特開 2024-36127 モータ制御装置、及びモータ制御プログラム

(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】P2024036127

(43)【公開日】2024-03-15

(54)【発明の名称】モータ制御装置、及びモータ制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   B60W 20/19 20160101AFI20240308BHJP

   B60K 6/46 20071001ALI20240308BHJP

   B60W 10/08 20060101ALI20240308BHJP

   B60K 6/26 20071001ALI20240308BHJP

   H02P 29/00 20160101ALI20240308BHJP

   B60L 15/20 20060101ALI20240308BHJP

   B60L 50/16 20190101ALI20240308BHJP

【ＦＩ】

B60W20/19

B60K6/46 ZHV

B60W10/08 900

B60K6/26

H02P29/00

B60L15/20 J

B60L50/16

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022140863

(22)【出願日】2022-09-05

(71)【出願人】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100106149

【弁理士】

【氏名又は名称】矢作 和行

(74)【代理人】

【識別番号】100121991

【弁理士】

【氏名又は名称】野々部 泰平

(74)【代理人】

【識別番号】100145595

【弁理士】

【氏名又は名称】久保 貴則

(72)【発明者】

【氏名】橋爪 瞭弥

(72)【発明者】

【氏名】坂本 章

【テーマコード（参考）】

3D202

5H125

5H501

【Ｆターム（参考）】

3D202AA07

3D202BB16

3D202CC02

3D202CC41

3D202DD18

3D202DD19

3D202DD22

3D202DD24

3D202DD26

3D202EE02

5H125AA01

5H125AC08

5H125AC12

5H125BA00

5H125BD17

5H125CA02

5H125EE08

5H125EE31

5H125EE42

5H125FF01

5H501AA20

5H501BB03

5H501BB05

5H501CC04

5H501DD04

5H501EE08

5H501GG03

5H501GG05

5H501GG08

5H501GG11

5H501HA08

5H501HB08

5H501JJ03

5H501JJ24

5H501LL01

5H501LL22

5H501LL37

5H501LL52

5H501PP02

(57)【要約】

【課題】制御の複雑化を回避しつつ、エンジンの応答遅れに起因する電力消費を抑制可能なモータ制御装置等の提供。
【解決手段】ＭＧ－ＥＣＵは、エンジンと接続されるモータジェネレータを制御するモータ制御装置として機能する。ＭＧ－ＥＣＵは、モータジェネレータの回転数を検出した回転数検出値を用いて、回転数指令値ＮＣに回転数が近づくようにフィードバック制御を行う。さらに、ＭＧ－ＥＣＵは、エンジンの回転数が上昇するとき、ＭＧトルクリミッタにより、フィードバック制御にて生成されるモータジェネレータのトルク指令値に上限を設定する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジン（１１）と接続される回転電機（１２）を制御するモータ制御装置であって、
前記回転電機の回転数を検出した回転数検出値を用いて、回転数指令値（ＮＣ）に前記回転数が近づくようにフィードバック制御する制御系（３０）、
前記エンジンの前記回転数が上昇するとき、前記フィードバック制御にて生成される前記回転電機のトルク指令値（ＴＭ＊）に上限を設定する上限設定部（９０）と、
を備えるモータ制御装置。

【請求項2】

前記上限設定部は、前記上限をゼロに設定する請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項3】

前記制御系は、前記エンジンのトルク変動に対し逆位相となる制振トルクを前記回転電機に出力させる請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項4】

前記上限設定部は、前記エンジンの前記回転数が上昇するとき、前記エンジンから出力されるエンジントルク（ＴＥ）の上昇開始後に設定した終了タイミング（ｔＥｄ）にて、前記上限を解除又は緩和する請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項5】

前記上限設定部は、前記エンジンのオイル温度に応じて前記終了タイミングを変更する請求項４に記載のモータ制御装置。

【請求項6】

前記回転数を上昇させる上昇遷移期間（ＵＴＰ）において、前記回転数指令値と経過時間との関係を示す変化線（Ｌｎ）の傾きが段階的に変化するよう前記回転電機を制御する指令制御部（８０）、をさらに備え、
前記上昇遷移期間の後半（ＴＰ２）における前記変化線の傾きは、前記上昇遷移期間の前半（ＴＰ１）における前記変化線の傾きよりも大きい請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項7】

前記制御系は、前記回転数のワインドアップ現象の発生に基づき、前記フィードバック制御に用いる積分器（４２）の動作を変更するアンチワインドアップ制御を適用する請求項１～６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。

【請求項8】

前記制御系は、前記積分器の動作を停止する前記アンチワインドアップ制御を適用する請求項７に記載のモータ制御装置。

【請求項9】

前記制御系は、前記積分器から出力される積分信号を補正係数により補正する前記アンチワインドアップ制御を適用する請求項７に記載のモータ制御装置。

【請求項10】

前記制御系は、前記回転数のワインドアップ現象の発生に基づき、通常制御器（１４０ａ）から異常制御器（１４０ｂ）への切り替えを適用する請求項１～６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。

【請求項11】

前記制御系は、比例器（４１）及び積分器（４２）の各前段に接続される微分器（１４３）を含む請求項１～６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。

【請求項12】

前記上限設定部は、前記エンジンの出力軸（１１ｃ）に直接的に接続される前記回転電機の前記トルク指令値に前記上限を設定する請求項１～６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。

【請求項13】

前記上限設定部は、車両において発電専用に設けられた前記回転電機の前記トルク指令値に前記上限を設定する請求項１～６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。

【請求項14】

前記上限設定部は、アウターロータ型の前記回転電機の前記トルク指令値に前記上限を設定する請求項１～６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。

【請求項15】

エンジン（１１）と接続される回転電機（１２）を制御するモータ制御プログラムであって、
前記回転電機の回転数を検出した回転数検出値を用いて、回転数指令値（ＮＣ）に前記回転数が近づくようにフィードバック制御し、
前記エンジンの前記回転数が上昇するとき、前記フィードバック制御にて生成される前記回転電機のトルク指令値（ＴＭ＊）に上限を設定する（Ｓ５１）、
ことを含む処理を、少なくとも一つの処理部（２３）に実行させるモータ制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この明細書による開示は、エンジンと接続される回転電機の制御技術に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ハイブリッド車両に搭載され、エンジンと接続されたモータジェネレータ等の回転電機を制御する駆動力の制御装置が開示されている。この制御装置では、ドライバの加速要求があった場合、エンジントルクの応答遅れを考慮し、エンジントルクが立ち上がるまでモータジェネレータによるアシスト電力が抑制される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５－２８７２３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のように、エンジンの応答遅れ分に相当する待機時間を設定し、待機時間の経過後にモータジェネレータの回転数を上昇させる処理によれば、エンジンの回転数を上昇させるシーンでの電力消費が抑制され得る。しかし、適切な待機時間を設定するには、制御の複雑化が不可避となり得る。

【0005】

本開示は、制御の複雑化を回避しつつ、エンジンの応答遅れに起因する電力消費を抑制可能なモータ制御装置、及びモータ制御プログラムの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、開示された一つの態様は、エンジン（１１）と接続される回転電機（１２）を制御するモータ制御装置であって、回転電機の回転数を検出した回転数検出値を用いて、回転数指令値（ＮＣ）に回転数が近づくようにフィードバック制御する制御系（３０）、エンジンの回転数が上昇するとき、フィードバック制御にて生成される回転電機のトルク指令値（ＴＭ＊）に上限を設定する上限設定部（９０）と、を備えるモータ制御装置とされる。

【0007】

また開示された一つの態様は、エンジン（１１）と接続される回転電機（１２）を制御するモータ制御プログラムであって、回転電機の回転数を検出した回転数検出値を用いて、回転数指令値（ＮＣ）に回転数が近づくようにフィードバック制御し、エンジンの回転数が上昇するとき、フィードバック制御にて生成される回転電機のトルク指令値（ＴＭ＊）に上限を設定する（Ｓ５１）、ことを含む処理を、少なくとも一つの処理部（２３）に実行させるモータ制御プログラムとされる。

【0008】

これらの態様では、エンジンの回転数を上昇させる場合、フィードバック制御にて生成される回転電機のトルク指令値に上限が設定される。こうした処理によれば、回転電機の力行動作が抑制され得る。その結果、制御の複雑化を回避しつつ、エンジンの応答遅れに起因する電力消費が抑制可能となる。

【0009】

尚、上記及び特許請求の範囲における括弧内の参照番号は、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。また、特に組み合わせに支障が生じなければ、特許請求の範囲において明示していない請求項同士の組み合せも可能である。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の第一実施形態による制御システム及びパワーユニットの全体像を示す図である。

