JP7726080B2 - 発電システムの制御方法、及び、発電システムの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、発電システムの制御方法、及び、発電システムの制御装置に関する。

特許文献１は、ギヤを介してエンジンと発電機を接続した発電システムにおいて、ギヤのバックラッシュに起因して生じる騒音（いわゆる「ガタ打ち音」あるいは「ガラ音」）を低減するための制御を開示している。具体的には、特許文献１では、モデルマッチング補償によって演算された基本トルク指令値と、外乱トルクと、に基づいて、発電機に対する最終的なトルク指令値が演算される。これにより、発電機の制御によって、エンジンで生じるトルク脈動に起因したガラ音が低減される。

国際公開第２０１７／２１２５８１号

エンジン等の動力源から入力されるトルクの脈動を低減するために、動力源と発電機とを接続する動力伝達系に、ギヤだけでなく、バネ等の弾性要素と、ダンパ等の減衰要素を含む動力伝達系が用いられることがある。このように動力伝達系が弾性要素、減衰要素、及び、ギヤを含むときに、モデルマッチング補償によって発電機に対するトルク指令値を算出しても、ギヤからガラ音が生じてしまうことがある。

具体的には、動力伝達系に弾性要素や減衰要素（以下、減衰要素等という）が含まれていると、動力伝達系を伝達するトルクは、減衰要素等の特性に応じて振動し、発電機の回転数を振動的に変化させる。

一方、モデルマッチング補償によれば、このような発電機の回転数振動を低減するように発電機に対するトルク指令値が決定される。したがって、動力伝達系に減衰要素等が含まれ、その減衰要素等の特性に起因して、動力伝達系を伝達するトルクに振動が生じた場合でも、モデルマッチング補償によれば、その振動を打ち消すために、回転数が振動的に変化するように発電機が制御される。その結果、最終的には、モデルマッチング補償によって回転数振動は収束する。

しかし、回転数が収束するまでの間、減衰要素等に起因した振動を含む実際的な回転数と、モデルマッチング補償で決定される回転数と、には、減衰要素等に起因した振動の分のズレがある。このとき、実際に発生する回転数振動とモデルマッチング補償とが干渉し、従来のモデルマッチング補償だけでは回転数振動を十分に抑制できず、ギヤ同士が衝突してガラ音が生じてしまうという問題がある。

本発明は、弾性要素、減衰要素、及び、ギヤを含む動力伝達系によって動力源と発電機が接続された発電システムについて、弾性要素及び／または減衰要素に起因して生じるガラ音を低減することができる発電システムの制御方法、及び、発電システムの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、動力源と、動力源から伝達される動力によって発電する発電機と、を有し、弾性要素、減衰要素、及び、ギヤを含む動力伝達系を介して動力源と発電機が接続された発電システムの制御方法である。この発電システムの制御方法では、発電機の制御状態を目標制御状態に一致させるモデルマッチング補償によって、目標制御状態における発電機のトルクを表す基本トルク指令値が演算し、動力伝達系がトルクを伝達することによって生じる固有振動を基本トルク指令値から低減する固有振動成分低減処理によって補正トルク指令値が演算される。そして、この補正トルク指令値に基づいて発電機が制御される。また、固有振動成分低減処理は、モデルマッチング補償によって演算された基本トルク指令値、または、モデルマッチング補償において基本トルク指令値を演算するためのパラメータ、に対して行われ、動力伝達系を伝達するトルクに応じて減衰要素の剛性が変化するときに、動力伝達系を伝達するトルクに対する減衰要素の剛性を演算し、かつ、演算した減衰要素の剛性に基づいて固有振動成分低減処理の特性を変化させることにより、基本トルク指令値から低減すべき固有振動を変化させる。

本発明によれば、弾性要素、減衰要素、及び、ギヤを含む動力伝達系によって動力源と発電機が接続された発電システムについて、弾性要素及び／または減衰要素に起因して生じるガラ音を低減できる発電システムの制御方法、及び、発電システムの制御装置を提供することができる。

図１は、車両の構成を示すブロック図である。 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、本実施形態の発電システム制御の作用を示すグラフである。 図５は、制振フィルタを有しない比較例の発電システム制御の作用を示すグラフである。 図６は、第２実施形態の発電システムで用いられるダンパの特性を示すグラフである。 図７は、第２実施形態における回転数制御部の構成を示すブロック図である。 図８は、第１変形例における回転数制御部の部分的構成を示すブロック図である。 図９は、第２変形例における回転数制御部の部分的構成を示すブロック図である。 図１０は、第３変形例における回転数制御部の部分的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、車両１００の構成を示すブロック図である。図１に示すように、車両１００は、いわゆるシリーズ方式のハイブリッド車両であり、バッテリ１０、駆動モータ１１及び発電装置１２を備える。

バッテリ１０は、車両１００の各部を駆動するための電力を蓄積する電源である。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、少なくとも発電装置１２が発電した電力によって充電される。バッテリ１０の出力電圧（以下、バッテリ電圧Ｖ_ｄｃという）は任意のタイミングで検出可能である。バッテリ電圧Ｖ_ｄｃは、車両１００の各部の制御に用いるパラメータとして利用可能である。

駆動モータ１１は、車両１００を駆動するための電動機である。本実施形態では、駆動モータ１１は、例えば三相同期電動機である。

駆動モータ１１は、減速機１３及びドライブシャフト１４を介して駆動輪１５に接続される。したがって、駆動モータ１１は車両１００の駆動力を発生させる。また、車両１００が減速するときには、駆動モータ１１は、いわゆる回生制御によって、車両１００の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。回生制御によって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の出力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。

発電装置１２は、バッテリ１０を充電する電力を発電する。また、発電装置１２が発電した電力は、駆動インバータ１６を介して駆動モータ１１に直接的に供給され得る。発電装置１２は、エンジン１７と、発電機１８と、を備える。

エンジン１７は、発電時における発電装置１２の動力源である。エンジン１７がその出力軸に発生させるトルクは、動力伝達系２０（すなわちバネ２１ａ、ダンパ２１ｂ、及び、ギヤ２１ｃ）を介して発電機１８に入力される。なお、バッテリ１０から供給される電力を用いて発電機１８を力行回転させることによって、エンジン１７は空回しされることがある。以下、発電機１８を力行回転させ、エンジン１７を空回しする制御を、モータリングという。モータリングは、例えば、バッテリ１０の電力を積極的に消費するために行われる。

発電機１８は、エンジン１７から伝達される動力（トルク）によって発電する。本実施形態では、発電機１８は、例えば三相同期発電機である。また、モータリングのために、発電機１８は力行回転されることがある。

発電機１８は、発電機インバータ１９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１９は、発電機１８で生じた交流電力を直流電力に変換して、バッテリ１０に供給する。また、モータリングのために、バッテリ１０から発電機１８に電力を供給するときには、発電機インバータ１９は、バッテリ１０から供給される直流電力を交流電力に変換して、発電機１８に入力する。

