(57)【要約】  モータ駆動制御装置における電圧変換装置（１２）において、スイッチング動作により電力変換を行なう上アーム（Ｑ１）および下アーム（Ｑ２）について、スイッチング動作におけるデッドタイムによって制限される電圧変換装置（１２）の出力可能電圧範囲を拡大するようにスイッチング制御を行なう。これによって、デッドタイムによって発生する、電圧変換装置（１２）の出力電圧制限を抑制することができる。
2010140212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電装置（２８）と負荷装置（４５）との間で電圧変換が可能な電圧変換装置（１２）の制御装置（３０）であって、
前記電圧変換装置（１２）は、
前記負荷装置（４５）の電力線（ＰＬ２）と接地線（ＮＬ）との間に直列に接続され、スイッチング動作により前記電圧変換を行なう第１のスイッチング素子（Ｑ１）および第２のスイッチング素子（Ｑ２）を含み、
前記スイッチング動作は、
前記第１のスイッチング素子（Ｑ１）および前記第２のスイッチング素子（Ｑ２）がいずれもオフ状態となる期間であるデッドタイムを含み、
前記制御装置（３０）は、
前記スイッチング動作のキャリア周波数を設定する周波数設定部（３００，３００Ａ）と、
前記電圧変換の電圧指令値および前記キャリア周波数に基づいて、前記第１のスイッチング素子（Ｑ１）および前記第２のスイッチング素子（Ｑ２）をスイッチング制御するように構成された駆動制御部（３２０，３２０Ａ，３２０Ｂ）とを備え、
前記駆動制御部（３２０，３２０Ａ，３２０Ｂ）は、前記電圧変換装置（１２）に入出力される電力に関連する情報に基づいて、前記デッドタイムにより制限される前記電圧変換装置（１２）の出力可能電圧範囲を拡大するように前記第１のスイッチング素子（Ｑ１）および前記第２のスイッチング素子（Ｑ２）のスイッチング制御を行なう、電圧変換装置の制御装置。
【請求項２】
前記電圧変換装置（１２）に入出力される電力に関連する情報は、前記第１のスイッチング素子（Ｑ１）および前記第２のスイッチング素子（Ｑ２）の目標デューティであり、
前記駆動制御部（３２０，３２０Ａ）は、
前記電圧指令値に基づいて、前記目標デューティを演算するように構成された目標値演算部（３３０）と、
前記キャリア周波数および前記デッドタイムに基づいて、前記出力可能電圧範囲を定めるデューティ範囲を演算するように構成された基準値演算部（３４０）とを含み、
前記駆動制御部（３２０，３２０Ａ）は、前記目標デューティが前記デューティ範囲を超える場合は、前記出力可能電圧範囲を拡大するように前記スイッチング制御を行なう、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】
前記駆動制御部（３２０）は、
前記目標デューティが前記デューティ範囲を超える場合は、前記キャリア周波数を低下させるように構成された周波数変更部（３６０）をさらに含む、請求の範囲第２項に記載の電圧変換装置の制御装置。
【請求項４】
前記駆動制御部（３２０Ａ）は、
前記目標デューティが前記デューティ範囲を超える場合は、前記第１のスイッチング素子（Ｑ１）および前記第２のスイッチング素子（Ｑ２）のいずれか一方を選択する一方で、前記目標デューティが前記デューティ範囲内の場合には前記第１のスイッチング素子（Ｑ１）および前記第２のスイッチング素子（Ｑ２）の両方を選択するように構成された選択部（３５０Ａ）と、
前記選択部（３５０Ａ）によって選択されたスイッチング素子の駆動指令を生成する駆動指令生成部（３８０Ａ）とをさらに含む、請求の範囲第２項に記載の電圧変換装置の制御装置。
【請求項５】
前記選択部（３５０Ａ）は、前記目標デューティが前記デューティ範囲の上限値より大きいときには、前記第２のスイッチング素子（Ｑ２）を選択する、請求の範囲第４項に記載の電圧変換装置の制御装置。
【請求項６】
前記選択部（３５０Ａ）は、前記目標デューティが前記デューティ範囲の下限値より小さいときには、前記第１のスイッチング素子（Ｑ１）を選択する、請求の範囲第４項に記載の電圧変換装置の制御装置。
【請求項７】
前記周波数設定部（３００Ａ）は、前記電圧変換装置（１２）に入出力される電力に関連する情報に基づいて、前記キャリア周波数を可変に設定する、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８】
前記電圧変換装置（１２）に入出力される電力に関連する情報は、前記蓄電装置（２８）の出力電力、出力電圧および出力電流の少なくとも１つを含む、請求の範囲第７項に記載の電圧変換装置の制御装置。
【請求項９】
前記電圧変換装置（１２）は、
前記第１のスイッチング素子（Ｑ１）および前記第２のスイッチング素子（Ｑ２）の接続ノードと、前記蓄電装置（２８）の正極端子とを結ぶ経路に設けられたリアクトル（Ｌ１）をさらに含み、
前記電圧変換装置（１２）に入出力される電力に関連する情報は、前記リアクトル（Ｌ１）に流れるリアクトル電流を含む、請求の範囲第７項に記載の電圧変換装置の制御装置。
【請求項１０】
前記電圧変換装置（１２）に入出力される電力に関連する情報は、前記負荷装置（４５）への供給電力を含む、請求の範囲第７項に記載の電圧変換装置の制御装置。
【請求項１１】
車両（１００）であって、
蓄電装置（２８）と、
前記車両（１００）の推進のための駆動力を発生させるための回転電機（ＭＧ１，ＭＧ２）と、
前記回転電機（ＭＧ１，ＭＧ２）を駆動するためのインバータ（２３）と、
前記直蓄電装置（２８）と前記インバータ（２３）との間で電圧変換が可能に構成された電圧変換装置（１２）と、
前記電圧変換装置（１２）を制御するための制御装置（３０）とを備え、
前記電圧変換装置（１２）は、
前記負荷装置（４５）の電力線（ＰＬ２）と接地線（ＮＬ）との間に直列に接続され、スイッチング動作により前記電圧変換を行なう第１のスイッチング素子（Ｑ１）および第２のスイッチング素子（Ｑ２）を含み、
前記スイッチング動作は、
前記第１のスイッチング素子（Ｑ１）および前記第２のスイッチング素子（Ｑ２）がいずれもオフ状態となる期間であるデッドタイムを含み、
前記制御装置（３０）は、
前記スイッチング動作のキャリア周波数を設定する周波数設定部（３００，３００Ａ）と、
前記電圧変換の電圧指令値および前記キャリア周波数に基づいて、前記第１のスイッチング素子（Ｑ１）および前記第２のスイッチング素子（Ｑ２）をスイッチング制御するように構成された駆動制御部（３２０，３２０Ａ，３２０Ｂ）とを含み、
前記駆動制御部（３２０，３２０Ａ，３２０Ｂ）は、前記電圧変換装置（１２）に入出力される電力に関連する情報に基づいて、前記デッドタイムにより制限される前記電圧変換装置（１２）の出力可能電圧範囲を拡大するように前記第１のスイッチング素子（Ｑ１）および前記第２のスイッチング素子（Ｑ２）のスイッチング制御を行なう、車両。
【請求項１２】
前記電圧変換装置（１２）に入出力される電力に関連する情報は、前記第１のスイッチング素子（Ｑ１）および前記第２のスイッチング素子（Ｑ２）の目標デューティであり、
前記駆動制御部（３２０，３２０Ａ）は、
前記電圧指令値に基づいて、前記目標デューティを演算するように構成された目標値演算部（３３０）と、
前記キャリア周波数および前記デッドタイムに基づいて、前記出力可能電圧範囲を定めるデューティ範囲を演算するように構成された基準値演算部（３４０）とを含み、
前記駆動制御部（３２０，３２０Ａ）は、前記目標デューティが前記デューティ範囲を超える場合は、前記出力可能電圧範囲を拡大するように前記スイッチング制御を行なう、請求の範囲第１１項に記載の車両。
【請求項１３】
前記駆動制御部（３２０）は、
前記目標デューティが前記デューティ範囲を超える場合は、前記キャリア周波数を低下させるように構成された周波数変更部（３６０）をさらに含む、請求の範囲第１２項に記載の車両。
【請求項１４】
前記駆動制御部（３２０Ａ）は、
前記目標デューティが前記デューティ範囲を超える場合には、前記第１のスイッチング素子（Ｑ１）および前記第２のスイッチング素子（Ｑ２）のいずれか一方を選択する一方で、前記目標デューティが前記デューティ範囲内の場合には前記第１のスイッチング素子（Ｑ１）および前記第２のスイッチング素子（Ｑ２）の両方を選択するように構成された選択部（３５０Ａ）と、
前記選択部（３５０Ａ）によって選択されたスイッチング素子の駆動指令を生成する駆動指令生成部（３８０Ａ）とをさらに含む、請求の範囲第１２項に記載の車両。
【請求項１５】
蓄電装置（２８）と負荷装置（４５）との間で電圧変換が可能な電圧変換装置（１２）の制御方法であって、
前記電圧変換装置（１２）は、
前記負荷装置（４５）の電力線（ＰＬ２）と接地線（ＮＬ）との間に直列に接続され、スイッチング動作により前記電圧変換を行なう第１のスイッチング素子（Ｑ１）および第２のスイッチング素子（Ｑ２）を含み、
前記スイッチング動作は、
前記第１のスイッチング素子（Ｑ１）および前記第２のスイッチング素子（Ｑ２）がいずれもオフ状態となる期間であるデッドタイムを含み、
前記制御方法は、
前記スイッチング動作のキャリア周波数を設定するステップと、
前記電圧変換の電圧指令値および前記キャリア周波数に基づいて、前記第１のスイッチング素子（Ｑ１）および前記第２のスイッチング素子（Ｑ２）をスイッチング制御するステップと、
前記電圧変換装置（１２）に入出力される電力に関連する情報に基づいて、前記デッドタイムにより制限される前記電圧変換装置（１２）の出力可能電圧範囲を拡大するように前記第１のスイッチング素子（Ｑ１）および前記第２のスイッチング素子（Ｑ２）のスイッチング制御を行なうステップとを備える、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、電圧変換装置の制御装置、それを搭載した車両および電圧変換装置の制御方法に関し、より特定的には、デッドタイムによって発生する電圧変換装置の出力電圧制限の抑制に関する。
