(57)【要約】  電動機（２）の制御方法では、エンジン（１）の出力軸（４）に機械的に接続された電動機（２）を、電動機（２）の回転数の検出値である回転数検出値（ωＧ）が、回転数の制御目標である目標回転数（ωＣＭＤ）に一致するように、フィードバック制御する。回転数検出値（ωＧ）又は目標回転数（ωＣＭＤ）に対して、エンジン（１）が出力軸（４）に出力するトルクに含まれる周期的な変動成分を抑制するための回転数の補正値である回転数補正値（ωＡＭ）を重畳し、回転数補正値（ωＡＭ）を重畳した回転数検出値（ωＧ）又は目標回転数（ωＣＭＤ）を用いて、電動機（２）をフィードバック制御する。
2019215847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの出力軸に機械的に接続された電動機を、前記電動機の回転数の検出値である回転数検出値が、前記回転数の制御目標である目標回転数に一致するように、フィードバック制御する前記電動機の制御方法であって、
前記回転数検出値又は前記目標回転数に対して、前記エンジンが前記出力軸に出力するトルクに含まれる周期的な変動成分を抑制するための前記回転数の補正値である回転数補正値を重畳し、
前記回転数補正値を重畳した前記回転数検出値又は前記目標回転数を用いて、前記電動機をフィードバック制御する
ことを特徴とする電動機の制御方法。
【請求項２】
前記回転数検出値及び前記目標回転数から、前記電動機が出力するトルクの指令値であるトルク指令値を算出し、
前記エンジン及び前記電動機を含む制御対象をモデル化したプラントモデルを用いて、前記トルク指令値から前記電動機の回転数の推定値である回転数推定値を算出し、
前記回転数推定値と前記回転数検出値との差である外乱成分に対して、前記周期的な変動成分から定まる周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタ処理を施すことにより、前記回転数補正値を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の電動機の制御方法。
【請求項３】
前記回転数補正値のゲインを調整し、
前記回転数補正値の位相を調整し、
前記回転数検出値又は前記目標回転数に対して、前記ゲイン及び前記位相を調整した後の前記回転数補正値を重畳する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動機の制御方法。
【請求項４】
前記回転数の検出遅れ、前記フィードバック制御における位相遅れ、及び制御指令に対する前記電動機の応答遅れに基づいて、前記検出遅れ、前記位相遅れ、及び前記応答遅れが発生した周期の次の周期で発生する前記回転数の変動を抑制するための前記回転数補正値の位相を調整する
ことを特徴とする請求項３に記載の電動機の制御方法。
【請求項５】
前記回転数の検出遅れ、制御指令に対する前記電動機の応答遅れにより減少したゲイン成分を補正することにより前記ゲインを調整することを特徴とする請求項３又は４に記載の電動機の制御方法。
【請求項６】
前記エンジンの運転状態に応じて、前記周期的な変動の振幅又は前記周期的な変動に起因する前記回転数の変動の振幅を推定し、
推定した前記振幅が大きいほど、大きな前記ゲインを設定することにより前記ゲインを調整する
ことを特徴とする請求項３〜５の何れか一項に記載の電動機の制御方法。
【請求項７】
前記電動機の発電効率を優先する前記電動機の運転状態では、前記運転状態を除く他の運転状態に比べて、小さな前記ゲインを設定することにより前記ゲインを調整することを特徴とする請求項３〜６の何れか一項に記載の電動機の制御方法。
【請求項８】
前記電動機のロータ軸は、所定の増速比をもった歯車対を介して前記出力軸に接続されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の電動機の制御方法。
【請求項９】
エンジンの出力軸に機械的に接続された電動機を、前記電動機の回転数の検出値である回転数検出値が、前記回転数の制御目標である目標回転数に一致するように、フィードバック制御する制御部を備える前記電動機の制御装置であって、前記制御部は、
前記回転数検出値又は前記目標回転数に対して、前記エンジンが前記出力軸に出力するトルクに含まれる周期的な変動成分を抑制するための前記回転数の補正値である回転数補正値を重畳し、
前記回転数補正値を重畳した前記回転数検出値又は前記目標回転数を用いて、前記電動機をフィードバック制御する
ことを特徴とする電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機の制御方法及び電動機の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃焼室で燃焼したガスにより駆動される可動部材を介して出力軸にトルクを付与するエンジンにおいて、出力軸には、周期的なトルクの変動が生じる。この周期的なトルクの変動を抑制するために、出力軸に電動機（モータジェネレータ）を結合したハイブリッド原動機、及び、ハイブリッド原動機のトルク変動制御装置が知られている（特許文献１参照）。特許文献１では、エンジンの運転状態と回転速度に応じて出力軸に発生させる脈動補正トルクを演算し、電動機で脈動補償トルクを発生させる。これにより、エンジントルク脈動を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３５０９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、エンジン関連信号に基づき、フィードフォワードで脈動補正トルクを算出し、電動機のトルクを制御する。このため、算出した脈動補正トルクとエンジンの実トルクが乖離した場合、周期的なトルクの変動を打ち消すことができず、回転数の変動が発生し、振動や騒音が発生する。【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、振動や騒音を抑制しつつ所望の電動機の回転数を得ることができる電動機の制御方法及び制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係わる電動機の制御方法及び制御装置は、エンジンの出力軸に機械的に接続された電動機をフィードバック制御する。電動機の回転数検出値又は目標回転数に対して、エンジンが出力軸に出力するトルクに含まれる周期的な変動成分を抑制するための回転数補正値を重畳し、回転数補正値を重畳した回転数検出値又は目標回転数を用いて、電動機をフィードバック制御する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、振動や騒音を抑制しつつ所望の電動機の回転数を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１実施形態に係わる電動機２の制御装置、及びエンジン１及び電動機２を含むハイブリッド原動機３を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１の回転数補正値演算部１３の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、図１に示した電動機２の制御装置及びハイブリッド原動機３の動作手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、ゲイン調整器２４の詳細な動作、つまりステップＳ１３の詳細な手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は、回転数変動の推定値と具体的な補正ゲインの値との関係の一例を示すグラフである。
【図６】図６は、エンジン１の回転数とエンジン１の出力から定まるエンジン１の運転点を示す２次元のグラフである。
【図７Ａ】図７Ａは、トルク脈動成分を最大限に抑制するためのゲインを設定した場合のシミュレーション結果を示し、回転数検出値ωＧの時間変化（比較例１、比較例２、実施例）を示すグラフである。
【図７Ｂ】図７Ｂは、トルク脈動成分を最大限に抑制するためのゲインを設定した場合のシミュレーション結果を示し、エンジン１のトルク脈動成分、及びトルク脈動成分を打ち消すために電動機２が出力するカウンタートルクの時間変化（比較例１、比較例２、実施例）を示すグラフである。
