WO2019215847A1 - 電動機の制御方法及び電動機の制御装置 - Google Patents

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WO2019215847A1
WO2019215847A1 PCT/JP2018/017954 JP2018017954W WO2019215847A1 WO 2019215847 A1 WO2019215847 A1 WO 2019215847A1 JP 2018017954 W JP2018017954 W JP 2018017954W WO 2019215847 A1 WO2019215847 A1 WO 2019215847A1
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rotational speed
rotation speed
electric motor
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gain
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雄史 勝又
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日産自動車株式会社
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Definitions

  • the present invention relates to an electric motor control method and an electric motor control device.
  • Patent Document 1 In an engine that applies torque to the output shaft through a movable member that is driven by gas burned in the combustion chamber, periodic torque fluctuations occur on the output shaft.
  • a hybrid prime mover in which an electric motor (motor generator) is coupled to an output shaft and a torque fluctuation control device for the hybrid prime mover are known (see Patent Document 1).
  • Patent Document 1 a pulsation correction torque to be generated on the output shaft is calculated according to the operating state and rotation speed of the engine, and the pulsation compensation torque is generated by an electric motor. Thereby, engine torque pulsation is suppressed.
  • the pulsation correction torque is calculated by feed-forward based on the engine related signals, and the motor torque is controlled. For this reason, when the calculated pulsation correction torque and the actual torque of the engine deviate from each other, the periodic torque fluctuation cannot be canceled out, the rotational speed fluctuation occurs, and vibration and noise occur.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an electric motor control method and control apparatus capable of obtaining a desired electric motor rotation speed while suppressing vibration and noise. is there.
  • the motor control method and control apparatus feedback control the motor mechanically connected to the output shaft of the engine.
  • the rotational speed correction value for suppressing the periodic fluctuation component included in the torque output from the engine to the output shaft is superimposed on the rotational speed detection value or the target rotational speed of the electric motor, and the rotational speed correction value is superimposed.
  • the motor is feedback controlled using the detected rotation speed value or the target rotation speed.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a control apparatus for an electric motor 2 according to the first embodiment and a hybrid prime mover 3 including an engine 1 and an electric motor 2.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the rotation speed correction value calculation unit 13 of FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of the operation procedure of the control device for the electric motor 2 and the hybrid prime mover 3 shown in FIG.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the detailed operation of the gain adjuster 24, that is, the detailed procedure of step S13.
  • FIG. 5 is a graph showing an example of the relationship between the estimated value of the rotational speed fluctuation and a specific correction gain value.
  • FIG. 6 is a two-dimensional graph showing the operating point of the engine 1 determined from the rotational speed of the engine 1 and the output of the engine 1.
  • FIG. 7A shows a simulation result in the case where a gain for suppressing the torque pulsation component to the maximum is set, and a graph showing a time change of the rotation speed detection value ⁇ G (Comparative Example 1, Comparative Example 2, Example). It is.
  • FIG. 7B shows a simulation result when a gain for suppressing the torque pulsation component to the maximum is set. The torque pulsation component of the engine 1 and the time of the counter torque output by the electric motor 2 to cancel the torque pulsation component are shown. It is a graph which shows a change (comparative example 1, comparative example 2, an example).
  • FIG. 7A shows a simulation result in the case where a gain for suppressing the torque pulsation component to the maximum is set, and a graph showing a time change of the rotation speed detection value ⁇ G (Comparative Example 1, Comparative Example 2,
  • FIG. 8A shows a simulation result in the operation state of the electric motor 2 or the operation mode of the hybrid prime mover 3 that prioritizes the improvement of the power generation efficiency over the reduction of vibration or noise, and the time change of the rotation speed detection value ⁇ G (Comparative Example 1, It is a graph which shows the comparative example 2 and an Example.
  • FIG. 8B shows a simulation result in the operation state of the electric motor 2 or the operation mode of the hybrid prime mover 3 that prioritizes the improvement of power generation efficiency over the reduction of vibration or noise, in order to cancel the torque pulsation component and the torque pulsation component of the engine 1.
  • 6 is a graph showing a time change (Comparative Example 1, Comparative Example 2, Example) of the counter torque output by the electric motor 2.
  • FIG. 8C shows a simulation result in the operation state of the electric motor 2 or the operation mode of the hybrid prime mover 3 that prioritizes the improvement of the power generation efficiency over the reduction of vibration or noise, and the time change of the loss generated in the electric motor 2 (Comparative Example 1, It is a graph which shows the comparative example 2 and an Example.
  • FIG. 9 is a block diagram showing the control device for the electric motor 2 according to the second embodiment and the hybrid prime mover 3 including the engine 1 and the electric motor 2.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a series-type hybrid car to which the control device for the electric motor 2 of either FIG. 1 or FIG. 9 and the hybrid prime mover 3 are applied.
  • the electric motor 2 is mechanically connected to an output shaft 4 (for example, a crankshaft) of the engine 1.
  • the rotor shaft of the electric motor 2 is connected to the output shaft 4 of the engine 1 via a gear pair having a predetermined speed increasing ratio. Therefore, not only the torque generated by the engine 1 but also the torque generated by the electric motor 2 is applied to the output shaft 4.
  • the “predetermined speed increase ratio” is, for example, a ratio of one rotation of the engine 1 to two rotations of the electric motor 2.
  • the engine 1 converts the combustion pressure into torque of the output shaft 4 via a piston that reciprocates in the cylinder. For this reason, the torque output from the engine 1 to the output shaft 4 includes a periodic fluctuation component (referred to as “torque pulsation component”).
  • the torque pulsation component of the engine 1 causes periodic fluctuations in the rotational speed of the output shaft 4, and the fluctuations in the rotational speed cause noise (including a booming noise) or vibration, and give a sense of incongruity to surrounding people. End up. It is desired to reduce noise or vibration caused by the torque pulsation component of the engine 1. Note that the period and amplitude of the torque pulsation component can be calculated from the number of cylinders of the engine 1 and the rotational speed of the engine 1.
  • the control device for the electric motor 2 controls the electric motor 2 so that the rotation speed detection value ⁇ G that is a detection value of the rotation speed of the electric motor 2 matches the target rotation speed ⁇ CMD that is a control target of the rotation speed. This assumes feedback control (closed loop) for feedback control.
  • the control device for the electric motor 2 includes a rotation speed control unit 11 and a pulsation correction unit 12.
  • Ripple corrector 12 to the speed the motor 2 is a control amount of the feedback control, to superimpose the rotation speed correction value omega AM.
  • the “rotational speed correction value ⁇ AM ” is a rotational speed correction value for suppressing the torque pulsation component.
  • the number of revolutions of the electric motor 2 is a control amount of the feedback control
  • Ripple corrector 12 superimposes the rotational speed correction value omega AM relative to the rotational speed detection value omega G.
  • the pulsation correction unit 12 outputs a value obtained by superimposing the rotation speed correction value ⁇ AM on the rotation speed detection value ⁇ G to the rotation speed control unit 11 as “a corrected rotation speed detection value ⁇ FB ”.
  • a corrected rotation speed detection value ⁇ FB An example in which “the rotational speed of the electric motor 2 that is the control amount of the feedback control” is the target rotational speed ⁇ CMD will be described in the second embodiment.
  • Ripple corrector 12 includes a rotational speed correction value calculation unit 13 for calculating a revolution speed modification value omega AM, a superimposing section 14a for superposing a rotational speed correction value omega AM in rotation speed detection value omega G, a.
  • the rotational speed correction value calculation unit 13 calculates the rotational speed correction value from the disturbance component of the rotational speed, and adjusts the gain and phase of the rotational speed correction value, thereby generating the rotational speed correction value ⁇ AM and superimposing unit 14a.
  • the superimposing unit 14a can be configured by a normal adder circuit or adder having two inputs.
  • the superimposition unit 14a receives the rotation speed correction value ⁇ AM and the rotation speed detection value ⁇ G.
  • the superimposing unit 14a adds the rotation speed correction value ⁇ AM to the rotation speed detection value ⁇ G. In this way, the superimposing unit 14a outputs the corrected rotation speed detection value ⁇ FB by superimposing the rotation speed correction value ⁇ AM on the rotation speed detection value ⁇ G.
  • the detailed configuration and operation of the rotation speed correction value calculation unit 13 will be described later with reference to FIG.
  • the rotation speed control unit 11 feedback-controls the electric motor 2 using the corrected rotation speed detection value ⁇ FB instead of the rotation speed detection value ⁇ G.
  • the rotation speed control unit 11 uses the corrected rotation speed detection value ⁇ FB instead of the rotation speed detection value ⁇ G in the feedback control assumed by the control device.
  • the rotation speed control unit 11 feedback-controls the electric motor so that the corrected rotation speed detection value ⁇ FB matches the target rotation speed ⁇ CMD .
  • the rotation speed control unit 11 outputs the torque command value T ge * of the electric motor 2 in which the torque pulsation component is suppressed to the electric motor controller 44 by performing feedback control.
  • the rotation speed control unit 11 can be constituted by, for example, a PID controller (proportional-integral-derivative controller), and can be expressed by equation (1).
  • K P denotes the proportional gain (P gain)
  • K I denotes the integral gain (I gain)
  • K D represents a differential gain (D gain)
  • T D represents the time constant of the approximate differentiation
  • s is Laplace Indicates an operator.
  • the electric motor controller 44 is necessary for the electric motor 2 to output the torque command value T ge * according to the torque command value T ge * of the electric motor 2 and the rotation speed (for example, the rotation speed detection value ⁇ G ) of the electric motor 2.
  • the current value is determined, and the determined current is supplied to the electric motor 2.
  • the hybrid prime mover 3 includes a sensor unit 16 that measures a physical quantity indicating the rotation state of the electric motor 2 and detects a rotation speed detection value ⁇ G from the physical quantity.
  • the sensor unit 16 includes a rotation angle sensor that samples the rotation angle of the rotor shaft of the electric motor, and calculates the rotation speed of the rotor shaft, that is, the rotation speed detection value ⁇ G from the rotation angle measured by the rotation angle sensor. Also good.
  • the sensor unit 16 is not limited to the rotation angle sensor, and the rotation speed detection value ⁇ G may be obtained directly or indirectly by other known means.
  • an engine 1 and an electric motor 2 mounted on a series-type hybrid car will be described as an example of the hybrid prime mover 3. Therefore, the electric motor 2 can generate electric power with the driving force of the engine 1. Further, the electric motor 2 can consume electric power by rotating the output shaft 4 of the engine 1.
  • the driving force output by the engine 1 is used for power generation, but is not directly used for driving wheels, that is, for driving the vehicle.
  • control device for the hybrid prime mover 3 and the electric motor 2 can be applied not only to a series type hybrid car but also to a so-called parallel type hybrid car that uses both the engine 1 and the electric motor 2 for driving wheels.
  • control apparatus for the hybrid prime mover 3 and the electric motor 2 can be applied to other than the vehicle.
  • a control device for the hybrid prime mover 3 and the electric motor 2 can be used as a power generator used outdoors.
  • the target rotational speed ⁇ CMD input to the rotational speed control unit 11 is calculated by the operating point calculation unit 15.
  • the operating point calculation unit 15 Based on the target generated power P *, which is the target value of the power generated by the electric motor 2, the operating point calculation unit 15 outputs not only the target rotational speed ⁇ CMD but also the torque command of the engine 1 that the engine 1 outputs to the output shaft 1. to calculate the value T en *.
  • the target generated power P * is determined by, for example, a higher-level control block (not described in FIG. 1) included in the series-type hybrid car (described later with reference to FIG. 10) based on the accelerator pedal depression amount and the vehicle traveling speed. Calculated.
