WO2023199916A1 - 制御装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

制御装置（１０）は、内燃機関（２０）の駆動軸（２１）の回転角度を取得する回転角取得部（１１）と、内燃機関（２０）の動作時における振動を抑制するために可動部（３１）から駆動軸（２１）に加えられる制振トルク、を算出するトルク算出部（１３）と、を備える。トルク算出部（１３）は、制振トルクの位相を、駆動軸２１の回転角度に同期して変化する第１位相と、第１位相に加算される第２位相と、の和として算出する。駆動軸（２１）の回転角度が所定の初期角度になる毎に、トルク算出部（１３）は、第１位相及び第２位相のうち少なくとも一方を初期値に戻す処理を行う。

Description

制御装置及びプログラム 関連出願の相互参照

　本出願は、2022年4月14日に出願された日本国特許出願2022-066820号に基づくものであって、その優先権の利益を主張するものであり、その特許出願の全ての内容が、参照により本明細書に組み込まれる。

　本開示は、回転電機の制御装置及びプログラムに関する。

　例えば電気自動車等に搭載される発電機には、内燃機関と回転電機とが設けられる。このような発電機において、内燃機関で発生したトルクによって回転電機の可動部が回転すると、回転電機では発電が行われる。その際、回転電機において周期的に脈動するトルクを発生させると、当該トルクにより、内燃機関の回転数の変動を抑制することができる。これにより、回転数の変動に伴って生じる内燃機関等の振動を抑制することが可能となる。

　下記特許文献１には、内燃機関の抵抗トルクに応じて回転電機の出力トルクを調整し、これにより振動を抑制することについての記載がある。

特許第３４５４２４９号公報

　動作中の内燃機関においては、ピストンが上死点に到達したタイミング、もしくはそれに近いタイミングで爆発が生じる。このため、回転電機の出力トルクは、例えば当該タイミングにおいて最も小さくなるように、内燃機関での爆発に同期して脈動させることが好ましい。

　そのためには、例えば、内燃機関のクランキングが行われているとき等において、内燃機関のピストンが上死点に到達するタイミング等を予め推定しておき、以降は、当該タイミングに同期するように回転電機の出力トルクを脈動させること等が考えられる。

　しかしながら、内燃機関が始動された後においては、内燃機関で発生するトルクがピークとなるタイミングが、爆発の影響や、駆動軸のような部材の捻じれ等の影響により、当初の（つまり始動前における）タイミングから変化してしまうことがある。その結果、内燃機関で発生するトルクの脈動と、回転電機の出力トルクと、の同期がずれてしまい、内燃機関の回転数変動を十分に抑制することができなくなってしまう可能性がある。

　本開示は、内燃機関の回転数変動を抑制する制御を安定的に行うことのできる、回転電機の制御装置、及び当該制御装置用のプログラムを提供することを目的とする。

　本開示に係る制御装置は、回転電機の制御装置である。回転電機は、内燃機関の駆動軸にトルクを加える可動部を有している。この制御装置は、駆動軸の回転角度を取得する回転角取得部と、内燃機関の動作時における振動を抑制するために、可動部から駆動軸に加えられる制振トルク、を算出するトルク算出部と、を備える。トルク算出部は、制振トルクの位相を、回転角度に同期して変化する第１位相と、第１位相に加算される第２位相と、の和として算出する。回転角度が所定の初期角度になる毎に、トルク算出部は、第１位相及び第２位相のうち少なくとも一方を初期値に戻す処理を行う。

　このような構成の制御装置では、駆動軸の回転角度が所定の初期角度になる毎に、駆動軸に加えられる制振トルクの位相の一部又は全部が初期値に戻される。このため、駆動軸の初期角度に対応した制振トルクの位相の最適値を、予め実験等で求めておき、上記の「初期値」として設定しておけば、制振トルクの位相が、定期的に最適値に設定されることとなる。これにより、内燃機関の回転数変動を抑制する制御を、従来よりも安定的に行うことが可能となる。

図１は、本実施形態に係る制御装置を含む、発電機の全体構成を模式的に示す図である。 図２は、回転電機の回転数を目標回転数に保つために実行される制御、について説明するためのブロック図である。 図３は、内燃機関の動作時におけるトルクの脈動を示す図である。 図４は、制振トルク算出部で行われる処理の内容、について説明するためのブロック図である。 図５は、内燃機関の動作時における、駆動軸の回転角度等の時間変化の例を示す図である。 図６は、図１の制御装置により実行される処理の流れ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実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