【図2】モータ制御の内容を等価的に示したブロック図である。

【図3】速度ＰＩ制御器の詳細をＭＧトルクリミッタと共に示すブロック図である。

【図4】制御ゲインの切り替えの詳細を説明するための図である。

【図5】モータジェネレータの力行動作を防止するリミッタ設定の詳細を説明するための図である。

【図6】トルク制限処理の詳細を示すフローチャートである。

【図7】ＭＧトルクリミッタの機能を説明するための図である。

【図8】オイル温度が高い場合に適用されるリミッタ設定の一例を示す図である。

【図9】オイル温度が高い場合に適用されるリミッタ設定の別の一例を示す図である。

【図10】力行動作の防止リミッタが適用されない場合での回転数の上昇に伴うエンジン及びモータジェネレータの各トルクの変化推移を示す図である。

【図11】力行動作の防止リミッタが適用された場合での回転数の上昇に伴うエンジン及びモータジェネレータの各トルクの変化推移を示す図である。

【図12】力行動作の防止リミッタを適用する前後での制振性能の違いを比較して示す図であって、図１２Ａは、図１０の領域XII-Aの拡大図であり、図１２Ｂは、図１１の領域XII-Bの拡大図である。

【図13】第二実施形態にて実施されるモータジェネレータの回転数を上昇させる制御の詳細を説明するための図である。

【図14】第三実施形態の速度ＰＩ制御器の詳細を示すブロック図である。

【図15】第四実施形態の速度ＰＩ制御器の詳細を示すブロック図である。

【図16】第五実施形態の速度ＰＩ制御器の詳細を示すブロック図である。

【図17】変形例１の制御システム及びパワーユニットの全体像を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。

【0012】

（第一実施形態）
図１に示す本開示の第一実施形態による制御システム１００は、車両に搭載されるパワーユニットに適用される。パワーユニットは、シリーズ方式のハイブリッドシステムであり、走行用の動力を発生させる。パワーユニットは、エンジン１１、モータジェネレータ１２，１４、インバータ１３，１５、及びバッテリ１６等によって構成されている。

【0013】

エンジン１１は、燃料を燃焼させて力学的エネルギを取り出す内燃機関である。エンジン１１は、モータジェネレータ１２と接続されており、発生させた力学的エネルギを、クランク軸１１ｃを通じてモータジェネレータ１２に供給する。一例として、エンジン１１は、３つのシリンダが直列に並び、各シリンダの燃焼室にてガソリンを順に燃焼させる３気筒のガソリンエンジンである。尚、エンジン１１の気筒数、気筒の配列及び排気量等は、適宜変更されてよい。また、軽油を燃焼させるディーゼルエンジン、又はヴァンケル型のロータリーエンジン等が、エンジン１１としてパワーユニットに採用されていてもよい。

【0014】

モータジェネレータ１２，１４は、例えば３相ブラシレスモータである。モータジェネレータ１２，１４は、コイルを有するステータ、永久磁石を有するロータ、及びロータの回転角度（回転数）を検出する回転角度センサ等によって構成されている。モータジェネレータ１２，１４は、ステータの外周側にロータが配置されたアウターロータ型の構成である。

【0015】

尚、モータジェネレータ１２，１４として採用される電動機の態様は、適宜変更されてよい。例えば、モータジェネレータ１２，１４は、インナーロータ型の回転電機であってもよい。さらに、モータジェネレータ１２，１４は、永久磁石に替えて界磁巻線をロータに備える巻線界磁型の同期モータであってもよい。また、モータジェネレータ１２，１４は、上記のような同期モータに限定されず、誘導モータ等であってもよい。さらに、互いに異なる形式の電動機が、モータジェネレータ１２，１４として採用されてもよい。

【0016】

モータジェネレータ１２は、エンジン１１から供給される力学的エネルギを電気エネルギに変換する発電用の電動機である。モータジェネレータ１２は、発電専用の回転電機として設けられている。モータジェネレータ１２は、ロータと一体的に回転する入力軸を有している。入力軸は、走行用の動力を車両のタイヤに伝達する駆動軸１９から物理的に切り離されている。これにより、路面等から入力軸への外乱の入力は発生しない。入力軸には、エンジン１１のクランク軸１１ｃが直接的に接続されている。即ち、エンジン１１とモータジェネレータ１２との接続構成は、緩衝機能を有するダンパＤＭを介在させないダンパレス構成であり、かつ、動力伝達のためのギヤＧＲを介在させないギヤレス構成である。ダンパＤＭは、例えばトーショナルスプリングの伸縮によってクランク軸１１ｃのトルク変動を減衰するねじりダンパである。ギヤＧＲは、例えばクランク軸１１ｃの回転を増速しつつモータジェネレータ１２に伝達する増速機である。

【0017】

モータジェネレータ１４は、車両を走行させる駆動用の電動機である。モータジェネレータ１４は、車両の駆動軸１９と直接的又は間接的に接続されている。モータジェネレータ１４は、バッテリ１６等から供給される電気エネルギを力学的エネルギに変換し、駆動軸１９を回転させる。加えて、モータジェネレータ１４は、車両が減速する場合、インバータ１５と連携し、駆動軸１９から入力される力学的エネルギ（車両の運動エネルギ）を電気エネルギに変換する。

【0018】

インバータ１３，１５は、正極ライン及び負極ライン間に並列に配置されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各アームと、各相のアームに直列接続されたスイッチング素子及び還流ダイオードとを含む３相ブリッジ回路を主体とする駆動回路である。スイッチング素子には、ＩＧＢＴ（Insulated-Gate Bipolar Transistor）又はＭＯＳ－ＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）等が用いられる。インバータ１３，１５は、各スイッチング素子のオンオフ動作により、モータジェネレータ１２，１４の動作を制御する。

【0019】

インバータ１３は、モータジェネレータ１２と組み合わされ、モータジェネレータ１２による発電動作を制御する。インバータ１３は、還流回路の形成によってモータジェネレータ１２のロータに制動方向のトルクを発生させると共に、ステータのコイルに蓄積されたエネルギをバッテリ１６又はインバータ１５に直流電力として出力する。バッテリ１６への直流電力の供給により、バッテリ１６の充電が行われる。一方、インバータ１５へ供給される直流電力は、車両の走行に用いられる。

【0020】

インバータ１５は、モータジェネレータ１４と組み合わされ、モータジェネレータ１４による力行及び回生の動作を制御する。インバータ１５は、バッテリ１６又はインバータ１３から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータジェネレータ１４を駆動する。インバータ１５は、交流電力の周波数及び電圧の変更により、モータジェネレータ１４の回転速度及びトルクを制御する。

【0021】

バッテリ１６は、電気エネルギを蓄積可能なエナジーストアシステムである。バッテリ１６は、ニッケル水素２次電池又はリチウムイオン２次電池等の電池セルを多数組み合わせてなる組電池を主体とする構成である。バッテリ１６には、キャパシタ等が用いられていてもよい。バッテリ１６は、例えば０．５ｋＷｈ～２ｋＷｈ程度の蓄電容量を有している。バッテリ１６は、インバータ１３，１５から供給される電力を蓄積すると共に、蓄積された電力をインバータ１５に供給する。バッテリ１６は、車両外部の充電スタンドから供給される電力を蓄積可能であってもよい。こうした形態では、バッテリ１６は、１０ｋＷｈ～２０ｋＷｈ程度の蓄電容量を有していてもよい。

【0022】

制御システム１００は、ハイブリッドＥＣＵ（Electronic Control Unit）２１、エンジンＥＣＵ２２、モータジェネレータＥＣＵ（以下、ＭＧ－ＥＣＵ）２３、及びバッテリＥＣＵ等によって構成されている。各ＥＣＵ２１～２３は、相互に通信可能に接続されている。各ＥＣＵ２１～２３は、プロセッサ及びＲＡＭを少なくとも含むコントローラを主体とする構成であり、車載された演算装置（コンピュータ）として機能する。各ＥＣＵ２１～２３は、コントローラに加えて、プログラムを記憶する記憶部、及び種々の入出力インターフェースを有している。

【0023】

ハイブリッドＥＣＵ２１は、エンジンＥＣＵ２２及びＭＧ－ＥＣＵ２３と連携し、パワーユニットを統合的に制御する。ハイブリッドＥＣＵ２１は、パワートレインの制御に用いる種々の信号（情報）を取得する。例えば、エンジン１１の回転数を検出する信号、モータジェネレータ１２，１４の回転数を検出する回転角度センサの信号、アクセル開度を示す信号、及びバッテリ１６の残量を示す信号等がハイブリッドＥＣＵ２１によって取得される。バッテリ１６の残量情報は、例えばＳＯＣ（State of Charge）等の情報である。ハイブリッドＥＣＵ２１は、取得した信号に基づき、パワーユニットの動作モードを複数（５つ）のモードのうちで切り替える。

