成分（トルク指令Ｔｒｅｆ、第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１、モータトルクＴｍ、補償トルクＴＦｃｏｍｐ）が、二段目にはモータ・タイヤ間の速度差ωｍｗ（Ｐ）と推定外乱トルク＾Ｔｄ＿ｄｉｓｔが、三段目には軸ねじれに関する位相成分（軸ねじり位相θｄ（Ｐ）、ガタ位相θｇ（Ｐ）、位相差θｍｗ（Ｐ））、四段目には車両のジャークに相当する（８）式の角加加速度ＪＫＭが描いてある。
【0125】
また、実機の波形には「（Ｐ）」を付加してある。最下段のロジック波形には、実機のバックラッシュ期間ＳＧ（Ｐ）とガタ詰め制御信号ＳＨおよびチャタリング防止用の再トリガ禁止信号ＳＮＥを示してある。ガタ詰め制御信号ＳＨの時間幅が図１１の第１設定時間ｔ＿Ｌｉｍに相当する。最初のパターン（１）を拡大表示したものが図１３（ａ）であり、最後のパターン（６）の拡大図が図１３（ｂ）である。
【0126】
本実施形態１の特徴は、図１３（ｂ）のトルク制限後の第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１とモータトルクＴｍおよびモータ・タイヤ間の速度差ωｍｗ（Ｐ）の波形に現れており、トルク指令Ｔｒｅｆの変化および実機のバックラッシュ期間ＳＧ（Ｐ）により「（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）」で示した区間に分割すると、各区間では下記のような挙動を示している。
【0127】
（区間Ａ）バックラッシュ前のトルク減衰期間の挙動
最初は第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１が負の領域で正方向に変化しており、軸ねじり位相θｄ（Ｐ）も同様に変化する。その後、第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１は零クロスして正領域で正方向に増加するが、その途中でガタ詰め制御信号ＳＨが開始すると振幅が減少に転じる。この減少動作は、図１０のセレクタｓｗＬｉｍがガタ詰め制御信号ＳＨにより制限トルクＴｒＬｉｍを選択したためであり、図１１の飽和関数部２１８によりフィルタ出力Ｔｒｅｆ０をトルク制限値ＴＬｉｍＰに制限した成分が現れる。速度差ωｍｗ（Ｐ）も最初のうちは増加しているが、ガタ詰め制御信号ＳＨがＯＮになると零方向に減衰している。
最初は第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１が負の領域で正方向に変化しており、軸ねじり位相θｄ（Ｐ）も同様に変化する。その後、第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１は零クロスして正領域で正方向に増加するが、その途中でガタ詰め制御信号ＳＨが開始すると振幅が減少に転じる。この減少動作は、図１０のセレクタｓｗＬｉｍがガタ詰め制御信号ＳＨにより制限トルクＴｒＬｉｍを選択したためであり、図１１の飽和関数部２１８によりフィルタ出力Ｔｒｅｆ０をトルク制限値ＴＬｉｍＰに制限した成分が現れる。速度差ωｍｗ（Ｐ）も最初のうちは増加しているが、ガタ詰め制御信号ＳＨがＯＮになると零方向に減衰している。
【0128】
（区間Ｂ）バックラッシュ期間の挙動
軸ねじり位相θｄ（Ｐ）が零に固定された区間がバックラッシュ期間である。この区間では、第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１はトルク制限の下限値ＴＬｉｍ＿ＯＦＳの付近に維持されほぼ一定となる。モータトルクＴｍもほぼ微小振幅のほぼ一定値に維持される。速度差ωｍｗ（Ｐ）の方は区間の開始時に増加に転じ、以降はほぼ一定の傾きで増加している。
軸ねじり位相θｄ（Ｐ）が零に固定された区間がバックラッシュ期間である。この区間では、第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１はトルク制限の下限値ＴＬｉｍ＿ＯＦＳの付近に維持されほぼ一定となる。モータトルクＴｍもほぼ微小振幅のほぼ一定値に維持される。速度差ωｍｗ（Ｐ）の方は区間の開始時に増加に転じ、以降はほぼ一定の傾きで増加している。
【0129】
（区間Ｃ）歯当たり後の逆極性トルク増加期間の挙動
この区間の開始時にギヤの歯当たりが発生しており、以降は軸ねじり位相θｄ（Ｐ）が正方向に増加する。歯当たり直後には速度差ωｍｗ（Ｐ）は再度零方向に減衰し、同様に補償トルクＴＦｃｏｍｐも負方向に変化する。第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１とモータトルクＴｍは少しだけ増加する。そして、タイマなどで生成したガタ詰め制御信号ＳＨの第１設定時間ｔ＿Ｌｉｍが終了すると通常のトルク制御に移行して第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１や軸ねじり位相θｄ（Ｐ）はトルク指令Ｔｒｅｆに追従するように増加に転じ、軸トルクが一定になるまで正方向の速度差ωｍｗ（Ｐ）成分が発生する。