【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など）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必要と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器（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、インバータおよびモータの小型化，低コスト化を図ることができる。【０００５】
特開２００６−１８７１８６号公報（特許文献１）には、モータ駆動装置の電圧変換装置について、電圧変換装置の電圧指令値が電源電圧に近い領域において、電圧変換装置のスイッチング素子が、デッドタイムの影響を受ける場合に、スイッチング素子のスイッチング制御に用いるキャリア周波数を低下させる技術が開示される。【０００６】
この技術によれば、電圧変換装置の電圧指令値が電源電圧に近い領域、すなわち電圧変換装置の上アームのオンデューティが１．０に非常に近い領域において、デッドタイムによって本来目標とするオンデューティが確保できないことによって出力電圧の振動が発生する。この技術によれば、電圧変換装置の出力電圧の振動を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１８７１８６号公報
【特許文献２】特開２００８−３０２７６３号公報
【特許文献３】特開２００４−１１２９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
インバータやコンバータなどの電力変換装置においては、装置自体の小型化やスイッチングによって発生する騒音を抑制するために、スイッチング制御におけるキャリア周波数の高周波化が進められている。【０００９】
スイッチング制御のキャリア周波数が高周波化されると、スイッチング素子のスイッチング周期が短くなる。そうすると、スイッチング素子の動作速度が同じであると、１回あたりのスイッチングにおけるデッドタイムは変わらないために、高周波化しない場合と比較してスイッチング周期におけるデッドタイムの割合が増加することになる。その結果、オンデューティが１．０に非常に近い領域でなくとも、所望のオンデューティを確保できなくなってしまう場合が起こりうるので、電圧変換装置の出力可能な電圧範囲が制限されてしまうという問題がある。【００１０】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、モータ駆動制御装置における電圧変換装置において、デッドタイムによって発生する電圧変換装置の出力電圧制限を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による電圧変換装置の制御装置は、蓄電装置と負荷装置との間で電圧変換が可能な電圧変換装置の制御装置である。電圧変換装置は、負荷装置の電力線と接地線との間に直列に接続され、スイッチング動作により電圧変換を行なう第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子を含む。また、スイッチング動作は、第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子がいずれもオフ状態となる期間であるデッドタイムを含む。制御装置は、スイッチング動作のキャリア周波数を設定する周波数設定部と、電圧変換の電圧指令値およびキャリア周波数に基づいて、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子をスイッチング制御するように構成された駆動制御部とを備える。そして、駆動制御部は、電圧変換装置に入出力される電力に関連する情報に基づいて、デッドタイムにより制限される電圧変換装置の出力可能電圧範囲を拡大するように第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。【００１２】
好ましくは、電圧変換装置に入出力される電力に関連する情報は、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子の目標デューティである。また、駆動制御部は、電圧指令値に基づいて、目標デューティを演算するように構成された目標値演算部と、キャリア周波数およびデッドタイムに基づいて、出力可能電圧範囲を定めるデューティ範囲を演算するように構成された基準値演算部とを含む。そして、駆動制御部は、目標デューティがデューティ範囲を超える場合は、出力可能電圧範囲を拡大するようにスイッチング制御を行なう。【００１３】
また好ましくは、駆動制御部は、目標デューティがデューティ範囲を超える場合は、キャリア周波数を低下させるように構成された周波数変更部をさらに含む。【００１４】
あるいは好ましくは、駆動制御部は、目標デューティがデューティ範囲を超える場合は、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子のいずれか一方を選択する一方で、目標デューティがデューティ範囲内の場合には第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子の両方を選択するように構成された選択部と、選択部によって選択されたスイッチング素子の駆動指令を生成する駆動指令生成部とをさらに含む。【００１５】
また好ましくは、選択部は、目標デューティがデューティ範囲の上限値より大きいときには、第２のスイッチング素子を選択する。【００１６】
あるいは好ましくは、選択部は、目標デューティがデューティ範囲の下限値より小さいときには、第１のスイッチング素子を選択する。【００１７】
好ましくは、周波数設定部は、電圧変換装置に入出力される電力に関連する情報に基づいて、キャリア周波数を可変に設定する。【００１８】
また好ましくは、電圧変換装置に入出力される電力に関連する情報は、蓄電装置の出力電力、出力電圧および出力電流の少なくとも１つを含む。【００１９】
あるいは好ましくは、電圧変換装置は、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子の接続ノードと、蓄電装置の正極端子とを結ぶ経路に設けられたリアクトルをさらに含む。そして、電圧変換装置に入出力される電力に関連する情報は、リアクトルに流れるリアクトル電流を含む。【００２０】
あるいは好ましくは、電圧変換装置に入出力される電力に関連する情報は、負荷装置への供給電力を含む。【００２１】
本発明による車両は、蓄電装置と、回転電機と、インバータと、電圧変換装置と、制御装置とを備える。回転電機は、車両の推進のための駆動力を発生させる。インバータは、回転電機を駆動する。電圧変換装置は、直蓄電装置とインバータとの間で電圧変換が可能に構成される。制御装置は、電圧変換装置を制御する。また、電圧変換装置は、負荷装置の電力線と接地線との間に直列に接続され、スイッチング動作により電圧変換を行なう第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子を含む。スイッチング動作は、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子がいずれもオフ状態となる期間であるデッドタイムを含む。さらに、制御装置は、スイッチング動作のキャリア周波数を設定する周波数設定部と、電圧変換の電圧指令値およびキャリア周波数に基づいて、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子をスイッチング制御するように構成された駆動制御部とを含む。そして、駆動制御部は、電圧変換装置に入出力される電力に関連する情報に基づいて、デッドタイムにより制限される電圧変換装置の出力可能電圧範囲を拡大するように第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。【００２２】
好ましくは、電圧変換装置に入出力される電力に関連する情報は、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子の目標デューティである。また、駆動制御部は、電圧指令値に基づいて、目標デューティを演算するように構成された目標値演算部と、キャリア周波数およびデッドタイムに基づいて、出力可能電圧範囲を定めるデューティ範囲を演算するように構成された基準値演算部とを含む。そして、駆動制御部は、前記目標デューティがデューティ範囲を超える場合は、出力可能電圧範囲を拡大するようにスイッチング制御を行なう。【００２３】
また好ましくは、駆動制御部は、目標デューティがデューティ範囲を超える場合は、キャリア周波数を低下させるように構成された周波数変更部をさらに含む。【００２４】
あるいは好ましくは、駆動制御部は、目標デューティがデューティ範囲を超える場合には、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子のいずれか一方を選択する一方で、目標デューティがデューティ範囲内の場合には第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子の両方を選択するように構成された選択部と、選択部によって選択されたスイッチング素子の駆動指令を生成する駆動指令生成部とをさらに含む。【００２５】
