(57)【要約】間欠昇圧の実行時の出力不足を防止する。昇圧制御により電源電圧ＶＢを昇圧可能な昇圧コンバータを制御する制御装置は、検出された昇圧コンバータの出力電圧ＶＨに基づいて、当該出力電圧ＶＨが目標値を含む電圧変動許可範囲に維持されるように間欠昇圧を実行する間欠制御手段と、間欠昇圧の実行期間における出力電圧ＶＨの平均値を算出する平均値算出手段と、算出された平均値が目標値未満且つ負荷装置の要求電圧値未満となる場合において目標値を増量補正する目標値補正手段とを具備する。
2014076750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源電圧ＶＢを有する直流電源と、
スイッチング手段を備え、目標値に応じた前記スイッチング手段のスイッチング状態の切り替えを含む昇圧制御により前記電源電圧ＶＢを昇圧して負荷装置に出力する昇圧コンバータと、
前記昇圧コンバータの出力電圧ＶＨを検出する電圧検出手段と
を備えた電力供給システムにおいて前記昇圧コンバータを制御する、昇圧コンバータの制御装置であって、
前記検出された出力電圧ＶＨに基づいて、前記出力電圧ＶＨが前記目標値を含む所定範囲に維持されるように前記昇圧制御の間欠処理を実行する間欠制御手段と、
前記間欠処理の実行期間における前記出力電圧ＶＨの平均値を算出する平均値算出手段と、
前記算出された平均値が前記目標値未満且つ前記負荷装置の要求電圧値未満となる場合において前記目標値を増量補正する目標値補正手段と
を具備することを特徴とする昇圧コンバータの制御装置。
【請求項２】
前記目標値補正手段は、前記要求電圧値と前記算出された平均値との差分に基づいて前記目標値を増量補正する
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の昇圧コンバータの制御装置。
【請求項３】
前記間欠制御手段は、前記間欠処理を実行するにあたって、前記昇圧制御の実行期間において前記検出された出力電圧ＶＨが前記目標値に達した場合に前記昇圧制御を停止させ、前記昇圧制御の停止期間において前記検出された出力電圧ＶＨが前記所定範囲の境界値に達した場合に前記昇圧制御を再開させる
ことを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の昇圧コンバータの制御装置。
【請求項４】
前記間欠制御手段は、前記出力電圧ＶＨの変動幅が所定値以内である場合に前記昇圧制御の間欠処理を開始する
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の昇圧コンバータの制御装置。
【請求項５】
電源電圧ＶＢを有する直流電源と、
スイッチング手段を備え、目標値に応じた前記スイッチング手段のスイッチング状態の切り替えを含む昇圧制御により前記電源電圧ＶＢを昇圧して負荷装置に出力する昇圧コンバータと、
前記昇圧コンバータの出力電圧ＶＨを検出する電圧検出手段と
を備えた電力供給システムにおいて前記昇圧コンバータを制御する、昇圧コンバータの制御装置であって、
前記検出された出力電圧ＶＨに基づいて、前記出力電圧ＶＨが前記目標値を含む所定範囲に維持されるように前記昇圧制御の間欠処理を実行する間欠制御手段と、
前記所定範囲の下限値が前記負荷装置の要求電圧値未満となる場合において前記目標値を増量補正する目標値補正手段と
を具備することを特徴とする昇圧コンバータの制御装置。
【請求項６】
前記目標値補正手段は、前記要求電圧値と前記下限値との差分に基づいて前記目標値を増量補正する
ことを特徴とする請求の範囲第５項に記載の昇圧コンバータの制御装置。
【請求項７】
前記間欠制御手段は、前記間欠処理を実行するにあたって、前記昇圧制御の実行期間において前記検出された出力電圧ＶＨが前記目標値に達した場合に前記昇圧制御を停止させ、前記昇圧制御の停止期間において前記検出された出力電圧ＶＨが前記所定範囲の境界値に達した場合に前記昇圧制御を再開させる
ことを特徴とする請求の範囲第５項又は第６項に記載の昇圧コンバータの制御装置。
【請求項８】
前記間欠制御手段は、前記出力電圧ＶＨの変動幅が所定値以内である場合に前記昇圧制御の間欠処理を開始する
ことを特徴とする請求の範囲第５項に記載の昇圧コンバータの制御装置。
【請求項９】
電源電圧ＶＢを有する直流電源と、
スイッチング手段を備え、目標値に応じた前記スイッチング手段のスイッチング状態の切り替えを含む昇圧制御により前記電源電圧ＶＢを昇圧して負荷装置に出力する昇圧コンバータと、
前記昇圧コンバータの出力電圧ＶＨを検出する電圧検出手段と
を備えた電力供給システムにおいて前記昇圧コンバータを制御する、昇圧コンバータの制御装置であって、
前記検出された出力電圧ＶＨに基づいて、前記出力電圧ＶＨが前記目標値を含む所定範囲に維持されるように前記昇圧制御の間欠処理を実行する間欠制御手段と、
前記間欠処理の実行期間における前記出力電圧ＶＨの平均値を算出する平均値算出手段と、
前記算出された平均値が、前記目標値未満且つ前記負荷装置の要求電圧値未満となる場合において前記間欠処理の実行を禁止する禁止手段と
を具備することを特徴とする昇圧コンバータの制御装置。
【請求項１０】
前記間欠制御手段は、前記出力電圧ＶＨの変動幅が所定値以内である場合に前記昇圧制御の間欠処理を開始する
ことを特徴とする請求の範囲第９項に記載の昇圧コンバータの制御装置。
【請求項１１】
電源電圧ＶＢを有する直流電源と、
スイッチング手段を備え、目標値に応じた前記スイッチング手段のスイッチング状態の切り替えを含む昇圧制御により前記電源電圧ＶＢを昇圧して負荷装置に出力する昇圧コンバータと、
前記昇圧コンバータの出力電圧ＶＨを検出する電圧検出手段と
を備えた電力供給システムにおいて前記昇圧コンバータを制御する、昇圧コンバータの制御装置であって、
前記検出された出力電圧ＶＨに基づいて、前記出力電圧ＶＨが前記目標値を含む所定範囲に維持されるように前記昇圧制御の間欠処理を実行する間欠制御手段と、
前記所定範囲の下限値が前記負荷装置の要求電圧値未満となる場合において前記間欠処理の実行を禁止する禁止手段と
を具備することを特徴とする昇圧コンバータの制御装置。
【請求項１２】
前記間欠制御手段は、前記出力電圧ＶＨの変動幅が所定値以内である場合に前記昇圧制御の間欠処理を開始する
ことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の昇圧コンバータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両用の電力供給システムにおいて昇圧コンバータを制御する、昇圧コンバータの制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
昇圧コンバータの制御に関する装置として、特許文献１には、極小負荷状態で昇圧コンバータの動作を休止しても昇圧コンバータの出力電圧を保持可能な負荷駆動システムの制御装置が開示されている。【０００３】
この装置によれば、複数の負荷の各負荷電力の総和である総負荷電力が零を跨ぐ所定範囲内の値であるときにコンバータのスイッチング動作が休止される。また、総負荷電力が当該所定範囲内の値であるとき、指令値と昇圧コンバータの出力電圧の偏差の絶対値が減少するように、負荷駆動制御部のいずれかに対して行われた指令が補正される。このため、極小負荷状態でコンバータの動作を休止しても昇圧コンバータの出力電圧を保持することができるとされている。また、極小負荷状態又は無負荷状態であれば昇圧コンバータを休止できることから、昇圧コンバータでの損失を低減できるとされている。【０００４】
尚、バッテリ異常時のフェールセーフの技術分野においては、バッテリ異常時に昇圧コンバータのゲートをオフ制御し、昇圧コンバータの入力側電圧ＶＬと出力側電圧ＶＨとの間にＶＬ＜ＶＨの関係が維持されるように、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２間で電力バランスをとる電動車両の電源制御装置も提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−０１５６０３号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４７７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、昇圧コンバータのスイッチング性能は飛躍的に向上しており、従来ではなし得なかった間欠昇圧も可能である。間欠昇圧とは、即ち、昇圧動作と昇圧停止動作とが積極的に繰り返されることを意味する。間欠昇圧が実行される場合、昇圧停止期間において昇圧コンバータの昇圧損失はゼロとなるから、電源、昇圧コンバータ及び負荷装置を含むシステム全体の損失（以下、適宜「システム損失」とする）は、大きく低減され得る。【０００７】
一方、間欠昇圧が実行される場合、昇圧コンバータの出力電圧ＶＨは、目標値を含む所定範囲内で負荷装置の駆動状態に応じて絶えず変動する。従って、間欠昇圧の実行期間における出力電圧ＶＨの実効値は、本来の目標値から乖離する。【０００８】
ここで、昇圧制御における出力電圧ＶＨの目標値は、少なくとも負荷装置が要求トルクを出力し得るように決定される。ところが、上述した実効値が目標値よりも低くなる場合には、実効値が要求トルクに対応する要求値未満となって、負荷装置が要求トルクを出力できなくなる可能性がある。従来、このような間欠昇圧に特有の技術的問題点に対する有効な解決策は存在しない。【０００９】
上記特許文献１には、一見、間欠昇圧に近い技術思想が開示されるが、特許文献１に開示される技術思想と、上述した間欠昇圧とは、実は根本的に全く異なっている。即ち、特許文献１に開示された装置では、昇圧コンバータの休止中にその出力電圧ＶＨ（文献中では「二次電圧Ｖ２」とされる）が低下しないことが、昇圧コンバータを休止させるための条件となっている。即ち、この装置は、出力電圧ＶＨが変動する又は変動せざるを得ない条件下では昇圧コンバータを休止させることができないとの見地に立っている。理想的な無負荷条件を除けば、例えば引用文献１の第［０００５］段落にも記載されるように、一般的には無負荷と定義される条件下でも微小な負荷変動は発生するが、この装置では、この負荷変動が抑制されるように負荷装置の指令トルクを補正することによって、出力電圧ＶＨの変化を抑えているのである。【００１０】
しかしながら、負荷装置に要求されるトルクは、損失低減に係る昇圧コンバータ側の事情とは無関係である。負荷装置に要求されるトルクを補正するにあたって、負荷装置の実際の出力トルクが要求値から大きく乖離してしまっては、負荷装置本来の役割を果たすことが難しくなる。とりわけ、負荷装置が車両駆動用の電動機である場合、車軸に繋がる駆動軸に対し供給されるトルクが要求トルクから乖離すると、動力性能やドライバビリティに大きな影響が及びかねない。従って、この装置では、文献中に一貫して記載されるが如く、極小負荷（総負荷電力が零を跨ぐ所定範囲）の負荷領域でなければ制御そのものが成立しない。【００１１】
このように、特許文献１に開示される技術思想では、昇圧停止期間において出力電圧ＶＨが変動する事態が元々想定されていない。従って、負荷装置の出力トルクが要求値に対して意図せず不足するといった問題が生じることはないのである。【００１２】