発電装置１２は、上記のエンジン１７及び発電機１８の他に、これらの間で動力を伝達する動力伝達系２０を備える。すなわち、エンジン１７と発電機１８は、動力伝達系２０を介して接続される。そして、本実施形態では、動力伝達系２０は、特に、バネ２１ａ、ダンパ２１ｂ、及び、ギヤ２１ｃを含む。

バネ２１ａは、動力伝達系２０における弾性要素の例である。また、ダンパ２１ｂは、動力伝達系２０における減衰要素の例である。バネ２１ａ及びダンパ２１ｂはいずれも、エンジン１７と発電機１８との間で伝達されるトルクの急峻な変化を緩和する機械的要素である。バネ２１ａ及びダンパ２１ｂは、例えば、発電時にエンジン１７が出力するトルクの脈動を低減するために動力伝達系２０に用いられる。バネ２１ａは、例えば、コイルばね、または、板ばね等である。ダンパ２１ｂは、例えば、ねじりダンパ、または、フライホイールダンパ等である。本実施形態では、ダンパ２１ｂはフライホイールダンパである。なお、バネ２１ａは、ダンパ２１ｂに組み込まれている場合がある。したがって、図１においては、説明の便宜のため、弾性要素であるバネ２１ａと減衰要素であるダンパ２１ｂを分けてそれぞれに示しているが、ダンパ２１ｂが実質的に弾性要素として機能する場合がある。同様に、バネ２１ａが実質的に減衰要素として機能する場合がある。すなわち、エンジン１７とギヤ２１ｃの間の要素のうち、トルク伝達において弾性特性を発揮する部分の全体が弾性要素であり、減衰特性を発揮する部分の全体が減衰要素である。そして、機械的機構として、両者は全部または一部が共通する場合がある。本実施形態では、簡単のため、上記のとおり、明示的に、弾性要素としてのバネ２１ａと減衰要素としてのダンパ２１ｂがあるものとする。以下では、動力伝達系２０がエンジン１７と発電機１８との間で伝達するトルクを、動力伝達系２０の伝達トルク、または、単に伝達トルクという。

ギヤ２１ｃは、エンジン１７、発電機１８、及び、ダンパ２１ｂの各接続部分の一部または全部に用いられる。ギヤ２１ｃは、エンジン１７及び／または発電機１８の制御状態に応じて生じるバックラッシュによって、ガタ打ち音またはガラ音と称される騒音（以下、ガラ音という）を生じることがある。

この他、車両１００は、上記のバッテリ１０、駆動モータ１１、及び発電装置１２等の動作を制御する各種のコントローラを備える。具体的には、車両１００は、システムコントローラ２３、駆動モータコントローラ２４、バッテリコントローラ２５、発電機コントローラ２６、及び、エンジンコントローラ２７を備える。

システムコントローラ２３は、例えばアクセル開度Ａ_ｐｏ、車速Ｖ、及びバッテリ１０のＳＯＣ（State of Charge）等、車両各部の状態に関する情報を適宜取得し、これらに基づいて駆動モータ１１及び発電装置１２等を統括的に制御する。例えば、システムコントローラ２３は、駆動モータ１１の出力トルクを指令する駆動トルク指令値、及び、発電装置１２で発電する電力の目標値である目標発電電力、及び、発電装置１２で消費させる電力の目標値である目標消費電力等、を演算する。

より具体的には、発電装置１２の制御に関し、システムコントローラ２３は、発電装置１２における発電またはモータリングを制御する発電制御部２８を備える。発電制御部２８は、目標発電電力の発電をさせるために、エンジン１７が出力すべきトルクを表すエンジントルク指令値Ｔ_Ｅ ^＊と、発電機１８の回転数ω_Ｇについての目標値または指令値である回転数指令値ω_Ｇ ^＊と、を演算する。また、発電制御部２８は、目標消費電力をモータリングによって消費させるために、回転数指令値ω_Ｇ ^＊を演算する。なお、以下では、特にエンジン１７の回転数ω_Ｅとの区別が必要な場合を除き、発電機１８の回転数ω_Ｇを単に回転数ω_Ｇという。

駆動モータコントローラ２４は、システムコントローラ２３から駆動トルク指令値を取得する。駆動モータコントローラ２４は、駆動トルク指令値にしたがって駆動インバータ１６を制御することにより、駆動モータ１１の出力トルクを制御する。

バッテリコントローラ２５は、バッテリ１０のＳＯＣ、温度、内部抵抗、及び、入力可能電力、出力可能電力等を、計測し、または、演算する。これらのバッテリ１０の状態に関する情報は、システムコントローラ２３に入力される。

発電機コントローラ２６は、発電制御部２８から回転数指令値ω_Ｇ ^＊を取得する。発電機コントローラ２６は、回転数指令値ω_Ｇ ^＊にしたがって発電機インバータ１９を制御することにより、発電機１８を駆動する。このとき、回転数ω_Ｇは回転数指令値ω_Ｇ ^＊に収束し、この発電機１８の駆動によって発電機１８が出力するトルクは、動力伝達系２０を介してエンジン１７に伝達され、エンジン１７を空回しさせる。すなわち、モータリングが実行され、目標消費電力に相当する電力が消費される。発電機コントローラ２６の構成については、詳細を後述する。また、以下では、エンジン１７が出力するトルク（エンジントルクＴ_Ｅ）との区別が必要な場合を除き、発電機１８が出力するトルクを単にトルクＴ_Ｇという。

エンジンコントローラ２７は、発電制御部２８からエンジントルク指令値Ｔ_Ｅ ^＊を取得する。エンジンコントローラ２７は、エンジントルク指令値Ｔ_Ｅ ^＊にしたがってエンジン１７を駆動する。これにより、エンジン１７が出力するトルク（以下、エンジントルクＴ_Ｅという）は動力伝達系２０を介して発電機１８に伝達され、発電機１８は目標発電電力の発電をする。

なお、上記の各種コントローラ、及び、発電制御部２８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等は、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等は、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。

車両１００の各部のうち、発電機コントローラ２６、エンジンコントローラ２７、及び、発電制御部２８と、発電装置１２と、を含む部分は、車両１００における発電システムを構成する。また、発電機コントローラ２６、エンジンコントローラ２７、及び、発電制御部２８を含む部分は、車両１００における発電システムの制御装置を構成する。

［発電機コントローラの構成］
図２は、発電機コントローラ２６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２６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、電流変換部３５、及び、電圧変換部３６を備える。