　本実施形態に係る制御装置１０は、発電機ＰＧに搭載される装置であって、発電機ＰＧに設けられた回転電機３０の動作等を制御するための装置として構成されている。制御装置１０の説明に先立ち、発電機ＰＧの構成について先ず説明する。

　発電機ＰＧは、例えば電気自動車のような車両に搭載され、当該車両の走行に必要な電力を発生させる装置である。このような構成の車両としては、例えば、シリーズ式のハイブリッド車両等を挙げることができる。尚、発電機ＰＧは、上記のように車両に搭載される発電機であってもよいが、例えば建物に設置される定置型の発電機であってもよい。図１に示されるように、発電機ＰＧは、内燃機関２０と、回転電機３０と、インバータ４０と、蓄電池５０と、インバータ６０と、を備えている。

　内燃機関２０は、燃料を燃焼させてトルク（駆動軸２１の回転力）を発生させる装置であって、所謂レシプロエンジンである。内燃機関２０には、不図示の気筒が４つ設けられている。それぞれの気筒の内部には、上下に往復運動するピストンが配置されている。当該ピストンの上下運動は駆動軸２１の回転運動に変換される。駆動軸２１は「クランクシャフト」とも称されるものである。尚、内燃機関２０に設けられる気筒の数は、４とは異なっていてもよい。

　回転電機３０は、内燃機関２０から受けるトルクによって発電を行う装置であって、「モータージェネレータ」とも称されるものである。回転電機３０は可動部３１を有している。内燃機関２０から受けるトルクによって可動部３１が回転すると、回転電機３０では三相の交流電力が生じる。当該電力はインバータ４０へと供給される。本実施形態では、内燃機関２０の駆動軸２１と、回転電機３０の可動部３１とが、直接的に連結されている。つまり、可動部３１が駆動軸２１に対して固定されている。本実施形態では、回転電機３０はアウターローター構造を有しているのであるが、他の構造を有していてもよい。

　ここでいう「可動部３１が駆動軸２１に対して固定されている」というのは、駆動軸２１と可動部３１との間に、例えば回転速度を安定させるためのフライホイールや、回転速度の脈動を低減させるためのダンパー、もしくは、回転速度を変化させるためのギヤ等が介在していないことを意味している。このため、単位時間あたりにおける駆動軸２１の回転数と、単位時間あたりにおける可動部３１の回転数とは、常に互いに一致する。尚、これらの回転数が互いに一致するのであれば、駆動軸２１と可動部３１との間には、両者間の結合を一時的に解除するためのクラッチが設けられていてもよい。このような態様も、「可動部３１が駆動軸２１に対して固定されている」構成に含まれる。以下の説明においては、単位時間あたりにおける回転数のことを、単に「回転数」と表記することがある。

　駆動軸２１の近傍には、駆動軸２１の回転角度を検知するための角度センサ２２が設けられている。駆動軸２１の回転角度とは、所謂「クランク角」のことであり、角度センサ２２は、所謂「クランク角センサ」である。駆動軸２１のうち角度センサ２２と対向する部分には、周方向に沿って並ぶ不図示の突起が複数形成されている。角度センサ２２は、それぞれの突起が通過する毎に、パルス信号を発生させる。つまり、駆動軸２１が回転すると、角度センサ２２は、駆動軸２１の回転角の変化量に応じた数のパルス信号を発生させる。それぞれのパルス信号は、駆動軸２１の回転角度を示す信号として、制御装置１０へと入力される。

　尚、駆動軸２１の周方向に沿って並ぶ複数の突起は、等間隔に並んでいるのであるが、１つの箇所（以下では「欠け歯箇所」とも称する）においては突起が形成されておらず、当該箇所では間隔が広がっている。この欠け歯箇所が角度センサ２２を通過する際には、パルス信号が一時的に途絶えることとなる。このため、制御装置１０は、駆動軸２１の回転角度が、上記の欠け歯箇所に対応した所定の角度となったと判定することができる。「欠け歯箇所に対応した所定の角度」のことを、以下では「初期角度」とも称する。

　回転電機３０は、上記のように内燃機関２０からのトルクを受けることにより動作するものではあるが、外部から電力の供給を受けて可動部３１を回転させることもできる。この場合、可動部３１は、内燃機関２０の駆動軸２１に対してトルクを加えることとなる。内燃機関２０の始動時においては、回転電機３０によって内燃機関２０の駆動軸２１を回転させる動作、すなわち、所謂「クランキング」が行われる。

