(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの出力軸もしくは駆動伝達経路に接続されたモータジェネレータと、
モータジェネレータを用いてエンジン出力の補助もしくは回生を行う駆動回生量を指示するための運転指示信号を生成する運転指示信号生成部と、
モータジェネレータを用いてエンジンもしくは駆動軸のトルク変動を低減するための制振制御信号を生成する制振制御信号生成部と、
前記運転指示信号と制振制御信号との合成信号を生成する指令信号生成部と、
この合成信号をモータジェネレータの出力可能な指示値内に納まるように制限する指令信号制限部と、
この指令信号制限部の出力信号にしたがってモータジェネレータを運転するための動作信号を生成する動作信号生成部と、を備えると共に、
この指令信号制限部の出力信号の所定の時間における平均値を算出する平均値算出部と、
この平均値が前記運転指示信号の値となるように前記合成信号を調整する指令信号調整部と、を設けたことを特徴とするトルク変動低減装置。
【請求項２】
請求項１に記載のトルク変動低減装置において、エンジンの回転周期×２／気筒数をトルク変動の基本周期Ｔｅ、１以上の整数をｉとしたとき、指令信号制限部の出力信号の平均値の算出時間をＴｅ×ｉより選択することを特徴とするトルク変動低減装置。
【請求項３】
請求項１に記載のトルク変動低減装置において、エンジンの回転周期×２／気筒数をトルク変動の基本周期Ｔｅ、１以上の整数をｉとしたとき、指令信号制限部の出力信号の平均値の算出時間をＴｅ／ｉより選択することを特徴とするトルク変動低減装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のトルク変動低減装置において、指令信号調整部は、適応アルゴリズムを用いて調整することを特徴とするトルク変動低減装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンまたは駆動軸のトルク変動を低減する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンのトルク変動を抑制するための正弦波を生成して、それに基づき、エンジンの出力軸に接続した発電機構を備えた電動機（モータジェネレータ）の出力を制御するものがある（特開平１１−８９００８号公報等参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような制御にあって、エンジンの出力をアシストあるいは回生を行う場合、電動機の出力（駆動、回生）を指示する運転指示信号にトルク変動を低減させるための振動制御信号（正弦波）を付加した駆動指令信号を生成して、この駆動指令信号にしたがって電動機を運転するのであるが、この駆動指令信号つまり要求出力が電動機の出力可能な範囲を超えてしまう場合がある。
【０００４】
例えば、エンジンの出力のアシスト要求が高い場合は、後述の図５のようにトルク変動を低減させるための電動機の出力（駆動）の増分側が、電動機の出力可能な範囲を超えてしまう。
【０００５】
このため、電動機の出力可能な範囲を超えた分は無効部分となり、駆動指令信号は電動機の出力可能な範囲内に抑えられることになる。したがって、この場合無効部分を除いた駆動指令信号にて電動機が運転される結果、実際の駆動、回生力（有効となる駆動指令信号の平均値）と運転指示信号での指示値とに、ずれが発生するという問題があった。
【０００６】
