(57)【要約】【課題】第１クラッチ単独操作による走行モード切替において、高精度の駆動力推定値を得ることができるハイブリッド車両の制御方法を提供する。【解決手段】複数の状態量を用いて第１クラッチＣ１よりも下流側の軸捩り角φmに応じた第１軸トルクとモータトルクＴmの和が第２軸トルクＴaxになるように構成された状態方程式に基づいて、複数の状態量とこれらの目標状態量ｘ*との偏差に夫々ゲインＫを掛けて足し合わせる状態フィードバック制御法を用いて制御入力ｕを算出する機能と、複数の状態量が目標状態量ｘ*に収束するようにゲインＫを設定する機能と、制御入力ｕを用いてエンジン１とモータ２に出力するトルク指令信号を算出する機能とを有する。【選択図】  図３
2019018603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側のエンジンと下流側のモータジェネレータとの間を断続する第１クラッチと、前記モータジェネレータとトランスミッションとの間を断続する第２クラッチと、前記エンジンに目標回転数及び目標トルク指令信号を周期毎に出力すると共に前記モータジェネレータに目標回転数及び目標トルク指令信号を周期毎に出力する制御手段とを備え、前記第１クラッチを開放して前記モータジェネレータの動力で走行する電気走行モードと前記第１クラッチを締結して前記エンジンとモータジェネレータの動力で走行するハイブリッド走行モードとを切替可能なハイブリッド車両の制御方法において、
少なくとも前記第１クラッチよりも上流側の軸捩り角及び下流側の軸捩り角、前記エンジンの回転数、前記モータジェネレータの回転数とトルクを含む複数の状態量を用いて、前記第１クラッチよりも下流側の軸捩り角に応じた第１軸トルクと前記モータジェネレータのモータトルクの和が前記第２クラッチよりも上流側の第２軸トルクになるよう表現された状態方程式に基づいて、
ドライバ操作や車両の状態に応じて前記状態量の目標値を設定するステップと、前記状態量目標値と前記状態量との偏差に夫々ゲインを掛けて足し合わせる状態フィードバック制御により制御入力を算出するステップと、前記目標状態量に前記状態量が収束するよう前記ゲインを設定するステップと、前記制御入力と前記状態方程式とを用いて前記エンジンとモータジェネレータに対する目標制御指令値を算出するステップと、
を有することを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。
【請求項２】
前記複数の状態量が、前記エンジンの回転数及び前記モータジェネレータの回転数とトルクを有する観測可能要素と、前記第１クラッチよりも上流側の軸捩り角及び前記第２軸トルクを有する未観測要素とを含み、
前記状態方程式に基づいて作成したオブザーバにより前記状態量を推定するステップと、その推定値が真値に収束するようにオブザーバゲインを設定するステップと、前記未観測要素の前記状態推定値を前記状態フィードバック制御に用いるステップと、
を有することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項３】
前記ゲイン設定ステップにおいて最適レギュレータを用い、その評価関数内の重み付け係数をパラメータとしてフィードバックゲインを設定することを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項４】
前記オブザーバゲイン設定ステップにおいてカルマンフィルタを用い、前記状態量夫々に対応するノイズの分散値をパラメータとしてオブザーバゲインを設定することを特徴とする請求項２又は３に記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項５】
前記フィードバックゲインが、電気走行モードからハイブリッド走行モードへの切替時又はハイブリッド走行モードから電気走行モードへの切替時、前記第２軸トルクの前記重み付け係数を他の状態量の重み付け係数よりも大きく設定され、
前記オブザーバゲインが、電気走行モードからハイブリッド走行モードへの切替時又はハイブリッド走行モードから電気走行モードへの切替時、前記エンジンのトルクに対応するノイズの分散値を他の状態量の分散値よりも大きく設定されることを特徴とする請求項３又は４に記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項６】
車両走行中に前記トランスミッションを通じて第２軸に伝達される走行負荷を新たな状態量とてして導入し、要素数の増えた前記状態量に対して作成される前記状態方程式及び前記オブザーバを用いて、要素数の増えた前期状態量を推定すると共に、その推定値の中から前記走行負荷を含む前記未観測要素を前記状態フィードバック制御に用いるステップと、を有することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１クラッチの締結開放操作を介してハイブリッド走行モードと電気走行モードとを切替可能なハイブリッド車両の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、上流側のエンジンと下流側のモータジェネレータとの間を断続する第１クラッチと、モータジェネレータとトランスミッションとの間を断続する第２クラッチと、エンジンとモータジェネレータに回転数及びトルク指令信号を周期毎に出力する制御手段とを備えたハイブリッド車両が知られている。