　本実施形態に係る回転電機３０は、内燃機関２０が始動された後、つまり、内燃機関２０からのトルクを受けて可動部３１が回転しているときにおいて、可動部３１に脈動するトルクを発生させることで、可動部３１及び駆動軸２１の回転数の変動を抑制することも可能となっている。これにより、内燃機関２０の動作時における振動が抑制される。回転電機３０において上記のように発生させるトルクのことを、以下では「制振トルク」とも称する。制振トルクは、内燃機関２０の動作時における振動を抑制するために、回転電機３０の可動部３１から内燃機関２０の駆動軸２１に加えられるトルク、ということができる。制振トルクがどのように算出され出力されるのかについては、後に説明する。

　可動部３１の近傍には、可動部３１の回転数を検知するための回転数センサ３２が設けられている。回転数センサ３２は、例えば回転電機３０に設けられたレゾルバであるが、その他のセンサであってもよい。可動部３１の回転数を示す信号は、回転数センサ３２から制御装置１０へと入力される。

　インバータ４０は、回転電機３０で生じた交流電力を直流電力に変換し、当該直流電力を蓄電池５０に供給する電力変換器である。インバータ４０は、蓄電池５０から直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力を回転電機３０に供給することもできる。このように、インバータ４０は双方向の電力変換器として構成されている。インバータ４０の動作は制御装置１０により制御される。制御装置１０は、インバータ４０の動作を制御することにより、回転電機３０のトルクや回転数等を調整することができる。

　蓄電池５０は、発電機ＰＧから外部に出力される電力を一時的に蓄えておくためのものであり、例えばリチウムイオンバッテリーである。回転電機３０で生じた交流電力は、上記のようにインバータ４０によって直流電力に変換された後、蓄電池５０に供給され蓄えられる。また、蓄電池５０に蓄えられた電力の一部は、インバータ４０を介して回転電機３０に供給され、回転電機３０で制振トルクを発生させるための電力として使用されることもある。尚、制振トルクは、蓄電池５０からの電力を用いずに、回転電機３０で生じる回生電力をインバータ４０で調整することにより発生させてもよい。制御装置１０は、蓄電池５０に搭載された不図示の制御装置との間で通信を行うことで、蓄電池５０の状態を取得することができる。

　インバータ６０は、蓄電池５０に蓄えられた電力を交流電力に変換し、外部へと出力するための電力変換器である。例えば、発電機ＰＧが電動車両に搭載されている場合には、インバータ６０から出力された電力は、当該電動車両に搭載された走行用の回転電機（不図示）へと供給されることとなる。この場合、電動車両の制動時に生じた回生電力が、インバータ６０を介して蓄電池５０へと供給される構成としてもよい。インバータ６０の動作は制御装置１０により制御される。

　引き続き図１を参照しながら、制御装置１０の構成について説明する。先に述べたように、制御装置１０は、発電機ＰＧに設けられた回転電機３０の動作等を制御するための装置として構成されている。制御装置１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ等を有するコンピュータシステムとして構成されている。制御装置１０は、その機能を模式的に表現したブロックとして、回転角取得部１１と、回転数取得部１２と、トルク算出部１３と、トルク調整部１４と、を備えている。

　回転角取得部１１は、駆動軸２１の回転角度を取得する処理を行う部分である。回転角取得部１１は、角度センサ２２からの信号（先に述べたパルス信号」に基づいて、駆動軸２１の回転角度を取得する。

　駆動軸２１の初期角度と、内燃機関２０の各気筒におけるピストンの位置と、の対応関係は、予め測定されており、制御装置１０が有する不図示の記憶装置に記憶されている。このため、回転角取得部１１は、現時点における駆動軸２１の回転角度を示す情報として、駆動軸２１の回転角度を取得することができる。

　回転数取得部１２は、単位時間あたりにおける可動部３１の回転数を取得する処理、を行う部分である。回転数取得部１２は、回転数センサ３２からの信号に基づいて、可動部３１の回転数を取得する。本実施形態では、駆動軸２１と可動部３１とが直接的に連結されているので、回転数取得部１２が取得する可動部３１の回転数は、駆動軸２１の回転数ということもできる。

　トルク算出部１３は、先に述べた制振トルクを算出する処理を行う部分である。トルク算出部１３は、内燃機関２０の動作時における振動を抑制するために出力すべき制振トルクの大きさを、後に説明する方法によって算出する。