本発明による電圧変換装置の制御方法は、蓄電装置と負荷装置との間で電圧変換が可能な電圧変換装置の制御方法である。電圧変換装置は、負荷装置の電力線と接地線との間に直列に接続され、スイッチング動作により電圧変換を行なう第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子を含む。また、スイッチング動作は、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子がいずれもオフ状態となる期間であるデッドタイムを含む。そして、電圧変換装置の制御方法は、スイッチング動作のキャリア周波数を設定するステップと、電圧変換の電圧指令値およびキャリア周波数に基づいて、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子をスイッチング制御するステップと、電圧変換装置に入出力される電力に関連する情報に基づいて、デッドタイムにより制限される電圧変換装置の出力可能電圧範囲を拡大するように第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なうステップとを備える。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、モータ駆動制御装置における電圧変換装置において、デッドタイムによって発生する電圧変換装置の出力電圧制限を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施の形態１に従う交流電動機の制御装置が適用されるモータ駆動制御システムを搭載したハイブリッド車両の全体構成図である。
【図２】スイッチング制御におけるデッドタイムの影響を説明するためのタイムチャートである。
【図３】負荷装置が力行状態でかつリアクトル電流が常に正となる場合の、実デューティを説明するためのタイムチャートである。
【図４】図３の場合にコンバータを流れる電流を説明するための図である。
【図５】力行状態におけるリアクトル電流がゼロに近い低負荷時の場合の、実デューティを説明するためのタイムチャートである。
【図６】図５の場合のコンバータを流れる電流を説明するための図である。
【図７】負荷装置が回生状態でかつリアクトル電流が常に負となる場合の、実デューティを説明するためのタイムチャートである。
【図８】図７の場合のコンバータを流れる電流を説明するための図である。
【図９】力行状態における、蓄電装置の出力電流と、出力電力および出力電圧との関係を示す図である。
【図１０】デッドタイムの影響がある場合とない場合においての、力行状態でのデューティを比較したタイムチャートである。
【図１１】図２の力行状態において、実施の形態１のコンバータ駆動制御を適用した場合の実デューティを説明するためのタイムチャートである。
【図１２】実施の形態１における、ＥＣＵで実行されるコンバータ駆動制御を説明するための機能ブロック図である。
【図１３】実施の形態１における、ＥＣＵで実行されるコンバータ駆動制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図１４】図２の力行状態において、実施の形態２のコンバータ駆動制御を適用した場合の実デューティを説明するためのタイムチャートである。
【図１５】実施の形態２における、ＥＣＵで実行されるコンバータ駆動制御を説明するための機能ブロック図である。
【図１６】実施の形態２における、ＥＣＵで実行されるコンバータ駆動制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図１７】実施の形態３における、ＥＣＵで実行されるコンバータ駆動制御を説明するための機能ブロック図である。
【図１８】キャリア周波数を設定するためのマップの第１の例を示す図である。
【図１９】キャリア周波数を設定するためのマップの第２の例を示す図である。
【図２０】キャリア周波数を設定するためのマップの第３の例を示す図である。
【図２１】実施の形態３における、ＥＣＵで実行されるコンバータ駆動制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図２２】実施の形態１と実施の形態３を組み合わせた場合の、ＥＣＵで実行されるコンバータ駆動制御を説明するための機能ブロック図である。
【図２３】実施の形態１と実施の形態３を組み合わせた場合の、ＥＣＵで実行されるコンバータ駆動制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下において、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２９】
[実施の形態１]
図１は、実施の形態１に従う交流電動機の制御装置が適用されるモータ駆動制御システムを搭載したハイブリッド車両１００の全体構成図である。実施の形態１においては、車両１００としてエンジンおよびモータジェネレータを搭載したハイブリッド車両を例として説明するが、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であれば適用可能である。車両１００としては、ハイブリッド車両以外にたとえば電気自動車や燃料電池自動車などが含まれる。
【００３０】
また、本実施の形態においては車両についてモータ駆動制御システムを適用した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、本モータ駆動制御システムの適用が可能である。
【００３１】
図１を参照して、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、制御装置（以下、ＥＣＵ「Electronic  Control  Unit」とも称する。）３０とを備える。
【００３２】
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。
【００３３】
蓄電装置２８は、代表的には、ニッケル水素また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および入出力される直流電流ＩＢは、電圧センサ１０および電流センサ１１によってそれぞれ検出される。そして、電圧センサ１０および電流センサ１１は、検出した直流電圧ＶＢおよび直流電流ＩＢの検出値をＥＣＵ３０に出力する。
【００３４】
システムリレーＳＲ１は、蓄電装置２８の正極端子および電力線ＰＬ１の間に接続され、システムリレーＳＲ２は、蓄電装置２８の負極端子および接地線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。
【００３５】
コンバータ１２は、リアクトルＬ１と、スイッチング素子Ｑ１およびダイオードＤ１を含む上アームと、スイッチング素子Ｑ２およびダイオードＤ２を含む下アームとを含む。スイッチング素子Ｑ１およびＱ２は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬの間に直列に接続される。スイッチング素子Ｑ１および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。
【００３６】
本実施の形態において、スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）、電力用ＭＯＳ（Metal  Oxide  Semiconductor）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およびＱ２の接続ノードＶ０と電力線ＰＬ１の間に接続される。また、平滑コンデンサＣ２は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬの間に接続される。
【００３７】
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。なお、本実施の形態においては、リアクトル電流ＩＬは、蓄電装置２８から負荷装置４５へ向かう方向を正とし、負荷装置４５から蓄電装置２８へ向かう方向を負とする。
【００３８】
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およ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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、実施の形態１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。
【００４１】
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、遊星歯車機構（プラネタリーギヤ）が使用される。
【００４２】
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。
【００４３】
インバータ１４は、電力線ＰＬ２および接地線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および接地線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を含んで構成され、Ｖ相上下アーム１６はスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６を含んで構成され、Ｗ相上下アーム１７はスイッチング素子Ｑ７，Ｑ８を含んで構成される。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。
【００４４】
代表的には、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。
【００４５】
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。
