(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】
(24)【登録日】2022-03-07
(45)【発行日】2022-03-15
(54)【発明の名称】電気自動車用インバータの制御装置および制御方法
(51)【国際特許分類】
B60L 15/20 20060101AFI20220308BHJP
B60L 9/18 20060101ALI20220308BHJP
H02P 21/05 20060101ALI20220308BHJP
H02P 27/06 20060101ALI20220308BHJP
【ＦＩ】
B60L15/20 J
B60L9/18 J
H02P21/05
H02P27/06
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2018170168
(22)【出願日】2018-09-12
(65)【公開番号】P2020043700
(43)【公開日】2020-03-19
【審査請求日】2021-02-03
(73)【特許権者】
【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】小川 隆一
【審査官】佐々木 淳
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－０７２９４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１４／０５７９１０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１６／１０４４２７（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６０Ｌ １／００－５８／４０
Ｂ６０Ｗ １０／００－２０／５０
Ｈ０２Ｐ ２１／０５
Ｈ０２Ｐ ２７／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電気自動車のタイヤを回転させるモータのトルク指令と、振動を抑制するための補償トルクとの偏差をとって制振トルク指令を求める制振トルク指令生成部と、前記制振トルク指令生成部によって求められた制振トルク指令に基づいてｄｑ軸変換および２相／３相変換を含む処理を行って制御電圧を演算する電流指令演算部と、
前記電流指令演算部で演算された制御電圧に基づいて直流電圧を交流電圧に変換して前記モータに供給するインバータと、を備えた電気自動車用インバータの制御装置であって、
前記制振トルク指令生成部は、
前記モータの電気角を検出して取得した検出モータ位相から検出加速度を演算する加速度演算部と、
前記加速度演算部で演算された検出加速度から特定周波数成分をフィルタリングして制振補償トルクを演算して出力する制振制御部と、
前記モータの電気角を検出して取得した検出モータ位相を微分してモータ角速度を求める速度演算部と、
前記速度演算部で求められたモータ角速度に対して速度０を目標値とする比例制御を行ってパーキング補償トルクを出力する速度制御部と、を備え、
パーキングロック解除時に、前記制振制御部から出力される制振補償トルクと前記速度制御部から出力されるパーキング補償トルクを加算したトルクを、前記振動を抑制するための補償トルクとすることを特徴とした電気自動車用インバータの制御装置。
【請求項2】
電気自動車のタイヤを回転させるモータのトルク指令と、振動を抑制するための補償トルクとの偏差をとって制振トルク指令を求める制振トルク指令生成部と、前記制振トルク指令生成部によって求められた制振トルク指令に基づいてｄｑ軸変換および２相／３相変換を含む処理を行って制御電圧を演算する電流指令演算部と、
前記電流指令演算部で演算された制御電圧に基づいて直流電圧を交流電圧に変換して前記モータに供給するインバータと、を備えた電気自動車用インバータの制御装置であって、
前記制振トルク指令生成部は、
前記モータの電気角を検出して取得した検出モータ位相から検出加速度を演算する加速度演算部と、
前記加速度演算部で演算された検出加速度から特定周波数成分をフィルタリングして制振補償トルクを演算して出力する制振制御部と、
前記モータの電気角を検出して取得した検出モータ位相を微分してモータ角速度を求める速度演算部と、
前記速度演算部で求められたモータ角速度に対して速度０を目標値とする比例制御を行ってパーキング補償トルクを出力する速度制御部と、を備え、
パーキングロック解除時は、前記速度制御部から出力されるパーキング補償トルクを、前記振動を抑制するための補償トルクとし、パーキングロック解除時以外は、前記制振制御部から出力される制振補償トルクを、前記振動を抑制するための補償トルクとすることを特徴とした電気自動車用インバータの制御装置。
【請求項3】
電気自動車のタイヤを回転させるモータのトルク指令と、振動を抑制するための補償トルクとの偏差をとって制振トルク指令を求める制振トルク指令生成部と、前記制振トルク指令生成部によって求められた制振トルク指令に基づいてｄｑ軸変換および２相／３相変換を含む処理を行って制御電圧を演算する電流指令演算部と、
前記電流指令演算部で演算された制御電圧に基づいて直流電圧を交流電圧に変換して前記モータに供給するインバータと、を備えた電気自動車用インバータの制御方法であって、
