JP6331924B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。

特許文献１には、モータ回転数に基づいて設定されるトルク目標値に対して、車両のトルク伝達系の固有振動周波数成分を除去または低減する制振フィルタ処理を施し、フィルタ処理後のトルク目標値に基づいて、モータを制御するモータ制御装置が開示されている。

特開２００１−４５６１３号公報

発電機を有する電動車両において、例えば低温下のバッテリ入出力電力が制限されている環境で走行する場合、発電機で発電した電力を余すことなく駆動モータで使用するダイレクト配電制御を行うことが求められる。特許文献１に記載のモータ制御装置では、上述したダイレクト配電制御中に、発電電力を消費するように決められたトルク目標値に対して制振フィルタ処理を施すと、制振フィルタで除去された周波数成分の電力は駆動モータで消費することができず、バッテリに入出力されてしまう。この場合、制限値以上の電力がバッテリに入出力されると、バッテリが劣化する可能性がある。

本発明は、電力供給源から電力が供給され、供給された電力を動力源とする駆動モータにより駆動するハイブリッド車両において、駆動系のねじり振動を抑制しつつ、電力供給源から供給される電力を全て駆動モータで消費することを目的とする。

本発明によるハイブリッド車両の制御装置は、エンジンと、エンジンにより駆動され車両駆動用の電力を生成する発電機と、駆動輪に伝達する駆動トルクを発生する駆動モータとを有するハイブリッド車両の制御装置である。このハイブリッド車両の制御装置は、少なくとも発電機を有し駆動モータへ電力を供給する電力供給源と、車両の走行状態に基づいて必要駆動トルクを算出する必要駆動トルク算出手段と、算出された必要駆動トルクに基づいて、電力供給源が駆動モータに供給する供給電力を算出する供給電力算出手段とを備える。このハイブリッド車両の制御装置はさらに、供給電力から車両の駆動系のねじり振動と同等の周波数成分を低減する制振制御を施した電力を駆動モータに供給するように電力供給源を制御する供給電力指令手段と、必要駆動トルクから車両の駆動系のねじり振動と同等の周波数成分を低減する制振制御を施した駆動トルクを駆動モータが出力し、かつ、制振制御による駆動モータの出力変化を駆動モータのステータ巻線の銅損で相殺するように、駆動モータの電流指令値を設定する電流指令値設定手段とを備える。電流指令値設定手段は、駆動モータの損失が最小であり、かつ、必要駆動トルクを実現するための電流指令値と、制振制御による駆動モータの出力変化を駆動モータのステータ巻線の銅損で相殺するための電流指令値と、予め定常的にステータ巻線の銅損を増加させておくための電流指令値とに基づいて、駆動モータの電流指令値を設定する。

本発明によれば、供給電力から車両の駆動系のねじり振動と同等の周波数成分を低減する制振制御を施した電力を駆動モータに供給するように電力供給源を制御するとともに、必要駆動トルクから車両の駆動系のねじり振動と同等の周波数成分を低減する制振制御を行うので、車両の駆動系のねじり振動を抑制することができる。また、制振制御によるモータ出力変化を駆動モータのステータ巻線の銅損で相殺するように、駆動モータの電流指令値を設定するので、電力供給源から供給される電力を全て駆動モータで消費することができる。

図１は、一実施の形態におけるハイブリッド車両の制御装置を備えたハイブリッド車両の主要システムを示すシステム構成図である。 図２は、システムコントローラの動作を説明するためのフローチャートである。 図３は、目標発電電力の詳細な算出方法を説明するためのブロック図である。 図４は、アクセル開度−トルクテーブルの一例を示す図である。 図５は、エンジン運転点マップの一例を示す図である。 図６は、駆動モータトルク指令値の詳細な算出方法を説明するためのブロック図である。 図７は、車両のトルク伝達系をモデル化した図である。 図８は、駆動機コントローラによって行われる処理内容を示すフローチャートである。 図９は、駆動トルク指令値の詳細な演算方法を説明するためのブロック図である。 図１０は、電力非干渉制御の詳細な方法を説明するためのブロック図である。 図１１は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*およびｑ軸電流指令値Ｉｑ^*を設定する詳細な方法を説明するためのブロック図である。 図１２は、一実施の形態におけるハイブリッド車両の制御装置によって行われる制御の制御結果の一例を示す図である。 図１３は、従来の制御装置の制御結果の一例を示す図である。

