JP2003164008A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モーターによるエンジン起動時のモーターオ
ーバーシュートを抑制する。 【解決手段】 モーター回転速度指令値Ｎmtrとモータ
ー回転速度検出値Ｎとの偏差にＰＩ（比例・積分）制御
を施し、モーター回転速度検出値Ｎをモーター回転速度
指令値Ｎmtrに一致させるためのモータートルク指令値
Ｔpiを演算するとともに、モーター回転速度指令値Ｔmt
rの変化に対するモーター回転速度の推移を表す数式化
モデル、を用いてモーター回転速度を推定し、モー
ター回転速度検出値Ｎをモーター回転速度推定値Ｎ’に
一致させるためのモータートルク補正値ΔＴを演算す
る。そして、モータートルク指令値Ｔpiにモータートル
ク補正値ΔＴを加算して最終的なモータートルク指令値
Ｔref1を求め、この最終的なモータートルク指令値Ｔre
f1に基づいてモーターに流れる電流を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンとモータ
ーを走行駆動源とするハイブリッド車両の制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図８は、従来のハイブリッド車両の制御
装置の中のモーターコントローラーの駆動制御ブロック
図である。モーターコントローラーは、モーターによる
エンジン起動時に車両コントローラーから回転速度指令
値Ｎmtrを入力し、モーターの回転速度Ｎが指令値Ｎmtr
に一致するように回転速度ＰＩ（比例・積分）制御を行
っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、エンジン起
動時にはある程度エンジンの回転速度が上昇してから点
火を行うため、エンジン完爆後にエンジントルクが発生
し、このエンジントルクにより逆にモーターが回されて
モーター回転速度がオーバーシュートする。このエンジ
ン完爆後に発生するエンジントルクはモーター回転速度
制御系に対して外乱となり、モーター回転速度制御系は
モーターの回転速度が上昇しないように動作しなければ
ならない。

【０００４】しかしながら、従来のハイブリッド車両の
モーターコントローラーでは、モーター回転速度Ｎを指
令値Ｎmtrに一致させる「目標値応答」と、外乱が入っ
たときに回転速度指令値Ｎmtrからずれないように補償
する「外乱応答」との最適化を同時に達成することがで
きないので、エンジン起動時にモーター回転速度がオー
バーシュートしてしまい、特に、通常走行用Ｄレンジに
おけるアイドルストップからのエンジン起動時に乗り心
地が悪化するという問題がある。

【０００５】本発明の目的は、モーターによるエンジン
起動時のモーターオーバーシュートを抑制することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】（１） 請求項１の発明
は、エンジンの出力軸とモーターの出力軸とが連結され
たハイブリッド車両の制御装置に適用され、モーターの
回転速度を検出する速度検出手段と、モーター回転速度
指令値と前記モーター回転速度検出値との偏差にＰＩ
（比例・積分）制御を施し、前記モーター回転速度検出
値を前記モーター回転速度指令値に一致させるためのモ
ータートルク指令値を演算するＰＩ制御手段と、前記モ
ーター回転速度指令値の変化に対するモーター回転速度
の推移を表す数式化モデルを有し、この数式化モデルに
よりモーター回転速度を推定する速度推定手段と、前記
モーター回転速度検出値を前記モーター回転速度推定値
に一致させるためのモータートルク補正値を演算する補
正値演算手段と、前記モータートルク指令値に前記モー
タートルク補正値を加算して最終的なモータートルク指
令値を求め、この最終的なモータートルク指令値に基づ
いてモーターに流れる電流を制御する電流制御手段とを
備え、これにより上記目的を達成する。 （２） 請求項２の発明は、エンジンの出力軸とモータ
ーの出力軸とが連結されたハイブリッド車両の制御装置
に適用され、モーターの回転速度を検出する速度検出手
段と、モーター回転速度指令値と前記モーター回転速度
検出値との偏差にＰＩ（比例・積分）制御を施し、前記
モーター回転速度検出値を前記モーター回転速度指令値
に一致させるためのモータートルク指令値を演算するＰ
Ｉ制御手段と、前記モーター回転速度指令値の変化に対
するモーター回転速度の推移を表す数式化モデルを有
し、この数式化モデルによりモーター回転速度を推定す
る速度推定手段と、前記モーター回転速度推定値と前記
モーター回転速度検出値との差に基づいて、モーター回
転速度制御系に対する外乱の有無を判定する外乱判定手
段と、前記ＰＩ制御手段のＰＩ制御ゲインを前記外乱判
定手段の判定結果に応じて最適な値に切り換えるゲイン
切り換え手段と、前記モータートルク指令値に基づいて
モーターに流れる電流を制御する電流制御手段とを備
え、これにより上記目的を達成する。 （３） 請求項３のハイブリッド車両の制御装置は、前
記速度推定手段によって、前記モータートルク指令値が
モータートルク制限値を超えて前記モータートルク制限
値に制限された状態におけるモーター回転速度の推移を
表す第１の数式化モデルと、前記モータートルク指令値
が前記モータートルク制限値以下の状態におけるモータ
ー回転速度の推移を表す第２の数式化モデルとを有し、
前記モータートルク指令値の制限状態または非制限状態
に応じて前記第１と第２の数式化モデルを切り換えるよ
うにしたものである。 （４） 請求項４のハイブリッド車両の制御装置は、エ
ンジンの温度を検出する温度検出手段を備え、前記第１
の数式化モデルを前記エンジン温度検出値に応じて補正
するようにしたものである。