【図８Ａ】図８Ａは、振動又は騒音の低減よりも発電効率の向上を優先する電動機２の運転状態又はハイブリッド原動機３の運転モードにおけるシミュレーション結果を示し、回転数検出値ωＧの時間変化（比較例１、比較例２、実施例）を示すグラフである。
【図８Ｂ】図８Ｂは、振動又は騒音の低減よりも発電効率の向上を優先する電動機２の運転状態又はハイブリッド原動機３の運転モードにおけるシミュレーション結果を示し、エンジン１のトルク脈動成分、及びトルク脈動成分を打ち消すために電動機２が出力するカウンタートルクの時間変化（比較例１、比較例２、実施例）を示すグラフである。
【図８Ｃ】図８Ｃは、振動又は騒音の低減よりも発電効率の向上を優先する電動機２の運転状態又はハイブリッド原動機３の運転モードにおけるシミュレーション結果を示し、電動機２に発生する損失の時間変化（比較例１、比較例２、実施例）を示すグラフである。
【図９】図９は、第２実施形態に係わる電動機２の制御装置、及びエンジン１及び電動機２を含むハイブリッド原動機３を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、図１又は図９のいずれか一方の電動機２の制御装置及びハイブリッド原動機３を適用したシリーズ方式のハイブリッドカーの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照して、実施形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１を参照して、エンジン１及び電動機２を含むハイブリッド原動機３、及び第１実施形態に係わる電動機２の制御装置の構成を説明する。電動機２は、エンジン１の出力軸４（例えば、クランク軸）に機械的に接続されている。詳細には、電動機２のロータ軸は、エンジン１の出力軸４に対して、所定の増速比をもった歯車対を介して接続されている。よって、出力軸４には、エンジン１が生成するトルクのみならず、電動機２が生成するトルクも付与される。なお、「所定の増速比」は、例えば、電動機２の２回転に対してエンジン１の１回転の割合である。
【００１１】
エンジン１は、シリンダを往復するピストンを介して燃焼圧力を出力軸４のトルクに変換する。このため、エンジン１が出力軸４に出力するトルクには、周期的な変動成分（「トルク脈動成分」と呼ぶ）が含まれる。エンジン１のトルク脈動成分によって出力軸４の回転数に周期的な変動が生じ、この回転数の変動は、騒音（こもり音を含む）又は振動を引き起こし、周囲の人間に対して違和感を与えてしまう。エンジン１のトルク脈動成分に起因する騒音又は振動を低減することが望まれる。なお、トルク脈動成分の周期及び振幅は、エンジン１の気筒数及びエンジン１の回転数から算出可能である。
【００１２】
実施形態に係わる電動機２の制御装置は、電動機２の回転数の検出値である回転数検出値ωＧが、回転数の制御目標である目標回転数ωＣＭＤに一致するように、電動機２をフィードバック制御するフィードバック制御（閉ループ）を前提としている。
【００１３】
電動機２の制御装置は、回転数制御部１１と、脈動補正部１２とを備える。脈動補正部１２は、フィードバック制御の制御量である電動機２の回転数に対して、回転数補正値ωＡＭを重畳する。「回転数補正値ωＡＭ」は、トルク脈動成分を抑制するための回転数の補正値である。第１実施形態では、「フィードバック制御の制御量である電動機２の回転数」が回転数検出値ωＧである例を説明する。脈動補正部１２は、回転数検出値ωＧに対して回転数補正値ωＡＭを重畳する。脈動補正部１２は、回転数検出値ωＧに回転数補正値ωＡＭが重畳された値を、「補正後回転数検出値ωＦＢ」として回転数制御部１１へ出力する。なお、「フィードバック制御の制御量である電動機２の回転数」が目標回転数ωＣＭＤである例は、第２実施形態で説明する。
【００１４】
脈動補正部１２は、回転数補正値ωＡＭを演算する回転数補正値演算部１３と、回転数検出値ωＧに回転数補正値ωＡＭを重畳する重畳部１４ａと、を備える。回転数補正値演算部１３は、回転数の外乱成分から回転数補正値を算出し、回転数補正値のゲイン及び位相を調整することにより、回転数補正値ωＡＭを生成して重畳部１４ａに出力する。重畳部１４ａは、２つの入力を有する通常の加算回路又は加算器で構成することができる。重畳部１４ａには、回転数補正値ωＡＭ及び回転数検出値ωＧが入力される。重畳部１４ａは、回転数検出値ωＧに回転数補正値ωＡＭを加算する。このようにして、重畳部１４ａは、回転数検出値ωＧに対して回転数補正値ωＡＭを重畳することにより、補正後回転数検出値ωＦＢを出力する。なお、回転数補正値演算部１３の詳細な構成及び動作は、図２を参照して後述する。
【００１５】
回転数制御部１１は、回転数検出値ωＧの代わりに補正後回転数検出値ωＦＢを用いて、電動機２をフィードバック制御する。換言すれば、回転数制御部１１は、制御装置が前提とするフィードバック制御において、回転数検出値ωＧの代わりに補正後回転数検出値ωＦＢを使用する。回転数制御部１１は、補正後回転数検出値ωＦＢが目標回転数ωＣＭＤに一致するように、電動機をフィードバック制御する。回転数制御部１１は、フィードバック制御を行うことにより、トルク脈動成分を抑制した電動機２のトルク指令値Ｔｇｅ*を電動機コントローラ４４へ出力する。
【００１６】
回転数制御部１１は、例えば、ＰＩＤ制御器（比例−積分−微分制御器）で構成することができ、（１）式で表現することができる。
【００１７】
【数１】
2019215847.tif 000003
【００１８】
ＫＰは比例ゲイン（Ｐゲイン）を示し、ＫＩは積分ゲイン（Ｉゲイン）を示し、ＫＤは微分ゲイン（Ｄゲイン）を示し、ＴＤは近似微分の時定数を示し、ｓはラプラス演算子を示す。
【００１９】
電動機コントローラ４４は、電動機２のトルク指令値Ｔｇｅ*及び電動機２の回転数（例えば、回転数検出値ωＧ）に応じて、電動機２がトルク指令値Ｔｇｅ*を出力するために必要な電流値を決定し、決定した電流を電動機２に供給する。
【００２０】
ハイブリッド原動機３は、電動機２の回転状態を示す物理量を計測し、当該物理量から回転数検出値ωＧを検出するセンサユニット１６を備える。例えば、センサユニット１６は、電動機のロータ軸の回転角度をサンプリングする回転角度センサを備え、回転角度センサが計測する回転角度からロータ軸の回転数、即ち、回転数検出値ωＧを算出してもよい。センサユニット１６には、回転角度センサに限らず、その他の既知の手段によって、回転数検出値ωＧを直接或いは間接的に求めてもよい。
【００２１】
実施形態では、ハイブリッド原動機３の一例として、シリーズ方式のハイブリッドカーに搭載されるエンジン１及び電動機２について説明する。よって、電動機２はエンジン１の駆動力により発電することができる。また、電動機２がエンジン１の出力軸４を回転させることにより電力を消費することができる。エンジン１が出力する駆動力は発電に用いられるが、車輪の駆動、即ち、車両の推進力として直接用いられない。
【００２２】
なお、ハイブリッド原動機３及び電動機２の制御装置は、シリーズ方式のハイブリッドカーのみならず、エンジン１及び電動機２の双方を車輪の駆動に使用する、所謂、パラレル方式のハイブリッドカーにも適用可能である。更に、ハイブリッド原動機３及び電動機２の制御装置は、車両以外にも適用可能である。例えば、野外に使用する発電装置として、ハイブリッド原動機３及び電動機２の制御装置を用いることができる。
【００２３】
回転数制御部１１に入力される目標回転数ωＣＭＤは、運転点演算部１５によって演算される。運転点演算部１５は、電動機２が発電する電力の目標値である目標発電電力Ｐ*に基づいて、目標回転数ωＣＭＤのみならず、エンジン１が出力軸１に出力するエンジン１のトルク指令値Ｔｅｎ*を演算する。目標発電電力Ｐ*は、例えば、アクセルペダルの踏み込み量、車両の走行速度に基づいて、シリーズ方式のハイブリッドカーが備える図１に図示しない上位の制御ブロック（図１０を参照して後述する）によって算出される。
【００２４】
エンジンコントローラ４３は、エンジン１のトルク指令値Ｔｅｎ*及びエンジン１の回転数に応じて、エンジン１がトルク指令値Ｔｅｎ*を出力するために必要な制御量を決定し、決定した制御量に基づいてエンジン１を駆動する。
【００２５】
