WO2022044092A1

WO2022044092A1 - ハイブリッド車両の制御方法、及び、ハイブリッド車両の制御装置

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Publication number: WO2022044092A1
Application number: PCT/JP2020/031900
Authority: WO
Inventors: 貴裕菊地; 健吾藤原
Original assignee: 日産自動車株式会社
Priority date: 2020-08-24
Filing date: 2020-08-24
Publication date: 2022-03-03
Also published as: US11851046B2; JP7409514B2; CN115867449B; BR112023003367A2; EP4201723A1; US20230303060A1; CN115867449A; JPWO2022044092A1; MX2023002184A; EP4201723A4

Abstract

ハイブリッド車両の制御方法は、エンジンと駆動軸が接続され、エンジンと連れ回るように構成された発電機を含む発電系と、発電系と接続され、充電可能に構成されたバッテリからの電力供給を受けて駆動する駆動系と有するハイブリッド車両の制御方法である。この制御方法においては、駆動系の状態に応じて、発電系に対する回転数指令値を求め、発電系の回転数が回転数指令値となるように、発電系に対するトルク指令値を求め、トルク指令値に対して、エンジンと発電機との接続部において生じる固有振動成分を抑制する制振制御を行い、発電系に対する最終トルク指令値を算出し、固有振動成分とは異なる成分の振動に起因するシステム共振が発生しうる場合には、制振制御を行わずに、トルク指令値を最終トルク指令値とする。

Description

ハイブリッド車両の制御方法、及び、ハイブリッド車両の制御装置

　本発明は、ハイブリッド車両の制御方法、及び、ハイブリッド車両の制御装置に関する。

　電動車両において、エンジンなどの内燃機関によって発電機を動作させ、発電機により生成される電力を駆動系のモータに供給する構成が知られている。このような電動車両は、発電系と駆動系とが直列に接続されているためシリーズ型のハイブリッド車両と称される。このようなシリーズ型ハイブリッド車両においては、種々の固有振動が発生するおそれがあり、一例としては、エンジンにおいて発生するトルクを発電機へと伝えるシャフトにおいて発生するねじり振動等の固有振動があげられる。

　ＪＰ２０１５－０７４３０８Ａには、電動車両において発生する固有振動成分を抑制する技術が開示されている。当該技術によれば、発電機に対するトルク指令値の算出過程において、振動を制御する（制振）ために、フィードフォワード（Ｆ／Ｆ）制御が行われると同時に、フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御が行われる。

　詳細には、まず、発電機に対するトルク指令値を算出する際に、所望の回転数に応じた指令値に対してＦ／Ｆフィルタ処理を行いＦ／Ｆトルク指令値を算出する。同時に、回転数の推定値と測定値との偏差に対してＦ／Ｂフィルタ処理を行いＦ／Ｂトルク指令値を算出する。最終的に、Ｆ／Ｆトルク指令値とＦ／Ｂトルク指令値とを加算して発電機に対する最終トルク指令値を求める。このような最終トルク指令値を用いて発電機を制御することで、固有振動成分の低減を図ることができる。

　一方で、発電系においては、エンジンと発電機との間に音振対策として減衰器等の接続部が設けられていることがある。このような発電システムにおいては、エンジンの失火時などに、接続部においてエンジンの基本次数（固有振動成分）以外の周期外乱が発生してしまい、システム共振が発生してしまうおそれがある。このようなシステム共振の原因となる周期外乱は、固有振動成分とは異なるため、ＪＰ２０１５－０７４３０８Ａに開示される技術を用いても低減することができないという課題があった。

　そこで本発明では、上記の課題を解決するために、固有振動成分以外の周期外乱に起因するシステム共振の抑制を図る、ハイブリッド車両の制御方法、及び、ハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

　本発明のある態様によるハイブリッド車両の制御方法は、エンジンと駆動軸が接続され、エンジンと連れ回るように構成された発電機を含む発電系と、発電系と接続され、充電可能に構成されたバッテリからの電力供給を受けて駆動する駆動系と有するハイブリッド車両の制御方法である。この制御方法においては、駆動系の状態に応じて、発電系に対する回転数指令値を求め、発電系の回転数が回転数指令値となるように、発電系に対するトルク指令値を求め、トルク指令値に対して、エンジンと発電機との接続部において生じる固有振動成分を抑制する制振制御を行い、発電系に対する最終トルク指令値を算出し、固有振動成分とは異なる成分の振動に起因するシステム共振が発生しうる場合には、制振制御を行わずに、トルク指令値を最終トルク指令値とする。

図１は、第１実施形態に係る電動車両の概略図である。図２は、発電機コントローラの構成の詳細を示すブロック図である。図３は、発電制御器による制御を示すブロック図である。図４は、制振制御の切替制御を示すフローチャートである。図５は、比較例の発電システムの駆動状態を示すタイミングチャートである。図６は、本実施形態の発電システムの駆動状態を示すタイミングチャートである。図７は、第２実施形態に係る発電制御器による制御を示すブロック図である。図８は、制振制御の切替制御を示すフローチャートである。図９は、第３実施形態に係る発電制御器による制御を示すブロック図である。図１０は、制振制御の切替制御を示すフローチャートである。

　以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

　（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態に係る電動車両の概略図である。

　電動車両１００は、駆動源となる駆動システム１０と、駆動システム１０に電力を供給する発電システム２０と、駆動システム１０及び発電システム２０を制御する制御システム３０とを備える。また、制御システム３０への入力値を取得するセンサ群４０が設けられている。このように発電システム２０と駆動システム１０とが直列に接続された構成を備える電動車両は、シリーズハイブリッド型と称される。

