JPH11122710A

JPH11122710A - ハイブリッド車両の発電制御装置

Info

Publication number: JPH11122710A
Application number: JP9279995A
Authority: JP
Inventors: Kazuma Okura; 一真大蔵; Yasuhiko Kitajima; 康彦北島
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-10-14
Filing date: 1997-10-14
Publication date: 1999-04-30

Abstract

(57)【要約】【課題】回転センサ１１３のみを用いてエンジン１０８
と同期発電機１０９との協調運転を行う。【解決手段】発電出力演算手段１１５により演算された
要求発電量に基づいて出力された回転数指令値２０７に
フィルタ演算が施されて回転数目標値２０６が演算され
る。この演算は、エンジントルク制御系の応答性と比較
して、ゆっくりした応答性を実現するような演算であ
る。この回転数目標値２０６と回転センサ１１３によっ
て検出された実際の回転数とから第２の発電機トルク指
令値２０５が演算され、この第２の発電機トルク指令値
２０５に基づいて同期発電機１０９が制御される。ま
た、この第２の発電機トルク指令値２０５はトルク制御
手段１１８にもフィードバックされ、エンジン１０８
は、第１の発電機トルク指令値２０８及び第２の発電機
トルク指令値２０５に基づいて制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バッテリを電源と
すると共に、バッテリに電力を給電する走行用電動発電
機を備えたハイブリッド車両の発電制御装置に関し、特
に発電機とエンジンとの協調運転を、回転数を検出する
だけで行う技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境保護等の観点から、バッテリ
を電源として走行用電動機を駆動し、その走行用電動機
の駆動力を駆動輪に伝達して走行する電気自動車の実用
化が図られている。電気自動車の課題は、バッテリの容
量不足による一充電走行距離の短さであり、一つの解決
策としてハイブリッド車両が提案されている。これは、
電気自動車に発電機とその発電機を駆動するためのエン
ジンとを備えた発電装置を車両に搭載し、この発電機の
発電電力をバッテリに充電し、あるいは、走行用電動機
に給電するものである。

【０００３】通常のエンジンのみの車両では、車両の走
行状態によってエンジンの運転状態が変化するため、過
渡時の燃費や排気ガスの性能が低下するが、ハイブリッ
ド車両では、発電電力の変化は走行状態の変化ほど大き
くなく、エンジンを比較的一定の状態で運転すればよい
ので、過渡時の問題は少なくなる。このように、ハイブ
リッド車両は、エンジン車両の燃費、排気の課題と電気
自動車の一充電走行距離、バッテリ重量の課題の両者の
解決を同時に図ろうとするものである。

【０００４】ところで、ハイブリッド車両においての発
電電力量は、車両の走行状態やバッテリの充放電状態等
によって決定される。例えば、駆動トルクや車速の大き
な場合、つまり、バッテリの消費電力が大きな場合は発
電電力量を増加させたり、あるいは、バッテリの残存容
量に応じて発電電力量を変化させたりするわけである。
要は、バッテリの充電と放電のバランスをとることによ
り、バッテリの状態を所定の範囲の中に保つ制御を行う
のである。

【０００５】車両用ハイブリッド電気自動車の発電機の
発電は、まず、車両の車速等の運転状態に応じて、発電
機の目標発電出力を予め定めたデータテーブル等を用い
て求めることにより行われる。そして、求めた目標発電
出力に対応したエンジンの出力（発電機を駆動する駆動
力）が得られるように、エンジンのスロットル弁（吸入
空気制御弁）の開度を目標発電出力に対応した開度にア
クチュエータ等を介して制御する。更に、発電機の発電
出力が前記目標発電出力になるように、例えば発電機の
出力電流をインバータ回路等を用いて制御することで、
発電機の出力を増減制御する。

【０００６】ところで、このような発電制御を行うと、
エンジンにあっては目標発電出力が求められてから、そ
れに対応した出力が得られるまでに、スロットルの機械
的要因や空気量の要因により、発電機自体の電気的な出
力制御に比べて遅れを生じ易い。従って、このような時
間的な遅れが生じると、発電機の電気的な出力制御が行
われた後、エンジンの実際の出力が変化後の目標発電出
力に対応した出力になるまでの間は、エンジンの実際の
出力に対して不適合な発電が行われることになるため、
エンジの不要な負荷変動を生じ、エンジンの稼働状態が
不安点なものとなり易い。

