JP7725923B2 - 車両制御方法、及び、車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、発電機が発電した電力によってバッテリを充電する車両を制御する車両制御方法、及び、車両制御装置に関する。

特許文献１には、車両駆動用にエンジン及びモータジェネレータを備えるハイブリッド車両が記載されている。このハイブリッド車両では、エンジンを用いてモータジェネレータが駆動され、かつ、回転数を一定に保つようにモータジェネレータの回転数制御が行われる。

特開２００８－０３０５６０号公報

車両は、エンジン等の動力源と、動力源によって駆動される発電機と、発電機が発電した電力によって充電されるバッテリを有する発電システムを備える場合がある。このような発電システムを備える車両においては、バッテリに対して安定的に電力を供給するため、発電機の回転数検出値をフィードバックする回転数制御によって、発電機の回転数が制御される場合がある。

しかし、車両駆動系で使用される回転数制御をそのまま発電システムの回転数制御に適用すると、バッテリを保護する観点において不具合が生じる。

具体的には、車両駆動系で行われる回転数制御は、様々な外乱に対応し得るようにするため、通常は可能な限り高応答化されている。一方、例えばバッテリが低温であるときには、バッテリを保護するために、バッテリの入力電力や出力電力が制限されることがある。したがって、高応答化された車両駆動系用の回転数制御では、バッテリの保護が必要な場合にエンジンのトルク脈動等による外乱に対して過敏に応答し、バッテリへの入力電圧が、制限された入力可能電圧を超過することがある。このため、車両駆動系用の高応答な回転数制御を発電システムの回転数制御として採用すると、発電機が追従するための十分なトルクリミットが設定できず、トルク制御を行っているエンジンは過回転（いわゆるオーバーレブ）に至ってしまうという問題がある。

本発明は、動力源によって駆動される発電機が発電した電力によって充電されるバッテリを有する車両に関して、バッテリを保護する必要があるシーンにおいて、バッテリに入力する電力変動を抑制し得る車両制御方法及び車両制御装置を提供することを目的とする。

本発明のある態様は、動力を発生する動力源と、その動力によって駆動される発電機と、発電機が発電した電力によって充電されるバッテリと、を有する車両を制御する車両制御方法である。この車両制御方法では、発電機の回転状態をフィードバックする回転数制御により、前記発電機の回転数が制御される。また、バッテリの温度、電圧、電流、及び／または、充電率に基づいて、バッテリの入力可能電圧及び／またはバッテリの出力可能電圧を算出し、入力可能電圧及び／または出力可能電圧に基づいて、バッテリの保護が必要か否か判断される。そして、バッテリの保護が必要であると判断されたときに、バッテリの保護が必要でないときと比較して、回転数制御の応答性が低減される。

本発明によれば、動力源によって駆動される発電機が発電した電力によって充電されるバッテリを有する車両に関して、バッテリを保護する必要があるシーンにおいて、バッテリに入力する電力変動を抑制し得る車両制御方法及び車両制御装置を提供することができる。

図１は、電動車両の概略構成を示す説明図である。 図２は、発電機コントローラの構成を示すブロック図である。 図３は、回転数制御部の構成を示すブロック図である。 図４は、比較例の制御によるエンジントルク、回転数検出値、及び、バッテリへの入力電力を示すグラフである。 図５は、第１実施形態の制御によるエンジントルク、回転数検出値、及び、バッテリへの入力電力を示すグラフである。 図６は、第２実施形態の回転数制御部の構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

［第１実施形態］
図１は、電動車両１００の概略構成を示す説明図である。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及び発電システム１２を備える。

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は充電可能である。本実施形態では、バッテリ１０は、少なくとも発電システム１２が発電した電力によって充電される。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Ｖ_ｄｃという）は図示しないセンサ等によって検出可能である。

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。

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。したがって、駆動モータ１１が、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。

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。

発電システム１２は、バッテリ１０を充電する電力を発電するシステムである。すなわち、本実施形態の電動車両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。発電システム１２は、エンジン１７、及び、発電機１８を備える。

エンジン１７は、いわゆる内燃機関であり、発電システム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、発電システム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。

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。このようにエンジン１７を空回しさせる動作態様は、モータリングと称される。

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発電機である。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Ｉ_ｄであり、発電機１８のｑ軸電流の検出値はｑ軸電流Ｉ_ｑである。ｄ軸電流Ｉ_ｄ及びｑ軸電流Ｉ_ｑ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Ｉ_ｄ及びｑ軸電流Ｉ_ｑをｄｑ軸電流Ｉ_ｄ，Ｉ_ｑと総称する場合がある。この他、発電機１８の回転数の検出値（以下、単に回転数検出値ω_ｇという）は図示しないセンサ等によって適宜検出可能である。なお、回転数検出値ω_ｇは、発電機１８の回転状態を表すパラメータの一形態である。本実施形態では、各種制御において、発電機１８の回転状態を表すパラメータとして回転数検出値ω_ｇを用いるが、回転数検出値ω_ｇの代わりに、発電機１８の回転速度等、発電機１８の回転状態を表すその他のパラメータを用いることができる。

電動車両１００は、上記の発電システム１２等の他に、走行等の制御及び発電システム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。

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の温度、入力及び／または出力に係る電圧、電流、内部抵抗、並びに、充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）等、バッテリ１０の状態を表す各種パラメータは車両情報である。この他、発電システム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の回転数検出値ω_ｇ、ｄ軸電流Ｉ_ｄ、及び、ｑ軸電流Ｉ_ｑ等、及び、エンジン１７の回転数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Ｖ_ｄｃは車両情報である。これらの車両情報は、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。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。

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、モータトルク指令値を演算する。モータトルク指令値は、駆動モータ１１が出力すべき目標のトルクを表す指令値である。したがって、システムコントローラ２１は、電動車両１００の駆動に関し、モータトルク指令値を演算するモータトルク指令値演算部として動作する。モータトルク指令値は、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，入力可能電力（入力可能電圧及び／または入力可能電流），出力可能電力（出力可能電圧及び／または出力可能電流）、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。