電気走行モードからハイブリッド走行モードへの走行モード切替時、エンジン始動要求と同時に第２クラッチをスリップさせつつ第１クラッチを半締結状態にしてクランキングし、エンジン回転数がモータ回転数に一致したとき、第１，第２クラッチが締結されている。
【０００３】
第１クラッチを半締結状態のとき、第１クラッチのトルク容量を超えるエンジントルクが生じたとき、エンジン回転数がモータ回転数を超えて第１クラッチの伝達トルクの作用方向が逆転し、トルクの急変に起因したエンジン始動ショックが発生する虞があった。
特許文献１のハイブリッド車両の制御装置は、エンジン始動要求入力時、第２クラッチをスリップさせつつ第１クラッチを半締結状態にしてクランキングし、モータ回転数がエンジン回転数以上の回転数を維持するようにモータジェネレータを制御している。
モータ回転数目標値は、エンジン回転数計測値に第１クラッチの入出力間における第１クラッチのスリップ回転数目標値を加算して求めている。
【０００４】
特許文献２の車両のモータトルク制御装置は、電気走行モード又はハイブリッド走行モード実行時、外乱オブザーバを用いて駆動力を推定し、目標駆動力と駆動力推定値との偏差を小さくする目標モータトルクがフィードバック駆動力制御により与えられ、走行モード切替時、モード切替開始時の加速度に応じた目標車両加速度を得る目標モータトルクがフィードフォワード加速度制御により与えられている。これにより、外乱オブザーバを用いた駆動力推定を実行しつつ、走行モード切替時のショック低減を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５３９１６５４号公報
【特許文献２】特許第４００７３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
第２クラッチは、車両の変速切替時、その締結状態が制御されている。
それ故、特許文献１のように、走行モード切替時、第２クラッチをスリップさせる構成において、モード切替中にドライバ要求加速度が得難いことやエネルギー損失が発生する虞がある。また、走行モード切替タイミングと変速切替タイミングとが重なったとき、走行モード切替を優先した場合には、この現象がより顕著になる。
一方、特許文献２の技術は、電気走行モード或いはハイブリッド走行モードの際、外乱オブザーバを用いた駆動力推定によりドライバ要求加速度を実現している。
しかし、特許文献２の技術は、駆動力の推定まで行っているが軸捩りトルクまでは推定していないため、実際の外乱の数が推定可能な外乱の数を超えてしまい、走行モード切替時、目標駆動力と駆動力推定値とのずれが生じ、外乱オブザーバを用いても最適駆動力を推定することができず、フィードフォワード加速度制御を実行している。
即ち、特許文献２の技術では、走行モード切替時において、フィードフォワード加速度制御を実行しているため、クラッチトルク容量やその周辺の弾性変形（軸捩りやギヤ等）によるトルク変動を吸収できず走行モード切替ショックを十分に抑制できない虞がある。
【０００７】
本発明者が検討した結果、走行モード切替時、第２クラッチの操作を伴うことなく、第１クラッチの単独操作による走行モード切替によって車両の走行性能低下を解消することができ、しかも、第１クラッチ単独操作による走行モード切替において高精度の駆動力を得るためには、第１クラッチよりも上流側の軸捩り角と、第１クラッチよりも下流側の軸捩り角とを考慮する必要があることを認識するに至った。
しかし、第１クラッチよりも上流側及び下流側の軸捩り角を実際に検出する場合、軸捩り角検出センサが非常に高価であり、しかも、取付スペース確保が容易ではない。
第１クラッチよりも上流側の軸捩り角と、第１クラッチよりも下流側の軸捩り角とを外乱として扱う外乱オブザーバを用いて推定することも考えられるが、変動が高周波になるため現状では、有効な解析手法が確立されていない。
【０００８】
本発明の目的は、第１クラッチ単独操作による走行モード切替において走行モード切替時のショックを低減可能なハイブリッド車両の制御方法等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１のハイブリッド車両の制御方法は、上流側のエンジンと下流側のモータジェネレータとの間を断続する第１クラッチと、前記モータジェネレータとトランスミッションとの間を断続する第２クラッチと、前記エンジンに目標回転数及び目標トルク指令信号を周期毎に出力すると共に前記モータジェネレータに目標回転数及び目標トルク指令信号を周期毎に出力する制御手段とを備え、前記第１クラッチを開放して前記モータジェネレータの動力で走行する電気走行モードと前記第１クラッチを締結して前記エンジンとモータジェネレータの動力で走行するハイブリッド走行モードとを切替可能なハイブリッド車両の制御方法において、少なくとも前記第１クラッチよりも上流側の軸捩り角及び下流側の軸捩り角、前記エンジンの回転数、前記モータジェネレータの回転数とトルクを含む複数の状態量を用いて、前記第１クラッチよりも下流側の軸捩り角に応じた第１軸トルクと前記モータジェネレータのモータトルクの和が前記第２クラッチよりも上流側の第２軸トルクになるよう表現された状態方程式に基づいて、ドライバ操作や車両の状態に応じて前記状態量の目標値を設定するステップと、前記状態量目標値と前記状態量との偏差に夫々ゲインを掛けて足し合わせる状態フィードバック制御により制御入力を算出するステップと、前記目標状態量に前記状態量が収束するよう前記ゲインを設定するステップと、前記制御入力と前記状態方程式を用いて前記エンジンと前記モータジェネレータに対する目標制御指令値を算出するステップと、を有することを特徴としている。
