(57)【要約】【課題】モータの指令トルクが制限される場合でも、モータの回転数の制御性の低下を抑制可能なモータの制御装置を提供する。【解決手段】車両の走行駆動源であるＭＧ３０に適用される制御装置１１であって、  ＭＧ３０の目標回転数に基づいてＭＧ３０の指令トルクを算出し、算出した指令トルクに基づいてＭＧ３０を駆動させる駆動手段と、指令トルクの制限値に応じて目標回転数を抑制する抑制手段と、を備える。駆動手段は、目標回転数の所定時間あたりの変化量、及びＭＧ３０を含む回転体のイナーシャから追従トルクを算出する追従手段を含み、指令トルクは、追従手段により算出された追従トルクに基づいて算出される。【選択図】      図１
2015142445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の走行駆動源であるモータ（３０）に適用される制御装置（１１）であって、
前記モータの目標回転数に基づいて前記モータの指令トルクを算出し、算出した前記指令トルクに基づいて前記モータを駆動させる駆動手段と、
前記指令トルクの制限値に応じて前記目標回転数を抑制する抑制手段と、
を備えるモータの制御装置。
【請求項２】
前記駆動手段は、所定時間あたりの前記目標回転数の変化量、及び前記モータを含む回転体のイナーシャから、追従トルクを算出する追従手段を含み、
前記指令トルクは、前記追従手段により算出された前記追従トルクに基づいて算出される請求項１に記載のモータの制御装置。
【請求項３】
前記抑制手段は、前記制限値を、前記モータを含む回転体のイナーシャで除した値に基づいて許容レート値を算出するとともに、前記目標回転数の所定時間あたりの変化量が前記許容レート値よりも大きい場合には、前記変化量が前記許容レート値となるように前記目標回転数を抑制する請求項１又は２に記載のモータの制御装置。
【請求項４】
前記モータの回転軸（３１）には、前記モータの回転軸とエンジン（２０）の出力軸（２１）とを締結及び切断する伝達手段（ＣＬ１）が設置されており、
前記伝達手段が締結されている状態と前記伝達手段が切断されている状態とで、前記イナーシャの値を切り替える請求項２又は３に記載のモータの制御装置。
【請求項５】
前記制限値は、前記モータが出力可能な最大トルクの値であり、
前記最大トルクは、前記モータの現在の運転状態に基づいて算出される値である請求項１〜４のいずれかに記載のモータの制御装置。
【請求項６】
前記制限値は、前記モータが出力可能な最大トルクの値であり、
前記最大トルクは、前記モータに電力を供給する電池（３３）の最大出力に基づいて算出される値である請求項１〜４のいずれかに記載のモータの制御装置。
【請求項７】
前記制限値は、前記モータが出力可能な最大トルクの値であり、
前記最大トルクは、前記モータの運転状態に基づいて算出される値、及び前記モータに電力を供給する電池の最大出力に基づいて算出される値のうちの小さい方の値である請求項１〜４のいずれかに記載のモータの制御装置。
【請求項８】
前記指令トルクは、前記目標回転数と前記モータの実回転数との偏差に基づいて算出される請求項１〜７のいずれかに記載のモータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の走行駆動源であるモータの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＥＶ自動車やＨＶ自動車のように、走行駆動源であるモータを備えた自動車が普及している。このような走行用のモータの制御装置として、目標回転数に基づいてモータの駆動を制御するものが提案されている。例えば、特許文献１では、目標回転数に基づいて指令トルクを算出し、算出した指令トルクをモータに出力させることにより、モータの回転数を目標回転数に近づけている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４３３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