【0024】

具体的に、ハイブリッドＥＣＵ２１は、エンジン１１を停止してバッテリ１６の充電電力のみで車両を走行させるモードと、エンジン１１及びモータジェネレータ１２の発電電力で走行しつつ、余剰電力をバッテリ１６に充電するモードとを実施する。さらに、ハイブリッドＥＣＵ２１は、発電電力を全て走行に利用するモードと、発電電力及び充電電力の両方を使用して走行するモードと、エンジン１１を停止して回生エネルギをバッテリ１６に回収するモードとを実施する。

【0025】

エンジンＥＣＵ２２は、パワーユニットの動作モードに応じてエンジン１１の運転状態を制御する。エンジンＥＣＵ２２は、目標回転数及び目標トルクを演算し、目標回転数及び目標トルクでの運転となるようにエンジン１１を制御する。例えば、市街地走行等、要求される駆動力が低いシーンにて、エンジンＥＣＵ２２は、エンジン１１を高効率点（図４ Ｎｅ１参照）で定点運転する。高効率点は、エンジン１１、モータジェネレータ１２及びインバータ１３よりなる発電システムの発電効率が最も高くなる動作点の１つである。このとき、発電電力の余剰分は、バッテリ１６に充電される。また、追い越しを行う際等、要求される駆動力が高いシーンにおいて、エンジンＥＣＵ２２は、エンジン１１を高出力点（図４ Ｎｅ２参照）で定点運転する。

【0026】

ＭＧ－ＥＣＵ２３は、各インバータ１３，１５に対してパルス幅変調制御を実施することで、各インバータ１３，１５と連携して各モータジェネレータ１２，１４の動作状態を制御する。具体的に、ＭＧ－ＥＣＵ２３は、各モータジェネレータ１２，１４の目標回転数及び目標トルクを演算し、目標回転数及び目標トルクにて各モータジェネレータ１２，１４が運転されるように各インバータ１３，１５を制御する。ＭＧ－ＥＣＵ２３の記憶部には、各モータジェネレータ１２，１４を制御するためのモータ制御プログラムが記憶されている。ＭＧ－ＥＣＵ２３は、プロセッサによるモータ制御プログラムの実行により、各モータジェネレータ１２，１４を制御対象（プラント）とする複数のＭＧ制御系を有する。

【0027】

図２は、ＭＧ－ＥＣＵ２３の実施するモータ制御の内容を等価的に示したブロック図であり、ＭＧ制御系３０を構成する複数の機能ブロックを概念的に示している。ＭＧ制御系３０は、モータジェネレータ１２を制御対象とする制御系である。ＭＧ制御系３０は、モータジェネレータ１２の回転数を検出した回転数検出値を用いて、この回転数が指令値（以下、回転数指令値ＮＣ）に近づく（追従する）ようにフィードバック制御を実施する。尚、ＭＧ－ＥＣＵ２３は、モータジェネレータ１４（図１参照）を制御対象とするＭＧ制御系を、ＭＧ制御系３０とは別にさらに有している。

【0028】

ＭＧ制御系３０には、ＭＧ－ＥＣＵ２３の指令制御部８０にて生成される機械角速度指令値ωｍ＊が入力される。指令制御部８０は、モータ制御プログラムに基づき、ＭＧ－ＥＣＵ２３に構築される機能部である。指令制御部８０は、回転数指令値ＮＣを生成し、回転数指令値ＮＣに基づく機械角速度指令値ωｍ＊をＭＧ制御系３０に入力させる。ＭＧ制御系３０は、複数の換算器３１，３３，３５，３７，３８、複数の減算部３２，３４，３６、速度ＰＩ（Proportional-Integral）制御器４０、及び電流ＰＩ制御器６０を備えている。

【0029】

換算器３１には、機械角速度指令値ωｍ＊が指令制御部８０によって入力される。換算器３１は、機械角から電気角への換算を実施する。具体的に、換算器３１は、モータジェネレータ１２の磁極対数Ｐｍの乗算により、機械角から電気角からへの換算を実施し、機械角速度指令値ωｍ＊から電気角速度指令値ωｅ＊を算出する。換算器３１は、算出した電気角速度指令値ωｅ＊を減算部３２に出力する。

【0030】

減算部３２には、電気角速度指令値ωｅ＊に加えて、最新の電気角速度応答値ωｅが入力される。減算部３２は、電気角速度指令値ωｅ＊に対する現在の電気角速度応答値ωｅの偏差（以下、電気角速度偏差）を算出する。減算部３２は、算出した電気角速度偏差を速度ＰＩ制御器４０に出力する。

【0031】

速度ＰＩ制御器４０は、減算部３２から入力される電気角速度偏差に応じたトルク指令値ＴＭ＊を演算する。速度ＰＩ制御器４０は、電気角速度偏差が大きくなるほど、大きな値のトルク指令値ＴＭ＊を算出することで、電気角速度偏差をゼロに近づけるように動作する。速度ＰＩ制御器４０は、比例器４１、積分器４２、及び加算部４６を有している（図３参照）。比例器４１は、電気角速度偏差に速度比例ゲインＫｐｓを乗算した値を出力する。積分器４２は、電気角速度偏差の累積値（時間積分値）に速度積分ゲインＫｉｓを乗算した値を出力する。加算部４６は、比例器４１の出力値に積分器４２の出力値を加算する。速度ＰＩ制御器４０は、加算部４６にて足し合わされた値を、トルク指令値ＴＭ＊として換算器３３に出力する。

【0032】

換算器３３は、速度ＰＩ制御器４０から入力されるトルク指令値ＴＭ＊と、予め設定されたトルク係数ＫＴとを用いた演算により、ｄ軸の電流指令値ｉｄ＊とｑ軸の電流指令値ｉｑ＊とを算出する。ｄ軸電流は、印加される電流のうちで、磁束発生に使用される成分である。ｑ軸電流は、印加される電流のうちで、ロータを回転させるトルクに対応する成分である。換算器３３は、算出した電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊を、減算部３４に出力する。

【0033】

減算部３４には、電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊に加えて、最新の電流応答値ｉｄ，ｉｑが入力される。減算部３４は、電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊に対する現在の電流応答値ｉｄ，ｉｑの偏差（以下、電流値偏差）を算出する。減算部３４は、算出した電流値偏差を電流ＰＩ制御器６０に出力する。

【0034】

電流ＰＩ制御器６０は、減算部３４から入力される電流値偏差に応じた電圧指令値ｖｄ，ｖｑを演算する。電流ＰＩ制御器６０は、電流値偏差が大きくなるほど、大きな値の電圧指令値ｖｄ，ｖｑを算出することで、電流値偏差をゼロに近づけるように動作する。電流ＰＩ制御器６０は、比例器、積分器、及び加算部を有している。比例器は、電流値偏差に電流比例ゲインＫｐｃを乗算した値を出力する。積分器は、電流値偏差の累積値（時間積分値）に電流積分ゲインＫｉｃを乗算した値を出力する。加算部は、比例器の出力値に積分器の出力値を加算する。電流ＰＩ制御器６０は、加算部にて足し合わされた値を、電圧指令値ｖｄ，ｖｑとしてモータジェネレータ１２に出力する。

【0035】

モータジェネレータ１２に相当するブロック（モデル）は、電機子インダクタンスをＬ，電機子抵抗をＲとした場合に、１／（Ｌ・ｓ＋Ｒ）で表される。モータジェネレータ１２からは、ｄ軸の電流応答値ｉｄと、ｑ軸の電流応答値ｉｑとが検出される。ＭＧ制御系３０には、モータジェネレータ１２の後部を減算部３４と接続する電流制御マイナーループが形成されている。各電流応答値ｉｄ，ｉｑは、電流制御マイナーループを通じて減算部３４に入力される。これにより、電流応答値ｉｄ，ｉｑを目標値である電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊に追従（一致）させるフィードバック制御が実施される。

【0036】

換算器３５には、モータジェネレータ１２から出力される最新の電流応答値ｉｄ，ｉｑが入力される。換算器３５は、換算器３３と同一のトルク係数ＫＴを用いて、換算器３３とは真逆の処理を実施する。具体的に、換算器３５は、トルク係数ＫＴを用いて、電流応答値ｉｄ，ｉｑから、モータジェネレータ１２のトルク応答値ＴＭを算出する。換算器３５は、算出したトルク応答値ＴＭを減算部３６に出力する。

【0037】

減算部３６には、トルク応答値ＴＭに加えて、最新のエンジントルクＴＥが入力される。減算部３６は、トルク応答値ＴＭに対する現在のエンジントルクＴＥの偏差（以下、トルク偏差）を算出する。減算部３６は、算出したトルク偏差を換算器３７に出力する。

【0038】

換算器３７は、モータジェネレータ１２のうちでクランク軸１１ｃと一体で回転する構成（ロータ等）のイナーシャＪＭの値を用いて、減算部３６から入力されるトルク偏差から機械角速度応答値ωｍを算出する。

