JP7486933B2 - 電動車両のモータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）やハイブリッド車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）などの電動車両のモータ制御装置に関する。

従来、ハイブリッドシステムを駆動系に採用した車両、いわゆるハイブリッド車が知られている。たとえば、シリーズ方式のハイブリッド車では、エンジンの動力が発電機で電力に変換され、その電力で駆動用モータが駆動されて、駆動用モータの動力が駆動輪に伝達される。

エンジンと発電機とは、ギヤトレインを介して接続されている。そのため、エンジンの始動時や軽負荷運転時に、エンジンと発電用モータとの間のギヤトレインの伝達トルクがゼロを跨いで反転すると、ギヤトレインで歯打ち音が発生する。

この歯打ち音の発生を抑制するため、特許文献１では、ギヤトレインの伝達トルクがゼロトルクを挟んで連続的に変動することがないよう、エンジンのトルク変動振幅を考慮して、発電機に所定のトルクを付与し続ける技術が開示されている。また、特許文献２では、エンジンの始動時に、発電機の回転数を所定値以上に高くした後に低下させ、発電機の回生方向のトルクがエンジンのフリクショントルク以上になった後にエンジンを点火する技術が開示されている。

国際公開第２０１８／０４７２２４号 特開２０１８－１７２１２号公報

しかし、特許文献１の技術では、エンジンの軽負荷運転ができないため、排ガス浄化用の触媒が十分に暖まっていない場合、排ガス中の有害物質が増加したり、エンジンの運転点が最適効率点から外れたりするという問題がある。また、特許文献２の技術では、エンジンの点火までに時間がかかり、発電要求から発電開始までのタイムラグが大きくなるという問題がある。

本発明の目的は、かかる問題を生じずに、エンジンと発電機との間で動力を伝達する噛合手段による歯打ち音の発生を抑制できる、電動車両のモータ制御装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る電動車両のモータ制御装置は、エンジンの回転軸と発電用のモータの回転軸との間に、エンジンの回転軸の振動を減衰するダンパと、歯と歯溝との噛み合いにより動力を伝達する噛合手段とが介装された構成の電動車両において、モータを制御するモータ制御装置であって、エンジンのエンジントルク変動成分を算出するエンジントルク変動成分算出手段と、エンジントルク変動成分算出手段により算出されるエンジントルク変動成分と同相のモータトルク変動成分を含むモータ指令トルクを設定するモータ指令トルク設定手段と、モータ指令トルク設定手段により設定されたモータ指令トルクを発生するよう、モータの運転を制御するモータ運転制御手段とを含む。

この構成によれば、モータ指令トルクにエンジントルク変動成分と同相のモータトルク変動成分が含まれることにより、理論的にダンパのねじれ角を一定にでき、噛合手段におけるゼロトルクを跨ぐトルクの反転を抑制できる。その結果、噛合手段による歯打ち音の発生を抑制できる。

モータ指令トルク設定手段は、ダンパに生じるダンパねじれ角の振動の発生を抑制する補償項を設定し、当該補償項を含むモータ指令トルクを設定してもよい。

また、モータ指令トルク設定手段は、エンジンの推定エンジントルクに応じた推定エンジントルク補償項および／またはエンジンの目標エンジン角加速度に応じたイナーシャトルク補償項を設定し、その設定した推定エンジントルク補償項および／またはイナーシャトルク補償項を補償項として含むモータ指令トルクを設定してもよい。

モータ指令トルク設定手段は、補償項から共振周波数成分を除去し、その共振周波数成分を除去した補償項を含むモータ指令トルクを設定することが好ましい。

これにより、補償項に共振周波数成分が含まれることによるダンパのねじれ角の振動の発生を抑制できる。

モータ指令トルク設定手段は、エンジントルク変動成分にダンパのエンジン側のイナーシャに対するダンパのモータ側のイナーシャの比を乗じることにより、モータトルク変動成分を算出してもよい。

