JP2023023269A - Vehicle control method and vehicle control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジン等の動力源と回転電機の間に減衰器を有する車両を制御する車両制御方法、及び、車両制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle control method and a vehicle control apparatus for controlling a vehicle having a damper between a power source such as an engine and a rotating electric machine.
特許文献1には、モータの回転数検出値に基づくフィードバック制御によって電動車両を駆動するモータのトルクや回転数等を、要求に応じたトルクまたは回転数等に制御する電動車両の制御方法が開示されている。特に、特許文献1では、上記フィードバック制御において、モータトルクからモータ回転速度までの伝達特性Gp(s)を用いるとともに、伝達特性Gp(s)に応じて定める伝達特性Gz(s)で表されるフィルタ(以下、Gzフィルタという)を用いている。そして、このGzフィルタには、モータトルクに関するフィードバック制御によって車両に生じる振動を抑制する作用がある。 Patent Document 1 discloses a control method for an electric vehicle that controls the torque, rotation speed, etc., of a motor that drives the electric vehicle by feedback control based on a detected rotation speed value of the motor to a torque or rotation speed that meets a request. It is In particular, in Patent Document 1, in the above feedback control, the transmission characteristic Gp(s) from the motor torque to the motor rotation speed is used, and the transmission characteristic Gz(s) determined according to the transmission characteristic Gp(s) is expressed. A filter (hereinafter referred to as a Gz filter) is used. This Gz filter has the effect of suppressing vibrations that occur in the vehicle due to feedback control related to motor torque.
エンジン等の動力源と、モータまたはジェネレータである回転電機は、いわゆる減衰器(ダンパ)を介して接続される場合がある。このように動力源と回転電機の間に減衰器が用いられる場合であっても、回転電機の回転数やトルク等を要求に応じたものとするために、回転電機の回転数検出値を用いたフィードバック制御に対して単純にGzフィルタを導入すると、エンジンの圧縮反力、燃焼トルク脈動、及び異常燃焼等、動力源の動作に起因した外乱が生じたときに、減衰器を介して伝達するトルクに振動が生じる場合がある。その結果、動力源の動作に起因した外乱が生じたときには、Gzフィルタが導入されているにもかかわらず、車両にショック(振動)が生じるという問題がある。 A power source such as an engine and a rotating electrical machine such as a motor or a generator may be connected via a so-called damper. Even when an attenuator is used between the power source and the rotating electrical machine, the rotation speed detection value of the rotating electrical machine is used to make the rotation speed, torque, etc. of the rotating electrical machine meet the requirements. If the Gz filter is simply introduced for feedback control, when disturbances due to the operation of the power source such as engine compression reaction force, combustion torque pulsation, and abnormal combustion occur, they are transmitted through the damper. Torque may oscillate. As a result, there is a problem that shock (vibration) occurs in the vehicle when a disturbance caused by the operation of the power source occurs, even though the Gz filter is installed.
本発明は、減衰器を介して動力源と回転電機を接続するシステムを搭載した車両に関して、動力源の動作に起因した外乱によって生じる振動を抑制できる車両制御方法及び車両制御装置を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a vehicle control method and a vehicle control apparatus capable of suppressing vibration caused by disturbance caused by the operation of a power source in a vehicle equipped with a system that connects a power source and a rotating electric machine via a damper. aim.
本発明のある態様は、動力を発生する動力源と、動力によって駆動される回転電機と、動力源と回転電機を接続し、動力の変動を減衰させて回転電機に入力する減衰器と、を有する車両を制御する車両制御方法である。この車両制御方法では、車両に対する要求に応じて、回転電機が生ずべきトルクである第1トルク目標値が演算される。一方、回転電機の回転数の検出値である回転電機回転数検出値と、動力源から回転電機に動力が入力されるときに生じる振動を抑制する制振フィルタと、を用いて、第1トルク目標値に対してフィードバックする第2トルク目標値が演算される。その後、第1トルク目標値と第2トルク目標値に基づいて、回転電機に対するトルク指令値が演算される。そして、回転電機回転数検出値または動力源の回転数の検出値である動力源回転数検出値に応じて、制振フィルタの特性が調整される。 An aspect of the present invention includes a power source that generates power, a rotating electrical machine that is driven by the power, and a damper that connects the power source and the rotating electrical machine to attenuate fluctuations in the power and input the power to the rotating electrical machine. A vehicle control method for controlling a vehicle having In this vehicle control method, a first torque target value, which is the torque to be generated by the rotating electric machine, is calculated according to a request to the vehicle. On the other hand, a rotating electrical machine rotation speed detection value, which is a rotation speed detection value of the rotating electrical machine, and a damping filter that suppresses vibrations that occur when power is input to the rotating electrical machine from the power source, are used to generate the first torque. A second torque target value to be fed back with respect to the target value is calculated. After that, a torque command value for the rotating electric machine is calculated based on the first torque target value and the second torque target value. Then, the characteristic of the damping filter is adjusted according to the power source rotation speed detection value, which is the rotation speed detection value of the rotary electric machine or the rotation speed detection value of the power source.
本発明によれば、減衰器を介して動力源と回転電機を接続するシステムを搭載した車両において、動力源の動作に起因した外乱によって生じる振動を抑制できる車両制御方法及び車両制御装置を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a vehicle control method and a vehicle control apparatus capable of suppressing vibration caused by disturbance caused by the operation of a power source in a vehicle equipped with a system that connects a power source and a rotating electrical machine via a damper. be able to.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1は、電動車両100の概略構成を示す説明図である。図1に示すように、電動車両100は、バッテリ10の電力によって駆動する車両であり、駆動モータ11及び発電システム12を備える。
[First embodiment]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an
バッテリ10は、電動車両100の各部を駆動するための電力を蓄積する。バッテリ10は充電可能である。本実施形態では、バッテリ10は、少なくとも発電システム12が発電した電力によって充電される。本実施形態においては、バッテリ10は直流電源である。バッテリ10が出力する直流電圧(以下、バッテリ電圧Vdcという)は図示しないセンサ等によって検出可能である。
駆動モータ11は、電動車両100を駆動する駆動用の電動機であり、バッテリ10の電力を用いて電動車両100の駆動力を発生する。本実施形態においては、駆動モータ11は、三相交流モータである。
駆動モータ11は、減速機13等を介してドライブシャフト14と接続される。そして、ドライブシャフト14には駆動輪15が接続される。したがって、駆動モータ11が、その出力軸に発生するトルクは、減速機13等を介して駆動輪15に電動車両100の駆動力を発生させる。また、電動車両100が減速するときには、いわゆる回生制御によって、駆動モータ11は電動車両100の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。回生制御時に得られる電力の一部または全部は、バッテリ10に充電可能である。
The