この区間の開始時にギヤの歯当たりが発生しており、以降は軸ねじり位相θｄ（Ｐ）が正方向に増加する。歯当たり直後には速度差ωｍｗ（Ｐ）は再度零方向に減衰し、同様に補償トルクＴＦｃｏｍｐも負方向に変化する。第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１とモータトルクＴｍは少しだけ増加する。そして、タイマなどで生成したガタ詰め制御信号ＳＨの第１設定時間ｔ＿Ｌｉｍが終了すると通常のトルク制御に移行して第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１や軸ねじり位相θｄ（Ｐ）はトルク指令Ｔｒｅｆに追従するように増加に転じ、軸トルクが一定になるまで正方向の速度差ωｍｗ（Ｐ）成分が発生する。
【0130】
バックラッシュ期間にて上記のような速度差ωｍｗ（Ｐ）の挙動を実現することが本実施形態１の目的であり、バックラッシュ開始時刻には零付近まで減衰していること、そしてバックラッシュ期間内ではほぼ一定の変化率で増速していること、さらに振動抑制制御が常に作用しているので速度差ωｍｗ（Ｐ）が変化しても共振成分を抑制できていることが特徴である。
【0131】
図１２では、ガタ詰め制御信号ＳＨが動作していないパターン（１）を除いた残りの５種類のパターンにおいて、トルク指令の変化率が異なっていてもバックラッシュ期間中の速度差ωｍｗ（Ｐ）の波形はほぼ同様な「零付近から一定の増速」という挙動を示しており、この速度差ωｍｗ（Ｐ）の固定化によりガタ詰め期間をほぼ一定にすることができる。以降では、これを実現するために各部がどのように動作・作用しているかを説明する。
【0132】
図１２と図１３では説明を簡単にするために「外乱トルクＴＦ＝０（推定外乱トルク＾Ｔｄ＿ｄｉｓｔ≒０）」の条件に設定してある。このときの、図１１の飽和関数の制限特性（入力信号Ｔｄ１から正側のトルク制限値ＴＬｉｍＰ，負側のトルク制限値ＴＬｉｍＮまでの特性）を図１４（ａ）に示す。正側のトルク制限値ＴＬｉｍＰ（≒ＴＬｉｍ）は横軸の入力信号Ｔｄ１が零のときにトルク制限の下限値ＴＬｉｍ＿ＯＦＳになり、それ以外は緩和ゲインＫＬｉｍで増加する。負側のトルク制限値ＴＬｉｍＮは縦軸の零を基準とする線対称になっている。トルク指令制限部２３０の飽和関数部２１８ではこの範囲内に制限している。
【0133】
図１３（ｂ）でのトルク制限の動作は、図１４（ａ）の制限特性の縦軸を第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１と置き換えると、破線で示すような軌跡になる。区間Ａでは第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１の極性切り替わり後に正側のトルク制限値ＴＬｉｍＰの制限境界上を移動し、区間Ｂではほぼ下限点で停滞し、そして区間Ｃになるとトルク制限が解除されてトルク指令Ｔｒｅｆに向かって増加する。
【0134】
（区間Ａ）バックラッシュ前のトルク減衰期間の動作・作用
図１３（ｂ）の区間Ａでは、第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１は負から零を超えて正領域に変化するが、モータトルクＴｍ（Ｔｍ＿ｚ）はまだ負領域で零方向に変化している段階である。トルク指令制限部２３０の入力は「Ｔｄ１≒Ｔｍ」であるので、飽和関数の正側のトルク制限値ＴＬｉｍＰはモータトルクＴｍの絶対値と連動して減少し、最終的にモータトルクＴｍが零になれば正側のトルク制限値ＴＬｉｍＰはトルク制限の下限値ＴＬｉｍ＿ＯＦＳレベルに達する。
図１３（ｂ）の区間Ａでは、第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１は負から零を超えて正領域に変化するが、モータトルクＴｍ（Ｔｍ＿ｚ）はまだ負領域で零方向に変化している段階である。トルク指令制限部２３０の入力は「Ｔｄ１≒Ｔｍ」であるので、飽和関数の正側のトルク制限値ＴＬｉｍＰはモータトルクＴｍの絶対値と連動して減少し、最終的にモータトルクＴｍが零になれば正側のトルク制限値ＴＬｉｍＰはトルク制限の下限値ＴＬｉｍ＿ＯＦＳレベルに達する。
【0135】
フィルタ出力Ｔｒｅｆ０が正側のトルク制限値ＴＬｉｍＰを超過すると、図１１の範囲比較部２１７の超過状態信号ＳｏｖＬが出力され、第１設定時間ｔ＿Ｌｉｍの間だけガタ詰め制御信号ＳＨがＯＮ（＝１）になる。このガタ詰め制御信号ＳＨによりセレクタｓｗＬｉｍが制限トルクＴｒＬｉｍを選択してこの制限結果を第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１として出力する。
【0136】
第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１から補償トルクＴＦｃｏｍｐを減算した第３中間トルク指令Ｔｒｅｆ３を飽和関数部１０９でトルク制限したものがモータトルクＴｍであるので、ガタ詰め制御信号ＳＨにより第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１が減衰に転じると、正方向に変化しているモータトルクＴｍは変化率が小さくなる。すると、モータトルクＴｍに比例する位相差θｍｗ（Ｐ）も変化率が小さくなり、この微分成分である速度差ωｍｗ（Ｐ）も減少に転じる。