目標回転数に基づいてモータの駆動を制御する制御装置では、目標回転数に基づいて算出した指令トルクが制限されると、目標回転数に追従できなくなる。そのため、目標回転数と実回転数の偏差が大きくなり、実回転数が目標回転数を超えてオーバーシュートしたり、目標回転数に到達する前に実回転数の上昇が止まったりするおそれがある。すなわち、モータの指令トルクが制限されると、モータの回転数の制御性が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑み、モータの指令トルクが制限される場合でも、モータの回転数の制御性の低下を抑制可能なモータの制御装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は、車両の走行駆動源であるモータに適用される制御装置であって、前記モータの目標回転数に基づいて前記モータの指令トルクを算出し、算出した前記指令トルクに基づいて前記モータを駆動させる駆動手段と、前記指令トルクの制限値に応じて前記目標回転数を抑制する抑制手段と、を備える。
【０００７】
本発明によれば、モータの目標回転数に基づいてモータの指令トルクが算出され、算出された指令トルクに基づいてモータが駆動される。これにより、モータの実回転数は、目標回転数に制御される。
【０００８】
ここで、指令トルクに基づいてモータを駆動する構成では、種々の要因により指令トルクが制限されると、制限された指令トルクにより実現可能なモータの回転数よりも目標回転数が大きい場合に、モータの実回転数が目標回転数に追従できなくなる。その結果、フィードバック制御でモータの回転数を制御する場合には、モータの実回転数がオーバーシュートするおそれがある。また、フィードフォワード制御でモータの回転数を制御する場合には、モータの実回転数が目標回転数に到達する前に、回転数の上昇が止まってしまうおそれがある。
【０００９】
そこで、指令トルクの制限値に応じて目標回転数が抑制される。すなわち、目標回転数が実現可能な回転数に近付くように抑制される。これにより、目標回転数と実回転数との偏差が抑制され、実回転数が目標回転数に追従するようになる。したがって、モータの指令トルクが制限される場合でも、モータの回転数の制御性の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】車両システムの概略構成を示す図。
【図２】第１実施形態に係る制御ブロック図。
【図３】第１実施形態に係る要求回転数、目標回転数、実回転数、及び指令トルクの時間変化を示す図。
【図４】目標回転数を算出する処理手順を示すフローチャート。
【図５】（ａ）要求回転数、（ｂ）レート制限しない場合の目標回転数、（ｃ）レート値、（ｄ）ミニマムセレクトした目標回転数、（ｅ）出力する目標回転数の時間変化を示す図。
【図６】第２実施形態に係る制御ブロック図。
【図７】第２実施形態に係る要求回転数、目標回転数、実回転数、及び指令トルクの時間変化を示す図。
【図８】他の実施形態に係る制御ブロック図。
【図９】他の実施形態に係る制御ブロック図。
【図１０】参考例に係る制御ブロック図。
【図１１】参考例に係る制御ブロック図。
【図１２】参考例に係る要求回転数、目標回転数、実回転数、及び指令トルクの時間変化を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、モータの制御装置を、ハイブリッド車両に搭載された走行用のモータに適用した各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
【００１２】
（第１実施形態）
まず、図１を参照して、本実施形態に係るハイブリッド車両システムの概略構成について説明する。本実施形態に係るハイブリッド車両は、ＨＶＥＣＵ１０、ＭＣ１１、ＥＮＧＥＣＵ１２、エンジン２０、ＭＧ３０、変速機４０、及び車輪５０を備える。
【００１３】
エンジン２０及びＭＧ３０（モータ）は、車両の走行駆動源である。ＭＧ３０のエンジン２０側の回転軸３１には、ＭＧ３０の回転軸３１とエンジン２０の出力軸２１とを、締結及び切断するクラッチＣＬ１（伝達手段）が接続されている。また、ＭＧ３０の変速機４０側の回転軸３１には、ＭＧ３０の回転軸３１と変速機４０の入力軸４１とを、締結及び切断するクラッチＣＬ２が接続されている。
【００１４】
