(57)【要約】間欠昇圧の実行時にシステム損失を最小化する。昇圧コンバータの制御装置は、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の損失が最小となる出力電圧ＶＨの目標値を設定する目標値設定手段と、設定された目標値を含む所定範囲に出力電圧ＶＨが維持されるように昇圧制御の間欠処理を実行する間欠制御手段と、間欠処理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、算出された平均値と設定された目標値との偏差が減少するように、設定された目標値を補正する目標値補正手段とを備える。
2014076749.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、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所定の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、
前記直流電源、前記昇圧コンバータ及び前記負荷装置を含む電力供給システムの損失が最小となる前記出力電圧ＶＨの目標値を設定する目標値設定手段と、
前記検出された出力電圧ＶＨに基づいて、前記出力電圧ＶＨが直前の前記昇圧制御の実行時における前記設定された目標値を含む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と前記設定された目標値との偏差が減少するように前記設定された目標値を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】
前記設定又は補正された目標値が大きくなるのに応じて、前記設定又は補正された目標値と前記範囲の上限値との偏差が小さくなるように前記範囲を設定する範囲設定手段を更に具備する
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】
前記平均値算出手段は、前記昇圧制御の間欠処理における、相互に連続する前記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した場合に、少なくとも一の前記単位間欠処理における前記検出された出力電圧ＶＨに基づいて前記平均値を算出する
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４】
前記電力供給システムは、前記直流電源又は前記昇圧コンバータに流れる電流を検出する電流検出手段を更に具備し、
前記昇圧コンバータの制御装置は、
前記一の単位間欠処理における前記昇圧制御の停止期間において前記検出された電流を補正する電流補正手段を更に具備する
ことを特徴とする請求の範囲第３項に記載の昇圧コンバータの制御装置。
【請求項５】
前記目標値設定手段は、前記平均値算出手段により算出された先回の前記平均値が、（１）前記設定された目標値よりも小さい場合には、前記算出された平均値と前記設定された目標値との偏差以下の値を前記設定された目標値に加算することにより前記設定された目標値を補正し、（２）前記設定された目標値よりも大きい場合には、前記算出された平均値と前記設定された目標値との偏差以下の値を前記設定された目標値から減算することにより前記設定された目標値を補正する
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６】
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７】
前記電力供給システムは、車両に搭載される
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８】
前記車両は、前記車両の動力源として、前記負荷装置となる力行及び回生可能な少なくとも一つの回転電機を備える
ことを特徴とする請求の範囲第７項に記載の昇圧コンバータの制御装置。
【請求項９】
前記車両は、
内燃機関と、
力行及び回生可能な前記負荷装置となる第１回転電機と、
前記第１回転電機に連結された第１回転要素、前記内燃機関に連結された第２回転要素及び車軸に繋がる駆動軸に連結された第３回転要素を含む相互に差動回転可能な複数の回転要素を備えた差動機構と、
前記駆動軸に連結された、力行及び回生可能な前記負荷装置となる第２回転電機と
を備えたハイブリッド車両であり、
前記間欠制御手段は、前記第１及び第２回転電機のうち一方が力行状態にあり他方が回生状態にある場合において、前記第１及び第２回転電機の電力収支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８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】
車両用の電力供給システムにおける昇圧コンバータの制御に関する装置として、特許文献１に開示された電動機駆動制御システムがある。【０００３】
特許文献１に開示されたシステムによれば、負荷装置である複数のモータジェネレータのトルク指令値に基づいて、昇圧コンバータの必要最小電圧ＶＨｍｉｎが算出される。昇圧コンバータの出力電圧の候補値は、この必要最小電圧ＶＨｍｉｎから昇圧コンバータの最大出力電圧ＶＨｍａｘまでの電圧範囲において複数決定される。また、特許文献１に開示されたシステムでは、これら複数の候補値の各々について、バッテリ、昇圧コンバータ及びモータジェネレータからなる昇圧システム全体の損失が推定される。昇圧コンバータの出力電圧ＶＨの目標値は、この推定された損失が最小となる候補値に設定される。特許文献１によれば、このシステムにより、昇圧システム全体の電力損失を最小とすることができるとされている。【０００４】
尚、特許文献２には、ＰＡＭ制御を用いたモータ駆動装置において直流電圧値のオーバーシュートを防止する装置が開示されている。この装置によれば、直流電圧検出値が所定値に対しある範囲で近付いた場合に直流電圧指令値の増加値を減少させることにより、直流電圧値のオーバーシュートを防止することができるとされている。【０００５】
また、特許文献３には、電圧指令値の大きさに応じて電圧指令値の変化率を可変とする電圧可変装置が開示されている。この装置によれば、例えば、電圧指令値が閾値を超えた場合に、電圧指令値の変化率をそれ以前の値よりも小さくすることにより、出力電圧のオーバーシュートを防止することができるとされている。【０００６】
また、特許文献４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。【０００７】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−３２５３５１号公報
【特許文献２】特開平１０−１２７０９４号公報
【特許文献３】特開２００６−３５３０３２号公報
【特許文献４】特開２０１１−０１５６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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、昇圧コンバータの間欠昇圧の実現も可能である。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。【００１０】
ところで、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、昇圧停止期間において、負荷装置の駆動状態に応じて増加又は減少する。即ち、出力電圧ＶＨは変動する。【００１１】
このため、間欠昇圧が行なわれる昇圧コンバータに対して特許文献１に開示された制御方法が適用された場合、システム損失を最小とし得る昇圧コンバータの出力電圧ＶＨの目標値が決定されたとしても、出力電圧ＶＨは、このシステム損失を最小とし得る目標値に必ずしも収束しない。常時昇圧が行われる従来の構成と、間欠昇圧が行われる構成とでは、前提とする出力電圧ＶＨの振る舞いが全く異なるのである。【００１２】
従って、上記先行技術文献に開示されるものを含む従来の技術思想では、昇圧コンバータに間欠昇圧を実行させた場合に、システム損失を最小とすることができない。【００１３】
尚、上記特許文献４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４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。【００１４】
即ち、特許文献４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４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。【００１５】
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。【００１６】
このように、特許文献４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が増加又は減少するといった事態が想定されていない。従って、システム損失が最小化されない問題そのものが生じない。【００１７】
尚、負荷装置が電動機と発電機とを含む構成においては、発電機で得られた電力を電動機の力行駆動に利用することにより電力収支の維持に努めることも不可能ではない。しかしながら、負荷の消費電力は電圧値及び電流値に基づいて推定せざるを得ず、誤差を含む。従って、発電機と電動機との間で電力収支を正確に一致させることは容易ではなく、結局は、電力の推定精度が担保され易い小負荷領域でなければ、このような制御は十分に機能しない。また、大負荷領域でこのような制御を行った場合、昇圧コンバータの出力電圧ＶＨの変動を抑制し得たとしても、上述したシステム損失は、かえって増大し易い。【００１８】
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、間欠昇圧の実行時にシステム損失を最小化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】
【００１９】
上述した課題を解決するため、本発明に係る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、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所定の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、前記直流電源、前記昇圧コンバータ及び前記負荷装置を含む電力供給システムの損失が最小となる前記出力電圧ＶＨの目標値を設定する目標値設定手段と、前記検出された出力電圧ＶＨに基づいて、前記出力電圧ＶＨが直前の前記昇圧制御の実行時における前記設定された目標値を含む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と前記設定された目標値との偏差が減少するように前記設定された目標値を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）。【００２０】