【0039】

換算器３８は、換算器３７の後部を減算部３２と接続する速度制御アウターループのライン上に設けられている。換算器３８は、換算器３１と同一の磁極対数Ｐｍを用いて、機械角から電気角からへの換算を実施し、機械角速度応答値ωｍを電気角速度応答値ωｅに変換する。電気角速度応答値ωｅは、速度制御アウターループを通じて減算部３２に入力される。尚、機械角速度応答値ωｍは、モータジェネレータ１２の回転角度センサの出力に基づく値である。機械角速度応答値ωｍ又は電気角速度応答値ωｅは、「回転数検出値」に相当する。

【0040】

以上により、電気角速度応答値ωｅを目標値である電気角速度指令値ωｅ＊に追従（一致）させるフィードバック制御であって、モータジェネレータ１２の回転数を指令値ＮＣに近づけるフィードバック制御が実施される。その結果、ＭＧ制御系３０は、エンジン１１のトルク変動に対し逆位相となるカウンタトルク（制振トルク，図１参照）を、モータジェネレータ１２に出力させることができる。

【0041】

＜制御ゲインの切替処理＞
次に、ゲイン切替部７０にて実施されるゲイン切替制御の詳細を、図１～図４に基づいて説明する。

【0042】

ＭＧ－ＥＣＵ２３は、モータ制御プログラムに基づく機能部として、ゲイン切替部７０（図３参照）をさらに備える。ゲイン切替部７０は、ゲイン切替処理の実施により、ＭＧ制御系３０のフィードバック制御にて用いられる制御ゲインを、低ゲイン及び高ゲインを含む複数のうちで切り替える。

【0043】

ゲイン切替部７０は、低ゲインと高ゲインとを切り替えるゲイン切替処理において、速度ＰＩ制御器４０の速度比例ゲインＫｐｓ及び速度積分ゲインＫｉｓの各値を少なくとも変更する。ゲイン切替部７０は、電流ＰＩ制御器６０の電流比例ゲインＫｐｃ及び電流積分ゲインＫｉｃの各値を、速度比例ゲインＫｐｓ及び速度積分ゲインＫｉｓの各値と共に変更してもよい。

【0044】

低ゲインの状態では、エンジントルクＴＥの脈動に対し、ＭＧ制御系３０の反応が低応答となる。この場合、モータジェネレータ１２の出力する制振トルクは、ごく僅かとなるか又はゼロとなる（図４ 下段左側参照）。この場合、モータジェネレータ１２は、実質的に一定のトルクを出力する状態となる。その結果、フィードバック制御によるエンジントルクＴＥの脈動抑制効果も小さくなる。

【0045】

高ゲインの状態では、エンジントルクＴＥの脈動に対し、ＭＧ制御系３０の反応が高応答となる。この場合、モータジェネレータ１２の出力する制振トルクは、低ゲインの状態と比較して大きくなる（図４ 下断右側参照）。その結果、フィードバック制御によるエンジントルクＴＥの脈動抑制効果も大きくなる。

【0046】

ゲイン切替部７０は、制御システム１００の起動に基づき、ゲイン切替処理を開始する。ゲイン切替部７０は、制御システム１００の停止までゲイン切替処理を継続し、制御システム１００の停止に基づきゲイン切替処理を終了する。ゲイン切替部７０は、ゲイン切替処理の開始後、起動後の初期処理を実施し、低ゲインの状態に設定する。ゲイン切替部７０は、エンジントルクＴＥの脈動が大きくなるシーンの発生を推定した場合、高ゲインへの切替条件を成立させ、低ゲインから高ゲインへの切り替えを実施する。

【0047】

一例として、クランキングによってエンジン１１の回転数が高効率点の回転数（以下、第１回転数Ｎｅ１）となったタイミングにて、ゲイン切替部７０は、低ゲインから高ゲインへの切り替えを開始する。これにより、高ゲインの状態下にて、燃料への点火が開始される（図４ ＥＮＧ点火参照）。故に、燃焼開始に伴う回転数の急激な上昇（図４ 破線参照）が抑制される。

【0048】

ゲイン切替部７０は、第１回転数Ｎｅ１から高出力点の回転数（以下、第２回転数Ｎｅ２）への遷移タイミングにて、低ゲインから高ゲインへと切り替える。これにより、クランク軸１１ｃの回転数が第２回転数Ｎｅ２を大きく超過する事態は、発生し難くなる。さらに、エンジン１１を停止させるタイミングにおいても、ゲイン切替部７０は、低ゲインから高ゲインへと切り替える。これにより、クランク軸１１ｃの回転が安定的に静止しない事態が、発生し難くなる。

【0049】

ゲイン切替部７０は、高ゲインへの切り替え後、低ゲインへの切替条件の成立に基づき、高ゲインから低ゲインへの切り替えを実施する。例えば、高ゲインへの切り替え後に所定時間が経過した場合、又はクランク軸１１ｃの回転数が安定した場合に、ゲイン切替部７０は、低ゲインへの切替条件を成立させる。以上によれば、高ゲインでの制振制御は、必要最低限のシーンに限って適用され、その他のシーンでは、低ゲインでの制振制御に切り替えられることで、効率重視の動作が実現される。

【0050】

＜アンチワインドアップ制御＞
図４に示すように高ゲインから低ゲインへと切り替えを行う場合、遷移期間において、回転数のワインドアップ現象が発生し得る。ワインドアップ現象は、速度ＰＩ制御器４０での積分項の超加算、即ち、積分器４２の出力値が過大となることに起因して発生する。ワインドアップ現象が発生した場合、例えば制振トルクの不適切な増大により、回転数が許容変動範囲の下限を下回るアンダーシュート、又は許容変動範囲の上限を超えるオーバーシュートが発生し得る。尚、許容変動範囲を規定する上限及び下限の各閾値は、ノイズ及びバイブレーションの観点から、車両において許容され得る値に適宜設定されてよい。

【0051】

こうしたワインドアップ現象の発生を抑制するため、速度ＰＩ制御器４０には、積分器４２の動作を変更するアンチワインドアップ制御が適用される。速度ＰＩ制御器４０（図３参照）は、アンチワインドアップ制御を適用するための構成（以下、アンチワインドアップ制御部５０）として、リミッタ５１及び積分器停止回路５２を有している。

【0052】

リミッタ５１は、加算部４６の後段に設けられている。リミッタ５１は、加算部４６から出力されるトルク指令値ＴＭ＊の上限値及び下限値を設定する。リミッタ５１は、トルク指令値ＴＭ＊が予め設定された上限値又は下限値を超えている場合、トルク指令値ＴＭ＊に替えて上限値又は下限値を出力する。

【0053】

積分器停止回路５２は、トルク指令値ＴＭ＊がリミッタ５１の上限値又は下限値を超えた場合、積分器４２を停止するアンチワインドアップ制御を実施する。積分器停止回路５２は、比較器５３及びスイッチ５４を有している。比較器５３は、リミッタ５１の入出力の一致及び不一致を判別する。リミッタ５１の入出力が一致している場合、言い替えれば、リミッタ５１が作動していない場合、比較器５３は、「１」の値を出力する。一方、リミッタ５１の入出力が不一致の場合、言い替えれば、リミッタ５１が作動している場合、比較器５３は、「０」の値を出力する。

【0054】

スイッチ５４は、比較器５３から「１」の値が入力される場合、オン状態（True）となる。この場合、電気角速度偏差が積分器４２に入力され、積分器４２は、通常動作の状態となる。一方、比較器５３から「０」の値が入力される場合、スイッチ５４は、オフ状態（False）となり、電気角速度偏差の積分器４２への入力が停止される。その結果、積分器４２は、停止状態となる。

【0055】

尚、リミッタ５１は、積分器４２と加算部４６との間に設けられていてもよい。即ち、比較器５３は、速度比例ゲインＫｐｓ及び速度積分ゲインＫｉｓの各出力の合算値について、リミッタ５１の前後の値を比較する構成に替えて、速度積分ゲインＫｉｓ１の出力値について、リミッタ５１の前後の値を比較する構成であってよい。

【0056】

＜力行動作の防止リミッタ設定＞
図５に示すように、ハイブリッドＥＣＵ２１によって発電量の増加が決定されると、指令制御部８０は、エンジンＥＣＵ２２の制御によるエンジントルクＴＥの上昇制御に合わせて、モータジェネレータ１２の回転数を上昇させる。しかし、エンジン１１の応答速度は、モータジェネレータ１２の応答速度に対して遅い。故に、エンジン１１及びモータジェネレータ１２の回転数を一体的に上昇させるとき、エンジン１１及びモータジェネレータ１２の応答速度の差に起因して、モータジェネレータ１２に力行動作が発生し得る。

