(57)【要約】【課題】エンジン回転速度の目標値と検出値との偏差を基に生成したフィードバック制御指令値を用いて回転子間のトルクを制御して、エンジンのトルクを駆動軸へ伝達する場合に、エンジンのトルク変動による振動が駆動軸に伝達されるのを抑制する。【解決手段】フィードバック制御部１０４は、エンジン回転速度の目標値と検出値との偏差に含まれる、エンジントルク変動による振動成分がフィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂにおいて抑制されるように、フィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂを生成する。入力側ロータ２８と出力側ロータ１８間の電磁カップリングトルクＴ＿ｃに、フィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂの振動成分によるトルク変動が発生するのを抑制することができ、エンジン３６のトルク変動による振動が駆動軸３７に伝達されるのを抑制することができる。【選択図】図６
2015016740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な回転子導体が配設された第１回転子と、
第１回転子に対し相対回転可能であり、回転子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて第１回転子との間にトルクが作用する第２回転子と、
第１回転子と第２回転子間に作用するトルクを制御する制御装置と、
を備え、
第１回転子と第２回転子の一方にエンジンからの動力が伝達され、第１回転子と第２回転子の他方から駆動軸へ動力が伝達される動力伝達装置であって、
制御装置は、
第１回転子と第２回転子間に作用するトルクの目標値を基にフィードフォワード制御指令値を生成するフィードフォワード制御部と、
エンジン回転速度の目標値と検出値との偏差を基にフィードバック制御指令値を生成するフィードバック制御部と、
を含み、フィードフォワード制御指令値及びフィードバック制御指令値から算出したトルク制御指令値に基づいて第１回転子と第２回転子間に作用するトルクを制御し、
フィードバック制御部は、エンジン回転速度の目標値と検出値との偏差に含まれる、エンジントルク変動による振動成分がフィードバック制御指令値において抑制されるように、フィードバック制御指令値を生成する、動力伝達装置。
【請求項２】
請求項１に記載の動力伝達装置であって、
交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な固定子導体が配設された固定子であって、固定子導体で発生した回転磁界が第２回転子に作用するのに応じて第２回転子との間にトルクが作用する固定子をさらに備え、
第１回転子にエンジンからの動力が伝達され、第２回転子から駆動軸へ動力が伝達され、
制御装置は、
エンジントルク変動に対応する振動成分による補正指令値でトルク制御指令値を補正し、該補正したトルク制御指令値に基づいてエンジンから第１回転子に伝達されるトルクの変動を低減するように第１回転子と第２回転子間に作用するトルクを制御し、
さらに、前記補正指令値に基づいて第１回転子から第２回転子に作用するトルクの変動を抑制するように固定子と第２回転子間に作用するトルクを制御する、動力伝達装置。
【請求項３】
請求項２に記載の動力伝達装置であって、
制御装置は、エンジントルクの振動成分を推定し、該推定したエンジントルクの振動成分を基に前記補正指令値を生成する、動力伝達装置。
【請求項４】
請求項２に記載の動力伝達装置であって、
制御装置は、エンジン回転速度の目標値と検出値との偏差を基に補正用フィードバック制御指令値を生成する補正用フィードバック制御部をさらに含み、
補正用フィードバック制御部の周波数特性は、フィードバック制御部の周波数特性と比較して、エンジントルク変動による振動成分の周波数帯域でのゲインが大きく、
補正用フィードバック制御指令値とフィードバック制御指令値との差により前記補正指令値を生成する、動力伝達装置。
【請求項５】
請求項４に記載の動力伝達装置であって、
エンジン回転速度の低下またはエンジントルクの増加に対して、補正用フィードバック制御部のフィードバックゲインがフィードバック制御部のフィードバックゲインよりも大きい状態を維持しながら、フィードバック制御部のフィードバックゲイン及び補正用フィードバック制御部のフィードバックゲインを小さくする、動力伝達装置。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
前記補正指令値によるトルクが、第１回転子と第２回転子間に作用可能な最大トルクと、固定子と第２回転子間に作用可能な最大トルクの小さい方の値を超えないように、該補正指令値が制限される、動力伝達装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
フィードバック制御部は、エンジントルク変動による振動成分を抑制するフィルタを含む、動力伝達装置。
【請求項８】
請求項７に記載の動力伝達装置であって、
フィルタはローパスフィルタであり、エンジン回転速度の低下またはエンジントルクの増加に対してローパスフィルタのカットオフ周波数を低くする、動力伝達装置。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
フィードバック制御部は、エンジントルク変動による振動成分の周波数帯域でのゲインが、該周波数帯域よりも低い低周波数帯域でのゲインに比べて小さい周波数特性を有する、動力伝達装置。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
フィードバック制御指令値に基づいて第１回転子と第２回転子間に作用するトルクを制御するフィードバック制御系において、エンジントルクから第１回転子と第２回転子間に作用するトルクまでの閉ループ伝達関数は、エンジントルク変動による振動成分の周波数帯域でのゲインが、該周波数帯域よりも低い低周波数帯域でのゲインに比べて小さい周波数特性を有する、動力伝達装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
エンジン回転速度の低下またはエンジントルクの増加に対してフィードバック制御部のフィードバックゲインを小さくする、動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝達装置に関し、特に、回転子間に作用するトルクによりエンジンから駆動軸へ動力を伝達する動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の動力伝達装置を備える車両用駆動装置の関連技術が下記特許文献１に開示されている。特許文献１による車両用駆動装置は、巻線が配設されエンジンに機械的に連結された第１ロータと、第１ロータの巻線と電磁気的に結合する永久磁石が配設され駆動軸に機械的に連結された第２ロータと、第２ロータの永久磁石と電磁気的に結合する巻線が配設されたステータと、第１ロータの巻線と電気的に接続されたスリップリングと、スリップリングと電気的に接触するブラシと、バッテリーとステータの巻線との間で電力を授受可能に制御する第１インバータと、スリップリング及びブラシを介してバッテリーと第１ロータの巻線との間で電力を授受可能に制御する第２インバータと、を備える。特許文献１においては、第１ロータに伝達されたエンジンからの動力は、第１ロータの巻線と第２ロータの永久磁石との電磁気結合により第２ロータに伝達されるため、エンジンの動力により駆動軸を駆動することができる。さらに、ステータの巻線と第２ロータの永久磁石との電磁気結合により、第１インバータを介してステータの巻線に供給された電力を用いて第２ロータに動力を発生させることによっても、駆動軸を駆動することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−５０５８５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２７４８７５号公報
【特許文献３】特開２００４−２２２４３９号公報
【特許文献４】特開２００９−７３４７２号公報
【特許文献５】特開２００９−２７４５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１においては、第１ロータと第２ロータ間のトルクを制御する場合に、第１ロータと第２ロータ間のトルクが目標値になるようにフィードフォワード制御を行うとともに、エンジン回転速度が目標値になるようにフィードバック制御を行うことで、エンジン回転速度を目標値に制御しつつ、エンジントルクを駆動軸へ伝達することが可能となる。その際には、エンジン回転速度の目標値をエンジン効率が高効率となる値に設定することで、エンジンを高効率で運転しつつ、エンジントルクを駆動軸へ伝達することが可能となる。ただし、エンジンが発生するトルクは、クランク角に対して変動し、実際には振動成分を有するものとなるため、エンジン回転速度の検出値には、実際にはエンジントルク変動による振動成分が含まれ、エンジン回転速度の目標値と検出値との偏差も、実際にはエンジントルク変動による振動成分が含まれたものとなる。そのため、エンジン回転速度の目標値と検出値との偏差を無くすようにフィードバック制御指令値を生成して第１ロータと第２ロータ間のトルクを制御すると、第１ロータと第２ロータ間のトルクに、フィードバック制御指令値に含まれる振動成分によるトルク変動が発生し、このトルク変動による振動が駆動軸に伝達されることになる。