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、発電システム１２によって発電すべき電力の目標値である。したがって、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。

発電制御部２６は、目標発電電力に基づいて、発電システム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ω_ｇ ^＊と、エンジントルク指令値Ｔ_Ｅ ^＊と、を演算し、これらに基づいて発電システム１２を動作させる。

発電機回転数指令値ω_ｇ ^＊は、発電システム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についての目標値（指令値）である。発電機回転数指令値ω_ｇ ^＊は、発電機コントローラ２４に入力される。

エンジントルク指令値Ｔ_Ｅ ^＊は、発電システム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についての目標値（指令値）である。エンジントルク指令値Ｔ_Ｅ ^＊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ω_ｇを監視する。

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。

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。

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。

バッテリコントローラ２３は、バッテリ１０の温度、電圧、電流、内部抵抗、及びＳＯＣ等、バッテリ１０の状態を表すパラメータ（車両情報）を、図示しないセンサ等により、または、演算等により、取得する。例えば、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の入力可能電力や出力可能電力を演算する。入力可能電力や出力可能電力の演算結果は、システムコントローラ２１に出力される。

この他、バッテリコントローラ２３は、バッテリ１０を保護する必要性を判断する。すなわち、バッテリコントローラ２３は、バッテリ１０に関する保護要否判断部として機能する。バッテリ１０を保護する必要性は、例えば、バッテリ１０の温度、電圧、電流、及び／または、ＳＯＣ等、バッテリ１０に関する各種のパラメータに基づいて判断される。また、バッテリ１０に対する入力電圧を制限する必要があるときに、及び／または、バッテリ１０からの出力電力を制限する必要があるときに、バッテリ１０を保護する必要があると判断される。典型的には、バッテリ１０が低温であるときに、バッテリ１０を保護する必要があると判断される。バッテリコントローラ２３は、バッテリ１０を保護する必要性に関する判断結果を、バッテリ保護フラグＦＬＧとして、システムコントローラ２１に出力する。システムコントローラ２１は、バッテリ保護フラグＦＬＧは、発電制御部２６を介して、発電機コントローラ２４に入力する。発電機コントローラ２４においては、バッテリ保護フラグＦＬＧは、バッテリ１０の入力可能電力及び／または出力可能電力等の制限状態を表す。

なお、本実施形態においては、バッテリコントローラ２３がバッテリを保護する必要性を判断するが、システムコントローラ２１がバッテリ１０を保護する必要性を判断してもよい。この場合、システムコントローラ２１がバッテリ１０に関する保護要否判断部を構成する。

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ω_ｇ ^＊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ように発電機１８を動作させる。本実施形態では、発電機コントローラ２４は、回転数検出値ω_ｇをフィードバックする回転数制御により、発電機１８の回転数を制御する。発電機コントローラ２４の構成については、詳細を後述する。

エンジンコントローラ２５は、動力源であるエンジン１７の動作を制御する動力源コントローラである。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Ｔ_Ｅ ^＊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。

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。

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。したがって、上記の各種コントローラの全体が、電動車両１００を制御する車両制御装置を構成する。

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、発電制御部２６、及び、バッテリコントローラ２３は、特に直接的に発電システム１２の制御に関連するコントローラである。したがって、発電機コントローラ２４、エンジンコントローラ２５、発電制御部２６、及び、バッテリコントローラ２３は、発電システム１２を制御する発電システム制御装置１０１を構成する。

＜発電機コントローラの構成＞
図２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２に示すように、発電機コントローラ２４は、回転数制御部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。

回転数制御部３１は、発電機回転数指令値ω_ｇ ^＊、回転数検出値ω_ｇ、及び、バッテリ保護フラグＦＬＧに基づいて、回転数制御モードのための最終的なトルク指令値である最終トルク指令値Ｔω^＊を演算する。最終トルク指令値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。最終トルク指令値Ｔω^＊は、電流指令値演算部３２に入力される。回転数制御部３１の構成については、詳細を後述する。

電流指令値演算部３２は、最終トルク指令値Ｔω^＊、回転数検出値ω_ｇ、バッテリ電圧Ｖ_ｄｃを用いて、発電機１８のｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊及びｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊を演算する。ｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊は、最終トルク指令値Ｔω^＊に応じたトルクを実現するために、発電機１８のｄ軸電流Ｉ_ｄを指令する指令値である。同様に、ｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊は、最終トルク指令値Ｔω^＊に応じたトルクを実現するために、発電機１８のｑ軸電流Ｉ_ｑを指令する指令値である。ｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊及びｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊は電流制御部３３に入力される。

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Ｉ_ｄ ^＊、ｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊、ｄ軸電流Ｉ_ｄ、ｑ軸電流Ｉ_ｑ、及び、回転数検出値ω_ｇを用いて、発電機１８のｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊を演算する。ｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊は、発電機１８のｄ軸電圧Ｖ_ｄを指令する指令値である。同様に、ｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊は、発電機１８のｑ軸電圧Ｖ_ｑを指令する指令値である。ｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊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Ｖ_ｄ ^＊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Ｖ_ｑ ^＊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Ｖ_ｑ ^＊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。

非干渉化制御部３４は、ｄ軸電流Ｉ_ｄ及びｑ軸電流Ｉ_ｑ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Ｖ_ｄ ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊から減算される。

電流変換器３５は、三相電流Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗをｄｑ軸電流Ｉ_ｄ，Ｉ_ｑに変換する。三相電流Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗ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Ｉ_ｕとＶ相電流Ｉ_ｖが検出され、電流変換器３５はＷ相電流Ｉ_ｗを演算によって求める。ｄｑ軸電流Ｉ_ｄ，Ｉ_ｑ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。