【0057】

詳記すると、エンジンＥＣＵ２２は、時刻ｔ１（図５及び図１０参照）における発電増加指令の取得に基づき、エンジン１１のスロットル開度を上げて、吸入空気量を増加させる動作を行う。このときエンジン１１には、例えば１００～２００ミリ秒程度の吸気遅れＤＬが発生する。即ち、エンジントルクＴＥは、発電増加指令に対して、吸気遅れＤＬ分だけ後のタイミングである時刻ｔ２から上昇を開始する（図５ 中下段，図１０ 下段参照）。

【0058】

対して、モータジェネレータ１２に生じる応答遅れは、エンジン１１に生じる応答遅れに対して非常に小さく（短く）なる。故に、発電増加指令の直後から回転数指令値ＮＣの上昇を開始させると（図５ 上段，図１０ 上段参照）、エンジントルクＴＥの上昇が回転数の上昇に追従しなくなる。その結果、エンジントルクＴＥ（所定時間での平均値ＴａＥ）の上昇が開始される時刻ｔ２までの期間において、モータジェネレータ１２のトルク（所定時間での平均値ＴａＭ）がプラス側に遷移する（図５ 下段の破線，図１０ 下段参照）。これにより、モータジェネレータ１２に力行動作が発生し、電力が消費される。以上のように、バッテリ１６の残量低下によって発電量を増加させるシーンにおいて、モータジェネレータ１２の力行動作が電力を無駄に消費させることは、問題となる。

【0059】

こうした力行動作の発生を抑制するため、エンジン１１の応答遅れ分に相当する待機時間を設定し、待機時間の経過後にモータジェネレータ１２の回転数を上昇させることが考えられる。こうした制御では、モータジェネレータ１２の応答性がエンジン１１の応答性と同等に調整される。しかし、待機時間は、エンジン１１の状態によって変化し得る。そのため、待機時間を正確に設定することは難しく、適切な待機時間を設定するには、制御の複雑化が不可避となる。さらに、力行動作の抑制のために、待機時間に余裕を持たせた場合、応答性の悪化が引き起こされる。

【0060】

ＭＧ－ＥＣＵ２３は、応答性を良好に保ちつつ力行動作の発生を防止するための構成として、ＭＧトルクリミッタ９０（図３参照）をさらに備える。ＭＧトルクリミッタ９０は、モータ制御プログラムに基づく機能部である。ＭＧトルクリミッタ９０は、ＭＧ制御系３０において、ＭＧトルクリミッタ９０と換算器３３との間に位置し、リミッタ５１と同様にトルク指令値ＴＭ＊に上限を設定する。

【0061】

ＭＧトルクリミッタ９０は、リミッタ回路部を主体する構成である。ＭＧトルクリミッタ９０は、リミッタ回路部のオン及びオフの切り替えにより、エンジン１１の回転数が上昇するとき、フィードバック制御にて生成されるモータジェネレータ１２のトルク指令値ＴＭ＊に上限を一時的に設定する。ＭＧトルクリミッタ９０は、上限設定のオン及びオフを２値的に切り替える構成であってもよく、或いは段階的又は連続的に、上限設定の有効及び無効を変更する構成あってもよい。ＭＧトルクリミッタ９０は、ＭＧ－ＥＣＵ２３による発電増加指令の取得に基づき、トルク制限処理（図６参照）を開始する。

【0062】

ＭＧトルクリミッタ９０は、トルク制限処理にて、発電増加指令に基づき、リミッタ回路部をオン状態とする（図５ 中上段参照）。これにより、時刻ｔ１以降のリミッタ設定期間において、トルク指令値ＴＭ＊の上限がゼロに設定される（Ｓ５１）。ＭＧトルクリミッタ９０は、リミッタ設定期間において、モータジェネレータ１２に制振トルクを出力させるためのトルク指令値ＴＭ＊の振動波形のうちで、ゼロを超える部分のみをカットし、ゼロ以下の部分を通過させる（図７参照）。

【0063】

ＭＧトルクリミッタ９０は、エンジン１１の回転数を上昇させるとき、エンジン１１から出力されるエンジントルクＴＥの上昇が開始される時刻ｔ２以降に、リミッタ設定期間の終了タイミングｔＥｄ（図５等参照）を設定する。終了タイミングｔＥｄは、上限の解除又は緩和を行う時刻である。ＭＧトルクリミッタ９０は、エンジン１１の状態を把握し（Ｓ５２）、エンジン１１の状態に応じた終了タイミングｔＥｄを設定する（Ｓ５３）。

【0064】

ＭＧトルクリミッタ９０は、エンジンオイルの温度（以下、オイル温度）、冷却水の温度（以下、冷却水温度）、及び吸入空気の温度（以下、吸気温度）等のうち、少なくとも１つを、エンジン１１の状態を示す情報として取得する。ＭＧトルクリミッタ９０は、オイル温度、冷却水温度及び吸気温度等に応じて、終了タイミングｔＥｄを変更可能である。終了タイミングｔＥｄは、エンジントルクＴＥの上昇が開始される時刻ｔ２以降であり、かつ、時刻ｔ１から時刻ｔ４までの期間の中間時刻以降に設定される。

【0065】

一例として、ＭＧトルクリミッタ９０は、オイル温度に応じて終了タイミングｔＥｄを変更するとき、オイル温度が所定の閾値よりも高い場合、オイル温度が閾値以下の場合と比較して、終了タイミングｔＥｄを早期に設定する。オイル温度が低く、エンジン１１の引きずりトルクが大きい状態では、終了タイミングｔＥｄは、回転数が第２回転数Ｎｅ２に到達する時刻ｔ４（図５参照）に設定される。一方、オイル温度が高く、エンジン１１の引きずりトルクが減少した状態では、終了タイミングｔＥｄは、回転数が第２回転数Ｎｅ２に到達する時刻ｔ４よりも前に設定される（図８参照）。また、ＭＧトルクリミッタ９０のオン及びオフを連続的に変更可能である場合、ＭＧトルクリミッタ９０は、時刻ｔ４よりも前に設定した終了タイミングｔＥｄにて、上限の緩和を開始する（図９参照）。この場合、上限の設定は、時刻ｔ４にてオフ状態となる。

【0066】

ＭＧトルクリミッタ９０は、終了タイミングｔＥｄとなったか否かを判定する（Ｓ５４）。ＭＧトルクリミッタ９０は、時刻ｔ１からの経過時間に基づき、終了タイミングｔＥｄの到来を判定してもよく、又は回転数の情報に基づき、特定の回転数に到達した場合に、終了タイミングｔＥｄの到来を判定してもよい。ＭＧトルクリミッタ９０は、終了タイミングｔＥｄとなったと判定した場合（Ｓ５４：ＹＥＳ）、リミッタ回路部をオフ状態とし、トルク指令値ＴＭ＊の上限設定を解除又は緩和する（Ｓ５５）。

【0067】

以上のトルク制限処理によれば、時刻ｔ１での発電増加指令に基づき、エンジン１１の吸入空気量を増加させる動作が行われた場合、トルク指令値ＴＭ＊の上限の設定が有効化される。上限の設定は、吸気遅れＤＬに相当する時間が経過する時刻ｔ２以降まで維持される（図５ 中上段参照）。故に、少なくともエンジントルクＴＥ（所定時間での平均値ＴａＥ，図１１ 下段参照）の上昇が開始される時刻ｔ２までの期間において、ＭＧトルクリミッタ９０から出力される値は、マイナス側に維持される（図７参照）。これにより、トルク応答値ＴＭ、ひいては所定時間でのトルク応答値ＴＭの平均値ＴａＭは、プラス側に遷移せず、マイナスの範囲内に留まり得る（図５ 下段，図１１ 下段参照）。その結果、モータジェネレータ１２の力行動作が抑制され、電力消費も回避される。

【0068】

＜リミッタ設定時の制振性能＞
次に、力行動作の防止リミッタを適用する前後での制振性能の違いを、図１２に基づき説明する。図１２には、モータジェネレータ１２の回転数の指令値ＮＣ及び応答値ＮＲが記載されている。応答値ＮＲは、シミュレーション結果であり、上述の機械角速度指令値ωｍ＊に対応する。

【0069】

図１２Ａに示すように、力行動作の防止リミッタの適用前では、回転数の立ち上がり時において、応答値ＮＲは、指令値ＮＣに対し、周期的に変動する挙動を示している。故に、モータジェネレータ１２は、エンジントルクＴＥの変動に対して逆位相となる制振トルク（図１参照）を効果的に出力できている。一方で、図１２Ｂに示すように、力行動作の防止リミッタの適用後では、回転数の立ち上がり時において、応答値ＮＲは、指令値ＮＣに対し、片側（下側）にずれた位置にて、周期的に変動する挙動を示している。このように、リミッタの適用時では、リミッタの適用前と比較して、回転数の脈動が僅かに増加する。但し、モータジェネレータ１２は、リミッタ適用前には及ばないものの、制振トルクの出力による脈動抑制が可能である。