以下では、本発明のハイブリッド車両の制御装置をシリーズハイブリッド車両に適用した場合について説明する。

図１は、一実施の形態におけるハイブリッド車両の制御装置を備えたハイブリッド車両の主要システムを示すシステム構成図である。このハイブリッド車両は、システムコントローラ１と、エンジンコントローラ２と、エンジン３と、発電機コントローラ４と、発電モータ５と、発電機インバータ６と、バッテリコントローラ７と、バッテリ８と、駆動機コントローラ９と、駆動機インバータ１０と、駆動モータ１１と、減速機１２と、駆動輪１３ａ、１３ｂとを備える。

このハイブリッド車両は、エンジン３を発電のみに使用し、駆動モータ１１を駆動輪１３ａ、１３ｂの駆動と回生のみに使用するシリーズ方式のハイブリッド車両である。簡単に言うと、発電システムを備えた電気自動車である。従って、走行モードとしては、エンジン３を駆動源として走行する走行モードが無く、電気自動車走行モード（ＥＶ走行モード）のみである。

エンジン３は、発電のための駆動力を発電モータ５へ伝達する。発電モータ５は、エンジン３の駆動力によって回転して発電する。すなわち、エンジン３および発電モータ５により、発電装置が構成される。また、発電モータ５は、エンジン始動時にクランキングさせることや、エンジン３を発電モータ５の駆動力を用いて力行回転させることで、電力を消費することができる。

発電機インバータ６は、発電モータ５と、バッテリ８と、駆動機インバータ１０に接続され、発電モータ５が発電する交流電力を直流電力に変換、あるいはバッテリ８の直流電力を交流電力に変換する。

バッテリ８は、発電モータ５と駆動モータ１１それぞれの回生電力の充電、駆動電力の放電を行う。

駆動機インバータ１０は、バッテリ８および／または発電機インバータ６から供給される直流電力を、駆動モータ１１に供給するための交流電力に変換、あるいは、駆動モータ１１が発電する交流電力を直流電力に変換する。

駆動モータ１１は、駆動力を発生し減速機１２を介して駆動輪１３ａ、１３ｂに駆動力を伝達する。駆動モータ１１はまた、車両の走行時に、駆動輪１３ａ、１３ｂに連れ回されて回転するときに、回生駆動力を発生させることでエネルギーを回生する。

エンジンコントローラ２は、システムコントローラ１から指令されるエンジントルク指令値を実現するために、エンジン３の回転数や温度などの信号に応じて、エンジン３のスロットル開度、点火時期、燃料噴射量を調整する。

発電機コントローラ４は、システムコントローラ１から指令される発電機トルク指令値を実現するために、発電機の回転数や電圧などの状態に応じて、発電機インバータ６に設けられているスイッチング素子をスイッチング制御する。

バッテリコントローラ７は、バッテリ８へ充放電される電流や電圧に基づいてバッテリＳＯＣ(State Of Charge：バッテリ充電状態)を計測し、システムコントローラ１へ出力する。バッテリコントローラ７はまた、バッテリ８の温度や内部抵抗、バッテリＳＯＣに応じた入力可能電力、出力可能電力を演算し、システムコントローラ１へ出力する。

駆動機コントローラ９は、システムコントローラ１から指令される駆動トルクを実現するために、駆動モータ１１の回転数や電圧などの状態に応じて、駆動機インバータ１０をスイッチング制御する。

システムコントローラ１は、運転者のアクセルペダル操作量、車速、路面勾配などの車両状態、バッテリコントローラ７からのバッテリＳＯＣ、入力可能電力、出力可能電力、発電モータ５の発電電力などに応じて、駆動モータ１１へ駆動トルクを指令する。システムコントローラ１はさらに、バッテリ８へ充電、駆動モータ１１へ供給するための発電電力指令値を演算する。

次に、システムコントローラ１の動作について、図２に示す制御フローチャートを用いて説明する。ここでは、バッテリ８の温度が低下していて、バッテリ８への充放電が制限されている場合に、発電モータ５によって発電される発電電力を過不足なく駆動モータ１１で消費させるダイレクト配電制御を行っている場合を例に説明する。なお、フローチャートの全ての処理をシステムコントローラ１が行うのではなく、発電機コントローラ４および／または駆動機コントローラ９が一部の処理を行うようにしてもよい。