　駆動システム１０においては、駆動モータ１１が減速機１２及びシャフト１３を介して駆動輪１４Ａ、１４Ｂと接続されている。また、駆動インバータ１５においては、バッテリ１６から供給される直流電力が交流電力に変換されている。駆動インバータ１５により変換された交流電力の供給を受けて駆動モータ１１が回転することで、駆動輪１４Ａ、１４Ｂが駆動する。なお、電動車両１００が回生制動をする場合には、駆動モータ１１において発生する交流電力は、駆動インバータ１５において直流に変換された後に、バッテリ１６へと充電される。このように、バッテリ１６は充放電可能に構成されている。

　発電システム２０においては、エンジン２１が減衰器２２を介して発電機２３と接続され、発電機２３がエンジン２１の駆動により回転されて発電を行う。発電機２３により発電された交流電力は、発電機インバータ２４によって直流電力に変換された後に、駆動システム１０へと供給される。

　なお、減衰器２２は、エンジン２１から発電機２３に伝達されるトルク変動を抑制するためのものであり、一例としては、エンジン２１のシャフトに接続される内ハブと、発電機２３のシャフトに接続される外ハブとの間に設けられるバネ部材である。このような構成の減衰器２２は、内ハブと外ハブとの捩じりにより生じるトルク変動を吸収することができる。減衰器２２は、エンジン２１と発電機２３との接続部の一例であり、例えば、エンジン２１と発電機２３とを接続する低剛性のシャフトが、接続部であってもよい。

　制御システム３０は、センサ群４０から入力される車速、アクセルペダル操作量、及び、勾配等に基づいて、駆動システム１０及び発電システム２０を制御する。制御システム３０は、全体を統括するシステムコントローラ３１と、駆動システム１０を制御する駆動モータコントローラ３２及びバッテリコントローラ３３と、発電システム２０を制御する発電機コントローラ３４及びエンジンコントローラ３５とを備える。

　システムコントローラ３１は、駆動モータコントローラ３２、バッテリコントローラ３３、発電機コントローラ３４、及び、エンジンコントローラ３５の全体の動作を統括する。なお、システムコントローラ３１内に設けられる発電制御部３１１は、バッテリコントローラ３３、発電機コントローラ３４、及び、エンジンコントローラ３５を制御する。このようにして、発電システム２０に対しては、エンジン２１の駆動、及び、発電機インバータ２４を制御することで、発電量が制御される。

　システムコントローラ３１は、後述のセンサ群４０から入力される運転者のアクセルペダル操作量、車速、及び、勾配などの車両状態、バッテリコントローラ３３から入力されるＳＯＣ、及び、入出力可能電力に応じて、駆動システム１０及び発電システム２０に対する指令値を生成する。

　発電制御部３１１は、発電システム２０において所望の電力を発電させるために、エンジンコントローラ３５に対するトルク指令値Ｔ^*、及び、発電機コントローラ３４に対する回転数指令値ω_G ^*を演算する。エンジン２１がトルク指令値Ｔ^*で回転駆動すると、発電機２３はエンジン２１と連れ回る。発電制御部３１１は、同時に発電機インバータ２４を制御することで発電システム２０から所望の電力を得ることができる。

　駆動モータコントローラ３２は、駆動モータ１１から回転数や電圧等の状態の入力を受け付ける。駆動モータコントローラ３２は、これらの入力に基づいて、システムコントローラ３１により生成されたトルク指令値Ｔ^*を実現するために、駆動インバータ１５のスイッチング制御を行うことで、所望の交流電力を駆動モータ１１に印加して所望のトルクを得る。

　バッテリコントローラ３３は、バッテリ１６と双方向に通信可能に構成され、バッテリ１６において充放電される電流や電圧に基づいてＳＯＣ（充電状態：State Of Charge)を計測し、システムコントローラ３１へ出力する。同時に、バッテリコントローラ３３は、バッテリ１６の温度、内部抵抗及びＳＣＯ等に応じてバッテリ１６の入出力可能電力を演算しシステムコントローラ３１へ出力する。

　発電機コントローラ３４は、発電機２３の回転状態を検出可能に構成されるとともに、発電制御部３１１により生成された回転数指令値ω_G ^*で発電機２３が回転するように、発電機インバータ２４をスイッチング制御する。これにより、発電システム２０から駆動システム１０に所望の直流電力を供給することができる。

　エンジンコントローラ３５は、エンジン２１の回転数や温度に応じて、システムコントローラ３１から指令されるトルク指令値Ｔ^*で駆動するように、エンジン２１のスロットル、点火時期、燃料噴射量を制御する。

　センサ群４０は、車速センサ４１、アクセル開度センサ４２、及び、勾配センサ４３を備える。車速センサ４１は、駆動輪１４Ａ、１４Ｂ等に並設されて、駆動輪１４Ａ、１４Ｂの回転数を測定することにより、電動車両１００の速度を取得する。アクセル開度センサ４２は、アクセルペダルの操作量を取得する。勾配センサ４３は、電動車両１００の走行路の勾配を検出する。車速センサ４１、アクセル開度センサ４２、及び、勾配センサ４３により取得された、車速、アクセルペダル操作量、及び、勾配は、システムコントローラ３１へと入力される。なお、本実施形態のセンサ群４０に含まれるセンサは一例であって、他のセンサからの入力に応じて制御システム３０が制御を行ってもよい。