前記制振トルク指令生成部に設けた加速度演算部が、前記モータの電気角を検出して取得した検出モータ位相から検出加速度を演算し、
前記制振トルク指令生成部に設けた制振制御部が、前記加速度演算部で演算された検出加速度から特定周波数成分をフィルタリングして制振補償トルクを演算して出力し、
前記制振トルク指令生成部に設けた速度演算部が、前記モータの電気角を検出して取得した検出モータ位相を微分してモータ角速度を求め、
前記制振トルク指令生成部に設けた速度制御部が、前記速度演算部で求められたモータ角速度に対して速度０を目標値とする比例制御を行ってパーキング補償トルクを出力し、
パーキングロック解除時に、前記制振トルク指令生成部は、前記制振制御部から出力される制振補償トルクと前記速度制御部から出力されるパーキング補償トルクを加算したトルクを、前記振動を抑制するための補償トルクとすることを特徴とした電気自動車用インバータの制御方法。
【請求項4】
電気自動車のタイヤを回転させるモータのトルク指令と、振動を抑制するための補償トルクとの偏差をとって制振トルク指令を求める制振トルク指令生成部と、前記制振トルク指令生成部によって求められた制振トルク指令に基づいてｄｑ軸変換および２相／３相変換を含む処理を行って制御電圧を演算する電流指令演算部と、
前記電流指令演算部で演算された制御電圧に基づいて直流電圧を交流電圧に変換して前記モータに供給するインバータと、を備えた電気自動車用インバータの制御方法であって、
前記制振トルク指令生成部に設けた加速度演算部が、前記モータの電気角を検出して取得した検出モータ位相から検出加速度を演算し、
前記制振トルク指令生成部に設けた制振制御部が、前記加速度演算部で演算された検出加速度から特定周波数成分をフィルタリングして制振補償トルクを演算して出力し、
前記制振トルク指令生成部に設けた速度演算部が、前記モータの電気角を検出して取得した検出モータ位相を微分してモータ角速度を求め、
前記制振トルク指令生成部に設けた速度制御部が、前記速度演算部で求められたモータ角速度に対して速度０を目標値とする比例制御を行ってパーキング補償トルクを出力し、
パーキングロック解除時は、前記制振トルク指令生成部が、前記速度制御部から出力されるパーキング補償トルクを、前記振動を抑制するための補償トルクとし、パーキングロック解除時以外は、前記制振トルク指令生成部が、前記制振制御部から出力される制振補償トルクを、前記振動を抑制するための補償トルクとすることを特徴とした電気自動車用インバータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気自動車のパーキングロック解除時の振動抑制に関するものである。
【背景技術】
【0002】
電気自動車は、一般的にバッテリ、バッテリの直流電圧を交流電圧に変換しモータに印加するインバータ、タイヤを回転させるモータ、などから構成される。前記インバータは、アクセル・ブレーキ等の動作から生成されるトルク指令に基づいて、モータが適正なトルクで運転できるような振幅・周波数の交流電圧を生成してモータへ印加する。
【0003】
電気自動車の駆動トルク伝達系は、モータトルクがドライブシャフトを介してタイヤを回転させ、タイヤの回転運動が車体の前後運動へと伝わる２慣性系である。この慣性系は共振特性を持つため、モータトルク、もしくは外乱によって車体の共振（振動）が励起され、乗り心地を悪化させる。
【0004】
外乱の生じる１つの事例として、パーキングロック解除時にドライブシャフトのねじれが解放されることによって生じるトルクの衝撃がある。
【0005】
パーキングロック解除時のモータ振動を抑制する先行技術として、例えば特許文献１に記載の技術がある。特許文献１では、パーキングロック解除時の衝撃を抑えるために、検出した回転方向と逆方向のトルクを与えている（特許文献１の図２のフロー参照）。しかし特許文献１には、振動抑制の精度や定量的な効果については記載されていない。
【0006】
また、他のパーキングロック解除時の衝撃を抑える先行技術として、例えば特許文献２に記載の技術がある。特許文献２は、共振成分（例えば０．１～１０００Ｈｚ）を抽出してそれに基づく補償トルクをフィードバックする方式であり、以下にその共振抑制方式を説明する。
【0007】
まず、図７は特許文献２に示されている電気自動車の全体構成図である。図７において、１は各種センサ２から取得した車両１００の状態に関する車両情報に基づいて、モータ４を駆動させるための第１のトルク指令値Ｔｒｅｆを出力する車両制御装置である。
【0008】
３はモータ制御装置であり、共振抑制制御部３１、ゲイン演算回路３２、加算器３３、電流指令演算部３４、バッテリ８の直流電圧を交流電圧に変換してモータ４に供給するインバータ３５を備えている。
【0009】
モータ４はトランスミッション６を介して駆動輪（タイヤ）７に接続され、駆動輪７を回転させる。前記各種センサ２としては、ブレーキポジションセンサ２１、シフトポジションセンサ２２、アクセルポジションセンサ（図示省略）、車速センサ（図示省略）等が含まれる。
【0010】
共振抑制制御部３１の第１の処理は、レゾルバセンサ５（モータ電気角センサ）を介してモータ４の回転速度（ω）を取得し、これに基づいて車両共振成分を抽出し、車両共振抑制値を算出するものである。この車両共振抑制値は、ゲイン演算回路３２においてゲイン関数ｋが乗算されて第２のトルク指令値Ｔｉｎｈとして出力される。