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、詳細な説明は繰り返さない。
【００４６】
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および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ＶＨ（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およ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なわれる。
【００４７】
また、コンバータ１２は、降圧動作時には、直流電圧ＶＨ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およ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なわれる。
【００４８】
これらの昇圧動作および降圧動作における電圧変換比（ＶＨおよび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およびＱ２をオンおよびオフにそれぞれ固定すれば、ＶＨ＝ＶＢ（電圧変換比＝１．０）とすることもできる。
【００４９】
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ＶＨを検出し、その検出値をＥＣＵ３０へ出力する。
【００５０】
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。
【００５１】
さらに、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。
【００５２】
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に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。
【００５３】
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零であるので、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。
【００５４】
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および角速度ω１，ω２（ｒａｄ／ｓ）を算出できる。なお、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、回転角センサ２６，２７については配置しないようにしてもよい。
【００５５】
ＥＣＵ３０は、いずれも図示しないがＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、記憶装置およ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。
【００５６】
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ＶＨおよび電流センサ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およびインバータ２３の動作を制御する。すなわち、コンバータ１２およびインバータ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およびインバータ２３へそれぞれ出力する。
【００５７】
コンバータ１２の昇圧動作時には、ＥＣＵ３０は、システム電圧ＶＨをフィードバック制御し、システム電圧ＶＨ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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
リアクトルＬ１を流れるリアクトル電流を時間軸方向に平均したリアクトル平均電流が正の状態は、蓄電装置２８からの電力によってモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動する力行状態であり、リアクトル平均電流が負の状態は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって発電された電力を蓄電装置２８に充電する回生状態である。なお、車両１００の走行状態によっては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のそれぞれの状態（力行，回生）が異なる場合がある。たとえば、モータジェネレータＭＧ１を回生状態で発電しながら、モータジェネレータＭＧ２を力行状態として駆動輪４２を駆動するような場合である。そのため、以降の説明においては、負荷装置４５に対して蓄電装置２８から電力が供給される場合を総称して力行状態と呼び、負荷装置４５で発電された電力が蓄電装置２８に充電される場合を総称して回生状態と呼ぶこととする。
【００６１】
図２は、スイッチング制御におけるデッドタイムの影響を説明するためのタイムチャートである。図２において、横軸には時間が示されており、縦軸にはスイッチング制御における搬送波（キャリア波）と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の動作状態と、接続ノードＶ０の電圧とが示される。なお、図２は負荷装置４５が力行状態であり、かつリアクトル電流ＩＬが常に正となる高負荷の場合の例を示す。
【００６２】
図２を参照して、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の駆動指令は、基本的には、キャリア波と指令デューティとの比較によって生成される。たとえば、図２において、指令デューティがＷ２であった場合は、時刻ｔ１からｔ４までのスイッチング周期Ｔでは、キャリア波Ｗ１と指令デューティＷ２との交点Ａ１から交点Ａ２の間（すなわち、時刻ｔ１からｔ２）において、スイッチング素子Ｑ１がオン（スイッチング素子Ｑ２はオフ）に制御され、交点Ａ２から交点Ａ３の間（すなわち、時刻ｔ２からｔ４）において、スイッチング素子Ｑ１がオフ（スイッチング素子Ｑ２はオン）に制御される。
【００６３】
したがって、指令デューティが１．０になると、上アームであるスイッチング素子Ｑ１が常にオンの状態に制御され、スイッチング素子Ｑ２が常にオフの状態に制御される。反対に、指令デューティが０．０になると、上アームであるスイッチング素子Ｑ１が常にオフに制御され、スイッチング素子Ｑ２が常にオンの状態に制御される。
【００６４】
しかしながら、実際の制御においては、スイッチング素子の動作速度を考慮して、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が同時にオン状態となって電力線ＰＬ２と接地線ＮＬとが短絡状態となることを防止するために、一方のスイッチング素子のオフ後、一定時間は他方のスイッチング素子をオンさせない期間（デッドタイム）が設けられる。
【００６５】
また、スイッチング素子自体も、オフからオン、またはオンからオフへ動作する場合に動作時間が必要となるので、スイッチング素子の最小オン時間（または最小オフ時間）が必要である。そのため、このデッドタイムとスイッチング素子の最小オン時間（または最小オフ時間）によって、実際のデューティ（以下、「実デューティ」とも称する。）が制限される場合がある。
【００６６】
図２においては、本来であれば、スイッチング素子Ｑ２のオフ期間は、交点Ａ１から交点Ａ２の間（時刻ｔ１からｔ２）となるはずであるが、デッドタイムおよびスイッチング素子Ｑ１の最小オン時間によって、時刻ｔ１からｔ３までの間、スイッチング素子Ｑ２がオフの状態となる。
【００６７】
このとき、デッドタイムの期間中は、図３から図８で詳細に後述するように、負荷の動作状態によって、回路を流れる電流の向きが異なる。
【００６８】
図２においては、上述のようにリアクトル電流ＩＬが常に正の状態であるので、デッドタイム期間中も上アーム側に電流が流れる。
【００６９】
そのため、接続ノードＶ０の電圧は、時刻ｔ１からｔ３の間（時間Ｔ１）はシステム電圧ＶＨとなる。したがって、デッドタイムとスイッチング素子の最小オン時間によって制限された実デューティは、スイッチング周期Ｔの間にスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続ノードＶ０の電圧がシステム電圧となる割合、すなわちＴ１／Ｔで表わすことができる。
【００７０】
次に、図３から図８を用いて、負荷の動作状態が異なる場合の実デューティの違いについて説明する。
【００７１】
図３は、図２と同様に、負荷装置４５が力行状態でかつリアクトル電流ＩＬが常に正となる場合の、実デューティを説明するためのタイムチャートである。図３の横軸には時間が示され、縦軸には、リアクトル電流ＩＬ、キャリア波、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の動作状態および接続ノードＶ０の電圧が示される。
【００７２】
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の駆動指令は、キャリア波と指令デューティとの比較によって生成されるが、上述のように、デッドタイムおよびスイッチング素子の最小オン時間によって実際の動作は制約を受ける。
【００７３】