【０００５】
本発明は、エンジン回転速度の目標値と検出値との偏差を基に生成したフィードバック制御指令値を用いて回転子間のトルクを制御して、エンジンのトルクを駆動軸へ伝達する場合に、エンジンのトルク変動による振動が駆動軸に伝達されるのを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る動力伝達装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明に係る動力伝達装置は、交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な回転子導体が配設された第１回転子と、第１回転子に対し相対回転可能であり、回転子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて第１回転子との間にトルクが作用する第２回転子と、第１回転子と第２回転子間に作用するトルクを制御する制御装置と、を備え、第１回転子と第２回転子の一方にエンジンからの動力が伝達され、第１回転子と第２回転子の他方から駆動軸へ動力が伝達される動力伝達装置であって、制御装置は、第１回転子と第２回転子間に作用するトルクの目標値を基にフィードフォワード制御指令値を生成するフィードフォワード制御部と、エンジン回転速度の目標値と検出値との偏差を基にフィードバック制御指令値を生成するフィードバック制御部と、を含み、フィードフォワード制御指令値及びフィードバック制御指令値から算出したトルク制御指令値に基づいて第１回転子と第２回転子間に作用するトルクを制御し、フィードバック制御部は、エンジン回転速度の目標値と検出値との偏差に含まれる、エンジントルク変動による振動成分がフィードバック制御指令値において抑制されるように、フィードバック制御指令値を生成することを要旨とする。
【０００８】
本発明の一態様では、交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な固定子導体が配設された固定子であって、固定子導体で発生した回転磁界が第２回転子に作用するのに応じて第２回転子との間にトルクが作用する固定子をさらに備え、第１回転子にエンジンからの動力が伝達され、第２回転子から駆動軸へ動力が伝達され、制御装置は、エンジントルク変動に対応する振動成分による補正指令値でトルク制御指令値を補正し、該補正したトルク制御指令値に基づいてエンジンから第１回転子に伝達されるトルクの変動を低減するように第１回転子と第２回転子間に作用するトルクを制御し、さらに、前記補正指令値に基づいて第１回転子から第２回転子に作用するトルクの変動を抑制するように固定子と第２回転子間に作用するトルクを制御することが好適である。
【０００９】
本発明の一態様では、制御装置は、エンジントルクの振動成分を推定し、該推定したエンジントルクの振動成分を基に前記補正指令値を生成することが好適である。
【００１０】
本発明の一態様では、制御装置は、エンジン回転速度の目標値と検出値との偏差を基に補正用フィードバック制御指令値を生成する補正用フィードバック制御部をさらに含み、補正用フィードバック制御部の周波数特性は、フィードバック制御部の周波数特性と比較して、エンジントルク変動による振動成分の周波数帯域でのゲインが大きく、補正用フィードバック制御指令値とフィードバック制御指令値との差により前記補正指令値を生成することが好適である。
【００１１】
本発明の一態様では、エンジン回転速度の低下またはエンジントルクの増加に対して、補正用フィードバック制御部のフィードバックゲインがフィードバック制御部のフィードバックゲインよりも大きい状態を維持しながら、フィードバック制御部のフィードバックゲイン及び補正用フィードバック制御部のフィードバックゲインを小さくすることが好適である。
【００１２】
本発明の一態様では、前記補正指令値によるトルクが、第１回転子と第２回転子間に作用可能な最大トルクと、固定子と第２回転子間に作用可能な最大トルクの小さい方の値を超えないように、該補正指令値が制限されることが好適である。
【００１３】
本発明の一態様では、フィードバック制御部は、エンジントルク変動による振動成分を抑制するフィルタを含むことが好適である。
【００１４】
本発明の一態様では、フィルタはローパスフィルタであり、エンジン回転速度の低下またはエンジントルクの増加に対してローパスフィルタのカットオフ周波数を低くすることが好適である。
【００１５】
本発明の一態様では、フィードバック制御部は、エンジントルク変動による振動成分の周波数帯域でのゲインが、該周波数帯域よりも低い低周波数帯域でのゲインに比べて小さい周波数特性を有することが好適である。
【００１６】
本発明の一態様では、フィードバック制御指令値に基づいて第１回転子と第２回転子間に作用するトルクを制御するフィードバック制御系において、エンジントルクから第１回転子と第２回転子間に作用するトルクまでの閉ループ伝達関数は、エンジントルク変動による振動成分の周波数帯域でのゲインが、該周波数帯域よりも低い低周波数帯域でのゲインに比べて小さい周波数特性を有することが好適である。
【００１７】
本発明の一態様では、エンジン回転速度の低下またはエンジントルクの増加に対してフィードバック制御部のフィードバックゲインを小さくすることが好適である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、エンジン回転速度の目標値と検出値との偏差に含まれる、エンジントルク変動による振動成分がフィードバック制御指令値において抑制されるように、フィードバック制御指令値を生成することで、第１回転子と第２回転子間のトルクに、フィードバック制御指令値の振動成分によるトルク変動が発生するのを抑制することができ、エンジンのトルク変動による振動が駆動軸に伝達されるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る動力伝達装置を備えるハイブリッド駆動装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る動力伝達装置の概略構成を示す図である。
【図３】回転電機１０の入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６の構成例を示す図である。
【図４】回転電機１０の入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６の構成例を示す図である。
【図５】入力側ロータ２８と出力側ロータ１８間のトルクを制御するための電子制御ユニット５０の構成例を示す図である。
【図６】入力側ロータ２８と出力側ロータ１８間のトルクを制御するための電子制御ユニット５０の構成例を示す図である。
【図７】フィルタ１２１の周波数特性の一例を示す図である。
【図８】フィードバック制御部１０４の周波数特性の一例を示す図である。
【図９】フィードバック制御部１０４の周波数特性の一例を示す図である。
【図１０】入力側ロータ２８と出力側ロータ１８間のトルクを制御するためのフィードバック制御系の一例を示す図である。
【図１１】重み関数Ｗ（ｊω）の周波数特性の一例を示す図である。
【図１２】閉ループ伝達関数Ｔｃｌ（ｊω）の周波数特性の一例を示す図である。
【図１３】閉ループ伝達関数Ｔｃｌ（ｊω）の周波数特性の一例を示す図である。
【図１４】フィルタ１２１の周波数特性の一例を示す図である。
【図１５】フィルタ１２１の周波数特性の一例を示す図である。
【図１６】フィードバック制御部１０４の周波数特性の一例を示す図である。
【図１７】フィードバック制御部１０４の周波数特性の一例を示す図である。
【図１８】フィードバック制御部１０４の周波数特性の一例を示す図である。
【図１９】フィードバック制御部１０４の周波数特性の一例を示す図である。
【図２０】入力側ロータ２８と出力側ロータ１８間のトルク、及びステータ１６と出力側ロータ１８間のトルクを制御するための電子制御ユニット５０の構成例を示す図である。
【図２１】入力側ロータ２８と出力側ロータ１８間のトルク、及びステータ１６と出力側ロータ１８間のトルクを制御するための電子制御ユニット５０の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００２１】
図１〜３は、本発明の実施形態に係る動力伝達装置を備えるハイブリッド駆動装置の構成の概略を示す図であり、図１は全体構成の概略を示し、図２，３は回転電機１０の構成の概略を示す。本実施形態に係るハイブリッド駆動装置は、動力（機械的動力）を発生可能な原動機として設けられたエンジン（内燃機関）３６と、エンジン３６と駆動軸３７（車輪３８）との間に設けられ、変速比の変更が可能な変速機（機械式変速機）４４と、エンジン３６と変速機４４との間に設けられ、動力（機械的動力）の発生及び発電が可能な回転電機１０と、を備える。なお、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置については、例えば車両を駆動するための動力出力装置として用いることができる。
【００２２】