【００１０】
このハイブリッド車両の制御方法では、少なくとも前記第１クラッチよりも上流側及び下流側の軸捩り角、前記エンジンの回転数、前記モータジェネレータの回転数とトルク、及び前記第２クラッチよりも上流側の第２軸トルクを含む複数の状態量を用いて、前記第１クラッチよりも下流側の軸捩り角に応じた第１軸トルクと前記モータジェネレータのモータトルクの和が前記第２クラッチよりも上流側の前記第２軸トルクになるように状態方程式が表現されているため、第１クラッチよりも上流側及び下流側の軸捩り角や前記第２軸トルクを考慮することができる。
ドライバ操作や車両の状態に応じて前記状態量の目標値を設定し、前記状態量目標値と前記状態量との偏差に夫々ゲインを掛けて足し合わせる状態フィードバック制御法を用いて、前記エンジンと前記モータジェネレータに対する制御入力を算出するステップを有するため、第１クラッチよりも上流側及び下流側の軸捩り角を考慮してエンジンとモータジェネレータに対する制御入力を求めることができる。
複数の状態量が前記目標状態量に収束するように前記ゲインを設定するステップを有するため、トルク変動を抑制しながら走行モード切替が可能になる。
前記制御入力と前記状態方程式を用いて、前記エンジンと前記モータジェネレータに出力する目標トルク指令信号を算出するステップを有するため、走行モード切替ショックを抑制可能な制御指令信号をエンジンとモータジェネレータに対して出力することができる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記複数の状態量が、前記エンジンの回転数及び前記モータジェネレータの回転数とトルクを有する観測可能要素と、前記第１クラッチよりも上流側及び下流側の軸捩り角及び前記第２軸トルクを有する未観測要素とを含み、前記状態方程式に基づいて作成したオブザーバにより前記状態量を推定するステップと、その推定値が真値に収束するようにオブザーバゲインを設定するステップと、前記未観測要素に前記状態推定値を前記状態フィードバック制御に用いるステップと、を有している。
この構成によれば、第１クラッチよりも上流側及び下流側の軸捩り角及び第２軸トルクが実際に観測不可能であっても、推定することができ、これらの推定値を用いて走行モード切替ショックを抑制可能な制御指令信号をエンジンとモータジェネレータに対して出力することができる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記ゲイン設定ステップにおいて最適レギュレータを用い、その評価関数内の重み付け係数をパラメータとしてフィードバックゲインを設定することを特徴としている。
この構成によれば、評価関数内の重み付け係数の調整により、制御性能を自在に設定することができる。
請求項４の発明は、請求項２又は３に発明において、前記オブザーバゲイン設定ステップにおいてカルマンフィルタを用い、前記状態量夫々に対応するノイズの分散値をパラメータとしてオブザーバゲインを設定することを特徴としている。
この構成によれば、分散値の調整により推定性能を自在に設定することができる。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項３又は４の発明において、前記フィードバックゲインが、電気走行モードからハイブリッド走行モードへの切替時又はハイブリッド走行モードから電気走行モードへの切替時、前記第２軸トルクの重み付け係数を他の状態量の重み付け係数よりも大きく設定され、前記オブザーバゲインが、電気走行モードからハイブリッド走行モードへの切替時又はハイブリッド走行モードから電気走行モードへの切替時、前記エンジンのトルクに対応するノイズの分散値を他の状態量の分散値よりも大きく設定されることを特徴としている。
この構成によれば、制御性能を高くすることができるフィードバックゲインを設定することができ、推定性能を高くすることができるオブザーバゲインを設定することができる。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項１〜５の何れか１項の発明において、車両走行中に前記トランスミッションを通じて第２軸に伝達される走行負荷を新たな状態量とてして導入し、要素数の増えた前記状態量に対して作成される前記状態方程式及び前記オブザーバを用いて、要素数の増えた前記状態量を推定すると共に、その推定値の中から前記走行負荷を含む前記未観測要素を前期状態フィードバック制御に用いる機能を有している。
この構成によれば、第２軸に伝わる走行負荷が観測不可であっても前記状態フィードバック制御が可能になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のハイブリッド車両の制御方法によれば、第１クラッチ単独操作による走行モード切替において高精度の駆動力推定値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１に係るハイブリッド車両のパワートレインを示す概略平面図である。
