JP3642254B2 - トルク変動低減装置 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンまたは駆動軸のトルク変動を低減する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、エンジンのトルク変動を抑制するための正弦波を生成して、それに基づき、エンジンの出力軸に接続した発電機構を備えた電動機(モータジェネレータ)の出力を制御するものがある(特開平11−89008号公報等参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このような制御にあって、エンジンの出力をアシストあるいは回生を行う場合、電動機の出力(駆動、回生)を指示する運転指示信号にトルク変動を低減させるための振動制御信号(正弦波)を付加した駆動指令信号を生成して、この駆動指令信号にしたがって電動機を運転するのであるが、この駆動指令信号つまり要求出力が電動機の出力可能な範囲を超えてしまう場合がある。
【0004】
例えば、エンジンの出力のアシスト要求が高い場合は、後述の図5のようにトルク変動を低減させるための電動機の出力(駆動)の増分側が、電動機の出力可能な範囲を超えてしまう。
【0005】
このため、電動機の出力可能な範囲を超えた分は無効部分となり、駆動指令信号は電動機の出力可能な範囲内に抑えられることになる。したがって、この場合無効部分を除いた駆動指令信号にて電動機が運転される結果、実際の駆動、回生力(有効となる駆動指令信号の平均値)と運転指示信号での指示値とに、ずれが発生するという問題があった。
【0006】
この発明は、このような問題点を解決することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、エンジンの出力軸もしくは駆動伝達経路に接続されたモータジェネレータと、モータジェネレータを用いてエンジン出力の補助もしくは回生を行う駆動回生量を指示するための運転指示信号を生成する運転指示信号生成部と、モータジェネレータを用いてエンジンもしくは駆動軸のトルク変動を低減するための制振制御信号を生成する制振制御信号生成部と、前記運転指示信号と制振制御信号との合成信号を生成する指令信号生成部と、この合成信号をモータジェネレータの出力可能な指示値内に納まるように制限する指令信号制限部と、この指令信号制限部の出力信号にしたがってモータジェネレータを運転するための動作信号を生成する動作信号生成部と、を備えると共に、この指令信号制限部の出力信号の所定の時間における平均値を算出する平均値算出部と、この平均値が前記運転指示信号の値となるように前記合成信号を調整する指令信号調整部と、を設ける。
【0008】
第2の発明は、第1の発明において、エンジンの回転周期×2/気筒数をトルク変動の基本周期Te、1以上の整数をiとしたとき、指令信号制限部の出力信号の平均値の算出時間をTe×iより選択する。
【0009】
第3の発明は、第1の発明において、エンジンの回転周期×2/気筒数をトルク変動の基本周期Te、1以上の整数をiとしたとき、指令信号制限部の出力信号の平均値の算出時間をTe/iより選択する。
【0010】
第4の発明は、第1〜第3の発明において、指令信号調整部は、適応アルゴリズムを用いて調整する。
【0011】
【発明の効果】
第1の発明によれば、エンジン出力の補助もしくは回生を行う運転状態(駆動回生量)を指示する運転指示信号と、トルク変動を低減するようにモータジェネレータを制御する制振制御信号とを足し合せて作成される駆動指令信号(合成信号)が、モータジェネレータの出力可能な範囲外の値も含むことにより、結果的に駆動指令信号による指示通りの出力が得られず駆動回生量が変化してしまう、という条件下においても、モータジェネレータの出力範囲で駆動指令信号に制限をかけその時間平均を算出し運転指示信号との差に応じて補正をいれるため、制限により発生する駆動回生量のずれに対し、制限により無効となる分をあらかじめ考慮して、駆動指令信号をシフトしておくことが可能となり、目標とする駆動回生量を得ることができ、しかもトルク変動低減制御の効果の減少は最小限にとどめることが可能となる。
【0012】
第2の発明によれば、エンジンのトルク変動低減制御を実施するにあたり、駆動指令信号の時間平均を算出する時間を適切な時間とすることができるので、演算量の増加を抑えながら、駆動回生量のずれを無くすことができる。例えば、i=1としたときはエンジンの基本次数の周期間の時間平均を算出することとなり、演算量の増加を最小限に抑えることができ、iの数値を大きくするにしたがい時間平均算出精度が向上し、効率よく指令信号調整部の調整精度を上げることができる。