【０００７】

【発明の効果】（１） 請求項１の発明によれば、モー
ター回転速度指令値とモーター回転速度検出値との偏差
にＰＩ（比例・積分）制御を施し、モーター回転速度検
出値をモーター回転速度指令値に一致させるためのモー
タートルク指令値を演算するとともに、モーター回転速
度指令値の変化に対するモーター回転速度の推移を表す
数式化モデルを用いてモーター回転速度を推定し、モー
ター回転速度検出値をモーター回転速度推定値に一致さ
せるためのモータートルク補正値を演算する。そして、
モータートルク指令値にモータートルク補正値を加算し
て最終的なモータートルク指令値を求め、この最終的な
モータートルク指令値に基づいてモーターに流れる電流
を制御するようにしたので、モーターによりエンジンを
駆動して起動する場合に、エンジン完爆後に発生するエ
ンジントルクによりモーターが回されて回転速度が上昇
しても、モーターに対するトルク指令値が低減されてモ
ーターの回転速度のオーバーシュートが抑制される。し
たがって、特に、通常走行用Ｄレンジにおけるアイドル
ストップからのエンジン起動時に乗り心地が悪化するの
を防止することができる。 （２） 請求項２の発明によれば、モーター回転速度指
令値とモーター回転速度検出値との偏差にＰＩ（比例・
積分）制御を施し、モーター回転速度検出値をモーター
回転速度指令値に一致させるためのモータートルク指令
値を演算するとともに、モーター回転速度指令値の変化
に対するモーター回転速度の推移を表す数式化モデルを
用いてモーター回転速度を推定し、モーター回転速度推
定値とモーター回転速度検出値との差に基づいて、モー
ター回転速度制御系に対する外乱の有無を判定する。そ
して、ＰＩ制御ゲインを外乱有無の判定結果に応じて最
適な値に切り換え、モータートルク指令値に基づいてモ
ーターに流れる電流を制御するようにしたので、請求項
１の上記効果と同様な効果が得られる。 （３） 請求項３の発明によれば、モータートルク指令
値がモータートルク制限値を超えてモータートルク制限
値に制限された状態におけるモーター回転速度の推移を
表す第１の数式化モデルと、モータートルク指令値がモ
ータートルク制限値以下の状態におけるモーター回転速
度の推移を表す第２の数式化モデルとを有し、モーター
トルク指令値の制限状態または非制限状態に応じて第１
と第２の数式化モデルを切り換えるようにしたので、正
確なモーター回転速度推定値を得ることができ、これに
よりモーター回転速度制御系に混入する外乱の有無を正
確に検出できる。その結果、上述したエンジン起動時の
モーター回転速度のオーバーシュートをさらに低減する
ことができる。 （４） 請求項４の発明によれば、数式化モデルをエン
ジン温度検出値に応じて補正するようにしたので、エン
ジン温度によりフリクショントルクが変化しても正確な
モーター回転速度推定値を算出することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】《発明の第１の実施の形態》図１
は第１の実施の形態のハイブリッド車の構成を示す。第
１の実施の形態のハイブリッド車はエンジン１とモータ
ー２を装備しており、エンジン１とモーター２の両方ま
たはいずれか一方により車両を走行駆動する。モーター
２はエンジン１と連結されており、走行駆動源としての
機能の他に、エンジン１の始動機能を有する。エンジン
１およびモーター２の駆動力はトランスミッション３を
介して駆動輪に伝達され、車両を走行させる。

【０００９】なお、この実施の形態ではエンジン１とモ
ーター２の両方またはいずれか一方により車両を走行駆
動するハイブリッド車両を例に上げて説明するが、少な
くともエンジンとモーターとが連結されたハイブリッド
車両であればどのような構成のハイブリッド車両に対し
ても本願発明を適用することができる。また、この実施
の形態ではモーター２に３相同期電動機を用いた例を示
すが、モーター２は３相同期電動機に限定されず、例え
ば３相誘導電動機、あるいは直流電動機を用いることが
できる。さらに、エンジン１はガソリンエンジンとディ
ーゼルエンジンのどちらでもよい。

【００１０】エンジンコントローラー４はエンジン１の
スロットルバルブ開閉制御、燃料噴射制御、点火時期制
御などを行い、エンジン１の出力トルクと回転速度を制
御する。モーターコントローラー５は、インバーター６
を制御してモーター２の出力トルクと回転速度を制御す
る。車両コントローラー７は、エンジンコントローラー
４とモーターコントローラー５を制御してエンジン１の
始動と停止を行うとともに、エンジンコントローラー４
へエンジントルク指令値Ｔengまたはエンジン回転速度
指令値Ｎengを送り、モーターコントローラー５へモー
タートルク指令値Ｔmtrまたはモーター回転速度指令値
Ｎmtrを送る。

【００１１】図２は、モーターコントローラー５の詳細
な構成を示す制御ブロック図である。なお、図２に示す
モーターコントローラー５の構成がモーター２の回転速
度制御系の構成を示す。高効率電流テーブル（ベクトル
制御）部１１は、モータートルク指令値Ｔ^＊、モーター
電気角周波数ωおよびバッテリー電圧ＶBに基づいて、
高効率電流テーブル（不図示）からモーター２のｄ、ｑ
軸電流指令値ｉd^＊、ｉq^＊を表引き演算する。これらの
ｄ、ｑ軸電流指令値ｉd^＊、ｉq^＊は、モーター電気角周
波数ωおよびバッテリー電圧ＶBの条件下においてモー
タートルク指令値Ｔ^＊を達成するための電流指令値であ
る。電流制御部１２は、ｄ、ｑ軸の実電流ｉd、ｉqをそ
れらの電流指令値ｉd^＊、ｉq^＊に一致させるためのｄ、
ｑ軸電圧指令値ｖd^＊、ｖq^＊を決定する。２相３相変換
部１３は、磁極位置補正値θbに基づいてｄ、ｑ軸電圧
指令値ｖd^＊、ｖq^＊を３相交流電圧指令値ｖu^＊、ｖ
v^＊、ｖw^＊に変換する。

