(57)【要約】【課題】ＤＣ−ＤＣコンバータの損失を抑制する。【解決手段】負荷に出力される出力電流が損失低減（高効率化）が重要となる制御切り替え出力電流未満であるときには、スイッチング制御として、スイッチング制御に用いるスイッチング制御信号の周期を所定周期としてデューティ比を調整しながらハードスイッチング制御を実行し、出力電流が制御切り替え電流以上であるときには、スイッチング制御として、スイッチング制御信号のデューティ比を所定比としてスイッチング制御信号の周期を調整しながらソフトスイッチング制御を実行する。これにより、損失を抑制することができる。【選択図】図４
2019165590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子を有し直流電源と負荷との間に並列に接続された複数の電力変換部を備えるＤＣ−ＤＣコンバータの前記スイッチング素子を、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧が目標電圧となるようにスイッチング制御するコンバータ制御装置であって、
前記負荷に出力される出力電流が前記ＤＣ−ＤＣコンバータの損失低減が重要となる損失管理点の出力電流未満であるときには、前記スイッチング制御として、前記スイッチング制御に用いるスイッチング制御信号の周期を所定周期としてデューティ比を調整しながらハードスイッチング制御を実行し、
前記出力電流が前記損失管理点の出力電流以上であるときには、前記スイッチング制御として、前記スイッチング制御信号のデューティ比を所定比として前記スイッチング制御信号の周期を調整しながらソフトスイッチング制御を実行する、
コンバータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンバータ制御装置に関し、詳しくは、スイッチング素子を有し直流電源と負荷との間に並列に接続された複数の電力変換部を備えるＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング素子をスイッチング制御するコンバータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のコンバータ制御装置としては、スイッチング素子を有し並列に接続された複数の電力変換部（要素コンバータ）を備えるＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング素子を、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧が目標電圧となるようにスイッチング制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、スイッチング制御として、スイッチング素子の両端電圧が値０となったタイミングでスイッチング素子をオフからオンとするソフトスイッチング制御を実行する、並列型自然転流方式のＤＣ−ＤＣコンバータである。このコンバータ制御装置では、目標出力が高いときには低いときに比して動作する電力変換部を多くすることにより、１つの電力変換部辺りの出力負担が過大となることを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７４７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のコンバータ制御装置では、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力が低い領域でソフトスイッチング制御を実行しようとすると、スイッチング素子をスイッチング制御するためのスイッチング制御信号の周波数を高くする必要がある。スイッチング制御信号の周波数が高くなると、スイッチングによる損失（ターンオフ損失およびスイッチング素子を駆動するドライバ損失）が増加してしまう。
【０００５】
本発明のコンバータ制御装置は、損失を抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のコンバータ制御装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のコンバータ制御装置は、