【0137】
タイヤと車体の慣性成分が大きく、バックラッシュ期間では、タイヤ速度ωｗ（Ｐ）をほぼ一定とみなすと、速度差ωｍｗ（Ｐ）と同じようにモータ速度ωｍ（Ｐ）も減少するので、振動抑制の補償トルクＴＦｃｏｍｐも減衰することになる。
【0138】
そして、軸ねじり位相θｄ（∝Ｔｄ≒＾Ｔｄ）が零に到達するとバックラッシュが開始し、区間Ａから区間Ｂに移行する。実機のバックラッシュ期間ＳＧ（Ｐ）よりもモータトルクＴｍの零クロスが少し遅れているのは、モータ速度ωｍの急減速によりモータ加速トルクＴｍＡ成分が発生したためである。
【0139】
本実施形態１ではバックラッシュ期間の推定を行わないので、この遅れは問題にならない。もし、正確にバックラッシュ期間の開始を観測したければ、外乱トルクオブザーバで推定した推定軸トルク＾Ｔｄの零クロスを検出すればよい。
【0140】
区間Ａの終了時の速度差ωｍｗ（Ｐ）が区間Ｂにおける変化パターンの初期値であり、これが零付近まで減衰しているのでバックラッシュ期間を一定にする効果が得られるようになる。また角加加速度（ジャーク）ＪＫＭもピーク値から半減しており、不連続幅が減少するので「ジャークの変化抑制」の効果も得られる。
【0141】
（区間Ｂ）バックラッシュ期間の動作・作用
区間Ｂはバックラッシュ期間であり、「ωｗ（Ｐ）＝一定」とみなすと、「ωｍ（Ｐ）≒ωｍｗ（Ｐ）＝ωｇ」つまりモータ速度ωｍとモータ・タイヤ間の速度差ωｍｗおよびガタ速度ωｇは一致する。
区間Ｂはバックラッシュ期間であり、「ωｗ（Ｐ）＝一定」とみなすと、「ωｍ（Ｐ）≒ωｍｗ（Ｐ）＝ωｇ」つまりモータ速度ωｍとモータ・タイヤ間の速度差ωｍｗおよびガタ速度ωｇは一致する。
【0142】
図１３（ｂ）では、バックラッシュ期間の開始時には第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１がトルク制限の下限値ＴＬｉｍ＿ＯＦＳにほぼ達しており、区間終了までこのトルク制限の下限値ＴＬｉｍ＿ＯＦＳに維持される。この期間ではギヤからの反力が無くなり、モータトルクＴｍはモータの慣性モーメントだけを加速するため、モータ速度ωｍは図１３（ｂ）の速度差ωｍｗ（Ｐ）のように増加に転じる。
【0143】
このとき、外乱トルクオブザーバ内ではモデル内に軸反力が生じておりモデルの推定モータ速度＾ωｍは加速できないので、実モータの速度検出値ωｍ＿ｄｅｔの急増分だけ推定外乱トルク＾Ｔｄ＿ｄｉｓｔが発生する。この推定外乱トルク＾Ｔｄ＿ｄｉｓｔが推定モータ加速トルク＾ＴｍＡに現れ、振動抑制の補償トルクＴＦｃｏｍｐを介してモータ速度の変化を抑制するようにモータトルクＴｍを補正する。
【0144】
「Ｔｍ＝Ｔｒｅｆ１－ＴＦｃｏｍｐ」の関係と第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１がほぼ一定値という条件により、補償トルクＴＦｃｏｍｐとモータトルクＴｍはそれぞれ一定値に収束し、モータ速度ωｍや速度差ωｍｗ（Ｐ）の変化率はほぼ一定になる。
【0145】
視点を変えると、振動抑制制御にはモータ速度ωｍ（＝ωｍｗ（Ｐ））の変化率制限機能があるため、モータトルクＴｍの振幅はほぼ一定値に制限され、それを実現するように補償トルクＴＦｃｏｍｐが収束しているとみなすことができる。図１３（ｂ）中には、この「Ｔｍ」と「Ｔｒｅｆ１－ＴＦｃｏｍｐ」が同幅でかつ一定になる部分を、２個の矢印にて示してある。
【0146】
以上をまとめると、速度差ωｍｗ（Ｐ）（＝ωｇ）は、バックラッシュ期間の開始時には零付近まで減衰しており、その後の期間中はほぼ一定の変化率で増加する。これは、トルク指令Ｔｒｅｆの変化率が異なっていても、ほぼ同じ特性が再現される。区間Ｂにおけるガタ速度ωｇ（＝ωｍｗ（Ｐ））の時間積分がガタ位相θｇであるので、バックラッシュの通過時間もトルク指令Ｔｒｅｆの変化率に関わらずほぼ一定の時間になる。
【0147】
この特性を利用すれば、ガタ詰め制御の動作期間を決定するために必要であった「ガタ位相の推定機能」は不要になり、タイマなどの一定時間の信号発生器で代用することが可能になる。
【0148】
この原理を利用して、エッジ遅延部２２０（ＥｄｇＤｌｙ１）の遅延機能に第１設定時間ｔ＿Ｌｉｍを設定し、ガタ詰め制御信号ＳＨを生成する構成としている。ここで、第１設定時間ｔ＿Ｌｉｍは事前検証などにより決定するものであり、ガタショック抑制の観点より、実際のバックラッシュ時間より余裕を待たせて長めに設定することになる。
【0149】
（区間Ｃ）歯当たり後の逆極性トルク増加期間の動作・作用
バックラッシュ期間が終了してギヤの歯当たりが発生すると、区間Ｃに移行し軸トルクが増加する。第１設定時間ｔ＿Ｌｉｍを長めに設定すると、この区間Ｃの開始時にはまだガタ詰め制御信号ＳＨが継続しておりトルク制限機能の作用が続いている。第１設定時間ｔ＿Ｌｉｍ経過後にガタ詰め制御信号ＳＨがＯＦＦに切り替わるとトルク制限機能の作用は停止して、通常のトルク増加動作に移行する。