【００１２】インバーター６は、３相交流電圧指令値ｖ
u^＊、ｖv^＊、ｖw^＊に基づいてバッテリー８の直流電力
をＩＧＢＴなどのパワー素子によりスイッチングし、３
相交流電力に変換してモーター２に印加する。また、電
圧センサー１４によりバッテリー８の電圧ＶBを検出す
る。３相２相変換部１５は、電流センサー１６〜１８に
より検出した３相交流実電流ｉu、ｉv、ｉwを磁極位置
θaに基づいてｄ、ｑ軸実電流ｉd、ｉqに変換する。

【００１３】磁極位置検出部１９は、モーター２の回転
軸に直結されるパルスジェネレーター２１からのパルス
信号に基づいてモーター２の磁極位置θaを検出する。
ここで、モーターコントローラー５の各制御ブロック１
１〜１３、１５、１９、２０、２２は通常、１台のマイ
クロコンピューターのソフトウエアにより構成されるの
で、３相交流実電流ｉu、ｉv、ｉwの３相２相変換を行
ってｄ、ｑ軸実電流ｉd、ｉqを算出してから、ｄ、ｑ軸
電圧指令値ｖd^＊、ｖq^＊の２相３相変換を行って３相交
流電圧指令値ｖu^＊、ｖv^＊、ｖw^＊を算出するまでには
演算時間のずれΔｔがあり、磁極位置補正部１９ａは、
この演算時間のずれΔｔの間の磁極位置θaの変化をモ
ーター電気角周波数ωに基づいて（θa＋ω・Δｔ）と
補正し、補正後の磁極位置θbとする。

【００１４】モーター回転速度検出部２０は、パルスジ
ェネレーター２１からのパルス信号に基づいてモーター
２の回転速度Ｎと電気角周波数ω（＝ｐ・Ｎ（ｐはモー
ター２の極対数））を検出する。

【００１５】回転速度制御部２２は、モーター回転速度
検出部２０により検出したモーター２の回転速度Ｎを車
両コントローラー７からのモーター回転速度指令値Ｎmt
rに一致させるためのモータートルク指令値Ｔrefを演算
する。この回転速度制御部２２の詳細については後述す
る。トルク指令／回転速度指令切換スイッチ２３は、車
両コントローラー７からの切り換え指令に応じて回転速
度制御部２２のモータートルク指令値Ｔrefと車両コン
トローラー７のモータートルク指令値Ｔmtrとを切り換
え、最終的なトルク指令値Ｔ^＊を得る。

【００１６】図３は第１の実施の形態のモーター回転速
度制御部２２の詳細な構成を示す。回転速度制御部２２
は、モーター回転速度検出部２０により検出したモータ
ー２の回転速度Ｎと、車両コントローラー７からのモー
ター回転速度指令値Ｎmtrとの偏差(Ｎmtr−Ｎ)に対して
ＰＩ制御（比例積分制御）を施し、モーター実回転速度
Ｎをモーター回転速度指令値Ｎmtrに一致させるための
モータートルク指令値Ｔpiを算出する。回転速度制御部
２２はまた、車両コントローラー７からのモーター回転
速度指令値Ｎmtrが変化したときのモーター回転速度推
定値Ｎ’の推移を表す数式化モデル（以下、回転速度推
移モデルという）を有し、この回転速度推移モデルによ
りモーター回転速度推定値Ｎ’を求め、回転速度推定値
Ｎ’とモーター回転速度検出部２０で検出した実際のモ
ーター回転速度Ｎとの差(Ｎ’−Ｎ)に所定のゲインＧを
乗じて、モーター実回転速度Ｎをモーター回転速度推定
値Ｎ’に一致させるための外乱トルク補正分ΔＴを算出
する。そして、ＰＩ制御出力のトルク指令値Ｔpiに外乱
トルク補正分ΔＴを加算してトルク指令値Ｔref1を求
め、さらにトルクリミッターで上限値＋Ｔlim以下、下
限値−Ｔlim以上の範囲にトルクリミット処理を施し、
最終的なモータートルク指令値Ｔrefを出力する。

【００１７】図３において、減算器３１は、車両コント
ローラー７からのモーター回転速度指令値Ｎmtrと、モ
ーター回転速度検出部２０で検出した実際のモーター回
転速度Ｎとの偏差（Ｎmtr−Ｎ）を算出する。ＰＩ制御
器３２は、モーター回転速度偏差（Ｎmtr−Ｎ）に対し
てＰＩ制御を施す。この実施の形態では、回転速度指令
値Ｎmtrの変化に対する実際のモーター回転速度Ｎの応
答が時定数τの一次遅れになると仮定し、次式によりト
ルク指令値Ｔpiを算出する。

【数１】 Ｔpi＝Ｋp・(Ｎmtr−Ｎ)＋Ｋi・∫(Ｎmtr−Ｎ)dt 数式１において、Ｋp、Ｋiはそれぞれ、外乱がない状態
でモーター回転速度Ｎを指令値Ｎmtrに一致させる「目
標値応答」に最適化したＰＩ制御の比例ゲインと積分ゲ
インである。なお、ここではモーター回転速度指令値Ｎ
mtrに対する実際のモーター回転速度Ｎの応答を一次遅
れと仮定したが、二次遅れまたはそれ以上としてもよ
い。