スイッチング素子を有し直流電源と負荷との間に並列に接続された複数の電力変換部を備えるＤＣ−ＤＣコンバータの前記スイッチング素子を、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧が目標電圧となるようにスイッチング制御するコンバータ制御装置であって、
前記負荷に出力される出力電流が前記ＤＣ−ＤＣコンバータの損失低減が重要となる損失管理点の出力電流未満であるときには、前記スイッチング制御として、前記スイッチング制御に用いるスイッチング制御信号の周期を所定周期としてデューティ比を調整しながらハードスイッチング制御を実行し、
前記出力電流が前記損失管理点の出力電流以上であるときには、前記スイッチング制御として、前記スイッチング制御信号のデューティ比を所定比として前記スイッチング制御信号の周期を調整しながらソフトスイッチング制御を実行する、
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明のコンバータ制御装置では、負荷に出力される出力電流がＤＣ−ＤＣコンバータの損失低減が重要となる損失管理点の出力電流未満であるときには、スイッチング制御として、スイッチング制御に用いるスイッチング制御信号の周期を所定周期としてデューティ比を調整しながらハードスイッチング制御を実行し、出力電流が損失管理点の出力電流以上であるときには、スイッチング制御として、スイッチング制御信号のデューティ比を所定比としてスイッチング制御信号の周期を調整しながらソフトスイッチング制御を実行する。ここで、「ハードスイッチング制御」は、スイッチング素子の両端の電圧または電流が値０となるか否かに拘わらず、スイッチング素子をオフからオンおよびオンからオフへ切り替える制御である。「ソフトスイッチング制御」は、スイッチング素子の両端の電圧および電流の少なくとも一方が値０となるタイミングでスイッチング素子をオフからオンおよびオンからオフへ切り替える制御である。出力電流が損失管理点の出力電流未満であるときには、出力電流が損失管理点の電流以上であるときに比してスイッチング素子を流れる電流が少ないことから、ハードスイッチング制御を実行する際のスイッチング損失は、出力電流が値０に近付くに従ってスイッチング周波数が増大するため、それに応じてソフトスイッチング制御を実行する場合に比して低くなる。したがって、出力電流が損失管理点の出力電流未満であるときには、ハードスイッチング制御を実行することにより、スイッチング損失を抑制することができる。出力電流が損失管理点の出力電流を超えるときには、出力電流が損失管理点の出力電流未満であるときに比してスイッチング素子を流れる電流が多いことから、ソフトスイッチング制御を実行する際のスイッチング損失は、ハードスイッチング制御を実行する場合に比して低くなる。したがって、出力電流が損失管理点の出力電流を超えるときには、スイッチング制御として、ソフトスイッチング制御を実行することにより、スイッチング損失を抑制することができる。さらに、出力電流が損失管理点の出力電流であるときに、即ち、ＤＣ−ＤＣコンバータの損失低減が重要となる損失管理点の出力電流であるときに、スイッチング制御として、ソフトスイッチング制御を実行することにより、ＤＣ−ＤＣコンバータと制御装置とを含む全体の損失をより低減させることができる。この結果、損失をより抑制することができる。
【０００９】
こうした本発明のコンバータ制御装置において、前記電力変換部は、リアクトルと、前記リアクトルに直列に接続された整流素子と、前記リアクトルと前記整流素子との間に一端が接続されキャパシタと、を有し、前記スイッチング素子は、前記リアクトルと前記整流素子との間であって前記キャパシタの前記一端より前記リアクトル側に前記キャパシタに対して並列に接続されていてもよい。
【００１０】