駆動モータ11は、駆動インバータ16を介してバッテリ10と接続される。駆動インバータ16は、駆動モータ11用のインバータであり、バッテリ10が出力する直流電力を交流電力に変換して駆動モータ11に供給する。また、回生制御時には、駆動インバータ16は、駆動モータ11で発生する交流電力を直流電力に変換する。
発電システム12は、バッテリ10を充電する電力を発電するシステムである。すなわち、本実施形態の電動車両100は、いわゆるシリーズハイブリッド方式の電動車両である。発電システム12は、エンジン17、発電機18、及び、減衰器19を備える。
The
エンジン17は、いわゆる内燃機関であり、発電システム12の動力源である。すなわち、発電機18は、エンジン17が発生させる動力によって発電する。なお、本実施形態では、発電システム12は、動力源として内燃機関であるエンジン17を用いているが、エンジン17は発電機18を駆動し得る他の態様の動力源に置換してもよい。エンジン17の回転数(以下、エンジン回転数という)等、エンジン17の動作状態に係るパラメータは図示しないセンサ等によって適宜検出可能である。
The
発電機18は、エンジン17の動力で発電する。すなわち、発電機18は、エンジン17の駆動力によって回転することにより、発電をする。発電機18は、発電機インバータ20を介してバッテリ10と接続しており、発電によって生じた電力はバッテリ10に充電される。発電機インバータ20は、発電機18で発生する交流電力を直流電力に変換して、バッテリ10に供給する。なお、発電機インバータ20は、バッテリ10の直流電力を交流電力に変換して発電機18に供給し、発電機18を力行回転させることができる。これにより、エンジン17の始動するときには、エンジン17がクランキングされる。また、必要に応じて発電機18を力行回転させ、エンジン17を空回しすることで、バッテリ10の電力が消費される。このようにエンジン17を空回させる動作態様は、モータリングと称される。
The
本実施形態では、発電機18は、U相,V相,及びW相を有する三相交流発電機である。発電機18のU相を流れる電流の検出値はU相電流Iuである。同様に、発電機18のV相を流れる電流の検出値はV相電流Ivであり、発電機18のW相を流れる電流の検出値はW相電流Iwである。以下では、発電機18の各相に流れる電流の検出値を三相電流と総称する場合がある。発電機18のd軸電流の検出値はd軸電流Idであり、発電機18のq軸電流の検出値はq軸電流Iqである。d軸電流Id及びq軸電流Iqは、三相電流を変換することによって検出される。以下では、発電機18のd軸電流Id及びq軸電流Iqをdq軸電流Id,Iqと総称する場合がある。この他、発電機18の回転数の検出値(以下、単に回転数検出値ωgという)は図示しないセンサ等によって適宜検出可能である。
In this embodiment,
減衰器19は、エンジン17が発生させる動力を発電機18に伝達する動力伝達機構である。本実施形態においては、減衰器19は、いわゆるダンパであり、エンジン17が発生させる動力を伝達する他、エンジン17が発生させる動力の変化を緩和して発電機18に伝達する。すなわち、減衰器19は、エンジン17と発電機18を接続し、エンジン17が発生させた動力の変動を減衰させて発電機18に入力する。特に、本実施形態の減衰器19は、いわゆるねじりダンパであり、エンジン17の出力軸と発電機18の入力軸を直結し、伝達される動力を機械的なねじれによって減衰させる。すなわち、ねじりダンパである減衰器19は、エンジン17から入力される動力、及び/または、発電のために発電機18に生じさせるトルク(以下、発電機トルクTgという(図示しない))に応じてねじれることにより、伝達する動力の変動を減衰させる。なお、本実施形態では、他の物(部材または機構等)を介さず直接的に、任意に切断できない状態で機械的に結合することを直結という。
The
図2は、減衰器19の動力伝達特性(ねじりバネ特性)を示すグラフである。図2に示すように、減衰器19は、動力を伝達するときにねじれると、このねじれに応じたトルク(以下、ダンパトルクTdmpという)が発生する。減衰器19のねじれの角度(以下、ねじり角θTWという)とするときに、ねじり角θTWが所定範囲に収まる間については、ダンパトルクTdmpはねじり角θTWに比例する。すなわち、ねじり角θTWが所定範囲に収まっていれば、減衰器19は線形に変形可能である。
FIG. 2 is a graph showing power transmission characteristics (torsion spring characteristics) of the
電動車両100は、上記の発電システム12等の他に、走行等の制御及び発電システム12の制御のために、各種のコントローラを備える(図1参照)。具体的には、図1に示すように、システムコントローラ21、駆動モータコントローラ22、バッテリコントローラ23、発電機コントローラ24、及び、エンジンコントローラ25を備える。また、本実施形態においては、システムコントローラ21は発電制御部26を備える。
The
システムコントローラ21は、車両情報を用いて電動車両100の各部を統括的に制御する上位の制御部である。車両情報とは、電動車両100を構成する各部の動作状態等を表すパラメータである。例えば、運転者によるアクセルペダルの操作量であるアクセル開度Apo、車速V、及び、電動車両100がいる路面の勾配等、電動車両100の駆動状態を表すパラメータは車両情報である。また、バッテリ10のSOC(State Of Charge)、バッテリ10の入力可能パワー及び出力可能パワー、並びに、発電システム12による発電電力等、電動車両100の内部状態を表すパラメータも車両情報である。例えば、発電機18の回転数検出値ωg、d軸電流Id、及び、q軸電流Iq等、及び、エンジン17の回転数等は車両情報である。これらは発電機18の回転状態を表すパラメータの例である。バッテリ電圧Vdcは車両情報である。この他、エンジン17の実際のトルクや実際の発電機トルクTgなど、センサ等を用いて直接的に取得され、または、車両情報を用いた演算によって間接的に取得される情報は、車両情報に含まれる。システムコントローラ21は、図示しないセンサや上記各種のコントローラ等を用いて、これら各種の車両情報を必要に応じて取得できる。
The
システムコントローラ21は、1または複数の車両情報を用いて、モータトルク指令値を演算する。モータトルク指令値は、駆動モータ11が出力すべき目標のトルクを表す指令値である。したがって、システムコントローラ21は、電動車両100の駆動に関し、モータトルク指令値を演算するモータトルク指令値演算部として動作する。モータトルク指令値は、駆動モータコントローラ22に入力される。本実施形態においては、システムコントローラ21は、アクセル開度Apo、車速V、バッテリ10のSOC,入力可能パワー,出力可能パワー、発電機18の発電電力等に応じて、駆動トルク指令値を演算する。
The
システムコントローラ21は、1または複数の車両情報を用いて、目標発電電力を演算する。目標発電電力は、バッテリ10への充電、及び/または、駆動モータ11に供給するために、発電システム12によって発電すべき電力の目標値である。したがって、システムコントローラ21は、電動車両100における発電に関し、目標発電電力を演算する目標発電電力演算部として動作する。演算された目標発電電力は、発電制御部26に入力される。
The
発電制御部26は、目標発電電力に基づいて、発電システム12による発電を制御する。具体的には、発電制御部26は、目標発電電力に基づいて、発電機回転数指令値ωg
*及び発電機トルク指令値Tc
*と、エンジントルク指令値TE
*と、を演算し、これらに基づいて発電システム12を動作させる。
The power
発電機回転数指令値ωg
*は、発電システム12によって目標発電電力の発電を実現するために、発電機18が維持すべき回転数についての目標値(指令値)である。発電機回転数指令値ωg
*は、発電機コントローラ24に入力される。また、発電機トルク指令値Tc
*は、発電システム12によって目標発電電力の発電を実現するために、発電機18で生ずべきトルクについての目標値(指令値)である。発電機トルク指令値Tc
*は、発電機コントローラ24に入力される。
The generator rotation speed command value ω g * is a target value (command value) for the rotation speed that the
なお、本実施形態に係る発電機18の制御態様には、回転数制御モードとトルク制御モードがある。回転数制御モードは、発電機回転数指令値ωg
*に基づいて発電機18を制御する制御モードである。トルク制御モードは、発電機トルク指令値Tc
*に基づいて発電機18を制御する制御モードである。発電制御部26は、各種車両情報等に基づいて発電機18を回転数制御モードとトルク制御モードのどちらで制御すべきかを決定する。そして、発電制御部26は、必要に応じて、回転数制御モードとトルク制御モードを相互に切り替えるための制御モード切替フラグF1を発電機コントローラ24に入力する。
It should be noted that the control mode of the
エンジントルク指令値TE
*は、発電システム12によって目標発電電力を実現するために、エンジン17が出力すべきトルクについての目標値(指令値)である。エンジントルク指令値TE
*は、エンジンコントローラ25に入力される。また、発電制御部26は、発電機18の回転数検出値ωgを監視する。
The engine torque command value T E * is a target value (command value) for the torque that the
なお、本実施形態では、発電制御部26はシステムコントローラ21に設けられているが、発電制御部26は、発電機コントローラ24やエンジンコントローラ25と同様に、システムコントローラ21から独立して設けられていてもよい。
In this embodiment, the power
駆動モータコントローラ22、バッテリコントローラ23、発電機コントローラ24、及び、エンジンコントローラ25は、それぞれシステムコントローラ21の指令に基づいて、電動車両100の各部を個別に制御する下位の制御部である。
The
駆動モータコントローラ22は、駆動トルク指令値に基づき、駆動モータ11の回転数や電圧等の状態に応じて駆動インバータ16をスイッチングする。これにより、駆動モータコントローラ22は、システムコントローラ21から指令された駆動トルクを発生させるように、駆動モータ11を動作させる。
The
バッテリコントローラ23は、バッテリ10が放電または充電する電流や電圧に基づいて、SOCを計測する。計測されたSOCはシステムコントローラ21に出力される。また、バッテリコントローラ23は、バッテリ10の温度、内部抵抗、及び/または、SOCに応じて、バッテリ10の入力可能パワーや出力可能パワーを演算する。入力可能パワーや出力可能パワーの演算結果は、システムコントローラ21に出力される。
The
発電機コントローラ24は、発電機18の動作を制御する。より具体的には、発電機コントローラ24は、発電機回転数指令値ωg
*または発電機トルク指令値Tc
*に基づき、発電機18の回転数や電圧等の状態に応じて発電機インバータ20をスイッチングする。これにより、発電機コントローラ24は、目標発電電力の発電を実現するように発電機18を動作させる。本実施形態では、発電機コントローラ24は、上記のように目標発電電力の発電を実現するように発電機18を制御する他、発電システム12で生じる振動を抑制する制振制御を実行する。発電機コントローラ24の構成については、詳細を後述する。
Generator controller 24 controls the operation of
エンジンコントローラ25は、動力源であるエンジン17の動作を制御する動力源コントローラである。より具体的には、エンジンコントローラ25は、エンジントルク指令値TE
*に基づき、エンジン17の回転数や温度等の信号に応じてエンジン17のスロットル、点火時期、及び/または、燃料噴射量を調整する。これにより、エンジンコントローラ25は、エンジン17によって、目標発電電力の発電を実現する動力を発生させる。エンジン17の回転数や温度等の信号は、図示しないセンサ等により適宜取得される。
The
上記のシステムコントローラ21、駆動モータコントローラ22、バッテリコントローラ23、発電機コントローラ24、及び、エンジンコントローラ25は、1または複数のコンピュータで構成される。すなわち、これらのコントローラは、各々に、部分的に、または、全体として、例えば、中央演算装置(CPU)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、及び、入出力インタフェース(I/Oインタフェース)等を含む。また、これらのコントローラは、上記の各種制御を予め定められた所定の制御周期で定期的に実行するようにプログラムされている。
The
なお、本実施形態では、上記の各種コントローラを別個に説明しているが、これらのコントローラのうち一部または全部が一体的に構成され得る。例えば、上記の各種コントローラは、全体として1つのコンピュータで実装することができる。また、例えば、発電機コントローラ24とエンジンコントローラ25を1つのコンピュータで実装する等、上記の各種コントローラのうちの一部を1つのコンピュータで実装してもよい。すなわち、上記の各種コントローラの区分は、説明の便宜のためのものに過ぎない。したがって、上記の各種コントローラの全体が、電動車両100を制御する車両制御装置を構成する。
