(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直列に接続される第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子を備える電圧変換装置の制御装置であって、
前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のデューティ比率に対応するデューティ指令信号を生成するデューティ指令信号生成手段と、
前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の各々のスイッチング周波数に対応するキャリア信号を夫々生成するキャリア信号生成手段と、
前記デューティ指令信号及び前記キャリア信号を互いに比較することで、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の各々のオンオフを切替えるスイッチング制御信号を夫々生成するスイッチング制御信号生成手段と、
前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子を択一的にオンとするように前記スイッチング制御信号生成手段を制御することで、前記第１スイッチング素子を含んでなる第１アーム及び前記第２スイッチング素子を含んでなる第２アームのいずれか一方のみによる片アーム駆動を実現する片アーム駆動制御手段と、
前記第１アームによる片アーム駆動及び前記第２アームによる片アーム駆動を相互に切替えるアーム切替えの際に、前記キャリア信号における少なくとも前記アーム切替え直後の前記第１スイッチング素子又は前記第２スイッチング素子のスイッチングに対応する部分の位相を、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子で互いに１８０度ずれた状態にする位相反転手段と
を備えることを特徴とする電圧変換装置の制御装置。
【請求項２】
前記位相反転手段は、前記キャリア信号の位相を、常に第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子で互いに１８０度ずれた状態にすることを特徴とすることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の電圧変換装置の制御装置。
【請求項３】
前記スイッチング制御信号に、前記第１スイッチング素子又は前記第２スイッチング素子の両方がオフとなるデッドタイムを付加するデッドタイム付加手段と、
前記アーム切替え直後の前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のスイッチングに対してのみ前記デッドタイムを付加するように前記デッドタイム付加手段を制御するデッドタイム付加制御手段と
を備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の電圧変換装置の制御装置。
【請求項４】
前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のデューティ比率に基づいて、前記デッドタイム付加手段によって付加される前記デッドタイムの長さを調整するデッドタイム調整手段を備えることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の電圧変換装置の制御装置。
【請求項５】
互いに直列に接続される第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子を備える電圧変換装置の制御方法であって、
前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のデューティ比率に対応するデューティ指令信号を生成するデューティ指令信号生成工程と、
前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の各々のスイッチング周波数に対応するキャリア信号を夫々生成するキャリア信号生成工程と、
前記デューティ指令信号及び前記キャリア信号を互いに比較することで、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の各々のオンオフを切替えるスイッチング制御信号を夫々生成するスイッチング制御信号生成工程と、
前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子を択一的にオンとするように前記スイッチング制御信号生成工程を制御することで、前記第１スイッチング素子を含んでなる第１アーム及び前記第２スイッチング素子を含んでなる第２アームのいずれか一方のみによる片アーム駆動を実現する片アーム駆動制御工程と、
前記第１アームによる片アーム駆動及び前記第２アームによる片アーム駆動を相互に切替えるアーム切替えの際に、前記キャリア信号における少なくとも前記アーム切替え直後の前記第１スイッチング素子又は前記第２スイッチング素子のスイッチングに対応する部分の位相を、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子で互いに１８０度ずれた状態にする位相反転工程と
を備えることを特徴とする電圧変換装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両等に搭載される電圧変換装置の制御装置及び制御方法の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタ等）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する電動車両が注目されている。この電動車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。【０００３】
これらの電動車両においては、発進時や加速時に蓄電装置から電力を受けて走行のための駆動力を発生するとともに、制動時に回生制動によって発電を行なって蓄電装置に電気エネルギを蓄えるためのモータジェネレータを備える場合がある。このように、走行状態に応じてモータジェネレータを制御するために、電動車両にはインバータが搭載される。【０００４】
このような車両においては、車両状態によって変動するインバータが利用する電力を安定的に供給するために、蓄電装置とインバータとの間に電圧変換装置（コンバータ）が備えられる場合がある。また、このコンバータにより、インバータの入力電圧を蓄電装置の出力電圧より高くして、モータの高出力化ができるとともに、同一出力時のモータ電流を低減することで、インバータ及びモータの小型化、低コスト化を図ることができる。【０００５】
そして、電動車両のさらなる燃費向上のためには、このコンバータの損失を低減して効率を向上させることが重要である。【０００６】
ここで、例えば特許文献１では、負荷電力が少ない領域では、昇圧コンバータを片アームだけでスイッチング駆動させるという技術が提案されている。このような技術によれば、電流リプルを減らせる分、コンバータの損失を低減させることができるとされている。【０００７】
また、例えば特許文献２では、デューティ比が所定値より高くなった場合に、片側アームにて補助スイッチング素子及びメインスイッチング素子をオフに固定した上で、他方側のメインスイッチング素子をデューティ比に従ってオンオフするという技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開２０１０−１３７１２７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２８３９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したコンバータにおける片側のアームのみを用いる駆動（以下、適宜「片アーム駆動」と称する）によれば、例えばスイッチング素子の短絡を防止するために用いられるデッドタイム（即ち、上下アームに対応するスイッチング素子を共にオフとする期間）に起因して、コンバータの最大昇圧比が低下してしまうことを防止することができる。【００１０】
しかしながら、例えば自動車用途のように負荷電力が急変する場合には、バッテリ電流が急変し、上下アームの切替え時において、スイッチング素子のオン信号が近接することがある。この際、スイッチング素子では、オンオフを切替えるための信号を受け取ってから実電流がオンオフされるのに遅れが出る。従って、上下アームにおけるスイッチング素子のオン信号が近くなると、スイッチング素子のスイッチングのタイミング遅れに起因して、スイッチング素子が互いに短絡してしまうおそれがあるという技術的問題点がある