　図２は、発電機コントローラ３４の構成の詳細を示すブロック図である。発電機２３は、トルク指令値Ｔ^*で駆動するエンジン２１と連れ回る。そして、発電機コントローラ３４は、発電機２３が回転数指令値ω_G ^*で回転するように発電機インバータ２４を制御する。このようにして、発電機２３において所望の電力を発生させて、発電電力を駆動システム１０へと供給する。

　発電機コントローラ３４は、発電制御器３４１、電流指令値演算器３４２、電流制御器３４３、三相二相電流変換器３４４、ｄｑ軸加算器３４５ｄ、３４５ｑ、非干渉化制御器３４６、及び、二相三相電圧変換器３４７を備える。以下では、これらの構成の詳細な動作について説明する。

　発電制御器３４１は、システムコントローラ３１により生成された回転数指令値ω_G ^*と、発電機２３に併設されたレゾルバ２３Ａから入力される発電機２３の実回転数ω_Gとの入力を受け付ける。発電制御器３４１は、発電機２３の回転数が回転数指令値ω_G ^*となるように、最終トルク指令値Ｔ_fin ^*を生成する。

　電流指令値演算器３４２は、発電制御器３４１により生成された最終トルク指令値Ｔ_fin ^*、発電機インバータ２４におけるＰＷＭ信号の生成に用いられる直流電圧値Ｖ_dc、及び、レゾルバ２３Ａにより検出される実回転数ω_Gの入力を受け付ける。そして、電流指令値演算器３４２は、これらの入力に基づいて、発電機２３に対するｄｑ軸電流指令値Ｉ_d ^*、Ｉ_q ^*を生成する。

　電流制御器３４３は、電流指令値演算器３４２からｄｑ軸電流指令値Ｉ_d ^*、Ｉ_q ^*、及び、三相二相電流変換器３４４からｄｑ軸電流測定値Ｉ_d、Ｉ_qの入力を受け付ける。電流制御器３４３は、ｄｑ軸電流Ｉ_d、Ｉ_qのそれぞれがｄｑ軸電流指令値Ｉ_d ^*、Ｉ_q ^*指令値と等しくなるように、ｄｑ軸電圧指令値Ｖ_d ^*、Ｖ_q ^*を生成する。

　なお、三相二相電流変換器３４４は、発電機インバータ２４と発電機２３との間に設けられるＵＶ軸電流センサ２３Ｕ、２３Ｖにおいて検出されたＵＶ軸電流測定値ｉ_u、ｉ_vに対してＵＶＷ相からｄｑ軸への変換を行うことで、ｄｑ軸電流測定値Ｉ_d、Ｉ_qを生成する。なお、ＵＶＷ相の電流ベクトルの総和がゼロになるため、ＵＶＷ相のうちの２つの相（ＵＶ相）の電流を測定することで、全ての相の電流を知ることができる。

　そして、電流制御器３４３の後段にはｄｑ軸加算器３４５ｄ、３４５ｑが設けられている。ｄｑ軸加算器３４５ｄ、３４５ｑは、それぞれ、電流制御器３４３から出力されるｄｑ軸電圧指令値Ｖ_d ^*、Ｖ_q ^*と、非干渉化制御器３４６から出力されるｄｑ軸非干渉制御指令値Ｖ_{d_dcpl} ^*、Ｖ_{q_dcpl} ^*とを加算して、最終ｄｑ軸電圧指令値Ｖ_d ^*'、Ｖ_q ^*'を生成する。

　なお、非干渉化制御器３４６は、三相二相電流変換器３４４からｄｑ軸電流測定値Ｉ_d、Ｉ_qの入力を受け付け、ｄ軸とｑ軸との間で発生する干渉成分を相殺するために必要なｄｑ軸非干渉制御指令値Ｖ_{d_dcpl} ^*、Ｖ_{q_dcpl} ^*を算出する。

　二相三相電圧変換器３４７は、ｄｑ軸加算器３４５ｄ、３４５ｑから出力される最終ｄｑ軸電圧指令値Ｖ_d ^*'、Ｖ_q ^*'を受け付けると、これらの入力に対してｄｑ軸からＵＶＷ相への変換を行うことで、ＵＶＷ相電圧指令値Ｖ_u ^*、Ｖ_v ^*、Ｖ_w ^*を算出する。そして、二相三相電圧変換器３４７は、ＵＶＷ相電圧指令値Ｖ_u ^*、Ｖ_v ^*、Ｖ_w ^*を発電機インバータ２４へと出力する。

　発電機インバータ２４は、ＵＶＷ相電圧指令値Ｖ_u ^*、Ｖ_v ^*、Ｖ_w ^*に応じてＰＷＭ制御を行う。これにより、発電機２３において発電される交流電力が直流電力に変換されて、駆動システム１０に供給される。

　ここで、発電制御器３４１において生成される最終トルク指令値Ｔ_fin ^*を指令値とすれば、電流指令値演算器３４２～二相三相電圧変換器３４７、発電機インバータ２４、及び、発電機２３が制御対象系であるプラント２００となる。すなわち、プラント２００は、最終トルク指令値Ｔ_fin ^*の入力に対して、発電電力を駆動システム１０へと出力するとともに、発電制御器３４１に対して発電機２３の実回転数ω_Gをフィードバック入力させることとなる。

　図３は、発電制御器３４１による制御を示すブロック図である。この図においては、発電制御器３４１が一点鎖線で示さてるとともに制御対象のプラント２００が示されている。

　発電制御器３４１は、システムコントローラ３１からの回転数指令値ω_G ^*の入力、及び、プラント２００を構成する発電機２３からの実回転数ω_Gのフィードバック入力、及び、エンジン２１の失火判定フラグＦＬＧの入力に応じて、プラント２００に対する指令値である最終トルク指令値Ｔ_fin ^*を出力する。なお、失火判定フラグＦＬＧは、例えば、システムコントローラ３１においてエンジン２１の回転速度の異常を検出することにより検出される。以下、発電制御器３４１の詳細な構成について説明する。