バックラッシュ期間が終了してギヤの歯当たりが発生すると、区間Ｃに移行し軸トルクが増加する。第１設定時間ｔ＿Ｌｉｍを長めに設定すると、この区間Ｃの開始時にはまだガタ詰め制御信号ＳＨが継続しておりトルク制限機能の作用が続いている。第１設定時間ｔ＿Ｌｉｍ経過後にガタ詰め制御信号ＳＨがＯＦＦに切り替わるとトルク制限機能の作用は停止して、通常のトルク増加動作に移行する。
【0150】
区間Ｃの開始直後に、ガタ速度分の運動エネルギーが軸ねじり位相θｄの位置エネルギーに変化するので、速度差ωｍｗが急減し軸ねじり位相θｄが急増する。これは共振現象であるので速度差ωｍｗは余弦波状になるが振動抑制制御より急変成分だけは抑制されている。この期間では、補償トルクＴＦｃｏｍｐは減少、モータトルクＴｍは増加、そして、制限値ＴＬｉｍと連動して第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１も増加し、それぞれ時間が経過すると変化率が小さくなっている。
【0151】
上記のエネルギー変換による共振により逆極性トルクが生じないようにするには、共振の１／４周期より前にガタ詰め制御信号ＳＨがＯＦＦに切り替わるように第１設定時間ｔ＿Ｌｉｍを設定する。この第１設定時間ｔ＿Ｌｉｍはバックラッシュ期間と一致させる必要が無く、共振の１／４周期程度の調整余裕がある。もし１／４周期より長くても振動抑制制御により減衰するので異常な継続振動は生じないが、これが時間設定の目安となる。
【0152】
そして、ガタ詰め制御信号ＳＨがＯＦＦになりガタ詰め制御が終了すると、この共振途中の状態を初期値として、通常動作つまりトルク指令Ｔｒｅｆのフィルタ４５ａと変化率制限部１０３ａおよび振動抑制補償部１１２の構成になり、トルク指令Ｔｒｅｆに向かってモータトルクＴｍや軸トルクを増加させる。
【0153】
以上が図１３（ｂ）の動作や作用である。
【0154】
図１２の実機のバックラッシュ期間ＳＧ（Ｐ）に着目すると、パターン（１）が最長であり、パターン（６）が最小である。これにより、第１設定時間ｔ＿Ｌｉｍは、パターン（１）とパターン（２）の中間にあるトルク制限が作用を始める限界条件のバックラッシュ期間ＳＧ（Ｐ）（又は速度検出値ωｍ＿ｄｅｔや推定外乱トルク＾Ｔｄ＿ｄｉｓｔの波形変化）の時間幅を調べて、これに余裕を加えて設定すればよい。
【0155】
簡素化したければ第１設定時間ｔ＿Ｌｉｍを固定値に設定すればよく、演算時間に余裕があればバックラッシュ開始時の初期ガタ速度ωｇ０を推定して第１設定時間ｔ＿Ｌｉｍを可変設定するなどの拡張も可能である。
【0156】
緩和ゲインＫＬｉｍが「１．０」に近いとモータトルクＴｍとトルク制限のループが振動的になり、逆に「０」するとトルクを絞り過ぎて区間Ａの経過時間が長くなりすぎる。トルク制限の下限値ＴＬｉｍ＿ＯＦＳも同様に「０」にしてしまうと区間Ａと区間Ｂの経過時間が長くなるので、これらは要求仕様に応じて試験などにより適切な値を設定する必要がある。
【0157】
図１４（ａ）は「＾Ｔｗ＿ｄｉｓｔ＝０」に設定した場合の特性であるが、「＾Ｔｗ＿ｄｉｓｔ≠０」の条件では図１４（ｂ）に示す特性に変化する。これは、縦軸も横軸も外乱トルク補償成分＾Ｔｗ＿ｄｉｓｔ相当のオフセットを加えており、「原点がＯ１に移動した正側のトルク制限値ＴＬｉｍＰ（Ｏ１），負側のトルク制限値ＴＬｉｍＮ（Ｏ１）」や「原点がＯ２に移動した正側のトルク制限値ＴＬｉｍＰ（Ｏ２），負側のトルク制限値ＴＬｉｍＮ（Ｏ２）」の制限特性になる。この制限特性をオフセットさせることにより、車体への外乱トルクＴＦが生じていても、ガタ詰め動作を正確、かつ、ほぼ一定時間に維持することができる。
【0158】
バックラッシュ期間中のタイヤ速度ωｗ（Ｐ）が変化しても、推定外乱トルク＾Ｔｄ＿ｄｉｓｔをタイヤ側の加速成分のトルクとみなし、これと同じ速度変化をモータ速度ωｍ（Ｐ）にも発生させるトルク成分を制限特性ひいては第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１（最終的にはモータトルクＴｍ）に重畳させることができる。そのため、ガタ詰め動作つまりモータ・タイヤ間の速度差ωｍｗ（Ｐ）の動作パターンは一定に維持され、ガタ詰め期間をほぼ一定に維持することができる。
【0159】
図１２のパターン（１）ではガタ詰め制御信号ＳＨが動作していないが、図１３（ａ）の特性より、トルク指令Ｔｒｅｆの変化自体が小さいため外乱トルクオブザーバの外乱推定による制振効果だけで安定化できており、ジャーク（角加加速度）ＪＫＭ（Ｐ）の振幅も小さいので問題にはならない。つまり全動作領域でのガタショックやジャーク変化の抑制が実現できている。
【0160】
本実施形態１では、トルク制限を適用してバックラッシュ期間の一定化が実現できたが、バックラッシュ期間の短縮までは考慮していない。まだガタ詰め期間に加速トルクを重畳してバックラッシュ期間を短縮する余地が残っているので、これを実施形態２として説明する。
【0161】
「効果」