　トルク調整部１４は、可動部３１のトルク、すなわち、回転電機３０から実際に出力されるトルクを調整する処理を行う部分である。トルク調整部１４は、可動部３１の回転数が所定の目標値に一致するよう、インバータ４０の動作を制御し、これにより可動部３１のトルクを調整する。また、トルク調整部１４により調整される可動部３１のトルクには、トルク算出部によって算出された制振トルクが重畳される。つまり、トルク調整部１４は、回転電機３０から実際に出力されるトルクが、可動部３１の回転数を所定の目標値に一致させるために必要なトルクに対し、制振トルクを重畳させたトルクとなるように、インバータ４０の動作を制御する。

　図２を参照しながら、回転電機３０のトルクを調整するために、トルク調整部１４等によって行われる処理の概要について説明する。

　回転数センサ３２からの信号は、演算ブロック１０９によって実際の回転数に変換された後、減算器１０１に入力される。減算器１０１では、可動部３１の回転数の目標値、である目標回転数から、実際の回転数を減算する処理が行われる。目標回転数と実際の回転数との差は、ＰＩ演算器１０２によって、回転電機３０のトルク指令値に変換される。トルク指令値は、後述の加算器１０３を介して、ベクトル制御系を示す演算ブロック１０５へと入力される。トルク指令値は、演算ブロック１０５において、ｕ相、ｖ相、ｗ相のそれぞれの電流値についての指令値（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）に変換され、当該指令値がインバータ４０へと入力される。インバータ４０からは、それぞれの指令値に基づいて、ｕ相、ｖ相、ｗ相からなる各相の電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）が回転電機３０へと供給され、回転電機３０を動作させる。ｖ相の電流Ｉｖ及びｗ相の電流Ｉｗは、それぞれ、電流センサ１０７、１０８によって測定され、演算ブロック１０５へとフィードバックされる。

　以上のような制御が行われることで、回転電機３０のトルクは、目標回転数に概ね一致するように調整される。ただし、回転電機３０の可動部３１は、内燃機関２０の駆動軸２１に連結されている。このため、可動部３１の回転数は、正確には一定とはならず、内燃機関２０からのトルクの影響を受けて変動することとなる。

　そこで、本実施形態の制御装置１０は、上記のような回転数の変動を抑制するためのトルクとして、制振トルクを重畳的に加えることとしている。トルク算出部１３で算出された制振トルクは、加算器１０３に入力され、ＰＩ演算器１０２から出力されるトルク指令値に対して加算される。これにより、制振トルクは、可動部３１の回転数を所定の目標値に一致させるために必要なトルクに対し、重畳されることとなる。

　内燃機関２０のトルクについて、図３を参照しながら説明する。図３では、内燃機関２０のクランク角（横軸）が変化した場合における、内燃機関２０の各種トルク（縦軸）の変化の例が示されている。図３の線Ｌ１で示されるトルクは、内燃機関２０の各気筒における燃料の爆発に起因して生じるトルクである。線Ｌ１で示されるトルクのことを、以下では「筒内圧トルク」とも称する。

　図３の線Ｌ２で示されるトルクは、内燃機関２０の各気筒でピストンが上下動する際の慣性力に起因して生じるトルクである。線Ｌ２で示されるトルクのことを、以下では「往復質量慣性トルク」とも称する。図３の線Ｌ３で示されるトルクは、線Ｌ１で示される筒内圧トルクと、線Ｌ２で示される往復質量慣性トルクと、を合算したトルクである。

　図３におけるｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４は、いずれも、各気筒でピストンが上死点に到達したタイミングのクランク角を表している。ｄ１等で示される各タイミングの直後に燃料の爆発が生じるので、線Ｌ３で示される内燃機関２０のトルクは、ｄ１等の各タイミングとほぼ同じタイミングで最大となる。従って、線Ｌ３で示される内燃機関２０のトルクが最大となるタイミングで、脈動する制振トルクが最小となるように、トルク算出部１３による制振トルクの算出、具体的には、制振トルクの位相の算出が行われることが好ましい。

　トルク算出部１３は、以下の式（１）を用いて、時間と共に変化する制振トルクを算出する。
制振トルク＝Ａ×ｓｉｎ（ω×ｔ＋θ）・・・・（１）

　式（１）の「Ａ」は制振トルクの振幅である。トルク算出部１３は、例えば、可動部３１の回転数と当該振幅との対応関係を示すマップを参照することにより、制振トルクの振幅Ａを決定する。上記の対応関係は、予め実験などにおいて求めておき、制御装置１０が有する不図示の記憶装置に記憶させておけばよい。

