混合动力车辆的控制方法及混合动力车辆的控制装置

技术领域

本发明涉及一种混合动力车辆的控制方法及混合动力车辆的控制装置。

背景技术

在电动车辆中，已知有通过发动机等内燃机使发电机动作，将由发电机生成的电力供给驱动系统的电动机的结构。这样的电动车辆由于发电系统和驱动系统串联连接，所以被称为串联型的混合动力车辆。在这样的串联型混合动力车辆中，有可能产生各种固有振动，作为一例，可以列举在将发动机中发生的扭矩向发电机传递的轴中发生的扭转振动等固有振动。

在JP2015－074308A中公开了抑制电动车辆中发生的固有振动成分的技术。根据该技术，在对发电机的扭矩指令值的计算过程中，为了控制振动(减振)，在进行前馈(F/F)控制的同时，进行反馈(F/B)控制。

详细地说，首先，在计算对发电机的扭矩指令值时，对与期望的转数对应的指令值进行F/F滤波处理而计算出F/F扭矩指令值。同时，对转数的推定值与测量值的偏差进行F/B滤波处理而计算出F/B扭矩指令值。最终，将F/F扭矩指令值和F/B扭矩指令值相加，求出对发电机的最终扭矩指令值。通过使用这样的最终扭矩指令值来控制发电机，能够实现固有振动成分的降低。

另一方面，在发电系统中，有时在发动机与发电机之间作为声音振动对策而设置有衰减器等连接部。在这样的发电系统中，在发动机失火时等，在连接部会产生发动机的基本次数(固有振动成分)以外的周期干扰，有可能发生系统共振。由于成为这样的系统共振的原因的周期干扰与固有振动成分不同，所以，存在即使使用JP2015－074308A所公开的技术也无法降低的问题。

发明内容

于是，为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种混合动力车辆的控制方法及混合动力车辆的控制装置，能够实现抑制因固有振动成分以外的周期干扰引起的系统共振。

本发明的一方式的混合动力车辆的控制方法是具有：发动机与驱动轴连接且包含构成为与发动机连动旋转的发电机的发电系统、与发电系统连接且接收来自构成为能够充电的蓄电池的电力供给而进行驱动的驱动系统的混合动力车辆的控制方法。在该控制方法中，根据驱动系统的状态，求出对发电系统的转数指令值，以使发电系统的转数成为转数指令值的方式，求出对发电系统的扭矩指令值，对扭矩指令值进行抑制在发动机与发电机的连接部产生的固有振动成分的减振控制，计算出对发电系统的最终扭矩指令值，在可能发生因与固有振动成分不同的成分的振动引起的系统共振的情况下，不进行减振控制，而将扭矩指令值作为最终扭矩指令值。

附图说明

图1是第一实施方式的电动车辆的概略图。

图2是表示发电机控制器的详细结构的块图。

图3是表示发电控制器的控制的块图。

图4是表示减振控制的切换控制的流程图。

图5是表示比较例的发电系统的驱动状态的时序图。

图6是表示本实施方式的发电系统的驱动状态的时序图。

图7是表示第二实施方式的发电控制器的控制的块图。

图8是表示减振控制的切换控制的流程图。

图9是表示第三实施方式的发电控制器的控制的块图。

图10是表示减振控制的切换控制的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

(第一实施方式)

图1是第一实施方式的电动车辆的概略图。

电动车辆100具备：作为驱动源的驱动系统10、向驱动系统10供给电力的发电系统20、控制驱动系统10及发电系统20的控制系统30。另外，设置有获取向控制系统30的输入值的传感器组40。这样具备发电系统20与驱动系统10串联连接的结构的电动车辆被称为串联混合型。

在驱动系统10中，驱动电动机11经由减速器12及轴13与驱动轮14A、14B连接。另外，在驱动逆变器15中，从蓄电池16供给的直流电力被变换为交流电力。通过接收由驱动逆变器15变换后的交流电力的供给而使驱动电动机11旋转，由此对驱动轮14A、14B进行驱动。另外，在电动车辆100进行再生制动的情况下，在驱动电动机11中产生的交流电力在驱动逆变器15中被变换为直流后，向蓄电池16充电。这样，蓄电池16构成为能够充放电。