本発明は、係る技術的問題点に鑑みてなされたものであり、負荷装置の駆動要求を満足しつつ間欠昇圧を実行し得る昇圧コンバータの制御装置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】
【００１３】
上述した課題を解決するため、本発明に係る第１の昇圧コンバータの制御装置は、電源電圧ＶＢを有する直流電源と、スイッチング手段を備え、目標値に応じた前記スイッチング手段のスイッチング状態の切り替えを含む昇圧制御により前記電源電圧ＶＢを昇圧して負荷装置に出力する昇圧コンバータと、前記昇圧コンバータの出力電圧ＶＨを検出する電圧検出手段とを備えた電力供給システムにおいて前記昇圧コンバータを制御する、昇圧コンバータの制御装置であって、前記検出された出力電圧ＶＨに基づいて、前記出力電圧ＶＨが前記目標値を含む所定範囲に維持されるように前記昇圧制御の間欠処理を実行する間欠制御手段と、前記間欠処理の実行期間における前記出力電圧ＶＨの平均値を算出する平均値算出手段と、前記算出された平均値が前記目標値未満且つ前記負荷装置の要求電圧値未満となる場合において前記目標値を増量補正する目標値補正手段とを具備することを特徴とする（請求の範囲第１項）。【００１４】
昇圧制御とは、昇圧コンバータのスイッチング状態の制御により、電源電圧ＶＢを負荷装置側からの要求に応じた出力電圧ＶＨの目標値（即ち、電圧指令値）まで昇圧する制御を意味する。尚、後述する間欠昇圧においては、出力電圧ＶＨが目標値よりも高圧側の値を採り得る。この場合、昇圧制御は、出力電圧ＶＨを降圧する制御となる。【００１５】
出力電圧ＶＨの目標値は、大別して二つの要件を満たすように決定される。即ち、第１の要件はシステム損失（直流電源、昇圧コンバータ及び負荷装置を含む電力供給システム全体の電力損失）を低減することであり、第２の要件は負荷装置の要求電圧（負荷装置の要求トルクに対応する出力電圧）を満たすことである。このような目標値の設定手法については従来提案されている。昇圧制御が常時継続的に実行される場合、出力電圧ＶＨは定常的には目標値に収束する。従って、これらの要件を満たす目標値が設定される場合、定常的には負荷装置の駆動に支障をきたすことなくシステム損失を可及的に低減すること（或いは、最小とすること）ができる。【００１６】
一方、本発明に係る昇圧コンバータの制御装置によれば、昇圧制御の間欠処理（以下、適宜「間欠昇圧」と表現する）が実行される。間欠昇圧とは、上述したように、昇圧制御の停止と昇圧制御の再開（即ち、停止の解除）とが繰り返される処理である。昇圧コンバータの昇圧動作には、スイッチング手段のスイッチングリプル等に起因する昇圧損失が伴うが、昇圧制御が停止している期間においては、この昇圧損失はゼロとなる。このため、間欠昇圧が実行されることにより、システム損失を低減することができる。【００１７】
尚、間欠昇圧における昇圧制御の停止とは、昇圧制御において適宜生じる、スイッチング手段を構成する各スイッチング素子の個々の動作の停止ではなく、昇圧コンバータの昇圧動作そのものの停止、即ちシャットダウンを意味する。この種の昇圧コンバータの一般的な制御においては、三角波であるキャリア信号と、昇圧指令電圧に対応するデューティ信号とが一致する毎に、スイッチング素子のスイッチング状態が切り替わる。ここで、スイッチング手段が一のスイッチング素子から構成される場合（例えば、片アーム型の昇圧コンバータ等がこれに該当する）、オンからオフへの切り替えが生じるタイミングにおいてスイッチング手段は一時的に全停止しているとみなし得るが、このような全停止は、昇圧制御の一環として必然的に生じる全停止に過ぎず、本発明に係る昇圧制御の停止とは意味合いが異なるものである。【００１８】
尚、昇圧制御を間欠的に実行する代わりに、昇圧制御が停止した状態を可及的に維持する旨の技術思想が、上記先行技術文献（例えば、上記特許文献１）に記載した如く従来周知である。即ち、この場合、本来、昇圧コンバータが停止状態にあれば負荷装置の駆動条件に応じて成り行きで増減するのが自然である出力電圧ＶＨが、負荷装置側の駆動条件の補正により維持される。係る技術思想についても、昇圧コンバータの昇圧制御を停止させる点については同様である。【００１９】
しかしながら、このように出力電圧ＶＨの変動を許容せずに負荷装置側でのみ帳尻を合わせる技術思想、言い換えれば、昇圧制御を停止させることと昇圧コンバータの出力電圧ＶＨが維持されることとが一義的関係となる技術思想は、不自然であり非合理的である。何故なら、負荷装置が電力回生状態にあれば昇圧コンバータに蓄積される電気エネルギが増加し、負荷装置が力行状態にあれば当該電気エネルギが減少するといった自然の成り行きに反して出力電圧ＶＨを維持するには、元々出力電圧ＶＨの変動が生じない、極限定された負荷領域に限って昇圧制御を停止させるか、或いは負荷装置に要求される負荷（例えば、電力供給システムが搭載され得る車両を駆動するための駆動トルク）を無視するよりないからである。【００２０】
それに対し、本発明に係る間欠昇圧とは、予め設定される、又は予め設定される設定基準に従ってその都度個別具体的に設定される所定範囲内における出力電圧ＶＨの変動を許容した上でなされる昇圧制御の間欠措置である。即ち、本発明に係る昇圧コンバータの制御装置は、近年における、スイッチング手段のスイッチング性能（例えば、スイッチング周波数）の飛躍的向上を背景として、昇圧コンバータの動作状態を制御要素として利用できる点を見出し、昇圧コンバータを一種の電力制御装置として積極的に使用する旨の技術的前提に立っている。従って、負荷装置側で帳尻を合わせることが難しい負荷条件においても何ら問題なく昇圧制御を停止することができ、上記先行技術と較べて、昇圧制御の停止頻度は明らかに高くなり、また昇圧制御の停止期間は明らかに長くなる。従って、システム損失を好適に低減することが可能となる。【００２１】
ところで、間欠昇圧が実行されると、出力電圧ＶＨは負荷装置の駆動状態に応じて変動し、目標値に定常的に収束することは殆どない。このため、本発明に係る間欠昇圧は、出力電圧ＶＨが目標値を含む所定範囲に維持されるように実行される。尚、出力電圧ＶＨが維持されるべきこの所定範囲とは、例えば下記（１）〜（６）の範囲を含み得る。尚、これらは適宜組み合わせることもできる。【００２２】
（１）電源電圧ＶＢよりも高圧側の範囲
（２）昇圧コンバータの耐電圧よりも低圧側の範囲
（３）目標値との偏差が所定値以内となる範囲
（４）目標値に対して所定割合以内となる範囲
（５）目標値と較べて負荷駆動時に生じる損失の増加量が所定値以内となる範囲
（６）目標値と較べて負荷駆動時に生じる損失の増加量が所定割合以内となる範囲
また、この所定範囲は、望ましくは、出力電圧ＶＨの振動（電圧振動）の度合いと、負荷装置の要求電圧とを考慮して決定される。電圧振動は負荷装置のトルク変動と関係しており、所定範囲が広過ぎる場合には、このトルク変動が無視できない程度に顕在化する可能性がある。また、所定範囲の下限値が負荷装置の要求電圧値以上であれば、間欠昇圧による出力電圧ＶＨの変動により負荷装置の駆動が律束される可能性は低くなる。【００２３】
ところで、間欠昇圧の実行期間においては、出力電圧ＶＨは絶えず変動するため、間欠昇圧実行時における昇圧コンバータの出力特性を出力電圧ＶＨで評価することは必ずしも正確でない。より具体的には、例えば所定期間における平均値等、その実効値で評価する方が実践的である。出力電圧ＶＨの実効値は、負荷装置が力行駆動されている場合には目標値よりも低く、負荷装置が回生駆動されている場合には目標値よりも高くなる。【００２４】
ここで、負荷装置が力行側で駆動される場合において負荷装置の要求電圧（負荷装置の要求トルク或いは要求出力と表現してもよい）が増加する場合、昇圧コンバータが負荷装置の要求を満たし得るか否かは重要な問題となる。昇圧コンバータの出力電圧ＶＨが負荷装置の要求電圧に対して不足すると、負荷装置の最大出力（或いは最大トルク）が、要求出力（或いは要求トルク）に対して不足するからである。【００２５】
一方、本発明に係る昇圧コンバータの制御装置では、平均値算出手段により算出された出力電圧ＶＨの平均値を判断指標として、出力電圧ＶＨの目標値が補正される。より具体的には、算出された平均値が、目標値未満であり且つ負荷装置の要求電圧値未満となる場合において、目標値が増量補正される。出力電圧ＶＨの平均値とは、上述した実効値であり、平均値が目標値未満となる場合とは、即ち負荷装置が力行駆動されていることを意味する。力行駆動時に平均値が要求電圧値未満となると、負荷装置の将来的な又は近未来的な（例えば、次回の）要求電圧に十分に対応することができない。目標値が増量補正された場合、間欠昇圧における出力電圧ＶＨの平均値も上昇するため、負荷装置の駆動が律束される事態を防止することができるのである。【００２６】
尚、出力電圧ＶＨの平均値とは、間欠昇圧の実行期間において出力電圧ＶＨに然るべき平均化処理を施した値であり、この平均化処理としては各種の手法が適用され得る。例えば、平均化処理は、あるサンプリング周期毎に検出された出力電圧ＶＨの値を加算し且つその加算値をサンプリング期間の長さで除した一般的な加算平均処理であってもよい。或いは、検出された出力電圧ＶＨの値の信頼性が一律でない場合には、より高い信頼性を有するサンプリング値により高い重み付けを与えた上でなされる加算平均処理であってもよい。【００２７】
本発明に係る第１の昇圧コンバータの制御装置の一の態様では、前記目標値補正手段は、前記要求電圧値と前記算出された平均値との差分に基づいて前記目標値を増量補正する（請求の範囲第２項）。【００２８】
この態様によれば、要求電圧値と平均値との差分に基づいて目標値が増量補正される。例えば、この差分が前回の目標値に加算される。或いは、この差分に所定の補正係数を乗じた値が前回の目標値に加算される。従って、負荷装置の要求電圧値に応じて目標値を適切に補正することができる。【００２９】
本発明に係る第１の昇圧コンバータの制御装置の他の態様では、前記間欠制御手段は、前記間欠処理を実行するにあたって、前記昇圧制御の実行期間において前記検出された出力電圧ＶＨが前記目標値に達した場合に前記昇圧制御を停止させ、前記昇圧制御の停止期間において前記検出された出力電圧ＶＨが前記所定範囲の境界値に達した場合に前記昇圧制御を再開させる（請求の範囲第３項）。【００３０】
この態様によれば、昇圧コンバータの出力電圧ＶＨを所定範囲に良好に維持することができる。【００３１】
また、昇圧制御の間欠処理では、例えば、昇圧制御が停止され、出力電圧ＶＨが増加又は減少する過程で出力電圧ＶＨが上記範囲の上限値又は下限値に達することにより昇圧制御が再開され、出力電圧ＶＨが目標値に達する又は目標値に収束する等して停止条件が満たされることにより昇圧制御が再度停止されるといったように、昇圧制御の実行と停止とが順次繰り返される。【００３２】
ここで、昇圧制御の間欠処理における、時系列上相互いに連続した、昇圧制御の実行期間及び停止期間からなる期間に相当する処理を単位間欠処理と定義すると、間欠昇圧は、この単位間欠処理の繰り返しにより構成されることになる。この単位間欠処理において出力電圧ＶＨの平均値を算出すれば、設定された目標値と平均値との偏差を、昇圧制御の目標値の補正に有意義に利用することができる。【００３３】