図２を参照して、図１の回転数補正値演算部１３の詳細な構成を説明する。回転数補正値演算部１３は、プラントモデル２１と、減算部２２と、バンドパスフィルタ２３と、ゲイン調整器２４と、位相調整器２５とを備える。プラントモデル２１には、電動機２のトルク指令値Ｔｇｅ*が入力される。プラントモデル２１は、エンジン１及び電動機２を含む制御対象をモデル化したプラントモデルを用いて、トルク指令値Ｔｇｅ*から電動機１の回転数の推定値である回転数推定値ωＥを算出する。換言すれば、プラントモデル２１は、トルク指令値Ｔｇｅ*に対して、（２）式で表される制御対象のプラントモデルＧｐ（ｓ）を施して、回転数推定値ωＥを算出する。プラントモデルＧｐ（ｓ）は、トルク指令値Ｔｇｅ*と電動機１の回転数との伝達特性のモデルに相当する。
【００２６】
【数２】
2019215847.tif 000004
【００２７】
Ｊは電動機２につながる要素のイナーシャを示し、Ｃは粘性係数を示す。
【００２８】
減算部２２には、回転数推定値ωＥ及び回転数検出値ωＧが入力される。減算部２２は、２つの入力を有する通常の減算回路又は減算器で構成することができる。減算部２２は、回転数検出値ωＧから回転数推定値ωＥを減算することにより、電動機２の回転数の外乱成分Δωを出力する。
【００２９】
バンドパスフィルタ２３には、回転数検出値ωＧと回転数推定値ωＥとの差である外乱成分Δωが入力される。バンドパスフィルタ２３は、外乱成分Δωに対して、トルク脈動成分から定まる周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタ処理を施すことにより、回転数補正値ωａｍを算出する。例えば、中心周波数は、トルク脈動成分の周波数に等しい又は近い周波数である。但し、バンドパスフィルタ２３が出力する回転数補正値ωａｍは、ゲイン及び位相が調整される前の回転数補正値である。バンドパスフィルタ２３は、例えば、（３）式で表される。なお、バンドパスフィルタ２３は、通常のバンドパスフィルタ回路で構成することができる。
【００３０】
【数３】
2019215847.tif 000005
【００３１】
ζは減衰係数を示し、ωｎは固有振動数を示す。固有振動数は、回転数検出値ωＧ又は目標回転数ωＣＭＤを用いて、トルク脈動成分の周波数と一致又は近似するように調整される。なお、ここでは２次のバンドパスフィルタの実施例を記載したが、他の次数のバンドパスフィルタを用いてもよい。
【００３２】
トルク脈動成分を抑制するための回転数の補正値は、トルク脈動成分を打ち消すための補正値であるから、トルク脈動成分に起因する回転数の変動の正負を反転させた値である。よって、図示は省略するが、バンドパスフィルタ処理を施した後の値の正負を反転させることにより、回転数補正値ωａｍが算出される。
【００３３】
ゲイン調整器２４には、回転数補正値ωａｍが入力される。ゲイン調整器２４は、回転数補正値ωａｍのゲインを調整する。ゲイン調整器２４の詳細な動作は、図４〜図６を参照して、後述する。
【００３４】
位相調整器２５には、ゲインが調整された後の回転数補正値ωａｍが入力される。位相調整器２５は、回転数補正値ωａｍの位相がトルク脈動成分の位相に整合するように、回転数補正値ωａｍの位相を調整する。なお、ゲイン調整と位相調整の順番は特に問わない。どちらを先に実施しても構わない。
【００３５】
位相調整器２５は、センサユニット１６による回転数の検出遅れ、フィードバック制御（回転数制御系）における位相遅れ、及び制御指令に対する電動機２の応答遅れを含む各種の遅れ成分の調整を行う。これにより、トルク脈動成分及びトルク脈動成分に起因する電動機２の回転数の周期的な変動を効率よく抑制することが出来る。
【００３６】
具体的には、回転数の検出遅れ、フィードバック制御における位相遅れ、及び制御指令に対する電動機２の応答遅れについて、位相特性をあらかじめ計算または実験により求めておく。次に、回転数検出値ωＧ又は目標回転数ωＣＭＤの位相遅れをこれらの周波数帯において算出し、かつ、応答遅れ時間Δｔ１を算出する。次に、電動機２のトルク指令値Ｔｇｅ*がトルク脈動成分を抑制するために効果的な位相、すなわち、次周期のトルク脈動成分のピークに合わせるように、トルク脈動成分の周期（Ｔ）から応答遅れ時間Δｔ１を減算した位相（Ｔ−Δｔ１）の遅れ補正を実施する。応答遅れ時間Δｔ１は、回転数の検出遅れ、フィードバック制御における位相遅れ、及び制御指令に対する電動機２の応答遅れを加算した遅れ成分に相当する。
【００３７】
エンジン１の実際の点火タイミング、エンジン１へ供給される空気量をリアルタイムに求めることは難しく、検出遅れの要素となる。エンジン１のトルク値の時間変化に基づいて回転数が定まる。回転数の時間変化（検出値）からトルク脈動成分及びその周期（Ｔ）を求めることが可能である。トルク脈動成分は周期的な変動であるため、それを検出した周期の次の周期でも同様な変動が生じることが推測される。そこで、回転数補正値ωＡＭを、回転数の変動を検出した周期（現在の周期）の次の周期におけるトルク脈動成分を打ち消すための回転数の補正値として重畳する。
【００３８】
位相調整器２５は、回転数の検出遅れ、フィードバック制御における位相遅れ、及び制御指令に対する電動機２の応答遅れに基づいて、検出遅れ、位相遅れ、及び応答遅れが発生した周期の次の周期で発生する回転数の変動を抑制するための回転数補正値ωＡＭの位相を調整する。
【００３９】
ゲイン及び位相が調整された後の回転数補正値ωＡＭは、重畳部１４ａに入力される。重畳部１４ａは、回転数検出値ωＧに対して、ゲイン及び位相が調整された後の回転数補正値ωＡＭを重畳することにより、補正後回転数検出値ωＦＢを出力する。
【００４０】
図３を参照して、図１及び２に示した電動機２の制御装置及びハイブリッド原動機３の動作手順を示すフローチャートである。図３の一連の手順は、所定の繰り返し周期において繰り返し実施される。
【００４１】
ステップＳ０１において、センサユニット１６は回転数検出値ωＧを検出する。ステップＳ０３に進み、運転点演算部１５は目標発電電力Ｐ*に基づいて目標回転数ωＣＭＤを演算する。ステップＳ０５に進み、回転数制御部１１は、補正後回転数検出値ωＦＢが回転数の制御目標である目標回転数ωＣＭＤに一致するように、電動機２のトルク指令値Ｔｇｅ*を算出する。電動機コントローラ４４は、電動機２のトルク指令値Ｔｇｅ*及び電動機２の回転数に応じて、電動機２がトルク指令値Ｔｇｅ*を出力するために必要な電流値を決定し、決定した電流を電動機２に供給する。
【００４２】
ステップＳ０７に進み、プラントモデル２１は、エンジン１及び電動機２を含む制御対象をモデル化したプラントモデルを用いて、トルク指令値Ｔｇｅ*から回転数推定値ωＥを算出する。ステップＳ０９に進み、減算部２２は、回転数検出値ωＧから回転数推定値ωＥを減算することにより、電動機２の回転数の外乱成分Δωを出力する。
【００４３】
ステップＳ１１に進み、バンドパスフィルタ２３は、外乱成分Δωに対して、トルク脈動成分から定まる周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタ処理を施すことにより、回転数補正値ωａｍを算出する。ステップＳ１３に進み、ゲイン調整器２４は、回転数補正値ωａｍのゲインを調整する。ステップＳ１３の詳細な手順は、図４〜図６を参照して後述する。
【００４４】
ステップＳ１５に進み、位相調整器２５は、回転数補正値ωａｍの位相がトルク脈動成分の位相に整合するように、回転数補正値ωａｍの位相を調整する。ステップＳ１３とステップＳ１５は順番を逆にして実施してもよい。ステップＳ１７に進み、重畳部１４ａは、回転数検出値ωＧに対して、ゲイン及び位相を調整した後の回転数補正値ωＡＭを重畳することにより、補正後回転数検出値ωＦＢを算出する。ステップＳ１７で算出された補正後回転数検出値ωＦＢは、図３のフローチャートの次の周期のステップ０５における入力値となる。
【００４５】
このようにして、図１に示す電動機２の制御装置は、フィードバック制御により回転数の検出値（補正後回転数検出値ωＦＢ）が目標回転数ωＣＭＤに一致するように電動機２の回転数を制御する回転数制御系を構成する。
【００４６】