　発電制御器３４１は、回転数制御部５１と、制振制御部５２と、制振制御切替判定部５３とを含む。

　回転数制御部５１は、システムコントローラ３１（図３において不図示）で生成された回転数指令値ω_G ^*、及び、プラント２００の一部である発電機２３の実回転数ω_Gを受け付ける。回転数制御部５１は、例えば、実回転数ω_Gが回転数指令値ω_G ^*となるようにＰＩ制御を行い、回転数制御を行うためのトルク指令値Ｔ^*を生成する。トルク指令値Ｔ^*は、制振制御部５２へと出力される。

　制振制御部５２においては、フィードフォワード（Ｆ／Ｆ）制御、及び、フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御が行われている。詳細には、制振制御部５２は、Ｆ／Ｆ制御に関連するモデルマッチング部５２１、Ｆ／Ｆスイッチ５２２、Ｆ／Ｂ制御に関連する外乱オブザーバ５２３、Ｆ／Ｂスイッチ５２４を有する。

　モデルマッチング部５２１は、Ｇｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）のフィルタにより構成されており、伝達系の振動を抑制するＦ／Ｆ制御を行う。すなわち、トルク指令値Ｔ^*に対してＧｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）のフィルタ処理を行うことにより、制振効果の高いＦ／Ｆ制御が行われ、モデルマッチングトルクＴ_mmが生成される。なお、Ｇｐ（ｓ）は、プラント２００（発電機２３）においてトルクＴを入力とし回転数ω_Gを出力とする伝達特性を示すモデルである。Ｇｍ（ｓ）は、理想的なプラント２００おいてトルクＴを入力とし回転数ω_Gを出力とする伝達特性を示すモデル（理想モデル）である。

　Ｆ／Ｆスイッチ５２２は、制振制御切替判定部５３からの入力に応じて、回転数制御部５１から出力されるトルク指令値Ｔ^*に対する、モデルマッチング部５２１によるフィルタ処理の有無を切り替える。Ｆ／Ｆスイッチ５２２がオンの場合には、モデルマッチング部５２１を経たモデルマッチングトルクＴ_mmがＦ／ＦトルクＴ_ffとして出力される。Ｆ／Ｆスイッチ５２２がオフの場合には、モデルマッチング部５２１を経ずに、トルク指令値Ｔ^*がＦ／ＦトルクＴ_ffとして出力される。なお、Ｆ／ＦトルクＴ_ffは、第１指令値の一例である。

　外乱オブザーバ５２３は、外乱推定ブロック５２３１、減算器５２３２、及び、Ｆ／Ｂフィルタ５２３３を含む。外乱オブザーバ５２３は、Ｆ／Ｆスイッチ５２２からの最終トルク指令値Ｔ_fin ^*、及び、プラント２００からの実回転数ω_Gの入力に基づいて、外乱推定トルクＴ_{dist_est}を算出する。詳細な構成は次のとおりである。

　外乱推定ブロック５２３１は、Ｆ／Ｆスイッチ５２２から出力される最終トルク指令値Ｔ_fin ^*に対してプラント２００の伝達特性Ｇｐ（ｓ）を用いた処理を行うことにより、回転数推定値ω_Gestを算出する。

　減算器５２３２は、外乱推定ブロック５２３１により算出された回転数推定値ω_Gestから、プラント２００から出力される実回転数ω_Gを減じて偏差Δω_Gを算出する。ここで、回転数推定値ω_Gestは指令値に応じた値であり、実回転数ω_Gは測定値であるので、両者の偏差Δω_Gに基づいてＦ／Ｂ制御を行うことができる。

　Ｆ／Ｂフィルタ５２３３は、減算器５２３２により算出された偏差Δω_Gに対してフィルタ処理を行うことで、外乱推定トルクＴ_{dist_est}を算出する。ここで、Ｆ／Ｂフィルタ５２３３は、Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）であり、プラント２００の伝達特性Ｇｐ（ｓ）の逆特性である１／Ｇｐ（ｓ）と、中心周波数がプラント２００の共振周波数と一致する特性を有するバンドパスフィルタＨ（ｓ）とにより構成される。なお、プラント２００の共振周波数は、減衰器２２において生じるねじり振動に起因する共振周波数である。

　Ｆ／Ｂスイッチ５２４は、制振制御切替判定部５３からの入力に応じて、外乱オブザーバ５２３により算出される外乱推定トルクＴ_{dist_est}の適用有無を切り替える。Ｆ／Ｂスイッチ５２４がオンの場合には、外乱推定トルクＴ_{dist_est}がＦ／ＢトルクＴ_fbとして出力される。Ｆ／Ｂスイッチ５２４がオフの場合には、ゼロトルクＴ₀がＦ／ＢトルクＴ_fbとして出力される。なお、Ｆ／ＢトルクＴ_fbは、第２指令値の一例である。

　加算器５２５は、Ｆ／Ｆスイッチ５２２から出力されるＦ／ＦトルクＴ_ffと、Ｆ／Ｂスイッチ５２４から出力されるＦ／ＢトルクＴ_fbとを加算して、最終トルク指令値Ｔ_fin ^*を出力する。なお、加算器５２５から出力される最終トルク指令値Ｔ_fin ^*は、外乱ｄの影響をうけた後に、プラント２００に入力される。なお、この図においては、外乱ｄが加算器２００ａを介して影響するようにモデル化して示されている。