回転数制御部３１は、回転数指令値ω_Ｇ ^＊と回転数ω_Ｇに基づいて、発電機１８に対するトルク指令値Ｔ_Ｇ ^＊を演算する。回転数指令値ω_Ｇ ^＊は、発電制御部２８から取得される。回転数ω_Ｇは、発電機１８の回転数の検出値であって、例えば、発電機１８に設けられた回転センサ３７によって検出され、または、回転センサ３７の出力を用いて演算される。回転センサ３７は、例えばレゾルバやエンコーダ等である。トルク指令値Ｔ_Ｇ ^＊は、回転数指令値ω_Ｇ ^＊によって指定された目標とする制御状態（以下、目標制御状態という）において、発電機１８が出力すべきトルクを表す指令値である。より具体的には、トルク指令値Ｔ_Ｇ ^＊は、モータリングにおいて発電機１８が出力すべきトルクを表す。回転数制御部３１の構成、すなわちトルク指令値Ｔ_Ｇ ^＊の具体的算出方法については、詳細を後述する。トルク指令値Ｔ_Ｇ ^＊は、電流指令値演算部３２に入力される。

電流指令値演算部３２は、トルク指令値Ｔ_Ｇ ^＊、回転数ω_Ｇ、及び、バッテリ電圧Ｖ_ｄｃに基づいて、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 ^＊及びｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊は、回転数指令値ω_Ｇ ^＊に対応するトルクＴ_Ｇを実現するためのｄ軸電流Ｉ_ｄ及び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 ^＊及びｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊と、ｄ軸電流Ｉ_ｄ及びｑ軸電流Ｉ_ｑと、回転数ω_Ｇと、に基づいて、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 ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊は、回転数指令値ω_Ｇ ^＊に対応するトルクＴ_Ｇを実現するためのｄ軸電圧Ｖ_ｄ及び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 ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊はそれぞれ減算部３８及び減算部３９に入力され、非干渉化電圧が減算される。これにより、ｄ軸及びｑ軸に対する最終的な電圧指令値であるｄ軸最終電圧指令値Ｖ′_ｄ ^＊及びｑ軸最終電圧指令値Ｖ′_ｑ ^＊が演算される。ｄ軸最終電圧指令値Ｖ′_ｄ ^＊及びｑ軸最終電圧指令値Ｖ′_ｑ ^＊は、電圧変換部３６に入力される。

非干渉化制御部３４は、ｄ軸電流Ｉ_ｄ及びｑ軸電流Ｉ_ｑに基づいて、非干渉化電圧を演算する。非干渉化とは、ｄｑ軸間の干渉による電圧降下を低減することをいう。非干渉化電圧は、ｄ軸電圧及びｑ軸電圧を非干渉化するための補正値であり、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、前述のとおり、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。

電流変換部３５は、発電機１８の三相電流Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗをｄ軸電流Ｉ_ｄ及びｑ軸電流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１９と発電機１８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、Ｗ相電流Ｉ_ｗは演算によって求められる。電流変換部３５の出力であるｄ軸電流Ｉ_ｄ及びｑ軸電流Ｉ_ｑは、電流制御部３３及び非干渉化制御部３４に入力される。

電圧変換部３６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 ^＊から、ＵＶＷ各相の電圧指令値である三相電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊，Ｖ_ｖ ^＊，Ｖ_ｗ ^＊を演算する。三相電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊，Ｖ_ｖ ^＊，Ｖ_ｗ ^＊は、発電機インバータ１９に入力される。これにより、発電機インバータ１９は、発電機１８のＵＶＷ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、回転数指令値ω_Ｇ ^＊に対応する回転数ω_Ｇで回転し、動力伝達系２０を介して伝達するトルクＴ_Ｇによって、エンジン１７を空回しさせる。

［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、制振フィルタ４２（Ｆ（ｓ））、外乱補償部４３、及び、外乱オブザーバ４４を備える。

モデルマッチング補償部４１は、発電機１８の制御状態を目標制御状態に一致させるためのフィードバック制御による補償処理（以下、モデルマッチング補償という）を行う。本実施形態では、目標制御状態は、回転数ω_Ｇを回転数指令値ω_Ｇ ^＊に一致させ、発電機１８がこの回転数ω_Ｇに対応するトルクＴ_Ｇを出力することによってモータリングを行う制御状態である。したがって、モデルマッチング補償部４１は、回転数ω_Ｇ及び回転数指令値ω_Ｇ ^＊に基づいて、トルクＴ_Ｇを実現するため基本的なトルク指令値である基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊を演算する。

より具体的には、モデルマッチング補償部４１は、第１乗算部４５、モデルマッチング用フィルタ４６（Ｈ_ＭＭ（ｓ））、減算部４７、及び、第２乗算部４８を備える。

第１乗算部４５は、回転数指令値ω_Ｇ ^＊に第１ゲインＫ_ｇｃを乗算する。第１ゲインＫ_ｇｃは、回転数指令値ω_Ｇ ^＊に対する回転数ω_Ｇの応答が予め設計された規範応答となるように、例えば実験またはシミュレーション等によって予め設定される。本実施形態においては、下記の式（１）に示すとおり、第１ゲインＫ_ｇｃは「１」である。

モデルマッチング用フィルタ４６は、モデルマッチング補償のために、回転数ω_Ｇが含む高周波数成分を低減または除去するフィルタである。すなわち、モデルマッチング用フィルタ４６は、ギヤ２１ｃのガタやエンジントルクＴ_Ｅの脈動等による回転数ω_Ｇの変動を低減した回転数ω_Ｇの低周波数成分をモデルマッチング補償部４１にフィードバックさせる。これにより、モデルマッチング用フィルタ４６は、回転数ω_Ｇのフィードバック前後において生じ得る振動成分の共振に起因したガラ音の助長を抑制する。

モデルマッチング用フィルタ４６は、例えば、下記の式（２）で表されるローパスフィルタＨ_ＭＭ（ｓ）である。式（２）における時定数τ_ＭＭは、回転数ω_Ｇが実際的に含む高周波数成分が低減または除去され得るように、実験またはシミュレーション等によって予め定められる。なお、「ｓ」はラプラス演算子である。

減算部４７は、第１乗算部４５の出力（Ｋ_ｇｃ・ω_Ｇ ^＊）からモデルマッチング用フィルタ４６の出力（Ｈ_ＭＭ（ｓ）・ω_Ｇ）を減算する。

第２乗算部４８は、減算部４７の出力（Ｋ_ｇｃ・ω_Ｇ ^＊－Ｈ_ＭＭ（ｓ）・ω_Ｇ）に第２ゲインＫ_ｃｐを乗算する。これにより、基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊が演算される。基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊は、制振フィルタ４２に入力される。第２ゲインＫ_ｃｐは、回転数指令値ω_Ｇ ^＊に対する回転数ω_Ｇの応答が予め設計された規範応答となるように、例えば実験またはシミュレーション等によって予め設定される。本実施形態においては、第２ゲインＫ_ｃｐは下記の式（３）で表される。なお、「Ｊ」は、発電機１８、エンジン１７、バネ２１ａ、ダンパ２１ｂ、及び、ギヤ２１ｃの各慣性モーメントの設計値または測定値を、ギヤ比を考慮して発電機１８の入出力軸に換算し、合計した値である。また、「τ_ｍ」は規範応答の時定数である。

