ブックタイトルマツダ技報 2013 No.31

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マツダ技報 2013 No.31

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マツダ技報 2013 No.31

No.31(2013)マツダ技報電力[kW]が観測できるとする。次に,現在時刻を0として予測時間区間Teを設定し,時間t∈[0,Te]において現在の運転状態を維持する(avで加速し続ける)と仮定した場合にTe秒間に発電すべき総発電量PJ [kJ]を算出する。このPJは,現在SOCを目標SOCとの差分電力および,Te秒間にモータと補器類が消費する電力とから求める。そして,車両の運転状態に応じてエンジン音による走行フィーリングを良好に保つエンジン回転数[rpm]を算出する関数としてフィーリング関数w ( t )を定義し,PJとw ( t )とを含んだ評価関数Iを導入する。Te秒間において評価関数Iを最小化するエンジン動作軌道を求め,その動作軌道の1サンプル時間後の値を目標動作点としてPCMおよびGCMに出力し制御する。この制御法を1サンプル時間ごとに繰り返す(3)(Fig. 3)。そして,重み係数をS0,Q0,R0とおき評価関数を式(3)のように設定する。第1項目が電力収支バランス,第2項目が走行フィーリングに関する評価項になっており,重み係数の設定に応じて優先度を決められる(3)。S0I ?2エンジンEngine出Power(kW)力(kW)??Te?0x ( T ) ? P ( T )1? Q?? 20e?熱効率(%)マップ5040302010??x ( t ) ? w(t )2Je22?R u ( t)022(3)??dt?B.T.E(%)30 High252015The minimization of aevaluation function including anecessary energy and s feelingThe vehicle will keepacceleration over theprediction horizon0Low1000 2000 3000 4000エンジンEngine回転Speed(rpm)数(rpm)Fig. 4 Brake Thermal Efficiency (B.T.E) MapConsidering both aroad gradient and arunning resistancev 0 , a vT e [sec]v(T e)=a vT e+v 0Motor EnergyAccessories EnergyBattery Request Energy(=SOCtarget-SOC)Necessary Energy(kJ) in prediction horizonFig. 3 Concept of Electric Generation Control4.2最適化問題の定式化現在時刻0に対する時間をt∈[0,Te],エンジンの目標発電量[kJ]をx1(t),エンジン目標回転数[rpm]をx2(t),エンジン目標回転数変動[rpm/sec]を意味する入力をu(t)とする。この3変数に関して,目標発電量挙動を示す状態方程式と初期条件を次式(1)(2)のように表現する。この時,状態方程式内のパラメータa1, a2はエンジンの動作領域(Fig.4の点線)に基づいて設定するものとする。なお,・(ドット)は時間微分を表し,N0はt=0のエンジン回転数を表す。???x?x?12??au1x2?a2(1)ここでのw ( t )は4.1節で述べたフィーリング関数を意味し,次の条件(式(4))を満たすものと定義する。なお,C n +1はn+1回微分可能な関数の集合を示し,具体的には4.5節で設定する。n?1n?1d w(t)w( t)? C ,? 0n?1dt4.3最適解の導出最適レギュレータと呼ばれる最適制御問題に類似しているため,同様の手順で最適解を導出できる。まず,ラグランジュ乗数ψ( t )を導入して,ハミルトニアンやオイラー方程式を用いることにより最適解を導出する。? ? Q0 R0とすると,エンジン目標回転数であるx2に関して示すと式(5)となる(導出の詳細は文献(3)参照)。??2(x2( t)? ?? Qt?? ? sinh000)0sinh( ?t)? x( 0)cosh( ?t)1 1??(t ? ? ) ?w(? ) d?? ?cosh(?t)? 1?4.4モデル予測制御の実装Fig. 5に示すように本車両の発電制御システムは,VCMからPCMとGCMに制御指令を出力する構造になっている。まずVCMでは,式(5)より1サンプル時間Δt秒後のx2(Δt)を算出し,その目標回転数において最も熱効率が高くなるトルクを目標トルクとしても求めておく。2? a? Q00(4)(5)????xx1( 0 ) 02( 0 )?????? ??? N0????(2)―145―