また、本発明のコンバータ制御装置において、前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、ｎ個（ｎは、２以上の自然数）の電力変換部を備え、前記ｎ個の前記電力変換部の前記スイッチング素子がオンからオフまたはオフからオンするタイミングの位相が３６０°／ｎずつずれるように前記ｎ個の前記電力変換部の前記スイッチング素子をスイッチング制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例としてのコンバータ制御装置が搭載された電源装置２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】出力電流Ｉｗが所定電流Ｉｒｅｆ未満であるときにおけるスイッチング素子ＳＷ１２の電圧ＶＸ１，リアクトルＬ１の電流ＩＬ１，スイッチング素子ＳＷ１２のコレクタとエミッタとの間に流れる電流Ｉｃ，スイッチング素子ＳＷ１２のゲート電圧Ｖｇ１（スイッチング制御信号Ｓｃ１２），スイッチング素子ＳＷ１１のゲート電圧Ｖｇ２（スイッチング制御信号Ｓｃ１１），電力変換部３２ａの損失Ｐｌｏｓｓの時間変化の一例を示すタイミングチャートである。
【図３】出力電流Ｉｗが所定電流Ｉｒｅｆ以上であるときにおけるスイッチング素子ＳＷ１２の電圧ＶＸ１，リアクトルＬ１の電流ＩＬ１，スイッチング素子ＳＷ１２のコレクタとエミッタとの間に流れる電流Ｉｃ，スイッチング素子ＳＷ１２のゲート電圧Ｖｇ１（スイッチング制御信号Ｓｃ１２），スイッチング素子ＳＷ１１のゲート電圧Ｖｇ２（スイッチング制御信号Ｓｃ１１），電力変換部３２ａの損失Ｐｌｏｓｓの時間変化の一例を示すタイミングチャートである。
【図４】出力電流Ｉｗと電力変換部３２ａ〜３２ｃの出力電流Ｉ１〜Ｉ３，スイッチング制御信号Ｓｃ１２のデューティ比Ｄｕ１＊，スイッチング周期Ｔｓｗとの関係の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は、本発明の一実施例としてのコンバータ制御装置が搭載された電源装置２０の構成の概略を示す構成図である。電源装置２０は、負荷Ｗに電力を供給し、バッテリ２２と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０と、コンデンサＣＬ，ＣＨと、制御装置４０と、を備えている。負荷Ｗは、高電圧側電力ライン２６に接続されると共に接地されている。実施例では、負荷Ｗは、モータと、モータを駆動するためのインバータを含んでいる。
【００１４】
バッテリ２２は、例えば、定格電圧が２００Ｖや２５０Ｖなどのリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などの直流電源として構成されており、正極が低電圧側電力ライン２４に接続されており、負極が接地されている。
【００１５】
ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、低電圧側電力ライン２４と高電圧側電力ライン２６との間に並列に接続された電力変換部３２ａ〜３２ｃを備えている。
【００１６】
電力変換部３２ａは、リアクトルＬ１と、スイッチング素子ＳＷ１１と、コンデンサＣｒ１と、スイッチング素子ＳＷ１２と、ダイオードＤ１１，Ｄ１２と、を備えている。リアクトルＬ１は、一端が低電圧側電力ライン２４に接続されており、他端がスイッチング素子ＳＷ１１を介して高電圧側電力ライン２６に接続されている。スイッチング素子ＳＷ１１は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）として構成されており、エミッタがリアクトルＬ１の他端に接続されており、コレクタが高電圧側電力ライン２６に接続されている。コンデンサＣｒ１は、一端がリアクトルＬ１とスイッチング素子ＳＷ１１のエミッタとの間に接続されており、他端が接地されている。スイッチング素子ＳＷ１２は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）として構成されており、コレクタがリアクトルＬ１とスイッチング素子ＳＷ１１のエミッタとの間であってコンデンサＣｒ１よりリアクトルＬ１側に接続されており、エミッタが接地されている。ダイオードＤ１１，Ｄ１２は、スイッチング素子ＳＷ１１，ＳＷ１２と並列に接続されている。電力変換部３２ｂは、電力変換部３２ａと同様に構成されており、リアクトルＬ２と、スイッチング素子ＳＷ２１と、コンデンサＣｒ２と、スイッチング素子ＳＷ２２と、ダイオードＤ２１，Ｄ２２と、を備えている。電力変換部３２ｃは、電力変換部３２ａと同様に構成されており、リアクトルＬ３と、スイッチング素子ＳＷ３１と、コンデンサＣｒ３と、スイッチング素子ＳＷ３２と、ダイオードＤ３１，Ｄ３２と、を備えている。