ＭＧ３０は、電動機と発電機との双方の機能を有するモータジェネレータである。ＭＧ３０が電動機として作動する場合、ＭＧ３０は、インバータ３２を介してバッテリ３３から電力供給を受けて作動する。また、ＭＧ３０が発電機として作動する場合は、エンジン２０又は車軸５１から伝達される駆動力により回転して発電する。ＭＧ３０により発電された電力は、インバータ３２を介してバッテリ３３に供給される。
【００１５】
ＭＧ３０が電動機として作動する場合、ＭＧ３０が発生するトルクは、クラッチＣＬ２を介して変速機４０の入力軸４１へ入力され、変速機４０により変速されて左右の車輪５０へ伝達される。また、エンジン２０が発生するトルクは、クラッチＣＬ１、ＭＧ３０、及びクラッチＣＬ２を介して変速機４０の入力軸４１へ入力され、変速機４０により変速されて左右の車輪５０へ伝達される。よって、左右の車輪５０は、ＭＧ５０が発生するトルク、及びエンジン２０が発生するトルクの少なくとも一方により駆動される。
【００１６】
ＨＶＥＣＵ１０（ハイブリッド制御装置）、ＭＣ１１（モータ制御装置）、及びＥＮＧＥＣＵ１２（エンジン制御装置）は、それぞれ、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏ等を備えるマイクロコンピュータとして構成されており、ＲＯＭに記憶されている各種プログラムを実行する。
【００１７】
ＨＶＥＣＵ１０は、ＭＣ１１及びＥＮＧＥＣＵ１２よりも上位（ユーザの要求から見て上流側）のＥＣＵであり、ＭＣ１１及びＥＮＧＥＣＵ１２のそれぞれと双方向通信を行う。ＨＶＥＣＵ１０は、ユーザインターフェースから入力されるユーザの要求、例えばユーザのアクセルペダルの操作量等の検出信号に基づき、ＭＧ３０及びエンジン２０の制御量の要求値を算出し、ＭＣ１１及びＥＮＧＥＣＵ１２へそれぞれ出力する。
【００１８】
ＭＣ１１は、ＨＶＥＣＵ１０から制御量の要求値である要求回転数を受け取ると、ＭＧ３０の回転数を要求回転数に制御すべく、インバータ３２を制御する。ＭＣ１１によるＭＧ３０の回転数制御については、後で詳述する。また、ＭＣ１１は、ＨＶＥＣＵ１０からエンジン２０の始動要求を受け取ると、インバータ３２を制御して、エンジン２０の始動に必要な駆動力をＭＧ３０に発生させる。なお、ＭＧ３０の回転数は、１分あたりのＭＧ３０の回転数をいう。
【００１９】
また、ＭＣ１１は、ＭＧ３０の回転数を検出する回転角センサ、ＭＧ３０の駆動電圧を検出する電圧センサ、ＭＧ３０の磁石の温度を検出する温度センサ等、ＭＧ３０の運転状態を検出する各種センサ（図示なし）から検出値を受信する。そして、ＭＣ１１は、ＭＧ３０の現在の運転状態に基づいて、ＭＧ３０が出力可能な最大トルクの値を算出する。
【００２０】
さらに、ＭＣ１１は、バッテリ３３を制御する電池ＥＣＵ（図示なし）から、バッテリ３３の現在の状態を受信する。詳しくは、ＭＣ１１は、電池ＥＣＵから、バッテリ３３のＳＯＣ（State of Charge）、温度、最大電流等を受信する。そして、ＭＣ１１は、バッテリ３３の現在の状態から設定されるバッテリ３３の最大出力に基づいて、ＭＧ３０が出力可能な最大トルクの値を算出する。詳しくは、最大トルク＝バッテリ３３の最大出力／ＭＧ３０の回転数×Ｋ１の式から、最大トルクの値を算出する。なお、Ｋ１は、単位変換の係数（６０／（２π））である。
【００２１】
そして、ＭＣ１１は、ＭＧ３０の運転状態に基づいて算出された最大トルクの値と、バッテリ３３の最大出力に基づいて算出された最大トルクの値のうちの小さい方の値を、ＭＧ３０の最大トルクの値に設定する。なお、最大トルクの値は、ＭＧ３０の回転数を増加させる方向を正の値とし、回転数を減少させる方向を負の値とする。
【００２２】
ＥＮＧＥＣＵ１２は、ＨＶＥＣＵ１０から制御量の要求値、例えば燃焼トルクの要求値を受け取ると、燃焼トルクを要求値に制御すべく、各気筒に設けられた燃料噴射弁による燃料噴射等を制御し、エンジン２０の燃焼制御を行う。
【００２３】
次に、ＭＣ１１によるＭＧ３０の回転数制御について説明する。まず、ＭＧ３０の回転数制御の参考例について、図１０及び図１２を参照して説明する。図１０は、ＦＢ（フィードバック）制御による回転数制御の制御ブロック図の参考例である。