【0013】
第3の発明によれば、エンジンのトルク変動低減制御を実施するにあたり、駆動指令信号の時間平均を算出する時間を制御したい次数に合わせることが可能となり、演算量を削減しながら、駆動回生量のずれを無くすことができる。例えば、エンジンを備えた自動車等においてトルク変動は、ある伝達系を介し振動、騒音となり乗員に不快感を与える。その伝達特性によっては必ずしも基本次数が問題となるとは限らず、場合によっては基本次数の高調波成分を制御すれば十分な場合も考えられる。そこでi=1としたときはエンジンの基本次数の周期間の時間平均を算出するが、iの数値を大きくすることで制御対象とする最低次数を変更することが可能となり、しかも演算量を削減することが可能となる。
【0014】
第4の発明によれば、駆動指令信号の補正計算に適応アルゴリズムを用いることで、駆動回生量のずれに対する補正を短時間、高精度で実施することを容易に実現することができるので、モータジェネレータの制御の安定性を高めることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0016】
図1はエンジン1とモータジェネレータ(発電機構を備えた電動機)2とのハイブリッドシステムを示しており、エンジン1の出力軸にモータジェネレータ2が接続され、モータジェネレータ2を介して変速機3が接続される。エンジン1の出力およびモータジェネレータ2の出力は、変速機3を介して図示しない駆動軸および駆動輪に伝達される。なお、モータジェネレータ2はエンジン1の出力軸にベルトやチェーンを介して連結しても良い。
【0017】
4はモータジェネレータ2の動作回路(動作信号生成部)、5はモータジェネレータ2の制御装置、6はエンジン1、モータジェネレータ2の統合制御装置である。7はエンジン1の回転数を検出する回転数センサ、8はモータジェネレータ2の回転数を検出する回転数センサを示す。
【0018】
図2はモータジェネレータ2の制御系のブロック構成を示す。モータジェネレータ制御装置5は、運転指示信号生成部10と制振制御信号生成部11と指令信号制御部12とを備える。
【0019】
運転指示信号生成部10は、エンジン1の回転数信号および図示しないアクセルの開度を検出するアクセル開度センサのアクセル開度信号等に基づいて、モータジェネレータ2の運転状態(駆動・回生量)を指示する運転指示信号S1を生成する。
【0020】
制振制御信号生成部11は、エンジン1のトルク変動が小さくなるように、エンジン1のトルク変動とは逆位相の変動トルクの出力を指示する制振制御信号S2を生成する。この場合、エンジンのトルク変動の基本次数の成分を低減する場合は、「気筒数/2×エンジンの回転周期」の周波数Feの制振制御信号S2を生成する。また、車両の伝達特性等によって高調波の成分を低減する場合は、基本次数の整数倍の周波数を重ね合わせた高調波の制振制御信号S2を生成する。
【0021】
指令信号制御部12は、図3に示すように運転指示信号S1と制振制御信号S2との合成信号S3を生成する指令信号生成部13と、この合成信号S3をモータジェネレータ2の出力可能な指示値内に納まるように制限する指令信号制限部14と、この制限後の信号(駆動指令信号)S4の所定の時間における平均値S5を算出する平均値算出部15と、この平均値S5が運転指示信号S1の値となるように前記合成信号S3もしくは運転指示信号S1を調整する調整部(増幅器)16とからなる。
【0022】
モータジェネレータ動作信号生成部4は、指令信号制限部14の駆動指令信号S4にしたがってモータジェネレータ2を運転するための動作信号を生成して出力する。
【0023】
次に、指令信号制御部12の処理の内容を、図4のフローチャートに基づいて説明する。なお、この処理は所定周期(例えば、1msec)で実行する。
【0024】
図4に示すように、ステップ1にて、運転指示信号生成部10と制振制御信号生成部11により生成された運転指示信号S1(n)と制振制御信号S2(n)を足し合わせた後、ステップ2〜6にて、その合成信号S3(n)がモータジェネレータ2の出力範囲を超えているかを判断する。この場合、合成信号S3(n)がモータジェネレータ2の出力可能な最大値Smaxよりも大きい場合には指令信号制限部14の出力信号S4(n)をSmaxとし、最小値Sminよりも小さい場合には指令信号制限部14の出力信号S4(n)をSminとし、出力範囲内にあるならばS4(n)=S3(n)として、駆動指令信号S4(n)を生成する。