在发电系统20中，发动机21经由衰减器22与发电机23连接，发电机23通过发动机21的驱动而旋转，进行发电。由发电机23发电的交流电力在通过发电机逆变器24变换为直流电力后，向驱动系统10供给。

另外，衰减器22用于抑制从发动机21向发电机23传递的扭矩变动，作为一例，是设置在与发动机21的轴连接的内轮毂和与发电机23的轴连接的外轮毂之间的弹簧部件。这样构成的衰减器22能够吸收因内轮毂与和外轮毂的扭转而产生的扭矩变动。衰减器22是发动机21和发电机23的连接部的一例，例如，连接发动机21和发电机23的低刚性的轴也可以是连接部。

控制系统30基于从传感器组40输入的车速、加速器踏板操作量以及坡度等，控制驱动系统10以及发电系统20。控制系统30具备：综合控制整体的系统控制器31、控制驱动系统10的驱动电动机控制器32及蓄电池控制器33、控制发电系统20的发电机控制器34及发动机控制器35。

系统控制器31综合控制驱动电动机控制器32、蓄电池控制器33、发电机控制器34以及发动机控制器35的整体动作。另外，设置于系统控制器31内的发电控制部311控制蓄电池控制器33、发电机控制器34以及发动机控制器35。这样，对于发电系统20，通过控制发动机21的驱动以及发电机逆变器24来控制发电量。

系统控制器31根据从后述的传感器组40输入的驾驶者的加速器踏板操作量、车速以及坡度等车辆状态、从蓄电池控制器33输入的SOC以及可输入输出电力，生成对驱动系统10以及发电系统20的指令值。

发电控制部311为了在发电系统20中发电期望的电力，运算对发动机控制器35的扭矩指令值T*、以及对发电机控制器34的转数指令值ω

驱动电动机控制器32从驱动电动机11接收转数以及电压等的状态的输入。驱动电动机控制器32基于这些输入，为了实现由系统控制器31生成的扭矩指令值T*，通过进行驱动逆变器15的开关控制，对驱动电动机11施加期望的交流电力，得到期望的扭矩。

蓄电池控制器33构成为能够与蓄电池16进行双向通信，基于在蓄电池6中充放电的电流以及电压来计量SOC(充电状态：State Of Charge)，输出给系统控制器31。同时，蓄电池控制器33根据蓄电池16的温度、内部电阻以及SCO等运算蓄电池16的可输入输出电力，并输出给系统控制器31。

发电机控制器34构成为能够检测发电机23的旋转状态，并且对发电机逆变器24进行开关控制，以使发电机23以由发电控制部311生成的转数指令值ω

发动机控制器35根据发动机21的转数和温度，控制发动机21的节气门、点火正时、燃料喷射量，使得以从系统控制器31指令的扭矩指令值T*进行驱动。

传感器组40具备：车速传感器41、加速器开度传感器42和坡度传感器3。车速传感器41与驱动轮14A、14B等并列设置，通过测量驱动轮14A、4B的转数来获取电动车辆100的速度。加速器开度传感器42获取加速器踏板的操作量。坡度传感器43检测电动车辆100的行驶路的坡度。通过车速传感器41、加速器开度传感器42以及坡度传感器43获取的车速、加速器踏板操作量以及坡度被输入到系统控制器31。另外，本实施方式的传感器组40所包含的传感器是一例，控制系统30也可以根据来自其他传感器的输入进行控制。

图2是表示发电机控制器34的详细结构的块图。发电机23与以扭矩指令值T*驱动的发动机21连动旋转。而且，发电机控制器34控制发电机逆变器24，以使发电机23以转数指令值ω

发电机控制器34具备：发电控制器341、电流指令值运算器342、电流控制器343、三相二相电流变换器344、dq轴加法器345d、345q、解耦控制器346以及二相三相电压变换器347。以下，对这些结构的详细动作进行说明。