【図２】パワートレインの制御システムを示すブロック図である。
【図３】制御対象モデルと状態推定モデルに基づく機能ブロック図である。
【図４】制御処理手順を示すフローチャートである。
【図５】実施例１に係る各要素のタイムチャートである。
【図６】比較例に係る各要素のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
以下の説明は、本発明をハイブリッド車両の制御システムに適用したものを例示したものであり、本発明、その適用物、或いは、その用途を制限するものではない。
【実施例１】
【００１８】
以下、本発明の実施例１について図１〜図６に基づいて説明する。
まず、実施例１に係るハイブリッド車両のパワートレインＰＴの概略について説明する。
図１に示すように、このハイブリッド車両のパワートレインＰＴは、第１動力源としてのエンジン１と、このエンジン１の下流側位置にエンジン１に対して直列状に配設された第２動力源としてのモータ２（モータジェネレータ）と、このモータ２の下流側位置に直列状に配設された自動変速機（以下、ＡＴと略す。）３と、左右１対の車輪５に対してＡＴ３の出力軸９から伝達された駆動力を分配するデファレンシャルギヤ装置４等を備えている。尚、エンジン１には始動用にスタータモータが付いている。（図示略）
【００１９】
エンジン１とモータジェネレータ２との間には第１クラッチＣ１が配設されている。
第１クラッチＣ１は、電磁ソレノイドバルブ（図示略）によりクラッチ作動油流量及びクラッチ作動油圧を連続的又は段階的に制御して伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチによって構成されている。この第１クラッチＣ１の上流側端部は、エンジン１の出力軸の下流側端部と軸６を間に介して連結され、第１クラッチＣ１の下流側端部は、モータ２の出力軸の上流側端部と軸７を間に介して連結されている。
モータ２とＡＴ３との間には第２クラッチＣ２が配設されている。
第２クラッチＣ２は、第１クラッチＣ１と同様に、電磁ソレノイドバルブによりクラッチ作動油流量及びクラッチ作動油圧を連続的又は段階的に制御して伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチによって構成されている。この第２クラッチＣ２の上流側端部は、モータ２の出力軸の下流側端部と軸８を間に介して連結され、第２クラッチＣ２の下流側端部は、ＡＴ３の出力軸９と連結されている。
尚、第２クラッチＣ２は、少なくとも軸８と出力軸９との間の駆動力の伝達を断続可能であれば良く、ＡＴ３の外部に設置しても良く、ＡＴ３の内部に設置しても良い。
【００２０】
図１に示すように、このハイブリッド車両のパワートレインＰＴでは、低負荷・低速運転時や減速回生時に実行される電気走行モード（以下、ＥＶモードと表す。）が要求された場合、第１クラッチＣ１が開放され、第２クラッチＣ２が締結される。
この状態でモータ２を駆動した場合、モータ２の出力回転がＡＴ３側の軸８に伝達される。ＡＴ３は、軸８に伝達された回転運動を選択中の変速段に変速してＡＴ３の出力軸９から出力する。ＡＴ３の出力軸９からの出力は、デファレンシャルギヤ装置４を介して左右の車輪５に至り、ＥＶモードによる走行が実行される。
高負荷・高速運転時や発電走行時に実行されるハイブリッド走行モード（以下、ＨＥＶモードと表す。）が要求された場合、第１，第２クラッチＣ１，Ｃ２が共に締結される。
この状態では、エンジン１の出力回転又は、エンジン１の出力回転及びモータ２の出力回転の双方がＡＴ３側の軸８に伝達される。ＡＴ３は、軸８に伝達された回転運動を選択中の変速段に変速してＡＴ３の出力軸９から出力する。ＡＴ３の出力軸９からの出力は、デファレンシャルギヤ装置４を介して左右の車輪５に至り、ＨＥＶモードによる走行が実行される。尚、ＥＶモード及びＨＥＶモードの走行モード切替タイミングは、走行状態（車速など）、ドライバ要求（加速度など）、バッテリ充電状態（ＳＯＣ）等により判定される。
【００２１】
図２に示すように、このパワートレインＰＴは、統合コントローラとしてのＶＣＭ（Vehicle Control Module）１０（制御手段）によって統合制御されている。
ＶＣＭ１０は、１周期（１サンプル時間）後に第１クラッチＣ１から軸７に入力される軸トルク変動を吸収しつつドライバ要求に対応するモータトルクを演算し、この演算されたモータトルクに基づきモータ２の目標トルクを作成している。即ち、このＶＣＭ１０は、走行モード切替時、軸７の捩り角に応じた軸トルク（第１軸トルク）とモータ２のモータトルクの和がドライバ要求加速度に対応する軸８の軸トルクになるようにモータ２の制御指令を形成している。
ＶＣＭ１０は、エンジン１のインジェクタやスロットル（何れも図示略）等に作動指令を出力するＰＣＭ１１と、モータ２に供給する電気量を制御するインバータ１４と、第１，第２クラッチＣ１，Ｃ２の電磁ソレノイドバルブに対して作動指令信号を出力するＴＣＭ１３と、に電気的に接続され、これらの制御モジュール対して周期的に制御指令を出力している。
【００２２】