  • Engine controller 43 according to the rotation speed of the torque command value T en * and the engine 1 of the engine 1, and determines a control amount required for the engine 1 outputs a torque command value T en *, determined control amount
  • the engine 1 is driven based on the above.
  • the rotation speed correction value calculation unit 13 includes a plant model 21, a subtraction unit 22, a band pass filter 23, a gain adjuster 24, and a phase adjuster 25.
  • a torque command value T ge * of the electric motor 2 is input to the plant model 21.
  • the plant model 21 calculates a rotational speed estimated value ⁇ E that is an estimated value of the rotational speed of the electric motor 1 from the torque command value T ge * using a plant model in which a control target including the engine 1 and the electric motor 2 is modeled. .
  • the plant model 21 applies the plant model Gp (s) to be controlled represented by the equation (2) to the torque command value T ge * to calculate the estimated rotational speed value ⁇ E.
  • the plant model Gp (s) corresponds to a model of transfer characteristics between the torque command value T ge * and the rotation speed of the electric motor 1.
  • J indicates the inertia of the element connected to the motor 2
  • C indicates the viscosity coefficient
  • the subtraction unit 22 the rotational speed estimation value omega E and the rotational speed detection value omega G are input.
  • the subtracting unit 22 can be configured by a normal subtracting circuit or subtracter having two inputs.
  • Subtraction unit 22 subtracts the rotational speed estimate omega E from the rotational speed detection value omega G, and outputs the rotational speed of the disturbance component ⁇ motor 2.
  • the bandpass filter 23 receives a disturbance component ⁇ , which is the difference between the detected rotational speed value ⁇ G and the estimated rotational speed value ⁇ E.
  • the band-pass filter 23 performs a band-pass filter process with the frequency determined from the torque pulsation component as a center frequency on the disturbance component ⁇ , thereby calculating the rotation speed correction value ⁇ am .
  • the center frequency is a frequency that is equal to or close to the frequency of the torque pulsation component.
  • the rotation speed correction value ⁇ am output from the bandpass filter 23 is the rotation speed correction value before the gain and phase are adjusted.
  • the band pass filter 23 is expressed by, for example, the expression (3).
  • the bandpass filter 23 can be configured by a normal bandpass filter circuit.
  • ⁇ represents a damping coefficient
  • ⁇ n represents a natural frequency.
  • the natural frequency is adjusted so as to match or approximate the frequency of the torque pulsation component using the rotation speed detection value ⁇ G or the target rotation speed ⁇ CMD .
  • bandpass filters of other orders may be used.
  • the rotational speed correction value for suppressing the torque pulsation component is a correction value for canceling the torque pulsation component, it is a value obtained by reversing the sign of the rotational speed fluctuation caused by the torque pulsation component. Therefore, although not shown, the rotational speed correction value ⁇ am is calculated by inverting the sign of the value after the band pass filter processing.
  • a rotation speed correction value ⁇ am is input to the gain adjuster 24.
  • the gain adjuster 24 adjusts the gain of the rotation speed correction value ⁇ am . Detailed operation of the gain adjuster 24 will be described later with reference to FIGS.
  • the phase adjuster 25 receives the rotation speed correction value ⁇ am after the gain is adjusted.
  • Phase adjuster 25, the phase of the rotational speed correction value omega am is to match the phase of the torque ripple components, adjusting the rotational speed correction value omega am phases.
  • the order of gain adjustment and phase adjustment is not particularly limited. Either may be implemented first.
  • the phase adjuster 25 adjusts various delay components including the detection delay of the rotational speed by the sensor unit 16, the phase delay in the feedback control (rotational speed control system), and the response delay of the electric motor 2 with respect to the control command. Thereby, the periodic fluctuation of the rotational speed of the electric motor 2 caused by the torque pulsation component and the torque pulsation component can be efficiently suppressed.
  • phase characteristics are obtained in advance by calculation or experiment for the detection delay of the rotational speed, the phase delay in feedback control, and the response delay of the electric motor 2 with respect to the control command.
  • the phase delay of the rotational speed detection value ⁇ G or the target rotational speed ⁇ CMD is calculated in these frequency bands, and the response delay time ⁇ t1 is calculated.
  • the torque command value T ge * of the electric motor 2 is matched with the phase effective for suppressing the torque pulsation component, that is, the peak of the torque pulsation component of the next cycle.
  • Delay correction of the phase (T ⁇ t1) obtained by subtracting the response delay time ⁇ t1 is performed.
  • the response delay time ⁇ t1 corresponds to a delay component obtained by adding the rotation speed detection delay, the phase delay in the feedback control, and the response delay of the electric motor 2 to the control command.
  • the rotational speed is determined based on the time change of the torque value of the engine 1. It is possible to determine the torque pulsation component and its period (T) from the time change (detected value) of the rotational speed. Since the torque pulsation component is a periodic fluctuation, it is estimated that the same fluctuation occurs in the next period after the period in which the torque pulsation component is detected. Therefore, the rotational speed correction value omega AM, superimposes a rotation speed of the correction value for canceling the torque ripple component in the next period of the periodic detecting the variation of the rotational speed (period of the current).
  • the phase adjuster 25 is generated in the period following the period in which the detection delay, the phase delay, and the response delay occur based on the detection delay of the rotational speed, the phase delay in the feedback control, and the response delay of the electric motor 2 with respect to the control command. the variation of the rotation speed to adjust the phase of the rotational speed correction value omega AM for suppressing the.
  • Rotational speed correction value omega AM after gain and phase are adjusted is input to the superimposing unit 14a.
  • the superimposing unit 14a outputs the corrected rotation speed detection value ⁇ FB by superimposing the rotation speed correction value ⁇ AM after the gain and phase are adjusted on the rotation speed detection value ⁇ G.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an operation procedure of the control device for the electric motor 2 and the hybrid prime mover 3 shown in FIGS. 1 and 2 with reference to FIG. The series of procedures in FIG. 3 is repeatedly performed at a predetermined repetition period.
  • step S01 the sensor unit 16 detects the rotation speed detection value omega G.
  • step S03 the operating point calculating section 15 calculates a target rotation speed omega CMD based on the target generated power P *.
  • step S05 the rotation speed control unit 11 calculates the torque command value T ge * of the electric motor 2 so that the corrected rotation speed detection value ⁇ FB coincides with the target rotation speed ⁇ CMD that is the control target of the rotation speed.
  • the motor controller 44 determines a current value necessary for the motor 2 to output the torque command value T ge * according to the torque command value T ge * of the motor 2 and the rotation speed of the motor 2, and determines the determined current.
  • the electric motor 2 is supplied.
  • the plant model 21 calculates the estimated rotational speed value ⁇ E from the torque command value T ge * using a plant model obtained by modeling the control target including the engine 1 and the electric motor 2. Proceeding to step S09, the subtraction unit 22 outputs the disturbance component ⁇ of the rotational speed of the electric motor 2 by subtracting the rotational speed estimation value ⁇ E from the rotational speed detection value ⁇ G.
  • step S11 the band-pass filter 23, with respect to disturbance component [Delta] [omega, by applying the band-pass filter process having a center frequency determined from the torque ripple component, and calculates the rotational speed correction value omega am.
  • step S13 the gain adjuster 24 adjusts the gain of the rotation speed correction value ⁇ am . The detailed procedure of step S13 will be described later with reference to FIGS.
  • step S15 the phase adjuster 25 adjusts the phase of the rotational speed correction value ⁇ am so that the phase of the rotational speed correction value ⁇ am matches the phase of the torque pulsation component.
  • step S13 and step S15 may be performed in reverse order.
  • step S17 the superimposing unit 14a calculates the corrected rotational speed detection value ⁇ FB by superimposing the rotational speed correction value ⁇ AM after adjusting the gain and phase on the rotational speed detection value ⁇ G. To do.
  • the corrected rotation speed detection value ⁇ FB calculated in step S17 is an input value in step 05 of the next cycle in the flowchart of FIG.
  • the control device for the electric motor 2 shown in FIG. 1 performs the rotation speed of the electric motor 2 so that the rotation speed detection value (corrected rotation speed detection value ⁇ FB ) matches the target rotation speed ⁇ CMD by feedback control. Constitutes a rotation speed control system for controlling.
  • step S111 the gain adjuster 24 performs “gain compensation 1”.
  • the gain adjuster 24 compensates for a decrease in the gain of the rotation speed correction value ⁇ am due to a torque pulsation component or a fluctuation in the rotation speed. Periodic fluctuations occur in the rotational speed of the electric motor 2 due to the torque pulsation component.
  • the amplitude of the fluctuation of the rotational speed includes a magnitude (peak-to-peak) between the maximum value and the minimum value of the rotational speed.
  • the gain of the rotational speed correction value ⁇ am decreases greatly as the amplitude of the rotational speed fluctuation increases.
  • the gain adjuster 24 estimates the amplitude of fluctuations in the rotational speed in accordance with the operating state of the engine 1. A larger correction gain is applied as the estimated value of the amplitude of the rotation speed fluctuation increases. Thereby, the gain of the rotational speed correction value ⁇ am can be adjusted according to the magnitude of the rotational speed fluctuation.
  • “amplitude of torque pulsation component” may be used instead of “amplitude of fluctuation in rotational speed”.
  • a map indicating the estimated value of the rotational speed fluctuation associated with the rotational speed and the torque by previously obtaining a value of the torque pulsation component or the rotational speed fluctuation value with respect to the rotational speed and torque value of the electric motor 2 by calculation or experiment. Is previously stored in the memory. Based on the map, an estimated value of the rotational speed fluctuation is calculated from the rotational speed detection value or the torque command value. Based on the graph shown in FIG. 5, the gain of the rotational speed correction value ⁇ am is calculated from the estimated value of the rotational speed fluctuation.
  • the gain of the rotational speed correction value ⁇ am is increased, and when the estimated value of the rotational speed fluctuation is small, the gain of the rotational speed correction value ⁇ am is set small.
  • the relationship between the estimated value of the rotational speed fluctuation and the specific value of the correction gain is obtained by calculation or experiment, and is stored in advance in a memory, for example, as a graph shown in FIG.
  • the relationship between the estimated value of the torque pulsation component and the specific value of the correction gain is obtained by calculation or experiment and stored in advance in a memory as a graph.
  • step S112 the gain adjuster 24 performs “gain compensation 2”.
  • the response delay of the electric motor 2 with respect to the control command causes not only a phase shift but also a gain decrease.
  • gain compensation 2 a decrease in the gain of the rotational speed correction value ⁇ am caused by the response delay of the control command is compensated.
  • the higher the rotation speed the greater the delay in detection of the rotation speed, and the gain decreases.
  • the detection delay of the rotational speed can be a factor that decreases the gain.
  • the gain adjuster 24 compensates for a decrease in gain that decreases due to a response delay of the electric motor 2 with respect to the control command and a detection delay of the rotational speed.
  • the gain adjuster 24 multiplies the gain coefficient by 1 / (K1 ⁇ K2).
  • the rotation speed detection value ⁇ G or the rotation speed detection delay gain in the frequency band near the target rotation speed ⁇ CMD is set as K1
  • the response delay gain of the control command is set as K2.
  • the gain adjuster 24 performs “gain compensation 3”.
  • the gain adjuster 24 sets a smaller gain in the operating state of the electric motor 2 that prioritizes the power generation efficiency of the electric motor 2 than in other operating states of the electric motor 2 excluding this operating state.
  • the gain adjuster 24 adjusts the gain of the rotational speed correction value ⁇ am based on the priority between the power generation efficiency of the motor and the vibration or noise caused by the torque pulsation component.
  • the “priority” is an index indicating whether to give priority to increasing the power generation efficiency of a motor or reducing vibration or noise caused by a torque pulsation component.