図２のステップＳ２０１では、運転者のアクセル操作量等から目標発電電力を算出する。目標発電電力の詳細な算出方法を、図３に示すブロック図を用いて説明する。

図３の要求駆動モータトルク算出部３０１は、図４に示す複数のアクセル開度に対するモータ回転数と、駆動モータ１１の出力トルクとの関係を定めたトルクマップを有しており、アクセル開度および駆動モータ１１のモータ回転数を入力し、上述したトルクマップを参照することにより、要求駆動モータトルクを算出する。

乗算器３０２は、要求駆動モータトルク算出部３０１によって算出された要求駆動モータトルクと、駆動モータ１１のモータ回転数とに基づいて、要求駆動モータ軸出力を算出する。具体的には、駆動モータ１１のモータ回転数に基づいて算出されるモータ回転速度（モータ回転数に２π／６０を乗算し、［ｒｐｍ］を［ｒａｄ／ｓ］に単位変換した値）と、要求駆動モータトルクとを乗算することにより、要求駆動モータ軸出力を算出する。

駆動損失算出部３０３は、駆動モータ１１の軸出力から電力に換算するため、駆動モータ１１の損失を算出する。駆動損失算出部３０３は、要求駆動モータトルク算出部３０１によって算出された要求駆動モータトルク、駆動モータ１１のモータ回転数、および、駆動機インバータ１０への入力電圧またはバッテリ８の電圧に対する駆動モータ１１の損失の関係を定めた駆動モータ損失マップを有しており、この駆動モータ損失マップを参照することにより、駆動モータ１１の損失を算出する。

加算器３０４は、乗算器３０２によって算出される要求駆動モータ軸出力と、駆動損失算出部３０３によって算出される駆動モータ１１の損失とを加算することにより、駆動モータ１１の要求駆動電力、すなわち目標発電電力ＰＧ^*を算出する。

図２に戻って説明を続ける。図２のステップＳ２０２では、エンジン運転点を演算する。具体的には、燃費や応答性を考慮した目標発電力ＰＧ^*が得られるように、予め設定したエンジン回転数とエンジントルクの関係であるエンジン運転点マップを用いて、発電モータ５の回転速度目標値ωＧ^*と、エンジントルク目標値ＴＥＯ^*を求める。図５は、エンジン運転点マップの一例を示す図である。

ステップＳ２０３では、発電モータ制御を行う。具体的には、ステップＳ２０２で算出した発電モータ５の回転速度目標値ωＧ^*と、エンジントルク目標値ＴＥＯ^*に基づいて、制振フィルタＧ_FF（ｓ）を施し、最終的な発電トルク指令値ＴＧ^*およびエンジントルク指令値ＴＥ^*を算出する。制振フィルタＧ_FF（ｓ）は、車両の駆動系のねじり振動（駆動モータ１１のシャフト、減速機１２と駆動輪１３ａ、１３ｂを連結するドライブシャフト等がねじれることで発生する振動）と同等の周波数成分を除去または低減するフィルタであり、詳細は後述する。算出したエンジントルク指令値ＴＥ^*はエンジンコントローラ２に指令して、エンジントルク指令値ＴＥ^*と一致するエンジントルクが出力されるようにエンジン３の制御が行われる。また、算出した発電トルク指令値ＴＧ^*は、発電機コントローラ４に指令して、発電トルク指令値ＴＧ^*と一致する発電機トルクが出力されるように発電モータ５の制御が行われる。

なお、発電モータ５の回転数制御をシステムコントローラ１ではなく、発電機コントローラ４で実施してもよい。その場合、発電モータ５の回転速度目標値ωＧ^*をシステムコントローラ１から発電機コントローラ４に指令する。

ステップＳ２０４では、駆動モータ制御を行う。具体的には、エンジン３および発電モータ５で発電した発電電力を駆動モータ１１で過不足無く消費するための駆動モータトルク指令値ＴＭ^*を算出する。駆動モータトルク指令値ＴＭ^*の詳細な算出方法を、図６に示すブロック図を用いて説明する。

図６の駆動損失算出部６０１は、駆動モータ１１への入力電圧、駆動モータ１１の回転速度、および駆動機インバータ１０への入力電圧に対する駆動モータ１１の損失の関係を定めた駆動モータ損失マップを有しており、計測した発電電力、駆動モータ１１の回転速度、および、駆動機インバータ１０への入力電圧を入力して、上述した駆動モータ損失マップを参照することにより、駆動モータ１１の損失を算出する。発電電力は、例えば、発電モータ５の直流電流と発電機インバータ６の入力電圧を計測し、その積を求めることにより算出してもよいし、センサのコスト削減のため、発電トルク指令値と発電モータ５の回転速度との積に発電モータ５の損失を加算した値を用いてもよい。