図４は、図３の場合のコンバータ１２を流れる電流を説明するための図である。図３および図４を参照して、図３の場合では、スイッチング素子Ｑ２がオンの状態においては、図４中の実線矢印ＡＲ１のように、電流は電力線ＰＬ１からリアクトルＬ１およびスイッチング素子Ｑ２を経由して接地線ＮＬに向かう方向に流れる。このときにリアクトルＬ１に正のエネルギが蓄積される。そして、スイッチング素子Ｑ２がオフになると、次にスイッチング素子Ｑ１がオンされる。しかし、図３の場合では、スイッチング素子Ｑ２がオフとなる期間（すなわちデッドタイム期間およびスイッチング素子Ｑ１がオンの期間）は、リアクトルＬ１に蓄積された正のエネルギによって、電流はダイオードＤ１を経由してリアクトルＬ１から電力線ＰＬ２に向かう方向（図４中の実線矢印ＡＲ２）に流れる。
【００７４】
これによって、接続ノードＶ０の電圧は、スイッチング素子Ｑ２がオフしている間は常にシステム電圧ＶＨとなる。そのため、実デューティは、スイッチング周期Ｔにおける、デッドタイムとスイッチング素子Ｑ１のオン時間とを加えた時間の割合となる。
【００７５】
図５は、力行状態ではあるがリアクトル電流がゼロに近い低負荷時の場合の、実デューティを説明するためのタイムチャートである。図５は、図３と同じ指令デューティであるが、スイッチング周期中に、リアクトル電流ＩＬが正から負、または負から正へ切替わる。
【００７６】
図６は、図５の場合のコンバータ１２を流れる電流を説明するための図である。図５および図６を参照して、スイッチング素子Ｑ２がオンからオフに切替わった直後においては、リアクトル電流ＩＬは正であるので、図３の場合と同様に、電流はダイオードＤ１を経由して図６中の実線矢印ＡＲ２の方向に流れる。その後、スイッチング素子Ｑ１がオンされるが、電流が減少してゼロとなると、今度は電力線ＰＬ２からスイッチング素子Ｑ１を経由して電力線ＰＬ１に向かう方向（図６中の破線矢印ＡＲ４）に電流が流れ始める。これにより、リアクトルＬ１に負のエネルギが蓄積される。
【００７７】
そして、スイッチング素子Ｑ１がオフとなりスイッチング素子Ｑ２がオンするまでのデッドタイム期間、およびスイッチング素子Ｑ２がオン後においては、リアクトルＬ１に蓄積された負のエネルギの放出が完了するまでは、接地線ＮＬからダイオードＤ２を経由してリアクトルＬ１に向かう方向（図６中の破線矢印ＡＲ３）に電流が流れる。
【００７８】
その後、リアクトルＬ１に蓄積されたエネルギの放出が完了すると、今度は、蓄電装置２８からの出力電力によって、電力線ＰＬ１からリアクトルＬ１およびスイッチング素子Ｑ２を経由して接地線ＮＬに向かう方向（図６中の実線矢印ＡＲ１）に電流が流れる。これによって、リアクトルＬ１に正のエネルギが蓄積される。
【００７９】
このように、リアクトル電流ＩＬが正から負、または負から正へ切替わる場合には、リアクトル電流ＩＬが負の状態におけるデッドタイム期間は、接続ノードＶ０の電圧はゼロとなる。そのため、実デューティは、スイッチング周期Ｔにおける、スイッチング素子Ｑ１のオン時間とスイッチング素子Ｑ２オフからスイッチング素子Ｑ１オンまでのデッドタイムとを加えた時間の割合となる。
【００８０】
図７は、負荷装置４５が回生状態でかつリアクトル電流ＩＬが常に負となる場合の、実デューティを説明するためのタイムチャートである。また、図８は、図７の場合のコンバータ１２を流れる電流を説明するための図である。また、図７における指令デューティは、図３および図５の場合と同様である。
【００８１】
図７および図８を参照して、スイッチング素子Ｑ１がオンの状態では、リアクトル電流ＩＬが負であるので、電流は電力線ＰＬ２からスイッチング素子Ｑ１を経由してリアクトルＬ１に向かう方向（図８中の破線矢印ＡＲ４）に流れる。
【００８２】
そして、スイッチング素子Ｑ１がオフするが、その後スイッチング素子Ｑ２がオンするまでのデッドタイム期間、スイッチング素子Ｑ２がオンしている期間、およびスイッチング素子Ｑ２がオフしてからスイッチング素子Ｑ１がオンするまでのデッドタイム期間のいずれの期間においても、リアクトル電流ＩＬが負の状態であるので、接地線ＮＬからダイオードＤ２を経由してリアクトルＬ１に向かう方向（図８中の破線矢印ＡＲ３）に電流が流れる。
【００８３】
このように、図７の場合では、接続ノードＶ０の電圧がシステム電圧ＶＨとなる期間は、スイッチング素子Ｑ１がオンしている期間のみとなる。そのため、実デューティは、スイッチング周期Ｔにおける、スイッチング素子Ｑ１のオン時間の割合となる。
【００８４】
このように、負荷の状態によって、デッドタイム期間中に流れる電流の方向が異なってくるため、指令デューティが０または１に近くなるような状態においてデッドタイムによりオンデューティが侵食される場合には、指令デューティが達成できなくなる。
【００８５】
図９は、力行状態における、蓄電装置２８の出力電流ＩＢと、出力電力ＰＯＵＴおよび出力電圧ＶＢとの関係を示す図である。図９において、横軸には出力電流ＩＢが示され、縦軸には出力電圧ＶＢ（上段）と出力電力ＰＯＵＴ（下段）が示される。なお、以降の説明においては、力行状態の場合を例として説明するが、回生状態の場合についても同様である。
【００８６】
図９を参照して、蓄電装置２８の出力電圧ＶＢは、蓄電装置２８の開放電圧をＶＢ０、内部抵抗をＲＢとすると、式（１）のように表わすことができる。
【００８７】
ＶＢ＝ＶＢ０−ＩＢ・ＲＢ  …（１）
これを図示すると、図９の上段の直線Ｗ１０のようになる。
【００８８】
また、蓄電装置２８の出力電力ＰＯＵＴは、出力電圧ＶＢと出力電圧のＩＢとの積で表わすことができる。
【００８９】
ＰＯＵＴ＝ＶＢ・ＩＢ  …（２）
この式（２）に式（１）を代入すると、式（３）のようになる。
【００９０】
ＰＯＵＴ＝（ＶＢ０−ＩＢ・ＲＢ）・ＩＢ  …（３）
これを変形することにより、式（４）が得られる。
【００９１】
ＰＯＵＴ＝−ＲＢ・｛ＩＢ−（ＶＢ０／２ＲＢ）｝2＋（ＶＢ０2／４ＲＢ2）  …（４）
これを図示すると、図９の曲線Ｗ２０のような放物線になる。
【００９２】
なお、出力電流ＩＢがＩＢ０より大きい場合は、蓄電装置２８の内部抵抗で消費される電力が大きくなるため（出力過大範囲）、通常は出力電流が０からＩＢ０の範囲（通常範囲）で使用される。
【００９３】
図９および式（４）より、蓄電装置２８から取出すことのできる最大電力Ｐｍａｘは、図９中の出力電流ＩＢがＩＢ０（＝ＶＢ０／２ＲＢ）となる場合であり、このときの蓄電装置２８の出力電圧はＶＢ０／２となる。
【００９４】
すなわち、コンバータ１２を駆動させるためのデューティ（ＶＢ／ＶＨ）を、ＶＢ０／２ＶＨとなるようにすれば蓄電装置２８から最大電力を取出すことができることになる。
【００９５】
しかしながら、図３から図８で説明したように、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のデッドタイムの影響がある場合には、デッドタイムによってオンデューティが侵食されてしまい、指令デューティが達成できなくなる場合が起こりうる。そうなると、蓄電装置２８からの電力が十分に引き出せなくなるので、所望のシステム電圧ＶＨが達成できず、動力性能不足となる可能性がある。
【００９６】
図１０は、デッドタイムの影響がある場合とない場合においての、力行状態でのデューティを比較したタイムチャートである。図１０の上段はキャリア波を示し、中段はデッドタイムの影響がない理想的な場合のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の動作状態と、接続ノードＶ０の電圧を示している。また、図１０の下段は、デッドタイムを考慮した実際の場合のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の動作状態と、接続ノードＶ０の電圧を示している。
【００９７】
図１０を参照して、デッドタイムの影響がない場合のデューティは、指令デューティと一致するので、スイッチング周期Ｔにおけるスイッチング素子Ｑ１のオン時間の割合（Ｔ１／Ｔ）となる。
【００９８】
デッドタイムの影響がある場合については、図３で説明したように、デッドタイム期間中には、ダイオードＤ１を経由して電流が流れるので、実デューティとしては、Ｔ１Ａ／Ｔとなる。
【００９９】
ここで、Ｔ１＜Ｔ１Ａなので、図１０の上段のように、実デューティは指令デューティよりも大きくなってしまい、スイッチング素子Ｑ２がオンしている期間（Ｔ２Ａ）がＴ２と比較して短くなる。
【０１００】
コンバータ１２で昇圧を行なう場合、その昇圧比（ＶＨ／ＶＢ）を大きくするには、スイッチング素子Ｑ２のオン時間を大きくしてリアクトルＬ１に蓄積するエネルギを大きくすることが必要となるが、上述のようにデッドタイムによって実デューティが制限されてしまうと、リアクトルＬ１に蓄積されるエネルギが小さくなるので、所望の昇圧比が達成できなくなる場合が発生する。
【０１０１】
特に冬季や寒冷地などにおいて、蓄電装置２８の温度が低下するような場合では、蓄電装置２８の出力電圧ＶＢが低下してしまう。そのため、目標とするシステム電圧ＶＨに対して必要となる昇圧比が大きくなるので、目標デューティが達成できない場合にはモータ駆動に必要な電力が得られずに動力性能の低下を招く可能性がある。
【０１０２】
また、近年、コンバータやインバータなどの電力変換装置において、装置自体の小型化やスイッチングによって発生する騒音を抑制するために、スイッチング制御におけるキャリア周波数の高周波化が進められている。そうすると、スイッチング周期中にデッドタイムが占める割合が大きくなるので、所望の昇圧比を達成できなくなる場合が増加する。
【０１０３】
そこで、実施の形態１においては、コンバータ１２の目標出力電圧が、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のデッドタイムの影響によって実際に設定可能な電圧範囲を超える場合、すなわち指令デューティがスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のデッドタイムの影響によって設定可能な実デューティの範囲を超える場合には、キャリア周波数を通常の場合よりも低く設定するコンバータ駆動制御を行なう。