図４を参照して、ゲイン調整器２４の詳細な動作、つまりステップＳ１３の詳細な手順を説明する。ステップＳ１１１において、ゲイン調整器２４は、「ゲイン補償１」を実施する。ゲイン補償１において、ゲイン調整器２４は、トルク脈動成分又は回転数の変動による回転数補正値ωａｍのゲインの減少を補償する。トルク脈動成分に起因して電動機２の回転数に周期的な変動が生じる。回転数の変動の振幅には、回転数の極大値と極小値の間の大きさ（ピーク・ツー・ピーク）が含まれる。回転数の変動の振幅が大きいほど、回転数補正値ωａｍのゲインが大きく減少する。同様に、トルク脈動成分の振幅が大きいほど、回転数補正値ωａｍのゲインが大きく減少する。そこで、例えば図４に示すように、ゲイン調整器２４は、エンジン１の運転状態に応じて、回転数の変動の振幅を推定する。そして、回転数の変動の振幅の推定値が大きくなるほど、より大きな補正ゲインを付与する。これにより、回転数の変動の大きさに応じて回転数補正値ωａｍのゲインを調整することができる。なお、ゲイン補償１において、「回転数の変動の振幅」の代わりに、「トルク脈動成分の振幅」を用いても構わない。
【００４７】
具体的には、計算また実験にて、電動機２の回転数及びトルク値に対するトルク脈動成分の値又は回転数の変動値を予め求め、回転数及びトルクに伴う回転数変動の推定値を示すマップとしてメモリに予め格納しておく。マップに基づいて、回転数検出値又はトルク指令値から回転数変動の推定値を算出する。図５に示すグラフに基づいて、回転数変動の推定値から回転数補正値ωａｍのゲインを算出する。回転数変動の推定値が大きい場合、回転数補正値ωａｍのゲインを大きくし、回転数変動の推定値が小さい場合は回転数補正値ωａｍのゲインを小さく設定する。回転数変動の推定値と具体的な補正ゲインの値との関係は、計算または実験にて求め、例えば図５に示すグラフとしてメモリに予め格納しておく。同様にして、トルク脈動成分の推定値と具体的な補正ゲインの値との関係は、計算または実験にて求め、グラフとしてメモリに予め格納しておく。
【００４８】
ステップＳ１１２に進み、ゲイン調整器２４は、「ゲイン補償２」を実施する。制御指令に対する電動機２の応答遅れは、位相のズレのみならず、ゲイン減少の原因となる。ゲイン補償２では、制御指令の応答遅れによって生じる回転数補正値ωａｍのゲインの減少を補償する。回転数が高いほど、回転数の検出遅れも大きくなり、ゲインが減少してしまう。回転数の検出遅れは、ゲインが低下する要因となりうる。ゲイン補償２において、ゲイン調整器２４は、制御指令に対する電動機２の応答遅れ及び回転数の検出遅れによって減少するゲインの低下分を補償する。すなわち、ゲイン調整器２４は、ゲイン係数に対して１／（Ｋ１・Ｋ２）を乗ずる。ここで、回転数検出値ωＧ又は目標回転数ωＣＭＤ付近の周波数帯の回転数の検出遅れのゲインをＫ１とし、制御指令の応答遅れのゲインをＫ２とする。これにより、制御指令に対する電動機２の応答遅れ分及び回転数の検出遅れ分に伴うゲインの低下を補正することができる。なお、回転数の検出遅れのゲインＫ１及び制御指令の応答遅れのゲインＫ２は、実験又は計算により予め求めておく。
【００４９】
ステップＳ１１３に進み、ゲイン調整器２４は、「ゲイン補償３」を実施する。ゲイン補償３において、ゲイン調整器２４は、電動機２の発電効率を優先する電動機２の運転状態では、この運転状態を除く電動機２の他の運転状態に比べて、小さなゲインを設定する。具体的に、ゲイン調整器２４は、電動機の発電効率とトルク脈動成分に起因する振動又は騒音との間の優先度に基づいて、回転数補正値ωａｍのゲインを調整する。「優先度」とは、電動機の発電効率を高めることと、トルク脈動成分に起因する振動又は騒音を低減することとのどちらを優先するかを示す指標である。ゲイン調整器２４は、電動機２の発電効率の優先度が高い場合、振動又は騒音の優先度が高い場合に比べて、小さなゲインを設定する。一方、ゲイン調整器２４は、振動又は騒音の優先度が高い場合、電動機２の発電効率の優先度が高い場合に比べて、大きなゲインを設定する。なお、具体的なゲインの値又はゲインの変更値は、実験又は計算により予め求めておく。
【００５０】
ゲイン補償３の第１の実施例を、図６を参照して説明する。図６は、エンジン１の回転数とエンジン１の出力から定まるエンジン１の運転点を示す２次元のグラフである。図６のグラフにおいて、ゲイン調整器２４は、特定の運転点からなる運転領域において、電動機の発電効率の優先度を高く設定する。振動又は騒音が懸念される運転領域、及び発電効率又は燃費を優先する運転領域を予め求め、例えば図６に示すマップに格納する。図６に示すように、電動機２の発電効率の優先度が高い領域を、燃費優先運転領域ＲＧ＿ＯＰＴとして予め定め、メモリに格納する。燃費優先運転領域ＲＧ＿ＯＰＴを除く他の運転領域を、振動又は騒音の優先度が高い領域として予め定めメモリに格納する。ゲイン調整器２４は、図６に示すグラフを参照して、エンジン１の現在の動作点が、燃費優先運転領域ＲＧ＿ＯＰＴであるか否かを判断する。換言すれば、電動機２の発電効率を優先する電動機２の運転状態であるか、或いは振動又は騒音を優先する電動機２の運転状態であるかを判断する。電動機２の発電効率を優先する電動機２の運転状態である場合、電動機２の他の運転状態に比べて、小さなゲインを設定する。燃費優先運転領域ＲＧ＿ＯＰＴとは、例えば、最良燃費点にて電動機２の損失を極力下げて運転することが望まれる運転領域である。
【００５１】
回転数補正値ωａｍのゲインを大きくすると、電動機２が出力するトルクも大きくなる。これに伴い、電動機２が消費する電力が増加するため、電動機２の損失も大きくなり、電動機２の発電効率が低下する。一方、回転数補正値ωａｍのゲインを大きくすることにより、回転数の変動も小さくなり、振動又は騒音も低減される。即ち、電動機２の発電効率の向上と振動又は騒音の低減との間には、一定のトレードオフの関係が存在する。ゲイン調整器２４は、図６に示すグラフに基づき、自動的に上記した優先度を判定して、回転数補正値ωａｍのゲインを調整することができる。
【００５２】
図６に示す例では、燃費優先運転領域ＲＧ＿ＯＰＴは、エンジン１の燃焼効率が高い運転点からなるエンジン最適燃費線Ｐ＿ＯＰＴの一部を含む運転領域に設定されている。なお、図６中の点線は、エンジン１の出力が最も大きくなる運転点からなるエンジン最大出力線Ｐ＿ＭＡＸを示す。勿論、燃費優先運転領域ＲＧ＿ＯＰＴは、図６に示す例以外の運転領域に設定しても構わない。
【００５３】
更に、回転数補正値ωａｍのゲインを大きくしても、電動機２の損失があまり増えることが無い運転領域が存在する場合がある。すなわち、振動又は騒音の低減と電動機２の発電効率の向上とを両立可能な運転領域が存在する場合がある。この場合、振動又は騒音の低減と電動機２の発電効率の向上とを両立可能な運転領域における回転数補正値ωａｍのゲインを、その他の運転領域に比べて大きく設定してもよい。発電の損失をあまり増やすことなく、回転数の変動による振動又は騒音を抑制できる。回転数補正値ωａｍのゲインを大きくしても、電動機２の損失があまり増えることが無い運転領域は、実験或いは計算により、予め求めておく。
【００５４】
ゲイン補償３の第２の実施例として、ゲイン調整器２４は、ハイブリッド原動機３の運転モードに基づいて、電動機２の発電効率を優先する電動機２の運転状態であるか否かを判断してもよい。例えば、ハイブリッド原動機３は、静粛性を優先して運転する静粛性優先モードと、エネルギー効率を優先して運転する燃費優先モード（エコモードを含む）と、を含む複数の運転モードを有している。ハイブリッド原動機３が静粛性優先モードで運転されている場合は、振動又は騒音を優先する電動機２の運転状態である、或いは、電動機２の発電効率を優先する電動機２の運転状態ではない、と判断できる。一方、燃費優先モードで運転されている場合には、電動機２の発電効率を優先する電動機２の運転状態であると判断することができる。従って、ゲイン調整器２４は、ハイブリッド原動機３が静粛性優先モードで運転されている場合には、燃費優先モードで運転されている場合に比べて、大きなゲインを設定することができる。
【００５５】
「ハイブリッド原動機３のエネルギー効率」には、エンジン１の燃焼効率、電動機２の発電効率、又はエンジン１の燃焼効率と電動機２の発電効率とを組み合わせたハイブリッド原動機３全体のエネルギー効率が含まれる。
【００５６】
更に、ゲイン補償３の第３の実施例として、ゲイン調整器２４は、ハイブリッドカーの乗員又はハイブリッド原動機３の使用者が操作するために設けられたスイッチの状態に基づいて、電動機２の発電効率を優先する電動機２の運転状態である否かを判断してもよい。例えば、スイッチは、電動機２の発電効率を優先する電動機２の運転状態と、それ以外の運転状態とを、直接選択することができるスイッチであってもよい。