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。【００２１】
本発明に係る昇圧コンバータの制御装置では、この昇圧コンバータの出力電圧ＶＨの目標値が、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）が最小となるように設定される。このような目標値の設定方法は、上記先行技術にも開示されるように公知である。【００２２】
尚、本発明における「最小」とは一義的な概念を意味しない。例えば、本発明における「最小」とは、厳密に最小であることの他に、ある基準に従ってシステム損失の値を区分した結果、最も損失の少ない区分に該当することや、任意に又は所定の基準に従って選択又は設定された複数の候補値の中で最小であること等を含み得る。【００２３】
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、システム損失が最小となるように目標値が設定される場合、定常的にはシステム損失を最小とすることができる。【００２４】
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。【００２５】
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。【００２６】
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４）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。【００２７】
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。【００２８】
それに対し、本発明に係る間欠昇圧とは、予め設定される範囲内、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のである。【００２９】
間欠昇圧が実行されると、昇圧制御の停止期間中において、出力電圧ＶＨは、負荷装置の駆動状態に応じて成り行きで増加又は減少する。従って、間欠昇圧が実行される場合、出力電圧ＶＨが目標値に定常的に収束することは殆どないと言ってよい。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が維持されるべき範囲とは、例えば下記（１）〜（６）の範囲を含み得る。これらは適宜組み合わせることもできる。【００３０】
（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
間欠昇圧においては、例えば昇圧制御において出力電圧ＶＨが目標値に達した場合又はある程度の収束誤差を伴って収束した場合に昇圧制御が停止され、例えば検出される出力電圧ＶＨが当該範囲の境界値に達した場合に昇圧制御が再開される。【００３１】
間欠昇圧は、出力電圧ＶＨの変動幅が所定値以内であることを条件として許可されてもよい。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、例えば、下記（１）〜（３）を含み得る。【００３２】
（１）ある期間における目標値と出力電圧ＶＨとの偏差の平均値
（２）ある期間における目標値と出力電圧ＶＨとの偏差の最大値
（３）ある期間における出力電圧ＶＨの変化量の最大値
このように間欠昇圧の開始を許可するための条件を設定すれば、例えば、目標値が大きく変化している場合等における間欠昇圧が禁止され、昇圧コンバータの出力電圧ＶＨが乱高下する事態等を防止した上でシステム損失を的確に低減することができる。【００３３】
また、昇圧コンバータ又は直流電源に流れる電流（尚、負荷装置の駆動条件に応じて正負いずれの値も採り得る）の絶対値が大きい場合、昇圧制御の停止に伴う出力電圧ＶＨの変化は相対的に速くなる。従って、上述した範囲が一定である場合には、出力電圧ＶＨは比較的短時間で当該範囲の境界値に達し、昇圧制御が再開される。昇圧制御の停止期間がこのように短くなると、場合によっては、昇圧制御の停止による昇圧損失の低減量よりも、昇圧制御が再開され再び昇圧制御が停止されるまでの昇圧損失の増加量の方が大きくなり、間欠昇圧によるシステム損失低減に係る効果が得られない可能性がある。この点に鑑みれば、昇圧コンバータ又は直流電源に流れる電流を検出する電流検出手段を設け、検出された電流値が所定値以内である場合に間欠昇圧が開始される構成とするのも好適である。【００３４】
また、直流電源又は負荷装置の出力変化の度合いが大きい場合、昇圧制御の停止に伴う出力電圧ＶＨの変化は相対的に速くなる。従って、上述した範囲が一定である場合には、出力電圧ＶＨは比較的短時間で当該範囲の境界値に達し、昇圧制御が再開される。昇圧制御の停止期間がこのように短くなると、場合によっては、昇圧制御の停止による昇圧損失の低減量よりも、昇圧制御が再開され再び昇圧制御が停止されるまでの昇圧損失の増加量の方が大きくなり、間欠昇圧によるシステム損失低減に係る効果が得られない可能性がある。この点に鑑みれば、直流電源又は負荷装置の出力変化の度合いを特定し、この特定された出力変化の度合いが所定値以内である場合に間欠昇圧が開始される構成とするのも好適である。【００３５】
ところで、昇圧制御の停止期間において出力電圧ＶＨが増加する場合（例えば、回生時）、出力電圧ＶＨは目標値と所定範囲の上限値との間で変動することから、実効的な出力電圧ＶＨは目標値よりも高くなる。反対に、昇圧制御の停止期間において出力電圧ＶＨが減少する場合（例えば、力行時）、出力電圧ＶＨは目標値と所定範囲の下限値との間で変動することから、実効的な出力電圧ＶＨは目標値よりも低くなる。その結果、システム損失を最小とするための目標値を間欠昇圧にそのまま適用しようとすると、実効的な出力電圧ＶＨが当該目標値から乖離することになり、システム損失が相対的に悪化するといった問題が生じる。【００３６】
係る問題を解決するため、本発明に係る昇圧コンバータの制御装置は、平均値算出手段により算出された出力電圧ＶＨの平均値と設定された目標値との偏差が減少するように、昇圧制御の目標値が補正される構成となっている。尚、「昇圧制御の目標値」とは、係る補正が行われていない場合には設定された目標値を意味し、間欠昇圧において目標値の補正が生じた場合には、この補正された目標値を意味する。【００３７】
即ち、昇圧制御の停止期間において出力電圧ＶＨが増加する場合、出力電圧ＶＨの平均値は設定された目標値よりも高くなるため、昇圧制御の目標値は減少側に補正される。反対に、昇圧制御の停止期間において出力電圧ＶＨが減少する場合、出力電圧ＶＨの平均値は設定された目標値よりも低くなるため、昇圧制御の目標値は増加側に補正される。このような補正手段による逐次の補正作用は、間欠昇圧の実行期間において出力電圧ＶＨが本来の目標値（即ち、設定された目標値）に維持された状態と同等の状態を作り出すことを可能とする。その結果、上述した間欠昇圧自体が有するシステム損失の低減効果と併せて、システム損失を一層低減することが可能となるのである。【００３８】
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。【００３９】
尚、上述したように、上記特許文献４に記載される先行技術では、昇圧制御の停止期間において出力電圧ＶＨが変動しない。従って、出力電圧ＶＨがシステム損失を最小とし得る目標値から乖離するといった、本発明が解決すべき問題そのものが生じない。必然的に、当該先行技術からは、出力電圧ＶＨの平均値を算出することの技術的意義をも見出すことはできない。【００４０】
本発明に係る昇圧コンバータの制御装置の一の態様では、前記設定又は補正された目標値が大きくなるのに応じて、前記設定又は補正された目標値と前記範囲の上限値との偏差が小さくなるように前記範囲を設定する範囲設定手段を更に具備する（請求の範囲第２項）。【００４１】
前述したように、昇圧制御の停止期間において、出力電圧ＶＨはその時点の負荷装置の状態（負荷状態）に応じて成り行きで増加又は減少する。【００４２】
ところで、昇圧コンバータには物理的仕様としての耐電圧値があり、出力電圧ＶＨが耐電圧値を超えることは望ましくない。従って、出力電圧ＶＨが増加する場合、出力電圧ＶＨが当該耐電圧値を超えないように、出力電圧ＶＨが維持されるべき範囲を設定する必要がある。一方、この範囲は、システム損失を最小にするための出力電圧ＶＨの目標値又は間欠昇圧が進行する過程において補正された目標値に基づいて設定されるが、耐電圧値は固定値であり、当該範囲の上限値を、この耐電圧値よりも低電圧側の値に設定すること自体は難しくない。【００４３】
ところが、出力電圧ＶＨが当該範囲の上限値に達して昇圧制御（この場合、昇圧制御とは言っても出力電圧ＶＨを減少させる制御となる）が再開される場合、出力電圧ＶＨは過渡的にオーバーシュートすることが多い。何らの対策も講じられることがなければ、このオーバーシュートにより出力電圧ＶＨが当該範囲の上限値を超えた結果、出力電圧ＶＨが耐電圧値を超える可能性がある。【００４４】
この態様によれば、この範囲が、目標値が大きくなるのに応じて（即ち、目標値が耐電圧値に近付くのに連れて）二値的に、段階的に又は連続的に、目標値と当該範囲の上限値との偏差が小さくなるように設定される。従って、出力電圧ＶＨがオーバーシュートして耐電圧値を超えることが防止され、間欠昇圧の実行機会が確保される。例えば、目標値が閾値以上である場合には間欠昇圧を禁止する等といった措置と較べると、その効果は明らかである。【００４５】
本発明に係る昇圧コンバータの制御装置の他の態様では、前記平均値算出手段は、前記昇圧制御の間欠処理における、相互に連続する前記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した場合に、少なくとも一の前記単位間欠処理における前記検出された出力電圧ＶＨに基づいて前記平均値を算出する（請求の範囲第３項）。【００４６】
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。【００４７】
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。【００４８】
従って、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。【００４９】
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。【００５０】
尚、この態様では、前記電力供給システムは、前記直流電源又は前記昇圧コンバータに流れる電流を検出する電流検出手段を更に具備し、前記昇圧コンバータの制御装置は、前記一の単位間欠処理における前記昇圧制御の停止期間において前記検出された電流を補正する電流補正手段を更に具備してもよい（請求の範囲第４項）。【００５１】