　式（１）の「ω」は、制振トルクの変化における角速度である。ωの算出方法については後に説明する。式（１）の「ｔ」は、特定の時刻（例えば、クランキングが開始された時刻）からの経過時間（秒）である。トルク算出部１３は、現在の時刻に合わせてｔを更新しながら、制振トルクの値を常に最新値となるよう算出し続ける。

　式（１）の「θ」は、制振トルクの位相を補正するためのパラメータである。トルク算出部１３は、このθの値を調整することで、制振トルクの脈動を、内燃機関２０のトルクの脈動に同期させる。例えば、トルク算出部１３は、制振トルクの値が最小となるタイミングが、各気筒でピストンが上死点に到達するタイミングに近づくように、θの値を調整する。トルク算出部１３は、このような方法で制振トルクを補正し、理想的な制振トルクへと近づけて行く。

　式（１）の括弧内にある「ω×ｔ＋θ」は、制振トルクの位相である。このうち、ω×ｔは、後に説明するように駆動軸２１の回転角度に同期して変化するものであり、本実施形態における「第１位相」に該当する。θは、第１位相であるω×ｔに対して加算されるものであり、本実施形態における「第２位相」に該当する。このように、トルク算出部１３は、制振トルクの位相を、第１位相（ω×ｔ）と第２位相（θ）との和として算出する。

　図４には、トルク算出部１３の具体的な構成がブロック図として示されている。トルク算出部１３は、周波数算出部１３１と、第１位相算出部１３２と、バンドパスフィルタ１３３と、第２位相算出部１３４と、位相算出部１３５と、リセット処理部１３６と、を有している。

　周波数算出部１３１は、内燃機関２０において繰り返し生じる爆発の周波数ｆを算出する部分である。周波数算出部１３１は、以下の式（２）を用いて周波数ｆを算出する。
ｆ＝ωｒｅｆ／６０×（ｃｙｌ／２）・・・・（２）

　式（２）の「ωｒｅｆ」は、駆動軸２１の回転数についての指令値、であり、単位は「ｒｐｍ」である。ωｒｅｆは、内燃機関２０の動作を制御する不図示のＥＣＵによって決定され、当該ＥＣＵから制御装置１０へと送信される。式（２）の「ｃｙｌ」は、内燃機関２０が有する気筒の数である。本実施形態では、ｃｙｌの値は４である。式（２）を用いて算出された周波数ｆは、周波数算出部１３１から、第１位相算出部１３２及びバンドパスフィルタ１３３のそれぞれへと入力される。

　第１位相算出部１３２は、上記の第１位相、すなわちω×ｔの値を算出する部分である。第１位相算出部１３２は、以下の式（３）を用いてωの値を算出する。
ω＝２πｆ・・・・（３）

　このように、制振トルクの変化における角速度であるωは、内燃機関２０において繰り返し生じる爆発の周波数ｆ、に対応した角速度として算出される。このため、第１位相であるω×ｔは、結果的に、駆動軸２１の回転角度に同期して変化することとなる。第１位相算出部１３２によって算出されたω×ｔの値は、位相算出部１３５へと入力される。

　バンドパスフィルタ１３３は、可動部３１の回転数の変化を示す信号（具体的には、図３の演算ブロック１０９から入力される信号）から、特定の周波数成分を抽出するフィルタである。「特定の周波数」としては、周波数算出部１３１から入力される周波数ｆが用いられる。このため、バンドパスフィルタ１３３を通過した後の信号は、可動部３１の回転数の変化を示す信号のうち、内燃機関２０において爆発が生じる周期に対応した周波数成分、すなわち、爆発一次成分を示す信号となる。バンドパスフィルタ１３３は、可動部３１の回転数の変化を示す信号から、内燃機関２０において爆発が生じる周期に対応した周波数成分、である爆発一次成分を抽出するもの、ということができる。

　図５（Ｃ）には、バンドパスフィルタ１３３に入力される信号、すなわち、可動部３１の回転数の変化を示す信号の一例が示されている。図５（Ｄ）には、バンドパスフィルタ１３３から出力される信号、すなわち、上記の爆発一次成分として抽出された信号の一例が示されている。図５（Ｄ）に示される爆発一次成分の波形において、上側のピーク値となる各タイミングは、内燃機関２０で爆発が生じる各タイミングに概ね一致する。爆発一次成分は、可動部３１の回転数の変化を示す様々な周波数成分のうち、内燃機関２０におけるトルク変動の影響を大きく受けている周波数成分、すなわち、振動の原因となっている周波数成分ということができる。