【００５７】
或いは、スイッチは、ハイブリッド原動機３の運転モードが、静粛性優先モード及び燃費優先モード（エコモードを含む）を含む複数の運転モードの間で切り替えることができるスイッチであってもよい。上記したように、ハイブリッド原動機３の運転モードの切り替えに応じて、電動機２の運転状態も変更される。よって、スイッチの操作によって、間接的に、ゲインを調整することができる。
【００５８】
更に、スイッチは、ハイブリッド原動機３を搭載したハイブリッドカーの運転モードを切り替えることができるスイッチであってもよい。ハイブリッドカーの運転モードには、ハイブリッド原動機３の静粛性優先モード及び燃費優先モードと同様な運転モードが含まれている。ゲイン調整器２４は、ハイブリッド原動機３が静粛性優先モードで運転されている場合は、燃費優先モードで運転されている場合に比べて、大きなゲインを設定することができる。
【００５９】
更に、ゲイン補償３の第４の実施例として、ゲイン調整器２４は、ハイブリッドカーが備えるバッテリの充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）に基づいて、電動機２の発電効率を優先する電動機２の運転状態である否かを判断してもよい。バッテリ（二次電池）は、後述するように、ハイブリッドカーが備える電動機２により生成された電力を一時的に蓄えておく蓄電手段である。ゲイン調整器２４は、バッテリが蓄積する電気量が所定の閾値よりも大きい場合、振動又は騒音を優先する電動機２の運転状態である、或いは、電動機２の発電効率を優先する電動機２の運転状態ではない、と判断する。一方、バッテリが蓄積する電気量が所定の閾値以下である場合、電動機２の発電効率を優先する電動機２の運転状態である、と判断する。従って、ゲイン補償３において、ゲイン調整器２４は、ハイブリッドカーが備えるバッテリのＳＯＣに基づいて、ゲインを調整することができる。具体的には、ゲイン調整器２４は、バッテリのＳＯＣが閾値以下である場合には、バッテリのＳＯＣが閾値よりも大きい場合に比べて、小さなゲインを設定することができる。
【００６０】
なお、ゲイン補償３を、４つの実施例を挙げて説明したが、４つの実施例から任意に選んだ複数の実施例を組み合わせて実施しても構わない。
【００６１】
図７Ａ及び図７Ｂのグラフは、トルク脈動成分を最大限に抑制するためのゲインを設定した場合のシミュレーション結果を示す。図７Ａは、回転数検出値ωＧの時間変化を示す。図７Ｂは、エンジン１のトルク脈動成分を打ち消すために電動機２が出力するカウンタートルクの時間変化を示す。図７Ａ及び図７Ｂにおいて、「実施例」は、第１実施形態に係わる制御装置及び制御方法を用いた結果を示す。一方、「比較例１」は、第１実施形態に係わる制御装置及び制御方法において、位相調整器２５による位相の調整（図３のステップＳ１５）を実施しない比較例を示す。また、「比較例２」は、第１実施形態に係わる制御装置及び制御方法において、ゲイン調整器２４によるゲインの調整（図３のステップＳ１３）を実施しない比較例を示す。
【００６２】
図７Ｂに示すように、「比較例１」に係わるカウンタートルクの位相は、トルク脈動成分の位相に一致していない。このため、トルク脈動成分に対してカウンタートルクを重畳しても、図７Ａに示すように、回転数検出値ωＧには、大きな振幅を持つ周期的な変動が残ってしまう。エンジン１に関連するセンサから取得される信号に基づき脈動補償トルクを算出する。「比較例１」では、位相調整を行わないため、信号の通信遅れや制御応答遅れにより、カウンタートルクの位相を実際のトルク脈動成分の位相に整合させることが出来ない。このため、回転数の変動が大きくなってしまう。
【００６３】
「比較例２」では、図４に示すゲイン補償１〜ゲイン補償３を実施していないため、カウンタートルクのゲイン（振幅）は小さい。このため、トルク脈動成分に対してカウンタートルクを重畳しても、図７Ａに示すように、回転数検出値ωＧには、大きな振幅を持つ周期的な変動が残ってしまう。「比較例２」では、ゲイン調整を行わないため、補正ゲインを大きく設定することができず、トルク脈動成分付近の周波数帯のゲインが高くない。このため、回転数の変動が大きくなってしまう。
【００６４】
これに対して、「実施例」に係わるカウンタートルクの位相は、位相調整を実施するため、トルク脈動成分の位相に一致している。また、図４に示すゲイン補償１〜ゲイン補償３を実施しているため、カウンタートルクのゲイン（振幅）は、比較例２に比べて大きい。このため、トルク脈動成分に対して、位相及びゲインが調整されたカウンタートルクを重畳することにより、図７Ａに示すように、回転数検出値ωＧの周期的な変動の振幅を、比較例１及び比較例２に比べて、小さく抑えることができる。すなわち、エンジン１のトルク脈動成分に起因する回転数の変動を抑制することができるので、回転数の変動に起因して生じる振動又は騒音を低減することができる。
【００６５】
図８Ａ〜図８Ｃのグラフは、振動又は騒音の低減よりも発電効率の向上を優先する電動機２の運転状態又はハイブリッド原動機３の運転モードにおけるシミュレーション結果を示す。図８Ａは、回転数検出値ωＧの時間変化を示す。図８Ｂは、エンジン１のトルク脈動成分を打ち消すために電動機２が出力するカウンタートルクの時間変化を示す。図８Ｃは、電動機２に発生する損失の時間変化を示す。なお、「比較例１」、「比較例２」及び「実施例」が示す条件は、図７Ａ及び図７Ｂと同じである。
【００６６】
発電効率の向上を優先する場合、トルク脈動成分を補償するための補正ゲインは低く設定される。このため、図８Ｂに示すように、「実施例」のカウンタートルクのゲイン（振幅）は図７Ｂに比べて小さくなり、トルク脈動成分の抑制効果は、図７Ａ及び図７Ｂに示す実施例に比べて小さくなる。しかし、図８Ｃに示すように、「実施例」と「比較例１」とは損失が同等でありながら、図８Ａに示すように、「比較例１」に比べて「実施例」の方が、回転数の変動の振幅を小さく抑えることができる。結果として、電動機２の発電効率、ひいては、ハイブリッドカーの燃費を高い状態に維持しつつ、回転数の変動に起因する振動又は騒音を低減することができる。
【００６７】
第１実施形態によれば、以下の作用効果を得ることができる。
【００６８】
フィードバック制御の制御量である電動機２の回転数（回転数検出値ωＧ）に対して、エンジン１が出力軸４に出力するトルクに含まれる周期的な変動成分（トルク脈動成分）を抑制するための回転数補正値ωＡＭを重畳することで、フィードバック制御（閉ループ）の周波数応答におけるエンジントルク脈動の周波数成分のゲインが向上する。その結果、エンジン１のトルク脈動成分と実際のエンジントルクが乖離することが抑制され、トルク脈動成分に起因する回転数の変動を抑えつつ、電動機２の回転数を目標値にフィードバック制御することができる。つまり、振動や騒音を抑制しつつ所望の電動機２の回転数を得ることができる。これにより、回転数制御の安定性とエンジン１の脈動補償を両立することができる。
【００６９】
電動機２の回転数を目標回転数に一致するように、回転数を制御する回転数制御系（閉ループを成すフィードバック制御）において、回転数制御部１１と脈動補正部１２を個別に設計することができる。このため、回転数制御の安定性を確保しつつトルク脈動成分を補正することができる。
【００７０】
フィードバック制御の周波数応答におけるトルク脈動成分ではない周波数領域では、回転数制御を目的に設定したゲインによって、フィードバック制御（閉ループ）の周波数応答が決まる。このため、トルク脈動成分を補正しているにもかかわらず回転数制御系の安定性を容易に確保することができる。具体的には、回転数制御とトルク脈動補正の各々のゲインを容易に設定することができる。
【００７１】
電動機２の回転数をフィードバック制御の制御量とする回転数制御系において、トルク脈動成分を補正するための補正トルクをトルク指令値Ｔｇｅ*に重畳した場合、補正トルクの重畳は、回転数制御系の外乱となる。これにより、回転数制御の安定性とエンジン１の脈動補償を両立するための制御定数の設定が煩雑となってしまう。これに対して、制御量である回転数（回転数検出値ωＧ）に対して回転数補正値を重畳することで、上記した回転数制御系の外乱は発生し難くなる。よって、安定した回転数制御が実現可能である。