この発明は、このような問題点を解決することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、エンジンの出力軸もしくは駆動伝達経路に接続されたモータジェネレータと、モータジェネレータを用いてエンジン出力の補助もしくは回生を行う駆動回生量を指示するための運転指示信号を生成する運転指示信号生成部と、モータジェネレータを用いてエンジンもしくは駆動軸のトルク変動を低減するための制振制御信号を生成する制振制御信号生成部と、前記運転指示信号と制振制御信号との合成信号を生成する指令信号生成部と、この合成信号をモータジェネレータの出力可能な指示値内に納まるように制限する指令信号制限部と、この指令信号制限部の出力信号にしたがってモータジェネレータを運転するための動作信号を生成する動作信号生成部と、を備えると共に、この指令信号制限部の出力信号の所定の時間における平均値を算出する平均値算出部と、この平均値が前記運転指示信号の値となるように前記合成信号を調整する指令信号調整部と、を設ける。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、エンジンの回転周期×２／気筒数をトルク変動の基本周期Ｔｅ、１以上の整数をｉとしたとき、指令信号制限部の出力信号の平均値の算出時間をＴｅ×ｉより選択する。
【０００９】
第３の発明は、第１の発明において、エンジンの回転周期×２／気筒数をトルク変動の基本周期Ｔｅ、１以上の整数をｉとしたとき、指令信号制限部の出力信号の平均値の算出時間をＴｅ／ｉより選択する。
【００１０】
第４の発明は、第１〜第３の発明において、指令信号調整部は、適応アルゴリズムを用いて調整する。
【００１１】
【発明の効果】
第１の発明によれば、エンジン出力の補助もしくは回生を行う運転状態（駆動回生量）を指示する運転指示信号と、トルク変動を低減するようにモータジェネレータを制御する制振制御信号とを足し合せて作成される駆動指令信号（合成信号）が、モータジェネレータの出力可能な範囲外の値も含むことにより、結果的に駆動指令信号による指示通りの出力が得られず駆動回生量が変化してしまう、という条件下においても、モータジェネレータの出力範囲で駆動指令信号に制限をかけその時間平均を算出し運転指示信号との差に応じて補正をいれるため、制限により発生する駆動回生量のずれに対し、制限により無効となる分をあらかじめ考慮して、駆動指令信号をシフトしておくことが可能となり、目標とする駆動回生量を得ることができ、しかもトルク変動低減制御の効果の減少は最小限にとどめることが可能となる。
【００１２】
第２の発明によれば、エンジンのトルク変動低減制御を実施するにあたり、駆動指令信号の時間平均を算出する時間を適切な時間とすることができるので、演算量の増加を抑えながら、駆動回生量のずれを無くすことができる。例えば、ｉ＝１としたときはエンジンの基本次数の周期間の時間平均を算出することとなり、演算量の増加を最小限に抑えることができ、ｉの数値を大きくするにしたがい時間平均算出精度が向上し、効率よく指令信号調整部の調整精度を上げることができる。
【００１３】
第３の発明によれば、エンジンのトルク変動低減制御を実施するにあたり、駆動指令信号の時間平均を算出する時間を制御したい次数に合わせることが可能となり、演算量を削減しながら、駆動回生量のずれを無くすことができる。例えば、エンジンを備えた自動車等においてトルク変動は、ある伝達系を介し振動、騒音となり乗員に不快感を与える。その伝達特性によっては必ずしも基本次数が問題となるとは限らず、場合によっては基本次数の高調波成分を制御すれば十分な場合も考えられる。そこでｉ＝１としたときはエンジンの基本次数の周期間の時間平均を算出するが、ｉの数値を大きくすることで制御対象とする最低次数を変更することが可能となり、しかも演算量を削減することが可能となる。
【００１４】
第４の発明によれば、駆動指令信号の補正計算に適応アルゴリズムを用いることで、駆動回生量のずれに対する補正を短時間、高精度で実施することを容易に実現することができるので、モータジェネレータの制御の安定性を高めることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１はエンジン１とモータジェネレータ（発電機構を備えた電動機）２とのハイブリッドシステムを示しており、エンジン１の出力軸にモータジェネレータ２が接続され、モータジェネレータ２を介して変速機３が接続される。エンジン１の出力およびモータジェネレータ２の出力は、変速機３を介して図示しない駆動軸および駆動輪に伝達される。なお、モータジェネレータ２はエンジン１の出力軸にベルトやチェーンを介して連結しても良い。