In this embodiment, the various controllers described above are described separately, but some or all of these controllers may be integrally configured. For example, the various controllers described above can be implemented in a single computer as a whole. Also, for example, one computer may implement some of the various controllers described above, such as implementing the generator controller 24 and the
上記の各種コントローラのうち、発電機コントローラ24、エンジンコントローラ25、及び、発電制御部26は、特に発電システム12の制御に関連するコントローラである。したがって、発電機コントローラ24、エンジンコントローラ25、及び、発電制御部26は、発電システム12を制御する発電システム制御装置101を構成する。
Among the various controllers described above, the generator controller 24 , the
<発電機コントローラの構成>
図3は、発電機コントローラ24の構成を示すブロック図である。図3に示すように、発電機コントローラ24は、回転数制御部28、制御モードセレクタ29、制振制御部31、電流指令値演算部32、電流制御部33、非干渉化制御部34、電流変換器35、及び、電圧変換器36を備える。
<Configuration of generator controller>
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the generator controller 24. As shown in FIG. As shown in FIG. 3, the generator controller 24 includes a rotation
回転数制御部28は、発電機回転数指令値ωg
*と回転数検出値ωgに基づいて、回転数制御モードのためのトルク指令値である回転数制御トルク指令値Tω*を演算する。回転数制御トルク指令値Tω*は、発電機18の回転数を維持しつつ、目標発電電力の発電を実現するために、発電機18が生ずべきトルクについての目標値(指令値)である。回転数制御トルク指令値Tω*は、制御モードセレクタ29に入力される。
The rotation
制御モードセレクタ29は、制御モード切替フラグF1に基づいて、発電機トルク指令値Tc
*または回転数制御トルク指令値Tω*のいずれかを、定常トルク指令値Tgs
*として制振制御部31に出力する。すなわち、発電機18がトルク制御モードで制御されるときには、発電機トルク指令値Tc
*が定常トルク指令値Tgs
*として制振制御部31に入力される。一方、発電機18が回転数制御モードで制御されるときには、回転数制御トルク指令値Tω*が定常トルク指令値Tgs
*として制振制御部31に入力される。なお、定常トルク指令値Tgs
*は、発電システム12が振動を生じさせていない定常状態にあるときに発電機18が生ずべきトルクを定める。
Based on the control mode switching flag F1, the
制振制御部31は、定常トルク指令値Tgs
*と回転数検出値ωgに基づいて、制振トルクTvを演算する。制振トルク指令値Tv
*は、発電システム12で生じる振動を抑制しつつ、目標発電電力の発電を実現するために、発電機18で生じるべきトルクについての目標値(指令値)を定める。制振制御部31の具体的構成については、詳細を後述する。
The damping
電流指令値演算部32は、制振トルク指令値Tv
*、回転数検出値ωg、バッテリ電圧Vdcを用いて、発電機18のd軸電流指令値Id
*及びq軸電流指令値Iq
*を演算する。d軸電流指令値Id
*は、制振トルク指令値Tv
*に応じた発電機トルクTgを実現するために、発電機18のd軸電流Idを指令する指令値である。同様に、q軸電流指令値Iq
*は、制振トルク指令値Tv
*に応じた発電機トルクTgを実現するために、発電機18のq軸電流Iqを指令する指令値である。d軸電流指令値Id
*及びq軸電流指令値Iq
*は電流制御部33に入力される。
The current
電流制御部33は、発電機18をいわゆる電流制御によって制御する。具体的には、電流制御部33は、d軸電流指令値Id
*、q軸電流指令値Iq
*、d軸電流Id、q軸電流Iq、及び、回転数検出値ωgを用いて、発電機18のd軸電圧指令値Vd
*及びq軸電圧指令値Vq
*を演算する。d軸電圧指令値Vd
*は、発電機18のd軸電圧Vdを指令する指令値である。同様に、q軸電圧指令値Vq
*は、発電機18のq軸電圧Vqを指令する指令値である。d軸電圧指令値Vd
*は、減算部38によってd軸電圧に対する非干渉化電圧が減算された後、電圧変換器36に入力される。d軸電圧に対する非干渉化電圧が減算されたd軸電圧指令値Vd
*は、発電機18に対する最終的なd軸電圧指令値(以下、d軸最終電圧指令値V′d
*という)である。q軸電圧指令値Vq
*は、減算部39によってq軸電圧に対する非干渉化電圧が減算された後、電圧変換器36に入力される。q軸電圧に対する非干渉化電圧が減算されたq軸電圧指令値Vq
*は、発電機18に対する最終的なq軸電圧指令値(以下、q軸最終電圧指令値V′q
*という)である。以下では、d軸最終電圧指令値V′d
*及びq軸最終電圧指令値V′q
*をdq軸最終電圧指令値V′d
*,V′q
*と総称する場合がある。
The
非干渉化制御部34は、d軸電流Id及びq軸電流Iqを用いて、非干渉化電圧制御電圧を演算する。非干渉化とは、d軸とq軸間の干渉による電圧降下を低減することをいう。非干渉化電圧とは、d軸電圧及びq軸電圧を非干渉化するための調整値であり、d軸及びq軸についてそれぞれ演算される。これらの非干渉化電圧は、前述の通り、減算部38,39においてそれぞれd軸電圧指令値Vd
*及びq軸電圧指令値Vq
*から減算される。
The
電流変換器35は、三相電流Iu,Iv,Iwをdq軸電流Id,Iqに変換する。三相電流Iu,Iv,Iwは、発電機インバータ20と発電機18との間に設けられた電流センサ40によって検出される。本実施形態では、U相電流IuとV相電流Ivが検出され、電流変換器35はW相電流Iwを演算によって求める。dq軸電流Id,Iqは、前述の通り、電流指令値演算部32及び非干渉化制御部34に入力される。
The
電圧変換器36は、dq軸最終電圧指令値V′d
*,V′q
*から、UVW各相の電圧指令値(三相電圧指令値)Vu
*,Vv
*,Vw
*を演算する。これらの三相電圧指令値Vu
*,Vv
*,Vw
*は、発電機インバータ20に入力される。そして、発電機インバータ20はこれらに応じて、発電機18の各相に、それぞれU相電圧Vu、V相電圧Vv、及び、W相電圧Vwを印加する。その結果、発電機18は、制振トルク指令値Tv
*に応じた発電機トルクTgで駆動される。
The
<制振制御部の具体的構成>
図4は、制振制御部31の構成を示すブロック図である。図4に示すように、制振制御部31は、第1トルク目標値演算部41、第2トルク目標値演算部42、及び、トルク指令値演算部43を備える。
<Specific Configuration of Damping Control Unit>
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the damping
第1トルク目標値演算部41は、フィードフォワード制御器であり、定常トルク指令値Tgs
*に基づいて、発電機18が生ずべきトルクの目標値である第1トルク目標値Tg1
*を演算する。定常トルク指令値Tgs
*は、電動車両100に対する発電の要求に応じて定められる。したがって、第1トルク目標値演算部41は、電動車両100に対する要求に応じて、第1トルク目標値Tg1
*を演算する。
The first torque target
具体的には、第1トルク目標値演算部41は、理想伝達特性Gm(s)と伝達特性Gp(s)の比Gm(s)/Gp(s)によって表されるフィードフォワードフィルタによって構成される。
Specifically, the first torque
伝達特性Gp(s)は、トルク入力から回転数(回転数検出値ωg)までの伝達特性のモデルであり、下記の式(1)に示す形式で表される。本実施形態においては、伝達特性Gp(s)は減衰器19のねじり特性を考慮した伝達特性である。式(1)において「s」はラプラス演算子である。また、係数b2′,b1′,b0′,a3′,a2′,及びa1′は、発電システム12の各部の具体的構成によって予め定まる。理想伝達特性Gm(s)は、伝達特性Gp(s)の減衰係数ζp(図示しない)を「1」とした伝達特性である。
The transmission characteristic Gp(s) is a model of the transmission characteristic from the torque input to the rotation speed (rotational speed detection value ω g ), and is expressed in the form shown in Equation (1) below. In this embodiment, the transfer characteristic Gp(s) is a transfer characteristic that considers the torsional characteristics of the
第2トルク目標値演算部42は、フィードバック制御器であり、最終トルク指令値Tg
*と回転数検出値ωgに基づいて、第2トルク目標値Tg2
*を演算する。第2トルク目標値Tg2
*は、第1トルク目標値Tg1
*に対してフィードバックするトルク目標値である。また、最終トルク指令値Tg
*は、第1トルク目標値Tg1
*に第2トルク目標値Tg2
*をフィードバックした最終的なトルク指令値である。
The second torque target
第2トルク目標値演算部42は、第1項演算部51と、第2項演算部52と、減算部53と、制振フィルタ54と、を備える。
The second torque
第1項演算部51は、最終トルク指令値Tg
*に基づいて、第2トルク目標値Tg2
*を演算するための第1項(第1要素)Tg2a
*を演算する。第1項演算部51は、具体的には、バンドパスフィルタH(s)によって構成される。すなわち、第1項演算部51は、最終トルク指令値Tg
*をバンドパスフィルタH(s)に通すことによって、第1項Tg2a
*を演算する。
The first
第2項演算部52は、回転数検出値ωgに基づいて、第2トルク目標値Tg2
*を演算するための第2項(第2要素)Tg2b
*を演算する。第2項演算部52は、具体的には、バンドパスフィルタH(s)と伝達特性Gp(s)の比H(s)/Gp(s)によって表される第1フィードバックフィルタによって構成される。すなわち、第2項演算部52は、回転数検出値ωgを第1フィードバックフィルタに通すことによって、第2項Tg2b
*を演算する。
The second
第1フィードバックフィルタは、バンドパスフィルタH(s)と、伝達特性Gp(s)の逆特性1/Gp(s)(以下、単に逆特性1/Gp(s)という)によって構成されているということもできる。逆特性1/Gp(s)の減衰係数ζzは、式(1)の係数b2′,b1′,b0′を用いて、下記の式(2)で表される。また、逆特性1/Gp(s)の共振周波数ωzは、式(1)の係数b2′,b0′を用いて、下記の式(3)で表される。 The first feedback filter is said to be composed of a bandpass filter H(s) and the inverse characteristic 1/Gp(s) of the transfer characteristic Gp(s) (hereinafter simply referred to as the inverse characteristic 1/Gp(s)). can also The damping coefficient .zeta.z of the inverse characteristic 1/Gp(s) is expressed by the following equation (2) using coefficients b2', b1' and b0' of equation (1). Also, the resonance frequency ωz of the inverse characteristic 1/Gp(s) is expressed by the following equation (3) using coefficients b2' and b0' of equation (1).