【００７２】
プラントモデルを用いて回転数推定値を算出し、エンジン１が出力するトルクの外乱成分を抽出し、バンドパスフィルタ処理により外乱成分からトルク脈動成分を抑制するための回転数補正値ωＡＭを算出する。これにより、トルク脈動成分による回転数の変動をより精度良く抑制することができる。
【００７３】
回転数補正値ωａｍのゲインを調整し、回転数補正値ωａｍの位相を調整し、ゲイン及び位相を調整した後の回転数補正値ωＡＭを、回転数検出値ωＧに対して重畳する。これにより、回転数の変動を効率よく抑制することができる。
【００７４】
回転数の検出遅れ、フィードバック制御における位相遅れ、及び制御指令に対する電動機２の応答遅れが発生した周期の次の周期で発生する回転数の変動を抑制するための回転数補正値の位相を調整する。回転数の変動の周期性を利用して回転数補正値を精度良く調整することができる。
【００７５】
回転数の検出遅れ、制御指令に対する電動機２の応答遅れにより減少したゲイン成分を補正することによりゲインを調整することにより、振動又は騒音を効果的に抑制することができる。
【００７６】
エンジン１の運転状態に応じて、トルク脈動成分の振幅又はトルク脈動成分に起因する回転数の変動の振幅を推定し、推定した振幅が大きいほど、大きなゲインを設定することにより、振動又は騒音を効果的に抑制することができる。
【００７７】
電動機２の発電効率を優先する電動機２の運転状態では、当該運転状態を除く他の運転状態に比べて、小さなゲインを設定することによりゲインを調整する。これにより、電動機２の発電効率の向上と振動又は騒音の低減を両立することができるので、ユーザの利便性が向上する。
【００７８】
電動機２のロータ軸は、所定の増速比をもった歯車対を介してエンジン１の出力軸４に接続されている。電動機２が出力するトルクが、歯車対を介してエンジン１の出力軸４へ付加されるので、回転軸の回転数の変動を小さくして、振動又は騒音を抑制することができる。
【００７９】
以下に示す比較例３との対比により、実施形態の作用効果を説明する。比較例３では、エンジン１に関連する信号に基づき、フィードフォワード制御にてエンジン脈動成分を補償するカウンタートルク指令値を算出し、カウンタートルク指令値に基づき、電動機２が出力するトルクを制御する。エンジン１のクランク角センサの検出遅れ、エンジンコントローラと電動機コントローラ間の通信遅れ、電動機２のトルク応答遅れなどの応答遅れによって、電動機２のカウンタートルクをエンジン１のトルク脈動成分に同期させることが困難である。このため、カウンタートルクによりトルク脈動成分を打ち消すことができず、回転数の変動が発生し、振動又は騒音が発生してしまう。また、フィードフォワード制御であるため、算出したカウンタートルク指令値とエンジン１の実際のトルクとが乖離した場合、トルク脈動成分を打ち消すことができず、回転数の変動が発生し、振動又は騒音が発生してしまう。
【００８０】
これに対して、第１実施形態では、フィードバック制御の制御量である電動機２の回転数（回転数検出値ωＧ）に対して、トルク脈動成分を打ち消すための回転数補正値を重畳する。これにより、フィードバック制御（閉ループ）の周波数応答におけるトルク脈動成分のゲインが向上する。その結果、エンジン１のトルク脈動成分と実際のエンジントルクが乖離することが抑制され、トルク脈動成分に起因する回転数の変動を抑えつつ、電動機２の回転数を目標値にフィードバック制御することができる。
【００８１】
（第２実施形態）
図９を参照して、第２実施形態に係わる電動機２の制御装置、及びエンジン１及び電動機２を含むハイブリッド原動機３を説明する。
【００８２】
第２実施形態に係わる電動機２の制御装置は、第１実施形態（図１）に比べて、次の点が相違する。即ち、第２実施形態に係わる重畳部１４ｂは、回転数補正値演算部１３により生成された回転数補正値ωＡＭを、目標回転数ωＣＭＤに重畳することにより、補正後目標回転数ωＣＭＤ２を出力する。換言すれば、第２実施形態に係わる脈動補正部１２は、「フィードバック制御の制御量である電動機２の回転数」の他の例である目標回転数ωＣＭＤに対して、回転数補正値ωＡＭを重畳する。
【００８３】
回転数制御部１１は、目標回転数ωＣＭＤの代わりに補正後目標回転数ωＣＭＤ２を用いて、電動機２をフィードバック制御する。換言すれば、回転数制御部１１は、制御装置が前提とするフィードバック制御において、目標回転数ωＣＭＤの代わりに補正後目標回転数ωＣＭＤ２を使用する。回転数制御部１１は、回転数検出値ωＧが補正後目標回転数ωＣＭＤ２に一致するように、電動機をフィードバック制御する。回転数制御部１１は、フィードバック制御を行うことにより、トルク脈動成分を抑制した電動機２のトルク指令値Ｔｇｅ*を電動機コントローラ４４へ出力する。
【００８４】
その他は、第１実施形態に係わる電動機２の制御装置、及びエンジン１及び電動機２を含むハイブリッド原動機３と同じであり、説明を省略する。
【００８５】
第２実施形態によれば、第１実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
【００８６】
（第３実施形態）
第３実施形態では、第１実施形態（図１）又は第２実施形態（図９）のいずれか一方の電動機２の制御装置及びハイブリッド原動機３を適用したシリーズ方式のハイブリッドカーの構成例を説明する。
【００８７】
エンジン１は、電動機２を発電機として用いる場合の駆動源である。エンジン１は、ファイヤリング状態において、電動機（発電機）２が発電するための駆動力（トルク）を発電機２へ伝達する。発電機２は、エンジン１の駆動力（トルク）によって回転することにより発電する。一方、エンジン１が停止している時に、発電機２に電力を供給して発電機２を力行駆動させることによりエンジン１はクランキングされ、始動することができる。なお、エンジン１は、モータリング状態において、電動機（発電機）２が出力する駆動力（トルク）によって力行回転する。これにより、電動機（発電機）２は電力を消費することもできる。
【００８８】
発電機インバータ４６は、発電機２、バッテリ４７、及び駆動インバータ４９に接続されている。発電機インバータ４６は、ファイヤリング状態において発電機２が発電する交流電力を直流電力に変換して、バッテリ４７又は駆動インバータ４９へ供給する。一方、発電機インバータ４６は、モータリング状態において直流電力を交流電力へ逆変換して、発電機２に供給する。
【００８９】
バッテリ４７は、発電機２と駆動モータ５０のそれぞれの回生電力を充電し、駆動電力を放電する。駆動インバータ４９は、バッテリ４７及び発電機インバータ４６から供給される直流電力を交流電力に変換して、駆動モータ５０へ供給する。一方、駆動インバータ４９は、駆動モータ５０の回生電力（交流電力）を直流電力に逆変換して、バッテリ４７及び発電機インバータ４６へ供給する。
【００９０】
駆動モータ５０は、駆動力（トルク）を発生し、減速機５１を介して駆動輪（５２ａ、５２ｂ）に駆動力（トルク）を伝達する。駆動モータ５０は、ハイブリッドカー（単に「車両」と呼ぶ）の走行時に駆動輪（５２ａ、５２ｂ）に連れ回されて回転する。このときの回生駆動力により回生電力を生成することでエネルギーを回生する。
【００９１】
エンジンコントローラ４３は、システムコントローラ４１から指令されるエンジン１のトルク指令値Ｔｅｎ*を実現するために、エンジン１の回転数や温度などの信号に応じて、エンジン１のスロットル、点火時期、及び燃料噴射量を調整する。
【００９２】
発電機コントローラ４４は、システムコントローラ４１から指令される電動機２のトルク指令値Ｔｇｅ*を実現するために、発電機２の回転数や電圧に応じて、発電機インバータ４６をスイッチング制御する。
【００９３】
バッテリコントローラ４５は、バッテリ４７へ充放電される電流や電圧基づいて、バッテリ４７充電状態(ＳＯＣ)を計測し、システムコントローラ４１へ出力する。また、バッテリ４７の温度や内部抵抗、ＳＯＣに応じて入力可能パワー、出力可能パワーを演算しシステムコントローラ４１へ出力する。
【００９４】
駆動モータコントローラ４８は、システムコントローラ４１から指令される駆動トルクの指令値を実現するために、駆動モータ５０の回転数や電圧に応じて、駆動インバータ４９をスイッチング制御する。