制振フィルタ４２は、基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊に対して、動力伝達系２０を含む制御対象の固有振動周波数成分を低減または除去する補正を施すことにより、補正トルク指令値Ｔ_Ｇ２ ^＊を演算する補正トルク指令値演算部である。動力伝達系２０を含む制御対象の固有振動周波数成分とは、トルクを伝達するときに制御対象自身が伝達トルクに生じさせてしまう固有の振動成分である。本実施形態における「制御対象」は、エンジン１７と発電機１８を接続する動力伝達系２０、すなわちバネ２１ａ、ダンパ２１ｂ、及び、ギヤ２１ｃの総体である。したがって、制振フィルタ４２は、基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊から、動力伝達系２０がトルクを伝達するときに、動力伝達系２０自身（特にバネ２１ａ及びダンパ２１ｂ）の特性に起因して生じる固有振動を低減または除去する。また、補正トルク指令値Ｔ_Ｇ２ ^＊は、制振フィルタ４２によって、動力伝達系２０の固有振動成分が低減または除去されたトルク指令値である。

制振フィルタ４２が基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊に施す補正は、回転数制御部３１が制振フィルタ４２を有しない場合と比較して、（ｉ）基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊の符号が反転する回数、すなわち基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊がゼロをまたぐ回数を低減する補正、及び／または、（ｉｉ）固有振動成分の振幅を低減する補正である。本実施形態では、制振フィルタ４２は、基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊の符号反転回数を低減し、かつ、固有振動成分の振幅を低減する。

具体的には、本実施形態の制振フィルタ４２は、下記の式（４）で表される。

式（４）における角振動数ω_ｐは、上記固有振動の角振動数である。角振動数ω_ｐは、例えば、実験またはシミュレーションによって予め設定することができる。また、ダンパ２１ｂがフライホイールダンパであるときには、下記の式（５）を用いて算出することができる。式（５）における「Ｊ_ｇ」はダンパ２１ｂのバネ部よりも発電機１８側にある部分の総慣性モーメントであり、「Ｊ_ｅ」は、ダンパ２１ｂのバネ部よりもエンジン１７側にある部分の総慣性モーメントである。また、「Ｋ」はダンパ２１ｂのねじり剛性であり、「Ｎ」はギヤ２１ｃのギヤ比Ｎである。これらの角振動数ω_ｐの演算に用いる各パラメータは、ダンパ２１ｂの設計値として予め取得され得る。

また、式（４）における時定数τは任意に設定可能である。時定数τは、例えば、トルクを伝達するときに動力伝達系２０が生じさせる固有振動が、実際的に必要な程度まで低減されるように、実験またはシミュレーション等によって予め定められる。

外乱補償部４３は、制振フィルタ４２によって動力伝達系２０の固有振動成分が低減された補正トルク指令値Ｔ_Ｇ２ ^＊に対して、さらに外乱ｄによる変動を補償する外乱補償を行うことにより、発電機１８に対する最終的なトルク指令値Ｔ_Ｇ ^＊を演算する。本実施形態では、外乱補償部４３は、補正トルク指令値Ｔ_Ｇ２ ^＊から、外乱オブザーバ４４から取得する外乱トルクＴ_ｄを減算することにより、最終的なトルク指令値Ｔ_Ｇ ^＊を演算する。エンジン１７を駆動させているとき、すなわち発電装置１２が発電動作をしているときには、外乱ｄは、例えば、エンジントルクＴ_Ｅの入力によって動力伝達系２０に生じる振動、一部のピストンの失火等に起因したエンジントルクＴ_Ｅの脈動、及び／または、温度変化によるエンジン１７その他の摩擦抵抗の変化、等である。また、発電機１８を駆動させているとき、すなわち発電装置１２がモータリングをしているときには、外乱ｄは、例えば、発電機１８のトルクＴ_Ｇの入力によって動力伝達系２０に生じる振動、及び／または、温度変化によるエンジン１７その他の摩擦抵抗の変化、等である。

外乱オブザーバ４４は、制御系に入力される外乱ｄによって生じるトルク（外乱トルクＴ_ｄ）を推定する。モータリングにおいては、回転数ω_Ｇを回転数指令値ω_Ｇ ^＊に一致させる回転数制御によって発電機１８が制御されるので、回転数制御系に入力される外乱ｄによって生じる外乱トルクＴ_ｄが推定される。回転数制御系は、回転数指令値ω_Ｇ ^＊の入力から、制御対象である動力伝達系２０にトルクＴ_Ｇが入力されつつ、発電機１８が回転数ω_Ｇに制御されるまでの系である。

具体的には、外乱オブザーバ４４は、検出遅延補償部５１、応答遅延補償部５２、回転数演算部５３、減算部５４、及び、外乱トルク演算部５５を備える。

検出遅延補償部５１は、回転数ω_Ｇの検出における遅延、すなわち回転数指令値ω_Ｇ ^＊の入力が回転数ω_Ｇに反映されるまでのむだ時間（以下、検出遅延という）を補償する。具体的には、検出遅延補償部５１は、回転数ω_Ｇの検出遅延分だけ、トルク指令値Ｔ_Ｇ ^＊を遅延させる。

応答遅延補償部５２は、発電機１８におけるトルクＴ_Ｇの応答遅延を補償する。具体的には、応答遅延補償部５２は、下記の式（６）に示すように、１次遅れの伝達特性Ｇ_ａｃｔ（ｓ）で表される。式（６）の時定数τ_ａｃｔは、実験またはシミュレーション等によって予め設定される。

回転数演算部５３は、下記の式（７）に示す制御対象モデルＧ_ｐ′（ｓ）を用いて、回転数ω_Ｇの検出遅延及びトルクＴ_Ｇの応答遅延が補償されたトルク指令値Ｔ_Ｇ ^＊から、外乱ｄがないときの理想的な発電機１８の回転数を演算する。制御対象モデルＧ_ｐ′（ｓ）は、実際の制御対象（動力伝達系２０）の動特性を表す。

減算部５４は、回転数演算部５３が演算した理想的な回転数と、実測値である回転数ω_ｇの偏差（以下、回転数偏差という）を演算する。本実施形態においては、減算部５４は、実測値である回転数ω_ｇから、回転数演算部５３が演算した理想的な回転数を減算する。

外乱トルク演算部５５は、外乱オブザーバフィルタＨ_ｄ（ｓ）と制御対象モデルＧ_ｐ′（ｓ）の逆系（１／Ｇ_ｐ′（ｓ））からなる伝達特性Ｈ_ｄ（ｓ）／Ｇ_ｐ′（ｓ）を用いて、回転数偏差から外乱トルクＴ_ｄを演算する。外乱トルクＴ_ｄは、外乱ｄによって生じるトルクまたはその変動を表す。