尚、この「昇圧制御の実行期間及び停止期間からなる期間」とは、概念上、昇圧制御が停止された時点から昇圧制御の再開を経て再度停止される時点までの期間と、昇圧制御が開始された時点から昇圧制御の停止を経て再度開始される時点までの期間との双方を含む。【００３４】
本発明に係る第１の昇圧コンバータの制御装置の他の態様では、前記間欠制御手段は、前記出力電圧ＶＨの変動幅が所定値以内である場合に前記昇圧制御の間欠処理を開始する（請求の範囲第４項）。【００３５】
この態様によれば、出力電圧ＶＨの変動幅が所定値以内である場合に間欠処理が許可される。出力電圧ＶＨの変動幅とは、ある程度の期間にわたる出力電圧ＶＨの挙動の定量的指標を包括する概念であり、その定義は一義的でない。例えば、出力電圧ＶＨの変動幅とは、ある期間における、目標値（昇圧指令電圧）と出力電圧ＶＨとの偏差の平均値であってもよい。或いは、ある期間において生じた目標値（昇圧指令電圧）と出力電圧ＶＨとの偏差の最大値であってもよい。或いは、出力電圧ＶＨの変動幅とは、ある期間における出力電圧ＶＨの変化量の最大値であってもよい。【００３６】
この態様によれば、出力電圧ＶＨが安定した場合に間欠処理の実行が許可されるため、トータル損失低減に確たる効果を期待することができる。また、目標値（昇圧指令電圧）が変化している場合においては、出力電圧ＶＨも相応に変化するから、結果的に当該変動幅も大きくなり易い。即ち、この態様によれば、所定値の設定如何によっては、このように目標値が変化している場合について間欠処理の実行を禁止することも容易にして可能となり、トータル損失低減に確たる効果を得ることができる。【００３７】
上述した課題を解決するため、本発明に係る第２の昇圧コンバータの制御装置は、電源電圧ＶＢを有する直流電源と、スイッチング手段を備え、目標値に応じた前記スイッチング手段のスイッチング状態の切り替えを含む昇圧制御により前記電源電圧ＶＢを昇圧して負荷装置に出力する昇圧コンバータと、前記昇圧コンバータの出力電圧ＶＨを検出する電圧検出手段とを備えた電力供給システムにおいて前記昇圧コンバータを制御する、昇圧コンバータの制御装置であって、前記検出された出力電圧ＶＨに基づいて、前記出力電圧ＶＨが前記目標値を含む所定範囲に維持されるように前記昇圧制御の間欠処理を実行する間欠制御手段と、前記所定範囲の下限値が前記負荷装置の要求電圧値未満となる場合において前記目標値を増量補正する目標値補正手段とを具備することを特徴とする（請求の範囲第５項）。【００３８】
本発明に係る第２の昇圧コンバータの制御装置では、所定範囲の下限値が要求電圧値未満となる場合において目標値が増量補正される。出力電圧ＶＨが所定範囲に維持されるように間欠昇圧がなされる限りにおいて、所定範囲の下限値は、理論的には、出力電圧ＶＨの平均値が採り得る最小の値となる。即ち、所定範囲の下限値を利用することにより、出力電圧ＶＨの平均値を算出するプロセスを経ずとも負荷装置の駆動要求を満たすことが可能となる。【００３９】
第２の昇圧コンバータの制御装置によれば、第１の昇圧コンバータの制御装置と較べて安全側に寄った判断がなされるため目標値の補正精度の点では劣るものの、平均値を算出するプロセスを必要としない分だけ即時性に優れる。特に、出力電圧ＶＨの平均値を算出するためには、相応の期間を必要とするため、実践上有益な平均値を算出することが難しい場合もある。例えば、負荷装置の駆動条件が過渡的に変化している場合等がそれに相当する。このような場合には、負荷装置の要求電圧も比較的高い場合が多く、より即時性が要求されるため、第２の昇圧コンバータの制御装置が好適に機能する。【００４０】
本発明に係る第２の昇圧コンバータの制御装置の一の態様では、前記目標値補正手段は、前記要求電圧値と前記下限値との差分に基づいて前記目標値を増量補正する（請求の範囲第６項）。【００４１】
この態様によれば、要求電圧値と平均値との差分に基づいて目標値が増量補正される。例えば、この差分が前回の目標値に加算される。或いは、この差分に所定の補正係数を乗じた値が前回の目標値に加算される。従って、負荷装置の要求電圧値に応じて目標値を適切に補正することができる。【００４２】
本発明に係る第２の昇圧コンバータの制御装置の他の態様では、前記間欠制御手段は、前記間欠処理を実行するにあたって、前記昇圧制御の実行期間において前記検出された出力電圧ＶＨが前記目標値に達した場合に前記昇圧制御を停止させ、前記昇圧制御の停止期間において前記検出された出力電圧ＶＨが前記所定範囲の境界値に達した場合に前記昇圧制御を再開させる（請求の範囲第７項）。【００４３】
この態様によれば、昇圧コンバータの出力電圧ＶＨを所定範囲に良好に維持することができる。【００４４】
また、昇圧制御の間欠処理では、例えば、昇圧制御が停止され、出力電圧ＶＨが増加又は減少する過程で出力電圧ＶＨが上記範囲の上限値又は下限値に達することにより昇圧制御が再開され、出力電圧ＶＨが目標値に達する又は目標値に収束する等して停止条件が満たされることにより昇圧制御が再度停止されるといったように、昇圧制御の実行と停止とが順次繰り返される。【００４５】
ここで、昇圧制御の間欠処理における、時系列上相互いに連続した、昇圧制御の実行期間及び停止期間からなる期間に相当する処理を単位間欠処理と定義すると、間欠昇圧は、この単位間欠処理の繰り返しにより構成されることになる。この単位間欠処理において出力電圧ＶＨの平均値を算出すれば、設定された目標値と平均値との偏差を、昇圧制御の目標値の補正に有意義に利用することができる。【００４６】
尚、この「昇圧制御の実行期間及び停止期間からなる期間」とは、概念上、昇圧制御が停止された時点から昇圧制御の再開を経て再度停止される時点までの期間と、昇圧制御が開始された時点から昇圧制御の停止を経て再度開始される時点までの期間との双方を含む。【００４７】
本発明に係る第２の昇圧コンバータの制御装置の他の態様では、前記間欠制御手段は、前記出力電圧ＶＨの変動幅が所定値以内である場合に前記昇圧制御の間欠処理を開始する（請求の範囲第８項）。【００４８】
この態様によれば、出力電圧ＶＨの変動幅が所定値以内である場合に間欠処理が許可される。出力電圧ＶＨの変動幅とは、ある程度の期間にわたる出力電圧ＶＨの挙動の定量的指標を包括する概念であり、その定義は一義的でない。例えば、出力電圧ＶＨの変動幅とは、ある期間における、目標値（昇圧指令電圧）と出力電圧ＶＨとの偏差の平均値であってもよい。或いは、ある期間において生じた目標値（昇圧指令電圧）と出力電圧ＶＨとの偏差の最大値であってもよい。或いは、出力電圧ＶＨの変動幅とは、ある期間における出力電圧ＶＨの変化量の最大値であってもよい。【００４９】
この態様によれば、出力電圧ＶＨが安定した場合に間欠処理の実行が許可されるため、トータル損失低減に確たる効果を期待することができる。また、目標値（昇圧指令電圧）が変化している場合においては、出力電圧ＶＨも相応に変化するから、結果的に当該変動幅も大きくなり易い。即ち、この態様によれば、所定値の設定如何によっては、このように目標値が変化している場合について間欠処理の実行を禁止することも容易にして可能となり、トータル損失低減に確たる効果を得ることができる。【００５０】
上述した課題を解決するため、本発明に係る第３の昇圧コンバータの制御装置は、電源電圧ＶＢを有する直流電源と、スイッチング手段を備え、目標値に応じた前記スイッチング手段のスイッチング状態の切り替えを含む昇圧制御により前記電源電圧ＶＢを昇圧して負荷装置に出力する昇圧コンバータと、前記昇圧コンバータの出力電圧ＶＨを検出する電圧検出手段とを備えた電力供給システムにおいて前記昇圧コンバータを制御する、昇圧コンバータの制御装置であって、前記検出された出力電圧ＶＨに基づいて、前記出力電圧ＶＨが前記目標値を含む所定範囲に維持されるように前記昇圧制御の間欠処理を実行する間欠制御手段と、前記間欠処理の実行期間における前記出力電圧ＶＨの平均値を算出する平均値算出手段と、前記算出された平均値が、前記目標値未満且つ前記負荷装置の要求電圧値未満となる場合において前記間欠処理の実行を禁止する禁止手段とを具備することを特徴とする（請求の範囲第９項）。【００５１】
本発明の第３の昇圧コンバータの制御装置では、上記第１の昇圧コンバータの制御装置において、目標値が増量補正される代わりに間欠昇圧が禁止され、通常の昇圧制御（常時昇圧）が実行される。従って、間欠昇圧に係るシステム損失低減効果が消失する代わりに、負荷装置を一層確実に駆動することが可能となる。【００５２】
本発明に係る第３の昇圧コンバータの制御装置の一の態様では、前記間欠制御手段は、前記出力電圧ＶＨの変動幅が所定値以内である場合に前記昇圧制御の間欠処理を開始する（請求の範囲第１０項）。【００５３】
この態様によれば、出力電圧ＶＨの変動幅が所定値以内である場合に間欠処理が許可される。出力電圧ＶＨの変動幅とは、ある程度の期間にわたる出力電圧ＶＨの挙動の定量的指標を包括する概念であり、その定義は一義的でない。例えば、出力電圧ＶＨの変動幅とは、ある期間における、目標値（昇圧指令電圧）と出力電圧ＶＨとの偏差の平均値であってもよい。或いは、ある期間において生じた目標値（昇圧指令電圧）と出力電圧ＶＨとの偏差の最大値であってもよい。或いは、出力電圧ＶＨの変動幅とは、ある期間における出力電圧ＶＨの変化量の最大値であってもよい。【００５４】
この態様によれば、出力電圧ＶＨが安定した場合に間欠処理の実行が許可されるため、トータル損失低減に確たる効果を期待することができる。また、目標値（昇圧指令電圧）が変化している場合においては、出力電圧ＶＨも相応に変化するから、結果的に当該変動幅も大きくなり易い。即ち、この態様によれば、所定値の設定如何によっては、このように目標値が変化している場合について間欠処理の実行を禁止することも容易にして可能となり、トータル損失低減に確たる効果を得ることができる。【００５５】
上述した課題を解決するため、本発明に係る第４の昇圧コンバータの制御装置は、電源電圧ＶＢを有する直流電源と、スイッチング手段を備え、目標値に応じた前記スイッチング手段のスイッチング状態の切り替えを含む昇圧制御により前記電源電圧ＶＢを昇圧して負荷装置に出力する昇圧コンバータと、前記昇圧コンバータの出力電圧ＶＨを検出する電圧検出手段とを備えた電力供給システムにおいて前記昇圧コンバータを制御する、昇圧コンバータの制御装置であって、前記検出された出力電圧ＶＨに基づいて、前記出力電圧ＶＨが前記目標値を含む所定範囲に維持されるように前記昇圧制御の間欠処理を実行する間欠制御手段と、前記所定範囲の下限値が前記負荷装置の要求電圧値未満となる場合において前記間欠処理の実行を禁止する禁止手段とを具備することを特徴とする（請求の範囲第１１項）。【００５６】
本発明の第４の昇圧コンバータの制御装置では、上記第２の昇圧コンバータの制御装置において、目標値が増量補正される代わりに間欠昇圧が禁止され、通常の昇圧制御（常時昇圧）が実行される。従って、間欠昇圧に係るシステム損失低減効果が消失する代わりに、負荷装置を一層確実に駆動することが可能となる。【００５７】