【００１８】回転速度推移モデル部３３は、モーター回
転速度指令値Ｎmtrが変化したときの時間ｔに対するモ
ーター回転速度推定値Ｎ’の推移を表す数式化モデル
とを有する。選択スイッチＳＷ１、ＳＷ２はＦＥＴな
どのスイッチング素子から構成され、回転速度推移モデ
ルとを切り換える。

【００１９】トルク指令値Ｔrefがトルクリミット値±
Ｔlimを超え、トルクリミット値±Ｔlimに制限されてい
る場合は、選択スイッチＳＷ１、ＳＷ２により回転速度
推移モデルを選択する。回転速度推移モデルは、現
在の回転速度推定値Ｎ’から指令値Ｎmtrに到達するま
で回転速度推定値Ｎ’がランプ状に推移する数式化モデ
ルであり、次式により表される。

【数２】Ｎ’(n)＝Ｎ’(n-1)＋ΔＮ ただし、ｎはサンプリング回数を表し、｜Ｎ’｜≦｜Ｎ
mtr｜である。数式２で表される回転速度推移モデル
の傾きは、トルクリミット値Ｔlimをモーター２に与え
たときの単位時間に変化する回転速度ΔＮであり、エン
ジン１とモーター２のイナーシャＪおよびフリクション
Ｔfに基づいて次式により決定する。

【数３】ΔＮ＝(Ｔlim−Ｔf)／Ｊ

【００２０】このように、モータートルク指令値Ｔref
がトルクリミット値±Ｔlimに制限されている場合に
は、モーター２により車両を加速するのに有効な出力ト
ルクはトルクリミット値Ｔlimからフリクショントルク
Ｔfを減じた一定の加速トルク（Ｔlim−Ｔf）であり、
この一定の加速トルク（Ｔlim−Ｔf）でモーター２を駆
動するとモーター回転速度は数式３に示す傾きΔＮでラ
ンプ状に変化する。したがって、この場合に選択される
回転速度推移モデル（数式２参照）は、一定の加速ト
ルク（Ｔlim−Ｔf）でイナーシャＪを加速した場合のモ
ーター回転速度の推移を表すものである。

【００２１】トルク指令値Ｔrefがトルクリミット値±
Ｔlim未満で、トルクリミット値±Ｔlimに制限されてい
ない場合には、選択スイッチＳＷ１、ＳＷ２により回転
速度推移モデルを選択する。回転速度推移モデル
は、現在の回転速度推定値Ｎ’から指令値Ｎmtrに到達
するまで回転速度推定値Ｎ’が時定数τの一時遅れで推
移する数式化モデルであり、次式により表される。

【数４】Ｎ’＝Ｎmtr／（１＋ｓτ）なお、ここでは回
転速度推移モデルを一次遅れとしたが、二次遅れ、ま
たはそれ以上としてもよい。

【００２２】上述したように、この一実施の形態では、
回転速度指令値Ｎmtrの変化に対する実際のモーター回
転速度Ｎの応答が時定数τの一次遅れになると仮定して
いる。モータートルク指令値Ｔrefがトルクリミット値
Ｔlimに制限されていない場合は、モーター２の回転速
度指令値Ｎmtrの変化に対する実回転速度Ｎの応答は一
時遅れの「目標値応答」を示すはずである。したがっ
て、この場合に選択される回転速度推移モデル（数式
４参照）は、回転速度指令値Ｎmtrに到達するまで時定
数τの一時遅れで推移するモーター回転速度の推移を表
すものである。

【００２３】外乱トルク補正部３４は、モーター回転速
度推定値Ｎ’とモーター回転速度検出部２０で検出した
実際のモーター回転速度Ｎとの差(Ｎ’−Ｎ)にゲインＧ
を乗じ、外乱トルク補正分ΔＴを求める。

【数５】ΔＴ＝Ｇ(Ｎ’−Ｎ)

【００２４】上述したように、回転速度推移モデル部３
３では、モータートルク指令値Ｔrefがトルクリミット
値±Ｔlimに制限されている制限状態と、制限されてい
ない非制限状態とで回転速度推移モデルとを切り換
え、正確な回転速度推定値Ｎ’を算出した。したがっ
て、モーター回転速度制御系に対する外乱がない状態で
は、実際のモーター回転速度Ｎはその推定値Ｎ’とほぼ
一致するはずである。この第１の実施の形態では、回転
速度推移モデルまたはにより推定したモーター回転
速度推定値Ｎ’と、実際のモーター回転速度Ｎとの差
(Ｎ’−Ｎ)を、エンジン起動にともなうモーター回転速
度制御系の外乱と見なす。そして、この外乱による回転
速度差(Ｎ’−Ｎ)に所定ゲインＧを乗じて、実際のモー
ター回転速度Ｎをその推定値Ｎ’に一致させるための外
乱トルク補正分ΔＴを算出する。

【００２５】次に、加算器３５により、ＰＩ制御器３２
で算出したトルク指令値Ｔpiに外乱トルク補正分ΔＴを
加算し、出力トルク指令値Ｔref1を求める。

【数６】Ｔref1＝Ｔpi＋ΔＴ 最後に、トルクリミッター３６によりトルク指令値Ｔre
f1にトルクリミット処理を施し、トルク指令値Ｔrefを
得る。

【数７】 Ｔref＝Ｔref1 （−Ｔlim≦Ｔref1≦＋Ｔlim）， Ｔref＝＋Ｔlim （Ｔref1＞＋Ｔlim）， Ｔref＝−Ｔlim （Ｔref1＜−Ｔlim）