外乱オブザーバフィルタＨ_ｄ（ｓ）は、下記の式（８）に示すように、例えば２次のローパスフィルタである。外乱オブザーバフィルタＨ_ｄ（ｓ）は、制御対象モデルＧ_ｐ′（ｓ）の逆系１／Ｇ_ｐ′（ｓ）によって外乱トルクＴ_ｄが適切に演算されるようにするために用いられる。ここでいう適切とは、伝達特性Ｈ_ｄ（ｓ）／Ｇ_ｐ′（ｓ）の分母と分子の相対次数（＝分母次数－分子次数）がゼロ以上、すなわち分母次数≧分子次数となっていることをいう。本実施形態では、伝達特性Ｈ_ｄ（ｓ）／Ｇ_ｐ′（ｓ）の相対次数が１以上となるように設定される。これにより、フィードバックされる回転数ω_ｇが含む高周波数成分のゲインが低下する。その結果、外乱トルク演算部５５は、伝達特性Ｈ_ｄ（ｓ）／Ｇ_ｐ′（ｓ）を用いて、外乱トルクＴ_ｄが適切に演算することができる。時定数τ_ｄは、実験またはシミュレーション等によって予め設定される。

外乱オブザーバフィルタＨ_ｄ（ｓ）が式（８）で表される場合、外乱トルク演算部５５の伝達特性Ｈ_ｄ（ｓ）／Ｇ_ｐ′（ｓ）は、下記の式（９）で表される。

外乱トルク演算部５５によって演算された外乱トルクＴ_ｄは、前述のように、外乱補償部４３に入力され、補正トルク指令値Ｔ_Ｇ２ ^＊から最終的なトルク指令値Ｔ_Ｇ ^＊を演算するために用いられる。また、上記のように、モデルマッチング補償、制振フィルタ４２による動力伝達系２０の固有振動成分を低減する処理、及び、外乱補償がなされた最終的なトルク指令値Ｔ_Ｇ ^＊は、電流指令値演算部３２等を経て、発電機１８に入力される。この過程で、発電機１８が出力するトルクＴ_Ｇには伝達特性Ｇ_ａｃｔ（ｓ）で表される応答遅延が生じる。また、トルクＴ_Ｇには外乱ｄが重畳される場合がある。制御対象（動力伝達系２０）の伝達関数Ｇ_ｐ（ｓ）は、下記の式（１０）で表され、制御対象の動特性を表すように設定された制御対象モデルＧ_ｐ′（ｓ）とは異なる。

なお、上記のように、本実施形態で行われる外乱補償はフィードバック制御による補償処理であるから、回転数制御系に対するモデルマッチング補償の一形態であるということができる。そして、回転数制御部３１は、モデルマッチング補償部４１が行う基本的なモデルマッチング補償に加えて、外乱補償を付加的に行うことで、全体として、外乱ｄに対してロバストなモデルマッチング補償を行っている。

但し、回転数指令値ω_Ｇ ^＊から回転数ω_Ｇに一致させるための基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊を演算することから、本来的あるいは基本的といえるモデルマッチング補償は、モデルマッチング補償部４１が行うモデルマッチング補償である。また、制振フィルタ４２による動力伝達系２０の固有振動成分を低減する処理（以下、固有振動成分低減処理という）は、バネ２１ａの弾性特性、及びダンパ２１ｂの減衰特性等、回転数制御系に内在する原因によって生じ得る目標制御状態からのズレを補償するものである。そして、外乱補償は、目標制御状態におけるトルクＴ_Ｇを前提として、外乱トルクＴ_ｄを推定し、その影響を補償するものである。したがって、固有振動成分低減処理は、原則として、外乱補正よりも前に行われるべきものである。このため、本実施形態ではその一例として、制振フィルタ４２はモデルマッチング補償部４１の出力である基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊を補正するように、モデルマッチング補償部４１と外乱補償部４３の間に設けられている。

以下、上記のように構成される発電システムに係る制御の作用を説明する。

図４は、本実施形態の発電システム制御の作用を示すグラフである。図４において、時刻ｔ１よりも前は発電装置１２が停止状態であり、時刻ｔ１はモータリングの開始時刻である。

図４（Ａ）は、エンジン１７の回転数ω_Ｅの時間的推移を示すグラフである。図４（Ａ）において、実線はエンジン１７の回転数ω_Ｅを表し、破線はエンジン１７の回転数目標値ω_Ｅ＊を表す。このエンジン１７の回転数目標値ω_Ｅ ^＊は、発電機１８の回転数指令値ω_Ｇ ^＊をエンジン１７の入出力軸に換算した値である。図４（Ｂ）は、発電機１８の回転数ω_Ｇの時間的推移を示すグラフである。図４（Ｂ）において、実線は発電機１８の回転数ω_Ｇを表し、破線は発電機１８の回転数指令値ω_Ｇ ^＊を表す。図４（Ｃ）は、発電機１８のトルクＴ_Ｇの時間的推移を示すグラフである。そして、図４（Ｄ）～（Ｆ）は、図４（Ａ）～（Ｃ）の一点鎖線で示す時間範囲αを拡大したグラフである。

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、時刻ｔ１においてモータリングが開始されると、発電機１８の回転数指令値ω_Ｇ ^＊が急峻に立ち上がり、これに応じてエンジン１７の回転数目標値ω_Ｅ ^＊も急峻に立ち上がる。そして、実際の発電機１８の回転数ω_Ｇは、モデルマッチング補償によって、回転数指令値ω_Ｇ ^＊に追従するように上昇し、最終的には回転数指令値ω_Ｇ ^＊に収束する。同様に、実際のエンジン１７の回転数ω_Ｅも、回転数目標値ω_Ｅ ^＊に追従するように上昇し、最終的には回転数目標値ω_Ｅ ^＊に収束する。また、図４（Ｃ）に示すように、時刻ｔ１におけるモータリングの開始以後、発電機１８のトルクＴ_Ｇも上記の回転数ω_Ｇ，ω_Ｅの変化に応じて変化し、最終的には、発電装置１２の摩擦抵抗に相当する一定値に収束する。

そして、図４（Ｄ）～（Ｆ）の拡大図に示すように、本実施形態の発電システム制御では、回転数ω_Ｇ，ω_Ｅ及び発電機１８のトルクＴ_Ｇが収束するまでの間の変化は、概ね緩やかである。

図５は、制振フィルタ４２を有しない比較例の発電システム制御の作用を示すグラフである。比較例は、制振フィルタ４２がなく、動力伝達系２０の固有振動成分低減処理を行わないこと以外は本実施形態と同様である。また、図５の各グラフは、図４の各グラフに対応しており、各線等が表すものは図４と同様である。

図５（Ａ）～（Ｂ）及び図５（Ｄ）～（Ｅ）に示すように、比較例においてもモデルマッチング補償が行われるので、回転数ω_Ｇ，ω_Ｅの大局的な変化は本実施形態と概ね同様である。しかし、図５（Ｃ）及び図５（Ｆ）に示すように、比較例では、モデルマッチング補償を行っているにもかかわらず、モータリングの開始によって、発電機１８のトルクＴ_Ｇに、本実施形態にはない振動（トルク脈動）が生じる。