【００１７】
電力変換部３２ａの回路定数（リアクトルＬ１〜Ｌ３のリアクタンスやコンデンサＣｒ１〜Ｃｒ３のキャパシタンスなど）は、下記の手法により調整されている。電力変換部３２ａ〜３２ｃのトータル目標出力電流Ｉｗを所定電流Ｉｒｅｆに設定し、トータル目標出力電流Ｉｗ＊に電力変換部３２ａ〜３２ｃの分配比Ｄｒ１〜Ｄｒ３（Ｄｒ１＋Ｄｒ２＋Ｄｒ３＝１）を乗じて電力変換部３２ａ〜３２ｃの出力電流Ｉ１〜Ｉ３の目標電流Ｉ１＊〜Ｉ３＊を設定する。ここで、所定電流Ｉｒｅｆは、ハイブリッド車や電気自動車等の電動車両において、燃費動作点でモータを駆動させたときにＤＣ−ＤＣコンバータの高電圧側電力ライン２６を流れる電流として予め実験や解析などで定めた電流である。ここで、「燃費動作点」は、ＪＣ０８モード等の燃費測定モードにおけるトルクと回転数特性の代表動作点である。電動車両の燃費動作点として、モータやインバータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の機器の損失値が管理されるため、ＤＣ−ＤＣコンバータにおいては燃費動作点の出力電流での損失低減が重要となる。分配比Ｄｒ１〜Ｄｒ３は、それぞれトータル目標電流ＩＬ＊のうち電力変換部３２ａ〜３２ｃ（リアクトルＬ１〜Ｌ３）を介して低電圧側電力ライン２４と高電圧側電力ライン２６との間で流れる電流の割合である。実施例では、分配比Ｄｒ１〜Ｄｒ３を同一の値、即ち、値１／３としている。
【００１８】
そして、スイッチング素子ＳＷ１２，ＳＷ２２，ＳＷ３２をスイッチング制御するためのスイッチング制御信号Ｓｃ１２，Ｓｃ２２，Ｓｃ３２の周期Ｔｓｗを所定周期Ｔｒｅｆとしたときにおける、電力変換部３２ａ〜３２ｃの出力電流Ｉ１〜Ｉ３が目標電流Ｉ１＊〜Ｉ３＊となるようにスイッチング制御信号Ｓｃ１２，Ｓｃ２２，Ｓｃ３２のデューティ比（スイッチング制御信号Ｓｃ１２，Ｓｃ２２，Ｓｃ３２の周期に対する各スイッチング素子がオンとなる時間の割合）の目標値である目標デューティ比Ｄｕ１＊〜Ｄｕ３＊を設定する。所定周期Ｔｒｅｆは、負荷Ｗ（高電圧側電力ライン２６）に供給される出力電流Ｉｗが所定電流Ｉｒｅｆ未満であるときの周期Ｔｓｗとして予め定められた周期である。そして、所定周期Ｔｒｅｆ且つ目標デューティ比Ｄｕ１＊〜Ｄｕ３＊のスイッチング制御信号Ｓｃ１２，Ｓｃ２２，Ｓｃ３２でスイッチング素子ＳＷ１２，ＳＷ２２，ＳＷ３２をスイッチング制御したときに、スイッチング素子ＳＷ１２，ＳＷ２２，ＳＷ３２をオフしたときのリアクトルＬ１〜Ｌ３の電流ＩＬ１〜ＩＬ３が次にオンするまでに一度だけ正の値から値０を下回った後に正の値へ戻り、スイッチング素子の両端電圧が次にオンするまでに一度だけ正の値から値０を下回った後に正の値へ戻り、電圧が値０となるタイミングでオフからオンへ切り替えることでソフトスイッチング制御となるように、電力変換部３２ａ，３２ｂ，３２ｃの回路定数を調整する。なお、このときの目標デューティ比Ｄｕ１＊（目標デューティ比Ｄｕ２＊，Ｄｕ３＊と同じ値）を最大デューティ比Ｄｓｓｗとする。
【００１９】
コンデンサＣＬ，ＣＨは、低電圧側電力ライン２４，２６の電圧を平滑している。コンデンサＣＬは、一端が低電圧側電力ライン２４に接続されており、他端が接地されている。コンデンサＣＨは、一端が高電圧側電力ライン２６に接続されており、他端が接地されている。
【００２０】
制御装置４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサおよびスイッチング素子を駆動するドライバＩＣとして構成されており、ＣＰＵに加えて、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、不揮発性のフラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを備える。
【００２１】