【0011】
また共振抑制制御部３１の第２の処理は、各種センサ２からの車両情報に基づいて共振抑制補償の必要性を判定し、必要性がないと判定した場合は、前記車両共振抑制値の出力を禁止し第２のトルク指令値Ｔｉｎｈを零とするものである。
【0012】
加算器３３は、第１のトルク指令値Ｔｒｅｆおよび第２のトルク指令値Ｔｉｎｈを合算するが、Ｔｉｎｈが負のトルクであることから実際にはＴｒｅｆからＴｉｎｈの絶対値を差し引いた値を、共振抑制補償後の駆動トルク指令値として出力する。
【0013】
電流指令値演算部３４は、加算器３３から出力される共振抑制補償後の駆動トルク指令値に基づいて、ｄｑ軸変換、２相／３相変換等の演算処理を行って、３相交流の制御電圧を生成する。
【0014】
インバータ３５のパワースイッチング素子（図示省略）は電流指令演算部３４で生成された３相交流の制御電圧により駆動され、インバータ３５はバッテリ８の直流電圧を所望の３相交流波形の交流電圧に変換してモータ４を駆動させる。
【0015】
【0016】
図８は従来法のシステム構成を示しているが、特許文献２には加速度を用いた共振抑制について記述があることをふまえ、ここでは加速度から補償トルクを算出するシステム構成とした。
【0017】
図８の制振制御システムには、トルク指令Ｔ*と検出モータ位相θが入力される。トルク指令Ｔ*は図８の制振制御システムより上位、すなわち図７の車両制御装置１によって、運転状況、運転上の目標等に基づいて決められる任意のトルク指令とする。
【0018】
検出モータ位相θは、モータの電気角を検出して取得した位相であり、例えばモータ（図７のモータ４）に備え付けられているエンコーダにより検出される。
【0019】
５１は、前記検出モータ位相θを微分して検出速度ωｄｅｔ＝ｄθ／ｄｔを求め、さらにこれを微分した検出加速度ｄωｄｅｔ／ｄｔを出力する加速度演算部である。
【0020】
５２は、加速度演算部５１から出力される検出加速度ｄωｄｅｔ／ｄｔを基に制振補償トルクＴｖを演算して出力する制振制御部である。
【0021】
５７は、入力されたトルク指令Ｔ*から制振制御部５２で演算された制振補償トルクＴｖを減算する減算器であり、その減算結果（偏差出力）は制振トルク指令Ｔ**として出力される。
【0022】
制振制御部５２は図９のように構成されている。図９において、６１は、前記加速度演算部５１で演算された検出加速度（検出角加速度）ｄωｄｅｔ／ｄｔから、車両の共振に関係する特定の周波数成分のみをフィルタリングするバンドパスフィルタである。バンドパスフィルタ６１の出力にはゲイン乗算器６２のゲインが乗算され、制振補償トルクＴｖとして出力される。
【0023】
なお、バンドパスフィルタ６１は共振の抑制のためのフィルタであればよく、例えばローパスフィルタに置き換えてもよい。図８に示すようにトルク指令Ｔ*から制振補償トルクＴｖを減算するため、ゲイン乗算器６２のゲインは０以上の正の値で適切な値を設定するものとする。
【0024】
演算された制振補償トルクＴｖは制振制御部５２から出力され、図８の減算器５７においてトルク指令Ｔ*から制振補償トルクＴｖを減算した値が制振トルク指令Ｔ**となる。この制振トルク指令Ｔ**が図７の加算器３３の出力に相当する。
【0025】
制振トルク指令Ｔ**に基づいて、図７の電流指令演算部３４がｄｑ軸変換、２相／３相変換などの処理を行い、３相交流の制御電圧を生成し、インバータ３５へ入力する。インバータ３５は、３相交流の制御電圧と三角波キャリア信号との比較によってインバータ内の各パワースイッチング素子のゲート信号（オン、オフ信号）を生成し交流電圧（ＰＷＭ電圧）を出力して、負荷であるモータ４を制御する。
【0026】
なお、この従来法の共振抑制技術は、パーキングロック解除時に限定するものではなく、電気自動車の走行中にも適用できる技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0027】
【文献】特許第３９０３８１３号公報
【文献】特開２０１４－７２９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0028】
図７～図９で述べた従来の制振制御法では、バンドパスフィルタ（６１）で抽出した、特定の共振周波数成分の振動抑制については有効である。言い換えると、バンドパスフィルタで抽出した特定の共振周波数成分以外に対しての振動抑制効果は低い。
【0029】
このため、パーキングロック解除時に生じるステップ状の衝撃、つまり共振周波数以外の多周波数成分を含む衝撃による振動を、完全に抑制することはできない。よって電気自動車の乗り心地がよくない、という問題があった。
【0030】
本発明は、上記課題を解決するものであり、その目的は、パーキングロック解除時に生じる衝撃を、全周波数域に対し抑制することができる電気自動車用インバータの制御装置および制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0031】
上記課題を解決するための請求項１に記載の電気自動車用インバータの制御装置は、
電気自動車のタイヤを回転させるモータのトルク指令と、振動を抑制するための補償トルクとの偏差をとって制振トルク指令を求める制振トルク指令生成部と、