　制振制御切替判定部５３は、制振制御部５２内のＦ／Ｆスイッチ５２２、及び、Ｆ／Ｂスイッチ５２４を切り替える。なお、この切り替え制御の詳細は、図４に示されている。

　図４は、制振制御切替判定部５３による制振制御切替制御を示すフローチャートである。なお、当該制振切替制御は、制御システム３０を構成するコントローラにプログラムとして記憶されている。

　ステップＳ１において、制振制御切替判定部５３は、システムコントローラ３１からエンジン２１の失火を示す失火判定フラグＦＬＧを受信しているか否かを判定する。制振制御切替判定部５３は、失火判定フラグＦＬＧを受信する場合には（Ｓ１：Ｙｅｓ）、次に、ステップＳ２の処理を行う。一方、制振制御切替判定部５３は、失火判定フラグＦＬＧを受信していない場合には（Ｓ１：Ｎｏ）、次に、ステップＳ３の処理を行う。

　ステップＳ２において、制振制御切替判定部５３は、Ｆ／Ｆスイッチ５２２及びＦ／Ｂスイッチ５２４を共にオフとして、Ｆ／Ｆ、及びＦ／Ｂの両者の制振制御を停止する。

　ステップＳ３において、制振制御切替判定部５３は、Ｆ／Ｆスイッチ５２２及びＦ／Ｂスイッチ５２４を共にオンとして、Ｆ／Ｆ、及びＦ／Ｂの両者の制振制御を開始する。

　このように、失火判定フラグＦＬＧを受信していない通常運転時においては、制振制御切替判定部５３は、Ｆ／Ｆスイッチ５２２及びＦ／Ｂスイッチ５２４を共にオンとして運転する。すなわち、Ｆ／Ｆ制御及びＦ／Ｂ制御が行われ、モデルマッチングトルクＴ_mmがＦ／ＦトルクＴ_ffとして出力されるとともに、外乱推定トルクＴ_{dist_est}がＦ／ＢトルクＴ_fbとして出力される。これにより、減衰器２２におけるねじり固有振動成分やエンジン２１からの周期外乱（トルク脈動等）を同時に抑制することができる。

　一方、失火判定フラグＦＬＧを受信した場合には、制振制御切替判定部５３は、Ｆ／Ｆスイッチ５２２及びＦ／Ｂスイッチ５２４を共にオフとして運転する。すなわち、Ｆ／Ｆ制御及びＦ／Ｂ制御が行われず、回転数制御に用いるトルク指令値Ｔ^*がＦ／ＦトルクＴ_ffとして出力されるとともに、ゼロトルクＴ₀がＦ／ＢトルクＴ_fbとして出力される。

　ここで、エンジン２１が失火する場合には、プラント２００の固有振動成分以外の手記外乱が発生してしまう。そのため、プラント２００の伝達特性Ｇｐ（ｓ）を用いたＦ／Ｆ制御、及び、プラント２００からの出力を用いたＦ／Ｂ制御を用いても制振できないおそれがある。その結果、減衰器２２におけるねじり角度が許容範囲を超えてしまう状態においては固有振動成分以外の周期外乱が発生してしまい、制振制御を行っていると、当該周期外乱に起因してシステム共振が発生してしまう。なお、このような減衰器２２における現象は、「底突き」と称される。

　そこで、制振制御切替判定部５３がＦ／Ｆスイッチ５２２及びＦ／Ｂスイッチ５２４を共にオフとすることで、システム共振が回避され、その結果、減衰器２２におけるねじり角の入力が許容範囲を超えず底突きの発生を抑制することができるので、システム共振の発生を防ぐことができる。

　ここで、図５、６を用いて、本実施形態に示されるような制振制御切替判定が行われることにより得られる効果について説明する。

　図５は、比較例の発電システム２０の駆動状態を示すタイミングチャートである。この図の例においては、本実施形態のような制振制御切替判定部５３は設けられておらず、全時間帯でＦ／Ｆ制御、及び、Ｆ／Ｂ制御を用いた制振制御が行われているものとする。

　図６は、本実施形態の発電システム２０の駆動状態を示す図である。そのため、制振制御切替判定部５３が設けられており、エンジン２１の失火時には、制振制御が停止されるものとする。

　図５、図６は、ともに、上から、エンジン２１の回転数、発電機２３の駆動トルク、及び、減衰器２２のねじりトルクの３種類のパラメータの変化が示されている。詳細には、エンジン２１の回転数を経時的に大きくなるように掃引した場合における、発電機２３の発生トルク、及び、減衰器２２におけるねじりトルクが示されている。

　両者を比較すると、特に図中央付近の時間帯において、図６の例の方が、図５の例よりもトルクにおいて生じる振幅が小さい。そのため、減衰器２２におけるトルクが許容範囲を超えることがないため（底突きが発生しない）、エンジン２１と発電機２３との間のシャフトのねじり角が大きくなることが抑制され、固有周波数以外の成分に起因するシステム共振の発生を抑制することができる。

　なお、本実施形態においては、発電機コントローラ３４の回転数ω_Gの制御において、発電機２３の回転数を制御対象とする例について説明したがこれに限らない。発電機コントローラ３４は、エンジン２１の回転数を制御対象としてもよい。

　第１実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

　第１実施形態の制御方法が用いられる電動車両１００は、駆動システム１０と発電システム２０とが直列に接続されたシリーズハイブリッド型であり、発電システム２０の発電機２３の回転数の制御を、最終トルク指令値Ｔ_fin ^*を用いて行う。

