エネルギー最適制御理論に基づく ハイブリッド電気自動車のエネルギーフロー制御 第２報 エンジン・モータ間に CVT がある場合

1. エネルギー最適制御理論に基づく ハイブリッド電気自動車のエネルギーフロー制御 第２報　エンジン・モータ間にCVTがある場合 内田博志　福島直人　萩原一郎　（東京工業大学） エネルギー最適制御とは 負のエネルギー消費を意味するエネルギー回生を含む最適制御問題は、評価関数を二次形式で定義する従来の最適制御理論の枠組みにあてはまらない。 エネルギー最適制御では、①評価関数をパワーの形で記述（右図）、②評価関数を最小化する理想システム特性（制御則ではない）を求める（下図）、③閉ループにより制御対象を理想システムの挙動に一致させる（下右図）、という三段階のアプローチにより、実時間で計算可能な、実用的最適制御系を実現できる。 閉ループが連立方程式を解き、制御対象の挙動を理想システムに一致させるので、計算量が少なく実用的 ハイブリッド自動車（HEV）への適用 エンジンとモーターを固定ギヤで結合した第1報に続き、更なるエネルギー効率向上を目指して、エンジン－モーター間にもCVTを設けたHEVシステムについて検討した。 実システムが、仮想粘性減衰で結合された仮想システムに追従動作する原理モデルに基づいて理想システム特性を導出したところ、 10モード走行シミュレーションにおいて、速度追従性、省エネルギー性共に良好な性能が発揮された。 CVTを追加した効果として、燃料消費量が第１報よりも11%改善された。 二つのCVTの最適減速比は、エンジンとモーターの効率関数から算出 エネルギー最適制御（右）は、比較のルールベースト制御（左）よりもエネルギー効率関数上の高効率領域で動作（第１報より） CVTを二つ持つパラレルハイブリッド車のモデル（上図）と、モーターの最適制御則（下左図、エンジンについては省略）。制御則の中のTrは、下右図の仮想システムへの入力トルク、φMはモーターの効率関数を表わす 目標速度への追従性は良好（左）、エネルギー回生も効果的に発生（右）