また、図１，図２に示すように、ＶＣＭ１０は、エンジン回転数センサ２１と、モータ回転数センサ２２と、モータトルクセンサ２３と、アクセル（図示略）の開度を検出可能な開度センサ２４と、インバータ１４に電気を供給するバッテリ１５の充電状態を検出するＳＯＣセンサ２５と、車速センサ（図示略）と、ブレーキセンサ（図示略）等に電気的に接続され、これらのセンサから周期的に夫々の検出信号を入力している。これにより、ＶＣＭ１０は、検出されたアクセル開度や車速等に応じて、運転者が意図する走行状態（運転状態）を実現するように、ＰＣＭ１１に対してエンジン１の目標回転数及び目標トルクを指令し、インバータ１４に対してモータ２の目標回転数及び目標トルクを指令している。
【００２３】
次に、制御対象であるパワートレインＰＴの数式モデルについて説明する。
尚、以下の説明は、制御方法の説明を含むものである。
まず、エンジンモデルを作成する。
エンジンモデルは、状態量を回転数ＮeとトルクＴe、外部変数を軸６の比捩り角φeとエンジントルク外乱ｄ、制御入力をｕeとして、直流モータの数式モデルを参考に表現している。内部パラメータは、イナーシャＪe、軸摩擦係数Ｄe、トルク定数ＫTe、電機子抵抗Ｒe、インダクタンスＬe、誘起電圧定数ＫEeに相当する係数と、捩り剛性係数Ｋceである。尚、ドット（・）は時間微分を表す。
以上により、エンジン１の数式モデルは、次式（１）のように表すことができる。
【数１】
2019018603.tif 000003
【００２４】
次に、モータモデルを作成する。
モータモデルは、状態量を回転数ＮmとトルクＴm、外部変数を軸７の比捩り角φm、制御入力をｕmとして、直流モータの数式モデルに基づき表現している。内部パラメータは、イナーシャＪm、軸摩擦係数Ｄm、トルク定数ＫTm、電機子抵抗Ｒm、インダクタンスＬm、誘起電圧定数ＫTmに相当する係数と、捩り剛性係数Ｋcm、車輪５からモータ２に伝達される走行負荷ＴATである。
以上により、モータ２の数式モデルは、次式（２）のように表すことができる。
【数２】
2019018603.tif 000004
【００２５】
次に、クラッチモデルを作成する。
クラッチモデルは、走行モード変更時、第２クラッチＣ２の操作を伴うことなく第１クラッチＣ１単独の操作を前提としているため、第１クラッチＣ１に係る比捩り角と第１クラッチＣ１の回転数に関する４つの運動方程式（３）を用いてモデル化する。
ここでの状態量は、エンジン１側のクラッチ板回転数Ｎce、軸６の比捩れ角φe、モータ２側のクラッチ板回転数Ｎcm、軸７の比捩れ角φm、第１クラッチＣ１のクラッチトルク伝達率Ｐc、制御入力ｕcである。また、内部パラメータとして、エンジン１側とモータ２側の各々の捩り剛性係数Ｋce，Ｋcm、捩り減衰係数Ｋφe，Ｋφm、軸６及び軸７の各々の長さ寸法ｌe，ｌmである。
尚、第１クラッチＣ１のクラッチトルク伝達率Ｐcは、零が開放状態、０＜Ｐc＜１がスリップ状態、１が締結状態を表し、ソレノイドバルブの作動指令値（作動油流量及び作動油圧）、Ｃ１クラッチの差回転及びＰcの３つの関係は実験等により予めマップ化されている。
【数３】
2019018603.tif 000005
【００２６】
第１クラッチＣ１のクラッチトルク伝達率Ｐcは、制御入力ｕcによってエンジン１やモータ２から独立した制御系として制御可能であるため、フィードフォワード項として扱うことができる。従って、式（３）は、線形運動方程式になり、設計対象が制御入力ｕe，ｕmの２変数になる。
そこで、次式（４）を用いて式（３）を変形すると、状態量を、軸６の比捩れ角φe、軸６の比捩れ角速度φeドット、軸８の軸トルクＴax（第２軸トルク）、軸７の比捩れ角速度φmドットを用いて表す式に変形することができる。これにより、制御入力ｕe，ｕmを設計するに当り、比捩れ角速度φeドット，φmドットや軸トルクＴaxを陽に現わすことができ、制御を容易化するためである。
【数４】
2019018603.tif 000006
【００２７】
以上により、第１クラッチＣ１の数式モデルは、次式（５）のように表すことができる。
【数５】
2019018603.tif 000007
【００２８】
エンジン１の数式モデル式（１）とモータ２の数式モデル式（２）と第１クラッチＣ１の数式モデル式（５）とを状態量ｘ（ｔ）や制御入力ｕ（ｔ）等からなる１つの状態方程式にまとめると、次式（６）のように表すことができる。
尚、ｙは、出力に相当する観測値である。
また、本実施例では、エンジン回転数Ｎe、モータ回転数Ｎm及びモータトルクＴmが検出（観測）されているため、Ｃを以下のように表現している。
【数６】
2019018603.tif 000008
【００２９】
次に、制御入力ｕの設計について説明する。
トルク変動を抑制しつつ走行モード切替を実行可能な制御入力ｕを状態方程式（６）を用いて状態フィードバック系として設計するため、状態フィードバック系のフィードバックゲインＫを最適レギュレータによって設定する。
最初に、運転者の要求、エネルギーマネジメント及び車両の走行状態等に基づき走行モード切替直後の状態である到達目標の状態量ｘ*を次式（７）のように設定する。
例えば、一定車速のエンジン走行であれば、Ｎef＝Ｎmf、Ｔef＝Ｔaxf、Ｔm＝０、φeドット＝φemドット＝０，φe＝Ｔef/Ｋceとすれば良い。
【数７】
2019018603.tif 000009