モータ指令トルク設定手段は、エンジンの回転数が所定回転数以上であるという条件が成立する場合、当該条件が成立しない場合よりも、モータトルク変動成分を小さい値に設定してもよい。

モータ指令トルク設定手段は、エンジンのエンジントルクまたはモータのモータトルクの時間平均値の絶対値が所定値以上であるという条件が成立する場合、当該条件が成立しない場合よりも、モータトルク変動成分を小さい値に設定してもよい。

本発明によれば、エンジンと発電機との間で動力を伝達する噛合手段による歯打ち音の発生を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る電動車両の構成を示すブロック図である。 エンジンと発電用モータとの間の動力伝達系をモデル化したプラントモデルを示す図である。 エンジンのクランク角とエンジントルクとの関係の一例を示すグラフである。 エンジンの始動時におけるエンジントルク、ダンパ出力軸換算モータトルク、ダンパ出力軸角速度、エンジン角速度、ねじれ角およびギヤ部トルクの時間変化の一例（従来制御の例）を示す図である。 モータ指令トルクを設定するための構成を示すブロック図である。 図５に示される構成により設定されるモータ指令トルクを用いた制御によるエンジンの始動時のエンジントルク、ダンパ出力軸換算モータトルク、ダンパ出力軸角速度、エンジン角速度、ねじれ角およびギヤ部トルクの時間変化の一例を示す図である。 モータ指令トルクを設定するための他の構成を示すブロック図である。 図７に示される構成により設定されるモータ指令トルクを用いた制御によるエンジンの始動時のエンジントルク、ダンパ出力軸換算モータトルク、ダンパ出力軸角速度、エンジン角速度、ねじれ角およびギヤ部トルクの時間変化の一例を示す図である。 エンジン回転数とトルク変動反映率との関係を示す図である。 第５実施形態の構成により設定されるモータ指令トルクを用いた制御によるエンジンの始動時のエンジントルク、ダンパ出力軸換算モータトルク、ダンパ出力軸角速度、エンジン角速度、ねじれ角およびギヤ部トルクの時間変化の一例を示す図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜ハイブリッドシステムの構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る電動車両１の構成を示すブロック図である。

電動車両１は、シリーズ方式のハイブリッドシステムを採用しており、エンジン（Ｅ／Ｇ）２、発電用モータ（ＭＧ１）３および駆動用モータ（ＭＧ２）４を搭載している。

エンジン２は、たとえば、３気筒４ストロークのガソリンエンジンであり、エンジン２の燃焼室への吸気量を調整するための電子スロットルバルブ、燃料を吸入空気に噴射するインジェクタ（燃料噴射装置）および燃焼室内に電気放電を生じさせる点火プラグなどを備えている。エンジン２の回転軸（クランクシャフト）は、その回転軸のねじり振動や曲げ振動を低減させるダンパ５を介して、エンジンギヤ６に接続されている。

発電用モータ３は、たとえば、永久磁石同期モータからなる。発電用モータ３の回転軸には、モータギヤ７が一体に回転するように設けられている。モータギヤ７は、エンジンギヤ６と噛合している。

駆動用モータ４は、たとえば、発電用モータ３よりも大型の永久磁石同期モータからなる。駆動用モータ４の回転軸は、動力伝達機構に連結されている。動力伝達機構には、デファレンシャルギヤが含まれており、駆動用モータ４の動力は、デファレンシャルギヤに伝達され、デファレンシャルギヤから左右の駆動輪（前輪または後輪）８に分配される。

また、電動車両１には、ＰＣＵ（Power Control Unit：パワーコントロールユニット）１１およびバッテリ（ＢＡＴ）１２が搭載されている。

ＰＣＵ１１は、発電用モータ３および駆動用モータ４の駆動を制御するためのユニットであり、ＭＧ１用インバータ（ＩＮＶ１）１３、ＭＧ２用インバータ（ＩＮＶ２）１４および昇圧コンバータ（ＢｓｔＣＯＮＶ）１５を備えている。ＭＧ１用インバータ１３およびＭＧ２用インバータ１４は、２個のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）の直列回路をＵ相、Ｖ相およびＷ相の各相に対応して設け、それらの直列回路を互いに並列に接続した回路構成を有している。