【００９５】
システムコントローラ４１は、車両の運転者のアクセルペダル操作量、車速、勾配を含む車両状態、バッテリコントローラ４５から受信するＳＯＣを示すデータ、入力可能パワー、出力可能パワー、発電機２の発電電力が入力される。これらの入力情報に基づいて、駆動モータコントローラ４８へ駆動トルクの指令値を演算する。さらに、システムコントローラ４１は、バッテリ４７へ充電するため、又は駆動モータ５０へ供給するための発電電力の目標値である目標発電電力Ｐ*を演算する。目標発電電力Ｐ*は、図１又は図９の運転点演算部１５に入力される。
【００９６】
第１実施形態（図１）又は第２実施形態（図９）に示す電動機２の制御装置（回転数制御部１１、脈動補正部１２、運転点演算部１５）は、例えば、図１０のシステムコントローラ４１の発電制御部４２に相当する。勿論、第１実施形態（図１）又は第２実施形態（図９）に示す電動機２の制御装置の全体或いはその一部分を、発電機コントローラ４４の内部に配置しても構わない。更に、第１実施形態（図１）又は第２実施形態（図９）に示す電動機２の制御装置の全体或いはその一部分を、システムコントローラ４１及び発電機コントローラ４４のいずれでもない、第３のコントローラによって実現することも可能である。
【００９７】
第３実施形態によれば、第１実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
【００９８】
上述の各実施形態で示した各機能は、１又は複数の処理回路により実装され得る。処理回路は、電気回路を含む処理装置等のプログラムされた処理装置を含む。処理装置は、また、実施形態に記載された機能を実行するようにアレンジされた特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）や従来型の回路部品のような装置を含む。
【００９９】
上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【符号の説明】
【０１００】
１  エンジン
４  出力軸
２  電動機
１１  回転数制御部
１２  脈動補正部
１４ａ、１４ｂ  重畳部
２１  プラントモデル
２３  バンドパスフィルタ
２４  ゲイン調整器
２５  位相調整器
ωＧ  回転数検出値
ωＣＭＤ  目標回転数
ωＣＭＤ２  補正後目標回転数
ωａｍ  ゲイン及び位相を調整する前の回転数補正値
ωＡＭ  ゲイン及び位相を調整した後の回転数補正値
ωＥ  回転数推定値
ωＦＢ  補正後回転数検出値
Ｔｇｅ*  電動機のトルク指令値
Δω  外乱成分
【図１】
2019215847.tif 000006
【図２】
2019215847.tif 000007
【図３】
2019215847.tif 000008
【図４】
2019215847.tif 000009
【図５】
2019215847.tif 000010
【図６】
2019215847.tif 000011
【図７Ａ】
2019215847.tif 000012
【図７Ｂ】
2019215847.tif 000013
【図８Ａ】
2019215847.tif 000014
【図８Ｂ】
2019215847.tif 000015
【図８Ｃ】
2019215847.tif 000016
【図９】
2019215847.tif 000017
【図１０】
2019215847.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月16日(2018.11.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（削除）
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
エンジンの出力軸に機械的に接続された電動機を、前記電動機の回転数の検出値である回転数検出値が、前記回転数の制御目標である目標回転数に一致するように、フィードバック制御する前記電動機の制御方法であって、
前記エンジンが前記出力軸に出力するトルクに含まれる周期的な変動成分を抑制するための前記回転数の補正値である回転数補正値のゲインを調整し、
前記回転数補正値の位相を調整し、
前記回転数検出値又は前記目標回転数に対して、前記ゲイン及び前記位相を調整した後の前記回転数補正値を重畳し、
前記回転数補正値を重畳した前記回転数検出値又は前記目標回転数を用いて、前記電動機をフィードバック制御し、
前記回転数の検出遅れ、前記フィードバック制御における位相遅れ、及び制御指令に対する前記電動機の応答遅れに基づいて、前記検出遅れ、前記位相遅れ、及び前記応答遅れが発生した周期の次の周期で発生する前記回転数の変動を抑制するための前記回転数補正値の位相を調整する
ことを特徴とする電動機の制御方法。
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
エンジンの出力軸に機械的に接続された電動機を、前記電動機の回転数の検出値である回転数検出値が、前記回転数の制御目標である目標回転数に一致するように、フィードバック制御する前記電動機の制御方法であって、
前記エンジンが前記出力軸に出力するトルクに含まれる周期的な変動成分を抑制するための前記回転数の補正値である回転数補正値のゲインを調整し、
前記回転数補正値の位相を調整し、
前記回転数検出値又は前記目標回転数に対して、前記ゲイン及び前記位相を調整した後の前記回転数補正値を重畳し、
前記回転数補正値を重畳した前記回転数検出値又は前記目標回転数を用いて、前記電動機をフィードバック制御し、
前記エンジンの運転状態に応じて、前記周期的な変動の振幅又は前記周期的な変動に起因する前記回転数の変動の振幅を推定し、
推定した前記振幅が大きいほど、大きな前記ゲインを設定することにより前記ゲインを調整する
ことを特徴とする電動機の制御方法。
【請求項７】
エンジンの出力軸に機械的に接続された電動機を、前記電動機の回転数の検出値である回転数検出値が、前記回転数の制御目標である目標回転数に一致するように、フィードバック制御する前記電動機の制御方法であって、
前記エンジンが前記出力軸に出力するトルクに含まれる周期的な変動成分を抑制するための前記回転数の補正値である回転数補正値のゲインを調整し、
前記回転数補正値の位相を調整し、
前記回転数検出値又は前記目標回転数に対して、前記ゲイン及び前記位相を調整した後の前記回転数補正値を重畳し、
前記回転数補正値を重畳した前記回転数検出値又は前記目標回転数を用いて、前記電動機をフィードバック制御し、
前記電動機の発電効率を優先する前記電動機の運転状態では、前記運転状態を除く他の運転状態に比べて、小さな前記ゲインを設定することにより前記ゲインを調整する
ことを特徴とする電動機の制御方法。
【請求項８】
前記電動機のロータ軸は、所定の増速比をもった歯車対を介して前記出力軸に接続されていることを特徴とする請求項４、６、７の何れか一項に記載の電動機の制御方法。
【請求項９】
エンジンの出力軸に機械的に接続された電動機を、前記電動機の回転数の検出値である回転数検出値が、前記回転数の制御目標である目標回転数に一致するように、フィードバック制御する制御部を備える前記電動機の制御装置であって、前記制御部は、
前記エンジンが前記出力軸に出力するトルクに含まれる周期的な変動成分を抑制するための前記回転数の補正値である回転数補正値のゲインを調整し、
前記回転数補正値の位相を調整し、
前記回転数検出値又は前記目標回転数に対して、前記ゲイン及び前記位相を調整した後の前記回転数補正値を重畳し、
前記回転数補正値を重畳した前記回転数検出値又は前記目標回転数を用いて、前記電動機をフィードバック制御し、
前記回転数の検出遅れ、前記フィードバック制御における位相遅れ、及び制御指令に対する前記電動機の応答遅れに基づいて、前記検出遅れ、前記位相遅れ、及び前記応答遅れが発生した周期の次の周期で発生する前記回転数の変動を抑制するための前記回転数補正値の位相を調整する
ことを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項１０】
エンジンの出力軸に機械的に接続された電動機を、前記電動機の回転数の検出値である回転数検出値が、前記回転数の制御目標である目標回転数に一致するように、フィードバック制御する制御部を備える前記電動機の制御装置であって、前記制御部は、