【0025】
この運転指示信号S1、合成信号S3、駆動指令信号S4の例を図5に示す。これは、エンジンの出力のアシスト時におけるもので、制振制御信号S2によるトルク変動を低減させるためのモータジェネレータ2の出力(駆動)増分側にて、モータジェネレータ2の出力可能な範囲Smaxを超えた分が無効部分となり、その部分の駆動指令信号S4をモータジェネレータ2の出力可能な範囲Smax内に制限する。
【0026】
次に、ステップ7では、平均値算出部15において、駆動指令信号S4の過去mポイントの平均値S5(n)を算出する。この場合、過去所定期間における駆動指令信号S4のm回のデータを読み込んで、平均値S5(n)を求める。
【0027】
ステップ8では、駆動指令信号S4のずれを示す運転指示信号S1(n)と平均値S5(n)との差S6(n)を算出する。この駆動指令信号S4のずれを図5に示す。
【0028】
そして、ステップ9では、差S6(n)に増幅器16にて所定の増幅係数Aをかけて補正信号S7(n)を生成し、ステップ11では、運転指示信号S1(n)と制振制御信号S2(n)と補正信号S7(n)を足し合わせて合成信号S3(n) を補正する。
【0029】
この場合、増幅係数Aは、補正を速やかに行うため、1よりわずかに大きい値に、チューニングにより設定する。この補正後の合成信号S3の例を図6に示す。
【0030】
以上のルーチンを繰り返すことによって、駆動指令信号S4の無効部分を考慮して、運転指示信号S1をオフセットさせた合成信号S3を作成することができ、この合成信号S3を指令信号制限部14を通過させ得られる駆動指令信号S4は図7のようになり、その平均値S5はモータジェネレータ2の駆動・回生量の指示値である運転指示信号S1に等しくなる。
【0031】
したがって、その駆動指令信号S4にしたがいモータジェネレータ動作回路4が動作信号を生成して出力することで、モータジェネレータ2の目標とする駆動・回生量を得ることができる。また、この場合有効部分の駆動指令信号S4にしたがいモータジェネレータ2を運転することで、トルク変動低減の効果の減少を最小限に抑えることができる。
【0032】
一方、駆動指令信号S4の平均値S5を算出する場合、過去所定期間における駆動指令信号S4のm回のデータを読み込んでいるが、そのmの値は、エンジンのトルク変動の基本次数の成分を低減する場合は、サンプリング周波数(制御周期による)fs/周波数(「気筒数/2×エンジンの回転周期」)Feより定める。このfs/Feが整数でない場合には、その近似値をmとすればよい。
【0033】
また、駆動指令信号S4の平均値S5の算出精度を向上するために、(fs/Fe)×i(i=1,2,3…)が整数に近くなるようなiの値を選択して、そのときの近似値をmとしても良い。即ち、エンジンのトルク変動の基本周期をTe(「エンジンの回転周期×2/気筒数」)とした場合、Te×iの時間分、駆動指令信号S4のデータを読み込んで、平均値S5を求める。
【0034】
このようにすれば、駆動指令信号S4の平均値S5を精度良く求めることができ、調整部(増幅器)16の調整精度を向上することができる。
【0035】
また、高調波の成分を低減する場合は、制御対象の最低次数の1周期における駆動指令信号S4のデータを読み込めば、平均値S5を算出可能なため、その最低次数に応じてi(i=1,2,3…)の値を選択して、(fs/Fe)/iよりmを定めるようにしても良い。この場合、mが整数にならない場合は、近似値の整数として良い。即ち、エンジンのトルク変動の基本周期をTe(「エンジンの回転周期×2/気筒数」)とした場合、Te/iの時間分、駆動指令信号S4のデータを読み込んで、平均値S5を求める。
【0036】
このようにすれば、駆動指令信号S4の平均値S5の算出時間を制御したい次数に合わせることが可能になり、基本次数の制御時よりも、演算量を削減しながら、駆動指令信号S4の平均値S5を精度良く求めることができる。
【0037】
なお、図示しないが、駆動軸のトルク変動に適用する場合は、駆動軸の回転変動を検出するセンサを設けて、駆動軸の回転変動とは逆位相の変動トルクの出力を指示する制振制御信号を生成するようにすればよい。
【0038】
図8、図9は、本発明の第2の実施の形態を示す。これは、運転指示信号S1に対する駆動指令信号S4のずれ(平均値S5のずれ)を適応アルゴリズムを用いて補正制御するものである。
【0039】