【0070】

（実施形態のまとめ）
ここまで説明した第一実施形態では、エンジン１１の回転数を上昇させる場合、フィードバック制御にて生成されるモータジェネレータ１２のトルク指令値ＴＭ＊に上限が設定される。こうした処理によれば、モータジェネレータ１２の力行動作が抑制され得る。その結果、制御の複雑化を回避しつつ、エンジン１１の応答遅れに起因する電力消費が抑制可能となる。

【0071】

さらに、静粛性の向上又はダンパレス構成の実現のためには、ダンパ付き構成に適用するよりも高応答なゲイン設定が必要となる。しかし、高応答なゲイン設定を行うと、バッテリ１６の電力が無駄に消費され易い。こうした問題に対し、モータジェネレータ１２のトルク指令値ＴＭ＊に一時的に上限を設定するという構成を採用することで、待機時間を演算するための複雑な推定モデルを不要としつつ、制振性能の確保が可能となる。

【0072】

加えて第一実施形態では、トルク指令値ＴＭ＊の上限がゼロに設定される。こうした上限の設定によれば、ＭＧトルクリミッタ９０の通過後の出力値は、ゼロ以下に制限される。その結果、トルク応答値ＴＭ及びその平均値ＴａＭもマイナス側に留まり得るため、モータジェネレータ１２の力行動作は、より確実に抑制可能になる。

【0073】

また第一実施形態では、エンジン１１のトルク変動に対し逆位相となる制振トルクがモータジェネレータ１２によって出力される。故に、エンジン１１の回転数の脈動が抑制可能となる。さらに、脈動を抑制する効果は、モータトルクにリミッタを設定する制御を適用しても、確保され得る（図１２参照）。したがって、電力消費の抑制と制振性能の確保との両立が実現される。

【0074】

さらに第一実施形態では、エンジン１１の回転数が上昇するとき、エンジン１１から出力されるエンジントルクＴＥの上昇開始後に設定された終了タイミングｔＥｄにて、トルク指令値ＴＭ＊の上限が解除又は緩和される。故に、力行動作を適切に抑制しつつ、上限を適切に解除して、脈動抑制効果を早期に回復させることが可能になる。

【0075】

加えて第一実施形態では、エンジン１１のオイル温度に応じて終了タイミングｔＥｄが変更される。このように、エンジン１１の状態を反映した終了タイミングｔＥｄが設定されれば、力行動作の抑制を優先した状態から、脈動抑制を優先した状態に、より適正に切り替えることが可能になる。

【0076】

また第一実施形態では、制御ゲインの切り替えに伴うワインドアップ現象の発生に基づき、積分器４２の動作を変更するアンチワインドアップ制御が適用される。その結果、制御ゲインの変更及び回転数の遷移等に伴うオーバーシュート及びアンダーシュートは、さらに抑制可能となる。

【0077】

さらに第一実施形態では、積分器４２の動作を停止するアンチワインドアップ制御が適用される。こうした積分器４２の停止によれば、積分項の超加算は、確実に回避され得る。その結果、オーバーシュート及びアンダーシュートがいっそう抑制され、騒音及び振動がさらに低減可能となる。

【0078】

加えて第一実施形態のＭＧトルクリミッタ９０は、クランク軸１１ｃに直接的に接続されるモータジェネレータ１２のトルク指令値ＴＭ＊に上限を設定する。このように、第一実施形態のモータジェネレータ１２は、クランク軸１１ｃのトルク変動を減衰するダンパＤＭ、及びクランク軸１１ｃの回転を伝達するギヤＧＲのいずれも介することなく、クランク軸１１ｃに接続されている。

【0079】

こうしたダンパＤＭ及びギヤＧＲ等のレス構成では、ダンパＤＭ及びギヤＧＲによる回転数脈動の減衰作用が得られない（図１ 左下の下段参照）。故に、ダンパＤＭ及びギヤＧＲが介在する構成（図１ 左下の上段参照）と比較して、高ゲインな制振制御をモータジェネレータ１２にて実施し、大きな制振トルクを発生させる必要がある。しかし、高ゲインな制振制御を継続した場合、制振制御に不要なエネルギが消費され易くなる。故に、ゲイン切替の実施により、必要最低限のシーンに限定して高ゲインな制振制御を行うことが、ダンパＤＭ及びギヤＧＲのレス構成を採用した形態では特に有効となる。

【0080】

さらに、騒音及び振動の問題を生じさせることなく、ダンパＤＭ及びギヤＧＲのレス構成が採用可能になれば、パワーユニットの簡素化及び低コスト化が実現され得る。加えて、ダンパＤＭ及びギヤＧＲの特性を制振トルクの演算に反映することが不要になるため、制振制御の演算負荷が軽減され得る。また、ダンパＤＭ及びギヤＧＲのレス構成によれば、パワーユニットの軸長が短縮され得るため、車両への搭載性が向上する。その結果、パワーユニットは、幅方向の空間確保が難しい小型車両のエンジンルーム内にも収容可能となる。

【0081】

また第一実施形態のＭＧトルクリミッタ９０は、車両において発電専用に設けられたモータジェネレータ１２のトルク指令値ＴＭ＊に上限を設定する。こうした構成では、モータジェネレータ１２への路面等からの外乱入力が無くなる。故に、エンジントルクＴＥの脈動を効果的に抑制可能な制振制御が実施される。

【0082】

さらに第一実施形態のＭＧトルクリミッタ９０は、アウターロータ型のモータジェネレータ１２へ向けて上昇指令を出力する。アウターロータ型のモータジェネレータ１２は、大トルクを発生させ易いため、発生可能なトルクが同一である場合、インナーロータ型の構成よりも軸長を低減させ易い。故に、アウターロータ型のモータジェネレータ１２の採用によれば、パワーユニットの搭載性がいっそう向上し得る。さらに、アウターロータ型のモータジェネレータ１２では、インナーロータ型の構成よりもロータ慣性の確保が容易となる。故に、ロータ慣性を利用した脈動低減効果が発揮され易くなる。

【0083】

尚、第一実施形態では、クランク軸１１ｃが「出力軸」に相当し、モータジェネレータ１２が「回転電機」に相当する。また、ＭＧ－ＥＣＵ２３が「処理部」及び「モータ制御装置」に相当し、ＭＧ制御系３０が「制御系」に相当し、ＭＧトルクリミッタ９０が「上限設定部」に相当する。

【0084】

（第二実施形態）
図１３に示す本開示の第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。第二実施形態では、回転数指令値ＮＣの遷移が多段化されている。指令制御部８０は、回転数を上昇させる上昇遷移期間ＵＴＰにおいて、経過時間と回転数指令値ＮＣとの関係を示す変化線（以下、回転数変化線Ｌｎ）の傾きが段階的に変化するように上昇指令を出力する。指令制御部８０は、回転数変化線Ｌｎの傾きを２段階に変化させる。

【0085】

上昇遷移期間ＵＴＰは、発電増加指令が出力される時刻ｔ１から、回転数が第２回転数Ｎｅ２となる時刻ｔ４までの期間である。上昇遷移期間ＵＴＰは、第１期間ＴＰ１と、第２期間ＴＰ２とに分けられている。第１期間ＴＰ１は、上昇遷移期間ＵＴＰの前半の期間であり、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの期間である。時刻ｔ３は、エンジントルクＴＥが立ち上がる時刻ｔ２よりも後に設定される。時刻ｔ３は、例えば時刻ｔ２よりも必ず後になるような所定時間を時刻ｔ１に加えた時刻に設定される。

【0086】

第１期間ＴＰ１での回転数変化線Ｌｎの傾きは、第２期間ＴＰ２での回転数変化線Ｌｎの傾きよりも小さくされている。回転数変化線Ｌｎの傾きは、モータジェネレータ１２が力行動作をしないような値に調整されている。故に、時刻１にて、回転数の上昇が開始されても、上昇率が小さいため、第１期間ＴＰ１におけるモータジェネレータ１２のトルクは、マイナスの範囲内に維持される。そして、時刻ｔ２にて、エンジントルクＴＥの上昇が開始されると、時刻ｔ３にて、より強い回転数の上昇指令が出力される。その結果、第２期間ＴＰ２におけるモータジェネレータ１２のトルクも、マイナスの範囲内で推移する。

【0087】

ここまで説明した第二実施形態でも、ＭＧトルクリミッタ９０が時刻ｔ１から時刻ｔ４までをリミッタ設定期間とし、トルク指令値ＴＭ＊に一時的な上限を設定する（図１３ 中上段参照）。故に、モータジェネレータ１２の力行動作が抑制され得る。その結果、制御の複雑化を回避しつつ、エンジン１１の応答遅れに起因する電力消費が抑制可能となる。