前記制振トルク指令生成部によって求められた制振トルク指令に基づいてｄｑ軸変換および２相／３相変換を含む処理を行って制御電圧を演算する電流指令演算部と、
前記電流指令演算部で演算された制御電圧に基づいて直流電圧を交流電圧に変換して前記モータに供給するインバータと、を備えた電気自動車用インバータの制御装置であって、
前記制振トルク指令生成部は、
前記モータの電気角を検出して取得した検出モータ位相から検出加速度を演算する加速度演算部と、
前記加速度演算部で演算された検出加速度から特定周波数成分をフィルタリングして制振補償トルクを演算して出力する制振制御部と、
前記モータの電気角を検出して取得した検出モータ位相を微分してモータ角速度を求める速度演算部と、
前記速度演算部で求められたモータ角速度に対して速度０を目標値とする比例制御を行ってパーキング補償トルクを出力する速度制御部と、を備え、
パーキングロック解除時に、前記制振制御部から出力される制振補償トルクと前記速度制御部から出力されるパーキング補償トルクを加算したトルクを、前記振動を抑制するための補償トルクとすることを特徴としている。
電気自動車のタイヤを回転させるモータのトルク指令と、振動を抑制するための補償トルクとの偏差をとって制振トルク指令を求める制振トルク指令生成部と、
前記制振トルク指令生成部によって求められた制振トルク指令に基づいてｄｑ軸変換および２相／３相変換を含む処理を行って制御電圧を演算する電流指令演算部と、
前記電流指令演算部で演算された制御電圧に基づいて直流電圧を交流電圧に変換して前記モータに供給するインバータと、を備えた電気自動車用インバータの制御装置であって、
前記制振トルク指令生成部は、
前記モータの電気角を検出して取得した検出モータ位相から検出加速度を演算する加速度演算部と、
前記加速度演算部で演算された検出加速度から特定周波数成分をフィルタリングして制振補償トルクを演算して出力する制振制御部と、
前記モータの電気角を検出して取得した検出モータ位相を微分してモータ角速度を求める速度演算部と、
前記速度演算部で求められたモータ角速度に対して速度０を目標値とする比例制御を行ってパーキング補償トルクを出力する速度制御部と、を備え、
パーキングロック解除時に、前記制振制御部から出力される制振補償トルクと前記速度制御部から出力されるパーキング補償トルクを加算したトルクを、前記振動を抑制するための補償トルクとすることを特徴としている。
【0032】
また、請求項２に記載の電気自動車用インバータの制御装置は、
電気自動車のタイヤを回転させるモータのトルク指令と、振動を抑制するための補償トルクとの偏差をとって制振トルク指令を求める制振トルク指令生成部と、
前記制振トルク指令生成部によって求められた制振トルク指令に基づいてｄｑ軸変換および２相／３相変換を含む処理を行って制御電圧を演算する電流指令演算部と、
前記電流指令演算部で演算された制御電圧に基づいて直流電圧を交流電圧に変換して前記モータに供給するインバータと、を備えた電気自動車用インバータの制御装置であって、
前記制振トルク指令生成部は、
前記モータの電気角を検出して取得した検出モータ位相から検出加速度を演算する加速度演算部と、
前記加速度演算部で演算された検出加速度から特定周波数成分をフィルタリングして制振補償トルクを演算して出力する制振制御部と、
前記モータの電気角を検出して取得した検出モータ位相を微分してモータ角速度を求める速度演算部と、
前記速度演算部で求められたモータ角速度に対して速度０を目標値とする比例制御を行ってパーキング補償トルクを出力する速度制御部と、を備え、
パーキングロック解除時は、前記速度制御部から出力されるパーキング補償トルクを、前記振動を抑制するための補償トルクとし、パーキングロック解除時以外は、前記制振制御部から出力される制振補償トルクを、前記振動を抑制するための補償トルクとすることを特徴としている。
電気自動車のタイヤを回転させるモータのトルク指令と、振動を抑制するための補償トルクとの偏差をとって制振トルク指令を求める制振トルク指令生成部と、
前記制振トルク指令生成部によって求められた制振トルク指令に基づいてｄｑ軸変換および２相／３相変換を含む処理を行って制御電圧を演算する電流指令演算部と、
前記電流指令演算部で演算された制御電圧に基づいて直流電圧を交流電圧に変換して前記モータに供給するインバータと、を備えた電気自動車用インバータの制御装置であって、
前記制振トルク指令生成部は、
前記モータの電気角を検出して取得した検出モータ位相から検出加速度を演算する加速度演算部と、
前記加速度演算部で演算された検出加速度から特定周波数成分をフィルタリングして制振補償トルクを演算して出力する制振制御部と、
前記モータの電気角を検出して取得した検出モータ位相を微分してモータ角速度を求める速度演算部と、
前記速度演算部で求められたモータ角速度に対して速度０を目標値とする比例制御を行ってパーキング補償トルクを出力する速度制御部と、を備え、
パーキングロック解除時は、前記速度制御部から出力されるパーキング補償トルクを、前記振動を抑制するための補償トルクとし、パーキングロック解除時以外は、前記制振制御部から出力される制振補償トルクを、前記振動を抑制するための補償トルクとすることを特徴としている。
【0033】
また、請求項３に記載の電気自動車用インバータの制御方法は、