【００２６】上述したように、モーター２によりエンジ
ン１を起動するときに、エンジン１が完爆してエンジン
トルクが発生すると、モーター２がエンジン１により回
されてモーター２の回転速度が上昇し、モーター回転速
度Ｎのオーバーシュートが発生する。このとき、外乱ト
ルク補正部３４では、モーター回転速度推定値Ｎ’より
も実際の回転速度Ｎの方が大きくなり、速度差（Ｎ’−
Ｎ）が負になって数式５により算出される外乱トルク補
正分ΔＴも負になる。その結果、加算器３５では、ＰＩ
制御器３２出力のモータートルク指令値Ｔpiから外乱ト
ルク補正分ΔＴが減算されることになり、出力トルク指
令値Ｔref1が低減される。つまり、エンジン１の起動直
後に発生したエンジントルクによってモーター２の回転
速度が上昇しようとするのに対し、モーター２の出力ト
ルクを低減することによってモーター２の回転速度オー
バーシュートを抑制する。

【００２７】図４は、第１の実施の形態の回転速度制御
部２２の動作を示すフローチャートである。ステップ１
において、数式１によりＰＩ制御器３２出力のトルク指
令値Ｔpiを算出する。続くステップ２で、前回のサンプ
リング時（ｎ−１）に、トルク指令値Ｔref(n-1)がトル
クリミッター３６の上下限値±Ｔlimを超え、最終的な
トルク指令値Ｔref(n-1)が上限値＋Ｔlimまたは下限値
−Ｔlimに制限されたかどうかを確認する。前回のサン
プリング時にトルク指令値Ｔref1(n-1)が上下限値±Ｔl
imを超えてトルクリミット値±Ｔlimに制限された場合
はステップ３へ進み、回転速度推移モデルを選択す
る。続くステップ４で、今回のサンプリング時（ｎ）の
回転速度指令値Ｎmtr(n)と前回のサンプリング時の回転
速度推定値Ｎ’(n-1)に基づいて、回転速度推移モデル
の数式２により今回のサンプリング時の回転速度推定
値Ｎ’(n)を推定演算する。

【００２８】一方、前回のサンプリング時（ｎ−１）
に、トルク指令値Ｔref(n-1)がリミッター３６の上下限
値±Ｔlim以内で、最終的なトルク指令値Ｔref(n-1)が
トルクリミッター３６の上限値＋Ｔlimまたは下限値−
Ｔlimに制限されていない場合はステップ５へ進み、回
転速度推移モデルを選択する。続くステップ６で、今
回のサンプリング時の回転速度指令値Ｎmtr(n)と前回の
サンプリング時の回転速度推定値Ｎ’(n-1)に基づい
て、回転速度推移モデルの数式４により今回のサンプ
リング時の回転速度推定値Ｎ’(n)を推定演算する。

【００２９】ステップ７において、今回のサンプリング
時のモーター回転速度推定値Ｎ’(n)と実際のモーター
回転速度Ｎ(n)に基づいて、数式５により外乱トルク補
正分ΔＴを算出する。ステップ８では、数式６によりＰ
Ｉ制御器３２出力のトルク指令値Ｔpiに外乱トルク補正
分ΔＴを加算し、今回のサンプリング時の出力トルク指
令値Ｔref1(n)を求め、さらに、出力トルク指令値Ｔref
1(n)に対して数式７によりトルクリミット処理を施し、
最終的な今回のサンプリング時のトルク指令値Ｔref(n)
を求める。

【００３０】このように第１の実施の形態によれば、外
乱がない状態でモーター回転速度Ｎを指令値Ｎmtrに一
致させる「目標値応答」に最適化したＰＩ制御の比例ゲ
インＫpと積分ゲインＫiを用いて、モーター回転速度指
令値Ｎmtrと実際の回転速度Ｎとの偏差（Ｎmtr−Ｎ）に
ＰＩ演算制御を施し、実際のモーター回転速度Ｎをその
指令値Ｎmtrに一致させるためのモータートルク指令値
Ｔpiを演算する。同時に、モーター回転速度指令値Ｎmt
rが変化したときの時間ｔに対するモーター回転速度推
定値Ｎ’の推移を表す回転速度推移モデル、により
現在の回転速度推定値Ｎ’を求め、回転速度推定値Ｎ’
と実際の回転速度Ｎとの回転速度差（Ｎ’−Ｎ）をモー
ター回転速度制御系に対する外乱とみなし、回転速度差
（Ｎ’−Ｎ）に所定ゲインＧを乗じて実際のモーター回
転速度Ｎをその推定値Ｎ’に一致させるための外乱トル
ク補正分ΔＴを求める。そして、ＰＩ制御器出力のトル
ク指令値Ｔpiに外乱トルク補正分ΔＴを加算して補正す
るようにした。これにより、モーター２によりエンジン
１を駆動して起動する場合に、エンジン完爆後に発生す
るエンジントルクによりモーター２が回されて回転速度
が上昇しても、モーター２に対するトルク指令値が低減
されてモーター２の回転速度のオーバーシュートが抑制
される。したがって、例えば、通常走行用Ｄレンジにお
けるアイドルストップからのエンジン起動時に乗り心地
が悪化するのを防止することができる。