昇圧コンバータ又は直流電源に流れる電流（尚、負荷装置の駆動条件に応じて正負いずれの値も採り得る）は、例えば電流センサ等の電流検出手段により検出されるが、その絶対値が大きい程、昇圧制御の停止に伴う出力電圧ＶＨの変化が速くなる。従って、上述した範囲が一定である場合には、出力電圧ＶＨは比較的短時間で当該範囲の境界値に達し、昇圧制御が再開される。昇圧制御の停止期間が短くなると、場合によっては、昇圧制御の停止による昇圧損失の低減量よりも、昇圧制御が再開され再び昇圧制御が停止されるまでの昇圧損失の増加量の方が大きくなり、間欠昇圧によるシステム損失低減に係る効果が十分に得られなくなる。従って、本発明に係る間欠昇圧は、望ましくは、検出された電流値が所定値以内である場合に実行される。このように電流の大きさが間欠昇圧の実行可否に相関することから、電流検出手段により検出される電流には正確性が要求される。【００５２】
ここで、間欠昇圧における上述した単位間欠処理には、必ず昇圧制御の停止期間が含まれる。昇圧制御の停止期間においては、理論的に直流電源及び昇圧コンバータには電流は流れない。従って、検出される電流の補正（言い換えれば、電流検出手段の校正）を容易に行うことができる。特に、この昇圧制御の停止期間は、間欠昇圧を実行する過程において必然的に生じる期間であるから、検出される電流の補正を行う目的のために昇圧制御を停止する必要はなく、合理的且つ効率的である。【００５３】
本発明に係る昇圧コンバータの制御装置の他の態様では、前記目標値設定手段は、前記平均値算出手段により算出された先回の前記平均値が、（１）前記設定された目標値よりも小さい場合には、前記算出された平均値と前記設定された目標値との偏差以下の値を前記設定された目標値に加算することにより前記設定された目標値を補正し、（２）前記設定された目標値よりも大きい場合には、前記算出された平均値と前記設定された目標値との偏差以下の値を前記設定された目標値から減算することにより前記設定された目標値を補正する（請求の範囲第５項）。【００５４】
この態様によれば、先回算出された平均値を最新の目標値の補正に利用することにより、実情に即した精度の良い補正を実現することができ、システム損失を効果的に低減することができる。尚、先回とは、望ましくは、最新の昇圧制御に適用し得る限りにおいて最も直近の過去を意味する。【００５５】
本発明に係る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６項）。【００５６】
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。【００５７】
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。【００５８】
本発明に係る昇圧コンバータの制御装置の他の態様では、前記電力供給システムは、車両に搭載される（請求の範囲第７項）。【００５９】
車両は、本発明に係る電力供給システムの適用対象として好適である。【００６０】
車両搭載を前提とした、本発明に係る昇圧コンバータの制御装置の他の態様では、前記車両は、前記車両の動力源として、前記負荷装置となる力行及び回生可能な少なくとも一つの回転電機を備える（請求の範囲第８項）。【００６１】
この態様によれば、負荷装置が車両駆動用の少なくとも一つの回転電機を含む。また特に、この回転電機が、力行と回生とが可能な所謂モータジェネレータとして構成される。即ち、この態様によれば、車両は、所謂ハイブリッド車両又はＥＶ（Electric Vehicle）である。この種の車両においては、特に電力節減の必要性が高く、本発明に係る昇圧コンバータの制御装置により得られる実践上の利益が大である。【００６２】
車両が少なくとも一つの回転電機を備えた、本発明に係る昇圧コンバータの制御装置の一の態様では、前記車両は、内燃機関と、力行及び回生可能な前記負荷装置となる第１回転電機と、前記第１回転電機に連結された第１回転要素、前記内燃機関に連結された第２回転要素及び車軸に繋がる駆動軸に連結された第３回転要素を含む相互に差動回転可能な複数の回転要素を備えた差動機構と、前記駆動軸に連結された、力行及び回生可能な前記負荷装置となる第２回転電機とを備えたハイブリッド車両であり、前記間欠制御手段は、前記第１及び第２回転電機のうち一方が力行状態にあり他方が回生状態にある場合において、前記第１及び第２回転電機の電力収支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９項）。【００６３】
この態様によれば、車両が、相互に差動回転可能な回転要素を含む差動機構により内燃機関と回転電機との間で動力分配（トルク分配）を行うハイブリッド車両として構成される。このタイプのハイブリッド車両は、内燃機関に反力を与える反力要素としての回転電機と、駆動軸との間のトルクの入出力を担う駆動要素としての回転電機と、内燃機関とが相互協調して駆動軸に必要なトルクを供給する。【００６４】
ここで、この種のハイブリッド車両では、例えば高速小負荷走行時等において、反力要素として第１回転電機が力行状態に、駆動要素としての第２回転電機が回生状態となる場合がある。このような特殊な状況下では、第１回転電機と第２回転電機との間で電力授受がなされ、電力授受における入出力損失を考慮すれば、第１及び第２回転電機の電力収支はゼロに近くなる。従って、このような状況下において間欠昇圧が実行されると、昇圧コンバータ停止時の出力電圧ＶＨの変化が緩慢となり、昇圧コンバータの停止期間を十分に長くすることができる。【００６５】
尚、この制御態様においては、上記の如く電力収支が殆ど釣り合う状況下において、当該電力収支が釣り合うように第１及び第２回転電機並びに内燃機関が制御されてもよい。即ち、このような状況下では電力収支が殆ど釣り合うことを利用し、電力収支がより完全な均衡状態となるように制御されてもよい。この場合、係る状況が継続する限りにおいて、理想的には昇圧コンバータを永続的に停止させることができる。【００６６】
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】
【００６７】
【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】間欠昇圧実行時の出力電圧ＶＨについて説明する図である。
【図９】図１のモータ駆動システムにおける目標値設定処理のフローチャートである。
【図１０】本発明の第２実施形態に係り、間欠昇圧実行時の出力電圧ＶＨのオーバーシュートを説明する図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る電圧変動許可範囲の設定手法に説明する図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る間欠制御のフローチャートである。
【図１３】バッテリ電流ＩＢに対する昇圧コンバータの損失差分ΔＬｃｖの特性を例示するである。
【図１４】本発明の第４実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図１５】図１４のハイブリッド車両におけるモータ駆動システムのシステム構成図である。
【図１６】図１４のハイブリッド車両におけるハイブリッド駆動装置の概略構成図である。
【図１７】図１６のハイブリッド駆動装置におけるエンジンの模式的断面図である。
【図１８】図１６のハイブリッド駆動装置の動作共線図である。
【図１９】図１６のハイブリッド駆動装置の動力循環時における動作共線図である。
【図２０】第４実施形態に係るモータ駆動システムの動力循環時における電気パスを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
＜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。
【００６９】
＜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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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目標値設定処理を実行可能に構成される。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
＜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目標値設定処理について説明する。
【０１０８】
＜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６５０Ｖ程度の値を採り得る。
【０１０９】
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。
【０１１０】
＜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とする。
【０１１１】
図５において、後述する目標値設定処理により設定される目標値ＶＨｔｇが電源電圧ＶＢよりも高いか否か、即ち、昇圧制御が必要とされているか否かが判定される（ステップＳ１０１）。目標値ＶＨｔｇが電源電圧ＶＢ以下である場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、間欠制御処理は終了する。尚、先に述べたように、間欠制御処理は所定周期で繰り返される制御であり、終了後然るべき時間経過の後に再び処理ステップＳ１０１から開始される。
【０１１２】
目標値ＶＨｔｇが電源電圧ＶＢよりも高い場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、即ち、昇圧制御が必要とされている場合、間欠フラグが「１」に設定されているか否かが判定される（ステップＳ１０２）。間欠フラグは、間欠昇圧の実行履歴を表すフラグであり、実行履歴がある場合にはクリアされるまで「１」に維持される。間欠フラグの初期値は「０」である。従って、間欠制御処理の初期実行時には、ステップＳ１０２は「ＮＯ」側に分岐する。
【０１１３】
間欠フラグが「０」である場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、許可条件が成立するか否かが判定される（ステップＳ１０３）。許可条件が成立しない場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、間欠制御処理は終了する。
【０１１４】
本実施形態に係る許可条件とは、間欠昇圧の開始が許可される条件であり、下記（１）乃至（３）の各条件から構成される。
【０１１５】
（１）出力電圧ＶＨが安定していること
（２）バッテリ電流ＩＢの絶対値が所定値以内であること
（３）モータジェネレータＭＧ又は直流電源Ｂの出力変化率が所定値以内であること