図8に示すように、指令信号制御部12は、運転指示信号S1をフィルタ処理する可変パラメータ処理部(適応フィルタ)20と、可変パラメータ処理部20の出力信号S8と制振制御信号S2との合成信号S3を生成する指令信号生成部13と、この合成信号S3をモータジェネレータ2の出力可能な指示値内に納まるように制限する指令信号制限部14と、この制限後の信号(駆動指令信号)S4の所定の時間における平均値S5を算出する平均値算出部15と、この平均値S5と運転指示信号S1との差S6ならびに運転指示信号S1によって可変パラメータ処理部20の可変パラメータ(フィルタ係数)Wを更新する適応アルゴリズム処理部(フィルタ係数更新部)21とからなる。
【0040】
この指令信号制御部12の処理は、図9に示すように、ステップ21、22にて、運転指示信号生成部10により生成された運転指示信号S1(n)と可変パラメータW(n)との積をとった可変パラメータ処理部20の出力信号S8と、制振制御信号生成部11により生成された制振制御信号S2(n)を足し合わせて、合成信号S3(n)を生成する。
【0041】
ステップ23〜27では、その合成信号S3(n)がモータジェネレータ2の出力範囲を超えているかを判断する。合成信号S3(n)がモータジェネレータ2の出力可能な最大値Smaxよりも大きい場合には指令信号制限部14の出力信号S4(n)をSmaxとし、最小値Sminよりも小さい場合には指令信号制限部14の出力信号S4(n)をSminとし、出力範囲内にあるならばS4(n)=S3(n)として、駆動指令信号S4(n)を生成する。
【0042】
ステップ28では、平均値算出部15において、駆動指令信号S4の過去mポイントの平均値S5(n)を算出する。
【0043】
ステップ29では、運転指示信号S1(n)と平均値S5(n)との差S6(n)を算出する。
【0044】
そして、ステップ30では、差S6(n)をエラー信号、運転指示信号S1(n)を基準信号として、適応アルゴリズムを用いて可変パラメータ処理部20の可変パラメータW(n)を更新する。
【0045】
この適応アルゴリズムは、2つの出力間の誤差の二乗の期待値が最小となるように可変パラメータW(n)を更新するLeast Mean Square(LMS)アルゴリズム等で、その更新式の例を次式(1)に示す。
【0046】
W(n+1)=W(n)−2・μS1(n)・S6(n) …(1)
ただし、μは可変パラメータWの最適値への近似速度やその安定性に関与する収束係数
このように適応アルゴリズムを用いれば、駆動指令信号S4のずれ(平均値S5のずれ)に対する補正を、短時間、高精度で容易に実施でき、したがってモータジェネレータ2の出力制御の安定性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態を示す構成図である。
【図2】モータジェネレータの制御ブロック構成図である。
【図3】指令信号制御部のブロック構成図である。
【図4】指令信号制御部の処理内容を示すフローチャートである。
【図5】指令信号制御部における信号波形図である。
【図6】指令信号制御部における信号波形図である。
【図7】指令信号制御部における信号波形図である。
【図8】第2の実施の形態の指令信号制御部のブロック構成図である。
【図9】指令信号制御部の処理内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 エンジン
2 モータジェネレータ
4 モータジェネレータ動作回路
5 モータジェネレータ制御装置
6 統合制御装置
7 エンジンの回転数センサ
8 モータジェネレータの回転数センサ
10 運転指示信号生成部
11 制振制御信号生成部
12 指令信号制御部
13 指令信号生成部
14 指令信号制限部
15 平均値算出部
16 調整部
20 可変パラメータ処理部
21 適応アルゴリズム処理部
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンまたは駆動軸のトルク変動を低減する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、エンジンのトルク変動を抑制するための正弦波を生成して、それに基づき、エンジンの出力軸に接続した発電機構を備えた電動機(モータジェネレータ)の出力を制御するものがある(特開平11−89008号公報等参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このような制御にあって、エンジンの出力をアシストあるいは回生を行う場合、電動機の出力(駆動、回生)を指示する運転指示信号にトルク変動を低減させるための振動制御信号(正弦波)を付加した駆動指令信号を生成して、この駆動指令信号にしたがって電動機を運転するのであるが、この駆動指令信号つまり要求出力が電動機の出力可能な範囲を超えてしまう場合がある。