【００２４】
参考例では、ＨＶＥＣＵ１０から要求回転数を受け取ると、ローパスフィルタ処理を行い、目標回転数を算出する。詳しくは、一般に、ＨＶＥＣＵ３０の要求速度よりもＭＣ１１の処理速度の方が速いため、ＭＣ１１に入力される要求回転数の時間変化は階段状になる。そのため、急激な要求回転数の変化を鈍すとともに、ノイズ成分を除去して、目標回転数を算出する。そして、算出した目標回転数とＭＧ３０の実回転数との偏差から、ＰＩ制御を行うためのＰＩ制御トルクを算出する。続いて、ＰＩ制御トルクの値がＭＧ３０の最大トルクの値よりも大きい場合には、ＰＩ制御トルクの値を最大トルクの値に制限し、最大トルクを指令トルクとする。一方、ＰＩ制御トルクの値がＭＧ３０の最大トルクの値以下の場合には、ＰＩ制御トルクを指令トルクとする。
【００２５】
指令トルクが制限されない場合には、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、実回転数は目標回転数に追従している。一方、指令トルクが制限される場合には、図１２（ｃ），（ｄ）に示すように、実回転数は目標回転数に追従していない。目標回転数の上昇速度が大きい期間では、実回転数の上昇が目標回転数の上昇に追従できず、目標回転数と実回転数との偏差が大きくなっている。そして、目標回転数の上昇速度が小さくなると、実回転数が目標回転数を超えてオーバーシュートしている。これは、所定時間あたりの目標回転数の変化量が小さくなっても、ＰＩ制御の比例項と積分項、特に積分項が直ちに小さくならないからである。このように、指令トルクが制限される場合には、ＦＢ制御による回転数制御においてオーバーシュートが発生し、ＭＧ３０の回転数の制御性が低下するおそれがある。
【００２６】
そこで、本実施形態では、ＭＧ３０の回転数の制御性の低下を抑制するために、ローパスフィルタ処理とともに、指令トルクの制限値、すなわちＭＧ３０の最大トルクの値に応じて、目標回転数を抑制するレートリミット処理を行う。図２は、本実施形態に係るＦＢ制御による回転数制御の制御ブロック図を示す。
【００２７】
まず、ＨＶＥＣＵ１０から要求回転数を受け取ると、所定時間あたりの要求回転数の変化量についてローパスフィルタ処理を行い、所定時間あたりの目標回転数の変化量を算出する（Ｓ１０）。続いて、指令トルクの制限値に基づいて、所定時間あたりに実現可能な回転数の変化量である許容レート値を算出する。そして、Ｓ１０で算出した目標回転数の変化量が、許容レート値よりも大きい場合には、目標回転数の変化量が許容レート値になるように目標回転数を算出する（Ｓ２０）。そして、Ｓ１０及びＳ２０の処理を繰り返し、順次目標回転数を算出する。
【００２８】
これにより、指令トルクの制限値に応じて抑制しない場合の目標回転数（図３（ａ），（ｂ）参照）よりも、目標回転数の上昇速度、すなわち所定時間あたりの変化量が小さくなる（図３（ｃ），（ｄ）参照）。詳しくは、所定時間あたりの目標回転数の変化量が、指令トルクの制限値、すなわちＭＧ３０の最大トルクで実現可能な所定時間あたりの回転数の変化量になる。なお、Ｓ１０及びＳ２０の処理は、後で詳しく述べる。
【００２９】
続いて、指令トルクの制限値に応じて抑制された目標回転数と、実回転数との偏差から、ＰＩ制御を行うためのＰＩ制御トルクを算出する（Ｓ４０）。続いて、Ｓ４０で算出したＰＩ制御トルクの値が、ＭＧ３０の最大トルクの値よりも大きい場合には、ＰＩ制御トルクの値を最大トルクの値に制限し、最大トルクの値を指令トルクとしてインバータ３２へ出力する。一方、Ｓ４０で算出したＰＩ制御トルクの値が、ＭＧ３０の最大トルクの値以下の場合には、Ｓ４０で算出したＰＩ制御トルクを指令トルクとしてインバータ３２へ出力する（Ｓ５０）。
【００３０】
このように、指令トルクの制限値に応じて目標回転数を抑制することにより、図３（ｃ），（ｄ）に示すように、指令トルクが制限される場合でも、実回転数が目標回転数に追従し、ＦＢ制御によるオーバーシュートが抑制される。すなわち、参考例よりもＭＧ３０の回転数の制御性が向上している。
【００３１】
なお、ローパスフィルタ処理（Ｓ１０）及びレートリミット処理（Ｓ２０）が抑制手段に相当し、ＰＩ制御（Ｓ４０）及びトルク上下限制限処理（Ｓ５０）が駆動手段に相当する。