发电控制器341接收由系统控制器31生成的转数指令值ω

电流指令值运算器342接收由发电控制器341生成的最终扭矩指令值T

电流控制器343从电流指令值运算器342接收dq轴电流指令值I

另外，三相二相电流变换器344通过对由设置在发电机逆变器24与发电机23之间的UV轴电流传感器23U、23V检测出的UV轴电流测量值i

而且，在电流控制器343的后段设置有dq轴加法器345d、345q。dq轴加法器345d、345q分别将从电流控制器343输出的dq轴电压指令值V

另外，解耦控制器346从三相二相电流变换器344接收dq轴电流测量值I

二相三相电压变换器347在接收到从dq轴加法器345d、345q输出的最终dq轴电压指令值V

发电机逆变器24根据UVW相电压指令值V

在此，如果将在发电控制器341中生成的最终扭矩指令值T

图3是表示发电控制器341的控制的块图。在该图中，用单点划线表示发电控制器341，并且表示了控制对象的发电设备200。

发电控制器341根据来自系统控制器31的转数指令值ω

发电控制器341包括：转数控制部51、减振控制部52、减振控制切换判定部53。

转数控制部51接收由系统控制器31(图3中未图示)生成的转数指令值ω

在减振控制部52中，进行前馈(F/F)控制及反馈(F/B)控制。详细地说，减振控制部52具有：与F/F控制相关联的模式匹配部521、F/F开关522、与F/B控制相关联的干扰观测器523、F/B开关524。

模式匹配部521由Gm(s)/Gp(s)的滤波器构成，进行抑制传递系统的振动的F/F控制。即，通过对扭矩指令值T*进行Gm(s)/Gp(s)的滤波处理，进行减振效果高的F/F控制，生成模式匹配扭矩T

F/F开关522根据来自减振控制切换判定部53的输入，切换有无模式匹配部521对从转数控制部51输出的扭矩指令值T*进行的滤波处理。在F/F开关522接通的情况下，经过了模式匹配部521的模式匹配扭矩T

干扰观测器523包括：干扰推定块5231、减法器5232以及F/B滤波器5233。干扰观测器523基于来自F/F开关522的最终扭矩指令值T

干扰推定块5231通过对从F/F开关522输出的最终扭矩指令值T

减法器5232从由干扰推定块5231计算出的转数推定值ω

F/B滤波器5233通过对由减法器5232计算出的偏差Δω

F/B开关524根据来自减振控制切换判定部53的输入，切换有无应用由干扰观测器523计算出的干扰推定扭矩T

加法器525将从F/F开关522输出的F/F扭矩T

减振控制切换判定部53切换减振控制部52内的F/F开关522以及F/B开关524。另外，该切换控制的详细情况如图4所示。

图4是表示基于减振控制切换判定部53的减振控制切换控制的流程图。另外，该减振切换控制作为程序存储在构成控制系统30的控制器中。

在步骤S1中，减振控制切换判定部53判定是否从系统控制器31接收到表示发动机21的失火的失火判定标志FLG。减振控制切换判定部53在接收到失火判定标志FLG的情况下(S1：是)，接着进行步骤S2的处理。另一方面，减振控制切换判定部53在未接收到失火判定标志FLG的情况下(S1：否)，接着进行步骤S3的处理。

在步骤S2中，减振控制切换判定部53使F/F开关522以及F/B开关524都断开，停止F/F以及F/B双方的减振控制。

在步骤S3中，减振控制切换判定部53使F/F开关522以及F/B开关524都接通，开始F/F以及F/B双方的减振控制。

这样，在未接收到失火判定标志FLG的通常运转时，减振控制切换判定部53使F/F开关522以及F/B开关524都接通而运转。即，进行F/F控制和F/B控制，将模式匹配扭矩T

另一方面，在接收到失火判定标志FLG的情况下，减振控制切换判定部53使F/F开关522以及F/B开关524都断开而运转。即，不进行F/F控制及F/B控制，而将用于转数控制的扭矩指令值T*作为F/F扭矩T