【０００７】そこで、特開平８−６５８１３号公報で
は、吸入空気制御の変更を開始してから目標発電出力の
対応したエンジン出力が得られるまでの遅れ時間を、エ
ンジン回転数に応じて定められた遅れ時間とエンジン回
転数との相関関係に従って推定し、吸入空気制御弁の開
度を変更してから遅れ時間の経過後に、発電機の出力を
目標発電出力に基づき制御することで、上記課題を解決
する技術が提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ハイブリッド車両の発電制御装置では、上記の制御を行
うため、回転数、発電出力等、多くの運転状態を検出し
なければならず、多くのセンサが必要となってくる。ま
た、エンジン出力の遅れ時間はエンジンの回転数や回転
数の偏差及びその極性（正であるか負であるか）等によ
って変わってくるため、エンジン出力の遅れ時間を実験
等によって調整する必要があり、調整しなければならな
い条件数が多い。このため、エンジンと発電機とを協調
運転するための調整作業が煩雑である。

【０００９】本発明はこのような従来の課題に鑑みてな
されたもので、発電出力を制御するためのセンサとして
回転数センサのみを用い、かつ、安定して制御するため
の調整作業を大幅に低減し、エンジンと発電機を協調し
て制御することが可能なハイブリッド車両の発電制御装
置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１の発
明にかかるハイブリッド車両の発電制御装置は、バッテ
リと、該バッテリを電源とすると共に、バッテリに電力
を給電する走行用電動発電機と、該電動発電機を駆動す
るエンジンと、を備えたハイブリッド車両において、前
記エンジン及び電動発電機に与える第１のトルク指令値
を演算する第１のトルク指令値演算手段と、前記トルク
指令値演算手段により演算された第１のトルク指令値に
基づいて、前記電動発電機へ与える回転数を演算する回
転数演算手段と、前記第１のトルク指令値から前記エン
ジンへ与える第２のトルク指令値を演算する第２のトル
ク指令値演算手段と、前記第２のトルク指令値演算手段
により演算された第２のトルク指令値に基づいて、エン
ジンの駆動力を指令するエンジン駆動力指令値を演算す
るエンジン駆動力指令値演算手段と、該エンジン駆動力
指令値に基づいて、エンジンを制御するエンジン制御手
段と、前記電動発電機の回転数を検出する回転数検出手
段と、前記回転数演算手段により演算された回転数及び
回転数検出手段により検出された回転数に応じて、前記
第１のトルク指令値を補正するトルク指令値補正手段
と、を備えた。

【００１１】かかる構成によれば、エンジン及び電動発
電機に与える第１のトルク指令値は、第１のトルク指令
値演算手段により演算される。電動発電機の回転数とト
ルクとの積が電動発電機の発電量になるので、この第１
のトルク指令値に基づいて電動発電機へ与える回転数が
回転数演算手段により演算され、第１のトルク指令値か
ら前記エンジンへ与える第２のトルク指令値が第２のト
ルク指令値演算手段により演算される。この第２のトル
ク指令値に基づいてエンジン駆動力指令値がエンジン駆
動力指令値演算手段により演算され、エンジンは、エン
ジン駆動力指令値に基づいてエンジン制御手段により制
御される。また、前記電動発電機へ与える回転数は、第
１のトルク指令値に基づいて回転数演算手段により演算
され、第１のトルク指令値は、演算された回転数及び検
出された回転数に応じてトルク指令値補正手段により補
正される。

【００１２】このようにして、電動発電機の回転数をフ
ィードバックするだけでエンジンと電動発電機との協調
運転が行われる。請求項２の発明にかかるハイブリッド
車両の発電制御装置では、前記第１のトルク指令値演算
手段は、所定のフィルタ演算を施して第１のトルク指令
値を演算するように構成されている。

【００１３】かかる構成によれば、エンジン及び電動発
電機に適した第１のトルク指令値の演算が可能となる。
請求項３の発明にかかるハイブリッド車両の発電制御装
置では、前記第１のトルク指令値演算手段は、エンジン
のトルク応答性及び電動発電機のトルク応答性の差異が
吸収されるように前記フィルタ演算を施すようにしてい
る。