　システムコントローラ３１の発電制御部３１１においては、駆動システム１０の状態に応じて求められた回転数指令値ω_G ^*が求められる。そして、発電制御器３４１内において、回転数制御部５１は発電機２３の回転数ω_Gが回転数指令値ω_G ^*となるようにトルク指令値Ｔ^*が求められ、制振制御部５２がトルク指令値Ｔ^*に対して制振制御をすることによって最終トルク指令値Ｔ_fin ^*が算出される。

　例えば、エンジン２１が失火して、プラント２００において固有周波数以外の成分に起因するシステム共振が発生してしまうと、減衰器２２におけるねじり角度が許容範囲を超えてしまい、固有振動成分以外の振動（周期外乱）が発生するおそれがある。この振動が発生する場合に、固有振動成分を除去する制振制御を行っているとシステム共振が発生してしまう。そこで、システム共振の原因となりうる振動（周期外乱）が発生しうるような場合、すなわち、エンジン２１の失火が検出される場合に、制振制御切替判定部５３が制振制御を行わないように切り替えることにより、システム共振を抑制することができる。

　特に、システム共振が発生してしまうと、エンジン２１と発電機２３とを接続する減衰器２２においてねじり角度が許容範囲を超えてしまい、エンジン２１のトルクが発電機２３に適切に伝達されず、大きな振動や音が生じるおそれがある。しかしながら、制振制御切替判定部５３が制振制御をオフとすることで、システム共振が抑制されるので、減衰器２２におけるトルク伝達の異常の発生を抑制することができる。

　一方で、エンジン２１の失火が確認されず、制振制御切替判定部５３が失火フラグを受信していない場合には、スイッチ５２２、５２４をオンとして制振制御が行われるようにする。その結果、減衰器２２のねじり固有振動成分やエンジン２１からの周期外乱（トルク脈動等）に対して制振制御を行うことができる。

　また、第１実施形態の電動車両１００の制御方法によれば、制振制御部５２においては、モデルマッチング部５２１はねじり振動成分を低減するフィードフォワード制御を行うことにより第１指令値であるモデルマッチングトルクＴ_mmを算出し、最終トルク指令値Ｔ_fin ^*に基づいて求められた回転数推定値ω_Gestと実回転数ω_Gとの偏差Δω_Gを外乱として推定し、その外乱が抑制されるようにフィードバック制御を行うことにより第２指令値である外乱推定トルクＴ_{dist_est}を求める。そして、加算器５２５は、モデルマッチングトルクＴ_mmと外乱推定トルクＴ_{dist_est}とを加算することで、最終トルク指令値Ｔ_fin ^*を算出する。このように、Ｆ／Ｆ制御とＦ／Ｂ制御を組み合わせることによって、より効果的に制振制御を行うことができる。

　このような制振制御を行うことにより、システム共振が発生しない場合には、減衰器２２のねじり固有振動成分やエンジン２１からの周期外乱（トルク脈動等）を抑制できるので、プラント２００の固有振動成分が抑制され、発電システム２０を安定的に駆動させることができる。

　（第２実施形態）
　第１実施形態においては、エンジン２１の失火時に制振制御が抑制される例が説明されたが、これに限らない。第２実施形態においては、制振制御が抑制される条件として、回転数が比較的高い場合の例について説明する。

　図７は、第２実施形態の発電制御器３４１による制御を示すブロック図である。図３に示された第１実施形態の発電制御器３４１に係るブロック図と比較すると、制振制御切替判定部５３への入力が、プラント２００から出力される回転数ω_Gに変更されている。

　図８は、制振制御切替判定部５３による制振制御切替制御を示すフローチャートである。

　ステップＳ１において、制振制御切替判定部５３は、プラント２００から出力される回転数ω_Gが所定の閾値ω_Gthよりも大きいか否かを判定する。ここで、閾値ω_Gthは、エンジン２１の失火等の可能性の高い発電機２３の回転数である。そのため、エンジン２１の回転数ω_Gが所定の閾値ω_Gthよりも大きい場合には、システム共振が発生する可能性が高い。

　制振制御切替判定部５３は、回転数ω_Gが所定の閾値ω_Gthよりも大きい場合には（Ｓ１：Ｙｅｓ）、次に、ステップＳ２の処理を行い制振制御を抑制する。一方、制振制御切替判定部５３は、回転数ω_Gが所定の閾値ω_Gthよりも大きくない場合には（Ｓ１：Ｎｏ）、次に、ステップＳ３の処理を行い制振制御を行う。

　このように、回転数ω_Gが比較的小さい場合には、制振制御切替判定部５３は、Ｆ／Ｆスイッチ５２２及びＦ／Ｂスイッチ５２４を共にオンとして運転する。一方、回転数ω_Gが比較的大きい場合には、制振制御切替判定部５３は、Ｆ／Ｆスイッチ５２２及びＦ／Ｂスイッチ５２４を共にオフとして運転する。

　ここで、エンジン２１は、駆動輪と接続される比較的な大型なものとは異なり、発電にのみ用いられるものであるため、失火する可能性が高い。エンジン２１が失火すると、固有振動成分以外の振動（周期外乱）が発生し、システム共振が発生するおそれが大きい。そこて、エンジン２１が燃焼しているような、発電機２３の回転数ω_Gが比較的大きい場合に制振制御を抑制することで当該システム共振を低減することができる。その結果、減衰器２２における許容範囲のねじり角の入力が回避される結果、大きな振動（底突き）の発生を抑制することができる。一方、発電機２３の回転数ω_Gが比較的小さい場合には、エンジン２１の燃焼が開始されていないモータリングの段階であり、振動（周期外乱）が生じにくくシステム共振が発生しにくい。そこで、制振制御を行うことで固有振動成分の振動を抑制でき、全体としての振動の低減を図ることができる。