前記エンジンが前記出力軸に出力するトルクに含まれる周期的な変動成分を抑制するための前記回転数の補正値である回転数補正値のゲインを調整し、
前記回転数補正値の位相を調整し、
前記回転数検出値又は前記目標回転数に対して、前記ゲイン及び前記位相を調整した後の前記回転数補正値を重畳し、
前記回転数補正値を重畳した前記回転数検出値又は前記目標回転数を用いて、前記電動機をフィードバック制御し、
前記エンジンの運転状態に応じて、前記周期的な変動の振幅又は前記周期的な変動に起因する前記回転数の変動の振幅を推定し、
推定した前記振幅が大きいほど、大きな前記ゲインを設定することにより前記ゲインを調整する
ことを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項１１】
エンジンの出力軸に機械的に接続された電動機を、前記電動機の回転数の検出値である回転数検出値が、前記回転数の制御目標である目標回転数に一致するように、フィードバック制御する制御部を備える前記電動機の制御装置であって、前記制御部は、
前記エンジンが前記出力軸に出力するトルクに含まれる周期的な変動成分を抑制するための前記回転数の補正値である回転数補正値のゲインを調整し、
前記回転数補正値の位相を調整し、
前記回転数検出値又は前記目標回転数に対して、前記ゲイン及び前記位相を調整した後の前記回転数補正値を重畳し、
前記回転数補正値を重畳した前記回転数検出値又は前記目標回転数を用いて、前記電動機をフィードバック制御し、
前記電動機の発電効率を優先する前記電動機の運転状態では、前記運転状態を除く他の運転状態に比べて、小さな前記ゲインを設定することにより前記ゲインを調整する
ことを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項１２】
前記回転数検出値及び前記目標回転数から、前記電動機が出力するトルクの指令値であるトルク指令値を算出し、
前記エンジン及び前記電動機を含む制御対象をモデル化したプラントモデルを用いて、前記トルク指令値から前記電動機の回転数の推定値である回転数推定値を算出し、
前記回転数推定値と前記回転数検出値との差である外乱成分に対して、前記周期的な変動成分から定まる周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタ処理を施すことにより、前記回転数補正値を算出する
ことを特徴とする請求項４、６、７の何れか一項に記載の電動機の制御方法。
【請求項１３】
前記回転数の検出遅れ、制御指令に対する前記電動機の応答遅れにより減少したゲイン成分を補正することにより前記ゲインを調整することを特徴とする請求項４、６、７の何れか一項に記載の電動機の制御方法。
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月25日(2019.4.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（削除）
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
エンジンの出力軸に機械的に接続された電動機を、前記電動機の回転数の検出値である回転数検出値が、前記回転数の制御目標である目標回転数に一致するように、フィードバック制御する前記電動機の制御方法であって、
前記エンジンが前記出力軸に出力するトルクに含まれる周期的な変動成分を抑制するための前記回転数の補正値である回転数補正値のゲインを調整し、
前記回転数補正値の位相を調整し、
前記回転数検出値又は前記目標回転数に対して、前記ゲイン及び前記位相を調整した後の前記回転数補正値を重畳し、
前記回転数補正値を重畳した前記回転数検出値又は前記目標回転数を用いて、前記電動機をフィードバック制御し、
前記回転数の検出遅れ、前記フィードバック制御における位相遅れ、及び制御指令に対する前記電動機の応答遅れに基づいて、応答遅れ時間を算出し、前記検出遅れ、前記位相遅れ、及び前記応答遅れが発生した周期の次のトルク脈動の周期で発生する前記回転数の変動を抑制するための前記出力軸に含まれるトルク脈動成分の周期から応答遅れ時間を減算した位相の遅れ補正を実施する
ことを特徴とする電動機の制御方法。
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
前記エンジンの運転状態に応じて、前記周期的な変動の振幅又は前記周期的な変動に起因する前記回転数の変動の振幅を推定し、
推定した前記振幅が大きいほど、大きな前記ゲインを設定することにより前記ゲインを調整する
ことを特徴とする請求項４に記載の電動機の制御方法。
【請求項７】
前記電動機の発電効率を優先する前記電動機の運転状態では、前記運転状態を除く他の運転状態に比べて、小さな前記ゲインを設定することにより前記ゲインを調整する
ことを特徴とする請求項４、または６に記載の電動機の制御方法。
【請求項８】
前記電動機のロータ軸は、所定の増速比をもった歯車対を介して前記出力軸に接続されていることを特徴とする請求項４、６、７の何れか一項に記載の電動機の制御方法。
【請求項９】
エンジンの出力軸に機械的に接続された電動機を、前記電動機の回転数の検出値である回転数検出値が、前記回転数の制御目標である目標回転数に一致するように、フィードバック制御する制御部を備える前記電動機の制御装置であって、前記制御部は、
前記エンジンが前記出力軸に出力するトルクに含まれる周期的な変動成分を抑制するための前記回転数の補正値である回転数補正値のゲインを調整し、
前記回転数補正値の位相を調整し、
前記回転数検出値又は前記目標回転数に対して、前記ゲイン及び前記位相を調整した後の前記回転数補正値を重畳し、
前記回転数補正値を重畳した前記回転数検出値又は前記目標回転数を用いて、前記電動機をフィードバック制御し、
前記回転数の検出遅れ、前記フィードバック制御における位相遅れ、及び制御指令に対する前記電動機の応答遅れに基づいて、応答遅れ時間を算出し、前記検出遅れ、前記位相遅れ、及び前記応答遅れが発生した周期の次のトルク脈動の周期で発生する前記回転数の変動を抑制するための前記出力軸に含まれるトルク脈動成分の周期から応答遅れ時間を減算した位相の遅れ補正を実施する
ことを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項１０】
（削除）
【請求項１１】
（削除）
【請求項１２】
前記回転数検出値及び前記目標回転数から、前記電動機が出力するトルクの指令値であるトルク指令値を算出し、
前記エンジン及び前記電動機を含む制御対象をモデル化したプラントモデルを用いて、前記トルク指令値から前記電動機の回転数の推定値である回転数推定値を算出し、
前記回転数推定値と前記回転数検出値との差である外乱成分に対して、前記周期的な変動成分から定まる周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタ処理を施すことにより、前記回転数補正値を算出する
ことを特徴とする請求項４、６、７の何れか一項に記載の電動機の制御方法。
【請求項１３】
前記回転数の検出遅れ、制御指令に対する前記電動機の応答遅れにより減少したゲイン成分を補正することにより前記ゲインを調整することを特徴とする請求項４、６、７の何れか一項に記載の電動機の制御方法。
【手続補正書】
【提出日】令和2年11月5日(2020.11.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
図３を参照して、図１及び２に示した電動機２の制御装置及びハイブリッド原動機３の動作手順を説明する。図３の一連の手順は、所定の繰り返し周期において繰り返し実施される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９３】
バッテリコントローラ４５は、バッテリ４７へ充放電される電流や電圧に基づいて、バッテリ４７の充電状態(ＳＯＣ)を計測し、システムコントローラ４１へ出力する。また、バッテリ４７の温度や内部抵抗、ＳＯＣに応じて入力可能パワー、出力可能パワーを演算しシステムコントローラ４１へ出力する。
【国際調査報告】
2019215847.tif 000019
2019215847.tif 000020
2019215847.tif 000021