バッテリ１２は、複数の二次電池を組み合わせた組電池であり、直流電力を出力する。

電動車両１の加速走行時には、駆動用モータ４が力行運転されて、駆動用モータ４が力行のための動力を発生する。このとき、バッテリ１２から出力される直流電力が昇圧コンバータ１５により昇圧されて、昇圧された直流電力がＭＧ２用インバータ１４で三相交流電力に変換され、その三相交流電力が駆動用モータ４に供給される。これにより、バッテリ１２の電力が消費される。

また、電動車両１の走行開始時には、バッテリ１２から出力される直流電力が昇圧コンバータ１５により昇圧されて、昇圧された直流電力がＭＧ１用インバータ１３で三相交流電力に変換され、三相交流電力が発電用モータ３に供給される。これにより、発電用モータ３がモータリング運転されて、エンジン２が発電用モータ３によりモータリングされる。このモータリングによりエンジン２のクランクシャフトが回転し、その回転数が始動に必要な回転数まで上昇すると、エンジン２の点火プラグがスパークされて、エンジン２が始動される。

エンジン２が動作している状態で、発電用モータ３が発電運転されることにより、発電用モータ３が三相交流電力を発生する。発電用モータ３が発電する三相交流電力は、ＭＧ１用インバータ１３により、直流電力に変換される。そして、ＭＧ１用インバータ１３から出力される直流電力がＭＧ２用インバータ１４で三相交流電力に変換され、三相交流電力が駆動用モータ４に供給される。また、駆動用モータ４への電力の供給が不要なときには、ＭＧ１用インバータ１３から出力される直流電力が昇圧コンバータ１５で降圧されて、降圧後の直流電力がバッテリ１２に供給されることにより、バッテリ１２が充電される。

電動車両１の減速走行時には、駆動用モータ４が回生運転されて、駆動輪８から駆動用モータ４に伝達される動力が三相交流電力に変換される。このとき、駆動用モータ４が走行駆動系の抵抗となり、その抵抗が電動車両１を制動する制動力（回生制動力）として作用する。駆動用モータ４が発生する三相交流電力は、ＭＧ２用インバータ１４により、直流電力に変換される。そして、ＭＧ２用インバータ１４から出力される直流電力が昇圧コンバータ１５で降圧されて、降圧後の直流電力がバッテリ１２に供給されることにより、バッテリ１２が充電される。

＜制御系＞
電動車両１には、マイコンを含む構成のＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）が備えられている。図１には、ＰＣＵ１１を制御するための１つのＥＣＵ１６のみが示されているが、電動車両１には、各部を制御するため、複数のＥＣＵが搭載されている。ＥＣＵ１６を含む複数のＥＣＵは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されている。また、ＥＣＵ１６には、制御に必要な各種センサが接続されている。

＜プラントモデル＞
図２は、エンジン２と発電用モータ３との間の動力伝達系をモデル化したプラントモデルを示す図である。

このプラントモデルでは、ダンパ５がダンパねじりばね定数Ｋおよびダンパねじり粘性係数Ｃを有する粘性ダンパとして近似化されている。

Ｉｅは、エンジン２のイナーシャ（エンジンイナーシャ）である。Ｔｅは、エンジン２のトルク（エンジントルク）であり、θｅは、エンジン２の回転角（エンジン回転角）である。

また、Ｉ１２は、発電用モータ３のモータイナーシャＩｍｇをダンパ５の出力軸（エンジンギヤ６に接続される軸）での値に換算したダンパ出力軸換算モータイナーシャであり、イナーシャＩｍｇをエンジンギヤ６とモータギヤ７とのギヤ比の２乗で除することにより求められる。Ｔ１２は、発電用モータ３のモータトルクＴｍｇをダンパ５の出力軸での値に換算したダンパ出力軸換算モータトルクであり、モータトルクＴｍｇをエンジンギヤ６とモータギヤ７とのギヤ比で除することにより求められる。θ１２は、ダンパ５の出力軸の回転角（ダンパ出力軸回転角）である。