【0004】
例えば、エンジンの出力のアシスト要求が高い場合は、後述の図5のようにトルク変動を低減させるための電動機の出力(駆動)の増分側が、電動機の出力可能な範囲を超えてしまう。
【0005】
このため、電動機の出力可能な範囲を超えた分は無効部分となり、駆動指令信号は電動機の出力可能な範囲内に抑えられることになる。したがって、この場合無効部分を除いた駆動指令信号にて電動機が運転される結果、実際の駆動、回生力(有効となる駆動指令信号の平均値)と運転指示信号での指示値とに、ずれが発生するという問題があった。
【0006】
この発明は、このような問題点を解決することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、エンジンの出力軸もしくは駆動伝達経路に接続されたモータジェネレータと、モータジェネレータを用いてエンジン出力の補助もしくは回生を行う駆動回生量を指示するための運転指示信号を生成する運転指示信号生成部と、モータジェネレータを用いてエンジンもしくは駆動軸のトルク変動を低減するための制振制御信号を生成する制振制御信号生成部と、前記運転指示信号と制振制御信号との合成信号を生成する指令信号生成部と、この合成信号をモータジェネレータの出力可能な指示値内に納まるように制限する指令信号制限部と、この指令信号制限部の出力信号にしたがってモータジェネレータを運転するための動作信号を生成する動作信号生成部と、を備えると共に、この指令信号制限部の出力信号の所定の時間における平均値を算出する平均値算出部と、この平均値が前記運転指示信号の値となるように前記合成信号を調整する指令信号調整部と、を設ける。
【0008】
第2の発明は、第1の発明において、エンジンの回転周期×2/気筒数をトルク変動の基本周期Te、1以上の整数をiとしたとき、指令信号制限部の出力信号の平均値の算出時間をTe×iより選択する。
【0009】
第3の発明は、第1の発明において、エンジンの回転周期×2/気筒数をトルク変動の基本周期Te、1以上の整数をiとしたとき、指令信号制限部の出力信号の平均値の算出時間をTe/iより選択する。
【0010】
第4の発明は、第1〜第3の発明において、指令信号調整部は、適応アルゴリズムを用いて調整する。
【0011】
【発明の効果】
第1の発明によれば、エンジン出力の補助もしくは回生を行う運転状態(駆動回生量)を指示する運転指示信号と、トルク変動を低減するようにモータジェネレータを制御する制振制御信号とを足し合せて作成される駆動指令信号(合成信号)が、モータジェネレータの出力可能な範囲外の値も含むことにより、結果的に駆動指令信号による指示通りの出力が得られず駆動回生量が変化してしまう、という条件下においても、モータジェネレータの出力範囲で駆動指令信号に制限をかけその時間平均を算出し運転指示信号との差に応じて補正をいれるため、制限により発生する駆動回生量のずれに対し、制限により無効となる分をあらかじめ考慮して、駆動指令信号をシフトしておくことが可能となり、目標とする駆動回生量を得ることができ、しかもトルク変動低減制御の効果の減少は最小限にとどめることが可能となる。
【0012】
第2の発明によれば、エンジンのトルク変動低減制御を実施するにあたり、駆動指令信号の時間平均を算出する時間を適切な時間とすることができるので、演算量の増加を抑えながら、駆動回生量のずれを無くすことができる。例えば、i=1としたときはエンジンの基本次数の周期間の時間平均を算出することとなり、演算量の増加を最小限に抑えることができ、iの数値を大きくするにしたがい時間平均算出精度が向上し、効率よく指令信号調整部の調整精度を上げることができる。
【0013】
第3の発明によれば、エンジンのトルク変動低減制御を実施するにあたり、駆動指令信号の時間平均を算出する時間を制御したい次数に合わせることが可能となり、演算量を削減しながら、駆動回生量のずれを無くすことができる。例えば、エンジンを備えた自動車等においてトルク変動は、ある伝達系を介し振動、騒音となり乗員に不快感を与える。その伝達特性によっては必ずしも基本次数が問題となるとは限らず、場合によっては基本次数の高調波成分を制御すれば十分な場合も考えられる。そこでi=1としたときはエンジンの基本次数の周期間の時間平均を算出するが、iの数値を大きくすることで制御対象とする最低次数を変更することが可能となり、しかも演算量を削減することが可能となる。
【0014】