【００３０】
この目標状態量ｘ*が与えられた時、状態フィードバック安定化法を用いて次式（８）のように制御入力ｕを設計する。尚、式（８）のＬは条件式（９）を満たすものとしている。
【数８】
2019018603.tif 000010
【数９】
2019018603.tif 000011
式（８）及び式（９）を式（６）に代入すると、次式（１０）のように表すことができる。これは、Ａ＋ＢＫが安定化行列になるようなフィードバックゲインＫを設定することにより、外乱Δが零のとき、状態量ｘ（ｔ）が目標状態量ｘ*に収束することを示している。
【数１０】
2019018603.tif 000012
【００３１】
以上により、走行モード切替時、状態量ｘが目標状態量ｘ*に収束する過渡応答において、トルク変動を抑制しながらドライバ要求加速度に対応するフィードバックゲインＫを設定することにより、第１クラッチＣ１単独操作による走行モード切替ショックを低減することができる。
最適レギュレータを用いたフィードバックゲインＫの設定に当り、次式（１１）で表す評価関数を設定する。
【数１１】
2019018603.tif 000013
【表１】
2019018603.tif 000014
【００３２】
式（１１）に基づきフィードバックゲインＫは、リカッチ代数方程式の解Ｐから次式（１２）のように求めることができる。
【数１２】
2019018603.tif 000015
ここで、ＥＶモードからＨＥＶモードに走行モードを切替えるときの重み係数Ｑ，Ｒは、次式（１３）の傾向を満たすように設定されている。これにより、軸８の軸トルクＴaxの重みを最も大きく設定し、次に、エンジントルクＴeとモータトルクＴmの重みをその他の状態量の重みよりも大きくなるように設定する。
また、入力については、エンジン制御入力ｕe側の重みをｕm側の重みよりも大きく設定する。これにより、エンジントルクＴeを滑らかに立ち上げながら走行モード切替ショックを抑制した走行モード切替制御を実現することができる。
【数１３】
2019018603.tif 000016
【００３３】
ＨＥＶモードからＥＶモードに走行モードを切替えるときの重み係数Ｑ，Ｒは、次式（１４）の傾向を満たすように設定されている。これにより、軸８の軸トルクＴaxの重みを最も大きく設定し、モータトルクＴm、軸７の比捩り角速度の順に小さく設定する。
また、入力については、エンジン１の制御入力ｕe側の重みをモータ２の制御入力ｕm側の重みよりも大きく設定する。これにより、速やかに走行モード切替ショックを抑制した走行モード切替制御を実現することができる。
【数１４】
2019018603.tif 000017
【００３４】
次に、オブサーバの設計について説明する。
状態量として８変数を用いる式（６）を状態フィードバックすることで、走行モード切替ショックを抑制した所望の走行モード切替制御を実現することが可能である。
しかし、本実施例では、エンジン回転数Ｎe、モータ回転数Ｎm及びトルクＴmの３変数を検出し、それ以外の５変数については検出（観測）されないため、未検出の５変数を推定する必要がある。
そこで、図３に示すように、式（６）に基づくオブザーバを設計し、未検出の５変数を推定して状態フィードバックを行っている。
尚、ＡＭは、変数に対応した状態量ｘ（ｔ）について表現された制御対象モデル（＝状態方程式）、ＥＭは、変数に対応した推定状態量ｚ（ｔ）について表現された状態推定モデル（＝オブザーバ）である。
【００３５】
推定状態量をｚ（ｔ）、推定観測値をｙz（ｔ）、オブザーバゲインをＧとして、次式（１５）のように設計できる。尚、オブザーバゲインＧは、オブザーバの推定性能を調整可能な設計パラメータである。
【数１５】
2019018603.tif 000018
次に、推定状態量ｚ（ｔ）と真値の誤差をｅ（ｔ）とすると、その誤差ｅ（ｔ）の動特性は次式（１６）のように表すことができる。
【数１６】
2019018603.tif 000019
これは、Ａ＋ＧＣが安定化行列になるようなオブザーバゲインＧを設定することにより、外乱Δが零のとき、推定状態量ｚ（ｔ）が真値（＝状態量ｘ（ｔ））に収束することを示している。
【００３６】
オブザーバゲインＧの設計問題は、Ａ＋ＧＣの固有値をどのように配置するかという点に帰着する。そこで、状態方程式に白色ノイズが隠れていると捉えたカルマンフィルタを用い、その白色ノイズの分散値をチューニングパラメータとしたオブサーバを設計している。状態量に対する白色ノイズをδt、出力観測値に対する白色ノイズをεtと表現すると、式（６）を次式（１７）のように捉えることができる。
【数１７】
2019018603.tif 000020
そして、白色ノイズをδt，εtの各々の共分散行列をＷ，Ｓとすると、次式（１８）として表すことができる。
【数１８】
2019018603.tif 000021
【表２】
2019018603.tif 000022
【００３７】
以上によって、オブザーバゲインＧを、式（１２）と同様に設計することができるため、リカッチ代数方程式の解Ｐbから次式（１９）のように求めることができる。
【数１９】
2019018603.tif 000023
ここで、チューニングパラメータＷ，Ｓは、次式（２０）の傾向を満たすように設定されている。