本発明に係る第４の昇圧コンバータの制御装置の一の態様では、前記間欠制御手段は、前記出力電圧ＶＨの変動幅が所定値以内である場合に前記昇圧制御の間欠処理を開始する（請求の範囲第１２項）。【００５８】
この態様によれば、出力電圧ＶＨの変動幅が所定値以内である場合に間欠処理が許可される。出力電圧ＶＨの変動幅とは、ある程度の期間にわたる出力電圧ＶＨの挙動の定量的指標を包括する概念であり、その定義は一義的でない。例えば、出力電圧ＶＨの変動幅とは、ある期間における、目標値（昇圧指令電圧）と出力電圧ＶＨとの偏差の平均値であってもよい。或いは、ある期間において生じた目標値（昇圧指令電圧）と出力電圧ＶＨとの偏差の最大値であってもよい。或いは、出力電圧ＶＨの変動幅とは、ある期間における出力電圧ＶＨの変化量の最大値であってもよい。【００５９】
この態様によれば、出力電圧ＶＨが安定した場合に間欠処理の実行が許可されるため、トータル損失低減に確たる効果を期待することができる。また、目標値（昇圧指令電圧）が変化している場合においては、出力電圧ＶＨも相応に変化するから、結果的に当該変動幅も大きくなり易い。即ち、この態様によれば、所定値の設定如何によっては、このように目標値が変化している場合について間欠処理の実行を禁止することも容易にして可能となり、トータル損失低減に確たる効果を得ることができる。【００６０】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るモータ駆動システムのシステム構成図である。
【図２】図１のモータ駆動システムの制御装置における、昇圧制御部のブロック図である。
【図３】図１のモータ駆動システムの制御装置における、他の昇圧制御部のブロック図である。
【図４】図１のモータ駆動システムの制御装置における、インバータ制御部のブロック図である。
【図５】図１のモータ駆動システムにおける間欠制御処理のフローチャートである。
【図６】図５の間欠制御処理の実行過程における昇圧コンバータの出力電圧ＶＨ及び昇圧損失Ｌｃｖの一時間推移を例示するタイミングチャートである。
【図７】図５の間欠制御処理が実行された場合の、コンバータ損失Ｌｃｖｔとバッテリ電流ＩＢとの関係を例示する図である。
【図８】出力電圧ＶＨのアンダーシュートについて説明する図である。
【図９】モータジェネレータの駆動条件の変化について説明する図である。
【図１０】図１のモータ駆動システムにおける間欠昇圧補助処理のフローチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る間欠昇圧補助処理のフローチャートである。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る間欠昇圧補助処理のフローチャートである。
【図１３】本発明の第４実施形態に係る間欠昇圧補助処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の各種実施形態について説明する。
【００６３】
＜第１実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、本実施形態に係るモータ駆動システム１０の構成について説明する。ここに、図１は、モータ駆動システム１０の構成を概念的に表すシステム構成図である。
【００６４】
図１において、モータ駆動システム１０は、図示せぬ車両に搭載され、制御装置１００、昇圧コンバータ２００、インバータ３００及び直流電源Ｂを備え、車両の駆動力源となる負荷装置としてのモータジェネレータＭＧを駆動可能に構成された、本発明に係る「電力供給システム」の一例である。
【００６５】
制御装置１００は、モータ駆動システム１０の動作を制御可能に構成された、本発明に係る「昇圧コンバータの制御装置」の一例たる電子制御ユニットである。制御装置１００は、例えば、ＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）等の各種電子制御装置、各種コントローラ或いはマイコン装置等の形態を採り得るコンピュータシステムとして構成される。制御装置１００は、図１において不図示の昇圧制御部１１０及びインバータ制御部１２０を備えるが、各制御部の構成については後述する。また、制御装置１００は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置を備える。
【００６６】
直流電源Ｂは、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の各種二次電池セル（例えば、セル電圧数Ｖ）が複数（例えば、数百個）直列に接続された、電源電圧ＶＢ（例えば、２００Ｖ）の二次電池ユニットである。尚、直流電源Ｂとしては、この種の二次電池に替えて又は加えて、電気二重層キャパシタや大容量のコンデンサ、フライホイール等が用いられてもよい。
【００６７】
昇圧コンバータ２００は、リアクトルＬ１と、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２と、ダイオードＤ１及びＤ２と、キャパシタＣとを備えた、本発明に係る「昇圧コンバータ」の一例たる昇圧回路である。
【００６８】
昇圧コンバータ２００において、リアクトルＬ１の一方端は、直流電源Ｂの正極に接続される正極線（符号省略）に接続され、他方端は、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との中間点、即ち、スイッチング素子Ｑ１のエミッタ端子と、スイッチング素子Ｑ２のコレクタ端子との接続点に接続される。
【００６９】
スイッチング素子Ｑ１及びＱ２は、上記正極線と直流電源Ｂの負極に接続される負極線（符号省略）との間に直列に接続された、本発明に係る「スイッチング手段」の一例である。スイッチング素子Ｑ１のコレクタ端子は上記正極線に、スイッチング素子Ｑ２のエミッタ端子は上記負極線に接続されている。ダイオードＤ１及びＤ２は、夫々のスイッチング素子において、エミッタ側からコレクタ側への電流のみを許容する整流素子である。
【００７０】
尚、本実施形態において、スイッチング素子は、リアクトルＬ１の端部との接続点よりも高電位側のスイッチング素子Ｑ１と、同じく低電位側のスイッチング素子Ｑ２とから構成されており、双アーム型の昇圧コンバータを構成している。但し、このようなスイッチング素子の構成は一例であり、昇圧コンバータは、図１でスイッチング素子Ｑ２のみを備えた片アーム型の昇圧コンバータであってもよい。
【００７１】
スイッチング素子Ｑ１及びＱ２並びに後述するインバータ３００の各スイッチング素子（Ｑ３乃至Ｑ８）は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）や電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ等として構成される。
【００７２】
キャパシタＣは、正極線と負極線との間に接続されたコンデンサである。このキャパシタＣの端子間電圧、即ち、正極線と負極線との間の電位差ＶＨは、昇圧コンバータ２００の出力電圧である。尚、これ以降キャパシタＣの出力電圧ＶＨを、適宜「出力電圧ＶＨ」と表現する。
【００７３】
インバータ３００は、ｐ側スイッチング素子Ｑ３及びｎ側スイッチング素子Ｑ４を含むＵ相アーム（符号省略）、ｐ側スイッチング素子Ｑ５及びｎ側スイッチング素子Ｑ６を含むＶ相アーム（符号省略）及びｐ側スイッチング素子Ｑ７及びｎ側スイッチング素子Ｑ８を含むＷ相アーム（符号省略）を備えた電力変換器である。インバータ３００の夫々のアームは、上記正極線と上記負極線との間に並列に接続されている。
【００７４】
尚、スイッチング素子Ｑ３乃至Ｑ８には、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２と同様、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流す整流用ダイオードＤ３乃至Ｄ８が夫々接続されている。また、インバータ３００における各相アームのｐ側スイッチング素子とｎ側スイッチング素子との中間点は、夫々モータジェネレータＭＧの各相コイルに接続されている。
【００７５】
モータジェネレータＭＧは、ロータに永久磁石が埋設されてなる三相交流電動発電機である。モータジェネレータＭＧは、図示されない車両の駆動輪に機械的に連結され、車両を駆動するためのトルクを発生可能に構成される。また、モータジェネレータＭＧは、主として車両の制動時において、車両の運動エネルギの入力を受けて電力回生（即ち、発電）を行うこともできる。この車両が、モータジェネレータＭＧの他に動力源としてのエンジンを備えたハイブリッド車両である場合、このモータジェネレータＭＧは、当該エンジンに機械的に連結され、エンジンの動力により電力回生を行ったり、エンジンの動力をアシストしたり出来るように構成されていてもよい。尚、本実施形態に係る車両は、この種のハイブリッド車両であっても、動力源として当該モータジェネレータＭＧのみを備えた電気自動車であってもよい。
【００７６】
モータ駆動システム１０には、不図示のセンサ群が付設されており、直流電源Ｂの電圧ＶＢ、昇圧コンバータ２００のリアクトルＬ１に流れるバッテリ電流ＩＢ（本発明に係る、「直流電源又は昇圧コンバータに流れる電流」の一例）、出力電圧ＶＨ、インバータ３００におけるｖ相電流Ｉｖ及びｗ相電流Ｉｗ並びにモータジェネレータＭＧのロータの回転角たるモータ回転位相θ等が適宜検出される構成となっている。また、これらセンサ群を構成するセンサの各々は、制御装置１００と電気的に接続されており、検出された値は、制御装置１００により適宜参照可能な構成となっている。
【００７７】
モータ駆動システム１０において、昇圧コンバータ２００及びインバータ３００は、制御装置１００と電気的に接続されており、制御装置１００によりその駆動状態が制御される構成となっている。
【００７８】
次に、図２を参照し、制御装置１００において昇圧コンバータ２００を制御する昇圧制御部１１０の構成について説明する。ここに、図２は、昇圧制御部１１０のブロック図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００７９】
図２において、昇圧制御部１１０は、インバータ入力演算部１１１、加減算器１１２、電圧制御演算部１１３、キャリア生成部１１４及び比較器１１５を備える。また、昇圧制御部１１０は、予めＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、昇圧制御並びに後述する間欠制御処理及び間欠昇圧補助処理を実行可能に構成される。
【００８０】
昇圧制御は、コンバータ制御信号ＰＷＣに基づいて、正極線と負極線との間の電圧、即ち、出力電圧ＶＨを直流電源Ｂの電源電圧ＶＢ以上に昇圧する制御である。昇圧制御では、出力電圧ＶＨが目標値ＶＨｔｇ（ＶＨ指令値とも称される）よりも低ければ、スイッチング素子Ｑ２のオンデューティが相対的に大きくされ、正極線を直流電源Ｂ側からインバータ３００側へ流れる電流を増加させることができ、出力電圧ＶＨを上昇させることができる。一方、出力電圧ＶＨが目標値ＶＨｔｇよりも高ければ、スイッチング素子Ｑ１のオンデューティが相対的に大きくされ、正極線をインバータ３００側から直流電源Ｂ側へ流れる電流を増加させることができ、出力電圧ＶＨを低下させることができる。
