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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024112221
(43)【公開日】2024-08-20
(54)【発明の名称】発電装置の制御方法及び発電システム
(51)【国際特許分類】
H02P 9/04 20060101AFI20240813BHJP
H02P 101/45 20150101ALN20240813BHJP
H02P 103/20 20150101ALN20240813BHJP
【ＦＩ】
H02P9/04 L
H02P101:45
H02P103:20
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023017142
(22)【出願日】2023-02-07
(71)【出願人】
【識別番号】000003997
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002468
【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】菊地 貴裕
【テーマコード（参考）】
5H590
【Ｆターム（参考）】
5H590AA06
5H590BB02
5H590CA07
5H590CA23
5H590CB03
5H590CC01
5H590CC24
5H590CD01
5H590CD03
5H590EA10
5H590FB07
5H590GA10
5H590HA02
5H590HA04
5H590HA27
5H590JA02
5H590JA06
5H590JA12
5H590JA14
5H590JA19
5H590KK04
(57)【要約】
【課題】複数の共振特性を有するダンパに対しても、振動を抑制可能な、発電装置の制御方法及び発電システムを提供する。
【解決手段】エンジンと、エンジンの動力によって発電する発電機モータと、エンジンと発電機モータとに接続される、非線形な動力伝達特性を有するダンパとを備える発電装置の制御方法が提供される。この発電装置の制御方法は、エンジンから入力されるトルクと発電機モータの回転数との伝達特性を設定し、発電機モータに要求される要求トルクと、発電機モータの動作状態と、伝達特性とに基づくＦ／Ｆ演算によりＦ／Ｆトルク目標値を算出し、発電機モータに対するトルク指令値と、発電機モータの動作状態と、伝達特性とに基づくＦ／Ｂ演算によりＦ／Ｂトルク目標値を算出する。そして、Ｆ／Ｆ目標値及びＦ／Ｂ目標値に基づき最終トルク目標値を算出する。また、伝達特性は、ダンパの非線形な動力伝達特性に基づき設定される。
【選択図】図４
【解決手段】エンジンと、エンジンの動力によって発電する発電機モータと、エンジンと発電機モータとに接続される、非線形な動力伝達特性を有するダンパとを備える発電装置の制御方法が提供される。この発電装置の制御方法は、エンジンから入力されるトルクと発電機モータの回転数との伝達特性を設定し、発電機モータに要求される要求トルクと、発電機モータの動作状態と、伝達特性とに基づくＦ／Ｆ演算によりＦ／Ｆトルク目標値を算出し、発電機モータに対するトルク指令値と、発電機モータの動作状態と、伝達特性とに基づくＦ／Ｂ演算によりＦ／Ｂトルク目標値を算出する。そして、Ｆ／Ｆ目標値及びＦ／Ｂ目標値に基づき最終トルク目標値を算出する。また、伝達特性は、ダンパの非線形な動力伝達特性に基づき設定される。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンジンと、前記エンジンの動力によって発電する発電機モータと、前記エンジンと前記発電機モータとに接続される、非線形な動力伝達特性を有するダンパとを備える発電装置の制御方法であって、
前記エンジンから入力されるトルクと前記発電機モータの回転数との伝達特性を設定し、
前記発電機モータに要求される要求トルクと、前記発電機モータの動作状態と、前記伝達特性とに基づくフィードフォワード演算によりフィードフォワードトルク目標値を算出し、
前記発電機モータに対するトルク指令値と、前記発電機モータの動作状態と、前記伝達特性とに基づくフィードバック演算によりフィードバックトルク目標値を算出し、
前記フィードフォワードトルク目標値及び前記フィードバックトルク目標値に基づき最終トルク目標値を算出し、
前記伝達特性は、前記ダンパの非線形な動力伝達特性に基づき設定される、
発電装置の制御方法。
前記エンジンから入力されるトルクと前記発電機モータの回転数との伝達特性を設定し、
前記発電機モータに要求される要求トルクと、前記発電機モータの動作状態と、前記伝達特性とに基づくフィードフォワード演算によりフィードフォワードトルク目標値を算出し、
前記発電機モータに対するトルク指令値と、前記発電機モータの動作状態と、前記伝達特性とに基づくフィードバック演算によりフィードバックトルク目標値を算出し、
前記フィードフォワードトルク目標値及び前記フィードバックトルク目標値に基づき最終トルク目標値を算出し、
前記伝達特性は、前記ダンパの非線形な動力伝達特性に基づき設定される、
発電装置の制御方法。
【請求項2】
請求項１に記載の発電装置の制御方法であって、
前記伝達特性は、前記ダンパの非線形な動力伝達特性を用いて算出されるダンパ定数に基づき設定され、
前記ダンパ定数は、前記ダンパの剛性及び前記ダンパの減衰定数を含む、
発電装置の制御方法。
前記伝達特性は、前記ダンパの非線形な動力伝達特性を用いて算出されるダンパ定数に基づき設定され、
前記ダンパ定数は、前記ダンパの剛性及び前記ダンパの減衰定数を含む、
発電装置の制御方法。
【請求項3】
請求項２に記載の発電装置の制御方法であって、
前記フィードバックトルク目標値は、前記発電機モータに対するトルク指令値と、前記発電機モータの動作状態と、前記伝達特性とに基づき算出されたトルク目標値にフィードバックゲインを掛けて算出され、
前記フィードバックゲインは、前記ダンパの剛性が小さいほど大きく設定される、
発電装置の制御方法。
前記フィードバックトルク目標値は、前記発電機モータに対するトルク指令値と、前記発電機モータの動作状態と、前記伝達特性とに基づき算出されたトルク目標値にフィードバックゲインを掛けて算出され、
前記フィードバックゲインは、前記ダンパの剛性が小さいほど大きく設定される、
発電装置の制御方法。
【請求項4】
請求項２または３に記載の発電装置の制御方法であって、
前記ダンパ定数を、前記発電機モータに要求される要求トルクと前記ダンパの非線形な動力伝達特性とに基づき算出する、
発電装置の制御方法。
前記ダンパ定数を、前記発電機モータに要求される要求トルクと前記ダンパの非線形な動力伝達特性とに基づき算出する、
発電装置の制御方法。
【請求項5】
請求項２または３に記載の発電装置の制御方法であって、
前記ダンパ定数を、前記ダンパのトルク推定値と前記ダンパの非線形な動力伝達特性とに基づき算出する、
発電装置の制御方法。
前記ダンパ定数を、前記ダンパのトルク推定値と前記ダンパの非線形な動力伝達特性とに基づき算出する、
発電装置の制御方法。
【請求項6】
請求項２または３に記載の発電装置の制御方法であって、
前記ダンパ定数を、前記ダンパのねじり角推定値と前記ダンパの非線形な動力伝達特性とに基づき算出する、
発電装置の制御方法。
前記ダンパ定数を、前記ダンパのねじり角推定値と前記ダンパの非線形な動力伝達特性とに基づき算出する、
発電装置の制御方法。
【請求項7】
請求項２または３に記載の発電装置の制御方法であって、
前記ダンパ定数において、ヒステリシスを前記ダンパの減衰定数として設定する、
発電装置の制御方法。
前記ダンパ定数において、ヒステリシスを前記ダンパの減衰定数として設定する、
発電装置の制御方法。
【請求項8】
エンジンと、前記エンジンの動力によって発電する発電機モータと、前記エンジンと前記発電機モータとに接続されるとともに、非線形な動力伝達特性を有するダンパと、前記発電機モータの動作を制御するコントローラと、を備える発電システムであって、