本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、電圧変換装置における昇圧比を低下させることなく、上下アームにおけるスイッチング素子の短絡を防止することが可能な電圧変換装置の制御装置及び制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の電圧変換装置の制御装置は上記課題を解決するために、互いに直列に接続される第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子を備える電圧変換装置の制御装置であって、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のデューティ比率に対応するデューティ指令信号を生成するデューティ指令信号生成手段と、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の各々のスイッチング周波数に対応するキャリア信号を夫々生成するキャリア信号生成手段と、前記デューティ指令信号及び前記キャリア信号を互いに比較することで、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の各々のオンオフを切替えるスイッチング制御信号を夫々生成するスイッチング制御信号生成手段と、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子を択一的にオンとするように前記スイッチング制御信号生成手段を制御することで、前記第１スイッチング素子を含んでなる第１アーム及び前記第２スイッチング素子を含んでなる第２アームのいずれか一方のみによる片アーム駆動を実現する片アーム駆動制御手段と、前記第１アームによる片アーム駆動及び前記第２アームによる片アーム駆動を相互に切替えるアーム切替えの際に、前記キャリア信号における少なくとも前記アーム切替え直後の前記第１スイッチング素子又は前記第２スイッチング素子のスイッチングに対応する部分の位相を、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子で互いに１８０度ずれた状態にする位相反転手段とを備える。【００１２】
本発明に係る電圧変換装置は、例えば車両に搭載されるコンバータであり、互いに直列に接続される第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子を備えている。第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子としては、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ、或いは電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。【００１３】
なお、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子の各々には、例えばダイオードが並列に接続されており、それぞれ第１アーム及び第２アームを形成している。即ち、第１スイッチング素子は第１アームを形成しており、そのスイッチング動作によって、第１アームにおける駆動のオンオフを切替えることができる。同様に、第２スイッチング素子は第２アームを形成しており、そのスイッチング動作によって、第２アームにおける駆動のオンオフを切替えることができる。【００１４】
電圧変換装置は、上述した各部位の他にも、例えばリアクトルや平滑コンデンサ等を含んで構成される。【００１５】
本発明に係る電圧変換装置の制御装置は、上述した電圧変換装置の動作を制御する装置であって、例えば、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、各種プロセッサ又は各種コントローラ、或いは更にＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等を適宜に含み得る、単体の或いは複数のＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る。【００１６】
本発明に係る電圧変換装置の制御装置の動作時には、デューティ指令信号生成手段によって、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子のデューティ比率に対応するデューティ指令信号が生成される。デューティ指令信号は、例えば出力すべき電圧値や電流値等に基づいて決定される。【００１７】
また本発明に係る電圧変換装置の制御装置の動作時には、キャリア信号生成手段によって、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子の各々のスイッチング周波数に対応するキャリア信号が夫々生成される。キャリア信号は、予め設定された周波数を有する信号として生成される。なお、後述するように、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子は、互いに異なるキャリア信号を用いて駆動される。【００１８】
デューティ指令信号及びキャリア信号は、スイッチング制御信号生成手段によって互いに比較され、その結果として、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子の各々のオンオフを切替えるスイッチング制御信号が夫々生成される。スイッチング制御信号は、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子に供給される。これにより、電圧変換装置の第１アーム及び第２アームの駆動が制御されることになる。【００１９】
上述したスイッチング制御信号生成手段は、片アーム駆動制御手段によって、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子を択一的にオンとするように制御される場合がある。このような制御によれば、第１スイッチング素子を含んでなる第１アーム及び第２スイッチング素子を含んでなる第２アームのいずれか一方のみによる片アーム駆動が実現される。【００２０】
片アーム駆動制御手段は、第１スイッチング素子を含んでなる第１アーム及び第２スイッチング素子を選択する際に、例えば出力すべき電圧値や電流値等に基づいて、第１アーム及び第２アームのいずれのアームで片アーム駆動を行うべきか判定する。より具体的には、片アーム駆動制御手段は、例えば電圧変換装置に接続されるモータジェネレータが回生動作を行う場合に、第１アームによる片アーム駆動を行うようにし、力行動作を行う場合に、第２アームによる片アーム駆動を行うようにする。このように、片アーム駆動制御手段は、第１アームによる片アーム駆動及び第１アームによる片アーム駆動を適宜切替えるように制御する。【００２１】
ここで本発明では特に、第１アームによる片アーム駆動及び第２アームによる片アーム駆動を相互に切替えるアーム切替えの際に、位相反転手段によって、キャリア信号の位相が第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子で互いに１８０度ずれた状態（即ち、一方だけが反転された状態）とされる。より具体的には、位相反転手段は、キャリア信号における少なくともアーム切替え直後の第１スイッチング素子又は第２スイッチング素子のスイッチングに対応する部分の位相を反転させる。即ち、第１スイッチング素子に対応するキャリア信号と、第２スイッチング素子に対応するキャリア信号とは、少なくともアーム切替え直後において位相が互いに反転された状態となる。【００２２】
上述したようにキャリア信号の位相を反転させると、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子のスイッチングのタイミングには、キャリア信号の半周期分の差が生じる。言い換えれば、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子の一方をオフとしてから、他方をオンとするまでの期間として、キャリア信号の半周期分の期間を確保できる。【００２３】