【０１０４】
このようにすることで、低温時などで出力電圧が制限される場合においては、キャリア周波数を低下させることによってデッドタイムの影響が小さくできるので、目標とする出力電圧を得ることができるようになる。また、目標出力電圧が設定可能電圧範囲内においては、キャリア周波数の高周波化を維持することができる。
【０１０５】
図１１は、図２で示した力行状態において、実施の形態１のコンバータ駆動制御を適用した場合の実デューティを説明するためのタイムチャートである。
【０１０６】
図２および図１１を参照して、実施の形態１でのコンバータ駆動制御を適用した場合、コンバータ１２の目標出力電圧が、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のデッドタイムの影響によって実際に設定可能な電圧範囲を超えるときには、図１１のようにキャリア周波数が低く設定される。これによって、スイッチング周期はＴからＴ＃（Ｔ＜Ｔ＃）になる。
【０１０７】
ここで、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の動作速度は変わらないので、１回あたりのデッドタイムの設定は変えなくてよい。そのため、スイッチング周期Ｔ＃におけるデッドタイムの割合は、実施の形態１を適用しない場合に比べて小さくなる。その結果、実デューティ（Ｔ１＃／Ｔ＃）のとりうる範囲が大きくなる。
【０１０８】
図１２は、実施の形態１における、ＥＣＵ３０で実行されるコンバータ駆動制御を説明するための機能ブロック図である。図１２および以降の図１５，図１７，図２２で説明される機能ブロック図に記載された各機能ブロックは、ＥＣＵ３０によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。
【０１０９】
図１および図１２を参照して、ＥＣＵ３０は、周波数設定部３００と、電圧指令設定部３１０と、駆動制御部３２０とを含む。また、駆動制御部３２０は、目標値演算部３３０と、基準値演算部３４０と、選択部３５０と、周波数変更部３６０と、発振部３７０と、駆動指令生成部３８０とを含む。
【０１１０】
周波数設定部３００は、予め設定されたキャリア周波数ＦＣを設定する。実施の形態１においては、このキャリア周波数ＦＣは固定値である。そして、周波数設定部３００は、設定したキャリア周波数ＦＣを、基準値演算部３４０と、周波数変更部３６０に出力する。
【０１１１】
基準値演算部３４０は、周波数設定部３００からのキャリア周波数ＦＣと、予め設定されたスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のデッドタイムおよび最小オン時間とに基づいて、デッドタイムを考慮した設定可能な実デューティの範囲の上限値ＵＬおよび下限値ＬＬを演算する。そして、基準値演算部３４０は、その演算結果を選択部３５０に出力する。
【０１１２】
電圧指令設定部３１０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値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、電圧指令設定部３１０は、これらの情報に基づいて、インバータ２３の入力電圧（システム電圧）ＶＨの電圧指令値ＶＨＲＥＦを演算して、目標値演算部３３０に出力する。
【０１１３】
目標値演算部３３０は、電圧指令設定部３１０から電圧指令値ＶＨＲＥＦの入力を受ける。また、目標値演算部３３０は、電圧センサ１０，１３によってそれぞれ検出された、蓄電装置２８の出力電圧ＶＢおよびシステム電圧ＶＨの入力を受ける。
【０１１４】
目標値演算部３３０は、これらの情報に基づいて、指令デューティＤＵＴＹを演算する。そして、目標値演算部３３０は、演算結果を選択部３５０および駆動指令生成部３８０に出力する。
【０１１５】
選択部３５０は、基準値演算部３４０からの設定可能デューティ範囲の上限値ＵＬおよび下限値ＬＬと、目標値演算部３３０からの指令デューティＤＵＴＹとの入力を受ける。そして、選択部３５０は、指令デューティＤＵＴＹが設定可能デューティ範囲内であるか否かの判定を行なう。そして、選択部３５０は、指令デューティＤＵＴＹが設定可能デューティ範囲内である場合は、変更フラグＦＬＧをオフに設定し、指令デューティＤＵＴＹが、設定可能デューティ範囲を超えている場合は、変更フラグＦＬＧをオンに設定する。そして、選択部３５０は、変更フラグＦＬＧを周波数変更部３６０へ出力する。
【０１１６】
周波数変更部３６０は、周波数設定部３００からのキャリア周波数ＦＣと、選択部３５０からの変更フラグＦＬＧとの入力を受ける。そして、周波数変更部３６０は、変更フラグＦＬＧがオフの場合は、周波数設定部３００から受けたキャリア周波数ＦＣを、発振部３７０で使用するためのキャリア周波数ＦＣ＊に設定する。一方、変更フラグがオンの場合は、周波数変更部３６０は、発振部３７０で使用するためのキャリア周波数ＦＣ＊として、キャリア周波数ＦＣよりも低い周波数に設定する。そして、周波数変更部３６０は、設定したキャリア周波数ＦＣ＊を、発振部３７０へ出力する。
【０１１７】
なお、周波数変更部３６０における周波数の変更については、予め設定された固定周波数に変更するようにしてもよいし、指令デューティと上述の上限値ＵＬもしくは下限値ＬＬとの差に応じて、可変に変更するようにしてもよい。
【０１１８】
発振部３７０は、周波数変更部３６０から入力を受けたキャリア周波数ＦＣ＊に従ったキャリア波ＣＡＲを発生し、駆動指令生成部３８０に出力する。
【０１１９】
駆動指令生成部３８０は、発振部３７０からのキャリア波ＣＡＲ、および目標値演算部３３０からの指令デューティＤＵＴＹの入力を受ける。そして、駆動指令生成部３８０は、キャリア波ＣＡＲと指令デューティＤＵＴＹとの比較に基づいて、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動するためのスイッチング制御指令ＰＷＣを生成し、コンバータ１２へ出力する。
【０１２０】
図１３は、実施の形態１における、ＥＣＵ３０で実行されるコンバータ駆動制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図１３および以降の図１６，図２１，図２３の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。
【０１２１】
図１２および図１３を参照して、ＥＣＵ３０は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）４００にて、キャリア周波数ＦＣを周波数設定部３００で所定の初期値（ＦＣ０）に設定する。
【０１２２】
次にＥＣＵ３０は、Ｓ４１０にて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２等に基づいて演算されたコンバータ１２の出力電圧の電圧指令値ＶＨＲＥＦおよび蓄電装置２８の出力電圧ＶＢに基づいて、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の指令デューティＤＵＴＹを目標値演算部３３０で演算する。
【０１２３】
また、ＥＣＵ３０は、Ｓ４２０にて、キャリア周波数ＦＣおよびスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のデッドタイムの設定値に基づいて、デッドタイムを考慮した実際に設定可能なデューティの範囲の上限値ＵＬおよび下限値ＬＬを基準値演算部３４０で演算する。
【０１２４】
そして、ＥＣＵ３０は、Ｓ４３０にて、指令デューティＤＵＴＹが、設定可能範囲内か否か、すなわちＬＬ＜ＤＵＴＹ＜ＵＬであるか否かを選択部３５０で判定する。
【０１２５】
指令デューティＤＵＴＹが設定可能範囲内の場合（Ｓ４３０にてＹＥＳ）は、ＥＣＵ３０は、Ｓ４７０に処理を進め、キャリア周波数ＦＣをＳ４００で設定した初期値（ＦＣ０）としてキャリア波ＣＡＲを発生するとともに、このキャリア波ＣＡＲと指令デューティＤＵＴＹとを比較することによって、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の制御指令ＰＷＣを生成してコンバータ１２に出力する。
【０１２６】
一方、指令デューティＤＵＴＹが設定可能範囲を超えている場合、すなわちＤＵＴＹ≦ＬＬもしくはＤＵＴＹ≧ＵＬの場合（Ｓ４３０にてＮＯ）は、次にＳ４４０に処理が進められ、ＥＣＵ３０は、キャリア周波数ＦＣを低下させるように変更する。
【０１２７】
そして、ＥＣＵ３０は、Ｓ４５０にて低下させたキャリア周波数が、予め設定されたキャリア周波数の基準値（下限値）よりも大きいか否かを判定する。このキャリア周波数の基準値（下限値）については、ＥＣＵ３０の制御周期や制御の安定性等を考慮して設定される。
【０１２８】
Ｓ４５０にて低下させたキャリア周波数が、予め設定されたキャリア周波数の基準値（下限値）よりも大きい場合（Ｓ４５０にてＹＥＳ）は、Ｓ４７０に処理が進められ、ＥＣＵ３０は、変更後のキャリア周波数ＦＣ＊に従ったキャリア波ＣＡＲを発生するとともに、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の制御指令ＰＷＣを生成してコンバータ１２に出力する。
【０１２９】
一方、Ｓ４５０にて低下させたキャリア周波数が、予め設定されたキャリア周波数の基準値（下限値）以下の場合（Ｓ４５０にてＮＯ）は、ＥＣＵ３０は、Ｓ４６０にて、変更後のキャリア周波数ＦＣ＊をキャリア周波数の下限値に設定する。そして、ＥＣＵ３０は、Ｓ４７０で制御指令ＰＷＣを生成してコンバータ１２に出力する。
【０１３０】