前記コントローラは、
前記エンジンから入力されるトルクと前記発電機モータの回転数との伝達特性を設定し、
前記発電機モータに要求される要求トルクと、前記発電機モータの動作状態と、前記伝達特性とに基づくフィードフォワード演算によりフィードフォワードトルク目標値を算出し、
前記発電機モータに対するトルク指令値と、前記発電機モータの動作状態と、前記伝達特性とに基づくフィードバック演算によりフィードバックトルク目標値を算出し、
前記フィードフォワードトルク目標値及び前記フィードバックトルク目標値に基づき最終トルク目標値を算出し、
前記伝達特性は、前記ダンパの非線形な動力伝達特性に基づき設定する、
発電システム。
前記コントローラは、
前記エンジンから入力されるトルクと前記発電機モータの回転数との伝達特性を設定し、
前記発電機モータに要求される要求トルクと、前記発電機モータの動作状態と、前記伝達特性とに基づくフィードフォワード演算によりフィードフォワードトルク目標値を算出し、
前記発電機モータに対するトルク指令値と、前記発電機モータの動作状態と、前記伝達特性とに基づくフィードバック演算によりフィードバックトルク目標値を算出し、
前記フィードフォワードトルク目標値及び前記フィードバックトルク目標値に基づき最終トルク目標値を算出し、
前記伝達特性は、前記ダンパの非線形な動力伝達特性に基づき設定する、
発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発電装置の制御方法及び発電システムに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、内燃機関等の駆動源により駆動される発電機により、電力を発電する発電システムを有する電動車両が開示されている。この電動車両では、ドライブシャフトのねじり振動などによる固有振動成分を低減する制振フィルタによりフィルタ処理を行うことで、動力源から生じる振動を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１５－７４３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、内燃機関（エンジン）と発電機とで構成された発電システムにおける音振対策として、内燃機関と発電機との間にダンパ（ねじりダンパ）を接続する場合があるが、ダンパは、非線形な動力伝達特性を有しているため、複数の共振特性（共振周波数）をもつ。このため、ダンパを備える発電システムに、特許文献１に記載の制振フィルタによるフィルタ処理を行っても、ダンパの非線形な動力伝達特性により、振動抑制効果が低減する虞がある。
【0005】
本発明は上記課題に鑑みたものであり、複数の共振特性を有するダンパに対しても、振動を抑制可能な、発電装置の制御方法及び発電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様によれば、エンジンと、エンジンの動力によって発電する発電機モータと、エンジンと発電機モータとに接続される、非線形な動力伝達特性を有するダンパとを備える発電装置の制御方法が提供される。この発電装置の制御方法は、エンジンから入力されるトルクと発電機モータの回転数との伝達特性を設定し、発電機モータに要求される要求トルクと、発電機モータの動作状態と、伝達特性とに基づくフィードフォワード演算によりフィードフォワードトルク目標値を算出し、発電機モータに対するトルク指令値と、発電機モータの動作状態と、伝達特性とに基づくフィードバック演算によりフィードバックトルク目標値を算出する。そして、フィードフォワードトルク目標値及びフィードバックトルク目標値に基づき最終トルク目標値を算出する。また、伝達特性は、ダンパの非線形な動力伝達特性に基づき設定される。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、フィードフォワード演算及びフィードバック演算に用いられる伝達特性が、ダンパの非線形な動力伝達特性に基づき設定される。これにより、複数の共振特性を有するダンパに対しても振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面等を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【0010】
［第１実施形態］
図１は、本発明の各実施形態の発電装置の制御方法が採用された発電システム１０１が搭載される電動車両１００の概略構成図である。図１に示すように、電動車両１００は、バッテリ１０の電力によって駆動する車両であり、駆動モータ１１及び発電装置１２を備える。
図１は、本発明の各実施形態の発電装置の制御方法が採用された発電システム１０１が搭載される電動車両１００の概略構成図である。図１に示すように、電動車両１００は、バッテリ１０の電力によって駆動する車両であり、駆動モータ１１及び発電装置１２を備える。
【0011】
バッテリ１０は、電動車両１００の各部を駆動するための電力を蓄積する。バッテリ１０は充電可能であり、本実施形態では、バッテリ１０は、少なくとも発電装置１２が発電した電力によって充電される。また、本実施形態においては、バッテリ１０は直流電源である。バッテリ１０が出力する直流電圧（以下、バッテリ電圧Ｖｄｃという）は図示しないセンサ等によって検出可能である。
【0012】
駆動モータ１１は、電動車両１００を駆動する駆動用の電動機であり、バッテリ１０の電力を用いて電動車両１００の駆動力を発生する。本実施形態においては、駆動モータ１１は、三相交流モータである。
【0013】
駆動モータ１１は、減速機１３等を介してドライブシャフト１４と接続される。そして、ドライブシャフト１４には駆動輪１５が接続される。従って、駆動モータ１１が駆動している際、その出力軸に発生するトルクは、減速機１３等を介して駆動輪１５に電動車両１００の駆動力を発生させる。また、電動車両１００が減速するときには、いわゆる回生制御によって、駆動モータ１１は電動車両１００の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。回生制御時に得られる電力の一部または全部は、バッテリ１０に充電可能である。
【0014】
なお、駆動モータ１１は、駆動インバータ１６を介してバッテリ１０と接続される。駆動インバータ１６は、駆動モータ１１用のインバータであり、バッテリ１０が出力する直流電力を交流電力に変換して駆動モータ１１に供給する。また、回生制御時には、駆動インバータ１６は、駆動モータ１１で発生する交流電力を直流電力に変換する。
【0015】
発電装置１２は、バッテリ１０を充電する電力を発電する装置である。すなわち、電動車両１００は、いわゆるシリーズハイブリッド方式の電動車両である。発電装置１２は、エンジン１７、発電機（発電機モータ）１８、ダンパ１９、及び、発電機インバータ２０を備える。
【0016】
エンジン１７は、いわゆる内燃機関であり、発電装置１２の動力源である。すなわち、発電機１８は、エンジン１７が発生させる動力によって発電する。なお、本実施形態では、発電装置１２は、動力源として内燃機関であるエンジン１７を用いているが、エンジン１７は発電機１８を駆動し得る他の態様の動力源に置換してもよい。エンジン１７の回転数（以下、エンジン回転数ωｅという）等、エンジン１７の動作状態に係るパラメータは図示しないセンサ等によって適宜検出可能である。
【0017】
発電機１８は、エンジン１７の動力で発電する。すなわち、発電機１８は、エンジン１７の駆動力によって回転することにより発電をする、発電機モータである。発電機１８は、発電機インバータ２０を介してバッテリ１０と接続しており、発電によって生じた電力はバッテリ１０に充電される。発電機インバータ２０は、発電機１８で発生する交流電力を直流電力に変換して、バッテリ１０に供給する。なお、発電機インバータ２０は、バッテリ１０の直流電力を交流電力に変換して発電機１８に供給し、発電機１８を力行回転させることができる。これにより、エンジン１７の始動するときには、エンジン１７がクランキングされる。また、必要に応じて発電機１８を力行回転させ、エンジン１７を空回しすることで、バッテリ１０の電力が消費される。