減算器６０２は、発電電力から、駆動損失算出部６０１で算出された駆動モータ１１の損失を減算することにより、駆動電力指令値ＰＭ^*を算出する。

除算器６０３は、減算器６０２で算出された駆動電力指令値ＰＭ^*を駆動モータ１１の回転速度で除算することにより、駆動モータトルク指令値ＴＭ^*を算出する。なお、駆動モータ１１の回転速度が微小な所定値以下の場合には、駆動モータ１１の回転速度を微小な所定値として演算することにより、ゼロ除算を回避する。また、駆動モータ１１を制御するための最終的な駆動モータトルク指令値は、駆動モータトルク指令値ＴＭ^*を所定の上下限制限値により制限した値を用いる。

ここで、図２のステップＳ２０３の処理で用いる制振フィルタＧ_FF（ｓ）について説明する。図７は、車両のトルク伝達系をモデル化した図であり、車両の運動方程式は、次式（１）〜（５）で表される。ただし、式（１）〜（３）中の符号の右上に付されているアスタリスク（^*）は、時間微分を表している。

ここで、式（１）〜（５）における各パラメータは、下記の通りである。
Ｊ_m：モータイナーシャ［ｋｇｍ²］
Ｊ_w：駆動輪のイナーシャ（１軸分）［ｋｇｍ²］
Ｋ_d：ドライブシャフトのねじり剛性［Ｎｍ／ｒａｄ］
Ｍ：従動輪イナーシャを含む車両質量［ｋｇ］
Ｋ_t：タイヤと路面の摩擦に関する係数［Ｎ／（ｍ／ｓ）］
Ｎ：オーバーギア比
ｒ：タイヤ荷重半径［ｍ］
Ｔ_m：モータトルク［Ｎｍ］
Ｔ_d：駆動軸トルク［Ｎｍ］
Ｆ：駆動力［Ｎ］
ω_m：駆動モータの回転速度［ｒａｄ／ｓ］
ω_w：駆動輪の角速度［ｒａｄ／ｓ］
Ｖ：車体速度［ｍ／ｓ］
式（１）〜（５）をラプラス変換すると、次式（６）〜（１０）が得られる。

式（６）〜（１０）より、モータトルクＴｍから駆動モータ１１の回転速度ωｍまでの伝達特性は、次式（１１）、（１２）で表される。

ただし、式（１２）中の各パラメータは、次式（１３）で表される。

式（１３）を整理すると、次式（１４）が得られる。

ただし、式（１４）中のζ_p、ω_pはそれぞれ、車両のトルク伝達系の減衰係数、固有振動周波数を表している。一般の電動車両やハイブリッド車両では、トルク伝達系の減衰係数ζ_pの値は、１未満となっている。このため、Ｇｐ（ｓ）は、振動系となっている。

ここで、式（１４）のζ_pを１とし、モータトルクＴｍから駆動モータ１１の回転速度ωｍまでの理想特性を次式（１５）で表す。ζ_pを１とすることで、Ｇｍ（ｓ）は非振動系となる。

制振フィルタＧ_FF（ｓ）は、モータトルクＴｍから駆動モータ１１の回転速度ωｍまでの伝達特性の理想特性Ｇｍ（ｓ）と、モータトルクＴｍから駆動モータ１１の回転速度ωｍまでの伝達特性Ｇｐ（ｓ）の逆系により構成し、式（１４）、（１５）を用いて、次式（１６）で表すことができる。

続いて、駆動機コントローラ９によって行われる処理内容を、図８に示すフローチャートを用いて説明する。

図８のステップＳ８０１では、制振フィードバック制御（以下、制振ＦＢ制御と呼ぶ）により、車両の駆動トルク伝達系の固有振動を除去または低減するための駆動トルク指令値ＴＭ＿ＦＢ^*を演算する。駆動トルク指令値ＴＭ＿ＦＢ^*の詳細な演算方法を、図９に示すブロック図を用いて説明する。