電気自動車のタイヤを回転させるモータのトルク指令と、振動を抑制するための補償トルクとの偏差をとって制振トルク指令を求める制振トルク指令生成部と、
前記制振トルク指令生成部によって求められた制振トルク指令に基づいてｄｑ軸変換および２相／３相変換を含む処理を行って制御電圧を演算する電流指令演算部と、
前記電流指令演算部で演算された制御電圧に基づいて直流電圧を交流電圧に変換して前記モータに供給するインバータと、を備えた電気自動車用インバータの制御方法であって、
前記制振トルク指令生成部に設けた加速度演算部が、前記モータの電気角を検出して取得した検出モータ位相から検出加速度を演算し、
前記制振トルク指令生成部に設けた制振制御部が、前記加速度演算部で演算された検出加速度から特定周波数成分をフィルタリングして制振補償トルクを演算して出力し、
前記制振トルク指令生成部に設けた速度演算部が、前記モータの電気角を検出して取得した検出モータ位相を微分してモータ角速度を求め、
前記制振トルク指令生成部に設けた速度制御部が、前記速度演算部で求められたモータ角速度に対して速度０を目標値とする比例制御を行ってパーキング補償トルクを出力し、
パーキングロック解除時に、前記制振トルク指令生成部は、前記制振制御部から出力される制振補償トルクと前記速度制御部から出力されるパーキング補償トルクを加算したトルクを、前記振動を抑制するための補償トルクとすることを特徴としている。
電気自動車のタイヤを回転させるモータのトルク指令と、振動を抑制するための補償トルクとの偏差をとって制振トルク指令を求める制振トルク指令生成部と、
前記制振トルク指令生成部によって求められた制振トルク指令に基づいてｄｑ軸変換および２相／３相変換を含む処理を行って制御電圧を演算する電流指令演算部と、
前記電流指令演算部で演算された制御電圧に基づいて直流電圧を交流電圧に変換して前記モータに供給するインバータと、を備えた電気自動車用インバータの制御方法であって、
前記制振トルク指令生成部に設けた加速度演算部が、前記モータの電気角を検出して取得した検出モータ位相から検出加速度を演算し、
前記制振トルク指令生成部に設けた制振制御部が、前記加速度演算部で演算された検出加速度から特定周波数成分をフィルタリングして制振補償トルクを演算して出力し、
前記制振トルク指令生成部に設けた速度演算部が、前記モータの電気角を検出して取得した検出モータ位相を微分してモータ角速度を求め、
前記制振トルク指令生成部に設けた速度制御部が、前記速度演算部で求められたモータ角速度に対して速度０を目標値とする比例制御を行ってパーキング補償トルクを出力し、
パーキングロック解除時に、前記制振トルク指令生成部は、前記制振制御部から出力される制振補償トルクと前記速度制御部から出力されるパーキング補償トルクを加算したトルクを、前記振動を抑制するための補償トルクとすることを特徴としている。
【0034】
また、請求項４に記載の電気自動車用インバータの制御方法は、
電気自動車のタイヤを回転させるモータのトルク指令と、振動を抑制するための補償トルクとの偏差をとって制振トルク指令を求める制振トルク指令生成部と、
前記制振トルク指令生成部によって求められた制振トルク指令に基づいてｄｑ軸変換および２相／３相変換を含む処理を行って制御電圧を演算する電流指令演算部と、
前記電流指令演算部で演算された制御電圧に基づいて直流電圧を交流電圧に変換して前記モータに供給するインバータと、を備えた電気自動車用インバータの制御方法であって、
前記制振トルク指令生成部に設けた加速度演算部が、前記モータの電気角を検出して取得した検出モータ位相から検出加速度を演算し、
前記制振トルク指令生成部に設けた制振制御部が、前記加速度演算部で演算された検出加速度から特定周波数成分をフィルタリングして制振補償トルクを演算して出力し、
前記制振トルク指令生成部に設けた速度演算部が、前記モータの電気角を検出して取得した検出モータ位相を微分してモータ角速度を求め、
前記制振トルク指令生成部に設けた速度制御部が、前記速度演算部で求められたモータ角速度に対して速度０を目標値とする比例制御を行ってパーキング補償トルクを出力し、
パーキングロック解除時は、前記制振トルク指令生成部が、前記速度制御部から出力されるパーキング補償トルクを、前記振動を抑制するための補償トルクとし、パーキングロック解除時以外は、前記制振トルク指令生成部が、前記制振制御部から出力される制振補償トルクを、前記振動を抑制するための補償トルクとすることを特徴としている。
電気自動車のタイヤを回転させるモータのトルク指令と、振動を抑制するための補償トルクとの偏差をとって制振トルク指令を求める制振トルク指令生成部と、
前記制振トルク指令生成部によって求められた制振トルク指令に基づいてｄｑ軸変換および２相／３相変換を含む処理を行って制御電圧を演算する電流指令演算部と、
前記電流指令演算部で演算された制御電圧に基づいて直流電圧を交流電圧に変換して前記モータに供給するインバータと、を備えた電気自動車用インバータの制御方法であって、
前記制振トルク指令生成部に設けた加速度演算部が、前記モータの電気角を検出して取得した検出モータ位相から検出加速度を演算し、
前記制振トルク指令生成部に設けた制振制御部が、前記加速度演算部で演算された検出加速度から特定周波数成分をフィルタリングして制振補償トルクを演算して出力し、