  • the gain adjuster 24 sets a smaller gain when the priority of the power generation efficiency of the electric motor 2 is higher than when the priority of vibration or noise is high. On the other hand, the gain adjuster 24 sets a larger gain when the priority of vibration or noise is high than when the priority of power generation efficiency of the electric motor 2 is high. Note that a specific gain value or gain change value is obtained in advance by experiment or calculation.
  • FIG. 6 is a two-dimensional graph showing the operating point of the engine 1 determined from the rotational speed of the engine 1 and the output of the engine 1.
  • the gain adjuster 24 sets a higher priority for the power generation efficiency of the electric motor in an operation region including a specific operation point.
  • An operation region in which vibration or noise is a concern and an operation region in which power generation efficiency or fuel consumption is given priority are obtained in advance and stored in, for example, a map shown in FIG.
  • a region where the priority of power generation efficiency of the electric motor 2 is high is determined in advance as a fuel efficiency priority operation region RG_OPT and stored in the memory.
  • the other driving regions except the fuel efficiency priority driving region RG_OPT are determined in advance as a region having high vibration or noise priority and stored in the memory.
  • the gain adjuster 24 refers to the graph shown in FIG. 6 and determines whether or not the current operating point of the engine 1 is the fuel efficiency priority operation region RG_OPT . In other words, it is determined whether the electric motor 2 is in an operating state that prioritizes the power generation efficiency of the electric motor 2 or whether the electric motor 2 is in an operating state that prioritizes vibration or noise. In the operation state of the electric motor 2 that prioritizes the power generation efficiency of the electric motor 2, a smaller gain is set as compared with the other operation states of the electric motor 2.
  • the fuel efficiency priority operation region RG_OPT is an operation region in which it is desired to operate with the loss of the electric motor 2 as low as possible at the best fuel efficiency point, for example.
  • the gain adjuster 24 can automatically determine the priority described above based on the graph shown in FIG. 6 and adjust the gain of the rotation speed correction value ⁇ am .
  • the fuel consumption priority operation region RG_OPT is set to an operation region including a part of the engine optimum fuel consumption line P_OPT composed of an operation point where the combustion efficiency of the engine 1 is high.
  • a dotted line in FIG. 6 indicates an engine maximum output line P_MAX including an operating point at which the output of the engine 1 is maximized.
  • the fuel consumption priority operation region RG_OPT may be set to an operation region other than the example shown in FIG.
  • the gain of the rotational speed correction value ⁇ am in the operation region in which vibration or noise can be reduced and the power generation efficiency of the electric motor 2 can be improved may be set larger than in other operation regions. Vibration or noise due to fluctuations in the rotational speed can be suppressed without significantly increasing power generation loss. Even if the gain of the rotational speed correction value ⁇ am is increased, an operation region in which the loss of the electric motor 2 does not increase so much is obtained in advance by experiments or calculations.
  • the gain adjuster 24 determines whether or not the motor 2 is in an operating state giving priority to the power generation efficiency of the motor 2 based on the operation mode of the hybrid prime mover 3. Good.
  • the hybrid prime mover 3 has a plurality of operation modes including a quietness priority mode for driving with priority on quietness and a fuel efficiency priority mode (including an eco mode) for driving with priority on energy efficiency. Yes.
  • the hybrid prime mover 3 is operated in the quiet priority mode, it is determined that the motor 2 is in an operating state that gives priority to vibration or noise, or that the motor 2 is not in an operating state that gives priority to the power generation efficiency of the motor 2. it can.
  • the gain adjuster 24 can set a larger gain when the hybrid prime mover 3 is operated in the quiet priority mode than in the fuel efficiency priority mode.
  • the “energy efficiency of the hybrid prime mover 3” includes the combustion efficiency of the engine 1, the power generation efficiency of the electric motor 2, or the energy efficiency of the entire hybrid prime mover 3 that combines the combustion efficiency of the engine 1 and the power generation efficiency of the electric motor 2.
  • the gain adjuster 24 is based on the state of a switch provided for operation by a passenger of the hybrid car or a user of the hybrid prime mover 3, and the power generation efficiency of the motor 2 is as follows. It may be determined whether or not the electric motor 2 is in an operating state in which priority is given.
  • the switch may be a switch that can directly select the operation state of the electric motor 2 that prioritizes the power generation efficiency of the electric motor 2 and the other operation state.
  • the switch may be a switch in which the operation mode of the hybrid prime mover 3 can be switched between a plurality of operation modes including a quietness priority mode and a fuel efficiency priority mode (including an eco mode).
  • a quietness priority mode and a fuel efficiency priority mode (including an eco mode).
  • a fuel efficiency priority mode including an eco mode
  • the switch may be a switch that can switch the operation mode of the hybrid car equipped with the hybrid prime mover 3.
  • the operation mode of the hybrid car includes operation modes similar to the quietness priority mode and the fuel efficiency priority mode of the hybrid prime mover 3.
  • the gain adjuster 24 can set a larger gain when the hybrid prime mover 3 is operated in the quiet priority mode than in the fuel efficiency priority mode.
  • the gain adjuster 24 operates the motor 2 with priority on the power generation efficiency of the motor 2 based on the state of charge (SOC) of the battery included in the hybrid car. It may be determined whether or not it is in a state.
  • the battery secondary battery
  • the gain adjuster 24 is in the operating state of the electric motor 2 giving priority to vibration or noise, or the operating state of the electric motor 2 giving priority to the power generation efficiency of the electric motor 2 Judge that it is not.
  • the gain adjuster 24 can adjust the gain based on the SOC of the battery included in the hybrid car. Specifically, the gain adjuster 24 can set a smaller gain when the SOC of the battery is less than or equal to the threshold, compared to when the SOC of the battery is greater than the threshold.
  • gain compensation 3 has been described with reference to the four embodiments, a plurality of embodiments arbitrarily selected from the four embodiments may be combined.
  • FIG. 7A and FIG. 7B show the simulation results when a gain for setting the torque pulsation component to the maximum is set.
  • Figure 7A shows the time variation of the rotation speed detection value omega G.
  • FIG. 7B shows the time change of the counter torque output from the electric motor 2 in order to cancel the torque pulsation component of the engine 1.
  • Example indicates the result of using the control device and the control method according to the first embodiment.
  • Comparative Example 1 indicates a comparative example in which the phase adjustment by the phase adjuster 25 (step S15 in FIG. 3) is not performed in the control device and the control method according to the first embodiment.
  • “Comparative example 2” indicates a comparative example in which the gain adjustment by the gain adjuster 24 (step S13 in FIG. 3) is not performed in the control device and control method according to the first embodiment.
  • the phase of the counter torque related to “Comparative Example 1” does not match the phase of the torque pulsation component. For this reason, even if the counter torque is superimposed on the torque pulsation component, as shown in FIG. 7A, the rotational speed detection value ⁇ G still has a periodic fluctuation with a large amplitude.
  • a pulsation compensation torque is calculated based on a signal acquired from a sensor related to the engine 1.
  • the phase of the counter torque cannot be matched with the phase of the actual torque pulsation component due to a signal communication delay or a control response delay. For this reason, the fluctuation
  • the phase of the counter torque according to the “example” coincides with the phase of the torque pulsation component because the phase adjustment is performed. Since the gain compensation 1 to gain compensation 3 shown in FIG. 4 are performed, the gain (amplitude) of the counter torque is larger than that of the comparative example 2. For this reason, by superimposing the counter torque whose phase and gain are adjusted on the torque pulsation component, as shown in FIG. 7A, the amplitude of the periodic fluctuation of the rotation speed detection value ⁇ G is changed to Comparative Example 1. And compared with the comparative example 2, it can suppress small. That is, since fluctuations in the rotational speed caused by the torque pulsation component of the engine 1 can be suppressed, vibrations or noises caused by the fluctuations in the rotational speed can be reduced.
  • FIGS. 8A to 8C show the simulation results in the operation state of the electric motor 2 or the operation mode of the hybrid prime mover 3 that prioritizes the improvement of power generation efficiency over the reduction of vibration or noise.
  • Figure 8A shows the time variation of the rotation speed detection value omega G.
  • FIG. 8B shows the time change of the counter torque output from the electric motor 2 in order to cancel the torque pulsation component of the engine 1.
  • FIG. 8C shows the time change of the loss occurring in the electric motor 2.
  • the conditions indicated by “Comparative Example 1”, “Comparative Example 2”, and “Example” are the same as those in FIGS. 7A and 7B.
  • the correction gain for compensating the torque pulsation component is set low.
  • the gain (amplitude) of the counter torque of the “example” is smaller than that of FIG. 7B, and the effect of suppressing the torque pulsation component is lower than that of the example shown in FIGS. 7A and 7B.
  • FIG. 8C although “Example” and “Comparative Example 1” have the same loss, as shown in FIG. 8A, “Example” is better than “Comparative Example 1”.
  • the amplitude of fluctuations in the rotational speed can be kept small. As a result, it is possible to reduce vibrations or noise caused by fluctuations in the rotational speed while maintaining the power generation efficiency of the electric motor 2 and thus the fuel consumption of the hybrid car at a high level.
  • the periodic fluctuation component (torque pulsation component) included in the torque output from the engine 1 to the output shaft 4 is suppressed with respect to the rotation speed (rotation speed detection value ⁇ G ) of the electric motor 2 which is a control amount of feedback control.
  • the rotational speed correction value omega AM for the gain of the frequency components of the engine torque pulsation in the frequency response of the feedback control (closed loop) is improved.
  • the torque pulsation component of the engine 1 and the actual engine torque are prevented from deviating, and the rotational speed of the electric motor 2 can be feedback controlled to the target value while suppressing fluctuations in the rotational speed due to the torque pulsation component. it can. That is, the desired number of rotations of the electric motor 2 can be obtained while suppressing vibration and noise.
  • both the stability of the rotational speed control and the pulsation compensation of the engine 1 can be achieved.
  • the rotational speed control unit 11 and the pulsation correcting unit 12 can be designed individually. It can. For this reason, it is possible to correct the torque pulsation component while ensuring the stability of the rotational speed control.
  • the frequency response of feedback control (closed loop) is determined by the gain set for the purpose of speed control. For this reason, it is possible to easily ensure the stability of the rotational speed control system despite correcting the torque pulsation component. Specifically, it is possible to easily set the gains of the rotational speed control and torque pulsation correction.
  • the estimated rotational speed value is calculated using the plant model, the disturbance component of the torque output from the engine 1 is extracted, and the rotational speed correction value ⁇ AM for suppressing the torque pulsation component from the disturbance component is calculated by the bandpass filter processing. To do. Thereby, the fluctuation
  • the phase of the rotation speed correction value for suppressing the fluctuation in the rotation speed that occurs in the period following the period in which the detection delay of the rotation speed, the phase delay in the feedback control, and the response delay of the electric motor 2 with respect to the control command has occurred is adjusted. .
  • the rotational speed correction value can be accurately adjusted using the periodicity of the rotational speed fluctuation.
  • the vibration or noise can be effectively suppressed by adjusting the gain by correcting the gain component decreased due to the detection delay of the rotational speed and the response delay of the electric motor 2 with respect to the control command.
  • the amplitude of the torque pulsation component or the amplitude of the rotation speed fluctuation caused by the torque pulsation component is estimated, and the larger the estimated amplitude is, the larger the gain is set. It can be effectively suppressed.
  • the gain is adjusted by setting a smaller gain than in other operating states other than the operating state.
  • the rotor shaft of the electric motor 2 is connected to the output shaft 4 of the engine 1 through a gear pair having a predetermined speed increasing ratio. Since the torque output from the electric motor 2 is applied to the output shaft 4 of the engine 1 via the gear pair, fluctuations in the rotational speed of the rotating shaft can be reduced to suppress vibration or noise.