ここで仮に、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子の一方をオフとしてから、他方をオンとするまでの期間が短くなると（即ち、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子のスイッチングのタイミングが互いに近くなると）、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子が短絡してしまうおそれがある。特に、半導体素子として構成されるスイッチング素子では、スイッチング制御信号を受け取ってから実電流がオンオフされるのに遅れが出るため、短絡の危険性が高い。【００２４】
また、上述した短絡を防止する方法としてデッドタイムを設ける方法が考えられるが、この場合、電圧変換装置における最大昇圧比がデッドタイムによって制限されてしまう。特に、駆動周波数が高周波化する場合には、デッドタイムが最大昇圧比に与える影響も大きくなる。【００２５】
しかるに本発明では、上述したように、キャリア信号の位相を反転させることで、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子の一方をオフとしてから、他方をオンとするまでの期間として、キャリア信号の半周期分の期間を確保できる。従って、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子の短絡を好適に防止することができる。【００２６】
なお、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子に対応する各キャリア信号は、上述したように位相が反転した状態（即ち、位相が１８０度互いにずれた状態）とされることが望ましいが、完全に反転した状態でなくとも（即ち、厳密に１８０度ずれた状態でなくとも）相応の効果が得られる。具体的には、例えば位相が互いに１７５度或いは１８５度ずれた状態であっても、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子のスイッチングのタイミングが互いにずれる分、上述した効果は相応に発揮される。即ち、本発明に係る「１８０度」は、多少のマージンを含んで設定されてもよい。【００２７】
以上説明したように、本発明に係る電圧変換装置の制御装置によれば、電圧変換装置における昇圧比を低下させることなく、上下アームにおけるスイッチング素子の短絡を防止することが可能である。【００２８】
本発明の電圧変換装置の制御装置の一態様では、前記位相反転手段は、前記キャリア信号の位相を、常に第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子で互いに１８０度ずれた状態にする。【００２９】
この態様によれば、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子に対応するキャリア信号の位相が、常に互いに１８０度ずれた状態とされるため、アーム切替えの際にのみ位相をずらすような場合と比べて、処理を簡単化することができる。具体的には、位相を１８０度ずらしたり、戻したりする処理や、位相をずらすか否かを判定する処理等が省略できる分、処理を簡単化できる。【００３０】
また、仮にキャリア信号が１８０度ずれた状態から、ずれていない状態へと戻すような場合、一時的に第１スイッチング素子又は第２スイッチング素子に対応するスイッチング制御信号の長さが短くされてしまう。この場合、電圧変換装置における最大昇圧比が、一時的にではあるが低くなってしまうおそれがある。本態様では、このような不具合も防止することができる。【００３１】
本発明の電圧変換装置の制御装置の他の態様では、前記スイッチング制御信号に、前記第１スイッチング素子又は前記第２スイッチング素子の両方がオフとなるデッドタイムを付加するデッドタイム付加手段と、前記アーム切替え直後の前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のスイッチングに対してのみ前記デッドタイムを付加するように前記デッドタイム付加手段を制御するデッドタイム付加制御手段とを備える。【００３２】
この態様によれば、デッドタイム付加手段によって、スイッチング制御信号にデッドタイムが付加される。そして特に、デッドタイム付加制御手段によって、デッドタイムは、アーム切替え直後の第１スイッチング素子又は第２スイッチング素子のスイッチングに対してのみ付加される。即ち、デッドタイムは全てのスイッチング制御に対して付加される訳ではなく、スイッチング素子が短絡してしまうおそれのあるスイッチング制御に対してのみ付加される。【００３３】
デッドタイムは、上述したように短絡を防止する効果があるが、一方で電圧変換装置における最大昇圧比を低下させてしまうという効果も有している。このため、デッドタイムを、短絡を防止すべきタイミングでのみ付加するようにすれば、より効率的に短絡を防止することが可能となる。【００３４】
本発明の電圧変換装置の制御装置の他の態様では、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のデューティ比率に基づいて、前記デッドタイム付加手段によって付加される前記デッドタイムの長さを調整するデッドタイム調整手段を備える。【００３５】
この態様によれば、デッドタイム調整手段によって、付加されるデッドタイムの長さが適宜調整される。具体的には、デッドタイム調整手段は、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子のデューティ比率に基づいて、デッドタイムの長さを調整する。なお、ここでの「第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子のデューティ比率」は、デューティ比率そのものを示す値だけではなく、デューティ比率を決定するための様々なパラメータも含むものとする。よって、デッドタイムの長さは、例えば出力すべき電圧値や電流値等に基づいて調整されてもよい。【００３６】
デッドタイムの長さは、長いほど確実にスイッチング素子の短絡を確実に防止できるが、一方で短いほど電圧変換装置の最大昇圧比の低下を抑制できる。従って、上述したように、デッドタイムの長さを適宜調整するようにすれば、スイッチング素子の短絡を確実に防止しつつ、電圧変換装置の最大昇圧比の低下を好適に抑制することができる。【００３７】
本発明の電圧変換装置の制御方法は上記課題を解決するために、互いに直列に接続される第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子を備える電圧変換装置の制御方法であって、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のデューティ比率に対応するデューティ指令信号を生成するデューティ指令信号生成工程と、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の各々のスイッチング周波数に対応するキャリア信号を夫々生成するキャリア信号生成工程と、前記デューティ指令信号及び前記キャリア信号を互いに比較することで、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の各々のオンオフを切替えるスイッチング制御信号を夫々生成するスイッチング制御信号生成工程と、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子を択一的にオンとするように前記スイッチング制御信号生成工程を制御することで、前記第１スイッチング素子を含んでなる第１アーム及び前記第２スイッチング素子を含んでなる第２アームのいずれか一方のみによる片アーム駆動を実現する片アーム駆動制御工程と、前記第１アームによる片アーム駆動及び前記第２アームによる片アーム駆動を相互に切替えるアーム切替えの際に、前記キャリア信号における少なくとも前記アーム切替え直後の前記第１スイッチング素子又は前記第２スイッチング素子のスイッチングに対応する部分の位相を、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子で互いに１８０度ずれた状態にする位相反転工程とを備える。【００３８】