エンジン２の角速度をωｅ（エンジン回転角θｅの微分値に等しい。）とし、ダンパ５の出力軸の角速度をω１２（ダンパ出力軸回転角θ１２の微分値に等しい。）として、このプラントモデルにおける運動方程式を立てると、

が得られる。

ダンパ５でのねじれ角をθとすると、

となり、式（１）、（２）、（３）および（４）から、次式（５）および（６）が得られる。

さらに、式（５）および（６）から、次式（７）が得られる。

そして、

とおいて、式（７）を整理すると、式（７）は、

となる。

したがって、図２に示されるプラントモデルにおけるダンパ出力軸換算モータトルクＴ１２の入力からねじれ角θの出力までの伝達関数Ｇ１（ｓ）は、次式（９）で表され、エンジントルクＴｅの入力からねじれ角θの出力までの伝達関数Ｇｅ（ｓ）は、次式（１０）で表される。

これらの式（９）および（１０）を２次系伝達関数の標準形に変換すると、式（９）および（１０）は、それぞれ次式（１１）および（１２）となる。

ここで、

である。

したがって、

となる。

エンジンギヤ６とモータギヤ７との間での伝達トルク（以下、「ギヤ部トルク」という。）Ｔｇは、

であり、エンジンギヤ６とモータギヤ７との間での歯打ち音を発生させないためには、ギヤ部トルクＴｇがゼロトルクを跨いで正負反転しないようにすればよく、それには、ねじれ角θをなるべく一定にすることが有効である。式（１１）および（１２）より、ダンパ５は、減衰振動系であることが理解されるので、ダンパ５には、振動を発生させないようなトルク入力を与える必要がある。

図３は、エンジン２のクランク角とエンジントルクＴｅとの関係の一例を示すグラフである。

３気筒４ストロークのエンジン２では、エンジントルクＴｅは、クランク角に応じて変動する。そのため、発電用モータ３側のダンパ出力軸換算モータトルクＴ１２を一定にしても、エンジントルクＴｅの変動により、ねじれ角θが振動し、とくにエンジン回転数が低い領域では、ダンパ５の共振点に近いために振動が大きくなりやすい。

図４は、エンジン２の始動時におけるエンジントルクＴｅ、ダンパ出力軸換算モータトルクＴ１２、ダンパ出力軸角速度ω１２、エンジン角速度ωｅ、ねじれ角θおよびギヤ部トルクＴｇの時間変化の一例を示す図である。

この一例は、発電用モータ３の指令トルクの設定にエンジントルク変動成分は考慮されずに、エンジン２が停止した状態から、発電用モータ３によりエンジン２がモータリングされて、エンジン２の回転数が始動に必要な回転数まで上昇した後、エンジン２が点火されて、その点火後に発電用モータ３が回生運転された場合のものである。この例では、エンジン２の点火以降、エンジントルクＴｅが大きく変動し、ダンパ５のねじれ角θに振動が発生して、ギヤ部トルクＴｇがゼロトルクを何度も跨ぐことにより、歯打ち音が発生していると考えられる。

そこで、エンジントルクＴｅの変動（エンジントルク変動）をモータトルクＴｍｇで相殺することを考える。エンジントルク変動を相殺可能なダンパ出力軸換算モータトルクＴ１２は、前記の式（１３）にθ（ｓ）＝０を代入して、その式をダンパ出力軸換算モータトルクＴ１２で解くことにより求めることができる。すなわち、エンジントルク変動を相殺可能なダンパ出力軸換算モータトルクＴ１２は、

となり、ダンパ５の前後（エンジン２側および発電用モータ３側）での等価イナーシャＴｅ，Ｔ１２の比に応じたエンジントルク変動成分をダンパ５の発電用モータ３側に与えれば、理論的にダンパ５のねじれ角θを一定にでき、歯打ち音の発生を抑制できる。