  • a counter torque command value for compensating for the engine pulsation component is calculated by feedforward control based on a signal related to the engine 1, and the torque output from the electric motor 2 is controlled based on the counter torque command value. It is difficult to synchronize the counter torque of the motor 2 with the torque pulsation component of the engine 1 due to a response delay such as a detection delay of the crank angle sensor of the engine 1, a communication delay between the engine controller and the motor controller, and a torque response delay of the motor 2. It is. For this reason, the torque pulsation component cannot be canceled out by the counter torque, the rotational speed fluctuates, and vibration or noise occurs. Further, since the feed-forward control is performed, when the calculated counter torque command value and the actual torque of the engine 1 deviate, the torque pulsation component cannot be canceled out, the rotational speed fluctuates, and vibration or noise occurs. Will occur.
  • a rotation speed correction value for canceling the torque pulsation component is superimposed on the rotation speed (rotation speed detection value ⁇ G ) of the electric motor 2 that is a control amount of feedback control.
  • the gain of the torque pulsation component in the frequency response of the feedback control (closed loop) is improved.
  • the torque pulsation component of the engine 1 and the actual engine torque are prevented from deviating, and the rotational speed of the electric motor 2 can be feedback controlled to the target value while suppressing fluctuations in the rotational speed due to the torque pulsation component. it can.
  • the control device for the electric motor 2 according to the second embodiment is different from the first embodiment (FIG. 1) in the following points. That is, the superimposing section 14b according to the second embodiment, the rotational speed correction value omega AM generated by the revolution speed modification value calculating unit 13, by superimposing the target rotation speed omega CMD, the corrected target rotational speed omega CMD2 Is output.
  • the pulsation correction unit 12 according to the second embodiment is different from the other examples is the target rotation speed omega CMD of the "rotational speed of the electric motor 2 is a control amount of the feedback control", the rotational speed correction value omega Superimpose AM .
  • Rotation speed control unit 11 instead of the target rotation speed omega CMD with the corrected target rotation speed omega CMD2, feedback control of the electric motor 2.
  • the rotation speed control unit 11, in the feedback control by the control device is assumed to use the corrected target rotational speed omega CMD2 instead of the target rotational speed omega CMD.
  • the rotation speed control unit 11 feedback-controls the electric motor so that the rotation speed detection value ⁇ G matches the corrected target rotation speed ⁇ CMD2 .
  • the rotation speed control unit 11 outputs the torque command value T ge * of the electric motor 2 in which the torque pulsation component is suppressed to the electric motor controller 44 by performing feedback control.
  • the engine 1 is a drive source when the electric motor 2 is used as a generator.
  • the engine 1 transmits a driving force (torque) for generating power by the electric motor (generator) 2 to the generator 2 in the firing state.
  • the generator 2 generates electricity by rotating with the driving force (torque) of the engine 1.
  • the engine 1 when the engine 1 is stopped, the engine 1 can be cranked and started by supplying electric power to the generator 2 to drive the generator 2 in power.
  • the engine 1 is rotated by a driving force (torque) output from the electric motor (generator) 2 in the motoring state. Thereby, the electric motor (generator) 2 can also consume electric power.
  • the generator inverter 46 is connected to the generator 2, the battery 47, and the drive inverter 49.
  • the generator inverter 46 converts AC power generated by the generator 2 in the fired state into DC power and supplies it to the battery 47 or the drive inverter 49.
  • the generator inverter 46 reversely converts DC power into AC power in the motoring state and supplies it to the generator 2.
  • the battery 47 charges the regenerative power of the generator 2 and the drive motor 50 and discharges the drive power.
  • the drive inverter 49 converts the DC power supplied from the battery 47 and the generator inverter 46 into AC power and supplies the AC power to the drive motor 50.
  • the drive inverter 49 reversely converts the regenerative power (AC power) of the drive motor 50 into DC power and supplies it to the battery 47 and the generator inverter 46.
  • the driving motor 50 generates a driving force (torque) and transmits the driving force (torque) to the driving wheels (52a, 52b) via the speed reducer 51.
  • the drive motor 50 is rotated by the drive wheels (52a, 52b) when the hybrid car (simply called “vehicle”) travels. Energy is regenerated by generating regenerative power with the regenerative driving force at this time.
  • the engine controller 43 in order to realize the torque command value of the engine 1 commanded by the system controller 41 T en *, in response to signals such as rotational speed and temperature of the engine 1, the engine 1 throttle, ignition timing, and Adjust the fuel injection amount.
  • the generator controller 44 performs switching control of the generator inverter 46 in accordance with the rotation speed and voltage of the generator 2 in order to realize the torque command value T ge * of the electric motor 2 that is commanded from the system controller 41.
  • the battery controller 45 measures the state of charge (SOC) of the battery 47 based on the current and voltage charged / discharged to the battery 47 and outputs it to the system controller 41. Further, the power that can be input and the power that can be output are calculated according to the temperature, internal resistance, and SOC of the battery 47 and output to the system controller 41.