【0088】

加えて第二実施形態では、回転数を上昇させる上昇遷移期間ＵＴＰにおいて、回転数変化線Ｌｎの傾きが段階的に変化するように上昇指令が出力される。そして、第２期間ＴＰ２における変化線の傾きは、第１期間ＴＰ１における変化線の傾きよりも大きくされる。このように、第１期間ＴＰ１の傾きを抑えることで、ＭＧトルクリミッタ９０による上限設定と相まって、立ち上がり直後の力行動作が、より適切に抑制され得る。さらに、第２期間ＴＰ２の傾きを大きくすることにより、応答遅れの抑制も可能になる。

【0089】

尚、第二実施形態では、回転数変化線Ｌｎが「変化線」に相当し、第１期間ＴＰ１が「上昇遷移期間の前半」に相当し、第２期間ＴＰ２が「上昇遷移期間の後半」に相当する。

【0090】

（第三実施形態）
図１４に示す本開示の第三実施形態は、第一実施形態の別の変形例である。第三実施形態にて、ＭＧトルクリミッタ９０（図３参照）の前段に接続される速度ＰＩ制御器４０は、第一実施形態の積分器停止回路５２（図３参照）に替わる構成として減算部５５，５７及び補正器５６を含むアンチワインドアップ制御部５０を有している。速度ＰＩ制御器４０には、リミッタ５１、減算部５５，５７及び補正器５６により、積分器４２から出力される積分信号を補正係数Ｋｉａにより補正するアンチワインドアップ制御が適用される。

【0091】

減算部５５は、リミッタ５１の入力値からリミッタ５１の出力値を減算した値を、補正器５６に出力する。リミッタ５１が作動していない場合、減算部５５の出力は、実質的にゼロとなる。この場合、補正器５６からの出力もゼロとなるため、減算部５７から積分器４２には、電気角速度指令値ωｅ＊が入力される。その結果、積分器４２から出力される積分信号は、補正されない状態となる。

【0092】

一方、リミッタ５１が作動している場合、減算部５５は、入出力間の差分に応じた値を出力する。この場合、補正器５６は、減算部５５の出力値に補正係数Ｋｉａを乗算した値（以下、ワインドアップ補正値）を、減算部５７に出力する。減算部５７は、電気角速度指令値ωｅ＊からワインドアップ補正値を減算した値を、積分器４２に出力する。その結果、積分器４２から出力される積分信号が補正される。この場合、積分器４２から加算部４６への出力が過大となると、ワインドアップ補正値も増加する。故に、積分項の超加算の抑制が可能となる。

【0093】

ここまで説明した第三実施形態でも、速度ＰＩ制御器４０の後段に接続されたＭＧトルクリミッタ９０がトルク指令値ＴＭ＊に上限を設定するため、第一実施形態と同様の効果を奏し、エンジン１１の応答遅れに起因する電力消費が抑制可能となる。加えて第三実施形態では、補正係数Ｋｉａを用いたワインドアップ補正値により積分器４２から出力される積分信号を補正するアンチワインドアップ制御が適用される。こうした補正機能の利用によれば、積分項の超加算が発生し難くなる。その結果、ゲイン変更及び回転数遷移に伴うオーバーシュート及びアンダーシュートも発生し難くなるため、騒音及び振動の低減が可能となる。

【0094】

尚、第三実施形態でも、リミッタ５１は、積分器４２と加算部４６との間に配置されてもよい。こうした変化例でも、アンチワインドアップ制御部５０は、積分器４２の出力（積分信号）を、補正係数Ｋｉａを用いたワインドアップ補正値によって補正し、ワインドアップ現象を発生し難くすることができる。

【0095】

（第四実施形態）
図１５に示す本開示の第四実施形態は、第一実施形態のさらに別の変形例である。第四実施形態のＭＧ制御系３０には、速度ＰＩ制御器４０（図２参照）に替えて、２つの速度ＰＩ制御器１４０ａ，１４０ｂと、制御切替判定部１４０ｓとが設けられている。各速度ＰＩ制御器１４０ａ，１４０ｂには、アンチワインドアップ制御部５０（図３参照）に相当する構成は設けられていない。

【0096】

速度ＰＩ制御器（以下、通常制御器）１４０ａは、ワインドアップ現象が発生していない通常時に利用され、電気角速度偏差に応じたトルク指令値ＴＭ＊を演算する。通常制御器１４０ａは、比例器、積分器、及び加算部を有している。比例器は、電気角速度偏差に速度比例ゲインＫｐｓ１を乗算した値を出力する。積分器は、電気角速度偏差の時間積分値に速度積分ゲインＫｉｓ１を乗算した値を出力する。加算部は、比例器の出力値に積分器の出力値を加算した値を、トルク指令値ＴＭ＊として出力する。

【0097】

速度ＰＩ制御器（以下、異常制御器）１４０ｂは、ワインドアップ現象が発生した異常時に利用され、電気角速度偏差に応じたトルク指令値ＴＭ＊を演算する。異常制御器１４０ｂは、比例器、積分器、及び加算部を有している。比例器は、電気角速度偏差に速度比例ゲインＫｐｓ２を乗算した値を出力する。積分器は、電気角速度偏差の時間積分値に速度積分ゲインＫｉｓ２を乗算した値を出力する。速度積分ゲインＫｉｓ２は、通常制御器１４０ａの速度積分ゲインＫｉｓ１と比較して、積分項の超加算を抑制する値に設定されている。加算部は、比例器の出力値に積分器の出力値を加算した値を、トルク指令値ＴＭ＊として出力する。

【0098】

制御切替判定部１４０ｓは、制御ゲインの切り替えに伴うワインドアップ現象の発生に基づき、通常制御器１４０ａから異常制御器１４０ｂへの切り替えを適用する。制御切替判定部１４０ｓは、パワーユニットの動作に関連する信号に基づき、通常制御器１４０ａ及び異常制御器１４０ｂの切り替えを実施する。一例として、制御切替判定部１４０ｓは、機械角速度指令値ωｍ＊と機械角速度応答値ωｍとを比較し、これらの差分が所定の閾値を超えた場合に、通常制御器１４０ａから異常制御器１４０ｂに切り替える。具体的には、指令値ＮＣからの回転数の乖が１００ｒｐｍを超えた場合に、異常制御器１４０ｂへの切り替えが実施される。

【0099】

ここまで説明した第四実施形態でも、制御切替判定部１４０ｓの後段に接続されたＭＧトルクリミッタ９０がトルク指令値ＴＭ＊に上限を設定するため、第一実施形態と同様の効果を奏し、エンジン１１の応答遅れに起因する電力消費が抑制可能となる。加えて第四実施形態では、制御ゲインの切り替えに伴うワインドアップ現象の発生に基づき、通常制御器１４０ａから異常制御器１４０ｂへの切り替えが適用される。こうした異常制御器１４０ｂへの切り替えによれば、積分項の超加算の発生が抑制され得る。その結果、ゲイン変更及び回転数遷移に伴うオーバーシュート及びアンダーシュートの発生も抑制され得るため、騒音及び振動の低減が可能となる。

【0100】

（第五実施形態）
図１６に示す本開示の第五実施形態は、第一実施形態のさらに別の変形例である。第五実施形態の速度ＰＩ制御器４０は、２つの微分器１４３を有している。微分器１４３は、比例器４１及び積分器４２の各前段に接続されている。微分器１４３は、電気角速度偏差を時間微分した値を比例器４１及び積分器４２に出力する。微分器１４３を含むことにより、速度ＰＩ制御器４０は、速度形式の制御系となり、微分器１４３を含まない構成に対して電気角速度偏差に対する応答性を向上させる。

【0101】

このような第五実施形態でも、速度ＰＩ制御器４０の後段に接続されたＭＧトルクリミッタ９０がトルク指令値ＴＭ＊に上限を設定するため、第一実施形態と同様の効果を奏し、エンジン１１の応答遅れに起因する電力消費が抑制可能となる。加えて第五実施形態では、積分器４２の前段に微分器１４３が接続されることで、ゲイン変更及び回転数遷移に伴う積分項の超加算が発生し難くなる。その結果、オーバーシュート及びアンダーシュートを抑制し、騒音及び振動を低減することが可能となる。

【0102】

（他の実施形態）
以上、本開示による複数の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

【0103】

上記実施形態の変形例１の制御システム１００は、図１７に示すパラレル方式のハイブリッドシステム（パワーユニット）に適用される。変形例１のパワーユニットにおいて、モータジェネレータ１２は、駆動軸１９と接続されている。こうしたモータジェネレータ１２に対しても、上記実施形態にて説明したモータ制御方法が適用可能となる。また、モータジェネレータ１２は、スタータ及びオルタネータを兼ねた構成として、動力伝達用のベルト等を介してエンジン１１と接続される電動機であってもよい。