　図４に戻って説明を続ける。バンドパスフィルタ１３３を通過した後の、爆発一次成分を示す信号は、第２位相算出部１３４へと入力される。第２位相算出部１３４は、上記の第２位相、すなわちθの値を算出する部分である。第２位相算出部１３４は、図５（Ｄ）に示される爆発一次成分の波形が、閾値ＲＴ２から閾値ＲＴ１までの範囲内に収まるように、θの値を調整し変化させる。

　図５（Ｅ）には、第２位相算出部１３４によって算出されるθの値の変化の例が示されている。この例において、第２位相算出部１３４は、θの値を所定の初期値θ０に設定する。初期値θ０は、爆発一次成分の波形のピークが可能な限り小さくなるようなθの最適値として、予め実験等によって得られた初期値である。第２位相算出部１３４は、θの値を、基本的にはこの初期値θ０となるように設定する。

　時刻ｔ１において、爆発一次成分の波形が、下方側の閾値ＲＴ１を超えると、第２位相算出部１３４は、θの値を初期値θ０から変化させ始める。このようなθの値の調整は、その後、爆発一次成分の波形における上下それぞれのピーク値が、閾値ＲＴ２から閾値ＲＴ１までの範囲内に収まったことが確認されるまで継続的に行われる。図５（Ｅ）の例では、時刻ｔ２において、爆発一次成分のピーク値が上記範囲内に収まっている。このときのθの値は、初期値θ０とは異なるθ１となっている。時刻ｔ２以降は、爆発一次成分のピーク値が上記範囲内に収まっている限り、θの値として引き続きθ１が算出され続ける。

　尚、爆発一次成分の波形における上下それぞれのピーク値が、閾値ＲＴ２から閾値ＲＴ１までの範囲を外れた際において、θの値をどの方向に変化させるかは、予め実験などにより求めておけばよい。また、θの値の所定の方向に変化させた際に、ピーク値が上記範囲を更に外れていったような場合には、θの値の変化方向を逆転させることとすればよい。

　図４に戻って説明を続ける。第２位相算出部１３４によって上記のように算出されたθの値は、位相算出部１３５へと入力される。位相算出部１３５は、第１位相算出部１３２によって算出された第１位相（ω×ｔ）に、第２位相算出部１３４によって算出された第２位相（θ）を合算することで、制振トルクの最終的な位相（ω×ｔ＋θ）を算出する。当該位相は、先に述べたように加算器１０３に入力され、ＰＩ演算器１０２から出力されるトルク指令値に対して加算される。

　リセット処理部１３６は、リセット信号を生成する部分である。「リセット信号」とは、駆動軸２１の回転角度が、先に述べた初期角度となったタイミングで、第１位相算出部１３２及び第２位相算出部１３４のそれぞれに向けて発出される信号である。

　図５（Ａ）には、駆動軸２１の回転角度の変化、具体的には、角度センサ２２で発生したパルス信号の数の積算値の変化の例が示されている。時刻ｔ０及び時刻ｔ１０のそれぞれが、駆動軸２１の回転角度が初期角度となったタイミングである。図５（Ｂ）に示されるように、リセット処理部１３６は、当該タイミングのそれぞれにおいてリセット信号を発生させ、第１位相算出部１３２及び第２位相算出部１３４のそれぞれに向けて発出する。

　図５（Ｅ）に示されるように、リセット信号が発出されると、第２位相算出部１３４は、第２位相であるθの値を初期値θ０に戻す。第２位相算出部１３４によって算出されるθの値は、定期的に初期値θ０に戻されるので、初期値θ０から大きく乖離してしまうことが無い。

　また、リセット信号が発出されると、第１位相算出部１３２は、ω×ｔのうちｔの値を０に戻す。これにより、第１位相であるω×ｔの値も、リセット信号に応じて初期値（０）に戻されることとなる。これにより、駆動軸２１の回転角度とω×ｔとの同期が、時間の経過とともにずれてしまうようなことが防止される。

　このように、、駆動軸２１の回転角度が初期角度になる毎に、トルク算出部１３は、第１位相及び第２位相のそれぞれを初期値に戻す処理を行う。制振トルクの位相が、定期的に最適値に設定されることとなるので、内燃機関２０の回転数変動を抑制する制御を従来よりも安定的に行うことが可能となっている。