減算部53は、第1項Tg2a
*から第2項Tg2b
*を減算し、その結果を、制振フィルタ54に入力する。減算部53の演算結果である第1項Tg2a
*と第2項Tg2b
*の偏差は、実質的に、第1トルク目標値Tg1
*にフィードバックすべきトルク目標値を表す。但し、第1項Tg2a
*と第2項Tg2b
*の偏差をそのまま第1トルク目標値Tg1
*にフィードバックすると、発電システム12に、ひいては電動車両100に、振動が生じる場合がある。
The
具体的には、[a]トルク入力から回転数(回転数検出値ωg)までの実際の伝達特性と、モデル化された伝達特性Gp(s)に乖離が生じ、または乖離が大きくなったときに、第2トルク目標値Tg2 *に振動が生じる。すなわち、伝達特性Gp(s)(逆特性1/Gp(s))のモデル化における誤差によって第2トルク目標値Tg2 *に振動が生じる場合がある。 Specifically, [a] the actual transmission characteristic from the torque input to the rotation speed (rotational speed detection value ω g ) and the modeled transmission characteristic Gp(s) diverge or diverge. Occasionally, oscillations occur in the second torque target value T g2 * . That is, an error in modeling the transfer characteristic Gp(s) (inverse characteristic 1/Gp(s)) may cause oscillation in the second torque target value T g2 * .
また、[b]エンジン17の圧縮反力、燃焼トルク脈動、及び、異常燃焼等、減衰器19のねじり特性をモデル化した伝達特性Gp(s)において考慮されていない外乱(特に周期的な外乱)が生じたときにも、第2トルク目標値Tg2
*に振動が生じる。すなわち、外乱に起因して第2トルク目標値Tg2
*に振動が生じる場合がある。
[b] Compression reaction force of the
これらの結果、発電システム12に、ひいては電動車両100に振動が生じる場合がある。このため、本実施形態においては、第1項Tg2a
*と第2項Tg2b
*の偏差をさらに制振フィルタ54によって処理する。これにより、上記[a]のモデル化誤差による振動、及び[b]の外乱による振動のように、エンジン17から発電機18に動力が入力されるときに生じる振動が抑制される。なお、振動の抑制とは、振動を低減し、または、除去することをいう。
As a result, the
制振フィルタ54は、フィードバック制御に起因して生じる振動を抑制するとともに、エンジン17から発電機18に動力が入力されるときに生じる振動を抑制するフィルタである。具体的には、制振フィルタ54は、第1項Tg2a
*と第2項Tg2b
*の偏差に基づいて、第2トルク目標値Tg2
*を演算し、これを第1トルク目標値Tg1
*にフィードバックさせる。
The damping
制振フィルタ54は、第2トルク目標値演算部42が有する第2フィードバックフィルタであり、伝達特性Gp(s)に基づいて予め定められる。制振フィルタ54は、少なくとも上記[a]のモデル化誤差に起因する振動を抑制するために、下記の式(4)に示す形式の伝達特性Gz′(s)で表される。各次の係数を構成するb2′,b1′,b0′は、式(1)で用いられる係数b2′,b1′,b0′である。
The damping
制振フィルタ54の減衰係数ζcは、逆特性1/Gp(s)の減衰係数ζzに基づいて定められる。具体的には、制振フィルタ54の減衰係数ζcは、逆特性1/Gp(s)の減衰係数ζzよりも大きく、かつ、1以下の範囲で設定される。すなわち、ζz<ζc≦1である。逆特性1/Gp(s)の減衰係数ζzは、制御対象である発電システム12の特性、すなわち、エンジン17、発電機18、及び、減衰器19の特性によって予め定まる。したがって、換言すれば、制振フィルタ54の減衰係数ζcは、制御対象であるエンジン17、発電機18、及び、減衰器19の特性によって予め定まる減衰係数ζzよりも大きく、かつ、1以下の値に設定され得るということである。
The damping coefficient ζc of the damping
さらに、本実施形態においては、上記[b]の外乱に起因する振動を抑制するために、制振フィルタ54として式(4)の伝達特性Gz′(s)をそのまま用いるのではなく、制振フィルタ54の形式が変更される。具体的には、本実施形態においては、制振フィルタ54は、下記の式(5)に示す伝達特性Gz(s)によって表される。この伝達特性Gz(s)は、逆特性1/Gp(s)の共振周波数ωzが式(3)で表されることを考慮して、上記式(4)を修正したものである。
Furthermore, in the present embodiment, in order to suppress the vibration caused by the disturbance of [b] above, instead of using the transmission characteristic Gz'(s) of the equation (4) as the damping
制振フィルタ54の共振周波数ωcは、逆特性1/Gp(s)の共振周波数ωzに基づいて定められる。具体的には、制振フィルタ54の共振周波数ωcは、ゼロより大きく、かつ、逆特性1/Gp(s)の共振周波数ωz以下の範囲で設定される。すなわち、0<ωc≦ωzである。逆特性1/Gp(s)の共振周波数ωzは、制御対象である発電システム12の特性、すなわち、エンジン17、発電機18、及び、減衰器19の特性によって予め定まる。したがって、換言すれば、制振フィルタ54の共振周波数ωcは、制御対象であるエンジン17、発電機18、及び、減衰器19の特性によって予め定まる共振周波数ωz以下の値に設定され得るということである。
The resonance frequency ωc of the damping
上記の形式変更に加えて、制振フィルタ54を構成する伝達特性Gz(s)は、減衰係数ζc、共振周波数ωc、または、これらの両方が可変となっている。制振制御部31は、発電機18の回転数検出値ωgまたはエンジン回転数の検出値(以下、エンジン回転数検出値という)に応じて、伝達特性Gz(s)の減衰係数ζc及び/または共振周波数ωcを変更する。これにより、制振制御部31は制振フィルタ54の特性を調整する。
In addition to the above-described change in form, the transmission characteristic Gz(s) that constitutes the damping
エンジン17と発電機18は直結されているので、発電機18の回転数検出値ωgとエンジン回転数検出値には一定の相関がある。このため、発電機18の回転数検出値ωgからエンジン回転数検出値を求めることができ、また、エンジン回転数検出値から発電機18の回転数検出値ωgを求めることができる。すなわち、制振制御において、発電機18の回転数検出値ωgとエンジン回転数検出値は実質的に等価である。したがって、少なくとも発電システム12の制振制御に関して用いられる発電機18の回転数検出値ωgは、エンジン回転数検出値に置き換えることができる。
Since the
制振制御部31による制振フィルタ54の特性に関する調整は、具体的には、次のように行われる。
Specifically, the adjustment of the characteristics of the damping
本実施形態においては、制振制御部31は、回転数検出値ωgが予め定める所定の閾値NTH未満であるときに、制振フィルタ54として機能する伝達特性Gz(s)の共振周波数ωc、及び/または、減衰係数ζcを回転数検出値ωgに応じて調整する。すなわち、本実施形態において共振周波数ωc及び/またはζcが調整されるシーンは、発電システム12で発電を開始するとき等、エンジン17及び発電機18が低回転であるシーンである。
In the present embodiment, the damping
閾値NTHは、エンジン17が生じさせる振動の基本次数(以下、エンジン17の基本次数という)に基づいて予め決定される。エンジン17の基本次数がX次、ギア比をYとすると、閾値NTHは、伝達特性Gp(s)の共振周波数fpを用いて、下記の式(6)で表される。エンジン17の基本次数、ギア比、及び、伝達特性Gp(s)の共振周波数fpは、いずれも発電システム12の慣性モーメントやねじり剛性値等の物理値によって予め一意に定まる。このため、閾値NTHの決定に適合は不要である。
The threshold value N TH is determined in advance based on the basic order of vibration generated by the engine 17 (hereinafter referred to as the basic order of the engine 17). Assuming that the basic order of the