本実施形態１ではトルク指令Ｔｒｅｆの変化率が小さく、ガタ詰め期間もある程度の長さなら許容できるシステムに適用するものである。ガタ詰め期間を最短にするのではなく、バックラッシュ開始時のモータ・タイヤ間の速度差ωｍｗを零付近まで低減し、さらにバックラッシュ期間中におけるモータ・タイヤ間の速度差ωｍｗも一定の変動率に維持する。
本実施形態１ではトルク指令Ｔｒｅｆの変化率が小さく、ガタ詰め期間もある程度の長さなら許容できるシステムに適用するものである。ガタ詰め期間を最短にするのではなく、バックラッシュ開始時のモータ・タイヤ間の速度差ωｍｗを零付近まで低減し、さらにバックラッシュ期間中におけるモータ・タイヤ間の速度差ωｍｗも一定の変動率に維持する。
【0162】
これにより、バックラッシュ期間（通過時間）はほぼ一定になり、ガタ詰め制御期間を簡単なタイマ機能で生成することができる。従来の、ガタ速度やガタ位相などの複雑な推定演算が不要になるので、簡単な制御構成で実現できる効果が得られる。
【0163】
さらに、ジャーク波形についても、バックラッシュ期間前後に発生する不連続波形の変化振幅を低減することができるので、乗り心地を改善する効果も得られる。
【0164】
間接的なものを含め、詳細な効果を下記（１）～（４）に示す。
【0165】
（１）ガタショックとジャーク変化の抑制
バックラッシュの開始前からトルク制限が作用してバックラッシュの開始時のジャーク成分を減衰させることができる。これによりバックラッシュ期間の前後に生じる不連続幅を小さくできる。
バックラッシュの開始前からトルク制限が作用してバックラッシュの開始時のジャーク成分を減衰させることができる。これによりバックラッシュ期間の前後に生じる不連続幅を小さくできる。
【0166】
バックラッシュ終了時のモータ・タイヤ間の速度差ωｍｗを小さく、かつ、ほぼ同じレベルに制限できる。これにより、歯当たり時のガタショックを抑制できる。
【0167】
ガタ詰め制御期間を含む全期間で外乱トルクオブザーバを用いた振動抑制制御の補償効果が有効になっている。これにより、ノイズなどによりガタ詰め開始を誤検出した場合でもガタショックは少し増加するものの振動の抑制効果は得られる。このようなノイズに対する対応力、つまり信頼性の向上も間接的な効果といえる。
【0168】
上位の制御装置の視点でみると、トルク応答の遅延を補正したり機械的にガタショック対策を付加したりする場合には、ガタ詰め制御時間やガタショック特性が一定の方が調整は簡単になる。
【0169】
（２）振動抑制制御とガタ詰め制御の協調
本実施形態１に適用した振動抑制制御にはモータ速度の変化率を抑制する機能がある。そのため、振動抑制制御を有効にしたままでは、ガタ詰め制御を適用しても時間の短縮に限界があった。
本実施形態１に適用した振動抑制制御にはモータ速度の変化率を抑制する機能がある。そのため、振動抑制制御を有効にしたままでは、ガタ詰め制御を適用しても時間の短縮に限界があった。
【0170】
そのため、特許文献１では、振動抑制制御を停止して、ガタ詰め制御によるモータトルクを強制出力することにより時間短縮を実現していた。しかし、振動抑制制御とガタ詰め制御が切り替わる際のバンプレス対策も必要であった。
【0171】
これに対して、本実施形態１では時間短縮は求めず、逆に振動抑制制御を有効にすることによりガタ詰め期間の一定化を実現している。常に振動抑制制御が動作しているので、特別な過渡変動抑制用フィルタ追加などのバンプレス切り替え対策も必要ない。
【0172】
（３）外乱トルクへの対応
外乱トルクオブザーバによりタイヤ側の外乱トルクも推定できるので、トルク制限値にこれを考慮した補正を適用している。これにより勾配路などによる外乱トルクが発生しても、常に同じガタ詰め動作が実現できる。
外乱トルクオブザーバによりタイヤ側の外乱トルクも推定できるので、トルク制限値にこれを考慮した補正を適用している。これにより勾配路などによる外乱トルクが発生しても、常に同じガタ詰め動作が実現できる。
【0173】
（４）制御構成の簡素化
ガタ速度の推定やその時間積分などで構成された複雑なガタ位相の推定演算が不要になり、振動抑制制御を利用してガタ速度の制限を実現しているので、ガタ詰め制御用の特殊なトルクパターン演算も不要である。ディジタル演算装置などに実装する場合は、演算時間が短縮できる。
ガタ速度の推定やその時間積分などで構成された複雑なガタ位相の推定演算が不要になり、振動抑制制御を利用してガタ速度の制限を実現しているので、ガタ詰め制御用の特殊なトルクパターン演算も不要である。ディジタル演算装置などに実装する場合は、演算時間が短縮できる。
【0174】
ガタ詰め後のトルク増加時でも、共振を抑制するためにモータトルクをＳ字カーブのような特殊なパターンにすることが望ましい。外乱トルクオブザーバ方式の振動抑制制御には共振源となる周波数成分除去する機能があるので、ノッチフィルタのように共振成分が除去されたモータトルクを得ることができる。
【0175】
振動抑制制御とガタ詰め制御が切り替わる際のＳ字カーブ追加のようなバンプレス対策も不要なので、構成が簡素化できる。
【0176】
［実施形態２］