本実施形態と比較例の発電システム制御の相違は、前述のとおり、制振フィルタ４２の有無、すなわち、動力伝達系２０の固有振動成分低減処理の有無である。このため、図４及び図５の比較から分かるとおり、比較例（図５）のトルクＴ_Ｇに現れた振動は動力伝達系２０の固有振動成分であり、本実施形態の発電システム制御では動力伝達系２０の固有振動成分が除去されている。

そして、モータリングでは、エンジン１７と発電機１８の間のトルクはフリクショントルク相当の極小さな値であり、実質的にほぼゼロである。このため、動力伝達系２０の固有振動成分が重畳されると、図５（Ｆ）のように、発電機１８のトルクＴ_Ｇは、極短期間のうちに符号の反転を繰り返す。発電機１８のトルクＴ_Ｇの符号が反転すると、ギヤ２１ｃが噛み合う歯面が変わることで、動力伝達系２０が含むギヤ２１ｃがバックラッシュによるガラ音を発生させる。すなわち、制振フィルタ４２を有しない比較例では、モデルマッチング補償によって基本的な回転数振動が抑えられているにもかかわらず、動力伝達系２０の固有振動成分の影響によって、結局のところ大きなガラ音が生じる。

一方、本実施形態の発電システム制御によれば、制振フィルタ４２を用いて動力伝達系２０の固有振動成分に起因したトルク脈動が低減されたことによって、トルクＴ_Ｇの符号反転回数及び振幅が低減される。トルクＴ_Ｇの符号反転回数が低減されたことで、ガラ音を生じさせるギヤ２１ｃのバックラッシュが生じる回数が低減される。また、トルクＴ_Ｇの振幅が低減されたことで、ギヤ２１ｃにバックラッシュが生じてガラ音が生じたとしても、ギヤ２１ｃの衝突エネルギーが小さいので、ガラ音の音量が抑制される。したがって、本実施形態の発電システムによれば、動力伝達系２０にバネ２１ａ及びダンパ２１ｂが用いられていても、ガラ音の発生及び音量が抑制される。

＜第２実施形態＞
上記第１実施形態では、ダンパ２１ｂのねじり剛性Ｋが一定である例を説明したが、伝達トルクに応じて剛性が変化する特性を有するダンパ２１ｂがある。第２実施形態では、伝達トルクに応じて剛性が変化するダンパ２１ｂを用いるときに好適な例を説明する。

図６は、第２実施形態の発電システムで用いられるダンパ２１ｂの特性を示すグラフである。図６は、モータリング時に発電機１８のトルクＴ_Ｇが動力伝達系２０の伝達トルクとなっている例を示している。図６に示すように、第２実施形態のダンパ２１ｂは、トルクＴ_Ｇの絶対値が、例えば予め定められた所定のトルク（｜±Ｔ_ｓ｜）以下であるときと、トルクＴ_Ｇの絶対値がこれを超えるときとで、トルクＴ_Ｇとねじり角θの関係（傾き）、すなわちねじり剛性Ｋが変化する。以下では、トルクＴ_Ｇが－Ｔ_ｓ≦Ｔ_Ｇ≦＋Ｔ_ｓであって、ねじり角θが－θ_ｓ≦θ≦＋θ_ｓの範囲（以下、第１範囲という）にあるときのダンパ２１ｂのねじり剛性Ｋを第１ねじり剛性Ｋ_１とする。また、トルクＴ_Ｇがこれを超える範囲（以下、第２範囲という）にあるときのダンパ２１ｂのねじり剛性Ｋを第２ねじり剛性Ｋ_２とする。第１ねじり剛性Ｋ_１及び第２ねじり剛性Ｋ_２は、ダンパ２１ｂの特性として既知である。

図７は、第２実施形態における回転数制御部３１の構成を示すブロック図である。図７に示すように、伝達トルクに応じてねじり剛性Ｋが変化するダンパ２１ｂを動力伝達系２０に用いる場合、回転数制御部３１は、剛性値演算部６１を有し、制振フィルタ４２は剛性値演算部６１の出力に応じて可変とされる。その余の構成は第１実施形態と同様である。

剛性値演算部６１は、トルク指令値Ｔ_Ｇ ^＊に基づいて、ダンパ２１ｂのねじり剛性Ｋを演算する。トルク指令値Ｔ_Ｇ ^＊は、実質的に動力伝達系２０の伝達トルクに等しい。このため、剛性値演算部６１は、トルク指令値Ｔ_Ｇ ^＊が第１範囲内にあるか、これを超える第２範囲にあるかに基づいて、ダンパ２１ｂのねじり剛性Ｋを演算する。例えば、剛性値演算部６１は、動力伝達系２０の伝達トルクであるトルク指令値Ｔ_Ｇ ^＊と、ダンパ２１ｂのねじり剛性Ｋと、を対応付けたテーブル（以下、剛性値テーブルという）を予め保有している。そして、剛性値演算部６１は、取得したトルク指令値Ｔ_Ｇ ^＊に基づいて、この剛性値テーブルを参照することにより、動力伝達系２０がトルク指令値Ｔ_Ｇ ^＊に対応するトルクＴ_Ｇを伝達するときのねじり剛性Ｋを演算する。そして、トルク指令値Ｔ_Ｇ ^＊が第１範囲内にあるときには、剛性値演算部６１は、第１ねじり剛性Ｋ_１を制振フィルタ４２に出力する。また、トルク指令値Ｔ_Ｇ ^＊が第２範囲にあるときには、剛性値演算部６１は、第２ねじり剛性Ｋ_２を制振フィルタ４２に出力する。

本実施形態における制振フィルタ４２は、剛性値演算部６１から入力されるねじり剛性Ｋに応じて特性が可変である。具体的には、数式（５）に示したように、動力伝達系２０で生じる固有振動の角振動数ω_ｐは、ねじり剛性Ｋに依存する。このため、本実施形態における制振フィルタ４２では、数式（５）のねじり剛性Ｋの値を、第１ねじり剛性Ｋ_１と第２ねじり剛性Ｋ_２とで切り替えられる。すなわち、本実施形態では、ダンパ２１ｂのねじり剛性Ｋに基づいて、基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊から低減当すべき固有振動（角振動数ω_ｐ）が変化する。これにより、数式（４）で示す制振フィルタ４２の特性が、ダンパ２１ｂのねじり剛性Ｋの変化に応じて変化する。

上記のように、本実施形態においては、ダンパ２１ｂのねじり剛性Ｋが伝達トルクに応じて変化するときに、これに応じて制振フィルタ４２の特性が可変となっている。これにより、ダンパ２１ｂのねじり剛性Ｋが変化した場合でも制振フィルタ４２によって動力伝達系２０の固有振動成分に起因した振動が適切に低減または除去され得る。