【００３２】
次に、指令トルクの制限値に応じて目標回転数を算出する処理手順について、図４のフローチャートを参照して説明する。ＭＣ１１は、所定時間間隔で本処理を繰り返し実行し、ｉはループ回数を表す。ｉ時点におけるループで算出したＬＰＦ（ｉ）値の最終値が、ｉ時点における目標回転数となる。
【００３３】
まず、要求回転数をローパスフィルタに入力した際の出力値を、
ＬＰＦ（ｉ）＝ＬＰＦ（ｉ−１）＋｛InpSig−ＬＰＦ（ｉ―１）｝×（Ｔｓ／Ｔｃ）
の式から算出する（Ｓ１１）。InpSigはＬＰＦの入力値であるｉ時点の要求回転数、ＬＰＦ（ｉ―１）は、前回のループで算出したＬＰＦ値、ＴｓはＬＰＦの計算周期、ＴｃはＬＰＦのフィルタ時定数である。すなわち、｛InpSig−ＬＰＦ（ｉ―１）｝×（Ｔｓ／Ｔｃ）は、今回の要求回転数と前回算出した目標回転数の差分、すなわち、要求回転数に基づいて算出した所定時間あたりの回転数の変化量を、ローパスフィルタ処理したものに相当する。
【００３４】
次のＳ１２〜Ｓ１５の処理で、上記回転数の変化量が、所定時間あたりに実現可能な回転数の変化量である許容レート値以下の場合は、Ｓ１１で算出したＬＰＦ（ｉ）値をｉ時点における目標回転数とする。一方、上記回転数の変化量が許容レート値よりも大きい場合は、レートリミット処理を行ってＬＰＦ（ｉ）値を更新する。
【００３５】
次に、Ｓ１１で算出したＬＰＦ（ｉ）値が、前回のＬＰＦ（ｉ−１）値に正の許容レート値を加算した値よりも大きいか否か判定する。すなわち、｛InpSig−ＬＰＦ（ｉ―１）｝×（Ｔｓ／Ｔｃ）が、正の許容レート値よりも大きいか否か判定する（Ｓ１２）。
【００３６】
ここで、許容レート値は、許容レート値＝ＭＧ３０の最大トルク／イナーシャ×Ｔｓ×Ｋ２の式から算出する。イナーシャは、ＭＧ３０を含む回転体のイナーシャである。クラッチＣＬ１が締結された状態では、ＭＧ３０とエンジン２０とが回転体となり、クラッチＣＬ１が切断された状態では、ＭＧ３０のみが回転体となるので、クラッチＣＬ１が締結された状態と切断された状態とで、イナーシャの値を切り替える。詳しくは、クラッチＣＬ１が締結された状態では、切断された状態よりもイナーシャを大きい値にする。Ｔｓは，目標回転数の計算周期で，許容レート値を計算周期あたりの値に変換する。Ｋ２は、単位変換の係数（６０／（２π））である。最大トルクが正の値であれば、許容レート値は正の値になり、最大トルクが負の値であれば、許容レート値は負の値になる。
【００３７】
｛InpSig−ＬＰＦ（ｉ―１）｝×（Ｔｓ／Ｔｃ）が、正の許容レート値よりも大きい場合は（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ＬＰＦ（ｉ）値を、ＬＰＦ（ｉ−１）に正の許容レート値を加算した値に更新する（Ｓ１３）。一方、｛InpSig−ＬＰＦ（ｉ―１）｝×（Ｔｓ／Ｔｃ）が、正の許容レート値以下の場合は（Ｓ１２：ＮＯ）、ＬＰＦ（ｉ）の値を更新しないで、次の処理に進む。
【００３８】
次に、ＬＰＦ（ｉ）値が、前回のＬＰＦ（ｉ−１）値に負の許容レート値を加算した値よりも小さいか否か判定する。すなわち、負の変化量である｛InpSig−ＬＰＦ（ｉ―１）｝×（Ｔｓ／Ｔｃ）の大きさが、負の許容レート値の大きさよりも大きいか否か判定する（Ｓ１４）。
【００３９】
｛InpSig−ＬＰＦ（ｉ―１）｝×（Ｔｓ／Ｔｃ）の大きさが、負の許容レート値の大きさよりも大きい場合は（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ＬＰＦ（ｉ）値を、ＬＰＦ（ｉ−１）に負の許容レート値を加算した値に更新する（Ｓ１５）。一方、｛InpSig−ＬＰＦ（ｉ―１）｝×（Ｔｓ／Ｔｃ）の大きさが、負の許容レート値以下の場合は（Ｓ１４：ＮＯ）、ＬＰＦ（ｉ）の値を更新しないで、次の処理に進む。
【００４０】
続いて、ループ回数ｉを、ｉ＋１に更新する（Ｓ１６）。所定時間間隔で本処理を繰り返し実行し、目標回転数であるＬＰＦ（ｉ）の値を逐次算出する。
【００４１】
図４のフローチャートの処理手順で算出した目標回転数を、図５の破線（ｅ）に示す。また、要求回転数を実線（ａ）に、ローパスフィルタ処理のみで算出した目標回転数を点線（ｂ）に、正の許容レート値を一点鎖線（ｃ）に示す。