実施形態１の構成では、トルク指令Ｔｒｅｆの変化率が小さい場合には、ガタ詰め期間が長くなる課題が残っていた。そこで、本実施形態２では、実施形態１の構成に対して、特許文献１と同様なバックラッシュ期間を短縮するためのモータ加速トルク加算機能を追加する。
実施形態１の構成では、トルク指令Ｔｒｅｆの変化率が小さい場合には、ガタ詰め期間が長くなる課題が残っていた。そこで、本実施形態２では、実施形態１の構成に対して、特許文献１と同様なバックラッシュ期間を短縮するためのモータ加速トルク加算機能を追加する。
【0177】
特許文献１ではガタ位相推定機能を用いてガタ詰め期間を制御していたが、本実施形態２ではバックラッシュの開始を検出（推定）する機能のみ流用し、ガタ位相推定は適用せず、その代わりに設定時間で動作するタイマで代用することにより簡素化する。
【0178】
本実施形態２の構成例が図１５であり、これは、実施形態１の図１０および図１１の構成に対して、下記の要素を追加したものである。
（ａ）バックラッシュ開始の検出と加速トルクを生成するガタ詰め制御部４００（ＳＢＲＣ）
（ｂ）トルク補正部３０４
（ｃ）トルク制限部３００，図１１の破線部の第１論理和部２２２、第２論理和部２２４を有効化。
（ａ）バックラッシュ開始の検出と加速トルクを生成するガタ詰め制御部４００（ＳＢＲＣ）
（ｂ）トルク補正部３０４
（ｃ）トルク制限部３００，図１１の破線部の第１論理和部２２２、第２論理和部２２４を有効化。
【0179】
ここで、推定トルク＾Ｔｄ２については、前述の入力信号Ｔｄ１が推定軸トルク＾Ｔｄｍの代わりに近似成分のモータトルク（前回値）Ｔｍ＿ｚでも代用可能であったように、ガタ開始検出に使用する推定軸トルク＾Ｔｄｍもモータトルク（前回値）Ｔｍ＿ｚで近似することが可能である。そこで、両方の動作が選択できるようにガタ詰め制御部４００（ＳＢＲＣ）の入力前にセレクタＳＥＬ２を追加し、その出力を推定トルク＾Ｔｄ２としてある。また、本実施形態２ではガタ詰め制御部４００（ＳＢＲＣ）とトルク補正部３０４でモータ加速トルク補正部３０３を構成している。
【0180】
各要素は、下記のような構成になっている。
（ａ）バックラッシュ開始の検出と加速トルクを生成するガタ詰め制御部４００（ＳＢＲＣ）
このガタ詰め制御部４００（ＳＢＲＣ）の詳細構成を図１６に示す。特許文献１のガタ詰め制御と同様に零クロス検出部４１０により、推定トルク＾Ｔｄ２の各極性の零クロス検出信号Ｅ＿Ｆｏｒ、Ｅ＿Ｒｅｖと、その極性信号Ｓ＿ＦＲを出力する。論理和部４１１は零クロス検出信号Ｅ＿Ｆｏｒ、Ｅ＿Ｒｅｖの論理和をトルク補正タイマ部４２５に出力する。
（ａ）バックラッシュ開始の検出と加速トルクを生成するガタ詰め制御部４００（ＳＢＲＣ）
このガタ詰め制御部４００（ＳＢＲＣ）の詳細構成を図１６に示す。特許文献１のガタ詰め制御と同様に零クロス検出部４１０により、推定トルク＾Ｔｄ２の各極性の零クロス検出信号Ｅ＿Ｆｏｒ、Ｅ＿Ｒｅｖと、その極性信号Ｓ＿ＦＲを出力する。論理和部４１１は零クロス検出信号Ｅ＿Ｆｏｒ、Ｅ＿Ｒｅｖの論理和をトルク補正タイマ部４２５に出力する。
【0181】
トルク補正タイマ部４２５では、零クロスの検出から第２設定時間ｔ＿Ｇまで加速トルク補償期間ＳＧ２を生成する。具体的には、論理積部４２０で論理和部４１１の出力と反転信号ＳＥ４の論理積をトリガ信号Ｔｒｇ＿ｇとして出力する。トリガ信号Ｔｒｇ＿ｇをＳＲラッチＦＦ３のセット（Ｓ）に入力して、ガタ詰めトルク補償期間の加速トルク補償期間ＳＧ２をＯＮにする。遅延部Ｄｌｙ３ではトリガ信号Ｔｒｇ＿ｇから第２設定時間ｔ＿Ｇだけ経過するとリセット信号Ｒ３を出力して、これをＳＲラッチＦＦ３のリセット（Ｒ）に入力して加速トルク補償期間ＳＧ２をＯＦＦにする。この加速トルク補償期間ＳＧ２により、図１５のセレクタｓｗＧ２を操作する。
【0182】
実用的にはチャタリング防止用に遅延部Ｄｌｙ４とＳＲラッチＦＦ４とバッファ４２３と論理反転部４２４を追加する。ＳＲラッチＦＦ４のセット信号（Ｓ）はＳＲラッチＦＦ３と同じトリガ信号Ｔｒｇ＿ｇである。遅延部Ｄｌｙ４によりリセット信号Ｒ３から延長期間ｔ＿ＮＥだけ遅れたリセット信号をＳＲラッチＦＦ４に入力する。その結果、ＳＲラッチＦＦ４は加速トルク補償期間ＳＧ２よりも終了期間を延長期間ｔ＿ＮＥだけ延長した信号を出力する。ＳＲラッチＦＦ４の出力はバッファ４２３を介して再トリガ禁止信号ＳＮＥ４として出力する。
【0183】
この再トリガ禁止信号ＳＮＥ４の期間ではＳＲラッチＦＦ３のセット信号であるトリガ信号Ｔｒｇ＿ｇを無効にさせるため、論理反転部４２４で再トリガ禁止信号ＳＮＥ４を反転した反転信号ＳＥ４を論理積部４２０に入力する。これによりガタ詰め中や完了直後の再トリガ動作を防止する。
【0184】
ガタ詰め用の加速トルクＴＧについては、乗算部４３０で加速トルク補正成分ＴＧＨに－１を乗算する。セレクタｓｗＧ１は極性信号Ｓ＿ＦＲに基づいて、設定値である加速トルク補正成分ＴＧＨの正負の値を切り替えた値を出力する。このセレクタｓｗＧ１の出力が加速トルクＴＧとなる。
（ｂ）トルク補正部３０４