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）Ｖ_ｕ ^＊，Ｖ_ｖ ^＊，Ｖ_ｗ ^＊を演算する。これらの三相電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊，Ｖ_ｖ ^＊，Ｖ_ｗ ^＊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Ｖ_ｕ、Ｖ相電圧Ｖ_ｖ、及び、Ｗ相電圧Ｖ_ｗを印加する。その結果、発電機１８は、最終トルク指令値Ｔω^＊に応じた回転数及びトルクで駆動される。

＜回転数制御部の構成＞
図３は、回転数制御部３１の構成を示すブロック図である。図３に示すように、回転数制御部３１は、モデルマッチング補償部４１、外乱オブザーバ４２、及び、トルク指令値演算部４３を備える。

モデルマッチング補償部４１は、発電機１８の回転数（回転数検出値ω_ｇ）を発電機回転数指令値ω_ｇ ^＊に追従させる補償処理（以下、単にモデルマッチングという）を行う。モデルマッチング補償部４１は、第１モデルマッチングゲイン乗算部５１、モデルマッチングフィルタ５２、減算部５３、及び、第２モデルマッチングゲイン乗算部５４を備える。

第１モデルマッチングゲイン乗算部５１は、発電機回転数指令値ω_ｇ ^＊に、第１モデルマッチングゲインｇｃを乗算する。第１モデルマッチングゲインｇｃは、モデル化した発電システム１２の合計イナーシャＪ、発電機１８、エンジン１７、及び、ギア等の合計イナーシャの設計値Ｊ′、粘性摩擦係数の設計値Ｃ′、目標応答の時定数Ｔ_ｍを用いて、下記の式（１）で表される。なお、合計イナーシャＪ及び合計イナーシャの設計値Ｊ′は発電機軸に換算した値である。また、合計イナーシャの設計値Ｊ′及び粘性摩擦係数の設計値Ｃ′は、実際の制御対象の特性と等しくなるように設定されている。時定数Ｔ_ｍは、原則として、制御安定性が損なわれない限度においてモデルマッチング補償部４１が可能な限り機敏に応答するように、定められる。以下においては、このようにモデルマッチング補償部４１が可能な限り機敏に応答するように定めた時定数Ｔｍを、モデルマッチング補償部４１の基準時定数という。

モデルマッチングフィルタ５２は、モデルマッチング補償部４１にフィードバックされる回転数検出値ω_ｇに対して施されるフィルタである。モデルマッチングフィルタ５２は、例えば、ローパスフィルタであり、下記の式（２）に示す伝達特性Ｈ_ｍｍ（ｓ）によって表される。「ｓ」はラプラス演算子である。

減算部５３は、第１モデルマッチングゲインｇｃが乗じられた発電機回転数指令値ω_ｇ ^＊（すなわちｇｃ・ω_ｇ ^＊）から、モデルマッチングフィルタ５２で処理された回転数検出値ω_ｇ（すなわちＨ_ｍｍ（ｓ）・ω_ｇ）を減算する。減算部５３による演算結果は、第２モデルマッチングゲイン乗算部５４に入力される。

第２モデルマッチングゲイン乗算部５４は、減算部５３の出力に対して、第２モデルマッチングゲインｃｐを乗算する。第２モデルマッチングゲインｃｐは、下記の式（３）で表される。

モデルマッチング補償部４１は、第２モデルマッチングゲイン乗算部５４の出力を、第１トルク目標値Ｔω_１ ^＊として、トルク指令値演算部４３に出力する。第１トルク目標値Ｔω_１ ^＊は、上記のとおり、モデルマッチングによって決定される発電機トルクの目標値である。

外乱オブザーバ４２は、外乱を抑制するためにフィードバックするトルク目標値（以下、第２トルク目標値Ｔω_２ ^＊）を、最終トルク指令値Ｔω^＊と、回転数検出値ω_ｇと、外乱オブザーバフィルタと、を用いて演算する。最終トルク指令値Ｔω^＊は、第１トルク目標値Ｔω_１ ^＊に第２トルク目標値Ｔω_２ ^＊をフィードバックした最終的な発電機トルクの指令値である。本実施形態においては、外乱オブザーバ４２は、第１外乱オブザーバフィルタ５６、第２外乱オブザーバフィルタ５７、及び、減算部５８を備える。

第１外乱オブザーバフィルタ５６は、最終トルク指令値Ｔω^＊に基づいて、第２トルク目標値Ｔω_２＊を演算するための第１項（第１要素）Ｔω_２ａ ^＊を演算するフィルタである。第１外乱オブザーバフィルタ５６は、例えば、バンドパスフィルタＨ（ｓ）によって構成される。第１外乱オブザーバフィルタ５６を構成するバンドパスフィルタＨ（ｓ）は、時定数Ｔｈを用いて、下記の式（４）で表される。時定数Ｔｈは、原則として、制御安定性が損なわれない限度において外乱オブザーバ４２が外乱に対して可能な限り機敏に応答するように、定められる。以下では、このように外乱オブザーバ４２が外乱に対して可能な限り機敏に応答するように定めた時定数Ｔｈを、外乱オブザーバ４２の基準時定数という。

第２外乱オブザーバフィルタ５７は、回転数検出値ω_ｇに基づいて、第２トルク目標値Ｔω_２ ^＊を演算するための第２項（第２要素）Ｔω_２ｂ ^＊を演算するフィルタである。第２外乱オブザーバフィルタ５７は、例えば、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。伝達特性Ｇｐ′（ｓ）は、トルク入力から回転数（回転数検出値ω_ｇ）までの伝達特性のモデルであり、下記の式（５）によって表される。

減算部５８は、第１項Ｔω_２ａ ^＊から第２項Ｔω_２ｂ ^＊を減算することにより、第２トルク目標値Ｔω_２ ^＊を演算する。減算部５８の演算結果である第２トルク目標値Ｔω_２ ^＊は、トルク指令値演算部４３に入力される。