制振制御部31は、共振周波数ωcを、制御対象によって定まる共振周波数ωzよりも低く設定する。すなわち、制振制御部31は、0<ωc<ωzの範囲で共振周波数ωcを調整する。共振周波数ωcが取り得る範囲(0<ωc≦ωz)からωc=ωzとなるケースを除くのは、共振周波数ωcの調整によって、[b]の外乱に起因する振動を抑制するためである。
The damping
また、制振制御部31は、減衰係数ζcを、減衰係数ζzよりも大きく、かつ、1未満の値に設定する。すなわち、制振制御部31は、ζz<ζc<1の範囲で減衰係数ζcを調整する。減衰係数ζcが取り得る範囲(ζz<ζc≦1)からζc=1となるケースを除くのは、減衰係数ζcの調整によって、[b]の外乱に起因する振動を抑制するためである。
The damping
このように、第2トルク目標値演算部42は、第1項Tg2a
*及び第2項Tg2b
*を演算するとともに、これらの偏差を、共振周波数ωc及び/または減衰係数ζcを調整した制振フィルタ54に通すことによって、第2トルク目標値Tg2
*を演算する。第2トルク目標値Tg2
*は、トルク指令値演算部43に入力されることにより、第1トルク目標値Tg1
*にフィードバックされる。
In this way, the second torque target
トルク指令値演算部43は、加算器であり、第1トルク目標値Tg1
*に第2トルク目標値Tg2
*を加算することにより、最終トルク指令値Tg
*を演算する。発電機18は、この最終トルク指令値Tg
*にしたがって駆動される。
The torque
なお、最終トルク指令値Tg
*には、エンジン17で生じる外乱に起因して、外乱トルクTdが重畳される場合がある。また、発電機18の回転数検出値ωgには、エンジン17で生じる外乱に起因して、外乱回転数ωdが重畳される場合がある。また、図4においては、制御対象を伝達特性Gp′(s)で表している。
Note that the disturbance torque T d may be superimposed on the final torque command value T g * due to disturbance generated in the
<作用>
以下、上記のように構成される車両制御装置による制振制御に関する作用を説明する。
<Action>
The operation of the vehicle control apparatus configured as described above regarding damping control will be described below.
図5は、(A)エンジン17及び発電機18について、トルクから回転数までの伝達特性、(B)エンジントルクから外乱トルクTdまでの伝達特性、及び、(C)回転数検出値ωgから第2トルク目標値Tg2
*までの伝達特性、を示すグラフである。なお、図5の横軸は対数スケールである。
FIG. 5 shows (A) the transmission characteristics from the torque to the rotation speed, (B) the transmission characteristics from the engine torque to the disturbance torque Td , and (C) the rotation speed detection value ω g for the
図5(A)において実線で示すグラフは、発電機18のトルクから回転数までの伝達特性を表す。図5(A)において破線で示すグラフは、エンジントルクからエンジン回転数までの伝達特性を表す。なお、図5(A)は、エンジン17及び発電機18の伝達特性の一例である。
A graph indicated by a solid line in FIG. 5A represents the transmission characteristic from the torque of the
図5(A)に示すように、エンジン17及び発電機18の一例では、制御対象である発電システム12には、零点が2つあり、極が1つある。零点は周波数ω1と周波数ω2であり、極は周波数ω3である。後述するとおり、このエンジン17及び発電機18の一例では、周波数ω1が、逆特性1/Gp(s)の共振周波数ωzである。
As shown in FIG. 5A, in one example of the
図5(B)において、二点鎖線で示すグラフは、制振フィルタ54を用いない比較例、すなわち制振制御をオフにした比較例(以下、第1比較例という)の伝達特性を表す。破線で示すグラフは、制振フィルタ54の減衰係数ζcを1に設定し、かつ、共振周波数ωcを周波数ω1に設定した比較例(以下、第2比較例という)の伝達特性を表す。実線で示すグラフは、制振フィルタ54の減衰係数ζcを0.5に設定し、かつ、共振周波数ωcを周波数ω1に設定した実施例(以下、第1実施例という)の伝達特性を表す。一点鎖線で示すグラフは、制振フィルタ54の減衰係数ζcを1に設定し、かつ、共振周波数ωcを周波数ω1の1/2に設定した実施例(以下、第2実施例という)の伝達特性を表す。点線で示すグラフは、制振フィルタ54の減衰係数ζcを0.5に設定し、かつ、共振周波数ωcを周波数ω1の1/2に設定した実施例(以下、第3実施例という)の伝達特性を表す。
In FIG. 5B, the graph indicated by the chain double-dashed line represents the transfer characteristic of a comparative example in which the damping
図5(B)において、二点鎖線で示す第1比較例のように、制振制御がオフであるときには、周波数ω1に対応して、零点共振によるピークP1が現れる。すなわち、この例ではω1=ωzである。したがって、破線で示す第2比較例のように、駆動系に導入される制振フィルタに倣ってピークP1を低減するように、制振フィルタ54の減衰係数ζc及び共振周波数ωcをζc=1かつωc=ω1(=ωz)に設定することが考えられる。しかし、制振フィルタ54の減衰係数ζc及び共振周波数ωcをζc=1及びωc=ω1に設定すると、周波数ω2の零点振動に対応するピークP2が現れる。減衰器19を有する発電システム12では、このピークP2によって、エンジン17の外乱に起因した第2トルク目標値Tg2
*の振動が伝達される。
In FIG. 5B, as in the first comparative example indicated by the two-dot chain line, when the damping control is off, a peak P1 due to zero-point resonance appears corresponding to the frequency ω1. That is, ω 1 =ω z in this example. Therefore, as in the second comparative example indicated by the dashed line, the damping coefficient ζ c and the resonance frequency ω c of the damping
そこで、実線で示す第1実施例のように、制振フィルタ54の減衰係数ζcを半減させると、ピークP2の振幅が低減される。また、一点鎖線で示す第2実施例のように、制振フィルタ54の共振周波数ωcを半減させても、ピークP2の振幅が低減される。そして、点線で示す第3実施例のように、制振フィルタ54の減衰係数ζc及び共振周波数ωcを両方とも半減させたときには、ピークP2の振幅が特に低減される。したがって、制振フィルタ54の減衰係数ζc及び/または共振周波数ωcを調整することによって、エンジン17の外乱に起因した第2トルク目標値Tg2
*の振動が抑制される。
Therefore, if the damping coefficient ζc of the damping
図5(C)に示す回転数検出値ωgから第2トルク目標値Tg2 *までの伝達特性は、第2トルク目標値演算部42の伝達特性である。図5(C)において、二点鎖線で示すグラフは第1比較例の伝達特性を表し、破線で示すグラフは第2比較例の伝達特性を表す。また、図5(C)において、実線、一点鎖線、及び、点線で示すグラフは、それぞれ第1実施例、第2実施例、及び、第3実施例の伝達特性を表す。 The transmission characteristic from the rotational speed detection value ω g to the second torque target value T g2 * shown in FIG. In FIG. 5C, the graph indicated by a two-dot chain line represents the transfer characteristic of the first comparative example, and the graph indicated by the broken line represents the transfer characteristic of the second comparative example. In FIG. 5C, the solid line, dashed line, and dotted line represent the transfer characteristics of the first, second, and third embodiments, respectively.