【００１４】かかる構成によれば、第１のトルク指令値
は、エンジンのトルク応答性及び電動発電機のトルク応
答性の差異に応じて演算され、この第１のトルク指令値
に基づいてエンジン及び電動発電機のトルクが調整さ
れ、エンジン及び電動発電機のトルク応答性が略一致す
るようになる。請求項４の発明にかかるハイブリッド車
両の発電制御装置では、前記第１のトルク指令値演算手
段は、電動発電機のトルク応答性が第２のトルク指令値
の応答性よりも遅くなるように前記フィルタ演算を施す
ようにしている。

【００１５】かかる構成によれば、電動発電機のトルク
応答性が遅くなり、エンジンのトルクが電動発電機のト
ルクに追従するようになる。請求項５の発明にかかるハ
イブリッド車両の発電制御装置では、前記回転数演算手
段は、所定のフィルタ演算を施して回転数目標値を演算
するようにしている。

【００１６】かかる構成によれば、エンジン及び電動発
電機に適した回転数目標値の演算が可能となる。請求項
６の発明にかかるハイブリッド車両の発電制御装置で
は、前記回転数演算手段は、エンジンのトルク応答性及
び電動発電機のトルク応答性の差異が吸収されるように
前記フィルタ演算を施すようにしている。

【００１７】かかる構成によれば、エンジンのトルク応
答性と電動発電機のトルク応答性との差異に応じて、回
転数演算手段により演算される回転数指令値が演算され
る。この回転数指令値に基づいてエンジン及び電動発電
機の回転数が調整され、エンジン及び電動発電機のトル
ク応答性が略一致するようになる。請求項７の発明にか
かるハイブリッド車両の発電制御装置では、前記回転数
演算手段は、電動発電機のトルク応答性がエンジンのト
ルク応答性よりも遅くなるように前記フィルタ演算を施
すようにしている。

【００１８】かかる構成によれば、回転数がフィルタ演
算されて電動発電機のトルク応答性がエンジンのトルク
応答性よりもゆっくりとなる。

【００１９】

【発明の効果】請求項１の発明にかかるハイブリッド車
両の発電制御装置によれば、回転数をフィードバックす
るのみで、過渡状態も含めてエンジンと電動発電機を協
調して制御することができる。従って、ハイブリッド車
両の運転状態に応じて設定される発電要求が変更された
とき、エンジン出力を制御する際の応答性が運転条件に
よって異なるにもかかわらず、制御系の構成における調
整パラメータがほとんどなく、本作用を達成するための
調整作業を著しく低減することができる。また、エンジ
ンの不安定な緩衝状態も発生せず、発電出力を変化させ
る際の不要な排気や振動を防止することができる。

【００２０】請求項２の発明にかかるハイブリッド車両
の発電制御装置によれば、エンジン及び電動発電機に適
した第１のトルク指令値に変換することが可能となる。
請求項３の発明にかかるハイブリッド車両の発電制御装
置によれば、電動発電機及びエンジンのトルク応答性を
一致させることができ、エンジンのトルクが電動発電機
のトルクによく追従するようになる。

【００２１】請求項４の発明にかかるハイブリッド車両
の発電制御装置によれば、エンジンのトルクが電動発電
機のトルクにさらによく追従するようになり、発電出力
が変更されたときでも、電動発電機出力のオーバーシュ
ートもなく発電出力を安定制御することができる。請求
項５の発明にかかるハイブリッド車両の発電制御装置に
よれば、エンジン及び電動発電機に与えるのに適した回
転数目標値にすることが可能となる。

【００２２】請求項６の発明にかかるハイブリッド車両
の発電制御装置によれば、エンジンのトルクが電動発電
機のトルクにさらによく追従するようになる。請求項７
の発明にかかるハイブリッド車両の発電制御装置によれ
ば、電動発電機のトルク応答性の方がエンジンのトルク
応答性よりもゆっくりとなるので、無理のないエンジン
制御を行うことができ、電動発電機の制御よりも遅れる
ことなくエンジン制御を行うことができ、しかも、発電
出力を変化させる際の不要な排気や振動をさらに防止す
ることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図５に基づいて説明する。まず、第１の実施の形態に
ついて説明する。図１は第１の実施の形態の構成を示す
ブロック図である。バッテリ１０１は、同期電動機１０
２の電源である。

【００２４】同期電動機１０２には、同期電動機１０２
の回転を検出する回転センサ１０５と、同期電動機１０
２に流れる電流を検出する電流センサ１０６と、が備え
られている。そして、各センサ信号は、電流制御インバ
ータ１０３に入力される。電流制御インバータ１０３
は、これらのセンサ信号及び電動機電流指令値２０１に
基づいてバッテリ１０１の直流電力を交流電力に変換し
て同期電動機１０２へ供給する。