【００１７】
４はモータジェネレータ２の動作回路（動作信号生成部）、５はモータジェネレータ２の制御装置、６はエンジン１、モータジェネレータ２の統合制御装置である。７はエンジン１の回転数を検出する回転数センサ、８はモータジェネレータ２の回転数を検出する回転数センサを示す。
【００１８】
図２はモータジェネレータ２の制御系のブロック構成を示す。モータジェネレータ制御装置５は、運転指示信号生成部１０と制振制御信号生成部１１と指令信号制御部１２とを備える。
【００１９】
運転指示信号生成部１０は、エンジン１の回転数信号および図示しないアクセルの開度を検出するアクセル開度センサのアクセル開度信号等に基づいて、モータジェネレータ２の運転状態（駆動・回生量）を指示する運転指示信号Ｓ１を生成する。
【００２０】
制振制御信号生成部１１は、エンジン１のトルク変動が小さくなるように、エンジン１のトルク変動とは逆位相の変動トルクの出力を指示する制振制御信号Ｓ２を生成する。この場合、エンジンのトルク変動の基本次数の成分を低減する場合は、「気筒数／２×エンジンの回転周期」の周波数Ｆｅの制振制御信号Ｓ２を生成する。また、車両の伝達特性等によって高調波の成分を低減する場合は、基本次数の整数倍の周波数を重ね合わせた高調波の制振制御信号Ｓ２を生成する。
【００２１】
指令信号制御部１２は、図３に示すように運転指示信号Ｓ１と制振制御信号Ｓ２との合成信号Ｓ３を生成する指令信号生成部１３と、この合成信号Ｓ３をモータジェネレータ２の出力可能な指示値内に納まるように制限する指令信号制限部１４と、この制限後の信号（駆動指令信号）Ｓ４の所定の時間における平均値Ｓ５を算出する平均値算出部１５と、この平均値Ｓ５が運転指示信号Ｓ１の値となるように前記合成信号Ｓ３もしくは運転指示信号Ｓ１を調整する調整部（増幅器）１６とからなる。
【００２２】
モータジェネレータ動作信号生成部４は、指令信号制限部１４の駆動指令信号Ｓ４にしたがってモータジェネレータ２を運転するための動作信号を生成して出力する。
【００２３】
次に、指令信号制御部１２の処理の内容を、図４のフローチャートに基づいて説明する。なお、この処理は所定周期（例えば、１msec）で実行する。
【００２４】
図４に示すように、ステップ１にて、運転指示信号生成部１０と制振制御信号生成部１１により生成された運転指示信号Ｓ１(ｎ)と制振制御信号Ｓ２(ｎ)を足し合わせた後、ステップ２〜６にて、その合成信号Ｓ３(ｎ)がモータジェネレータ２の出力範囲を超えているかを判断する。この場合、合成信号Ｓ３(ｎ)がモータジェネレータ２の出力可能な最大値Ｓmaxよりも大きい場合には指令信号制限部１４の出力信号Ｓ４(ｎ)をＳmaxとし、最小値Ｓminよりも小さい場合には指令信号制限部１４の出力信号Ｓ４(ｎ)をＳminとし、出力範囲内にあるならばＳ４(ｎ)＝Ｓ３(ｎ)として、駆動指令信号Ｓ４(ｎ)を生成する。
【００２５】
この運転指示信号Ｓ１、合成信号Ｓ３、駆動指令信号Ｓ４の例を図５に示す。これは、エンジンの出力のアシスト時におけるもので、制振制御信号Ｓ２によるトルク変動を低減させるためのモータジェネレータ２の出力（駆動）増分側にて、モータジェネレータ２の出力可能な範囲Ｓmaxを超えた分が無効部分となり、その部分の駆動指令信号Ｓ４をモータジェネレータ２の出力可能な範囲Ｓmax内に制限する。
【００２６】
次に、ステップ７では、平均値算出部１５において、駆動指令信号Ｓ４の過去ｍポイントの平均値Ｓ５(ｎ)を算出する。この場合、過去所定期間における駆動指令信号Ｓ４のｍ回のデータを読み込んで、平均値Ｓ５(ｎ)を求める。
【００２７】
ステップ８では、駆動指令信号Ｓ４のずれを示す運転指示信号Ｓ１(ｎ)と平均値Ｓ５(ｎ)との差Ｓ６(ｎ)を算出する。この駆動指令信号Ｓ４のずれを図５に示す。
【００２８】