  • SOC state of charge
  • the drive motor controller 48 performs switching control of the drive inverter 49 according to the rotation speed and voltage of the drive motor 50 in order to realize the command value of the drive torque commanded from the system controller 41.
  • the system controller 41 inputs the vehicle driver's accelerator pedal operation amount, vehicle speed, vehicle condition including the gradient, data indicating the SOC received from the battery controller 45, input power, output power, and power generated by the generator 2. Is done. Based on the input information, a command value for the drive torque is calculated to the drive motor controller 48. Further, the system controller 41 calculates a target generated power P * that is a target value of the generated power for charging the battery 47 or supplying it to the drive motor 50. The target generated power P * is input to the operating point calculation unit 15 in FIG. 1 or FIG.
  • the control device (the rotational speed control unit 11, the pulsation correction unit 12, and the operating point calculation unit 15) of the electric motor 2 shown in the first embodiment (FIG. 1) or the second embodiment (FIG. 9) is, for example, the system shown in FIG. It corresponds to the power generation control unit 42 of the controller 41.
  • the whole or a part of the control device for the electric motor 2 shown in the first embodiment (FIG. 1) or the second embodiment (FIG. 9) is a third controller that is neither the system controller 41 nor the generator controller 44. Can also be realized.
  • the processing circuit includes a programmed processing device such as a processing device including an electrical circuit.
  • Processing devices also include devices such as application specific integrated circuits (ASICs) and conventional circuit components arranged to perform the functions described in the embodiments.
  • ASICs application specific integrated circuits

Abstract

電動機（２）の制御方法では、エンジン（１）の出力軸（４）に機械的に接続された電動機（２）を、電動機（２）の回転数の検出値である回転数検出値（ωＧ）が、回転数の制御目標である目標回転数（ωＣＭＤ）に一致するように、フィードバック制御する。回転数検出値（ωＧ）又は目標回転数（ωＣＭＤ）に対して、エンジン（１）が出力軸（４）に出力するトルクに含まれる周期的な変動成分を抑制するための回転数の補正値である回転数補正値（ωＡＭ）を重畳し、回転数補正値（ωＡＭ）を重畳した回転数検出値（ωＧ）又は目標回転数（ωＣＭＤ）を用いて、電動機（２）をフィードバック制御する。

Description

電動機の制御方法及び電動機の制御装置
　本発明は、電動機の制御方法及び電動機の制御装置に関するものである。
　燃焼室で燃焼したガスにより駆動される可動部材を介して出力軸にトルクを付与するエンジンにおいて、出力軸には、周期的なトルクの変動が生じる。この周期的なトルクの変動を抑制するために、出力軸に電動機（モータジェネレータ）を結合したハイブリッド原動機、及び、ハイブリッド原動機のトルク変動制御装置が知られている（特許文献１参照）。特許文献１では、エンジンの運転状態と回転速度に応じて出力軸に発生させる脈動補正トルクを演算し、電動機で脈動補償トルクを発生させる。これにより、エンジントルク脈動を抑制している。
特開平１１－３５０９９８号公報
　しかし、エンジン関連信号に基づき、フィードフォワードで脈動補正トルクを算出し、電動機のトルクを制御する。このため、算出した脈動補正トルクとエンジンの実トルクが乖離した場合、周期的なトルクの変動を打ち消すことができず、回転数の変動が発生し、振動や騒音が発生する。
　本発明は、上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、振動や騒音を抑制しつつ所望の電動機の回転数を得ることができる電動機の制御方法及び制御装置を提供することである。
　本発明の一態様に係わる電動機の制御方法及び制御装置は、エンジンの出力軸に機械的に接続された電動機をフィードバック制御する。電動機の回転数検出値又は目標回転数に対して、エンジンが出力軸に出力するトルクに含まれる周期的な変動成分を抑制するための回転数補正値を重畳し、回転数補正値を重畳した回転数検出値又は目標回転数を用いて、電動機をフィードバック制御する。
　本発明の一態様によれば、振動や騒音を抑制しつつ所望の電動機の回転数を得ることができる。
図１は、第１実施形態に係わる電動機２の制御装置、及びエンジン１及び電動機２を含むハイブリッド原動機３を示すブロック図である。 図２は、図１の回転数補正値演算部１３の詳細な構成を示すブロック図である。 図３は、図１に示した電動機２の制御装置及びハイブリッド原動機３の動作手順の一例を示すフローチャートである。 図４は、ゲイン調整器２４の詳細な動作、つまりステップＳ１３の詳細な手順を示すフローチャートである。 図５は、回転数変動の推定値と具体的な補正ゲインの値との関係の一例を示すグラフである。 図６は、エンジン１の回転数とエンジン１の出力から定まるエンジン１の運転点を示す２次元のグラフである。 図７Ａは、トルク脈動成分を最大限に抑制するためのゲインを設定した場合のシミュレーション結果を示し、回転数検出値ωＧの時間変化（比較例１、比較例２、実施例）を示すグラフである。 図７Ｂは、トルク脈動成分を最大限に抑制するためのゲインを設定した場合のシミュレーション結果を示し、エンジン１のトルク脈動成分、及びトルク脈動成分を打ち消すために電動機２が出力するカウンタートルクの時間変化（比較例１、比較例２、実施例）を示すグラフである。 図８Ａは、振動又は騒音の低減よりも発電効率の向上を優先する電動機２の運転状態又はハイブリッド原動機３の運転モードにおけるシミュレーション結果を示し、回転数検出値ωＧの時間変化（比較例１、比較例２、実施例）を示すグラフである。 図８Ｂは、振動又は騒音の低減よりも発電効率の向上を優先する電動機２の運転状態又はハイブリッド原動機３の運転モードにおけるシミュレーション結果を示し、エンジン１のトルク脈動成分、及びトルク脈動成分を打ち消すために電動機２が出力するカウンタートルクの時間変化（比較例１、比較例２、実施例）を示すグラフである。 図８Ｃは、振動又は騒音の低減よりも発電効率の向上を優先する電動機２の運転状態又はハイブリッド原動機３の運転モードにおけるシミュレーション結果を示し、電動機２に発生する損失の時間変化（比較例１、比較例２、実施例）を示すグラフである。 図９は、第２実施形態に係わる電動機２の制御装置、及びエンジン１及び電動機２を含むハイブリッド原動機３を示すブロック図である。 図１０は、図１又は図９のいずれか一方の電動機２の制御装置及びハイブリッド原動機３を適用したシリーズ方式のハイブリッドカーの構成を示すブロック図である。
　図面を参照して、実施形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
 （第１実施形態）
　図１を参照して、エンジン１及び電動機２を含むハイブリッド原動機３、及び第１実施形態に係わる電動機２の制御装置の構成を説明する。電動機２は、エンジン１の出力軸４（例えば、クランク軸）に機械的に接続されている。詳細には、電動機２のロータ軸は、エンジン１の出力軸４に対して、所定の増速比をもった歯車対を介して接続されている。よって、出力軸４には、エンジン１が生成するトルクのみならず、電動機２が生成するトルクも付与される。なお、「所定の増速比」は、例えば、電動機２の２回転に対してエンジン１の１回転の割合である。
　エンジン１は、シリンダを往復するピストンを介して燃焼圧力を出力軸４のトルクに変換する。このため、エンジン１が出力軸４に出力するトルクには、周期的な変動成分（「トルク脈動成分」と呼ぶ）が含まれる。エンジン１のトルク脈動成分によって出力軸４の回転数に周期的な変動が生じ、この回転数の変動は、騒音（こもり音を含む）又は振動を引き起こし、周囲の人間に対して違和感を与えてしまう。エンジン１のトルク脈動成分に起因する騒音又は振動を低減することが望まれる。なお、トルク脈動成分の周期及び振幅は、エンジン１の気筒数及びエンジン１の回転数から算出可能である。
　実施形態に係わる電動機２の制御装置は、電動機２の回転数の検出値である回転数検出値ωＧが、回転数の制御目標である目標回転数ωＣＭＤに一致するように、電動機２をフィードバック制御するフィードバック制御（閉ループ）を前提としている。
　電動機２の制御装置は、回転数制御部１１と、脈動補正部１２とを備える。脈動補正部１２は、フィードバック制御の制御量である電動機２の回転数に対して、回転数補正値ωＡＭを重畳する。「回転数補正値ωＡＭ」は、トルク脈動成分を抑制するための回転数の補正値である。第１実施形態では、「フィードバック制御の制御量である電動機２の回転数」が回転数検出値ωＧである例を説明する。脈動補正部１２は、回転数検出値ωＧに対して回転数補正値ωＡＭを重畳する。脈動補正部１２は、回転数検出値ωＧに回転数補正値ωＡＭが重畳された値を、「補正後回転数検出値ωＦＢ」として回転数制御部１１へ出力する。なお、「フィードバック制御の制御量である電動機２の回転数」が目標回転数ωＣＭＤである例は、第２実施形態で説明する。
　脈動補正部１２は、回転数補正値ωＡＭを演算する回転数補正値演算部１３と、回転数検出値ωＧに回転数補正値ωＡＭを重畳する重畳部１４ａと、を備える。回転数補正値演算部１３は、回転数の外乱成分から回転数補正値を算出し、回転数補正値のゲイン及び位相を調整することにより、回転数補正値ωＡＭを生成して重畳部１４ａに出力する。重畳部１４ａは、２つの入力を有する通常の加算回路又は加算器で構成することができる。重畳部１４ａには、回転数補正値ωＡＭ及び回転数検出値ωＧが入力される。重畳部１４ａは、回転数検出値ωＧに回転数補正値ωＡＭを加算する。このようにして、重畳部１４ａは、回転数検出値ωＧに対して回転数補正値ωＡＭを重畳することにより、補正後回転数検出値ωＦＢを出力する。なお、回転数補正値演算部１３の詳細な構成及び動作は、図２を参照して後述する。
　回転数制御部１１は、回転数検出値ωＧの代わりに補正後回転数検出値ωＦＢを用いて、電動機２をフィードバック制御する。換言すれば、回転数制御部１１は、制御装置が前提とするフィードバック制御において、回転数検出値ωＧの代わりに補正後回転数検出値ωＦＢを使用する。回転数制御部１１は、補正後回転数検出値ωＦＢが目標回転数ωＣＭＤに一致するように、電動機をフィードバック制御する。回転数制御部１１は、フィードバック制御を行うことにより、トルク脈動成分を抑制した電動機２のトルク指令値Ｔｇｅ*を電動機コントローラ４４へ出力する。
　回転数制御部１１は、例えば、ＰＩＤ制御器（比例－積分－微分制御器）で構成することができ、（１）式で表現することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ＫＰは比例ゲイン（Ｐゲイン）を示し、ＫＩは積分ゲイン（Ｉゲイン）を示し、ＫＤは微分ゲイン（Ｄゲイン）を示し、ＴＤは近似微分の時定数を示し、ｓはラプラス演算子を示す。