図９において、駆動モータ回転数規範値算出部９０１は、図２のステップＳ２０４で算出された駆動モータトルク指令値ＴＭ^*に対して、式（１４）に示す伝達特性Ｇｐ（ｓ）のフィルタを施すことにより、駆動モータ１１の回転数規範値ωＭ＿ｒｅｆを算出する。

減算器９０２は、次式（１７）に示すように、駆動モータ回転数規範値算出部９０１によって算出された駆動モータ１１の回転数規範値ωＭ＿ｒｅｆから、駆動モータ回転速度ωＭを減算することにより、駆動モータ回転数偏差ΔωＭを算出する。

制振駆動トルク指令値算出部９０３は、減算器９０２によって算出された駆動モータ回転数偏差ΔωＭに対して、次式（１８）に示すバンドパスフィルタＨｐ（ｓ）と、式（１４）に示す伝達特性Ｇｐ（ｓ）の逆系で構成されるフィルタＨｐ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）を施すことにより、制振ＦＢフィルタ後の駆動トルク指令値ＴＭ＿ＦＢ^*を算出する。

ただし、式（１８）中のτ_H、τ_Lはそれぞれ、τ_H＝１／（２πｆ_H）、τ_L＝１／（２πｆ_L）である。ｆ_H、ｆ_LはそれぞれバンドパスフィルタＨｐ（ｓ）の上側の遮断周波数、下側の遮断周波数であり、車両の固有振動周波数をｆとすると、ｆ_L＜ｆ＜ｆ_Hの関係を満たす。

図８に戻って説明を続ける。図８のステップＳ８０２では、電力非干渉制御を行う。電力非干渉制御の詳細な方法を、図１０に示すブロック図を用いて説明する。

図１０の加算器１００１は、図２のステップＳ２０４で算出された駆動モータトルク指令値ＴＭ^*と、図８のステップＳ８０１で算出された、制振ＦＢフィルタ後の駆動トルク指令値ＴＭ＿ＦＢ^*とを加算することにより、駆動モータ最終トルク指令値ＴＭｆｉｎを算出する。

乗算器１００２は、図８のステップＳ８０１で算出された、制振ＦＢフィルタ後の駆動トルク指令値ＴＭ＿ＦＢ^*と、駆動モータ１１の回転速度ωＭ（駆動モータ１１の回転数に２π／６０を施し、［ｒｐｍ］を［ｒａｄ／ｓ］に単位変換した値）とを乗算することにより、制振ＦＢ出力Ｐ＿ＦＢを算出する。

非干渉電流演算部１００３は、乗算器１００２によって算出された制振ＦＢ出力Ｐ＿ＦＢを入力し、電力非干渉電流値Ｉ＿Ｐｄｃｐｌを算出する。具体的には、まず、駆動モータ１１のステータ巻線の巻線抵抗ＲａとインダクタンスＬを定数とするフィルタＧ_pdcpl（ｓ）を制振ＦＢ出力Ｐ＿ＦＢに施し、制振ＦＢ電流指令二乗値Ｉ_{sqr_pdcpl}を算出する。フィルタＧ_pdcpl（ｓ）は、次式（１９）で表される。

次に、算出した制振ＦＢ電流指令二乗値Ｉ_{sqr_pdcpl}に基づいて、次式（２０）より、電力非干渉電流値Ｉ_pdcplを算出する。

ただし、式（２０）中のｓｉｇｎ（ｘ）は、ｘが正（ｘ＞０）のときに１、ｘが０のときに０、ｘが負（ｘ＜０）のときに−１となる関数である。

電力非干渉電流値Ｉ_pdcplは、制振ＦＢフィルタ後の駆動トルク指令値ＴＭ＿ＦＢ^*の増減による駆動モータ１１の出力変化を抑制するために、制振ＦＢ制御による駆動モータ１１の出力変化を駆動モータ１１のステータ巻線の銅損で相殺するための電流指令値である。

電流指令値演算部１００４は、駆動モータ最終トルク指令値ＴＭｆｉｎを実現する電流指令値であるｄ軸電流指令値Ｉｄ^*と、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^*とを算出する。

一般的には、同期モータの制御においては、損失を最小としたいので、次式（２１）で表される電流指令値Ｉａ^*は、所望のトルクが実現できる最小の電流指令値Ｉ_{a_min} ^*となるように、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*とｑ軸電流指令値Ｉｑ^*とを決定する。