【００２５】ベクトル演算手段１０４は、電動機トルク
指令値２０２から同期電動機１０２の各種パラメータを
用いて電動機電流指令値２０１を演算する手段である。
車両制御装置１０７は、図示しないアクセルセンサやブ
レーキセンサ、車速センサ等から得られる車両状態信号
２０３を用いて電動機トルク指令値２０２を演算する装
置である。

【００２６】同期発電機１０９は交流電力を発生する交
流発電機であり、バッテリ１０１の電力供給源である。
そして、エンジン１０８に連結されて駆動される。エン
ジン１０８には、エンジン１０８の回転を検出する回転
センサ１１３、そして、図示しない吸入空気量センサや
排気センサ、水温センサ等の各種センサが備えられてい
る。

【００２７】尚、同期発電機１０９はエンジン１０８に
回転数比が１：１で連結されているときは、エンジン１
０８の回転数は同期発電機１０９の回転数と等しくな
り、回転センサ１１３により検出された回転数を１とし
て回転数比１：ｎのときはｎ倍した値が同期発電機１０
９の回転数となる。この回転センサ１１３が回転数検出
手段に相当する。

【００２８】これらのセンサ信号は、エンジン制御装置
１１０に入力される。エンジン制御装置１１０は、これ
らのセンサ信号に基づいて燃料供給装置や点火コイル等
の各種アクチュエータとの間でエンジン制御信号２１０
を入出力することによりエンジン１０８を制御する。同
期発電機１０９には、同期発電機１０９に流れる電流を
検出する電流センサ１１４が備えられている。

【００２９】電流制御インバータ１１１は、回転センサ
１１３からの信号と電流センサ１１４からの信号とに基
づいて、同期発電機１０９に流れる電流を発電機電流指
令値２０４に制御し、同期発電機１０９からの交流電力
をバッテリ１０１へ供給する直流電力に変換する。ベク
トル演算手段１１２は、第２の発電機トルク指令値２０
５から同期発電機１０９の各種パラメータを用いて発電
機電流指令値２０４を演算する手段である。

【００３０】発電出力演算手段１１５は、バッテリの充
放電状態や車両の走行状態等の情報を用いて要求発電量
を演算し、さらに、それを達成するためのエンジン１０
８および同期発電機１０９の回転数指令値２０７と同期
発電機１０９が出力するべき第１の発電機トルク指令値
２０８を演算する手段である。目標回転数演算手段１１
６は、回転数指令値から所定の演算に従って回転数目標
値２０６を演算する手段である。

【００３１】回転数制御手段１１７は、回転数目標値２
０６と回転センサ１１３から得られる実際の回転数とか
ら同期発電機１０９の回転数が回転数目標値２０６にな
るような第２の発電機トルク指令値２０５を演算する手
段である。トルク制御手段１１８は、第２の発電機トル
ク指令値２０５が第１の発電機トルク指令値２０８にな
るようなスロットル開度指令値２０９を演算する手段で
ある。

【００３２】スロットル開度制御手段１１９は、エンジ
ン１０８の吸入空気制御弁であるスロットルバルブ１２
０の開度がスロットル開度指令値２０９となるようなス
ロットル駆動信号をエンジン制御信号２１０として出力
する手段である。尚、この車両制御装置１０７が第１の
トルク指令値演算手段に相当し、電流制御インバータ１
０３、ベクトル演算手段１０４、電流制御インタータ１
１１及びベクトル演算手段１１２が回転数演算手段とト
ルク指令値補正手段とに相当し、発電出力演算手段１１
５が第２のトルク指令値演算手段に相当し、トルク制御
手段１１８が駆動力指令値演算手段に相当し、スロット
ル開度制御手段１１９がエンジン制御手段に相当し、回
転センサ１１３が回転数検出手段に相当する。

【００３３】また、本実施の形態では、電動機、発電機
に、夫々、同期電動機１０２、同期発電機１０９を用い
たが、これに限らず、インバータによってトルク制御可
能なものであれば、例えば、それぞれ誘導電動機、誘導
発電機のような交流機を用いることもできる。次に動作
を説明する。