　なお、エンジン２１の始動時において回転数ω_Gと燃焼状態とを比較すると、まず発電機２３がスタータとして駆動して回転を開始する（モータリング）。その後、回転数ω_Gが大きくなりエンジン２１に点火されて、さらに回転数ω_Gが大きくなるとエンジン２１が安定的に燃焼する（ファイヤリング）。ここで、エンジン２１が点火後においては、エンジン２１が失火してしまいシステム共振が発生する可能性が高い。そこで、閾値ω_Gthをモータリング後の燃焼が開始される回転数として設定し回転数ω_Gが閾値ω_Gthよりも大きい場合に制振制御をオフとすることで、失火に起因するシステム共振を抑制でき、その結果、減衰器２２の底突きを防ぐことができる。

　第２実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

　第２実施形態の電動車両１００の制御方法によれば、エンジン２１の始動後の回転数ω_Gが比較的大きい場合には、エンジン２１の失火等により固有振動成分以外の振動（周期外乱）に起因するシステム共振が発生するおそれが高いので、制振制御を抑制する。これにより、システム共振の発生が抑制され、その結果、減衰器２２における許容範囲のねじり角の入力が回避されて底突きに起因する大きな振動の発生を抑制することができる。

　一方、回転数ω_Gが比較的小さい場合には、エンジン２１はモータリング状態であると仮定できる。そのため、固有振動成分以外の振動が発生しにくくシステム共振が発生しにくく、制振制御を行うことで振動を低減できる。その結果、制振制御された指令値がプラント２００へと入力されるので、減衰器２２のねじり固有振動成分やエンジン２１からの周期外乱（エンジンのトルク脈動等）に対する制振効果を達成することができる。

　また、失火判定を行う場合に比べて回転数ω_Gを用いることにより、制振制御の切り替え判定に要する時間が短くなる。その結果、周期外乱が生じる場合には、より早期に制振制御をオフとできるので、システム共振の発生を抑制することができる。

　第２実施形態の電動車両１００の制御方法によれば、回転数ω_Gを用いた制振制御の切り替え判定に用いる閾値ω_Gthを、モータリングが行われる回転数と、モータリング後に燃焼（ファイヤリング）の開始する回転数との境界に設定する。回転数ω_Gが閾値ω_Gthよりも大きい場合には、エンジン２１のファイヤリングが開始される段階であるので、モータリング状態よりも失火に起因するシステム共振が発生する可能性が高い。そこで、制振制御をオフとすることで、失火に起因するシステム共振の発生を抑制できる。一方、回転数ω_Gが閾値ω_Gthよりも小さい場合には、モータリングが行われるので、エンジン２１の失火の可能性が低くシステム共振が発生する可能性が低い。そこで、制振制御をオンとすることで、固有振動成分の抑制を図ることができる。

　（第３実施形態）
　第２実施形態においては、制振制御が抑制される条件として、回転数が比較的高い場合の例が説明されたが、これに限らない。第３実施形態においては、制振制御が抑制される条件として、プラント２００（エンジン２１／発電機２３）の出力を用いる例について説明する。

　図９は、第３実施形態の発電制御器３４１による制御を示すブロック図である。図３に示された第２実施形態の発電制御器３４１に係るブロック図と比較すると、制振制御切替判定部５３へは、積算器５４からプラント２００の出力が入力される。

　詳細には、積算器５４は、プラント２００から回転数ω_G、及び、加算器５２５から最終トルク指令値Ｔ_fin ^*の入力を受け付けると、両者を積算して出力Ｐを制振制御切替判定部５３へと出力する。

　図１０は、制振制御切替判定部５３による制振制御切替制御を示すフローチャートである。

　ステップＳ１において、制振制御切替判定部５３は、プラント２００の出力Ｐが正であるか否かを判定する。制振制御切替判定部５３は、出力Ｐが正の場合には（Ｓ１：Ｙｅｓ）、次に、ステップＳ２の処理を行い制振制御を抑制する。一方、制振制御切替判定部５３は、出力Ｐが負の場合には（Ｓ１：Ｎｏ）、次に、ステップＳ３の処理を行い制振制御を行う。

　このように、出力Ｐが正の場合には、制振制御切替判定部５３は、Ｆ／Ｆスイッチ５２２及びＦ／Ｂスイッチ５２４を共にオンとして運転する。一方、出力Ｐが負の場合には、制振制御切替判定部５３は、Ｆ／Ｆスイッチ５２２及びＦ／Ｂスイッチ５２４を共にオフとして運転する。

　ここで、出力Ｐが正である場合には発電機２３は回生状態であり、エンジン２１のモータリングを行っている。そのため、失火に起因するシステム共振が発生するおそれが低いため、制振制御をオンとすることでプラント２００の振動を抑制できる。一方、出力Ｐが負である場合には発電機２３は発電を行っており、エンジン２１の燃焼が進行している。そのため、失火に起因するシステム共振が発生するおそれがモータリング状態よりも高いので、制振制御をオフとする。その結果、減衰器２２における許容範囲のねじり角の入力が回避されて大きな振動の発生が抑制され、その結果、固有振動成分以外の振動（周期外乱）に起因するシステム共振の発生を抑制することができる。