図5(C)において、破線で示す第2比較例、実線で示す第1実施例、及び、点線で示す第3実施例を比較すれば分かるとおり、制振フィルタ54の減衰係数ζcを低減すると、伝達特性の振幅を上昇させる作用がある。これにより、エンジン17の外乱に対して、第2トルク目標値演算部42によるフィードバック制御の応答性が向上する。
In FIG. 5C, as can be seen by comparing the second comparative example indicated by the dashed line, the first embodiment indicated by the solid line, and the third embodiment indicated by the dotted line, the damping coefficient ζc of the damping
また、図5(C)において、破線で示す第2比較例、一点鎖線で示す第2実施例、及び、点線で示す第3実施例を比較すれば分かるとおり、制振フィルタ54の共振周波数ωcを低減すると、カットオフ周波数を低周波数側にシフトさせる作用がある。これにより、エンジン17の外乱に対して、第2トルク目標値演算部42によるフィードバック制御の応答性が向上する。
Further, in FIG. 5C, as can be seen by comparing the second comparative example indicated by the broken line, the second example indicated by the dashed line, and the third example indicated by the dotted line, the resonance frequency ω of the damping
図6は、エンジン17の外乱が入力されたシーンにおける第2比較例の制御による(A)回転数検出値ωg、(B)発電機トルクTg、及び、(C)ダンパトルクTdmpを示すグラフ、並びに、エンジン17の外乱が入力されたシーンにおける本実施形態の制御による(A)回転数検出値ωg、(B)発電機トルクTg、及び、(C)ダンパトルクTdmpを示すグラフである。なお、図6の各グラフの横軸は時間(例えば秒)である。
FIG. 6 shows (A) the rotational speed detection value ω g , (B) the generator torque T g , and (C) the damper torque T dmp under the control of the second comparative example in a scene in which a disturbance of the
エンジン17の圧縮反力等によって外乱トルクTdが入力されると、モデル化された伝達特性Gp(s)に対する乖離が大きくなり、その結果、逆特性1/Gp(s)に応じて、出力トルクに振動が発生する。このとき、制振フィルタ54の特性が、減衰器19を有しない駆動系と同様に、ζc=1かつωc=ω1=ωzに設定されていると、図6(B)及び(C)に示すとおり、発電機トルクTg及びダンパトルクTdmpに振動が生じる。また、図6(A)に示すとおり、回転数検出値ωgにもこれらの振動に対応する振動が重畳される。すなわち、制振フィルタ54が導入されていても、ζc=1かつωc=ω1=ωzの条件下では、外乱トルクTdの入力によって、出力トルク等に振動が生じる。そして、こうした出力トルクの振動により、電動車両100にショック(振動)が生じる。
When the disturbance torque Td is input due to the compression reaction force of the
一方、減衰係数ζcがζz<ζc<1の範囲内で調整されることにより、及び/または、共振周波数ωcが0<ωc<ωzの範囲内で調整されることにより、図6(E)及び(F)に示すとおり、発電機トルクTg及びダンパトルクTdmpの振動が抑制される。このため、図6(D)に示すとおり、回転数検出値ωgに重畳される振動も抑制される。すなわち、制振フィルタ54の特性が調整されたことで、エンジン17から外乱トルクTdが入力されたとしても、これによる出力トルクの振動を抑制される。その結果、電動車両100に対するショック(振動)が抑制される。
On the other hand, by adjusting the damping coefficient ζ c within the range of ζ z < ζ c < 1 and/or by adjusting the resonance frequency ω c within the range of 0 < ω c < ω z , As shown in FIGS. 6(E) and (F), oscillations of the generator torque Tg and the damper torque Tdmp are suppressed. Therefore, as shown in FIG. 6(D), the vibration superimposed on the rotational speed detection value ωg is also suppressed. That is, by adjusting the characteristics of the damping
なお、制振制御部31が制振フィルタ54の共振周波数ωc及び/または減衰係数ζcを調整するか否かを決定するために、回転数検出値ωg(あるいはエンジン回転数検出値)と比較する閾値NTHの意義は次のとおりである。
In addition, in order to determine whether or not the damping
図7は、エンジン17の振動に係る周波数を示すグラフである。図7において、実線で示すグラフは、エンジン回転数に対する基本次数の振動の周波数変化を表す。一点鎖線で示すグラフは、エンジン回転数に対する高次振動の周波数変化を表す。ここでは、一例として1.5次の振動の周波数変化を示している。また、破線で示すグラフは、エンジン回転数に対する低次振動の周波数変化を表す。ここでは一例として、0.5次の振動の周波数変化を示している。また、エンジン17の基本次数の振動が周波数ω2となるエンジン回転数をNE2とする。また、1.5次振動の周波数が周波数ω2となるエンジン回転数NE1とし、0.5次振動の周波数が周波数ω2となるエンジン回転数をNE3とする。
FIG. 7 is a graph showing frequencies related to vibrations of the
なお、周波数ω2は、エンジン17の外乱に起因する振動の生じさせる原因であるピークP2に対応する周波数である。また、第1範囲R1は、モータリングで使用される回転数の範囲であり、第2範囲R2は、エンジン17を力行回転させるとき、すなわちファイアリングで使用される回転数の範囲である。発電システム12では、発電機18の回転数検出値ωgは、例えばエンジン回転数の6%程度である。
Note that the frequency ω2 is the frequency corresponding to the peak P2 that is the cause of the vibration caused by the disturbance of the
図7に示すように、基本次数にしたがって定めた閾値NTHによって、エンジン17及び発電機18が低回転状態であると判断されるときには、一点鎖線で示す1.5次振動やその他高調波等の高次振動の外乱が、ピークP2に対応する周波数ω2となる。このため、制振フィルタ54の共振周波数ωc及び/または減衰係数ζcを調整しなければ、こうした高次振動の外乱によって電動車両100にショック(振動)が生じる。したがって、本実施形態においては、回転数検出値ωgに対する閾値NTHを基本次数にしたがって定める。そして、この閾値NTHよりも回転数検出値ωgが低く、発電システム12が低回転の状態であると判断されるときには、高次振動の外乱に対するフィードバックの応答性を高めるために、制振フィルタ54の共振周波数ωc及び/または減衰係数ζcを調整する。
As shown in FIG. 7, when it is determined that the
一方、閾値NTHによって、エンジン17及び発電機18が高回転状態であると判断されるときには、破線で示す0.5次振動等の低次振動の外乱が、ピークP2に対応する周波数ω2となる。このため、制振フィルタ54の共振周波数ωc及び/または減衰係数ζcを調整しなければ、こうした低次振動の外乱によって電動車両100にショック(振動)が生じる。このように、回転数検出値ωgが閾値NTH以上であるときに生じる振動への対策については、後述する第2実施形態で詳述する。
On the other hand, when the threshold value NTH determines that the
以上のように、本実施形態に係る車両制御方法は、動力を発生する動力源であるエンジン17と、その動力によって駆動される回転電機である発電機18と、エンジン17と発電機18を接続し、動力の変動を減衰させて発電機18に入力する減衰器19と、を有する車両を制御する車両制御方法である。この車両制御方法では、電動車両100に対する要求に応じて、発電機18が生ずべきトルクである第1トルク目標値Tg1
*が演算される。一方、発電機18の回転数の検出値である回転数検出値ωgと、エンジン17から発電機18に動力が入力されるときに生じる振動を抑制する制振フィルタ54と、を用いて、第1トルク目標値Tg1
*に対してフィードバックする第2トルク目標値Tg2
*が演算される。そして、第1トルク目標値Tg1
*と第2トルク目標値Tg2
*に基づいて、発電機18に対する最終的なトルク指令値である最終トルク指令値Tg
*が演算される。さらに、発電機18の回転数検出値ωgまたはこれと同等なエンジン回転数検出値に応じて、制振フィルタ54の特性が調整される。
As described above, the vehicle control method according to the present embodiment includes the
このように、本実施形態に係る車両制御方法では、フィードバック制御に、制振フィルタ54を導入したことで、伝達特性Gp(s)と実際の伝達特性の乖離によって生じる振動が抑制される。その上で、振動の発生源である発電システム12が減衰器19を用いているため、駆動源であるエンジン17で生じる外乱に起因した振動が生じ得るが、制振フィルタ54の特性が回転数検出値ωg等に応じて調整されるので、エンジン17で生じる外乱に起因した電動車両100の振動も抑制される。
As described above, in the vehicle control method according to the present embodiment, by introducing the damping
本実施形態に係る車両制御方法では、特に、発電機18回転数検出値ωgまたはこれと同等なエンジン回転数検出値が予め定める所定の閾値NTH未満であるときに、制振フィルタ54の共振周波数ωc、及び/または、減衰係数ζcが調整される。すなわち、エンジン17及び発電機18が低回転のシーンにおいて、制振フィルタ54の共振周波数ωc及び/または減衰係数ζcが調整される。
In the vehicle control method according to the present embodiment, especially when the
前述のように、エンジン17及び発電機18が低回転であるときには、エンジン17の基本次数に対して高次の振動を生じる外乱が問題となる。したがって、本実施形態に係る車両制御方法では、低回転のシーンにおいて、制振フィルタ54の共振周波数ωc及び/または減衰係数ζcが調整される。これにより、高次振動の外乱に対するフィードバック制御の応答性が高められ、ダンパトルクTdmpの振動が抑えられる。その結果、エンジン17で生じる外乱に起因した電動車両100の振動も抑制される。
As described above, when the