トルク指令値演算部４３は、モデルマッチング補償部４１から取得する第１トルク目標値Ｔω_１ ^＊に、外乱オブザーバ４２から取得する第２トルク目標値Ｔω_２ ^＊をフィードバックすることにより、最終トルク指令値Ｔω^＊を演算する。本実施形態では、トルク指令値演算部４３は、加算器であり、第１トルク目標値Ｔω_１ ^＊に第２トルク目標値Ｔω_２ ^＊を加算することにより、最終トルク指令値Ｔω^＊を演算する。発電機１８は、この最終トルク指令値Ｔω＊にしたがって駆動される。

なお、最終トルク指令値Ｔω^＊には、エンジン１７の圧縮反力、燃焼トルク脈動、及び、異常燃焼等の外乱によるトルク（外乱トルクＴ_ｄ）が重畳される場合がある。また、発電機１８の回転数検出値ω_ｇには、エンジン１７で生じる外乱等に起因して、外乱回転数ω_ｄが重畳される場合がある。この他、図４においては、制御対象である発電システム１２を伝達関数Ｇｐ（ｓ）で表している。伝達関数Ｇｐ（ｓ）は、発電システム１２の合計イナーシャＪ、及び、粘性摩擦係数Ｃを用いて、下記の式（６）で表される。

回転数制御部３１の基本的構成は上記のとおりである。その上で、本実施形態では、回転数制御部３１は、バッテリ１０の保護が必要であると判断されたときに、バッテリ１０の保護が必要でないときと比較して、回転数制御の応答性を低減させる。

このため、回転数制御部３１を構成する各部のうち、モデルマッチング補償部４１及び／または外乱オブザーバ４２は、バッテリ保護フラグＦＬＧが入力されるように構成される。そして、回転数制御部３１は、バッテリ保護フラグＦＬＧに応じて、モデルマッチング補償部４１の特性、及び／または外乱オブザーバ４２の特性を調整することにより、上記回転数制御の応答性を低減させる。回転数制御部３１は、バッテリ保護フラグＦＬＧによってバッテリ１０の保護が必要であると判断されるときに、すなわち、バッテリ１０への入力電圧及び／またはバッテリ１０の出力電圧が制限されているときに、回転数制御の応答性を低減する。

以下では、一例として、回転数制御部３１は、モデルマッチング補償部４１の応答性が低減するようにモデルマッチング補償部４１の特性を調整し、かつ、外乱オブザーバ４２の応答性が低減するように外乱オブザーバ４２の特性を調整するものとする。すなわち、回転数制御部３１は、モデルマッチング補償部４１及び外乱オブザーバ４２の応答性を両方とも低下させることにより、回転数制御の応答性を低減する。

モデルマッチング補償部４１の特性は次のように調整される。すなわち、バッテリ１０の保護が必要であるときに、回転数制御部３１は、モデルマッチング補償部４１の時定数を、バッテリ１０の保護が必要でないときの基準時定数（Ｔｍ）よりも増加させる。これにより、例えば、モデルマッチングフィルタ５２の時定数が増加する。したがって、エンジン１７の外乱等によって回転数検出値ω_ｇに急峻な変化が生じても、このような急峻な変化はモデルマッチングフィルタ５２で平滑化される。このため、エンジン１７の外乱等に対して、モデルマッチングの応答性は低減される。

モデルマッチング補償部４１の時定数を低減する程度、すなわち低減後の時定数の値は、例えば、具体的な発電システム１２の構成に応じて適合により予め定められる。なお、回転数制御部３１は、モデルマッチングに関して、低減後の時定数の値を、バッテリ１０への入力電圧及び／またはバッテリ１０からの出力電圧に対する制限の程度に応じて、調整することができる。例えば、回転数制御部３１は、バッテリ１０の入力可能電圧Ｐ_ｌｉｍ及び／または出力可能電圧に応じて、低減後の時定数を変化させる場合がある。

また、外乱オブザーバ４２の特性は次のように調整される。すなわち、バッテリ１０の保護が必要であるときに、回転数制御部３１は、外乱オブザーバ４２の時定数を、バッテリ１０の保護が必要でないときの基準時定数（Ｔｈ）よりも増加させる。これにより、バンドパスフィルタＨ（ｓ）で構成される第１外乱オブザーバフィルタ５６の時定数が増加する。また、バンドパスフィルタＨ（ｓ）を含む第２外乱オブザーバフィルタ５７においても、バンドパスフィルタＨ（ｓ）部分の時定数が増加する。したがって、エンジン１７の外乱等によって回転数検出値ω_ｇに急峻な変化が生じても、このような急峻な変化は外乱オブザーバ４２内では平滑化される。このため、エンジン１７の外乱等に対して、外乱オブザーバ４２の応答性は低減される。

外乱オブザーバ４２の時定数を低減する程度、すなわち低減後の時定数の値は、具体的な発電システム１２の構成に応じて適合により予め定められる。なお、回転数制御部３１は、外乱オブザーバ４２に関して、低減後の時定数の値を、バッテリ１０への入力電圧及び／またはバッテリ１０からの出力電圧に対する制限の程度に応じて、調整することができる。例えば、回転数制御部３１は、バッテリ１０の入力可能電圧Ｐ_ｌｉｍ及び／または出力可能電圧に応じて、低減後の時定数を変化させる場合がある。

＜作用＞
以下、上記のように構成される車両制御装置の作用について説明する。

図４は、比較例の制御による（Ａ）エンジントルクＴ_Ｅ、（Ｂ）回転数検出値ω_ｇ、及び、（Ｃ）バッテリ１０への入力電力Ｐを示すグラフである。この比較例は、バッテリ１０の入力電圧及び／または出力電圧に対する制限を実施しているか否かに関わらず、モデルマッチング補償部４１の時定数を基準時定数（Ｔｍ）とし、かつ、外乱オブザーバ４２の時定数を基準時定数（Ｔｈ）に設定している例である。そして、図４は、バッテリ１０の保護（入力電圧及び／または出力電圧の制限）が実施されている状況下で、エンジン１７の外乱が入力されたときのエンジントルクＴ_Ｅ、回転数検出値ω_ｇ、及び入力電力Ｐを示している。図４の各グラフの横軸は時間（例えば秒）である。