回転電機１０は、図示しないステータケースに固定されたステータ１６と、ステータ１６に対し相対回転可能な第１ロータ２８と、ロータ回転軸と直交する径方向においてステータ１６及び第１ロータ２８と所定の空隙を空けて対向し、ステータ１６及び第１ロータ２８に対し相対回転可能な第２ロータ１８と、を有する。ステータ１６は、第１ロータ２８より径方向外側の位置に第１ロータ２８と間隔を空けて配置されており、第２ロータ１８は、径方向においてステータ１６と第１ロータ２８との間の位置に配置されている。つまり、第１ロータ２８は第２ロータ１８より径方向内側の位置で第２ロータ１８と対向配置されており、ステータ１６は第２ロータ１８より径方向外側の位置で第２ロータ１８と対向配置されている。第１ロータ２８はエンジン３６と機械的に連結されていることで、第１ロータ２８にはエンジン３６からの動力が伝達される。一方、第２ロータ１８は変速機４４を介して駆動軸３７に機械的に連結されていることで、駆動軸３７（車輪３８）には第２ロータ１８からの動力が変速機４４で変速されてから伝達される。なお、以下の説明では、第１ロータ２８を入力側ロータとし、第２ロータ１８を出力側ロータとする。
【００２３】
入力側ロータ２８は、ロータコア（第１回転子鉄心）５２と、ロータコア５２にその周方向に沿って配設された複数相（例えば３相）のロータ巻線３０と、を含む。複数相のロータ巻線３０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ロータ巻線３０は、ロータ周方向に回転する回転磁界を発生することができる。
【００２４】
ステータ１６は、ステータコア（固定子鉄心）５１と、ステータコア５１にその周方向に沿って配設された複数相（例えば３相）のステータ巻線２０と、を含む。複数相のステータ巻線２０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ステータ巻線２０は、ステータ周方向に回転する回転磁界を発生することができる。
【００２５】
出力側ロータ１８は、ロータコア（第２回転子鉄心）５３と、ロータコア５３にその周方向に沿って配設され界磁束を発生する永久磁石３２，３３と、を含む。永久磁石３２は、ロータコア５３の外周部にステータ１６（ステータコア５１）と対向して配設されており、永久磁石３３は、ロータコア５３の内周部に入力側ロータ２８（ロータコア５２）と対向して配設されている。ここでは、永久磁石３２，３３を一体化することも可能である。
【００２６】
入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６のより詳細な構成例を図４に示す。図４に示す例では、入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６が同心円状に配置されている。ステータ１６のステータコア５１には、径方向内側へ（出力側ロータ１８へ向けて）突出した複数のティース５１ａがステータ周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各ステータ巻線２０がこれらのティース５１ａに巻回されていることで、磁極が構成される。入力側ロータ２８のロータコア５２には、径方向外側へ（出力側ロータ１８へ向けて）突出した複数のティース５２ａがロータ周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各ロータ巻線３０がこれらのティース５２ａに巻回されていることで、磁極が構成される。ステータ１６のティース５１ａと出力側ロータ１８の永久磁石３２とが出力側ロータ１８の回転中心軸（入力側ロータ２８の回転中心軸と一致する）に直交する径方向に対向配置されており、入力側ロータ２８のティース５２ａと出力側ロータ１８の永久磁石３３とがこの径方向に対向配置されている。ステータ巻線２０の巻回軸及びロータ巻線３０の巻回軸は、この径方向（入力側ロータ２８と出力側ロータ１８が対向する方向）に一致している。永久磁石３２，３３はロータ周方向に間隔をおいて配列されており、さらに、永久磁石３２はロータコア５３内にＶ字状に埋設されている。ただし、永久磁石３２，３３については、出力側ロータ１８の表面（外周面または内周面）に露出していてもよいし、出力側ロータ１８内（ロータコア５３内）に埋設されていてもよい。
【００２７】
直流電源として設けられた充放電可能な蓄電装置４２は、例えば二次電池により構成することができ、電気エネルギーを蓄える。蓄電装置４２とステータ巻線２０との間で電力変換を行う第１電力変換装置として設けられたインバータ４０は、スイッチング素子と、スイッチング素子に対し逆並列接続されたダイオード（整流素子）とを備える公知の構成により実現可能であり、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電装置４２からの直流電力を交流（例えば３相交流）に変換して、ステータ巻線２０の各相に供給することが可能である。さらに、インバータ４０は、ステータ巻線２０の各相に流れる交流電流を直流に変換して、電気エネルギーを蓄電装置４２に回収する方向の電力変換も可能である。このように、インバータ４０は、蓄電装置４２とステータ巻線２０との間で双方向の電力変換を行うことが可能である。
【００２８】
スリップリング９５は、入力側ロータ２８と機械的に連結されており、さらに、ロータ巻線３０の各相と電気的に接続されている。回転が固定されたブラシ９６は、スリップリング９５に押し付けられて電気的に接触する。スリップリング９５は、ブラシ９６に対し摺動しながら（ブラシ９６との電気的接触を維持しながら）、入力側ロータ２８とともに回転する。ブラシ９６は、インバータ４１と電気的に接続されている。蓄電装置４２及びインバータ４０のいずれかとロータ巻線３０との間で電力変換を行う第２電力変換装置として設けられたインバータ４１は、スイッチング素子と、スイッチング素子に対し逆並列接続されたダイオード（整流素子）とを備える公知の構成により実現可能であり、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電装置４２からの直流電力を交流（例えば３相交流）に変換して、ブラシ９６及びスリップリング９５を介してロータ巻線３０の各相に供給することが可能である。さらに、インバータ４１は、ロータ巻線３０の各相に流れる交流電流を直流に変換する方向の電力変換も可能である。その際には、ロータ巻線３０の交流電力がスリップリング９５及びブラシ９６により取り出され、この取り出された交流電力がインバータ４１で直流に変換される。インバータ４１で直流に変換された電力は、インバータ４０で交流に変換されてからステータ巻線２０の各相へ供給可能である。つまり、インバータ４０は、インバータ４１からの直流電力と蓄電装置４２からの直流電力とのいずれか（少なくとも一方）を交流に変換してステータ巻線２０の各相へ供給することが可能である。また、インバータ４１で直流に変換された電力を蓄電装置４２に回収することも可能である。このように、インバータ４１は、蓄電装置４２及びインバータ４０のいずれかとロータ巻線３０との間で双方向の電力変換を行うことが可能である。
【００２９】
電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング素子のスイッチング動作を制御してインバータ４０での電力変換を制御することで、ステータ巻線２０の各相に流れる交流電流を制御する。そして、電子制御ユニット５０は、インバータ４１のスイッチング素子のスイッチング動作を制御してインバータ４１での電力変換を制御することで、ロータ巻線３０の各相に流れる交流電流を制御する。さらに、電子制御ユニット５０は、エンジン３６の運転状態の制御、及び変速機４４の変速比の制御も行う。電子制御ユニット５０には、回転速度センサ６１で検出されたエンジン３６（入力側ロータ２８）の回転速度を示す信号が入力される。
【００３０】
インバータ４０のスイッチング動作により複数相のステータ巻線２０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ステータ巻線２０は、ステータ周方向に回転する回転磁界を発生する。そして、ステータ巻線２０で発生した回転磁界と永久磁石３２で発生した界磁束との電磁気相互作用（吸引及び反発作用）により、出力側ロータ１８にトルク（磁石トルク）を作用させることができ、出力側ロータ１８を回転駆動することができる。つまり、蓄電装置４２からインバータ４０を介してステータ巻線２０に供給された電力を出力側ロータ１８の動力（機械的動力）に変換することができ、ステータ１６及び出力側ロータ１８を同期電動機（ＰＭモータ部）として機能させることができる。さらに、出力側ロータ１８の動力をステータ巻線２０の電力に変換してインバータ４０を介して蓄電装置４２に回収することも可能である。このように、ステータ１６のステータ巻線２０と出力側ロータ１８の永久磁石３２とが電磁気的に結合されていることで、ステータ巻線２０で発生する回転磁界を出力側ロータ１８に作用させて、ステータ１６と出力側ロータ１８との間にトルク（磁石トルク）を作用させることができる。さらに、例えば図４に示すように、永久磁石３２間に突極部として磁性体（強磁性体）がステータ１６（ティース５１ａ）と対向して配置されている例や、永久磁石３２が出力側ロータ１８内（ロータコア５３内）に埋設されている例では、ステータ１６の発生する回転磁界が出力側ロータ１８に作用するのに応じて、磁石トルクに加えてリラクタンストルクもステータ１６と出力側ロータ１８との間に作用する。電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング動作により例えばステータ巻線２０に流す交流電流の振幅や位相角を制御することで、ステータ１６と出力側ロータ１８との間に作用するトルク（ＰＭモータトルク）を制御することができる。