本発明の電圧変換装置の制御方法によれば、上述した本発明の電圧変換装置の制御装置と同様に、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子に対応するキャリア信号の位相が互いに１８０度ずれた状態とされるため、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子の一方をオフとしてから、他方をオンとするまでの期間として、キャリア信号の半周期分の期間を確保できる。従って、電圧変換装置における昇圧比を低下させることなく、上下アームにおけるスイッチング素子の短絡を防止する可能である。【００３９】
尚、本発明の電圧変換装置の制御方法においても、上述した本発明の電圧変換装置の制御装置の各種態様を適用することが可能である。【００４０】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１実施形態に係る電圧変換装置の制御装置が搭載される車両の全体構成を示す概略図である。
【図２】第１実施形態に係るＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態に係る電圧変換装置の制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態に係る電圧変換装置の制御装置の動作時の各種パラメータの変化を示すタイミングチャートである。
【図５】比較例に係る電圧変換装置の制御装置の動作時の各種パラメータの変化を示すタイミングチャートである。
【図６】第２実施形態に係るＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【図７】第２実施形態に係る電圧変換装置の制御装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。
【００４３】
＜第１実施形態＞
先ず、先ず第１実施形態に係る電圧変換装置の制御装置が搭載される車両の全体構成について、図１を参照して説明する。ここに図１は、第１実施形態に係る電圧変換装置の制御装置が搭載される車両の全体構成を示す概略図である。
【００４４】
図１において、第１実施形態に係る電圧変換装置の制御装置が搭載される車両１００は、エンジン４０及びモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２を動力源とするハイブリッド車両として構成されている。但し、車両１００の構成はこれに限定されるものではなく、蓄電装置からの電力によって走行可能な車両（例えば、電気自動車や燃料電池自動車）等にも適用可能である。また、本実施形態では、電圧変換装置の制御装置が車両１００に搭載される構成について説明するが、車両以外でも交流電動機により駆動される機器であれば適用が可能である。
【００４５】
車両１００は、直流電圧発生部２０と、負荷装置４５と、平滑コンデンサＣ２と、ＥＣＵ３０とを備えて構成されている。
【００４６】
直流電圧発生部２０は、蓄電装置２８と、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、平滑コンデンサＣ１と、コンバータ１２とを含む。
【００４７】
蓄電装置２８は、例えばニッケル水素又はリチウムイオン等の二次電池や、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置を含んで構成される。また、蓄電装置２８が出力する直流電圧ＶＢ及び入出力される直流電流ＩＢは、電圧センサ１０及び電流センサ１１によってそれぞれ検出される。そして、電圧センサ１０及び電流センサ１１は、検出した直流電圧ＶＢ及び直流電流ＩＢの検出値をＥＣＵ３０に出力する。
【００４８】
システムリレーＳＲ１は、蓄電装置２８の正極端子及び電力線ＰＬ１の間に接続され、システムリレーＳＲ２は、蓄電装置２８の負極端子及び接地線ＮＬの間に接続される。システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、ＥＣＵ３０からの信号ＳＥにより制御され、蓄電装置２８からコンバータ１２への電力の供給と遮断とを切替える。
【００４９】
コンバータ１２は、本発明の「電圧変換装置」の一例であり、リアクトルＬ１と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。スイッチング素子Ｑ１及びＱ２は、本発明の「第１スイッチング素子」及び「第２スイッチング素子」の一例であり、電力線ＰＬ２及び接地線ＮＬの間に直列に接続される。スイッチング素子Ｑ１及びＱ２は、ＥＣＵ３０からのスイッチング制御信号ＰＷＣによって制御される。
【００５０】
スイッチング素子Ｑ１及びＱ２には、例えばＩＧＢＴ、電力用ＭＯＳトランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に対しては、逆並列ダイオードＤ１，Ｄ２が配置される。リアクトルＬ１は、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２の接続ノードと電力線ＰＬ１の間に設けられる。また、平滑コンデンサＣ２は、電力線ＰＬ２及び接地線ＮＬの間に接続される。
【００５１】
電流センサ１８は、リアクトルＬ１を流れるリアクトル電流を検出し、その検出値ＩＬをＥＣＵ３０に出力する。
【００５２】
負荷装置４５は、インバータ２３と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、エンジン４０と、動力分割機構４１と、駆動輪４２とを含む。また、インバータ２３は、モータジェネレータＭＧ１を駆動するためのインバータ１４と、モータジェネレータＭＧ２を駆動するためのインバータ２２とを含む。なお、図１のようにインバータ及びモータジェネレータを２組備えることは必須ではなく、たとえばインバータ１４とモータジェネレータＭＧ１、あるいはインバータ２２とモータジェネレータＭＧ２のいずれか１組のみを備える構成としてもよい。
【００５３】
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、インバータ２３から供給される交流電力を受けて車両推進のための回転駆動力を発生する。また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、外部から回転力を受け、ＥＣＵ３０からの回生トルク指令によって交流電力を発電するとともに回生制動力を車両１００に発生する。
【００５４】
また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、動力分割機構４１を介してエンジン４０にも連結される。そして、エンジン４０の発生する駆動力とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の発生する駆動力とが最適な比率となるように制御される。また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のいずれか一方を専ら電動機として機能させ、他方のモータジェネレータを専ら発電機として機能させてもよい。なお、第１実施形態においては、モータジェネレータＭＧ１をエンジン４０により駆動される発電機として機能させ、モータジェネレータＭＧ２を駆動輪４２を駆動する電動機として機能させるものとする。
【００５５】
動力分割機構４１には、エンジン４０の動力を、駆動輪４２とモータジェネレータＭＧ１との両方に振り分けるために、例えば遊星歯車機構（プラネタリギヤ）が使用される。
【００５６】
インバータ１４は、コンバータ１２から昇圧された電圧を受けて、たとえばエンジン４０を始動させるためにモータジェネレータＭＧ１を駆動する。また、インバータ１４は、エンジン４０から伝達される機械的動力によってモータジェネレータＭＧ１で発電された回生電力をコンバータ１２に出力する。このときコンバータ１２は、降圧回路として動作するようにＥＣＵ３０によって制御される。
【００５７】
インバータ１４は、電力線ＰＬ２及び接地線ＮＬの間に並列に設けられ、Ｕ相上下アーム１５と、Ｖ相上下アーム１６と、Ｗ相上下アーム１７を含んで構成される。各相上下アームは、電力線ＰＬ２及び接地線ＮＬの間に直列接続されたスイッチング素子から構成される。たとえば、Ｕ相上下アーム１５は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４から成り、Ｖ相上下アーム１６は、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６から成り、Ｗ相上下アーム１７は、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８から成る。また、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８に対して、逆並列ダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続される。スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８は、ＥＣＵ３０からのスイッチング制御信号ＰＷＩによって制御される。