しかしながら、本発明では、制振ＦＢフィルタ後の駆動トルク指令値ＴＭ＿ＦＢ^*の増減による駆動モータ１１の出力変化を抑制するために、モータトルクを変化させずに出力を変化させるために、駆動モータ１１に流す電流指令値Ｉａ^*が次式（２２）の関係を満たすように、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*とｑ軸電流指令値Ｉｑ^*とを設定する。

式（２２）において、Ｉ_{a_min} ^*は、所望のトルクを実現できる最小の電流指令値であり、Ｉ_pdcplは、非干渉電流演算部１００３によって算出される電力非干渉電流値である。また、Ｉ_{a_offset} ^*は、所望のトルクを実現できる最小の電流指令値Ｉ_{a_min} ^*に対して、予め定常的に銅損を増加させておくための電流指令値である。

式（２１）に示すように、モータの損失が最小となるように電流指令値を設定している場合、損失をそれ以上減少させることはできない。制振ＦＢ制御によってモータトルクが損失を減らすように変化する場合には、電流指令値を操作して駆動モータ１１の損失を増加させることで、損失の変化を相殺し、トータルのモータ出力変化を抑制することができる。しかしながら、制振ＦＢ制御によってモータトルクが損失を増やすように変化する場合、電流指令値を操作して駆動モータ１１の損失を減少させることができず、モータ出力が変化してしまうため、車両のねじり振動を抑制する制振効果が低減してしまう。このため、本発明では、所望のトルクを実現できる最小の電流指令値Ｉ_{a_min} ^*に対して、予め定常的にステータ巻線の銅損を増加させておくための電流指令値Ｉ_{a_offset} ^*を設定して、駆動モータ１１に流す電流指令値Ｉａ^*を増加させておく。これにより、制振ＦＢ制御によってモータトルクが損失を増やすように変化する場合でも、駆動モータ１１の損失を減少させて損失の変化を相殺することができるので、トータルのモータ出力変化を抑制することができる。

電流指令値演算部１００４がｄ軸電流指令値Ｉｄ^*およびｑ軸電流指令値Ｉｑ^*を設定する詳細な方法を、図１１に示すブロック図を用いて説明する。

図１１において、Ｉ_d ^* _min算出部１１０１は、駆動モータ最終トルク指令値ＴＭｆｉｎと、駆動モータ１１の回転速度ωＭとを入力して、損失が最小となるｄ軸電流指令値Ｉ_d ^* _minを算出する。例えば、駆動モータ最終トルク指令値ＴＭｆｉｎおよび駆動モータ１１の回転速度ωＭと、損失が最小となるｄ軸電流指令値Ｉ_d ^* _minとの関係を定めたマップを予め用意しておき、このマップを参照することにより、ｄ軸電流指令値Ｉ_d ^* _minを算出する。

加算器１１０２は、Ｉ_d ^* _min算出部１１０１によって算出されたｄ軸電流指令値Ｉ_d ^* _minと、予め定常的に銅損を増加させておくための電流指令値Ｉ_{a_offset} ^*と、電力非干渉電流値Ｉ_pdcplとを加算することにより、ｄ軸電流指令値Ｉ_d ^*を算出する。

Ｉ_q ^*演算部１１０３は、加算器１１０２によって算出されたｄ軸電流指令値Ｉ_d ^*と、駆動モータ最終トルク指令値ＴＭｆｉｎとを入力して、ｑ軸電流指令値Ｉ_q ^*を算出する。例えば、ｄ軸電流指令値Ｉ_d ^*および駆動モータ最終トルク指令値ＴＭｆｉｎと、ｑ軸電流指令値Ｉ_q ^*との関係を定めたマップを予め用意しておき、このマップを参照することにより、ｑ軸電流指令値Ｉ_q ^*を算出する。

図８に戻って説明を続ける。図８のステップＳ８０３では、駆動モータ１１に流れる電流（ｄ軸電流およびｑ軸電流）がステップＳ８０２の電力非干渉制御で決定したｄ軸電流指令値Ｉｄ^*およびｑ軸電流指令値Ｉｑ^*と一致するように、電流制御を行う。より詳細には、駆動モータ１１に流れる三相電流を電流センサ（不図示）で検出し、検出した電流を電流指令値と一致させるためのデューティ比を演算する。そして、演算したデューティ比に基づいて、駆動機インバータ１０のスイッチング素子をスイッチングする。