　電動機コントローラ４４は、電動機２のトルク指令値Ｔｇｅ*及び電動機２の回転数（例えば、回転数検出値ωＧ）に応じて、電動機２がトルク指令値Ｔｇｅ*を出力するために必要な電流値を決定し、決定した電流を電動機２に供給する。
　ハイブリッド原動機３は、電動機２の回転状態を示す物理量を計測し、当該物理量から回転数検出値ωＧを検出するセンサユニット１６を備える。例えば、センサユニット１６は、電動機のロータ軸の回転角度をサンプリングする回転角度センサを備え、回転角度センサが計測する回転角度からロータ軸の回転数、即ち、回転数検出値ωＧを算出してもよい。センサユニット１６には、回転角度センサに限らず、その他の既知の手段によって、回転数検出値ωＧを直接或いは間接的に求めてもよい。
　実施形態では、ハイブリッド原動機３の一例として、シリーズ方式のハイブリッドカーに搭載されるエンジン１及び電動機２について説明する。よって、電動機２はエンジン１の駆動力により発電することができる。また、電動機２がエンジン１の出力軸４を回転させることにより電力を消費することができる。エンジン１が出力する駆動力は発電に用いられるが、車輪の駆動、即ち、車両の推進力として直接用いられない。
　なお、ハイブリッド原動機３及び電動機２の制御装置は、シリーズ方式のハイブリッドカーのみならず、エンジン１及び電動機２の双方を車輪の駆動に使用する、所謂、パラレル方式のハイブリッドカーにも適用可能である。更に、ハイブリッド原動機３及び電動機２の制御装置は、車両以外にも適用可能である。例えば、野外に使用する発電装置として、ハイブリッド原動機３及び電動機２の制御装置を用いることができる。
　回転数制御部１１に入力される目標回転数ωＣＭＤは、運転点演算部１５によって演算される。運転点演算部１５は、電動機２が発電する電力の目標値である目標発電電力Ｐ*に基づいて、目標回転数ωＣＭＤのみならず、エンジン１が出力軸１に出力するエンジン１のトルク指令値Ｔｅｎ*を演算する。目標発電電力Ｐ*は、例えば、アクセルペダルの踏み込み量、車両の走行速度に基づいて、シリーズ方式のハイブリッドカーが備える図１に図示しない上位の制御ブロック（図１０を参照して後述する）によって算出される。
　エンジンコントローラ４３は、エンジン１のトルク指令値Ｔｅｎ*及びエンジン１の回転数に応じて、エンジン１がトルク指令値Ｔｅｎ*を出力するために必要な制御量を決定し、決定した制御量に基づいてエンジン１を駆動する。
　図２を参照して、図１の回転数補正値演算部１３の詳細な構成を説明する。回転数補正値演算部１３は、プラントモデル２１と、減算部２２と、バンドパスフィルタ２３と、ゲイン調整器２４と、位相調整器２５とを備える。プラントモデル２１には、電動機２のトルク指令値Ｔｇｅ*が入力される。プラントモデル２１は、エンジン１及び電動機２を含む制御対象をモデル化したプラントモデルを用いて、トルク指令値Ｔｇｅ*から電動機１の回転数の推定値である回転数推定値ωＥを算出する。換言すれば、プラントモデル２１は、トルク指令値Ｔｇｅ*に対して、（２）式で表される制御対象のプラントモデルＧｐ（ｓ）を施して、回転数推定値ωＥを算出する。プラントモデルＧｐ（ｓ）は、トルク指令値Ｔｇｅ*と電動機１の回転数との伝達特性のモデルに相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　Ｊは電動機２につながる要素のイナーシャを示し、Ｃは粘性係数を示す。
　減算部２２には、回転数推定値ωＥ及び回転数検出値ωＧが入力される。減算部２２は、２つの入力を有する通常の減算回路又は減算器で構成することができる。減算部２２は、回転数検出値ωＧから回転数推定値ωＥを減算することにより、電動機２の回転数の外乱成分Δωを出力する。
　バンドパスフィルタ２３には、回転数検出値ωＧと回転数推定値ωＥとの差である外乱成分Δωが入力される。バンドパスフィルタ２３は、外乱成分Δωに対して、トルク脈動成分から定まる周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタ処理を施すことにより、回転数補正値ωａｍを算出する。例えば、中心周波数は、トルク脈動成分の周波数に等しい又は近い周波数である。但し、バンドパスフィルタ２３が出力する回転数補正値ωａｍは、ゲイン及び位相が調整される前の回転数補正値である。バンドパスフィルタ２３は、例えば、（３）式で表される。なお、バンドパスフィルタ２３は、通常のバンドパスフィルタ回路で構成することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ζは減衰係数を示し、ωｎは固有振動数を示す。固有振動数は、回転数検出値ωＧ又は目標回転数ωＣＭＤを用いて、トルク脈動成分の周波数と一致又は近似するように調整される。なお、ここでは２次のバンドパスフィルタの実施例を記載したが、他の次数のバンドパスフィルタを用いてもよい。
　トルク脈動成分を抑制するための回転数の補正値は、トルク脈動成分を打ち消すための補正値であるから、トルク脈動成分に起因する回転数の変動の正負を反転させた値である。よって、図示は省略するが、バンドパスフィルタ処理を施した後の値の正負を反転させることにより、回転数補正値ωａｍが算出される。
　ゲイン調整器２４には、回転数補正値ωａｍが入力される。ゲイン調整器２４は、回転数補正値ωａｍのゲインを調整する。ゲイン調整器２４の詳細な動作は、図４～図６を参照して、後述する。
　位相調整器２５には、ゲインが調整された後の回転数補正値ωａｍが入力される。位相調整器２５は、回転数補正値ωａｍの位相がトルク脈動成分の位相に整合するように、回転数補正値ωａｍの位相を調整する。なお、ゲイン調整と位相調整の順番は特に問わない。どちらを先に実施しても構わない。
　位相調整器２５は、センサユニット１６による回転数の検出遅れ、フィードバック制御（回転数制御系）における位相遅れ、及び制御指令に対する電動機２の応答遅れを含む各種の遅れ成分の調整を行う。これにより、トルク脈動成分及びトルク脈動成分に起因する電動機２の回転数の周期的な変動を効率よく抑制することが出来る。
　具体的には、回転数の検出遅れ、フィードバック制御における位相遅れ、及び制御指令に対する電動機２の応答遅れについて、位相特性をあらかじめ計算または実験により求めておく。次に、回転数検出値ωＧ又は目標回転数ωＣＭＤの位相遅れをこれらの周波数帯において算出し、かつ、応答遅れ時間Δｔ１を算出する。次に、電動機２のトルク指令値Ｔｇｅ*がトルク脈動成分を抑制するために効果的な位相、すなわち、次周期のトルク脈動成分のピークに合わせるように、トルク脈動成分の周期（Ｔ）から応答遅れ時間Δｔ１を減算した位相（Ｔ－Δｔ１）の遅れ補正を実施する。応答遅れ時間Δｔ１は、回転数の検出遅れ、フィードバック制御における位相遅れ、及び制御指令に対する電動機２の応答遅れを加算した遅れ成分に相当する。
　エンジン１の実際の点火タイミング、エンジン１へ供給される空気量をリアルタイムに求めることは難しく、検出遅れの要素となる。エンジン１のトルク値の時間変化に基づいて回転数が定まる。回転数の時間変化（検出値）からトルク脈動成分及びその周期（Ｔ）を求めることが可能である。トルク脈動成分は周期的な変動であるため、それを検出した周期の次の周期でも同様な変動が生じることが推測される。そこで、回転数補正値ωＡＭを、回転数の変動を検出した周期（現在の周期）の次の周期におけるトルク脈動成分を打ち消すための回転数の補正値として重畳する。
　位相調整器２５は、回転数の検出遅れ、フィードバック制御における位相遅れ、及び制御指令に対する電動機２の応答遅れに基づいて、検出遅れ、位相遅れ、及び応答遅れが発生した周期の次の周期で発生する回転数の変動を抑制するための回転数補正値ωＡＭの位相を調整する。
　ゲイン及び位相が調整された後の回転数補正値ωＡＭは、重畳部１４ａに入力される。重畳部１４ａは、回転数検出値ωＧに対して、ゲイン及び位相が調整された後の回転数補正値ωＡＭを重畳することにより、補正後回転数検出値ωＦＢを出力する。
　図３を参照して、図１及び２に示した電動機２の制御装置及びハイブリッド原動機３の動作手順を示すフローチャートである。図３の一連の手順は、所定の繰り返し周期において繰り返し実施される。
　ステップＳ０１において、センサユニット１６は回転数検出値ωＧを検出する。ステップＳ０３に進み、運転点演算部１５は目標発電電力Ｐ*に基づいて目標回転数ωＣＭＤを演算する。ステップＳ０５に進み、回転数制御部１１は、補正後回転数検出値ωＦＢが回転数の制御目標である目標回転数ωＣＭＤに一致するように、電動機２のトルク指令値Ｔｇｅ*を算出する。電動機コントローラ４４は、電動機２のトルク指令値Ｔｇｅ*及び電動機２の回転数に応じて、電動機２がトルク指令値Ｔｇｅ*を出力するために必要な電流値を決定し、決定した電流を電動機２に供給する。
　ステップＳ０７に進み、プラントモデル２１は、エンジン１及び電動機２を含む制御対象をモデル化したプラントモデルを用いて、トルク指令値Ｔｇｅ*から回転数推定値ωＥを算出する。ステップＳ０９に進み、減算部２２は、回転数検出値ωＧから回転数推定値ωＥを減算することにより、電動機２の回転数の外乱成分Δωを出力する。
　ステップＳ１１に進み、バンドパスフィルタ２３は、外乱成分Δωに対して、トルク脈動成分から定まる周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタ処理を施すことにより、回転数補正値ωａｍを算出する。ステップＳ１３に進み、ゲイン調整器２４は、回転数補正値ωａｍのゲインを調整する。ステップＳ１３の詳細な手順は、図４～図６を参照して後述する。
　ステップＳ１５に進み、位相調整器２５は、回転数補正値ωａｍの位相がトルク脈動成分の位相に整合するように、回転数補正値ωａｍの位相を調整する。ステップＳ１３とステップＳ１５は順番を逆にして実施してもよい。ステップＳ１７に進み、重畳部１４ａは、回転数検出値ωＧに対して、ゲイン及び位相を調整した後の回転数補正値ωＡＭを重畳することにより、補正後回転数検出値ωＦＢを算出する。ステップＳ１７で算出された補正後回転数検出値ωＦＢは、図３のフローチャートの次の周期のステップ０５における入力値となる。
　このようにして、図１に示す電動機２の制御装置は、フィードバック制御により回転数の検出値（補正後回転数検出値ωＦＢ）が目標回転数ωＣＭＤに一致するように電動機２の回転数を制御する回転数制御系を構成する。
　図４を参照して、ゲイン調整器２４の詳細な動作、つまりステップＳ１３の詳細な手順を説明する。ステップＳ１１１において、ゲイン調整器２４は、「ゲイン補償１」を実施する。ゲイン補償１において、ゲイン調整器２４は、トルク脈動成分又は回転数の変動による回転数補正値ωａｍのゲインの減少を補償する。トルク脈動成分に起因して電動機２の回転数に周期的な変動が生じる。回転数の変動の振幅には、回転数の極大値と極小値の間の大きさ（ピーク・ツー・ピーク）が含まれる。回転数の変動の振幅が大きいほど、回転数補正値ωａｍのゲインが大きく減少する。同様に、トルク脈動成分の振幅が大きいほど、回転数補正値ωａｍのゲインが大きく減少する。そこで、例えば図４に示すように、ゲイン調整器２４は、エンジン１の運転状態に応じて、回転数の変動の振幅を推定する。そして、回転数の変動の振幅の推定値が大きくなるほど、より大きな補正ゲインを付与する。これにより、回転数の変動の大きさに応じて回転数補正値ωａｍのゲインを調整することができる。なお、ゲイン補償１において、「回転数の変動の振幅」の代わりに、「トルク脈動成分の振幅」を用いても構わない。
　具体的には、計算また実験にて、電動機２の回転数及びトルク値に対するトルク脈動成分の値又は回転数の変動値を予め求め、回転数及びトルクに伴う回転数変動の推定値を示すマップとしてメモリに予め格納しておく。マップに基づいて、回転数検出値又はトルク指令値から回転数変動の推定値を算出する。図５に示すグラフに基づいて、回転数変動の推定値から回転数補正値ωａｍのゲインを算出する。回転数変動の推定値が大きい場合、回転数補正値ωａｍのゲインを大きくし、回転数変動の推定値が小さい場合は回転数補正値ωａｍのゲインを小さく設定する。回転数変動の推定値と具体的な補正ゲインの値との関係は、計算または実験にて求め、例えば図５に示すグラフとしてメモリに予め格納しておく。同様にして、トルク脈動成分の推定値と具体的な補正ゲインの値との関係は、計算または実験にて求め、グラフとしてメモリに予め格納しておく。
　ステップＳ１１２に進み、ゲイン調整器２４は、「ゲイン補償２」を実施する。制御指令に対する電動機２の応答遅れは、位相のズレのみならず、ゲイン減少の原因となる。ゲイン補償２では、制御指令の応答遅れによって生じる回転数補正値ωａｍのゲインの減少を補償する。回転数が高いほど、回転数の検出遅れも大きくなり、ゲインが減少してしまう。回転数の検出遅れは、ゲインが低下する要因となりうる。ゲイン補償２において、ゲイン調整器２４は、制御指令に対する電動機２の応答遅れ及び回転数の検出遅れによって減少するゲインの低下分を補償する。すなわち、ゲイン調整器２４は、ゲイン係数に対して１／（Ｋ１・Ｋ２）を乗ずる。ここで、回転数検出値ωＧ又は目標回転数ωＣＭＤ付近の周波数帯の回転数の検出遅れのゲインをＫ１とし、制御指令の応答遅れのゲインをＫ２とする。これにより、制御指令に対する電動機２の応答遅れ分及び回転数の検出遅れ分に伴うゲインの低下を補正することができる。なお、回転数の検出遅れのゲインＫ１及び制御指令の応答遅れのゲインＫ２は、実験又は計算により予め求めておく。