【００３１】また、この第１の実施の形態によれば、ト
ルク指令値Ｔrefがトルクリミット値±Ｔlimに制限され
ている場合には、現在の回転速度推定値Ｎ’から指令値
Ｎmtrに到達するまで回転速度推定値Ｎ’がランプ状に
推移する数式化モデルを選択し、一方、トルク指令値
Ｔrefがトルクリミット値±Ｔlimに制限されていない場
合には、現在の回転速度推定値Ｎ’から指令値Ｎmtrに
到達するまで回転速度推定値Ｎ’が時定数τの一時遅れ
で推移する数式化モデルを選択する。つまり、トルク
指令値Ｔrefがトルクリミット値±Ｔlimに制限されてい
る制限状態と制限されていない非制限状態とで、それぞ
れ最適なモーター回転速度の応答モデルを選択し、モー
ター回転速度推定値Ｎ’を推定演算するようにしたの
で、正確なモーター回転速度推定値Ｎ’を得ることがで
き、これによりモーター回転速度制御系に混入する外乱
の有無を正確に検出できる。その結果、上述したエンジ
ン起動時のモーター回転速度のオーバーシュートをさら
に低減することができる。

【００３２】《発明の第２の実施の形態》上述した第１
の実施の形態では、「目標値応答」用の比例積分ゲイン
を設定したＰＩ制御器３２でモーターのトルク指令値Ｔ
piを求めるとともに、モーター回転速度推定値Ｎ’に基
づいて外乱トルク補正分ΔＴを算出し、トルク指令値Ｔ
piに外乱トルク補正分ΔＴを加算して外乱補償を行う例
を示した。この第２の実施の形態では、モーター回転速
度推定値Ｎ’と実際の回転速度Ｎとの差(Ｎ’−Ｎ)に基
づいて外乱の有無を判定し、外乱の有無に応じてモータ
ー回転速度ＰＩ制御系の制御ゲインを切り換える。すな
わち、回転速度差(Ｎ’−Ｎ)がＰＩ制御ゲイン切り換え
しきい値以内の場合は外乱がないと判定してＰＩ制御器
のゲインに「目標値応答」用ゲインを設定し、差(Ｎ’
−Ｎ)がＰＩ制御ゲイン切り換えしきい値を超える場合
は外乱があると判定してＰＩ制御器のゲインに「外乱応
答」用ゲインを設定する。

【００３３】この第２の実施の形態のハイブリッド車両
の構成とモーターコントローラー５の構成はそれぞれ、
図１および図２に示す第１の実施の形態の構成と同様で
あり、図示と説明を省略する。

【００３４】図５は、第２の実施の形態のモーター回転
速度制御部２２Ａの詳細な構成を示す。なお、図３に示
す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して相違
点を中心に説明する。ＰＩ制御器３２Ａは、モーター回
転速度指令値Ｎmtrと実際の回転速度Ｎとの偏差(Ｎmtr
−Ｎ)にＰＩ制御を施す。この実施の形態では、回転速
度指令値Ｎmtrの変化に対する実際のモーター回転速度
Ｎの応答が時定数τの一次遅れになると仮定し、上記数
式１によりトルク指令値Ｔpiを算出する。

【００３５】外乱トルク補正部３４Ａは、回転速度推移
モデル３３のモーター回転速度推定値Ｎ’と実際のモー
ター回転速度Ｎとの差の絶対値｜(Ｎ’−Ｎ)｜を予め設
定したＰＩ制御ゲイン切り換えしきい値Ｎlimと比較す
る。回転速度差の絶対値｜(Ｎ’−Ｎ)｜がしきい値Ｎli
mを超えた場合は外乱があると判断し、ＰＩ制御器３２
Ａの比例ゲインＫpと積分ゲインＫiに、外乱が入ったと
きにモーター実回転速度Ｎが指令値Ｎmtrからずれない
ように補償する「外乱応答」に最適化した比例ゲインＫ
p2と積分ゲインＫi2を設定する。一方、回転速度差の絶
対値｜(Ｎ’−Ｎ)｜がしきい値Ｎlim未満の場合は外乱
がないと判断し、ＰＩ制御器３２Ａの比例ゲインＫpと
積分ゲインＫiに、モーター実回転速度Ｎが指令値Ｎmtr
に一致するように制御する「目標値応答」に最適化した
比例ゲインＫp1と積分ゲインＫi1を設定する。なお、Ｐ
Ｉ制御ゲイン切り換え判定しきい値Ｎlimは、エンジン
１の圧縮反力などに起因する回転数リップルなどを考慮
して決定する。

【００３６】図６は、第２の実施の形態の回転速度制御
部２２Ａの動作を示すフローチャートである。ステップ
１１において、前回のサンプリング時（ｎ−１）に、ト
ルク指令値Ｔpi(n-1)がリミッター３６の上下限値±Ｔl
imを超え、最終的なトルク指令値Ｔref(n-1)が上限値＋
Ｔlimまたは下限値−Ｔlimに制限されたかどうかを確認
する。前回のサンプリング時に上下限値±Ｔlimを超え
てトルクリミット処理が行われた場合はステップ１２へ
進み、回転速度推移モデルを選択する。続くステップ
１３で、今回のサンプリング時（ｎ）の回転速度指令値
Ｎmtr(n)と前回のサンプリング時の回転速度推定値Ｎ’
(n-1)に基づいて、回転速度推移モデルの数式２によ
り今回のサンプリング時の回転速度推定値Ｎ’(n)を推
定演算する。