　以上のような制御を実現するために、制御装置１０で実行される具体的な処理の流れについて、図６を参照しながら説明する。同図に示される一連の処理は、内燃機関２０が始動された後の期間において、所定の制御周期が経過する毎に繰り返し実行されるものである。

　当該処理の最初のステップＳ０１では、周波数ｆを算出する処理が、周波数算出部１３１によって行われる。ステップＳ０１に続くステップＳ０２では、爆発一次成分を示す信号を抽出する処理が、バンドパスフィルタ１３３によって行われる。ステップＳ０１、Ｓ０２で行われるそれぞれの処理の具体的な内容は、先に説明したとおりである。

　ステップＳ０２に続くステップＳ０３では、ステップＳ０２で生成される信号、すなわち、図５（Ｄ）に示されるような爆発一次成分を示す信号が、閾値ＲＴ１、ＲＴ２を超えたか否かが判定される。当該信号が、閾値ＲＴ２から閾値ＲＴ１までの範囲内に収まっているときには、後述のステップＳ０５に移行する。当該信号が閾値ＲＴ２を下回っている場合や、閾値ＲＴ１を上回っている場合には、ステップＳ０４に移行する。

　ステップＳ０４では、θの値を調整する処理が、第２位相算出部１３４によって行われる。その具体的な調整方法は先に述べたとおりである。ステップＳ０４の後はステップＳ０５に移行する。

　ステップＳ０５では、リセット処理部１３６からリセット信号が発出されたか否かが判定される。リセット信号が発出された場合にはステップＳ０６に移行する。ステップＳ０６では、先に述べたように、第１位相（ω×ｔ）を初期値（０）に戻す処理が第１位相算出部１３２によって行われ、第２位相（θ）を初期値（θ０）に戻す処理が第２位相算出部１３４によって行われる。その後、後述のステップＳ０８に移行する。

　ステップＳ０５において、リセット信号が発出されていなかった場合には、ステップＳ０７に移行する。ステップＳ０７では、制御周期の経過に合わせて、第１位相の「ｔ」をΔｔだけ進める処理が行われる。その後、ステップＳ０８に移行する。

　ステップＳ０８では、最終的な制振トルクを算出する処理が、位相算出部１３５によって行われる。先に述べたように、位相算出部１３５は、第１位相算出部１３２で算出された第１位相（ω×ｔ）に、第２位相算出部１３４で算出された第２位相（θ）を合算することで、制振トルクの最終的な位相（ω×ｔ＋θ）を算出する。以上のような処理が繰り返し実行されることで、図５を参照しながら説明したような制御が実現される。

　尚、ステップＳ０６においては、第１位相（ω×ｔ）を初期値（０）に戻す処理と、第２位相（θ）を初期値（θ０）に戻す処理と、の両方が行われることに換えて、これらのうち一方のみが行われることとしてもよい。

　以上のように、トルク算出部１３は、単位時間あたりにおける可動部３１の回転数、の脈動が抑制されるように、第２位相であるθの値を調整する。具体的には、トルク算出部１３は、駆動軸２１の回転角度が初期角度になってから、次に初期角度になるまでの期間ＴＭ（図５（Ｂ）を参照）において、θの値を調整し、駆動軸２１の回転角度が初期角度になる毎に、θを初期値θ０に戻す処理を行う。これにより、θがθ０から大きく乖離してしまうことが防止される。

　図４を参照しながら説明したように、トルク算出部１３は、可動部３１の回転数の変化に基づいてθの値を調整する。具体的には、可動部３１の回転数の変化を示す信号（演算ブロック１０９から入力される信号）から、内燃機関２０において爆発が生じる周期に対応した周波数成分、である爆発一次成分を、バンドパスフィルタ１３３が抽出し、抽出された信号に基づいて、第２位相算出部１３４がθの値を調整する。

　式（２）を用いて説明したように、トルク算出部１３は、駆動軸２１の回転数についての指令値（つまり回転数指令値）であるωｒｅｆと、内燃機関２０が有する気筒数ｃｙｌと、に基づいて周波数ｆを算出し、これに基づいて、バンドパスフィルタ１３３による爆発一次成分の抽出を行う。これにより、内燃機関２０におけるトルク変動の影響を大きく受けている周波数成分（つまり爆発一次成分）、を抑制するために必要な、適切なθの値を算出することが可能となっている。