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、目標出力電圧ＶＨＲＥＦが設定可能電圧範囲内においてはキャリア周波数を高周波のまま維持できるので、コンバータ１２の小型化やスイッチングによって発生する騒音を抑制するという、高周波化のメリットを享受できる。それとともに、低温時などで出力電圧が制約される場合には、キャリア周波数を低く設定することによって出力電圧制限を抑制して、目標とする出力電圧を得ることができる。また、目標出力電圧ＶＨＲＥＦが設定可能電圧範囲を超える場合は、コンバータ１２には大電流が流れるため、キャリア周波数を低下させることによって、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の発熱を抑制することができる。これによって、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の耐熱仕様を緩和したり、冷却設備（図示しない）の仕様を緩和したりすることができるので、さらにコスト低減を図ることができる。
【０１３１】
[実施の形態２]
実施の形態１においては、目標出力電圧ＶＨＲＥＦが設定可能電圧範囲を超える場合に、キャリア周波数を低下させることによって、設定可能電圧範囲を拡大する構成について説明した。
【０１３２】
実施の形態２では、目標出力電圧ＶＨＲＥＦが設定可能電圧範囲を超える場合に、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のうちの一方のスイッチング素子のみを駆動（以下、「片アーム駆動」とも称する。）させるようにスイッチング制御を行なうことによって、デッドタイムの期間を減少させて設定可能電圧範囲を拡大する構成について説明する。
【０１３３】
図１４は、図２の力行状態において実施の形態２のコンバータ駆動制御を適用した場合の、実デューティを説明するためのタイムチャートである。
【０１３４】
リアクトル電流ＩＬが常に正となる場合においては、スイッチング素子Ｑ２がオフの状態のときは、スイッチング素子Ｑ１の動作状態にかかわらず、ダイオードＤ１を経由して電流が流れる。したがって、このような状態においては、スイッチング素子Ｑ１の駆動を停止しても、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の両アーム駆動の場合と同様の電流状態となる。
【０１３５】
ここで、スイッチング素子Ｑ１の駆動を停止したままの状態とするので、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が同時にオン状態となって、電力線ＰＬ２と接地線ＮＬが短絡してしまう状態は発生しない。したがって、基本的にはデッドタイムを考慮する必要がなくなる。また、スイッチング素子Ｑ１の最小オン時間についても考慮する必要がなくなる。
【０１３６】
その結果、図１４中のＴ１の時間が、スイッチング素子Ｑ２の最小オフ時間と等しくなる状態まで指令デューティを設定できるので、設定可能電圧範囲を拡大することができる。なお、負荷の状態によっては、力行から回生（または回生から力行）に急に変化したり、片アーム駆動から両アーム駆動に変化したりする場合がある。その場合には、駆動されるスイッチング素子が切替わるため、片アーム駆動の場合でも、図１４のように駆動されるスイッチング素子がオンされる前にデッドタイムが設けられる場合がある。
【０１３７】
図１５は、実施の形態２における、ＥＣＵ３０で実行されるコンバータ駆動制御を説明するための機能ブロック図である。図１５は、実施の形態１の図１２で説明した機能ブロック図において、駆動制御部３２０が駆動制御部３２０Ａに置き換わったものとなっている。図１５において、図１２と重複する機能ブロックの説明は繰り返さない。
【０１３８】
図１５を参照して、駆動制御部３２０Ａは、目標値演算部３３０と、基準値演算部３４０と、選択部３５０Ａと、発振部３７０と、駆動指令生成部３８０Ａとを含む。
【０１３９】
目標値演算部３３０は、電圧指令設定部３１０から電圧指令値ＶＨＲＥＦの入力を受ける。また、目標値演算部３３０は、電圧センサ１０，１３によってそれぞれ検出された、蓄電装置２８の出力電圧ＶＢおよびシステム電圧ＶＨの入力を受ける。
【０１４０】
目標値演算部３３０は、これらの情報に基づいて、指令デューティＤＵＴＹを演算する。そして、目標値演算部３３０は、演算結果を選択部３５０Ａおよび駆動指令生成部３８０Ａに出力する。
【０１４１】
基準値演算部３４０は、周波数設定部３００からのキャリア周波数ＦＣと、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のデッドタイムおよび最小オン時間とに基づいて、デッドタイムを考慮した実際に設定可能なデューティの範囲の上限値ＵＬおよび下限値ＬＬを演算する。そしてその演算結果を、選択部３５０Ａに出力する。
【０１４２】
選択部３５０Ａは、基準値演算部３４０からの設定可能デューティ範囲の上限値ＵＬおよび下限値ＬＬと、目標値演算部３３０からの指令デューティＤＵＴＹとの入力を受ける。そして、選択部３５０Ａは、指令デューティＤＵＴＹが設定可能デューティ範囲内であるか否かによって、両アーム駆動モードおよびスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のいずれかのスイッチング素子のみを駆動する片アーム駆動モードのいずれかのモードを選択する。具体的には、選択部３５０Ａは、指令デューティＤＵＴＹが設定可能デューティ範囲内の場合には、両アーム駆動モードを選択する。また、選択部３５０Ａは、指令デューティが上限値ＵＬ以上の場合には、下アーム（スイッチング素子Ｑ２）のみを駆動する片アーム駆動モードを選択する。さらに、選択部３５０Ａは、指令デューティが下限値ＬＬ以下の場合には、上アーム（スイッチング素子Ｑ１）のみを駆動する片アーム駆動モードを選択する。
【０１４３】
そして、選択部３５０Ａは、選択した駆動モードの選択信号ＳＥＬを駆動指令生成部３８０Ａに出力する。
【０１４４】
発振部３７０は、周波数設定部３００で設定されたキャリア周波数ＦＣに従ったキャリア波ＣＡＲを発生させ、駆動指令生成部３８０Ａに出力する。
【０１４５】
駆動指令生成部３８０Ａは、目標値演算部３３０からの指令デューティＤＵＴＹと、選択部３５０Ａからの選択信号ＳＥＬと、発振部３７０からのキャリア波ＣＡＲの入力を受ける。
【０１４６】
そして、駆動指令生成部３８０Ａは、選択信号ＳＥＬで選択された駆動アームを指令デューティＤＵＴＹで駆動するように、指令デューティＤＵＴＹとキャリア波ＣＡＲとを比較し、スイッチング制御指令ＰＷＣを生成してコンバータ１２に出力する。
【０１４７】
図１６は、実施の形態２における、ＥＣＵ３０で実行されるコンバータ駆動制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図１６は、実施の形態１の図１３で説明したフローチャートにおいて、Ｓ４３０からＳ４７０のステップに代えて、Ｓ４３５、Ｓ４３６、Ｓ４４５、Ｓ４４６、Ｓ４４７およびＳ４７０Ａが追加されたものとなっている。図１６において、図１３と重複するステップの説明は繰り返さない。
【０１４８】
図１５および図１６を参照して、ＥＣＵ３０は、Ｓ４２０でキャリア周波数とスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のデッドタイムの設定値等に基づいて、指令デューティＤＵＴＹの上限値ＵＬおよび下限値ＬＬを演算すると、次に処理をＳ４３５に進めて、指令デューティＤＵＴＹが下限値ＬＬ以下であるか否かを判定する。
【０１４９】
指令デューティＤＵＴＹが下限値ＬＬ以下の場合（Ｓ４３５にてＹＥＳ）は、ＥＣＵ３０は、Ｓ４４５にて、下アーム（スイッチング素子Ｑ２）のみを駆動する片アーム駆動モードを選択する。
【０１５０】
一方、指令デューティＤＵＴＹが下限値ＬＬより大きい場合（Ｓ４３５にてＮＯ）は、Ｓ４３６に処理が進められ、ＥＣＵ３０は、指令デューティＤＵＴＹが上限値ＵＬ以上か否かを判定する。
【０１５１】
指令デューティＤＵＴＹが上限値ＵＬ以上の場合（Ｓ４３６にてＹＥＳ）は、Ｓ４４６に処理が進められ、ＥＣＵ３０は、Ｓ４４６にて、上アーム（スイッチング素子Ｑ１）のみを駆動する片アーム駆動モードを選択する。
【０１５２】
一方、指令デューティＤＵＴＹが上限値ＵＬより小さい場合、すなわち指令デューティが設定可能範囲内である場合（Ｓ４３６にてＮＯ）は、ＥＣＵ３０は、Ｓ４４７にて、両アーム駆動モードを選択する。
【０１５３】
そして、ＥＣＵ３０は、Ｓ４７０Ａにて、キャリア周波数ＦＣをＳ４００で設定した初期値（ＦＣ０）としてキャリア波ＣＡＲを発生するとともに、このキャリア波ＣＡＲと指令デューティＤＵＴＹとを比較し、Ｓ４４５、Ｓ４４６もしくはＳ４４７で選択された駆動モードでスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を制御するように、制御指令ＰＷＣを生成してコンバータ１２に出力する。
【０１５４】
このような処理に従って制御することによって、常に高キャリア周波数で駆動できるので、コンバータ１２の小型化やスイッチングによって発生する騒音を抑制するという、高周波化のメリットを享受できる。
【０１５５】
[実施の形態３]
実施の形態１および実施の形態２においては、周波数設定部３００で設定されたキャリア周波数ＦＣの初期値（固定値）とデッドタイムの設定時間に基づいて指令デューティＤＵＴＹの設定可能範囲を設定し、指令デューティＤＵＴＹがその設定可能範囲を超える場合に、キャリア周波数の変更もしくは駆動アーム選択の変更を行なう構成について説明した。
【０１５６】