【００３７】一方、前回のサンプリング時（ｎ−１）
に、トルク指令値Ｔpi(n-1)がリミッター３６の上下限
値±Ｔlim以内で、最終的なトルク指令値Ｔref(n-1)が
上限値＋Ｔlimまたは下限値−Ｔlimに制限されていない
場合はステップ１４へ進み、回転速度推移モデルを選
択する。続くステップ１５で、今回のサンプリング時の
回転速度指令値Ｎmtr(n)と前回のサンプリング時の回転
速度推定値Ｎ’(n-1)に基づいて、回転速度推移モデル
の数式４により今回のサンプリング時の回転速度推定
値Ｎ’(n)を推定演算する。

【００３８】ステップ１６において、今回のサンプリン
グ時の回転速度推定値Ｎ’(n)と実際の回転速度Ｎ(n)と
の差の絶対値｜(Ｎ’−Ｎ)｜がＰＩ制御ゲイン切り換え
しきい値Ｎlim以下かどうかを確認し、回転速度差の絶
対値｜(Ｎ’−Ｎ)｜がしきい値Ｎlim以下の場合はステ
ップ１７へ進み、モーター回転速度制御系への外乱はな
いと判定してＰＩ制御器３２Ａの比例ゲインＫpと積分
ゲインＫiにそれぞれ「目標値応答」用ゲインＫp1、Ｋi
1を設定する。一方、回転速度差の絶対値｜(Ｎ’−Ｎ)
｜がしきい値Ｎlimを超える場合はステップ１８へ進
み、モーター回転速度制御系への外乱があると判定して
ＰＩ制御器３２Ａの比例ゲインＫpと積分ゲインＫiにそ
れぞれ「外乱応答」用ゲインＫp2、Ｋi2を設定する。

【００３９】ステップ１９において、数式１によりＰＩ
制御器出力のトルク指令値Ｔpiを算出する。続くステッ
プ２０で、次式によりＰＩ制御器出力のトルク指令値Ｔ
piに対してトルクリミット処理を施し、最終的な今回の
サンプリング時のトルク指令値Ｔref(n)を求める。

【数８】 Ｔref＝Ｔpi （−Ｔlim≦Ｔpi≦＋Ｔlim）， Ｔref＝＋Ｔlim （Ｔpi＞＋Ｔlim）， Ｔref＝−Ｔlim （Ｔpi＜−Ｔlim）

【００４０】このように第２の実施の形態によれば、モ
ーター回転速度推定値Ｎ’と実際の回転速度Ｎとの差の
絶対値｜(Ｎ’−Ｎ)｜がＰＩ制御ゲイン切り換えしきい
値Ｎlim以内の場合はモーター回転速度制御系への外乱
はないと判定し、ＰＩ制御器３２ＡのゲインＫp、Ｋiに
「目標値応答」に最適化したゲインＫp1、Ｋi1を設定す
る。一方、回転速度差の絶対値｜(Ｎ’−Ｎ)｜がＰＩ制
御ゲイン切り換えしきい値Ｎlimを超える場合はモータ
ー回転速度制御系への外乱があると判定し、ＰＩ制御器
３２ＡのゲインＫp、Ｋiに「外乱応答」に最適化したゲ
インＫp2、Ｋi2を設定する。そして、外乱の有無に応じ
て最適な制御ゲインを設定したＰＩ制御器３２Ａによ
り、モーター回転速度指令値Ｎmtrと実回転速度Ｎとの
偏差（Ｎmtr−Ｎ）にＰＩ制御を施すようにしたので、
「目標値応答」と「外乱応答」を両立させることがで
き、モーター２によるエンジン１起動時の回転速度オー
バーシュートを抑制することができる。

【００４１】なお、図７に示すように、エンジン１のフ
リクションＴfはエンジン１の温度により変化する。し
たがって、エンジン１の冷却水温度または周囲温度を検
出し、図７に基づいて検出したエンジン温度に対応する
フリクションＴfを求め、そのフリクションＴfを数式３
に代入して回転速度推移モデルの傾きΔＮを算出す
る。これにより、エンジン１の温度によりフリクション
トルクＴfが変化しても、正確なモーター回転速度推定
値Ｎ’を推定演算することができる。

【００４２】特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態
の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、
モーター回転速度検出部２０が速度検出手段を、ＰＩ制
御器３２，３２ＡがＰＩ制御手段を、回転速度推移モデ
ル部３３が速度推定手段を、外乱トルク補正部３４が補
正値演算手段を、加算器３５、高効率電流テーブル部１
１および電流制御部１２が電流制御手段を、外乱トルク
補正部３４Ａが外乱判定手段およびゲイン切り換え手段
をそれぞれ構成する。

【００４３】なお、上述した一実施の形態では、モータ
ー回転速度推移モデルとして回転速度推定値Ｎ’がラン
プ状に変化する数式化モデルと回転速度推定値Ｎ’が
指令値Ｎmtrの一次遅れで推移する数式化モデルと
を、モータートルク指令値Ｔrefがトルクリミット値±
Ｔlimにかかっているか否かにより切り換える例を示し
たが、このような切り換えを行わず、数式化モデルの
みを用いるか、あるいは数式化モデルのみを用いるよ
うにしてもよい。