制御装置４０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。制御装置４０に入力される信号としては、コンデンサＣＬの端子間に取り付けられた電圧センサ４２からの低電圧側電力ライン２４（コンデンサＣＬ）の電圧ＶＬや、コンデンサＣＨの端子間に取り付けられた電圧センサ４４からの高電圧側電力ライン２６（コンデンサＣＨ）の電圧ＶＨ、負荷ＷとコンデンサＣＨとの一端との間に直列に取り付けられた電流センサ４６からの負荷Ｗ（高電圧側電力ライン２６）へ出力される出力電流Ｉｗ，コンデンサＣＨの端子間に取り付けられた電圧センサ４４からの高電圧側電力ライン２６（コンデンサＣＨ）の電圧ＶＨを挙げることができる。また、スイッチング素子ＳＷ１２のコレクタとエミッタとの間に取り付けられた電圧センサ４８ａからのスイッチング素子ＳＷ１２の両端（コレクタとエミッタとの間）の電圧ＶＸ１、スイッチング素子ＳＷ２２のコレクタとエミッタとの間に取り付けられた電圧センサ４８ｂからのスイッチング素子ＳＷ２２の両端（コレクタとエミッタとの間）の電圧ＶＸ２，スイッチング素子ＳＷ３２のコレクタとエミッタとの間に取り付けられた電圧センサ４８ｃからのスイッチング素子ＳＷ３２の両端（コレクタとエミッタとの間）の電圧ＶＸ３を挙げることができる。
【００２２】
制御装置４０からは、各種制御信号がドライバＩＣを介して出力されている。制御装置４０から出力される信号としては、電力変換部３２ａ〜３２ｃのスイッチング素子ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ３１，ＳＷ３２のゲートへのスイッチング制御信号Ｓｃ１１，Ｓｃ１２，Ｓｃ２１，Ｓｃ２２，Ｓｃ３１，Ｓｃ３２を挙げることができる。
【００２３】
こうして構成された電源装置２０では、モータのトルク指令Ｔｍ＊および回転数Ｎｍに基づいて高電圧側電力ライン２６の目標電圧ＶＨ＊を設定し、高電圧側電力ライン２６の目標電圧ＶＨ＊および電圧ＶＨ，電圧ＶＬに基づいて、高電圧側電力ライン２６の電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の電力変換部３２ａ〜３２ｃのスイッチング素子ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ３１，ＳＷ３２をスイッチング制御信号Ｓｃ１１，Ｓｃ１２，Ｓｃ２１，Ｓｃ２２，Ｓｃ３１，Ｓｃ３２を用いてスイッチング制御する。
【００２４】
次に、こうして構成された電源装置２０の動作、特に、スイッチング素子ＳＷ１２，ＳＷ２２，ＳＷ３２をスイッチング制御する際の動作について説明する。
【００２５】
制御装置４０は、電流センサ４６からの出力電流Ｉｗが所定電流Ｉｒｅｆ未満であるときには、スイッチング素子ＳＷ１２，ＳＷ２２，ＳＷ３２のスイッチング制御として、スイッチング制御信号Ｓｃ１２，Ｓｃ２２，Ｓｃ３２の周期Ｔｓｗを所定周期Ｔｒｅｆとしてデューティ比を調整しながら高電圧側電力ライン２６の電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるようにスイッチング素子ＳＷ１２，ＳＷ２２，ＳＷ３２をスイッチング制御するハードスイッチング制御を実行する。
【００２６】
ハードスイッチング制御では、モータのトルク指令Ｔｍ＊に回転数Ｎｍを乗じてモータの要求出力Ｐｍ＊を計算し、高電圧側電力ライン２６の電圧ＶＨおよび目標電圧ＶＨ＊とモータの要求出力Ｐｍ＊とに基づいて電力変換部３２ａ〜３２ｃのトータル目標出力電流ＩＨ＊を設定する。次に、トータル目標出力電流ＩＨ＊に電力変換部３２ａ〜３２ｃの分配比Ｄｒ１〜Ｄｒ３を乗じて変換部３２ａ〜３２ｃの目標電流Ｉ１＊〜Ｉ３＊を設定する。そして、周期Ｔｓｗを所定周期Ｔｒｅｆとした状態で、電力変換部３２ａ〜３２ｃの出力電流Ｉ１〜Ｉ３が目標電流Ｉ１＊〜Ｉ３＊となるようにスイッチング制御信号Ｓｃ１２，Ｓｃ２２，Ｓｃ３２の目標デューティ比Ｄｕ１＊〜Ｄｕ３＊を設定する。こうして目標デューティ比Ｄｕ１＊〜Ｄｕ３＊を設定すると、周期Ｔｓｗが所定周期Ｔｒｅｆでデューティ比を目標デューティ比Ｄｕ１＊〜Ｄｕ３＊としたスイッチング制御信号Ｓｃ１２，Ｓｃ２２，Ｓｃ３２を用いてスイッチング素子ＳＷ１２，ＳＷ２２，ＳＷ３２をスイッチング制御する。このとき、スイッチング素子ＳＷ１２，ＳＷ２２，ＳＷ３２のオフからオンとなるタイミングの位相が１２０°ずつずれるようにスイッチング制御信号Ｓｃ１２，Ｓｃ２２，Ｓｃ３２の位相を１２０°ずつずらす。