なお、上記第２実施形態においては、剛性値演算部６１は、剛性値テーブルを参照してねじり剛性Ｋを演算するが、これに限らず、剛性値演算部６１は、予め定められた数式に基づく演算により、ねじり剛性Ｋを演算することができる。

上記第２実施形態においては、剛性値演算部６１は、トルク指令値Ｔ_Ｇ ^＊に基づいてダンパ２１ｂのねじり剛性Ｋを演算しているが、これに限らない。例えば、動力伝達系２０にトルクセンサが設けられているときには、剛性値演算部６１は、その出力値に基づいてダンパ２１ｂのねじり剛性Ｋを演算することができる。

この他、上記第２実施形態においては、ダンパ２１ｂのねじり剛性Ｋが２段階に変化する例を説明したが、ダンパ２１ｂのねじり剛性Ｋは、３段階以上に変化してもよく、また、実質的に滑らかに変化してもよい。また、ダンパ２１ｂのねじり剛性Ｋの増加傾向または減少傾向等、ねじり剛性Ｋの具体的な変化態様は上記第２実施形態の例に限らない。これらの場合も、上記第２実施形態と同様に動力伝達系２０の伝達トルクに基づいて制振フィルタ４２の特性を変化させることによって、動力伝達系２０の固有振動成分に起因した振動が適切に低減または除去され得る。

＜変形例＞
前述のとおり、制振フィルタ４２による固有振動成分低減処理は、原則として、基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊に対して行うべきものである。このため、上記第１実施形態及び第２実施形態では、回転数制御部３１は、モデルマッチング補償部４１で基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊を演算し、その後、基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊に対して制振フィルタ４２が固有振動成分低減処理を施す構成となっている。しかし、結果として、基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊から動力伝達系２０の固有振動成分が低減または除去された補正トルク指令値Ｔ_Ｇ２ ^＊が得られていれば、動力伝達系２０の固有振動成分に起因した振動は上記第１実施形態及び第２実施形態と同様に低減または除去され得る。

すなわち、回転数制御部３１における制振フィルタ４２の具体的配置は、上記第１実施形態及び第２実施形態の例に限らない。例えば、上記第１実施形態及び第２実施形態における回転数指令値ω_Ｇ ^＊から補正トルク指令値Ｔ_Ｇ２ ^＊の出力過程は、下記の式（１１）で表される。このため、補正トルク指令値Ｔ_Ｇ２ ^＊が、式（１１）と数学的に等価な過程で演算される範囲内で、制振フィルタ４２（Ｆ（ｓ））の配置は任意である。以下では、上記第１実施形態及び第２実施形態と等価な制振フィルタ４２の配置を変形例として説明する。

［第１変形例］
図８は、第１変形例における回転数制御部３１の部分的構成を示すブロック図である。図８に示すように、制振フィルタ４２は、基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊そのものではなく、減算部４７の出力に対して固有振動成分低減処理を施すことにより、基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊を補正することができる。この場合も、上記第１実施形態及び第２実施形態と同様の補正トルク指令値Ｔ_Ｇ２ ^＊が得られる。

［第２変形例］
図９は、第２変形例における回転数制御部３１の部分的構成を示すブロック図である。図９に示すように、制振フィルタ４２は、基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊そのものではなく、第１乗算部４５の出力、及び、モデルマッチング用フィルタ４６の出力、に対して固有振動成分低減処理を施すことにより、基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊を補正することができる。この場合も、上記第１実施形態及び第２実施形態と同様の補正トルク指令値Ｔ_Ｇ２ ^＊が得られる。

［第３変形例］
図１０は、第３変形例における回転数制御部３１の部分的構成を示すブロック図である。図１０に示すように、制振フィルタ４２は、基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊に対してではなく、回転数指令値ω_Ｇ ^＊に対して固有振動成分低減処理を施すことにより、基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊を補正することができる。この場合も、上記第１実施形態及び第２実施形態と同様の補正トルク指令値Ｔ_Ｇ２ ^＊が得られる。

上記第１～第３変形例はいずれも、モデルマッチング補償において基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊を演算するためのパラメータを、制振フィルタ４２によってフィルタリング処理することによって、動力伝達系２０の固有振動を低減または除去するものである。

以上のように、上記各実施形態及び変形例に係る発電システムの制御方法は、動力源であるエンジン１７と、動力源から伝達される動力によって発電する発電機１８と、を有し、弾性要素であるバネ２１ａ、減衰要素であるダンパ２１ｂ、及び、ギヤ２１ｃを含む動力伝達系２０を介して動力源と発電機１８が接続された発電システムの制御方法である。この発電システムの制御方法では、発電機１８の制御状態を目標制御状態に一致させるモデルマッチング補償によって、目標制御状態における発電機１８のトルクＴ_Ｇを表す基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊が演算される。そして、動力伝達系２０のトルク伝達特性（固有振動の角振動数ω_ｐ）に基づいて基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊を補正することによって補正トルク指令値Ｔ_Ｇ２ ^＊が演算され、この補正トルク指令値Ｔ_Ｇ２ ^＊に基づいて発電機１８が制御される。

このように、上記各実施形態及び変形例に係る発電システムの制御方法は、動力伝達系２０のトルク伝達特性に基づいて補正された補正トルク指令値Ｔ_Ｇ２ ^＊に基づいて発電機１８を制御する。これにより、モデルマッチング補償では低減または除去しきれない回転数振動が低減または除去される。その結果、動力伝達系２０にバネ２１ａ、ダンパ２１ｂ及びギヤ２１ｃが用いられていても、ギヤ２１ｃで生じるガラ音が低減または除去される。

特に、上記各実施形態及び変形例に係る発電システムの制御方法では、補正トルク指令値Ｔ_Ｇ２ ^＊は、動力伝達系２０がトルクを伝達することによって生じる固有振動を基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊から低減する固有振動成分低減処理によって演算される。このため、動力伝達系２０がトルクを伝達することによって生じる角振動数ω_ｐの固有振動が、基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊から特に的確に低減または除去される。したがって、動力伝達系２０がバネ２１ａ、ダンパ２１ｂ及びギヤ２１ｃを含むことによって生じるガラ音が、特に的確に低減または除去され得る。

また、上記各実施形態及び変形例に係る発電システムの制御方法では、固有振動成分低減処理（制振フィルタ４２）において、基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊の符号が反転する回数が低減される。これにより、ギヤ２１ｃのバックラッシュが生じる回数が低減されるので、ガラ音の発生自体が抑制される。

また、上記各実施形態及び変形例に係る発電システムの制御方法では、固有振動成分低減処理（制振フィルタ４２）において、基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊の振幅が低減される。これにより、仮に、ギヤ２１ｃのバックラッシュが生じたとしても、ギヤ２１ｃの衝突エネルギーが低減されているので、ガラ音の音量が抑制される。