＜制御ブロック図＞
図５は、モータ指令トルクを設定するための構成を示すブロック図である。

モータ指令トルクは、ＰＣＵ１１により設定される。

モータ指令トルクの設定の際には、エンジン２を目標回転数に制御するため、エンジントルク変動成分を除いた時間平均的な推定エンジントルクＴｅ＾が推定エンジントルク補償項として求められる。

また、エンジン２の目標回転数に応じた目標エンジン角速度ωｅｔｇｔが設定される。そして、この目標エンジン角速度ωｅｔｇｔの微分値にエンジンイナーシャＩｅとダンパ出力軸換算モータイナーシャＩ１２との和が掛けられて、その乗算値がイナーシャトルク補償項とされる。イナーシャトルク補償項は、推定エンジントルク補償項に「－１」を乗じた値に加算される。

さらに、目標エンジン角速度ωｅｔｇｔと実際のエンジン角速度ωｅとの差に応じたフィードバック制御を実施するため、たとえば、目標エンジン角速度ωｅｔｇｔと実際のエンジン角速度ωｅとの差にフィードバックゲインが掛けられて、その乗算値がフィードバック制御項とされる。そして、そのフィードバック制御項が推定エンジントルク補償項に「－１」を乗じた値とイナーシャトルク補償項との加算値にさらに加算される。

一方、エンジントルク変動成分算出部により、エンジン２のクランク角と推定エンジントルクＴｅ＾からエンジントルク変動成分が算出される。エンジントルク変動成分算出部は、ＰＣＵ１１のＣＰＵが実行するプログラム処理によってソフトウエア的に実現されるか、または、論理回路などのハードウェアにより実現される機能処理部である。たとえば、図３に示されるクランク角とエンジントルクＴｅとの関係を示すマップがＰＣＵ１１の不揮発性メモリに記憶されていて、エンジントルク変動成分算出部は、そのマップからクランク角に応じたエンジントルクＴｅを推定エンジントルクＴｅ＾で補間して求めてもよいし、他の方法により求めてもよい。

エンジントルク変動成分には、ダンパ５の前後でのイナーシャＩ１２／Ｉｅの比が乗算される。これにより、エンジントルク変動成分と同相のモータトルク変動成分が算出される。そして、推定エンジントルク補償項に「－１」を乗じた値とイナーシャトルク補償項とフィードバック制御項との加算値に、モータトルク変動成分がさらに加算され、その加算値にエンジンギヤ６とモータギヤ７とのギヤ比ＫＧＲが掛けられて、その乗算値がモータ指令トルクとされる。

ＰＣＵ１１は、モータ指令トルクが発電用モータ３から出力されるよう、発電用モータ３の運転を制御する。

図６は、図５に示される構成により設定されるモータ指令トルクを用いた制御によるエンジン２の始動時のエンジントルクＴｅ、ダンパ出力軸換算モータトルクＴ１２、ダンパ出力軸角速度ω１２、エンジン角速度ωｅ、ねじれ角θおよびギヤ部トルクＴｇの時間変化の一例を示す図である。

図６に示される一例は、図５に示される構成により設定されるモータ指令トルクを用いた制御により、エンジン２が停止した状態から、発電用モータ３によりエンジン２がモータリングされて、エンジン２の回転数が始動に必要な回転数まで上昇した後、エンジン２が点火されて、その点火後に発電用モータ３が回生運転された場合のものである。この例では、エンジン２の点火以降、エンジントルクＴｅが大きく変動しているにもかかわらず、ダンパ５のねじれ角θに大きな振動が発生しておらず、ゼロトルクを跨ぐギヤ部トルクＴｇの反転が１度だけである。したがって、歯打ち音が抑制されていることが判る。

＜作用効果＞
以上のように、モータ指令トルクにエンジントルク変動成分と同相のモータトルク変動成分が含まれることにより、理論的にダンパ５のねじれ角θを一定にできるので、ゼロトルクを跨ぐギヤ部トルクＴｇの反転を抑制できる。その結果、エンジンギヤ６とモータギヤ７とによる歯打ち音の発生を抑制できる。