【００２７】
なお、スイッチング素子ＳＷ１１をスイッチング制御するためのスイッチング制御信号Ｓｃ１１については、同期整流制御による損失低減のため、スイッチング制御信号Ｓｃ１２と同一の周期およびデューティ比で、スイッチング素子ＳＷ１２がオフした後にスイッチング素子ＳＷ１１がオンするように位相をずらしている。スイッチング素子ＳＷ２１，ＳＷ３１をスイッチング制御するためのスイッチング制御信号Ｓｃ２１，Ｓｃ３１は、スイッチング制御信号Ｓｃ１１と同様に、スイッチング制御信号Ｓｃ２２，Ｓｃ３２と同一の周期およびデューティ比で、スイッチング素子ＳＷ２２，ＳＷ３２がオフした後にスイッチング素子ＳＷ２１，ＳＷ３１がオンするように位相をずらしている。
【００２８】
図２は、出力電流Ｉｗが所定電流Ｉｒｅｆ未満であるときにおけるスイッチング素子ＳＷ１２の電圧ＶＸ，リアクトルＬ１の電流ＩＬ１，スイッチング素子ＳＷ１２のコレクタとエミッタとの間に流れる電流Ｉｃ，スイッチング素子ＳＷ１２のゲート電圧Ｖｇ１（スイッチング制御信号Ｓｃ１２），スイッチング素子ＳＷ１１のゲート電圧Ｖｇ２（スイッチング制御信号Ｓｃ１１），電力変換部３２ａの損失Ｐｌｏｓｓの時間変化の一例を示すタイミングチャートである。図示するように、スイッチング素子ＳＷ１２がオフからオンへ切り替わるタイミング（時間ｔ１１など）やオフからオンへ切り替わるタイミング（時間ｔ１２など）で損失Ｐｌｏｓｓがわずかながら大きくなる（ターンオン損失、ターンオフ損失）。ハードスイッチング制御では、こうした損失Ｐｌｏｓｓが発生するが、今、出力電流Ｉｗが所定電流Ｉｒｅｆ未満であることから、損失Ｐｌｏｓｓが発生してもその大きさが小さい。
【００２９】
制御装置４０は、電流センサ４６からの出力電流Ｉｗが所定電流Ｉｒｅｆ以上であるときには、スイッチング素子ＳＷ１２，ＳＷ２２，ＳＷ３２のスイッチング制御として、スイッチング制御信号Ｓｃ１２，Ｓｃ２２，Ｓｃ３２のデューティ比を最大デューティ比Ｄｓｓｗとして周期Ｔｓｗを調整することで高電圧側電力ライン２６の電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるようにスイッチング素子ＳＷ１２，ＳＷ２２，ＳＷ３２をスイッチング制御するソフトスイッチング制御を実行する。
【００３０】
ソフトスイッチング制御では、上述のハードスイッチング制御と同様の手法で、目標電流Ｉ１＊〜Ｉ３＊を設定する。そして、目標デューティ比Ｄｕ１＊〜Ｄｕ２＊を最大デューティ比Ｄｓｓｗとし、且つ、電力変換部３２ａ〜３２ｃの出力電流Ｉ１〜Ｉ３が目標電流Ｉ１＊〜Ｉ３＊となるようにスイッチング制御信号Ｓｃ１２，Ｓｃ２２，Ｓｃ３２の周期Ｔｓｗを設定する。そして、設定した周期Ｔｓｗでデューティ比が目標デューティ比Ｄｕ１＊〜Ｄｕ３＊のスイッチング制御信号Ｓｃ１２，Ｓｃ２２，Ｓｃ３２でスイッチング素子ＳＷ１２，ＳＷ２２，ＳＷ３２のスイッチング制御を行なう。このとき、スイッチング素子ＳＷ１２，ＳＷ２２，ＳＷ３２の両端（コレクタとエミッタとの間）の電圧ＶＸ１〜ＶＸ３が正の値から値０を下回った後に再び値０となるタイミングで、スイッチング素子ＳＷ１２，ＳＷ２２，ＳＷ３２がオフからオンへ切り替えるソフトスイッチングを行なえるように、スイッチング制御信号Ｓｃ１２，Ｓｃ２２，Ｓｃ３２の立ち上がりタイミングを調整する。
【００３１】
なお、スイッチング制御信号Ｓｃ１１，Ｓｃ２１，Ｓｃ３１については、同期整流制御を行なうためハードスイッチング制御のときと同様に、スイッチング制御信号Ｓｃ１２，Ｓｃ２２，Ｓｃ３２と同一の周期およびデューティ比で、スイッチング素子ＳＷ１２，ＳＷ２２，ＳＷ３２がオフした後にスイッチング素子ＳＷ１１，ＳＷ２１，ＳＷ３１がオンするように位相をずらしている。
【００３２】