第4の発明によれば、駆動指令信号の補正計算に適応アルゴリズムを用いることで、駆動回生量のずれに対する補正を短時間、高精度で実施することを容易に実現することができるので、モータジェネレータの制御の安定性を高めることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0016】
図1はエンジン1とモータジェネレータ(発電機構を備えた電動機)2とのハイブリッドシステムを示しており、エンジン1の出力軸にモータジェネレータ2が接続され、モータジェネレータ2を介して変速機3が接続される。エンジン1の出力およびモータジェネレータ2の出力は、変速機3を介して図示しない駆動軸および駆動輪に伝達される。なお、モータジェネレータ2はエンジン1の出力軸にベルトやチェーンを介して連結しても良い。
【0017】
4はモータジェネレータ2の動作回路(動作信号生成部)、5はモータジェネレータ2の制御装置、6はエンジン1、モータジェネレータ2の統合制御装置である。7はエンジン1の回転数を検出する回転数センサ、8はモータジェネレータ2の回転数を検出する回転数センサを示す。
【0018】
図2はモータジェネレータ2の制御系のブロック構成を示す。モータジェネレータ制御装置5は、運転指示信号生成部10と制振制御信号生成部11と指令信号制御部12とを備える。
【0019】
運転指示信号生成部10は、エンジン1の回転数信号および図示しないアクセルの開度を検出するアクセル開度センサのアクセル開度信号等に基づいて、モータジェネレータ2の運転状態(駆動・回生量)を指示する運転指示信号S1を生成する。
【0020】
制振制御信号生成部11は、エンジン1のトルク変動が小さくなるように、エンジン1のトルク変動とは逆位相の変動トルクの出力を指示する制振制御信号S2を生成する。この場合、エンジンのトルク変動の基本次数の成分を低減する場合は、「気筒数/2×エンジンの回転周期」の周波数Feの制振制御信号S2を生成する。また、車両の伝達特性等によって高調波の成分を低減する場合は、基本次数の整数倍の周波数を重ね合わせた高調波の制振制御信号S2を生成する。
【0021】
指令信号制御部12は、図3に示すように運転指示信号S1と制振制御信号S2との合成信号S3を生成する指令信号生成部13と、この合成信号S3をモータジェネレータ2の出力可能な指示値内に納まるように制限する指令信号制限部14と、この制限後の信号(駆動指令信号)S4の所定の時間における平均値S5を算出する平均値算出部15と、この平均値S5が運転指示信号S1の値となるように前記合成信号S3もしくは運転指示信号S1を調整する調整部(増幅器)16とからなる。
【0022】
モータジェネレータ動作信号生成部4は、指令信号制限部14の駆動指令信号S4にしたがってモータジェネレータ2を運転するための動作信号を生成して出力する。
【0023】
次に、指令信号制御部12の処理の内容を、図4のフローチャートに基づいて説明する。なお、この処理は所定周期(例えば、1msec)で実行する。
【0024】
図4に示すように、ステップ1にて、運転指示信号生成部10と制振制御信号生成部11により生成された運転指示信号S1(n)と制振制御信号S2(n)を足し合わせた後、ステップ2〜6にて、その合成信号S3(n)がモータジェネレータ2の出力範囲を超えているかを判断する。この場合、合成信号S3(n)がモータジェネレータ2の出力可能な最大値Smaxよりも大きい場合には指令信号制限部14の出力信号S4(n)をSmaxとし、最小値Sminよりも小さい場合には指令信号制限部14の出力信号S4(n)をSminとし、出力範囲内にあるならばS4(n)=S3(n)として、駆動指令信号S4(n)を生成する。
【0025】
この運転指示信号S1、合成信号S3、駆動指令信号S4の例を図5に示す。これは、エンジンの出力のアシスト時におけるもので、制振制御信号S2によるトルク変動を低減させるためのモータジェネレータ2の出力(駆動)増分側にて、モータジェネレータ2の出力可能な範囲Smaxを超えた分が無効部分となり、その部分の駆動指令信号S4をモータジェネレータ2の出力可能な範囲Smax内に制限する。
【0026】
次に、ステップ7では、平均値算出部15において、駆動指令信号S4の過去mポイントの平均値S5(n)を算出する。この場合、過去所定期間における駆動指令信号S4のm回のデータを読み込んで、平均値S5(n)を求める。
【0027】
ステップ8では、駆動指令信号S4のずれを示す運転指示信号S1(n)と平均値S5(n)との差S6(n)を算出する。この駆動指令信号S4のずれを図5に示す。
【0028】