【００４２】
目標回転数を算出する方法として、要求回転数をローパスフィルタ処理して算出した目標回転数と、要求回転数をレートリミット処理して算出した目標回転数とを、ミニマムセレクトする方法も考えられる。このような方法で算出した目標回転数は、実線（ｄ）で示すようになる。すなわち、ローパスフィルタ処理で目標回転数よりも、レートリミット処理して算出した目標回転数の方が小さい期間（０〜０．１３ｓ）では、レートリミット処理して算出した目標回転数が最終的な目標回転数となる。そして、ローパスフィルタ処理で算出した目標回転数が、レートリミット処理して算出した目標回転数よりも小さい期間（０．１３〜０．２ｓ）では、ローパスフィルタ処理で算出した目標回転数が、最終的な目標回転数となる。
【００４３】
上記のようにミニマムセレクトで算出した目標回転数は、レートリミット処理値からローパスフィルタ処理値へ移行する際に、目標回転数の上昇傾き、すなわち所定時間あたりの変化量が急変する。この傾きの急変は、目標回転数のオーバーシュート等を引き起こす要因となる。そのため、目標回転数をミニマムセレクトで算出すると、指令トルクの制限値に応じて目標回転数を抑制しても、ＭＧ３０の回転数の制御性が低下するおそれがある。
【００４４】
また、目標回転数を算出する方法として、要求回転数をレートリミット処理した後、ローパスフィルタ処理する方法も考えられる。このような方法で目標回転数を算出する場合、必要以上に目標回転数の時間変化を制限してしまうため、要求回転数に対する応答性が低下してしまうおそれがある。
【００４５】
これらに対して、図４に示すフローチャートの処理手順では、所定時間ごとに、要求回転数に基づいて算出した回転数の変化量をローパスフィルタ処理した値と、許容レート値とを、ミニマムセレクトして目標回転数を算出している。これにより、目標回転数の時間変化を必要最低限に制限しつつ、滑らかに変化させた目標回転数が得られるため、ＭＧ３０の回転数の制御性の低下が抑制される。
【００４６】
以上説明した第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。
【００４７】
・ＭＧ３０の目標回転数に基づいてＭＧ３０の指令トルクが算出され、算出された指令トルクに基づいてＭＧ３０が駆動される。このとき、目標回転数は、指令トルクの制限値に応じて抑制される。すなわち、目標回転数は、指令トルクの制限値で実現可能な回転数に近付くように抑制される。これにより、目標回転数と実回転数との偏差が抑制され、実回転数が目標回転数に追従するようになる。したがって、モータの指令トルクが制限される場合でも、モータの回転数の制御性の低下を抑制できる。
【００４８】
・指令トルクの制限値がイナーシャで除された値に基づいてレート値が算出される。算出されたレート値は、実現可能な目標回転数の所定時間あたりの変化量の制限値となる。そして、目標回転数の所定時間あたりの変化量がレート値よりも大きい場合は、変化量がレート値となるように目標回転数が抑制される。これにより、ＭＧ３０の指令トルクが制限される場合でも、ＭＧ３０の回転数の制御性の低下を抑制できる。
【００４９】
・ＭＧ３０の回転軸３１とエンジン２０の出力軸２１とが締結されている状態では、ＭＧ３０及びエンジン２０が回転体となり、ＭＧ３０の回転軸３１とエンジン２０の出力軸２１とが切断されている状態では、ＭＧ３０のみが回転体となる。よって、ＭＧ３０とエンジン２０とが締結されている状態と切断されている状態とでは、イナーシャの値が異なるので、イナーシャの値が切り替えられる。これにより、ＭＧ３０の回転数の制御性を向上させることができる。
【００５０】
・ＭＧ３０の運転状態に基づいて算出されるトルク値、及びＭＧ３０に電力を供給するバッテリ３３の最大出力に基づいて算出されるトルク値、のうちの小さい方のトルク値が、ＭＧ３０が出力可能な最大トルクに設定される。そして、ＭＧ３０の指令トルクは、ＭＧ３０の最大トルクの値に制限される。これにより、ＭＧ３０の現在の運転状態及びバッテリ３３の最大出力の双方に基づいて、ＭＧ３０の指令トルクが制限される場合であっても、ＭＧ３０の目標回転数を実現可能な回転数に抑制できる。