図３は、出力電流Ｉｗが所定電流Ｉｒｅｆ以上であるときにおけるスイッチング素子ＳＷ１２の両端の電圧ＶＸ，リアクトルＬ１の電流ＩＬ１，スイッチング素子ＳＷ１２のコレクタとエミッタとの間に流れる電流Ｉｃ，スイッチング素子ＳＷ１２のゲート電圧Ｖｇ１（スイッチング制御信号Ｓｃ１２），スイッチング素子ＳＷ１１のゲート電圧Ｖｇ２（スイッチング制御信号Ｓｃ１１），電力変換部３２ａの損失Ｐｌｏｓｓの時間変化の一例を示すタイミングチャートである。図示するように、スイッチング素子ＳＷ１２がオンからオフへ切り替わるタイミング（時間ｔ２２，ｔ２４など）で損失Ｐｌｏｓｓが大きくなる（ターンオフ損失）。スイッチング素子ＳＷ１２，ＳＷ２２，ＳＷ３２を、両端（コレクタとエミッタとの間）の電圧ＶＸ１〜ＶＸ３が値０となるタイミングでオフからオンへ切り替えるソフトスイッチングを行なうから、スイッチング素子ＳＷ１２がオフからオンへ切り替わるタイミング（時間ｔ２１，ｔ２３など）での損失Ｐｌｏｓｓを抑えることができる。こうした制御により、損失Ｐｌｏｓｓを抑制することができる。
【００３３】
図４は、出力電流Ｉｗと電力変換部３２ａ〜３２ｃの出力電流Ｉ１〜Ｉ３，スイッチング制御信号Ｓｃ１２のデューティ比Ｄｕ１＊，周期Ｔｓｗとの関係の一例を示す説明図である。出力電流Ｉｗが低い領域で、上述したソフトスイッチング制御を実行すると、周期Ｔｓｗをより短くする、即ち、スイッチング制御信号Ｓｃ１２の周波数をより高くする必要があるから、スイッチング素子ＳＷ１２のスイッチング損失（ターンオフ損失および駆動するドライバ損失）が増加してしまう。スイッチング素子ＳＷ２２，ＳＷ３２についても同様にスイッチング損失が増加してしまう。実施例では、出力電流Ｉｗが所定電流Ｉｒｅｆ未満であるときには、上述したハードスイッチング制御を実行するから、こうしたスイッチング損失の増加を抑制することができる。
【００３４】
また、出力電流Ｉｗが所定電流Ｉｒｅｆであるとき、即ち、ＤＣ−ＤＣコンバータの損失低減が重要となる損失管理点の出力電流であるときには、上述したソフトスイッチング制御を実行するから、モータが高効率であることと、スイッチング素子ＳＷ１２，ＳＷ２２，ＳＷ３２の損失を抑制できることと、により、電源装置２０と負荷Ｗとを含むシステムにおいて損失を大きく抑えることができる。
【００３５】
さらに、出力電流Ｉｗが高い領域で、上述したハードスイッチング制御を実行すると、ターンオン損失が大きくなり、スイッチング素子ＳＷ１２，ＳＷ２２，ＳＷ３２のスイッチング損失が増加してしまう。実施例では、出力電流Ｉｗが所定電流Ｉｒｅｆ以上であるときには、上述したソフトスイッチング制御を実行するから、ターンオン損失が抑制され、装置全体の損失を抑制できる。
【００３６】
そして、出力電流Ｉｗが所定電流Ｉｒｅｆであるとき、デューティ比Ｄｕ１＊〜Ｄｕ３＊が最大デューティ比Ｄｓｓｗとなるように電力変換部３２ａ〜３２ｃの回路定数を調整しているから、ハードスイッチング制御とソフトスイッチング制御とを切り替える際にデューティ比Ｄｕ１＊〜Ｄｕ２＊が大きく変化することを抑制できる。
【００３７】
以上説明した実施例のコンバータ制御装置を搭載した電源装置２０によれば、出力電流Ｉｗが所定電流Ｉｒｅｆ未満であるときには、スイッチング素子ＳＷ１２，ＳＷ２２，ＳＷ３２のスイッチング制御として、スイッチング制御信号Ｓｃ１２，Ｓｃ２２，Ｓｃ３２の周期Ｔｓｗを所定周期Ｔｒｅｆとしてデューティ比を調整しながらハードスイッチング制御を実行し、出力電流Ｉｗが所定電流Ｉｒｅｆ以上であるときには、スイッチング素子ＳＷ１２，ＳＷ２２，ＳＷ３２のスイッチング制御として、スイッチング制御信号Ｓｃ１２，Ｓｃ２２，Ｓｃ３２のデューティ比を所定比Ｄｓｓｗとして周期Ｔｓｗを調整しながらソフトスイッチング制御を実行することにより、損失を抑制することができる。
【００３８】
実施例のコンバータ制御装置を搭載した電源装置２０では、分配比Ｄｒ１〜Ｄｒ３を同一の値（値＝１／３）としているが、次式（１）を満たす範囲で分配比Ｄｒ１〜Ｄｒ３を異なる値に設定してもよい。
【００３９】
Ｄｒ１＋Ｄｒ２＋Ｄｒ３＝１  ・・・(1)
【００４０】