【0104】

上記実施形態の変形例２のパワートレインでは、エンジン１１が駆動軸１９と接続された状態と、エンジン１１がモータジェネレータ１２と接続された状態とが、相互に切り替え可能である。エンジン１１が駆動軸１９と接続された状態では、エンジン１１の出力による走行が可能になる。こうした変形例２でも、エンジン１１が駆動軸１９と切り離され、モータジェネレータ１２と接続された状態において、上記実施形態にて説明したモータ制御方法が適用可能になる。尚、変形例２においても、モータジェネレータ１２は、発電専用の構成となる。

【0105】

さらに、上記実施形態にて説明したモータ制御方法は、シリーズパラレル方式のハイブリッドシステムにおいて、動力分割機構を介してエンジン１１と接続されるモータジェネレータ１２，１４の少なくとも一方にも適用可能である。また、いずれの形式のパワーユニットにおいても、モータジェネレータ１２とエンジン１１との間、又はモータジェネレータ１２と駆動軸１９との間に、ダンパ、ギヤ、クラッチ及び変速機等の構成が設けられていてもよい。

【0106】

上記実施形態の変形例３にて、ＭＧトルクリミッタ９０は、トルク指令値ＴＭ＊の上限値をゼロとは異なる値に設定する。上限値は、モータジェネレータ１２が力行動作しない値であれば、ゼロよりも僅かに小さいマイナスの値に設定されてもよく、又はゼロよりも僅かに大きいプラスの値に設定されてもよい。

【0107】

上記実施形態の変形例４では、ＭＧ制御系３０に関連する機能ブロックの一部が、ＭＧ－ＥＣＵ２３とは別のＥＣＵ（例えばハイブリッドＥＣＵ２１等）によって構成される。また、ゲイン切替部７０、指令制御部８０及びＭＧトルクリミッタ９０の少なくとも１つに相当する機能部は、ＭＧ－ＥＣＵ２３とは別のＥＣＵ、又はインバータ１３に設けられていてもよい。

【0108】

上記実施形態の変形例５では、ＭＧ－ＥＣＵ２３の処理機能は、ハイブリッドＥＣＵ２１又はエンジンＥＣＵ２２に統合されている。また、上記実施形態の変形例６では、ＥＣＵ２１～２３の処理機能を全て備えた１つの統合ＥＣＵによって制御システム１００が構成されている。さらに、上記実施形態の変形例６では、ＭＧ－ＥＣＵ２３の処理機能は、インバータに統合されている。こうした変形例５～７のように、制御システム１００に含まれるＥＣＵの構成は、適宜変更されてよい。

【0109】

上記実施形態にて、各ＥＣＵによって提供されていた種々の機能は、ソフトウェア及びそれを実行するハードウェア、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの複合的な組合せによっても提供可能である。こうした機能がハードウェアとしての電子回路によって提供される場合、各機能は、多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っても提供可能である。

【0110】

上記実施形態の各ＥＣＵに設けられるプロセッサは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等の演算コアを少なくとも一つ含む構成であってよい。さらに、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＮＰＵ（Neural network Processing Unit）及び他の専用機能を備えたＩＰコア等が処理部として各ＥＣＵに設けられていてもよい。

【0111】

上記実施形態の各記憶部として採用され、本開示のモータ制御方法を可能にするプログラムを記憶する記憶媒体の形態は、適宜変更されてよい。例えば記憶媒体は、各ＥＣＵの回路基板上に設けられた構成に限定されず、メモリカード等の形態で提供され、スロット部に挿入されて、ＥＣＵのバスに電気的に接続される構成であってよい。さらに、記憶媒体は、コンピュータへのプログラムのコピー基又は配布元として利用される光学ディスク又はハードディスクドライブ等であってもよい。

【0112】

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至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を構成する専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の装置及びその手法は、専用ハードウェア論理回路により、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の装置及びその手法は、コンピュータプログラムを実行するプロセッサと一つ以上のハードウェア論理回路との組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、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。

【0113】

（技術的思想の開示）
この明細書は、以下に列挙する複数の項に記載された複数の技術的思想を開示している。いくつかの項は、後続の項において先行する項を択一的に引用する多項従属形式（a multiple dependent form）により記載されている場合がある。さらに、いくつかの項は、他の多項従属形式の項を引用する多項従属形式（a multiple dependent form referring to another multiple dependent form）により記載されている場合がある。これらの多項従属形式で記載された項は、複数の技術的思想を定義している。

【0114】

（技術的思想１）
エンジン（１１）と接続される回転電機（１２）を制御するモータ制御装置であって、
前記回転電機の回転数を検出した回転数検出値を用いて、回転数指令値（ＮＣ）に前記回転数が近づくようにフィードバック制御する制御系（３０）、
前記エンジンの前記回転数が上昇するとき、前記フィードバック制御にて生成される前記回転電機のトルク指令値（ＴＭ＊）に上限を設定する上限設定部（９０）と、
を備えるモータ制御装置。
（技術的思想２）
前記上限設定部は、前記上限をゼロに設定する技術的思想１に記載のモータ制御装置。
（技術的思想３）
前記制御系は、前記エンジンのトルク変動に対し逆位相となる制振トルクを前記回転電機に出力させる技術的思想１又は２に記載のモータ制御装置。
（技術的思想４）
前記上限設定部は、前記エンジンの前記回転数が上昇するとき、前記エンジンから出力されるエンジントルク（ＴＥ）の上昇開始後に設定した終了タイミング（ｔＥｄ）にて、前記上限を解除又は緩和する技術的思想１～３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
（技術的思想５）
前記上限設定部は、前記エンジンのオイル温度に応じて前記終了タイミングを変更する技術的思想４に記載のモータ制御装置。
（技術的思想６）
前記回転数を上昇させる上昇遷移期間（ＵＴＰ）において、前記回転数指令値と経過時間との関係を示す変化線（Ｌｎ）の傾きが段階的に変化するよう前記回転電機を制御する指令制御部（８０）、をさらに備え、
前記上昇遷移期間の後半（ＴＰ２）における前記変化線の傾きは、前記上昇遷移期間の前半（ＴＰ１）における前記変化線の傾きよりも大きい技術的思想１～５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
（技術的思想７）
前記制御系は、前記回転数のワインドアップ現象の発生に基づき、前記フィードバック制御に用いる積分器（４２）の動作を変更するアンチワインドアップ制御を適用する技術的思想１～６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
（技術的思想８）
前記制御系は、前記積分器の動作を停止する前記アンチワインドアップ制御を適用する技術的思想７に記載のモータ制御装置。
（技術的思想９）
前記制御系は、前記積分器から出力される積分信号を補正係数により補正する前記アンチワインドアップ制御を適用する技術的思想７に記載のモータ制御装置。
（技術的思想１０）
前記制御系は、前記回転数のワインドアップ現象の発生に基づき、通常制御器（１４０ａ）から異常制御器（１４０ｂ）への切り替えを適用する技術的思想１～６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
（技術的思想１１）
前記制御系は、比例器（４１）及び積分器（４２）の各前段に接続される微分器（１４３）を含む技術的思想１～６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
（技術的思想１２）
前記上限設定部は、前記エンジンの出力軸（１１ｃ）に直接的に接続される前記回転電機の前記トルク指令値に前記上限を設定する技術的思想１～１１のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
（技術的思想１３）
前記回転電機は、前記出力軸のトルク変動を減衰するダンパ部（ＤＭ）、及び前記出力軸の回転を伝達するギヤ部（ＧＲ）の少なくとも一方を介することなく前記出力軸に接続される技術的思想１２に記載のモータ制御装置。
（技術的思想１４）
前記上限設定部は、車両において発電専用に設けられた前記回転電機の前記トルク指令値に前記上限を設定する技術的思想１～１３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
（技術的思想１５）
前記上限設定部は、アウターロータ型の前記回転電機の前記トルク指令値に前記上限を設定する技術的思想１～１４のいずれか一項に記載のモータ制御装置。

【符号の説明】

【0115】

１１ エンジン、１１ｃ クランク軸（出力軸）、１２，１４ モータジェネレータ（回転電機）、２３ ＭＧ－ＥＣＵ（モータ制御装置，処理部）、３０ ＭＧ制御系（制御系）、４１ 比例器、４２ 積分器、８０ 指令制御部、９０ ＭＧトルクリミッタ（上限設定部）、１４０ａ 通常制御器、１４０ｂ 異常制御器、１４３ 微分器、Ｌｎ 回転数変化線（変化線）、ＮＣ 回転数指令値、ＴＥ エンジントルク、ＴＭ＊ トルク指令値、ＵＴＰ 上昇遷移期間、ＴＰ１ 第１期間（上昇遷移期間の前半）、ＴＰ２ 第２期間（上昇遷移期間の後半）、ｔＥｄ 終了タイミング

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】