バッテリ１０の保護が実施されている状況下でエンジン１７の外乱が生じたときに、モデルマッチング補償部４１及び外乱オブザーバ４２の特性が何ら調整されない場合、図４（Ｃ）に示すとおり、発電システム１２からバッテリ１０への入力電力Ｐは大きな振動が生じる。このため、図４（Ｃ）において破線で示すように、発電システム１２からバッテリ１０への入力電力Ｐがバッテリ１０の入力可能電圧Ｐ_ｌｉｍを超える場合がある。その結果、トルク制御がされているエンジン１７が過回転に至ってしまうことがある。

図５は、上記第１実施形態の制御による（Ａ）エンジントルクＴＥ、回転数検出値ωｇ、及び、バッテリ１０への入力電力Ｐを示すグラフである。すなわち、図５は、バッテリ１０の保護が実施されている状況下でエンジン１７の外乱が入力され、かつ、モデルマッチング補償部４１の時定数及び外乱オブザーバ４２の時定数が低減されている状態におけるエンジントルクＴ_Ｅ、回転数検出値ω_ｇ、及び入力電力Ｐを示している。図５の各グラフの横軸は時間（例えば秒）である。

バッテリ１０の保護が実施されている状況下でエンジン１７の外乱が生じたときに、モデルマッチング補償部４１及び外乱オブザーバ４２の応答性が低減されている場合、図５（Ｃ）に示すとおり、発電システム１２からバッテリ１０への入力電力Ｐの振動が低減される。このため、発電システム１２からバッテリ１０への入力電力Ｐの振動は、バッテリ１０の入力可能電圧Ｐ_ｌｉｍを超えない範囲に抑制される。このため、エンジン１７がトルク制御されていても、エンジン１７が過回転に至ってしまうことが防止される。

なお、上記第１実施形態においては、バッテリ１０の保護が必要であると判断されたときに、回転数制御部３１は、モデルマッチング補償部４１の応答性及び外乱オブザーバ４２の応答性の両方を低減することにより、回転数制御の応答性を低減しているが、これに限らない。回転数制御部３１は、モデルマッチング補償部４１の応答性、または、外乱オブザーバ４２の応答性、のうちいずれか一方を低減することにより、回転数制御の応答性を低減してもよい。

以上のように、本実施形態に係る車両制御方法は、動力を発生する動力源であるエンジン１７と、その動力によって駆動される発電機１８と、発電機１８が発電した電力によって充電されるバッテリ１０と、を有する電動車両１００を制御する車両制御方法である。この車両制御方法では、発電機１８の回転状態を表す回転数検出値ω_ｇをフィードバックする回転数制御により、発電機１８の回転数が制御される。また、バッテリコントローラ２３等によって、バッテリ１０の状態、すなわち、ＳＯＣ等に基づいて、バッテリ１０を保護する必要性が判断される。そして、バッテリ１０の保護が必要であると判断されたときには、バッテリ１０の保護が必要でないときと比較して、回転数制御の応答性が低減される。

このように、エンジン１７によって駆動される発電機１８が発電した電力によって充電されるバッテリ１０を有する電動車両１００に関して、バッテリ１０の保護が必要になったときに回転制御の応答性が低減されると、発電機１８からバッテリ１０に入力される電力変動が抑制される。これにより、バッテリ１０に対する入力電圧が、一時的であっても、入力可能電圧Ｐ_ｌｉｍを超えないように抑制される。その結果、発電システム１２を構成するエンジン１７がいわゆるトルク制御で制御されているとしても、エンジン１７が過回転に至らない範囲で継続的に制御され得る。したがって、バッテリ１０が低温の状態にある場合等、バッテリ１０の保護が必要なシーンにおいても、発電システム１２によって安定的に電力供給が可能となる。

なお、本実施形態に係る車両制御方法では、バッテリ１０の保護が必要でないとき、あるいは、バッテリ１０の保護が必要でなくなったときには、回転制御の応答性は定常時の高い応答性となるように設定される。このため、バッテリ１０の保護が不要なシーンでは、回転数制御はエンジン１７の外乱等に対して機敏に応答する。このため、バッテリ１０の保護が不要なシーンでは、エンジン１７の外乱等による発電機１８の回転数変動が的確に抑制される。

本実施形態に係る車両制御方法では、特に、発電機１８の回転数制御は、発電機１８の回転数検出値ω_ｇを、モデルマッチングフィルタ５２を介してフィードバックすることにより、発電機１８の回転数（すなわち実回転数である回転数検出値ω_ｇ）を発電機回転数指令値ω_ｇ ^＊に追従させるモデルマッチングと、外乱を抑制するためにフィードバックする第２トルク目標値Ｔω_２ ^＊を、第１外乱オブザーバフィルタ５６及び第２外乱オブザーバフィルタ５７を用いて演算する外乱オブザーバ４２と、によって行われる。そして、バッテリ１０の保護が必要であると判断されたときには、モデルマッチングの応答性及び／または外乱オブザーバ４２の応答性が低減される。

このように、モデルマッチング及び／または外乱オブザーバ４２の応答性を低減すると、バッテリ１０の保護が必要なシーンにおいてエンジン１７による外乱等が発電機１８の回転状態（回転数検出値ω_ｇ）に急峻な変動を生じさせたとしても、このような急峻な変化はモデルマッチング補償部４１及び／または外乱オブザーバ４２で平滑化される。このため、バッテリ１０の保護が必要なシーンでは、エンジン１７による外乱等に対して発電機１８の最終トルク指令値Ｔω^＊は感応し難くなる。その結果、発電機１８からバッテリ１０に入力される電力変動が抑制されやすくなる。