そして、ステップ９では、差Ｓ６(ｎ)に増幅器１６にて所定の増幅係数Ａをかけて補正信号Ｓ７(ｎ)を生成し、ステップ１１では、運転指示信号Ｓ１(ｎ)と制振制御信号Ｓ２(ｎ)と補正信号Ｓ７(ｎ)を足し合わせて合成信号Ｓ３(ｎ)を補正する。
【００２９】
この場合、増幅係数Ａは、補正を速やかに行うため、１よりわずかに大きい値に、チューニングにより設定する。この補正後の合成信号Ｓ３の例を図６に示す。
【００３０】
以上のルーチンを繰り返すことによって、駆動指令信号Ｓ４の無効部分を考慮して、運転指示信号Ｓ１をオフセットさせた合成信号Ｓ３を作成することができ、この合成信号Ｓ３を指令信号制限部１４を通過させ得られる駆動指令信号Ｓ４は図７のようになり、その平均値Ｓ５はモータジェネレータ２の駆動・回生量の指示値である運転指示信号Ｓ１に等しくなる。
【００３１】
したがって、その駆動指令信号Ｓ４にしたがいモータジェネレータ動作回路４が動作信号を生成して出力することで、モータジェネレータ２の目標とする駆動・回生量を得ることができる。また、この場合有効部分の駆動指令信号Ｓ４にしたがいモータジェネレータ２を運転することで、トルク変動低減の効果の減少を最小限に抑えることができる。
【００３２】
一方、駆動指令信号Ｓ４の平均値Ｓ５を算出する場合、過去所定期間における駆動指令信号Ｓ４のｍ回のデータを読み込んでいるが、そのｍの値は、エンジンのトルク変動の基本次数の成分を低減する場合は、サンプリング周波数（制御周期による）ｆｓ／周波数（「気筒数／２×エンジンの回転周期」）Ｆｅより定める。このｆｓ／Ｆｅが整数でない場合には、その近似値をｍとすればよい。
【００３３】
また、駆動指令信号Ｓ４の平均値Ｓ５の算出精度を向上するために、（ｆｓ／Ｆｅ）×ｉ（ｉ＝１,２,３…）が整数に近くなるようなｉの値を選択して、そのときの近似値をｍとしても良い。即ち、エンジンのトルク変動の基本周期をＴｅ（「エンジンの回転周期×２／気筒数」）とした場合、Ｔｅ×ｉの時間分、駆動指令信号Ｓ４のデータを読み込んで、平均値Ｓ５を求める。
【００３４】
このようにすれば、駆動指令信号Ｓ４の平均値Ｓ５を精度良く求めることができ、調整部（増幅器）１６の調整精度を向上することができる。
【００３５】
また、高調波の成分を低減する場合は、制御対象の最低次数の１周期における駆動指令信号Ｓ４のデータを読み込めば、平均値Ｓ５を算出可能なため、その最低次数に応じてｉ（ｉ＝１,２,３…）の値を選択して、（ｆｓ／Ｆｅ）／ｉよりｍを定めるようにしても良い。この場合、ｍが整数にならない場合は、近似値の整数として良い。即ち、エンジンのトルク変動の基本周期をＴｅ（「エンジンの回転周期×２／気筒数」）とした場合、Ｔｅ／ｉの時間分、駆動指令信号Ｓ４のデータを読み込んで、平均値Ｓ５を求める。
【００３６】
このようにすれば、駆動指令信号Ｓ４の平均値Ｓ５の算出時間を制御したい次数に合わせることが可能になり、基本次数の制御時よりも、演算量を削減しながら、駆動指令信号Ｓ４の平均値Ｓ５を精度良く求めることができる。
【００３７】
なお、図示しないが、駆動軸のトルク変動に適用する場合は、駆動軸の回転変動を検出するセンサを設けて、駆動軸の回転変動とは逆位相の変動トルクの出力を指示する制振制御信号を生成するようにすればよい。
【００３８】
図８、図９は、本発明の第２の実施の形態を示す。これは、運転指示信号Ｓ１に対する駆動指令信号Ｓ４のずれ（平均値Ｓ５のずれ）を適応アルゴリズムを用いて補正制御するものである。
【００３９】
図８に示すように、指令信号制御部１２は、運転指示信号Ｓ１をフィルタ処理する可変パラメータ処理部（適応フィルタ）２０と、可変パラメータ処理部２０の出力信号Ｓ８と制振制御信号Ｓ２との合成信号Ｓ３を生成する指令信号生成部１３と、この合成信号Ｓ３をモータジェネレータ２の出力可能な指示値内に納まるように制限する指令信号制限部１４と、この制限後の信号（駆動指令信号）Ｓ４の所定の時間における平均値Ｓ５を算出する平均値算出部１５と、この平均値Ｓ５と運転指示信号Ｓ１との差Ｓ６ならびに運転指示信号Ｓ１によって可変パラメータ処理部２０の可変パラメータ（フィルタ係数）Ｗを更新する適応アルゴリズム処理部（フィルタ係数更新部）２１とからなる。