【００３１】
また、入力側ロータ２８が出力側ロータ１８に対し相対回転して入力側ロータ２８（ロータ巻線３０）と出力側ロータ１８（永久磁石３３）との間に回転差が生じるのに伴ってロータ巻線３０に誘導起電力が発生し、この誘導起電力に起因してロータ巻線３０に誘導電流（交流電流）が流れることで回転磁界が生じる。そして、ロータ巻線３０の誘導電流により生じる回転磁界と永久磁石３３の界磁束との電磁気相互作用によっても、出力側ロータ１８にトルクを作用させることができ、出力側ロータ１８を回転駆動することができる。このように、入力側ロータ２８のロータ巻線３０と出力側ロータ１８の永久磁石３３とが電磁気的に結合されていることで、ロータ巻線３０で発生する回転磁界が出力側ロータ１８に作用するのに応じて、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルク（磁石トルク）が作用する。そのため、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間で動力（機械的動力）を伝達することができ、入力側ロータ２８及び出力側ロータ１８を誘導電磁カップリング部として機能させることができる。
【００３２】
ロータ巻線３０の誘導電流により入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルク（電磁カップリングトルク）を発生させる際には、電子制御ユニット５０は、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するように、インバータ４１のスイッチング動作を行う。その際には、電子制御ユニット５０は、インバータ４１のスイッチング動作によりロータ巻線３０に流れる交流電流を制御することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用する電磁カップリングトルクを制御することができる。一方、電子制御ユニット５０は、インバータ４１のスイッチング素子をオフ状態に維持してスイッチング動作を停止させることで、ロータ巻線３０に誘導電流が流れなくなり、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクは作用しなくなる。
【００３３】
エンジン３６が動力を発生している場合は、エンジン３６の動力が入力側ロータ２８に伝達され、入力側ロータ２８がエンジン回転方向に回転駆動する。入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度より高くなると、ロータ巻線３０に誘導起電力が発生する。電子制御ユニット５０は、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するように、インバータ４１のスイッチング動作を行う。これによって、ロータ巻線３０の誘導電流と永久磁石３３の界磁束との電磁気相互作用により入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にエンジン回転方向の電磁カップリングトルクが作用して出力側ロータ１８がエンジン回転方向に回転駆動する。このように、入力側ロータ２８に伝達されたエンジン３６からの動力は、入力側ロータ２８のロータ巻線３０と出力側ロータ１８の永久磁石３３との電磁気結合によって、出力側ロータ１８へ伝達される。出力側ロータ１８に伝達された動力は、変速機４４で変速されてから駆動軸３７（車輪３８）へ伝達されることで、車両の前進駆動等、負荷の正転駆動に用いられる。したがって、エンジン３６の動力を用いて車輪３８を正転方向に回転駆動することができ、車両を前進方向に駆動することができる。さらに、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との回転差を許容することができるため、車輪３８の回転が停止してもエンジン３６がストールすることはない。そのため、回転電機１０を発進装置として機能させることができ、摩擦クラッチやトルクコンバータ等の発進装置を別に設ける必要がなくなる。
【００３４】
さらに、ロータ巻線３０に発生した交流電力は、スリップリング９５及びブラシ９６を介して取り出される。取り出された交流電力はインバータ４１で直流に変換される。そして、インバータ４０のスイッチング動作により、インバータ４１からの直流電力がインバータ４０で交流に変換されてからステータ巻線２０に供給されることで、ステータ巻線２０に交流電流が流れ、ステータ１６に回転磁界が形成される。このステータ１６の回転磁界と出力側ロータ１８の永久磁石３２の界磁束との電磁気相互作用によっても、出力側ロータ１８にエンジン回転方向のトルクを作用させることができる。これによって、出力側ロータ１８のエンジン回転方向のトルクを増幅させるトルク増幅機能を実現することができる。また、インバータ４１からの直流電力を蓄電装置４２に回収することも可能である。
【００３５】
さらに、蓄電装置４２からステータ巻線２０へ電力供給するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、エンジン３６の動力を用いて車輪３８を正転方向に回転駆動するとともに、ステータ巻線２０への供給電力を用いて発生させた出力側ロータ１８の動力により車輪３８の正転方向の回転駆動をアシストすることができる。また、負荷の減速運転時には、電子制御ユニット５０は、ステータ巻線２０から蓄電装置４２へ電力回収するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、負荷の動力をステータ巻線２０と永久磁石３２との電磁気結合によってステータ巻線２０の電力に変換して蓄電装置４２に回収することができる。
【００３６】
エンジン３６の動力を駆動軸３７（車輪３８）へ伝達する場合に、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８間の電磁カップリングトルクＴ＿ｃを制御するための電子制御ユニット５０の構成例を図５に示す。フィードフォワード制御部１０２は、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８間の電磁カップリングトルクの目標値Ｔ＿ｒｅｆを基にフィードフォワード制御指令値ｕ＿ｆｆを生成して加算器１０５へ出力する。電磁カップリングトルクの目標値Ｔ＿ｒｅｆは、エンジン３６のトルクＴ＿ｅｎｇ（トルク変動を考慮しない平均値）を基に設定され、例えばエンジン３６のトルクＴ＿ｅｎｇと等しくなるように設定される。フィードフォワード制御指令値ｕ＿ｆｆにより電磁カップリングトルクＴ＿ｃを制御した場合に、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８に作用するエンジン回転方向の電磁カップリングトルクＴ＿ｃが目標値Ｔ＿ｒｅｆ（エンジントルクＴ＿ｅｎｇ）に等しくなるようなフィードフォワード制御指令値ｕ＿ｆｆがフィードフォワード制御部１０２で演算される。エンジントルクＴ＿ｅｎｇ（トルク変動を考慮しない平均値）については、エンジン３６がガソリンエンジン等の火花点火式内燃機関である場合は、例えばスロットル開度により取得可能であり、エンジン３６がディーゼルエンジン等の圧縮着火式内燃機関である場合は、例えば燃料噴射量により取得可能である。
【００３７】
差分器１０３は、エンジン回転速度の目標値ω＿ｉｎ＿ｒｅｆと検出値ω＿ｉｎ（回転速度センサ６１により検出）との偏差（ω＿ｉｎ＿ｒｅｆ−ω＿ｉｎ）を演算してフィードバック制御部１０４へ出力する。エンジン回転速度の目標値ω＿ｉｎ＿ｒｅｆについては、与えられたエンジン要求出力に対してエンジン効率が所定の高効率となる（例えば最も熱効率が高くなる）ようなエンジン回転速度が設定される。フィードバック制御部１０４は、差分器１０３からの出力値である偏差（ω＿ｉｎ＿ｒｅｆ−ω＿ｉｎ）を基にフィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂを生成して加算器１０５へ出力する。フィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂにより電磁カップリングトルクＴ＿ｃを制御した場合に、エンジン回転速度の検出値ω＿ｉｎが目標値ω＿ｉｎ＿ｒｅｆに等しくなるように、偏差（ω＿ｉｎ＿ｒｅｆ−ω＿ｉｎ）をフィードバック補償したフィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂがフィードバック制御部１０４で演算される。
【００３８】