特に、本実施形態に係る車両制御方法では、バッテリ１０の保護が必要であると判断されたときに、モデルマッチングフィルタ５２の時定数を、定常時に使用される基準時定数（Ｔｍ）よりも増加させることにより、モデルマッチングの応答性が低減される。これにより、バッテリ１０の保護が必要なシーンでは、モデルマッチングがエンジン１７による外乱等に対して感応し難くなる。その結果、発電機１８からバッテリ１０に入力される電力変動が抑制されやすくなる。

また、本実施形態に係る車両制御方法では、バッテリ１０の保護が必要であると判断されたときに、第１外乱オブザーバフィルタ５６及び第２外乱オブザーバフィルタ５７の時定数を、定常時に使用される基準時定数（Ｔｈ）よりも増加させる。すなわち、バッテリ１０の保護が必要であると判断されたときには、第１外乱オブザーバフィルタ５６及び第２外乱オブザーバフィルタ５７を構成するバンドパスフィルタＨ（ｓ）の時定数が調整される。これにより、バッテリ１０の保護が必要なシーンでは、外乱オブザーバ４２がエンジン１７による外乱等に対して感応し難くなる。その結果、その結果、発電機１８からバッテリ１０に入力される電力変動が抑制されやすくなる。

［第２実施形態］
上記第１実施形態では、バッテリ１０の保護が必要であると判断されたときに、モデルマッチング及び／または外乱オブザーバ４２の時定数を調整することにより、発電機１８の回転数制御の応答性を低減する。このとき、モデルマッチングに関しては、時定数の低減によって、第１モデルマッチングゲインｇｃ及び第２モデルマッチングゲインｐｃも同時に低減される。すなわち、モデルマッチングに関しては、時定数の低減により、モデルマッチングのゲインも低減される。したがって、モデルマッチングでは、第１モデルマッチングゲインｇｃ及び第２モデルマッチングゲインｐｃの低減も、バッテリ１０への入力電力Ｐの変動抑制に寄与している。

一方、モデルマッチング及び外乱オブザーバ４２はフィードバック制御系であるから、より明示的にフィードバックゲインが設定される場合がある。この場合、モデルマッチング及び／または外乱オブザーバ４２のフィードバックゲインを直接的に低減することによっても、バッテリ１０への入力電力Ｐの変動を抑制することができる。本第２実施形態においては、モデルマッチング及び外乱オブザーバ４２に、より明示的なフィードバックゲインが設定されている場合に、バッテリ１０への入力電力Ｐの変動を抑制する構成等について説明する。

図６は、第２実施形態の回転数制御部の構成を示すブロック図である。図６は、モデルマッチング補償部４１への回転数検出値ω_ｇのフィードバック経路、及び、外乱オブザーバ４２からトルク指令値演算部４３への第２トルク目標値Ｔω_２ ^＊のフィードバック経路に、フィードバックゲイン設定部６０を有する。なお、第１実施形態と共通の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

フィードバックゲイン設定部６０は、モデルマッチング補償部４１及び外乱オブザーバ４２にフィードバックゲインを設定する。具体的には、フィードバックゲイン設定部６０は、第１フィードバックゲイン設定部６１と、第２フィードバックゲイン設定部６２と、を備える。

第１フィードバックゲイン設定部６１は、モデルマッチング補償部４１への回転数検出値ω_ｇの入力経路に設けられた乗算器である。第１フィードバックゲイン設定部６１は、回転数検出値ω_ｇに第１フィードバックゲインｆｂ１を乗算し、その結果をモデルマッチングフィルタ５２に入力する。

第１フィードバックゲインｆｂ１は、バッテリ１０の保護が必要でない定常時の回転数制御の応答性を確保するために、例えば適合により予め設定される。定常時の第１フィードバックゲインｆｂ１は、典型的には、１以上の値に設定される。本実施形態では、簡単のため、定常時の第１フィードバックゲインｆｂ１は「１」に予め設定されているものとする。また、以下では、この定常時の第１フィードバックゲインｆｂ１を第１基準フィードバックゲインという。

第２フィードバックゲイン設定部６２は、外乱オブザーバ４２からトルク指令値演算部４３への第２トルク目標値Ｔω_２ ^＊の入力経路に設けられた乗算器である。第２フィードバックゲイン設定部６２は、第２トルク目標値Ｔω_２ ^＊に第２フィードバックゲインｆｂ２を乗算し、その結果をトルク指令値演算部４３に入力する。

第２フィードバックゲインｆｂ２は、バッテリ１０の保護が必要でない定常時の回転数制御の応答性を確保するために、例えば適合により予め定められる。定常時の第２フィードバックゲインｆｂ２は、典型的には、１以上の値に設定される。本実施形態では、簡単のため、定常時の第２フィードバックゲインｆｂ２は「１」に予め設定されているものとする。また、以下では、この定常時の第２フィードバックゲインｆｂ２を第２基準フィードバックゲインという。

第２実施形態の回転数制御部３１の構成は上記のとおりである。その上で、本実施形態では、回転数制御部３１は、回転数制御部３１は、バッテリ１０の保護が必要であると判断されたときに、バッテリ１０の保護が必要でないときと比較して、回転数制御のゲインを調整することにより、回転数制御の応答性を低減させる。

このため、フィードバックゲイン設定部６０は、バッテリ保護フラグＦＬＧが入力されるように構成される。そして、回転数制御部３１は、バッテリ保護フラグＦＬＧに応じて、モデルマッチングのゲインである第１フィードバックゲインｆｂ１、及び／または、外乱オブザーバ４２のゲインである第２フィードバックゲインｆｂ２を調整することにより、回転数制御の応答性を低減させる。ここでは、一例として、回転数制御部３１は、第１フィードバックゲインｆｂ１及び第２フィードバックゲインｆｂ２の両方を調整するものとする。