そして、ステップ9では、差S6(n)に増幅器16にて所定の増幅係数Aをかけて補正信号S7(n)を生成し、ステップ11では、運転指示信号S1(n)と制振制御信号S2(n)と補正信号S7(n)を足し合わせて合成信号S3(n) を補正する。
【0029】
この場合、増幅係数Aは、補正を速やかに行うため、1よりわずかに大きい値に、チューニングにより設定する。この補正後の合成信号S3の例を図6に示す。
【0030】
以上のルーチンを繰り返すことによって、駆動指令信号S4の無効部分を考慮して、運転指示信号S1をオフセットさせた合成信号S3を作成することができ、この合成信号S3を指令信号制限部14を通過させ得られる駆動指令信号S4は図7のようになり、その平均値S5はモータジェネレータ2の駆動・回生量の指示値である運転指示信号S1に等しくなる。
【0031】
したがって、その駆動指令信号S4にしたがいモータジェネレータ動作回路4が動作信号を生成して出力することで、モータジェネレータ2の目標とする駆動・回生量を得ることができる。また、この場合有効部分の駆動指令信号S4にしたがいモータジェネレータ2を運転することで、トルク変動低減の効果の減少を最小限に抑えることができる。
【0032】
一方、駆動指令信号S4の平均値S5を算出する場合、過去所定期間における駆動指令信号S4のm回のデータを読み込んでいるが、そのmの値は、エンジンのトルク変動の基本次数の成分を低減する場合は、サンプリング周波数(制御周期による)fs/周波数(「気筒数/2×エンジンの回転周期」)Feより定める。このfs/Feが整数でない場合には、その近似値をmとすればよい。
【0033】
また、駆動指令信号S4の平均値S5の算出精度を向上するために、(fs/Fe)×i(i=1,2,3…)が整数に近くなるようなiの値を選択して、そのときの近似値をmとしても良い。即ち、エンジンのトルク変動の基本周期をTe(「エンジンの回転周期×2/気筒数」)とした場合、Te×iの時間分、駆動指令信号S4のデータを読み込んで、平均値S5を求める。
【0034】
このようにすれば、駆動指令信号S4の平均値S5を精度良く求めることができ、調整部(増幅器)16の調整精度を向上することができる。
【0035】
また、高調波の成分を低減する場合は、制御対象の最低次数の1周期における駆動指令信号S4のデータを読み込めば、平均値S5を算出可能なため、その最低次数に応じてi(i=1,2,3…)の値を選択して、(fs/Fe)/iよりmを定めるようにしても良い。この場合、mが整数にならない場合は、近似値の整数として良い。即ち、エンジンのトルク変動の基本周期をTe(「エンジンの回転周期×2/気筒数」)とした場合、Te/iの時間分、駆動指令信号S4のデータを読み込んで、平均値S5を求める。
【0036】
このようにすれば、駆動指令信号S4の平均値S5の算出時間を制御したい次数に合わせることが可能になり、基本次数の制御時よりも、演算量を削減しながら、駆動指令信号S4の平均値S5を精度良く求めることができる。
【0037】
なお、図示しないが、駆動軸のトルク変動に適用する場合は、駆動軸の回転変動を検出するセンサを設けて、駆動軸の回転変動とは逆位相の変動トルクの出力を指示する制振制御信号を生成するようにすればよい。
【0038】
図8、図9は、本発明の第2の実施の形態を示す。これは、運転指示信号S1に対する駆動指令信号S4のずれ(平均値S5のずれ)を適応アルゴリズムを用いて補正制御するものである。
【0039】
図8に示すように、指令信号制御部12は、運転指示信号S1をフィルタ処理する可変パラメータ処理部(適応フィルタ)20と、可変パラメータ処理部20の出力信号S8と制振制御信号S2との合成信号S3を生成する指令信号生成部13と、この合成信号S3をモータジェネレータ2の出力可能な指示値内に納まるように制限する指令信号制限部14と、この制限後の信号(駆動指令信号)S4の所定の時間における平均値S5を算出する平均値算出部15と、この平均値S5と運転指示信号S1との差S6ならびに運転指示信号S1によって可変パラメータ処理部20の可変パラメータ(フィルタ係数)Wを更新する適応アルゴリズム処理部(フィルタ係数更新部)21とからなる。
【0040】
この指令信号制御部12の処理は、図9に示すように、ステップ21、22にて、運転指示信号生成部10により生成された運転指示信号S1(n)と可変パラメータW(n)との積をとった可変パラメータ処理部20の出力信号S8と、制振制御信号生成部11により生成された制振制御信号S2(n)を足し合わせて、合成信号S3(n)を生成する。
【0041】