図１２は、一実施の形態におけるハイブリッド車両の制御装置によって行われる制御の制御結果の一例を示す図である。図１２では上から順に、駆動モータ１１の回転速度、駆動モータ１１の軸トルク、および、電力をそれぞれ示している。また、電力のグラフでは、駆動モータ１１に供給される電力、発電モータ５によって発電された電力、および、バッテリ８の電力をそれぞれ示している。

時刻ｔ１において、発電モータ５によって発電された電力を駆動モータ１１の駆動電力で消費させるダイレクト配電制御が開始される。これにより、駆動モータ１１の回転速度および軸トルクは上昇する。また、ダイレクト配電制御を行うことにより、バッテリ８の電力は一定のままである。

時刻ｔ２において、外乱が入力される。具体的には、駆動モータ１１の軸トルクが低下するような外乱が入力される。これにより、駆動モータ１１の軸トルクは一時的に低下するが、制振制御が行われることにより、時刻ｔ３までには一定値となっている。すなわち、駆動モータ１１の回転速度、軸トルク、および、発電モータ５によって発電された電力、駆動モータ１１に供給される電力のいずれも振動が発生したりはしていない。

図１３は、従来の制御装置の制御結果の一例を示す図である。この従来の制御装置では、発電モータの発電モータトルク指令値またはエンジントルク指令値に対して制振フィルタを施すものである。図１３でも上から順に、駆動モータの回転速度、駆動モータの軸トルク、および、電力をそれぞれ示している。電力のグラフでは、駆動モータに供給される電力、発電モータによって発電された電力、および、バッテリの電力をそれぞれ示している。

図１２と同様に、時刻ｔ１において、発電モータによって発電された電力を駆動モータの駆動電力で消費させるダイレクト配電制御が開始される。ダイレクト配電制御を行うことにより、バッテリの電力は一定のままである。

時刻ｔ２において、図１２と同様に、外乱が入力される。発電モータトルク指令値またはエンジントルク指令値に対して制振フィルタを施すだけでは、発電モータトルク指令値が一定の場合には、路面の凹凸や勾配変化等に起因する外乱が入力されても、制振効果が発揮されない。従って、図１３に示すように、時刻ｔ２以後において、駆動モータの軸トルクは振動する。また、駆動モータの回転速度や、発電モータの発電電力、駆動モータに供給される電力にも振動成分が生じている。

以上、一実施の形態におけるハイブリッド車両の制御装置によれば、車両の走行状態に基づいて要求駆動モータトルク（必要駆動トルク）を算出し、算出した要求駆動モータトルクに基づいて、発電モータ５によって発電して駆動モータ１１に供給する供給電力を算出する。そして、供給電力から車両の駆動系のねじり振動と同等の周波数成分を低減する制振制御を施した電力を駆動モータ１１に供給するように制御するとともに、要求駆動モータトルクから車両の駆動系のねじり振動と同等の周波数成分を低減する制振制御を施した駆動トルクを駆動モータ１１が出力し、かつ、制振制御による駆動モータ１１の出力変化を駆動モータ１１のステータ巻線の銅損で相殺するように、駆動モータ１１の電流指令値を設定する。制振制御を施した電力を駆動モータ１１に供給するとともに、制振制御を施した駆動トルクを駆動モータ１１が出力するように制御するので、車両の駆動系のねじり振動を確実に抑制することができる。また、制振制御による駆動モータ１１の出力変化を駆動モータ１１のステータ巻線の銅損で相殺するように、駆動モータ１１の電流指令値を設定するので、制振制御により駆動モータ１１の出力が変化した場合でも、発電モータ５で発電した電力を全て駆動モータ１１で消費させることができる。これにより、バッテリ８に電力が入出力されるのを防ぐことができる。

また、一実施の形態におけるハイブリッド車両の制御装置によれば、制振制御による駆動モータ１１の出力変化を駆動モータ１１のステータ巻線の銅損で相殺するための電流指令値を、駆動モータ１１のステータ巻線の抵抗ＲａおよびインダクタンスＬに基づいて決まるフィルタＧ_pdcpl（ｓ）を用いて求める。これにより、制振制御による駆動モータ１１の出力変化と電流指令値との位相を合わせ、制振制御による駆動モータ１１の出力変化を過渡的な状態においても相殺することができる。