【００３４】まず、車両走行系の動作について説明す
る。車両制御装置１０７には、アクセルセンサやブレー
キセンサ、車速センサ等から得られる車両状態信号２０
３が入力され、電動機トルク指令値２０２が演算され、
ベクトル演算手段１０４に出力される。ベクトル演算手
段１０４では、電動機トルク指令値２０２に基づいて同
期電動機１０２の各種パラメータを用いて電動機電流指
令値２０１が演算され、電流制御インバータ１０３で
は、回転センサ１０５と電流センサ１０６に基づいて通
電電流が電動機電流指令値２０１になるような制御が行
われ、バッテリ１０１の直流電力は交流電力に変換され
て同期電動機１０２へ供給される。

【００３５】次に、発電制御装置の動作について説明す
る。まず、発電出力演算手段１１５では、要求発電量Ｐ
_reqが演算される。この要求発電量Ｐ_reqは、車両の走
行状態やバッテリの充放電状態を考慮して決定される。
図２は、本実施の形態における動作の一例を示す。

【００３６】この例では、時刻ｔ1 において、発電出力
演算手段１１５の演算する要求発電量Ｐ_reqが、Ｐ１か
らＰ２に変化し、時刻ｔ２においてＰ１に戻る場合を示
している。尚、Ｐ１、Ｐ２は、夫々、効率を無視した発
電量であり、効率を考慮した実際の発電量Ｐ1'、Ｐ2'
は、以下の式によって表される。

【００３７】Ｐ1'＝Ｐ１×η１Ｐ2'＝Ｐ２×η２但し、η１：回転数Ｎ１、出力トルク−Ｔ１のときの発
電効率 η２：回転数Ｎ２、出力トルク−Ｔ２のときの発電効率となる。効率を考慮せずに説明すると、発電電力量＝（発電機の回転数）×（出力トルク）となり、Ｐ１，Ｐ２は以下のように表される。

【００３８】Ｐ１＝Ｎ１×Ｔ１Ｐ２＝Ｎ２×Ｔ２但し、Ｎ１、Ｎ２：回転数Ｔ１、Ｔ２：夫々、回転数Ｎ１、Ｎ２のときの出力トル
クこの式に基づいて発電出力演算手段１１５から目標回転
数演算手段１１６には、回転数指令値２０７が出力さ
れ、トルク制御手段１１８には、第１の発電機トルク指
令値２０８が出力される。

【００３９】時刻ｔ1 において要求発電量Ｐ_reqがＰ１
からＰ２に変化したとき、発電出力演算手段１１５から
出力される回転数指令値２０７は図２（Ａ）に示すよう
にＮ１からＮ２に変化し、第１の発電機トルク指令値２
０８は図２（Ｂ）に示すように−Ｔ１から−Ｔ２に変化
する。また、時刻ｔ２では、同様に、要求発電量Ｐ_req
がＰ２からＰ１に変化するのに伴って、回転数指令値２
０７は図２（Ａ）に示すようにＮ２からＮ１に、第１の
発電機トルク指令値２０８は図２（Ｂ）に示すように−
Ｔ２から−Ｔ１に変化する。

【００４０】目標回転数演算手段１１６では、回転数指
令値２０７に所定の演算処理が施され、図２（Ａ）に示
すような回転数目標値２０６が演算される。所定の演算
とは、例えばエンジントルク制御系の応答性と比較し
て、ゆっくりした応答性を実現するような演算である。
本実施の形態では、例えば、以下のような２次フィルタ
を用いて演算を行う。

【００４１】Ｔ（ｓ）＝１／（ｓ＋２ζωｓ＋ω）但し、Ｔ（ｓ）：伝達関数 ζ：ダンピング係数 ω：カットオフ周波数尚、ダンピング係数ζ、カットオフ周波数ωは、エンジ
ン１０８のトルク制御遅れと回転数の遅れ要素（慣性）
を考慮して決定される。

【００４２】回転数制御手段１１７には、演算された回
転数目標値２０６と回転センサ１１３からの実際の回転
数Ｎ_actとが入力され、この回転数目標値２０６及び実
際の回転数Ｎ_actに基づいて例えば、比例積分制御等を
用いて第２の発電機トルク指令値２０５が演算される。
第２の発電機トルク指令値２０５はベクトル演算手段１
１２に入力される。

【００４３】同期発電機１０９の出力トルクは、この第
２の発電機トルク指令値２０５に基づいてベクトル演算
手段１１２及び電流制御インタータ１１１により制御さ
れる。このトルク制御系の応答速度は、電気的な出力制
御であるので非常に速く、したがって、回転制御のフィ
ードバックゲインも高く設定できるため、実際の回転数
Ｎ_actは、図２に示すように回転数目標値２０６によく
追従する。