　本実施形態においては、トルク算出部１３によって算出される制振トルクの周波数は、内燃機関において爆発が生じる周期に対応した周波数（つまり、爆発一次成分の周波数）と一致している。このような態様に換えて、トルク算出部１３によって算出される制振トルクの周波数は、爆発一次成分とは異なる周波数を含んでいてもよい。例えば、バンドパスフィルタ１３３が、爆発一次成分のみならず、爆発二次成分や爆発三次成分をも通過させるようなフィルタとして構成され、その結果として、制振トルクにこれらの周波数成分を含ませることとしてもよい。つまり、トルク算出部１３は、内燃機関２０において爆発が生じる周期に対応した周波数成分、を含むトルクとして、制振トルクを算出すればよい。

　以上に述べたような制御装置１０の動作は、例えば、制御装置１０に組み込まれたプログラムによって実現される。当該プログラムは、制振トルクの位相を、駆動軸２１の回転角度に同期して変化する第１位相（ω×ｔ）と、第１位相に加算される第２位相（θ）と、の和として算出させ、回転角度が所定の初期角度になる毎に、第１位相及び第２位相のうち少なくとも一方を初期値に戻す処理を行わせることとなる。

　以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

　本開示に記載の制御装置及び制御方法は、コンピュータプログラムにより具体化された１つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された１つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置及び制御方法は、１つ又は複数の専用ハードウェア論理回路を含むプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置及び制御方法は、１つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと１つ又は複数のハードウェア論理回路を含むプロセッサとの組み合わせにより構成された１つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。専用ハードウェア論理回路及びハードウェア論理回路は、複数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路により実現されてもよい。

Claims (9)

1. 　回転電機（３０）の制御装置（１０）であって、
   　前記回転電機は、内燃機関（２０）の駆動軸（２１）にトルクを加える可動部（３１）を有しており、
   　前記駆動軸の回転角度を取得する回転角取得部（１１）と、
   　前記内燃機関の動作時における振動を抑制するために、前記可動部から前記駆動軸に加えられる制振トルク、を算出するトルク算出部（１３）と、を備え、
   　前記トルク算出部は、前記制振トルクの位相を、前記回転角度に同期して変化する第１位相と、前記第１位相に加算される第２位相と、の和として算出し、
   　前記回転角度が所定の初期角度になる毎に、前記トルク算出部は、前記第１位相及び前記第２位相のうち少なくとも一方を初期値に戻す処理を行う、制御装置。
2. 　前記トルク算出部は、
   　単位時間あたりにおける前記可動部の回転数、の脈動が抑制されるように、前記第２位相の値を調整する、請求項１に記載の制御装置。
3. 　前記トルク算出部は、
   　前記回転角度が前記初期角度になってから、次に前記初期角度になるまでの期間において、前記第２位相の値を調整し、
   　前記回転角度が前記初期角度になる毎に、前記第２位相を初期値に戻す処理を行う、請求項２に記載の制御装置。
4. 　単位時間あたりにおける前記可動部の回転数を取得する回転数取得部（１２）、を更に備え、
   　前記トルク算出部は、
   　前記回転数の変化に基づいて前記第２位相の値を調整する、請求項３に記載の制御装置。
5. 　前記トルク算出部は、
   　前記回転数の変化を示す信号から、前記内燃機関において爆発が生じる周期に対応した周波数成分、である爆発一次成分を抽出し、抽出された信号に基づいて前記第２位相の値を調整する、請求項４に記載の制御装置。
6. 　前記トルク算出部は、
   　前記駆動軸の回転数についての指令値、である回転数指令値と、
   　前記内燃機関が有する気筒数と、に基づいて、前記爆発一次成分の抽出を行う、請求項５に記載の制御装置。
7. 　前記トルク算出部は、
   　前記内燃機関において爆発が生じる周期に対応した周波数成分、を含むトルクとして、前記制振トルクを算出する、請求項１に記載の制御装置。
8. 　前記可動部が前記駆動軸に対して固定されている、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の制御装置。
9. 　回転電機（３０）の制御装置（１０）用のプログラムであって、
   　前記回転電機は、内燃機関（２０）の駆動軸（２１）にトルクを加える可動部（３１）を有しており、
   　前記制御装置は、前記内燃機関の動作時における振動を抑制するために、前記可動部から前記駆動軸に加えられる制振トルク、を算出するものであり、
   　前記制振トルクの位相を、前記駆動軸の回転角度に同期して変化する第１位相と、前記第１位相に加算される第２位相と、の和として算出させ、
   　前記回転角度が所定の初期角度になる毎に、前記第１位相及び前記第２位相のうち少なくとも一方を初期値に戻す処理を行わせる、プログラム。

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