モデルマッチングのゲインである第１フィードバックゲインｆｂ１は、次のように調整される。すなわち、バッテリ１０の保護が必要であるときに、回転数制御部３１は、第１フィードバックゲインｆｂ１を、定常時の第１フィードバックゲインｆｂ１である第１基準フィードバックゲインよりも低減する。本実施形態では、第１基準フィードバックゲインは「１」なので、バッテリ１０の保護が必要であるときに、回転数制御部３１は、第１フィードバックゲインｆｂ１を、０≦ｆｂ１＜１の範囲内、より好ましくは０＜ｆｂ１＜１の範囲内の値に設定する。これにより、エンジン１７の外乱等によって回転数検出値ω_ｇに急峻な変化が生じても、このような急峻な変化は抑制された状態でモデルマッチングフィルタ５２に入力される。このため、エンジン１７の外乱等に対して、モデルマッチングの応答性は低減される。

第１フィードバックゲインｆｂ１を低減する程度、すなわち低減後の第１フィードバックゲインｆｂ１の値は、例えば、具体的な発電システム１２の構成に応じて適合により予め定められる。なお、回転数制御部３１は、低減後の第１フィードバックゲインｆｂ１の値を、バッテリ１０への入力電圧及び／またはバッテリ１０からの出力電圧に対する制限の程度に応じて、調整することができる。例えば、回転数制御部３１は、バッテリ１０の入力可能電圧Ｐ_ｌｉｍ及び／または出力可能電圧に応じて、低減後の第１フィードバックゲインｆｂ１の値を変化させる場合がある。

外乱オブザーバ４２のゲインである第２フィードバックゲインｆｂ２は、次のように調整される。すなわち、バッテリ１０の保護が必要であるときに、回転数制御部３１は、第２フィードバックゲインｆｂ２を、定常時の第２フィードバックゲインｆｂ２である第２基準フィードバックゲインよりも低減する。本実施形態では、第２基準フィードバックゲインは「１」なので、バッテリ１０の保護が必要であるときに、回転数制御部３１は、第２フィードバックゲインｆｂ２を、０≦ｆｂ２＜１の範囲内、より好ましくは０＜ｆｂ２＜１の範囲内の値に設定する。これにより、エンジン１７の外乱等によって回転数検出値ω_ｇに急峻な変化が生じても、第２トルク目標値Ｔω_２ ^＊がフィードバックされる段階では第２フィードバックゲインｆｂ２により、このような急峻な変化は抑制される。このため、エンジン１７の外乱等に対して、外乱オブザーバ４２の応答性は低減される。

第２フィードバックゲインｆｂ２を低減する程度、すなわち低減後の第２フィードバックゲインｆｂ２の値は、例えば、具体的な発電システム１２の構成に応じて適合により予め定められる。なお、回転数制御部３１は、低減後の第２フィードバックゲインｆｂ２の値を、バッテリ１０への入力電圧及び／またはバッテリ１０からの出力電圧に対する制限の程度に応じて、調整することができる。例えば、回転数制御部３１は、バッテリ１０の入力可能電圧Ｐ_ｌｉｍ及び／または出力可能電圧に応じて、低減後の第２フィードバックゲインｆｂ２の値を変化させる場合がある。

以上のように、第２実施形態に係る車両制御方法では、バッテリ１０の保護が必要であると判断されたときに、モデルマッチングのゲインである第１フィードバックゲインｆｂ１が低減される。これにより、エンジン１７の外乱等によって回転数検出値ω_ｇに急峻な変化が生じても、モデルマッチングは、このような急峻な変化は抑制された状態で行われる。このため、バッテリ１０の保護が必要なシーンでは、エンジン１７の外乱等が生じても、バッテリ１０への入力電力Ｐの変動が抑制される。

また、第２実施形態に係る車両制御方法では、バッテリ１０の保護が必要であると判断されたときに、外乱オブザーバ４２のゲインである第２フィードバックゲインｆｂ２が低減される。これにより、エンジン１７の外乱等によって回転数検出値ω_ｇに急峻な変化が生じても、第２トルク目標値Ｔω_２ ^＊がフィードバックされる段階ではこのような急峻な変化は抑制される。このため、バッテリ１０の保護が必要なシーンでは、エンジン１７の外乱等が生じても、バッテリ１０への入力電力Ｐの変動が抑制される。

なお、第１実施形態の時定数の制御、及び、第２実施形態のゲインの制御は、その一部または全部を組み合わせて実施することができる。

上記第１実施形態及び第２実施形態では、バッテリ１０の保護が必要となったときに、及び、バッテリ１０の保護が必要でなくなったときに、外乱オブザーバ４２を初期化することが好ましい。外乱オブザーバ４２はバンドパスフィルタＨ（ｓ）を使用しており、バンドパスフィルタは実際的には積分器（ローパスフィルタ）を含む構成である。このため、バッテリ１０の保護が必要となったときに、及び、バッテリの保護が必要でなくなったときに、この積分器を初期化することにより、外乱オブザーバ４２の時定数やゲインの切り替えによって生じるトルク変動が抑制される。なお、外乱オブザーバ４２の初期化は、回転数制御部３１が行う。

同様に、上記第１実施形態及び第２実施形態では、バッテリ１０の保護が必要となったときに、及び、バッテリ１０の保護が必要でなくなったときに、モデルマッチングフィルタ５２を初期化することが好ましい。モデルマッチングフィルタ５２は、伝達特性Ｈ_ｍｍ（ｓ）で表されるローパスフィルタであるから、実質的に積分器でもある。このため、バッテリ１０の保護が必要となったときに、及び、バッテリの保護が必要でなくなったときに、積分器であるモデルマッチングフィルタ５２を初期化することにより、モデルマッチングの時定数やゲインの切り替えによって生じるトルク変動が抑制される。なお、モデルマッチングフィルタ５２の初期化は、回転数制御部３１が行う。