なお、モータトルク変動成分は、エンジントルク変動成分と同相であればよいので、たとえば、燃焼間隔（３気筒４ストロークエンジンでは、２４０°）を１周期として１～Ｎ（Ｎ：１以上の整数）次成分の重ね合わせに近似したものであってもよいし、１次成分を三角波や矩形波で近似してもよい。計算量の削減を図る場合には、Ｎを小さくすればよい。

なお、エンジン２のクランク角は、クランク角に応じた検出信号を出力するクランク角センサがＰＣＵ１１に接続されて、ＰＣＵ１１により算出されることが好ましい。クランク角センサがＥＣＵ１６などに接続されて、ＣＡＮ通信により、ＰＣＵ１１がＥＣＵ１６からクランク角を受け取る構成であってもよいが、この場合、通信遅れなどにより、発電用モータ３のモータ指令トルクに付与するトルク変動成分の位相が遅れて、効果が低減する懸念がある。そのため、通信遅れの影響がクランク角の誤差として現れにくい低回転時に、クランク角基準点に対応する発電用モータ３の回転角を学習して記憶しておき、発電用モータ３の回転角からエンジン２のクランク角を推定することにより、エンジン２および発電用モータ３の回転数が高い領域でも通信遅れの影響を受けずに、発電用モータ３のモータ指令トルクに望ましい位相のトルク変動成分を付与することができる。

＜第２実施形態＞
図７は、モータ指令トルクを設定するための他の構成を示すブロック図である。

図７に示される構成では、推定エンジントルク補償項に「－１」を乗じた値とイナーシャトルク補償項との加算値が規範モデルＭ（ｓ）×プラント逆モデルＰ^－１（ｓ）に通される。伝達関数Ｍ（ｓ）×Ｐ^－１（ｓ）は、推定エンジントルクＴｅ＾や目標エンジン角速度ωｅｔｇｔに共振成分の周波数が含まれることによるダンパ５のねじれ角θの振動を防止する目的のものであるから、低周波数（ＤＣ）ゲインは１に設定されている。プラントモデルＰ（ｓ）は、前記の式（１１）に示されるＧ１（ｓ）を用いればよく、規範モデルＭ（ｓ）は、出力の振動が発生せず、操作量が大きくなり過ぎない範囲で早い応答が得られるような任意の望ましい特性に設定されるとよい。

図７に示される構成によって、推定エンジントルクＴｅ＾や目標エンジン角速度ωｅｔｇｔに共振成分の周波数が含まれていても、ねじれ角θが振動するようなフィードフォワード操作量が設定されることが抑制され、歯打ち音の発生を一層抑制することができる。

図８は、図７に示される構成により設定されるモータ指令トルクを用いた制御によるエンジン２の始動時のエンジントルクＴｅ、ダンパ出力軸換算モータトルクＴ１２、ダンパ出力軸角速度ω１２、エンジン角速度ωｅ、ねじれ角θおよびギヤ部トルクＴｇの時間変化の一例を示す図である。

図８に示される一例は、図７に示される構成により設定されるモータ指令トルクを用いた制御により、エンジン２が停止した状態から、発電用モータ３によりエンジン２がモータリングされて、エンジン２の回転数が始動に必要な回転数まで上昇した後、エンジン２が点火されて、その点火後に発電用モータ３が回生運転された場合のものである。この例では、図６に示される例と比較して、クランキング初期のダンパ５のねじれ角θの振動がさらに抑制され、図８に示されるファイアリング期間の中央付近でのギヤ部トルクＴｇのオーバシュートが抑制されていることが判る。よって、歯打ち音の発生に対する抑制効果がさらに高まっていることが判る。

＜第３実施形態＞
第３実施形態として、図７に示される構成における規範モデルＭ（ｓ）×プラント逆モデルＰ^－１（ｓ）に代えて、共振周波数成分を除去するノッチフィルタが採用されてもよい。この構成によっても、第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