ステップ23〜27では、その合成信号S3(n)がモータジェネレータ2の出力範囲を超えているかを判断する。合成信号S3(n)がモータジェネレータ2の出力可能な最大値Smaxよりも大きい場合には指令信号制限部14の出力信号S4(n)をSmaxとし、最小値Sminよりも小さい場合には指令信号制限部14の出力信号S4(n)をSminとし、出力範囲内にあるならばS4(n)=S3(n)として、駆動指令信号S4(n)を生成する。
【0042】
ステップ28では、平均値算出部15において、駆動指令信号S4の過去mポイントの平均値S5(n)を算出する。
【0043】
ステップ29では、運転指示信号S1(n)と平均値S5(n)との差S6(n)を算出する。
【0044】
そして、ステップ30では、差S6(n)をエラー信号、運転指示信号S1(n)を基準信号として、適応アルゴリズムを用いて可変パラメータ処理部20の可変パラメータW(n)を更新する。
【0045】
この適応アルゴリズムは、2つの出力間の誤差の二乗の期待値が最小となるように可変パラメータW(n)を更新するLeast Mean Square(LMS)アルゴリズム等で、その更新式の例を次式(1)に示す。
【0046】
W(n+1)=W(n)−2・μS1(n)・S6(n) …(1)
ただし、μは可変パラメータWの最適値への近似速度やその安定性に関与する収束係数
このように適応アルゴリズムを用いれば、駆動指令信号S4のずれ(平均値S5のずれ)に対する補正を、短時間、高精度で容易に実施でき、したがってモータジェネレータ2の出力制御の安定性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態を示す構成図である。
【図2】モータジェネレータの制御ブロック構成図である。
【図3】指令信号制御部のブロック構成図である。
【図4】指令信号制御部の処理内容を示すフローチャートである。
【図5】指令信号制御部における信号波形図である。
【図6】指令信号制御部における信号波形図である。
【図7】指令信号制御部における信号波形図である。
【図8】第2の実施の形態の指令信号制御部のブロック構成図である。
【図9】指令信号制御部の処理内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 エンジン
2 モータジェネレータ
4 モータジェネレータ動作回路
5 モータジェネレータ制御装置
6 統合制御装置
7 エンジンの回転数センサ
8 モータジェネレータの回転数センサ
10 運転指示信号生成部
11 制振制御信号生成部
12 指令信号制御部
13 指令信号生成部
14 指令信号制限部
15 平均値算出部
16 調整部
20 可変パラメータ処理部
21 適応アルゴリズム処理部
Claims (4)
- エンジンの出力軸もしくは駆動伝達経路に接続されたモータジェネレータと、
モータジェネレータを用いてエンジン出力の補助もしくは回生を行う駆動回生量を指示するための運転指示信号を生成する運転指示信号生成部と、
モータジェネレータを用いてエンジンもしくは駆動軸のトルク変動を低減するための制振制御信号を生成する制振制御信号生成部と、
前記運転指示信号と制振制御信号との合成信号を生成する指令信号生成部と、
この合成信号をモータジェネレータの出力可能な指示値内に納まるように制限する指令信号制限部と、
この指令信号制限部の出力信号にしたがってモータジェネレータを運転するための動作信号を生成する動作信号生成部と、を備えると共に、
この指令信号制限部の出力信号の所定の時間における平均値を算出する平均値算出部と、
この平均値が前記運転指示信号の値となるように前記合成信号を調整する指令信号調整部と、を設けたことを特徴とするトルク変動低減装置。 - 請求項1に記載のトルク変動低減装置において、エンジンの回転周期×2/気筒数をトルク変動の基本周期Te、1以上の整数をiとしたとき、指令信号制限部の出力信号の平均値の算出時間をTe×iより選択することを特徴とするトルク変動低減装置。
- 請求項1に記載のトルク変動低減装置において、エンジンの回転周期×2/気筒数をトルク変動の基本周期Te、1以上の整数をiとしたとき、指令信号制限部の出力信号の平均値の算出時間をTe/iより選択することを特徴とするトルク変動低減装置。
- 請求項1〜3のいずれか1つに記載のトルク変動低減装置において、指令信号調整部は、適応アルゴリズムを用いて調整することを特徴とするトルク変動低減装置。
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