前記制振トルク指令生成部に設けた速度演算部が、前記モータの電気角を検出して取得した検出モータ位相を微分してモータ角速度を求め、
前記制振トルク指令生成部に設けた速度制御部が、前記速度演算部で求められたモータ角速度に対して速度０を目標値とする比例制御を行ってパーキング補償トルクを出力し、
パーキングロック解除時は、前記制振トルク指令生成部が、前記速度制御部から出力されるパーキング補償トルクを、前記振動を抑制するための補償トルクとし、パーキングロック解除時以外は、前記制振トルク指令生成部が、前記制振制御部から出力される制振補償トルクを、前記振動を抑制するための補償トルクとすることを特徴としている。
【発明の効果】
【0035】
本発明によれば、速度０を目標値とする比例制御を行って出力される速度制御部のパーキング補償トルクを用いているので、パーキングロック解除時に生じる衝撃を、全周波数域に対して抑制することができる。このため、振動がより抑制されて電気自動車の乗り心地が改善される。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】本発明の実施例１における制振トルク指令生成部の構成図。
【図3】パーキングロック解除時のシミュレーションに用いるモデルを表し、（ａ）は制振制御からトルク発生までのブロック図、（ｂ）は車両慣性系のブロック図。
【図4】パーキングロック解除直後のシミュレーション結果を表し、（ａ）は駆動トルクの波形図、（ｂ）は制振トルク指令の波形図。
【図5】パーキングロック解除後の定常状態のシミュレーション結果を表し、（ａ）は駆動トルクの波形図、（ｂ）は制振トルク指令の波形図。
【図6】本発明の実施例２における制振トルク指令生成部の構成図。
【図7】特許文献２に記載の電気自動車の全体構成図。
【図8】従来の制振制御システムの一例を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【0037】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。本発明では、トルクがもたらす車体の衝撃と共振への対策として、検出モータ速度に基いて速度制御を行って補償トルクを算出することで、トルク指令を補償する。
【実施例1】
【0038】
図１、図２は、例えば図７の電気自動車に適用される、実施例１（提案法）による制振制御システム（本発明の制振トルク指令生成部）の構成を表し、図８、図９の従来法のシステム構成と同一部分は同一符号をもって示している。
【0039】
図１のシステムには、従来法のシステムと同様にトルク指令Ｔ*と検出モータ位相θが入力される。トルク指令Ｔ*は従来法と同じく上位（例えば図７の車両制御装置１）で決められる任意のトルク指令である。検出モータ位相θはモータ４に備え付けられているエンコーダによって検出し、加速度演算部５１と速度演算部５３に入力される。
【0040】
加速度演算部５１は従来法と同様に、検出モータ位相θを微分して検出速度ωｄｅｔ＝ｄθ／ｄｔを求め、さらにこれを微分した検出加速度ｄωｄｅｔ／ｄｔを出力する。
【0041】
制振制御部５２は、従来法と同様に、加速度演算部５１から出力される検出加速度ｄωｄｅｔ／ｄｔを基に、車両の共振に関係する特定周波数成分をフィルタリングして制振補償トルクＴｖを演算して出力する。
【0042】
速度演算部５３は、検出モータ位相θを微分演算することでモータ角速度ωｄｅｔを出力する。
【0043】
速度制御部５４は、速度演算部５３で演算されたモータ角速度ωｄｅｔを基に、速度０を目標値（速度指令ωｒｅｆ＝０）とする比例制御（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ；以下、Ｐ制御と称することもある）を行ってパーキング補償トルクＴｐを出力する。
【0044】
５５は、速度制御部５４から出力されるパーキング補償トルクＴｐと０値とを切り替えるパーキング切替スイッチであり、パーキングロック解除時のみＯＮ側（Ｔｐ側）とされ、それ以外はＯＦＦ側（０値側）とされる。
【0045】
５６は、制振制御部５２から出力される制振補償トルクＴｖと、パーキング切替スイッチ５５で切り替えられたトルク値（パーキング補償トルクＴｐ又は０値）を加算する加算器である。
【0046】
加算器５６の加算出力は補償トルクＴｃ（本発明の、振動を抑制するための補償トルク）とされる。
【0047】
前記パーキング切替スイッチ５５がＯＮの場合（パーキングロック解除時）は、制振補償トルクＴｖと、モータ角速度を基にＰ制御を行って求めたパーキング補償トルクＴｐとを加算したトルク値が補償トルクＴｃとなり、パーキング切替スイッチ５５がＯＦＦの場合（パーキングロック解除以外の場合）は、制振補償トルクＴｖと０値とを加算したトルク値が補償トルクＴｃとなる。
【0048】
前記補償トルクＴｃは、減算器５７においてトルク指令Ｔ*から減算される。減算器５７の減算結果（偏差出力）は制振トルク指令Ｔ**として、例えば図７の電流指令演算部３４に出力される。
【0049】
前記速度制御部５４の具体的な構成の一例は図２となる。図２において、設定した速度指令ωｒｅｆと検出角速度（モータ角速度）ωｄｅｔの偏差をとる減算器５８と、減算器５８の偏差出力に比例ゲインＫｐを乗算するゲイン乗算器５９とを備え、検出角速度ωｄｅｔに対して速度０を目標値とするＰ制御を行ってパーキング補償トルクＴｐを出力するように構成されている。