【００５８】
例えばモータジェネレータＭＧ１は、３相の永久磁石型同期電動機であり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中性点に共通接続される。さらに、各相コイルの他端は、各相上下アーム１５〜１７のスイッチング素子の接続ノードと接続される。
【００５９】
インバータ２２は、コンバータ１２に対してインバータ１４と並列的に接続される。
【００６０】
インバータ２２は駆動輪４２を駆動するモータジェネレータＭＧ２に対してコンバータ１２の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。またインバータ２２は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧ２において発電された回生電力をコンバータ１２に出力する。このときコンバータ１２は降圧回路として動作するようにＥＣＵ３０によって制御される。インバータ２２の内部の構成は、図示しないがインバータ１４と同様であり、詳細な説明については省略する。
【００６１】
コンバータ１２は、基本的には、各スイッチング周期内でスイッチング素子Ｑ１及びＱ２が相補的かつ交互にオン・オフするように制御される。コンバータ１２は、昇圧動作時には、蓄電装置２８から供給された直流電圧ＶＢを直流電圧ＶＭ（インバータ１４への入力電圧に相当するこの直流電圧を、以下「システム電圧」とも称する）に昇圧する。この昇圧動作は、スイッチング素子Ｑ２のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ１及び逆並列ダイオードＤ１を介して、電力線ＰＬ２へ供給することにより行われる。
【００６２】
また、コンバータ１２は、降圧動作時には、直流電圧ＶＭを直流電圧ＶＢに降圧する。この降圧動作は、スイッチング素子Ｑ１のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ２及び逆並列ダイオードＤ２を介して、接地線ＮＬへ供給することにより行われる。
【００６３】
これらの昇圧動作及び降圧動作における電圧変換比（ＶＭ及びＶＢの比）は、上記スイッチング周期におけるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン期間比（デューティ比）により制御される。なお、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２をオン及びオフにそれぞれ固定すれば、ＶＭ＝ＶＢ（電圧変換比＝１．０）とすることもできる。
【００６４】
平滑コンデンサＣ２は、コンバータ１２からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ２３へ供給する。電圧センサ１３は、平滑コンデンサＣ２の両端の電圧、すなわち、システム電圧ＶＭを検出し、その検出値をＥＣＵ３０へ出力する。
【００６５】
インバータ１４は、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値が正（ＴＲ１＞０）の場合には、平滑コンデンサＣ２から直流電圧が供給されるとＥＣＵ３０からのスイッチング制御信号ＰＷＩ１に応答した、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のスイッチング動作により直流電圧を交流電圧に変換して正のトルクを出力するようにモータジェネレータＭＧ１を駆動する。また、インバータ１４は、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値が零の場合（ＴＲ１＝０）には、スイッチング制御信号ＰＷＩ１に応答したスイッチング動作により、直流電圧を交流電圧に変換してトルクが零になるようにモータジェネレータＭＧ１を駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ１は、トルク指令値ＴＲ１によって指定された零または正のトルクを発生するように駆動される。
【００６６】
更に、車両１００の回生制動時には、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値ＴＲ１は負に設定される（ＴＲ１＜０）。この場合には、インバータ１４は、スイッチング制御信号ＰＷＩ１に応答したスイッチング動作により、モータジェネレータＭＧ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧（システム電圧）を、平滑コンデンサＣ２を介してコンバータ１２へ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、電動車両を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。
【００６７】
インバータ２２についても同様に、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値に対応したＥＣＵ３０からのスイッチング制御信号ＰＷＩ２を受け、スイッチング制御信号ＰＷＩ２応答したスイッチング動作によって、直流電圧を交流電圧に変換して所定のトルクになるようにモータジェネレータＭＧ２を駆動する。
【００６８】
電流センサ２４，２５は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に流れるモータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２を検出し、その検出したモータ電流をＥＣＵ３０へ出力する。なお、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各相の電流の瞬時値の和はゼロであるので、図１に示すように電流センサ２４，２５は２相分のモータ電流を検出するように配置すれば足りる。
【００６９】
回転角センサ（レゾルバ）２６，２７は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転角 θ１，θ２を検出し、その検出した回転角θ１，θ２をＥＣＵ３０へ送出する。ＥＣＵ３０では、回転角θ１，θ２に基づきモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転速度ＭＲＮ１，ＭＲＮ２及び角速度ω１，ω２（ｒａｄ／ｓ）を算出できる。なお、回転角センサ２６，２７については、回転角θ１，θ２をＥＣＵ３０にてモータ電圧や電流から直接演算することによって、配置しないようにしてもよい。
【００７０】
ＥＣＵ３０は、本発明の「電圧変換装置の制御装置」の一例であり、いずれも図示しないがＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、記憶装置及び入出力バッファを含み、車両１００の各機器を制御する。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で構築して処理することも可能である。
【００７１】
代表的な機能として、ＥＣＵ３０は、入力されたトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、電圧センサ１０によって検出された直流電圧ＶＢ、電流センサ１１によって検出された直流電流ＩＢ、電圧センサ１３によって検出されたシステム電圧ＶＭ及び電流センサ２４，２５からのモータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２、回転角センサ２６，２７からの回転角θ１，θ２等に基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２に従ったトルクを出力するように、コンバータ１２及びインバータ２３の動作を制御する。すなわち、コンバータ１２及びインバータ２３を上記のように制御するためのスイッチング制御信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成して、コンバータ１２及びインバータ２３へそれぞれ出力する。