許可条件（１）における「出力電圧ＶＨが安定している」とは、二つの意味を含む。即ち、一つは、目標値ＶＨｔｇが一定期間以上不変であること、もう一つは、出力電圧ＶＨが目標値ＶＨｔｇに収束していることである。ステップＳ１０３に係る実際の判断処理は各種考えられる。例えば、後者の意味においては、目標値ＶＨｔｇと出力電圧ＶＨとの偏差が基準値以下であること、目標値ＶＨｔｇと出力電圧ＶＨとの偏差が基準値以下である状態が所定時間以上継続していること、一定期間にわたる出力電圧ＶＨの変動の度合いが所定値以下であること等が判断条件とされてもよい。
【０１１６】
許可条件（２）は、バッテリ電流ＩＢの絶対値が大きい場合に、昇圧損失Ｌｃｖがかえって大きくなる可能性があることに由来する。尚、バッテリ電流ＩＢが昇圧損失Ｌｃｖに与える影響については、第３実施形態で詳しく説明する。
【０１１７】
許可条件（３）における出力変化率とは、出力の絶対値ではなく、その時間変化率を意味する。モータジェネレータＭＧ或いは直流電源Ｂの出力変化率が大きい場合の例として、車両において頻繁なアクセルオンオフが生じたり、急加速や急減速が生じたりした場合、或いは車両がスリップしたり、逆に過度なグリップが生じたりした場合、バッテリ電流ＩＢやモータジェネレータＭＧの出力は過渡的にゼロ点を通過し得る。しかしながら、このような過渡的状況下で昇圧制御の停止が許可されてしまうと、これら駆動条件の急変化に昇圧コンバータ２００の動作が追従出来なくなる可能性がある。そのような問題に備え、この種の過渡的状況下では間欠昇圧が禁止され、モータ駆動システム１０の性能が担保されるのである。尚、ここで例示される出力変化率に替えて、モータ回転数やアクセルペダルの操作量であるアクセル開度Ｔａの変化率が使用されてもよい。
【０１１８】
許可条件が成立する場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、昇圧制御部１１０は、昇圧コンバータ２００を停止させる（ステップＳ１０７）。即ち、間欠昇圧が開始される。尚、「昇圧コンバータ２００を停止させる」とは、昇圧コンバータ２００の昇圧動作を停止させること、即ち昇圧コンバータ２００をシャットダウンさせ昇圧制御そのものを停止させることを意味する。昇圧コンバータ２００を停止させると、昇圧制御部１１０は間欠フラグを「１」に設定する（ステップＳ１０８）。即ち、間欠昇圧の実行履歴が記憶される。
【０１１９】
間欠フラグが「１」に設定されると、出力電圧ＶＨが下限値ＶＨＬ以上且つ上限値ＶＨＨ以下の範囲に維持されているか否かが判定される（ステップＳ１０９）。この下限値ＶＨＬと上限値ＶＨＨとに挟まれた範囲は、本発明に係る「範囲」の一例たる電圧変動許可範囲である。
【０１２０】
本実施形態に係る電圧変動許可範囲は、目標値ＶＨｔｇに応じて設定される。具体的には、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。例えば、オフセット値ＯＦＳは約５０Ｖ程度の値であってもよい。尚、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。
【０１２１】
出力電圧ＶＨが電圧変動許可範囲内に維持されている場合（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）、間欠制御処理は終了する。また、出力電圧ＶＨが電圧変動許可範囲の境界値に達したとの判定がなされた場合（ステップＳ１０９：ＮＯ）、昇圧コンバータ２００の停止措置が解除される（ステップＳ１１０）。即ち、目標値ＶＨｔｇに基づいた昇圧制御が再開される。昇圧制御が再開されると、間欠制御処理は終了する。
【０１２２】
一方、ステップＳ１０８において間欠フラグが「１」に設定されたため、次回に訪れるステップＳ１０２では、処理が「ＹＥＳ」側に分岐し（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ステップＳ１０４が実行される。ステップＳ１０４では、継続条件が成立するか否かが判定される。継続条件とは、間欠昇圧の継続が許可される条件であり、間欠昇圧が継続された場合に負荷装置であるモータジェネレータＭＧの駆動に支障が出ないように設定された条件である。本実施形態における継続条件とは、上記許可条件（２）及び（３）により定義される。但し、これは一例であり、これらに代えて又は加えて、例えば、バッテリ電流ＩＢの変化率が所定値以内であること、モータジェネレータＭＧ又は直流電源Ｂの出力変化率の変化量が所定値以内であること、後述する基準目標値ＶＨｔｇｂの変化量が所定値以内であること等が採用されてもよい。継続条件が成立しない場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、間欠フラグは「０」にリセットされ（ステップ１０５）、間欠制御処理が終了する。即ち、通常の昇圧制御（常時昇圧）が開始される。
【０１２３】
一方、継続条件が成立する場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、即ち、定性的には前回の昇圧制御の停止時と較べて、直流電源ＢやモータジェネレータＭＧの駆動条件が大きく変わらない場合、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Ｓ１０６）。ここで、ステップＳ１１０に係る停止解除措置が講じられるまでは、出力電圧ＶＨ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目標値ＶＨｔｇから乖離する。従って、ステップＳ１０６は「ＮＯ」側に分岐し、継続条件が成立する限りにおいて、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に達するまで昇圧制御の停止措置が継続される。
【０１２４】
また、ステップＳ１１０に係る停止解除措置が講じられた場合には、出力電圧ＶＨは再開された昇圧制御によりその時点の出力電圧ＶＨから先回の昇圧制御の実行時における目標値ＶＨｔｇへ向けて収束を開始する。従って、然るべき時間経過の後には出力電圧ＶＨが目標値ＶＨｔｇに到達し、ステップＳ１０６が「ＹＥＳ」側に分岐する。このようにして昇圧制御の再開後に出力電圧ＶＨが目標値ＶＨｔｇに収束すると（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、再び昇圧コンバータ２００は停止される（ステップＳ１０７）。尚、ステップＳ１０６においては、出力電圧ＶＨが目標値ＶＨｔｇに収束したか否かが判定される代わりに、出力電圧ＶＨが目標値ＶＨｔｇに達したか否かが判定されてもよい。
【０１２５】
このように、間欠制御処理によれば、昇圧コンバータ２００の出力電圧ＶＨが、目標値ＶＨｔｇと電圧変動許可範囲の上限値ＶＨＨ又は下限値ＶＨＬとの間で変動する。尚、出力電圧ＶＨが目標値ＶＨｔｇと上限値ＶＨＨとの間で変動する場合は、モータジェネレータＭＧが回生状態にあることに相当し、出力電圧ＶＨが目標値ＶＨｔｇと下限値ＶＨＬとの間で変動する場合は、モータジェネレータＭＧが力行状態にあることに相当する。
【０１２６】
＜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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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、先の許可条件が成立し、昇圧コンバータ２００が停止されたとする。尚、ここでは、説明の簡略化のため、許可条件は出力電圧ＶＨが安定していること（許可条件（１））のみであるとする。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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、本発明に係る「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、本発明に係る「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。
【０１３３】
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、本発明に係る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、本発明に係る「単位間欠処理」の好適な一例である。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
＜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、間欠昇圧実行時の出力電圧ＶＨについて説明する図である。尚、これらの図において、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。
【０１４１】
図８において、縦軸及び横軸には夫々システム損失Ｌｓｙｓ及び出力電圧ＶＨが表される。また、間欠昇圧が行われていない場合（即ち、常時昇圧が実行されている場合）のシステム損失Ｌｓｙｓの特性が図示ＰＲＦ＿ＯＮ（破線）として、間欠昇圧が行われている場合のシステム損失Ｌｓｙｓの特性が図示ＰＲＦ＿ＩＮＴ（実線）として、夫々表されている。
【０１４２】
昇圧制御における、昇圧コンバータ２００の出力電圧ＶＨの目標値ＶＨｔｇは、負荷装置としてのモータジェネレータＭＧの駆動条件に対してシステム損失Ｌｓｙｓが最小となるように決定されており（図示白丸参照）、出力電圧ＶＨが目標値ＶＨｔｇ（図８では、ＶＨｔｇ１）に対して増加しても減少してもシステム損失Ｌｓｙｓは増加する。このような二次関数的関係は、間欠昇圧の実行時も変わることがなく、特性ＰＲＦ＿ＩＮＴは概ね、特性ＰＲＦ＿ＯＮが昇圧コンバータ２００の昇圧損失Ｌｃｖの分だけ下方にシフトした形となっている。
【０１４３】
ここで、間欠昇圧が開始されると、出力電圧ＶＨは、目標値ＶＨｔｇ１と電圧変動許可範囲の境界値との間で変動する。例えば、電圧変動許可範囲の上限値ＶＨＨをＶＨＨ１、下限値をＶＨＬ１とすると、出力電圧ＶＨは、回生時にはＶＨｔｇ１とＶＨＨ１との間で、力行時にはＶＨｔｇ１とＶＨＬ１との間で、夫々変動する。
【０１４４】
このため、間欠昇圧の実行期間における実効的な出力電圧ＶＨは、回生時には目標値ＶＨｔｇ１よりも高いＶＨ１となり、力行時には目標値ＶＨｔｇ１よりも低いＶＬ１となる。図示ＰＲＦ＿ＩＮＴから明らかなように、これら実効的な出力電圧ＶＨにおけるシステム損失Ｌｓｙｓは、目標値ＶＨｔｇ１におけるシステム損失Ｌｓｙｓよりも高くなる。即ち、このままでは間欠昇圧実行時のシステム損失Ｌｓｙｓは最小にならない。
【０１４５】
このような、間欠昇圧の実行時に特有の課題は、本実施形態において、昇圧制御部１１０により実行される目標値設定処理により解決される。ここで、図９を参照し、目標値設定処理の詳細について説明する。ここに、図９は、目標値設定処理のフローチャートである。
【０１４６】
図９において、目標値設定処理が開始されると、先ず負荷装置（ここでは、モータジェネレータＭＧ）の駆動条件が取得される（ステップＳ２０１）。具体的には、例えば、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、この駆動条件としてモータジェネレータＭＧの出力値が算出される。