なお、図5(C)から分かるとおり、制振フィルタ54の共振周波数ωc及び/または減衰係数ζcの調整は、出力トルク等が発散することはなく、制御安定性にはほとんど影響がない。このため、本実施形態に係る車両制御方法によれば、設計上の自由度を確保しつつ、エンジン17で生じる外乱に起因した振動を抑制できる。
As can be seen from FIG. 5(C), the adjustment of the resonance frequency ωc and/or the damping coefficient ζc of the damping
本実施形態に係る車両制御方法では、特に、制振フィルタ54の共振周波数ωcが、制御対象であるエンジン17、発電機18、及び減衰器19の特性によって定まる共振周波数ωzよりも低く設定される。これにより、特に、高次振動の外乱に対するフィードバック制御の応答性が高められ、ダンパトルクTdmpの振動が抑えられる。その結果、エンジン17で生じる外乱に起因した電動車両100の振動も特に良好に抑制される。
In the vehicle control method according to the present embodiment, in particular, the resonance frequency ωc of the damping
また、逆に言えば、閾値NTHによって高回転状態であると判断されるときには、制振フィルタ54の共振周波数ωcは、制御対象であるエンジン17、発電機18、及び減衰器19の特性によって定まる共振周波数ωzに設定される。これにより、高回転のシーンでは、エンジン17で生じる外乱に起因した減衰器19の固有振動が低減される。その結果、電動車両100の振動が抑制される。
Conversely, when the threshold value N TH determines that the engine is in a high rotation state, the resonance frequency ω c of the damping
また、本実施形態に係る車両制御方法では、特に、制振フィルタ54の減衰係数ζcが、制御対象であるエンジン17、発電機18、及び減衰器19の特性によって予め定まる減衰係数ζzよりも大きく、かつ、1未満の値に設定される。これにより、特に、高次振動の外乱に対するフィードバック制御の応答性が高められ、ダンパトルクTdmpの振動が抑えられる。その結果、エンジン17で生じる外乱に起因した電動車両100の振動も特に良好に抑制される。
Further, in the vehicle control method according to the present embodiment, the damping coefficient ζc of the damping
また、逆に言えば、閾値NTHによって高回転状態であると判断されるときには、制振フィルタ54の減衰係数ζcは、制御対象であるエンジン17、発電機18、及び減衰器19の特性によって定まる減衰係数ζzに設定される。これにより、高回転のシーンでは、エンジン17で生じる外乱に起因した減衰器19の固有振動が低減される。その結果、電動車両100の振動が抑制される。
Conversely, when the threshold value N TH determines that the engine is in a high rotation state, the damping coefficient ζ c of the damping
この他、本実施形態に係る車両制御方法では、閾値NTHは、エンジン17が生じさせる振動の基本次数に基づいて定められる。すなわち、閾値NTNは、制御対象である発電システム12の共振周波数fpから換算したエンジン次数回転数に設定される。このため、閾値NTHは、制御対象である発電システム12の慣性モーメントやねじり剛性等の物理値によって予め一意に定まるので、適合が不要であるという利点がある。
In addition, in the vehicle control method according to the present embodiment, the threshold value NTH is determined based on the fundamental order of vibration generated by the
[第2実施形態]
上記のとおり、第1実施形態においては回転数検出値ωgが閾値NTH未満であるときに、制振制御部31は、制振フィルタ54の共振周波数ωc及び/または減衰係数ζcを調整する。しかし、回転数検出値ωgが閾値NTH以上であって、エンジン17及び発電機18が高回転のシーンにおいても、エンジン17の外乱に起因した振動が生じる場合がある。具体的には、高回転の状態であっても、図7において破線で示す0.5次振動等、低次振動の外乱がピークP2に対応する周波数ω2に一致し、または、その近傍の周波数となるシーンで、エンジン17の外乱に起因した振動が生じる。このため、制振フィルタ54の共振周波数ωc及び/または減衰係数ζcを調整しないときには、こうした低次振動の外乱によって電動車両100にショック(振動)が生じる。そこで、本第2実施形態においては、回転数検出値ωgが閾値NTH以上である場合でも、必要に応じて、制振フィルタ54の共振周波数ωc及び/または減衰係数ζcを調整する。
[Second embodiment]
As described above, in the first embodiment, when the rotational speed detection value ω g is less than the threshold value NTH , the damping
図8は、第2実施形態の制振制御部31の構成を示すブロック図である。図8に示すように、第2実施形態の制振制御部31は、発電機コントローラ24から間接的に、または、エンジンコントローラ25から直接的に、エンジン17の異常動作を検出したことを表す異常動作フラグF2を取得する。異常動作フラグF2は、例えばエンジンコントローラ25によって生成される。エンジンコントローラ25は、図示しないセンサ等を用いて、または、その他エンジン17に関する情報を用いた演算により、エンジン17の一部気筒の失火や異常燃焼等、エンジン17の異常動作を検出する。そして、エンジンコントローラ25は、その検出結果に基づき、異常動作フラグF2を出力する。
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the damping
そして、制振制御部31は、回転数検出値ωgが閾値NTH以上である高回転のシーンにおいては、エンジン17の異常動作フラグF2に基づいて、制振フィルタ54の特性を調整する。具体的には、制振制御部31は、回転数検出値ωgが閾値NTH以上であり、かつ、エンジン17の異常動作が検出されたときに、制振フィルタ54の共振周波数ωc及び/または減衰係数ζcを調整する。
Then, the damping
制振フィルタ54の共振周波数ωcは、制御対象であるエンジン17、発電機18、及び減衰器19の特性によって予め定まる共振周波数ωzよりも低く設定される。また、減衰係数ζcは、制御対象であるエンジン17、発電機18、及び減衰器19の特性によって予め定まる減衰係数ζzよりも大きく、かつ、1未満の値に設定される。すなわち、共振周波数ωc及び減衰係数ζcの調整方法は、第1実施形態と同様である。また、その他の構成及び動作等については、第1実施形態の制振制御部31と同様である。
The resonance frequency ωc of the damping
以上のように、第2実施形態に係る車両制御方法では、動力源であるエンジン17の異常動作が検出される。そして、回転数検出値ωgあるいはこれと等価なエンジン回転数検出値が閾値NTH以上であり、かつ、エンジン17の異常動作が検出されたときに、制振フィルタ54の共振周波数ωc及び/または減衰係数ζcが調整される。
As described above, in the vehicle control method according to the second embodiment, abnormal operation of the
回転数検出値ωgが閾値NTH以上となる高回転のシーンにおいては、基本次数よりも低次の振動が問題となるが、このような低次振動は、主に、エンジン17の異常動作によって生じる。したがって、上記のように、高回転のシーンにおいては、エンジン17の異常動作が検出されたときに、制振フィルタ54の共振周波数ωc及び/または減衰係数ζcが調整されることで、エンジン17の異常動作よって生じるダンパトルクTdmpの振動が的確に抑制される。その結果、高回転のシーンにおいても、エンジン17の外乱によって生じる電動車両100のショック(振動)が抑制される。
In a high-speed scene where the rotational speed detection value ω g is equal to or greater than the threshold value N TH , vibrations of a lower order than the basic order pose a problem. caused by Therefore, as described above, in a high-speed scene, when an abnormal operation of the
また、上記のとおり、第2実施形態に係る車両制御方法においても、制振フィルタ54の共振周波数ωcは、制御対象であるエンジン17、発電機18、及び、減衰器19の特性によって予め定まる共振周波数ωzよりも低く設定される。これにより、低次振動の外乱に起因したダンパトルクTdmpの振動が抑制される。その結果、低次振動の外乱による電動車両100のショック(振動)が抑制される。
Further, as described above, also in the vehicle control method according to the second embodiment, the resonance frequency ω c of the damping
同様に、第2実施形態に係る車両制御方法においても、制振フィルタ54の減衰係数ζcは、制御対象であるエンジン17、発電機18、及び、減衰器19の特性によって予め定まる減衰係数ζzより大きく、かつ、1未満の値に設定される。これにより、低次振動の外乱に起因したダンパトルクTdmpの振動が抑制される。その結果、低次振動の外乱による電動車両100のショック(振動)が抑制される。
Similarly, in the vehicle control method according to the second embodiment, the damping coefficient .zeta. Set to a value greater than z and less than one. This suppresses the vibration of the damper torque Tdmp caused by the disturbance of the low-order vibration. As a result, the shock (vibration) of
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態及び各変形例で説明した構成は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を限定する趣旨ではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the configurations described in the above embodiments and modifications merely show a part of application examples of the present invention, and are not intended to limit the technical scope of the present invention. do not have.