加算器１０５は、フィードフォワード制御指令値ｕ＿ｆｆとフィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂを加算した値（ｕ＿ｆｆ＋ｕ＿ｆｂ）をトルク制御指令値ｕとして出力する。フィードフォワード制御指令値ｕ＿ｆｆ及びフィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂから算出したトルク制御指令値ｕによりインバータ４１のスイッチング動作が制御されることで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８間の電磁カップリングトルクＴ＿ｃが制御される。その際には、フィードフォワード制御指令値ｕ＿ｆｆにより電磁カップリングトルクＴ＿ｃが目標値Ｔ＿ｒｅｆ（エンジントルクＴ＿ｅｎｇ）に等しくなるように制御されるとともに、フィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂによりエンジン回転速度の検出値ω＿ｉｎが目標値ω＿ｉｎ＿ｒｅｆに等しくなるように制御される。これによって、エンジン効率が所定の高効率となる（例えば最も熱効率が高くなる）ようにエンジン回転速度ω＿ｉｎを制御しつつ、エンジン３６から出力側ロータ１８へトルクＴ＿ｅｎｇを伝達することができる。なお、図５において、ブロック１０６は、トルク制御指令値ｕに対する電磁カップリングトルクＴ＿ｃの関係を表し、インバータ４１の特性、入力側ロータ２８及び出力側ロータ１８による誘導電磁カップリング部の特性等が含まれる。また、ブロック１０７は、入力側ロータ２８に作用するトルク（Ｔ＿ｅｎｇ−Ｔ＿ｃ）に対するエンジン３６（入力側ロータ２８）の回転速度ω＿ｉｎの関係を表し、例えばゲイン１／Ｊｉｎ（Ｊｉｎはエンジン３６、入力側ロータ２８、及びスリップリング９５を含む入力側回転要素の慣性モーメント）のゲインブロック１０９、及び積分器１１０により表すことが可能である。そして、ブロック１０８は、出力側ロータ１８に作用するトルク（Ｔ＿ｃ−Ｔ＿ｌｏａｄに対する出力側ロータ１８の回転速度ω＿ｏｕｔの関係を表し（Ｔ＿ｌｏａｄは出力側ロータ１８に作用する負荷トルク）、ゲイン１／Ｊｏｕｔ（Ｊｏｕｔは出力側ロータ１８を含む出力側回転要素の慣性モーメント）のゲインブロック１１１、及び積分器１１２により表すことが可能である。
【００３９】
ただし、エンジン３６が発生するトルクは、クランク角に対して変動し、実際には振動成分を有するものとなる。そのため、回転速度センサ６１で取得されるエンジン回転速度の検出値ω＿ｉｎには、実際にはエンジントルク変動による振動成分が含まれ、エンジン回転速度の目標値ω＿ｉｎ＿ｒｅｆと検出値ω＿ｉｎとの偏差（ω＿ｉｎ＿ｒｅｆ−ω＿ｉｎ）も、実際にはエンジントルク変動による振動成分が含まれたものとなる。フィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂによりエンジン回転速度ω＿ｉｎを目標値ω＿ｉｎ＿ｒｅｆとなるように制御することが可能となるが、偏差（ω＿ｉｎ＿ｒｅｆ−ω＿ｉｎ）から演算したフィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂにエンジントルク変動による振動成分が含まれていると、トルク制御指令値ｕ＝（ｕ＿ｆｆ＋ｕ＿ｆｂ）により制御される、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８間の電磁カップリングトルクＴ＿ｃにトルク変動が発生し、このトルク変動による振動が駆動軸３７に伝達されることになる。
【００４０】
そこで、本実施形態では、フィードバック制御部１０４は、エンジン回転速度の目標値ω＿ｉｎ＿ｒｅｆと検出値ω＿ｉｎとの偏差（ω＿ｉｎ＿ｒｅｆ−ω＿ｉｎ）に含まれる、エンジントルク変動による振動成分がフィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂにおいて抑制されるように、フィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂを生成する。以下、そのためのフィードバック制御部１０４の構成例について説明する。
【００４１】
図６に示す構成例では、フィードバック制御部１０４は、フィルタ１２１及びフィードバック制御器１２２を含んで構成される。フィルタ１２１には、差分器１０３からの偏差（ω＿ｉｎ＿ｒｅｆ−ω＿ｉｎ）が入力される。フィルタ１２１は、例えば図７に示すような周波数特性を有し、エンジントルク変動の周波数帯域Ωにおけるゲインが、周波数帯域Ωよりも低い低周波数帯域におけるゲインに比べて小さい周波数特性を有する。この周波数特性を有するフィルタ１２１によって、偏差（ω＿ｉｎ＿ｒｅｆ−ω＿ｉｎ）の周波数成分のうち、エンジントルク変動による振動成分が抑制され、エンジントルク変動による振動成分よりも低い低周波数成分は通過する。フィルタ１２１の設計の際には、エンジン３６の運転範囲におけるトルク振動の周波数帯域Ωを予め計測して把握しておき、周波数帯域Ωにおけるゲインが、周波数帯域Ωよりも低い低周波数帯域におけるゲインに比べて小さくなるように、フィルタ１２１の周波数特性を設計する。例えばフィルタ１２１をローパスフィルタにより構成する場合は、そのカットオフ周波数をエンジントルク変動の周波数帯域Ωよりも低い周波数に設計する。さらに、フィルタ１２１を一時遅れフィルタにより構成する場合は、その時定数をτとすると、１／（２×π×τ）をエンジントルク変動の周波数帯域Ωよりも低い周波数に設計する。
【００４２】
フィードバック制御器１２２は、例えばＰＩＤ（比例積分微分）制御器やＰＩ（比例積分）制御器やＩ（積分）制御器等により構成することが可能であり、フィルタ１２１を通過した偏差（ω＿ｉｎ＿ｒｅｆ−ω＿ｉｎ）をフィードバック補償したフィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂを演算して加算器１０５へ出力する。偏差（ω＿ｉｎ＿ｒｅｆ−ω＿ｉｎ）に含まれる、エンジントルク変動による振動成分は、フィルタ１２１を通過することで抑制されているため、フィルタ１２１を通過した偏差（ω＿ｉｎ＿ｒｅｆ−ω＿ｉｎ）から演算されるフィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂも、エンジントルク変動による振動成分が抑制されたものとなる。一方、エンジントルク変動よりも低い低周波数帯域については、フィルタ１２１で抑制されずにフィードバック制御器１２２に入力される。そのため、フィードバック制御器１２２で演算されるフィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂは、エンジントルク変動よりも低い低周波数帯域において、エンジン回転速度ω＿ｉｎを目標値ω＿ｉｎ＿ｒｅｆに追従させるためのものとなる。したがって、フィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂによりエンジン回転速度の目標値ω＿ｉｎ＿ｒｅｆと検出値ω＿ｉｎとの定常偏差の発生を抑制することができる。
【００４３】
以上説明した本実施形態では、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８間の電磁カップリングトルクＴ＿ｃを制御する場合に、フィードフォワード制御指令値ｕ＿ｆｆにより電磁カップリングトルクＴ＿ｃが目標値Ｔ＿ｒｅｆ（エンジントルクＴ＿ｅｎｇ）になるようにフィードフォワード制御されるとともに、フィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂによりエンジン回転速度の検出値ω＿ｉｎが目標値ω＿ｉｎ＿ｒｅｆになるようにフィードバック制御される。これによって、エンジン回転速度ω＿ｉｎを目標値ω＿ｉｎ＿ｒｅｆに制御しつつ、エンジントルクＴ＿ｅｎｇを出力側ロータ１８へ伝達して所望のトルクを駆動軸３７へ伝達することができる。その際には、エンジン回転速度の目標値ω＿ｉｎ＿ｒｅｆをエンジン効率が所定の高効率となる（例えば最も熱効率が高くなる）値に設定することで、エンジン３６を高効率で運転しつつ、所望のトルクを駆動軸３７へ伝達することができる。さらに、本実施形態では、エンジン回転速度の目標値ω＿ｉｎ＿ｒｅｆと検出値ω＿ｉｎとの偏差（ω＿ｉｎ＿ｒｅｆ−ω＿ｉｎ）に含まれる、エンジントルク変動による振動成分をフィルタ１２１により抑制することで、フィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂからエンジントルク変動による振動成分を抑制することができる。したがって、フィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂによりエンジン回転速度の目標値ω＿ｉｎ＿ｒｅｆと検出値ω＿ｉｎとの定常偏差の発生を抑制しつつ、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８間の電磁カップリングトルクＴ＿ｃに、フィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂの振動成分によるトルク変動が発生するのを抑制することができ、エンジン３６のトルク変動による振動が駆動軸３７に伝達されるのを抑制することができる。
【００４４】
なお、図６に示す構成例では、フィルタ１２１による処理をフィードバック制御器１２２の前段で行っているが、フィルタ１２１による処理をフィードバック制御器１２２の後段で行うことも可能である。
【００４５】