＜第４実施形態＞
第４実施形態として、図５または図７に示される構成において、フィードバック制御項が規範モデルＭ（ｓ）×プラント逆モデルＰ^－１（ｓ）または共振周波数成分を除去するノッチフィルタに通されてもよい。これにより、フィードバック制御項に起因するダンパ５のねじれ角θの振動を抑制することができ、歯打ち音の発生を一層抑制することができる。

＜第５実施形態＞
図９は、エンジン回転数とトルク変動反映率との関係を示す図である。

第５実施形態として、図５または図７に示される構成において、エンジン２の回転数（エンジン回転数）がダンパ５の共振点に相当する共振点相当回転数を含む所定回転数未満である場合、トルク変動反映率が１に設定され、エンジン回転数が所定回転数以上である場合には、トルク変動反映率がエンジン回転数が高いほど小さい値に設定されて、エンジントルク変動成分にトルク変動反映率が掛けられてもよい。これにより、エンジン回転数が高い領域では、モータトルク変動成分が小さく設定される。エンジン２の高回転領域では、ダンパ５の効果により、エンジントルクＴｅの変動に対してギヤ部トルクＴｇの変動がかなり小さくなるため、エンジンギヤ６とモータギヤ７とが歯打ちに至る可能性が低い。エンジン回転数が高い領域では、大きなパワーが必要となり、バッテリ１２および配線に流れる電流が大きくなるので、モータトルク変動成分が小さく設定されることが好ましい。

図１０は、第５実施形態の構成により設定されるモータ指令トルクを用いた制御によるエンジン２の始動時のエンジントルクＴｅ、ダンパ出力軸換算モータトルクＴ１２、ダンパ出力軸角速度ω１２、エンジン角速度ωｅ、ねじれ角θおよびギヤ部トルクＴｇの時間変化の一例を示す図である。

図１０に示される一例は、第５実施形態の構成により設定されるモータ指令トルクを用いた制御により、エンジン２が停止した状態から、発電用モータ３によりエンジン２がモータリングされて、エンジン２の回転数が始動に必要な回転数まで上昇した後、エンジン２が点火されて、その点火後に発電用モータ３が回生運転された場合のものである。この例では、エンジン回転数が高い領域でのギヤ部トルクＴｇの変動は残るが、エンジン回転数が低い領域でのギヤ部トルクＴｇの変動が良く抑えられていることが判る。

＜第６実施形態＞
第６実施形態として、エンジントルクＴｅまたはモータトルクＴｍｇの時間平均値の絶対値が所定値以下の領域では、モータトルク変動成分が理論値、つまりエンジントルク変動成とイナーシャＩ１２／Ｉｅの比との乗算値に設定され、所定値よりも大きい領域では、モータトルク変動成分が理論値より小さく設定される。

エンジントルクＴｅまたはモータトルクＴｍｇの時間平均値の絶対値が大きい場合には、ギヤ部トルクＴｇがゼロトルクを跨ぎにくくなるので、モータトルク変動成分が下げられて、発電用モータ３の操作量が下げられることが好ましい。

＜第７実施形態＞
ダンパ５のねじれ角θに振動が発生した場合には、その振動を速やかに収束させて、歯打ちの発生を抑制することが好ましい。そこで、第７実施形態として、エンジン角速度ωｅとダンパ出力軸角速度ω１２との角速度差が算出されて、その角速度差がゼロ方向となるようなモータトルク値がモータ指令トルクに重畳されることにより、粘性ダンパやフリクションダンパを強くしたのと同等の効果を電気的に発揮することができる。発電用モータ３にレゾルバが設けられている場合、発電用モータ３のモータ指令トルクまたはモータトルク推定値とモータ角速度ωｍｇから算出したダンパ出力軸角速度ω１２などを用いて、エンジン角速度ωｅとダンパ出力軸角速度ω１２との相対角速度が推定されてもよい。