【0050】
速度制御部５４は、図２のように速度指令ωｒｅｆと検出角速度ωｄｅｔを入力とするが、パーキングロック解除時はモータが回転しないことが望ましいため、速度指令ωｒｅｆは０で固定される。
【0051】
速度制御はＰ制御によって行われ、このときの比例ゲインはＫｐである。比例ゲインＫｐの値については、車両の重量やモータの性能などに合わせて、０以上の適切な値を設定する。Ｐ制御の演算結果がパーキング補償トルクＴｐとして、速度制御部５４から出力され、図１に示すようにパーキング切替スイッチ５５に入力される。
【0052】
従来法の制振制御は共振成分の抑制効果は高いが、バンドパスフィルタで共振成分の抽出を行うため共振成分以外の抑制には不向きである。よって、パーキング時に自重（自動車に作用する重力）により蓄積したドライブシャフトのねじれがパーキングロック解除によって解放される際生じるステップ状のトルク、つまり多周波数成分を含むトルクについて、すべての衝撃を抑制することはできない。
【0053】
これを受けて本実施例による方式（以下、提案法と称することもある）においては、従来法で抽出できない周波数を抑制するために、図１に示すように、パーキングロック解除時に限り、トルク指令Ｔ*と検出モータ位相θという従来法と同じ入力を用いて、速度０を目標値とする速度制御を行うように構成したので、パーキングロック解除時の衝撃を全域の周波数に対して抑制することができる。
【0054】
従来法と提案法について、以下で制御性能を確認する。
【0055】
制振制御をしなかった場合、従来法である制振制御を行った場合、提案法である制振制御とＰ制御による速度制御を行った場合の３種類について、パーキングロック解除時のシミュレーション結果を図４に示し、パーキングロック解除後の定常状態のシミュレーション結果を図５に示す。このシミュレーションでは、図３（ａ），（ｂ）に示すブロック図のモデルを用いた。
【0056】
図３（ａ）は、制振トルク指令Ｔ**をインバータの電流制御系に入力し、インバータで行う電流制御を経てモータトルクＴＭとして出力されるまでを示すブロック図である。
【0057】
図３（ｂ）は車両慣性系のブロック図を示しており、各部の定義は次のとおりである。Ｊｍはモータの慣性モーメント、Ｊｔはタイヤの慣性モーメント、Ｗｃは車両の質量、Ｒｔはタイヤ径、Ｇはギア比、Ｋｄはドライブシャフトの弾性係数、Ｋｒはタイヤと路面の摩擦係数、ωｍはモータ角速度、ωｔはタイヤ角速度、Ｖｃは車体速度、ＴＭはモータトルク、Ｔｄはドライブシャフトの駆動トルク、θｄはドライブシャフトのねじれ角、Ｆｃは車体駆動力、Ｆｄｉｓｔは車体への外乱、ｓはラプラス演算子を表している。
【0058】
図３（ａ）の入力にあたる制振トルク指令Ｔ**は従来法と提案法の各システム出力であり、もし制振制御を行わないとすれば、従来法と提案法の入力に相当する上位からのトルク指令Ｔ*がＴ**に該当する。ここでは、制振トルク指令Ｔ**が制御時間と電流制御の時定数だけ遅れる以外は変化することなくモータトルクＴＭとなり慣性系に与えられる理想的なトルク制御を想定している。
【0059】
図３のブロック図に示されるモデルを用いたシミュレーションにおける、パーキングロック解除手順は以下のようになる。
【0060】
（１）常に車体に対し、自重（自動車に作用する重力）の坂道方向成分に相当する外乱Ｆｄｉｓｔが入る状態にして、坂道での停車を模擬する。また、運転開始前を想定し制御システムへの入力のトルク指令Ｔ*は常に０で保つ。
【0061】
（２）タイヤ角速度ωｔを演算する積分部（１／Ｊｔｓのブロック）及びモータ角速度ωｍを演算する積分部（１／Ｊｍｓのブロック）を初期値０にリセットし続けて、フットブレーキ、シフトブレーキともにかかった状態を模擬する。
【0062】
（３）タイヤ角速度ωｔの積分部のリセットのみ止めてωｔが値を持つようにし、フットブレーキを離し、シフトブレーキのみかかった状態を模擬する。このとき自重を模擬した外乱Ｆｄｉｓｔによってドライブシャフトにねじりが発生する。
【0063】
（４）タイヤ角速度ωｔを再びリセットし続ける状態にして、再度フットブレーキ、シフトブレーキがかかった状態にする。このとき、ドライブシャフトのねじれはωｔのリセットを再開する直前のねじれ量で固定される。
【0064】
（５）モータ角速度ωｍのリセットのみ止めてωｍが値を持つようにし、フットブレーキがかかり、シフトブレーキが解除された状態、つまりパーキングロック解除を模擬する。この際、ドライブシャフトのねじれが解放され、トルクが発生する。
【0065】
パーキングロック解除時の制御性能については、人間の感じる乗り心地を確認するため、本来は車体前後運動の加速度を観測することが望ましいが、この手順では（５）のパーキングロック解除時にタイヤ角速度ωｔは０にリセットされ続けるため、ドライブシャフトに生じたトルクが車体加速度まで伝わらず、加速度を観測しても制御性能を比較することができない。
【0066】
そこで、実車の車体加速度の変化量の大小とドライブシャフトの駆動トルクＴｄの変化量の大小は対応するものと考え、図４では駆動トルクＴｄを観測している。つまり、駆動トルクＴｄの変化量が小さいほど乗り心地がよいと想定した。
【0067】