実施例のコンバータ制御装置を搭載した電源装置２０では、スイッチング素子ＳＷ１２，ＳＷ２２，ＳＷ３２のオフからオンとなるタイミングの位相が１２０°ずつずれるように、スイッチング制御信号Ｓｃ１２，Ｓｃ２２，Ｓｃ３２の位相をずらしている。しかしながら、スイッチング素子ＳＷ１２，ＳＷ２２，ＳＷ３２のオフからオンとなるタイミングの位相を異なるものとすればよいから、スイッチング素子ＳＷ１２，ＳＷ２２，ＳＷ３２のオフからオンとなるタイミングの位相が１２０°とは異なる角度だけずれるように、スイッチング制御信号Ｓｃ１２，Ｓｃ２２，Ｓｃ３２の位相をずらしてもよい。
【００４１】
実施例のコンバータ制御装置を搭載した電源装置２０では、ソフトスイッチング制御において、スイッチング素子ＳＷ１２，ＳＷ２２，ＳＷ３２を、両端（コレクタとエミッタとの間）の電圧ＶＸ１〜ＶＸ３が正の値から値０を下回った後に再び値０となるタイミングでオフからオンへ切り替えている。しかしながら、スイッチング素子ＳＷ１２，ＳＷ２２，ＳＷ３２を両端（コレクタとエミッタとの間）の電圧ＶＸ１〜ＶＸ３が値０となるタイミングで切り替えればよいから、例えば、両端（コレクタとエミッタとの間）の電圧ＶＸ１〜ＶＸ３が正の値から減少して値０となったタイミングでスイッチング素子ＳＷ１２，ＳＷ２２，ＳＷ３２をオフからオンへ切り替えてもよい。
【００４２】
実施例のコンバータ制御装置を搭載した電源装置２０では、電力変換部３２ａ〜３２ｃは、スイッチング素子ＳＷ１１，２１，３１を備えているが、同期整流制御を実施しない場合はスイッチング素子ＳＷ１１，２１，３１を備えていなくてもよい。
【００４３】
実施例のコンバータ制御装置を搭載した電源装置２０では、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、低電圧側電力ライン２４と高電圧側電力ライン２６との間に並列に接続された３つの電力変換部（電力変換部３２ａ〜３２ｃ）を備えている。しかしながら、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、低電圧側電力ライン２４と高電圧側電力ライン２６との間に並列に接続された複数の電力変換部を備えていればよいから、例えば、２つの電力変換部を備えていてもよいし、４つ以上の電力変換部を備えていてもよい。
【００４４】
実施例のコンバータ制御装置を搭載した電源装置２０では、スイッチング素子ＳＷ１１，１２，２１，２２，３１，３２を絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）としているが、スイッチング制御信号によりスイッチング（オンオフ）可能な素子であればいかなるものとしてもよい。
【００４５】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、スイッチング素子ＳＷ１２，２２，３２が「スイッチング素子」に相当し、電力変換部３２ａ〜３２ｃが「複数の電力変換部」に相当し、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が「ＤＣ−ＤＣコンバータ」に相当し、制御装置４０が「コンバータ制御装置」に相当する。
【００４６】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００４７】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、コンバータ制御装置の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
２０  電源装置、２２  バッテリ、２４  低電圧側電力ライン、２６  高電圧側電力ライン、３０  ＤＣ−ＤＣコンバータ、３２ａ〜３２ｃ  電力変換部、４０  制御装置、４２、４４、４８ａ〜４８ｃ  電圧センサ、４６  電流センサ、Ｃｒ１〜Ｃｒ３  コンデンサ、Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ３１，Ｄ３２  ダイオード、Ｌ１〜Ｌ３  リアクトル、ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ３１，ＳＷ３２  スイッチング素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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