上記各実施形態及び変形例に係る発電システムの制御方法では、固有振動成分低減処理（制振フィルタ４２）は、モデルマッチング補償によって演算された基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊、または、モデルマッチング補償において基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊を演算するためのパラメータ（減算部４７の出力等）、に対して行われる。このように、基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊またはこれを演算するためのパラメータから動力伝達系２０の固有振動成分を低減または除去することにより、動力伝達系２０の固有振動が低減された補正トルク指令値Ｔ_Ｇ２ ^＊が得られる。このため、動力伝達系２０にバネ２１ａ、ダンパ２１ｂ及びギヤ２１ｃが用いられていても、ギヤ２１ｃで生じるガラ音が低減または除去される。

上記第２実施形態及び変形例に係る発電システムの制御方法では、動力伝達系２０を伝達するトルクに応じて、減衰要素であるダンパ２１ｂの剛性（ねじり剛性Ｋ）が変化するときには、動力伝達系２０を伝達するトルクに対するダンパ２１ｂの剛性（ねじり剛性Ｋ_１またはＫ_２）が演算される。そして、演算したダンパ２１ｂの剛性に基づいて、基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊から低減すべき動力伝達系２０の固有振動が変化する。ダンパ２１ｂの剛性Ｋが可変であるときには、ダンパ２１ｂの剛性Ｋの変化によってガラ音の発生要因となる動力伝達系２０の固有振動が変化し得るが、上記第２実施形態及び変形例に係る発電システムの制御方法では、上記のように、ダンパ２１ｂの剛性の変化に応じて基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊から低減すべき固有振動が適宜変化する。したがって、動力伝達系２０に剛性Ｋが可変なダンパ２１ｂが用いられていても、的確に回転数振動が抑制され、その結果、的確にガラ音が低減または除去され得る。

特に、上記第２実施形態及び変形例に係る発電システムの制御方法では、演算したダンパ２１ｂ（減衰要素）の剛性Ｋに基づいて、制振フィルタ４２におけるフィルタリング処理の特性（角振動数ω_ｐ）を変化させることにより、基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊から低減すべき固有振動を変化させる。すなわち、制振フィルタ４２は、動力伝達系２０がトルクを伝達することによって生じる固有振動の角振動数ω_ｐを含み、この角振動数ω_ｐが動力伝達系２０の伝達トルクに応じたダンパ２１ｂの剛性Ｋの変化に対応して調整される。これにより、したがって、動力伝達系２０に剛性Ｋが可変なダンパ２１ｂが用いられていても、的確に回転数振動が抑制され、その結果、的確にガラ音が低減または除去され得る。

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、上記各実施形態及び変形例では、制振フィルタ４２は、角振動数ω_ｐが既知であるものとして厳密に構成されているが、これに限らない。例えば、制振フィルタ４２は、所定の周波数成分（例えば、基本トルク指令値Ｔ_Ｇ１ ^＊の低周波数な変化に対する所定の高周波数成分）を低減または除去する構成となっていれば、角振動数ω_ｐが未知である場合でも、あるいは、角振動数ω_ｐが厳密に判明していない場合でも、動力伝達系２０の固有振動（角振動数ω_ｐ）に起因したガラ音が低減または除去され得る。

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：発電機インバータ，２０：動力伝達系，２１ａ：バネ，２１ｂ：ダンパ，２１ｃ：ギヤ，２３：システムコントローラ，２４：駆動モータコントローラ，２５：バッテリコントローラ，２６：発電機コントローラ，２７：エンジンコントローラ，２８：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：電流変換部，３６：電圧変換部，３７：回転センサ，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：制振フィルタ，４３：外乱補償部，４４：外乱オブザーバ，４５：第１乗算部，４６：モデルマッチング用フィルタ，４７：減算部，４８：第２乗算部５１：検出遅延補償部，５２：応答遅延補償部，５３：回転数演算部，５４：減算部，５５：外乱トルク演算部，６１：剛性値演算部，１００：車両

Claims (4)

1. 動力源と、前記動力源から伝達される動力によって発電する発電機と、を有し、弾性要素、減衰要素、及び、ギヤを含む動力伝達系を介して前記動力源と前記発電機が接続された発電システムの制御方法であって、
   前記発電機の制御状態を目標制御状態に一致させるモデルマッチング補償によって、前記目標制御状態における前記発電機のトルクを表す基本トルク指令値を演算し、
   前記動力伝達系がトルクを伝達することによって生じる固有振動を前記基本トルク指令値から低減する固有振動成分低減処理によって補正トルク指令値を演算し、
   前記補正トルク指令値に基づいて前記発電機を制御し、
   前記固有振動成分低減処理は、前記モデルマッチング補償によって演算された前記基本トルク指令値、または、前記モデルマッチング補償において前記基本トルク指令値を演算するためのパラメータ、に対して行われ、
   前記動力伝達系を伝達するトルクに応じて前記減衰要素の剛性が変化するときに、前記動力伝達系を伝達するトルクに対する前記減衰要素の剛性を演算し、かつ、演算した前記減衰要素の剛性に基づいて前記固有振動成分低減処理の特性を変化させることにより、前記基本トルク指令値から低減すべき前記固有振動を変化させる、
   発電システムの制御方法。
2. 請求項１に記載の発電システムの制御方法であって、
   前記固有振動成分低減処理では、前記補正トルク指令値は、前記基本トルク指令値の符号が反転する回数が低減される、
   発電システムの制御方法。
3. 請求項１または２に記載の発電システムの制御方法であって、
   前記固有振動成分低減処理では、前記基本トルク指令値の振幅が低減される、
   発電システムの制御方法。
4. 動力源と、前記動力源から伝達される動力によって発電する発電機と、を有し、弾性要素、減衰要素、及び、ギヤを含む動力伝達系を介して前記動力源と前記発電機が接続された発電システムの制御装置であって、
   前記発電機の制御状態を目標制御状態に一致させるモデルマッチング補償によって、前記目標制御状態における前記発電機のトルクを表す基本トルク指令値を演算するモデルマッチング補償部と、
   前記動力伝達系がトルクを伝達することによって生じる固有振動を前記基本トルク指令値から低減する固有振動成分低減処理によって補正トルク指令値を演算する補正トルク指令値演算部と、
   を備え、
   前記補正トルク指令値に基づいて前記発電機を制御し、
   前記固有振動成分低減処理は、前記モデルマッチング補償によって演算された前記基本トルク指令値、または、前記モデルマッチング補償において前記基本トルク指令値を演算するためのパラメータ、に対して行われ、
   前記動力伝達系を伝達するトルクに応じて前記減衰要素の剛性が変化するときに、前記動力伝達系を伝達するトルクに対する前記減衰要素の剛性を演算し、かつ、演算した前記減衰要素の剛性に基づいて前記固有振動成分低減処理の特性を変化させることにより、前記基本トルク指令値から低減すべき前記固有振動を変化させる、
   発電システムの制御装置。