これにより、エンジントルクＴeの推定値が最も速く真値に収束するオブザーバゲインＧを設定することができる。ＥＶモードからＨＥＶモードに走行モードを切替える切替開始時は、出力トルクとモータトルクＴmが同じであることから、出力トルクＴaxの推定誤差は０から開始するのに対して、エンジントルクＴeは推定誤差がトルク振動等の影響を受け、大きくなり易い。それ故、エンジントルクＴeの推定誤差が出力トルクの制御性能に多大に影響することから、エンジントルク推定値を早急に真値に収束させる必要がある。
尚、クラッチトルク伝達率Ｐcが０の場合、可観測性が保証されないため、エンジン１とモータ２とに状態方程式を分けて各々のオブザーバを設計して状態量を推定する。
【数２０】
2019018603.tif 000024
【００３８】
次に、図４のフローチャートに基づいて、ＶＣＭ１０の制御処理手順について説明する。
尚、Ｓｉ（ｉ＝１，２…）は、各処理のためのステップを示す。
図４のフローチャートに示すように、まず、Ｓ１にて、各センサ２１〜２５の検出値及び各種マップ等の情報を読み込み、Ｓ２に移行する。
Ｓ２では、走行モード切替指令が出力されたか否か判定する。
Ｓ２の判定の結果、走行モード切替指令が出力された場合、Ｓ３に移行する。
Ｓ２の判定の結果、走行モード切替指令が出力されていない場合、リターンする。
【００３９】
Ｓ３では、ＥＶモードからＨＥＶモードへの切替か否か判定する。
Ｓ３の判定の結果、ＥＶモードからＨＥＶモードへの切替の場合、スタータモータでエンジンを始動する（Ｓ４）。
Ｓ４でエンジン始動を完了した後、第１クラッチＣ１の締結作動を開始し（Ｓ５）、Ｓ６に移行する。
Ｓ６では、第１クラッチＣ１の締結が完了したか否か判定する。
Ｓ６の判定の結果、第１クラッチＣ１の締結が完了した場合、リターンする。
Ｓ６の判定の結果、第１クラッチＣ１の締結が完了していない場合、Ｓ７に移行する。
【００４０】
Ｓ７では、第１クラッチＣ１がスリップ状態か否か判定する。
Ｓ７の判定の結果、第１クラッチＣ１がスリップ状態の場合、周期毎に軸６の捩り角φeに応じた軸トルクを推定し（Ｓ８）、Ｓ９に移行する。
Ｓ７の判定の結果、第１クラッチＣ１がスリップ状態ではない場合、Ｓ５に移行する。
Ｓ９では、周期毎に軸７の捩り角φmに応じた軸トルク（第１軸トルク）を推定した後、１周期後に軸７で発生する捩り角φmに応じた軸トルクを推定し（Ｓ１０）、Ｓ１１に移行する。尚、Ｓ８〜Ｓ１０は、オブザーバにより推定する。
Ｓ１１では、１周期後に軸７に入力される捩り角φmに応じた軸トルクの変動を吸収するモータトルクを演算した後、演算したモータトルクＴmに基づきモータトルク制御指令をインバータ１４に出力し（Ｓ１２）、リターンする。尚、Ｓ１１では、制御対象モデル（状態方程式）と状態フィードバック制御による得られる制御入力とから、１周期後のエンジンとモータジェネレータに対する目標制御指令値を算出する。
これにより、実際には観測できない第１クラッチＣ１よりも上流側の軸捩り角φeに応じた軸トルクと第１クラッチＣ１よりも下流側の軸捩り角φmに応じた軸トルクとを加味したフィードバック制御を実行することができ、ハイブリッド走行モード切替時のショックを低減している。
【００４１】
Ｓ３の判定の結果、ＥＶモードからＨＥＶモードへの切替ではない場合、ＨＥＶモードからＥＶモードへの切替であるため、第１クラッチＣ１の開放作動を開始し（Ｓ１３）、Ｓ１４に移行する。
Ｓ１４では、第１クラッチＣ１の開放が完了したか否か判定する。
Ｓ１４の判定の結果、第１クラッチＣ１の開放が完了した場合、Ｓ１５に移行する。
Ｓ１５では、エンジンを停止し、リターンする。
Ｓ１４の判定の結果、第１クラッチＣ１の開放が完了していない場合、Ｓ１６に移行する。
【００４２】
Ｓ１６では、第１クラッチＣ１がスリップ状態か否か判定する。
Ｓ１６の判定の結果、第１クラッチＣ１がスリップ状態の場合、周期毎に軸６の捩り角φeに応じた軸トルクを推定し（Ｓ１７）、Ｓ１８に移行する。
Ｓ１６の判定の結果、第１クラッチＣ１がスリップ状態ではない場合、Ｓ１３に移行する。
Ｓ１８では、周期毎に軸７の捩り角に応じた軸トルクを推定した後、１周期後に軸７で発生する捩り角φmに応じた軸トルクを推定し（Ｓ１９）、Ｓ２０に移行する。尚、Ｓ１７〜Ｓ１９は、オブザーバにより推定する。
Ｓ２０では、１周期後に軸７で発生する捩り角φmに応じた軸トルクの変動を吸収するモータトルクを演算した後、演算したモータトルクに基づきモータトルク制御指令をインバータ１４に出力し（Ｓ２１）、リターンする。尚、Ｓ２０では、制御対象モデル（状態方程式）と状態フィードバック制御による得られる制御入力とから、１周期後のエンジンとモータジェネレータに対する目標制御指令値を算出する。
これにより、実際には観測できない第１クラッチＣ１よりも上流側の軸捩り角φeに応じた軸トルクと第１クラッチＣ１よりも下流側の軸捩り角φmに応じた軸トルクとを加味したフィードバック制御を実行することができ、電気走行モード切替時のショックを低減している。
【００４３】
次に、上記ハイブリッド車両の制御方法の作用、効果について説明する。
実施例１に係るゲインＫ，Ｇを設定した状態フィードバック制御の車両モデルと、モータ回転数をドライバ要求と合う状態に維持する回転数制御法を用いた比較例モデルとを準備し、各々のモデルについて、ＥＶモードからＨＥＶモードに切替たときの状態をシミュレーションにより解析した。この時、第１クラッチＣ１のクラッチトルク伝達率Ｐcは、変動を加味しフィードフォワードで与えている。