本実施形態では、フィードバック制御部１０４をＩ（積分）制御器により構成することも可能である。つまり、フィードバック制御部１０４の伝達関数（偏差（ω＿ｉｎ＿ｒｅｆ−ω＿ｉｎ）に対するフィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂの関係）を、ＫＩ／ｓ（ｓはラプラス演算子、ＫＩは積分ゲイン）の積分特性になるように設計することも可能である。その場合、フィードバック制御部１０４（積分制御器）は、図８に示すように、エンジントルク変動の周波数帯域Ωにおけるゲインが、周波数帯域Ωよりも低い低周波数帯域におけるゲインに比べて小さい周波数特性を有する。そのため、フィードバック制御部１０４（積分制御器）で演算されるフィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂは、エンジントルク変動による振動成分が抑制されたものとなり、エンジントルク変動よりも低い低周波数帯域において、エンジン回転速度ω＿ｉｎを目標値ω＿ｉｎ＿ｒｅｆに追従させるためのものとなる。したがって、エンジン回転速度の目標値ω＿ｉｎ＿ｒｅｆと検出値ω＿ｉｎとの定常偏差の発生を抑制しつつ、電磁カップリングトルクＴ＿ｃにフィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂの振動成分によるトルク変動が発生するのを抑制することができる。その際には、エンジン回転速度の目標値ω＿ｉｎ＿ｒｅｆと検出値ω＿ｉｎとの定常偏差が生じない程度に積分ゲインＫＩを低下させることで、フィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂからエンジントルク変動による振動成分をさらに低減することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、フィードバック制御部１０４をＰＩ（比例積分）制御器により構成することも可能である。つまり、フィードバック制御部１０４の伝達関数（偏差（ω＿ｉｎ＿ｒｅｆ−ω＿ｉｎ）に対するフィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂの関係）を、ＫＰ×（１＋１／（ＴＩ×ｓ））（ＫＰは比例ゲイン、ＴＩは積分時間）の比例積分特性になるように設計することも可能である。その場合、フィードバック制御部１０４（比例積分制御器）は、例えば図９に示すように、エンジントルク変動の周波数帯域Ωにおけるゲインが、周波数帯域Ωよりも低い低周波数帯域におけるゲインに比べて小さい周波数特性を有する。そのため、フィードバック制御部１０４（比例積分制御器）で演算されるフィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂは、エンジントルク変動による振動成分が抑制されたものとなり、エンジントルク変動よりも低い低周波数帯域において、エンジン回転速度ω＿ｉｎを目標値ω＿ｉｎ＿ｒｅｆに追従させるためのものとなる。したがって、エンジン回転速度の目標値ω＿ｉｎ＿ｒｅｆと検出値ω＿ｉｎとの定常偏差の発生を抑制しつつ、電磁カップリングトルクＴ＿ｃにフィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂの振動成分によるトルク変動が発生するのを抑制することができる。その際には、エンジン回転速度の目標値ω＿ｉｎ＿ｒｅｆと検出値ω＿ｉｎとの定常偏差が生じない程度に積分時間ＴＩを調整し、且つ比例ゲインＫＰを低下させることで、フィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂからエンジントルク変動による振動成分をさらに低減することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、図１０に示すフィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂに基づいて電磁カップリングトルクＴ＿ｃを制御するフィードバック制御系において、エンジントルクＴ＿ｅｎｇから電磁カップリングトルクＴ＿ｃまでの閉ループ伝達関数Ｔｃｌ（ｊω）（ωは角周波数）について、エンジントルク変動の周波数帯域Ωでのゲインが、周波数帯域Ωよりも低い低周波数帯域でのゲインに比べて小さい周波数特性を有するように、フィードバック制御部１０４を設計することも可能である。その場合は、エンジントルク変動の周波数特性をＤ（ｊω）とすると、例えば図１１に示すように、常に｜Ｗ（ｊω）｜＞｜Ｄ（ｊω）｜となるような重み関数Ｗ（ｊω）を設計する。その際に、エンジントルク変動の周波数特性Ｄ（ｊω）については、予め計測して把握しておく。次に、以下の（１）式が成立するように、閉ループ伝達関数Ｔｃｌ（ｊω）を設計する。閉ループ伝達関数Ｔｃｌ（ｊω）の周波数特性の一例を図１２に示す。
【００４８】
【数１】
2015016740.tif 000003
【００４９】
ブロック１０７の伝達関数をＰ（ｊω）、フィードバック制御部１０４及びブロック１０６から構成されるシステムの伝達関数をＫ（ｊω）とすると、閉ループ伝達関数Ｔｃｌ（ｊω）は、以下の（２）式で表される。
【００５０】
【数２】
2015016740.tif 000004
【００５１】
（２）式において、Ｐ（ｊω）＝１／Ｊｉｎ×１／ｊωであり、また、エンジントルク変動の周波数帯域Ω以下では、トルク制御指令値ｕに対する電磁カップリングトルクＴ＿ｃの応答性は十分高いため、ブロック１０６の伝達関数については一定のゲイン特性と考えることができる。したがって、（２）式から、閉ループ伝達関数Ｔｃｌ（ｊω）とフィードバック制御部１０４の伝達関数との関係式が決まり、フィードバック制御部１０４の伝達関数の設計が可能である。
【００５２】
例えばフィードバック制御部１０４をＰＩ制御器とすると、伝達関数Ｋ（ｊω）は、以下の（３）式で表すことが可能である。
【００５３】
【数３】
2015016740.tif 000005
【００５４】
（３）式、Ｐ（ｊω）＝１／Ｊｉｎ×１／ｊωを（２）式に代入すると、閉ループ伝達関数Ｔｃｌ（ｊω）は、以下の（４）式で表される。
【００５５】
【数４】
2015016740.tif 000006
【００５６】
（４）式で表される閉ループ伝達関数Ｔｃｌ（ｊω）の周波数特性を図１３に示す。図１３に示すように、（４）式で表される閉ループ伝達関数Ｔｃｌ（ｊω）は、ローパスフィルタ特性を有し、そのカットオフ周波数が（２×ＫＰ／（Ｊｉｎ×ＴＩ））0.5となる。フィードバック制御部１０４の比例ゲインＫＰや積分時間ＴＩを調整することで、閉ループ伝達関数Ｔｃｌ（ｊω）のカットオフ周波数（２×ＫＰ／（Ｊｉｎ×ＴＩ））0.5を調整することができ、エンジントルク変動の周波数帯域Ωでのゲインが、周波数帯域Ωよりも低い低周波数帯域でのゲインに比べて小さい周波数特性を有するように、閉ループ伝達関数Ｔｃｌ（ｊω）を設計することが可能である。
【００５７】
エンジントルク変動の周波数帯域Ωでのゲインが、周波数帯域Ωよりも低い低周波数帯域でのゲインに比べて小さい周波数特性を有する閉ループ伝達関数Ｔｃｌ（ｊω）についても、フィードバック制御部１０４で演算されるフィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂは、エンジントルク変動による振動成分が抑制されたものとなり、エンジントルク変動よりも低い低周波数帯域において、エンジン回転速度ω＿ｉｎを目標値ω＿ｉｎ＿ｒｅｆに追従させるためのものとなる。したがって、エンジン回転速度の目標値ω＿ｉｎ＿ｒｅｆと検出値ω＿ｉｎとの定常偏差の発生を抑制しつつ、電磁カップリングトルクＴ＿ｃにフィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂの振動成分によるトルク変動が発生するのを抑制することができる。
【００５８】
また、エンジン３６のトルク変動の振幅や周波数は、エンジン３６の回転速度ω＿ｉｎやトルクＴ＿ｅｎｇ等の運転状態に応じて変化する。例えばエンジン回転速度ω＿ｉｎが高くなると、エンジントルク変動の周波数帯域Ωが高くなり、エンジントルクＴ＿ｅｎｇが大きくなると、エンジントルク変動の振幅が大きくなる。そこで、本実施形態では、エンジン３６の回転速度ω＿ｉｎやトルクＴ＿ｅｎｇ等の運転状態に応じて、フィードバック制御部１０４の周波数特性やフィードバックゲインを変化させることも可能である。
【００５９】
フィードバック制御部１０４がフィルタ１２１を含む図６の構成例では、例えば図１４のフィルタ１２１の周波数特性に示すように、エンジン回転速度ω＿ｉｎの低下に対してフィルタ１２１（ローパスフィルタ）のカットオフ周波数を低くすることで、エンジン回転速度ω＿ｉｎの変化によりエンジントルク変動の周波数帯域Ωが変化しても、カットオフ周波数がエンジントルク変動の周波数帯域Ωよりも低い状態を維持することができる。したがって、エンジン回転速度ω＿ｉｎが変化しても、エンジン回転速度の目標値ω＿ｉｎ＿ｒｅｆと検出値ω＿ｉｎとの定常偏差の発生を抑制しつつ、エンジントルク変動による振動の駆動軸３７での抑制量の低下を防ぐことができる。あるいは、エンジン回転速度ω＿ｉｎの低下に対してフィルタ１２１（一時遅れフィルタ）の時定数τを増加させることも可能である。また、例えば図１５のフィルタ１２１の周波数特性に示すように、エンジントルクＴ＿ｅｎｇの増加に対してフィルタ１２１（ローパスフィルタ）のカットオフ周波数を低くすることで、エンジントルクＴ＿ｅｎｇの増加によりエンジントルク変動の振幅が増加しても、エンジントルク変動による振動成分のフィルタ１２１での抑制量を増加させることができる。したがって、エンジントルクＴ＿ｅｎｇが変化しても、エンジン回転速度の目標値ω＿ｉｎ＿ｒｅｆと検出値ω＿ｉｎとの定常偏差の発生を抑制しつつ、エンジントルク変動による振動の駆動軸３７での抑制量の低下を防ぐことができる。あるいは、エンジントルクＴ＿ｅｎｇの増加に対してフィルタ１２１（一時遅れフィルタ）の時定数τを増加させることも可能である。