【００４０】
この指令信号制御部１２の処理は、図９に示すように、ステップ２１、２２にて、運転指示信号生成部１０により生成された運転指示信号Ｓ１(ｎ)と可変パラメータＷ(ｎ)との積をとった可変パラメータ処理部２０の出力信号Ｓ８と、制振制御信号生成部１１により生成された制振制御信号Ｓ２(ｎ)を足し合わせて、合成信号Ｓ３(ｎ)を生成する。
【００４１】
ステップ２３〜２７では、その合成信号Ｓ３(ｎ)がモータジェネレータ２の出力範囲を超えているかを判断する。合成信号Ｓ３(ｎ)がモータジェネレータ２の出力可能な最大値Ｓmaxよりも大きい場合には指令信号制限部１４の出力信号Ｓ４(ｎ)をＳmaxとし、最小値Ｓminよりも小さい場合には指令信号制限部１４の出力信号Ｓ４(ｎ)をＳminとし、出力範囲内にあるならばＳ４(ｎ)＝Ｓ３(ｎ)として、駆動指令信号Ｓ４(ｎ)を生成する。
【００４２】
ステップ２８では、平均値算出部１５において、駆動指令信号Ｓ４の過去ｍポイントの平均値Ｓ５(ｎ)を算出する。
【００４３】
ステップ２９では、運転指示信号Ｓ１(ｎ)と平均値Ｓ５(ｎ)との差Ｓ６(ｎ)を算出する。
【００４４】
そして、ステップ３０では、差Ｓ６(ｎ)をエラー信号、運転指示信号Ｓ１(ｎ)を基準信号として、適応アルゴリズムを用いて可変パラメータ処理部２０の可変パラメータＷ(ｎ)を更新する。
【００４５】
この適応アルゴリズムは、２つの出力間の誤差の二乗の期待値が最小となるように可変パラメータＷ(ｎ)を更新するLeast Mean Square（ＬＭＳ）アルゴリズム等で、その更新式の例を次式（１）に示す。
【００４６】
Ｗ(ｎ＋１)＝Ｗ(ｎ)−２・μＳ１(ｎ)・Ｓ６(ｎ)      …（１）
ただし、μは可変パラメータＷの最適値への近似速度やその安定性に関与する収束係数
このように適応アルゴリズムを用いれば、駆動指令信号Ｓ４のずれ（平均値Ｓ５のずれ）に対する補正を、短時間、高精度で容易に実施でき、したがってモータジェネレータ２の出力制御の安定性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態を示す構成図である。
【図２】モータジェネレータの制御ブロック構成図である。
【図３】指令信号制御部のブロック構成図である。
【図４】指令信号制御部の処理内容を示すフローチャートである。
【図５】指令信号制御部における信号波形図である。
【図６】指令信号制御部における信号波形図である。
【図７】指令信号制御部における信号波形図である。
【図８】第２の実施の形態の指令信号制御部のブロック構成図である。
【図９】指令信号制御部の処理内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  エンジン
２  モータジェネレータ
４  モータジェネレータ動作回路
５  モータジェネレータ制御装置
６  統合制御装置
７  エンジンの回転数センサ
８  モータジェネレータの回転数センサ
１０  運転指示信号生成部
１１  制振制御信号生成部
１２  指令信号制御部
１３  指令信号生成部
１４  指令信号制限部
１５  平均値算出部
１６  調整部
２０  可変パラメータ処理部
２１  適応アルゴリズム処理部
【図１】
0003642254.tif 000002
【図２】
0003642254.tif 000003
【図３】
0003642254.tif 000004
【図４】
0003642254.tif 000005
【図５】
0003642254.tif 000006
【図６】
0003642254.tif 000007
【図７】
0003642254.tif 000008
【図８】
0003642254.tif 000009
【図９】
0003642254.tif 000010