【0018】
本実施形態では、発電機１８は、Ｕ相，Ｖ相，及びＷ相を有する三相交流モータである。発電機１８のＵ相を流れる電流の検出値はＵ相電流Ｉｕである。同様に、発電機１８のＶ相を流れる電流の検出値はＶ相電流Ｉｖであり、発電機１８のＷ相を流れる電流の検出値はＷ相電流Ｉｗである。以下では、発電機１８の各相に流れる電流の検出値を三相電流と総称する場合がある。発電機１８のｄ軸電流の検出値はｄ軸電流Ｉｄであり、発電機１８のｑ軸電流の検出値はｑ軸電流Ｉｑである。ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑは、三相電流を変換することによって検出される。以下では、発電機１８のｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑをｄｑ軸電流Ｉｄ，Ｉｑと総称する場合がある。この他、発電機１８の回転数ωｍは検出可能である。
【0019】
ダンパ１９は、エンジン１と発電機１８の間に接続され、エンジン１７が発生させる動力を発電機１８に伝達する動力伝達機構である。ダンパ１９は、エンジン１７が発生させる動力を伝達する他、エンジン１７が発生させる動力の変化を緩和して発電機１８に伝達する。特に、本実施形態のダンパ１９は、いわゆるねじりダンパであり、エンジン１７の出力軸と発電機１８の入力軸を直結し、伝達される動力の変動を機械的なねじれによって緩和する。すなわち、ダンパ１９は、エンジン１７から入力される動力、及び／または、発電のために発電機１８に生じさせるトルク（以下、発電機トルクＴｍという（図示しない））に応じてねじれることにより、伝達する動力の変動を緩和する。
【0020】
図２は、ダンパ１９の動力伝達特性（ねじりバネ特性）を示すグラフである。図２に示すように、ダンパ１９は、動力を伝達するときにねじれると、このねじれに応じたトルク（以下、ダンパトルクＴｄという）が発生する。ダンパ１９は、ねじり剛性（以下、ねじり剛性値、または単に、剛性ともいう）Ｋｄが大きいほど、ダンパ１９のねじれの角度（以下、ねじり角θＴＷという）の変化に対して発生するダンパトルク（の絶対値）Ｔｄが大きくなる。従って、図２のグラフの各点における傾きが大きいほど、ダンパ１９の剛性Ｋｄが大きい。ここで、図２に示すように、ダンパ１９は、非線形な動力伝達特性を有している。具体的には、本実施形態では、ダンパ１９は、ねじり角θＴＷの絶対値の大きさに応じて、２種の剛性を有している。即ち、ダンパ１９は、ねじり角θＴＷの絶対値が小さい０～θＴＷ１の範囲における剛性よりも、ねじり角θＴＷの絶対値がθＴＷ１よりも大きい範囲における剛性が大きい。なお、ダンパ１９の動力伝達特性は、ダンパ１９の材料や構造等によって予め定まる。以下、ダンパ１９のねじり角θＴＷの絶対値が０～θＴＷ１の範囲にある場合を低剛性領域、ねじり角θＴＷの絶対値がθＴＷ１よりも大きい範囲にある場合を高剛性領域という。また、ダンパトルクの絶対値及びねじり角の絶対値のことを単にダンパトルクＴｄ、ねじり角θＴＷという。
【0021】
電動車両１００は、上記の発電装置１２等の他に、走行等の制御及び発電装置１２の制御のために、各種のコントローラを備える（図１参照）。具体的には、図１に示すように、システムコントローラ２１、駆動モータコントローラ２２、バッテリコントローラ２３、発電機コントローラ２４、及び、エンジンコントローラ２５を備える。また、本実施形態においては、システムコントローラ２１は発電制御部２６を備える。
【0022】
システムコントローラ２１は、車両情報を用いて電動車両１００の各部を統括的に制御する上位の制御部である。車両情報とは、電動車両１００を構成する各部の動作状態等を表すパラメータである。例えば、運転者によるアクセルペダルの操作量であるアクセル開度Ａｐｏ、車速Ｖ、及び、電動車両１００がいる路面の勾配等、電動車両１００の駆動状態を表すパラメータは車両情報である。また、バッテリ１０のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）、バッテリ１０の入力可能パワー及び出力可能パワー、並びに、発電装置１２による発電電力等、電動車両１００の内部状態を表すパラメータも車両情報である。例えば、発電機１８の回転数ωｍ、ｄ軸電流Ｉｄ、及び、ｑ軸電流Ｉｑ等は車両情報である。これらは発電機１８の回転状態を表すパラメータの例である。バッテリ電圧Ｖｄｃは車両情報である。この他、エンジン１７の実際のトルク（以下、エンジントルクＴｅという）や実際の発電機トルクＴｍなど、センサ等を用いて直接的に取得され、または、車両情報を用いた演算によって間接的に取得される情報は、車両情報に含まれる。システムコントローラ２１は、図示しないセンサや上記各種のコントローラ等を用いて、これら各種の車両情報を必要に応じて取得できる。
【0023】
システムコントローラ２１は、１または複数の車両情報を用いて、駆動トルク指令値を演算する。駆動トルク指令値は、駆動モータ１１が出力すべき目標のトルク（以下、駆動トルクという）を表す指令値である。従って、システムコントローラ２１は、電動車両１００の駆動に関し、駆動トルク指令値を演算する駆動トルク指令値演算部として動作する。駆動トルク指令値は、駆動モータコントローラ２２に入力される。本実施形態においては、システムコントローラ２１は、アクセル開度Ａｐｏ、車速Ｖ、バッテリ１０のＳＯＣ，入力可能パワー，出力可能パワー、発電機１８の発電電力等に応じて、駆動トルク指令値を演算する。
【0024】
また、システムコントローラ２１は、１または複数の車両情報を用いて、目標発電電力を演算する。目標発電電力は、バッテリ１０への充電、及び／または、駆動モータ１１に供給するために、発電装置１２によって発電すべき電力の目標値である。従って、システムコントローラ２１は、電動車両１００における発電に関し、目標発電電力を演算する目標発電電力演算部として動作する。演算された目標発電電力は、発電制御部２６に入力される。
【0025】
発電制御部２６は、目標発電電力に基づいて、発電装置１２による発電を制御する。具体的には、発電制御部２６は、目標発電電力に基づいて、発電機回転数指令値ωｍ
＊及び発電機トルク指令値Ｔｃ
＊と、エンジントルク指令値Ｔｅ
＊と、を演算し、これらに基づいて発電装置１２を動作させる。
【0026】
発電機回転数指令値ωｍ
＊は、発電装置１２によって目標発電電力の発電を実現するために、発電機１８が維持すべき回転数を表す指令値（目標値）である。発電機回転数指令値ωｍ
＊は、発電機コントローラ２４に入力される。また、発電機トルク指令値Ｔｃ
＊は、発電装置１２によって目標発電電力の発電を実現するために、発電機１８で生ずべきトルクについての目標値（指令値）である。発電機トルク指令値Ｔｃ
＊は、発電機コントローラ２４に入力される。
【0027】
なお、本実施形態に係る発電機１８の制御態様には、回転数制御モードとトルク制御モードがある。回転数制御モードは、発電機回転数指令値ωｍ
＊に基づいて発電機１８を制御する制御モードである。トルク制御モードは、発電機トルク指令値Ｔｃ
＊に基づいて発電機１８を制御する制御モードである。発電制御部２６は、各種車両情報等に基づいて発電機１８を回転数制御モードとトルク制御モードのどちらで制御すべきかを決定する。そして、発電制御部２６は、必要に応じて、回転数制御モードとトルク制御モードを相互に切り替えるための制御モード切替フラグＦ１を発電機コントローラ２４に入力する。
【0028】
エンジントルク指令値Ｔｅ
＊は、発電装置１２によって目標発電電力を実現するために、エンジン１７が出力すべきトルクを表す指令値（目標値）である。エンジントルク指令値Ｔｅ