【００４４】ベクトル演算手段１１２では、同期発電機
１０９のパラメータを用いて、発電機電流指令値２０４
が演算される。例えば、回転子とともに回転するｄ−ｑ
座標系を考え、ｑ軸電流指令値ｌｑ＊、ｄ軸電流指令値
ｉｄ＊を、夫々、ｌｑ＊＝Ｔ／（ｐ×Φ）ｉｄ＊＝０但し、Ｔ：同期発電機の出力トルクｐ：同期発電機の極対数 Φ：同期発電機の電気子巻線鎖交磁束数とすれば、動機電動機１０９の出力トルクを制御でき
る。

【００４５】また、同期発電機１０９の回転数およびバ
ッテリ１０１の直流電源電圧に応じてｄ軸電流指令値ｉ
ｄ＊を負の値に設定することにより、弱め界磁の効果を
達成することができる。尚、誘導発電機を使用したとき
は、よく知られた誘導機のベクトル制御法を用いれば、
同様に誘導機のトルクを制御するための電流指令値が求
められる。

【００４６】さらに、電流制御インバータ１１１では、
電流センサ１１４から得られる実際の発電機電流値が発
電機電流指令値２０４になるように、同期発電機１０９
に印加する電圧が制御される。その際、回転センサ１１
３から得られる同期発電機１０９の回転子の回転位置を
用いて、三相交流とｄ−ｑ座標との変換が行われる。こ
のように、既知の発電機パラメータを用いて得られる発
電機電流指令値２０４に発電機電流を制御することによ
って、発電機トルクを制御することが可能となり、同期
発電機１０９は第２の発電機トルク指令値２０５に基づ
いて制御される。そして、図２（Ｂ）に示すごとく、第
２の発電機トルク指令値２０５に実際の発電機トルクＴ
_Gactは精度よく制御される。

【００４７】一方、第２の発電機トルク指令値２０５は
トルク制御手段１１８にも入力され、第２の発電機トル
ク指令値２０５が第１の発電機トルク指令値２０８にな
るようにスロットル開度指令値２０９が演算される。す
なわち、図２に示すように、時刻ｔ１においては、第１
の発電機トルク指令値２０８が−Ｔ１から−Ｔ２に変化
するのに応じて、スロットル開度指令値２０９をα１か
らα２に増大させ、それとともに、実際のスロットル開
度α_actがスロットル開度制御手段１１９によりα１か
らα２に制御される。その結果、スロットルバルブ１２
０の開度に応じた吸入空気量がエンジン１０８に供給さ
れ、その吸入空気量に応じた燃料噴射制御および点火時
期制御等がエンジン制御装置１１０により行われる。

【００４８】これにより、エンジン１０８の出力トルク
Ｔ_Eは、図２（Ｄ）に示すように、Ｔ３からＴ４に制御
される。この時点で、エンジン１０８の出力トルクＴ４
と、同期発電機１０９の出力トルク−Ｔ２および摩擦等
の負荷トルクの合計とが釣り合って回転数ＮはＮ２に維
持される。

【００４９】また、エンジン１０８のトルク制御系が、
スロットル開度の制御系のダイナミクスと吸入空気系の
ダイナミクスのため、フィードバックゲインを高く設定
することができないので、トルク指令値に対する応答性
が低下するが、そのエンジン１０８の出力トルクに応
じ、実際の回転数Ｎ_actが回転数目標値２０６となるよ
うに、同期発電機１０９の出力トルクＴ_Gが制御される
ので、過渡状態でもエンジン１０８の稼働状態は安定す
る。

【００５０】このように、同期発電機１０９の回転数Ｎ
および出力トルクＴ_Gが、過渡も含めて良好に制御され
る結果、これらの積として得られる発電出力ＰもＰ１か
らＰ２へ良好に制御されることになる。同様に、図２
（Ａ），（Ｂ）に示すように、時刻ｔ２では、要求発電
量Ｐ_reqの変化に応じて回転数はＮ２からＮ１へ、発電
機トルクは−Ｔ２から−Ｔ１へ、発電出力はＰ２からＰ
１に良好に制御される（ただし、実際の発電出力は、Ｐ
２’およびＰ１’）。