この他、上記第１実施形態及び第２実施形態では、バッテリ１０の温度、電圧、電流、及び／または、充電率に基づいて、バッテリ１０の入力可能電圧Ｐ_ｌｉｍ及び／またはバッテリ１０の出力可能電圧を算出し、この入力可能電圧Ｐ_ｌｉｍ及び／または出力可能電圧に基づいて、バッテリ１０の保護が必要か否か、が判断されることが好ましい。入力可能電圧Ｐ_ｌｉｍ及び／または出力可能電圧は、バッテリ１０の保護に関する直接的かつ明確な基準となる。したがって、上記のように、入力可能電圧Ｐ_ｌｉｍ及び／または出力可能電圧によってバッテリ１０の保護の必要性が判断されれば、バッテリ１０を特に確実に保護しつつ、かつ、発電システム１２で安定的な電力供給が可能となる。

特に、上記第１実施形態及び第２実施形態では、バッテリ１０に対する入力電力を制限する必要があるとき、及び／または、バッテリ１０からの出力電力を制限する必要があるときに、バッテリ１０を保護する必要があると判断されることが好ましい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態及び各変形例で説明した構成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限定する趣旨ではない。

例えば、上記各実施形態では、上記各実施形態では、エンジン１７を用いる発電システム１２を制御対象としているが、エンジン１７以外の動力源を用いて発電をする装置またはシステムを制御対象としてもよい。また、上記各実施形態では電動車両１００を例示しているが、本発明は、電動車両１００以外の車両、その他装置またはシステムにおいて好適に実施可能である。さらに、本発明は、動力源で駆動する発電機１８によってバッテリ１０を充電する装置またはシステムであれば、上記各実施形態で例示した発電システム１２以外の装置またはシステムを制御対象とすることができる。

１０：バッテリ，１１：駆動モータ，１２：発電システム，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，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，３１：回転数制御部，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：モデルマッチング補償部，４２：外乱オブザーバ，４３：トルク指令値演算部，５１：第１モデルマッチングゲイン乗算部，５２：モデルマッチングフィルタ，５３：減算部，５４：第２モデルマッチングゲイン乗算部，５６：第１外乱オブザーバフィルタ，５７：第２外乱オブザーバフィルタ，５８：減算部，６０：フィードバックゲイン設定部，６１：第１フィードバックゲイン設定部，６２：第２フィードバックゲイン設定部，１００：電動車両，１０１：発電システム制御装置

Claims (9)

1. 動力を発生する動力源と、前記動力によって駆動される発電機と、前記発電機が発電した電力によって充電されるバッテリと、を有する車両を制御する車両制御方法であって、
   前記発電機の回転状態をフィードバックする回転数制御により、前記発電機の回転数を制御し、
   前記バッテリの温度、電圧、電流、及び／または、充電率に基づいて、前記バッテリの入力可能電圧及び／または前記バッテリの出力可能電圧を算出し、
   前記入力可能電圧及び／または前記出力可能電圧に基づいて、前記バッテリの保護が必要か否かを判断し、
   前記バッテリの保護が必要であると判断されたときに、前記バッテリの保護が必要でないときと比較して、前記回転数制御の応答性を低減させる、
   車両制御方法。
2. 請求項１に記載の車両制御方法であって、
   前記回転数制御は、
   前記発電機の回転数検出値を、モデルマッチングフィルタを介してフィードバックすることにより、前記回転数を回転数指令値に追従させるモデルマッチングと、
   外乱を抑制するためにフィードバックするトルク目標値を、外乱オブザーバフィルタを用いて演算する外乱オブザーバと、
   によって行い、
   前記バッテリの保護が必要であると判断されたときに、前記モデルマッチングの応答性及び／または前記外乱オブザーバの応答性を低減させる、
   車両制御方法。
3. 請求項２に記載の車両制御方法であって、
   前記バッテリの保護が必要であると判断されたときに、前記モデルマッチングフィルタの時定数を増加させる、
   車両制御方法。
4. 請求項２または３に記載の車両制御方法であって、
   前記バッテリの保護が必要であると判断されたときに、前記外乱オブザーバフィルタの時定数を増加させる、
   車両制御方法。
5. 請求項２～４のいずれか１項に記載の車両制御方法であって、
   前記バッテリの保護が必要であると判断されたときに、前記モデルマッチングのゲインを低減する、
   車両制御方法。
6. 請求項２～４のいずれか１項に記載の車両制御方法であって、
   前記バッテリの保護が必要であると判断されたときに、前記外乱オブザーバのゲインを低減する、
   車両制御方法。
7. 請求項２～６のいずれか１項に記載の車両制御方法であって、
   前記バッテリの保護が必要となったときに、及び、前記バッテリの保護が必要でなくなったときに、前記外乱オブザーバを初期化する、
   車両制御方法。
8. 請求項１に記載の車両制御方法であって、
   前記バッテリに対する入力電力を制限する必要があるとき、及び／または、前記バッテリからの出力電力を制限する必要があるときに、前記バッテリを保護する必要があると判断する、
   車両制御方法。
9. 動力を発生する動力源と、前記動力によって駆動される発電機と、前記発電機が発電した電力によって充電されるバッテリと、を有する車両を制御する車両制御装置であって、
   前記発電機の回転状態をフィードバックする回転数制御により、前記発電機の回転数を制御する回転数制御部と、
   前記バッテリの温度、電圧、電流、及び／または、充電率に基づいて、前記バッテリの入力可能電圧及び／または前記バッテリの出力可能電圧を算出し、前記入力可能電圧及び／または前記出力可能電圧に基づいて、前記バッテリの保護が必要か否かを判断する保護要否判断部と、
   を備え、
   前記回転数制御部は、前記バッテリの保護が必要であると判断されたときに、前記バッテリの保護が必要でないときと比較して、前記回転数制御の応答性を低減させる、
   車両制御装置。