　ステップＳ１１３に進み、ゲイン調整器２４は、「ゲイン補償３」を実施する。ゲイン補償３において、ゲイン調整器２４は、電動機２の発電効率を優先する電動機２の運転状態では、この運転状態を除く電動機２の他の運転状態に比べて、小さなゲインを設定する。具体的に、ゲイン調整器２４は、電動機の発電効率とトルク脈動成分に起因する振動又は騒音との間の優先度に基づいて、回転数補正値ωａｍのゲインを調整する。「優先度」とは、電動機の発電効率を高めることと、トルク脈動成分に起因する振動又は騒音を低減することとのどちらを優先するかを示す指標である。ゲイン調整器２４は、電動機２の発電効率の優先度が高い場合、振動又は騒音の優先度が高い場合に比べて、小さなゲインを設定する。一方、ゲイン調整器２４は、振動又は騒音の優先度が高い場合、電動機２の発電効率の優先度が高い場合に比べて、大きなゲインを設定する。なお、具体的なゲインの値又はゲインの変更値は、実験又は計算により予め求めておく。
　ゲイン補償３の第１の実施例を、図６を参照して説明する。図６は、エンジン１の回転数とエンジン１の出力から定まるエンジン１の運転点を示す２次元のグラフである。図６のグラフにおいて、ゲイン調整器２４は、特定の運転点からなる運転領域において、電動機の発電効率の優先度を高く設定する。振動又は騒音が懸念される運転領域、及び発電効率又は燃費を優先する運転領域を予め求め、例えば図６に示すマップに格納する。図６に示すように、電動機２の発電効率の優先度が高い領域を、燃費優先運転領域ＲＧ＿ＯＰＴとして予め定め、メモリに格納する。燃費優先運転領域ＲＧ＿ＯＰＴを除く他の運転領域を、振動又は騒音の優先度が高い領域として予め定めメモリに格納する。ゲイン調整器２４は、図６に示すグラフを参照して、エンジン１の現在の動作点が、燃費優先運転領域ＲＧ＿ＯＰＴであるか否かを判断する。換言すれば、電動機２の発電効率を優先する電動機２の運転状態であるか、或いは振動又は騒音を優先する電動機２の運転状態であるかを判断する。電動機２の発電効率を優先する電動機２の運転状態である場合、電動機２の他の運転状態に比べて、小さなゲインを設定する。燃費優先運転領域ＲＧ＿ＯＰＴとは、例えば、最良燃費点にて電動機２の損失を極力下げて運転することが望まれる運転領域である。
　回転数補正値ωａｍのゲインを大きくすると、電動機２が出力するトルクも大きくなる。これに伴い、電動機２が消費する電力が増加するため、電動機２の損失も大きくなり、電動機２の発電効率が低下する。一方、回転数補正値ωａｍのゲインを大きくすることにより、回転数の変動も小さくなり、振動又は騒音も低減される。即ち、電動機２の発電効率の向上と振動又は騒音の低減との間には、一定のトレードオフの関係が存在する。ゲイン調整器２４は、図６に示すグラフに基づき、自動的に上記した優先度を判定して、回転数補正値ωａｍのゲインを調整することができる。
　図６に示す例では、燃費優先運転領域ＲＧ＿ＯＰＴは、エンジン１の燃焼効率が高い運転点からなるエンジン最適燃費線Ｐ＿ＯＰＴの一部を含む運転領域に設定されている。なお、図６中の点線は、エンジン１の出力が最も大きくなる運転点からなるエンジン最大出力線Ｐ＿ＭＡＸを示す。勿論、燃費優先運転領域ＲＧ＿ＯＰＴは、図６に示す例以外の運転領域に設定しても構わない。
　更に、回転数補正値ωａｍのゲインを大きくしても、電動機２の損失があまり増えることが無い運転領域が存在する場合がある。すなわち、振動又は騒音の低減と電動機２の発電効率の向上とを両立可能な運転領域が存在する場合がある。この場合、振動又は騒音の低減と電動機２の発電効率の向上とを両立可能な運転領域における回転数補正値ωａｍのゲインを、その他の運転領域に比べて大きく設定してもよい。発電の損失をあまり増やすことなく、回転数の変動による振動又は騒音を抑制できる。回転数補正値ωａｍのゲインを大きくしても、電動機２の損失があまり増えることが無い運転領域は、実験或いは計算により、予め求めておく。
　ゲイン補償３の第２の実施例として、ゲイン調整器２４は、ハイブリッド原動機３の運転モードに基づいて、電動機２の発電効率を優先する電動機２の運転状態であるか否かを判断してもよい。例えば、ハイブリッド原動機３は、静粛性を優先して運転する静粛性優先モードと、エネルギー効率を優先して運転する燃費優先モード（エコモードを含む）と、を含む複数の運転モードを有している。ハイブリッド原動機３が静粛性優先モードで運転されている場合は、振動又は騒音を優先する電動機２の運転状態である、或いは、電動機２の発電効率を優先する電動機２の運転状態ではない、と判断できる。一方、燃費優先モードで運転されている場合には、電動機２の発電効率を優先する電動機２の運転状態であると判断することができる。従って、ゲイン調整器２４は、ハイブリッド原動機３が静粛性優先モードで運転されている場合には、燃費優先モードで運転されている場合に比べて、大きなゲインを設定することができる。
　「ハイブリッド原動機３のエネルギー効率」には、エンジン１の燃焼効率、電動機２の発電効率、又はエンジン１の燃焼効率と電動機２の発電効率とを組み合わせたハイブリッド原動機３全体のエネルギー効率が含まれる。
　更に、ゲイン補償３の第３の実施例として、ゲイン調整器２４は、ハイブリッドカーの乗員又はハイブリッド原動機３の使用者が操作するために設けられたスイッチの状態に基づいて、電動機２の発電効率を優先する電動機２の運転状態である否かを判断してもよい。例えば、スイッチは、電動機２の発電効率を優先する電動機２の運転状態と、それ以外の運転状態とを、直接選択することができるスイッチであってもよい。
　或いは、スイッチは、ハイブリッド原動機３の運転モードが、静粛性優先モード及び燃費優先モード（エコモードを含む）を含む複数の運転モードの間で切り替えることができるスイッチであってもよい。上記したように、ハイブリッド原動機３の運転モードの切り替えに応じて、電動機２の運転状態も変更される。よって、スイッチの操作によって、間接的に、ゲインを調整することができる。
　更に、スイッチは、ハイブリッド原動機３を搭載したハイブリッドカーの運転モードを切り替えることができるスイッチであってもよい。ハイブリッドカーの運転モードには、ハイブリッド原動機３の静粛性優先モード及び燃費優先モードと同様な運転モードが含まれている。ゲイン調整器２４は、ハイブリッド原動機３が静粛性優先モードで運転されている場合は、燃費優先モードで運転されている場合に比べて、大きなゲインを設定することができる。
　更に、ゲイン補償３の第４の実施例として、ゲイン調整器２４は、ハイブリッドカーが備えるバッテリの充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ　Ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ）に基づいて、電動機２の発電効率を優先する電動機２の運転状態である否かを判断してもよい。バッテリ（二次電池）は、後述するように、ハイブリッドカーが備える電動機２により生成された電力を一時的に蓄えておく蓄電手段である。ゲイン調整器２４は、バッテリが蓄積する電気量が所定の閾値よりも大きい場合、振動又は騒音を優先する電動機２の運転状態である、或いは、電動機２の発電効率を優先する電動機２の運転状態ではない、と判断する。一方、バッテリが蓄積する電気量が所定の閾値以下である場合、電動機２の発電効率を優先する電動機２の運転状態である、と判断する。従って、ゲイン補償３において、ゲイン調整器２４は、ハイブリッドカーが備えるバッテリのＳＯＣに基づいて、ゲインを調整することができる。具体的には、ゲイン調整器２４は、バッテリのＳＯＣが閾値以下である場合には、バッテリのＳＯＣが閾値よりも大きい場合に比べて、小さなゲインを設定することができる。
　なお、ゲイン補償３を、４つの実施例を挙げて説明したが、４つの実施例から任意に選んだ複数の実施例を組み合わせて実施しても構わない。
　図７Ａ及び図７Ｂのグラフは、トルク脈動成分を最大限に抑制するためのゲインを設定した場合のシミュレーション結果を示す。図７Ａは、回転数検出値ωＧの時間変化を示す。図７Ｂは、エンジン１のトルク脈動成分を打ち消すために電動機２が出力するカウンタートルクの時間変化を示す。図７Ａ及び図７Ｂにおいて、「実施例」は、第１実施形態に係わる制御装置及び制御方法を用いた結果を示す。一方、「比較例１」は、第１実施形態に係わる制御装置及び制御方法において、位相調整器２５による位相の調整（図３のステップＳ１５）を実施しない比較例を示す。また、「比較例２」は、第１実施形態に係わる制御装置及び制御方法において、ゲイン調整器２４によるゲインの調整（図３のステップＳ１３）を実施しない比較例を示す。
　図７Ｂに示すように、「比較例１」に係わるカウンタートルクの位相は、トルク脈動成分の位相に一致していない。このため、トルク脈動成分に対してカウンタートルクを重畳しても、図７Ａに示すように、回転数検出値ωＧには、大きな振幅を持つ周期的な変動が残ってしまう。エンジン１に関連するセンサから取得される信号に基づき脈動補償トルクを算出する。「比較例１」では、位相調整を行わないため、信号の通信遅れや制御応答遅れにより、カウンタートルクの位相を実際のトルク脈動成分の位相に整合させることが出来ない。このため、回転数の変動が大きくなってしまう。
　「比較例２」では、図４に示すゲイン補償１～ゲイン補償３を実施していないため、カウンタートルクのゲイン（振幅）は小さい。このため、トルク脈動成分に対してカウンタートルクを重畳しても、図７Ａに示すように、回転数検出値ωＧには、大きな振幅を持つ周期的な変動が残ってしまう。「比較例２」では、ゲイン調整を行わないため、補正ゲインを大きく設定することができず、トルク脈動成分付近の周波数帯のゲインが高くない。このため、回転数の変動が大きくなってしまう。
　これに対して、「実施例」に係わるカウンタートルクの位相は、位相調整を実施するため、トルク脈動成分の位相に一致している。また、図４に示すゲイン補償１～ゲイン補償３を実施しているため、カウンタートルクのゲイン（振幅）は、比較例２に比べて大きい。このため、トルク脈動成分に対して、位相及びゲインが調整されたカウンタートルクを重畳することにより、図７Ａに示すように、回転数検出値ωＧの周期的な変動の振幅を、比較例１及び比較例２に比べて、小さく抑えることができる。すなわち、エンジン１のトルク脈動成分に起因する回転数の変動を抑制することができるので、回転数の変動に起因して生じる振動又は騒音を低減することができる。
　図８Ａ～図８Ｃのグラフは、振動又は騒音の低減よりも発電効率の向上を優先する電動機２の運転状態又はハイブリッド原動機３の運転モードにおけるシミュレーション結果を示す。図８Ａは、回転数検出値ωＧの時間変化を示す。図８Ｂは、エンジン１のトルク脈動成分を打ち消すために電動機２が出力するカウンタートルクの時間変化を示す。図８Ｃは、電動機２に発生する損失の時間変化を示す。なお、「比較例１」、「比較例２」及び「実施例」が示す条件は、図７Ａ及び図７Ｂと同じである。
　発電効率の向上を優先する場合、トルク脈動成分を補償するための補正ゲインは低く設定される。このため、図８Ｂに示すように、「実施例」のカウンタートルクのゲイン（振幅）は図７Ｂに比べて小さくなり、トルク脈動成分の抑制効果は、図７Ａ及び図７Ｂに示す実施例に比べて小さくなる。しかし、図８Ｃに示すように、「実施例」と「比較例１」とは損失が同等でありながら、図８Ａに示すように、「比較例１」に比べて「実施例」の方が、回転数の変動の振幅を小さく抑えることができる。結果として、電動機２の発電効率、ひいては、ハイブリッドカーの燃費を高い状態に維持しつつ、回転数の変動に起因する振動又は騒音を低減することができる。
　第１実施形態によれば、以下の作用効果を得ることができる。
　フィードバック制御の制御量である電動機２の回転数（回転数検出値ωＧ）に対して、エンジン１が出力軸４に出力するトルクに含まれる周期的な変動成分（トルク脈動成分）を抑制するための回転数補正値ωＡＭを重畳することで、フィードバック制御（閉ループ）の周波数応答におけるエンジントルク脈動の周波数成分のゲインが向上する。その結果、エンジン１のトルク脈動成分と実際のエンジントルクが乖離することが抑制され、トルク脈動成分に起因する回転数の変動を抑えつつ、電動機２の回転数を目標値にフィードバック制御することができる。つまり、振動や騒音を抑制しつつ所望の電動機２の回転数を得ることができる。これにより、回転数制御の安定性とエンジン１の脈動補償を両立することができる。
　電動機２の回転数を目標回転数に一致するように、回転数を制御する回転数制御系（閉ループを成すフィードバック制御）において、回転数制御部１１と脈動補正部１２を個別に設計することができる。このため、回転数制御の安定性を確保しつつトルク脈動成分を補正することができる。
　フィードバック制御の周波数応答におけるトルク脈動成分ではない周波数領域では、回転数制御を目的に設定したゲインによって、フィードバック制御（閉ループ）の周波数応答が決まる。このため、トルク脈動成分を補正しているにもかかわらず回転数制御系の安定性を容易に確保することができる。具体的には、回転数制御とトルク脈動補正の各々のゲインを容易に設定することができる。
　電動機２の回転数をフィードバック制御の制御量とする回転数制御系において、トルク脈動成分を補正するための補正トルクをトルク指令値Ｔｇｅ*に重畳した場合、補正トルクの重畳は、回転数制御系の外乱となる。これにより、回転数制御の安定性とエンジン１の脈動補償を両立するための制御定数の設定が煩雑となってしまう。これに対して、制御量である回転数（回転数検出値ωＧ）に対して回転数補正値を重畳することで、上記した回転数制御系の外乱は発生し難くなる。よって、安定した回転数制御が実現可能である。
　プラントモデルを用いて回転数推定値を算出し、エンジン１が出力するトルクの外乱成分を抽出し、バンドパスフィルタ処理により外乱成分からトルク脈動成分を抑制するための回転数補正値ωＡＭを算出する。これにより、トルク脈動成分による回転数の変動をより精度良く抑制することができる。
　回転数補正値ωａｍのゲインを調整し、回転数補正値ωａｍの位相を調整し、ゲイン及び位相を調整した後の回転数補正値ωＡＭを、回転数検出値ωＧに対して重畳する。これにより、回転数の変動を効率よく抑制することができる。