【０１４７】
次に、この駆動条件に基づいて、目標値ＶＨｔｇの基準値である基準目標値ＶＨｔｇｂが算出される（ステップＳ２０２）。基準目標値ＶＨｔｇｂは、負荷装置（ここでは、モータジェネレータＭＧ）を駆動するために必要となる必要電圧値以上の電圧範囲で、システム損失Ｌｓｙｓが最小となるように決定される。即ち、これまでの説明において目標値ＶＨｔｇと表現されてきた値が基準目標値ＶＨｔｇｂである。基準目標値ＶＨｔｇｂは、必要電圧値以上の電圧範囲において、直流電源Ｂ、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の各々における損失の総和が最小となる電圧値を基準目標値ＶＨｔｇｂと決定する。尚、このような基準目標値ＶＨｔｇｂの決定方法は一例であり、公知の各種方法を適用可能である。
【０１４８】
基準目標値ＶＨｔｇｂが決定されると、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Ｓ２０３）。間欠昇圧が実行されていない場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）、目標値ＶＨｔｇが基準目標値ＶＨｔｇｂを初期値として初期化される（ステップＳ２０７）。目標値ＶＨｔｇが初期化されると、目標値設定処理は終了する。
【０１４９】
一方、間欠昇圧が行われている場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、出力電圧ＶＨの平均値ＶＨａｖｇが算出される（ステップＳ２０４）。ここで特に、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を精度良く推定することができる。
【０１５０】
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。
【０１５１】
出力電圧ＶＨの平均値ＶＨａｖｇが算出されると、目標値ＶＨｔｇが、この平均値ＶＨａｖｇに基づいて補正され、補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒが算出される（ステップＳ２０５）。補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒは、例えば次のような手順で決定される。
【０１５２】
先ず、基準目標値ＶＨｔｇｂと平均値ＶＨａｖｇとの偏差ΔＶＨｔｇ（ΔＶＨｔｇ＝ＶＨｔｇｂ−ＶＨａｖｇ）が算出される。この偏差ΔＶＨｔｇは、力行時の間欠昇圧においては正値を採り、回生時の間欠昇圧においては負値を採る。続いて、この偏差ΔＶＨｔｇに補正係数ｋ（０＜ｋ≦１）が乗じられ補正値Ｃが算出される（Ｃ＝ｋ・ΔＶＨｔｇ）。そして現時点における最新の目標値ＶＨｔｇと、この補正値Ｃとが加算され、補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒが算出される（ＶＨｔｇｃｏｒ＝ＶＨｔｇ＋Ｃ）。
【０１５３】
ステップＳ２０５において補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒが算出されると、現時点の目標値ＶＨｔｇが補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒに更新される（ステップＳ２０６）。目標値ＶＨｔｇが更新されると、目標値設定処理は終了する。但し、目標値設定処理は、上述した間欠制御処理と同様に、所定周期で繰り返し実行されており、再びステップＳ２０１から処理が繰り返される。
【０１５４】
ここで、間欠昇圧の実行時にモータジェネレータＭＧが力行状態にある場合、補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒは、補正値Ｃが正値となることから基準目標値ＶＨｔｇｂよりも大きくなる。その結果、図８を参照すれば、ＰＲＦ＿ＩＮＴ上の目標値（白丸）が図中右方向へシフトし、実効的な出力電圧ＶＨである平均値ＶＨｔｇａｖｇが基準目標値ＶＨｔｇｂに近付くことになる。そして、平均値ＶＨｔｇａｖｇが基準目標値ＶＨｔｇｂに一致すると、偏差ΔＶＨｔｇがゼロとなることから補正値Ｃもまたゼロとなり、補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒは現時点の目標値ＶＨｔｇと一致する。即ち、目標値ＶＨｔｇが収束する。
【０１５５】
また、間欠昇圧の実行時にモータジェネレータＭＧが回生状態にある場合、補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒは、補正値Ｃが負値となることから基準目標値ＶＨｔｇｂよりも小さくなる。その結果、図８を参照すれば、ＰＲＦ＿ＩＮＴ上の目標値（白丸）が図中左方向へシフトし、実効的な出力電圧ＶＨである平均値ＶＨｔｇａｖｇが基準目標値ＶＨｔｇｂに近付くことになる。そして、平均値ＶＨｔｇａｖｇが基準目標値ＶＨｔｇｂに一致すると、偏差ΔＶＨｔｇがゼロとなることから補正値Ｃもまたゼロとなり、補正目標値ＶＨｔｇｃｏｒは現時点の目標値ＶＨｔｇと一致する。即ち、目標値ＶＨｔｇが収束する。
【０１５６】
以上説明したように、目標値設定処理によれば、間欠昇圧の実行期間において出力電圧ＶＨが変動することから、この変動する出力電圧ＶＨの平均値が実効的な出力電圧ＶＨとして扱われる。そして、この実効的な出力電圧値である平均値ＶＨａｖｇが基準目標値ＶＨｔｇｂに一致した時点で目標値ＶＨｔｇが固定される。従って、間欠昇圧の実行期間においても、通常の昇圧制御において出力電圧ＶＨが基準目標値ＶＨｔｇｂに維持されるのと同等の状態が作り出され、システム損失Ｌｓｙｓが最小化されるのである。
【０１５７】
＜第２実施形態＞
第１実施形態では、目標値ＶＨｔｇが決定されると電圧変動許可範囲も先述したオフセット値ＯＦＳにより設定される。しかしながら、特定の状況においては、電圧変動許可範囲の設定に注意を払う必要がある。このような事情に鑑みた本発明の第２実施形態について説明する。
【０１５８】
ここで、図１０を参照し、目標値ＶＨｔｇに応じて電圧変動許可範囲が一律に設定される場合の問題点について説明する。ここに、図１０は、出力電圧ＶＨのオーバ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。
【０１５９】
図１０において、図６に例示された回生時の出力電圧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が上限値ＶＨＨａ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上限値ＶＨＨａを超えることはない。
【０１６０】
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（この場合、出力電圧ＶＨを低下させる制御）の再開条件が満たされたとしても、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は上昇を続ける（破線参照）。このため、出力電圧ＶＨは、過渡的にオーバーシュートし、上限値ＶＨＨａを超えてしまうことがある。
【０１６１】
一方、電圧変動許可範囲は、高圧側も低圧側も目標値ＶＨｔｇとオフセット値ＯＦＳとにより決定され、目標値ＶＨｔｇに対して両者は基本的に対称である。ここで、目標値ＶＨｔｇが相応に大きい場合、電圧変動許可範囲の上限値ＶＨＨは昇圧コンバータ２００を構成する各種の部品について設定された耐電圧値に近付くことになる。このため、場合によっては、上述したオーバーシュートにより、一時的にせよ出力電圧ＶＨが当該耐電圧値を超える可能性がある。
【０１６２】
そこで、本実施形態では、昇圧制御部１１０が、目標値ＶＨｔｇに応じて電圧変動許可範囲の上限値ＶＨＨを補正する。即ち、昇圧制御部１１０が、本発明に係る「範囲設定手段」の一例として機能する構成となっている。
【０１６３】
ここで、図１１を参照してこのような電圧変動許可範囲の設定手法について説明する。ここに、図１１は、電圧変動許可範囲の設定手法を説明する図である。
【０１６４】
図１１において、縦軸は電圧を表しており、耐電圧、上限値ＶＨＨ、目標値ＶＨｔｇ及び下限値ＶＨＬの関係が示されている。図示の通り、目標値ＶＨｔｇがＶ１未満〜Ｖ２（Ｖ２＞Ｖ１）までの領域では、電圧変動許可範囲は目標値ＶＨｔｇに対して対称である。即ち、「ＶＨＨ−ＶＨｔｇ＝ＶＨｔｇ−ＶＨＬ＝ＯＦＳ」の関係が成立する。
【０１６５】
一方、電圧変動許可範囲について何らの補正も行われない場合、図示「上限値ＶＨＨ（補正前）」に示される如く、目標値ＶＨｔｇに応じて設定される上限値ＶＨＨが耐電圧に近付く。このような状況で上述したオーバーシュートが生じると、出力電圧ＶＨが耐電圧を超える可能性がある。
【０１６６】
そこで、本実施形態に係る上限値ＶＨＨは、図示「上限値ＶＨＨ（補正後）」に示される如く、目標値ＶＨｔｇがＶ２よりも高くなる範囲で制限される。具体的には、この範囲において、上限値ＶＨＨと目標値ＶＨｔｇとの偏差であるオフセット値ＯＦＳは段階的に（又は連続的に）縮小される。例えば、目標値ＶＨｔｇがＶ３である場合のオフセット値をＯＦＳ１、目標値ＶＨｔｇがＶ４（Ｖ４＞Ｖ３）である場合のオフセット値をＯＦＳ２とすると、ＯＦＳ＞ＯＦＳ１＞ＯＦＳ２なる関係が成立する。
【０１６７】
このようなオフセット値ＯＦＳの減少補正は、オフセット値ＯＦＳに対して１未満の補正係数を乗じることによって行われてもよい。即ち、この場合、目標値ＶＨｔｇの増加に応じて当該補正係数が段階的に（又は連続的に）減少される。或いは、このようなオフセット値ＯＦＳの減少補正は、目標値ＶＨｔｇの増加に応じて段階的に（又は連続的に）減少するオフセット値を予め用意しておき、目標値ＶＨｔｇに応じて該当するオフセット値を選択することによって行われてもよい。
【０１６８】
このように、本実施形態によれば、ある程度高電圧側の電圧範囲において、電圧変動許可範囲が目標値ＶＨｔｇに対して非対称となる。その結果、上限値ＶＨＨと耐電圧との偏差（マージン）を、オーバーシュートが生じても出力電圧ＶＨが耐電圧を超えることがない程度に確保することが可能となる。逆に言えば、上限値ＶＨＨの補正量（オフセット値の補正量）は、予め実験的に、経験的に又は理論的に、当該偏差が十分に確保されるように設定されている。このため、モータ駆動システム１０の耐久性を確保しつつ、間欠昇圧を可及的広範囲で実行することが可能となり、システム損失Ｌｓｙｓの低減に係る実践上の利益がより大きくなる。
【０１６９】
尚、本実施形態では、ある程度の高電圧側の電圧範囲（ＶＨｔｇ＞Ｖ２となる範囲）で上限値ＶＨＨが補正される構成としたが、目標値ＶＨｔｇの全域にわたってこのような補正処理がなされてもよい。
【０１７０】