【００５１】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るモータ制御装置について第１実施形態と異なる点について説明する。第２実施形態では、主としてＦＦ（フィードフォワード）制御によりＭＧ３０の回転数制御を行う。
【００５２】
まず、ＦＦ制御によるＭＧ３０の回転数制御の参考例について、図１１及び図１２を参照して説明する。図１１は、回転数制御の制御ブロック図の参考例であり、主としてＦＦ制御により回転数制御を行うブロック図である。
【００５３】
参考例では、ＨＶＥＣＵ１０から要求回転数を受け取ると、ローパスフィルタ処理を行い、目標回転数を算出する。続いて、目標回転数追従補正処理を行う。詳しくは、算出した目標回転数に基づいて、目標回転数に追従させるための追従トルクを算出する。また、算出した目標回転数と実回転数との偏差から、ＰＩ制御を行うためのＰＩ制御トルクを算出する。ここでは、ＰＩ制御のゲインを小さくして、主としてＦＦ制御である目標回転数追従補正処理により回転数制御を行い、ＦＢ制御であるＰＩ制御では微調整を行う。続いて、追従トルクとＰＩ制御トルクを加算したトルクの値が、ＭＧ３０の最大トルクの値よりも大きい場合には、指令トルクを最大トルクの値に制限する。
【００５４】
指令トルクが最大トルクに制限される場合における実回転数の時間変化を、図１２（ｃ）に実線（ＦＦ制御）で示す。目標回転数の上昇速度が大きい期間では、指令トルクが制限されるため、実回転数は目標回転数まで上昇しない。そして、目標回転数の上昇速度が小さくなると、追従トルクが小さくなり、実回転数は、目標回転数と偏差がある状態で上昇速度が緩やかになる。なお、ＰＩ制御のゲインは小さいため、ＰＩ制御で実回転数を速やかに上昇させることはできない。
【００５５】
そこで、第２実施形態では、ＭＧ３０の回転数の制御性の低下を抑制するために、第１実施形態と同様に、ローパスフィルタ処理とともに、レートリミット処理を行い、指令トルクの制限に応じて目標回転数を抑制する。すなわち、第２実施形態では、第１実施形態に、目標回転数追従補正処理を追加した回転数制御を行う。
【００５６】
第２実施形態に係るＭＧ３０の回転数制御について、図６及び図７を参照して説明する。図６は、本実施形態に係る回転数制御の制御ブロック図を示し、主としてＦＦ制御により回転数制御を行うブロック図である。
【００５７】
まず、ＨＶＥＣＵ１０から要求回転数を受け取ると、ローパスフィルタ処理（Ｓ１０）及びレートリミット処理（Ｓ２０）を行い、目標回転数を算出する。目標回転数の算出方法は、第１実施形態と同様である。これにより、指令トルクが制限されていない場合の目標回転数（図７（ａ），（ｂ）参照）よりも、目標回転数の所定時間あたりの変化量が小さく抑制される（図７（ｃ），（ｄ）参照）。
【００５８】
続いて、算出された目標回転数に基づいて目標回転数追従補正処理を行い、追従トルクを算出する（Ｓ３０）。詳しくは、
追従トルク＝計算周期あたりの目標回転数の変化量／Ｔｓ×イナーシャ×Ｋ３の式から、追従トルクを算出する。Ｔｓは，計算周期で，目標回転数の変化量を単位時間（１ｓｅｃ）あたりに変換する。イナーシャの値は、実施形態１と同様に、クラッチＣＬ１が締結状態か切断状態かに応じて切り替える。Ｋ３は、単位変換の係数（２π／６０）である。さらに、算出された目標回転数と、実回転数との偏差から、ＰＩ制御を行うためのＰＩ制御トルクを算出する（Ｓ４０）。
【００５９】
第１実施形態では、目標回転数への追従、外乱トルク補償、ハードウェアのばらつき等に、全てＰＩ制御で対応していたため、ＰＩ制御の負荷が大きい。これに対して、第２実施形態では、ＦＦ制御である目標回転数追従補正処理により目標回転数への追従制御を行い、ＦＢ制御であるＰＩ制御により外乱トルク補償等の微調整を行う。これにより、ＰＩ制御の負荷が軽減されるため、ＰＩ制御のゲインを低減できる。
【００６０】