例えば、上記各実施形態では、発電システム12を制御対象の例としているため、発電機18を用いているが、本発明は、減衰器19を介してエンジン17と接続する回転電機(電動機及び発電機18である場合を含む)を有する装置またはシステムに好適である。この場合、上記各実施形態等における発電機18の回転数検出値ωgは回転電機の回転数検出値(回転電機回転数検出値)である。同様に、上記各実施形態では、エンジン17を用いる発電システム12を制御対象としているが、エンジン17以外の動力源を、減衰器19を介して回転電機と接続する装置またはシステムを制御対象としてもよい。この場合、上記各実施形態等におけるエンジン17の回転数検出値(エンジン回転検出値)は、動力源回転数検出値である。この他、第1実施形態及び第2実施形態の各車両制御は、両立可能であり、1つの電動車両100においてこれらを組み合わせて実施することができる。また、上記各実施形態では電動車両100を例示しているが、本発明は、電動車両100以外の車両、その他装置またはシステムにおいて好適に実施可能である。さらに、本発明は、減衰器を介して動力源と回転電機を接続する形態の装置またはシステムであれば、上記各実施形態で例示した発電システム12以外の装置またはシステムを制御対象とすることができる。
For example, in each of the above-described embodiments, the
10:バッテリ,11:駆動モータ,12:発電システム,13:減速機,14:ドライブシャフト,15:駆動輪,16:駆動インバータ,17:エンジン,18:発電機,19:減衰器,20:発電機インバータ,21:システムコントローラ,22:駆動モータコントローラ,23:バッテリコントローラ,24:発電機コントローラ,25:エンジンコントローラ,26:発電制御部,28:回転数制御部,29:制御モードセレクタ,31:制振制御部,32:電流指令値演算部,33:電流制御部,34:非干渉化制御部,35:電流変換器,36:電圧変換器,38:減算部,39:減算部,40:電流センサ,41:第1トルク目標値演算部,42:第2トルク目標値演算部,43:トルク指令値演算部,51:第1項演算部,52:第2項演算部,53:減算部,54:制振フィルタ,100:電動車両,101:発電システム制御装置 10: Battery, 11: Drive Motor, 12: Power Generation System, 13: Reducer, 14: Drive Shaft, 15: Drive Wheel, 16: Drive Inverter, 17: Engine, 18: Generator, 19: Attenuator, 20: Generator inverter, 21: system controller, 22: drive motor controller, 23: battery controller, 24: generator controller, 25: engine controller, 26: power generation controller, 28: rotation speed controller, 29: control mode selector, 31: damping control unit, 32: current command value calculation unit, 33: current control unit, 34: non-interference control unit, 35: current converter, 36: voltage converter, 38: subtraction unit, 39: subtraction unit , 40: current sensor, 41: first torque target value calculator, 42: second torque target value calculator, 43: torque command value calculator, 51: first term calculator, 52: second term calculator, 53: subtraction unit, 54: damping filter, 100: electric vehicle, 101: power generation system control device
Claims (9)
前記車両に対する要求に応じて、前記回転電機が生ずべきトルクである第1トルク目標値を演算し、
前記回転電機の回転数の検出値である回転電機回転数検出値と、前記動力源から前記回転電機に前記動力が入力されるときに生じる振動を抑制する制振フィルタと、を用いて、前記第1トルク目標値に対してフィードバックする第2トルク目標値を演算し、
前記第1トルク目標値と前記第2トルク目標値に基づいて、前記回転電機に対するトルク指令値を演算し、
前記回転電機回転数検出値または前記動力源の回転数の検出値である動力源回転数検出値に応じて、前記制振フィルタの特性を調整する、
車両制御方法。 A vehicle having a power source that generates power, a rotating electrical machine that is driven by the power, and a damper that connects the power source and the rotating electrical machine to attenuate fluctuations in the power and input the power to the rotating electrical machine. A vehicle control method for controlling
calculating a first torque target value, which is the torque to be generated by the rotating electrical machine, in accordance with a request for the vehicle;
By using a rotation speed detection value that is a detection value of the rotation speed of the rotation electric machine, and a damping filter that suppresses vibration generated when the power is input to the rotation electric machine from the power source, the calculating a second torque target value to be fed back with respect to the first torque target value;
calculating a torque command value for the rotating electrical machine based on the first torque target value and the second torque target value;
Adjusting the characteristics of the damping filter according to the power source rotation speed detection value, which is the rotating electric machine rotation speed detection value or the rotation speed detection value of the power source,
Vehicle control method.
前記回転電機回転数検出値または前記動力源回転数検出値が予め定める所定の閾値未満であるときに、前記制振フィルタの共振周波数、及び/または、前記制振フィルタの減衰係数を調整する、
車両制御方法。 The vehicle control method according to claim 1,
adjusting the resonance frequency of the damping filter and/or the damping coefficient of the damping filter when the rotational electric machine rotational speed detection value or the power source rotational speed detection value is less than a predetermined threshold;
Vehicle control method.
前記制振フィルタの前記共振周波数を、制御対象である前記動力源、前記回転電機、及び前記減衰器の特性によって予め定まる共振周波数よりも低く設定する、
車両制御方法。 The vehicle control method according to claim 2,
setting the resonance frequency of the damping filter to be lower than a resonance frequency predetermined by the characteristics of the power source, the rotating electric machine, and the damper to be controlled;
Vehicle control method.
前記制振フィルタの前記減衰係数を、制御対象である前記動力源、前記回転電機、及び前記減衰器の特性によって予め定まる減衰係数よりも大きく、かつ、1未満の値に設定する、
車両制御方法。 The vehicle control method according to claim 2 or 3,
The damping coefficient of the damping filter is set to a value greater than a damping coefficient predetermined by the characteristics of the power source, the rotating electrical machine, and the damper that are controlled objects, and less than 1;
Vehicle control method.
前記動力源の異常動作を検出し、
前記回転電機回転数検出値または前記動力源回転数検出値が予め定める所定の閾値以上であり、かつ、前記異常動作が検出されたときに、前記制振フィルタの共振周波数、及び/または、前記制振フィルタの減衰係数を調整する、
車両制御方法。 The vehicle control method according to claim 1,
detecting abnormal operation of the power source;
When the rotating electric machine rotation speed detection value or the power source rotation speed detection value is equal to or greater than a predetermined threshold and the abnormal operation is detected, the resonance frequency of the damping filter and/or the adjust the damping coefficient of the damping filter,
Vehicle control method.
前記制振フィルタの前記共振周波数を、制御対象である前記動力源、前記回転電機、及び前記減衰器の特性によって予め定まる共振周波数よりも低く設定する、
車両制御方法。 A vehicle control method according to claim 5,
setting the resonance frequency of the damping filter to be lower than a resonance frequency predetermined by the characteristics of the power source, the rotating electric machine, and the damper to be controlled;
Vehicle control method.
前記制振フィルタの前記減衰係数を、制御対象である前記動力源、前記回転電機、及び
前記減衰器の特性によって予め定まる減衰係数よりも大きく、かつ、1未満の値に設定する、
車両制御方法。 The vehicle control method according to claim 5 or 6,
The damping coefficient of the damping filter is set to a value greater than a damping coefficient predetermined by the characteristics of the power source, the rotating electrical machine, and the damper that are controlled objects, and less than 1;
Vehicle control method.
前記閾値は、前記動力源が生じさせる振動の基本次数に基づいて予め決定される、
車両制御方法。 The vehicle control method according to any one of claims 2 to 7,
the threshold is predetermined based on a fundamental order of vibration generated by the power source;
Vehicle control method.
前記車両に対する要求に応じて、前記回転電機が生ずべきトルクである第1トルク目標値を演算する第1トルク目標値演算部と、
前記回転電機の回転数の検出値である回転電機回転数検出値と、前記動力源から前記回転電機に前記動力が入力されるときに生じる振動を抑制する制振フィルタと、を用いて、前記第1トルク目標値に対してフィードバックする第2トルク目標値を演算する第2トルク目標値演算部と、
前記第1トルク目標値と前記第2トルク目標値に基づいて、前記回転電機に対するトルク指令値を演算するトルク指令値演算部と、
前記回転電機回転数検出値または前記動力源の回転数の検出値である動力源回転数検出値に応じて、前記制振フィルタの特性を調整する制振制御部と、
を備える車両制御装置。
A vehicle having a power source that generates power, a rotating electrical machine that is driven by the power, and a damper that connects the power source and the rotating electrical machine to attenuate fluctuations in the power and input the power to the rotating electrical machine. A vehicle control device for controlling
a first torque target value calculation unit that calculates a first torque target value, which is torque to be generated by the rotating electric machine, according to a request for the vehicle;
By using a rotation speed detection value that is a detection value of the rotation speed of the rotation electric machine, and a damping filter that suppresses vibration generated when the power is input to the rotation electric machine from the power source, the a second torque target value calculation unit that calculates a second torque target value to be fed back with respect to the first torque target value;
a torque command value calculation unit that calculates a torque command value for the rotating electric machine based on the first torque target value and the second torque target value;
a damping control unit that adjusts characteristics of the damping filter in accordance with a power source rotational speed detection value that is the rotational electric machine rotational speed detection value or the rotational speed detection value of the power source;
A vehicle control device comprising:
Priority Applications (1)
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