図１５の加算部３１１では、実施形態１のガタ詰め制御機能部２０２から出力される第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１に対して、前述のガタ詰め用の加速トルクＴＧを加算する。しかし、加算部３１１の挿入部分はトルク指令Ｔｒｅｆのフィルタ４５ａの積分ループ内なので、単純に加算するだけでは加速トルクＴＧが時間積分されてしまう。そこで、加速トルク補償期間ＳＧ２発生時（ゼロクロス検出時）の第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１をラッチ３１０でラッチして積分を停止させ、これに加速トルクＴＧを加算部３１１で加算したものを補正トルクＴｒｅｆ１Ｇとする。そして、セレクタｓｗＧ２により、加速トルク補償期間ＳＧ２がＯＦＦ（＝０）の区間では第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１を出力し、加速トルク補償期間ＳＧ２がＯＮ（＝１）の区間では第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１から補正トルクＴｒｅｆ１Ｇに切り替えて第２中間トルク指令Ｔｒｅｆ２として出力する構成とした。
（ｂ）トルク補正部３０４
図１５の加算部３１１では、実施形態１のガタ詰め制御機能部２０２から出力される第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１に対して、前述のガタ詰め用の加速トルクＴＧを加算する。しかし、加算部３１１の挿入部分はトルク指令Ｔｒｅｆのフィルタ４５ａの積分ループ内なので、単純に加算するだけでは加速トルクＴＧが時間積分されてしまう。そこで、加速トルク補償期間ＳＧ２発生時（ゼロクロス検出時）の第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１をラッチ３１０でラッチして積分を停止させ、これに加速トルクＴＧを加算部３１１で加算したものを補正トルクＴｒｅｆ１Ｇとする。そして、セレクタｓｗＧ２により、加速トルク補償期間ＳＧ２がＯＦＦ（＝０）の区間では第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１を出力し、加速トルク補償期間ＳＧ２がＯＮ（＝１）の区間では第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１から補正トルクＴｒｅｆ１Ｇに切り替えて第２中間トルク指令Ｔｒｅｆ２として出力する構成とした。
【0185】
（ｃ）トルク指令制限のリセット部
図１５のトルク制限部３００（Ｔｒｔｅｆ－Ｌｉｍ２）の構成は、実施形態１の構成説明の最後に記載したように、図１１のトルク制限部２００（Ｔｒｅｆ－Ｌｉｍ）の入力に加速トルク補償期間（前回値）ＳＧ２＿ｚを追加し、そして破線で示した第１論理和部２２２および第２論理和部２２４を追加する拡張を適用したものである。
図１５のトルク制限部３００（Ｔｒｔｅｆ－Ｌｉｍ２）の構成は、実施形態１の構成説明の最後に記載したように、図１１のトルク制限部２００（Ｔｒｅｆ－Ｌｉｍ）の入力に加速トルク補償期間（前回値）ＳＧ２＿ｚを追加し、そして破線で示した第１論理和部２２２および第２論理和部２２４を追加する拡張を適用したものである。
【0186】
第１論理和部２２２はリセット信号Ｒ１と加速トルク補償期間（前回値）ＳＧ２＿ｚを入力し、その論理和を第１ＳＲラッチＦＦ１の（Ｒ）と遅延部Ｄｌｙ２に出力する。第２論理和部２２４は再トリガ禁止信号ＳＮＥと加速トルク補償期間（前回値）ＳＧ２＿ｚを入力してその論理和を第２再トリガ禁止信号ＳＮＥ２として論理反転部２２５に出力する。これにより、ガタ詰め用の加速トルクの加速トルク補償期間ＳＧ２がＯＮになれば、加速トルク補償期間（前回値）ＳＧ２＿ｚを経由して図１１の第１ＳＲラッチＦＦ１を強制的にリセットして、ガタ詰め制御信号ＳＨをＯＦＦに変更しておく。
【0187】
「作用・動作の説明」
本実施形態２の動作例を図１７に示す。これは図１２と同じ条件および同じ指令パターンにおける特性（（１）～（６））を示している。最初のパターン（１）を拡大表示したものが図１８（ａ）であり、最後のパターン（６）の拡大図が図１８（ｂ）である。図９（ｂ）や図１３（ｂ）と同様に、図１８にも「（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）」の区間を示してある。
本実施形態２の動作例を図１７に示す。これは図１２と同じ条件および同じ指令パターンにおける特性（（１）～（６））を示している。最初のパターン（１）を拡大表示したものが図１８（ａ）であり、最後のパターン（６）の拡大図が図１８（ｂ）である。図９（ｂ）や図１３（ｂ）と同様に、図１８にも「（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）」の区間を示してある。
【0188】
ここでセレクタＳＥＬ１とセレクタＳＥＬ２は近似値であるモータトルク（前回値）Ｔｍ＿ｚを選択させ、また表示波形を第１中間トルク指令Ｔｒｅｆ１から第２中間トルク指令Ｔｒｅｆ２に変更している。
【0189】