　なお、第３実施形態においては、回転数ω_Gと最終トルク指令値Ｔ_fin ^*との積を出力Ｐとしてが、これに限らない。例えば、図２の三相二相電流変換器３４４から出力されるｄｑ軸電流Ｉ_d、Ｉ_qと、ｄｑ軸加算器３４５ｄ、３４５ｑから出力されるｄｑ軸電圧指令値Ｖ_d ^*、Ｖ_q ^*との積（Ｉ_d×Ｖ_d ^*＋Ｉ_q×Ｖ_q ^*）を出力Ｐとしてもよい。

　第３実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

　第３実施形態の電動車両１００の制御方法によれば、発電機２３の出力Ｐが小さい場合には、発電機２３は発電しているため、エンジン２１はファイヤリングしており、失火等により固有振動成分以外の振動（周期外乱）に起因するシステム共振が発生するおそれが高いので、制振制御を抑制する。これにより、システム共振の発生が抑制され、その結果、減衰器２２における許容範囲のねじり角の入力が回避されて大きな振動の発生が抑制され、その結果、固有振動成分以外の振動に起因するシステム共振の発生を抑制することができる。一方、発電機２３の出力Ｐが比較的大きい場合には、エンジン２１はモータリングしており、固有振動成分以外の振動が発生しにくくシステム共振が発生しにくいため、制振制御を行うことで振動を低減できる。

　第３実施形態の電動車両１００の制御方法によれば、発電機２３の出力Ｐを用いた制振制御の切り替え判定に用いる閾値Ｐ_thをゼロに設定する。これにより、エンジン２１のファイヤリング／モータリングの状態と、発電機２３の発電／回生の状態とが対応付けられる。その結果、発電機２３の出力が正であり発電状態である場合には、エンジン２１が燃焼を開始しているため、より失火の確率が高いので、制振制御をオフとすることでシステム共振の発生を抑制できる。

　なお、第１実施形態においては失火判定フラグＦＬＧ、第２実施形態においては回転数ω_G、第３実施形態においてはプラント２００の出力Ｐを用いて、制振制御の有無を切り替えたがこれに限らない。プラント２００の固有振動成分以外の振動（周期外乱）に起因するシステム共振が発生するおそれがある場合には、制振制御を省略することにより、当該システム共振を抑制することができる。

　また、第１乃至第３実施形態における判定条件については、個々に用いてもよいし、組み合わせて制振制御の有無を判定してもよい。

　なお、本発明は上記の実施形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。

Claims

　エンジンと駆動軸が接続され、前記エンジンと連れ回るように構成された発電機を含む発電系と、前記発電系と接続され、充電可能に構成されたバッテリからの電力供給を受けて駆動する駆動系と有するハイブリッド車両の制御方法であって、
　前記駆動系の状態に応じて、前記発電系に対する回転数指令値を求め、
　前記発電系の回転数が前記回転数指令値となるように、前記発電系に対するトルク指令値を求め、
　前記トルク指令値に対して、前記エンジンと前記発電機との接続部において生じる固有振動成分を抑制する制振制御を行い、前記発電系に対する最終トルク指令値を算出し、
　前記固有振動成分とは異なる成分の振動に起因するシステム共振が発生しうる場合には、前記制振制御を行わずに、前記トルク指令値を前記最終トルク指令値とする、ハイブリッド車両の制御方法。
　請求項１に記載のハイブリッド車両の制御方法であって、
　前記制振制御において、
　　前記トルク指令値に対して前記固有振動成分を低減するフィードフォワード制御を行うことにより第１指令値を求め、
　　前記最終トルク指令値に基づいて推定される回転数推定値と回転数測定値との差分から外乱を求め、前記外乱が抑制されるようにフィードバック制御を行うことにより第２指令値を求め、
　　前記第１指令値と前記第２指令値とを加算することで、前記最終トルク指令値を算出する、ハイブリッド車両の制御方法。
　請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御方法であって、
　前記システム共振の起因となる振動が発生しうる場合は、前記エンジンの失火が検出される場合である、ハイブリッド車両の制御方法。
　請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御方法であって、
　前記システム共振の起因となる振動が発生しうる場合は、前記エンジンの回転数が回転数閾値を上回る場合である、ハイブリッド車両の制御方法。
　請求項４に記載のハイブリッド車両の制御方法であって、
　前記回転数閾値は、前記エンジンの安定的な燃焼が開始される回転数である、ハイブリッド車両の制御方法。
　請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御方法であって、
　前記システム共振の起因となる振動が発生しうる場合は、前記発電系の出力が出力閾値を上回る場合である、ハイブリッド車両の制御方法。
　請求項６に記載のハイブリッド車両の制御方法であって、
　前記出力閾値はゼロである、ハイブリッド車両の制御方法。
　エンジンと駆動軸が接続され、前記エンジンと連れ回るように構成された発電機を含む発電系と、前記発電系と接続され、充電可能に構成されたバッテリからの電力供給を受けて駆動する駆動系と、を有するハイブリッド車両において、前記発電系を制御するコントローラを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
　前記コントローラは、
　前記駆動系の状態に応じて、前記発電系に対する回転数指令値を求め、
　前記発電系の回転数が前記回転数指令値となるように、前記発電系に対するトルク指令値を求め、
　前記トルク指令値に対して、前記エンジンと前記発電機との接続部において生じる固有振動成分を抑制する制振制御を行い、前記発電系に対する最終トルク指令値を算出し、
　前記固有振動成分とは異なる成分の振動に起因するシステム共振が発生しうる場合には、前記制振制御を行わずに、前記トルク指令値を前記最終トルク指令値とする、ハイブリッド車両の制御装置。