在此，在发动机21失火的情况下，会产生发电设备200的固有振动成分以外的手动干扰。因此，即使使用利用了发电设备200的传递特性Gp(s)的F/F控制、以及利用了来自发电设备200的输出的F/B控制，也有可能无法减振。其结果是，在衰减器22的扭转角度超过允许范围的状态下，会产生固有振动成分以外的周期干扰，如果进行减振控制，则会因该周期干扰而发生系统共振。另外，这样的衰减器22中的现象被称为“触底”。

于是，通过减振控制切换判定部53使F/F开关522以及F/B开关524都断开，避免了系统共振，其结果是，能够使衰减器22中的扭转角的输入不超过允许范围而抑制发生触底，因此能够防止系统共振的发生。

在此，使用图5、图6说明通过进行本实施方式所示的减振控制切换判定而得到的效果。

图5是表示比较例的发电系统20的驱动状态的时序图。在该图的例子中，没有设置本实施方式那样的减振控制切换判定部53，在全部时间带进行F/F控制以及使用了F/B控制的减振控制。

图6是表示本实施方式的发电系统20的驱动状态的图。因此，设置有减振控制切换判定部53，在发动机21失火时，停止减振控制。

图5、图6都从上方示出了发动机21的转数、发电机23的驱动扭矩以及衰减器22的扭转扭矩这三种参数的变化。详细地说，示出了在使发动机21的转数随着时间的经过而变大的情况下的、发电机23的产生扭矩以及衰减器22中的扭转扭矩。

比较两者，特别是在图中央附近的时间带中，图6的例子与图5的例子相比，扭矩中产生的振幅小。因此，由于衰减器22中的扭矩不会超过允许范围(不会发生触底)，因此能够抑制发动机21与发电机23之间的轴的扭转角变大，能够抑制因固有频率以外的成分引起的系统共振的发生。

另外，在本实施方式中，说明了在发电机控制器34的转数ω

根据第一实施方式，能够得到以下的效果。

使用第一实施方式的控制方法的电动车辆100是驱动系统10和发电系统20串联连接的串联混合型，使用最终扭矩指令值T

在系统控制器31的发电控制部311中，求出根据驱动系统10的状态求出的转数指令值ω

例如，如果发动机21失火，在发电设备200中产生因固有频率以外的成分引起的系统共振，则衰减器22中的扭转角度会超过允许范围，有可能产生固有振动成分以外的振动(周期干扰)。在产生该振动的情况下，如果进行去除固有振动成分的减振控制，则会发生系统共振。因此，在可能产生可能成为系统共振的原因的振动(周期干扰)的情况下，即在检测出发动机21的失火的情况下，减振控制切换判定部53以不进行减振控制的方式进行切换，由此能够抑制系统共振。

特别是，若发生系统共振，则在连接发动机21和发电机23的衰减器22中，扭转角度会超过允许范围，发动机21的扭矩不能适当地传递到发电机23，有可能产生大的振动和声音。但是，由于通过减振控制切换判定部53断开减振控制来抑制系统共振，因此能够抑制衰减器22中的扭矩传递的异常的发生。

另一方面，在未确认到发动机21的失火，减振控制切换判定部53未接收到失火标志的情况下，接通开关522、524来进行减振控制。其结果是，能够对衰减器22的扭转固有振动成分和来自发动机21的周期干扰(扭矩脉动等)进行减振控制。

另外，根据第一实施方式的电动车辆100的控制方法，在减振控制部52中，模式匹配部521进行降低扭转振动成分的前馈控制，由此计算出作为第一指令值的模式匹配扭矩T

通过进行这样的减振控制，在不发生系统共振的情况下，能够抑制衰减器22的扭转固有振动成分和来自发动机21的周期干扰(扭矩脉动等)，因此能够抑制发电设备200的固有振动成分，稳定地驱动发电系统20。

(第二实施方式)

在第一实施方式中，说明了在发动机21失火时抑制减振控制的例子，但不限于此。在第二实施方式中，作为抑制减振控制的条件，对转数较高的情况的例子进行说明。

图7是表示第二实施方式的发电控制器341的控制的块图。与图3所示的第一实施方式的发电控制器341的块图相比，向减振控制切换判定部53的输入变更为从发电设备200输出的转数ω