また、ここでは、第１実施形態と同様に電圧変動許可範囲が目標値ＶＨｔｇとオフセット値とにより決定される構成について説明したが、電圧変動許可範囲が目標値ＶＨｔｇと所定の係数により設定される構成についても、同様の概念を適用し得る。この場合、目標値ＶＨｔｇと上限値ＶＨＨ及び下限値ＶＨＬとの偏差は、目標値ＶＨｔｇに応じて一律ではなくなるため、図１１に例示された関係は成立しないが、補正前と較べて、高電圧側で上限値ＶＨＨと目標値ＶＨｔｇとの偏差を縮小する旨の技術思想を適用することは容易にして可能である。
【０１７１】
＜第３実施形態＞
第１実施形態における間欠制御処理において、ステップＳ１０３の間欠許可条件及びステップＳ１０４の間欠継続条件には、バッテリ電流ＩＢに関する条件が含まれる。ここで、図１２を参照し、バッテリ電流ＩＢを判断要素とすることの意義について説明する。ここに、図１２は、バッテリ電流ＩＢに対する昇圧コンバータ２００の損失差分ΔＬｃｖの特性を例示する図である。尚、損失差分ΔＬｃｖとは、昇圧制御の間欠処理がなされない場合、即ち出力電圧ＶＨが目標値ＶＨｔｇに維持され続けた場合の昇圧損失Ｌｃｖに対する差分を意味し、正値を採る場合には損失が悪化し、負値を採る場合には損失が減少することを意味する。
【０１７２】
図１２には、バッテリ電流ＩＢが負側に大きい旨に相当する図示損失悪化領域（ハッチング表示参照）において、損失差分ΔＬｃｖが正値を採る（即ち、昇圧損失Ｌｃｖが悪化する）様子が示される。ここで、このような損失の昇圧損失Ｌｃｖの悪化が生じる理由について図１３を参照して説明する。ここに、図１３は、間欠制御の実行過程における出力電圧ＶＨ及び昇圧損失Ｌｃｖの時間推移を例示する図である。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。
【０１７３】
図１３において、図６と同様、出力電圧ＶＨが目標値ＶＨｔｇａに維持されている状態から昇圧制御が停止された場合が示されている。但し、今回は、バッテリ電流ＩＢの絶対値が図６の場合よりも大きくなっており、図１２で説明した損失悪化領域の値となっているとする。
【０１７４】
図１３において、時刻ｔ４において昇圧制御が停止されると、モータジェネレータＭＧへ供給される電力は、キャパシタＣからの持ち出しとなる。キャパシタＣの蓄積エネルギは、キャパシタＣの静電容量をｃとすれば、１／２・ｃ・（ＶＨ）２となることから、キャパシタＣから電力が持ち出されると、出力電圧ＶＨは低下することになる。ここで、損失悪化領域に該当する大電流ＩＢが流れる場合、出力電圧ＶＨの低下速度が大きくなるため、出力電圧ＶＨが下限値ＶＨＬａに達するまでの時間が短くなる。その結果、時刻ｔ５において、出力電圧ＶＨは下限値ＶＨＬａに達し、昇圧制御が再開される。また、時刻ｔ６において出力電圧ＶＨが目標値ＶＨｔｇａに達し、再び昇圧制御が停止される。
【０１７５】
ここで、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）として、第１実施形態で述べた単位間欠処理（ここでは、時刻ｔ４からｔ６に至る期間の処理）における昇圧損失Ｌｃｖの収支を計算する。この損失収支は、既に説明したように、損失低減量Ｌｃｖｒｄｃ（負値）と損失増加量Ｌｃｖｉｎｃ（正値）との差分となるが、損失低減量Ｌｃｖｒｄｃは、バッテリ電流ＩＢが大きい程、顕著に小さくなり、損失増加量Ｌｃｖｉｎｃは、バッテリ電流ＩＢに大きく影響されない。その結果、バッテリ電流ＩＢが大きい程、損失収支は正側に傾き、基準と較べて昇圧損失Ｌｃｖは大きくなる。即ち、この場合、昇圧制御の間欠処理が、昇圧損失Ｌｃｖをかえって増加させる結果となってしまうのである。
【０１７６】
このように、バッテリ電流ＩＢは、昇圧制御の間欠処理の実行要否を判断する要素として有意義である。従って、上述した各種センサ群を構成する電流センサにより検出されるバッテリ電流ＩＢには、高い精度が要求される。しかしながら、電流センサは、経年変化による劣化が生じる上に、少なからず温度依存性を有する。従って、電流センサの周期的な校正が必要となる。
【０１７７】
ここで、本実施形態では、この電流センサの校正処理が、昇圧制御の間欠処理の実行期間における、昇圧制御の停止期間に行われる。昇圧制御の停止期間においては、昇圧コンバータ２００が停止しているため、バッテリ電流ＩＢは原理的にゼロである。従って、センサの校正処理に不確定要素が含まれず、高精度な校正処理が可能となる。
【０１７８】
具体的には、一の単位間欠処理（既に述べたように、昇圧制御の停止時点から昇圧制御の再度停止時点までの処理であってもよいし、昇圧制御の開始時点から昇圧制御の再度開始時点までの処理であってもよい）において、例えば、昇圧制御の停止時点又は当該停止時点から極短時間が経過した後の時点から、所定回数のサンプリングが実施される。この所定回数分のサンプリング値（電流値）に対して平均化処理が施され、センサオフセット量が算出される。センサオフセット量が算出されると、次回の単位間欠処理以降、検出されたバッテリ電流ＩＢに対してこのセンサオフセット量に相当する補正が行われる。尚、ここでは、一の単位間欠処理でセンサの校正処理が行われる構成としたが、複数の単位間欠処理に跨ってセンサの校正処理が行われてもよい。このようにすれば、偶発的な検出誤差を排除することができ、より精度の高い校正が実現される。
【０１７９】
ここで特に、間欠処理において、昇圧制御の停止措置は電流センサの校正処理の要否に関係無く実行される。従って、このように昇圧制御の停止期間においてセンサの校正処理を行う構成とすれば、校正処理のためにバッテリ電流ＩＢがゼロとなる状態を敢えて作り出す必要がなくなり、効率的且つ効果的にセンサの校正処理を行うことができる。
【０１８０】
＜第４実施形態＞
第１乃至第３実施形態では、本発明に係る負荷装置として一のモータジェネレータＭＧが使用される例を説明したが、負荷装置は複数のモータジェネレータであってもよい。ここでは、負荷装置として二つのモータジェネレータを搭載したハイブリッド車両１における昇圧制御の間欠処理について説明する。
【０１８１】
＜実施形態の構成＞
始めに、図１４を参照し、本発明の第４実施形態に係るハイブリッド車両１の構成について説明する。ここに、図１４は、ハイブリッド車両１の構成を概念的に表してなる概略構成図である。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。
【０１８２】
図１４において、ハイブリッド車両１は、制御装置１００、モータ駆動システム２０、アクセル開度センサ４００及び車速センサ５００並びにハイブリッド駆動装置ＨＢを備えた、本発明に係る「車両」の一例である。
【０１８３】
ハイブリッド駆動装置ＨＢは、ハイブリッド車両１の車軸たる左車軸ＳＦＬ（左前輪ＦＬに対応）及び右車軸ＳＦＲ（右前輪ＦＲに対応）に駆動力としての駆動トルクを供給することによりハイブリッド車両１を駆動するドライブユニットである。ハイブリッド駆動装置ＨＢの詳細な構成については後述する。
【０１８４】
モータ駆動システム２０は、負荷装置としてのモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を駆動するための、本発明に係る「電力供給システム」の他の一例である。
【０１８５】
ここで、図１５を参照し、モータ駆動システム２０の構成について説明する。ここに、図１５は、モータ駆動システム２０のシステム構成図である。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。
【０１８６】
図１５において、モータ駆動システム２０は、インバータ３００の代わりにインバータ３１０を備える点において、第１乃至第３実施形態に係るモータ駆動システム１０と相違している。インバータ３１０は、上記各実施形態に係るモータジェネレータＭＧに相当するモータジェネレータＭＧ２を駆動する、上記各実施形態に係るインバータ３００と同様の構成を有する第２インバータ回路３１０２（即ち、Ｑ３、Ｑ５及びＱ７の各ｐ側スイッチング素子並びにＱ４、Ｑ６及びＱ８の各ｎ側スイッチング素子を含むインバータ回路）と、モータジェネレータＭＧ１を駆動する第１インバータ回路３１０１とを備える。第１インバータ回路３１０１は、第２インバータ回路３１０２と電気的に並列に設置される。
【０１８７】
第１インバータ回路３１０１は、スイッチング素子として、ｕ相、ｖ相及びｗ相の各相について、ｐ側スイッチング素子Ｑ１３、Ｑ１５及びＱ１７を、またｎ側スイッチング素子Ｑ１４、Ｑ１６及びＱ１８を夫々備える。整流用のダイオードについても同様である。
【０１８８】
図１４に戻り、アクセル開度センサ４００は、ハイブリッド車両１の図示せぬアクセルペダルの操作量たるアクセル開度Ｔａを検出可能に構成されたセンサである。アクセル開度センサ４００は、制御装置１００と電気的に接続されており、検出されたアクセル開度Ｔａは、制御装置１００に適宜参照される構成となっている。
【０１８９】
車速センサ５００は、ハイブリッド車両１の車速Ｖを検出可能に構成されたセンサである。車速センサ５００は、制御装置１００と電気的に接続されており、検出された車速Ｖは、制御装置１００に適宜参照される構成となっている。
【０１９０】
次に、図１６を参照し、ハイブリッド駆動装置ＨＢの詳細な構成について説明する。ここに、図１６は、ハイブリッド駆動装置ＨＢの構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【０１９１】
図１６において、ハイブリッド駆動装置ＨＢは、エンジン６００、入力軸ＩＳ、ＭＧ１出力軸７００、動力分割機構８００、駆動軸ＯＳ、モータジェネレータＭＧ１、モータジェネレータＭＧ２及び減速装置９００を備える。
【０１９２】
エンジン６００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たる多気筒ガソリンエンジンであり、ハイブリッド車両１の主たる動力源として機能するように構成されている。ここで、図１７を参照し、エンジン６００の詳細な構成について説明する。ここに、図１７は、エンジン６００の構成を概念的に表す模式的断面図である。
【０１９３】
尚、本発明における「内燃機関」とは、少なくとも一の気筒を有し、当該気筒内部において、例えばガソリン、軽油或いはアルコール等の各種燃料を含む混合気が燃焼した際に発生する熱エネルギを、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等の物理的又は機械的な伝達手段を適宜介して運動エネルギとして取り出し可能に構成された機関を包括する概念である。係る概念を満たす限りにおいて、本発明に係る内燃機関の構成は、エンジン６００のものに限定されず各種の態様を有してよい。
【０１９４】
図１７において、エンジン６００は、気筒６０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置６０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン６０３の往復運動を、コネクティングロッド６０４を介してクランクシャフト６０５の回転運動に変換可能に構成されている。クランクシャフト６０５の近傍には、クランクシャフト６０５の回転角であるクランク角θｃｒｋを検出可能なクランクポジションセンサ６０６が設置されている。このクランクポジションセンサ６０６は、制御装置１００（不図示）と電気的に接続されており、制御装置１００は、このクランクポジションセンサ６０６から出力されるクランク角信号に基づいて、エンジン６００の機関回転速度ＮＥを算出することができる。