図５に示すように、実施例１の車両モデルは、エンジン始動後に第１クラッチＣ１のスリップ開始ｔ０から第１クラッチＣ１の締結完了に至る間、第１クラッチＣ１の伝達率に変動（油圧や摩擦係数等などが変動）が発生したとしても軸８に軸トルク変動が生じず切替ショックが抑制された。
これに対し、モータ回転数を回転数制御した場合を計算した（図６）比較例モデルは、第１クラッチＣ１のスリップ開始ｔ０から第１クラッチＣ１の締結完了に至る間、第１クラッチＣ１の伝達率の変動が軸８に伝わり、切替ショックが発生している。
また、実施例１にエンジントルク外乱ｄに振動を与えた場合では、軸８に軸トルクへの影響が抑えられた。（図示略）
尚、スリップ開始ｔ０前のエンジン始動については、スタータモータに限定されず、第１クラッチＣ１のスリップによりエンジン回転数を上昇させて、エンジン始動直後をｔ０としても良い。
【００４４】
この構成によれば、第１クラッチＣ１よりも上流側及び下流側の軸捩り角φe，φm、エンジン１の回転数Ｎe、モータ２の回転数ＮmとトルクＴm、及び第２クラッチＣ２よりも上流側の第２軸トルクＴaxを含む複数の状態量を用いて状態方程式が表現されているため、軸捩り角φe，φmを状態量として考慮することができる。
複数の状態量とこれらの目標状態量ｘ*との偏差に夫々ゲインＫを掛けて足し合わせる状態フィードバック制御法を用いてエンジン１とモータ２に対する制御入力ｕを算出するステップを有するため、軸捩り角φe，φmを状態量として含むエンジン１とモータ２に対する制御入力ｕを求めることができる。
複数の状態量が目標状態量ｘ*に収束するようにゲインＫを設定するゲイン設定するステップを有するため、トルク変動を抑制しながら走行モード切替が可能になる。
ゲイン設定ステップで設定されたゲインＫにより得られる制御入力ｕと状態方程式を用いてエンジン１とモータ２に出力する目標トルク指令信号を算出するトルク指令信号算出ステップを有するため、走行モード切替ショックを抑制可能な制御指令信号をエンジン１とモータ２に対して出力できる。
【００４５】
複数の状態量が、エンジン１の回転数Ｎe及びモータ２の回転数ＮmとトルクＴmを有する観測可能要素と、第１クラッチＣ１よりも上流側及び下流側の軸捩り角φe，φm及び第２軸トルクＴaxを有する未観測要素とを含み、状態方程式と基づいて作成したオブザーバにより状態量を推定するステップと、その推定値が真値に収束するようにオブザーバゲインを設定するステップとを有し、その中から未観測要素に対して推定値を用いることにより制御入力ｕを得る。
これにより、軸捩り角φe，φm及び第２軸トルクＴaxが実際に観測不可能であっても、推定することができ、これらの推定値を用いて走行モード切替ショックを抑制可能な制御指令信号をエンジン１とモータ２に対して出力することができる。
【００４６】
ゲイン設定ステップにおいて、最適レギュレータの評価関数内の重み付け係数と、カルマンフィルタ内のノイズの分散値とを、パラメータとしてフィードバックゲインＫ及びオブザーバゲインＧを夫々設定するため、それらのパラメータ調整により、制御性能と推定性能とを自在に設定することができる。
【００４７】
フィードバックゲインＫが、ＥＶモードからＨＥＶモードへの切替時又はＨＥＶモードからＥＶモードへの切替時、第２軸トルクＴaxの重み付け係数を他の状態量の重み付け係数よりも大きく設定され、オブザーバゲインＧが、ＥＶモードからＨＥＶモードへの切替時又はＨＥＶモードからＥＶモードへの切替時、エンジン１のトルクＴeのノイズの分散値を他の状態量よりも大きく設定している。
これにより、制御性能を高くすることができるフィードバックゲインＫを設定することができ、推定性能を高くすることができるオブザーバゲインＧを設定することができる。
【００４８】
次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施形態においては、エンジン回転数、モータ回転数及びトルクの３変数を実際に検出可能な観測値とした例を説明したが、次式の可観測条件を満足すれば、状態フィードバック安定化が可能であるため、観測可能な変数の数、又はそれらの組み合わせを任意に設定することができる。
ｒａｎｋ（Ｃ  ＣＡ  ＣＡ2  …  ＣＡn-1）＝ｎ，  ｎ：状態方程式の次元
【００４９】
２〕前記実施形態においては、ゲインを演算した例を説明したが、ゲインに代えて固有値を設定しても良い。
【００５０】
３〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態や各実施形態を組み合わせた形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。
【符号の説明】
【００５１】
１        エンジン
２        モータ
１０      ＶＣＭ
Ｃ１      第１クラッチ
Ｃ２      第２クラッチ
【図１】
2019018603.tif 000025
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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