【００８１】
インバータ入力演算部１１１は、昇圧コンバータ２００の出力電圧ＶＨの目標値ＶＨｔｇ（即ち、本発明に係る「目標値」の一例）を設定する回路である。目標値ＶＨｔｇは、昇圧コンバータ２００、インバータ３００及びモータジェネレータＭＧを含む電力系全体の損失であるシステム損失Ｌｓｙｓが最小となるように決定される。
【００８２】
加減算部１１２は、出力電圧ＶＨの検出値を目標値ＶＨｔｇから減算し、減算結果を電圧制御演算部１１３へ出力する。電圧制御演算部１１３は、目標値ＶＨｔｇから出力電圧ＶＨの検出値を減算してなる減算結果を加減算部１１２から受け取ると、出力電圧ＶＨを目標値ＶＨｔｇに一致させるための制御量を演算する。この際、例えば、比例項（Ｐ項）及び積分項（Ｉ項）を含む公知のＰＩ制御演算等が用いられる。電圧制御演算部１１３は、算出された制御量を、電圧指令値として比較器１１５に出力する。
【００８３】
一方、キャリア生成部１１４は、三角波からなるキャリア信号を生成し、比較器１１５に送出する。比較器１１５では、電圧制御演算部１１３から供給される電圧指令値とこのキャリア信号とが比較され、その電圧値の大小関係に応じて論理状態が変化する、先述したコンバータ制御信号ＰＷＣが生成される。この生成されたコンバータ制御信号ＰＷＣは、昇圧コンバータ２００のスイッチング素子Ｑ１及びＱ２に出力される。昇圧制御部１１０は、以上のように構成される。
【００８４】
尚、図２に例示された構成は、電圧制御を実現する回路構成であるが、昇圧コンバータ２００の制御形態は、このような電圧制御に限定されない。ここで、図３を参照し、制御装置１００の昇圧制御部１１０’の構成について説明する。ここに、図３は、昇圧制御部１１０’のブロック図である。尚、同図において、図２と重複する箇所には、同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００８５】
図３において、昇圧制御部１１０’は、電圧制御演算部１１３と比較器１１５との間に、加減算器１１７及び電流制御演算部１１８を備える。
【００８６】
一方、キャリア生成部１１４は、比較器１１５の他に、Ｓ／Ｈ（サンプルホールド）回路１１６にも送出される。Ｓ／Ｈ回路１１６は、キャリア生成部１１４から受けるキャリア信号の山及び谷のタイミングでバッテリ電流ＩＢをサンプリングする。
【００８７】
ここで、昇圧制御部１１０’においては、電圧制御演算部１１３において、出力電圧ＶＨを目標値ＶＨｔｇに一致させるための電流指令値ＩＲが生成されており、加減算器１１７は、この電流指令値ＩＲからＳ／Ｈ回路１１６によってサンプリングホールドされたバッテリ電流ＩＢの検出値を減算する。減算された結果は、電流制御演算部１１８に送出される。
【００８８】
電流制御演算部１１８では、バッテリ電流ＩＢを電流指令値ＩＲに一致させるための制御量が演算される。この際、例えば、比例項（Ｐ項）及び積分項（Ｉ項）を含む公知のＰＩ制御演算等が用いられる。電流制御演算部１１８は、算出された制御量を、デューティ指令値ｄとして比較器１１５に出力する。
【００８９】
比較器１１５では、このデューティ指令値ｄとキャリア信号との大小関係が比較され、コンバータ制御信号ＰＷＣが生成且つ各スイッチング素子へ供給される。即ち、昇圧制御部１１０’は、電流制御を実現する回路構成となっている。このような構成によっても昇圧コンバータ２００を好適に制御することができる。
【００９０】
次に、図４を参照し、インバータ制御部１２０の構成について説明する。ここに、図４は、インバータ制御部１２０のブロック図である。尚、同図において、既出の各図と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００９１】
図４において、インバータ制御部１２０は、電流指令変換部１２１、電流制御部１２２、２相／３相変換部１２３、３相／２相変換部１２４、キャリア生成部１１４（昇圧制御部１１０と共用される）及びＰＷＭ変換部１２５から構成される。
【００９２】
電流指令変換部１２１は、モータジェネレータＭＧのトルク指令値ＴＲに基づいて、２相の電流指令値（Ｉｄｔｇ、Ｉｑｔｇ）を生成する。
【００９３】
一方、インバータ３００からは、フィードバック情報として、ｖ相電流Ｉｖとｗ相電流Ｉｗが３相／２相変換部１２４に供給される。３相／２相変換部１２４では、これらｖ相電流Ｉｖ及びｗ相電流Ｉｗから、三相電流値が、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑからなる２相電流値に変換される。変換された後の２相電流値は、電流制御部１２２に送出される。
【００９４】
電流制御部１２２では、電流指令変換部１２１において生成された２相の電流指令値と、この３相／２相変換部１２４から受け取った２相電流値Ｉｄ及びＩｑとの差分に基づいて、ｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧からなる２相の電圧指令値が生成される。生成された２相の電圧指令値Ｖｄ及びＶｑｈは、２相／３相変換部１２３に送出される。
【００９５】
２相／３相変換部１２３では、２相の電圧指令値Ｖｄ及びＶｑが、３相電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗに変換される。変換された３相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ及びＶｗは、ＰＷＭ変換部１２５に送出される。
【００９６】
ここで、ＰＷＭ変換部１２５は、キャリア生成部１１４から所定のキャリア周波数ｆｃａｒを有するキャリアＣａｒを受け取る構成となっており、このキャリアＣａｒと、変換された３相の電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗとの大小関係を比較する。更に、ＰＷＭ変換部１２５は、その比較結果に応じて論理状態が変化する、ｕ相スイッチング信号Ｇｕｐ及びＧｕｎ、ｖ相スイッチング信号Ｇｖｐ及びＧｖｎ並びにｗ相スイッチング信号Ｇｗｐ及びＧｗｎを生成してインバータ３００に供給する。
【００９７】
より具体的には、各相に対応するスイッチング信号のうち、「ｐ」なる識別子が付記された信号は、各相のスイッチング素子のうちｐ側スイッチング素子（Ｑ３、Ｑ５及びＱ７）を駆動するための駆動信号であり、「ｎ」なる識別子が付記された信号は、各相のスイッチング素子のうちｎ側スイッチング素子（Ｑ４、Ｑ６及びＱ８）を駆動するための駆動信号を意味する。
【００９８】
ここで特に、キャリアＣａｒと各相電圧指令値との比較において、各相電圧指令値がキャリアＣａｒよりも小さい値からキャリアＣａｒに一致すると、ｐ側スイッチング素子をターンオンさせるためのスイッチング信号が生成される。また、各相電圧指令値がキャリアＣａｒよりも大きい値からキャリアＣａｒに一致すると、ｎ側スイッチング素子をターンオンさせるためのスイッチング信号が生成される。即ち、スイッチング信号は、オンオフが表裏一体の信号であり、各相のスイッチング素子は、ｐ側とｎ側とのうち常にいずれか一方がオン状態であり、他方がオフ状態となる。
【００９９】
インバータ３００が、各相スイッチング信号により規定される各スイッチング素子の駆動状態に変化する又は維持されると、その変化した又は維持された駆動状態に対応する回路状態に従って、モータジェネレータＭＧが駆動される構成となっている。尚、このようなインバータ３００の制御態様は、所謂ＰＷＭ制御の一態様である。
【０１００】
尚、一般的に、車両駆動用のモータジェネレータＭＧは、上述したＰＷＭ制御の他に、公知の過変調制御及び矩形波制御が併用される場合が多い。本実施形態に係るモータ駆動システム１０においても、インバータ３００の制御態様は、車両の走行条件に応じて適宜切り替えられるものとする。
【０１０１】
＜実施形態の動作＞
次に、本実施形態の動作として、昇圧制御部１１０により実行される間欠制御処理及び間欠昇圧補助処理について説明する。
【０１０２】
＜間欠制御処理の概要＞
昇圧コンバータ２００は、直流電源Ｂの電源電圧ＶＢを昇圧する必要がある場合において、先述した昇圧制御により電源電圧ＶＢを昇圧している。昇圧制御においては、昇圧コンバータ２００の出力電圧ＶＨが、定常的には目標値ＶＨｔｇに維持される。例えば、目標値ＶＨｔｇは、概ね６００Ｖ程度の値を採り得る。
【０１０３】
一方、昇圧コンバータ２００のスイッチング素子Ｑ１及びＱ２は、昇圧制御に伴う昇圧動作において、絶えずスイッチング状態が切り替わっている。このスイッチング状態の切り替えにはスイッチングリプルと称される電圧変動が伴うため、昇圧コンバータ２００は、昇圧制御において常に昇圧損失Ｌｃｖを生じている。この昇圧損失Ｌｃｖは、昇圧コンバータ２００、インバータ３００及びモータジェネレータＭＧを含む電力系全体の損失であるシステム損失Ｌｓｙｓを増加させる要因となる。間欠制御処理は、このシステム損失Ｌｓｙｓを低減するための制御であり、先述した昇圧制御を間欠的に行う（即ち、間欠昇圧を行う）ための処理である。
【０１０４】
＜間欠制御処理の詳細＞
ここで、図５を参照し、間欠制御処理の詳細について説明する。ここに、図５は、間欠制御処理のフローチャートである。尚、間欠制御処理は、所定周期で繰り返し実行される制御である。
【０１０５】
図５において、先ず昇圧制御における出力電圧ＶＨの目標値である目標値ＶＨｔｇが設定される（ステップＳ１０１）。
【０１０６】
目標値ＶＨｔｇは、負荷装置であるモータジェネレータＭＧの駆動条件に応じて決定される。具体的には、モータジェネレータＭＧのトルク指令値ＴＲ及びモータ回転速度ＭＲＮから算出される要求出力値を駆動条件として、予め経験的に、実験的に又は理論的に得られる要求出力値と目標値ＶＨｔｇとの関係から目標値ＶＨｔｇが設定される。目標値ＶＨｔｇは、トルク指令値ＴＲに対応する要求トルクを発生させるのに必要な昇圧コンバータ２００の出力電圧ＶＨ（以下、必要電圧ＶＨｎと表現する）に対して十分に高い値に設定される。ここで、十分に高いとは、具体的には、目標値ＶＨｔｇに対して所定のオフセット値ＯＦＳを加減算して得られる、間欠昇圧における電圧変動許可範囲（即ち、本発明に係る「所定範囲」の一例）の下限値（即ち、ＶＨｔｇ−ＯＦＳ）が必要電圧ＶＨｎよりも高くなることを含む。
【０１０７】
尚、ここで説明した手法は、先に述べた要件のうち第２の要件（負荷装置の要求電圧を満たすこと）に関連するものである。従って、望ましくは第１の要件（システム損失を低減すること）も十分に満たされるように目標値ＶＨｔｇは決定される。システム損失を最小とするための目標値ＶＨｔｇの設定手法については、公知のものを適用することができる。
【０１０８】