また、駆動モータの損失が最小であり、かつ、要求駆動モータトルクを実現するための電流指令値Ｉ_{a_min} ^*と、制振制御による駆動モータ１１の出力変化を駆動モータ１１のステータ巻線の銅損で相殺するための電流指令値Ｉ_pdcplと、予め定常的にステータ巻線の銅損を増加させておくための電流指令値Ｉ_{a_offset} ^*とに基づいて、駆動モータ１１の電流指令値を設定する。予め定常的にステータ巻線の銅損を増加させておくための電流指令値Ｉ_{a_offset} ^*を設定することにより、制振制御によってモータトルクが損失を増やすように変化する場合でも、駆動モータ１１の損失を減少させて損失の変化を相殺することができるので、トータルのモータ出力変化を抑制することができる。

さらに、制振制御による駆動モータ１１の出力変化を駆動モータ１１のステータ巻線の銅損で相殺するための電流指令値Ｉ_pdcplを含むｄ軸電流指令値Ｉｄ^*を設定するとともに、要求駆動モータトルクから車両の駆動系のねじり振動と同等の周波数成分を低減する制振制御を施した駆動トルクを実現するためのｑ軸電流指令値Ｉｑ^*を設定する。制振制御による出力変化をトルク影響がない（永久磁石同期モータではトルク影響が少ない）ｄ軸電流を操作することで行い、設定したｄ軸電流指令値Ｉｄ^*と、要求駆動モータトルクから車両の駆動系のねじり振動と同等の周波数成分を低減する制振制御を施した駆動トルクに基づいてｑ軸電流指令値Ｉｑ^*を設定することにより、演算を容易にすることができる。

本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、上述した説明では、本発明をシリーズハイブリッド車両に適用した場合について説明したが、シリーズ方式とパラレル方式とを切り替えることができるシリーズパラレルハイブリッド車両に適用することもできる。この車両がシリーズ方式で運転する際に本発明の制御を行えば、同様の効果が得られる。

１…システムコントローラ（供給電力算出手段、必要駆動トルク算出手段、供給電力算出手段）
２…エンジンコントローラ
３…エンジン（電力供給源）
４…発電モータ（電力供給源）
５…発電機コントローラ
８…バッテリ
９…駆動機コントローラ（電流指令値設定手段）
１１…駆動モータ

Claims (3)

1. エンジンと、前記エンジンにより駆動され車両駆動用の電力を生成する発電機と、駆動輪に伝達する駆動トルクを発生する駆動モータとを有するハイブリッド車両の制御装置において、
   少なくとも発電機を有し前記駆動モータへ電力を供給する電力供給源と、
   車両の走行状態に基づいて必要駆動トルクを算出する必要駆動トルク算出手段と、
   前記必要駆動トルク算出手段によって算出された必要駆動トルクに基づいて、前記電力供給源が前記駆動モータに供給する供給電力を算出する供給電力算出手段と、
   前記供給電力から車両の駆動系のねじり振動と同等の周波数成分を低減する制振制御を施した電力を前記駆動モータに供給するように前記電力供給源を制御する供給電力指令手段と、
   前記必要駆動トルクから車両の駆動系のねじり振動と同等の周波数成分を低減する制振制御を施した駆動トルクを前記駆動モータが出力し、かつ、前記制振制御による前記駆動モータの出力変化を前記駆動モータのステータ巻線の銅損で相殺するように、前記駆動モータの電流指令値を設定する電流指令値設定手段と、
   を備え、
   前記電流指令値設定手段は、前記駆動モータの損失が最小であり、かつ、前記必要駆動トルクを実現するための電流指令値と、前記制振制御による前記駆動モータの出力変化を前記駆動モータのステータ巻線の銅損で相殺するための電流指令値と、予め定常的にステータ巻線の銅損を増加させておくための電流指令値とに基づいて、前記駆動モータの電流指令値を設定す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１に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記電流指令値設定手段は、前記制振制御による前記駆動モータの出力変化を前記駆動モータのステータ巻線の銅損で相殺するための電流指令値を、前記駆動モータのステータ巻線の抵抗およびインダクタンスに基づいて決まるフィルタを用いて求め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、
   前記電流指令値設定手段は、前記制振制御による前記駆動モータの出力変化を前記駆動モータのステータ巻線の銅損で相殺するための電流指令値を含むｄ軸電流指令値を設定するとともに、前記必要駆動トルクから車両の駆動系のねじり振動と同等の周波数成分を低減する制振制御を施した駆動トルクを実現するためのｑ軸電流指令値を設定することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

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