＜変形例＞
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は、さらに他の形態で実施することもでき、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１：電動車両
２：エンジン
３：発電用モータ（発電用のモータ）
５：ダンパ
６：エンジンギヤ（噛合手段）
７：モータギヤ（噛合手段）
１１：ＰＣＵ（モータ制御装置、エンジントルク変動成分算出手段、モータ指令トルク設定手段、モータ運転制御手段）

Claims (7)

1. エンジンの回転軸と発電用のモータの回転軸との間に、前記エンジンの回転軸の振動を減衰するダンパと、歯と歯溝との噛み合いにより動力を伝達する噛合手段とが介装された構成のシリーズ方式の電動車両において、前記モータを制御するモータ制御装置であって、
   前記エンジンのエンジントルク変動成分を算出するエンジントルク変動成分算出手段と、
   前記エンジントルク変動成分算出手段により算出される前記エンジントルク変動成分と同相のモータトルク変動成分を含むモータ指令トルクを設定するモータ指令トルク設定手段と、
   前記モータ指令トルク設定手段により設定されたモータ指令トルクを発生するよう、前記モータの運転を制御するモータ運転制御手段とを含み、
   前記モータ指令トルク設定手段は、エンジントルク変動成分を除いた時間平均的な推定エンジントルクに応じた推定エンジントルク補償項、前記エンジンの目標エンジン角加速度に応じたイナーシャトルク補償項および前記エンジンの目標エンジン角速度と実際のエンジン角速度との差にフィードバックゲインを掛けたフィードバック制御項を設定し、その設定した前記推定エンジントルク補償項、前記イナーシャトルク補償項および前記フィードバック制御項のうちの少なくとも１つからは共振周波数成分を除去し、前記モータトルク変動成分からは共振周波数成分を除去せずに、その前記モータトルク変動成分、前記推定エンジントルク補償項、前記イナーシャトルク補償項および前記フィードバック制御項を含む前記モータ指令トルクを設定する、電動車両のモータ制御装置。
2. 前記モータ指令トルク設定手段は、前記ダンパに生じるダンパねじれ角の振動の発生を抑制する補償項を設定し、当該補償項を含む前記モータ指令トルクを設定する、請求項１に記載の電動車両のモータ制御装置。
3. 前記モータ指令トルク設定手段は、前記推定エンジントルク補償項および前記イナーシャトルク補償項から共振周波数成分を除去し、その共振周波数成分を除去した前記推定エンジントルク補償項および前記イナーシャトルク補償項を含む前記モータ指令トルクを設定する、請求項１または２に記載の電動車両のモータ制御装置。
4. 前記モータ指令トルク設定手段は、前記推定エンジントルク補償項、前記イナーシャトルク補償項および前記フィードバック制御項から共振周波数成分を除去し、その共振周波数成分を除去した前記推定エンジントルク補償項、前記イナーシャトルク補償項および前記フィードバック制御項を含む前記モータ指令トルクを設定する、請求項３に記載の電動車両のモータ制御装置。
5. 前記モータ指令トルク設定手段は、前記エンジントルク変動成分に前記ダンパの前記エンジン側のイナーシャに対する前記ダンパの前記モータ側のイナーシャの比を乗じることにより、前記モータトルク変動成分を算出する、請求項１～４のいずれか一項に記載の電動車両のモータ制御装置。
6. 前記モータ指令トルク設定手段は、前記エンジンの回転数が所定回転数以上であるという条件が成立する場合、当該条件が成立しない場合よりも、前記モータトルク変動成分を小さい値に設定する、請求項１～５のいずれか一項に記載の電動車両のモータ制御装置。
7. 前記モータ指令トルク設定手段は、前記エンジンのエンジントルクまたは前記モータのモータトルクの時間平均値の絶対値が所定値以上であるという条件が成立する場合、当該条件が成立しない場合よりも、前記モータトルク変動成分を小さい値に設定する、請求項１～６のいずれか一項に記載の電動車両のモータ制御装置。

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