図４（ａ），図５（ａ）は駆動トルクＴｄを表し、図４（ｂ），図５（ｂ）は制振トルク指令Ｔ**を表している。図４、図５の各図において、破線は制振制御なしの場合の波形、一点鎖線は従来法である制振制御を行った場合の波形、実線は提案法である制振制御とＰ制御による速度制御を行った場合の波形を各々示している。
【0068】
図４のシミュレーション結果では、ドライブシャフトのねじりを生じさせる過程を省略しパーキングロック解除時のみをピックアップしている。図４（ａ）の駆動トルクＴｄのグラフに示される通り、制振制御なし（破線）ではパーキングロック解除時の衝撃で持続的な共振が発生している。
【0069】
これに対して従来法の制振制御（一点鎖線）ではこの共振を抑えられている。しかし、パーキングロック解除直後についてだけは制振制御なし時の半分ほどのピークでトルクが生じている。これは、ステップ状の衝撃（多周波数成分を含む衝撃）に対し共振成分付近だけを抑制したため発生したものである。
【0070】
これに対し提案法の制振制御＋Ｐ制御（実線）では、共振成分以外も抑制したため、持続的な共振を抑えるだけでなく始めのトルクも抑制し正方向へオーバーシュートすることなく０へと収束させている。図４（ｂ）の制振トルク指令Ｔ**を見ると、提案法では従来法に比べてパーキングロック解除時のトルク指令が大きくなっており、これによってパーキングロック解除直後の衝撃を抑えていることがわかる。
【0071】
また、従来法の制振制御では、図４の３．６秒付近で僅かに駆動トルクが発生している。これについては、パーキングロック解除から時間がたった後の定常状態を示す図５からわかるように、従来法では共振が落ち着いた後も制振制御が僅かなトルクを指令しているため、シャフトがバックラッシュ内で回転し続け、最後にはバックラッシュを抜けることによって駆動トルクが生じ、その駆動トルクを制振制御で抑制するということを繰り返している。つまり従来法では指令に残留トルクを生じる。この残留トルクについても、提案法では生じていない。
【0072】
ここまで、パーキングロック解除状態の運転性能を考えてきたが、ここでモータが回転する通常走行についても検討する。従来法は、発生した共振を抑制するのみで、長期的にトルク指令を妨げることがなく、通常走行にも用いることができる制御システムである。
【0073】
これに対して提案法を通常走行で利用した場合、速度制御部５４は速度０を目標値としたＰ制御であるため、モータ角速度が何らかの値になるように制御している通常走行時の入力トルク指令Ｔ*について、常にそれを妨げるような補償トルクを生じてしまう。よって提案法の速度制御は通常走行には適さず、提案法を利用する場合はパーキングロック解除時のみ用いられるようにパーキング切替スイッチ５５で切り替えを行う。
【0074】
以上のように本実施例１によれば、速度制御部５４によって、全域の周波数に対する速度制御を行っているため、パーキングロック解除時に生じるトルクのステップ状の衝撃を、正方向へのオーバーシュートなく抑制することができる。よって、振動がより抑制されて、電気自動車の乗り心地を改善することができる。
【実施例2】
【0075】
実施例１の図１では、振動を抑制するための補償トルクＴｃを、制振補償トルクＴｖのみとするか、又は制振補償トルクＴｖとパーキング補償トルクＴｐを加算したトルクとするかを、パーキング切替スイッチ５５で切り替えるように構成していた。
【0076】
しかし、速度制御部５４から出力されるパーキング補償トルクＴｐは全域の周波数成分の衝撃トルクを抑制するため、制振補償トルクＴｖを用いなくともパーキングロック解除時の衝撃を抑えるある程度の効果は得られる。
【0077】
そこで本実施例２では、制振制御システム（制振トルク指令生成部）を図６のように構成した。図６において図１と同一部分は同一符号をもって示している。図６において図１と異なる点は、図１の加算器５６を除去し、パーキング切替スイッチ５５は、制振制御部５２の制振補償トルクＴｖと速度制御部５４のパーキング補償トルクＴｐを切り替えるスイッチとし、パーキングロック解除時のみＯＮ側（Ｔｐ側）とされ、それ以外はＯＦＦ側（Ｔｖ側）とされるように構成した点にあり、その他の部分は図１と同様に構成されている。
【0078】
本実施例２ではパーキング切替スイッチ５５で切り替えられたトルク（Ｔｖ又はＴｐ）が、振動を抑制するための補償トルクＴｃとされる。
【0079】
本実施例２によれば、パーキングロック解除時に、制振補償トルクＴｖを加算することなく、速度制御部５４で求めたパーキング補償トルクＴｐを用いることにより、衝撃を全周波数域において抑制することができる。
【符号の説明】
【0080】
４…モータ
５…レゾルバセンサ
６…トランスミッション
７…駆動輪
８…バッテリ
３４…電流指令演算部
３５…インバータ
５１…加速度演算部
５２…制振制御部
５３…速度演算部
５４…速度制御部
５５…パーキング切替スイッチ
５６…加算器
５７、５８…減算器
５９、６２…ゲイン乗算器
６１…バンドパスフィルタ
５…レゾルバセンサ
６…トランスミッション
７…駆動輪
８…バッテリ
３４…電流指令演算部
３５…インバータ
５１…加速度演算部
５２…制振制御部
５３…速度演算部
５４…速度制御部
５５…パーキング切替スイッチ
５６…加算器
５７、５８…減算器
５９、６２…ゲイン乗算器
６１…バンドパスフィルタ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】