【０１９５】
エンジン６００において、外部から吸入された空気は吸気管６０７を通過し、吸気ポート６１０を介して吸気バルブ６１１の開弁時に気筒６０１内部へ導かれる。一方、吸気ポート６１０には、インジェクタ６１２の燃料噴射弁が露出しており、吸気ポート６１０に対し燃料を噴射可能な構成となっている。インジェクタ６１２から噴射された燃料は、吸気バルブ６１１の開弁時期に前後して吸入空気と混合され、上述した混合気となる。
【０１９６】
燃料は、図示せぬ燃料タンクに貯留されており、図示せぬフィードポンプの作用により、図示せぬデリバリパイプを介してインジェクタ６１２に供給される構成となっている。気筒６０１内部で燃焼した混合気は排気となり、吸気バルブ６１１の開閉に連動して開閉する排気バルブ６１３の開弁時に排気ポート６１４を介して排気管６１５に導かれる。
【０１９７】
排気管６１５には、三元触媒６１６が設置されている。三元触媒６１６は、エンジン６００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）及びＨＣ（炭化水素）の酸化燃焼反応と、同じくエンジン６００から排出されるＮＯｘ（窒素酸化物）の還元反応とを略同時に進行せしめることによって、エンジン６００の排気を浄化可能に構成された公知の排気浄化用触媒装置である。
【０１９８】
排気管６１５には、エンジン６００の排気空燃比を検出可能に構成された空燃比センサ６１７が設置されている。更に、気筒２０１を収容するシリンダブロックに設置されたウォータージャケットには、エンジン６００を冷却するために循環供給される冷却水（ＬＬＣ）に係る冷却水温を検出するための水温センサ６１８が配設されている。これら空燃比センサ６１７及び水温センサ６１８は、夫々制御装置１００と電気的に接続されており、検出された空燃比及び冷却水温は、夫々制御装置１００により適宜参照される構成となっている。
【０１９９】
一方、吸気管６０７における、吸気ポート６１０の上流側には、図示せぬクリーナを経て導かれた吸入空気に係る吸入空気量を調節可能なスロットルバルブ６０８が配設されている。このスロットルバルブ６０８は、制御装置１００と電気的に接続されたスロットルバルブモータ６０９によってその駆動状態が制御される構成となっている。制御装置１００は、基本的には不図示のアクセルペダルの開度（即ち、上述したアクセル開度Ｔａ）に応じたスロットル開度が得られるようにスロットルバルブモータ６０９を制御するが、スロットルバルブモータ６０９の動作制御を介してドライバの意思を介在させることなくスロットル開度を調整することも可能である。即ち、スロットルバルブ６０８は、電子制御式スロットルの一部として構成されている。
【０２００】
図１６に戻り、モータジェネレータＭＧ１は、本発明に係る「第１回転電機」の一例たる電動発電機であり、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた構成となっている。モータジェネレータＭＧ２は、本発明に係る「第２回転電機」の一例たる電動発電機であり、モータジェネレータＭＧ１と同様に、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた構成となっている。尚、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、例えば三相同期電動発電機として構成され、例えば外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える構成を有するが、他の構成を有していてもよい。
【０２０１】
動力分割機構８００は、中心部に設けられた、本発明に係る「第１回転要素」の一例たるサンギアＳ１と、サンギアＳ１の外周に同心円状に設けられた、本発明に係る「第３回転要素」の一例たるリングギアＲ１と、サンギアＳ１とリングギアＲ１との間に配置されてサンギアＳ１の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギアＰ１と、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支する、本発明に係る「第２回転要素」の一例たるキャリアＣ１とを備えた、本発明に係る「差動機構」の一例たる回転二自由度の遊星歯車機構である。
【０２０２】
動力分割機構８００において、サンギアＳ１は、モータジェネレータＭＧ１の出力軸であるＭＧ１出力軸７００（モータジェネレータＭＧ１のロータＲＴに連結される）に固定されており、その回転速度はモータジェネレータＭＧ１の回転速度たるＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１と等価である。また、リングギアＲ１は、駆動軸ＯＳに固定されており、その回転速度は駆動軸ＯＳの回転速度たる出力回転速度Ｎｏｕｔと等価である。尚、駆動軸ＯＳには、モータジェネレータＭＧ２のロータが固定されており、出力回転速度ＮｏｕｔとモータジェネレータＭＧ２の回転速度たるＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２とは等しくなっている。キャリアＣ１は、エンジン６００のクランクシャフト６０５に連結された入力軸ＩＳと連結されており、その回転速度は、エンジン６００の機関回転速度ＮＥと等価である。尚、ハイブリッド駆動装置ＨＢにおいて、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１及びＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２は、夫々レゾルバ等の回転センサにより一定の周期で検出されており、制御装置１００に一定又は不定の周期で送出されている。
【０２０３】
駆動軸ＯＳは、ハイブリッド車両１の駆動輪たる右前輪ＦＲ及び左前輪ＦＬを夫々駆動するドライブシャフトＳＦＲ及びＳＦＬ（即ち、これらドライブシャフトは、本発明に係る「車軸」の一例である）と、デファレンシャル等各種減速ギアを含む減速装置としての減速機構９００を介して連結されている。従って、モータジェネレータＭＧ２の力行時に駆動軸ＯＳに供給されるモータトルクＴｍｇ１は、減速機構９００を介して各ドライブシャフトへと伝達され、ハイブリッド車両１の走行用動力として利用される。一方、モータジェネレータＭＧ２の回生時に各ドライブシャフト及び減速機構９００を介して駆動軸ＯＳに入力される駆動力は、モータジェネレータＭＧ２の発電用動力として利用される。この場合、モータジェネレータＭＧ２のモータトルクＴｍｇ１は一種の回生トルクとなり、その大きさは、回生電力の大きさと、駆動軸ＯＳを介して駆動輪に与えられる制動力（回生制動力）の大きさと相関する。ＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２は、ハイブリッド車両１の車速Ｖと一義的な関係にある。
【０２０４】
ハイブリッド駆動装置ＨＢにおいて、動力分割機構８００は、エンジン６００からクランクシャフト６０５を介して入力軸ＩＳに供給されるエンジントルクＴｅを、キャリアＣ１とピニオンギアＰ１とによってサンギアＳ１及びリングギアＲ１に所定の比率（各ギア相互間のギア比に応じた比率）で分配し、エンジン６００の動力を２系統に分割することが可能となっている。より具体的には、動力分割機構８００の動作を分かり易くするため、リングギアＲ１の歯数に対するサンギアＳ１の歯数としてのギア比ρを定義すると、エンジン６００からキャリアＣ１に対しエンジントルクＴｅを作用させた場合に、ＭＧ１出力軸７００に現れるトルクＴｅｓは下記（１）式により、また駆動軸ＯＳに現れるエンジン直達トルクＴｅｐは下記（２）式により夫々表される。
【０２０５】
Ｔｅｓ＝Ｔｅ×ρ／（１＋ρ）・・・（１）
Ｔｅｐ＝Ｔｅ×１／（１＋ρ）・・・（２）
尚、本発明に係る「差動機構」に係る実施形態上の構成は、動力分割機構８００として例示したものに限定されない。例えば、本発明に係る差動機構は、複数の遊星歯車機構を備え、一の遊星歯車機構に備わる複数の回転要素が、他の遊星歯車機構に備わる複数の回転要素の各々と適宜連結され、一体の差動機構を構成していてもよい。
【０２０６】
また、本実施形態に係る減速機構９００は、予め設定された減速比に従って駆動軸ＯＳの回転速度を減速するに過ぎないが、ハイブリッド車両１は、この種の減速装置とは別に、例えば、複数のクラッチ機構やブレーキ機構を構成要素とする複数の変速段を備えた有段変速装置を備えていてもよい。
【０２０７】
＜実施形態の動作＞
＜動力分割機構８００の動作＞
本実施形態に係るハイブリッド車両１では、差動機構である動力分割機構８００の差動作用により一種の電気的ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）機能が実現される。ここで、図１８を参照し、動力分割機構８００の動作について説明する。ここに、図１８は、ハイブリッド駆動装置ＨＢの動作共線図である。尚、同図において、図１６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。
【０２０８】
図１８において、縦軸は回転速度を表しており、横軸には、左から順にモータジェネレータＭＧ１（一義的にサンギアＳ１）、エンジン６００（一義的にキャリアＣ１）及びモータジェネレータＭＧ２（一義的にリングギアＲ１）が表されている。
【０２０９】
ここで、動力分割機構８００は回転要素相互間で回転二自由度の差動作用を呈する遊星歯車機構であり、サンギアＳ１、キャリアＣ１及びリングギアＲ１のうち二要素の回転速度が定まった場合に、残余の一回転要素の回転速度が必然的に定まる構成となっている。即ち、動作共線図上において、各回転要素の動作状態は、ハイブリッド駆動装置ＨＢの一動作状態に一対一に対応する一の動作共線によって表すことができる。尚、これ以降適宜、動作共線図上の点を動作点ｍｉ（ｉは自然数）によって表すこととする。即ち、一の動作点ｍｉには一の回転速度が対応している。
【０２１０】
図１８において、回転速度が車速Ｖと一義的な関係を有するモータジェネレータＭＧ２の動作点が、動作点ｍ１であるとする。この場合、モータジェネレータＭＧ１の動作点が動作点ｍ２であれば、残余の一回転要素たるキャリアＣ１に連結されたエンジン６００の動作点は、動作点ｍ３となる。この際、例えば、駆動軸ＯＳの回転速度を維持したままモータジェネレータＭＧ１の動作点を動作点ｍ４及び動作点ｍ５に変化させれば、エンジン６００の動作点は夫々動作点ｍ６及び動作点ｍ７へと変化する。
【０２１１】