＊は、エンジンコントローラ２５に入力される。また、発電制御部２６は、発電機１８の回転数検出値ωｍを監視する。
【0029】
なお、本実施形態では、発電制御部２６はシステムコントローラ２１に設けられているが、発電制御部２６は、発電機コントローラ２４やエンジンコントローラ２５と同様に、システムコントローラ２１から独立して設けられていてもよい。
【0030】
駆動モータコントローラ２２、バッテリコントローラ２３、発電機コントローラ２４、及び、エンジンコントローラ２５は、それぞれシステムコントローラ２１の指令に基づいて、電動車両１００の各部を個別に制御する下位の制御部である。
【0031】
駆動モータコントローラ２２は、駆動トルク指令値に基づき、駆動モータ１１の回転数や電圧等の状態に応じて駆動インバータ１６をスイッチング制御する。これにより、駆動モータコントローラ２２は、システムコントローラ２１から指令された駆動トルクを発生させるように、駆動モータ１１を動作させる。
【0032】
バッテリコントローラ２３は、バッテリ１０が放電または充電する電流や電圧に基づいて、ＳＯＣを計測する。計測されたＳＯＣはシステムコントローラ２１に出力される。また、バッテリコントローラ２３は、バッテリ１０の温度、内部抵抗、及び／または、ＳＯＣに応じて、バッテリ１０の入力可能パワーや出力可能パワーを演算する。入力可能パワーや出力可能パワーの演算結果は、システムコントローラ２１に出力される。
【0033】
発電機コントローラ２４は、発電機１８の動作を制御する。より具体的には、発電機コントローラ２４は、発電機回転数指令値ωｍ
＊に基づき、発電機１８の回転数や電圧等の状態に応じて発電機インバータ２０をスイッチング制御する。これにより、発電機コントローラ２４は、目標発電電力の発電を実現するための回転数で発電機１８を動作させる。なお、発電機コントローラ２４の構成の詳細は後述する。
【0034】
エンジンコントローラ２５は、動力源であるエンジン１７の動作を制御する。より具体的には、エンジンコントローラ２５は、エンジントルク指令値Ｔｅ
＊に基づき、エンジン１７の回転数や温度等の信号に応じてエンジン１７のスロットル、点火時期、及び／または、燃料噴射量を調整する。これにより、エンジンコントローラ２５は、エンジン１７によって、目標発電電力の発電を実現する動力を発生させる。エンジン１７の回転数や温度等の信号は、図示しないセンサ等により適宜取得される。
【0035】
上記のシステムコントローラ２１、駆動モータコントローラ２２、バッテリコントローラ２３、発電機コントローラ２４、及び、エンジンコントローラ２５は、１または複数のコンピュータで構成される。すなわち、これらのコントローラは、各々に、部分的に、または、全体として、例えば、中央演算装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び、入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）等を含む。また、これらのコントローラは、上記の各種制御を予め定められた所定の制御周期で定期的に実行するようにプログラムされている。
【0036】
なお、本実施形態では、上記の各種コントローラを別個に説明しているが、これらのコントローラのうち一部または全部が一体的に構成され得る。例えば、上記の各種コントローラは、全体として１つのコンピュータで実装することができる。また、例えば、発電機コントローラ２４とエンジンコントローラ２５を１つのコンピュータで実装する等、上記の各種コントローラのうちの一部を１つのコンピュータで実装してもよい。すなわち、上記の各種コントローラの区分は、説明の便宜のためのものに過ぎない。
【0037】
上記の各種コントローラのうち、発電機コントローラ２４、エンジンコントローラ２５、及び、発電制御部２６は、特に発電装置１２の制御に関連するコントローラである。即ち、発電装置１２と、発電機コントローラ２４、エンジンコントローラ２５、及び、発電制御部２６とは、発電システム１０１を構成する。
【0038】
＜発電機コントローラの構成＞
図３は、発電機コントローラ２４の構成を示すブロック図である。図３に示すように、発電機コントローラ２４は、回転数制御部２８、制御モードセレクタ２９、制振制御部３１、電流指令値演算部３２、電流制御部３３、非干渉化制御部３４、電流変換器３５、及び、電圧変換器３６を備える。
図３は、発電機コントローラ２４の構成を示すブロック図である。図３に示すように、発電機コントローラ２４は、回転数制御部２８、制御モードセレクタ２９、制振制御部３１、電流指令値演算部３２、電流制御部３３、非干渉化制御部３４、電流変換器３５、及び、電圧変換器３６を備える。
【0039】
回転数制御部２８は、発電機回転数指令値ωｍ
＊と回転数検出値ωｍに基づいて、回転数制御モードのためのトルク指令値である回転数制御トルク指令値Ｔω＊を演算する。回転数制御トルク指令値Ｔω＊は、発電機１８の回転数を維持しつつ、目標発電電力の発電を実現するために、発電機１８が生ずべきトルクについての目標値（指令値）である。回転数制御トルク指令値Ｔω＊は、制御モードセレクタ２９に入力される。
【0040】
制御モードセレクタ２９は、制御モード切替フラグＦ１に基づいて、発電機トルク指令値Ｔｃ
＊または回転数制御トルク指令値Ｔω＊のいずれかを、定常トルク指令値（要求トルク）Ｔｍｓ
＊として制振制御部３１に出力する。すなわち、発電機１８がトルク制御モードで制御されるときには、発電機トルク指令値Ｔｃ
＊が定常トルク指令値Ｔｍｓ
＊として制振制御部３１に入力される。一方、発電機１８が回転数制御モードで制御されるときには、回転数制御トルク指令値Ｔω＊が定常トルク指令値Ｔｍｓ
＊として制振制御部３１に入力される。なお、定常トルク指令値Ｔｍｓ
＊は、発電装置１２が振動を生じさせていない定常状態にあるときに発電機１８が生ずべきトルク（発電機１８に要求される要求トルク）を定める。
【0041】
制振制御部３１は、定常トルク指令値Ｔｍｓ
＊と回転数検出値ωｍに基づいて、制振トルクＴｖを演算する。制振トルク指令値Ｔｖ
＊は、発電装置１２で生じる振動を抑制しつつ、目標発電電力の発電を実現するために、発電機１８で生じるべきトルクについての目標値（指令値）を定める最終トルク指令値Ｔｍ
＊である。なお、制振制御部３１の具体的構成の詳細については後述する。
【0042】
電流指令値演算部３２は、制振トルク指令値Ｔｖ
＊、回転数検出値ωｍ、バッテリ電圧Ｖｄｃを用いて、発電機１８のｄ軸電流指令値Ｉｄ
＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ
＊を演算する。ｄ軸電流指令値Ｉｄ
＊は、制振トルク指令値Ｔｖ
＊に応じた発電機トルクＴｍを実現するために、発電機１８のｄ軸電流Ｉｄを指令する指令値である。同様に、ｑ軸電流指令値Ｉｑ
＊は、制振トルク指令値Ｔｖ
＊に応じた発電機トルクＴｍを実現するために、発電機１８のｑ軸電流Ｉｑを指令する指令値である。ｄ軸電流指令値Ｉｄ
＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ
＊は電流制御部３３に入力される。
【0043】
電流制御部３３は、発電機１８をいわゆる電流制御によって制御する。具体的には、電流制御部３３は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ
＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ
＊、ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑ、及び、回転数検出値ωｍを用いて、発電機１８のｄ軸電圧指令値Ｖｄ
＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ
＊を演算する。ｄ軸電圧指令値Ｖｄ
＊は、発電機１８のｄ軸電圧Ｖｄを指令する指令値である。同様に、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ
＊は、発電機１８のｑ軸電圧Ｖｑを指令する指令値である。ｄ軸電圧指令値Ｖｄ
＊は、減算部３８によってｄ軸電圧に対する非干渉化電圧が減算された後、電圧変換器３６に入力される。ｄ軸電圧に対する非干渉化電圧が減算されたｄ軸電圧指令値Ｖｄ
＊は、発電機１８に対する最終的なｄ軸電圧指令値（以下、ｄ軸最終電圧指令値Ｖ′ｄ
＊という）である。ｑ軸電圧指令値Ｖｑ
＊は、減算部３９によってｑ軸電圧に対する非干渉化電圧が減算された後、電圧変換器３６に入力される。ｑ軸電圧に対する非干渉化電圧が減算されたｑ軸電圧指令値Ｖｑ
＊は、発電機１８に対する最終的なｑ軸電圧指令値（以下、ｑ軸最終電圧指令値Ｖ′ｑ
＊という）である。以下では、ｄ軸最終電圧指令値Ｖ′ｄ
＊及びｑ軸最終電圧指令値Ｖ′ｑ
＊をｄｑ軸最終電圧指令値Ｖ′ｄ
＊，Ｖ′ｑ
＊と総称する場合がある。
【0044】
非干渉化制御部３４は、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを用いて、非干渉化電圧制御電圧を演算する。非干渉化とは、ｄ軸とｑ軸間の干渉による電圧降下を低減することをいう。非干渉化電圧とは、ｄ軸電圧及びｑ軸電圧を非干渉化するための調整値であり、ｄ軸及びｑ軸についてそれぞれ演算される。これらの非干渉化電圧は、前述の通り、減算部３８，３９においてそれぞれｄ軸電圧指令値Ｖｄ
＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ
＊から減算される。
【0045】
電流変換器３５は、三相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをｄｑ軸電流Ｉｄ，Ｉｑに変換する。三相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは、発電機インバータ２０と発電機１８との間に設けられた電流センサ４０によって検出される。本実施形態では、Ｕ相電流ＩｕとＶ相電流Ｉｖが検出され、電流変換器３５はＷ相電流Ｉｗを演算によって求める。ｄｑ軸電流Ｉｄ，Ｉｑは、前述の通り、電流指令値演算部３２及び非干渉化制御部３４に入力される。
【0046】
電圧変換器３６は、ｄｑ軸最終電圧指令値Ｖ′ｄ
＊，Ｖ′ｑ
＊から、ＵＶＷ各相の電圧指令値（三相電圧指令値）Ｖｕ
＊，Ｖｖ
＊，Ｖｗ
＊を演算する。これらの三相電圧指令値Ｖｕ
＊，Ｖｖ
＊，Ｖｗ
＊は、発電機インバータ２０に入力される。そして、発電機インバータ２０はこれらに応じて、発電機１８の各相に、それぞれＵ相電圧Ｖｕ、Ｖ相電圧Ｖｖ、及び、Ｗ相電圧Ｖｗを印加する。その結果、発電機１８は、制振トルク指令値Ｔｖ
＊に応じた発電機トルクＴｍで駆動される。
【0047】
＜制振制御部の具体的構成＞
図４は、制振制御部３１の構成を示すブロック図である。図４に示すように、制振制御部３１は、第１トルク目標値演算部４１、第２トルク目標値演算部４２、第３トルク目標値演算部４３、トルク指令値設定部４４、及び、ダンパ定数設定部４５を備える。
図４は、制振制御部３１の構成を示すブロック図である。図４に示すように、制振制御部３１は、第１トルク目標値演算部４１、第２トルク目標値演算部４２、第３トルク目標値演算部４３、トルク指令値設定部４４、及び、ダンパ定数設定部４５を備える。
【0048】
第１トルク目標値演算部４１は、フィードフォワード制御器であり、定常トルク指令値Ｔｍｓ
＊に基づいて、発電機１８が生ずべきトルクの目標値である第１トルク目標値Ｔｍ１
＊をフィードフォワード演算（Ｆ／Ｆ演算）により算出する。定常トルク指令値Ｔｍｓ
＊は、電動車両１００に対する発電の要求に応じて定められる。従って、第１トルク目標値Ｔｍ１
＊は、電動車両１００に対する要求に応じたＦ／Ｆ演算により算出されるフィードフォワードトルク目標値（Ｆ／Ｆトルク目標値）である。
【0049】
具体的には、第１トルク目標値演算部４１は、理想伝達特性Ｇｍ（ｓ）と伝達特性Ｇｐ（ｓ）の比Ｇｍ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）によって表される制振フィルタである、フィードフォワードフィルタ（Ｆ／Ｆフィルタ）によって構成される。
【0050】
伝達特性Ｇｐ（ｓ）は、トルク入力からモータ回転数（回転数検出値）ωｍまでの伝達特性のモデルである。後述するように、本実施形態において、伝達特性Ｇｐ（ｓ）は、発電機１８の動作状態と、ダンパ１９の非線形な動力伝達特性に基づき設定される。一方、理想伝達特性Ｇｍ（ｓ）は、非振動系の伝達関数で、伝達特性Ｇｐ（ｓ）の減衰係数ζｐを「１」とした伝達特性である。なお、Ｆ／Ｆフィルタは、後述のダンパ定数設定部４５により設定される。Ｆ／Ｆフィルタ（伝達特性Ｇｐ（ｓ）及び理想伝達特性Ｇｍ（ｓ））の具体的な設定方法は後述する。
【0051】
第２トルク目標値演算部４２は、フィードバック制御器であり、最終トルク指令値Ｔｍ
＊と回転数検出値ωｍに基づいて、フィードバック演算（Ｆ／Ｂ演算）により第２トルク目標値Ｔｍ２
＊を算出する。第２トルク目標値Ｔｍ２
＊は、第１トルク目標値Ｔｍ１
＊にフィードバックするトルク目標値である。なお、後述するように、最終トルク指令値Ｔｍ
＊は、第１トルク目標値Ｔｍ１
＊に対し、第２トルク目標値Ｔｍ２
＊にフィードバックゲインＫｆｂを乗算した第３トルク目標値Ｔｍ３
＊をフィードバックした発電機１８に対する最終的なトルク指令値である。
【0052】
第２トルク目標値演算部４２は、第１項演算部５１と、第２項演算部５２と、減算部５３と、を備える。
【0053】
第１項演算部５１は、最終トルク指令値Ｔｍ
＊に基づいて、第２トルク目標値Ｔｍ２
＊を演算するための第１項（第１要素）Ｔｍ２ａ
＊を演算する。第１項演算部５１は、具体的には、バンドパスフィルタＨ（ｓ）によって構成される。すなわち、第１項演算部５１は、最終トルク指令値Ｔｍ
＊をバンドパスフィルタＨ（ｓ）に通すことによって、第１項Ｔｍ２ａ
＊を演算する。
【0054】
第２項演算部５２は、回転数検出値ωｍに基づいて、第２トルク目標値Ｔｍ２
＊を演算するための第２項（第２要素）Ｔｍ２ｂ
＊を演算する。第２項演算部５２は、具体的には、バンドパスフィルタＨ（ｓ）と伝達特性Ｇｐ（ｓ）の比Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）によって表される制振フィルタである、フィードバックフィルタ（Ｆ／Ｂフィルタ）によって構成される。すなわち、第２項演算部５２は、回転数検出値ωｍをＦ／Ｂフィルタに通すことによって、第２項Ｔｍ２ｂ
＊を演算する。なお、Ｆ／Ｂフィルタは、後述のダンパ定数設定部４５により設定される。Ｆ／Ｂフィルタ（バンドパスフィルタＨ（ｓ）及び伝達特性Ｇｐ（ｓ））の具体的な設定方法は後述する。
【0055】
減算部５３は、第１項Ｔｍ２ａ
＊から第２項Ｔｍ２ｂ
＊を減算する。減算部５３の演算結果である第１項Ｔｍ２ａ
＊と第２項Ｔｍ２ｂ
＊の偏差は、実質的に、第１トルク目標値Ｔｍ１
＊にフィードバックすべきトルク目標値である第２トルク目標値Ｔｍ２
＊である。減算部５３は、第２トルク目標値Ｔｍ２
＊を第３トルク目標値演算部４３に入力する。
【0056】
第３トルク目標値演算部４３は、第２トルク目標値Ｔｍ２
＊にフィードバックゲインＫｆｂを乗算し、第３トルク目標値Ｔｍ３
＊を算出する。フィードバックゲインＫｆｂは、制御系の安定性を確保するための定数である。また、フィードバックゲインＫｆｂが乗算された第３トルク目標値Ｔｍ３
＊は、実際に第１トルク目標値Ｔｍ１
＊にフィードバックされるフィードバックトルク目標値（Ｆ／Ｂトルク目標値）である。後述するように、フィードバックゲインＫｆｂは可変であり、ダンパ１９の非線形な動力伝達特性に基づき、ダンパ定数設定部４５により設定される。