目標値ＶＨｔｇが設定されると、間欠昇圧が許可されているか否かが判定される（ステップＳ１０２）。本実施形態では、昇圧コンバータ２００の制御が基本的に間欠昇圧により行われる。従って、基本的に間欠昇圧は許可される。但し、モータジェネレータＭＧが最大出力点（あるモータ回転速度ＭＲＮに対するモータトルクＴｍｇの最大値）付近で駆動されている場合等、高負荷状態においては、モータジェネレータＭＧの出力性能を担保する目的から間欠昇圧が禁止されてもよい。即ち、間欠昇圧が許可されない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、昇圧制御が開始され（ステップＳ１０６）、間欠制御処理は終了する。この場合、間欠昇圧が許可されない間は、ステップＳ１０３乃至ステップＳ１０５が行われないため、目標値ＶＨｔｇに基づいた昇圧制御が常時実行される。
【０１０９】
間欠昇圧が許可される場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、出力電圧ＶＨが目標値ＶＨｔｇに収束したか否かが判定される（ステップＳ１０３）。出力電圧ＶＨが目標値ＶＨｔｇに収束している場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、昇圧コンバータ２００がシャットダウンされ、昇圧制御が停止される（ステップＳ１０４）。昇圧制御が停止されるか、又はステップＳ１０３において出力電圧ＶＨが目標値ＶＨｔｇに収束してない場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、ステップＳ１０５が実行される。
【０１１０】
ステップＳ１０５においては、出力電圧ＶＨが電圧変動許可範囲の下限値ＶＨＬ以上且つ上限値ＶＨＨ以下であるか否かが判定される（ステップＳ１０５）。尚、既に述べたように、上限値ＶＨＨは目標値ＶＨｔｇに対してオフセット値ＯＦＳを加算して得られ、下限値ＶＨＬは目標値ＶＨｔｇに対してオフセット値ＯＦＳを減算して得られる。オフセット値ＯＦＳの値は電圧振動と出力確保の点から規定されており、例えば、目標値ＶＨｔｇが６００Ｖ程度の場合、概ね５０Ｖ程度であってもよい。
【０１１１】
出力電圧ＶＨが電圧変動許可範囲に維持されている場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、間欠制御処理は終了する。出力電圧ＶＨが電圧変動許可範囲の上限値ＶＨＨ又は下限値ＶＨＬに達する又はこれらを超えると（ステップＳ１０５：ＮＯ）、昇圧制御の停止措置が解除され、昇圧制御が再び開始される（ステップＳ１０６）。即ち、ステップＳ１０３乃至ステップＳ１０６により間欠昇圧が実現される。間欠昇圧では、モータジェネレータＭＧの力行駆動時には出力電圧ＶＨが目標値ＶＨｔｇと下限値ＶＨＬとの間で変動し、同じく回生駆動時には出力電圧ＶＨが目標値ＶＨｔｇと上限値ＶＨＨとの間で変動する。
【０１１２】
尚、本実施形態に係る電圧変動許可範囲は、オフセット値ＯＦＳを用いて、上限値ＶＨＨが「ＶＨｔｇ＋ＯＦＳ」に、下限値ＶＨＨが「ＶＨｔｇ−ＯＦＳ」に夫々設定されるが、このような電圧変動許可範囲の設定態様は一例である。例えば、上限値ＶＨＨ及び下限値ＶＨＬは、目標値ＶＨｔｇに対して所定の係数を乗じることによって設定されてもよい。この場合、上限値ＶＨＨを規定する補正係数は１より大きく、下限値ＶＨＬを規定する補正係数は１未満である。
【０１１３】
＜間欠制御処理の効果＞
次に、図６を参照し、間欠制御処理の効果について説明する。ここに、図６は、間欠制御処理の実行過程における、出力電圧ＶＨ及び昇圧損失Ｌｃｖの一時間推移を例示するタイミングチャートである。
【０１１４】
図６において、上段は出力電圧ＶＨの時間推移を表し、下段は昇圧損失Ｌｃｖの時間推移を表す。尚、図６において、目標値ＶＨｔｇは、ＶＨｔｇａ（ＶＨｔｇａ＞ＶＢ）であるとする。
【０１１５】
出力電圧ＶＨの時間推移において、時刻ｔ０における出力電圧ＶＨは目標値ＶＨｔｇａで概ね安定している。即ち、出力電圧ＶＨは、図示ハッチング表示される停止許可範囲に収束している。ここで、時刻ｔ１までその安定状態が継続した結果、昇圧コンバータ２００が停止されたとする。
【０１１６】
昇圧コンバータ２００が停止されると、負荷装置であるモータジェネレータＭＧの駆動状態に応じて、出力電圧ＶＨは増加又は減少する。図６では、モータジェネレータＭＧが力行状態にあり、時刻ｔ１以降出力電圧ＶＨが減少する時間推移が、図示ＰＲＦ＿ＶＨ１（実線）として例示される。また、モータジェネレータＭＧが回生状態にあり、時刻ｔ１以降出力電圧ＶＨが増加する時間推移が、図示ＰＲＦ＿ＶＨ２（破線）として例示される。尚、これ以降、ＰＲＦ＿ＶＨ１を例にとって説明することとする。
【０１１７】
時刻ｔ１以降減少し続ける出力電圧ＶＨが、時刻ｔ２において、目標値ＶＨｔｇａに基づいて設定される下限値ＶＨＬａに到達すると、先の間欠制御処理におけるステップＳ１０９が「ＮＯ」側に分岐し、昇圧制御が再開される。その結果、出力電圧ＶＨは、時刻ｔ３において目標値ＶＨｔｇａに復帰する。時刻ｔ３において出力電圧ＶＨが目標値ＶＨｔｇａに達すると、再び昇圧コンバータ２００は停止される。
【０１１８】
一方、昇圧損失Ｌｃｖの時間推移を見ると、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの第１期間ＰＯＤ１に概ね一定であった昇圧損失Ｌｃｖは、時刻ｔ１において昇圧制御が停止されるとゼロとなる。昇圧損失Ｌｃｖは、時刻ｔ１から昇圧制御が再開される時刻ｔ２に至るまでの第２期間ＰＯＤ２においてゼロに維持される。また、時刻ｔ２において昇圧制御が再開されると、昇圧損失Ｌｃｖは増加し、時刻ｔ２から昇圧制御が再び停止する時刻ｔ３に至るまでの第３期間ＰＯＤ３においてゼロより大きい値となる。
【０１１９】
ここで、図６における第２期間ＰＯＤ２及び第３期間ＰＯＤ３を合算した期間は、昇圧制御の停止から停止解除を経て再び昇圧制御が停止されるまでの期間であり、上述した「昇圧制御の間欠処理における、相互に連続する昇圧制御の実行期間及び停止期間からなる期間」の一例に相当する。即ち、第２期間ＰＯＤ２と第３期間ＰＯＤ３とを合算してなる期間における処理は、上述した「単位間欠処理」の一例である。これ以降、第２期間ＰＯＤ２と第３期間ＰＯＤ３とを合算してなる期間における処理を適宜「単位間欠処理」と表現することとする。
【０１２０】
尚、ここでは、第２期間ＰＯＤ２と第３期間ＰＯＤ３とを合算してなる期間が単位間欠処理の定義に係る期間とされたが、これは一例に過ぎない。即ち、「相互に連続する昇圧制御の実行期間及び停止期間からなる期間」とは、例えば、図６を参照すれば、第３期間ＰＯＤ３と、それに引き続く、一部不図示の昇圧制御の停止期間（時刻ｔ３から昇圧制御が再開される時点までの期間）とが合算された期間であってもよい。従って、例えば、この第３期間ＰＯＤ３とそれに引き続く昇圧制御の停止期間とが合算された期間における処理もまた、この「単位間欠処理」の好適な一例である。
【０１２１】
この単位間欠処理における昇圧損失Ｌｃｖの収支は、出力電圧ＶＨが目標値ＶＨｔｇに維持され続けた場合を基準（即ち、ゼロ）とすると、損失低減量と損失増加量との差分となる。
【０１２２】
損失低減量は、図示損失低減量Ｌｃｖｒｄｃ１（濃い斜線ハッチング部）と損失低減量Ｌｃｖｒｄｃ２（薄い斜線ハッチング部）との和であり、損失増加量は図示損失増加量Ｌｃｖｉｎｃ（横線ハッチング部）である。図６においては、損失低減量Ｌｃｖｒｄｃ２と損失増加量Ｌｃｖｉｎｃとの絶対値が等しくなっており、間欠制御処理により実現される昇圧損失Ｌｃｖの収支は、損失低減量Ｌｃｖｒｄｃ１に等しくなる。損失低減量Ｌｃｖｒｄｃ１は負値であるから、間欠制御処理により昇圧損失Ｌｃｖが大きく低減されることが分かる。尚、当該収支は、昇圧制御停止後の出力電圧ＶＨの変動が緩慢である程、負側により大きくなる。
【０１２３】
次に、図７を参照し、間欠制御において、単位時間当たりに昇圧コンバータ２００で生じる昇圧損失Ｌｃｖについて説明する。ここに、図７は、間欠制御が実行された場合の、コンバータ損失Ｌｃｖｔとバッテリ電流ＩＢとの関係を例示する図である。尚、コンバータ損失Ｌｃｖｔとは、単位間欠処理における昇圧損失Ｌｃｖの総和を当該単位間欠処理の期間の長さで除した値であり、単位時間当たりに昇圧コンバータ２００で生じる昇圧損失Ｌｃｖを意味する。
【０１２４】
図７において、縦軸にコンバータ損失Ｌｃｖｔが、横軸にバッテリ電流ＩＢが夫々表される。
【０１２５】
図示ＰＲＦ＿Ｌｃｖｔｃｍｐ（破線参照）は、比較例であり、本実施形態に係る間欠制御処理が実行されずに当該期間において出力電圧ＶＨが目標値ＶＨｔｇに維持された場合のコンバータ損失を示している。
【０１２６】
一方、図示ＰＲＦ＿Ｌｃｖｔ（実線参照）は、本実施形態に係る間欠制御処理が実行された場合のコンバータ損失Ｌｃｖｔを示している。このように、本実施形態に係る間欠制御処理が実行された場合、図６を参照すれば、第２期間ＰＯＤ２において昇圧損失Ｌｃｖがゼロとなるため、第３期間ＰＯＤ３において昇圧損失Ｌｃｖが多少増加しても、単位時間当たりの値であるコンバータ損失Ｌｃｖｔは比較例に較べて大きく減じられる。特に、バッテリ電流ＩＢが十分に小さい場合には、第２期間ＰＯＤ２が相対的に長くなることから、コンバータ損失Ｌｃｖｔは大きく減少する。即ち、間欠制御処理によれば、コンバータ損失Ｌｃｖｔを減少させることによってシステム損失Ｌｓｙｓを低減することが可能である。
【０１２７】
＜間欠昇圧の課題＞
ここで、間欠昇圧の課題について図８を参照して説明する。ここに、図８は、出力電圧ＶＨのアンダーシュートを説明する図である。尚、同図において、図６と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１２８】
図８において、図６に例示された力行時の出力電圧ＶＨの変化が示される。ここで、昇圧制御の停止措置が継続する過程における時刻ｔ２において出力電圧ＶＨが下限値ＶＨＬａに到達し、昇圧制御が再開される。この場合、理想的には、図示実線で示されるように出力電圧ＶＨが電圧変動許可範囲の下限値ＶＨＬａを下回ることはない。ところが、実践的運用面においては、時刻ｔ２において昇圧制御が再開されたとしても、実際の昇圧コンバータ２００が動作し始める極僅かな時間ではあるが、出力電圧ＶＨは減少を続ける（破線参照）。このため、出力電圧ＶＨは、過渡的にアンダーシュートし、下限値ＶＨＬａを下回ることがある。
【０１２９】
出力電圧ＶＨの目標値ＶＨｔｇは、電圧変動許可範囲の下限値ＶＨＬが、その時点の必要電圧値ＶＨｎを上回るように設定されるが、このように出力電圧ＶＨがアンダーシュートしてしまうと、場合により出力電圧ＶＨが必要電圧値ＶＨｎ未満となる可能性がある。とりわけ、この種のアンダーシュートが生じる場合、モータジェネレータＭＧの消費電量は相応に大きいため、その可能性は必ずしも低くない。
【０１３０】
次に、同じく間欠昇圧の課題について図９を参照して説明する。ここに、図９は、モータジェネレータＭＧの駆動条件の変化について説明する図である。
【０１３１】
図９において、縦軸及び横軸には夫々モータトルクＴｍｇ及びモータ回転速度ＭＲＮが表されている。即ち、この座標平面上の点は、モータジェネレータＭＧの一動作点に相当する。
【０１３２】
ここで、現在のモータジェネレータＭＧの動作点が図示動作点ｍ０（黒丸）であるとする。動作点ｍ０は、モータトルクＴｍｇ０且つモータ回転速度ＭＲＮ０の点である。このような状態から、次のトルク指令値ＴＲに対応する次の目標動作点が図示動作点ｍ１に決定されたとする。動作点ｍ１は、モータトルクＴｍｇ１（Ｔｍｇ１＞Ｔｍｇ０）且つモータ回転速度ＭＲＮ０の点である。