　回転数の検出遅れ、フィードバック制御における位相遅れ、及び制御指令に対する電動機２の応答遅れが発生した周期の次の周期で発生する回転数の変動を抑制するための回転数補正値の位相を調整する。回転数の変動の周期性を利用して回転数補正値を精度良く調整することができる。
　回転数の検出遅れ、制御指令に対する電動機２の応答遅れにより減少したゲイン成分を補正することによりゲインを調整することにより、振動又は騒音を効果的に抑制することができる。
　エンジン１の運転状態に応じて、トルク脈動成分の振幅又はトルク脈動成分に起因する回転数の変動の振幅を推定し、推定した振幅が大きいほど、大きなゲインを設定することにより、振動又は騒音を効果的に抑制することができる。
　電動機２の発電効率を優先する電動機２の運転状態では、当該運転状態を除く他の運転状態に比べて、小さなゲインを設定することによりゲインを調整する。これにより、電動機２の発電効率の向上と振動又は騒音の低減を両立することができるので、ユーザの利便性が向上する。
　電動機２のロータ軸は、所定の増速比をもった歯車対を介してエンジン１の出力軸４に接続されている。電動機２が出力するトルクが、歯車対を介してエンジン１の出力軸４へ付加されるので、回転軸の回転数の変動を小さくして、振動又は騒音を抑制することができる。
　以下に示す比較例３との対比により、実施形態の作用効果を説明する。比較例３では、エンジン１に関連する信号に基づき、フィードフォワード制御にてエンジン脈動成分を補償するカウンタートルク指令値を算出し、カウンタートルク指令値に基づき、電動機２が出力するトルクを制御する。エンジン１のクランク角センサの検出遅れ、エンジンコントローラと電動機コントローラ間の通信遅れ、電動機２のトルク応答遅れなどの応答遅れによって、電動機２のカウンタートルクをエンジン１のトルク脈動成分に同期させることが困難である。このため、カウンタートルクによりトルク脈動成分を打ち消すことができず、回転数の変動が発生し、振動又は騒音が発生してしまう。また、フィードフォワード制御であるため、算出したカウンタートルク指令値とエンジン１の実際のトルクとが乖離した場合、トルク脈動成分を打ち消すことができず、回転数の変動が発生し、振動又は騒音が発生してしまう。
　これに対して、第１実施形態では、フィードバック制御の制御量である電動機２の回転数（回転数検出値ωＧ）に対して、トルク脈動成分を打ち消すための回転数補正値を重畳する。これにより、フィードバック制御（閉ループ）の周波数応答におけるトルク脈動成分のゲインが向上する。その結果、エンジン１のトルク脈動成分と実際のエンジントルクが乖離することが抑制され、トルク脈動成分に起因する回転数の変動を抑えつつ、電動機２の回転数を目標値にフィードバック制御することができる。
　（第２実施形態）
　図９を参照して、第２実施形態に係わる電動機２の制御装置、及びエンジン１及び電動機２を含むハイブリッド原動機３を説明する。
　第２実施形態に係わる電動機２の制御装置は、第１実施形態（図１）に比べて、次の点が相違する。即ち、第２実施形態に係わる重畳部１４ｂは、回転数補正値演算部１３により生成された回転数補正値ωＡＭを、目標回転数ωＣＭＤに重畳することにより、補正後目標回転数ωＣＭＤ２を出力する。換言すれば、第２実施形態に係わる脈動補正部１２は、「フィードバック制御の制御量である電動機２の回転数」の他の例である目標回転数ωＣＭＤに対して、回転数補正値ωＡＭを重畳する。
　回転数制御部１１は、目標回転数ωＣＭＤの代わりに補正後目標回転数ωＣＭＤ２を用いて、電動機２をフィードバック制御する。換言すれば、回転数制御部１１は、制御装置が前提とするフィードバック制御において、目標回転数ωＣＭＤの代わりに補正後目標回転数ωＣＭＤ２を使用する。回転数制御部１１は、回転数検出値ωＧが補正後目標回転数ωＣＭＤ２に一致するように、電動機をフィードバック制御する。回転数制御部１１は、フィードバック制御を行うことにより、トルク脈動成分を抑制した電動機２のトルク指令値Ｔｇｅ*を電動機コントローラ４４へ出力する。
　その他は、第１実施形態に係わる電動機２の制御装置、及びエンジン１及び電動機２を含むハイブリッド原動機３と同じであり、説明を省略する。
　第２実施形態によれば、第１実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
　（第３実施形態）
　第３実施形態では、第１実施形態（図１）又は第２実施形態（図９）のいずれか一方の電動機２の制御装置及びハイブリッド原動機３を適用したシリーズ方式のハイブリッドカーの構成例を説明する。
　エンジン１は、電動機２を発電機として用いる場合の駆動源である。エンジン１は、ファイヤリング状態において、電動機（発電機）２が発電するための駆動力（トルク）を発電機２へ伝達する。発電機２は、エンジン１の駆動力（トルク）によって回転することにより発電する。一方、エンジン１が停止している時に、発電機２に電力を供給して発電機２を力行駆動させることによりエンジン１はクランキングされ、始動することができる。なお、エンジン１は、モータリング状態において、電動機（発電機）２が出力する駆動力（トルク）によって力行回転する。これにより、電動機（発電機）２は電力を消費することもできる。
　発電機インバータ４６は、発電機２、バッテリ４７、及び駆動インバータ４９に接続されている。発電機インバータ４６は、ファイヤリング状態において発電機２が発電する交流電力を直流電力に変換して、バッテリ４７又は駆動インバータ４９へ供給する。一方、発電機インバータ４６は、モータリング状態において直流電力を交流電力へ逆変換して、発電機２に供給する。
　バッテリ４７は、発電機２と駆動モータ５０のそれぞれの回生電力を充電し、駆動電力を放電する。駆動インバータ４９は、バッテリ４７及び発電機インバータ４６から供給される直流電力を交流電力に変換して、駆動モータ５０へ供給する。一方、駆動インバータ４９は、駆動モータ５０の回生電力（交流電力）を直流電力に逆変換して、バッテリ４７及び発電機インバータ４６へ供給する。
　駆動モータ５０は、駆動力（トルク）を発生し、減速機５１を介して駆動輪（５２ａ、５２ｂ）に駆動力（トルク）を伝達する。駆動モータ５０は、ハイブリッドカー（単に「車両」と呼ぶ）の走行時に駆動輪（５２ａ、５２ｂ）に連れ回されて回転する。このときの回生駆動力により回生電力を生成することでエネルギーを回生する。
　エンジンコントローラ４３は、システムコントローラ４１から指令されるエンジン１のトルク指令値Ｔｅｎ*を実現するために、エンジン１の回転数や温度などの信号に応じて、エンジン１のスロットル、点火時期、及び燃料噴射量を調整する。
　発電機コントローラ４４は、システムコントローラ４１から指令される電動機２のトルク指令値Ｔｇｅ*を実現するために、発電機２の回転数や電圧に応じて、発電機インバータ４６をスイッチング制御する。
　バッテリコントローラ４５は、バッテリ４７へ充放電される電流や電圧基づいて、バッテリ４７充電状態(ＳＯＣ)を計測し、システムコントローラ４１へ出力する。また、バッテリ４７の温度や内部抵抗、ＳＯＣに応じて入力可能パワー、出力可能パワーを演算しシステムコントローラ４１へ出力する。
　駆動モータコントローラ４８は、システムコントローラ４１から指令される駆動トルクの指令値を実現するために、駆動モータ５０の回転数や電圧に応じて、駆動インバータ４９をスイッチング制御する。
　システムコントローラ４１は、車両の運転者のアクセルペダル操作量、車速、勾配を含む車両状態、バッテリコントローラ４５から受信するＳＯＣを示すデータ、入力可能パワー、出力可能パワー、発電機２の発電電力が入力される。これらの入力情報に基づいて、駆動モータコントローラ４８へ駆動トルクの指令値を演算する。さらに、システムコントローラ４１は、バッテリ４７へ充電するため、又は駆動モータ５０へ供給するための発電電力の目標値である目標発電電力Ｐ*を演算する。目標発電電力Ｐ*は、図１又は図９の運転点演算部１５に入力される。
　第１実施形態（図１）又は第２実施形態（図９）に示す電動機２の制御装置（回転数制御部１１、脈動補正部１２、運転点演算部１５）は、例えば、図１０のシステムコントローラ４１の発電制御部４２に相当する。勿論、第１実施形態（図１）又は第２実施形態（図９）に示す電動機２の制御装置の全体或いはその一部分を、発電機コントローラ４４の内部に配置しても構わない。更に、第１実施形態（図１）又は第２実施形態（図９）に示す電動機２の制御装置の全体或いはその一部分を、システムコントローラ４１及び発電機コントローラ４４のいずれでもない、第３のコントローラによって実現することも可能である。
　第３実施形態によれば、第１実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
　上述の各実施形態で示した各機能は、１又は複数の処理回路により実装され得る。処理回路は、電気回路を含む処理装置等のプログラムされた処理装置を含む。処理装置は、また、実施形態に記載された機能を実行するようにアレンジされた特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）や従来型の回路部品のような装置を含む。
　上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
　１　エンジン
　４　出力軸
　２　電動機
　１１　回転数制御部
　１２　脈動補正部
　１４ａ、１４ｂ　重畳部
　２１　プラントモデル
　２３　バンドパスフィルタ
　２４　ゲイン調整器
　２５　位相調整器
　ωＧ　回転数検出値
　ωＣＭＤ　目標回転数
　ωＣＭＤ２　補正後目標回転数
　ωａｍ　ゲイン及び位相を調整する前の回転数補正値
　ωＡＭ　ゲイン及び位相を調整した後の回転数補正値
　ωＥ　回転数推定値
　ωＦＢ　補正後回転数検出値
　Ｔｇｅ*　電動機のトルク指令値
　Δω　外乱成分

Claims (9)

  1. 　エンジンの出力軸に機械的に接続された電動機を、前記電動機の回転数の検出値である回転数検出値が、前記回転数の制御目標である目標回転数に一致するように、フィードバック制御する前記電動機の制御方法であって、
    　前記回転数検出値又は前記目標回転数に対して、前記エンジンが前記出力軸に出力するトルクに含まれる周期的な変動成分を抑制するための前記回転数の補正値である回転数補正値を重畳し、
    　前記回転数補正値を重畳した前記回転数検出値又は前記目標回転数を用いて、前記電動機をフィードバック制御する
    ことを特徴とする電動機の制御方法。
  2. 　前記回転数検出値及び前記目標回転数から、前記電動機が出力するトルクの指令値であるトルク指令値を算出し、
    　前記エンジン及び前記電動機を含む制御対象をモデル化したプラントモデルを用いて、前記トルク指令値から前記電動機の回転数の推定値である回転数推定値を算出し、
    　前記回転数推定値と前記回転数検出値との差である外乱成分に対して、前記周期的な変動成分から定まる周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタ処理を施すことにより、前記回転数補正値を算出する
    ことを特徴とする請求項１に記載の電動機の制御方法。
  3. 　前記回転数補正値のゲインを調整し、
    　前記回転数補正値の位相を調整し、
    　前記回転数検出値又は前記目標回転数に対して、前記ゲイン及び前記位相を調整した後の前記回転数補正値を重畳する
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動機の制御方法。
  4. 　前記回転数の検出遅れ、前記フィードバック制御における位相遅れ、及び制御指令に対する前記電動機の応答遅れに基づいて、前記検出遅れ、前記位相遅れ、及び前記応答遅れが発生した周期の次の周期で発生する前記回転数の変動を抑制するための前記回転数補正値の位相を調整する
    ことを特徴とする請求項３に記載の電動機の制御方法。
  5. 　前記回転数の検出遅れ、制御指令に対する前記電動機の応答遅れにより減少したゲイン成分を補正することにより前記ゲインを調整することを特徴とする請求項３又は４に記載の電動機の制御方法。
  6. 　前記エンジンの運転状態に応じて、前記周期的な変動の振幅又は前記周期的な変動に起因する前記回転数の変動の振幅を推定し、
    　推定した前記振幅が大きいほど、大きな前記ゲインを設定することにより前記ゲインを調整する
    ことを特徴とする請求項３～５の何れか一項に記載の電動機の制御方法。
  7. 　前記電動機の発電効率を優先する前記電動機の運転状態では、前記運転状態を除く他の運転状態に比べて、小さな前記ゲインを設定することにより前記ゲインを調整することを特徴とする請求項３～６の何れか一項に記載の電動機の制御方法。
  8. 　前記電動機のロータ軸は、所定の増速比をもった歯車対を介して前記出力軸に接続されていることを特徴とする請求項１～７の何れか一項に記載の電動機の制御方法。
  9. 　エンジンの出力軸に機械的に接続された電動機を、前記電動機の回転数の検出値である回転数検出値が、前記回転数の制御目標である目標回転数に一致するように、フィードバック制御する制御部を備える前記電動機の制御装置であって、前記制御部は、
    　前記回転数検出値又は前記目標回転数に対して、前記エンジンが前記出力軸に出力するトルクに含まれる周期的な変動成分を抑制するための前記回転数の補正値である回転数補正値を重畳し、
    　前記回転数補正値を重畳した前記回転数検出値又は前記目標回転数を用いて、前記電動機をフィードバック制御する
    　ことを特徴とする電動機の制御装置。
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