【００５１】かかる構成によれば、第２の発電機トルク
指令値２０５は、検出されたエンジン１０８（同期発電
機１０９）の回転数に基づいて演算され、その第２の発
電機トルク指令値に基づいてエンジン１０８が制御され
るため、過渡状態も含めてエンジン１０８の回転数をフ
ィードバックするだけでエンジン１０８と発電機１０９
とを協調運転することができる。従って、制御系の構成
における調整パラメータがほとんどなく、本作用を達成
するための調整作業を著しく低減することができ、ま
た、エンジンの不安定な緩衝状態も発生せず、発電出力
を変化させる際の不要な排気や振動を防止することがで
きる。

【００５２】また、本実施の形態では、回転数指令値２
０７にフィルタ演算を施して回転数目標値２０６を演算
し、その回転数目標値２０６に対して回転数制御を行っ
ているが、回転数指令値２０７に対して回転数制御を行
うことで定数的な発電出力の制御を達成している。回転
数目標値２０６を用いることで、エンジン１０８の応答
遅れに対する過渡的な排気や燃費への影響を防ぐことが
でき、発電出力の過渡的なズレを防ぐこともできる。

【００５３】そして、要求されるトルクに対してゆっく
りした応答性を有する第２の発電機トルク２０８及び回
転数目標値２０６を演算してエンジン１０８を制御する
ようにしたので、発電出力を安定制御することができ
る。尚、本実施の形態では、目標回転数を演算するのに
２次フィルタを用いたが、これに限らず、以下のような
１次フィルタ、あるいは高次フィルタを用いることもで
きる。

【００５４】Ｔ（ｓ）＝１／（τｓ＋１）但し、τ：フィルタの時定数フィルタの時定数Ｔは、エンジン１０８の遅れ時間の最
大値を考慮して決定される。また、高次フィルタでは、
エンジンによる回転数制御系のダイナミクスを考慮して
決定される。回転数の制定時間は次数が増えるに従って
短くなるが、フィルタの演算時間も増加する。

【００５５】次に第２の実施の形態について説明する。
このものは、要求されるトルクに対してゆっくりした応
答性を有する発電機トルク目標値を演算してから、エン
ジンのトルク制御を行うようにしたものである。図３は
第２の実施の形態の構成を示すブロック図である。尚、
図１と同じ機能を有するブロックについては、同一符号
を付して説明は省略する。

【００５６】第２の実施の形態では、発電出力演算手段
１１５とトルク制御手段１１８との間に目標トルク演算
手段１２１が備えられている。この目標トルク演算手段
１２１により、第１の発電機トルク指令値２０８に基づ
いて発電機トルク目標値２１１が演算される。図４に、
本実施の形態における動作の波形図を示す。

【００５７】この例では、第１の実施の形態と同様に、
発電出力演算手段１１５の演算する要求発電量Ｐ
_reqが、時刻ｔ１においてＰ１からＰ２に変化し、時刻
ｔ２においてＰ１に戻る場合を示している。それに伴っ
て、時刻ｔ１では、発電出力演算手段１１５から出力さ
れる回転数指令値２０７がＮ１からＮ２に変化し、第１
の発電機トルク指令値２０８が−Ｔ１から−Ｔ２にそれ
ぞれ変化する。

【００５８】また、時刻ｔ２では、回転数指令値２０７
がＮ２からＮ１に、第１の発電機トルク指令値２０８が
−Ｔ２から−Ｔ１にそれぞれ戻る。目標トルク演算手段
１２１では、第１の発電機トルク指令値２０８に第１の
実施の形態と同じような演算が施され、図４（Ｂ）に示
すような発電機トルク目標値２１１が出力される。

【００５９】尚、このフィルタの応答性については、こ
の応答性とエンジントルクの応答性とを含めた第１の発
電機トルク指令値２０８に対する実際のエンジントルク
Ｔ_Eの応答性が、回転数目標値２０６の応答性と比較し
て速くなるように設定される。つまり、回転数目標値２
０６の応答性を発電機トルク目標値２１１の応答性より
も遅くする。

【００６０】この回転数指令値２０７と発電機トルク目
標値２１１とに従って、トルク制御手段１１８では、ス
ロットル開度指令値２０９が演算され、実際の発電機ト
ルクＰが発電機トルク目標値２１１に追従するように、
すなわち、実際の発電機トルクＰおよび摩擦等の負荷ト
ルクと釣り合うように、エンジントルクＴ_Eに必要なス
ロットル開度指令値２０９が演算される。それととも
に、スロットル開度制御手段１１９およびエンジン制御
手段１１０によって、スロットル開度指令値２０９に応
じたエンジン１０８の出力が制御される。