【0057】
トルク指令値設定部４４は、加算器であり、第１トルク目標値Ｔｍ１
＊に第３トルク目標値Ｔｍ３
＊を加算することにより、発電機１８に対する最終トルク目標値である最終トルク指令値Ｔｍ
＊を演算する。発電機１８は、この最終トルク指令値Ｔｍ
＊に従って駆動される。
【0058】
ダンパ定数設定部４５は、ダンパ１９の非線形な動力伝達特性を用いてダンパ定数を算出する。ダンパ定数設定部４５は、算出したダンパ定数に基づき、第１トルク目標値演算部４１におけるＦ／Ｆフィルタ（Ｆ／Ｆ演算）、第２トルク目標値演算部４２におけるＦ／Ｂフィルタ（Ｆ／Ｂ演算）、第３トルク目標値演算部４３におけるフィードバックゲインＫｆｂを設定する。
【0059】
ここで、ダンパ定数は、具体的には、ダンパ１９のねじり剛性値Ｋｄ［Ｎｍ／ｒａｄ］とねじり減衰定数Ｄｐ（以下、単に減衰定数Ｄｐともいう）をパラメータとし、実験等により予め見積もったダンパ１９の動力伝達特性のデータ等に基づき設定される。
【0060】
本実施形態では、例えば、何らかの方法（既存の如何なる方法を用いてもよい）でダンパ１９のねじり角θＴＷまたはダンパトルクＴｄを検出し、図２に示すダンパ１９の動力伝達特性のグラフから、ダンパ１９の状態が低剛性領域にあるのか、または高剛性領域にあるのかを判断する。ダンパ１９の状態がどの領域にあるのかが分かれば、各領域におけるグラフの傾きから、ダンパ１９のねじり剛性値Ｋｄを算出することができる。なお、定常トルク指令値Ｔｍｓ
＊が大きい場合、ダンパトルクＴｄも大きくなる。即ち、定常トルク指令値Ｔｍｓ
＊は、ダンパトルクＴｄと相関があるため、定常トルク指令値Ｔｍｓ
＊とダンパ１９の動力伝達特性のグラフとから、ダンパ１９の状態がどの領域にあるのかを判断してもよい。
【0061】
また、非線形な動力伝達特性は、実際はヒステリシスがあるため減衰する。本実施形態では、図５に示すように、ダンパ１９の動力伝達特性のグラフ（ねじり角θＴＷとダンパトルクＴｄの相関を示すグラフ）において、縦軸方向にヒステリシスがある。ヒステリシスは、実験等から事前に見積もることができる。ダンパ定数設定部４５は、ヒステリシスをダンパ１９の減衰定数Ｄｐとして設定する。
【0062】
ここで、ダンパ定数設定部４５によるＦ／Ｆフィルタ（Ｆ／Ｆ演算）、Ｆ／Ｂフィルタ（Ｆ／Ｂ演算）、フィードバックゲインＫｆｂの設定方法を説明する。
【0063】
図６は、エンジン１７、ダンパ１９及び発電機１８のトルク伝達系をモデル化した図であり、その運動方程式は以下の（１）～（３）式で表すことができる。
【0064】
【数1】
【数2】
【数3】
【0065】
（１）～（３）式における各パラメータは、下記の通りである。
Ｊｍ：発電機（モータ）イナーシャ
Ｊｅ：エンジンイナーシャ
Ｋｄ：ダンパのねじり剛性
Ｄｐ：ダンパのねじり減衰定数
Ｎ：オーバーオールギア比
ωｍ：発電機（モータ）角速度（モータ回転数）
ωｅ：エンジン角速度（エンジン回転数）
Ｔｍ：発電機（モータ）トルク
Ｔｅ：エンジントルク
Ｔｄ：ダンパトルク
Ｊｍ：発電機（モータ）イナーシャ
Ｊｅ：エンジンイナーシャ
Ｋｄ：ダンパのねじり剛性
Ｄｐ：ダンパのねじり減衰定数
Ｎ：オーバーオールギア比
ωｍ：発電機（モータ）角速度（モータ回転数）
ωｅ：エンジン角速度（エンジン回転数）
Ｔｍ：発電機（モータ）トルク
Ｔｅ：エンジントルク
Ｔｄ：ダンパトルク
【0066】
（１）～（３）式のラプラス変換形を以下の（４）～（６）式で表す。なお、（４）～（６）式において「ｓ」はラプラス演算子である。
【0067】
【数4】
【数5】
【数6】
【0068】
（４）～（６）式より、発電機（モータ）トルクＴｍから発電機（モータ）角速度ωｍまでの伝達特性Ｇｐ（ｓ）を求めると次式（７）、（８）となる。
【0069】
【数7】
【数8】
【0070】
ただし、各パラメータは次式の通りである。
【数9】
【数10】
【数11】
【数12】
【数13】
【数14】
【0071】
ここで、（８）式を整理して以下の（１５）式のように表す。ただし、（１５）式において、減衰係数ζｐは、制御対象である発電装置１２の減衰比であって、エンジン１７、発電機１８、及び、ダンパ１９の特性によって定まる。なお、一般に、電動車両やハイブリッド車両のトルク伝達系の減衰係数ζｐは１未満の値になっており、伝達特性Ｇｐ（ｓ）は振動系となっている。また、（１５）式において、ωｐは、制御対象である発電装置１２の固有振動数（共振周波数）であり、エンジン１７、発電機１８、及び、ダンパ１９の特性によって定まる。
【0072】
【数15】
【0073】
一方、発電機（モータ）トルクＴｍから発電機（モータ）角速度ωｍまでの理想伝達特性Ｇｍ（ｓ）は、（１５）式の減衰係数ζｐを「１」として、次式により表される。減衰係数ζｐを「１」とすることで、理想伝達特性Ｇｍ（ｓ）は非振動系となる。
【0074】
【数16】
【0075】
Ｆ／Ｆフィルタは、理想伝達特性Ｇｍ（ｓ）とトルク伝達系の伝達特性Ｇｐ（ｓ）の逆系により構成され、上記の（１５）、（１６）式を用いた、以下の式（１７）により表される。
【0076】
【数17】
【0077】
Ｆ／Ｂフィルタは、以下の式（１８）で示されるバンドパスフィルタＨ（ｓ）とトルク伝達系の伝達特性Ｇｐ（ｓ）の逆系Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）により構成される。なお、第２トルク目標値演算部４２は、バンドパスフィルタＨ（ｓ）を用いることで、中心周波数を制御対象である発電装置１２の固有振動数（共振周波数）に一致させている。
【0078】
【数18】
【0079】
ここで、例えば、ダンパ１９が、図２に示すような動力伝達特性を有している場合、ダンパ定数設定部４５は、ダンパ１９の状態に基づきダンパ１９がどの領域にあるのかを判断し、当該領域に応じて、ダンパ１９のねじり剛性Ｋｄ、ねじり減衰定数Ｄｐ、フィードバックゲインＫｆｂを設定する。具体的には、ダンパ１９の動力伝達特性から、低剛性領域におけるダンパ１９のねじり剛性Ｋｄ１、ねじり減衰定数Ｄｐ１、フィードバックゲインＫｆｂ１と、高剛性領域におけるダンパ１９のねじり剛性Ｋｄ２、ねじり減衰定数Ｄｐ２、フィードバックゲインＫｆｂ２とを予め算出（定義）しておく。ダンパ定数設定部４５は、ダンパ１９が低剛性領域にある場合、ダンパ定数として、それぞれＫｄ１、Ｄｐ１、Ｋｆｂ１を設定し、ダンパ１９が高剛性領域にある場合、ダンパ定数として、それぞれＫｄ２、Ｄｐ２、Ｋｆｂ２を設定する。
【0080】
なお、低剛性領域におけるダンパ１９のねじり剛性Ｋｄ１は、高剛性領域におけるダンパ１９のねじり剛性Ｋｄ２より小さい（即ち、Ｋｄ１＜Ｋｄ２）。ばねの固有振動数は、剛性が大きいほど上昇するため、低剛性領域における固有振動数（ωｐ１とする）は、高剛性領域における固有振動数（ωｐ２とする）よりも小さい（即ち、ωｐ１＜ωｐ２）。従って、低剛性領域においては、固有振動数ωｐが小さいため、フィードバックゲインＫｆｂを大きく設定することができる。即ち、低剛性領域におけるフィードバックゲインＫｆｂ１は、高剛性領域におけるフィードバックゲインＫｆｂ２よりも大きい値に設定される（即ち、Ｋｆｂ１＜Ｋｆｂ２）。フィードバックゲインＫｆｂ１を大きく設定することで、低剛性領域における制御系の安定性が確保される。
【0081】
以上のとおり、本実施形態においては、ダンパ１９の非線形な動力伝達特性に基づきダンパ定数を算出し、制振フィルタであるＦ／Ｆフィルタ（Ｆ／Ｆ演算）及びＦ／Ｂフィルタ（Ｆ／Ｂ演算）に用いられる伝達特性Ｇｐ（ｓ）をダンパ定数に基づき設定する。ダンパ等の動力伝達機構の非線形な動力伝達特性を考慮せずに制振フィルタを設定する場合、振動抑制効果が低減する虞がある。これに対し、本実施形態では、伝達特性Ｇｐ（ｓ）をダンパ１９の非線形な動力伝達特性に基づき設定しているため、動力伝達機構に複数の共振特性を有するダンパ１９を用いる場合でも、振動を抑制することができる。
【0082】
なお、最終トルク指令値Ｔｍ