【０１３３】
一方、この座標平面上には、昇圧コンバータ２００の出力電圧ＶＨに応じた最大トルク線を描くことができる。最大トルク線とは、その出力電圧ＶＨでモータジェネレータＭＧが出力することのできる最大トルクを表す線である。図９において、目標値ＶＨｔｇ、平均値ＶＨａｖｇ及び下限値ＶＨＬの各々に対応する最大トルク線が、夫々Ｌ＿ＶＨｔｇ（実線）、Ｌ＿ＶＨａｖｇ（破線）及びＬ＿ＶＨＬ（鎖線）として表される。尚、これらに共通の部分は実線で表記されている。尚、平均値ＶＨａｖｇは、間欠昇圧の実行時における出力電圧ＶＨの実効値に相当し、後述するように、一の単位間欠処理における出力電圧ＶＨの加算平均値である。
【０１３４】
図示するように、現在の動作点ｍ０は下限値ＶＨＬに対応する最大トルク線Ｌ＿ＶＨＬよりも下側にあり、間欠昇圧により出力電圧ＶＨが下限値ＶＨＬまで低下したとしても、モータジェネレータＭＧは現時点のトルク指令値ＴＲに対応する要求トルクＴｍｇｎを問題無く出力することができる。
【０１３５】
ここで、次回の目標動作点が図示動作点ｍ１に変化すると、動作点ｍ１は下限値ＶＨＬに対応する最大トルク線Ｌ＿ＶＨＬよりも高トルク側にあり、間欠昇圧により出力電圧ＶＨが下限値ＶＨＬまで低下してしまうと、モータジェネレータＭＧは要求トルクＴｍｇｎを出力することができなくなる。
【０１３６】
また、次のトルク指令値ＴＲに対応する次の目標動作点が図示動作点ｍ２に決定されたとする。動作点ｍ２は、モータトルクＴｍｇ２（Ｔｍｇ２＞Ｔｍｇ１）且つモータ回転速度ＭＲＮ０の点である。動作点ｍ２は平均値ＶＨａｖｇに対応する最大トルク線Ｌ＿ＶＨａｖｇよりも高トルク側にあり、間欠昇圧による出力電圧ＶＨの変動が生じると、モータジェネレータＭＧは要求トルクＴｍｇｎを出力することができなくなる。
【０１３７】
＜間欠昇圧補助処理の詳細＞
このような問題を解決するため、本実施形態では、間欠昇圧補助処理が実行される。ここで、図１０を参照し、間欠昇圧補助処理について説明する。ここに、図１０は、間欠昇圧補助処理のフローチャートである。尚、間欠昇圧補助処理も、間欠制御処理と同様、所定周期で繰り返し実行される処理である。
【０１３８】
図１０において、先ず間欠昇圧が実行されているか否かが判定される（ステップＳ２０１）。何らかの理由で間欠昇圧が実行されていない場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、間欠昇圧補助処理は終了する。
【０１３９】
一方、間欠昇圧が行われている場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、出力電圧ＶＨの平均値ＶＨａｖｇが算出される（ステップＳ２０２）。平均値ＶＨａｖｇは、先述した単位間欠処理において所定のサンプル周期に従って検出された複数の出力電圧ＶＨの値を加算平均することによって得られる。単位間欠処理における平均値が算出されることにより、間欠昇圧における実効的な出力電圧ＶＨが精度良く推定される。尚、ここでは、一の単位間欠処理における出力電圧ＶＨの平均値が求められる構成としたが、複数の単位間欠処理における平均値を求め、更にこれらを加算平均する構成としてもよい。このようにすれば、誤差の少ない平均値を求めることができる。また、ここでは、平均値が加算平均値とされたが、平均値を求めるための平均化処理としては、公知の各種態様を採用可能であることは言うまでもない。
【０１４０】
出力電圧ＶＨの平均値ＶＨａｖｇが算出されると、この算出された平均値ＶＨａｖｇが目標値ＶＨｔｇ未満であるか否かが判定される（ステップＳ２０３）。平均値ＶＨａｖｇが目標値ＶＨｔｇより大きい場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）、モータジェネレータＭＧは回生状態にあり、要求トルク未達に係る問題は生じないため、間欠昇圧補助処理は終了する。
【０１４１】
一方、平均値ＶＨａｖｇが目標値ＶＨｔｇ未満である場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、即ち、間欠昇圧の実行期間においてモータジェネレータＭＧが力行駆動されている場合、平均値最大トルクＴａｖｇｍａｘが算出される（ステップＳ２０４）。平均値最大トルクＴａｖｇｍａｘは、図９におけるＬ＿ＶＨａｖｇ上でモータ回転速度ＭＲＮに対応する値であり、平均値ＶＨａｖｇにおいてモータジェネレータＭＧが出力し得る最大トルクである。昇圧コンバータ２００の出力電圧ＶＨの値と、対応するモータジェネレータＭＧの最大トルクとの関係は、予め実験的に、経験的に又は理論的に求められ、ＲＯＭに記憶されている。
【０１４２】
平均値最大トルクＴａｖｇｍａｘが算出されると、算出された平均値最大トルクＴａｖｇｍａｘがモータジェネレータＭＧの要求トルクＴｍｇｎ未満であるか否かが判定される（ステップＳ２０５）。平均値最大トルクＴａｖｇｍａｘが要求トルクＴｍｇｎ以上である場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）、間欠昇圧補助処理は終了する。
【０１４３】
一方、平均値最大トルクＴａｖｇｍａｘが要求トルクＴｍｇｎ未満である場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒが設定される（ステップＳ２０６）。補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒが設定されると、目標値ＶＨｔｇが現時点の目標値ＶＨｔｇからこの補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒに更新される（ステップＳ２０７）。補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒが新たに目標値ＶＨｔｇに設定されると、図５における間欠制御処理における昇圧制御の目標値は、この新たに設定された目標値ＶＨｔｇとなる。
【０１４４】
ここで、補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒは、例えば次のような手順で決定される。
【０１４５】
先ず、要求トルクＴｍｇｎと平均値最大トルクＴａｖｇｍａｘとのとの差分値ΔＴ（ΔＴ＝Ｔｍｇｎ−Ｔａｖｇｍａｘ）が算出される。続いて、現時点の目標値ＶＨｔｇとこの差分値ΔＴとが加算され、補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒが算出される（ＶＨｔｇｃｏｒ＝ＶＨｔｇ＋ΔＴ）。差分値ΔＴは正値であるから、補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒは、その時点の目標値ＶＨｔｇよりも大きくなる。即ち、目標値ＶＨｔｇが増量補正されることになる。
【０１４６】
尚、平均値ＶＨａｖｇは、間欠昇圧が実際に行われた結果としての実現象相当値であるから、補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒを新たに目標値ＶＨｔｇとする間欠昇圧が行われた際に、新たな平均値ＶＨａｖｇに対応する平均値最大トルクＴａｖｇｍａｘが要求トルクＴｍｇｎ以上となるかは必ずしも明確でない。しかしながら、補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒにより、図９のＬ＿ＶＨｔｇ、Ｌ＿ＶＨａｖｇ及びＬ＿ＶＨＬの全ての線が図中右方向にシフトすることは確実であり、補正前と較べて負荷装置側の要求が満たされることは確実である。更に、このような補正は一度で終了する必要はなく、間欠昇圧補助処理が繰り返し実行される過程で、最終的には出力電圧ＶＨの平均値ＶＨａｖｇは、必要電圧ＶＨｎ（要求トルクＴｍｇｎに対応する出力電圧）を超える。従って、負荷装置としてのモータジェネレータＭＧの駆動制限は、迅速に解消される。無論、予め実験的、経験的又は理論的な適合により、差分値ΔＴと補正前の目標値ＶＨｔｇとの関係性が定義されている場合には、目標値ＶＨｔｇの補正をより的確に行わしめることも可能である。例えば、差分値ΔＴに乗じるべき補正係数が予め容易されていてもよい。
【０１４７】
このように、本実施形態によれば、間欠昇圧の実行時にモータジェネレータＭＧが力行駆動される場合において、出力電圧ＶＨの実効値（ここでは平均値ＶＨａｖｇ）の低下によるモータジェネレータＭＧの出力不足を好適に防止することが可能となる。
【０１４８】
＜第２実施形態＞
次に、同様の問題を解決するための、本発明の第２実施形態に係る間欠昇圧補助処理について、図１１を参照して説明する。ここに、図１１は、第２実施形態に係る間欠昇圧補助処理のフローチャートである。尚、同図において、図１０と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１４９】
図１１において、平均値最大トルクＴａｖｇｍａｘが要求トルクＴｍｇｎ未満である場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、間欠昇圧が禁止される（ステップＳ３０１）。間欠昇圧が禁止されると、間欠昇圧補助処理は終了する。間欠昇圧が禁止されると、図５におけるステップＳ１０２が「ＮＯ」側に分岐するため、基本的には常時昇圧制御が実行される。即ち、この場合、モータジェネレータＭＧの確実な駆動がシステム損失Ｌｓｙｓの低減に優先される。元より平均値最大トルクＴａｖｇｍａｘが要求トルクＴｍｇｎ未満となる事態が生じる頻度は高くなく、実践的には、モータジェネレータＭＧが高負荷駆動されている場合等に限定される。従って、このように間欠昇圧を禁止しても、システム損失Ｌｓｙｓ低減に係る効果は大きく阻害されない。
【０１５０】
尚、図１１のフローでは、間欠昇圧が禁止された以降は、ステップＳ２０１が繰り返され、間欠昇圧を再開することができない。そこで、図５の間欠制御処理において、昇圧制御の目標値ＶＨｔｇが設定された際に、設定された目標値ＶＨｔｇが所定の条件を満たした場合には、間欠昇圧の再開が許可されるようにプログラムが構成されていてもよい。この所定の条件とは、例えば、目標値ＶＨｔｇが閾値以下であることや、目標値ＶＨｔｇの変化率が負値を採ること（即ち、目標値ＶＨｔｇが減少していること）等であってもよい。
【０１５１】
＜第３実施形態＞
次に、同様の問題を解決するための、本発明の第３実施形態に係る間欠昇圧補助処理について、図１２を参照して説明する。ここに、図１２は、第３実施形態に係る間欠昇圧補助処理のフローチャートである。尚、同図において、図１０と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１５２】
図１２において、間欠昇圧が実行されている場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、その時点の電圧変動許可範囲の下限値ＶＨＬが取得され、下限値最大トルクＴｌｍａｘが算出される（ステップＳ４０１）。下限値最大トルクＴｌｍａｘは、図９におけるＬ＿ＶＨＬ上でモータ回転速度ＭＲＮに対応する値であり、下限値ＶＨＬにおいてモータジェネレータＭＧが出力し得る最大トルクである。昇圧コンバータ２００の出力電圧ＶＨの値と、対応するモータジェネレータＭＧの最大トルクとの関係は、予め実験的に、経験的に又は理論的に求められ、ＲＯＭに記憶されている。