即ち、ハイブリッド駆動装置ＨＢでは、モータジェネレータＭＧ１を回転速度制御装置として利用することにより、エンジン６００を所望の動作点で動作させることが可能となる。エンジン６００の動作点（この場合の動作点とは、機関回転速度ＮＥとエンジントルクＴｅとの組み合わせによって規定される）は、基本的に、エンジン６００の燃料消費率が最小となる最適燃費動作点に制御される。
【０２１２】
尚、補足すると、動力分割機構８００において、駆動軸ＯＳに先に述べたエンジントルクＴｅに対応するエンジン直達トルクＴｅｐを供給するためには、エンジントルクＴｅに応じて現れる先述のトルクＴｅｓと大きさが等しく且つ符合が反転した（即ち、負トルクである）反力トルクをモータジェネレータＭＧ１からＭＧ１出力軸７００に供給する必要がある。この場合、動作点ｍ２或いは動作点ｍ４といった正回転領域の動作点において、ＭＧ１は正回転負トルクの回生状態となる。即ち、ハイブリッド駆動装置ＨＢでは、モータジェネレータＭＧ１を反力要素として機能させることにより、駆動軸ＯＳにエンジントルクＴｅの一部を供給しつつ発電を行うことができる。駆動軸ＯＳに対し要求されるトルクである駆動軸要求トルクＴｐｎがエンジン直達トルクＴｅｐで不足する場合には、モータジェネレータＭＧ２から駆動軸ＯＳに対し適宜モータトルクＴｍｇ２が供給される。
【０２１３】
＜動力循環時における間欠制御＞
上記のような基本動作を呈するハイブリッド駆動装置ＨＢにおいては、ハイブリッド車両１が高速小負荷走行を行っている場合等に、動力循環が生じ得る。ここで、図１９を参照し、ハイブリッド駆動装置ＨＢにおける動力循環について説明する。ここに、図１９は、ハイブリッド駆動装置ＨＢの動力循環時における動作共線図である。尚、同図において、図１８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。
【０２１４】
図１９において、高車速領域且つエンジン直達トルクＴｅｐのみで駆動軸要求トルクＴｐｎを満たし得る高小負荷走行時を表すものとして、モータジェネレータＭＧ２及びエンジン２００の動作点が夫々図示動作点ｍ１及びｍ７であるとする。
【０２１５】
この場合、一義的に定まるモータジェネレータＭＧ１の動作点は動作点ｍ５であり、回転速度（ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１）は、負回転領域の値となる。一方、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン直達トルクＴｅｐを駆動軸ＯＳに供給するための反力要素であり、その出力トルクたるＭＧ１トルクＴｍｇ１は負トルクである。即ち、係る状況では、モータジェネレータＭＧ１は、負回転負トルク状態となり、動作状態としては力行状態となる。
【０２１６】
モータジェネレータＭＧ１が力行状態である場合、ＭＧ１トルクＴｍｇ１は、駆動軸ＯＳに駆動トルクとして現れるため、駆動軸ＯＳに対し供給される駆動トルクは駆動軸要求トルクＴｐｎよりも大きくなる。そのため、余剰な駆動トルクの一部は、モータジェネレータＭＧ２で回収される。即ち、この場合、モータジェネレータＭＧ２は、正回転負トルクの回生状態となる。従って、この状態では、モータジェネレータＭＧ２とモータジェネレータＭＧ１との間に一種の電気パスが発生する。この状態が動力循環状態である。動力循環状態におけるハイブリッド駆動装置ＨＢでは、モータジェネレータＭＧ２の回生電力がモータジェネレータＭＧ１の力行に消費される。
【０２１７】
ここで、図２０を参照し、動力循環状態におけるモータ駆動システム２０の電力パスについて説明する。ここに、図２０は、モータ駆動システム２０の動力循環時における電気パスを説明する図である。尚、同図において、図１５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。
【０２１８】
図２０において、動力循環時には、モータジェネレータＭＧ２で発生した回生電力の大部分がモータジェネレータＭＧ１の力行に消費される（図示ＰＷＲ２（実線）参照）。また、モータジェネレータＭＧ１の力行に消費されない一部の回生電力がキャパシタＣに供給される（図示ＰＷＲ１（破線）参照）。
【０２１９】
図２０に示されるように、動力循環時には、キャパシタＣへの電力供給は少なく、昇圧制御を停止させた場合の昇圧コンバータ２００の出力電圧ＶＨの変化は非常に緩慢となる。従って、動力循環時においては、第１乃至第３実施形態において説明した各種の間欠制御が非常に有効に機能する。
【０２２０】
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】
【０２２１】
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おける昇圧コンバータの制御に適用可能である。
【符号の説明】
【０２２２】
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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年4月8日(2015.4.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、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所定の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、
前記直流電源、前記昇圧コンバータ及び前記負荷装置を含む電力供給システムの損失が最小となる前記出力電圧ＶＨの目標値を設定する目標値設定手段と、
前記検出された出力電圧ＶＨに基づいて、前記出力電圧ＶＨが直前の前記昇圧制御の実行時における前記設定された目標値を含む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と前記設定された目標値との偏差が減少するように前記設定された目標値を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】
前記設定又は補正された目標値が大きくなるのに応じて、前記設定又は補正された目標値と前記範囲の上限値との偏差が小さくなるように前記範囲を設定する範囲設定手段を更に具備する
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】
前記平均値算出手段は、前記昇圧制御の間欠処理における、相互に連続する前記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した場合に、少なくとも一の前記単位間欠処理における前記検出された出力電圧ＶＨに基づいて前記平均値を算出する
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４】
前記電力供給システムは、前記直流電源又は前記昇圧コンバータに流れる電流を検出する電流検出手段を更に具備し、
前記昇圧コンバータの制御装置は、
前記一の単位間欠処理における前記昇圧制御の停止期間において前記検出された電流を補正する電流補正手段を更に具備する
ことを特徴とする請求の範囲第３項に記載の昇圧コンバータの制御装置。
【請求項５】
前記目標値補正手段は、前記平均値算出手段により算出された先回の前記平均値が、（１）前記設定された目標値よりも小さい場合には、前記算出された平均値と前記設定された目標値との偏差以下の値を前記設定された目標値に加算することにより前記設定された目標値を補正し、（２）前記設定された目標値よりも大きい場合には、前記算出された平均値と前記設定された目標値との偏差以下の値を前記設定された目標値から減算することにより前記設定された目標値を補正する
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６】
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７】
前記電力供給システムは、車両に搭載される
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８】
前記車両は、前記車両の動力源として、前記負荷装置となる力行及び回生可能な少なくとも一つの回転電機を備える
ことを特徴とする請求の範囲第７項に記載の昇圧コンバータの制御装置。
【請求項９】
前記車両は、
内燃機関と、
力行及び回生可能な前記負荷装置となる第１回転電機と、
前記第１回転電機に連結された第１回転要素、前記内燃機関に連結された第２回転要素及び車軸に繋がる駆動軸に連結された第３回転要素を含む相互に差動回転可能な複数の回転要素を備えた差動機構と、
前記駆動軸に連結された、力行及び回生可能な前記負荷装置となる第２回転電機と
を備えたハイブリッド車両であり、
前記間欠制御手段は、前記第１及び第２回転電機のうち一方が力行状態にあり他方が回生状態にある場合において、前記第１及び第２回転電機の電力収支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８項に記載の昇圧コンバータの制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
本発明に係る昇圧コンバータの制御装置の他の態様では、前記目標値補正手段は、前記平均値算出手段により算出された先回の前記平均値が、（１）前記設定された目標値よりも小さい場合には、前記算出された平均値と前記設定された目標値との偏差以下の値を前記設定された目標値に加算することにより前記設定された目標値を補正し、（２）前記設定された目標値よりも大きい場合には、前記算出された平均値と前記設定された目標値との偏差以下の値を前記設定された目標値から減算することにより前記設定された目標値を補正する（請求の範囲第５項）。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１００
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１００】
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４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９１】
図１６において、ハイブリッド駆動装置ＨＢは、エンジン６００、入力軸ＩＳ、ＭＧ１出力軸７００、動力分割機構８００、駆動軸ＯＳ、モータジェネレータＭＧ１、モータジェネレータＭＧ２及び減速機構９００を備える。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２１４】
図１９において、高車速領域且つエンジン直達トルクＴｅｐのみで駆動軸要求トルクＴｐｎを満たし得る高小負荷走行時を表すものとして、モータジェネレータＭＧ２及びエンジン６００の動作点が夫々図示動作点ｍ１及びｍ７であるとする。
【国際調査報告】
2014076749.tif 000023
2014076749.tif 000024
2014076749.tif 000025
2014076749.tif 000026