＊には、エンジン１７で生じる外乱に起因して、外乱トルクＴDが重畳される場合がある。また、発電機１８の実際の回転数には、エンジン１７で生じる外乱に起因して、外乱回転数ωDが重畳される場合がある。また、図４においては、発電システム１０１の制御対象を伝達特性Ｇｐ′（ｓ）で表している。
【0083】
＜効果＞
以下、上記で説明した発電装置１２の制御方法による効果を説明する。
以下、上記で説明した発電装置１２の制御方法による効果を説明する。
【0084】
図７は、従来例の発電装置の制御方法によるダンパトルク及び発電機モータの回転数を示すタイムチャートであり、図８は、本実施形態の発電装置の制御方法によるダンパトルクＴｄ及び発電機１８の回転数（回転数検出値）ωｍを示すタイムチャートである。
【0085】
図７に示すように、従来例では、ダンパの動力伝達特性の非線形性を考慮していないため、ダンパの状態が高剛性領域に固定されている。しかしながら、ダンパは非線形な動力伝達特性を有しており、２つの共振特性を跨いでいるため、ダンパトルクＴｄ及び発電機の回転数ωｍが大きく且つ長時間振動している。
【0086】
一方、本実施形態の発電装置の制御方法では、ダンパ１９の状態を高剛性領域と低剛性領域に分けて、伝達特性Ｇｐ（ｓ）をダンパ１９の非線形な動力伝達特性に基づき設定しているため、従来例に比べ、ダンパトルクＴｄ及び発電機の回転数ωｍの振動が低減されている。
【0087】
なお、本実施形態においては、ダンパ１９が２種の剛性（２つの共振特性）を有しているものとしたが、これに限られず、ダンパ１９が３種以上の剛性を有していてもよい。この場合、ダンパ１９の動力伝達特性をダンパ１９の剛性ごとに複数の領域に分けて、それぞれの領域ごとにダンパ定数を設定する。例えば、フィードバックゲインＫｆｂは、剛性が小さい領域ほど大きく設定される。そして、ダンパ１９の状態がどの領域にあるかを判断して、当該領域のダンパ定数を適用する。
【0088】
上記した第１実施形態の発電装置の制御方法及び発電システム１０１によれば、以下の効果を得ることができる。
【0089】
本実施形態の発電装置の制御方法によれば、エンジン１７の動力によって発電する発電機（発電機モータ）１８に要求される要求トルク（定常トルク指令値Ｔｍｓ
＊）と、発電機（発電機モータ）１８の動作状態と、エンジン１７から入力されるトルクと発電機（発電機モータ）１８の回転数ωｍとの伝達特性Ｇｐ（ｓ）とに基づくフィードフォワード演算によりフィードフォワードトルク目標値（第１トルク目標値Ｔｍ１
＊）を算出する。また、発電機（発電機モータ）１８に対するトルク指令値（最終トルク指令値Ｔｍ
＊）と、発電機（発電機モータ）１８の動作状態と、伝達特性Ｇｐ（ｓ）とに基づくフィードバック演算によりフィードバックトルク目標値（第３トルク目標値Ｔｍ３
＊）を算出する。さらに、フィードフォワードトルク目標値（第１トルク目標値Ｔｍ１
＊）及びフィードバックトルク目標値（第３トルク目標値Ｔｍ３
＊）に基づき最終トルク目標値（最終トルク指令値Ｔｍ
＊）を算出する。そして、伝達特性Ｇｐ（ｓ）は、エンジン１７と発電機（発電機モータ）１８とに接続されるダンパ１９の非線形な動力伝達特性に基づき設定される。このように、フィードフォワード演算及びフィードバック演算に用いられる伝達特性Ｇｐ（ｓ）が、ダンパ１９の非線形な動力伝達特性に基づき設定されため、複数の共振特性を有するダンパ１９に対しても振動を抑制することができる。
【0090】
本実施形態の発電装置の制御方法によれば、伝達特性Ｇｐ（ｓ）は、ダンパ１９の非線形な動力伝達特性を用いて算出されるダンパ定数に基づき設定され、ダンパ定数は、ダンパ１９の剛性Ｋｄ及びダンパ１９の減衰定数Ｄｐを含む。即ち、伝達特性Ｇｐ（ｓ）が、ダンパ１９の非線形な動力伝達特性を用いて算出されるダンパ１９の剛性Ｋｄ及びダンパ１９の減衰定数Ｄｐに基づき設定されるため、複数の剛性特性を有するダンパ１９に対しても振動を抑制することができる。
【0091】
本実施形態の発電装置の制御方法によれば、フィードバックトルク目標値（第３トルク目標値Ｔｍ３
＊）は、トルク指令値（最終トルク指令値Ｔｍ
＊）と、発電機（発電機モータ）１８の動作状態と、伝達特性Ｇｐ（ｓ）とに基づき算出されたトルク目標値（第２トルク目標値Ｔｍ２
＊）にフィードバックゲインＫｆｂを掛けて算出される。そして、フィードバックゲインＫｆｂは、ダンパ１９の剛性Ｋｄが小さいほど大きく設定される。これにより、ダンパ１９の剛性Ｋｄが小さい領域における制御安定性がより向上する。即ち、制御安定性を確保しつつ振動抑制が可能となる。
【0092】
本実施形態の発電装置の制御方法によれば、ダンパ定数において、ヒステリシスをダンパ１９の減衰定数Ｄｐとして設定する。これにより、制御対象（発電システム１０１）の伝達特性Ｇｐ（ｓ）の算出精度が向上する。
【0093】
本実施形態の発電システム１０１によれば、発電機（発電機モータ）１８の動作を制御するコントローラ（発電機コントローラ）２４を備える。コントローラ（発電機コントローラ）２４は、発電機（発電機モータ）１８に要求される要求トルク（定常トルク指令値Ｔｍｓ
＊）と、発電機（発電機モータ）１８の動作状態と、伝達特性Ｇｐ（ｓ）とに基づくフィードフォワード演算によりフィードフォワードトルク目標値（第１トルク目標値Ｔｍ１
＊）を算出し、発電機（発電機モータ）１８に対するトルク指令値（最終トルク指令値Ｔｍ
＊）と、発電機（発電機モータ）１８の動作状態と、伝達特性Ｇｐ（ｓ）とに基づくフィードバック演算によりフィードバックトルク目標値（第３トルク目標値Ｔｍ３
＊）を算出する。また、コントローラ（発電機コントローラ）２４は、フィードフォワードトルク目標値（第１トルク目標値Ｔｍ１
＊）及びフィードバックトルク目標値（第３トルク目標値Ｔｍ３
＊）に基づき最終トルク目標値（最終トルク指令値Ｔｍ
＊）を算出する。そして、コントローラ（発電機コントローラ）２４は、伝達特性Ｇｐ（ｓ）をエンジン１７と発電機（発電機モータ）１８とに接続されるダンパ１９の非線形な動力伝達特性に基づき設定する。このように、フィードフォワード演算及びフィードバック演算に用いられる伝達特性Ｇｐ（ｓ）を、ダンパ１９の非線形な動力伝達特性に基づき設定するため、複数の共振特性を有するダンパ１９に対しても振動を抑制することができる。
【0094】
［第２実施形態］
図９を参照して、第２実施形態の発電システム１０１（発電装置の制御方法）を説明する。なお、第１実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図９を参照して、第２実施形態の発電システム１０１（発電装置の制御方法）を説明する。なお、第１実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0095】
図９は、第２実施形態の発電システム１０１における制振制御部３１の構成を示すブロック図である。本実施形態においては、ダンパ定数を、発電機１８に要求される要求トルクとダンパ１９の非線形な動力伝達特性とに基づき算出する。
【0096】
図９に示すように、本実施形態では、制御モードセレクタ２９から出力される定常トルク指令値Ｔｍｓ
＊（発電機１８に要求される要求トルク）が、第１トルク目標値演算部４１だけでなく、ダンパ定数設定部４５にも入力される。
【0097】
ダンパ定数設定部４５は、定常トルク指令値Ｔｍｓ
＊を、ダンパトルクＴｄの定常値（振動分を除いた値）として置き換え、ダンパ１９の動力伝達特性（図２、図５）から、ダンパ定数を算出する。即ち、発電機１８に要求される要求トルクに基づき、ダンパ１９の状態がどの剛性領域にあるのかを判断し、当該領域に応じて、ダンパ１９の剛性Ｋｄ、ダンパ１９の減衰定数Ｄｐ、及びフィードバックゲインＫｆｂを設定する。なお、定常トルク指令値Ｔｍｓ
＊を、ダンパトルクＴｄの定常値に置き換える際、ギアがある場合、ギア比を考慮する。
【0098】
例えば、ダンパ定数設定部４５は、定常トルク指令値Ｔｍｓ