【００６０】
フィードバック制御部１０４を積分制御器により構成する例では、例えば図１６のフィードバック制御部１０４の周波数特性に示すように、エンジン回転速度ω＿ｉｎの低下に対して積分ゲイン（フィードバックゲイン）ＫＩを小さくすることで、エンジン回転速度ω＿ｉｎの低下によりエンジントルク変動の周波数帯域Ωが低下しても、エンジントルク変動による振動成分の抑制量が低下するのを防ぐことができる。したがって、エンジン回転速度ω＿ｉｎが変化しても、エンジン回転速度の目標値ω＿ｉｎ＿ｒｅｆと検出値ω＿ｉｎとの定常偏差の発生を抑制しつつ、エンジントルク変動による振動の駆動軸３７での抑制量の低下を防ぐことができる。また、例えば図１７のフィードバック制御部１０４の周波数特性に示すように、エンジントルクＴ＿ｅｎｇの増加に対して積分ゲイン（フィードバックゲイン）ＫＩを小さくすることで、エンジントルクＴ＿ｅｎｇの増加によりエンジントルク変動の振幅が増加しても、エンジントルク変動による振動成分の抑制量を増加させることができる。したがって、エンジントルクＴ＿ｅｎｇが変化しても、エンジン回転速度の目標値ω＿ｉｎ＿ｒｅｆと検出値ω＿ｉｎとの定常偏差の発生を抑制しつつ、エンジントルク変動による振動の駆動軸３７での抑制量の低下を防ぐことができる。
【００６１】
フィードバック制御部１０４を比例積分制御器により構成する例では、例えば図１８のフィードバック制御部１０４の周波数特性に示すように、エンジン回転速度ω＿ｉｎの低下に対して比例ゲイン（フィードバックゲイン）ＫＰを小さくする。比例ゲインＫＰが小さくなると、図１３に示す閉ループ伝達関数Ｔｃｌ（ｊω）のカットオフ周波数（２×ＫＰ／（Ｊｉｎ×ＴＩ））0.5が低くなる。エンジン回転速度ω＿ｉｎの低下に対して比例ゲインＫＰを小さくすることで、エンジン回転速度ω＿ｉｎの低下によりエンジントルク変動の周波数帯域Ωが低下しても、エンジントルク変動による振動成分の抑制量が低下するのを防ぐことができる。したがって、エンジン回転速度ω＿ｉｎが変化しても、エンジン回転速度の目標値ω＿ｉｎ＿ｒｅｆと検出値ω＿ｉｎとの定常偏差の発生を抑制しつつ、エンジントルク変動による振動の駆動軸３７での抑制量の低下を防ぐことができる。また、例えば図１９のフィードバック制御部１０４の周波数特性に示すように、エンジントルクＴ＿ｅｎｇの増加に対して比例ゲイン（フィードバックゲイン）ＫＰを小さくする（閉ループ伝達関数Ｔｃｌ（ｊω）のカットオフ周波数（２×ＫＰ／（Ｊｉｎ×ＴＩ））0.5を低くする）ことで、エンジントルクＴ＿ｅｎｇの増加によりエンジントルク変動の振幅が増加しても、エンジントルク変動による振動成分の抑制量を増加させることができる。したがって、エンジントルクＴ＿ｅｎｇが変化しても、エンジン回転速度の目標値ω＿ｉｎ＿ｒｅｆと検出値ω＿ｉｎとの定常偏差の発生を抑制しつつ、エンジントルク変動による振動の駆動軸３７での抑制量の低下を防ぐことができる。
【００６２】
以上説明したトルク制御指令値ｕ＝（ｕ＿ｆｆ＋ｕ＿ｆｂ）による電磁カップリングトルクＴ＿ｃの制御を行う際には、回転電機１０の入出力を入れ替えることも可能である。すなわち、第２ロータ１８がエンジン３６に機械的に連結され、第１ロータ２８が変速機４４を介して駆動軸３７（車輪３８）に機械的に連結されていてもよい。この場合は、エンジン３６からの動力が第２ロータ１８に伝達され、第１ロータ２８からの動力が変速機４４で変速されて駆動軸３７に伝達されるため、第２ロータ１８が入力側ロータとなり、第１ロータ２８が出力側ロータとなる。また、以上説明したトルク制御指令値ｕによる電磁カップリングトルクＴ＿ｃの制御を行う際には、ステータ１６及びインバータ４０を省略することも可能である。
【００６３】
また、以上の実施形態では、エンジントルク変動による振動が駆動軸３７（車輪３８）に伝達されるのを抑制できる一方、エンジン３６、入力側ロータ２８、及びスリップリング９５を含む入力側回転要素には、エンジントルク変動による振動が残ることになる。エンジントルク変動による入力側回転要素の振動も低減するための電子制御ユニット５０の構成例を図２０に示す。エンジントルク振動推定部１３２は、エンジン３６のトルクの振動成分ΔＴを推定する。前述のように、エンジン３６が発生するトルクはクランク角に対して変動し、さらに、エンジン回転速度ω＿ｉｎが高くなるとエンジントルク振動成分ΔＴの周波数が高くなり、エンジントルクＴ＿ｅｎｇが大きくなるとエンジントルク振動成分ΔＴの振幅が大きくなる。そこで、クランク角と、エンジン回転速度ω＿ｉｎと、スロットル開度（ガソリンエンジン等の火花点火式内燃機関の場合）または燃料噴射量（ディーゼルエンジン等の圧縮着火式内燃機関の場合）とに基づいて、エンジントルク振動成分ΔＴを推定することが可能である。さらに、火花点火式内燃機関の場合は、エンジントルク振動成分ΔＴの推定に空燃比や点火時期を加えることも好適である。補正コントローラ１３３は、エンジントルク振動推定部１３２からのエンジントルク振動成分（推定値）ΔＴに対応する補正指令値Δｕ１を生成して出力する。補正指令値Δｕ１によりステータ１６と出力側ロータ１８間のＰＭモータトルクＴ＿ｍｇを制御した場合に、ステータ１６から出力側ロータ１８に作用するエンジン回転方向のＰＭモータトルクＴ＿ｍｇが推定値ΔＴに等しくなるような補正指令値Δｕ１が補正コントローラ１３３で演算される。リミッタ１３４は、補正コントローラ１３３で演算された補正指令値Δｕ１が所定の制限範囲内（負の下限値−ｕｌｉｍ以上且つ正の上限値ｕｌｉｍ以下）になるように制限する。ｕｌｉｍについては、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８間に作用可能な電磁カップリングトルクの最大値と、ステータ１６と出力側ロータ１８間に作用可能なＰＭモータトルクの最大値のうち、小さい方の値に設定される。
【００６４】
加算器１３５は、加算器１０５からのトルク制御指令値ｕ＝（ｕ＿ｆｆ＋ｕ＿ｆｂ）にリミッタ１３４からの補正指令値Δｕ１を加算することで、トルク制御指令値ｕを（ｕ＋Δｕ１）に補正する。そして、補正指令値Δｕ１で補正されたトルク制御指令値（ｕ＋Δｕ１）により入力側ロータ２８と出力側ロータ１８間の電磁カップリングトルクが制御される。補正指令値Δｕ１は、エンジントルク変動に対応する振動成分による指令値であり、電磁カップリングトルクは、トルク制御指令値ｕ（フィードフォワード制御指令値ｕ＿ｆｆ及びフィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂ）により制御される主トルクＴ＿ｃに、補正指令値Δｕ１により制御される振動成分ΔＴが重畳されたものとなる。その際には、補正指令値Δｕ１がリミッタ１３４により下限値−ｕｌｉｍ以上且つ上限値ｕｌｉｍ以下に制限されることで、補正指令値Δｕ１によるトルク成分ΔＴが電磁カップリングトルクの最大値とＰＭモータトルクの最大値の小さい方の値を超えないように制限される。入力側ロータ２８から出力側ロータ１８に作用するエンジン回転方向の電磁カップリングトルクは（Ｔ＿ｃ＋ΔＴ）となり、その反作用として、出力側ロータ１８から入力側ロータ２８に作用するエンジン回転方向の電磁カップリングトルクは（−Ｔ＿ｃ−ΔＴ）となる。この入力側ロータ２８に作用する電磁カップリングトルク（−Ｔ＿ｃ−ΔＴ）の振動成分−ΔＴが、エンジン３６の発生トルクに含まれる振動成分ΔＴと打ち消し合うことで、エンジン３６から入力側ロータ２８に伝達されるトルクの変動を低減することが可能となり、エンジン３６、入力側ロータ２８、及びスリップリング９５を含む入力側回転要素の振動を低減することが可能となる。
【００６５】
符号反転器１３６は、リミッタ１３４からの補正指令値Δｕ１の符号を反転して出力する。そして、符号反転器１３６からの補正指令値−Δｕ１によりステータ１６と出力側ロータ１８間のＰＭモータトルクＴ＿ｍｇが制御される。補正指令値−Δｕ１は、エンジントルク変動に対応する振動成分による指令値であり、ＰＭモータトルクＴ＿ｍｇは振動成分ΔＴを含むものとなり、ステータ１６から出力側ロータ１８に作用するエンジン回転方向のＰＭモータトルクＴ＿ｍｇは−ΔＴとなる。その際には、補正指令値Δｕ１がリミッタ１３４により下限値−ｕｌｉｍ以上且つ上限値ｕｌｉｍ以下に制限されることで、補正指令値−Δｕ１によるトルク−ΔＴの絶対値が電磁カップリングトルクの最大値とＰＭモータトルクの最大値の小さい方の値を超えないように制限される。ステータ１６から出力側ロータ１８に作用するＰＭモータトルクＴ＿ｍｇの振動成分−ΔＴが、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８に作用する電磁カップリングトルク（Ｔ＿ｃ＋ΔＴ）の振動成分ΔＴと打ち消し合うことで、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８に作用する電磁カップリングトルクの変動が抑制される。その結果、出力側ロータ１８に作用する電磁カップリングトルクとＰＭモータトルクの合成トルクには振動成分ΔＴは生じず、振動が駆動軸３７に伝達されるのを抑制することができる。その際には、補正指令値Δｕ１をリミッタ１３４により下限値−ｕｌｉｍ以上且つ上限値ｕｌｉｍ以下に制限することで、ＰＭモータトルクＴ＿ｍｇの振動成分−ΔＴと電磁カップリングトルク（Ｔ＿ｃ＋ΔＴ）の振動成分ΔＴが出力側ロータ１８で確実に打ち消し合うようにすることができる。なお、図２０において、ブロック１４６は、補正指令値−Δｕ１に対するＰＭモータトルク−ΔＴの関係を表し、インバータ４０の特性、ステータ１６及び出力側ロータ１８によるＰＭモータ部の特性等が含まれる。