最下段のロジック信号には、「バックラッシュ期間ＳＧ（Ｐ）、加速トルクの加速トルク補償期間ＳＧ２、ガタ詰め制御信号ＳＨ、チャタリング防止用の第２再トリガ禁止信号ＳＮＥ２」の順に示している。以降では、加速トルク補償期間ＳＧ２とガタ詰め制御信号ＳＨの合成期間を「ガタ詰め制御期間」と表現する。
【0190】
図１７の最初のパターン（１）だけはガタ詰め制御信号ＳＨが動作しておらず加速トルク補償期間ＳＧ２のみが動作した場合であり、その他のパターンはガタ詰め制御信号ＳＨが動作した状態から加速トルク補償期間ＳＧ２が動作する場合である。
【0191】
図１２と比較すると、実施形態１の特徴であるモータ・タイヤ間の速度差ωｍｗ（Ｐ）が加速トルク補償期間ＳＧ２の開始時に零付近の値になること、区間Ｂのバックラッシュ期間ＳＧ（Ｐ）ではほぼ一定の増加率になることは同じである。さらに、速度差ωｍｗ（Ｐ）の増加率が少し大きくなっているので、全パターンともガタ詰め制御期間が短縮できている。
【0192】
【0193】
実施形態１と同様に振動抑制制御は動作しているので、モータ速度の変化率が抑制されるようにモータトルクＴｍが補正されてほぼ一定レベルになり、それと「Ｔｒｅｆ２－ＴＦｃｏｍｐ」が一致するように補償トルクＴＦｃｏｍｐが収束する。
【0194】
しかし、図中の矢印の幅で示すように、第２中間トルク指令Ｔｒｅｆ２が増加しているのでモータトルクＴｍの収束値も増加しており、これが時間を短縮する効果を発揮する。特に実施形態１では時間が長かったパターン（１）のガタ詰め制御期間が大幅に短縮できている。
【0195】
区間Ｃの開始時つまり歯当たり時にはまだ加速トルク補償期間ＳＧ２が継続しているが、第２設定時間ｔ＿Ｇ経過後に加速トルク補償期間ＳＧ２がＯＦＦに切り替わって通常の「正方向へのトルク増加動作」に移行する。
【0196】
図１３と比較すると、加速トルク補正成分ＴＧＨにより、区間Ｃの開始時の初期の速度差ωｍｗ（Ｐ）が少し増加している。そのため、区間Ｃの開始直後では速度差ωｍｗ（Ｐ）の減衰率が少し急になるが、共振周期に影響を受ける減衰時間はほぼ同じ時間になっている。加速トルク補償期間ＳＧ２がＯＦＦ移行後は、図１３とほぼ等しい応答になり、各トルクや各速度にも振動は発生していない。
【0197】
最下段の角加加速度（ジャーク）ＪＫＭを比較すると、区間Ｂ開始時の不連続幅、および区間Ｃ開始時の不連続幅やその直後のピーク値も増加している。しかし、それは時間短縮の比率に相当する増加レベルであり、特に過大な増加は発生していない。
【0198】
実機のバックラッシュ期間ＳＧ（Ｐ）に対して加速トルク補償期間ＳＧ２は少し遅れているが、これは推定トルク＾Ｔｄ２の信号源をモータトルク（前回値）Ｔｍ＿ｚに近似しているからであり、より正確なオブザーバを利用した推定軸トルク＾Ｔｄを使用すればこの遅延を抑制できる。この動作例では、遅延がガタ詰め制御期間の余裕範囲内であるので、遅延よりも速度検出ノイズの影響回避を優先してモータトルク（前回値）Ｔｍ＿ｚを選択してある。
【0199】
「効果」
実施形態１に対して本実施形態２の追加機能を適用すると、ガタ詰め制御期間の短縮効果が得られる。特にトルク指令Ｔｒｅｆの変化率が小さい場合の短縮効果が大きい。これにより、トルク指令Ｔｒｅｆの変化率に関わらず、バックラッシュ期間ＳＧ（Ｐ）はほぼ一定の時間幅にでき、ひいてはガタ詰め制御時間を固定の時間幅に設定でき、制御構成が簡素化できる。また、トルク指令Ｔｒｅｆに対する応答性も改善できる。
実施形態１に対して本実施形態２の追加機能を適用すると、ガタ詰め制御期間の短縮効果が得られる。特にトルク指令Ｔｒｅｆの変化率が小さい場合の短縮効果が大きい。これにより、トルク指令Ｔｒｅｆの変化率に関わらず、バックラッシュ期間ＳＧ（Ｐ）はほぼ一定の時間幅にでき、ひいてはガタ詰め制御時間を固定の時間幅に設定でき、制御構成が簡素化できる。また、トルク指令Ｔｒｅｆに対する応答性も改善できる。
【0200】
以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。
【符号の説明】
【0201】
１…モータ駆動装置
２…モータ
３…伝達機構部
３ａ…ギヤ
３ｂ…シャフト
４…タイヤ
５…車体
６…制御部
６ａ…振動抑制・ガタ詰め制御部
６ｂ…トルク／電流変換部
６ｃ…電流制御部
６ｄ…電圧／ＰＷＭ変換部
６ｅ…速度検出部
４５ａ…フィルタ
１１０ａ…外乱トルクオブザーバ
１１２…振動抑制補償部
２００…トルク制限部
２０２…ガタ詰め制御機能部
３００…トルク制限部
３０３…モータ加速トルク補正部
３０４…トルク補正部
４００…ガタ詰め制御部
２…モータ
３…伝達機構部
３ａ…ギヤ
３ｂ…シャフト
４…タイヤ
５…車体
６…制御部
６ａ…振動抑制・ガタ詰め制御部
６ｂ…トルク／電流変換部
６ｃ…電流制御部
６ｄ…電圧／ＰＷＭ変換部
６ｅ…速度検出部
４５ａ…フィルタ
１１０ａ…外乱トルクオブザーバ
１１２…振動抑制補償部
２００…トルク制限部
２０２…ガタ詰め制御機能部
３００…トルク制限部
３０３…モータ加速トルク補正部
３０４…トルク補正部
４００…ガタ詰め制御部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】