＊にギア比を考慮した値Ｔｍｓ
＊／Ｎを発電機１８への入力トルクとし、図２における低剛性領域と高剛性領域との境界におけるダンパトルクをＴｄ＿ｔｈとすると、Ｔｍｓ
＊／Ｎ＜Ｔｄ＿ｔｈの場合は低剛性領域、Ｔｍｓ
＊／Ｎ≧Ｔｄ＿ｔｈの場合は高剛性領域と判断する。また、ダンパ定数設定部４５は、判断した各領域に応じて、低剛性領域におけるダンパ１９のねじり剛性Ｋｄ１、ねじり減衰定数Ｄｐ１、フィードバックゲインＫｆｂ１、または、高剛性領域におけるダンパ１９のねじり剛性Ｋｄ２、ねじり減衰定数Ｄｐ２、フィードバックゲインＫｆｂ２を設定する。
【0099】
このように、本実施形態では、ダンパ定数（ダンパ１９の剛性Ｋｄ、減衰定数Ｄｐ、フィードバックゲインＫｆｂ）を発電機１８に要求される要求トルク（定常トルク指令値Ｔｍｓ
＊）とダンパ１９の動力伝達特性とに基づき算出するため、その他の複雑なパラメータを用いることなく、発電装置１２の振動を抑制することができる。即ち、より簡易に発電装置１２の振動を抑制することができる。
【0100】
［第３実施形態］
図１０を参照して、第３実施形態の発電システム１０１（発電装置の制御方法）を説明する。なお、他の実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図１０を参照して、第３実施形態の発電システム１０１（発電装置の制御方法）を説明する。なお、他の実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0101】
図１０は、第３実施形態の発電システム１０１における制振制御部３１の構成を示すブロック図である。本実施形態においては、ダンパ定数を、ダンパ１９のトルク推定値（ダンパトルク推定値）Ｔｄ＾とダンパ１９の非線形な動力伝達特性とに基づき算出する。
【0102】
図１０に示すように、本実施形態では、制振制御部３１がダンパトルク推定部４６を備える。ダンパトルク推定部４６には、定常トルク指令値Ｔｍｓ
＊と、発電機１８の回転数検出値ωｍとが入力される。
【0103】
ダンパトルク推定部４６は、ダンパ１９からのトルク入力を除いた発電機１８へのトルク入力から、発電機１８のモータ回転数までの伝達特性を１／（Ｊｍ・ｓ）とし、当該伝達特性とローパスフィルタ（１／（τｈｄ・ｓ＋１））とを用いて、ダンパ１９のトルク推定値Ｔｄ＾を算出する。但し、「Ｊｍ」は発電機１８のイナーシャ、「ｓ」はラプラス演算子、「τｈｄ」はダンパトルク推定時定数である。
【0104】
具体的には、ダンパトルク推定部４６は、定常トルク指令値Ｔｍｓ
＊をローパスフィルタ１／（τｈｄ・ｓ＋１）によりフィルタ処理し、発電機１８の回転数検出値ωｍを、伝達特性１／（Ｊｇ・ｓ）の逆特性とローパスフィルタ１／（τｈｄ・ｓ＋１）からなる伝達特性（Ｊｍ・ｓ）／（τｈｄ・ｓ＋１）によりフィルタ処理する。そして、定常トルク指令値Ｔｍｓ
＊をフィルタ処理した値と、回転数検出値ωｍをフィルタ処理した値との差分をダンパトルク推定値Ｔｄ＾として算出し、ダンパ定数設定部４５に出力する。
【0105】
ダンパ定数設定部４５は、ダンパトルク推定値Ｔｄ＾をダンパトルクＴｄとして、ダンパ１９の非線形な動力伝達特性（図２、図５）に基づき、ダンパ１９の状態がどの剛性領域にあるのかを判断し、当該領域に応じたダンパ定数を設定する。
【0106】
例えば、ダンパ定数設定部４５は、図２における低剛性領域と高剛性領域との境界におけるダンパトルクをＴｄ＿ｔｈとすると、ダンパトルク推定値Ｔｄ＾が、Ｔｄ＾＜Ｔｄ＿ｔｈの場合は低剛性領域、Ｔｄ＾≧Ｔｄ＿ｔｈの場合は高剛性領域と判断する。そして、判断した各領域に応じて、低剛性領域におけるダンパ１９のねじり剛性Ｋｄ１、ねじり減衰定数Ｄｐ１、フィードバックゲインＫｆｂ１、または、高剛性領域におけるダンパ１９のねじり剛性Ｋｄ２、ねじり減衰定数Ｄｐ２、フィードバックゲインＫｆｂ２を設定する。
【0107】
このように、本実施形態では、ダンパ定数（ダンパ１９の剛性Ｋｄ、減衰定数Ｄｐ、フィードバックゲインＫｆｂ）を、ダンパトルク推定値Ｔｄ＾とダンパ１９の非線形な動力伝達特性とに基づき算出するため、その他の複雑なパラメータを用いることなく、発電装置１２の振動を抑制することができる。即ち、より簡易に発電装置１２の振動を抑制することができる。
【0108】
［第４実施形態］
図１１を参照して、第４実施形態の発電システム１０１（発電装置の制御方法）を説明する。なお、他の実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図１１を参照して、第４実施形態の発電システム１０１（発電装置の制御方法）を説明する。なお、他の実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0109】
図１１は、第４実施形態の発電システム１０１における制振制御部３１の構成を示すブロック図である。本実施形態においては、ダンパ定数を、ダンパ１９のねじれの角度の推定値（ねじり角推定値）θＴＷ＾とダンパ１９の非線形な動力伝達特性とに基づき算出する。
【0110】
図１１に示すように、本実施形態では、制振制御部３１が、第３実施形態で説明したダンパトルク推定部４６に加え、ダンパ角度推定部４７を備える。ダンパ角度推定部４７には、ダンパトルク推定部４６において算出されたダンパトルク推定値Ｔｄ＾が入力される。
【0111】
ダンパ角度推定部４７には、ダンパ１９の非線形な動力伝達特性（図２、図５）のデータが格納されており、ダンパ角度推定部４７は、ダンパトルク推定値Ｔｄ＾と当該データに基づき、
に基づき、ダンパ１９のねじり角推定値θＴＷ＾を算出する。算出されたねじり角推定値θＴＷ＾は、ダンパ定数設定部４５に出力される。
に基づき、ダンパ１９のねじり角推定値θＴＷ＾を算出する。算出されたねじり角推定値θＴＷ＾は、ダンパ定数設定部４５に出力される。
【0112】
【0113】
このように、本実施形態では、ダンパ定数（ダンパ１９の剛性Ｋｄ、減衰定数Ｄｐ、フィードバックゲインＫｆｂ）を、ねじり角推定値θＴＷ＾とダンパ１９の非線形な動力伝達特性とに基づき算出するため、その他の複雑なパラメータを用いることなく、発電装置１２の振動を抑制することができる。即ち、より簡易に発電装置１２の振動を抑制することができる。
【0114】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【0115】
例えば、各実施形態で説明した各種の演算は、一例であり、これらに限られるものではない。即ち、少なくとも伝達特性が、ダンパ１９の非線形な動力伝達特性に基づき設定されるものであれば、複数の共振特性を有するダンパ１９に対しても振動を抑制することができる。
【0116】
上記した各実施形態は、それぞれ単独の実施形態として説明したが、適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【0117】
１０：バッテリ，１１：駆動モータ，１２：発電装置，１３：減速機，１４：ドライブシャフト，１５：駆動輪，１６：駆動インバータ，１７：エンジン，１８：発電機，１９：ダンパ，２０：発電機インバータ，２１：システムコントローラ，２２：駆動モータコントローラ，２３：バッテリコントローラ，２４：発電機コントローラ，２５：エンジンコントローラ，２６：発電制御部，２８：回転数制御部，２９：制御モードセレクタ，３１：制振制御部，３２：電流指令値演算部，３３：電流制御部，３４：非干渉化制御部，３５：電流変換器，３６：電圧変換器，３８：減算部，３９：減算部，４０：電流センサ，４１：第１トルク目標値演算部，４２：第２トルク目標値演算部，４３：第３トルク目標値演算部，４４：トルク指令値演算部，４５：ダンパ定数設定部，５１：第１項演算部，５２：第２項演算部，５３：減算部，１００：電動車両，１０１：発電システム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】