【００６６】
以上説明した図２０に示す構成例によれば、エンジン３６のトルク変動による振動が駆動軸３７に伝達されるのを抑制できるだけでなく、エンジン３６、入力側ロータ２８、及びスリップリング９５を含む入力側回転要素においても、エンジントルク変動による振動を低減することができる。
【００６７】
なお、特許文献２では、エンジンのトルク変動による振動を抑制するために、エンジンと駆動軸間の動力伝達経路に配置されたモータジェネレータのトルクに、エンジンのトルク変動に応じたトルク変動を加算して出力している。しかし、特許文献２において、エンジントルク変動による振動の抑制量を増加させるためには、モータジェネレータの出力トルクに加算するトルク変動レベルを大きくする必要があり、そのためには、モータジェネレータのトルク容量を大きくする必要がある。これに対して図２０に示す構成例では、補正指令値Δｕ１におけるエンジントルク変動に対応する振動成分のレベルは小さくても、ステータ１６から出力側ロータ１８に作用するＰＭモータトルクＴ＿ｍｇの振動成分−ΔＴが、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８に作用する電磁カップリングトルク（Ｔ＿ｃ＋ΔＴ）の振動成分ΔＴと打ち消し合うため、エンジントルク変動による振動の駆動軸３７での抑制量を増加させることができる。その結果、ステータ１６及び出力側ロータ１８によるＰＭモータ部のトルク容量を大きくすることなく、エンジントルク変動による振動の駆動軸３７での抑制量を増加させることができる。
【００６８】
エンジントルク変動による入力側回転要素の振動も低減するための電子制御ユニット５０の他の構成例を図２１に示す。補正用フィードバック制御部１４４は、差分器１０３からの偏差（ω＿ｉｎ＿ｒｅｆ−ω＿ｉｎ）を基に補正用フィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂ０を生成する。ただし、ここでの補正用フィードバック制御部１４４は、フィードバック制御部１０４とは異なり、偏差（ω＿ｉｎ＿ｒｅｆ−ω＿ｉｎ）に含まれる、エンジントルク変動による振動成分が補正用フィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂ０において抑制されないように、補正用フィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂ０を生成する。そのために、補正用フィードバック制御部１４４の周波数特性を、フィードバック制御部１０４の周波数特性と比較して、エンジントルク変動による振動成分の周波数帯域Ωでのゲインが大きくなるように設計する。例えばフィードバック制御部１０４がフィルタ１２１を含む図６の構成例では、補正用フィードバック制御部１４４は、フィルタ１２１を含まず、フィードバック制御器１２２と同等の周波数特性を有するフィードバック制御器により構成する。また、フィードバック制御部１０４及び補正用フィードバック制御部１４４を積分制御器により構成する例では、補正用フィードバック制御部１４４の積分ゲインをフィードバック制御部１０４の積分ゲインよりも大きくする。また、フィードバック制御部１０４及び補正用フィードバック制御部１４４を比例積分制御器により構成する例では、補正用フィードバック制御部１４４の比例ゲインをフィードバック制御部１０４の比例ゲインよりも大きくする。
【００６９】
差分器１４３は、補正用フィードバック制御部１４４で演算された補正用フィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂ０とフィードバック制御部１０４で演算されたフィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂとの差（ｕ＿ｆｂ０−ｕ＿ｆｂ）を演算して補正指令値Δｕ１としてリミッタ１３４へ出力する。補正用フィードバック制御部１４４で演算された補正用フィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂ０においては、エンジントルク変動による振動成分、及びこの振動成分よりも低い低周波数成分が抑制されずに含まれており、フィードバック制御部１０４で演算されたフィードバック制御指令値ｕ＿ｆｂにおいては、低周波数成分が抑制されずに含まれている一方、エンジントルク変動による振動成分が抑制されている。そのため、差分器１４３からリミッタ１３４へ出力される補正指令値Δｕ１＝（ｕ＿ｆｂ０−ｕ＿ｆｂ）は、低周波数成分が抑制される一方、エンジントルク変動による振動成分が残り、エンジントルク変動に対応する振動成分による指令値となる。そして、図２０に示す構成例と同様に、トルク制御指令値（ｕ＋Δｕ１）により入力側ロータ２８と出力側ロータ１８間の電磁カップリングトルクを制御することで、エンジン３６から入力側ロータ２８に伝達されるトルクの変動を低減することができ、補正指令値−Δｕ１によりステータ１６と出力側ロータ１８間のＰＭモータトルクを制御することで、入力側ロータ２８から出力側ロータ１８に作用する電磁カップリングトルクの変動を抑制して駆動軸３７に振動が伝達されるのを抑制することができる。
【００７０】
図２１に示す構成例では、エンジン３６の回転速度ω＿ｉｎやトルクＴ＿ｅｎｇ等の運転状態に応じて、フィードバック制御部１０４及び補正用フィードバック制御部１４４の周波数特性やフィードバックゲインを変化させることも可能である。フィードバック制御部１０４及び補正用フィードバック制御部１４４を積分制御器により構成する例では、エンジン回転速度ω＿ｉｎの低下に対して、補正用フィードバック制御部１４４の積分ゲイン（フィードバックゲイン）がフィードバック制御部の積分ゲイン（フィードバックゲイン）よりも大きい状態を維持しながら、フィードバック制御部１０４の積分ゲイン及び補正用フィードバック制御部１４４の積分ゲインを小さくする。これによって、エンジン回転速度ω＿ｉｎの低下によりエンジントルク変動の周波数帯域Ωが低下しても、エンジントルク変動による振動の入力側回転要素（入力側ロータ２８）及び駆動軸３７での抑制量の低下を防ぐことができる。また、エンジントルクＴ＿ｅｎｇの増加に対して、補正用フィードバック制御部１４４の積分ゲインがフィードバック制御部の積分ゲインよりも大きい状態を維持しながら、フィードバック制御部１０４の積分ゲイン及び補正用フィードバック制御部１４４の積分ゲインを小さくする。これによって、エンジントルクＴ＿ｅｎｇの増加によりエンジントルク変動の振幅が増加しても、エンジントルク変動による振動の入力側回転要素（入力側ロータ２８）及び駆動軸３７での抑制量の低下を防ぐことができる。
【００７１】
また、フィードバック制御部１０４及び補正用フィードバック制御部１４４を比例積分制御器により構成する例では、エンジン回転速度ω＿ｉｎの低下に対して、補正用フィードバック制御部１４４の比例ゲイン（フィードバックゲイン）がフィードバック制御部の比例ゲイン（フィードバックゲイン）よりも大きい状態を維持しながら、フィードバック制御部１０４の比例ゲイン及び補正用フィードバック制御部１４４の比例ゲインを小さくする。これによって、エンジン回転速度ω＿ｉｎの低下によりエンジントルク変動の周波数帯域Ωが低下しても、エンジントルク変動による振動の入力側回転要素（入力側ロータ２８）及び駆動軸３７での抑制量の低下を防ぐことができる。また、エンジントルクＴ＿ｅｎｇの増加に対して、補正用フィードバック制御部１４４の比例ゲインがフィードバック制御部の比例ゲインよりも大きい状態を維持しながら、フィードバック制御部１０４の比例ゲイン及び補正用フィードバック制御部１４４の比例ゲインを小さくする。これによって、エンジントルクＴ＿ｅｎｇの増加によりエンジントルク変動の振幅が増加しても、エンジントルク変動による振動の入力側回転要素（入力側ロータ２８）及び駆動軸３７での抑制量の低下を防ぐことができる。
【００７２】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００７３】
１０  回転電機、１６  ステータ、１８  出力側ロータ（第２ロータ）、２０  ステータ巻線、２８  入力側ロータ（第１ロータ）、３０  ロータ巻線、３２，３３  永久磁石、３６  エンジン、３７  駆動軸、３８  車輪、４０，４１  インバータ、４２  蓄電装置、４４  変速機、５０  電子制御ユニット、５１  ステータコア、５２，５３  ロータコア、６１  回転速度センサ、９５  スリップリング、９６  ブラシ、１０２  フィードフォワード制御部、１０３，１４３  差分器、１０４  フィードバック制御部、１０５，１３５  加算器、１２１  フィルタ、１２２  フィードバック制御器、１３２  エンジントルク振動推定部、１３３  補正コントローラ、１３４  リミッタ、１３６  符号反転器、１４４  補正用フィードバック制御部。
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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