【００７２】
コンバータ１２の昇圧動作時には、ＥＣＵ３０は、システム電圧ＶＭをフィードバック制御し、システム電圧ＶＭが電圧指令値に一致するようにスイッチング制御信号ＰＷＣを生成する。
【００７３】
また、ＥＣＵ３０は、車両１００が回生制動モードに入ると、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換するようにスイッチング制御信号ＰＷＩ１、ＰＷＩ２を生成してインバータ２３へ出力する。これにより、インバータ２３は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換してコンバータ１２へ供給する。
【００７４】
さらに、ＥＣＵ３０は、車両１００が回生制動モードに入ると、インバータ２３から供給された直流電圧を降圧するようにスイッチング制御信号ＰＷＣを生成し、コンバータ１２へ出力する。これにより、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が発電した交流電圧は、直流電圧に変換され、さらに降圧されて蓄電装置２８に供給される。
【００７５】
次に、第１実施形態に係る電圧変換装置の制御装置であるＥＣＵ３０の具体的な構成について、図２を参照して説明する。ここに図２は、第１実施形態に係るＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【００７６】
図２において、第１実施形態に係るＥＣＵ３０は、電圧指令生成部２００と、電圧制御部２１０と、上アーム駆動指令生成部２３１及び下アーム駆動指令生成部２３２と、サンプリングホールド部２４０と、キャリア信号生成部２５０と、基準値演算部２６０と、片アーム駆動判定部２７０と、位相反転部２８０とを備えて構成されている。
【００７７】
電圧指令生成部２００は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２への要求トルクＴＲ１，ＴＲ２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転速度ＭＲＮ１，ＭＲＮ２の入力を受ける。そして、これらの情報に基づいて、電圧指令生成部２００は、コンバータ１２の出力電圧（すなわち、インバータ１４の入力電圧）の電圧指令ＶＲＥＦを生成する。
【００７８】
電圧制御部２１０は、本発明の「デューティ指令信号生成手段」の一例であり、減算部２１１及び電圧制御演算部２１２を含む電流指令生成部２１３と、減算部２２１及び電流制御演算部２２２を含む電流制御部２２０とを備えて構成されている。
【００７９】
電流指令生成部２１３における減算部２１１は、電圧指令生成部２００から入力を受ける電圧指令ＶＲＥＦと、電圧センサ１３により検出されたコンバータ１２のシステム電圧のフィードバック値ＶＭとの電圧偏差を演算し、演算結果を電圧制御演算部２１２に出力する。
【００８０】
電圧制御演算部２１２は、減算部２１１によって演算された電圧偏差をＰＩ演算することによって、リアクトルＬ１に流れるリアクトル電流指令値ＩＬＲＥＦを演算する。
【００８１】
このように、電流指令生成部２１３においては、コンバータ１２のシステム電圧のフィードバック制御を行うことによって、リアクトル電流指令値ＩＬＲＥＦを演算する。
【００８２】
そして、電圧制御演算部２１２は、このリアクトル電流指令値ＩＬＲＥＦを、電流制御部２２０及び片アーム駆動判定部２７０へ出力する。
【００８３】
電流制御部２２０における減算部２２１は、電圧制御演算部２１２からのリアクトル電流指令値ＩＬＲＥＦと、サンプリングホールド部２４０によって、スイッチング周期ごとに検出値がホールドされたリアクトル電流ＩＬのフィードバック値との電流偏差を演算し、電流制御演算部２２２に出力する。
【００８４】
電流制御演算部２２２は、減算部２２１により演算された電流偏差をＰＩ演算することによって、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のデューティＤＵＴＹを演算する。なお、電流制御演算部２２２は、後述する片アーム駆動判定部２７０からの選択フラグＳＥＬによって、スイッチング素子Ｑ１またはＱ２の片アーム駆動制御が選択された場合には、選択された側のスイッチング素子のみによって、リアクトル電流指令値ＩＬＲＥＦが出力されるようにデューティＤＵＴＹを演算する。
【００８５】
上アーム駆動指令生成部２３１及び下アーム駆動指令生成部２３２は、本発明の「スイッチング制御信号生成手段」の一例であり、電流制御演算部２２２からのデューティＤＵＴＹと、キャリア信号生成部２５０及び位相反転部２８０からの搬送波ＣＲとの比較に基づいて、コンバータ１２の各相の上下アームのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフを制御するスイッチング制御信号ＰＷＣを生成する。このとき、上アーム駆動指令生成部２３１及び下アーム駆動指令生成部２３２は、片アーム駆動判定部２７０からの選択フラグＳＥＬに従って、駆動するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を選択する。
【００８６】
このスイッチング制御信号ＰＷＣによって、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が力行の場合は、蓄電装置２８からの出力電圧を所望のインバータ２３の入力電圧まで昇圧する。また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が回生の場合は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２により発電されインバータ２３によって変換された直流電力を、蓄電装置２８が充電可能な電圧まで降圧する。
【００８７】
キャリア信号生成部２５０は、本発明の「キャリア信号生成手段」の一例であり、所定のキャリア周波数のキャリア信号ＣＲを、下アーム駆動指令生成部２３２及び位相反転部２８０に出力する。また、キャリア信号生成部２５０は、サンプリングホールド部２４０に、キャリア信号ＣＲの１周期ごとにサンプリング信号ＳＭＰを出力する。サンプリングホールド部２４０は、各サンプリング信号ＳＭＰ入力時に、電流センサ１８により検出されたリアクトル電流ＩＬを検出して保持し、その検出した電流値を減算部２２１に出力する。
【００８８】
基準値演算部２６０は、蓄電装置２８の出力電圧ＶＢと、システム電圧ＶＭの入力を受ける。そして、これらの情報から、搬送波ＣＲの１周期中にリアクトル電流ＩＬの方向が正から負、または負から正に切替わる状態となる電流基準値ＩＬ１を演算して、片アーム駆動判定部２７０へ出力する。
【００８９】
片アーム駆動判定部２７０は、電圧制御演算部２１２からのリアクトル電流指令値ＩＬＲＥＦと、基準値演算部２６０からの電流基準値ＩＬ１との入力を受ける。片アーム駆動判定部２７０は、これらの情報に基づいて、駆動するスイッチング素子の選択を行う。そして、片アーム駆動判定部２７０は、選択結果である選択フラグＳＥＬを上アーム駆動指令生成部２３１及び下アーム駆動指令生成部２３２へ出力する。
【００９０】
位相反転部２８０は、本発明の「位相反転手段」の一例であり、キャリア信号生成部２５０から出力されたキャリア信号の位相を反転して、上アーム駆動指令生成部２３１へと出力する。これにより、上アーム駆動指令生成部２３１に入力されるキャリア信号と、下アーム駆動指令生成部２３２に入力されるキャリア信号とでは、位相が互いに１８０度ずれた状態となる。キャリア信号ＣＲの位相をずらすことによる効果については、後に詳述する。
【００９１】
上述した各部位を含んで構成されたＥＣＵ３０は、一体的に構成された電子制御ユニットであり、上記各部位に係る動作は、全てＥＣＵ３０によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係る上記部位の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各部位は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
【００９２】