图8是表示减振控制切换判定部53的减振控制切换控制的流程图。

在步骤S1中，减振控制切换判定部53判定从发电设备200输出的转数ω

减振控制切换判定部53在转数ω

这样，在转数ω

在此，发动机21与连接于驱动轮的比较大型的装置不同，仅用于发电，因此失火的可能性高。当发动机21失火时，产生固有振动成分以外的振动(周期干扰)，发生系统共振的可能性大。于是，在发动机21正在燃烧那样的发电机23的转数ω

另外，如果在发动机21起动时比较转数ω

根据第二实施方式，能够得到以下的效果。

根据第二实施方式的电动车辆100的控制方法，在发动机21起动后的转数ω

另一方面，在转数ω

另外，与进行失火判定的情况相比，通过使用转数ω

根据第二实施方式的电动车辆100的控制方法，将在使用了转数ω

(第三实施方式)

在第二实施方式中，作为抑制减振控制的条件，说明了转数比较高的情况的例子，但不限于此。在第三实施方式中，作为抑制减振控制的条件，对使用发电设备200(发动机21/发电机23)的输出的例子进行说明。

图9是表示第三实施方式的发电控制器341的控制的块图。与图3所示的第二实施方式的发电控制器341的块图相比，从积分器54向减振控制切换判定部53输入发电设备200的输出。

详细地说，当积分器54从发电设备200接收到转数ω

图10是表示减振控制切换判定部53的减振控制切换控制的流程图。

在步骤S1中，减振控制切换判定部53判定发电设备200的输出P是否为正。减振控制切换判定部53在输出P为正的情况下(S1：是)，接着进行步骤S2的处理，抑制减振控制。另一方面，减振控制切换判定部53在输出P为负的情况下(S1：否)，接着进行步骤S3的处理，进行减振控制。

这样，在输出P为正的情况下，减振控制切换判定部53使F/F开关522以及F/B开关524都接通而运转。另一方面，在输出P为负的情况下，减振控制切换判定部53使F/F开关522以及F/B开关524都断开而运转。

在此，在输出P为正的情况下，发电机23为再生状态，进行发动机21的电动回转。因此，发生因失火引起的系统共振的可能性较低，所以通过接通减振控制能够抑制发电设备200的振动。另一方面，在输出P为负的情况下，发电机23进行发电，进行发动机21的燃烧。因此，发生因失火引起的系统共振的可能性比电动回转状态高，所以将减振控制设为断开。其结果是，能够避免输入衰减器22中的允许范围的扭转角，抑制较大振动的发生，其结果是，能够抑制因固有振动成分以外的振动(周期干扰)引起的系统共振的发生。

另外，在第三实施方式中，将转数ω

根据第三实施方式，能够得到以下的效果。

根据第三实施方式的电动车辆100的控制方法，在发电机23的输出P较小的情况下，由于发电机23发电，所以发动机21进行点燃，由于失火等而发生因固有振动成分以外的振动(周期干扰)所引起的系统共振的可能性较高，所以抑制减振控制。由此，可抑制系统共振的发生，其结果是，避免输入衰减器22中的允许范围的扭转角，可抑制大的振动的发生，其结果是，能够抑制因固有振动成分以外的振动引起的系统共振的发生。另一方面，在发电机23的输出P比较大的情况下，发动机21进行电动回转，难以发生固有振动成分以外的振动，难以发生系统共振，因此通过进行减振控制能够降低振动。

根据第三实施方式的电动车辆100的控制方法，将在使用了发电机23的输出P的减振控制的切换判定中使用的阈值P

另外，在第一实施方式中使用失火判定标志FLG、在第二实施方式中使用转数ω

另外，关于第一至第三实施方式中的判定条件，可以分别使用，也可以进行组合来判定有无减振控制。

另外，本发明并不限定于上述的实施方式，当然可以在权利请求范围所记载的技术思想的范围内进行各种变更。