続いて、Ｓ３０で算出した追従トルクの値に、Ｓ４０で算出したＰＩ制御トルクの値を加算したトルクの値が、ＭＧ３０の最大トルクの値よりも大きい場合には、指令トルクを最大トルクに制限して、指令トルクをインバータ３２へ出力する。一方、Ｓ３０で算出した追従トルクの値に、Ｓ４０で算出したＰＩ制御トルクの値を加算したトルクの値が、ＭＧ３０の最大トルクの値以下の場合には、追従トルクとＰＩ制御トルクを加算したトルクを、指令トルクとしてインバータ３２へ出力する（Ｓ５０）。
【００６１】
なお、ローパスフィルタ処理（Ｓ１０）及びレートリミット処理（Ｓ２０）が抑制手段に相当し、目標回転数追従処理（Ｓ３０）が追従手段に相当する。また、目標回転数追従処理（Ｓ３０）、ＰＩ制御（Ｓ４０）及びトルク上下限制限処理（Ｓ５０）が駆動手段に相当する。
【００６２】
このように、レートリミット処理を追加することにより、指令トルクが制限される場合でも、図７（ｃ），（ｄ）に示すように、実回転数が目標回転数に追従し、実回転数は要求回転数まで上昇している。すなわち、参考例よりもＭＧ３０の回転数の制御性が向上している。さらに、実回転数のオーバーシュートがなくなり、第１実施形態よりも安定した回転数制御を実現している。
【００６３】
以上説明した第２実施形態によれば、以下の効果を奏する。
【００６４】
・所定時間あたりの目標回転数の変化量、及びイナーシャから、目標回転数に追従するための追従トルクが算出され、算出された追従トルクに基づいて指令トルクが算出される。これにより、実回転数を目標回転数に安定した状態で追従させることができ、モータの回転数の制御性を向上させることができる。
【００６５】
・目標回転数追従補正処理を追加したことにより、ＰＩ制御の負担が軽減され、ＰＩ制御のゲインが低減される。ＦＢ制御のゲインが低減されることにより、ＭＧ３０の回転数制御を安定させることができる。
【００６６】
（他の実施形態）
・上記各実施形態において、ＰＩ制御の代わりに、ＰＩＤ制御を行ってもよい。
【００６７】
・ＰＩ制御を入れる場合よりも回転数の制御性が低下するおそれはあるが、図８に示すように、第２実施形態において、ＰＩ制御を除き、ＦＦ制御のみでＭＧ３０の回転数制御を行うようにしてもよい。このようにしても、指令トルクの制限値に応じて目標回転数を抑制することにより、実回転数は目標回転数に追従する。
【００６８】
・図９に示すように、第２実施形態において、オブザーバ（負荷補償）処理を追加してもよい。オブサーバ処理は、外乱を推定して補償する処理であり、指令トルクと、実回転数から算出したトルクとの偏差から補償トルクを算出する。算出された補償トルクは、追従トルクとＰＩ制御トルクの加算値に加算される。外乱の要因としては、エンジン２０の駆動状態や、変速機４０の変速比等が挙げられる。また、第１実施形態において、オブザーバ処理を追加してもよい。
【００６９】
・ＭＧ３０の温度が高い場合など、バッテリ３３の最大出力に基づいたトルク値よりも、ＭＧの現在の運転状態に基づいたトルク値の方が小さくなる状況では、ＭＧ３０の出力可能な最大トルク値を、ＭＧ３０の現在の運転状態に基づいて算出されたトルク値にしてもよい。このように、ＭＧ３０の現在の運転状態に基づいて、ＭＧ３０の指令トルクが制限される場合であっても、ＭＧ３０の目標回転数を実現可能な回転数に抑制できる。
【００７０】
・気温が低い場合など、ＭＧ３０の現在の運転状態に基づいたトルク値よりも、バッテリ３３の最大出力に基づいたトルク値の方が小さくなる状況では、ＭＧ３０の出力可能な最大トルク値を、バッテリ３３の最大出力に基づいて算出されたトルク値にしてもよい。このように、バッテリ３３の最大出力に基づいて、ＭＧ３０の指令トルクが制限される場合であっても、ＭＧ３０の目標回転数を実現可能な回転数に抑制できる。
【００７１】
・ローパスフィルタ処理の代わりに、移動平均処理等の平滑化処理を行ってもよい。
【００７２】
・モータ制御装置を、エンジンを備えていないＥＶ自動車のモータの制御に適用してもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１０…ＨＶＥＣＵ、１１…ＭＣ、２０…エンジン、３０…ＭＧ、３３…バッテリ、ＣＬ１，ＣＬ２…クラッチ。
【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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