次に、第１実施形態に係る電圧変換装置の制御装置の動作について、図３を参照して説明する。ここに図３は、第１実施形態に係る電圧変換装置の制御装置の動作を示すフローチャートである。なお、図３に示されるフローチャート中の各ステップについては、ＥＣＵ３０に予め格納されたプログラムを所定周期で実行することによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。
【００９３】
図３において、第１実施形態に係る電圧変換装置の制御装置の動作時には、ＥＣＵ３０は、電圧指令生成部２００によって電圧指令ＶＲＥＦを演算する（ステップＳ１０１）。
【００９４】
続いて、ＥＣＵ３０は、電圧制御演算部２１２によってリアクトル電流指令値ＩＬＲＥＦを演算する（ステップＳ１０２）。
【００９５】
次に、ＥＣＵ３０は、リアクトル電流指令ＩＬＲＥＦが正か否か、すなわちモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が力行状態で制御されるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。
【００９６】
ここで、リアクトル電流指令ＩＬＲＥＦが正の場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ３０は、下アームであるスイッチング素子Ｑ２の片アーム駆動制御を行うように、片アーム駆動判定部２７０によって設定する（ステップＳ１０４）。
【００９７】
一方、リアクトル電流指令ＩＬＲＥＦがゼロまたは負の場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が回生状態で制御されるので、ＥＣＵ３０は、上アームであるスイッチング素子Ｑ１の片アーム駆動制御を行うように設定する（ステップＳ１０５）。なお、リアクトル電流指令ＩＬＲＥＦがゼロの場合には、コンバータ１２よる電圧変換は行われないので、実際には上下アームとも駆動されない。
【００９８】
次に、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１０４又はステップＳ１０５で設定された駆動アームと、リアクトル電流指令値ＩＬＲＥＦに基づいて、電流制御演算部２２２によって、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のデューティＤＵＴＹを演算する（ステップＳ１０６）。
【００９９】
そして、ＥＣＵ３０は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のデューティＤＵＴＹとキャリア信号ＣＲとの比較に基づいて、上アーム駆動指令生成部２３１及び下アーム駆動指令生成部２３２によってコンバータ１２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動するスイッチング制御信号ＰＷＣ１及びＰＷＣ２を生成し、コンバータ１２に出力する。
【０１００】
以上のような処理によって生成されたスイッチング制御信号ＰＷＣに従いコンバータ１２が制御されることによって、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が力行の場合は下アーム（スイッチング素子Ｑ２）のみが駆動され、またモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が回生の場合は上アーム（スイッチング素子Ｑ１）のみが駆動されるように制御が実行される。 
以下では、上述した電圧変換装置の制御装置の動作について、図４及び図５を参照して、より具体的に説明する。ここに図４は、第１実施形態に係る電圧変換装置の制御装置の動作時の各種パラメータの変化を示すタイミングチャートである。また図５は、比較例に係る電圧変換装置の制御装置の動作時の各種パラメータの変化を示すタイミングチャートである。
【０１０１】
図４において、上アーム駆動指令生成部２３１及び下アーム駆動指令生成部２３２に入力されるキャリア信号は、位相反転部２８０において上アーム駆動指令生成部２３１に対応する一方のみの位相が反転されているため、図に示すように位相が互いに１８０度ずれた状態となる。
【０１０２】
ここで、図に示すように、初めはモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２が力行動作を行い、続いて回生動作を行い、最後に再び力行動作を行うような場合の制御について考える。
【０１０３】
モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２が力行動作を行う場合は、スイッチング素子Ｑ１がオフ、Ｑ２がオンとされ、下アームによる片アーム駆動（以下、適宜「下アーム駆動」と称する。）が行われる。このため、スイッチング素子Ｑ２に対応するスイッチング制御信号ＰＷＣ２が、下アーム用のキャリア信号（即ち、反転されていないキャリア信号）のタイミングに合わせて出力される。
【０１０４】
一方、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２が回生動作を行う場合は、スイッチング素子Ｑ１がオン、Ｑ２がオフとされ、上アームによる片アーム駆動（以下、適宜「上アーム駆動」と称する。）が行われる。このため、スイッチング素子Ｑ１に対応するスイッチング制御信号ＰＷＣ１が、上アーム用のキャリア信号（即ち、反転されたキャリア信号）のタイミングに合わせて出力される。
【０１０５】
ここで特に、下アーム駆動から上アーム駆動への切替えの際には、先ずオンとされていたスイッチング素子Ｑ２がオフとされ、続いてオフとされていたスイッチング素子Ｑ１がオンとされる。この際、スイッチング素子Ｑ２をオフとしてから、スイッチング素子Ｑ１をオンとするまでの期間が短くなると、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２が互いに短絡してしまうおそれがある。特に、半導体素子として構成されるスイッチング素子では、スイッチング制御信号ＰＷＣを受け取ってから実電流がオンオフされるのに遅れが出るため、短絡の危険性が高い。ここでは、このような短絡を防止するために空けるべき期間を短絡防止期間として図示している。
【０１０６】
第１実施形態に係る電圧変換装置の制御装置では、上述したように、上アーム駆動指令生成部２３１及び下アーム駆動指令生成部２３２に入力されるキャリア信号の位相が互いに１８０度ずれた状態とされている。このため、スイッチング素子Ｑ２をオフとしてから、スイッチング素子Ｑ１をオンとするまでの期間は、キャリア信号ＣＲの半周期分確保される。
【０１０７】
ここで仮に、第１実施形態に係る電圧変換装置の制御装置のように、キャリア信号ＣＲの位相が反転されない場合について考える。
【０１０８】
図５において、比較例に係る電圧変換装置の制御装置では、上アーム駆動指令生成部２３１及び下アーム駆動指令生成部２３２に入力されるキャリア信号の位相は互いに反転された状態とはされず、上アーム駆動指令生成部２３１及び下アーム駆動指令生成部２３２には、互いに共通のキャリア信号が入力される。このような場合に、下アーム駆動から上アーム駆動への切替えが行われると、スイッチング素子Ｑ２がオフとされてから、比較的早い段階でスイッチング素子Ｑ１がオンとされることになり、結果としてスイッチング素子Ｑ１及びＱ２が互いに短絡してしまう可能性が高くなる。
【０１０９】
これに対し、第１実施形態に係る電圧変換装置の制御装置では、上述したように、キャリア信号の位相を反転させることで、スイッチング素子Ｑ２をオフとしてから、スイッチング素子Ｑ１をオンとするまでの期間として、キャリア信号の半周期分の期間を確保できる。ここで図４を見ても分かるように、キャリア信号の半周期分の期間は、短絡防止期間よりも十分に長い。よって、第１実施形態に係る電圧変換装置の制御装置によれば、確実にスイッチング素子Ｑ１及びＱ２の短絡を防止できる。
【０１１０】
また、上述した短絡を防止する方法としてデッドタイム（即ち、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２をいずれもオフとする期間）を付加する方法が考えられるが、この場合、コンバータ１２における最大昇圧比がデッドタイムによって制限されてしまう。特に、コンバータ１２の駆動周波数が高周波化する場合には、デッドタイムが最大昇圧比に与える影響も大きくなる。
【０１１１】
これに対しても、第１実施形態に係る電圧変換装置の制御装置では、デッドタイムを付加することなく短絡を防止することができるため、コンバータ１２における最大昇圧比の低下を効果的に抑制することができる。
【０１１２】