実施の形態３においては、キャリア周波数ＦＣを設定する際に、デッドタイムの影響がある場合には、予めキャリア周波数を低下させるように設定する構成について説明する。
【０１５７】
このような構成とすることで、実施の形態１または実施の形態２のように、指令デューティＤＵＴＹの設定可能範囲の演算機能や、設定可能範囲と指令デューティとの比較による判定機能などが不要となり、制御処理をシンプルにすることができる。
【０１５８】
図１７は、実施の形態３における、ＥＣＵ３０で実行されるコンバータ駆動制御を説明するための機能ブロック図である。
【０１５９】
図１および図１７を参照して、ＥＣＵ３０は、周波数設定部３００Ａと、電圧指令設定部３１０と、駆動制御部３２０Ｂとを含む。また、駆動制御部３２０Ｂは、目標値演算部３３０と、発振部３７０と、駆動指令生成部３８０とを含む。
【０１６０】
周波数設定部３００Ａは、電圧センサ１０によって検出される蓄電装置２８の出力電圧ＶＢ、電流センサ１１によって検出される蓄電装置２８の出力電流ＩＢ、電流センサ１８によって検出されるリアクトルＬ１を流れる電流ＩＬおよび負荷装置４５の負荷電力ＰＲの入力を受ける。そして、周波数設定部３００Ａは、これらの情報に基づいて、予め設定されたマップを参照することによって、キャリア周波数ＦＣを設定する。
【０１６１】
図１８から図２０は、キャリア周波数ＦＣを設定するためのマップの一例である。図１８は、キャリア周波数ＦＣを設定するためのマップの第１の例であり、蓄電装置２８の出力電力ＰＯＵＴ（＝ＶＢ×ＩＢ）に基づいてキャリア周波数ＦＣが設定される。なお、蓄電装置２８の出力電圧ＶＢもしくは出力電流ＩＢに基づいてキャリア周波数ＦＣが設定されるようにしてもよい。
【０１６２】
図１９は、キャリア周波数ＦＣを設定するためのマップの第２の例であり、リアクトルＬ１を流れるリアクトル電流ＩＬに基づいてキャリア周波数ＦＣが設定される。また、図２０は、キャリア周波数ＦＣを設定するためのマップの第３の例であり、負荷装置４５の負荷電力ＰＲに基づいてキャリア周波数ＦＣが設定される。
【０１６３】
再び図１および図１７を参照して、電圧指令設定部３１０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値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、電圧指令設定部３１０は、これらの情報に基づいて、インバータ２３の入力電圧（システム電圧）ＶＨの電圧指令値ＶＨＲＥＦを演算して、目標値演算部３３０に出力する。
【０１６４】
目標値演算部３３０は、電圧指令設定部３１０から電圧指令値ＶＨＲＥＦの入力を受ける。また、目標値演算部３３０は、電圧センサ１０，１３によってそれぞれ検出された、蓄電装置２８の出力電圧ＶＢおよびシステム電圧ＶＨの入力を受ける。
【０１６５】
目標値演算部３３０は、これらの情報に基づいて、指令デューティＤＵＴＹを演算する。そして、目標値演算部３３０は、演算結果を駆動指令生成部３８０に出力する。
【０１６６】
発振部３７０は、周波数設定部３００Ａから入力を受けたキャリア周波数ＦＣに従ったキャリア波ＣＡＲを発生し、駆動指令生成部３８０に出力する。
【０１６７】
駆動指令生成部３８０は、発振部３７０からのキャリア波ＣＡＲ、および目標値演算部３３０からの指令デューティＤＵＴＹの入力を受ける。そして、駆動指令生成部３８０は、キャリア波ＣＡＲと指令デューティＤＵＴＹとの比較に基づいて、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動するためのスイッチング制御指令ＰＷＣを生成し、コンバータ１２へ出力する。
【０１６８】
図２１は、実施の形態３における、ＥＣＵ３０で実行されるコンバータ駆動制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【０１６９】
図１７および図２１を参照して、ＥＣＵ３０は、Ｓ４０５にて、蓄電装置２８の出力電圧ＶＢおよび出力電流ＩＢ、リアクトル電流ＩＬなどの情報に基づいて、キャリア周波数ＦＣを図１８から図２０に示すようなマップを参照することによって設定する。
【０１７０】
次にＥＣＵ３０は、Ｓ４１０にて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２等に基づいて演算されたコンバータ１２の出力電圧の電圧指令値ＶＨＲＥＦおよび蓄電装置２８の出力電圧ＶＢに基づいて、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の指令デューティＤＵＴＹを目標値演算部３３０で演算する。
【０１７１】
そして、ＥＣＵ３０は、Ｓ４７０にて、Ｓ４０５で設定したキャリア周波数ＦＣに従ったキャリア波ＣＡＲを発生するとともに、このキャリア波ＣＡＲと指令デューティＤＵＴＹとを比較することによって、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の制御指令ＰＷＣを生成してコンバータ１２に出力する。
【０１７２】
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、デッドタイムの影響を受ける範囲でのキャリア周波数を予め低下するように設定できる。これによって、デッドタイムの影響のない範囲においては、高キャリア周波数でスイッチング制御できるので、コンバータ１２の小型化やスイッチングによって発生する騒音を抑制するという、高周波化のメリットを享受できる。それとともに、低温時などで出力電圧が制限される場合には、キャリア周波数を低く設定することによって出力電圧制限を抑制して、目標とする出力電圧を得ることができる。
【０１７３】
[実施の形態３の変形例]
上述した実施の形態３においては、デッドタイムの影響を考慮したキャリア周波数ＦＣを予め設定する構成としたが、実際に演算された指令デューティＤＵＴＹによっては、指令デューティの設定可能範囲を超えてしまう可能性がある。
【０１７４】
そのため、変形例では、実施の形態３と実施の形態１もしくは実施の形態２とを組み合わせた構成について説明する。
【０１７５】
図２２は、実施の形態１と実施の形態３を組み合わせた場合の、ＥＣＵ３０で実行されるコンバータ駆動制御を説明するための機能ブロック図である。図２２は、実施の形態１において図１２で説明した機能ブロック図の周波数設定部３００が、実施の形態３の周波数設定部３００Ａに置き換わったものとなっている。各機能ブロックについては、図１２および図１７で説明したものと同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【０１７６】
図２３は、実施の形態１と実施の形態３を組み合わせた場合の、ＥＣＵ３０で実行されるコンバータ駆動制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図２３は、実施の形態１で説明した図１８のフローチャートのステップＳ４００が、実施の形態３で説明した図２１のステップ４０５に置き換わったものとなっている。そのため、各ステップの詳細な説明は繰り返さない。
【０１７７】
また、図示しないが、実施の形態２と実施の形態３とを組み合わせた構成とすることも可能である。この場合は、図１５の機能ブロック図における周波数設定部３００を、図１７の機能ブロック図の周波数設定部３００Ａに置き換えたものとし、図１６のフローチャートにおけるステップＳ４００を、図２１のフローチャートのステップＳ４０５に置き換えたものとすることで実現できる。各機能ブロックおよび各ステップの説明については繰り返さない。
【０１７８】
このように、実施の形態１または実施の形態２に対して、さらに実施の形態３を適用することによって、コンバータ１２において、デッドタイムによって発生する出力電圧制限を抑制することができる。
【０１７９】
なお、本実施の形態におけるコンバータ１２は、本発明の「電圧変換装置」の一例である。
【０１８０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１８１】
１０，１３  電圧センサ、１１，１８，２４，２５  電流センサ、１２  コンバータ、１４，２２，２３  インバータ、１５  Ｕ相上下アーム、１６  Ｖ相上下アーム、１７  Ｗ相上下アーム、２０  直流電圧発生部、２６，２７  回転角センサ、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  ハイブリッド車両、３００，３００Ａ  周波数設定部、３１０  電圧指令設定部、３２０，３２０Ａ，３２０Ｂ  駆動制御部、３３０  目標値演算部、３４０  基準値演算部、３５０，３５０Ａ  選択部、３６０  周波数変更部、３７０  発振部、３８０，３８０Ａ  駆動指令生成部、Ｃ１，Ｃ２  平滑コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８  ダイオード、Ｌ１  リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ、ＮＬ  接地線、ＰＬ１，ＰＬ２  電力線、Ｑ１〜Ｑ８  スイッチング素子、ＳＲ１，ＳＲ２  システムリレー、Ｖ０  接続ノード。
【図１】
2010140212.tif 000003
【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】
2010140212.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
2010140212.tif 000026
2010140212.tif 000027
2010140212.tif 000028
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