【０１５３】
下限値最大トルクＴｌｍａｘが算出されると、算出された下限値最大トルクＴｌｍａｘがモータジェネレータＭＧの要求トルクＴｍｇｎ未満であるか否かが判定される（ステップＳ４０２）。下限値最大トルクＴｌｍａｘが要求トルクＴｍｇｎ以上である場合（ステップＳ４０２：ＮＯ）、間欠昇圧補助処理は終了する。
【０１５４】
一方、下限値最大トルクＴｌｍａｘが要求トルクＴｍｇｎ未満である場合（ステップＳ４０２：ＹＥＳ）、補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒが設定される（ステップＳ４０３）。補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒが設定されると、目標値ＶＨｔｇが現時点の目標値ＶＨｔｇからこの補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒに更新される（ステップＳ４０４）。補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒが新たに目標値ＶＨｔｇに設定されると、図５における間欠制御処理における昇圧制御の目標値は、この新たに設定された目標値ＶＨｔｇとなる。
【０１５５】
補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒは、例えば次のような手順で決定される。
【０１５６】
先ず、要求トルクＴｍｇｎと下限値最大トルクＴｌｍａｘとのとの差分値ΔＴ’（ΔＴ’＝Ｔｍｇｎ−Ｔｌｍａｘ）が算出される。続いて、現時点の目標値ＶＨｔｇとこの差分値ΔＴ’とが加算され、補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒが算出される（ＶＨｔｇｃｏｒ＝ＶＨｔｇ＋ΔＴ’）。差分値ΔＴ’は正値であるから、補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒは、その時点の目標値ＶＨｔｇよりも大きくなる。即ち、目標値ＶＨｔｇが増量補正されることになる。
【０１５７】
ここで、下限値ＶＨＬは、平均値ＶＨａｖｇと異なり、目標値ＶＨｔｇに応じて一義的に決定される値である。平均値ＶＨａｖｇを算出するためには少なくとも一単位間欠処理に比する時間が必要となるが、下限値ＶＨＬは、目標値ＶＨｔｇの設定と略同時に設定され得る値である。また、平均値ＶＨａｖｇの概念からして、下限値ＶＨＬは、平均値ＶＨａｖｇが理論上採り得る値の下限値である。従って、下限値ＶＨＬは、最も厳しい負荷条件に相当する出力電圧ＶＨの平均値ＶＨａｖｇとして扱うこともでき、負荷装置の駆動を確保する上で合理的な指標でもある。
【０１５８】
また、下限値ＶＨＬは、目標値ＶＨｔｇに応じて一義的に決定される値であるから、要求トルクＴｍｇｎと下限値最大トルクＴｌｍａｘとの差分値ΔＴ’を目標値ＶＨｔｇに加算すると、下限値ＶＨＬは確実に要求トルクＴｍｇｎを超えることになる。下限値ＶＨＬが要求トルクＴｍｇｎを超えていれば、モータジェネレータＭＧの動作制限が生じることはない。また、下限値ＶＨＬが要求トルクＴｍｇｎを超えていれば、先述したアンダーシュートが一時的に生じたとしても、モータジェネレータＭＧの駆動への影響は緩和される。
【０１５９】
このように、本実施形態によれば、要求に応じた負荷装置の駆動が迅速且つ確実に担保される。また、第１実施形態のように平均値最大トルクＴａｖｇｍａｘと要求トルクＴｍｇｎとの差分値のみを考慮すると、モータジェネレータＭＧの動作制限（出力制限）が、平均値ＶＨａｖｇという不安定な指標に影響される。従って、図９の動作点ｍ１のように、Ｌ＿ＶＨａｖｇの極近傍に目標動作点がある場合、何らかの拍子で要求トルクＴｍｇｎが平均値最大トルクＴａｖｇｍａｘを超える可能性もある。下限値ＶＨＬを判断指標値とすれば、そのような問題が生じる可能性は殆ど消失する。
【０１６０】
＜第４実施形態＞
次に、同様の問題を解決するための、本発明の第４実施形態に係る間欠昇圧補助処理について、図１３を参照して説明する。ここに、図１３は、第４実施形態に係る間欠昇圧補助処理のフローチャートである。尚、同図において、図１２と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１６１】
図１３において、下限値最大トルクＴｌｍａｘが要求トルクＴｍｇｎ未満である場合（ステップＳ４０２：ＹＥＳ）、間欠昇圧が禁止される（ステップＳ５０１）。間欠昇圧が禁止されると、間欠昇圧補助処理は終了する。間欠昇圧が禁止されると、図５におけるステップＳ１０２が「ＮＯ」側に分岐するため、基本的には常時昇圧制御が実行される。即ち、この場合、モータジェネレータＭＧの確実な駆動がシステム損失Ｌｓｙｓの低減に優先される。
【０１６２】
尚、図１３のフローでは、間欠昇圧が禁止された以降は、ステップＳ２０１が繰り返される。従って、間欠昇圧を再開することができない。そこで、間欠昇圧が禁止される期間中において、図１３のステップＳ４０１及びＳ４０２が独立して実行され、ステップＳ４０２が「ＮＯ」側に一定回数又は一定時間継続して分岐した場合には間欠昇圧の再開が許可されるようにプログラムが構成されていてもよい。
【０１６３】
尚、第１乃至第４実施形態に係る間欠昇圧補助処理は、相互に組み合わせて実行することもできる。例えば、第１実施形態に係る間欠昇圧補助処理を主たる処理として実行しつつ、何らかの要因で平均値ＶＨａｖｇが正確に算出し難い状況であることが判定された場合に限って、第３実施形態に係る間欠昇圧補助処理が実行されるようにプログラムが構成されていてもよい。
【０１６４】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、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昇圧コンバータの制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【産業上の利用の可能性】
【０１６５】
本発明は、電源電圧を昇圧コンバータで昇圧して負荷装置を駆動するシステムに適用可能である。
【符号の説明】
【０１６６】
１０…モータ駆動システム、１００…制御装置、１１０…昇圧制御部、１２０…インバータ制御部、２００…昇圧コンバータ、３００…インバータ、Ｃ…キャパシタ、Ｂ…直流電源、ＭＧ、ＭＧ１、ＭＧ２…モータジェネレータ。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年4月13日(2015.4.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９４】
電流制御部１２２では、電流指令変換部１２１において生成された２相の電流指令値と、この３相／２相変換部１２４から受け取った２相電流値Ｉｄ及びＩｑとの差分に基づいて、ｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑからなる２相の電圧指令値が生成される。生成された２相の電圧指令値Ｖｄ及びＶｑは、２相／３相変換部１２３に送出される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１７】
時刻ｔ１以降減少し続ける出力電圧ＶＨが、時刻ｔ２において、目標値ＶＨｔｇａに基づいて設定される下限値ＶＨＬａに到達すると、先の間欠制御処理におけるステップＳ１０５が「ＮＯ」側に分岐し、昇圧制御が再開される。その結果、出力電圧ＶＨは、時刻ｔ３において目標値ＶＨｔｇａに復帰する。時刻ｔ３において出力電圧ＶＨが目標値ＶＨｔｇａに達すると、再び昇圧コンバータ２００は停止される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４５】
先ず、要求トルクＴｍｇｎと平均値最大トルクＴａｖｇｍａｘとの差分値ΔＴ（ΔＴ＝Ｔｍｇｎ−Ｔａｖｇｍａｘ）が算出される。続いて、現時点の目標値ＶＨｔｇとこの差分値ΔＴとが加算され、補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒが算出される（ＶＨｔｇｃｏｒ＝ＶＨｔｇ＋ΔＴ）。差分値ΔＴは正値であるから、補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒは、その時点の目標値ＶＨｔｇよりも大きくなる。即ち、目標値ＶＨｔｇが増量補正されることになる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４６】
尚、平均値ＶＨａｖｇは、間欠昇圧が実際に行われた結果としての実現象相当値であるから、補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒを新たに目標値ＶＨｔｇとする間欠昇圧が行われた際に、新たな平均値ＶＨａｖｇに対応する平均値最大トルクＴａｖｇｍａｘが要求トルクＴｍｇｎ以上となるかは必ずしも明確でない。しかしながら、補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒにより、図９のＬ＿ＶＨｔｇ、Ｌ＿ＶＨａｖｇ及びＬ＿ＶＨＬの全ての線が図中右方向にシフトすることは確実であり、補正前と較べて負荷装置側の要求が満たされることは確実である。更に、このような補正は一度で終了する必要はなく、間欠昇圧補助処理が繰り返し実行される過程で、最終的には出力電圧ＶＨの平均値ＶＨａｖｇは、必要電圧ＶＨｎ（要求トルクＴｍｇｎに対応する出力電圧）を超える。従って、負荷装置としてのモータジェネレータＭＧの駆動制限は、迅速に解消される。無論、予め実験的、経験的又は理論的な適合により、差分値ΔＴと補正前の目標値ＶＨｔｇとの関係性が定義されている場合には、目標値ＶＨｔｇの補正をより的確に行わしめることも可能である。例えば、差分値ΔＴに乗じるべき補正係数が予め用意されていてもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５６】
先ず、要求トルクＴｍｇｎと下限値最大トルクＴｌｍａｘとの差分値ΔＴ’（ΔＴ’＝Ｔｍｇｎ−Ｔｌｍａｘ）が算出される。続いて、現時点の目標値ＶＨｔｇとこの差分値ΔＴ’とが加算され、補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒが算出される（ＶＨｔｇｃｏｒ＝ＶＨｔｇ＋ΔＴ’）。差分値ΔＴ’は正値であるから、補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒは、その時点の目標値ＶＨｔｇよりも大きくなる。即ち、目標値ＶＨｔｇが増量補正されることになる。
【国際調査報告】
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