なお、上述した説明では、力行動作が回生動作に切り替わる場合（即ち、下アーム駆動が上アーム駆動へと切り替わる場合）についてのみ説明したが、図４からも分かるように、回生動作が力行動作に切り替わる場合（即ち、上アーム駆動が下アーム駆動へと切り替わる場合）であっても、同様の効果が得られる。具体的には、スイッチング素子Ｑ１をオフとしてから、スイッチング素子Ｑ２をオンとするまでの期間がキャリア信号の半周期分確保されるため、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２の短絡を確実に防止することができる。
【０１１３】
以上説明したように、第１実施形態に係る電圧変換装置の制御装置によれば、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２の各々に対応するキャリア信号の位相が互いに１８０度ずれた状態とされるため、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２の一方をオフとしてから、他方をオンとするまでの期間として、キャリア信号の半周期分の期間を確保できる。従って、コンバータ１２における昇圧比を低下させることなく、好適に上下アームにおけるスイッチング素子Ｑ１及びＱ２の短絡を防止することが可能である。
ことが可能である。
【０１１４】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る電圧変換装置の制御装置について説明する。なお、第２実施形態は、上述した第１実施形態と比べて、一部の構成及び動作が異なるのみであり、その他の部分は概ね同様である。このため以下では、第１実施形態と異なる部分について詳細に説明し、他の重複する部分については適宜説明を省略するものとする。
【０１１５】
先ず、第２実施形態に係る電圧変換装置の制御措置であるＥＣＵ３０の具体的な構成について、図６を参照して説明する。ここに図６は、第２実施形態に係るＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【０１１６】
図６において、第２実施形態に係るＥＣＵ３０は、第１実施形態に係るＥＣＵ３０（図２参照）が備える各部位に加えて、デッドタイム付加部３１０と、デッドタイム付加判定部３２０とを備えて構成されている。
【０１１７】
デッドタイム付加部３１０は、本発明の「デッドタイム付加手段」の一例であり、上アーム駆動指令生成部２３１及び下アーム駆動指令生成部２３２から出力されるスイッチング制御信号ＰＷＣ１及びＰＷＣ２に対し、デッドタイムをそれぞれ付加した上で出力可能とされている。
【０１１８】
デッドタイム付加判定部３２０は、本発明の「デッドタイム付加判定手段」の一例であり、デッドタイムを、アーム切替え直後のスイッチングに対してのみ付加するように、デッドタイム制御信号ＤＴによりデッドタイム付加部３１０を制御する。また、デッドタイム付加判定部３２０は、デッドタイム付加部３１０が付加するデッドタイムの長さを調整するような機能を有していてもよい。即ち、デッドタイム付加判定部３２０は、本発明の「デッドタイム調整手段」の一例として機能してもよい。
【０１１９】
次に、第２実施形態に係る電圧変換装置の制御装置の動作について、図７を参照して説明する。ここに図７は、第２実施形態に係る電圧変換装置の制御装置の動作を示すフローチャートである。なお、図７では、図３で示した電圧変換装置の制御装置の処理の一部を省略して図示しており、以下では、第２実施形態に特有なデッドタイムの付加に関する処理について詳細に説明する。
【０１２０】
図７において、第２実施形態に係る電圧変換装置の制御装置の動作時には、片アーム駆動判定部２７０が、片アーム駆動を行うために上下アームの一方（言い換えれば、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２のいずれか一方）を選択すると（ステップＳ２０１）、デッドタイム付加判定部３２０が、上下アームの切替えがあるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。より具体的には、デッドタイム付加判定部３２０は、上アーム駆動から下アーム駆動、又は下アーム駆動から上アーム駆動への切替えタイミングであるか否かを判定する。
【０１２１】
ここで、上下アームの切替えがあると判定した場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、デッドタイム付加制御部３２０は、デッドタイムの長さを所定値に設定する（ステップＳ２０３）。これにより、デッドタイム付加部３１０では、所定値の長さを有するデッドタイムが付加されることになる。
【０１２２】
一方で、上下アームの切替えがないと判定した場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、デッドタイム付加制御部３２０は、デッドタイムの長さをゼロに設定する（ステップＳ２０４）。これにより、デッドタイム付加部３１０では、デッドタイムが付加されない状態となる。
【０１２３】
以上のような制御によれば、デッドタイムは、アーム切替え直後のスイッチング制御に対してのみ付加される。即ち、デッドタイムは全てのスイッチング制御に対して付加される訳ではなく、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２が短絡してしまうおそれのあるスイッチング制御に対してのみ付加される。
【０１２４】
デッドタイムは、上述したように短絡を防止する効果があるが、一方でコンバータ１２における最大昇圧比を低下させてしまうという効果も有している。このため、デッドタイムを、短絡を防止すべきタイミングでのみ付加するようにすれば、より効率的に短絡を防止することが可能となる。
【０１２５】
また、デッドタイム付加判定部３２０は、上述したように、デッドタイムの長さを調整可能とされてもよい。即ち、ステップＳ２０３における所定値を変更できるようにしてもよい。デッドタイムの長さは、長いほど確実にスイッチング素子の短絡を確実に防止できるが、一方で短いほどコンバータ１２の最大昇圧比の低下を抑制できる。従って、デッドタイムの長さを適宜調整するようにすれば、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２の短絡を確実に防止しつつ、コンバータ１２の最大昇圧比の低下を抑制することができる。
【０１２６】
なお、デッドタイム付加判定部３２０は、例えばデューティ比やコンバータ１２への入力電圧Ｖｍ等に基づいて、デッドタイムの長さを調整するようにすればよい。
【０１２７】
以上説明したように、第２実施形態に係る電圧変換装置の制御装置によれば、デッドタイムを付加することで、第１実施形態よりも更に確実にスイッチング素子Ｑ１及びＱ２の短絡を防止しつつ、デッドタイムを付加することに起因するコンバータ１２の最大昇圧比の低下を効果的に抑制することが可能である。
【０１２８】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電圧変換装置の制御装置及び制御方法もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１２９】
１２  コンバータ
２０  直流電圧発生部
２２，２３  インバータ
２８  蓄電装置
３０  ＥＣＵ
４０  エンジン
４１  動力分割機構
４２  駆動輪
４５  負荷装置
１００  車両
２００  電圧指令生成部
２１０  電圧制御部
２１１  減算部
２１２  電圧制御演算部
２１３  電流指令生成部
２２０  電流制御部
２２１  減算部
２２２  電流制御演算部
２３１  上アーム駆動指令生成部
２３２  下アーム駆動指令生成部
２４０  サンプリングホールド部
２５０  キャリア信号生成部
２６０  基準値演算部
２７０  片アーム駆動判定部
２８０  位相反転部
３１０  デッドタイム付加部
３２０  デッドタイム付加判定部
Ｃ２  平滑コンデンサ
Ｄ１，Ｄ２  ダイオード
Ｌ１  リアクトル
ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ
Ｑ１，Ｑ２  スイッチング素子
ＳＲ１，ＳＲ２  システムリレー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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