【００４４】具体的には、モーター実回転速度を指令値
Ｎmtrに一致させる「目標値応答」に最適化したＰＩ制
御ゲインを用い、モーター回転速度指令値Ｎmtrと実回
転速度Ｎとの偏差（Ｎmtr−Ｎ）にＰＩ制御を施してモ
ータートルク指令値Ｔpiを算出する。また、上述した数
式化モデルまたはのようなモーター回転速度の時間
的な推移を示す数式化モデルを用いて回転速度推定値
Ｎ’を求め、回転速度推定値Ｎ’と実回転速度Ｎとの差
（Ｎ’−Ｎ）に基づいて外乱トルク補正分ΔＴを算出す
る。そして、ＰＩ制御出力のモータートルク指令値Ｔpi
に外乱トルク補正分ΔＴを加算してモータートルク指令
値を補正する。このようにすれば、上述した一実施の形
態よりもモーター制御を簡略化でき、「目標値応答」と
「外乱応答」とを両立させてモーター２によるエンジン
１の起動時の回転速度オーバーシュートを抑制すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態のハイブリッド車両の構成
を示す図である。

【図２】 モーターコントローラーの詳細な構成を示す
制御ブロック図である。

【図３】 第１の実施の形態のモーター回転速度制御部
の詳細な構成を示す図である。

【図４】 第１の実施の形態のモーター回転速度制御部
の動作を示すフローチャートである。

【図５】 第２の実施の形態のモーター回転速度制御部
の詳細な構成を示す図である。

【図６】 第２の実施の形態のモーター回転速度制御部
の動作を示すフローチャートである。

【図７】 温度によるエンジンフリクションの変化を示
す図である。

【図８】 従来のハイブリッド車両の制御装置の中のモ
ーターコントローラーの駆動制御ブロック図である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ モーター ３ トランスミッション ４ エンジンコントローラー ５ モーターコントローラー ６ インバーター ７ 車両コントローラー １１ 高効率電流テーブル（ベクトル制御）部 １２ 電流制御部 １３ ２相３相変換部 １４ 電圧センサー １５ ３相２相変換部 １６〜１８ 電流センサー １９ 磁極位置検出部 ２０ モーター回転速度検出部 ２１ パルスジェネレーター ２２ 回転速度制御部 ２３ トルク指令／回転速度指令切換スイッチ ３１ 減算器 ３２、３２Ａ ＰＩ制御器 ３３ 回転速度推移モデル ３４、３４Ａ 外乱トルク補正部 ３５ 減算器 ３６ トルクリミッター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 誠二 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 三井 利貞 茨城県ひたちなか市高場2520番地 株式会 社日立製作所自動車機器グループ内 Ｆターム(参考） 5H115 PA01 PA08 PC06 PG04 PI22 PU23 PV09 QE01 QN03 QN06 QN22 QN23 QN28 RB22 RB26 SE03 TB01 TE10

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの出力軸とモーターの出力軸とが
   連結されたハイブリッド車両の制御装置において、 モーターの回転速度を検出する速度検出手段と、 モーター回転速度指令値と前記モーター回転速度検出値
   との偏差にＰＩ（比例・積分）制御を施し、前記モータ
   ー回転速度検出値を前記モーター回転速度指令値に一致
   させるためのモータートルク指令値を演算するＰＩ制御
   手段と、 前記モーター回転速度指令値の変化に対するモーター回
   転速度の推移を表す数式化モデルを有し、この数式化モ
   デルによりモーター回転速度を推定する速度推定手段
   と、 前記モーター回転速度検出値を前記モーター回転速度推
   定値に一致させるためのモータートルク補正値を演算す
   る補正値演算手段と、 前記モータートルク指令値に前記モータートルク補正値
   を加算して最終的なモータートルク指令値を求め、この
   最終的なモータートルク指令値に基づいてモーターに流
   れる電流を制御する電流制御手段とを備えることを特徴
   とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 【請求項２】エンジンの出力軸とモーターの出力軸とが
   連結されたハイブリッド車両の制御装置において、 モーターの回転速度を検出する速度検出手段と、 モーター回転速度指令値と前記モーター回転速度検出値
   との偏差にＰＩ（比例・積分）制御を施し、前記モータ
   ー回転速度検出値を前記モーター回転速度指令値に一致
   させるためのモータートルク指令値を演算するＰＩ制御
   手段と、 前記モーター回転速度指令値の変化に対するモーター回
   転速度の推移を表す数式化モデルを有し、この数式化モ
   デルによりモーター回転速度を推定する速度推定手段
   と、 前記モーター回転速度推定値と前記モーター回転速度検
   出値との差に基づいて、モーター回転速度制御系に対す
   る外乱の有無を判定する外乱判定手段と、 前記ＰＩ制御手段のＰＩ制御ゲインを前記外乱判定手段
   の判定結果に応じて最適な値に切り換えるゲイン切り換
   え手段と、 前記モータートルク指令値に基づいてモーターに流れる
   電流を制御する電流制御手段とを備えることを特徴とす
   るハイブリッド車両の制御装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載のハイブリ
   ッド車両の制御装置において、 前記速度推定手段は、前記モータートルク指令値がモー
   タートルク制限値を超えて前記モータートルク制限値に
   制限された状態におけるモーター回転速度の推移を表す
   第１の数式化モデルと、前記モータートルク指令値が前
   記モータートルク制限値以下の状態におけるモーター回
   転速度の推移を表す第２の数式化モデルとを有し、前記
   モータートルク指令値の制限状態または非制限状態に応
   じて前記第１と第２の数式化モデルを切り換えることを
   特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載のハイブリッド車両の制御
   装置において、 エンジンの温度を検出する温度検出手段を備え、 前記第１の数式化モデルを前記エンジン温度検出値に応
   じて補正することを特徴とするハイブリッド車両の制御
   装置。