【００６１】ただし、スロットル開度の制御系と吸入空
気系のダイナミクスの影響で、エンジントルクＴ_Eの過
渡時の制御精度が発電機トルクＴ_Gに比較して低下する
ため、発電機トルク目標値２１１に対する実際の発電機
トルクＴ_Gの追従性は低下する。このように、第２の実
施の形態では、第１の発電機トルク指令値２０８に基づ
いて、ゆっくりした応答性を有する発電機トルク目標値
２１１を演算し、この発電機トルク目標値２１１に基づ
いてエンジンを制御するようにしている。

【００６２】第１の実施の形態では、発電要求が変化し
た際に実際の発電機トルクＴ_Gのオーバーシュートが若
干見られるが、第２の実施の形態では、このようなオー
バーシュートは見られない。また、回転数目標値２０６
の時定数（応答性）を発電機トルク目標値２１１の時定
数よりも大きくしているため、エンジントルクと発電機
トルクとを協調して制御することが可能となっている。
即ち、回転数目標値２０６の時定数を発電機トルク目標
値２１１の時定数より小さければ、図５（Ｂ）に示すよ
うに、要求発電量Ｐ_reqが変化した際のある時間、実際
の発電機トルクＴ_Gactが、発電機トルク目標値２１１と
逆の方向に制御され、その結果、実際の発電出力Ｐが要
求発電量Ｐ_reqに対して逆方向に制御されるのが分か
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図。

【図２】図１の動作を示す波形図。

【図３】本発明の第２の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図。

【図４】図３の動作を示す波形図。

【図５】図３のトルク応答性を説明するための波形図。

【符号の説明】

１０１バッテリ１０２同期電動機１０５、１１３回転センサ１１６目標回転数演算手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バッテリと、該バッテリを電源とすると共に、バッテリに電力を給電
する走行用電動発電機と、該電動発電機を駆動するエンジンと、を備えたハイブリッド車両において、前記エンジン及び電動発電機に与える第１のトルク指令
値を演算する第１のトルク指令値演算手段と、前記トルク指令値演算手段により演算された第１のトル
ク指令値に基づいて、前記電動発電機へ与える回転数を
演算する回転数演算手段と、前記第１のトルク指令値から前記エンジンへ与える第２
のトルク指令値を演算する第２のトルク指令値演算手段
と、前記第２のトルク指令値演算手段により演算された第２
のトルク指令値に基づいて、エンジンの駆動力を指令す
るエンジン駆動力指令値を演算するエンジン駆動力指令
値演算手段と、該エンジン駆動力指令値に基づいて、エンジンを制御す
るエンジン制御手段と、前記電動発電機の回転数を検出する回転数検出手段と、前記回転数演算手段により演算された回転数及び回転数
検出手段により検出された回転数に応じて、前記第１の
トルク指令値を補正するトルク指令値補正手段と、を備
えたことを特徴とするハイブリッド車両の発電制御装
置。
【請求項２】前記第１のトルク指令値演算手段は、所定
のフィルタ演算を施して第１のトルク指令値を演算する
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の
発電制御装置。
【請求項３】前記第１のトルク指令値演算手段は、エン
ジンのトルク応答性及び電動発電機のトルク応答性の差
異が吸収されるように前記フィルタ演算を施すことを特
徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の発電制御
装置。
【請求項４】前記第１のトルク指令値演算手段は、電動
発電機のトルク応答性が第２のトルク指令値の応答性よ
りも遅くなるように前記フィルタ演算を施すことを特徴
とする請求項２に記載のハイブリッド車両の発電制御装
置。
【請求項５】前記回転数演算手段は、所定のフィルタ演
算を施して回転数目標値を演算することを特徴とする請
求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のハイブリッド
車両の発電制御装置。
【請求項６】前記回転数演算手段は、エンジンのトルク
応答性及び電動発電機のトルク応答性の差異が吸収され
るように前記フィルタ演算を施すことを特徴とする請求
項５に記載のハイブリッド車両の発電制御装置。
【請求項７】前記回転数演算手段は、電動発電機のトル
ク応答性がエンジンのトルク応答性よりも遅くなるよう
に前記フィルタ演算を施すことを特徴とする請求項５に
記載のハイブリッド車両の発電制御装置。